JP2015152527A - Electronic device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子デバイス、及び電子デバイスの製造方法に関するものである。 The present invention relates to an electronic device and a method for manufacturing the electronic device.
電子デバイスの一つとして、初期状態では接点が開（ＯＦＦ状態）であり、加速度が入力されたときに接点が閉（ＯＮ状態）となる加速度スイッチが知られている（例えば、特許文献１参照）。 As one of the electronic devices, an acceleration switch is known in which the contact is open (OFF state) in the initial state and the contact is closed (ON state) when acceleration is input (see, for example, Patent Document 1). ).
以下、従来の加速度スイッチ２００について簡単に説明する。
図１７に示すように、加速度スイッチ２００は、中央電極２０１と、中央電極２０１を内側に収容するとともに、その内側面が中央電極２０１の外側面に接離可能とされた錘部２０３と、錘部２０３の周囲を取り囲む円弧状とされ、枠体２０４との間で錘部２０３を弾性支持する梁部２０５と、を備えている。また、図１８に示すように、中央電極２０１及び錘部２０３のうち、側面の一部にはそれぞれ電極膜２１０，２１１が形成されている。
Hereinafter, the
As shown in FIG. 17, the
この構成によれば、加速度スイッチ２００に入力される加速度に応じて、中央電極２０１と錘部２０３とが相対移動することで、図１９に示すように、中央電極２０１と錘部２０３との側面同士が接触する。これにより、中央電極２０１及び錘部２０３に形成された電極膜２１０，２１１同士が導通し、ＯＮ状態となる。このような加速度スイッチ２００では、ノーマリーオフかつ無指向のスイッチとして使用でき、またＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を利用して製造することにより、小型化及び大量生産が可能になる等のメリットがある。
According to this configuration, the
ところで、上述した中央電極２０１及び錘部２０３の電極膜２１０，２１１は、一般的にスパッタ等の成膜法を用いて形成される。具体的には、中央電極２０１及び錘部２０３の表面に対して金属膜２２０，２２１（電極膜２１０，２１１と外部装置との間を接続するための回路等）を形成する際の粒子の回り込みにより、中央電極２０１及び錘部２０３の側面に粒子を堆積させることで、電極膜２１０，２１１を形成している。この場合、中央電極２０１及び錘部２０３の側面への粒子の回り込み量（深さ）には限界があり、中央電極２０１及び錘部２０３の側面に確実に電極膜２１０，２１１を形成する点で改善の余地があった。なお、粒子の回り込み量は、中央電極２０１や錘部２０３における構造の垂直度等にも大きく依存している。
By the way, the above-described
また、加速度スイッチ２００は、厚さ方向を上下方向に一致させて使用されるが、その際中央電極２０１に対して錘部２０３が自重によって沈み込んだ状態となる。したがって、中央電極２０１及び錘部２０３の側面への粒子の回り込み量が少ない（浅い）場合や、中央電極２０１に対する錘部２０３の沈み込み量が大きい場合等には、各電極膜２１０，２１１の上下方向（厚さ方向）におけるラップ量が少なくなる。その結果、中央電極２０１及び錘部２０３が接触したときの電極膜２１０，２１１同士の導通が困難になるおそれがある。
The
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、動作信頼性を向上させることができる電子デバイス、及び電子デバイスの製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an electronic device and an electronic device manufacturing method capable of improving operation reliability.
上記の課題を解決するため、本発明に係る電子デバイスは、柱状の中央電極と、前記中央電極を内側に収容するとともに、内側面が前記中央電極の外側面に接離可能とされた錘部と、前記錘部の周囲を取り囲むとともに、支持部との間で前記錘部を弾性支持する梁部と、を備え、前記中央電極のうち、少なくとも前記外側面全体が導体により構成されていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, an electronic device according to the present invention includes a columnar central electrode, and a weight portion in which the central electrode is accommodated on the inner side and an inner side surface of the electronic device can be contacted and separated from an outer surface of the central electrode. And a beam portion that surrounds the periphery of the weight portion and elastically supports the weight portion with the support portion, and at least the entire outer surface of the central electrode is made of a conductor. It is characterized by.
この構成によれば、錘部の内側面への電極膜の回り込み量が少ない場合や、中央電極に対する錘部の沈み込み量が大きい場合であっても、中央電極及び錘部が接触したときにおける中央電極と錘部の電極膜との導通を確保できる。その結果、加速度スイッチの動作信頼性を確保できる。 According to this configuration, even when the amount of wraparound of the electrode film to the inner surface of the weight portion is small or when the weight portion sinks with respect to the center electrode is large, the center electrode and the weight portion are in contact with each other. The conduction between the center electrode and the electrode film of the weight portion can be ensured. As a result, the operation reliability of the acceleration switch can be ensured.
