JP5257383B2 - スイッチ及びその製造方法並びにリレー - Google Patents
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Description
可動接点部の移動方向と垂直な面が接点(接触面)となったMEMS(Micro Electrical-Mechanical Systems)スイッチとしては、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(a)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、図1(b)に示すようにメッキ層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を接触させ、あるい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。
また、可動接点がベース基板と平行に移動して可動接点どうしが接触又は離間する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。
(構造)
図3(a)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、絶縁膜42を介してその下面をベース基板32の上面に固定され、可動接点部34はベース基板32の上面から浮いていて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。
スイッチ31は、MEMS技術を用いて製作される。図4(a)〜(d)及び図5(a)〜(d)は、スイッチ31の製造工程の一例を表している。
また、スイッチ31は、図6(a)〜(d)及び図7(a)〜(d)に示すような工程で作製することもできる。以下、この第2の製造方法を説明する。
また、スイッチ31は、図4(a)〜(d)及び図8(a)〜(d)に示すような工程で作製することもできる。第3の製造方法でも、始めに図4(a)〜(d)の工程により、基板A1の上面に密着層A3を形成し、配線パターン部48、58を形成しようとする領域以外の領域にモールド部A2を設け、配線パターン部48、58を形成しようとする領域において密着層A3の上に配線層A4と接点層A5を積層した後、モールド部A2を剥離液で剥離させる。この図4(a)〜(d)の工程については、すでに説明しているので省略する。
(構造)
図9は、本発明の実施形態2によるスイッチ31Aの構造を示す断面図である。このスイッチ31Aでは、固定接点基板41の上面に形成された密着層43の上に直接に接点層45を形成して固定接点部33を形成してあり、可動接点基板51の上面に形成された密着層53の上に直接に接点層55を形成して可動接点部34を構成している。接点層45、55の互いに対向する端面が固定接点46及び可動接点56となっている点は実施形態1と同じである。したがって、実施形態1のスイッチ31と比較すると、スイッチ31Aには配線層44、54が存在せず、配線パターン部48は密着層43と接点層45の2層構造となり、配線パターン部58も密着層53と接点層55の2層構造となっており、接点層45、55が接点どうしを接触させる機能と信号を伝送する機能(配線層の機能)とを兼ねている。
図10(a)〜(d)及び図11(a)〜(c)は、スイッチ31Aの製造工程の一例を表している。
また、スイッチ31Aは、図12(a)〜(d)及び図13(a)〜(c)に示すような工程で作製することもできる。以下、この第2の製造方法を説明する。
つぎに、本発明の実施形態3による高周波用の静電リレー31Bの構造を説明する。図14は、静電リレー31Bの構造を示す平面図である。図15は、図14のA部を拡大して示す斜視図、図16は、図14のB−B線に沿った概略断面図である。
31B 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
41 固定接点基板
51 可動接点基板
43、53 密着層
44、44a、44b、54 配線層
45、45a、45b、55 接点層
46、46a、46b 固定接点
56 可動接点
63 固定電極
67 枝状電極部
74 櫛歯状電極部
A1 基板
A2 モールド部
A3 密着層
A4 配線層
A5 接点層
A7 リセス
Claims (12)
- 第1の基板の上方に第1の接点層を含む複数の層を形成された第1の接点部と、第2の基板の上方に第2の接点層を含む複数の層を形成された第2の接点部とを備え、
前記第1の接点層における、当該接点層の成膜時における成長方向に平行な端面を第1の接点部の接点とし、
前記第2の接点層における、当該接点層の成膜時における成長方向に平行な端面を第2の接点部の接点とし、
前記第1の接点部と前記第2の接点部のうち少なくとも一方の接点部において、当該接点部の接点が、当該接点部における接点層以外の層及び当該接点部の基板のそれぞれの端面よりも突出し、
