JP2012243673A - Ｍｅｍｓリレーの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アーマチュアが重ねて配置される可動部の反りを抑制することが可能で、且つ、量産性の向上を図ることが可能なＭＥＭＳリレーの製造方法を提供する。
【解決手段】フレーム部５、アーマチュアおよびフレーム部５とアーマチュアとを連結した連結部を具備する磁性体ユニットを複数備えた磁性体ウェハ（第１ウェハ）と、複数の可動ブロック２の元となる１枚のシリコンウェハ（第２ウェハ）および複数のカバー基板３の元となる１枚のＳＯＩウェハ（第３ウェハ）とをアーマチュアの溶解温度よりも低い接合温度においてウェハレベルで接合した後、連結部を除去することでフレーム部５とアーマチュアとを分離するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）リレーの製造方法に関するものである。

従来から、電磁石装置を備えた電磁式のマイクロリレーが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、長手方向の両端部の各々に一対の固定接点が設けられたボディと、各一対の固定接点ごとに接離可能な２つの可動接点が設けられたアーマチュアブロックと、カバーとを備えたマイクロリレーが開示されている。

ここで、ボディは、電磁石装置を収納する収納部が形成されている。また、アーマチュアブロック２０２は、図９〜図１１に示すように、矩形枠状のフレーム部２２１と、フレーム部２２１の内側に配置されて４つの弾性部２２２を介して揺動自在に支持されたアーマチュア部２２３とを有している。ここにおいて、アーマチュアブロック２０２は、アーマチュア部２２３に可動接点２２７が設けられている。また、アーマチュア部２２３は、一面側に磁性体２２４が配置された磁性体保持部２２３ａと、磁性体保持部２２３ａの短手方向の両端の中央部から短手方向へ延設された延設部２２３ｂとを有している。また、アーマチュア部２２３は、各延設部２２３ｂにおけるボディ側の一面に、突起２２３ｃが突設されている。また、カバーは、周部がフレーム部２２１に固着されている。

ところで、アーマチュアブロック２０２は、シリコン基板をエッチングして形成されている。そして、アーマチュアブロック２０２は、磁性体保持部２２３ａの上記一面側に配置された磁性体２２４と磁性体保持部２２３ａの他面側に配置された接合補助部材２２５とを結合することで、磁性体２２４が磁性体保持部２２３ａに保持されている。特許文献１には、磁性体２２４と接合補助部材２２５とを互いに結合させる方法として、接合補助部材２２５の一部を熱によって溶融させ結合穴２２９を通じて磁性体２２４に溶着させる方法が開示されている。

特開２００６−２１００６５号公報

上述のマイクロリレーでは、接合補助部材２２５と磁性体２２４との溶着に伴う残留応力に起因して磁性体保持部２２３ａに反りが生じることがある。このため、上述のマイクロリレーでは、可動接点２２７がボディに設けられている固定接点から離れているときの可動接点２２７と固定接点との距離や、可動接点２２７が固定接点に接触しているときの接触圧などが、ばらついて、動作特性や寿命がばらついてしまう懸念がある。また、上述のマイクロリレーの製造にあたっては、アーマチュアブロック２０２の個片に対して接合補助部材２２５と磁性体２２４とを磁性体保持部２２３ａの厚み方向の両側から配置して、その後で接合補助部材２２５の一部を熱によって溶融させる必要がある。このため、上述のマイクロリレーの製造方法では、量産性が低く、そのうえ、アーマチュアブロック２０２の個片ごとに磁性体２２４の位置がばらついて可動部の反りがばらついてしまう懸念がある。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、アーマチュアが重ねて配置される可動部の反りを抑制することが可能で、且つ、量産性の向上を図ることが可能なＭＥＭＳリレーの製造方法を提供することにある。

本発明のＭＥＭＳリレーの製造方法は、厚み方向の一表面側に固定接点が設けられたベース基板と、前記ベース基板の前記一表面側に対向配置されたカバー基板と、前記ベース基板と前記カバー基板との一方に収納された電磁石装置と、前記ベース基板と前記カバー基板との間に介在する枠状のフレーム部と、フレーム部の内側に配置された可動ブロックとを備え、前記可動ブロックは、前記カバー基板に接合されたアンカー部に第１ばね部を介して揺動自在に支持された可動部と、前記可動部の厚み方向の一面側に接合され前記電磁石装置とともに磁気回路を構成するアーマチュアと、前記可動部に第２ばね部を介して支持され前記アーマチュアの揺動に伴って前記固定接点に接離する可動接点が設けられた接点保持部とを備えたＭＥＭＳリレーの製造方法であって、前記フレーム部、前記アーマチュアおよび前記フレーム部と前記アーマチュアとを連結した連結部を具備する磁性体ユニットを複数備えた第１ウェハと、複数の前記可動ブロックの元となる１枚の第２ウェハおよび複数の前記カバー基板の元となる１枚の第３ウェハとを前記アーマチュアの溶解温度よりも低い接合温度においてウェハレベルで接合した後、前記連結部を除去することで前記フレーム部と前記アーマチュアとを分離するようにすることを特徴とする。

