DE10393265T5

DE10393265T5 - Mikrovorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung

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Publication number: DE10393265T5
Application number: DE10393265T
Authority: DE
Inventors: Fumikazu Takayanagi; Yoshiaki Moro; Hirokazu Sanpei
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2003-09-08
Publication date: 2005-09-15
Also published as: WO2004024618A1; TWI226075B; JP4395072B2; TW200404317A; JPWO2004024618A1

Abstract

Mikrovorrichtung, die durch einen Halbleiterprozess hergestellt und für ihren Betrieb elektrisch nach außen verbunden ist, welche aufweist:
ein Schaltungsbrett;
einen Elektrodenanschluss, der auf dem Schaltungsbrett vorgesehen ist;
ein Leitersubstrat, das im Wesentlichen parallel zu dem Schaltungsbrett vorgesehen ist; und
einen Leiter aus einem leitenden Teil, der elektrisch mit dem Elektrodenanschluss verbunden ist, indem er in einer Richtung von einer Oberfläche des Leitersubstrats weg gebogen ist, wobei ein Ende des Leiters an dem Leitersubstrat befestigt ist und das andere Ende ein freies Ende ist.

Description

Die vorliegende Erfindung ist eine Fortsetzungsanmeldung der am 8. September 2003 eingereichten PCT/JP03/11404 , die die Priorität der am 13. September 2002 eingereichten Japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-268814 beansprucht, deren gesamter Inhalt hier für alle Zwecke einbezogen wird.

HINTERGRUND DER ERRFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mikrovorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben mit einer Luftabdichtungsstruktur.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Mit der Miniaturisierung von Halbleitervorrichtungen wurden kürzlich Mikrovorrichtungen wie Mikroschalter durch einen Halbleiterprozess hergestellt, wie er beispielsweise in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2001-37763 und der WO 02/061781 offenbart ist.

Die 1A bis 1C zeigen ein herkömmliches Verfahren zum Herstellen eines Mikroschalters. Zuerst wird, wie in 1A gezeigt ist, ein Teil der Oberfläche eines Si-Substrats 100 durch Ätzen entfernt, um einen konkaven Bereich 102 zu bilden. Dann werden Materialien auf eine Bodenfläche des konkaven Bereichs 102 durch Sputtern oder Verdampfung laminiert, um einen Ausleger 106 von einer bimorphen Struktur mit einer Heizvorrichtung 104 zu bilden. Weiterhin werden leitende Materialien auf die Oberfläche des Auslegers 106 und die Seitenfläche des konkaven Bereichs 102 durch Sputtern oder Verdampfung laminiert, um einen Leiter 108 für die Zuführung elektrischer Leistung zu der Heizvorrichtung 104 zu bilden. Zu dieser Zeit wird der Leiter 108 von der Heizvorrichtung 104 zu der Oberfläche des Si-Substrats 100 gebildet.

Als Nächstes wird, wie in 1B gezeigt ist, die Bodenfläche des konkaven Bereichs 102 des Si-Substrats 100, auf dem der Ausleger 106 gebildet ist, durch Ätzen entfernt, um einen beweglichen Bereich des Auslegers 106 sicherzustellen. Dann wird wie in 1C gezeigt ist, ein Schaltungsbrett 112, auf dem ein Elektrodenanschluss 110 gebildet ist, hergestellt, und das Si-Substrat 100, in welchem der Ausleger 106 gebildet ist, wird an dem Schaltungsbrett 112 befestigt, um den Ausleger 106 unter Verwendung des Si-Substrats 100 und des Schaltungsbretts 112 zu versiegeln. Zu dieser Zeit werden der Leiter 108 und der Elektrodenanschluss 110 durch mechanische Druck verbindung verbunden, so dass sie elektrisch miteinander verbunden sind. Dann wird elektrische Leistung von außerhalb zu der Heizvorrichtung 104 über den Elektrodenanschluss 110 und den Leiter 108 geliefert, und somit wird der Ausleger 106 angetrieben.

Bei dem herkömmlichen Verfahren zum Herstellen eines Mikroschalters bestand das Problem, da der Leiter 108 und der Elektrodenanschluss 110 durch mechanisches Druckverbinden verbunden werden, um sie elektrisch miteinander zu verbinden, dass die Impedanz eines Verbindungspunktes schwankt. Zusätzlich sind, um den Leiter 108 und den Elektrodenanschluss 110 stabil zu verbinden, die Tiefengenauigkeit des durch Ätzen gebildeten konkaven Bereichs 102 und die Ebenheitsgenauigkeit einer Befestigungsfläche des Si-Substrats 100 und des Schaltungsbretts 112 sehr genau einzuhalten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mikrovorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben anzugeben, die die vorgenannten Probleme 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.

Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Mikrovorrichtung vorgesehen, die durch einen Halbleiterprozess hergestellt und für ihren Betrieb elektrisch nach außen verbunden ist. Die Mikrovorrichtung enthält: ein Schaltungsbrett; einen Elektrodenanschluss, der auf dem Schaltungsbrett vorgesehen ist; ein Leitersubstrat, das im Wesentlichen parallel zu dem Schaltungsbrett vorgesehen ist; und einen Leiter aus einem leitenden Teil, der elektrisch mit dem Elektrodenanschluss verbunden ist, indem er in einer Richtung von einer Oberfläche des Leitersubstrat weg gebogen ist, wobei ein Ende des Leiters an dem Leitersubstrat befestigt und das andere Ende ein freies Ende sind.

Der Leiter kann auf dem Leitersubstrat durch einen Halbleiterprozess gebildet sein.

Das Schaltungsbrett kann so vorgesehen sein, dass es einer unter Oberfläche des Leitersubstrats zugewandt ist, und der Leiter kann an einer oberen Fläche des Leitersubstrats befestigt sein und von der oberen Fläche zu der unteren Fläche so gebogen sein, dass er elektrisch mit dem Elektrodenanschluss verbunden ist.

Das Leitersubstrat kann ein darin gebildetes Durchgangsloch aufweisen, und der Leiter, dessen eines Ende an dem Leitersubstrat befestigt ist und dessen anderes Ende sich in der Richtung des Durchgangslochs erstreckt, kann in einer Richtung von einer Oberfläche des Leitersubstrats in dem Durchgangsloch weg so gebogen sein, dass er elektrisch mit dem Elektrodenanschluss verbunden ist.

Der Leiter und der Elektrodenanschluss können in der Nähe einer Mittelachse des Durchgangslochs miteinander verbunden sein. Der Leiter und der Elektrodenanschluss können in der Nähe einer Mittelachse des Durchgangslochs in der Erstreckungsrichtung des Leiters miteinander verbunden sein.

Der Leiter und der Elektrodenanschluss können aus demselben leitenden Teil gebildet sein.

Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Mikrovorrichtung, die durch einen Halbleiterprozess hergestellt ist und für ihren Betrieb elektrisch nach außen Verbunden ist, vorgesehen. Das Herstellungsverfahren enthält: einen Leitersubstrat-Herstellungsschritt zum Herstellen eines Leitersubstrats; einen Leiterbildungsschritt zum Bilden eines Leiters aus einem leitenden Teil auf dem Leitersubstrat; einen Leitersubstrat-Entfernungsschritt zum Entfernen eines Teils des Leitersubstrats, so dass ein Ende des Leiters an dem Leitersubstrat befestigt wird und das andere Ende ein freies Ende wird; einen Schaltungsplatten-Herstellungsschritt zum Herstellen einer Schaltungsplatte, auf der ein Elektrodenanschluss gebildet wird; einen Befestigungsschritt zum Befestigen des Leitersubstrats und des Schaltungsbretts miteinander, so dass das Leitersubstrat dem Schaltungsbrett zugewandt ist; und einen elektrischen Verbindungsschritt zum elektrischen Verbinden des Leiters und des Elektrodenanschlusses durch Biegen des Leiters in einer Richtung von einer Oberfläche des Leitersubstrats weg in einer Weise, dass er in Kontakt mit dem Elektrodenanschluss ist.

Der Leiterbildungsschritt kann einen Schritt des Bildens des Leiters auf dem Leitersubstrat mittels eines Halbleiterprozesses enthalten.

Der Leiterbildungsschritt kann einen Schritt des Bildens des Leiters auf einer oberen Fläche des Leitersubstrats enthalten, der Befestigungsschritt kann einen Schritt des Befestigens des Leitersubstrats und des Schaltungsbretts so enthalten, dass eine untere Fläche des Leitersubstrats dem Schaltungsbrett zugewandt ist, und der elektrische Verbindungsschritt kann einen Schritt des elektrischen Verbindens des Leiters und des Elektrodenanschlusses durch Biegen des Leiters von der oberen Oberfläche zu der unteren Oberfläche des Leitersubstrats hin in der Weise, dass er in Kontakt mit dem Elektrodenanschluss ist, enthalten.

Der Leiterbildungsschritt kann einen Schritt des Bildens eines Leiters aus einem leitenden Teil auf der unteren Fläche des Leitersubstrats enthalten, der Leitersubstrat-Entfernungsschritt kann einen Schritt des Bildens eines Durchgangsloches in dem Leitersubstrat so enthalten, dass das eine Ende des Leiters an dem Leitersubstrat befestigt wird und das andere Ende ein freies Ende wird, der Befestigungsschritt kann einen Schritt des Befestigens des Leitersubstrats und des Schaltungsbretts so enthalten, dass die untere Fläche des Leitersubstrats dem Schaltungsbrett zugewandt ist, und der elektrische Verbindungsschritt kann einen Schritt des elektrischen Verbindens des Leiters und des Elektrodenanschluss durch Einführen eines Verbindungswerkzeugs in das Durchgangsloch und Biegen des Leiters in der Weise, dass er in Kontakt mit dem Elektrodenanschluss ist, von der oberen Fläche zu der unteren Fläche des Leitersubstrats hin enthalten.

