JP2006310172A - Microrelay and its manufacturing method - Google Patents
Microrelay and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006310172A JP2006310172A JP2005133114A JP2005133114A JP2006310172A JP 2006310172 A JP2006310172 A JP 2006310172A JP 2005133114 A JP2005133114 A JP 2005133114A JP 2005133114 A JP2005133114 A JP 2005133114A JP 2006310172 A JP2006310172 A JP 2006310172A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- hole
- holes
- armature
- inner peripheral
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Micromachines (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体微細加工技術を用いて形成されたマイクロリレー、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a microrelay formed using a semiconductor microfabrication technique and a method for manufacturing the same.
従来から、半導体微細加工技術を用いて形成されたマイクロリレーが提供されており、このようなマイクロリレーは、たとえば、電磁石装置を備えたボディと、シリコンから形成され、磁性体を備えてアーマチュアを構成するアーマチュア基板及びこのアーマチュア基板の全周を包囲してアーマチュア基板を揺動自在に支持するフレームを一体に備えたアーマチュアブロックと、上記アーマチュアの揺動により固定接点と可動接点とが接離する接離機構とを備えている(たとえば、特許文献1)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a microrelay formed using a semiconductor microfabrication technique has been provided. Such a microrelay includes, for example, a body including an electromagnet device and a silicon formed and including a magnetic body and an armature. An armature block that integrally includes an armature board to be configured and a frame that surrounds the entire circumference of the armature board and swingably supports the armature board, and the fixed contact and the movable contact are brought into contact with and separated from each other by the swing of the armature. (For example, patent document 1).
ここで、ボディは、ガラスを用いて矩形板状に形成され、四隅の近傍には、ボディの上下両面に貫通するスルーホールが形成されている。これらスルーホールの内周面には、マイクロリレーを実装するプリント基板の電気回路とマイクロリレーの固定接点とを電気的に接続するための電気経路が形成されており、このような電気経路は、クロム、チタン、白金、コバルト、ニッケル、金、金とコバルトの合金、又はこれらの合金等からなり、めっき、蒸着、スパッタ等により形成されている。
ところで、上記のような電気経路としては、電気抵抗の小さいものを用いることが好ましく、材料自体のコストも考慮すると、銅を用いるのが好ましい。 By the way, as the above electric path, it is preferable to use one having a small electric resistance, and considering the cost of the material itself, it is preferable to use copper.
しかしながら、銅は、ガラスや、Si、SiO2等の半導体の製造に用いられる誘電体に対して非常に拡散し易く、そのため、上記のようにガラス製のボディに貫設したスルーホール内に銅めっき層(以下、Cuめっき層という)を形成した際には、銅めっき層がスルーホールの内周面から界面剥離し易くなってしまうという問題が生じていた。 However, copper is very diffusible with respect to glass and dielectrics used in the manufacture of semiconductors such as Si and SiO 2 , and therefore, copper is placed in the through-holes penetrating the glass body as described above. When a plating layer (hereinafter referred to as a Cu plating layer) is formed, there is a problem that the copper plating layer is easily peeled from the inner peripheral surface of the through hole.
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、Cuめっき層の界面剥離を防止できるマイクロリレー、及びその製造方法を提供することである。 This invention is made | formed in view of the above-mentioned point, The objective is to provide the micro relay which can prevent the interface peeling of Cu plating layer, and its manufacturing method.
上記の課題を解決するために、請求項1のマイクロリレーでは、少なくとも固定接点に電気的に接続される内部回路が設けられたガラス製のボディと、固定接点に接離する可動接点を備えてボディに対して揺動自在に設けられるアーマチュアと、アーマチュアを駆動する駆動手段とを備え、ボディには、外部の電気回路に前記内部回路を電気的に接続するCuめっき層を有するスルーホールが貫設され、スルーホールの内周面とCuめっき層との間には、スルーホール側に設けられるTiN層とCuめっき層側に設けられるCu層とを有するシード層を介在させていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the micro relay of
請求項1の発明によれば、スルーホールの内周面とCuめっき層との間に、TiN層を有するシード層を設けているので、TiN層によってCuがガラス製のボディ中へ拡散してしまうことを防止することができ、これにより、Cuの拡散に起因するCuめっき層の界面剥離を防止することができる。
According to the invention of
請求項2のマイクロリレーでは、請求項1の構成に加えて、シード層は、TiN層とスルーホールの内面との間に、Cr層を有していることを特徴とする。
In the microrelay of
請求項2の発明によれば、TiN層よりもガラスとの密着性が良好なCr層を介してTiN層をスルーホールの内周面に形成しているので、シード層とスルーホールの内周面との間の密着性を向上でき、これにより、Cuめっき層の界面剥離の防止効果を向上することができる。
According to the invention of
請求項3のマイクロリレーの製造方法では、請求項1に記載のマイクロリレーの製造方法であって、ボディにスルーホールをブラスト加工により貫設する第1の工程と、第1の工程の後にスルーホールの内周面にTiN層を形成する第2の工程と、第2の工程の後にTiN層の表面にCu層を形成する第3の工程と、第3の工程の後にCu層の表面にCuめっき層を形成する第4の工程とを有していることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a microrelay manufacturing method according to the first aspect, wherein a first step of penetrating a through hole in a body by blasting, and a through-hole after the first step. A second step of forming a TiN layer on the inner peripheral surface of the hole, a third step of forming a Cu layer on the surface of the TiN layer after the second step, and a surface of the Cu layer after the third step And a fourth step of forming a Cu plating layer.