このＭＥＭＳリレーの製造方法において、前記第１ウェハと前記第２ウェハおよび前記第３ウェハとの接合にあたっては、互いの対向面に形成された金属層同士を接合することが好ましい。

このＭＥＭＳリレーの製造方法において、前記第１ウェハと前記第２ウェハおよび前記第３ウェハとの接合にあたっては、低融点ガラスにより接合することが好ましい。

このＭＥＭＳリレーの製造方法において、前記第１ウェハと前記第２ウェハおよび前記第３ウェハとの接合にあたっては、前記第１ウェハと前記第２ウェハおよび前記第３ウェハとを樹脂により接合することが好ましい。

本発明のＭＥＭＳリレーの製造方法においては、アーマチュアが重ねて配置される可動部の反りを抑制することが可能となり、且つ、量産性の向上を図ることが可能となる。

実施形態のＭＥＭＳリレーの概略分解斜視図である。 同上のＭＥＭＳリレーの一部破断した概略分解斜視図である。 同上のＭＥＭＳリレーの概略断面図である。 同上のＭＥＭＳリレーの一部破断した概略斜視図である。 同上のＭＥＭＳリレーにおける可動ブロックを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は要部下面図である。 同上のＭＥＭＳリレーの製造方法を説明するための主要工程断面図である。 同上のＭＥＭＳリレーの製造方法を説明するための主要工程断面図である。 同上のＭＥＭＳリレーの製造方法の説明図である。 従来例のマイクロリレーにおけるアーマチュアブロックの概略平面図である。 従来例のマイクロリレーにおけるアーマチュアブロックの概略断面図である。 従来例のマイクロリレーにおけるアーマチュアブロックの概略分解斜視図である。

以下、図１〜図５に基づいて本実施形態におけるＭＥＭＳリレーについて説明してから、その製造方法について説明する。

ＭＥＭＳリレーは、ベース基板１と、ベース基板１の一表面側に対向配置されたカバー基板３と、カバー基板３に収納された電磁石装置４と、ベース基板１とカバー基板３との間に介在する枠状のフレーム部５と、フレーム部５の内側に配置された可動ブロック２とを備えている。

このＭＥＭＳリレーは、可動ブロック２に設けられた磁性体板からなるアーマチュア６を電磁石装置４によって動かすことにより、ベース基板１の上記一表面側に設けられた固定接点１４と可動ブロック２に設けられた可動接点２７とが接離する電磁駆動式のリレーである。なお、本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、ベース基板１およびカバー基板３の外形サイズを、フレーム部５の外形サイズと同じ外形サイズに設定してある。

以下、ＭＥＭＳリレーの各構成要素について詳細に説明する。

ベース基板１は、絶縁性基板の一種であるガラス基板からなる第１の基板１０を用いて形成されている。第１の基板１０は、ガラス基板に限らず、例えば、高抵抗率のシリコン基板や、低温同時焼成セラミック基板（Low Temperature Co-fired Ceramic Substrate：ＬＴＣＣ基板）を用いてもよい。第１の基板１０として用いるガラス基板のガラス材料としては、硼珪酸ガラスを採用しているが、これに限らず、ソーダガラス、無アルカリガラス、石英ガラスなどを採用してもよい。硼珪酸ガラスとしては、例えば、パイレックス（登録商標）やテンパックス（登録商標）を採用することができる。また、高抵抗率のシリコン基板としては、例えば、ＭＥＭＳリレーを高周波信号の伝送用に用いる場合、抵抗率がより高い方が好ましく、例えば、伝送対象の高周波信号の周波数が６ＧＨｚであれば、抵抗率が１００Ωｃｍ以上であることが好ましく、１０００Ωｃｍ以上であることがより好ましい。また、伝送対象の高周波信号の周波数が高いほど、抵抗率が高い方が好ましい。

上述のベース基板１は、矩形板状に形成されており、上記一表面側において第１の基板１０の長手方向の両端部それぞれに一対の信号線１３，１３が形成されている。ここで、各一対の信号線１３，１３は、ベース基板１の上記一表面側において第１の基板１０の短手方向に沿って配置されている。また、ベース基板１は、各信号線１３それぞれの一端部に、上述の固定接点１４が設けられ、各信号線１３それぞれの他端部が、第１の基板１０の厚み方向に貫設された貫通孔配線（図示せず）と電気的に接続されている。