Das Herstellungsverfahren kann weiterhin enthalten: einen Kappensubstrat-Herstellungsschritt zum Herstellen eines Kappensubstrats; und einen Versiegelungsschritt zum Befestigen des Leitersubstrats und des Kappensubstrats in der Weise, dass das Durchgangsloch von der oberen Fläche des Leitersubstrats blockiert und der Leiter versiegelt wird unter Verwendung des Leitersubstrats, des Schaltungsbretts und des Kappensubstrats.

Der elektrische Verbindungsschritt kann einen Schritt des Einführens des Verbindungswerkzeugs, das im Wesentlichen dieselbe Breite wie das Durchgangsloch hat, in das Durchgangsloch in der Richtung, die sich von dem einen Ende zu dem anderen Ende des Leiters erstreckt, derart, dass der Leiter in Kontakt mit dem Elektrodenanschluss ist, enthalten.

Die Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise alle erforderlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Unterkombination der vorstehend beschriebenen Merkmale sein.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Herstellen eines herkömmlichen Mikroschalters zeigt.
1B ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Herstellen eines herkömmlichen Mikroschalters zeigt.
1C ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Herstellen eines herkömmlichen Mikroschalters zeigt.
2A ist eine Schnittansicht eines Mikroschalters.
2B ist eine perspektivische Ansicht eines Substrats.
3A ist eine Ansicht, die einen Substratherstellungsschritt, einen Bildungsschritt für einen bewegbaren Bereich und einen Leiterbildungsschritt zeigt.
3B ist eine Ansicht, die einen Leitersubstrat-Entfernungsschritt zeigt.
3C ist eine Ansicht, die einen Herstellungsschritt und einen Befestigungsschritt für ein Schaltungsbrett zeigt.
4A ist eine Ansicht, die einen elektrischen Verbindungsschritt zeigt.
4B ist eine Ansicht, die einen Herstellungsschritt und einen Versiegelungsschritt für ein Substrat zeigt.
5A ist eine Gesamtansicht eines Schaltungsbretts.
5B ist eine Gesamtansicht eines Substrats.
5C ist eine Gesamtansicht eines anderen Substrats.
5D ist eine Ansicht, die einen Befestigungsschritt, einen Versiegelungsschritt und einen elektrischen Verbindungsschritt zeigt.
5E ist eine Ansicht, die einen Schneidschritt zeigt.
6A ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel für einen Bildungsschritt und einen Befestigungsschritt für einen Leiter zeigt.
6B ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel für einen elektrischen Verbindungsschritt zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wird nun auf der Grundlage der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben, die den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht begrenzen, sondern die Erfindung veranschaulichen sollen. Alle Merkmale und deren Kombinationen, die in dem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, sind nicht notwendigerweise wesentlich für die Erfindung.
Die 2A und 2B sind Ansichten, die beispielhaft eine Konfiguration eines Mikroschalters 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen. 2A zeigt eine Schnittansicht eines Mikroschalters 200, und 2B zeigt eine perspektivische Ansicht eines Substrats 206, in welchem ein bewegbarer Bereich 202 und ein Leiter 204 gebildet sind. Der Mikroschalter 200 ist ein Beispiel einer Mikrovorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, und das Substrat 206 ist ein Beispiel für ein Leitersubstrat nach der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich kann eine Mikrovorrichtung nach der vorliegenden Erfindung eine Mikromaschine wie ein Mikrosensor sein.
Der Mikroschalter 200 wird durch einen Halbleiterprozess hergestellt, und er ist für seinen Betrieb elektrisch nach außen verbunden. Der Mikroschalter 200 enthält ein Substrat 206, durch das Durchgangslöcher 208 und 210 gebildet sind, einen bewegbaren Bereich 202, dessen eines Ende an dem Substrat 206 befestigt ist, und dessen anderes Ende ein freies Ende auf dem Durchgangsloch 208 ist, ein Schaltungsbrett 212, das in einer Position von dem bewegbaren Bereich 202 weg im Wesentlichen parallel zu dem Substrat 206 vorgesehen ist, einen Elektrodenanschluss 214, der auf dem Schaltungsbrett 212 vorgesehen ist, einen Leiter 204 aus einem leitenden Teil, dessen eines Ende an dem Substrat 206 befestigt ist und