JP2011181315A - Switch, method for manufacturing the same, and relay - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はスイッチ及びその製造方法並びにリレーに関する。具体的には、金属接点を用いたスイッチとその製造方法に関し、さらに当該スイッチの構造を用いたリレーに関する。 The present invention relates to a switch, a manufacturing method thereof, and a relay. Specifically, the present invention relates to a switch using a metal contact and a manufacturing method thereof, and further relates to a relay using the structure of the switch.
金属接点を接離するMEMSスイッチとしては、例えば特許文献1に開示されたものがある。このスイッチ11においては、図1に示すように、基板12aの上面に絶縁層13aを形成し、その上にAlやCuなどからなる導電層14aを形成し、さらに導電層14aの上面から端面にかけてAuなどのメッキ層15aを成長させることによって可動接点部17を形成している。同様に、基板12bの上面に絶縁層13bを形成し、その上にAlやCuなどからなる導電層14bを形成し、さらに導電層14bの上面から端面にかけてAuなどのメッキ層15bを成長させることによって固定接点部18を形成している。そして、可動接点部17を矢印方向に移動させ、メッキ層15aの突出領域である可動接点16aとメッキ層15bの突出領域である固定接点16bを接触又は離間させることにより、可動接点部17と固定接点部18の間でスイッチング動作を行わせている。
An example of a MEMS switch that contacts and separates metal contacts is disclosed in Patent Document 1. In this
また、静電リレーとしては、例えば特許文献2に開示されたものがある。この静電リレー21では、図2に示すように、可動櫛歯状電極22aと固定櫛歯状電極23aに電圧を加えることによってレバー24aを弾性的に撓ませ、同時に可動櫛歯状電極22bと固定櫛歯状電極23bにも電圧を加えることによってレバー24bを弾性的に撓ませ、レバー24aの先端に形成された可動接点25aとレバー24bの先端に形成された可動接点25bを接触させて可動接点25a、25b間を閉じる。また、各櫛歯状電極22aと23a及び可動櫛歯状電極22bと23bの間の印加電圧を解除することによって可動接点25a、25b間を開離させている。この静電リレー21では、レバー24a、24bの先端部に蒸着、スパッタリング等で金属膜を成膜することにより可動接点25a、25bを作製している。
Moreover, as an electrostatic relay, there exist some which were disclosed by patent document 2, for example. In this
特許文献1のスイッチ11では、導電層14aの端面に形成された可動接点16aの表面と導電層14bの端面に形成された固定接点16bの表面とを接離させる構造となっている。従って、可動接点16aと固定接点16bは、そのメッキ層の成長方向と垂直な面(メッキ表面)で互いに接触することになる。
The
また、特許文献2の静電リレー21でも、レバー24a、24bの端面に形成された可動接点25a、25bの表面どうしを接離させる構造となっている。従って、この静電リレー21でも、可動接点25a、25bは、その蒸着膜等の成長方法と垂直な面で互いに接触する。
The
しかし、これらの接点の成長方向と垂直な面(接点の表面)はミクロに見るとかなり粗く、不規則で微細な凹凸を有している。そのため、微細に見ると接点どうしの接触面積が小さくなり接点が閉じているときの接触抵抗が大きい。さらに、対向する接点の表面どうしの平行度を得にくいため、余計に接点どうしの接触抵抗が大きくなりやすい。 However, the plane perpendicular to the growth direction of these contacts (contact surface) is considerably rough when viewed microscopically, and has irregular and fine irregularities. Therefore, when viewed finely, the contact area between the contacts is small, and the contact resistance when the contacts are closed is large. Furthermore, since it is difficult to obtain parallelism between the surfaces of the opposing contacts, the contact resistance between the contacts tends to be excessive.