請求項3の発明によれば、請求項1のマイクロリレーを得ることができ、しかも、スルーホールをブラスト加工で形成して、スルーホールの内周面を粗面とすることで、シード層とスルーホールの内周面との密着性を向上でき、これにより、Cuめっき層の界面剥離の防止効果を向上することができる。
According to the invention of
請求項4のマイクロリレーの製造方法では、請求項2に記載のマイクロリレーの製造方法であって、ボディにスルーホールをブラスト加工により貫設する第1の工程と、第1の工程の後にスルーホールの内周面にCr層を形成する第2の工程と、第2の工程の後にCr層の表面にTiN層を形成する第3の工程と、第3の工程の後にTiN層の表面にCu層を形成する第4の工程と、第4の工程の後にCu層の表面にCuめっき層を形成する第5の工程とを有していることを特徴とする。
The microrelay manufacturing method according to
請求項4の発明によれば、請求項2のマイクロリレーを得ることができ、しかも、スルーホールをブラスト加工で形成して、スルーホールの内周面を粗面とすることで、シード層とスルーホールの内周面との密着性を向上でき、これにより、Cuめっき層の界面剥離の防止効果を向上することができる。
According to the invention of
請求項5のマイクロリレーの製造方法では、請求項3の構成に加えて、TiN層とCu層とをCVD法により形成することを特徴とする。 According to a microrelay manufacturing method of a fifth aspect, in addition to the configuration of the third aspect, a TiN layer and a Cu layer are formed by a CVD method.
請求項5の発明によれば、CVD法を用いてTiN層とCu層を形成することで、ブラスト加工で粗く形成されたスルーホールの内周面に均一にTiN層とCu層とを形成することができるから、Cuめっき層とスルーホールの内周面との間に微小な隙間が生じず、これにより、Cuめっき層の界面剥離の防止効果を向上することができる。 According to the invention of claim 5, by forming the TiN layer and the Cu layer by using the CVD method, the TiN layer and the Cu layer are uniformly formed on the inner peripheral surface of the through hole roughly formed by blasting. Therefore, a minute gap is not generated between the Cu plating layer and the inner peripheral surface of the through hole, thereby improving the effect of preventing the interface peeling of the Cu plating layer.
請求項6のマイクロリレーの製造方法では、請求項4の構成に加えて、Cr層をスパッタ法により形成することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the fourth aspect, the Cr layer is formed by sputtering.
請求項6の発明によれば、Cr層をスパッタ法にて形成することで、蒸着等によってCr層を形成する場合に比べて、Cr層とスルーホールの内周面との密着性を向上することができ、これにより、Cuめっき層の界面剥離の防止効果を向上することができる。 According to the invention of claim 6, by forming the Cr layer by sputtering, the adhesion between the Cr layer and the inner peripheral surface of the through hole is improved as compared with the case of forming the Cr layer by vapor deposition or the like. This can improve the effect of preventing interfacial peeling of the Cu plating layer.
本発明は、TiN層によってCuがガラス製のボディ中へ拡散してしまうことを防止することができるので、Cuの拡散に起因するCuめっき層の界面剥離を防止することができるという効果がある。 Since the present invention can prevent Cu from diffusing into the glass body by the TiN layer, there is an effect that it is possible to prevent interfacial peeling of the Cu plating layer due to Cu diffusion. .
