(57)【要約】【課題】光ファイバ等の光部品と組合せて用いるに好適な小型で寸法精度及び位置決め精度が高いマイクロミラーとその製法を提供する。【解決手段】Ｎｉ−Ｆｅ合金等の金属製のマイクロミラー１０は、９０度等の内角θを有する角部１４Ａを形成するように一体をなすミラー部１２ａ，１２ｂと、これらのミラー部を平面上で角部１４Ａが突出する状態で支持すべくミラー部１２ａ，１２ｂとそれぞれ一体をなす平坦部１６ａ，１６ｂとを備え、平坦部１６ａには位置決め孔１８ａ，１８ｃが、平坦部１６ｂには位置決め孔１８ｂ，１８ｄがそれぞれ設けられている。位置決め孔は、平坦部１６ａ又は１６ｂに複数設けるかあるいは平坦部１６ａ，１６ｂにそれぞれ１以上設ければよい。各位置決め孔を実装基板上で対応する位置決めピンに嵌合させてマイクロミラーの位置決めを行なう。マイクロミラー１０は、選択メッキ処理により寸法精度良く製作できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光反射性の金属からなるマイクロミラーであって、
１８０度より小さい内角を有する角部を形成するように一体をなす第１及び第２のミラー部と、
前記第１及び第２のミラー部を平面上で前記角部が突出する状態で支持すべく前記第１及び第２のミラー部とそれぞれ一体をなす第１及び第２の平坦部と
を備えたマイクロミラー。
【請求項２】
前記第１又は第２の平坦部に複数の位置決め孔を設けるかあるいは前記第１及び第２の平坦部にそれぞれ１以上の位置決め孔を設けた請求項１記載のマイクロミラー。
【請求項３】
光反射性の金属からなるマイクロミラーであって、
１８０度より小さい内角を有する第１の角部を形成するように一体をなす第１及び第２のミラー部と、
１８０度より小さい内角を有する第２の角部を形成するように一体をなす第３及び第４のミラー部と、
前記第１のミラー部を平面上で前記第１の角部が突出する状態で支持すべく前記第１のミラー部と一体をなす第１の平坦部と、
前記第２及び第３のミラー部を前記平面上で前記第１及び第２の角部が突出する状態で支持すべく前記第２及び第３のミラー部の間に介在して前記第２及び第３のミラー部と一体をなす第２の平坦部と、
前記第４のミラー部を前記平面上で前記第２の角部が突出する状態で支持すべく前記第４のミラー部と一体をなす第３の平坦部と
を備えたマイクロミラー。
【請求項４】
前記第２の平坦部に複数の位置決め孔を設けた請求項３記載のマイクロミラー。
【請求項５】
長さ方向に直交する断面が１８０度より小さい所定の角度をなすＶ字状溝を基板の一方の主面に形成する工程と、
前記基板の一方の主面に前記Ｖ字状溝を覆ってメッキ下地層を形成する工程と、
前記メッキ下地層において前記Ｖ字状溝及びその両側の平坦部に対応する部分を露呈するメッキ孔を有するレジスト層を前記メッキ下地層の上に形成する工程と、
前記レジスト層をマスクとして光反射性の金属を前記メッキ下地層の上に選択的にメッキすることにより前記Ｖ字状溝に対応する反射面を有するメッキ金属製のマイクロミラーを形成する工程と、
前記レジスト層及び前記メッキ下地層を除去することにより前記マイクロミラーを前記基板から分離する工程と
を含むマイクロミラーの製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバ等の光部品と組合せて用いるに好適なマイクロミラーとその製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多重反射用のミラーとしては、図１０に示すものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１０に示すミラーは、内角が９０度の角部を形成するようにミラー部１ａ，１ｂを一体化したもので、内角側の２つの反射面で入射光Ｌ０を入射光軸に平行に折り返すのに用いられる。ミラー部１ａ，１ｂは、支持棒２を介して位置決め制御系（図示せず）に結合され、位置が制御されるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２６５６６９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術によると、入射光を入射側へ折り返すことは可能であるが、入射光を入射光軸に垂直な方向に例えば９０度折り曲げることはできない。また、位置決め制御系により支持棒２を駆動する構成では、構成が大型且つ複雑となり、光部品実装用の基板に搭載するには適していない。