また、メッキ処理を行うとき、スイッチ11における導電層の端面や静電リレー21におけるレバーの端面では電界強度が高いので接点の成長速度が大きく、接点間のギャップ距離を制御するのが難しい。そのため、接点間距離の狭小化が困難であった。
Further, when plating is performed, the electric field strength is high on the end face of the conductive layer in the
このような不具合を解消するためには、接点の表面を研磨等によって平滑化する方法が知られているが、接点の研磨工程が増加するので、スイッチやリレーのコストアップの要因となる。 In order to solve such a problem, a method of smoothing the surface of the contact by polishing or the like is known. However, since the contact polishing process increases, it causes an increase in cost of the switch and the relay.
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは研磨等を行うことなく接点の接触面を平滑に形成することのできるスイッチとその製造方法並びに当該スイッチの構造を用いたリレーを提供することにある。 The present invention has been made in view of such technical problems, and the object of the present invention is a switch capable of smoothly forming a contact surface of a contact without polishing or the like, a method for manufacturing the same, and the like. An object of the present invention is to provide a relay using the structure of the switch.
本発明に係るスイッチは、互いに接触又は離間する複数の接点を備えたスイッチにおいて、前記接点を形成するための導電層の成膜時における成長方向に平行な面を、前記接点どうしの接触面としたことを特徴としている。 The switch according to the present invention is a switch having a plurality of contacts that are in contact with or away from each other, and a surface parallel to the growth direction when the conductive layer for forming the contact is formed is defined as a contact surface between the contacts. It is characterized by that.
本発明にあっては、接点どうしの接触面が導電層の成長方向に平行な面となっているので、接点の研磨等を行わずとも、接点の接触面を平滑に形成することができる。よって、接点どうしが接触するときの接触抵抗が小さくなる。また、両接点の接触面が平滑になることで、接点どうしが均一に接触するようになり、接点接触部の破壊が起こりにくくなる。その結果、スイッチの開閉寿命が増し、接点間距離の狭小化が可能になる。 In the present invention, since the contact surfaces of the contacts are parallel to the growth direction of the conductive layer, the contact surfaces of the contacts can be formed smoothly without polishing the contacts. Therefore, the contact resistance when the contacts come into contact with each other is reduced. In addition, since the contact surfaces of both contacts are smooth, the contacts come into uniform contact with each other, and the contact contact portion is less likely to break. As a result, the open / close life of the switch is increased, and the distance between the contacts can be reduced.
本発明に係るスイッチのある実施態様は、前記接点の接触面は、前記導電層を成長させる際に前記導電層の形成領域を定めるためのモールド部に接していた面であることを特徴としている。かかる実施態様によれば、モールド部の面を利用して接点の接触面を形成することができるので、接点の接触面を平滑に形成することができる。 An embodiment of the switch according to the present invention is characterized in that the contact surface of the contact is a surface that is in contact with a mold portion for defining a formation region of the conductive layer when the conductive layer is grown. . According to such an embodiment, the contact surface of the contact can be formed using the surface of the mold part, so that the contact surface of the contact can be formed smoothly.
本発明に係るスイッチの製造方法は、互いに接触又は離間する複数の接点を備えたスイッチの製造方法であって、基板の上方に所定パターンのモールド部を形成する工程と、前記基板の上方において前記モールド部の形成されている領域を除く複数領域に導電層を前記基板の厚み方向で成長させる工程と、前記モールド部を除去し、前記導電層の前記モールド部側面に接していた面を前記接点どうしの接触面とする工程と、前記導電層が形成された複数領域に合わせて前記基板を複数に分割する工程とを備えたことを特徴としている。 A method of manufacturing a switch according to the present invention is a method of manufacturing a switch having a plurality of contacts that are in contact with or separated from each other, the step of forming a mold part having a predetermined pattern above a substrate, A step of growing a conductive layer in a thickness direction of the substrate in a plurality of regions excluding a region where a mold portion is formed; and removing the mold portion and contacting a surface of the conductive layer that is in contact with the side surface of the mold portion And a step of dividing the substrate into a plurality of regions in accordance with a plurality of regions where the conductive layers are formed.