また、前記中央電極は、その全体が導体により構成されていてもよい。
この構成によれば、中央電極の全体が導体により構成されているため、構成の簡素化を図ることができる。また、中央電極の外側面のみを導体により構成する場合と異なり、導体の剥離等を抑制して、長期に亘って安定した動作信頼性を確保できる。つまり、加速度検知動作を繰り返し実施して、中央電極の側面が多少破損しても、中実な導体で形成しておけば、導通性が損なわれることがないため、耐久性に優れる。
The entire center electrode may be composed of a conductor.
According to this structure, since the whole center electrode is comprised with the conductor, the simplification of a structure can be achieved. In addition, unlike the case where only the outer surface of the central electrode is formed of a conductor, it is possible to suppress the peeling of the conductor and ensure stable operation reliability over a long period of time. That is, even if the acceleration detection operation is repeatedly performed and the side surface of the central electrode is somewhat damaged, if it is formed of a solid conductor, the electrical conductivity is not impaired, and thus the durability is excellent.
また、前記中央電極は、柱部と、前記柱部の外側面全体を被覆する前記導体と、を有していてもよい。
この構成によれば、柱部の外側面のみに導体を形成することで、中央電極全体を導体で構成する場合に比べて材料コストの増加を抑制できる。
また、柱部と導体とを別材料で形成できるので、それぞれに最適な材料を選択することが可能になり、材料選択の自由度を向上させることができる。
Moreover, the said center electrode may have a pillar part and the said conductor which coat | covers the whole outer surface of the said pillar part.
According to this configuration, an increase in material cost can be suppressed by forming the conductor only on the outer side surface of the column portion as compared with the case where the entire central electrode is configured by the conductor.
In addition, since the pillar portion and the conductor can be formed of different materials, it is possible to select an optimal material for each, and the degree of freedom in material selection can be improved.
また、前記中央電極、前記錘部、及び前記梁部は、ＭＥＭＳ技術を用いて形成されていてもよい。
この構成によれば、微小な電子デバイスを高精度に作製することができる。
The center electrode, the weight portion, and the beam portion may be formed using a MEMS technique.
According to this configuration, a minute electronic device can be manufactured with high accuracy.
また、前記梁部は、円弧状に延在していてもよい。
この構成によれば、加速度スイッチの面内方向における反応の等方性を確保して、加速度の入力方向の違いによる感度（梁部の変位）のばらつきを抑制できる。
Further, the beam portion may extend in an arc shape.
According to this configuration, it is possible to ensure the isotropic response in the in-plane direction of the acceleration switch and suppress variations in sensitivity (displacement of the beam portion) due to differences in the input direction of acceleration.
また、本発明に係る電子デバイスの製造方法は、基材に対して貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記貫通孔内に導体を埋設する導体埋設工程と、前記基材に対して前記中央電極、前記錘部、及び前記梁部を成形する成形工程と、を有し、前記成形工程では、前記基材のうち、前記導体の外側面を露出させるように前記基材を成形することを特徴としている。
この構成によれば、基材の貫通孔内に導体を埋設し、その後導体の外側面が露出するように基材を加工することで中央電極、錘部、及び梁部を形成するため、中央電極のうち、少なくとも外側面全体に導体を確実に配置できる。
Moreover, the manufacturing method of the electronic device according to the present invention includes a through hole forming step of forming a through hole in the base material, a conductor embedding step of burying a conductor in the through hole, and the base material Forming a center electrode, the weight portion, and the beam portion, and forming the base material so as to expose an outer surface of the conductor in the base material in the forming step. It is characterized by.
According to this configuration, the conductor is embedded in the through hole of the base material, and then the central electrode, the weight portion, and the beam portion are formed by processing the base material so that the outer surface of the conductor is exposed. A conductor can be reliably arrange | positioned at least to the whole outer surface among electrodes.
また、前記導体埋設工程は、電鋳法を用いて行ってもよい。
この構成によれば、電鋳法を用いて貫通孔内に導体を埋設することで、例えばスパッタ等を用いて行う場合に比べて製造効率の向上を図ることができる。
The conductor burying step may be performed using an electroforming method.
According to this configuration, by embedding a conductor in the through hole using an electroforming method, it is possible to improve the manufacturing efficiency as compared with the case where, for example, sputtering is used.
また、前記貫通孔形成工程、前記導体埋設工程、及び前記成形工程は、ＭＥＭＳ技術を用いて行われてもよい。
この構成によれば、微小な電子デバイスを高精度に作製することができる。
Moreover, the said through-hole formation process, the said conductor embedding process, and the said formation process may be performed using MEMS technology.
According to this configuration, a minute electronic device can be manufactured with high accuracy.
本発明によれば、動作信頼性を向上させることができる。 According to the present invention, operation reliability can be improved.
次に、本発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
［加速度スイッチ］
図１は第１実施形態におけるスイッチ本体１１の平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に相当する断面図である。
図１、図２に示すように、本実施形態の加速度スイッチ１は、スイッチ本体１１と、スイッチ本体１１を厚さ方向で挟持する第１基板１２及び第２基板１３（図２参照）と、を備えている。
Next, an embodiment of the present invention will be described.
