DE10291877B4

DE10291877B4 - Mikroschalter und Verfahren zum Herstellen eines Mikroschalters

Info

Publication number: DE10291877B4
Application number: DE10291877T
Authority: DE
Inventors: Masaru Miyazaki; Hirokazu Sampei; Yongxun Tsukuba Liu; Masayoshi Sendai Esashi
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: ESASHI, MASAYOSHI, SENDAI, MIYAGI, JP; Advantest Corp
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2009-01-02
Anticipated expiration: 2022-04-26
Also published as: CN1228236C; WO2002088017A1; DE10291877T5; CN1462257A; JPWO2002088017A1; JP4202765B2; US20030093895A1; US6903637B2

Abstract

Mikroschalter (10) zum elektrischen Koppeln eines ersten Anschlusses (12) mit einem zweiten Anschluss (14), welcher aufweist:
ein erstes Stützteil (20), an dem der erste Anschluss (12) vorgesehen ist;
eine bewegliche Einheit (40), an der der zweite Anschluss (14), der dem ersten Anschluss (12) zugeordnet ist, vorgesehen ist;
eine Antriebseinheit (50), um den zweiten Anschluss (14) mit dem ersten Anschluss (12) in Kontakt zu bringen, indem die bewegliche Einheit (40) in Richtung des ersten Anschlusses (12) in Abhängigkeit von der Zuführung von Energie angetrieben wird;
eine in dem ersten Stützteil (20) vorgesehene Elektrode (22, 24) zum Zuführen von elektrischer Energie zu der Antriebseinheit (50);
einen elastischen Anschluss (54), der eine erste Verbindungseinheit (54a), die mit der Antriebseinheit (50) verbunden ist, und eine elastische Einheit (54b) mit einer Elastizität in einer vorbestimmten Richtung aufweist; und
einen Schubanschluss (26), der den elastischen Anschluss (54) kontaktiert, indem die...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Mikroschalter und ein Verfahren zum Herstellen eines Mikroschalters. Genauer gesagt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Mikroschalter, der für eine Mikromaschine verwendet wird, die durch Verbinden mehrerer Substrate gebildet ist.
Hintergrund der Erfindung
Bei der Herstellung einer Mikromaschine wird eine Technik zum Verbinden eines Siliziumsubstrats mit einem anderen Siliziumsubstrat oder einem Glassubstrat angewendet, um eine komplex geformte Vorrichtung zu bilden. Eine sehr kleine Vorrichtung mit einer komplexen Struktur kann hergestellt werden durch Verbin den mehrerer genau bearbeiteter Substrate. Ein Beispiel für diese Mikromaschinen ist ein kapazitiver Drucksensor usw., der hergestellt ist, durch Bearbeiten eines Siliziumsubstrats bzw. eines Glassubstrats und Verbinden von diesen miteinander, Ausbilden eines Hohlraums usw. auf der Innenseite. Gemäß dem herkömmlichen Verfahren wird eine elektrische Verdrahtungsleitung, die auf jedem Substrat installiert ist, verbunden durch ihre Herausnahme aus der Verbindungsfläche.
Bei dem herkömmlichen Verfahren besteht jedoch ein Problem, dass eine Mikromaschine nicht mit Bestimmtheit versiegelt werden kann aufgrund von Spalten auf der Verbindungsfläche.
Die DE 696 10 745 T2 zeigt eine elektrische Verbindungsstruktur zum Verbinden eines ersten Schaltungsbauglieds mit einem zweiten Schaltungsbauglied, bei der eine leitfähige Nadel an dem Ende eines Auslegers mit dem ersten Schaltungsbauglied elektrisch verbunden ist. Eine Anschlussfläche ist mit dem zweiten Schaltungsbauglied elektrisch verbunden und auf diesem gegenüber der leitfähigen Nadel positioniert. Eine Befestigungseinrichtung zum Befestigen des ersten Schaltungsbauglieds setzt den Ausleger unter mechanische Spannung, um eine Kontaktkraft zwischen der leitfähigen Nadel und der Anschlussfläche zu erzeugen. Der Ausleger ist Teil des ersten Schaltungsbandglieds und kann durch eine elektronische Elektrodeneinrichtung elastisch gebogen werden, um einen Kontakt zwischen der Nadel und der Anschlussfläche herzustellen oder aufzuheben.
Die US 5 086 337 A beschreibt eine Verbindungsstruktur zum elektrischen Verbinden eines elektronischen Bauteils mit einem Substrat. Diese verwendet eine elektrisch leitende, sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung verformbare Blattfeder zwischen Anschlussflächen des elektrischen Bauteils und des Substrats.
Schließlich offenbart die DE 100 31 569 A1 einen integrierten Mikroschalter, bei dem eine bewegliche Platte oberhalb einer Hebelstützanordnung vorgesehen ist, die mittels elektrostatischer oder magnetischer Kraft in einer Wippbewegung bewegbar ist, so dass je einer von beweglichen Kontakten, die an deren entgegengesetzten freien Enden montiert sind, aufgrund der Wippbewegung der beweglichen Platte in leitende Verbindung mit einem festen Kontakt, der gegenüber angeordnet ist, gebracht oder von ihm gelöst wird.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht für den Zweck der Schaffung eines Mikroschalters und eines Verfahrens zum Herstellen eines Mikroschalters, welche das vorgenannte Problem lösen können.
Die obige und andere Aufgaben können gelöst werden durch in den unabhängigen Ansprüchen beschriebene Kombinationen. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere vorteilhafte und beispielhafte Kombinationen der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Erfindung
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Mikroschalter vorgesehen zum elektrischen Koppeln eines ersten Anschlusses mit einem zweiten Anschluss, enthaltend: ein erstes Stützteil, bei dem der erste Anschluss installiert ist; eine bewegliche Einheit, bei der der zweite Anschluss entsprechend dem ersten Anschluss installiert ist. Eine Antriebseinheit, um den zweiten Anschluss in Kontakt mit dem ersten Anschluss zu bringen, indem die bewegliche Einheit in der Richtung des ersten Anschlusses mittels Zuführung von Energie angetrieben wird; eine in dem ersten Stützteil installierte Elektrode, um elektrische Energie zu der Antriebseinheit zu liefern; einen elastischen Anschluss enthaltend eine erste Verbindungseinheit, die mit der Antriebseinheit verbunden ist, und eine elastische Einheit mit Elastizität in einer vorbestimmten Richtung; und einen Schubanschluss, der den elastischen Anschluss kontaktiert durch Schieben der elastischen Einheit, wobei er elektrisch mit der Elektrode zum Zuführen von Energie zu der Antriebseinheit verbunden ist.
Hier ist mit entweder der Antriebseinheit oder der Elektrode verbunden zu sein ein Zustand der elektrischen Verbindung mit der Antriebseinheit und der Elektrode, und bedeutet, in einer festen Position mit Bezug auf die Antriebseinheit oder die Elektrode zu sein. In gleicher Weise ist die Verbindung mit der anderen der Antriebseinheit oder der Elektrode ein Zustand der elektrischen Verbindung mit der Antriebseinheit und der Elektrode, und bedeutet, in einer festen Position mit Bezug auf die Antriebseinheit oder die Elektrode zu sein. Zusätzlich hat der Mikroschalter eine Antriebsverdrahtungsleitung, die elektrisch mit der Antriebseinheit verbunden ist, und somit kann die erste Verbindungseinheit des elastischen Anschlusses mit der Antriebsverdrahtungsleitung verbunden sein.
Der Mikroschalter kann weiterhin ein zweites Stützteil enthalten, das die Antriebseinheit stützt und mit dem ersten Stützteil verbunden ist. Der elasti sche Anschluss kann weiterhin eine zweite Verbindungseinheit enthalten, wobei die elastische Einheit zwischen der ersten Verbindungseinheit und der zweiten Verbindungseinheit angeordnet wird.
Die bewegliche Einheit kann mehrere Teile mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungsverhältnissen haben. Die Antriebseinheit kann eine Heizvorrichtung zum Beheizen der beweglichen Einheit haben. Das erste und das zweite Stützteil können durch Anodenverbindung miteinander verbunden sein. Das erste und das zweite Stützteil können durch eine Metallverbindung miteinander verbunden sein, wie Au-Au (Gold) usw.. Die elastische Einheit kann an dem Schubanschluss befestigt sein.
Das erste Stützteil kann aus einem Glassubstrat gebildet sein, aber das zweite Stützteil kann aus einem Siliziumsubstrat gebildet sein. Der Mikroschalter kann auf einem der beiden Stützteile eine vorstehende Einheit haben, die in der Richtung zu dem jeweils anderen der beiden Stützteile vorsteht, zum Bilden eines Raumes zwischen dem ersten und dem zweiten Stützteil, der die bewegliche Einheit und den zweiten Anschluss aufnimmt.
Es ist erwünscht, dass die Dicke der vorstehenden Einheit kleiner ist als die Summe des Abstands von der Oberfläche, an der die vorstehende Einheit befestigt ist, des ersten oder des zweiten Stützteils bis zu einer Oberfläche, die die elastische Einheit des Schubanschlusses kontaktiert, oder einer Oberfläche, die den Schubanschluss der elastischen Einheit kontaktiert, und des Abstands von dem jeweils anderen des ersten oder zweiten Stützteils zu einer Oberfläche, die die elastische Einheit des Schubanschlusses kontaktiert, oder einer Oberfläche, die den Schubanschluss der elastischen Einheit kontaktiert.
Der Mikroschalter kann weiterhin einen dritten Anschluss entsprechend dem zweiten Anschluss enthalten, und der zweite Anschluss kann den ersten Anschluss mit dem dritten Anschluss elektrisch koppeln, indem er in Kontakt mit dem ersten Anschluss und dem dritten Anschluss gebracht wird. Der Mikroschalter kann mehrere der elastischen Anschlüsse und mehrere der Schubanschlüsse entsprechend den mehreren elastischen Anschlüssen enthalten.
Der Mikroschalter kann weiterhin eine Energiequelle zum Liefern von Energie zu der Antriebseinheit enthalten, das erste Stützteil kann ein Durchgangsloch enthalten, das von einer mit dem zweiten Stützteil verbundenen Verbindungsfläche zu einer dieser entgegengesetzten Oberflächen hindurchgeht, und die Elektrode kann ein leitendes Teil enthalten zum Ausfüllen des Durchgangsloches, wodurch die Energiequelle über das leitende Teil elektrisch mit der Antriebseinheit gekoppelt ist. Zusätzlich ist es wünschenswert, dass der erste Anschluss eine feste Einheit, die an dem ersten Stützteil befestigt ist, und eine gegenüberliegende Einheit, die durch Verlängerung der festen Einheit gebildet ist und dem ersten Stützteil gegenüberliegt, wobei ein Luftspalt zwischen diesen angeordnet ist, aufweist.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Herstellungsverfahren für einen Mikroschalter vorgesehen zum elektrischen Koppeln eines ersten Anschlusses mit einem zweiten Anschluss, das die Schritte enthält: Bilden des ersten Anschlusses auf einem ersten Substrat; Bilden einer beweglichen Ein heit, bei der der zweite Anschluss installiert ist, auf einem zweiten Substrat, Bilden einer Antriebseinheit auf dem zweiten Substrat, die den zweiten Anschluss in Kontakt mit dem ersten Anschluss bringt, indem die bewegliche Einheit in der Richtung des ersten Anschlusses durch Zuführung von Energie angetrieben wird; einen Schritt zum Bilden einer Verbindungseinheit auf dem zweiten Substrat, die mit der Antriebseinheit verbunden ist, und eines elastischen Anschlusses mit einer elastischen Einheit, die eine Elastizität in einer vorbestimmten Richtung hat; einen Schritt zum Bilden einer Elektrode auf dem erste Substrat zum Zuführen von Energie zu der Antriebseinheit; einen Schritt zum Bilden eines Schubanschlusses, der mit der Elektrode auf dem ersten Substrat verbunden ist; und einen Schritt zum Verbinden des ersten Substrats und des zweiten Substrats miteinander, damit der erste Anschluss dem zweiten Anschluss entspricht, sobald die Schubeinheit in Kontakt mit der elastischen Einheit durch Schieben der elastischen Einheit in einer vorbestimmten Richtung gebracht ist.