dessen anderes Ende sich in der Richtung des Durchgangslochs 210 erstreckt, und der in einer Richtung von einer Oberfläche des Substrats 206 so gebogen ist, dass er elektrisch mit dem Elektrodenanschluss 214 verbunden ist, ein Substrat 216, das ein Beispiel für ein Kappensubstrat ist, das vorgesehen ist, um den bewegbaren Bereich 202 unter Verwendung des Substrats 206 und der Schaltungsplatte 212 zu versiegeln, und feste Kontakte und Erdelektroden 220, die auf dem Schaltungsbrett 212 vorgesehen ist. Das andere Ende des bewegbaren Bereichs 202 kann innerhalb des Durchgangslochs 208 gehalten werden, oder es kann in einer Position gehalten werden, die in der Richtung senkrecht zu dem Substrat 206 von dem Durchgangsloch 108 nach außerhalb des Substrats 206 verlängert ist.
Das Durchgangsloch 208 und das Durchgangsloch 210 werden gebildet durch Entfernen eines Teils des Substrats 206 von einer oberen Oberfläche des Substrats 206. Zusätzlich ist das Schaltungsbrett 212 so vorgesehen, dass es einer unteren Oberfläche des Substrats 206 zugewandt ist, und das Substrat 216 ist vorgesehen, um die Durchgangslöcher 208 und 210 über der oberen Oberfläche des Substrats 206 zu verschließen.
Der bewegbare Bereich 202 enthält eine bimorphe Vorrichtung 222, die ein Beispiel für ein Betätigungs glied ist, eine Heizvorrichtung 224 zum Erwärmen der bimorphen Vorrichtung 222, und einen bewegbaren Kontakt 226, der in einer vorderen Kante der bimorphen Vorrichtung 222 vorgesehen ist. Die bimorphe Vorrichtung 222 ist aus mehreren Materialien mit einem jeweils untereinander unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten in einer geschichteten Struktur gebildet, und sie enthält insbesondere eine SiO₂-Schicht 228, eine Al-Schicht 230, eine SiO₂-Schicht 232 und eine SiO₂-Schicht 234. Die Heizvorrichtung 224 ist zwischen der SiO₂-Schicht 232 und der SiO₂-Schicht 234 durch aufeinander folgendes Laminieren einer Cr-Schicht, einer Pt-Schicht und einer Cr-Schicht gebildet. Der bewegbare Bereich 202 kann ein piezoelektrisches Element als ein Beispiel für ein Betätigungsglied haben, oder er kann eine elektrostatische Elektrode zum Antreiben des bewegbaren Bereichs 202 durch elektrostatische Kräfte haben.
Der Leiter 204 und der Elektrodenanschluss 214 sind in der Nähe einer Mittelachse des Durchgangslochs 210 miteinander verbunden. Der Leiter 204 und der Elektrodenanschluss 214 sind in der Nähe einer Mittelachse des Durchgangslochs 210 in der Verlängerungsrichtung des Leiters 204 elektrisch miteinander verbunden. Es ist bevorzugt, dass der Leiter 204 durch einen Halbleiterprozess auf dem Substrat 206 gebildet ist. Zusätzlich ist es bevorzugt, dass der Leiter 204 und der Elektrodenanschluss 214 aus demselben leitenden Teil wie Au gebildet sind. Da der Leiter 204 und der Elektrodenanschluss 214 aus demselben leitenden Teil gebildet sind, sind der Leiter 204 und der Elektrodenanschluss 214 aus mechanischer und elektrischer Sicht stabil miteinander verbunden.
Die 3A bis 4B sind Ansichten, die beispielhaft ein Verfahren zum Herstellen des Mikroschalters 200 zeigen. 3A ist eine Ansicht, die einen Substratherstellungsschritt, einen Bildungsschritt für den bewegbaren Bereich und einen Leiterbildungsschritt zeigt. 3B ist eine Ansicht, die einen Leitersubstrat-Entfernungsschritt zeigt. 3C ist eine Ansicht, die einen Herstellungsschritt und einen Bewegungsschritt für die Schaltungsplatte zeigt. 4A ist eine Ansicht, die einen elektrischen Verbindungsschritt zeigt. 4B ist eine Ansicht, die einen Herstellungsschritt und einen Versiegelungsschritt für das Substrat zeigt.
Zuerst wird, wie in 3A gezeigt ist, in dem Substratherstellungsschritt das Substrat 206, das ein Si-Substrat ist, hergestellt. Dann wird ein Teil der unteren Oberfläche des Substrats 206 durch Ätzen entfernt, um einen konkaven Bereich 236 zu bilden. Dann werden in dem Bildungsschritt für den bewegbaren Bereich Materialien auf eine Bodenfläche des konkaven Bereichs 236 durch Sputtern oder Aufdampfen laminiert, um den bewegbaren Bereich 202 auf der unteren Oberfläche des Substrats 206 zu bilden. Dann werden in dem Leiterbildungsschritt leitende Materialien auf eine obere Oberfläche des bewegbaren Bereichs 202 und die untere Fläche des konkaven Bereichs 236 durch Sputtern oder Aufdampfen laminiert, um den Leiter 204 auf der unteren Oberfläche des Substrats 206 zu bilden.