本発明のスイッチの製造方法によれば、導電層を形成する際にモールド部の側面によって接点の接触面を成形することができるので、接点の研磨等を行わずとも、接点の接触面を平滑に形成することができる。よって、接点どうしが接触するときの接触抵抗が小さくなる。また、両接点の接触面が平滑になることで、接点どうしの接触位置が分散され、接点接触部の破壊が起こりにくくなる。その結果、スイッチの開閉寿命が増し、接点間距離の狭小化が可能になる。 According to the switch manufacturing method of the present invention, when the conductive layer is formed, the contact surface of the contact can be formed by the side surface of the mold part, so that the contact surface of the contact can be smoothed without polishing the contact. Can be formed. Therefore, the contact resistance when the contacts come into contact with each other is reduced. Further, since the contact surfaces of both the contacts are smoothed, the contact positions of the contacts are dispersed, and the contact contact portion is not easily broken. As a result, the open / close life of the switch is increased, and the distance between the contacts can be reduced.
本発明に係るスイッチの製造方法のある実施態様は、対向する前記接点どうしを形成するための前記モールド部の両側面を互いに平行に形成することを特徴としている。かかる実施態様によれば、接点どうしの接触面を互いに平行にすることができる。 An embodiment of the method for manufacturing a switch according to the present invention is characterized in that both side surfaces of the mold part for forming the opposing contacts are formed in parallel to each other. According to this embodiment, the contact surfaces of the contacts can be made parallel to each other.
本発明に係るスイッチの製造方法においては、前記導電層は電解メッキ又は無電解メッキによって基板の上方に成長させることもでき、また蒸着やスパッタリング等の堆積法によって基板の上方に成長させてもよい。堆積法の場合には、モールド部の上に堆積した導電層の材料は、モールド部を除去する工程でモールド部とともに除去することができる。 In the method for manufacturing a switch according to the present invention, the conductive layer may be grown above the substrate by electrolytic plating or electroless plating, or may be grown above the substrate by a deposition method such as vapor deposition or sputtering. . In the case of the deposition method, the material of the conductive layer deposited on the mold part can be removed together with the mold part in the process of removing the mold part.
本発明に係るリレーは、本発明に係るスイッチと、前記接点の一部を前記接点どうしの接触面と垂直な方向へ移動させて接点どうしを接触又は離間させるためのアクチュエータとを備えたことを特徴としている。本発明のリレーにあっては、接点どうしの接触面を平滑に形成することができるので、接点どうしが接触するときの接触抵抗が小さくなる。また、両接点の接触面が平滑になることで、接点どうしが均一に接触するようになり、接点接触部の破壊が起こりにくくなる。その結果、リレーの寿命が増す。 The relay according to the present invention includes the switch according to the present invention and an actuator for moving a part of the contact in a direction perpendicular to a contact surface between the contacts to contact or separate the contacts. It is a feature. In the relay of the present invention, the contact surface between the contacts can be formed smoothly, so that the contact resistance when the contacts come into contact with each other is reduced. In addition, since the contact surfaces of both contacts are smooth, the contacts come into uniform contact with each other, and the contact contact portion is less likely to break. As a result, the life of the relay is increased.
なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。 The means for solving the above-described problems in the present invention has a feature in which the above-described constituent elements are appropriately combined, and the present invention enables many variations by combining such constituent elements. .
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々設計変更することができる。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various design changes can be made without departing from the gist of the present invention.