また、信号線１３は、金属層（例えば、Ａｕ層）により構成されている。信号線１３の材料としては、例えば、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｏｓの群から選択される１種あるいはこれらの合金を採用してもよい。

固定接点１４の材料としては、例えば、Ａｕなどの導電性が良好な金属材料を採用することが好ましい。また、固定接点１４は、例えば、スパッタ法、電気めっき法、真空蒸着法などを利用して形成すればよい。なお、固定接点１４は、単層構造に限らず、多層構造でもよい。また、固定接点１４の材料は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕや、これらの合金などを採用してもよい。

また、ベース基板１は、上記一表面側において第１の基板１０の周部の全周に亘って金属層１９が形成されている。ここで、ベース基板１は、上記一表面側において第１の基板１０の長手方向の両端部で、信号線１３を囲み且つ信号線と離間するように形成されている。

カバー基板３は、図６（ａ）に示すように第１シリコン層３０ａと第２シリコン層（シリコン基板）３０ｂとの間に絶縁層（ＳｉＯ_２層）３０ｃが介在したＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板からなる第２の基板３０を用いて形成されている。各シリコン層は高抵抗率のシリコン層であることが好ましい。例えば、ＭＥＭＳリレーの伝送対象の高周波信号の周波数が６ＧＨｚであれば、各シリコン層は、抵抗率が１００Ωｃｍ以上であることが好ましく、１０００Ωｃｍ以上であることがより好ましい。なお、第２の基板３０は、ＳＯＩ基板に限らず、例えば、高抵抗率のシリコン基板を用いてもよい。

上述のカバー基板３は、可動ブロック２側の一表面の中央部に、可動ブロック２の揺動範囲を確保するための第１凹所３５が形成され、他表面の中央部に、上述の電磁石装置４を収納するための第２凹所３６が形成されている。ここで、カバー基板３は、上述のＳＯＩ基板からなる第２の基板３０における第１シリコン層３０ａ側に第１シリコン層３０ａの厚さ寸法よりも深さ寸法が小さな第１凹所３５を形成し、第２シリコン層３０ｂ側に第２シリコン層３０ｂの厚さ寸法と絶縁層３０ｃの厚さ寸法とを合わせ寸法と略同じ深さ寸法の第２凹所３６を形成してある。要するに、カバー基板３は、第２凹所３６が、電磁石装置４を収納する収納部３７となり、第１凹所３５の内底面と第２凹所３６の内底面との間の部位が、カバー基板３の上記一表面側と上記他表面側とを仕切る平板状の壁部３８となる。したがって、本実施形態におけるＭＥＭＳリレーは、ベース基板１とカバー基板３とフレーム部５とで囲まれた空間を、気密空間とすることが可能となる。なお、壁部３８の厚さは、電磁石装置４からアーマチュア２４に作用させる吸引力などの観点から５μｍ〜５０μｍ程度が好ましく、機械的強度などの観点から２０μｍ〜３０μｍ程度がより好ましい。

カバー基板３の第１凹所３５、第２凹所３６は、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して形成すればよい。

電磁石装置４は、Ｕ字状のヨーク４０と、ヨーク４０に巻回された２つのコイル４２，４２とを備えている。ヨーク４０は、両コイル４２，４２が直接巻回される細長の矩形板状のコイル巻回部４０ａと、コイル巻回部４０ａの長手方向の両端部それぞれからコイル巻回部４０ａの厚み方向に延設された側片４０ｂ，４０ｂとを有している。そして、ヨーク４０は、コイル４２，４２への励磁電流に応じて一対の側片４０ｂ，４０ｂの互いの先端面が異極に励磁される。なお、ヨーク４０は、電磁軟鉄などの鉄板を曲げ加工、鋳造加工、プレス加工などにより加工することによって形成されており、両側片４０ｂ，４０ｂの断面が矩形状となっている。

また、電磁石装置４は、ヨーク４０の両側片４０ｂ，４０ｂの間でコイル巻回部４０ａの長手方向の中央部に重ねて配置された矩形板状の永久磁石４１を備えている。しかして、電磁石装置４は、永久磁石４１とヨーク４０の側片４０ｂ，４０ｂとによって、コイル巻回部４０ａの長手方向への各コイル４２，４２の移動が規制される。

上述の電磁石装置４は、２つのコイル４２，４２に励磁電流を通電したときに電磁力を発生するものであり、当該電磁力によって、矩形板状のアーマチュア６の長手方向の両端部のうちの一方を吸引する吸引力、当該両端部のうちの他方を反発する反発力を発生させることができる。

