JP2003311693A

JP2003311693A - 磁気駆動型機構デバイスおよび磁気駆動型機構デバイス集合体

Info

Publication number: JP2003311693A
Application number: JP2002123088A
Authority: JP
Inventors: Naokuni Arima; 尚邦有馬; Tatsuro Kobayashi; 達郎小林; Yoichi Sato; 洋一佐藤
Original assignee: Tokai University; Oki Sensor Device Corp
Current assignee: Tokai University; Oki Sensor Device Corp
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2003-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】マイクロマシン技術を用いて形成した金属の
積層構造を有する梁構造において、金属層間の残留応力
を緩和して反りを防止し、またコスト面で有利な機構デ
バイスを提供する。【解決手段】片持ち梁構造部３１の梁部１３ｂと、ニ
ッケル層３２ａと、耐エッチング層３２ｂの多層構造部
分において、ニッケル層３２ａを金層（梁部３１ｂ）と
金層（耐エッチング層３２ｂ）で覆い、ニッケル層３２
の上面側の金層（耐エッチング層３２ｂ）を金層（梁部
３１ｂ）よりも厚く形成する。なお、これら各層はフォ
トリソグラフィ法および電解メッキ法を用いて形成され
る。また、ニッケル層３２ａとこのニッケル層を覆う各
金層は、膨張率が近い材料となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気駆動のスイッ
チとして動作する磁気駆動型機構デバイスに関し、更に
詳しくはマイクロマシン技術を用いて構成され、小型で
集積化する際に好適な磁気駆動型機構デバイスに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の磁気駆動型機構デバイスとしてリ
ードスイッチがある。図１０は従来のリードスイッチの
構造を示す概略断面図である。リードスイッチ５００
は、金、ロジウムなどの接点材がリード先端部にメッキ
された一対のリード片５０１をガラス管５０２内である
空隙を持たせ対向させ、該リード片５０１をガラス管５
０２内に不活性ガスととも封入した構造を有している。
リード片５０１は磁性材料で構成され、プレス加工によ
って扁平状に成形されており、その一端がガラス管５０
２の封着部分に支持されて片持ち梁構造を成している。

【０００３】このように構成されたリードスイッチ５０
０は、マグネットや電磁石による外部磁界が付加される
と、磁性材料から構成されたリード片５０１が磁化して
両リード片５０１が互いに引き寄せられて接触し、外部
磁界が消去されると、リード片５０１自身の弾性によっ
て非接触に戻ることにより開閉動作を行うようになって
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この種の磁気駆動型機
構デバイスは、当該磁気駆動型機構デバイスが組み込ま
れる機器の小型化のため、磁気駆動型機構デバイスに対
しても小型化の要請が高まっている。しかしながら、従
来のリードスイッチ５００では、リード片５０１を動作
させるための磁界発生源としてマグネットや電磁石を使
用しているため、小型化に限界があった。

【０００５】また、リード片５０１のプレス寸法的な限
界やガラス管封着部長さの確保などの製造上の問題によ
り、サイズ的に限界があり、現状ではガラス管長５ｍｍ
程度が量産できる最小のサイズとされており、更なる小
型化が困難であった。

【０００６】また、マグネットまたは電磁石を必要とす
るため、リードスイッチ５００本体の製作費とは別にコ
ストが掛かり、コスト面でも問題があった。

【０００７】また、リードスイッチ５００を集積化して
集合体を構成しようとした場合、各リードスイッチ５０
０それぞれに各リードスイッチ５００駆動用のマグネッ
トまたは電磁石が必要となる。この場合、あるリードス
イッチ５００駆動させるためのマグネットまたは電磁石
から発生する磁界が他のリードスイッチ５００にも影響
するなどして、個々のリードスイッチ５００を選択的に
駆動するのが困難であった。

【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、マグネットや電磁石を用いることなくスイッ
チ動作が可能で、且つマイクロマシン技術を用いること
により小型化および集積化を実現し、しかもコスト面で
有利な磁気駆動型機構デバイスを提供し、また、集積化
した場合に個々の磁気駆動型機構デバイスの選択駆動が
可能な磁気駆動型機構デバイス集合体を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気駆動型
機構デバイスは、基板上に設けられ、第１の磁性層を導
電層で覆った構成の下部電極と、基板上に下部電極に隣
接して設けられた駆動線と、基板の上面に底面が接触す
る基部およびこの基部に支持された梁部を有し、この梁
部が下部電極に対向するように基板上に配置され、導電
性材料で構成された片持ち梁構造部と、梁部上に設けら
れ、駆動線に電流を流すことによって発生する磁界によ
って第１の磁性層とともに磁化し、梁部を下部電極側に
引き寄せて接触させることが可能な磁気吸引力を下部電
極との間に発生させるための第２の磁性層を含む磁性体
部とを有し、下部電極、片持ち梁構造部および磁性体部
のそれぞれが、フォトリソグラフィ法によってフォトレ
ジスト膜に形成された開口パターン部分に、電解メッキ
法によって所定の層を積層し、フォトレジスト膜を除去
することにより形成されたものである。