[第1の実施形態]
(構造)
図3は、本発明の実施形態1によるスイッチの構造を示す断面図である。このスイッチ31は、固定接点部33と可動接点部34を備えている。固定接点部33はベース基板32の上面に絶縁膜42を介して固定され、可動接点部34は駆動機構又はアクチュエータによってベース基板32の上面と平行な方向(白抜き矢印で示す方向)に移動する。例えば、本発明のスイッチは、特許文献1に開示されているような構造のMEMSスイッチにも用いることができる。
[First Embodiment]
(Construction)
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the switch according to Embodiment 1 of the present invention. The
固定接点部33は、固定接点基板41の上面に絶縁層43と下地層44を成膜し、その上に導電層45を形成したものである。また、可動接点部34は可動接点基板51の上面に絶縁層53と下地層54を成膜し、その上に導電層55を形成したものである。導電層45、55は、電解メッキや無電解メッキ、蒸着、スパッタリング等によって導電材料を厚み方向(図3の矢印方向)に成長させることによって形成されており、それぞれの対向側面が固定接点46(電気的接触面)と可動接点56(電気的接触面)になっている。導電層45、55の材料としては、Pt、Au、Pd、Ir、Ru、Rh、Re、Ta、Pt合金、Au合金などを用いることができる。この固定接点46と可動接点56は、互いに平行に、かつ、平滑に形成されている。したがって、可動接点部34を平行移動させて固定接点46と可動接点56を接触させて両接点46、56を閉じたとき、両接点46、56はほぼ全面において面接触する。
The fixed
また、導電層45と導電層55の対向部分はそれぞれ固定接点基板41と可動接点基板51の端面から突出しており、固定接点基板41と可動接点基板51の対向面はいずれも下面側ほど引っ込むように傾斜している。したがって、可動接点部34を動かして可動接点56を固定接点46に接触させるとき、固定接点基板41と可動接点基板51が接触して可動接点56と固定接点46の接触を妨げることがない。
The opposing portions of the
(製造方法1)
スイッチ31は、MEMS(Micro Electrical-Mechanical Systems)技術を用いて製作される。図4(a)〜(d)に示す製造方法は、電解メッキによって導電層45、55を作製するものである。図4(a)は、Siからなる基板A1にSiO2等の絶縁層A3とメッキ下地層A4を成膜し、さらにメッキ下地層A4の上にモールド部A2を形成したものを示している。メッキ下地層A4は、メッキ電極となるものであり、例えば下層Cr/上層Auからなる2層構造となっていて絶縁層A3と導電層A5との密着性(剥離強度)を高める働きを有している。モールド部A2は、メッキ液に耐性があり、かつ、その後のモールド部除去工程において導電層A5を浸食することなく選択的にエッチング除去される材料を用いる。例えば、メッキ下地層A4の上面に塗布したフォトレジストを露光用マスクを通して露光しエッチングすることによりパターニングしてモールド部A2を形成すればよい。あるいは、メッキ下地層A4の上面に酸化膜(SiO2)、窒化膜(SiN)、アルミナ膜(Al2O3)、導電層45及び55と異種の金属膜を成膜した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、これらの膜をパターニングしたものをモールド部A2としてもよい。こうしてモールド部A2は導電層45、55を形成しようとする領域以外の領域に形成され、導電層45、55を形成しようとする領域の間でパターニングされたモールド部A2の両側面は、互いに平行で、かつ、平滑となっている。なお、図4(a)には示していないが、基板A1の下面全面はSiO2等の絶縁膜42を介してSi基板やガラス基板などからなるベース基板32の上面に固定されている。
(Manufacturing method 1)
The
ついで、この基板A1をメッキ浴に浸漬し、メッキ下地層A4をメッキ電極として電解メッキを行うと、図4(b)に示すように、メッキ下地層A4の表面にはPtなどのメッキ金属粒子が次第に析出し、導電層A5が基板A1の厚み方向に成長する。モールド部A2により覆われている領域にはメッキ金属粒子は析出しない。なお、電解メッキに代えて無電解メッキ(化学メッキ)を行ってもよい。 Next, when this substrate A1 is immersed in a plating bath and electrolytic plating is performed using the plating base layer A4 as a plating electrode, plating metal particles such as Pt are formed on the surface of the plating base layer A4 as shown in FIG. Gradually deposit, and the conductive layer A5 grows in the thickness direction of the substrate A1. Plated metal particles do not precipitate in the region covered with the mold part A2. Note that electroless plating (chemical plating) may be performed instead of electrolytic plating.