Als Nächstes wird, wie in 3B gezeigt ist, in dem Leitersubstrat-Entfernungsschritt das Durchgangsloch 208 in dem Substrat 206 gebildet durch Entfernen eines Teils des Substrats 206, so dass ein Ende des bewegbaren Bereichs 202 an dem Substrat 206 befestigt ist und das andere Ende ein freies Ende ist, und es wird auch das Durchgangsloch 210 in dem Substrat 206 so gebildet, dass ein Ende des Leiters 204 an dem Substrat 206 befestigt ist und das andere Ende ein freies Ende wird. Insbesondere wird eine Abdeckschicht auf der oberen Oberfläche des Substrats 206 gebildet, und ein Teil des Substrats 206 wird von der oberen Oberfläche des Substrats 206 durch Trockenätzung unter Verwendung der Abdeckschicht als einer Ätzmaske entfernt. Zu dieser Zeit wird die SiO₂-Schicht 228, die in Kontakt mit dem Substrat 206, das das Si-Substrat ist, ist, als eine Ätzsperre. Auf diese Weise wird das Durchgangsloch 208 durch Entfernen des Substrats 206, das das Si-Substrat ist, gebildet, bis die SiO₂-Schicht 228 freigelegt ist. Vorzugsweise können die Durchgangslöcher 208 und 210 auch durch Nassätzen oder durch anisotropes Ätzen gebildet werden.
Da das Substrat 206 von der oberen Oberfläche aus geätzt wird, die eine Rückfläche der Oberfläche ist, auf der der bewegbare Bereich 202 vorgesehen ist, um die Durchgangslöcher 208 und 210 zu bilden, ist es möglich, die Dicke des Substrats 206, das entfernt wird, im Wesentlichen gleichförmig zu halten durch Ätzen über den gesamten Bereich, der die Durchgangslöcher 208 und 210 bildet. Da somit das Ausmaß des Ätzens mit hoher Genauigkeit eingestellt werden kann und die Größe der Durchgangslöcher 208 und 210 mit hoher Genauigkeit eingestellt werden kann, können die Länge des Bereichs, in welchem sich der bewegbare Bereich 202 zu dem Durchgangsloch 208 erstreckt, die Länge des Bereichs, in welchem sich der Leiter 204 zu dem Durchgangsloch 210 erstreckt, und die Größe des versiegelten Bereichs, der ein von dem Substrat 206, der Schaltungsplatte 212 und dem Substrat 216 umgebener Raum ist, mit hoher Genauigkeit eingestellt wer den, und somit können diese Bereich mit hoher Genauigkeit hergestellt werden. Daher ist es möglich, eine Schwankung der erforderlichen elektrischen Leistung für jede der Vorrichtungen des Mikroschalters 200 zu reduzieren, um eine gewünschte Versetzung des bewegbaren Bereichs 202 zu erhalten.
Als Nächstes wird, wie in 3C gezeigt ist, in dem Schaltungsbrett-Herstellungsschritt das Schaltungsbrett 212, auf dem der Elektrodenanschluss 214 gebildet ist, hergestellt. Dann werden in dem Befestigungsschritt das Substrat 206 und das Schaltungsbrett 212 so miteinander verbunden, dass die untere Oberfläche des Substrats 206 dem Schaltungsbrett 212 zugewandt ist. Wenn das Schaltungsbrett 212 ein Glassubstrat ist, können das Substrat 206 und das Schaltungsbrett 212 durch anodisches Verbinden miteinander verbunden werden. Zusätzlich Metallfilme jeweils auf einer Verbindungsfläche zwischen dem Substrat 206 und dem Schaltungsbrett 212 gebildet werden, um das Substrat 206 und das Schaltungsbrett 212 mittels einer metallischen Verbindung miteinander zu verbinden.
Als Nächstes wird, wie in 4A gezeigt ist, in dem elektrischen Verbindungsschritt ein Verbindungswerkzeug 238 von der oberen Oberfläche zu der unteren Oberfläche des Substrats 206 hin in das Durchgangsloch 210 eingeführt, und der Leiter 204 wird in der Richtung von einer Oberfläche des Substrats 206 weg so gebogen, dass er in Kontakt mit dem Elektrodenanschluss 214 ist. Somit werden der Leiter 204 und der Elektrodenanschluss 214 elektrisch miteinander verbunden. Zu dieser Zeit kann in der Richtung, die sich von einem Ende zu dem anderen Ende des Leiters 204 erstreckt, das Verbindungswerkzeug 23, das im Wesentlichen dieselbe Breite wie das Durchgangsloch 210 hat, so in das Durchgangsloch 210 eingeführt werden, dass der Leiter 204 in Kontakt mit dem Elektrodenanschluss 214 ist. Zusätzlich kann in einer in der Ebene des Substrats 210 liegenden Richtung das Verbindungswerkzeug 238, das im Wesentlichen denselben Querschnitt wie das Durchgangsloch 210 hat, in das Durchgangsloch 210 eingeführt werden, so dass der Leiter 204 in Kontakt mit dem Elektrodenanschluss 214 ist. Das Verbindungswerkzeug 238 ist beispielsweise ein Ultraschallteil, und somit kann der Leiter 204 durch Druck mit dem Elektrodenanschluss 214 verbunden werden, während eine Ultraschallvibration zu dem Leiter 204 zugeführt wird. Auf diese Weise werden der Leiter 204 und der Elektrodenanschluss 214 direkt durch Druck verbunden. Somit ist es möglich, den Leiter 204 und den Elektrodenanschluss 214 sicher elektrisch zu verbinden.