【００１０】本発明においては、フォトリソグラフィ
法、電解メッキ法およびエッチング法を用いてそれぞれ
形成された第１の磁性層を有する下部電極と、片持ち梁
構造部および磁性体部で構成される上部電極とが、駆動
線に電流を流すことによって発生する磁界によって接触
し、電流を流すことを停止して磁界が消滅すると非接触
に戻る。

【００１１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の実
施の形態１の磁気駆動型機構デバイスを示す図で、
（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。図２は図１の
磁気駆動型機構デバイスの概略斜視図である。

【００１２】磁気駆動型機構デバイス１００は、基板１
と、下部電極２と、上部電極３と、駆動線４とを備えて
いる。

【００１３】基板１は、ガラスエポキシ樹脂で構成され
た絶縁基板１１上に、導電性材料としての銅箔１２が貼
着されたいわゆるプリント基板で、銅箔１２は、半導体
プロセス（フォトリソグラフィ）によるパターンニング
後、銅箔１２のエッチング液である塩化第二鉄でウェッ
トエッチングが行われ、これにより不要な銅箔部分が除
去されて配線パターンが形成されており、その配線パタ
ーン上に下部電極２、上部電極３が電気的に接続されて
いる。なお、以下では適宜、銅箔１２のうち、下部電極
２に接触する部分を下部電極用銅箔１２ａ、上部電極３
に接触する部分を上部電極用銅箔１２ｂ、駆動線４を構
成する銅箔部分を駆動線用銅箔１２ｃとして区別するこ
とにする。

【００１４】下部電極２は、下部電極用銅箔１２ａの表
面全体を磁性層としてのニッケル層２１で覆い、更にそ
のニッケル層２１の表面全体を導電層２２で覆った構成
を有している。ニッケル層２１および導電層２２はそれ
ぞれ以下に詳述する半導体プロセス（フォトリソグラフ
ィ法）および電解メッキ法を用いて形成されており、導
電層２２は金（接点材料）で構成されている。ここで、
金は、腐食に強いことから、金でニッケル層２１を覆う
ことによりニッケル層２１の酸化を防止でき、また、導
電層２２自身の酸化も防止できて、接触抵抗の上昇が防
止されて初期の導電性を維持でき、接点性能の安定化を
図ることが可能となっている。また、この導電層２２を
構成する材料には、本発明の磁気駆動型機構デバイス１
００の製造時の最終工程（後述する）におけるウェット
エッチングの際に、ニッケル層２１が浸食されないよう
に保護する役割も必要とされていることから、その面か
らも、最終工程のウェットエッチングで用いるエッチン
グ液（ここでは塩化第二鉄）に対して耐エッチング性を
有する金が用いられている。

【００１５】上部電極３は、フォトリソグラフィ法およ
び電解メッキ法を用いてそれぞれ形成された片持ち梁構
造部３１と、磁性体部３２とを有している。片持ち梁構
造部３１は、上部電極用銅箔１２ｂ上にその底面が接触
する基部３１ａと、該基部３１ａに支持された梁部３１
ｂとで構成され、耐エッチング性を有する導電性材料で
ある金（接点材料）で構成されている。なお、基部３１
ａは、上部電極用銅箔１２ｂの表面全体を覆うように構
成されている。

【００１６】ここで、接点材料として金を用いることに
より、上述したように接点性能安定化を図ることが可能
となる。また、金は硬度が低く柔軟性のある材料である
ことから、片持ち梁構造部３１を金で構成することによ
り、以下に詳述するが、梁部３１ｂを磁力によって下部
電極２側に引き寄せる際に、微少な磁力でも動作するこ
とが可能となり、よって、高感度の磁気駆動型機構デバ
イス１００を構成することが可能となる。また、磁気駆
動型機構デバイス１００の製造に際する最終工程（後述
する）におけるウェットエッチングに対し、耐性が必要
である面からも、金が用いられている。また、上部電極
用銅箔１２ｂの側面を片持ち梁構造部３１の基部３１ａ
によって覆った構成であることから、最終工程における
ウェットエッチングに際し、上部電極用銅箔１２ｂがエ
ッチングされるのを防止できるようになっている。