メッキ浴から取り出した基板A1を水洗した後、モールド部A2をエッチングにより除去すると、図4(c)に示すように、導電層45、55を形成しようとする領域間でモールド部A2のあったところに空洞A6が生じる。空洞A6で分離された一方の導電層A5は導電層55となり、空洞A6に面する側面が可動接点56となる。また、空洞A6で分離された他方の導電層A5は導電層45となり、空洞A6に面する側面が固定接点46になる。
After the substrate A1 taken out from the plating bath was washed with water and the mold part A2 was removed by etching, there was a mold part A2 between the regions where the
ついで、図4(d)に示すように、空洞A6からエッチング液を浸入させて順次メッキ下地層A4及び絶縁層A3を2つに分割する。さらに、基板A1を下面側からエッチングして、あるいは空洞A6側からエッチングして2つに分割し、それぞれ一方を下地層54、絶縁層53及び可動接点基板51とし、他方を下地層44、絶縁層43及び固定接点基板41とする。
Next, as shown in FIG. 4D, an etching solution is introduced from the cavity A6 to sequentially divide the plating base layer A4 and the insulating layer A3 into two. Further, the substrate A1 is etched from the lower surface side or etched from the cavity A6 side and divided into two parts, one of which is the
こうして一方のブロックは、固定接点基板41、絶縁層43、下地層44及び導電層45が積層した固定接点部33となる。この固定接点部33は絶縁膜42を介してベース基板32の上面に固定されている。また、他方のブロックは、可動接点基板51、絶縁層53、下地層54及び導電層55が積層した可動接点部34となる。この可動接点部34は、最後に下面の絶縁膜をエッチング除去するこによりベース基板32から分離され、スイッチ31(MEMSスイッチ)が製作される。
Thus, one block becomes the
(製造方法2)
また、このスイッチ31は、図5(a)〜(d)に示すような工程で作製することもできる。この製造方法は、蒸着やスパッタリング等によって導電層45、55を作製するものである。図5(a)は、図4(a)に相当する工程であるが、絶縁層A3の上にはメッキ下地層A4でなく、絶縁層A3と導電層A5との密着強度(剥離強度)を高めるための密着層A7(例えば、下層Cr/上層Auからなる2層構造)を形成している。また、図5(b)の工程では、蒸着やスパッタリング等によって密着層A7の上にPtなどの金属材料を堆積させている。蒸着やスパッタリング等の堆積法によれば、図5(b)のようにモールド部A2の上にも導電層A5が堆積するが、モールド部A2の高さが十分にあれば、モールド部A2をエッチングに除去することにより、同時にモールド部A2の上の導電層A5も除去される(リフトオフ法)。
(Manufacturing method 2)
In addition, the
図5(c)のようにモールド部A2が除去された後に空洞A6ができて、導電層A5が導電層55と導電層45に分離される点は、図4(c)の工程と同じである。また、図5(d)のように空洞A6からエッチング液を浸入させて順次密着層A7及び絶縁層A3を2つに分割し、さらに基板A1を2つに分割し、それぞれ一方を下地層54、絶縁層53及び可動接点基板51とし、他方を下地層44、絶縁層43及び固定接点基板41とする点も、図4(d)の工程と同じである。
The point that the cavity A6 is formed after the mold part A2 is removed as shown in FIG. 5C and the conductive layer A5 is separated into the
(作用効果)
本発明のスイッチ31にあっては、固定接点46の接触面と可動接点56の接触面が導電層A5の成長方向と平行であるので、研磨等を行わずとも、モールド部の側面で接触面を平滑に成形することができる。また、両接点46、56の接触面の平行度も向上する。よって、両接点46、56どうしが接触しているときの接触抵抗が小さくなる。
(Function and effect)
In the
また、両接点46、56間のギャップ距離の精度を高めてバラツキを小さくできるので、接点間のギャップ距離を狭小化でき、アクチュエータによる可動接点56の移動距離を小さくできる。さらに、固定接点46と可動接点56の表面が平滑になるので、接点どうしの接触位置が分散され、接点接触部の破壊が起こりにくく、スイッチ31の開閉寿命が長くなる。