永久磁石４１は、厚み方向の両面それぞれの磁極面が異極に着磁されており、一方の磁極面がヨーク４０のコイル巻回部４０ａに当接し、他方の磁極面がヨーク４０の両側片４０ｂ，４０ｂの先端面と同一平面上に位置するように厚み寸法を設定してある。ここにおいて、電磁石装置４は、ヨーク４０の両側片４０ｂの各先端面および永久磁石４１の上記他方の磁極面が壁部３８に当接する形で収納部３７に収納されている。しかして、ＭＥＭＳリレーは、電磁石装置４における永久磁石４１の上記他方の磁極面とヨーク４０の両側片４０ｂの各先端面とを同一平面上に位置させることができるので、電磁石装置４とアーマチュア６との間のギャップ長の精度を高めることが可能となる。

また、電磁石装置４は、細長の矩形板状に形成されたプリント基板（図示せず）を備えている。このプリント基板は、絶縁性基材の一表面における長手方向の両端部の各々に導体パターンが形成されており、各導体パターンの各々に外部接続用電極部とコイル接続部とが形成されている。ここにおいて、コイル接続部には、２つのコイル４２，４２の直列回路あるいは並列回路の端末が接続される。コイル４２，４２は、外部接続用電極部間に電源を接続してコイル４２，４２へ励磁電流を流したときにヨーク４０の両側片４０ｂ，４０ｂの先端面が互いに異なる磁極となるように接続されていればよい。

可動ブロック２は、高抵抗率のシリコン基板からなる第３の基板２０を用いて形成されている。ＭＥＭＳリレーを高周波信号の伝送用に用いる場合、伝送対象の高周波信号の周波数が６ＧＨｚであれば、抵抗率が１００Ωｃｍ以上であることが好ましく、１０００Ωｃｍ以上であることがより好ましい。また、伝送対象の高周波信号の周波数が高いほど、抵抗率が高い方が好ましい。

上述の可動ブロック２は、カバー基板３に接合されたアンカー部２１に第１ばね部（支持ばね部）２２を介して揺動自在に支持された可動部２３と、可動部２３の厚み方向の一面側に接合され電磁石装置４とともに磁気回路を構成するアーマチュア６と、可動部２３に第２ばね部２６を介して支持されアーマチュア６の揺動に伴って固定接点１４に接離する可動接点２７が設けられた接点保持部２８とを備えている。可動ブロック２は、可動部２３の厚みを、フレーム部５の厚みよりも薄く設定してある。

ＭＥＭＳリレーは、フレーム部５が、矩形枠状に形成され、可動部２３が、矩形板状に形成されている。また、アーマチュア６は、可動部２３よりもやや小さな矩形板状に形成されている。可動ブロック２は、マイクロマシニング技術を利用して形成してある。つまり、可動ブロック２は、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術などのＭＥＭＳ製造技術（マイクロマシニング技術）を利用して形成してある。

ただし、アーマチュア６とフレーム部５とは、磁性体基板５０を用いて形成されている。磁性体基板５０の材料としては、鉄−コバルト合金からなる磁性体材料を採用しているが、これに限らず、磁性体材料であればよく、例えば、電磁軟鉄、電磁ステンレス、パーマロイなどを採用してもよい。

第１ばね部２２は、可動部２３の短手方向の両側縁側の各々において可動部２３の長手方向に離間した２箇所に形成されている。各第１ばね部２２は、一端部が可動部２３に連結され他端部がアンカー部２１に連結されている。各第１ばね部２２は、平面形状において上記一端部と上記他端部との間の部位を同一面内で蛇行した形状に形成することにより長さ寸法を長くしてある。これにより、可動ブロック２は、可動部２３が揺動する際に各第１ばね部２２の各々に発生する応力を各々で分散させることが可能となり、各第１ばね部２２が破損するのを抑制することが可能となる。

また、可動ブロック２は、可動部２３の短手方向の両側縁それぞれの中央部から矩形状の第１突片２３ａが１つずつ延設されている。また、可動部２３の同一の側縁側にある２つの第１ばね部２２は、同一の側縁から延設されている第１突片２３ａの両側に位置している。

可動ブロック２は、可動部２３の各第１突片２３ａにおけるベース基板１との対向面に、支点突起２３ｃ（図５（ｂ）参照）が突設されている。この支点突起２３ｃは、可動部２３が当該可動部２３に一体化されているアーマチュア６とともに揺動（回動）する際の支点として機能する。要するに、可動ブロック２は、可動部２３の短手方向において離間して配置された２つの支点突起２３ｃがベース基板１の上記一表面に当接しており、一対の支点突起２３ｃ，２３ｃを結ぶ直線を回動軸として回動可能となっている。