<First Embodiment>
[Acceleration switch]
FIG. 1 is a plan view of a
As shown in FIGS. 1 and 2, the
（スイッチ本体）
スイッチ本体１１は、枠体（支持部）３１と、枠体３１の内側に配置された円柱状の中央電極３２と、枠体３１と中央電極３２との間に配置され、中央電極３２を内側に収容する収容孔３３を有する錘部３４と、錘部３４の周囲を取り囲む円弧状とされ、枠体３１との間で錘部３４を弾性支持する梁部３５と、を備えている。なお、以下の説明において、梁部３５の周方向を単に周方向とし、梁部３５の径方向を単に径方向とする。
(Switch body)
The
ここで、図２に示すように、上述したスイッチ本体１１は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるとともに、スイッチ本体１１のうち、少なくとも枠体３１、錘部３４、及び梁部３５は、例えばシリコン等からなる基板２０を用いて一体的に形成されている。なお、以下の説明では、基板２０の厚さ方向を単に厚さ方向といい、図２における下側を厚さ方向の一端側とし、上側を厚さ方向の他端側とする。
Here, as shown in FIG. 2, the above-described
図１、図２に示すように、枠体３１は、厚さ方向から見た平面視で矩形状とされ、その中央部には基板２０を厚さ方向に貫通する円形の貫通孔３１ａが形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
錘部３４は、厚さ方向から見た平面視で円形とされ、その中央部には基板２０を厚さ方向に貫通する収容孔３３が形成されている。なお、錘部３４の外径は、枠体３１の貫通孔３１ａの内径よりも小さく、収容孔３３の内径は中央電極３２の外径よりも大きくなっている。したがって、錘部３４は、その内側面と中央電極３２の外側面との間に径方向におけるギャップが設定されるとともに、加速度スイッチ１への加速度の入力により中央電極３２に対して接離可能とされている。なお、加速度スイッチ１は、初期状態においてギャップを挟んで錘部３４と中央電極３２とが離間したＯＦＦ状態となっている。
また、錘部３４のうち、厚さ方向における他端部は、一端部よりも径方向の内側に張り出した張出部３６を構成している。
The
In addition, the other end portion in the thickness direction of the
図１に示すように、梁部３５は、枠体３１及び錘部３４よりも薄く形成され、弾性変形可能とされている。具体的に、梁部３５は、錘部３４の周囲をほぼ全周に亘って取り囲む円弧部５１と、円弧部５１における周方向の一端部と錘部３４との間を接続する錘部側接続部５２と、円弧部５１における周方向の他端部と枠体３１との間を接続する枠体側接続部５３と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
円弧部５１は、周方向の全周に亘って一定の曲率半径で延在しており、その周方向の両端部が近接した状態で対向している。
錘部側接続部５２は、径方向に沿って延在するとともに、径方向における内側端部が錘部３４の外側面に連設され、径方向における外側端部が円弧部５１における周方向の一端部に連設されている。
枠体側接続部５３は、径方向に沿って錘部側接続部５２と平行に延在するとともに、径方向における外側端部が枠体３１の内側面に連設され、径方向における内側端部が円弧部５１における周方向の他端部に連設されている。
The
The weight portion
The frame body
ここで、図１、図２に示すように、中央電極３２は、枠体３１の中心（貫通孔３１ａの中心）を通り、厚さ方向に沿って延在している。中央電極３２は、電鋳可能な金属材料からなり、本実施形態ではＡｕや、Ｃｕ、Ｎｉ及びその合金等が好適に用いられている。したがって、中央電極３２は、全体が導体により形成されており、その外側面が錘部３４の後述する電極膜４５と径方向で対向している。なお、中央電極３２の厚さは、基板２０の厚さと同等になっている。また、本実施形態における電鋳とは、電解めっきや無電解めっき等のめっき工法を含む概念である。
Here, as shown in FIGS. 1 and 2, the
そして、スイッチ本体１１のうち、少なくとも枠体３１及び中央電極３２の両面には、第１基板１２及び第２基板１３とスイッチ本体１１とをそれぞれ接合するための第１接合膜４１及び第２接合膜４２（例えば、Ａｕ／Ｎｉ等）が形成されている。
図示の例において、第２接合膜４２は、スイッチ本体１１のうち、厚さ方向における他端側の主面には、錘部３４及び梁部３５上を含む全体に亘って形成されるとともに、枠体３１、中央電極３２、錘部３４、及び梁部３５の側面の一部に回り込んで形成されている。そして、第２接合膜４２のうち、第１基板１２と接していない部分は導電層として機能する（特に、錘部３４の内側面に堆積した部分は電極膜４５として機能する）。
The
In the example shown in the drawing, the
図２に示すように、第１基板１２は、例えばガラス等からなり、平面視外形がスイッチ本体１１と同等の形状を呈し、厚さ方向における一端側（図中下側）からスイッチ本体１１を覆っている。また、第１基板１２は、第１接合膜４１を介してスイッチ本体１１の枠体３１及び中央電極３２に接合されている。また、第１基板１２におけるスイッチ本体１１側の主面のうち、枠体３１及び中央電極３２以外に位置する部分は、錘部３４の変位を許容する逃げ部５６が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
第２基板１３は、第１基板１２と同様の材料からなるとともに、平面視外形がスイッチ本体１１と同等の形状を呈し、厚さ方向における他端側（図中上側）からスイッチ本体１１を覆っている。また、第２基板１３は、第２接合膜４２を介してスイッチ本体１１の枠体３１及び中央電極３２に接合されている。これにより、加速度スイッチ１のうち、枠体３１、第１基板１２、及び第２基板１３で画成された内側空間に、中央電極３２、及び梁部３５が封止されている。また、第２基板１３におけるスイッチ本体１１側の主面のうち、枠体３１及び中央電極３２以外に位置する部分は、錘部３４の変位を許容する逃げ部５７が形成されている。