Der Schritt zur Bildung der Antriebseinheit kann einen Schritt des Bildens einer mit der Antriebseinheit elektrisch verbundenen Verdrahtungsleitung enthalten, und somit kann der Schritt zur Bildung des elastischen Anschlusses enthalten: einen Schritt zur Bildung einer ersten Fotolackschicht auf der oberen Schicht des zweiten Substrats mit Freilegen zumindest eines Teils der Verdrahtungsleitung; einen Schritt des Bildens einer Plattierungsschicht, die über einen Teil der Verdrahtungsleitung zu der ersten Fotolackschicht gelegt ist; und einen Schritt des Entfernens der ersten Fotolackschicht.
Der Schritt zur Bildung des elastischen Anschlusses kann enthalten: einen Schritt des Bildens einer Metallisierungs-Basisschicht auf der oberen Schicht des zweiten Substrats, um einen Bereich der Verdrahtungsleitung und die erste Fotolackschicht zu bedecken; einen Schritt des Bildens einer zweiten Fotolackschicht auf der oberen Schicht des zweiten Substrats mit Freilegen eines Bereichs der Verdrahtungsleitung und der auf der ersten Fotolackschicht gebildeten Metallisierungs-Basisschicht; einen Schritt des Bildens der Metallisierungsschicht auf der zweiten Fotolackschicht; einen Schritt des Entfernens der zweiten Fotolackschicht; und einen Schritt des Entfernens der Metallisierungs-Basisschicht.
Das Verfahren zum Herstellen des Mikroschalters kann enthalten einen Schritt des Bildens einer vorstehenden Einheit auf einem der beiden Substrate, die in der Richtung zu dem jeweils anderen der beiden Substrate vorsteht, und des Bildens eines Raumes zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat, der die bewegliche Einheit und den zweiten Anschluss aufnimmt; wobei die erste Fotolackschicht so gebildet wird, dass die Dicke der vorstehenden Einheit kleiner ist als die Summe des Abstandes von der Oberfläche des ersten oder des zweiten Substrats, an welchem die vorstehende Einheit vorgesehen ist, zu einer Oberfläche, die die elastische Einheit des Schubanschlusses kontaktiert, bzw. einer Oberfläche, die den Schubanschluss der elastischen Einheit kontaktiert, und des Abstandes von dem jeweils anderen des ersten oder zweiten Substrats zu einer Oberfläche, die die elastische Einheit des Schubanschlusses kontaktiert oder einer Oberfläche, die den Schubanschluss der elastischen Einheit kontaktiert. Es ist wünschenswert, dass die vorstehende Einheit gebildet ist, um den die be wegliche Einheit und zweiten Anschluss aufnehmenden Raum zu versiegeln.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Mikroschalter zum elektrischen Koppeln eines ersten Anschlusses mit einem zweiten Anschluss vorgesehen, und der Mikroschalter enthält: ein erstes Stützteil, bei dem der erste Anschluss installiert ist; und eine bewegliche Einheit, bei der der zweite Anschluss entsprechend dem ersten Anschluss installiert ist, und somit enthält der erste Anschluss: eine feste Einheit, die an dem ersten Stützteil befestigt ist; und eine Versetzungseinheit, die gebildet ist durch Verlängerung der festen Einheit und die in der Schubrichtung elastisch verformt wird, wenn sie mit dem zweiten Anschluss in Kontakt ist.
Das erste Substrat kann einen Graben enthalten mit einer Öffnung in einer Oberfläche, die der beweglichen Einheit zugewandt ist; die feste Einheit ist in der Nähe des Grabens auf der Oberfläche des ersten Substrats gebildet, die der beweglichen Einheit zugewandt ist; und die Versetzungseinheit ist gebildet, indem sie sich von dem Rand der Öffnung des Grabens zum Inneren der Öffnung erstreckt.
Eine Kontaktierungseinheit kann gebildet werden durch Verlängerung der Ausdehnungseinheit nahezu parallel zu einer Oberfläche entsprechend einer bimorphen Einheit des Substrats, und somit in Kontakt mit dem zweiten Kontaktpunkt gebracht werden. Die Versetzungseinheit kann eine Ruftoreinheit mit einer Ruftorstruktur enthalten.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen;
1(a) und 1(b) sind Querschnittsansichten, die einen Mikroschalter gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung zeigen.
2(a) und 2(b) sind Querschnittsansichten, die einen Mikroschalter zeigen, bevor ein erstes und ein zweites Stützteil miteinander verbunden werden.
3(a) und 3(b) sind Draufsichten, die das erste und das zweite Stützteil zeigen, welche in den 2(a) und 2(b) dargestellt sind.
4(a) bis 4(d) sind Querschnittsansichten, die einen Mikroschalter gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des vorliegenden Aspekts der vorliegenden Erfindung zeigen.
5(a) bis 5(d) sind Querschnittsansichten, die einen Mikroschalter gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel des gegenwärtigen Aspekts der gegenwärtigen Erfindung zeigen.
6(a) und 6(b) sind Querschnittsansichten, die einen Mirkoschalter gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel des vorliegenden Aspekts der vorliegenden Erfindung zeigen.
7(a) und 7(b) sind Querschnittsansichten, die einen Mirkoschalter gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel des gegenwärtigen Aspekts der gegenwärtigen Erfindung zeigen.
8(a), 8(b) und 8(c) zeigen Querschnittsansichten eines Mik roschalters während eines Herstellungsprozesses gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel des gegenwärtigen Aspekts der gegenwärtigen Erfindung.
9(a) bis 9(o) zeigen Querschnittsansichten eines Mikroschalters während eines anderen Herstellungsprozesses gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel des gegenwärtigen Aspekts der gegenwärtigen Erfindung.
10 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Mikroschalters 10 gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt.
11(a) bis 11(i) zeigen Diagramme zum Erläutern der Arbeitsweise eines Mikroschalters 10 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Insbesondere ist 11(a) eine Querschnittsansicht, die einen Mikroschalter 10 in dem Fall zeigt, in welchem eine Bewegungseinheit 40 einen zweiten Anschluss 14 stützt, der nicht in Kontakt mit einem ersten Anschluss 12 ist; 11(b) ist ein Diagramm, das den Mikroschalter 10 für den Fall zeigt, dass die bewegte Einheit 40 den zweiten Anschluss 14 in Kontakt mit dem ersten Anschluss 12 bringt; 11(c) ist ein Diagramm, das den Mikroschalter 10 für den Fall zeigt, dass die bewegte Einheit 40 den zweiten Anschluss 14 stützt, der nicht in Kontakt mit dem ersten Anschluss 12 ist; 11(d) ist ein Diagramm, das den Mikroschalter 10 für den Fall zeigt, dass die bewegte Einheit 40 den zweiten Anschluss 14 in Kontakt mit dem ersten Anschluss 12 bringt; 11(e) ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel des erstes Anschlusses 12 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; 11(f) ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel des ersten Anschlusses 12 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; 11(g) ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel des ersten Anschlusses 12 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; 11(h) ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel des ersten Anschlusses 12 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und 11(i) ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel des ersten Anschlusses 12 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Beste Art zur Durchführung der Erfindung
Die Erfindung wird nun beschrieben auf der Grundlage der bevorzugten Ausführungsbeispiele, welche nicht den Bereich der vorliegenden Erfindung beschränken, sondern die Erfindung veranschaulichen sollen. Alle der Merkmale und die Kombinationen hiervon, die in dem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, sind nicht notwendigerweise wesentlich für die Erfindung.
Die 1(a) und 1(b) sind Querschnittsansichten, die einen Mikroschalter gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung zeigen. Insbesondere ist 1(a) eine Querschnittsansicht, die den Mikroschalter in einem "Aus"-Zustand zeigt, und 1(b) ist eine Querschnittsansicht, die den Mikroschalter in einem "Ein"-Zustand zeigt.
Der Mikroschalter 10 enthält: einen ersten Anschluss 12 und einen dritten Anschluss (nicht gezeigt); ein erstes Stützteil 20, bei dem der erste Anschluss und der dritte Anschluss installiert sind; einen zweiten Anschluss 14 entsprechend dem ersten Anschluss 12 und dem dritten Anschluss; eine bewegliche Einheit 40, an der der zweite Anschluss 14 an einem Ende installiert ist; eine Antriebseinheit 50 zum Antreiben der beweglichen Einheit 40 in Richtung des ersten Anschlusses 12 mittels zugeführter Energie und zum Bringen des zweiten Anschlusses 14 in Kontakt mit dem ersten Anschluss und dem dritten Anschluss; ein zweites Stützteil 60 zum Stützen der beweglichen -Einheit 40, indem es mit dem ersten Stützteil 20 verbunden ist.
Das zweite Stützteil 60 enthält eine erste Siliziumschicht 62, eine auf der ersten Siliziumschicht 62 gebildete Siliziumdioxidschicht 64, und eine zweite Siliziumschicht 66, die auf der Siliziumdioxidschicht 64 gebildet ist. Die bewegliche Einheit und die Antriebseinheit 50 sind auf der zweiten Siliziumschicht 66 gebildet. Die Antriebseinheit 50 enthält eine Antriebsverdrahtungsleitung 52, die an oder nahe einem Ende freigelegt ist, das gegenüber einem Ende unterschiedlich ist, an dem der zweite Anschluss der beweglichen Einheit 40 installiert ist. Der Mikroschalter 10 enthält weiterhin einen elastischen Anschluss 54 mit einer Verbindungseinheit 54a und einer elastischen Einheit 54b mit einer Elastizität in einer vorbestimmten Richtung. Bei dem gegenwärtigen Aspekt der vorliegenden. Erfindung ist die elastische Einheit 54b des elastischen Anschlusses 54 so installiert, dass sie in der ersten Richtung zu dem ersten Stützteil 20 hin vorsteht.
Das erste Stützteil 20 enthält ein erstes Durchgangsloch 20c und ein zweites Durchgangsloch 20d, welche sich von einer Verbindungsoberfläche 20a, die mit dem zweiten Stützteil 60 verbunden ist, zu einer entge gengesetzten Oberfläche 20b der Verbindungsfläche 20a erstrecken. Der Mikroschalter 10 enthält weiterhin eine Treiberelektrode 22, die gebildet ist, um das erste Durchgangsloch 20c an der entgegengesetzten Oberfläche 20b zu füllen, zur Lieferung von elektrischer Energie zu der Antriebseinheit 50, und eine Signalelektrode 28, die gebildet ist, um das zweite Durchgangsloch 20d an der entgegengesetzten Oberfläche 20b zu füllen, zur Lieferung elektrischer Signale zu der Antriebseinheit 50. Zusätzlich hat die Treiberelektrode 22 ein erstes leitendes Teil 24, das das erste Durchgangsloch 20c füllt. Der Mikroschalter 10 enthält weiterhin einen Schubanschluss 26, der in Kontakt mit der elastischen Einheit 54b ist und die elastische Einheit 54b des elastischen Anschlusses 54 nach unten schiebt, sobald er mit dem ersten Stützteil 24 verbunden ist. Zusätzlich hat die Signalelektrode 28 ein zweites leitendes Teil 30, das das zweite Durchgangsloch 20d füllt, und ein drittes leitendes Teil 32 mit dem zweiten leitenden Teil 30 auf der Verbindungsfläche 20a verbindet. Bei dem gegenwärtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Stützteil mit einem Glassubstrat gebildet sein.