【０００６】
従来のガラス製ミラーは、外形加工精度が数十μｍ程度であり、光ファイバ等の光部品と組合せて使用するには精度が十分でない。また、ガラス製ミラーに高精度な位置決め構造を持たせるのは困難である。
【０００７】
この発明は、光ファイバ等の光部品と組合せて使用するに好適な小型で寸法精度及び位置決め精度が高いマイクロミラーとその製法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る第１のマイクロミラーは、光反射性の金属からなるマイクロミラーであって、
１８０度より小さい内角を有する角部を形成するように一体をなす第１及び第２のミラー部と、
前記第１及び第２のミラー部を平面上で前記角部が突出する状態で支持すべく前記第１及び第２のミラー部とそれぞれ一体をなす第１及び第２の平坦部と
を備えたものである。
【０００９】
第１のマイクロミラーは、金属製であるため、メッキ処理等を含む薄膜プロセスにより寸法精度良く製作することができる。また、第１及び第２のミラー部は、第１及び第２の平坦部により平面上で角部が突出する状態で支持されるので、角部の内角を例えば９０度とすれば、角部の両側の反射面のうちいずれの反射面でも入射光を入射光軸に垂直な方向に９０度折り曲げることができる。その上、第１及び第２の平坦部は、光部品実装用の基板に位置決めマークを付すなどしておくことにより精度良く位置決めを行なうことができる。
【００１０】
第１のマイクロミラーにあっては、前記第１又は第２の平坦部に複数の位置決め孔を設けるかあるいは前記第１及び第２の平坦部にそれぞれ１以上の位置決め孔を設けてもよい。このようにすると、各位置決め孔を実装基板上の対応する位置決めピンに嵌合させることで高精度の位置決めを簡単に達成することができる。
【００１１】
この発明に係る第２のマイクロミラーは、光反射性の金属からなるマイクロミラーであって、
１８０度より小さい内角を有する第１の角部を形成するように一体をなす第１及び第２のミラー部と、
１８０度より小さい内角を有する第２の角部を形成するように一体をなす第３及び第４のミラー部と、
前記第１のミラー部を平面上で前記第１の角部が突出する状態で支持すべく前記第１のミラー部と一体をなす第１の平坦部と、
前記第２及び第３のミラー部を前記平面上で前記第１及び第２の角部が突出する状態で支持すべく前記第２及び第３のミラー部の間に介在して前記第２及び第３のミラー部と一体をなす第２の平坦部と、
前記第４のミラー部を前記平面上で前記第２の角部が突出する状態で支持すべく前記第４のミラー部と一体をなす第３の平坦部と
を備えたものである。
【００１２】
第２のマイクロミラーは、金属製であるため、メッキ処理等を含む薄膜プロセスにより寸法精度良く製作することができる。また、第１〜第４のミラー部は、第１〜第３の平坦部により平面上で第１及び第２の角部が突出する状態で支持されるので、第１及び第２の角部の内角をいずれも９０度とすれば、第１のミラー部の外側の反射面及び第４のミラー部の外側の反射面のうちいずれの反射面でも入射光を入射光軸に垂直な方向に９０度折り曲げることができる。その上、第１〜第３の平坦部は、光部品実装用の基板に位置決めマークを付すなどしておくことにより精度良く位置決めを行なうことができる。
【００１３】
第２のマイクロミラーにあっては、前記第２の平坦部に複数の位置決め孔を設けてもよい。このようにすると、各位置決め孔を実装基板上の対応する位置決めピンに嵌合させることで高精度の位置決めを簡単に達成することができる。
【００１４】
この発明に係るマイクロミラーの製法は、
長さ方向に直交する断面が１８０度より小さい所定の角度をなすＶ字状溝を基板の一方の主面に形成する工程と、