The
さらに、第２基板１３のうち、中央電極３２上に位置する部分、及び枠体３１上に位置する部分には、それぞれ厚さ方向に貫通して第２接合膜４２を露出させる露出孔５８が形成されている。そして、第２基板１３には、各露出孔５８を通して第２接合膜４２と外部装置とを導通させるための貫通電極５９（例えば、Ａｌ等）が各別に形成されている。すなわち、第２接合膜４２のうち、中央電極３２上及び枠体３１上に位置する部分は、中央電極３２及び錘部３４の電極膜４５と外部装置との間を接続するための回路としても機能している。
Furthermore, in the portion of the
［加速度スイッチの製造方法］
次に、上述した加速度スイッチ１の製造方法について説明する。図３〜図５は、加速度スイッチ１の製造方法を説明するための工程図であって、図２に相当する断面図である。
まず、図３（ａ）に示すように、基板（基材）２０のうち、中央電極３２に相当する部分に貫通孔６１（図３（ｂ）参照）を形成する（貫通孔形成工程）。具体的には、図３（ｂ）に示すように、図示しないマスクを用いてＤＲＩＥ（深掘り反応性イオンエッチング）等のドライエッチングを、例えば基板２０における厚さ方向の一端側から行い、基板２０を厚さ方向に貫通する貫通孔６１を形成する。本実施形態のように、基板２０における厚さ方向の一方側のみからのエッチングにより貫通孔６１を一括して形成することで、製造効率の向上を図ることができる。但し、基板２０の両側からそれぞれエッチングを行い貫通孔６１を形成しても構わない。
[Acceleration switch manufacturing method]
Next, a method for manufacturing the
First, as shown to Fig.3 (a), the through-hole 61 (refer FIG.3 (b)) is formed in the part corresponded to the
その後、図３（ｃ）に示すように、基板２０の厚さ方向における一端側の主面上にマスクを介してサポート基板６２を固定する。なお、サポート基板６２は、導体により構成されていることが好ましい。
Thereafter, as shown in FIG. 3C, the
次に、図４（ａ）に示すように、基板２０の貫通孔６１内に電鋳体６３を形成する電鋳工程（導体埋設工程）を行う。具体的には、電鋳液が貯留された電鋳槽内に、電鋳材料からなる電極と、基板２０（及びサポート基板６２）と、を浸漬させた後、電極とサポート基板６２との間に電圧を印加する。すると、電極を構成する電鋳材料が電鋳液内を移動することで、基板２０の貫通孔６１及びマスクを通して、サポート基板６２上に析出する。そして、サポート基板６２上で電鋳材料を成長させることで、貫通孔６１内に電鋳体（導体）６３が形成される。なお、本実施形態の電鋳工程では、少なくとも貫通孔６１内が埋まるまで電鋳体６３を成長させる。
Next, as shown in FIG. 4A, an electroforming process (conductor embedding process) for forming an
その後、図４（ｂ）に示すように、サポート基板６２及びマスクを基板２０から剥離した後、基板２０の両面を研磨する。これにより、電鋳体６３が基板２０の両主面と面一の状態で貫通孔６１内に埋設される。
Thereafter, as shown in FIG. 4B, after the
次に、図４（ｃ）に示すように、基板２０及び電鋳体６３の厚さ方向における一端側の主面上に、第１接合膜４１を形成する（第１接合膜形成工程）。具体的には、リフトオフ法等を用い、基板２０及び電鋳体６３の厚さ方向における一端側の主面上のうち、枠体３１、及び中央電極３２に相当する部分のみに第１接合膜４１を残存させる。
Next, as shown in FIG. 4C, the
次に、図４（ｄ）に示すように、上述した貫通孔形成工程と同様の方法（エッチング等）により、基板２０を加工することで、基板２０のうち、枠体３１、中央電極３２、及び錘部３４以外に相当する部分に所定深さの凹部７０を形成する（第１エッチング工程）。このとき、電鋳体６３の外側面が露出するように基板２０を除去する。これにより、枠体３１、中央電極３２、及び錘部３４が成形される。なお、凹部７０の深さ（エッチング量）は、基板２０の厚さと梁部３５の厚さとの差分に相当している。
Next, as shown in FIG. 4D, by processing the
その後、図５（ａ）に示すように、枠体３１及び中央電極３２に、第１接合膜４１を介して第１基板１２を接合する（第１基板接合工程）。
Thereafter, as shown in FIG. 5A, the
次に、図５（ｂ）に示すように、図示しないマスクを用いてＤＲＩＥ等のドライエッチングを、基板２０の他端側から行い、基板２０のうち、枠体３１、錘部３４、及び梁部３５以外に相当する部分を除去する（第２エッチング工程）。これにより、凹部７０が厚さ方向に貫通することで、梁部３５が成形されるとともに、中央電極３２と錘部３４とがギャップを介して離間した状態になる。
Next, as shown in FIG. 5B, dry etching such as DRIE is performed from the other end side of the
続いて、図５（ｃ）に示すように、スパッタ等を用い、基板２０及び中央電極３２の厚さ方向における他端側の主面全体に亘って第２接合膜４２を成膜する（第２接合膜形成工程）。このとき、第２接合膜４２を形成する際の粒子は、中央電極３２、錘部３４、及び梁部３５の側面の一部にも堆積する。そして、第２接合膜４２のうち、錘部３４の内側面に堆積した部分が電極膜４５を構成する。