Der erste Anschluss 12 ist auf dem dritten leitenden Teil 32 gebildet. Der erste Anschluss 12 ist dem ersten Stützteil zugeordnet, wobei das dritte leitende Teil 32 dazwischen angeordnet ist. Bei dem gegenwärtigen Aspekt der gegenwärtigen Erfindung hat der erste Anschluss 12 eine feste Einheit 142 und eine Versetzungseinheit 144. Die feste Einheit 142 ist so an dem dritten leitenden Teil 32 befestigt, dass es an dem ersten Stützteil 20 befestigt ist. Die Versetzungseinheit 144 ist z. B. eine Verblendungseinheit, die sich von der festen Einheit 142 erstreckt und dem ersten Stützteil zugeordnet ist, wobei sich ein Luft spalt 62 dazwischen befindet. Die Versetzungseinheit 144 wird elastisch in der Richtung der Verschiebung versetzt, wenn sie durch den zweiten Anschluss 14 nach unten geschoben wird, und somit kann der zweite Anschluss 14 elektrisch mit dem ersten Anschluss 12 gekoppelt werden. Weiterhin kann die Versetzungseinheit 144 eine elastische Einheit mit einer Elastizität in der Schieberichtung enthalten. Vorstehend kann der dritte Anschluss dieselbe oder dieselbe Art der Funktion wie der erste Anschluss 12 haben.
Der Schiebeanschluss 26 kann eine elastische Einheit mit einer Elastizität in einer vorbestimmten Richtung haben. Zusätzlich enthält bei dem gegenwärtigen Aspekt der gegenwärtigen Erfindung die Elastizität ein Merkmal, nach unten geschoben zu werden und somit durch andere Anschlüsse transformiert zu werden. Die elastische Einheit 54b des elastischen Anschlusses 54 kann in mehrere Teile geteilt sein. Wenn die elastische Einheit 54b in mehrere Teile geteilt ist, hat jede der geteilten elastischen Einheiten 54b einen unterschiedlichen Abstand, um in der Richtung des ersten Stützteils 30 vorzustehen. In diesem Fall kontaktiert der Schiebeanschluss 26 eine elastische Einheit 54b, die am weitesten vorsteht, so dass er bestimmt mit dem elastischen Anschluss 54 elektrisch verbunden werden kann.
Es ist wünschenswert, dass der Mikroschalter 10 weiterhin eine Leistungsquelle 100 zum Zuführen von Leistung zu der Antriebseinheit 50 enthält. Die Leistungsquelle 100 liefert Strom zu der Antriebseinheit 50, die mit der Antriebselektrode 22 verbunden ist.
Es ist wünschenswert, dass die bewegliche Einheit 40 mehrere Teile mit unterschiedlichen thermischen Aus dehnungskoeffizienten hat. Mehrere Teile mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten können mehrere Metalle mit unterschiedlichen thermi schen Ausdehnungskoeffizienten sein. Die bewegliche Einheit 40 ist gebildet durch Aufeinanderbringen mehrerer Teile mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, und somit ist die Gestalt der beweglichen Einheit 40 transformiert durch die Differenz des thermischen Ausdehnungskoeffizienten jedes Teils, wenn jedes Teil erwärmt wird. Bei dem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wenn die Antriebseinheit 50 die bewegliche Einheit 40 nicht in der Richtung des ersten Anschlusses 12 und des dritten Anschlusses antreibt, ist die bewegliche Einheit 40 so installiert, dass sie sich in der entgegengesetzten Richtung zu der des ersten Anschlusses 12 und des dritten Anschlusses neigt, so dass der zweite Anschluss 14 den ersten Anschluss 12 und den dritten Anschluss nicht kontaktiert.
Die bewegliche Einheit 40 hat ein erstes Formungsteil 42 und ein zweites Formungsteil 44. Es ist erwünscht, dass das erste Formungsteil 42 aus einem Material gebildet ist, das einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat als das Material, das das zweite Formungsteil 44 bildet. Es ist wünschenswert, dass das erste Formungsteil 42 aus einem Material mit einem relativ großen thermischen Ausdehnungskoeffizienten gebildet ist, wie Aluminium, Nickel, Nickelstahl, Palladium-Kupfer-Silizium, Harz usw. Es ist wünschenswert, dass das zweite Formungsteil 44 aus einem Material mit kleinem thermischen Ausdehnungskoeffizienten gebildet ist, wie Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Silizium, Aluminiumoxid usw. Bei dem gegenwärtigen – Aspekt der gegenwärtigen Erfindung ist das zweite Formungsteil 44 auf einer zweiten Schicht gebildet, um die Antriebseinheit 50 dazwischen anzuordnen. Es ist wünschenswert, dass die Antriebseinheit 50 eine Vorrichtung zum Antreiben des zweiten Anschlusses 14 in der Richtung des ersten Anschlusses 12 und des dritten Anschlusses durch Zuführung von Leistung ist. Die Antriebseinheit 50 kann den zweiten Anschluss 14 in der Richtung des ersten Anschlusses 12 und des dritten Anschlusses durch Zuführung von Leistung antreiben. Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel hat die Antriebseinheit 50 eine Heizvorrichtung zum Heizen der beweglichen Einheit 40 mit mehreren Teilen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten.
Die bewegliche Einheit 50 erwärmt das erste Formungsteil 42 und das zweite Formungsteil 44. Es ist wünschenswert, dass die Antriebseinheit 50 in einem Bereich installiert ist, der verschieden ist von dem Bereich, in welchem der zweite Anschluss 14 installiert ist. Es ist wünschenswert, dass die Antriebseinheit 50 aus einem Material zum Emittieren von Wärme durch Zuführung von Strom gebildet ist. Zusätzlich ist es wünschenswert, dass die Antriebseinheit 50 aus einem Material gebildet ist, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem des zweiten Formungsteils 44 und dem des ersten Formungsteils 42 ist. Bei dem gegenwärtigen Aspekt der gegenwärtigen Erfindung ist die Antriebseinheit 50 aus einem Metallwiderstandsmaterial gebildet wie einer Nickelchrom-Legierung, einer metallbeschichteten Schicht, die durch Chrom und Platin laminiert ist usw..
Bei einem anderen Beispiel kann die Antriebseinheit 50 als eine Implementierung zum Antreiben der beweglichen Einheit eine Infrarotstrahlungsvorrichtung haben, die nicht in der beweglichen Einheit 40 angeord net ist. In diesem Fall kann die Antriebseinheit 50 die bewegliche Einheit 40 mittels der Infrarotbestrahlungsvorrichtung erwärmen. Zusätzlich kann bei noch einem anderen Beispiel die Antriebseinheit 50 eine temperatursteuerbare Kammer haben. In diesem Fall kann die Antriebseinheit 50 die bewegliche Einheit 40 mittels Steuerung der Kammertemperatur erwärmen.
Die bewegliche Einheit 40 kann weiterhin ein Teil mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten haben, das sich von dem des das erste Formungsteil 42 oder das zweite Formungsteil 44 bildenden Materials unterscheidet, zwischen dem ersten Formungsteil und dem zweiten Formungsteil, um die Antriebsgröße, die durch die Antriebseinheit 50 der beweglichen Einheit bewirkt wird, zu steuern.
Es ist wünschenswert, dass in dem Fall, in welchem das erste Formungsteil 42 oder das zweite Formungsteil 44 aus einem Material mit Leitfähigkeit gebildet sind, die bewegliche Einheit 40 weiterhin ein isolierendes Teil hat zum Isolieren der Antriebseinheit 50 gegenüber dem ersten Formungsteil 42 und dem zweiten Formungsteil 44. Z. B. kann das isolierende Teil ein Isolationsmaterial wie Siliziumdioxid sein.
Bei dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung sind das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 durch Anodenverbindung miteinander verbunden. Zusätzlich können das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 durch Metallverbindung wie Au-Au usw. miteinander verbunden sein. Bei einem anderen Beispiel können das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 durch Löten miteinander verbunden sein. Die elastische Einheit 54b des elastischen An schlusses 54 kann an dem Schubanschluss 26 befestigt sein. Es ist wünschenswert, dass das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden sind, wobei der die bewegliche Einheit 40 umschließende Raum versiegelt ist.
Bei dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung hat der Mikroschalter 10 den elastischen Anschluss 54 mit der Verbindungseinheit 54a und der elastischen Einheit 54b und den Schubanschluss 26, der die elastische Einheit 54b durch Herunterdrücken der elastischen Einheit 54b des elastischen Anschlusses 54 kontaktiert, und somit können, wenn das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden sind, der elastische Anschluss 54 und der Schubanschluss 26 miteinander verbunden werden, so dass eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Stützteil 20 und dem zweiten Stützteil 60 leicht hergestellt werden kann.
2 ist eine Querschnittsansicht, die den Mikroschalter zeigt, bevor das erste und das zweite Stützteil miteinander verbunden sind. 2(a) ist eine Querschnittsansicht des ersten Stützteils 20, bei dem der erste Anschluss 12 gebildet ist. 2(b) ist eine Querschnittsansicht des zweiten Stützteils 60, bei dem der zweite Anschluss 14 gebildet ist.
Wie in 2(b) gezeigt ist, hat bei dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung das zweite Stützteil 60 eine vorstehende Einheit 68, die in Richtung des ersten Stützteils 20 vorsteht und einen die bewegliche Einheit 40, die Antriebseinheit 50 und den zweiten Anschluss 14 aufnehmenden Raum zwischen dem ersten Stützteil 20 und dem zweiten Stützteil 60 bildet. Die Dicke d der vorstehenden Einheit 68 in einer vorbestimmten Richtung ist kleiner als die Summe des Abstands L1 von der Oberfläche 66a, bei der die vorstehende Einheit 68 des zweiten Stützteils 60 installiert ist, zu einer Oberfläche, die den Schubanschluss 26 der elastischen Einheit 54b kontaktiert, und des Abstands L2 von der Verbindungsfläche 20a des ersten Stützteils 20 bis zu einer Oberfläche, die die elastische Einheit 54 des Schubanschlusses 26 kontaktiert.
Bei dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Dicke d der vorstehenden Einheit 68 derart, dass sie kleiner als die Summe des Abstands L1 und des Abstands L2 ist, und daher drückt, wenn das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden werden, der Schubanschluss 26 die elastische Einheit 54b so nach unten, dass der Schubanschluss 26 mit Bestimmtheit in Kontakt mit der elastischen Einheit 54b gebracht werden kann. Daher kann der Schubanschluss 26 elektrisch mit der elastischen Einheit 54b mit geringem Kontaktwiderstand gekoppelt werden.