以下に、本発明の実施形態について図1〜図4を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
(実施形態1)
本実施形態のマイクロリレーは、常開接点と常閉接点とを備えたラッチング型リレーであり、図2に示すように、固定接点S1〜S4を含む内部回路が設けられたガラス製のボディ1と、固定接点S1〜S4に接離する可動接点(図示せず)を備えてボディ1に対して揺動自在に設けられるアーマチュアAを有するアーマチュアブロック2と、アーマチュアブロック2の上面に被着されるカバー3と、アーマチュアAを駆動する駆動手段となる電磁石装置4とを備えている。
(Embodiment 1)
The microrelay of this embodiment is a latching relay having a normally open contact and a normally closed contact, and as shown in FIG. 2, a
ボディ1は、ガラスを用いて矩形板状に形成され、図1(a)に示すように、四隅の近傍には、ボディ1の上面側と下面側とを連通するスルーホール10a〜10dが貫設されるとともに、ボディ1の長手方向両端側における短手方向中央部には、同様にスルーホール10e,10fが貫設されている。これらスルーホール10a〜10fには、外部の電気回路、たとえばマイクロリレーを実装するプリント基板の電気回路と、後述するランド13a〜13fからなる内部回路とを電気的に接続する電気経路となるCuめっき層11a〜11fがスルーホール10a〜10fの内周面及びその上面開口を覆うようにして形成されている。
The
ここで、このCuめっき層11a〜11fと、スルーホール10a〜10fとの間には、図1(c)に示すように、シード層12が設けられている。シード層12は、スルーホール10e側に設けられるTiN(窒化チタン)層12aと、Cuめっき層11e側に設けられるCu層とを有している。TiN層12aは、スルーホール10eの内周面を覆うように形成されており、TiN層12aの厚み寸法は、2nm〜200nmとなるのが好ましく、5nm〜30nmとなるのが最適である。また、Cu層12bは、TiN層12aの表面を覆うように形成されており、Cu層12bの厚み寸法は、10nm〜500nmとなるのが好ましく、100nm〜200nmとなるのが最適である。尚、図1(c)は一例としてスルーホール10eに関する構成を示しているが、上記の点は、他のスルーホール10a〜10d,10fについても同様である。
Here, as shown in FIG. 1C, a
一方、ボディ1の中央には、図1(b)に示すように、ボディ1の上下両面に貫通した十字形の貫通孔14が設けられており、貫通孔14は、ボディ1の下面から上面にかけて徐々に断面積が小さくなるテーパー形状に形成されている。そして、ボディ1の上面には、薄膜15が貫通孔14を閉じるようにして密着接合されており、薄膜15は、シリコンまたはガラスで形成され、エッチングまたは研磨などの加工を施すことで5〜50μm程度、好ましくは20μm程度の厚さに形成されている。そして、ボディ1に密着接合された薄膜15と、ボディ1の貫通孔14の内周面とで囲まれる空間部が、ボディ1に電磁石装置4を収納するための収容凹部16となる。
On the other hand, as shown in FIG. 1 (b), a cross-shaped through
ボディ1の上面には、前述した固定接点S1〜S4を備えるランド13a〜13d、及びグラウンドに用いられるランド13e,13fが形成されており、これらランド13a〜13fから固定接点S1〜S4を含む内部回路が構成されている。ここで、これらランド13a〜13fは、たとえば、図1(d)に示すように、スパッタリング等によって形成される金等の第1の層L1と、第1の層L1の表面にめっきによって形成される金等の第2の層L2とで構成されている。
ランド13a〜13dは、図1(a)に示すように、ボディ1の短手方向を長手方向とする長尺状に形成されており、長手方向においてボディ1の中央側の部位がそれぞれ固定接点S1〜S4となっている。また、これらランド13a〜13dは、長手方向において固定接点S1〜S4とは反対側の部位で各スルーホール10a〜10dの上面開口及びその周縁部を覆っており、これにより各ランド13a〜13dと各スルーホール10a〜10dのCuめっき層11a〜11dとそれぞれ電気的に接続されている。また、ランド13e,13fは、図1(a)に示すように、ボディ1の短手方向を長手方向とする長尺状に形成されて、長手方向略中央部で各スルーホール10e,10fの上面開口及びその周縁部を覆っている。これにより各ランド13a,13bと各スルーホール10e,10fのCuめっき層11e,11fとそれぞれ電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1A, the
加えて、ボディ1の下面には、図3に示すように、各スルーホール10a〜10fの下面開口及びその周辺を覆うように、Cuめっき層11a〜11fとそれぞれ電気的に接続されるランド17a〜17fが形成されており、これらランド17a〜17fは、少なくともその表面が、クロム、チタン、白金、コバルト、ニッケル、金、金とコバルトの合金、又はこれらの合金等により形成されている。
In addition, on the lower surface of the