Subsequently, as shown in FIG. 5C, the
その後、図５（ｄ）に示すように、枠体３１及び中央電極３２に、第２接合膜４２を介して第２基板１３を接合する（第２基板接合工程）。
Thereafter, as shown in FIG. 5D, the
最後に、図２に示すように、第２基板１３に対してＡｌ等からなる金属膜を成膜し、その後パターニングすることで、貫通電極５９を形成する（貫通電極形成工程）。
以上により、上述した加速度スイッチ１が完成する。
Finally, as shown in FIG. 2, a metal film made of Al or the like is formed on the
Thus, the
図６は、加速度スイッチ１の動作説明図であって、図１に相当する平面図である。なお、詳述はしないが、加速度スイッチ１は厚さ方向を上下方向に一致させて使用されるため、錘部３４は中央電極３２に対して下方に沈み込んでいる。
このように構成された加速度スイッチ１では、図６に示すように、初期状態の加速度スイッチ１に対して例えば矢印Ｑ方向に加速度が入力されると、錘部３４を除く加速度スイッチ１全体が矢印Ｑ方向に移動する。
FIG. 6 is an operation explanatory view of the
In the
一方、錘部３４は、梁部３５を介して枠体３１に支持されているため、慣性によりその場に留まろうとする。これにより、枠体３１及び中央電極３２と錘部３４とが相対移動するとともに、この相対移動に伴い梁部３５が弾性変位する。そして、中央電極３２と錘部３４の電極膜４５とが電気的に接触することで、加速度スイッチ１がＯＮ状態となる。そして、外部装置は、貫通電極５９を介して加速度スイッチ１のＯＮ状態を検出信号として検出することで、所定の動作を行う。
On the other hand, since the
ここで、本実施形態では、中央電極３２のうち、少なくとも外側面全体が導体により構成されている。そのため、錘部３４の内側面への電極膜４５の回り込み量が少ない場合や、中央電極３２に対する錘部３４の沈み込み量が大きい場合であっても、中央電極３２及び錘部３４が接触したときにおける中央電極３２と錘部３４の電極膜４５との導通を確保できる。その結果、加速度スイッチ１の動作信頼性を確保できる。
しかも、本実施形態では、中央電極３２の全体が導体により形成されているため、構成の簡素化を図ることができる。また、中央電極３２の外側面のみを導体により構成する場合と異なり、導体の剥離等を抑制して、長期に亘って安定した動作信頼性を確保できる。つまり、加速度検知動作を繰り返し実施して、中央電極３２の側面が多少破損しても、中実な導体で形成しておけば、導通性が損なわれることがないため、耐久性に優れる。
Here, in the present embodiment, at least the entire outer surface of the
In addition, in the present embodiment, since the entire
また、本実施形態では、スイッチ本体１１がＭＥＭＳ技術を用いて形成されているため、微小な加速度スイッチ１を高精度に作製することができる。
さらに、梁部３５が円弧部５１を備えているため、加速度スイッチ１の面内方向における反応の等方性を確保して、加速度の入力方向の違いによる感度（梁部３５の変位）のばらつきを抑制できる。
Moreover, in this embodiment, since the
Further, since the
また、本実施形態の加速度スイッチ１は、基板２０の貫通孔６１内に電鋳体６３を形成し、その後電鋳体６３の外側面が露出するように基板２０を加工することでスイッチ本体１１を形成するため、中央電極３２のうち、少なくとも外側面全体に導体を確実に配置できる。
特に、電鋳法を用いて貫通孔内に中央電極３２を形成することで、例えばスパッタ等を用いて行う場合に比べて製造効率の向上を図ることができる。
Moreover, the
In particular, by forming the
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図７は第２実施形態におけるスイッチ本体１００の平面図であり、図８は図７のＢ−Ｂ線に相当する断面図である。なお、以下の説明では、上述した第１実施形態と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。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a plan view of the
図７、図８に示すように、本実施形態の加速度スイッチ１１０において、スイッチ本体１００の中央電極１０１は、基板２０からなる柱部１０２と、柱部１０２の外側面全体を被覆する筒状の電極膜（導体）１０３と、を備えている。
電極膜１０３は、厚さ方向における両端面が柱部１０２と面一に形成されるとともに、錘部３４の電極膜４５と対向している。
As shown in FIG. 7 and FIG. 8, in the
The
次に、上述した加速度スイッチ１１０の製造方法について説明する。図９、図１０は、加速度スイッチ１１０の製造方法を説明するための工程図であって、図８に相当する断面図である。
まず図９（ａ）に示すように、基板２０のうち、電極膜１０３に相当する部分に筒状の貫通孔１２０（図９（ｃ）参照）を形成する（貫通孔形成工程）。具体的には、上述した第１実施形態と同様に、図示しないマスクを用いてＤＲＩＥ等のエッチングを行い、電極膜１０３に相当する部分に凹部６０を形成する。その後、図９（ｂ）に示すように、基板２０の厚さ方向における一端側の主面上にマスクを介してサポート基板６２を固定する。
Next, a method for manufacturing the
First, as shown in FIG. 9A, a cylindrical through hole 120 (see FIG. 9C) is formed in a portion of the