Moreover, since the accuracy of the gap distance between both the
[第2の実施形態]
つぎに、本発明の実施形態2による高周波用の静電リレー31Aの構造を説明する。図6は、静電リレー31Aの構造を示す平面図である。図7は、図6のA部を拡大して示す斜視図である。図8は、図6のB−B線に沿った概略断面図である。
[Second Embodiment]
Next, the structure of a high-frequency
この静電リレー31Aは、Si基板やガラス基板等からなるベース基板32の上面に固定接点部33、可動接点部34、固定電極部35、可動接点部34を支持する可動電極部36、弾性バネ37、弾性バネ37を支持する支持部38を設けたものである。
The
図8に示すように、固定接点部33は、Siからなる固定接点基板41の下面を絶縁膜42(SiO2)によってベース基板32の上面に固定されている。固定接点基板41の上面には酸化膜(SiO2)や窒化膜(SiN)等からなる絶縁層43が形成され、その上面に下層Cr/上層Auからなる下地層44が形成されており、下地層44の上にPtなどの導電層45a、45bが形成されている。
As shown in FIG. 8, in the fixed
また、図6及び図7に示すように、固定接点基板41はベース基板32の上面端部において幅方向(X方向)に延びており、中央部には可動接点部34側へ向けて突出した張出部41aが形成され、両端にそれぞれパッド支持部41b、41bが形成されている。導電層45a、45bは固定接点基板41の上面に沿って配線されており、導電層45a、45bの一方端部は張出部41aの上面で互いに平行に配置され、張出部41aの端面から突出した部分の先端面は同一平面内に位置していてそれぞれ固定接点46a、46b(電気的接触面)となっている。また、導電層45a、45bの他方端部には、前記パッド支持部41b、41bの上面において金属パッド部47a、47bが形成されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the fixed
可動接点部34は張出部41aに対向する位置に設けられている。可動接点部34は、図8に示すように、Siからなる可動接点基板51の上面に酸化膜(SiO2)や窒化膜(SiN)等からなる絶縁層53が形成され、その上面に下層Cr/上層Auからなる下地層54が形成されており、下地層54の上にPtなどの導電層55が形成されている。導電層45a、45bと対向する導電層55の端面は、可動接点基板51の前面から突出し、しかも固定接点46a、46bと平行に形成されており、当該端面が可動接点56(電気的接触面)となっている。可動接点56は、固定接点46aの外側の縁から固定接点46bの外側の縁までの距離にほぼ等しい幅を有している。
The
また、可動接点基板51は、可動電極部36から突出した支持梁57によって片持ち状に支持されている。可動接点基板51及び支持梁57の下面はベース基板32の上面から浮いており、可動電極部36とともにベース基板32の長さ方向(Y方向)と平行に移動できる。
In addition, the
この静電リレー31Aにおいては、固定接点部33の金属パッド部47a、47bに主回路(図示せず)が接続され、可動接点56を固定接点46a、46bに接触させることによって主回路を閉じることができ、可動接点56を固定接点46a、46bから離間させることにより主回路を開くことができる。また、張出部41aと可動接点基板51の対向面はそれぞれ下方へ行くほど後退するように傾斜しており、また固定接点46a、46bが張出部41aより突出するとともに可動接点56も可動接点基板51から突出しているので、接点間を閉じる際に張出部41aと可動接点基板51が接触して可動接点56と固定接点46a、46bとが接触不良を起こすのを防いでいる。
In the
可動接点部34を動かすためのアクチュエータは、固定電極部35、可動電極部36、弾性バネ37及び支持部38によって構成されている。
An actuator for moving the
図6に示すように、ベース基板32の上面には複数本の固定電極部35が互いに平行に配置されている。固定電極部35は、平面視においては、矩形状のパッド部66の両面からY方向へ向けてそれぞれ枝状をした枝状電極部67が延出されている。枝状電極部67は、それぞれ左右対称となるように枝部68が突出しており、枝部68はY方向において一定ピッチで並んでいる。
As shown in FIG. 6, a plurality of fixed
図8に示すように、固定電極部35においては、固定電極基板61の下面が絶縁膜62によってベース基板32の上面に固定されている。また、パッド部66においては、固定電極基板61の上面にCu、Al等によって固定電極63が形成されており、固定電極63の上に電極パッド層65が設けられている。