アーマチュアブロック2は、50μm〜300μm程度、好ましくは200μm程度の厚みを有するシリコン基板をエッチングして形成され、アーマチュア基板2aと、アーマチュア基板2aの全周を包囲してアーマチュア基板2aを揺動自在に支持するフレーム2bとを一体に備える。このアーマチュア基板2aの下面には、図示しない矩形板状の磁性体が接合され、これによりアーマチュアAが構成される。ここで、磁性体は、電磁軟鉄、電磁ステンレス、パーマロイなどの磁性材料を機械加工して形成され、接着、溶接、熱着、ロウ付けなどの方法で、アーマチュア基板2aに接合される。尚、磁性体を機械加工により形成することで、厚みを大きくして吸引力を向上させることができる。
The
アーマチュア基板2aは、図2に示すように、下面に磁性体(図示せず)が接合される長尺矩形状の磁性体保持部20と、磁性体保持部20の長手方向両端側にそれぞれ弾性変形可能に設けられたヒンジ片21a,21bとを一体に備え、ヒンジ片21aの下面には、固定接点S1,S2と接離する可動接点(図示せず)が接合され、ヒンジ片21bの下面には、固定接点S3,S4と接離する可動接点(図示せず)が接合されている。
As shown in FIG. 2, the
この磁性体保持部20の長手方向中央部の短手方向両側には、それぞれ短手方向へ突出する延設片22が形成されており、延設片22の先端面には凸部22aが設けられている。また、延設片22の下面には、アーマチュア基板2aのシーソー動作の支点となる支点部(図示せず)が形成されている。さらに、磁性体保持部20の四隅には、各一対の突設片25a,25bが形成されており、これら突設片25a,25bの下面には、アーマチュアAのシーソー動作のストッパーとなる当接部(図示せず)が形成されている。このような図示しない当接部は、アーマチュアAを水平にした時に、対向するボディ1の上面と所定の間隔を有するように形成されている。
Extending
また、アーマチュア基板2aの上下方向の長さ寸法は、フレーム2bの上下方向の長さ寸法よりも小さく形成されており、フレーム2bの下面に対してアーマチュアAの下面(すなわち、磁性体の下面及び可動接点の下面)が上方に位置するようにアーマチュア基板2aがフレーム2bに保持されている。これにより、フレーム2bをボディ1に接合した際に、アーマチュアAの下面とボディ1の上面との間に、アーマチュアAを揺動自在に収容するための空間部が形成される。
The length of the
フレーム2bは、アーマチュア基板2aを全周を包囲できる程度の大きさを有する矩形枠状に形成されており、アーマチュア基板2aの延設片22,22にそれぞれ対向する内側面には、各延設片22の凸部22aと凹凸嵌合する凹部23aを備える延設片23が一体に突設されている。そして、フレーム2bの延設片23の凹部23aと、アーマチュア基板2aの延設片22の凸部22aとが凹凸嵌合することによって、アーマチュア基板2aの長手方向での移動が規制されることになる。
The
上記のアーマチュア基板2aとフレーム2bとは、弾性変形可能な弾性片24によって一体に連結されており、以下に弾性片24について説明する。弾性片24は、アーマチュア基板2aの磁性体保持部20の短手方向における両側面と、該両側面にそれぞれ対向するフレーム2bの内側面とを一体に連結するものであり、アーマチュア基板2aのシーソー動作の軸を中心として、線対称に4ヶ所設けられている。この弾性片24は、フレーム2bと同一平面上でU字形に多数蛇行した形状に形成されており、このように蛇行した形状に形成することで、弾性片24を長く形成することができ、アーマチュア基板2aがシーソー動作する時に弾性片24がねじられることで生じるばね力のばね定数を適切に小さくできるとともに、弾性片24に加えられる応力も分散できる。尚、弾性片24は、上下方向の厚みがフレーム2bの上下方向の厚みよりも薄く形成され、上下方向に交差する方向の厚みが、弾性片24の上下方向の厚みよりも薄く形成されている。
The
そして、カバー3は、パイレックス(登録商標)のような耐熱ガラスにより矩形板状に形成され、下面にはアーマチュアAを揺動自在に収容するための凹部(図示せず)が設けられている。
The
ボディ1に収容される電磁石装置4は、図2に示すように、ヨーク40と、永久磁石41と、コイル42a,42bと、基板43とからなる。
As shown in FIG. 2, the
ヨーク40は、電磁軟鉄等の鉄板を曲げ加工或いは鍛造加工することにより、長尺矩形板状の中央片40aの両端から、矩形板状の脚片40b,40cがそれぞれ立ち上がった形状に形成されている。
The
永久磁石41は、直方体形状であって、上面側の磁極面41aと下面側の磁極面41bが互いに異極となるように着磁されている。そして、永久磁石41は、磁極面41bをヨーク40の中央片40aの上面中央部に当接させた状態でヨーク40に取着され、このとき、永久磁石41の磁極面41aと、ヨーク40の脚片40b,40cの上面とが同一面上に位置するようにしている。
The
コイル42aは、脚片40bと永久磁石41との間の中央片40aの部位に直接巻回され、ヨーク40の長手方向において脚片40bと永久磁石41とに当接することで、ヨーク40の長手方向での位置決めがなされている。同様に、コイル42bは、脚片40cと永久磁石41との間の中央片40aの部位に直接巻回され、ヨーク40の長手方向において脚片40cと永久磁石41とに当接することで、ヨーク40の長手方向での位置決めがなされている。
The
基板43は長尺矩形状であり、ヨーク40の中央片40aの下面に中央片40aの長手方向と基板43の長手方向とが直交するように接合される。基板43は、下面の長手方向両端部に導電部43a,43aを有し、コイル42a,42bの両端が導電部43a,43aにそれぞれ電気接続されている。
The
次に、本実施形態のマイクロリレーの製造方法について説明する。本実施形態のマイクロリレーの製造方法は、特に、ボディ1の製造方法に特徴があるため、ボディ1の製造方法についてのみ説明し、従来と同様であるアマチュアブロック2、カバー3、及び電磁石装置4の製造方法については説明を省略する。