次に、図９（ｃ）に示すように、図示しないマスクを用いてＤＲＩＥ等のドライエッチングを、基板２０における厚さ方向の他端側から行い、基板２０のうち、電極膜１０３に相当する部分を除去する。これにより、凹部６０が厚さ方向に貫通することで、基板２０に筒状の貫通孔１２０が形成されるとともに、貫通孔１２０の内側に柱部１０２が残存する。
Next, as shown in FIG. 9C, dry etching such as DRIE is performed from the other end side in the thickness direction of the
続いて、図９（ｄ）に示すように、上述した第１実施形態と同様の方法により、基板２０の貫通孔１２０内に電鋳体（導体）１２１を形成する電鋳工程を行う。すなわち、サポート基板６２上で電鋳材料を成長させることで、貫通孔１２０内に電鋳体１２１を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 9D, an electroforming process for forming an electroformed body (conductor) 121 in the through
その後、図１０（ａ）に示すように、サポート基板６２及びマスクを基板２０から剥離した後、基板２０の両面を研磨する。これにより、電鋳体１２１が基板２０の両主面と面一の状態で貫通孔１２０内に埋設される。
Thereafter, as shown in FIG. 10A, after the
次に、図１０（ｂ）に示すように、第１実施形態と同様に、基板２０及び電鋳体１２１の厚さ方向における一端側の主面上に、第１接合膜４１を形成する。
その後、上述した貫通孔形成工程と同様の方法（エッチング等）により、基板２０を加工することで、基板２０のうち、枠体３１、中央電極３２、及び錘部３４以外に相当する部分を除去する。このとき、電鋳体１２１の外側面が露出するように基板２０を除去する。これにより、枠体３１、中央電極１０１、及び錘部３４が成形される。
Next, as shown in FIG. 10B, the
Thereafter, by processing the
その後、上述した第１実施形態と同様の工程を経ることで、上述した加速度スイッチ１１０が完成する。
Then, the
この構成によれば、上述した第１実施形態と同様の作用効果を奏するとともに、柱部１０２の外側面のみに電極膜１０３を形成することで、材料コストの増加を抑制できる。
また、柱部１０２と電極膜１０３とを別材料で形成できるので、それぞれに最適な材料を選択することが可能になり、材料選択の自由度を向上させることができる。この場合、柱部１０２はシリコンに限らず、樹脂材料や金属材料等、種々の材料を選択することができる。
According to this configuration, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained, and the
In addition, since the
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１１は、第３実施形態における加速度スイッチ３００の断面図である。なお、以下の説明では、上述した第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、スイッチ本体１１を構成する基材として、シリコン支持層３２１、ＳｉＯ２等からなるストッパ層３２２、及びシリコン活性層３２３が順次積層された、いわゆるＳＯＩ(Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ)基板３２４を用いる点で上述した第１実施形態と相違している。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a cross-sectional view of the
In the present embodiment, a so-called SOI (Silicon-On-Insulator) substrate in which a
図１１に示すように、本実施形態のスイッチ本体１１において、梁部３５は、ＳＯＩ基板３２４のうち、シリコン支持層３２１及びストッパ層３２２が除去された構成（シリコン活性層３２３のみが残存した構成）からなり、弾性変形可能とされている。
As shown in FIG. 11, in the
次に、加速度スイッチ３００の製造方法について説明する。図１２〜図１４は、加速度スイッチ３００の製造方法を説明するための工程図であって、図１１に相当する断面図である。
まず、図１２（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板３２４のうち、中央電極３２に相当する部分に貫通孔６１（図１２（ｄ）参照）を形成する（貫通孔形成工程）。具体的には、図１２（ｂ）に示すように、図示しないマスクを用いてＤＲＩＥ等のドライエッチングを、ＳＯＩ基板３２４における厚さ方向の一端側から行い、中央電極３２に相当する部分のシリコン支持層３２１を除去する。また、ＨＦ処理等のウェットエッチングを行い、ＳＯＩ基板３２４のうち、中央電極３２に相当する部分のストッパ層３２２を除去する。
Next, a method for manufacturing the
First, as shown in FIG. 12A, a through hole 61 (see FIG. 12D) is formed in a portion of the
そして、図１２（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板３２４の厚さ方向における一端側の主面上にマスクを介してサポート基板６２を固定する。その後、図１２（ｄ）に示すように、図示しないマスクを用いてＤＲＩＥ等のドライエッチングを、ＳＯＩ基板３２４における厚さ方向の他端側から行い、ＳＯＩ基板３２４のうち、中央電極３２に相当する部分のシリコン活性層３２３を除去する。これにより、ＳＯＩ基板３２４に貫通孔６１が形成される。