また、可動ブロック２は、可動部２３の長手方向の両側に接点保持部２８，２８が配置されている。各接点保持部２８は、一対の第２ばね部（接圧ばね部）２６，２６を介して可動部２３に支持されている。各接点保持部２８には、ベース基板１の厚み方向において対向する一対の固定接点１４，１４に接離する可動接点２７が設けられている。可動接点２７は、固定接点１４と同様に、Ａｕなどの導電性が良好な金属材料からなる金属膜により構成されている。なお、可動接点２７は、スパッタ法や、電気めっき法、真空蒸着法などを利用して形成すればよい。可動接点２７は、単層構造に限らず、多層構造でもよく、例えば、Ｔｉ膜とＡｕ膜との積層膜でもよい。また、可動接点２７の材料は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕや、これらの合金などを採用してもよい。

各接点保持部２８の厚さ寸法は、フレーム部５の厚さ寸法よりも小さく且つ可動部２３の厚さ寸法よりも大きな値に設定してある。また、接点保持部２８の厚み方向において重なる接点保持部２８と可動接点２７とを合わせた厚さ寸法も、このような条件を満たす値に設定してある。各接点保持部２８は、平面視形状が細長の矩形状であり、短手方向が可動部２３の長手方向に一致するように配置されている。

各第２ばね部２６は、一端部が可動部２３の長手方向に沿った側縁に連結され、他端部が接点保持部２８の短手方向に沿った側縁に連結されており、上記一端部と上記他端部との間の中間部の一部を、可動部２３の厚み方向に直交する面内で蛇行した形状としてある。また、各第２ばね部２６の長さは、同じとしてある。しかして、ＭＥＭＳリレーでは、各第２ばね部２６の長さを適当な長さとして各第２ばね部２６のばね力を適宜設定することにより、各可動接点２７と対応する一対の固定接点１４，１４との接点圧を所望の大きさに設定することが可能となり、各可動接点２７と対応する一対の固定接点１４，１４との接触信頼性を向上させることが可能となる。

可動ブロック２は、４つのアンカー部２１が、カバー基板３と接合されている。そして、可動ブロック２は、各可動接点２７が、対応する一対の固定接点１４，１４に対向し当該一対の固定接点１４，１４間を短絡する位置と開放する位置との間で変位可能となっている。ここで、説明を簡単にするために、図２において右側に位置している一対の固定接点１４，１４を一対の第１固定接点１４ａ，１４ａ、第１固定接点１４ａ，１４ａに対応する可動接点２７を第１可動接点２７ａ、図２において左側に位置している一対の固定接点１４，１４を一対の第２固定接点１４ｂ，１４ｂ、第２固定接点１４ｂ，１４ｂに対応する可動接点２７を第２可動接点２７ｂと称することもある。

可動ブロック２は、アーマチュア６の動作（揺動）に伴って、第１可動接点２７ａが一対の第１固定接点１４ａ，１４ａ間を短絡し且つ第２可動接点２７ｂが一対の第２固定接点１４ｂ，１４ｂ間を開放した第１状態と、第１可動接点２７ａが一対の第１固定接点１４ａ，１４ａ間を開放し且つ第２可動接点２７ｂが一対の第２固定接点１４ｂ，１４ｂ間を短絡した第２状態とが交互に現われる。

ここで、ＭＥＭＳリレーの動作について説明する。

上述のＭＥＭＳリレーでは、コイル４２，４２への通電が行われると、ヨーク４０の磁化の向きに応じて、アーマチュア６の長手方向の一端部が、ヨーク４０の一方の側片４０ｂに吸引される。これにより、ＭＥＭＳリレーは、アーマチュア６の上記一端部に近い可動接点２７が対応する一対の固定接点１４，１４に接触し、且つ、アーマチュア６の他端部に近い可動接点２７が対応する一対の固定接点１４，１４から離れた状態となる。この状態では、コイル４２，４２への通電を停止しても、永久磁石４１の発生する磁束により、アーマチュア６の上記一端部に対する吸引力が維持され、アーマチュア６の上記一端部に近い可動接点２７と対応する一対の固定接点１４，１４とが接触した状態が保持される。

また、上述のＭＥＭＳリレーでは、コイル４２，４２への通電方向を逆向きにすると、アーマチュア６の長手方向の上記他端部がヨーク４０の他方の側片４０ｂに吸引され、アーマチュア６の上記他端部に近い可動接点２７が対応する一対の固定接点１４，１４に接触し、且つ、アーマチュア６の上記一端部に近い可動接点２７が対応する一対の固定接点１４，１４から離れた状態となる。この状態では、コイル４２，４２への通電を停止しても、永久磁石４１の発生する磁束により、アーマチュア６の上記他端部に対する吸引力が維持され、アーマチュア６の上記他端部に近い可動接点２７と対応する一対の固定接点１４，１４とが接触した状態が保持される。

なお、上述のＭＥＭＳリレーは、アーマチュア６を動かす電磁石装置４として、永久磁石４１を備えた有極型の電磁石装置を用いているので、ラッチング型のリレーを構成している。ただし、ＭＥＭＳリレーは、電磁石装置４として永久磁石４１を備えていない無極型の電磁石装置を用いてもよい。