【００１７】磁性体部３２は、磁性層としてのニッケル
層３２ａの表面全体を耐エッチング層３２ｂで覆った構
成となっている。このニッケル層３２ａおよび耐エッチ
ング層３２ｂはそれぞれフォトリソグラフィ法および電
解メッキ法を用いて形成されており、該耐エッチング層
３２ｂは金で構成されている。耐エッチング層３２ｂに
金を用いることにより、上述したようにニッケル層３２
ａの酸化を防止でき、また、磁気駆動型機構デバイス１
００の製造時の最終工程（後述する）におけるウェット
エッチングに際し、ニッケル層３２ａがエッチングされ
ないように保護することができる。

【００１８】このように構成された上部電極３は、下部
電極２との電気的接触が成されるように、梁部３１ｂが
磁力によって下方に撓んだ場合に、梁部３１ｂの先端部
が下部電極２と接するような配置および寸法で基板１上
に形成されている。なお、以下では、磁気駆動型機構デ
バイス１００において、下部電極２と上部電極３を磁気
駆動型スイッチ部ＳＷと呼ぶことにする。

【００１９】駆動線４は、基板１において駆動線用にパ
ターン化された駆動線用銅箔１２ｃで構成され、耐エッ
チング層４１で覆われた構成となっている。この駆動線
４は下部電極２の近傍にＹ方向に形成されている。耐エ
ッチング層４１は電解メッキ装置によって形成され、金
で構成されている。この耐エッチング層４１に金を用い
ることにより、上述と同様に、駆動線用銅箔１２ｃの酸
化を防止するとともに、磁気駆動型機構デバイス１００
の製造に際する最終工程（後述する）におけるウェット
エッチングで駆動線用銅箔１２ｃがエッチングされない
ように保護することができる。

【００２０】なお、下部電極２、上部電極３および駆動
線４は、それぞれその上面が基板面と平行になるように
基板１上に形成されている。

【００２１】ここで、本実施形態において磁気駆動型機
構デバイス１００の各部の寸法は以下の通りである。す
なわち、基板１は、長さ２ｃｍ，幅１．５ｃｍで、銅箔
部分の厚みが９μｍ、下部電極２の長さ，幅，厚みはそ
れぞれ１３００μｍ，９００μｍ，１１μｍ（この厚み
は銅箔の厚み９μｍを含むもので、その他の内訳はニッ
ケル層２１の厚み１μｍ、導電層２２の厚み１μｍ）、
片持ち梁構造部３１の梁部３１ｂの長さ，幅，厚みはそ
れぞれ１０００μｍ，１５０μｍ，１μｍ、基部３１ａ
の長さ，幅，厚みはそれぞれ１０００μｍ，８００μ
ｍ，１０μｍ（この厚みは銅箔の厚み９μｍを含むもの
で、金で構成されている部分が１μｍである）。磁性体
部３２の長さ，幅，厚みはそれぞれ７００μｍ，６０μ
ｍ，１２μｍ（ニッケル層３２ａの厚み１０μｍ、耐エ
ッチング層３２ｂの厚み２μｍ）である。

【００２２】なお、図１は磁気駆動型機構デバイス１０
０の構成を明らかにする主旨のものであり、以上の寸法
に従ったものではない。また、片持ち梁構造部３１の厚
みが１０μｍで、下部電極２の厚みが１１μｍである
が、本発明者らが実際に製作した磁気駆動型機構デバイ
ス１００では、梁部３１ｂが若干上方に向けて湾曲して
いるため、片持ち梁構造部３１の梁部３１ｂと下部電極
２とは常時は（磁界が働いていないときは）離間した状
態となっている。

【００２３】次に、磁気駆動型機構デバイス１００の動
作を説明する。駆動線４に電流を流すと、磁界４２が発
生し、この磁界４２によって上部電極３のニッケル層３
２ａ及び下部電極２のニッケル層２１が磁化して上部電
極３側のニッケル層３２ａ及び下部電極２側のニッケル
層２１間に磁気吸引力が生じる。これにより、上部電極
３の梁部３１ｂが下部電極２側に引き付けられ、梁部３
１ｂの先端部が下部電極２に接触してスイッチＯＮす
る。そして、駆動線４への電圧の印加を停止すると、磁
界４２が消滅し、ニッケルは残留磁化率が低いことか
ら、磁界４２の消滅によってニッケル層３２ａ、２１間
の磁気吸引力も消滅する。すると、梁部３１ｂは自身の
弾性力によって非接触に戻りスイッチＯＦＦとなる。

【００２４】次に、図１に示した磁気駆動型機構デバイ
スの製造方法について説明する。この磁気駆動型機構デ
バイス１００は、マイクロマシン技術を用いて製造さ
れ、マイクロマシン技術には、ＩＣ、ＬＳＩなどの製作
で用いられる半導体プロセス（フォトリソグラフィ）お
よび電解メッキを使用する。以下、その製造方法につい
て詳細に説明する。