3 ist eine Draufsicht, die das erste und das zweite Stützteil nach 2 zeigt. 3(a) ist eine Draufsicht, die das erste Stützteil von dem zweiten Stützteil 60 und der Verbindungsfläche 20a aus sieht. Der Mikroschalter 10 enthält auf der Verbindungsfläche 20a des ersten Stützteils 20 den ersten Anschluss entsprechend dem zweiten Anschluss 14, ein drittes leitendes Teil 32 zum elektrischen Verbinden des dritten Anschlusses 16 und des ersten Anschlusses 12 mit der Signalelektrode 28, und ein viertes leitendes Teil 34 zum elektrischen Verbinden der dritten Elektrode 16 nach außen. Der zweite Anschluss 14 koppelt den ersten Anschluss 12 elektrisch mit dem drit ten Anschluss, wobei er den ersten Anschluss 12 und den dritten Anschluss 16 kontaktiert. Bei dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung hat der Mikroschalter 10 mehrere Schubanschlüsse 26 auf der Verbindungsfläche 20a des ersten Stützteils 20.
3(b) ist eine Draufsicht, die zeigt, wie das zweite Stützteil 60 nach 1 von der mit dem ersten Stützteil 20 verbundenen Verbindungsfläche her gesehen aussieht. Der Mikroschalter 10 hat mehrere elastische Anschlüsse 54 entsprechend dem zweiten Anschluss 14, die bewegliche Einheit 40, die Antriebseinheit 50 und mehrere Schubanschlüsse 26. Die vorstehende Einheit 68, und Leitungen, die die bewegliche Einheit 40 in 2 umschließen, sind auf der zweiten Siliziumschicht des zweiten Stützteils 60 gebildet. Das zweite Stützteil 60 hat die vorstehende Einheit 68, und somit kann der die bewegliche Einheit 40 des Mikroschalters 10 umschließende Raum bestimmt abgedichtet werden durch Verbinden des zweiten Stützteils 60 mit dem ersten Stützteil 20.
Bei dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung hat der Mikroschalter 10 mehrere elastische Anschlüsse 54 und mehrere Schubanschlüsse 20 entsprechend den mehreren elastischen Anschlüssen 54, und somit kann, wenn das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden werden, jeder Anschluss des ersten Stützteils 20 mit jedem Anschluss des zweiten Stützteils 60 elektrisch gekoppelt werden.
Als Nächstes wird die Arbeitsweise des Mikroschalters 10 mit Bezug auf 1 bis 3 erläutert.
Wie in 1(a) gezeigt ist, stützt die zweite Sili ziumschicht 66 die bewegliche Einheit 40, um einen vorbestimmten Spalt von dem zweiten Anschluss 14 zu dem ersten Anschluss 12 und dem dritten Anschluss beizubehalten. Hierin werden Signale zu dem ersten Anschluss 12 geliefert. Wenn der Mikroschalter 10 „eine" ist, liefert eine Energiezuführungsvorrichtung 100 einen Strom über die Antriebselektrode 22 zu der Antriebseinheit 50. Als Folge werden das erste Formungsteil 42 und das zweite Formungsteil der beweglichen Einheit 40 durch die Antriebseinheit 50 erwärmt. Das erste Formungsteil 42 und das zweite Formungsteil 44 haben unterschiedliche thermische Ausdehnungsverhältnisse, und somit erstreckt sich das erste Formungsteil 42 weiter als das zweite Formungsteil 44. Als eine Folge wird, wie in 1(b) gezeigt ist, die bewegliche Einheit 40 in der Richtung des ersten Stützteils 20 angetrieben. Und der zweite Anschluss 14, der in der beweglichen Einheit 40 installiert ist, wird in Kontakt mit dem ersten Anschluss 12 und dem dritten Anschluss 16 so gebracht, dass der erste Anschluss 12 elektrisch mit dem dritten Anschluss 16 gekoppelt ist. Daher werden zu dem ersten Anschluß 12 gelieferte Signale über den zweiten Anschluss 14 zu dem dritten Anschluss 16 geliefert.
Wenn der Mikroschalter 10 „aus" ist, unterbricht die Energiezuführungsvorrichtung 100 die Stromzuführung zu der Antriebseinheit 50. Hierdurch kehren das erste Formungsteil 42 und das zweite Formungsteil 44 der beweglichen Einheit 40 zu ihrer ursprünglichen Form zurück, so dass sich die bewegliche Einheit 40 entgegengesetzt zu der Richtung zu dem ersten Stützteil 20 bewegt. Als Folge wird der zweite Anschluss 14 von dem ersten Anschluss 12 und dem dritten Anschluss 16 getrennt, so dass zu dem ersten Anschluss 12 gelieferte Signale nicht mehr zu dem dritten Anschluss 16 geliefert werden.
Wie oben dargestellt, kontaktieren der elastische Anschluss 54 und der Schubanschluss 26 einander, wenn das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden werden, und somit kann der Mikroschalter 10 gemäß dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 leicht elektrisch koppeln.
4 ist eine Querschnittsansicht, die das zweite Ausführungsbeispiel eines Mikroschalters gemäß dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind dieselben Symbole wie diejenigen in 1 bis 3 denselben Elementen wie denjenigen bei dem Mikroschalter nach dem ersten Ausführungsbeispiel zugewiesen. 4(a) ist eine Querschnittsansicht des ersten Stützteils 20, bevor das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat das zweite Stützteil 60 die vorstehende Einheit 36, die zu der Richtung des zweiten Stützteils 60 vorsteht und die einen die bewegliche Einheit 40, die Antriebseinheit 50 und den zweiten Anschluss aufnehmenden Raum zwischen dem ersten Stützteil 20 und dem zweiten Stützteil 60 bildet. Die vorstehende Einheit 36 ist an der Signalelektrode 28 durch Glasfüllung usw. angebracht. So befindet sich die vorstehende Einheit 36 in einem Bereich, wo die Antriebselektrode 22 gekreuzt wird, und gelangt nahe an die Antriebselektrode 22 durch Glasfüllen usw.. Nicht gezeigt, ist es wünschenswert, dass die vorstehende Einheit 36 so gebildet ist, dass sie über vier Leitungen gelegt wird, wobei sie die bewegliche Einheit 40 umschließt, wenn sie mit dem zweiten Stützteil 60 verbunden wird. Das erste Stützteil 20 hat die derart ausgebildete vorstehende Einheit 36, und somit kann der die bewegliche Einheit 40 des Mikroschalters 10 umgebende Raum mit Bestimmtheit abgedichtet werden durch Verbinden des zweiten Stützteils 60 mit dem ersten Stützteil 20.
4(b) ist eine Querschnittsansicht des zweiten Stützteils 60, bevor das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden werden. Wie in 4(a) und 4(b) gezeigt ist, ist die Dicke d der vorstehenden Einheit 20 in einer vorbestimmten Richtung kleiner als die Summe des Abstands L1 von der Verbindungsfläche 60a des zweiten Stützteils 60 bis zu einer Oberfläche, die den Schubanschluss 26 der elastischen Einheit 54b kontaktiert, und des Abstands L2 von einer Oberfläche 20a, an der die vorstehende Einheit 36 des ersten Stützteils 20 installiert ist, bis zu einer Oberfläche, die die elastische Einheit 54b des Schubanschlusses 26 kontaktiert.
Bei dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Dicke d der vorstehenden Einheit 36 kleiner als die Summe des Abstands L1 und des Abstands L2, und somit drückt, wenn das erste Stützglied 20 und das zweite Stützglied 60 miteinander verbunden werden, der Schubanschluss 26 die elastische Einheit 54b so nach unten, dass der Schubanschluss 26 mit Bestimmtheit in Kontakt mit der elastischen Einheit 54b gebracht werden kann.
4(c) ist eine Querschnittsansicht eines dritten Substrats 80. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das dritte Substrat 80 ein Glassubstrat sein. 4(d) ist eine Querschnittsansicht des Mikroschalters 10 im Aus-Zustand, nachdem das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden sind. Wenn das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden werden, drückt der in dem ersten Stützteil 20 installierte Schubanschluss 26 die elastische Einheit 54b des elastischen Anschlusses 24, der auf der Seite des zweiten Stützteils 60 installiert ist, herunter und transformiert diese, um in Kontakt mit der elastischen Einheit 54b gebracht zu werden.
Wie oben dargelegt, kontaktieren, wenn das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden werden, der elastische Anschluss 24 und der Schubanschluss 26 einander, und somit kann der Mikroschalter 10 gemäß dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung das erste Stützteil 20 leicht mit dem zweiten Stützteil 60 elektrisch koppeln. Zusätzlich kann der Mikroschalter 10 gemäß dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung den die bewegliche Einheit 40 umschließenden Raum mit Bestimmtheit versiegeln.
5 ist eine Querschnittsansicht, die das dritte Ausführungsbeispiel des Mikroschalters 10 gemäß dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind dieselben Symbole wie diejenigen in 1 bis 3 denselben Elementen wie denjenigen in dem Mikroschalter nach dem ersten Ausführungsbeispiel zugewiesen.
5(a) ist eine Querschnittsansicht des ersten Stützteils 20, bevor das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind mehrere Schubanschlüsse 26 in dem ersten Stützteil 20 gebildet. Zumindest einer der Schubanschlüsse 26 ist elektrisch mit der Antriebselektrode 22 verbunden. Zusätzlich ist zumindest einer der Schubanschlüsse 26 mit der Verdrahtungsleitung einer Signalelektrode verbunden, die verschieden von der Antriebselektrode 22 ist, die in dem ersten Stützteil 20 installiert ist.
5(b) ist eine Querschnittsansicht des zweiten Stützteils 60, bevor das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden werden. Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel sind wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die bewegliche Einheit 40 und die Antriebseinheit 50 in dem zweiten Stützteil 60 ausgebildet. Zusätzlich ist eine Signalspur 48 auf einer oberen Schicht 44a des zweiten Formungsteils 44 der beweglichen Einheit 40 gebildet. Der zweite Anschluss 14 ist auf der Signalspur 48 gebildet. Mehrere elastische Anschlüsse 54 sind auf der oberen Schicht 44a der beweglichen Einheit 40 gebildet. Zumindest einer der elastischen Anschlüsse 54 ist elektrisch mit der Antriebseinheit 50 verbunden. Der elastische Anschluss 54, der elektrisch mit der Antriebseinheit 50 verbunden ist, kontaktiert den Schubanschluss 26, der elektrisch mit der Antriebselektrode 22 verbunden ist. Zusätzlich ist zumindest einer der mehreren elastischen Anschlüsse 54 elektrisch mit der Signalspur 48 verbunden. Der elastische Anschluss 54, der elektrisch mit der Signalspur 48 verbunden ist, kontaktiert den Schubanschluss 26, der mit der Verdrahtungsleitung einer Signalelektrode, die verschieden von der Antriebselektrode 22 ist, verbunden ist.