次に、本実施形態のＭＥＭＳリレーの製造方法について図６および図７に基づいて説明する。

本実施形態のＭＥＭＳリレーの製造にあたっては、複数のカバー基板３の基礎となるＳＯＩウェハ３００（図６（ａ）参照）を用意する。なお、ＳＯＩウェハ３００は、上述のＳＯＩ基板からなる第２の基板３０を所定サイズのウェハにしたものであり、第２の基板３０と大きさが異なるだけで、第２の基板３０と同じ積層構造を有している。すなわち、ＳＯＩウェハ３００は、第１シリコン層３０ａと第２シリコン層（シリコン基板）３０ｂとの間に絶縁層（埋込酸化膜）３０ｃが介在している。

上述のＳＯＩウェハ３００を用意した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して、ＳＯＩウェハ３００の一表面側に第１凹所３５を形成する第１凹所形成工程を行うことによって、図６（ｂ）に示す構造を得る。

その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して、ＳＯＩウェハ３００の上記他表面側に第２凹所３６を形成する第２凹所形成工程を行うことによって、図６（ｃ）に示す構造を得る。

その後、例えば蒸着法などにより、ＳＯＩウェハ３００の上記一表面側に後述の磁性体ウェハ５００（図８（ａ）参照）との接合用の金属層（以下、第１の金属層ともいう）３９を形成する金属層形成工程（以下、第１の金属層形成工程ともいう）を行うことによって、図６（ｄ）に示す構造を得る。この金属層形成工程を行うことによって、ＳＯＩウェハ３００に複数のカバー基板３が形成される。なお、金属層３９の材料としては、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕなどを採用すればよい。

また、上述のＳＯＩウェハ３００の用意とは別に、複数の可動ブロック２の元となるシリコンウェハ２００（図７（ａ）参照）を用意する。なお、シリコンウェハ２００は、上述のシリコン基板からなる第３の基板２０を所定サイズのウェハにしたものであり、第３の基板２０と大きさが異なるだけである。

上述のシリコンウェハ２００を用意した後、シリコンウェハ２００の一表面側に磁性体ウェハ５００（図８（ａ）参照）との接合用の金属層（以下、第２の金属層ともいう）２５ａ，２５ｂを形成する金属層形成工程（以下、第２の金属層形成工程ともいう）を行うことによって、図７（ｂ）に示す構造を得る。なお、第２の金属層２５ａ，２５ｂは、例えば蒸着法などにより形成すればよい。また、第２の金属層２５ａ，２５ｂの材料としては、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕなどを採用すればよい。第２の金属層形成工程では、第２の金属層２５ａを、シリコンウェハ２００において磁性体ウェハ５００のアーマチュア６を重ねる領域に形成し、且つ、第２の金属層２５ｂを、シリコンウェハ２００において磁性体ウェハ５００のフレーム部５を重ねる領域に形成する。

第２の金属層形成工程の後、図８（ｂ）に示すようにフレーム部５、アーマチュア６およびフレーム部５とアーマチュア６とを連結した連結部７を具備する磁性体ユニットを複数備えた磁性体ウェハ５００と、１枚のシリコンウェハ２００とをウェハレベルで接合する第１の接合工程を行うことによって、図７（ｃ）に示す構造を得る。第１の接合工程では、接合温度を、磁性体ウェハ５００の溶解温度よりも低い温度に設定する。第１の接合工程よりも前に、磁性体ウェハ５００には、第２の金属層２５ａ，２５ｂの各々に対応する領域に接合用の金属層（以下、第３の金属層ともいう）を形成する第３の金属層形成工程を行うことが好ましい。なお、磁性体ウェハ５００は、上述の磁性体基板５０を所定サイズのウェハにしたものであり、磁性体基板５０と大きさが異なるだけである。また、本実施形態では、磁性体ウェハ５００が、第１ウェハを構成し、シリコンウェハ２００が、第２ウェハを構成している。

第１の接合工程の後、磁性体ウェハ５００のシリコンウェハ２００側とは反対側の表面に金属層（以下、第４の金属層ともいう）５５ａ，５５ｂを形成する金属層形成工程（以下、第４の金属層形成工程ともいう）を行うことによって、図７（ｄ）に示す構造を得る。なお、第４の金属層５５ａ，５５ｂは、例えば蒸着法などにより形成すればよい。また、第４の金属層５５ａ，５５ｂの材料としては、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕなどを採用すればよい。第４の金属層形成工程では、第４の金属層５５ａをアーマチュア６に重なる領域に形成し、且つ、第４の金属層５５ｂをフレーム部５に重なる領域に形成する。