【００２５】図３〜図７は、磁気駆動型機構デバイスの
製造方法の説明図である。以下、各図を順に説明する。

【００２６】図３は銅箔の配線パターンの製造過程を示
す図で、（ａ）〜（ｄ）は断面図、（ｅ）は（ｄ）の平
面図である。まず、（ａ）に示す加工前の基板１上に、
（ｂ）基板１の表面にフォトレジスト膜４３を塗布し、
フォトレジスト膜４３をマスクアライナーで露光し、現
像液で現像して、銅箔１２において配線パターンとなる
部分以外の部分を露出（開口）させた開口パターン４４
を形成する（フォトリソグラフィ工程）。そして、
（ｃ）塩化第二鉄でウェットエッチングを行い、開口パ
ターン４４に対応する銅箔１２部分すなわちフォトレジ
スト膜４３でマスクされていない部分を除去して絶縁基
板１１を露呈させ、（ｄ）（ｅ）フォトレジスト膜４３
を除去して（フォトレジスト膜除去工程）、銅箔１２上
に下部電極用銅箔１２ａ、上部電極用銅箔１２ｂ、駆動
線用銅箔１２ｃを有する配線パターンを形成する。

【００２７】図４（ａ）〜（ｆ）は下部電極の製造過程
を示す図である。次いで、（ａ）基板１の表面にフォト
レジスト膜５１を塗布し、フォトレジスト膜５１をマス
クアライナーで露光し、現像液で現像して、フォトレジ
スト膜５１にニッケル層形成用の開口パターン６１を形
成する（フォトリソグラフィ工程）。そして、（ｂ）こ
の開口パターン６１部分に電解メッキ装置によりニッケ
ル２１を積層する。この電解メッキの際、ニッケル層２
１は、下部電極用銅箔１２ａの表面全体を覆うように積
層される。そして、（ｃ）フォトレジスト膜５１を除去
し、（ｃ）ニッケル層２１を含む基板１上にフォトレジ
スト膜５２を塗布し、（ｄ）フォトレジスト膜５２にニ
ッケル層２１を覆う導電層用の開口パターン６１ａおよ
び駆動線４を覆う耐エッチング膜形成用の開口パターン
６２を形成して（フォトリソグラフィ工程）、（ｅ）開
口パターン６１ａに電解メッキ装置により金２２を積層
するとともに、開口パターン６２に耐エッチング層とし
ての金４１を積層し（電解メッキ工程）、（ｆ）フォト
レジスト膜５１を除去する（フォトレジスト膜除去工
程）。その結果、ニッケル層２１の表面全体を金２２で
覆った構成の下部電極２が形成され、また、駆動線４と
なる駆動線用銅箔１２ｃが金４１で覆われる。

【００２８】図５及び図６は上部電極の製造過程を示す
図である。まず、図５（ａ）下部電極２を含む基板１上
にフォトレジスト膜５３を塗布し、フォトレジスト膜５
３をマスクアライナーで露光し、現像液で現像して、フ
ォトレジスト膜５３に犠牲層形成用の開口パターン６３
を形成する（フォトリソグラフィ工程）。そして、
（ｂ）この開口パターン６３部分に電解メッキ装置によ
りニッケル７１を積層して（電解メッキ工程）、（ｃ）
フォトレジスト膜５３を除去して（フォトレジスト膜除
去工程）、基板１および下部電極２上に犠牲層７１を形
成する。

【００２９】ついで、同様に（ｄ）下部電極２および犠
牲層７１を含む基板１上にフォトレジスト膜５４を塗布
し、フォトレジスト膜５４をマスクアライナーで露光
し、現像液で現像して、フォトレジスト膜５４に片持ち
梁状の構造層形成用の開口パターン６４を形成する（フ
ォトリソグラフィ工程）。そして、（ｅ）この開口パタ
ーン６４部分に電解メッキ装置により金３１を積層する
（電解メッキ工程）。この電解メッキの際、構造層３１
は上部電極用銅箔１２ｂとの接触面において、上部電極
用銅箔１２ｂの表面全体を覆うように積層される。そし
て、（ｆ）フォトレジスト膜５４を除去して（フォトレ
ジスト膜除去工程）、基板１および犠牲層７１上に構造
層３１を形成する。

【００３０】そして、図６（ａ）下部電極２、犠牲層７
１および構造層３１を含む基板１上にフォトレジスト膜
５５を塗布し、フォトレジスト膜５５をマスクアライナ
ーで露光し、現像液で現像して、フォトレジスト膜５５
に上部電極３（図１参照）の磁性層形成用の開口パター
ン６５を形成する（フォトリソグラフィ工程）。そし
て、（ｂ）この開口パターン６５部分に電解メッキ装置
によりニッケル３２ａを積層して（電解メッキ工程）、
（ｃ）フォトレジスト膜５５を除去して（フォトレジス
ト膜除去工程）、基板１上にニッケル層３２ａを形成す
る。