5(d) ist eine Querschnittsansicht des Mikro schalters 10 im Aus-Zustand, nachdem das erste Stützteil 20, das zweite Stützteil 60 und das dritte Substrat 80 miteinander verbunden sind.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kontaktiert, wenn das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden sind, der Schubanschluss 26 den elastischen Anschluss 54, wobei der elastische Anschluss 54 heruntergedrückt wird. Wenn der Mikroschalter 10 „ein" ist, wird die bewegliche Einheit 50 in der Richtung des ersten Stützteils 20 angetrieben. Der in der beweglichen Einheit 40 installierte zweite Anschluss 14 kontaktiert den ersten Anschluss 12. Zu dieser Zeit werden Signale über die Signalelektrode 28 zu dem ersten Anschluss 12 geliefert. Wenn der erste Anschluss 12 mit dem zweiten Anschluss 14 elektrisch gekoppelt ist, werden die zu dem ersten Anschluss 12 gelieferten Signale über den zweiten Anschluss 14 zu der auf der beweglichen Einheit 40 gebildeten Signalspur 48 geliefert. Die zu der Signalspur 48 gelieferten Signale werden zu der Verdrahtungsleitung einer unterschiedlichen Signalelektrode, die in dem ersten Stützteil 20 ausgebildet ist, über den elastischen Anschluss 54, der mit der Signalspur 48 verbunden ist, und den Schubanschluss 28, der mit dem elastischen Anschluss 54 verbunden ist, geliefert.
Wie vorstehend dargelegt ist, kontaktieren, wenn das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden sind, der elastische Anschluss 54 und der Schubanschluss 26 einander, und somit kann der Mikroschalter 10 gemäß dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung das erste Stützteil 20 leicht mit dem zweiten Stützteil 60 mit geringem Kontaktwiderstand elektrisch koppeln.
6 ist eine Querschnittsansicht, die das vierte Ausführungsbeispiel des Mikroschalters 10 gemäß dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind dieselben Symbole wie diejenigen in 1 bis 3 denselben Elementen wie denjenigen in dem Mikroschalter nach dem ersten Ausführungsbeispiel zugewiesen.
6(a) ist eine Querschnittsansicht des ersten Stützteils 20, bevor das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden sind. 6(b) ist eine Querschnittsansicht des zweiten Stützteils 60, bevor das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden sind. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der elastische Anschluss 54 an dem Ende ausgebildet, das entgegengesetzt zu einem Ende ist, an dem der zweite Anschluss 14 der beweglichen Einheit 40 installiert ist. Ein Ende des elastischen Anschlusses 54 ist mit dem entgegengesetzten Ende der beweglichen Einheit 40 verbunden, so dass das entgegengesetzte Ende des elastischen Anschlusses 54 ein freies Ende hat, das zu der Richtung des ersten Stützteils 20 vorsteht. Es ist wünschenswert, dass ein Bereich des zweiten Stützteils 60, der sich unter dem freien Ende befindet, durch Ätzen entfernt wird. Und es ist wünschenswert, dass der elastische Anschluss 54 zu der Richtung des ersten Stützteils 20 vorsteht, wobei er von dem entfernten Bereich des zweiten Stützteils 60 zu der Richtung des ersten Stützteils 20 gedrückt wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der elastische Anschluss 54 in die Richtung des ersten Stützteils 20 gedrückt und steht in Richtung des ersten Stützteils 20 vor, und daher kann der elastische Anschluss 54 leicht gebildet werden.
Zusätzlich steht das freie Ende des elastischen Anschlusses 54 zu der Richtung des ersten Stützteils 20 vor, und somit drückt der Schubanschluss 26 den elastischen Anschluss 54 herunter, wenn das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden werden. Daher kontaktieren der Schubanschluss 26 und der elastische Anschluss 24 einander, so dass das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 leicht elektrisch verbunden sind.
7 ist eine Querschnittsansicht, die das fünfte Ausführungsbeispiel des Mikroschalters 10 gemäß dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind dieselben Symbole wie diejenigen in 1 bis 3 denselben Elementen wie denjenigen in dem Mikroschalter nach dem ersten Ausführungsbeispiel zugewiesen.
7(a) ist eine Querschnittsansicht des ersten Stützteils 20, bevor das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden sind. 7(b) ist eine Querschnittsansicht des zweiten Stützteils 60, bevor das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden sind. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält der elastische Anschluss 54 weiterhin eine erste Verbindungseinheit 54a, die mit der Antriebseinheit 50 verbunden ist, eine elastische Einheit 54b mit einer Elastizität in einer vorbestimmten Richtung und eine zweite Verbindungseinheit 54c, die auf der ersten Verbindungseinheit 54b installiert ist, wobei die elastische Einheit 54b dazwischen angeordnet ist.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der elastische Anschluss 54 eine beidseitige Stützstruktur enthaltend die erste Verbindungseinheit 54a und die zweite Verbindungseinheit 54b, und somit kann, wenn das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden sind, die Elastizität des elastischen Anschlusses 54 aufrecht erhalten werden, obgleich der Schubanschluss 26 die elastische Einheit 54b stark nach unten drückt. Daher sind der elastische Anschluss 54 und der Schubanschluss 26 in einem stabilen elektrischen Kontakt miteinander mit niedrigem Widerstand.
8 ist eine Querschnittsansicht, die den Prozess eines Herstellungsverfahrens nach dem zweiten Ausführungsbeispiel des Mikroschalters 10 gemäß dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Es wird im Folgenden der Prozess der Bildung des Schubanschlusses 26 in dem ersten Stützteil 20 erläutert.
Zuerst wird über das erste Substrat 150, das in 4 gezeigte erste Stützteil 20 hergestellt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet das erste Substrat 150 Glas. Es ist wünschenswert, ein Pyrex-Glas (eingetragene Marke) zu verwenden.
Als Nächstes wird die vorstehende Einheit 36 wie in 8(a) gezeigt, gebildet. Es ist wünschenswert, dass die Dicke der gebildeten vorstehenden Einheit 36 kleiner ist als die Summe des Abstands von der Verbindungsfläche 60a des zweiten Stützteils 60 bis zu einer Oberfläche, die den Schubanschluss 26 der elastischen Einheit 54b kontaktiert, und eines Abstandes von der Oberfläche 20a, an der die vorstehende Einheit 36 des ersten Stützteils 20 installiert ist, bis zur Oberfläche, die die elastische Einheit 54b des Schubanschlusses 26 kontaktiert. Zuerst wird das erste Substrat 150 mit Fotolack beschichtet und eine Be lichtung und Entwicklung wird durchgeführt, so dass ein Maskenmuster entsprechend der vorstehenden Einheit 36 gebildet wird. Das Maskenmuster kann mit einem anorganischen Material hergestellt werden, wie einer Siliziumnitridschicht, polykristallinem Silizium usw.. Als Nächstes wird unter Verwendung des Maskenmusters z. B. die vorstehende Einheit 36 gebildet durch Nassätzen unter Verwendung einer wässrigen Lösung der Fluorwasserstoffsäure. Es ist wünschenswert, dass das erste Substrat 150 durch Ätzen in der Weise gebildet wird, dass die vorstehende Einheit 36 eine Kegelstumpfform hat. In der Folge werden die Antriebselektrode 22 und die Signalelektrode 28 wie in 8(b) gezeigt, gebildet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Antriebselektrode 22 und die Signalelektrode 28 durch Platin, Kupfer usw. gebildet unter Verwendung eines Abhebens gemäß dem Fotolack und Metallplattierung. Zusätzlich können z. B. Titan, Chrom, ein dünner Film aus Titan und Platin usw. als eine Kontaktschicht zwischen der Antriebselektrode 22 und der Signalelektrode 28 und dem ersten Substrat 150 angeordnet werden. Ein Bereich, in welchem die Antriebselektrode 22 und die erste Signalelektrode 28 und das erste Substrat 150 einander kreuzen, hat eine luftdichte Struktur.
Als Nächstes wird, wie in 8(c) gezeigt ist, der Schubanschluss 26 auf der Antriebselektrode 22 gebildet, und der erste Anschluss 12 und der dritte Anschluss werden jeweils auf der Signalelektrode 28 gebildet. Es ist wünschenswert, dass der erste Anschluss 12 und der dritte Anschluss eine elastische Einheit mit einer Elastizität in der Richtung des zweiten Stützteils 60 haben, wenn das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden werden. Es ist wünschenswert, dass z. B. der Schuban schluss 26, der erste Anschluss 12 und der dritte Anschluss aus einem Metall mit einer hohen Leitfähigkeit wie Platin, Kupfer usw. gebildet werden.
9 ist eine Querschnittsansicht, die einen anderen Prozess eines Herstellungsverfahrens für das zweite Ausführungsbeispiel des Mikroschalters 10 gemäß dem vorliegenden Aspekt zeigt.
Zuerst wird, wie in 9(a) gezeigt ist, über das zweite Substrat, das zweite Stützteil 60 hergestellt. Es ist wünschenswert, dass das zweite Substrat ein monokristallines Substrat ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet das zweite Substrat ein monokristallines Substrat. Als Nächstes wird, wie in 9(b) gezeigt ist, das zweite Substrat wärmeoxidiert, so dass eine Siliziumdioxidschicht 202 auf dem zweiten Substrat 200 gebildet wird. Die Siliziumdioxidschicht 202 kann auf beiden Seiten des zweiten Substrats 200 gebildet werden.
In der Folge wird, wie in 9(c) gezeigt ist, das erste Formungsteil 42 gebildet. Es ist wünschenswert, dass das erste Formungsteil 42 aus einem Material mit einem großen thermischen Ausdehnungskoeffizienten gebildet wird.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das erste Formungsteil 42 durch den folgenden Prozess gebildet. Zuerst wird ein Material, das das erste Formungsteil 42 bildet und ein großes thermisches Ausdehnungskoeffizient hat, wie Aluminium, Nickel, Nickel-Stahl-Legierung usw. akkumuliert gemäß dem Sputterverfahren usw.. In der Folge wird das akkumulierte Material mit Fotolack beschichtet und ein Muster wird durch Belichtung und Entwicklung gebildet. In der Folge wird der Fotolack, in welchem das Muster gebildet ist, als eine Maske verwendet, und das belichtete akkumulierte Material wird entfernt durch Anwendung einer Naßätzung, Trockenätzung oder dergleichen.. Der Fotolack wird entfernt, so dass das erste Formungsteil 42 nur auf einer ebenen Fläche gebildet wird, wo das Muster gebildet wird.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann das erste Formungsteil 42 gemäß dem folgenden Prozess gebildet werden. Zuerst wird der Fotolack beschichtet und somit wird ein Muster mit einer Öffnung in dem Bereich des ersten Formungsteils 42 durch Belichtung und Entwicklung gebildet.
Als Nächstes wird z. B. ein Material mit einem großen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie Aluminium, Nickel, Nickel-Stahl-Legierung usw. gemäß dem Plattierungsverfahren oder dem Sputterverfahren akkumuliert. Und durch Entfernen von Fotolack wird das erste Formungsteil 42 nur auf dem ebenen Bereich gebildet durch Abheben als ein Prozess des Entfernens nur des auf dem Fotolack akkumulierten Materials.
Als Nächstes wird, wie in 9(d) gezeigt ist, ein Teil 44a, das in dem zweiten Formungsteil 44 enthalten ist (siehe 4), gebildet. Es ist wünschenswert, dass das Teil 44a aus einem Material mit einem kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten gebildet wird. Insbesondere ist es wünschenswert, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des Teils 44a kleiner ist als der des ersten Formungsteils 42, aber größer als der des in dem zweiten Formungsteil 44 enthaltenen Teils 44b, das nachstehend beschrieben wird. Das Teil 44a kann aus einem Material mit einem ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie dem des Teils 44b gebildet sein.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel akkumuliert das Teil 44a ein Material mit Isolierungscharakter wie Siliziumdioxid, Silizium, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid usw. durch das Plasma-CVD-Verfahren oder das Sputter-Verfahren.