Als Nächstes wird, wie in 4B gezeigt ist, in dem Substratherstellungsschritt das Substrat 216 hergestellt. Dann werden in dem Versiegelungsschritt das Substrat 206 und das Substrat 216 miteinander verbunden, um die Durchgangslöcher 208 und 210 über der oberen Oberfläche des Substrats 206 zu verschließen, und der bewegbare Bereich 202 und der Leiter 204 sind durch das Substrat 206, die Schaltungsplatte 212 und das Substrat 216 versiegelt. Wenn das Substrat 216 ein Glassubstrat ist, können das Substrat 206 und das Substrat 216 durch anodisches Verbinden miteinander verbunden werden. Zusätzlich können jeweils Metallfilme auf einer Verbindungsfläche zwischen dem Substrat 206 und dem Substrat 216 gebildet werden, um das Substrat 206 und das Substrat 216 mittels einer metallischen Verbindung miteinander zu verbinden.
Die 5A bis 5E sind Ansichten, die beispielhaft ein Verfahren zum Herstellen des Mikroschalters 200 zeigen. 5A ist eine Gesamtsicht des Schaltungsbretts 212. 5B ist eine Gesamtsicht des Substrats 206. 5C ist eine Gesamtsicht des Substrats 216. 5D ist eine Ansicht, die einen Befestigungsschritt, einen Versiegelungsschritt und einen elektrischen Verbindungsschritt zeigt. 5E ist eine Ansicht, die einen Schneidschritt zeigt.
Wie in 5A gezeigt ist, werden in dem Schaltungsbrett 212 der Elektrodenanschluss 214, der feste Kontakt 218 und die Erdelektrode 220, die in den 2A und 2B gezeigt sind, jeweils auf jeder von mehreren Flächen 240 entsprechend jedem von mehreren Mikroschaltern 200 gebildet. Zusätzlich werden, wie in 5B gezeigt ist, in dem Bildungsschritt für den bewegbaren Bereich in dem Substrat 206 der bewegbare Bereich 202 und der Leiter 204, die in den 2A und 2B gezeigt sind, jeweils auf jeder von mehreren Bereichen 242 entsprechend jedem der mehreren Mikroschalter 200 gebildet. Weiterhin werden in dem Leitersubstrat-Entfernungsschritt die mehreren Durchgangslöcher 208 jeweils in dem Substrat 206 für jeden der mehreren der bewegbaren Bereiche 202 gebildet ist, und die mehreren Durchgangslöcher 210 werden jeweils in dem Substrat 206 für jeden der mehreren Leiter 204 gebildet. Darüber hinaus wird, wie in 5C gezeigt ist, das Substrat 216, das mehrere Flächen 244 entsprechend jedem der mehreren Mikroschalter 200 enthält, herstellt.
Dann wird, wie in 5D gezeigt ist, in dem Befestigungsschritt das Schaltungsbrett 212, auf dem die mehreren Elektrodenanschlüsse 214 gebildet sind, und das Substrat 206, auf dem die mehreren bewegbaren Bereiche 202 und Leiter 204 gebildet sind, miteinander verbunden. Dann wird in dem elektrischen Verbindungsschritt das Verbindungswerkzeug 238 in die mehreren Durchgangslöcher 210 eingeführt, und die mehreren Leiter 204 und die mehreren Elektrodenanschlüsse 214 werden jeweils elektrisch miteinander verbunden. Zu dieser Zeit ist es bevorzugt, die mehreren Leiter 204 und die mehreren Elektrodenanschlüsse 214 gleichzeitig zu verbinden unter Verwendung des Verbindungswerkzeugs 238 mit einer Form, bei der die vordere Kante des Werkzeugs in jedes der mehreren Durchgangslöcher 210 eingeführt wird. Dann werden in dem Versiegelungsschritt das Substrat 206 und das Substrat 216 miteinander verbunden, um jeweils die mehreren bewegbaren Bereiche 202 und Leiter 204 zu versiegeln.
Als Nächstes werden, wie in 5E gezeigt ist, in dem Schneidschritt nach dem Versiegelungsschritt, bei dem die mehreren bewegbaren Bereiche 202 und Leiter 204 versiegelt wurden, das Substrat 206, das Schaltungsbrett 212 und das Substrat 216 geschnitten durch Zerteilen, um jeweils die Mikroschalter 200 mit einer Chipstruktur herzustellen. In dem Schneidschritt wird, da das Schneiden unter Zuführung von Wasser zu der Oberfläche des Substrats durchgeführt wird, um einen Temperaturanstieg zu verhindern, das Schneiden nach dem Versiegelungsschritt durchgeführt, wodurch der bewegbare Bereich 202 und der Leiter 204 vor Wasserdruck geschützt werden können.