As shown in FIG. 8, in the fixed
図6に示すように、可動電極部36は、各固定電極部35を囲むように形成されている。可動電極部36には、各固定電極部35を両側から挟むようにして櫛歯状電極部74が形成されている(固定電極部35間においては、一対の櫛歯状電極部74によって枝状となっている)。櫛歯状電極部74は、各固定電極部35を中心として左右対称となっており、各櫛歯状電極部74からは枝部68間の空隙部へ向けて櫛歯部75が延出している。しかも、各櫛歯部75は、その櫛歯部75と隣接して可動接点部34に近い側に位置する枝部68との距離が、当該櫛歯部75と隣接して可動接点部34から遠い側に位置する枝部68との距離よりも短くなっている。
As shown in FIG. 6, the
可動電極部36はSiの可動電極基板71からなり、可動電極基板71の下面はベース基板32の上面から浮いている。また、可動電極部36の可動接点側端面の中央には支持梁57が突設されていて支持梁57の先端に可動接点部34が保持されている。
The
支持部38はSiからなり、ベース基板32の他方端部においてX方向に長く延びている。支持部38の下面は絶縁膜39によってベース基板32の上面に固定されている。支持部38の両端部と可動電極部36(可動電極基板71)とは、Siによって左右対称に形成された一対の弾性バネ37によってつながっており、可動電極部36は弾性バネ37を介して支持部38によって水平に支持されている。また、可動電極部36は弾性バネ37を弾性変形させることによってY方向に移動可能となっている。
The
上記のような構造を有する静電リレー31Aにあっては、固定電極部35と可動電極部36の間に直流電圧源が接続され、制御回路等によって直流電圧がオン、オフされる。固定電極部35では、直流電圧源の一方端子は電極パッド層65に接続される。直流電圧源の他方端子は支持部38に接続される。支持部38及び弾性バネ37は導電性を有しており、支持部38、弾性バネ37及び可動電極基板71は電気的に導通しているので、支持部38に印加した電圧は可動電極基板71に加わることになる。
In the
直流電圧源によって固定電極部35と可動電極部36の間に直流電圧が印加されると、枝状電極部67の枝部68と櫛歯状電極部74の櫛歯部75との間に静電引力が発生する。しかし、固定電極部35及び可動電極部36の構造が、各固定電極部35の中心線に関して対称に形成されているので、可動電極部36に働くX方向の静電引力はバランスし、可動電極部36はX方向には移動しない。一方、各櫛歯部75と隣接して可動接点部34に近い側に位置する枝部68との距離が、当該櫛歯部75と隣接して可動接点部34から遠い側に位置する枝部68との距離よりも短くなっているので、各櫛歯部75が可動接点部側へ吸引され、弾性バネ37を撓ませながら可動電極部36がY方向に移動する。この結果、可動接点部34が固定接点部33側へ移動し、可動接点56が固定接点46a、46bに接触して固定接点46aと固定接点46bの間(主回路)を電気的に閉じる。
When a DC voltage is applied between the fixed
また、固定電極部35と可動電極部36の間に印加していた直流電圧を解除すると、枝部68と櫛歯部75の間の静電引力が消失するので、弾性バネ37の弾性復帰力によって可動電極部36がY方向で後退し、可動接点56が固定接点46a、46bから離間して固定接点46aと固定接点46bの間(主回路)が開かれる。
Further, when the DC voltage applied between the fixed
このような静電リレー31Aは、つぎのような工程で作製される。まず、表面全体を絶縁膜で覆われたベース基板32(Siウエハ、SOIウエハなど)の上面にSi基板(導電性を有する別なSiウエハ)を接合し、当該Si基板の上面に金属材料を蒸着させて電極膜を成膜する。ついで、この電極膜をフォトリソグラフィ技術によりパターニングし、電極膜によりパッド部66において固定電極基板61の上面に固定電極63を形成する。
Such an
この後、電極膜の上からSi基板の上面に絶縁層、下地層及び導電層を積層する。ついで、導電層をパターニングして固定接点部33の導電層45a、45b、可動接点部34の導電層55及び固定電極部35の電極パッド層65を形成する。また、導電層45a、45b及び導電層55の下面の下地層と絶縁層を残してエッチング除去し、残った下地層によって下地層44、54を形成し、残った絶縁層によって絶縁層43、53を形成する。
Thereafter, an insulating layer, a base layer and a conductive layer are stacked on the upper surface of the Si substrate from above the electrode film. Next, the conductive layer is patterned to form the