Nachfolgend wird, wie in 9(e) gezeigt ist, die Antriebseinheit 50 zum Erwärmen des ersten Formungsteils 42 und des zweiten Formungsteils 44 gebildet. Es ist wünschenswert, dass die Antriebseinheit 50 aus einem Material gebildet wird, das durch Zuführen von Strom Wärme emittiert. Zusätzlich ist es wünschenswert, dass die Antriebseinheit 50 aus einem Material gebildet wird, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat größer als der des Materials, das das Teil 56b bildet, aber kleiner als der des Materials, das das erste Formungsteil 42 bildet.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinheit 50 aus einem Metallwiderstandsmaterial gebildet wie Nickel-Chrom-Legierung, eine metalllaminierte Schicht, die mit Chrom und Platin laminiert ist usw. unter Verwendung des Abhebens gemäß dem Fotolack und des Plattierverfahrens oder des Sputter-Verfahrens.
Als Nächstes wird, wie in 9(f) gezeigt ist, das in dem zweiten Formungsteil 44 enthaltene Teil 44b gebildet. Insbesondere ist es wünschenswert, dass das Teil 44b aus einem Material gebildet ist, das einen kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als der des ersten Formungsteils 42 hat. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel akkumuliert das Teil 44b ein Material mit Isolierungscharakter wie Siliziumdioxid, Silizium, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid usw. durch das Plasma-CVD-Verfahren oder das Sputter-Verfahren. Zu dieser Zeit wird das Teil 44b akkumuliert, indem ein Bereich der Antriebseinheit 50 freigelegt wird.
Nachfolgend wird durch Entfernen jedes Bereichs des Siliziumdioxids 202, des Teils 44a und des Teils 44b ein Bereich des zweiten Substrats 200 freigelegt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zuerst ein ebenes Muster gebildet durch Belichtung und Entwicklung nach der Beschichtung mit Fotolack. Als Nächstes wird durch Entfernen der aus Siliziumdioxid gebildeten Schicht 202, des Teils 44a und/oder des Teils 44b durch Verwendung von wässriger Lösung von Fluorwasserstoffsäure das zweite Substrat 200 freigelegt.
Als Nächstes wird, wie in 9(g) gezeigt ist, die Antriebsverdrahtungsleitung 52 mit dem zweiten Anschluss 14 und der Antriebseinheit 50 verbunden. Es ist wünschenswert, dass der zweite Anschluss 14 und die Antriebsverdrahtungsleitung 52 aus einem Metall mit hoher Leitfähigkeit gebildet werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der zweite Anschluss 14 und die Antriebsverdrahtungsleitung 52 aus Platin oder Kupfer gebildet, wobei das Abhebeverfahren gemäß dem Fotolack und die Metallplattierung verwendet werden. Zusätzlich können z. B. Titan, Chrom, eine laminierte Schicht aus Titan und Platin usw. als eine Kontaktschicht zwischen dem zweiten Anschluss 14 und der Antriebsverdrahtungsleitung 52 und dem Teil 44b angeordnet werden, um die Kontakteigenschaft zwischen dem zweiten Anschluss 14 und der Antriebsverdrahtungsleitung 52 und dem Teil 44b zu verbessern.
Nachfolgend wird, wie in 9(h) gezeigt ist, eine erste Fotolackschicht mit einem vorbestimmten Muster 204 auf der oberen Schicht des zweiten Substrats gebildet, um zumindest einen Bereich der Antriebsverdrahtungsleitung 52 freizulegen. Vorzugsweise wird die Dicke der ersten Fotolackschicht 204 so gebildet, dass die Summe des Abstands von der Verbindungsfläche 50a des zweiten Stützteils 60 bis zu einer Oberfläche, die den Schubanschluss 26 der elastischen Einheit 54b kontaktiert, und des Abstands von der Oberfläche 20a, an der die vorstehende Einheit installiert ist, bis zu einer Oberfläche, die die elastische Einheit 54b des Schubanschlusses 26 kontaktiert, größer ist als die Dicke der in dem ersten Stützteil gebildeten vorstehenden Einheit 36. Es ist wünschenswert, dass die Dicke der ersten Fotolackschicht und die Dicke der vorstehenden Einheit 36 so eingestellt sind, dass, wenn das erste Stützteil 20 und das zweite Stützteil 60 miteinander verbunden werden, der Schubanschluss 26 den elastischen Anschluss 54 mit Bestimmtheit herunterdrückt, so dass der Schubanschluss 26 elektrisch mit dem elastischen Anschluss 54 gekoppelt ist. Zusätzlich ist es wünschenswert, dass die erste Fotolackschicht 204 eine trapezförmige Gestalt hat durch Erwärmen oder Ätzen.
Als Nächstes wird, wie in 9(i) gezeigt ist, eine Metallisierungsbasisschicht 206 auf der oberen Schicht des zweiten Substrats 200 gebildet, um einen Bereich der Antriebsverdrahtungsleitung 52 und der ersten Fotolackschicht zu bedecken. Die Metallisierungsbasisschicht 206 ist aus Silber, Gold-Kupfer-Legierung usw. gebildet.
Als Nächstes wird, wie in 9(j) gezeigt ist, eine zweite Fotolackschicht 208 gebildet, damit die auf einem Bereich der Antriebsverdrahtungsleitung 52 und der ersten Fotolackschicht 204 gebildete Metallisierungsbasisschicht 206 freigelegt wird. Zu dieser Zeit ist es wünschenswert, dass die zweite Fotolackschicht 208 so gebildet ist, dass die auf der zweiten Elektrode 14 gebildete Metallisierungsbasisschicht 206 freigelegt wird.
Als Nächstes wird, wie in 9(k) gezeigt ist, die Metallisierungsschicht 210 in einem Bereich gebildet, in welchem die Metallisierungsbasisschicht 206 freigelegt ist. Wie in 9(m) gezeigt ist, wird die nicht benötigte Metallisierungsbasisschicht 206 entfernt. Es ist wünschenswert, dass die Metallisierungsbasisschicht 206 durch Fräsen usw. entfernt wird. Nachfolgend wird, wie in 9(n) gezeigt ist, die erste Fotolackschicht 204 entfernt.
Als Nächstes wird, wie in 9(o) gezeigt ist, eine Trägereinheit 212 gebildet durch Entfernen eines Bereichs des zweiten Substrats 200 wobei ein Muster entsprechend der Trägereinheit 212 durch Verwendung von Fotolack usw. gebildet wird.
Dann werden das erste Substrat 150 und das in 8 gezeigte zweite Substrat 200 miteinander verbunden, um den ersten Anschluss 12, dem zweiten Anschluss 14 zuzuordnen, sobald der in 8 gezeigte Schubanschluss 26 die elastische Einheit kontaktiert, die elastische Einheit des elastischen Anschlusses 54 in einer bestimmten Richtung herunterdrückt. Das zweite Substrat 200 wird mit dem dritten Substrat 80 mit der entgegengesetzten Oberfläche zu einer Oberfläche, die mit dem in 8 gezeigten ersten Substrat 150 verbunden ist, verbunden. Es ist wünschenswert, dass das erste Substrat 150 und das zweite Substrat 200 durch Anodenverbindung miteinander verbunden werden. Zusätzlich können der Schubanschluss 26 und der elastische Anschluss 54 z. B. durch Löten usw. verbunden werden, wenn das erste Substrat 150 und das zweite Substrat 200 miteinander verbunden werden.
Weiterhin wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Schubanschluss 26 in dem ersten Stützteil 20, dem ersten Substrat 200 gebildet, und der elastische Anschluss 54 wird in dem zweiten Stützteil 60, dem zweiten Substrat gebildet. Aber bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann der elastische Anschluss 54 in dem ersten Stützteil 20 gebildet werden und die Schubeinheit 26 kann in dem zweiten Stützteil 60 gebildet werden. Zusätzlich ist es in diesem Fall wünschenswert, dass die elastische Einheit auch auf dem zweiten Anschluss 14 gebildet wird.
Zusätzlich können mehrere der Antriebselektroden 14, die Signalelektrode 28, der erste Anschluss 12, der dritte Anschluss 16, der Schubanschluss 26 usw. in dem ersten Substrat 150 gebildet werden. In diesem Fall können mehrere der beweglichen Einheiten 40, die Antriebseinheit 50, der zweite Anschluss 14, der elastische Anschluss 54 usw. in dem zweiten Substrat 200 gebildet werden. Und es ist wünschenswert, dass ein getrennter oder integrierter Mikroschalter 10 gebildet wird, durch Teilen des ersten Substrats 150 und des zweiten Substrats 200, nachdem das erste Substrat 150 und das zweite Substrat 200 miteinander verbunden sind.
Der Schubanschluss 26 und der elastische Anschluss 54, die bei dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung erläutert wurden, sind nicht begrenzt durch Mikroschalter, sondern gemacht durch Mikrobearbeitungstechnik. Z. B. kann ein Sondenstift als ein Verbindungsteil verwendet werden, um sie elektrisch mit einer Sondenkarte zu verbinden.
10 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel des Mikroschalters 10 gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. In 10 haben die Elemente, denen dieselben Symbole wie denjenigen in 1 zugewiesen sind, dieselbe oder dieselbe Art von Funktion wie die in 1. Bei dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Mikroschalter 10 ausgestattet mit dem ersten Anschluss, dem zweiten Anschluss 14, der beweglichen Einheit 40, dem ersten Stützteil 20 und dem zweiten Stützteil 60. Der Mikroschalter 10 ist ein bimorpher Schalter zum elektrischen Koppeln des ersten Anschlusses 12 mit dem zweiten Anschluss 14. Das erste Stützteil 20 ist ein Beispiel von Substraten zum Stützen des ersten Anschlusses 12. Das erste Stützteil 20 kann ein Glassubstrat sein. Zusätzlich hat das erste Stützteil 20 eine Aufnahmeeinheit 138. Für den Fall, dass der erste Anschluss 12 durch den zweiten Anschluss 14 heruntergedrückt wird, nimmt die Aufnahmeeinheit 138 einen Bereich des ersten Anschlusses 12 auf. Bei dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Aufnahmeeinheit 138 ein Graben mit einer Öffnung in einer Oberfläche des ersten Stützteils 20 entsprechend der beweglichen Einheit 40. Die Aufnahmeeinheit 138 ist durch Ätzen gebildet. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Aufnahmeeinheit 138 durch einen Bearbeitungsprozess gebildet sein.
Das zweite Stützteil 60 stützt die bewegliche Einheit 40. Das zweite Stützteil 60 stützt das entgegengesetzte Ende von einem Ende der beweglichen Einheit 40, die den zweiten Anschluss 14 stützt. Das zweite Stützteil 60 kann ein Siliziumsubstrat sein.
11 ist ein Diagramm, das die Arbeitsweise des Mikroschalters 10 gemäß dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung illustriert. In 11 haben Elemente, denen dieselben Symbole wie in 10 zugewiesen sind, dieselbe oder eine ähnliche Funktion wie in 10.
Die Antriebseinheit 50 treibt die bewegliche Einheit 40 an und koppelt elektrisch den zweiten Anschluss 14 mit dem ersten Anschluss 12. D. h., die Antriebseinheit 50 treibt durch Hinzufügen von Wärme an, und somit wird die bewegliche Einheit 40 so gebogen, dass der zweite Anschluss 14 elektrisch mit dem ersten Anschluss 12 gekoppelt wird. In diesem Fall drückt der zweite Anschluss 14 den ersten Anschluss 12 herunter.