Die 6A und 6B sind Ansichten, die ein anderes Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung der Mikrovorrichtung zeigen. 6A ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel eines Bildungsschrittes und eines Befestigungsschrittes für einen Leiter zeigt. 6B ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel für einen elektrischen Verbindungsschritt zeigt. Da jeder Schritt, der in einem Verfahren zum Herstellen der Mikrovorrichtung enthalten ist, derselbe wie jeder der in den 1A bis 5E beschriebenen Schritte ist, mit Ausnahme der folgenden Beschreibung, wird die Beschreibung für dieselben Schritte weggelassen.
Die Mikrovorrichtung nach dem vorliegenden Beispiel enthält ein Schaltungsbrett 308, einen Elektrodenanschluss 306, der auf dem Schaltungsbrett vorgesehen ist, ein Substrat 304, das im Wesentlichen parallel zu dem Schaltungsbrett 308 vorgesehen ist, und einen Leiter aus einem leitenden Teil, der elektrisch mit dem Elektrodenanschluss 306 verbunden ist, indem er in einer Richtung von einer Oberfläche des Substrats 304 weg gebogen ist, wobei ein Ende von diesem an dem Substrat 304 befestigt ist und das andere Ende ein freies Ende wird. Beispielsweise ist das Substrat 304 ein Substrat, auf dem eine integrierte Großschaltung gebildet ist, und der Leiter 302 ist ein Anschluss der integrierten Großschaltung. Darüber hinaus ist das Substrat 304 ein Beispiel für ein Leitersubstrat nach der vorliegenden Erfindung.
Wie in 6A gezeigt ist, wird in dem Leiterbildungsschritt der Leiter 302 auf der oberen Oberfläche des Substrats 304 gebildet. Dann werden in dem Befestigungsschritt das Substrat 304 und das Schaltungsbrett 308 miteinander verbunden durch Verbinden der unteren Oberfläche des Substrats 304 mit dem Schaltungsbrett 308 unter Verwendung einer anodischen Verbindung, Metallverbindung, Verbindung durch Klebstoff und dergleichen. D. h., der Leiter 302 in dem Substrat 304 ist auf einer entgegengesetzten Oberfläche einer Verbindungsfläche zwischen dem Substrat 304 und dem Schaltungsbrett 308 vorgesehen. Daher wird, wenn das Substrat 304 und das Schaltungsbrett 308 miteinander verbunden werden, im Wesentlichen derselbe Abstand wie die Dicke des Substrats 304 zwischen dem Leiter 302 und dem Elektrodenanschluss 306 gebildet. Als Nächstes werden, wie in 6B gezeigt ist, in dem elektrischen Verbindungsschritt, da der Leiter 302 durch das Biegewerkzeug 300 von der oberen Oberfläche zu der unteren Oberfläche des Substrats 304 so gebogen wird, dass er in Kontakt mit dem Elektrodenanschluss 306 ist, der Leiter 302 und der Elektrodenanschluss 306 elektrisch miteinander verbunden. Auf diese Weise ist es möglich, da der Leiter 302 und der Elektrodenanschluss 306 direkt durch Druck verbunden werden, eine elektronische Vorrichtung wie eine integrierte Großschaltung einfach und sicher mit einem Schaltungsbrett zu verbinden.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine Mikrovorrichtung zu erhalten, die stabil elektrisch nach außen verbunden ist, sowie ein Verfahren zum Herstellen derselben.
Obgleich die vorliegende Erfindung mittels eines beispielhaften Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist darauf hinzuweisen, dass der Fachmann viele Änderungen und Ergänzungen vornehmen kann, ohne den Geist und den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Es ist offensichtlich anhand der Definition der angefügten Ansprüche, dass Ausführungsbeispiele mit derartigen Modifikationen auch zu dem Bereich der vorliegenden Erfindung gehören.
Zusammenfassung
Eine Mikrovorrichtung, die durch einen Halbleiterprozess hergestellt und für ihren Betrieb elektrisch nach außen verbunden ist. Die Mikrovorrichtung enthält ein Schaltungsbrett, einen auf dem Schaltungsbrett vorgesehenen Elektrodenanschluss, ein Leitersubstrat, das im Wesentlichen parallel zu dem Schaltungsbrett vorgesehen ist, und einen Leiter aus einem leitenden Teil, der elektrisch mit dem Elektrodenanschluss verbunden ist, indem er in einer Richtung von einer Oberfläche des Leitersubstrats weg gebogen ist, wobei ein Ende des Leiters an dem Leitersubstrat befestigt ist und das andere Ende ein freies Ende ist.
(2)