前記基板の一方の主面に前記Ｖ字状溝を覆ってメッキ下地層を形成する工程と、
前記メッキ下地層において前記Ｖ字状溝及びその両側の平坦部に対応する部分を露呈するメッキ孔を有するレジスト層を前記メッキ下地層の上に形成する工程と、
前記レジスト層をマスクとして光反射性の金属を前記メッキ下地層の上に選択的にメッキすることにより前記Ｖ字状溝に対応する反射面を有するメッキ金属製のマイクロミラーを形成する工程と、
前記レジスト層及び前記メッキ下地層を除去することにより前記マイクロミラーを前記基板から分離する工程と
を含むものである。
【００１５】
この発明のマイクロミラーの製法によれば、選択メッキ処理により寸法精度良くマイクロミラーを量産することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施形態に係るマイクロミラーを示すものである。
【００１７】
マイクロミラー１０は、Ｎｉ−Ｆｅ合金等の光反射性の金属からなるもので、一例として９０度の内角θを有する角部１４Ａを形成するように一体をなすミラー部１２ａ，１２ｂと、これらのミラー部を平面上で角部１４Ａが突出する状態で支持すべくミラー部１２ａ，１２ｂとそれぞれ一体をなす平坦部１６ａ，１６ｂとを備えている。角部１４Ａの両側の面が反射面１４ａ，１４ｂとして使用可能である。例えば反射面１４ａでは、左側から水平方向に入射する光を垂直方向に９０度折り曲げることができ、反射面１４ｂでは、右側から水平方向に入射する光を垂直方向に９０度折り曲げることができる。
【００１８】
平坦部１６ａには、位置決め孔１８ａ，１８ｃが設けられており、平坦部１６ｂには、位置決め孔１８ｂ，１８ｄが設けられている。位置決め孔１８ａ〜１８ｄは、いずれも貫通孔であり、実装基板上の対応する位置決めピンに嵌合されるものである。位置決め孔は、平坦部１６ａ又は１６ｂに複数設けるかあるいは平坦部１６ａ，１６ｂにそれぞれ１以上設けるようにすればよい。
【００１９】
ミラー部１０の寸法例を示すと、平坦部１６ａ，１６ｂの内方端部間の間隔Ａは２ｍｍ、平坦部１６ａ，１６ｂの外方端部間の間隔Ｂは３ｍｍ、１６ａ等の各平坦部の厚さＴは６０μｍ、１６ａ等の各平坦部の長さＤは３ｍｍ、１８ａ等の各位置決め孔の直径は１００μｍ、平坦部１６ａ（又は１６ｂ）の底面から角部１４Ａの頂部までの高さＨは１ｍｍとすることができる。
【００２０】
図２は、この発明の他の実施形態に係るマイクロミラーを示すものである。
【００２１】
マイクロミラー２０は、Ｎｉ−Ｆｅ合金等の光反射性の金属からなるもので、例えば９０度の内角θ１を有する角部２４Ａを形成するように一体をなすミラー部２２ａ，２２ｂと、例えば９０度の内角θ２を有する角部２４Ｂを形成するように一体をなすミラー部２２ｃ，２２ｄと、ミラー部２２ａを平面上で角部２４Ａが突出する状態で支持すべくミラー部２２ａと一体をなす平坦部２６ａと、ミラー部２２ｂ，２２ｃを前記平面上で角部２４Ａ，２４Ｂが突出する状態で支持すべくミラー部２２ｂ，２２ｃの間に介在してミラー部２２ｂ，２２ｃと一体をなす平坦部２６ｂと、ミラー部２２ｄを前記平面上で角部２４Ｂが突出する状態で支持すべくミラー部２２ｄと一体をなす平坦部２６ｃとを備えている。
【００２２】
角部２４Ａの両側の面を反射面２４ａ，２４ｂとして使用可能であると共に、角部２４Ｂの両側の面を反射面２４ｃ，２４ｄとして使用可能である。例えば反射面２４ａでは、左側から水平方向に入射する光を垂直方向に９０度折り曲げることができ、反射面２４ｄでは、右側から水平方向に入射する光を垂直方向に９０度折り曲げることができる。
【００２３】
図１，２に示したマイクロミラーにおいては、角部の内角θ、θ１又はθ２を変更することにより光線の折り曲げ角度を変更することができる。また、図２に示したマイクロミラーにおいては、平坦部２６ｂの幅Ｗを変更することによりミラーの高さを一定としたまま光線の折り曲げ位置を変更することができる。図１，２に示したようなマイクロミラーは、図４〜９について後述するような薄膜プロセスにより１μｍ以下の高い寸法精度で製作することができる。
【００２４】