【００３１】ついで、（ｄ）下部電極２、犠牲層７１、
構造層３１およびニッケル層３２ａを含む基板１上にフ
ォトレジスト膜５６を塗布し、フォトレジスト膜５６を
マスクアライナーで露光し、現像液で現像して、フォト
レジスト膜５６に耐エッチング層３２ｂ形成用の開口パ
ターン６６を形成する（フォトリソグラフィ工程）。そ
して、（ｅ）この開口パターン６６部分に電解メッキ装
置により金３２ｂを積層して（電解メッキ工程）、
（ｆ）フォトレジスト膜５６を除去して（フォトレジス
ト膜除去工程）基板１上にニッケル層３２ａの表面全体
を金３２ｂで覆った構成の磁性体部３２を形成する。

【００３２】そして、最終工程として塩化第二鉄をエッ
チング液として用いてウェットエッチングを行うことに
より、犠牲層７１と、基板１において不要な銅箔１２部
分とが選択的に除去される。その結果、図１に示したよ
うな磁気駆動型機構デバイス１００が製作される。

【００３３】以上のように本実施の形態１によれば、マ
イクロマシン技術を用いることにより、数ミクロン単位
まで小型に構成できる磁気駆動型機構デバイス１００を
得ることができ、また、この磁気駆動型機構デバイス１
００を駆動させるための磁界発生源を配線パターンの一
部、すなわち駆動線用銅箔１２ｃで構成される駆動線４
としたため、従来のマグネットや電磁石を用いたものに
比べて、小型化、集積化、低コスト化を図ることが可能
となる。

【００３４】また、片持ち梁構造部３１を金で構成して
いるため、上述したように微少な磁力にでも動作するこ
とのできる感度の高い磁気駆動型機構デバイス１００を
構成できる。

【００３５】また、従来のリードスイッチに比べてリー
ド片の加工などが必要無く、半導体プロセス（フォトリ
ソグラフィ）と電解メッキだけで製造できるため、基板
１上での製作が可能となり、よって、マイクロ単位まで
設計値を小さくすることで一基板１上に複数（数十個、
数百個など）の機構デバイスを製作することができ、大
量生産も可能となる。

【００３６】また、この大量生産に際し、上記のフォト
リソグラフィ工程において、基板１上に所定層用の開口
パターンを適宜離間して複数形成し、各開口パターン部
分に電解メッキを行い、その後、フォトレジスト膜をエ
ッチングによって除去して所定層を形成する作業を繰り
返すことにより、複数の機構デバイスを同時に製作で
き、製造時間を短時間化することが可能となる。このよ
うに、集積化し、大量生産することで生産コスト削減に
も寄与できる。

【００３７】また、磁気駆動型機構デバイス１００の製
造に際し、化学的蒸着（CVD：Chemical Vapor Depositi
on）や物理的蒸着（PVD：Physical Vapor Deposition）
（スパッタリング法、蒸着法）など、時間のかかる製造
プロセスがないため、製造時間を短縮できる。

【００３８】ところで、現在、マイクロマシンの製作は
シリコン基板上で行われるのが一般的であるが、本発明
の片持ち梁構造を備えた機構デバイスは、プリント基板
上で製作するため、基板材料の面でも、シリコン基板に
比べてコスト削減が期待できる。

【００３９】また、プリント基板は、シリコン基板を用
いる場合に必要となる電気炉熱酸化法による絶縁層（酸
化膜）の形成工程が不要であるため、製造コストを低減
でき、またこの絶縁層の形成は時間の掛かるプロセスで
あることから、このプロセスが不要となることにより製
造時間短縮にも寄与できる。

【００４０】なお、本実施の形態１では、基板１におい
て下部電極２および上部電極３の形成面側に駆動線４を
形成した場合を例示して説明してきたが、反対側の面
（裏面）に形成してもよく、また、基板１とは別の基板
（プリント基板）に形成し、両基板を多層構造となるよ
うに張り合わせてもよく、要するに駆動線４から発生す
る磁界によって磁気駆動型機構デバイス１００を動作さ
せることが可能な場所であれば、その形成場所は任意で
ある。

【００４１】また、図１では、１つの駆動線４に対して
１つの磁気駆動型スイッチ部ＳＷを動作させる場合を例
示して説明してきたが、図７に示すように、基板１上に
複数の磁気駆動型スイッチ部ＳＷを形成し、これをグル
ープ分けして各グループＧ１，Ｇ２を構成し、各グルー
プＧ１，Ｇ２毎にそれぞれその近傍に駆動線４ａ，４ｂ
を設けて、駆動線１つで対応グループ内の複数磁気駆動
スイッチ部ＳＷをまとめて動作させるようにしてもよ
い。