Bei dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung hat der erste Anschluss 12 eine feste Einheit 142 und eine Versetzungseinheit 144. Die feste Einheit 142 und die Versetzungseinheit 144 sind als ein Körper gebildet. Die feste Einheit 142 ist in der Nähe der Aufnahmeeinheit 138 auf der Oberfläche des ersten Stützteils entsprechend der beweglichen Einheit 40 gebildet. Die feste Einheit 142 ist in dem ersten Stützteil 20 befestigt.
Die Versetzungseinheit 144 ist so gebildet, dass sie sich von der festen Einheit 142 erstreckt. Die Versetzungseinheit 144 ist so gebildet, dass sie sich von dem Rand einer Öffnung der Aufnahmeeinheit 138 zur Innenseite der Öffnung erstreckt. Für den Fall, dass die Versetzungseinheit 144 durch den zweiten Anschluss 114 nach unten gedrückt wird, wird sie elas tisch in der Richtung des Drückens versetzt.
11(a) ist ein Diagramm, das den Mikroschalter 10 für den Fall zeigt, dass die bewegliche Einheit 40 den zweiten Anschluss 14 hält und den zweiten Anschluss 14 nicht in Kontakt mit dem ersten Anschluss 12 bringt. In diesem Fall erstreckt sich die Versetzungseinheit 144 von der festen Einheit 142 nahezu parallel zu der Oberfläche der beweglichen Einheit 40. Bei dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Mikroschalter 10 mit mehreren ersten Anschlüssen 12 versehen.
11(b) ist ein Diagramm, das den Mikroschalter 10 für den Fall zeigt, dass die bewegliche Einheit 40 den zweiten Anschluss 14 in Kontakt mit dem ersten Anschluss 12 bringt. Die bewegliche Einheit 40 verbindet elektrisch jeden der mehreren ersten Anschlüsse 12 miteinander, um den zweiten Anschluss 14 mit jedem der mehreren ersten Anschlüsse 12 zu koppeln. In diesem Fall wird die Versetzungseinheit 144 in Richtung des zweiten Anschlusses 14 transformiert, der den ersten Anschluss 12 so herunterdrückt, dass die Aufnahmeeinheit 138 die Spitze der Versetzungseinheit 144 aufnimmt.
Hierdurch kann eine Haftung, die dadurch bewirkt wird, dass der zweite Anschluss 14 den ersten Anschluss 12 herunterdrückt, verhindert werden. Zusätzlich kann der zweite Anschluss 14 einen stabilen Kontakt mit dem ersten Anschluss 12 herstellen. Gemäß dem vorliegenden Aspekt kann ein bimorpher Schalter mit einem stabilen Kontaktpunkt erhalten werden.
11(c) ist ein Diagramm, das den Mikroschalter 10 für den Fall zeigt, dass die bewegliche Einheit 40 gemäß einem anderen Beispiel den zweiten Anschluss 14 hält und den zweiten Anschluss 14 nicht in Kontakt mit dem ersten Anschluss 12 bringt. Der erste Anschluss 12 ist in der Weise gebildet, dass er die Öffnung der Aufnahmeeinheit 138 kreuzt. Bei dem vorliegenden Beispiel hat der erste Anschluss 12 mehrere feste Einheiten 142 entsprechend einem Ende und das andere Ende des festen Anschlusses 12. Die Versetzungseinheit 144 koppelt eine feste Einheit 142 mit einer anderen festen Einheit 142. Ein Ende der Versetzungseinheit 144 kann mit einer festen Einheit 142 verbunden werden, und das andere Ende der Versetzungseinheit 142 kann mit einer anderen festen Einheit 142 verbunden werden.
Zusätzlich enthält bei dem vorliegenden Beispiel die Versetzungseinheit 144 eine Ruftoreinheit 152 mit einer Ruftorstruktur. Die Ruftoreinheit 152 kann eine gefaltete Form haben, die sich für den Fall, dass sie heruntergedrückt wird, ausdehnen/zusammenziehen kann. Die Ruftoreinheit 152 kann eine Strahlenform einer Ruftorform haben. Bei einem anderen Beispiel kann der erste Anschluss 12 eine Ruftorstruktur in der gesamten Versetzungseinheit 144 haben. Der erste Anschluss 12 kann weiterhin eine Ruftorstruktur in der gesamten festen Einheit 142 haben.
11(d) ist ein Diagramm, das den Mikroschalter 10 für den Fall zeigt, dass die bewegliche Einheit 40 den zweiten Anschluss 14 in Kontakt mit dem ersten Anschluss 12 gemäß dem vorliegenden Beispiel bringt. Bei dem vorliegenden Beispiel wird die Versetzungseinheit 144 in Richtung des zweiten Anschlusses 14 transformiert, der den Anschluss 12 dadurch herunterdrückt, dass sich die Ruftoreinheit 152 ausdehnt oder zusammenzieht. In diesem Fall nimmt die Aufnahmeein heit 138 den Mittelbereich der Versetzungseinheit 144 auf.
11(e) ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel des ersten Anschlusses 12 gemäß dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dem vorliegenden Beispiel enthält die Versetzungseinheit eine Ausdehnungseinheit 146 und eine Kontaktiereinheit 148. Die Ausdehnungseinheit 146 ist so gebildet, dass sie sich von der festen Einheit 142 nahezu parallel zu der Richtung ausdehnt, in der der zweite Anschluss 14 den ersten Anschluss 12 herunterdrückt. Die Kontaktiereinheit 148 ist so gebildet, dass sie den zweiten Anschluss 14 kontaktiert, wobei sie sich von der Ausdehnungseinheit 146 nahezu parallel zu einer Oberfläche des ersten Stützteils 20 entsprechend der beweglichen Einheit 40 erstreckt. In diesem Fall hat der Mikroschalter 10 die Aufnahmeeinheit 130 in einem Bereich, der von der Oberfläche des ersten Stützteils 20 und der Kontaktierungseinheit 148 umschlossen ist.
11(f) ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel des ersten Anschlusses 12 gemäß dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dem vorliegenden Beispiel hat die Kontaktierungseinheit eine Ruftorstruktur in einem Teil. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel hat die Kontaktierungseinheit eine Ruftorstruktur insgesamt.
11(g) ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel des ersten Anschlusses 12 gemäß dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dem vorliegenden Beispiel ist die Aufnahmeeinheit 138 ein Durchgangsloch mit einer Öffnung in einer Oberfläche des ersten Stützteils 20 entsprechend der beweglichen Einheit 40. Bei dem vorliegen den Beispiel wird die Aufnahmeeinheit 138 gebildet durch einen Durchgang von einer Oberfläche des ersten Stützteils 20 zu der anderen Oberfläche von diesem. Der erste Anschluss 12 ist so gebildet, dass er sich von der Nähe der Öffnung des Durchgangsloches zu dem Inneren der Öffnung erstreckt.
11(h) ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel des ersten Anschlusses 12 gemäß dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dem vorliegenden Beispiel wird der erste Anschluss 12 in der Richtung von der festen Einheit 142 zu der Versetzungseinheit 144 dicker. In diesem Fall ist der erste Anschluss 12 in Richtung des zweiten Anschlusses 14 transformiert, der den ersten Anschluss 12 so herunterdrückt, dass der zweite Anschluss 14 einen stabilen Kontakt mit dem ersten Anschluss 12 bilden kann. D. h., gemäß dem vorliegenden Aspekt kann der zweite Anschluss 14 einen stabilen Kontakt mit dem ersten Anschluss 12 bilden, obgleich der erste Anschluss 12 eine ungleichförmige Dicke hat.
11(i) ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel des ersten Anschlusses 12 gemäß dem vorliegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dem vorliegenden Beispiel wird die Kontaktierungseinheit 148 in der Richtung von der Ausdehnungseinheit 146 weg dicker. In diesem Fall wird der erste Anschluss 12 in Richtung des zweiten Anschlusses 14 transformiert, der den ersten Anschluss 12 so herunterdrückt, dass der zweite Anschluss 14 einen stabilen Kontakt mit dem ersten Anschluss 12 bilden kann.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie aus der obigen Erläuterung ersichtlich ist, können gemäß der vorliegenden Erfindung Verdrahtungsleitungen zwischen Substraten in einer Mikromaschine, die durch Verbinden mehrerer Substrate gebildet ist, elektrisch gekoppelt werden.

Claims

Mikroschalter (10) zum elektrischen Koppeln eines ersten Anschlusses (12) mit einem zweiten Anschluss (14), welcher aufweist: ein erstes Stützteil (20), an dem der erste Anschluss (12) vorgesehen ist; eine bewegliche Einheit (40), an der der zweite Anschluss (14), der dem ersten Anschluss (12) zugeordnet ist, vorgesehen ist; eine Antriebseinheit (50), um den zweiten Anschluss (14) mit dem ersten Anschluss (12) in Kontakt zu bringen, indem die bewegliche Einheit (40) in Richtung des ersten Anschlusses (12) in Abhängigkeit von der Zuführung von Energie angetrieben wird; eine in dem ersten Stützteil (20) vorgesehene Elektrode (22, 24) zum Zuführen von elektrischer Energie zu der Antriebseinheit (50); einen elastischen Anschluss (54), der eine erste Verbindungseinheit (54a), die mit der Antriebseinheit (50) verbunden ist, und eine elastische Einheit (54b) mit einer Elastizität in einer vorbestimmten Richtung aufweist; und einen Schubanschluss (26), der den elastischen Anschluss (54) kontaktiert, indem die elastische Einheit (54b) gedrückt wird, wobei der Schubanschluss (26) elektrisch an die Elektrode (22, 24) zum Zuführen von Energie an die Antriebseinheit (50) angeschlossen ist.
Mikroschalter nach Anspruch 1, aufweisend ein zweites Stützteil (60), das mit dem ersten Stützteil (20) verbunden ist, um die Antriebseinheit (50) zu stützen.
Mikroschalter nach Anspruch 1, bei dem die elastische Einheit (54) so ausgebildet ist, dass sie in Richtung der Antriebseinheit (50) oder der Elektrode (20, 24) vorsteht.
Mikroschalter nach Anspruch 1, bei dem der elastische Anschluss (54) eine zweite Verbindungseinheit (54c) aufweist, und die elastische Einheit (54b) zwischen der ersten (54a) und der zweiten (54c) Verbindungseinheit angeordnet ist.
Mikroschalter nach Anspruch 1, bei dem die bewegliche Einheit (40) mehrere Teile (42, 44) mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist.
Mikroschalter nach Anspruch 1, bei dem die Antriebseinheit (50) eine Heizvorrichtung zum Erwärmen der beweglichen Einheit (40) aufweist.
Mikroschalter nach Anspruch 1, bei dem das erste (20) und das zweite (60) Stützteil durch eine Anodenverbindung miteinander verbunden sind.
Mikroschalter nach Anspruch 1, bei dem das erste (20) und das zweite (60) Stützteil durch eine Metallverbindung miteinander verbunden sind.
Mikroschalter nach Anspruch 1, bei dem die elastische Einheit (54b) an dem Schubanschluss (26) befestigt ist.
Mikroschalter nach Anspruch 1, bei dem das erste Stützteil (20) aus einem Glassubstrat und das zweite Stützteil (60) aus einem Siliziumsubstrat gebildet ist.
Mikroschalter nach Anspruch 2, bei dem eines (20) der beiden Stützteile (20, 60) eine vorstehende Einheit (36) aufweist, die in einer Richtung zu dem jeweils anderen (60) der beiden Stützteile (20, 60) vorsteht, wobei die vorstehende Einheit (36) einen Raum zwischen dem ersten (20) und dem zweiten (60) Stützteil bildet, in welchem die bewegliche Einheit (40) und der zweite Anschluss (14) aufgenommen sind.