なお、上記とは異なる手順により、固定電極63、導電層45a、45b及び導電層55を同時に形成してもよい。
Note that the fixed
この後、導電層45a、導電層55、固定電極63などの上にフォトレジストを塗布してレジストマスクを形成し、このレジストマスクを通してSi基板をエッチングし、各領域に残ったSi基板により固定接点部33の固定接点基板41、可動接点部34の可動接点基板51、固定電極部35の固定電極基板61、可動電極部36の可動電極基板71、弾性バネ37、支持部38を作製する。
Thereafter, a photoresist is applied on the
最後に、Si基板から露出している領域の絶縁膜と可動接点部34及び可動電極部36の下面の絶縁膜をエッチングによって除去し、個々の静電リレー31Aにカッティングする。
Finally, the insulating film in the region exposed from the Si substrate and the insulating film on the lower surface of the
可動接点部34と固定電極部35はこのような静電リレー31Aの製造工程において、図4又は図5に示したような工程と同様な工程で作製されるので、固定接点部33の固定接点46a、46bと可動接点部34の可動接点56は、導電層の成長方向と平行な側面となり、研磨などを行うことなく、平滑性と平行性の良好な接点を得ることができる。よって、この静電リレー31Aにおいても、実施形態1のスイッチ31と同様な作用効果を得ることができる。
In the manufacturing process of the
31 スイッチ
31A 静電リレー
32 ベース基板
33 固定接点部
34 可動接点部
35 固定電極部
36 可動電極部
37 弾性バネ
38 支持部
39 絶縁膜
41 固定接点基板
45、45a、45b 導電層
46、46a、46b 固定接点
51 可動接点基板
55 導電層
56 可動接点
63 固定電極
67 枝状電極部
68 枝部
74 櫛歯状電極部
75 櫛歯部
31
Claims (8)
前記接点を形成するための導電層の成膜時における成長方向に平行な面を、前記接点どうしの接触面としたことを特徴とするスイッチ。 In a switch having a plurality of contacts that contact or separate from each other,
A switch characterized in that a surface parallel to a growth direction at the time of forming a conductive layer for forming the contact is used as a contact surface between the contacts.
基板の上方に所定パターンのモールド部を形成する工程と、
前記基板の上方において前記モールド部の形成されている領域を除く複数領域に導電層を前記基板の厚み方向で成長させる工程と、
前記モールド部を除去し、前記導電層の前記モールド部側面に接していた面を前記接点どうしの接触面とする工程と、
前記導電層が形成された複数領域に合わせて前記基板を複数に分割する工程と、
を備えたことを特徴とするスイッチの製造方法。 A method of manufacturing a switch having a plurality of contacts that contact or separate from each other,
Forming a mold part of a predetermined pattern above the substrate;
Growing a conductive layer in the thickness direction of the substrate in a plurality of regions excluding the region where the mold part is formed above the substrate;
Removing the mold part and setting the surface of the conductive layer in contact with the side surface of the mold part as a contact surface between the contacts;
Dividing the substrate into a plurality of regions in accordance with a plurality of regions where the conductive layer is formed;
A method for manufacturing a switch, comprising:
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