【００４２】実施の形態２．本実施の形態２は図１に示
した磁気駆動型機構デバイス１００の磁気駆動型スイッ
チ部ＳＷを基板１上にマトリックス状に集積配置し、個
々の磁気駆動型スイッチ部ＳＷを選択的に動作させるこ
とが可能な磁気駆動型機構デバイス集合体に関するもの
である。

【００４３】図８は本実施の形態２の磁気駆動型機構デ
バイス集合体を示す図、図９は図８の磁気駆動デバイス
集合体の一部の拡大概略斜視図である。なお、図９にお
いて磁性体部３２は省略されている。この磁気駆動型機
構デバイス集合体２００では、図１と同様の構成の磁気
駆動型スイッチ部ＳＷが、基板１上にＸ方向にｎ個（こ
こではｎ＝２）、Ｙ方向にｍ個（ここではｍ＝４）のマ
トリックス状に集積配置されている。なお、以下では、
複数の磁気駆動型スイッチ部ＳＷのうち、ｍ行ｎ列に配
置された磁気駆動型スイッチ部ＳＷを示すときは、磁気
駆動型スイッチ部ＳＷｍｎと符号を付すことにする。

【００４４】Ｘ１〜Ｘｍは、マトリックス状に配置され
た磁気駆動型スイッチ部ＳＷの各行にそれぞれ対応して
設けられたＸ方向駆動線で、磁気駆動型スイッチ部ＳＷ
のＹ方向の配置間隔に対応する所定間隔で基板１の上面
側に形成されている。Ｙ１〜Ｙｎは、マトリックス状に
配置された磁気駆動型スイッチ部ＳＷの各列にそれぞれ
対応して設けられたＹ方向駆動線で、Ｘ方向駆動線Ｘ１
〜Ｘｍにそれぞれ交差するように、基板１の裏面側に磁
気駆動型スイッチ部ＳＷのＸ方向の配置間隔に対応する
所定間隔で形成されている。

【００４５】Ｘ方向駆動線Ｘ１〜Ｘｍは、それぞれＸ方
向に配列された磁気駆動型スイッチ部ＳＷのｍ個の行の
中から対応する行を選択するための磁界を発生させ、Ｙ
方向駆動線Ｙ１〜Ｙｎは、それぞれＹ方向に配列された
の磁気駆動型スイッチ部ＳＷのｎ個の列の中から対応す
る列を選択するための磁界を発生させるもので、Ｘ方向
駆動線ＸｍおよびＹ方向駆動線Ｙｎに電流を流すことに
より、Ｘ方向駆動線ＸｍとＹ方向駆動線Ｙｎの交差部に
磁界を発生させ、その磁界を用いてｍ行ｎ列に配置され
た磁気駆動型スイッチＳＷｍｎを選択的に駆動するもの
である。以下にその駆動動作について図９を参照して詳
細に説明する。

【００４６】いま、磁気駆動型スイッチ部ＳＷ４２を動
作させる場合について考える。この場合、Ｘ方向駆動線
Ｘ４に図示右上から左下方向に電流を流すことにより、
磁気駆動型スイッチＳＷ４２に下向き（紙面上方から下
向きに紙面に直交する方向）の磁界４２ａが与えられ、
また、Ｙ方向駆動線Ｙ２に図示左上から右下方向に電流
を流すことにより、磁気駆動型スイッチＳＷ４２に、上
記と同様に下向き（紙面上方から下向きに紙面に直交す
る方向）の磁界４２ｂが与えられる。

【００４７】このようにＸ方向駆動線Ｘ４およびＹ方向
駆動線Ｙ２の交差部において磁気駆動型スイッチ部ＳＷ
４２に同一方向（ここでは下向き）の磁界を与えられる
と、この磁界によって上部電極３のニッケル層３２ａ
（図１参照）及び下部電極２のニッケル層２１（図１）
が磁化し、ニッケル層３２ａとニッケル層２１との間
に、梁部３１ｂの先端部を下部電極２側に引き寄せて接
触させるのに十分な磁気吸引力が発生する。これによ
り、上部電極３の梁部３１ｂが下部電極２側に引き寄せ
られ、梁部３１ｂの先端部が下部電極２に接触してスイ
ッチＯＮする。そして、Ｘ方向駆動線Ｘ４およびＹ方向
駆動線Ｙ２の一方または両方に電流を流すのを停止する
ことにより、磁気駆動型スイッチ部ＳＷ４２に与えられ
る磁界４２ａ，４２ｂの一方または両方を消滅させる。
すると、ニッケルは残留磁化率が低いことから、ニッケ
ル層３２ａ、２１間の磁気吸引力が弱まるまたは消滅す
る。すると、梁部３１ｂは自身の弾性力によって非接触
に戻りスイッチＯＦＦとなる。