Next, the manufacturing method of the micro relay of this embodiment is demonstrated. Since the manufacturing method of the micro relay of the present embodiment is particularly characterized by the manufacturing method of the
ボディ1の製造方法は、ボディ1にスルーホール10a〜10fをブラスト加工により貫設する第1の工程と、第1の工程の後にスルーホール10a〜10fの内周面にTiN層12aをCVD法により形成する第2の工程と、第2の工程の後にTiN層12aの表面にCu層12bを形成してシード層12を得る第3の工程と、第3の工程の後にシード層12の表面(つまりはCu層12bの表面)にCuめっき層11a〜11fを形成する第4の工程とを有するほか、上述したようにランド13a〜13f,17a〜17fを形成する工程と、貫通孔14を形成する工程と、薄膜15を密着接合する工程とを含んでいる。
The manufacturing method of the
ここで、第1の工程は、ボディ1の所定箇所にブラスト加工によりスルーホール10a〜10fを形成する工程であり、これにより、各スルーホール10a〜10fの内周面が粗面となるようにしている。
Here, the first step is a step of forming through
第2の工程は、第1の工程により形成したスルーホール10a〜10fの内周面に、Cuがボディ1中(つまりはガラス中)に拡散することを防止するためのバリア層となるTiN層12aをCVD法(化学気相堆積法)により形成する工程であり、CVD法を用いることで、TiN層12aをスルーホール10a〜10fの内周面に均一に形成することができる。
The second step is a TiN layer serving as a barrier layer for preventing Cu from diffusing into the body 1 (that is, in the glass) on the inner peripheral surfaces of the through
第3の工程は、第2の工程によりスルーホール10a〜10fの内周面に形成したTiN層12aの表面にCuめっき層11a〜11fを成長させるためのシード用のCu層12bをCVD法により形成する工程であり、CVD法を用いることで、Cu層12bをTiN層12aの表面に均一に形成することができる。これによりTiN層12aとCu層12bからなるシード層12が構成される。
In the third step, a
第4の工程は、シード層12の表面(つまりはCu層12bの表面)に、マイクロリレーを実装するプリント基板の電気回路等の外部回路と、ランド13a〜13fからなる内部回路とを電気的に接続する電気経路となるCuめっき層11a〜11fを形成する工程であり、Cuめっき層11a〜11fは、電解めっき法等を用いてCu層12bの表面と、スルーホール10a〜10fの上面開口を覆うように形成される。
In the fourth step, an external circuit such as an electric circuit of a printed board on which a micro relay is mounted and an internal circuit composed of
この後に、上述したようにランド13a〜13f,17a〜17fを形成する工程と、貫通孔14を形成する工程と、薄膜15を密着接合する工程とを経て、ボディ1が完成することになる。尚、第1〜第4の工程の順番さえ守られていれば、形成順序を適宜入れ替えても構わない。
Thereafter, as described above, the
そして、このようにして得られたボディ1と、アーマチュアブロック2と、カバー3と、電磁石装置4とは、次のようにして取り付けられている。アーマチュアブロック2は、ボディ1の周縁部18に陽極接合等の方法で直接接合されることで、ボディ1に取り付けられ、カバー3は、アーマチュアブロック2の周縁部26に陽極接合等の方法で直接接合されることで、アーマチュアブロック2に取り付けられている。このとき、アーマチュアAは、アーマチュアAのヒンジ片21aの可動接点(図示せず)と固定接点S1,S2とが対向するとともに、ヒンジ片21bの可動接点(図示せず)と固定接点S3,S4とが対向するようにして配置されており、これら可動接点及び固定接点S1〜S4によってアーマチュアAの揺動により接離する接点機構が構成されている。一方、電磁石装置4は、脚片40b,40cの先端を上向きにして、ボディ1の収容凹部16に収容される。このとき、上述したように、収容凹部16の貫通孔14は、ボディ1の下面から上面にかけて徐々に断面積が小さくなるテーパー形状に形成されているので、電磁石装置4をボディ1に収容し易くなっている。
And the
以上により本実施形態のマイクロリレーが得られ、このマイクロリレーには、図3に示すように、金、銀、銅、半田等の導電性材料からなるバンプ5a〜5hが密着接合される。ここで、バンプ5a〜5fは、ボディ1の下面のランド17a〜17fに載せられて、各スルーホール10a〜10fの下面開口を塞ぐように、熱等で密着接合されており、バンプ5g,5hは、電磁石装置4の導電部43a,43aに熱等で密着接合されている。そして、マイクロリレーをプリント基板(図示せず)に実装するには、ボディ1の下面に設けたバンプ5a〜5hを用いてフリップチップ実装すればよく、これにより、ボディ1のランド13a〜13fが各スルーホール10a〜10fのCuめっき層11a〜11fを介してプリント基板の電気回路と接続され、同時に電磁石装置4のコイル42a,42bが導電部43a,43aを介してプリント基板の電気回路に接続されることになる。ここで、ランド13e,13fは、Cuめっき層11e,11fを介してプリント基板(図示せず)の接地極と電気的に接続されることで、マイクロリレーの特性インピーダンス低減用のグラウンドとして作用する。