第４の金属層形成工程の後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して、シリコンウェハ２００を加工することで可動部２３、第１ばね部２２、第２ばね部２３、接点保持部２８などを形成する加工工程を行う。その後、例えば蒸着法などにより、シリコンウェハ２００の他表面側に可動接点２７を形成する可動接点形成工程を行うことによって、図７（ｅ）に示す構造を得る。この可動接点形成工程を行うことにより、可動ブロック２が形成される。

上述の図６（ｄ）および図７（ｅ）それぞれの構造を得た後、磁性体ウェハ５００と複数のカバー基板３の元となるＳＯＩウェハ３００とをウェハレベルで接合することにより、フレーム部５とカバー基板３との接合、アンカー部２１とカバー基板３との接合を行う第２の接合工程を行うことによって、図７（ｆ）に示す構造を得る。第２の接合工程では、磁性体ウェハ５００とＳＯＩウェハ３００との互いの対向面に形成された金属層３９，２５ｂ同士を接合する。第２の接合工程では、接合温度を、磁性体ウェハ５００の溶解温度よりも低い温度に設定する。この第２の接合工程では、例えば、アーマチュア６の磁性体材料が鉄−コバルト合金であり、金属層３９，２５ｂの材料がＡｕの場合、接合温度を３５０℃程度として、金属層３９，２５ｂ同士を熱圧着すればよい。また、本実施形態では、ＳＯＩウェハ３００が、第３ウェハを構成している。

第２の接合工程の後、連結部７を例えばエッチングなどにより除去することでフレーム部５とアーマチュア６とを分離する分離工程を行う。

分離工程の後、複数のベース基板１の元となる１枚の第４ウェハ（図示せず）と磁性体ウェハ５００とを、ベース基板１とカバー基板３とフレーム部５とで囲まれる気密空間の所望の雰囲気中で接合する第３の接合工程を行う。第３の接合工程では、接合温度を、アーマチュア６の溶解温度よりも低い温度に設定する。

第３の接合工程の後、カバー基板３の収納部３６に電磁石装置４を収納する収納工程を行う。なお、収納工程では、カバー基板３の収納部３６に電磁石装置４を挿入した後、電磁石装置４をカバー基板３に対して接着用の樹脂（例えば、シリコーン樹脂など）で固着する。ここで、カバー基板３の収納部３６に電磁石装置４を挿入する際には、ヨーク４０の両側片４０ｂ，４０ｂの各先端面および永久磁石４１の上記他方の磁極面が壁部３８に当接する位置まで挿入する。

収納工程の後、ダイシング工程などにより個々のＭＥＭＳリレーのサイズに分割する分割工程を行うことによって、個々のＭＥＭＳリレーを得る。なお、分割工程と収納工程との順序は逆でもよい。

以上説明した本実施形態のＭＥＭＳリレーの製造方法では、フレーム部５、アーマチュア６およびフレーム部５とアーマチュア６とを連結した連結部７を具備する磁性体ユニットを複数備えた磁性体ウェハ５００と、複数の可動ブロック２の元となるシリコンウェハ２００および複数のカバー基板３の元となるＳＯＩウェハ３００とをアーマチュア６の溶解温度よりも低い接合温度においてウェハレベルで接合した後、連結部７を除去することでフレーム部５とアーマチュア６とを分離するようにしている。しかして、本実施形態のＭＥＭＳリレーの製造方法では、アーマチュア６が重ねて配置される可動部２３の反りを抑制することが可能となり、且つ、量産性の向上を図ることが可能となる。これにより、本実施形態のＭＥＭＳリレーの製造方法では、製造歩留まりが向上するとともに量産性が向上し、ＭＥＭＳリレーの低コスト化を図ることが可能となる。なお、上述の製造方法により製造されるＭＥＭＳリレーでは、可動接点２７が対応する一対の固定接点１４，１４から離れている状態での絶縁距離（ギャップ長）や、可動接点２７が対応する一対の固定接点１４，１４に接触している状態での接触圧などが、ばらつくのを抑制することが可能となり、動作特性や寿命がばらつくのを抑制することが可能となる。

また、上述のＭＥＭＳリレーの製造方法において、磁性体ウェハ５００とシリコンウェハ２００およびＳＯＩウェハ３００との接合にあたっては、磁性体ウェハ５００とシリコンウェハ２００との互いの対向面に形成された第３の金属層と第２の金属層２５ａ，２５ｂとを接合し、磁性体ウェハ５００とＳＯＩウェハ３００との互いの対向面に形成された第４の金属層２５ｂと第１の金属層３９とを接合するので、例えば、３５０℃以下で接合することが可能となる。なお、各接合工程では、表面活性化接合法を採用してもよい。表面活性化接合法では、接合前に互いの接合表面へアルゴンのプラズマ若しくはイオンビーム若しくは原子ビームを真空中で照射して各接合表面の清浄化・活性化を行ってから、接合表面同士を接触させ、所定温度下で適宜の荷重を印加して、直接接合する。これにより、接合温度を、例えば、室温とすることも可能となるが、接合強度の向上を図る観点からは、８０〜１５０℃程度に加熱することが好ましい。