Claims

Mikrovorrichtung, die durch einen Halbleiterprozess hergestellt und für ihren Betrieb elektrisch nach außen verbunden ist, welche aufweist: ein Schaltungsbrett; einen Elektrodenanschluss, der auf dem Schaltungsbrett vorgesehen ist; ein Leitersubstrat, das im Wesentlichen parallel zu dem Schaltungsbrett vorgesehen ist; und einen Leiter aus einem leitenden Teil, der elektrisch mit dem Elektrodenanschluss verbunden ist, indem er in einer Richtung von einer Oberfläche des Leitersubstrats weg gebogen ist, wobei ein Ende des Leiters an dem Leitersubstrat befestigt ist und das andere Ende ein freies Ende ist.
Mikrovorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Leiter durch einen Halbleiterprozess auf dem Leitersubstrat gebildet ist.
Mikrovorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Schaltungsbrett so vorgesehen ist, dass es einer unteren Oberfläche des Leitersubstrats zugewandt ist, und der Leiter an einer oberen Oberfläche des Leitersubstrats befestigt ist und von der oberen Oberfläche zu der unteren Oberfläche hin so gebogen ist, dass er elektrisch mit dem Elektrodenanschluss verbunden ist.
Mikrovorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Leitersubstrat ein darin ausgebildetes Durchgangsloch hat und der Leiter, dessen eines Ende an dem Leitersubstrat befestigt ist und dessen anderes Ende sich in der Richtung des Durchgangslochs erstreckt, in einer Richtung von einer Oberfläche des Leitersubstrats weg so in dem Durchgangsloch gebogen ist, dass er elektrisch mit dem Elektrodenanschluss verbunden ist.
Mikrovorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Leiter und der Elektrodenanschluss in der Nähe einer Mittelachse des Durchgangslochs elektrisch miteinander verbunden sind.
Mikrovorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Leiter und der Elektrodenanschluss in der Nähe einer Mittelachse des Durchgangslochs in der Erstreckungsrichtung des Leiters elektrisch miteinander verbunden sind.
Mikrovorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Leiter und der Elektrodenanschluss aus demselben leitenden Teil gebildet sind.
Verfahren zum Herstellen einer Mikrovorrichtung, die durch einen Halbleiterprozess hergestellt und für ihren Betrieb elektrisch nach außen verbunden ist, welches aufweist: einen Leitersubstrat-Herstellungsschritt zum Herstellen eines Leitersubstrats; einen Leiterbildungsschritt zum Bilden eines Leiters aus einem leitenden Teil auf dem Leitersubstrat; einen Leitersubstrat-Entfernungsschritt zum Entfernen eines Teils des Leitersubstrats derart, dass ein Ende des Leiters an dem Leitersubstrat befestigt ist und das andere Ende ein freies Ende wird; einen Schaltungsbrett-Herstellungsschritt zum Herstellen eines Schaltungsbretts, auf dem ein Elektrodenanschluss gebildet ist; einen Befestigungsschritt zum Verbinden des Leitersubstrats und des Schaltungsbretts so miteinander, dass das Leitersubstrat dem Schaltungsbrett zugewandt ist; und einen elektrischen Verbindungsschritt zum elektrischen Verbinden des Leiters und des Elektrodenanschlusses durch Biegen des Leiters in einer Richtung von einer Oberfläche des Leitersubstrats weg, derart, dass er in Kontakt mit dem Elektrodenanschluss ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 8, bei dem der Leiterbildungsschritt einen Schritt zum Bilden des Leiters auf dem Leitersubstrat mittels eines Halbleiterprozesses aufweist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 8, bei dem der Leiterbildungsschritt einen Schritt zum Bilden des Leiters auf einer oberen Oberfläche des Leitersubstrats aufweist, der Befestigungsschritt einen Schritt zum Verbinden des Leitersubstrats und des Schaltungsbretts so aufweist, dass eine untere Oberfläche des Leitersubstrats dem Schaltungsbrett zugewandt ist, und der elektrische Verbindungsschritt einen Schritt zum elektrischen Verbinden des Leiters und des Elektrodenanschlusses durch Biegen des Leiters von der oberen Oberfläche zu der unteren Oberfläche des Leitersubstrats hin so aufweist, dass er in Kontakt mit dem Elektrodenanschluss ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 8, bei dem der Leiterbildungsschritt einen Schritt des Bildens eines Leiters aus einem leitenden Teil auf der unteren Oberfläche des Leitersubstrats aufweist, der Leitersubstrat-Entfernungsschritt einen Schritt zum Bilden eines Durchgangslochs in dem Leitersubstrat so aufweist, dass das eine Ende des Leiters an dem Leitersubstrat befestigt ist und das andere Ende ein freies Ende wird, der Befestigungsschritt einen Schritt zum Verbinden des Leitersubstrats und des Schaltungsbretts so aufweist, dass die untere Oberfläche des Leitersubstrats dem Schaltungsbrett zugewandt ist, und der elektrische Verbindungsschritt einen Schritt zum elektrischen Verbinden des Leiters und des Elektrodenanschlusses durch Einführen eines Verbindungswerkzeugs in das Durchgangsloch und Biegen des Leiters derart, dass er in Kontakt mit dem Elektrodenanschluss ist, von der oberen Oberfläche zu der unteren Oberfläche des Leitersubstrats hin, aufweist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 11, welches weiterhin aufweist: einen Kappensubstrat-Herstellungsschritt zum Herstellen eines Kappensubstrats; und einen Versiegelungsschritt zum Verbinden des Leitersubstrats und des Kappensubstrats derart, dass das Durchgangsloch von der oberen Oberfläche des Leitersubstrats blockiert ist und der Leiter unter Verwendung des Leitersubstrats, des Schaltungsbretts und des Kappensubstrats versiegelt ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 11, bei dem der elektrische Verbindungsschritt einen Schritt des Einführens des Verbindungswerkzeugs, das im Wesentlichen dieselbe Breite wie das Durchgangsloch hat, in das Durchgangsloch in der Richtung, die sich von einem Ende zu dem anderen Ende des Leiters erstreckt, so aufweist, dass der Leiter in Kontakt mit dem Elektrodenanschluss ist.