Mikroschalter nach Anspruch 11, bei dem die Dicke der vorstehenden Einheit (36) kleiner ist als die Summe von: einem Abstand von der Oberfläche des ersten (20) oder zweiten (60) Stützteils, an dem die vorstehende Einheit (36) vorgesehen ist, zu einer Oberfläche, an der der Schubanschluss (26) in Kontakt mit der elastischen Einheit (54b) ist, oder einer Oberfläche, an der die elastische Einheit (54b) in Kontakt mit dem Schubanschluss (26) ist, und einem Abstand von dem jeweils anderen des ersten (20) oder zweiten (60) Stützteils zu einer Oberfläche, an der der Schubanschluss (26) in Kontakt mit der elastischen Einheit (54b) ist, oder einer Oberfläche, an der die elastische Einheit (54b) in Kontakt mit dem Schubanschluss (26) ist.
Mikroschalter nach Anspruch 1, aufweisend einen dritten Anschluss (16), der dem zweiten Anschluss (14) zugeordnet ist, worin der zweite Anschluss (14) den ersten Anschluss (12) mit dem dritten Anschluss (16) e lektrisch koppelt, indem er in Kontakt mit dem ersten Anschluss (12) und dem dritten Anschluss (16) ist.
Mikroschalter nach Anspruch 1, aufweisend mehrere elastische Anschlüsse (54) und mehrere Schubanschlüsse (26), die jeweils den mehreren elastischen Anschlüssen (54) zugeordnet sind.
Mikroschalter nach Anspruch 1, aufweisend eine Energiequelle (100) zum Zuführen von Energie zu der Antriebseinheit (50), wobei das erste Stützteil (20) ein Durchgangsloch (20c) hat, das sich von einer Verbindungsfläche (20a), die mit dem zweiten Stützteil (60) verbunden ist, zu einer dieser Verbindungsfläche (20a) entgegengesetzten Oberfläche (20b) erstreckt; und die Elektrode (22, 24) ein leitendes Teil (24) zum Ausfüllen des Durchgangsloches (20c) aufweist und die Energiequelle (100) mit der Antriebseinheit (50) über das leitende Teil (24) elektrisch koppelt.
Mikroschalter nach Anspruch 1, bei dem der erste Anschluss (12) eine feste Einheit (142), die an dem ersten Stützteil (20) befestigt ist, und eine gegenüberliegende Einheit (144), die durch Verlängerung der festen Einheit (142) gebildet ist, aufweist, wobei die gegenüberliegende Einheit (144) dem ersten Stützteil (20) mit einem Luftspalt (62) dazwischen gegenüberliegt.
Herstellungsverfahren für einen Mikroschalter (10) zum elektrischen Koppeln eines ersten Anschlusses (12) mit einem zweiten Anschluss (14), welches die Schritte aufweist: Bilden des ersten Anschlusses (12) auf einem ersten Substrat (20); Bilden einer beweglichen Einheit (40), an der der zweite Anschluss (14) vorgesehen ist, auf einem zweiten Substrat (60); Bilden einer Antriebseinheit (50) auf dem zweiten Substrat (60), die den zweiten Anschluss (14) in Kontakt mit dem ersten Anschluss (12) bringt durch Antreiben der beweglichen Einheit (40) in einer Richtung des ersten Anschlusses (12) durch Zuführen von Energie; Bilden einer Verbindungseinheit (54a) auf dem zweiten Substrat (60), die mit der Antriebseinheit (50) verbunden ist, und eines elastischen Anschlusses (54), der eine elastische Einheit (54b) mit einer Elastizität in einer vorbestimmten Richtung aufweist; Bilden einer Elektrode (22, 24) auf dem ersten Substrat (20) zum Zuführen von Energie zu der Antriebseinheit (50); Bilden eines Schubanschlusses (26), der mit der Elektrode (22, 24) auf dem ersten Substrat (20) verbunden ist; und Verbinden des ersten (20) und des zweiten (60) Substrats miteinander, damit der erste Anschluss (12) dem zweiten Anschluss (14) gegenüberliegt und die Schubeinheit (26) in Kontakt mit der elastischen Einheit (54e) gebracht wird durch Schieben der elastischen Einheit (54a) in der vorbestimmten Richtung.
Herstellungsverfahren für einen Mikroschalter nach Anspruch 17, bei dem der Schritt des Bildens der Antriebseinheit (50) einen Schritt des Bildens einer elektrisch mit der Antriebseinheit (50) verbundenen Verdrah tungsleitung (52) aufweist, und der Schritt des Bildens des elastischen Anschlusses (54) die Schritte aufweist: Bilden einer ersten Fotolackschicht auf dem zweiten Substrat (60), wobei zumindest ein Teil der Verdrahtungsleitung (52) freigelegt wird; Bilden einer Metallisierungsschicht über einen Bereich der Verdrahtungsleitung (52) und der ersten Fotolackschicht; und Entfernen der ersten Fotolackschicht.
Herstellungsverfahren für einen Mikroschalter nach Anspruch 18, bei dem der Schritt des Bildens des elastischen Anschlusses (54) weiterhin die Schritte aufweist: Bilden einer Metallisierungsbasisschicht auf dem zweiten Substrat (52), um einen Bereich der Verdrahtungsleitung und die erste Fotolackschicht zu bedecken; Bilden einer zweiten Fotolackschicht auf dem zweiten Substrat (60), wobei ein Bereich der Verdrahtungsleitung (52) und der Metallisierungsbasisschicht, die auf der ersten Fotolackschicht gebildet ist, freigelegt werden; Bilden der Metallisierungsschicht auf der zweiten Fotolackschicht; Entfernen der zweiten Fotolackschicht; und Entfernen der Metallisierungsbasisschicht.
Herstellungsverfahren für einen Mikroschalter nach Anspruch 18, aufweisend einen Schritt des Bildens einer vorstehenden Einheit (36) auf einem der beiden Substrate (20, 60), die in einer Richtung zu dem jeweils anderen der beiden Substrate (20, 60) vorsteht, wobei die vorstehende Einheit (36) einen Raum zwischen dem ersten (20) und dem zweiten (60) Substrat bildet, der die bewegliche Einheit (40) und den zweiten Anschluss (14) aufnimmt, wobei die erste Fotolackschicht in der Weise gebildet wird, dass die Dicke der vorstehenden Einheit (36) kleiner ist als die Summe von: einem Abstand von der Oberfläche des ersten (20) oder zweiten (60) Substrats, an welchem die vorstehende Einheit (36) vorgesehen ist, zu einer Oberfläche, an der der Schubanschluss (26) in Kontakt mit der elastischen Einheit (54b) ist, oder einer Oberfläche, an der die elastische Einheit (54b) in Kontakt mit dem Schubanschluss (26) ist, und einem Abstand von dem jeweils anderen des ersten (20) oder zweiten (60) Substrats zu einer Oberfläche, an der der Schubanschluss (26) in Kontakt mit der elastischen Einheit (54b) ist, oder einer Oberfläche, an der die elastische Einheit (54b) in Kontakt mit dem Schubanschluss (26) ist.
Mikroschalter zum elektrischen Koppeln eines ersten Anschlusses (12) mit einem zweiten Anschluss (14), welcher aufweist: ein erstes Stützteil (20), an dem der erste Anschluss (12) vorgesehen ist; und eine bewegliche Einheit (40), an der der zweite Anschluss (14) entsprechend dem ersten Anschluss (12) vorgesehen ist, worin der erste Anschluss (12) aufweist: eine feste Einheit (142), die an dem ersten Stützteil (20) befestigt ist; eine Versetzungseinheit (144), die durch Verlängerung der festen Einheit (152) gebildet ist, wobei die Versetzungseinheit (144) in einer Schubrichtung elastisch verformt ist, wenn die Versetzungseinheit (144) mit dem zweiten Anschluss (14) in Kontakt ist.
Mikroschalter nach Anspruch 21, bei dem das erste Stützteil (20) einen Graben (138) mit einer Öffnung in einer Oberfläche aufweist, die der beweglichen Einheit (40) zugewandt ist; die feste Einheit (142) in der Nähe des Grabens (138) auf der Oberfläche des ersten Stützteils (20) ausgebildet ist, die der beweglichen Einheit (40) zugewandt ist; und die Versetzungseinheit (144) gebildet ist, indem sie sich von dem Rand der Öffnung des Grabens (138) zum Innern der Öffnung erstreckt.
Mikroschalter nach Anspruch 21, bei dem das erste Stützteil (20) ein Durchgangsloch (138) mit einer Öffnung in einer Oberfläche aufweist, die der beweglichen Einheit (40) zugewandt ist; die feste Einheit (142) in der Nähe des Durchgangsloches (138) auf der Oberfläche ausgebildet ist, die der beweglichen Einheit (40) zugewandt ist; und die Versetzungseinheit (144) so ausgebildet ist, dass sie sich von dem Rand der Öffnung des Durchgangsloches (138) zum Inneren der Öffnung erstreckt.
Mikroschalter nach Anspruch 21, bei dem die Versetzungseinheit (144) aufweist: eine Ausdehnungseinheit (146), die so vorgesehen ist, dass sie sich von der festen Einheit (142) in einer Richtung nahezu parallel zu der Schubrichtung erstreckt; eine Kontaktierungseinheit (148), die so ausgebildet ist, dass sie sich von der Ausdehnungs einheit (146) in einer Richtung nahezu parallel zu einer Oberfläche erstreckt, die einer bimorphen Einheit des ersten Stützteils (20) zugeordnet ist, wobei die Kontaktierungseinheit (148) in Kontakt mit dem zweiten Kontaktpunkt ist.
Mikroschalter nach Anspruch 21, worin die Versetzungseinheit (144) eine Ruftoreinheit (152) mit einer Ruftorstruktur aufweist.
Mikroschalter (10) zum elektrischen Koppeln eines ersten Anschlusses (12) mit einem zweiten Anschluss (14), welcher aufweist: eine bewegliche Einheit (40), an der der zweite Anschluss (14), der dem ersten Anschluss (12) zugeordnet ist, vorgesehen ist; eine Antriebseinheit (50), um den zweiten Anschluss (14) mit dem ersten Anschluss (12) in Kontakt zu bringen, indem die bewegliche Einheit (40) in einer Richtung des ersten Anschlusses (12) in Abhängigkeit von der Zuführung von Energie angetrieben wird; ein erstes Stützteil (20), an dem eine Elektrode (22, 24) zum Zuführen von Energie zu der Antriebseinheit (50) und der erste Anschuss (12) vorgesehen sind; ein zweites Stützteil (60) zum Stützen der beweglichen Einheit (40) und Versiegeln der beweglichen Einheit (40) zusammen mit dem ersten Stützteil (20); einen elastischen Anschluss (54), der mit der einen von der Antriebseinheit (50) und der Elektrode (22, 24) verbunden ist, mit einer Elastizität in einer vorbestimmten Richtung; und einen Schubanschluss (26), der den elastischen Anschluss (54) kontaktiert, indem der elastische Anschluss (54b) gedrückt wird, wobei der Schubanschluss (26) elektrisch mit der anderen von der Antriebseinheit (50) und der Elektrode (22, 24) zum Zuführen von Energie zu der Antriebseinheit (50) verbunden ist.