As described above, the microrelay of this embodiment is obtained. As shown in FIG. 3, bumps 5a to 5h made of a conductive material such as gold, silver, copper, and solder are tightly bonded to the microrelay. Here, the
次に、このマイクロリレーの動作について説明する。マイクロリレーの電磁石装置4のコイル42a,42bに所定方向から通電すると、アーマチュアAの磁性体(図示せず)が一方の脚片20bに吸引され、これに伴なって、アーマチュアAは、磁性体保持部20の延設片22の下面に設けられた支点部(図示せず)の頂点を支点としてシーソー動作し、磁性体保持部20の突設片25a,25aの下面に設けられた当接部(図示せず)がボディ1の上面に当接した状態となる。このような当接部を設けることで、磁性体と薄膜15とが直接衝突しないようにして、これにより磁性体や薄膜15が破損する事態を防止している。そして、この状態では、アーマチュアAのヒンジ片21aの下面に設けられた可動接点(図示せず)が、固定接点S1,S2と所定の接圧で接触し、これにより固定接点S1,S2間が閉じられる。尚、この状態で、コイル42a,42bへの通電を停止した際には、永久磁石41から発生される磁束が、磁性体→脚片40b→永久磁石41という閉磁路を通ることによって、接点オン状態が保持される。
Next, the operation of this micro relay will be described. When the
一方、コイル42a,42bの通電方向を上記の場合とは逆方向とすると、磁性体が他方の脚片40cに吸引され、弾性片24のねじり復帰力も加わって、アーマチュアAは、支点部の頂点を支点して、上記とは反対方向へシーソー動作し、磁性体保持部20の突設片25b,25bの下面に設けられた当接部(図示せず)がボディ1の上面に当接した状態となる。そして、この状態では、アーマチュアAのヒンジ片21bの下面に設けられた可動接点(図示せず)が、固定接点S3,S4と所定の接圧で接触し、これにより固定接点S3,S4間が閉じられる。尚、この状態で、コイル42a,42bへの通電を停止した際には、永久磁石41から発生される磁束が、磁性体→脚片40c→永久磁石41という閉磁路を通ることによって、接点オン状態が保持される。
On the other hand, when the energization direction of the
このように、本実施形態のマイクロリレーは、コイル42a,42bへの通電方向によって、常開接点と常閉接点とが切り換えられるラッチング型リレーとなっている。
Thus, the micro relay of the present embodiment is a latching type relay in which the normally open contact and the normally closed contact are switched depending on the energization direction to the
以上述べた本実施形態のマイクロリレーによれば、スルーホール10a〜10fの内周面とそれぞれ対応するCuめっき層11a〜11fとの間に、TiN層12aを有するシード層12を設けているので、TiN層12aによってCuめっき層11a〜11fのCuがガラス製のボディ中へ拡散してしまうことを防止することができ、これにより、Cuの拡散に起因するCuめっき層11a〜11fの界面剥離を防止することができる。
According to the micro relay of the present embodiment described above, the
また、スルーホール10a〜10fをブラスト加工で形成して、スルーホール10a〜10fの内周面を粗面としているので、シード層12とスルーホール10a〜10fの内周面との密着性を向上できる。さらに、CVD法を用いることで、シード層12のTiN層12aとCu層12bを、ブラスト加工で粗く形成されたスルーホールの内周面に均一に形成することができ、これにより、Cuめっき層11a〜11fとスルーホール10a〜10fの内周面との間に微小な隙間が生じなくなって、Cuめっき層11a〜11fの界面剥離の防止効果をさらに向上することができる。
Moreover, since the through
(実施形態2)
本実施形態のマイクロリレーは、ボディの構成、特にシード層の構成に特徴があり、その他の構成は、上記実施形態1と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
The microrelay of this embodiment is characterized by the configuration of the body, particularly the configuration of the seed layer, and the other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same configurations are denoted by the same reference numerals. Is omitted.