【００４８】ここで、磁気駆動型スイッチ部ＳＷ４２
は、Ｘ方向駆動線Ｘ４またはＹ方向駆動線Ｙ２の何れか
一方に電流を流した場合の磁界による磁気吸引力ではス
イッチ動作が行えないように設計されている。このた
め、Ｘ方向駆動線Ｘ４またはＹ方向駆動線Ｙ２の一方に
電流を流すのを停止することにより、磁気駆動型スイッ
チ部ＳＷ４２を非接触に戻してＯＦＦとすことが可能と
なっている。なお、他の磁気駆動型スイッチ部ＳＷも同
様の設計とされている。

【００４９】このように本実施の形態によれば、駆動さ
せたい磁気駆動型スイッチ部ＳＷｍｎに対応するＸ方向
駆動線ＸｍとＹ方向駆動線Ｙｎに所定方向の電流を流
し、その交差部において磁気駆動型スイッチ部ＳＷｍｎ
に対し、同一方向の磁界を与えることにより、その磁界
により、対応の磁気駆動型スイッチ部ＳＷｍｎを動作さ
せることができる。従って、ｍ×ｎ個の磁気駆動型スイ
ッチ部ＳＷｍｎのそれぞれを選択的に駆動させることが
可能となる。

【００５０】なお、ここでは、磁気駆動型スイッチ部Ｓ
Ｗｍｎに、両駆動線Ｘｍ，Ｙｎから下向きの磁界を与え
るとして説明したが、上向きの磁界を与えるようにして
もよい。

【００５１】また、Ｘ方向駆動線Ｘ１〜ＸｍおよびＹ方
向駆動線Ｙ１〜Ｙｎのそれぞれを同一基板の上面または
裏面にそれぞれ形成するとして説明したが、一方の駆動
線側例えばＹ方向駆動線Ｙ１〜ＹｎをＸ方向駆動線Ｘ１
〜Ｘｍを形成した基板１とは別の基板に形成し、両基板
を多層構造となるように張り合わせるようにしてもよ
い。この場合、Ｙ方向駆動線Ｙ１〜Ｙｎを形成した別の
基板においてＹ方向駆動線Ｙ１〜Ｙｎを形成した側の面
を、Ｘ方向駆動線Ｘ１〜Ｘｍを形成した基板１の底面側
に向けて張り合わせる構成が磁気駆動型スイッチ部ＳＷ
に十分な磁力を与える点から好ましいが、Ｘ方向駆動線
Ｘ１〜ＸｍおよびＹ方向駆動線Ｙ１〜Ｙｎによって発生
する磁界によって選択的に磁気駆動型スイッチ部ＳＷを
駆動できる構成であれば、各駆動線の設置位置は特に制
限はない。

【００５２】また、所定の磁気駆動型スイッチ部ＳＷｍ
ｎを駆動させる場合にＸ方向駆動線ＸｍおよびＹ方向駆
動線Ｙｎに電流を流すタイミングは任意であり、その磁
気駆動型スイッチ部ＳＷｍｎを駆動させるためのＸ方向
駆動線ＸｍおよびＹ方向駆動線Ｙｎに同時に電流を流す
ようにしてもよいし、予め例えばＸ方向駆動線Ｘ１〜Ｘ
ｍの全てに電流を流しておき、駆動させたい時に、対応
のＹ方向駆動線Ｙｎに電流を流すようにしてもよい。

【００５３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、フ
ォトリソグラフィ法と電解メッキ法を用いた製造方法に
よって製作することで小型に構成できることに加え、ス
イッチ動作を行うために必要な磁界発生源を、従来のマ
グネットや電磁石に変えて駆動線としたので、更なる小
型化が可能となり、また集積化も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の磁気駆動型機構デバイ
スを示す図である。

【図２】図１の磁気駆動型機構デバイスの斜視図であ
る。

【図３】銅箔の配線パターンの製造過程を示す図であ
る。

【図４】下部電極の製造過程を示す図である。

【図５】上部電極の製造過程を示す図（その１）であ
る。

【図６】上部電極の製造過程を示す図（その２）であ
る。

【図７】磁気駆動型スイッチ部を複数形成した磁気駆動
型機構デバイスを示す図である。

【図８】本実施の形態２の磁気駆動型機構デバイス集合
体を示す図である。

【図９】図８の磁気駆動デバイス集合体の一部の拡大斜
視図である。

【図１０】従来のリードスイッチの構造を示す概略断面
図である。

【符号の説明】

１基板２下部電極３上部電極４駆動線１１絶縁基板１２銅箔４３，５１〜５６フォトレジスト膜２１ニッケル層（第１の磁性層）２２導電層（第１の導電層）３１片持ち梁構造部（構造層）３１ａ基部３１ｂ梁部３２磁性体部３２ａニッケル層（第２の磁性層）３２ｂ，４１耐エッチング層４２，４２ａ，４２ｂ磁界４４，６１，６１ａ，６２〜６６開口パターン７１犠牲層ＳＷ磁気駆動型スイッチ部１００磁気駆動型機構デバイス２００磁気駆動型機構デバイス集合体