Then, as shown in FIG. 12C, the
続いて、図１３（ａ）に示すように、上述した第１実施形態と同様の方法により、ＳＯＩ基板３２４の貫通孔６１内に電鋳体６３を形成する電鋳工程を行う。
次に、図１３（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板３２４及び電鋳体６３の厚さ方向における一端側の主面上に、第１接合膜４１を形成する（第１接合膜形成工程）。
そして、図１３（ｃ）に示すように、上述した貫通孔形成工程と同様の方法（エッチング等）により、ＳＯＩ基板３２４を加工することで、ＳＯＩ基板３２４のうち、枠体３１、中央電極３２、及び錘部３４以外に相当する部分のシリコン支持層３２１及びストッパ層３２２を除去する。
Subsequently, as shown in FIG. 13A, an electroforming process for forming an
Next, as shown in FIG. 13B, the
And as shown in FIG.13 (c), by processing the
その後、図１４（ａ）に示すように、上述した第１実施形態と同様に、ＳＯＩ基板３２４に対して第１基板１２を接合する（第１基板接合工程）。
Thereafter, as shown in FIG. 14A, the
次に、図１４（ｂ）に示すように、図示しないマスクを用いてＤＲＩＥ等のドライエッチングを行い、枠体３１、錘部３４、及び梁部３５以外に相当する部分のシリコン活性層３２３を除去する（シリコン活性層除去工程）。これにより、梁部３５が成形されるとともに、中央電極３２と錘部３４とがギャップを介して離間した状態になる。
Next, as shown in FIG. 14B, dry etching such as DRIE is performed using a mask (not shown), and the silicon
続いて、図１４（ｃ）に示すように、上述した第１実施形態と同様の方法により、ＳＯＩ基板３２４の厚さ方向における他端側の主面全体に亘って第２接合膜４２を成膜する。続いて、図１４（ｄ）に示すように、ＳＯＩ基板３２４に対して第２基板１３を接合する（第２基板接合工程）。
Subsequently, as shown in FIG. 14C, the
最後に、図１１に示すように、第２基板１３に対してＡｌ等からなる金属膜を成膜し、その後パターニングすることで、貫通電極５９を形成する（貫通電極形成工程）。
以上により、上述した加速度スイッチ３００が完成する。
Finally, as shown in FIG. 11, a metal film made of Al or the like is formed on the
As described above, the
この構成によれば、スイッチ本体１１を構成する基材として、ＳＯＩ基板３２４のシリコン活性層３２３により梁部３５を構成することで、高精度なスイッチ本体１１を製造でき、動作信頼性の更なる向上を図ることができる。
According to this configuration, by configuring the
なお、上述した第３実施形態の加速度スイッチ３００では、第１実施形態のスイッチ本体１１をＳＯＩ基板３２４で作製する場合について説明したが、図１５に示す加速度スイッチ３００のように、第２実施形態のスイッチ本体１００をＳＯＩ基板３２４で作製しても構わない。
この場合には、図１６（ａ）に示すように、上述した第３実施形態と同様の方法により、ＳＯＩ基板３２４のうち、電極膜１０３に相当する部分に筒状の貫通孔１２０を形成した後、図１６（ｂ）に示すように、貫通孔１２０内に電鋳体１２１を形成する。これにより、電鋳体１２１がＳＯＩ基板３２４の両主面と面一の状態で貫通孔１２０内に埋設される。
そして、図１６（ｃ）に示すように、上述した貫通孔形成工程と同様の方法（エッチング等）により、ＳＯＩ基板３２４を加工することで、ＳＯＩ基板３２４のうち、枠体３１、中央電極１０１、及び錘部３４以外に相当する部分のシリコン支持層３２１及びストッパ層３２２を除去する。
In the
In this case, as shown in FIG. 16A, a cylindrical through-
Then, as shown in FIG. 16C, the
その後、上述した第３実施形態と同様の工程を経ることで、上述した加速度スイッチ３００が完成する。
Then, the
なお、本発明は、図面を参照して説明した上記各実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上述した実施形態では、中央電極３２，１０１のうち、少なくとも外側面全体に電鋳法を用いて導体を形成した場合について説明したが、これに限らず、種々の方法を用いることが可能である。例えば、基材（基板２０やＳＯＩ基板３２４）の貫通孔６１，１２０内に導体を直接埋め込む等の方法を採用しても構わない。具体的には、貫通孔（例えば、貫通孔６１）よりも外径の大きいピンを、貫通孔６１内に圧入したり、貫通孔６１よりも外径の小さいピンを、貫通孔６１内に挿入した後、ピンと貫通孔６１との間の隙間に低融点金属に流し込んでピンと基板２０とを固定したりしても構わない。
また、上述した実施形態では、サポート基板６２を電極として電鋳を行う構成について説明したが、これに限らず、サポート基板６２を絶縁材料により形成し、別途電極を用意しても構わない。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments described with reference to the drawings, and various modifications are conceivable within the technical scope thereof.