前記第1の接点部の接点と前記第2の接点部の接点とを対向させて両接点を互いに接触又は離間させるようにしたことを特徴とするスイッチ。 - 前記第1及び第2の接点層は、貴金属、合金、導電性を有するSi系材料又は導電性酸化物のうちのいずれかの材料によって形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のスイッチ。
- 前記第1の接点部は、前記第1の基板の上方に第1の配線層を形成され、前記第1の配線層の上面に前記第1の接点層を形成され、
前記第2の接点部は、前記第2の基板の上方に第2の配線層を形成され、前記第2の配線層の上面に前記第2の接点層を形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のスイッチ。 - 接点が接点層以外の層及び基板のそれぞれの端面よりも突出した前記少なくとも一方の接点部においては、当該接点部の配線層の端面は、当該接点部の接点層と接する側の縁から当該接点部の基板に近くなる方向に向けてしだいに引っ込んだ傾斜面となっていることを特徴とする、請求項3に記載のスイッチ。
- 前記第1及び第2の配線層は、貴金属、合金、導電性を有するSi系材料又は導電性酸化物のうちのいずれかの材料によって形成されていることを特徴とする、請求項3に記載のスイッチ。
- 基板の上方において接点層を含む複数の層を前記基板の厚み方向で成長させることにより前記基板の上方に接点層を含む複数の層を形成し、その最上面に所定パターンのモールド部を形成する工程と、
前記モールド部をマスクとして前記接点層を含む複数の層をエッチングすることにより前記接点層を含む複数の層を複数領域に分割するとともに、前記接点層のエッチングされた面によって接点となる面を形成する工程と、
前記接点層を含む複数層の分割された領域間において前記基板の表面を等方性エッチングして前記基板の表面にリセスを形成する工程と、
前記接点層を含む複数層の分割された領域間において前記基板を異方性エッチングすることにより、前記接点層を含む複数層の分割された領域に合わせて前記基板を複数に分割する工程と、
前記分割された領域のうち少なくとも1つの領域において、前記接点層以外の層をエッチングすることによって前記接点層以外の層の端面を前記接点層の接点となる面よりも後退させる工程と、
を備えたことを特徴とするスイッチの製造方法。 - 基板の上方に所定パターンのモールド部を形成し、
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で接点層を含む複数の層を前記基板の厚み方向で成長させることにより前記基板の上方に前記接点層を含む複数の層を形成する工程と、
前記モールド部を除去し、前記接点層の前記モールド部側面に接していた面によって接点となる面を形成する工程と、
前記接点層を含む複数層の分離された領域間において前記基板の表面を等方性エッチングして前記基板の表面にリセスを形成する工程と、
前記接点層を含む複数層の分離された領域間において前記基板を異方性エッチングすることにより、前記接点層を含む複数層の分離された領域に合わせて前記基板を複数に分割する工程と、
前記分離された領域のうち少なくとも1つの領域において、前記接点層以外の層をエッチングすることによって前記接点層以外の層の端面を前記接点層の接点となる面よりも後退させる工程と、
を備えたことを特徴とするスイッチの製造方法。 - 前記接点層は、蒸着、スパッタリング、MBE、CVD、メッキ、スプレー法、ゾルゲル法、インクジェット法又はスクリーン印刷などの堆積法によって形成されることを特徴とする、請求項6又は7に記載のスイッチの製造方法。
- 前記接点層を含む複数の層は、前記基板の上方に形成された配線層の上面に接点層を形成されたものであることを特徴とする、請求項6又は7に記載のスイッチの製造方法。
- 前記接点層以外の層の端面を前記接点層の接点となる面よりも後退させる前記工程においては、前記配線層の端面を前記接点層側から前記基板に向かうに従って大きく後退するように傾斜させることを特徴とする、請求項9に記載のスイッチの製造方法。
- 前記配線層は、蒸着、スパッタリング、MBE、CVD、メッキ、スプレー法、ゾルゲル法、インクジェット法又はスクリーン印刷などの堆積法によって形成されることを特徴とする、請求項9に記載のスイッチの製造方法。
- 請求項1に記載したスイッチと、前記第1の接点部と前記第2の接点部のうち少なくとも一方の接点部を前記第1の接点部と前記第2の接点部の接点どうしの接触面に垂直な方向へ移動させて前記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するリレー。
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