フロントページの続き (72)発明者小林達郎東京都八王子東浅川町550番地の１株式会社沖センサデバイス内 (72)発明者佐藤洋一東京都港区高輪２丁目３番23号学校法人東海大学短期大学部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に設けられ、第１の磁性層を導電
層で覆った構成の下部電極と、前記基板上に前記下部電極に隣接して設けられた駆動線
と、前記基板の上面に底面が接触する基部および該基部に支
持された梁部を有し、該梁部が前記下部電極に対向する
ように前記基板上に配置され、導電性材料で構成された
片持ち梁構造部と、前記梁部上に設けられ、前記駆動線に電流を流すことに
よって発生する磁界によって前記第１の磁性層とともに
磁化し、前記梁部を前記下部電極側に引き寄せて接触さ
せることが可能な磁気吸引力を前記下部電極との間に発
生させるための第２の磁性層を含む磁性体部とを有し、前記下部電極、前記片持ち梁構造部および前記磁性体部
のそれぞれが、フォトリソグラフィ法によってフォトレ
ジスト膜に形成された開口パターン部分に、電解メッキ
法によって所定の層を積層し、前記フォトレジスト膜を
除去することにより形成されたものであることを特徴と
する磁気駆動型機構デバイス。
【請求項２】前記下部電極は前記第１の磁性層の表面
全体を導電性を有する第１の耐エッチング層で覆われ、
また、前記磁性体部は前記第２の磁性層の表面全体を第
２の耐エッチング層で覆われ、さらに、前記駆動線は第
３の耐エッチング層で覆われてなることを特徴とする請
求項１記載の磁気駆動型機構デバイス。
【請求項３】前記第１，第２，第３の耐エッチング層
は金で構成されていることを特徴とする請求項２記載の
磁気駆動型機構デバイス。
【請求項４】前記基板は、絶縁基板表面に設けられた
導電箔がフォトリソグラフィ法により配線パターン化さ
れてなり、前記駆動線は前記配線パターンの一部の導電
箔より構成されていることを特徴とする請求項１乃至請
求項３の何れかに記載の磁気駆動型機構デバイス。
【請求項５】前記基板は、ガラスエポキシ樹脂基板表
面に銅箔で配線パターンが形成されたプリント基板であ
ることを特徴とする請求項４記載の磁気駆動型機構デバ
イス。
【請求項６】請求項１乃至請求項５の何れかに記載の
磁気駆動型機構デバイスの前記片持ち梁構造部および前
記磁性体部で構成される上部電極と、前記下部電極とで
構成される磁気駆動型スイッチ部を前記基板上にｍ行ｎ
列のマトリックス状に配置し、且つ、前記駆動線を、前
記マトリックス状に配列された前記磁気駆動型スイッチ
部のｍ個の各行にそれぞれ対応するｍ本のＸ方向駆動線
と、ｎ個の各列にそれぞれ対応し、且つ前記Ｘ方向駆動
線に交差する方向に延び、前記Ｘ方向駆動線に離間して
対向配置されたｎ本のＹ方向駆動線とで構成して、Ｘ方
向駆動線およびＹ方向駆動線に電流を流すことにより対
応の行と列に配置された前記磁気駆動型スイッチ部を選
択的に駆動することを特徴とする磁気駆動型機構デバイ
ス集合体。
【請求項７】前記各磁気駆動型スイッチ部は、それぞ
れ配置行に対応する前記Ｘ方向駆動線および配置列に対
応する前記Ｙ方向駆動線の交差部近傍にそれぞれ配置さ
れ、前記Ｘ方向駆動線および前記Ｙ方向駆動線に所定方
向の電流を流し、その交差部近傍において、対応の磁気
駆動型スイッチ部に同一方向の磁界を与えることにより
対応の前記磁気駆動型スイッチ部を選択的に駆動するこ
とを特徴とする請求項６記載の磁気駆動型機構デバイス
集合体。
【請求項８】前記基板の一方の面に前記Ｘ方向駆動線
が設けられ、他方の面に前記Ｙ方向駆動線が設けられて
いることを特徴とする請求項６または請求項７記載の磁
気駆動型機構デバイス集合体。