For example, in the above-described embodiment, the case where the conductor is formed using the electroforming method on at least the entire outer surface of the
In the above-described embodiment, the structure in which electroforming is performed using the
さらに、上述した実施形態では、錘部３４が中央電極３２と同軸状に配置される構成について説明したが、これに限らず、中央電極３２の中心に対して偏心して配置されるような構成であっても構わない。
Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the
また、上述した実施形態では、梁部３５が円弧状である構成について説明したが、これに限らず、矩形状等、適宜設計変更が可能である。また、これに伴い、中央電極３２や錘部３４の平面視形状についても、矩形状等、適宜設計変更が可能である。すなわち、梁部３５は、錘部３４の周囲を取り囲んでいれば構わない。
また、梁部３５の周方向における長さについても適宜設計変更が可能である。
In the above-described embodiment, the configuration in which the
The design of the length of the
また、錘部３４の重さや、梁部３５のばね定数（幅や厚さ等）、錘部３４と中央電極３２，１０１との間のギャップ量等については、要求される感度に基づいて適宜設計変更が可能である。
さらに、上述した実施形態では、本発明の電子デバイスを加速度スイッチ１，１１０に適用した場合について説明したが、これに限らず、加速度センサ等に本発明を適用しても構わない。
Further, the weight of the
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the electronic device of the present invention is applied to the acceleration switches 1 and 110 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to an acceleration sensor or the like.
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各変形例を適宜組み合わせても構わない。 In addition, in the range which does not deviate from the meaning of this invention, it is possible to replace suitably the component in the embodiment mentioned above by a known component, and you may combine each modification mentioned above suitably.
１，１１０…加速度スイッチ
２０…基板（基材）
３１…枠体（支持部）
３２，１０１…中央電極
３４…錘部
３５…梁部
６１，１２０…貫通孔
６３，１２１…電鋳体（導体）
１０２…柱部
１０３…電極膜（導体）
３２４…ＳＯＩ基板（基材）
1,110 ...
31 ... Frame (supporting part)
32, 101 ...
102:
324 ... SOI substrate (base material)
Claims (8)
前記中央電極を内側に収容するとともに、内側面が前記中央電極の外側面に接離可能とされた錘部と、
前記錘部の周囲を取り囲むとともに、支持部との間で前記錘部を弾性支持する梁部と、を備え、
前記中央電極のうち、少なくとも前記外側面全体が導体により構成されていることを特徴とする電子デバイス。 A columnar center electrode;
The central electrode is housed inside, and a weight portion whose inner side surface is capable of contacting and separating from the outer side surface of the central electrode;
A beam portion that surrounds the periphery of the weight portion and elastically supports the weight portion with the support portion, and
An electronic device, wherein at least the entire outer surface of the central electrode is made of a conductor.
柱部と、
前記柱部の側面全体を被覆する前記導体と、を有していることを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。 The central electrode is
The pillar,
The electronic device according to claim 1, further comprising: the conductor that covers the entire side surface of the column portion.
基材に対して貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記貫通孔内に導体を埋設する導体埋設工程と、
前記基材に対して前記中央電極、前記錘部、及び前記梁部を成形する成形工程と、を有し、
前記成形工程では、前記基材のうち、前記導体の側面を露出させるように前記基材を成形することを特徴とする電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device according to any one of claims 1 to 5,
A through hole forming step of forming a through hole with respect to the substrate;
A conductor burying step of burying a conductor in the through hole;
Forming the center electrode, the weight part, and the beam part with respect to the base material,
In the molding step, the base material is molded so as to expose a side surface of the conductor in the base material.
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