つまり、本実施形態では、ボディ1のスルーホール10aとCuめっき層11aとの間には、図4に示すように、シード層19が設けられており、シード層19は、スルーホール10a側に設けられるTiN層19aと、Cuめっき層11a側に設けられるCu層19bに加えて、TiN層19aとスルーホールの内周面10aとの間に、Cr層19cを有している。
That is, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the
ここで、Cr層19cは、スルーホール10aの内周面を覆うように形成されており、その厚み寸法は、10nm〜500nmとなるのが好ましく、100nm〜300nmとなるのが最適である。また、TiN層19aは、Cr層19cの表面を覆うように形成されており、その厚み寸法は、上記実施形態1と同様に、2nm〜200nmとなるのが好ましく、5nm〜30nmとなるのが最適である。さらに、Cu層19bは、TiN層19aの表面を覆うように形成されており、その厚み寸法は、上記実施形態1と同様に、10nm〜500nmとなるのが好ましく、100nm〜200nmとなるのが最適である。尚、図4は一例としてスルーホール10aに関する構成を示しているが、上記の点は、他のスルーホール10b〜10fについても同様である。
Here, the
次に、本実施形態のマイクロリレーの製造方法について説明する。本実施形態のマイクロリレーの製造方法は、上記実施形態1と同様に、ボディ1の製造方法に特徴があるため、ボディ1の製造方法についてのみ説明し、従来と同様であるアマチュアブロック2、カバー3、及び電磁石装置4の製造方法については説明を省略する。
Next, the manufacturing method of the micro relay of this embodiment is demonstrated. Since the manufacturing method of the microrelay of this embodiment is characterized by the manufacturing method of the
ボディ1の製造方法は、ボディ1にスルーホール10a〜10fをブラスト加工により貫設する第1の工程と、第1の工程の後にスルーホール10a〜10fの内周面にCr層19cをスパッタ法により形成する第2の工程と、第2の工程の後にCr層19cの表面にTiN層19aをCVD法により形成する第3の工程と、第3の工程の後にTiN層19aの表面にCu層19bを形成してシード層19を得る第4の工程と、第4の工程の後にシード層19の表面(つまりはCu層19bの表面)にCuめっき層11a〜11fを形成する第4の工程とを有するほか、上述したようにランド13a〜13f,17a〜17fを形成する工程と、貫通孔14を形成する工程と、薄膜15を密着接合する工程とを含んでいる。
The manufacturing method of the
ここで、第1の工程は、ボディ1の所定箇所にブラスト加工によりスルーホール10a〜10fを形成する工程であり、これにより、各スルーホール10a〜10fの内周面が粗面となるようにしている。
Here, the first step is a step of forming through
第2の工程は、第1の工程により形成したスルーホール10a〜10fの内周面に、TiN層19aを形成するためのシード用のCr層19cをスパッタ法により形成する工程である。スパッタ法を用いることでCr層19cを、蒸着等によりCr層19cを形成する場合に比べて、ガラスとの密着性を向上することができる。また、Cr層19cをスパッタ法により形成する際に、スルーホール10a〜10fの内周面に均一に形成すれば、シード層19とスルーホール10a〜10fとの間に微小な隙間が生じないようにすることができる。
The second step is a step of forming, by sputtering, a
第3の工程は、第2の工程によりスルーホール10a〜10fの内周面に形成したCr層19cの表面にCuがボディ1中(つまりはガラス中)に拡散することを防止するためのバリア層となるTiN層19aをCVD法により形成する工程であり、CVD法を用いることでTiN層12aをCr層19cの表面に均一に形成することができる。
The third step is a barrier for preventing Cu from diffusing into the body 1 (that is, into the glass) on the surface of the
第4の工程は、第3の工程によりCr層19cの表面に形成したTiN層19aの表面にCuめっき層11a〜11fを成長させるためのシード用のCu層19bをCVD法により形成する工程であり、CVD法を用いることでCu層19bをTiN層19aの表面に均一に形成することができる。そして、第4の工程が終了した時点で、TiN層19aとCu層19bとCr層19cからなるシード層19が構成される。
The fourth step is a step of forming a
第5の工程は、シード層19の表面(つまりはCu層19bの表面)に、マイクロリレーを実装するプリント基板の電気回路等の外部回路と、ランド13a〜13fからなる内部回路とを電気的に接続する電気経路となるCuめっき層11a〜11fを形成する工程である。Cuめっき層11a〜11fは、電解めっき法等を用いてCu層19bの表面と、スルーホール10a〜10fの上面開口を覆うように形成される。
In the fifth step, an external circuit such as an electric circuit of a printed circuit board on which a micro relay is mounted and an internal circuit composed of
この後に、上述したようにランド13a〜13f,17a〜17fを形成する工程と、貫通孔14を形成する工程と、薄膜15を密着接合する工程とを経て、ボディ1が完成することになる。尚、第1〜第5の工程の順番さえ守られていれば、形成順序を適宜入れ替えても構わない。
Thereafter, as described above, the
そして、このようにして得られたボディ1と、アーマチュアブロック2と、カバー3と、電磁石装置4とは、上記実施形態1と同様にして取り付けられ、これにより、本実施形態のマイクロリレーが得られる。尚、本実施形態のマイクロリレーの動作は、上記実施形態1のマイクロリレーと略同様であるから、説明を省略する。
The
以上述べた本実施形態のマイクロリレーによれば、上記実施形態1と同様に、スルーホール10a〜10fの内周面とそれぞれ対応するCuめっき層11a〜11fとの間に、TiN層19aを有するシード層19を設けているので、TiN層19aによってCuめっき層11a〜11fのCuがガラス製のボディ中へ拡散してしまうことを防止することができ、これにより、Cuの拡散に起因するCuめっき層11a〜11fの界面剥離を防止することができる。
According to the microrelay of the present embodiment described above, similarly to the first embodiment, the
加えて、TiN層19aよりもガラスとの密着性が良好なCr層19cを介してTiN層19aをスルーホール10a〜10fの内周面に形成しているので、シード層19とスルーホール10a〜10fの内周面との間の密着性を向上でき、これにより、Cuめっき層11a〜11fの界面剥離の防止効果を実施形態1に比べて向上することができる。
In addition, since the
さらに、Cr層19cをスパッタ法にて形成することで、蒸着等によってCr層19cを形成する場合に比べて、Cr層19cとスルーホール10a〜10fの内周面との密着性を向上することができ、これにより、シード層19とスルーホール10a〜10fの内周面との密着性がさらに向上し、Cuめっき層の界面剥離の防止効果をさらに向上することができる。
Furthermore, by forming the