図３は、この発明に係るマイクロミラーの実装構造の一例を示すもので、図１と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２５】
実装基板３０の一方の主面において、ミラー配置領域には、図１のマイクロミラー１０の４つの位置決め孔１８ａ〜１８ｄにそれぞれ対応する４本の位置決めピンが設けられており、図３には、４本の位置決めピンのうち位置決め孔１８ａ，１８ｂに対応する位置決めピン４２ａ，４２ｂが示されている。
【００２６】
マイクロミラー１０は、位置決め孔１８ａ，１８ｂを位置決めピン４２ａ，４２ｂにそれぞれ嵌合させると共に、位置決め孔１８ｃ，１８ｄを残り２本の位置決めピンにそれぞれ嵌合させることにより１μｍ以下の高精度で簡単に位置決めされる。このような位置決め状態において、マイクロミラー１０は、実装基板３０に対して接着剤等により固定される。実装基板３０を金属材料で構成した場合、半田付け、レーザー溶接等の信頼性の高い固定手段を採用可能である。
【００２７】
図３に示す実装構造において、マイクロミラー１０に入射したコリメート光Ｌｃは、反射面１２ａにより入射光軸に対して垂直方向に９０度折り曲げられる。
【００２８】
図３に示す実装構造においては、マイクロミラー１０の代りに図２に示すマイクロミラー２０を用いることもできる。この場合、反射面２４ａにはコリメート光Ｌｃを入射させると共に、反射面２４ｄには右側から同様にコリメート光を入射させ、２つのコリメート光をそれぞれ反射面２４ａ，２４ｄにより垂直方向に９０度折り曲げることができる。
【００２９】
この発明のマイクロミラーは、寸法精度及び位置決め精度がいずれも１μｍ以下の高精度であるため、図３に例示したような実装構造において他の光部品と高精度な位置合せが可能であり、光結合損失が少ない光結合系（光モジュール）を簡単に且つ低コストで実現することができる。
【００３０】
図４〜９は、この発明に係るマイクロミラーの製法の一例を示すものである。
【００３１】
図４の工程では、石英基板５０の一方の主面に長さ方向に直交する断面がＶ字状をなすＶ字状溝Ｖ１〜Ｖ４を互いに平行に形成する。溝Ｖ１〜Ｖ４の形成には、先端部を９０度の角度に加工した粗削り用の（＃８００程度の粗さの）砥石５２を用いることができる。この場合、Ｖ１等の各溝は、断面的に見て９０度の角度をなすように形成される。
【００３２】
図５の工程では、仕上げ用の（＃３０００程度の粗さの）砥石５４を用いて溝Ｖ１〜Ｖ４の壁面を鏡面に仕上げる。
【００３３】
図６の工程では、基板５０の一方の主面に溝Ｖ１〜Ｖ４を覆ってメッキ下地層としてのＣｕ／Ｃｒ積層（Ｃｒ層にＣｕ層を重ねた積層）５６を形成する。Ｃｕ／Ｃｒ積層５６は、一例としてスパッタ法によりＣｒ層及びＣｕ層を順次に堆積することにより形成することができる。このとき、Ｃｒ層及びＣｕ層の厚さは、それぞれ３０ｎｍ及び３００ｎｍとすることができる。Ｃｒ層は、Ｃｕ層の密着性を向上させるために用いられるものである。
【００３４】
図７の工程では、基板５０の一方の主面においてＣｕ／Ｃｒ積層５６の上に７０μｍ程度の厚さのレジスト層５８，５８ａ，５８ｂをホトリソグラフィ処理により形成する。レジスト層５８は、溝Ｖ１及びその両側の平坦部並びに溝Ｖ２及びその両側の平坦部を露呈する孔５８Ａと、溝Ｖ３及びその両側の平坦部並びに溝Ｖ４及びその両側の平坦部を露呈する孔５８Ｂとを有するように形成する。
【００３５】
レジスト層５８ａは、孔５８Ａ内において溝Ｖ１，Ｖ２の間のＣｕ／Ｃｒ積層部分上に紙面貫通方向に並べて形成される複数の位置決め孔対応の複数（例えば３個）のレジスト層のうちの１つのレジスト層であり、図９に示す位置決め孔６２ａに対応して形成される。レジスト層５８ｂは、孔５８Ｂ内において溝Ｖ３，Ｖ４の間のＣｕ／Ｃｒ積層部分上に紙面貫通方向に並べて形成される複数の位置決め孔対応の複数（例えば３個）のレジスト層のうちの１つのレジスト層であり、図９に示す位置決め孔６２ｂに対応して形成される。
【００３６】
図８の工程では、レジスト層５８，５８ａ，５８ｂをマスクとすると共にレジスト層５８ａ，５８ｂと同様の他のレジスト層をマスクとするＮｉ−Ｆｅ合金の選択メッキ処理によりＣｕ／Ｃｒ積層５６の上にＮｉ−Ｆｅ合金からなるマイクロミラー６０Ａ，６０Ｂを形成する。このときのメッキ厚さは、６０μｍ程度にすることができる。マイクロミラー６０Ａは、溝Ｖ１，Ｖ２にそれぞれ対応する反射面を有する。溝Ｖ１に対応する反射面は、９０度の角度で交差する２つの反射面により構成され、このことは、Ｖ２〜Ｖ４の各溝に対応する反射面についても同様である。
【００３７】
図９の工程では、薬液処理等によりレジスト層５８，５８ａ，５８ｂを除去すると共にレジスト層５８ａ，５８ｂと同様の他のレジスト層を除去する。そして、Ｃｕ／Ｃｒ積層５６のうちＣｕ層をエッチング処理により除去することによりマイクロミラー６０Ａ，６０Ｂを基板５０から分離する。マイクロミラー６０Ａは、６２ａ等の複数の位置決め孔を有し、マイクロミラー６０Ｂは、６２ｂ等の複数の位置決め孔を有する。一方の主面にＣｒ層５６ａが残された基板５０は、図６の工程に戻ってＣｒ層５６ａの上にＣｕ層をスパッタ法で形成することにより再使用可能である。
【００３８】
上記した製法では、図２に示したのと同様のマイクロミラーを製作したが、図１に示したのと同様のマイクロミラーを製作することもできる。このためには、図７の工程でレジストパターンを形成する際にＶ１等の溝毎に溝及びその両側の平坦部を露呈する孔をレジストパターンに付与すると共に溝の両側の平坦部にそれぞれ複数の位置決め孔対応のレジスト層を形成すればよい。
【００３９】
図４〜９に関して上記した製法によれば、図１又は２に示したようなマイクロミラーを１μｍ以下の外形寸法精度で量産することができ、大幅なコスト低減を達成することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、光反射性の金属からなるマイクロミラーにおいて第１及び第２のミラー部を角部を形成するように一体化すると共に第１及び第２のミラー部を平面上で角部が突出する状態で第１及び第２の平坦部により支持するようにしたので、小型で寸法精度及び位置決め精度が高いマイクロミラーを実現できる効果が得られる。
【００４１】
また、この発明のマイクロミラーは、メッキ処理等を含む薄膜プロセスにより寸法精度良く量産できるので、コスト低減が可能になる効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係るマイクロミラーを示す斜視図である。
【図２】この発明の他の実施形態に係るマイクロミラーを示す斜視図である。
【図３】この発明に係るマイクロミラーの実装構造の一例を示す断面図である。
【図４】この発明に係るマイクロミラーの製法の一例におけるＶ字状溝形成工程を示す断面図である。
【図５】図４の工程に続く溝壁面仕上げ工程を示す断面図である。
【図６】図５の工程に続くＣｕ／Ｃｒ積層形成工程を示す断面図である。
【図７】図６の工程に続くレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図８】図７の工程に続く選択メッキ工程を示す断面図である。
【図９】図８の工程に続くマイクロミラー分離工程を示す断面図である。
【図１０】従来のミラーを示す斜視図である。
【符号の説明】
１０，２０，６０Ａ，６０Ｂ：マイクロミラー、１２ａ，１２ｂ，２２ａ〜２２ｄ：ミラー部、１４Ａ，２４Ａ，２４Ｂ：角部、１４ａ，１４ｂ，２４ａ〜２４ｄ：反射面、１６ａ，１６ｂ，２６ａ〜２６ｃ：平坦部、１８ａ〜１８ｄ，２８ａ〜２８ｃ，６２ａ，６２ｂ：位置決め孔、３０：実装基板、４２ａ，４２ｂ：位置決めピン、５０：石英基板、５２，５４：砥石、５６：Ｃｕ／Ｃｒ積層、５８，５８ａ，５８ｂ：レジスト層、Ｖ１〜Ｖ４：Ｖ字状溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004264656.tif 000009
【図８】
2004264656.tif 000010
【図９】
2004264656.tif 000011
【図１０】
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