磁性体ウェハ５００とＳＯＩウェハ３００およびシリコンウェハ２００との接合にあたっては、低融点ガラスにより接合してもよい。この場合は、例えば、６００℃以下で接合することが可能となる。

磁性体ウェハ５００とＳＯＩウェハ３００およびシリコンウェハ２００との接合にあたっては、樹脂により接合してもよい。この場合は、例えば、２００℃以下で接合することが可能となる。

なお、第３の接合工程については、第１の接合工程、第２の接合工程と同様の接合方法を採用してもよいし、異なる接合方法を採用してもよい。

上述のＭＥＭＳリレーでは、カバー基板３に電磁石装置４を収納する収納部３７を形成してあるので、従来例のようにボディに電磁石装置を収納する収納部を設ける場合に比べて、電磁石装置４と信号線１３，１３との距離を長くすることができるから、電磁石装置４が発生する磁束の影響で伝送損失が生じるのを抑制することが可能となる。また、本実施形態のＭＥＭＳリレーによれば、ボディに電磁石装置を収納する場合に比べて、ベース基板１の厚さ寸法を小さくすることが可能となり、貫通孔配線の長さを短くすることが可能となるから、高周波特性を向上させることが可能となる。

ところで、上述のＭＥＭＳリレーでは、２つの可動接点２７と、各可動接点２７の各々に対して対応する一対の固定接点１４，１４が設けられているが、対応する可動接点２７と固定接点１４との数は１対２に限らず、例えば、１対１でもよい。また、可動接点２７と対応する固定接点１４との組も２組に限らず、１組でもよい。

また、ＭＥＭＳリレーは、ベース基板１に電磁石装置４を収納する収納部が形成されたものでもよい。このようなＭＥＭＳリレーの製造方法では、カバー基板３の元となるＳＯＩウェハ３００に対して行っていた上述の第１凹所形成工程、第２凹所形成工程、収納工程などを、ベース基板１の元となる第４ウェハに対して行うことになる。

１ ベース基板
２ 可動ブロック
３ カバー基板
４ 電磁石装置
５ フレーム部
６ アーマチュア
７ 連結部
１４ 固定接点
２１ アンカー部
２２ 第１ばね部
２３ 可動部
２５ 金属層
２６ 第２ばね部
２７ 可動接点
２８ 接点保持部
３９ 金属層
５５ 金属層
５９ 金属層
２００ シリコンウェハ（第２ウェハ）
３００ ＳＯＩウェハ（第３ウェハ）
５００ 磁性体ウェハ（第１ウェハ）

Claims (4)

1. 厚み方向の一表面側に固定接点が設けられたベース基板と、前記ベース基板の前記一表面側に対向配置されたカバー基板と、前記ベース基板と前記カバー基板との一方に収納された電磁石装置と、前記ベース基板と前記カバー基板との間に介在する枠状のフレーム部と、フレーム部の内側に配置された可動ブロックとを備え、前記可動ブロックは、前記カバー基板に接合されたアンカー部に第１ばね部を介して揺動自在に支持された可動部と、前記可動部の厚み方向の一面側に接合され前記電磁石装置とともに磁気回路を構成するアーマチュアと、前記可動部に第２ばね部を介して支持され前記アーマチュアの揺動に伴って前記固定接点に接離する可動接点が設けられた接点保持部とを備えたＭＥＭＳリレーの製造方法であって、前記フレーム部、前記アーマチュアおよび前記フレーム部と前記アーマチュアとを連結した連結部を具備する磁性体ユニットを複数備えた第１ウェハと、複数の前記可動ブロックの元となる１枚の第２ウェハおよび複数の前記カバー基板の元となる１枚の第３ウェハとを前記アーマチュアの溶解温度よりも低い接合温度においてウェハレベルで接合した後、前記連結部を除去することで前記フレーム部と前記アーマチュアとを分離するようにすることを特徴とするＭＥＭＳリレーの製造方法。
2. 前記第１ウェハと前記第２ウェハおよび前記第３ウェハとの接合にあたっては、互いの対向面に形成された金属層同士を接合することを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳリレーの製造方法。
3. 前記第１ウェハと前記第２ウェハおよび前記第３ウェハとの接合にあたっては、低融点ガラスにより接合することを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳリレーの製造方法。
4. 前記第１ウェハと前記第２ウェハおよび前記第３ウェハとの接合にあたっては、樹脂により接合することを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳリレーの製造方法。

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