一方、スルーホール10a〜10fをブラスト加工で形成して、スルーホール10a〜10fの内周面を粗面としているので、シード層19とスルーホール10a〜10fの内周面との密着性を向上できる。また、シード層19を、ブラスト加工で粗く形成されたスルーホール10a〜10fの内周面に均一に形成しているので、Cuめっき層11a〜11fとスルーホール10a〜10fの内周面との間に微小な隙間が生じなくなって、Cuめっき層11a〜11fの界面剥離の防止効果をさらに向上することができる。
On the other hand, since the through
尚、本実施形態及び上記実施形態1のマイクロリレーは、アーマチュアAを駆動する駆動手段として、永久磁石41を用いた有極型の電磁石装置4を用いているが、永久磁石を用いない無極型の電磁石装置を用いても良い。
In addition, although the micro relay of this embodiment and the said
また尚、本発明は、本実施形態及び上記実施形態1で述べたようなラッチング型のリレーに限られるものではなく、状況に応じて好適なものを用いることとしても良い。 Further, the present invention is not limited to the latching type relay as described in the present embodiment and the first embodiment, and a suitable relay may be used depending on the situation.
1 ボディ
10a〜10f スルーホール
11a〜11f Cuめっき層
12 シード層
12a TiN層
12b Cu層
S1〜S4 固定接点
DESCRIPTION OF
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005133114A JP4196009B2 (en) | 2005-04-28 | 2005-04-28 | Manufacturing method of micro relay |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005133114A JP4196009B2 (en) | 2005-04-28 | 2005-04-28 | Manufacturing method of micro relay |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006310172A true JP2006310172A (en) | 2006-11-09 |
JP4196009B2 JP4196009B2 (en) | 2008-12-17 |
Family
ID=37476825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005133114A Expired - Fee Related JP4196009B2 (en) | 2005-04-28 | 2005-04-28 | Manufacturing method of micro relay |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4196009B2 (en) |
-
2005
- 2005-04-28 JP JP2005133114A patent/JP4196009B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4196009B2 (en) | 2008-12-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2560629B2 (en) | Silicon micro relay | |
CN1771575B (en) | Micro relay | |
JP4196009B2 (en) | Manufacturing method of micro relay | |
JP4020120B2 (en) | Micro relay | |
JP2006332582A (en) | Through-hole structure, micro relay and acceleration sensor | |
JP2008053227A (en) | Contact structure, contact device using it, and micro relay | |
JP4265542B2 (en) | Micro relay | |
JP4059161B2 (en) | Micro relay | |
JP4222315B2 (en) | Micro relay | |
JP4069827B2 (en) | Micro relay | |
JP4388502B2 (en) | Micro relay | |
JP4107245B2 (en) | Micro relay | |
JP4107244B2 (en) | Micro relay | |
JP4222313B2 (en) | Micro relay | |
JP2006210062A (en) | Microrelay | |
JP2006210061A (en) | Microrelay | |
JP4196010B2 (en) | Method for bonding glass substrate and semiconductor substrate and method for manufacturing micro relay | |
JP2010153317A (en) | Microrelay | |
JP4222317B2 (en) | Micro relay | |
JP2012084290A (en) | Contact structure and manufacturing method thereof, and micro relay using contact structure | |
JP2005216543A (en) | Micro relay | |
JP2010225359A (en) | Micro relay | |
JP2010199188A (en) | Fine through hole substrate, and method of manufacturing the same | |
JP2006310173A (en) | Micro relay | |
JP2012084291A (en) | Contact structure and manufacturing method thereof, and micro relay using contact structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20070703 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080519 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20080527 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080728 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080826 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Effective date: 20080908 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 3 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 4 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121010 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131010 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |