JPH06350105A - マイクロマシンとその製造方法 - Google Patents

マイクロマシンとその製造方法

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JPH06350105A
JPH06350105A JP5135507A JP13550793A JPH06350105A JP H06350105 A JPH06350105 A JP H06350105A JP 5135507 A JP5135507 A JP 5135507A JP 13550793 A JP13550793 A JP 13550793A JP H06350105 A JPH06350105 A JP H06350105A
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movable
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micromachine
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JP5135507A
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Hiroyuki Okada
博之 岡田
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NEC Corp
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NEC Corp
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Publication date
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    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
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    • G01P2015/0828—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends

Abstract

(57)【要約】 【目的】マイクロマシンの一例であるセンサにおいて、
製造工程中に可動部１１と固定部１２と連結する部分を
破損すること無く高い歩留りが得られるとともに複数の
センサの支持部１３の切断処理が同時に行ない生産性の
向上を図る。 【構成】可動部１１の片持ち連結部を補強する電気抵抗
の高い導電性の支持部１３を予じめ設け、可動部１１お
よび固定部１２を形成し、パッケージに組込み後、配線
１４に電流を流し支持部１３を加熱溶断して可動部１１
を固定部１２から分離している。また、この補強部材の
切断作業は多数のセンサに対して同時に行なっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロマシンに関
し、特に微小圧力を伝達するマイクロアクチュエータあ
るいは微少流量および圧力並びに加速度等を検知するマ
イクロセンサ等のマイクロマシンに関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、マイクロマシンは半導体プロセス
技術を利用して極めて微少の複数の機構部を一体化させ
た状態で作製するものである。しかしながら、これら機
構部は微少の上に互いに支える連結部が脆弱であるがた
めに製造プロセス中に発生するインパルス的な衝撃によ
って連結部が破損し極めて歩留りの低いものであった。
【０００３】図５は従来の一例を示すセンサの平面図お
よび断面図である。このような低い歩留りを向上する方
法が特開昭６２一１９０７４８号公報に開示されてい
る。この方法は、このマイクロマシンの代表的な例とし
て加速度を検知するセンサに適用されたものであって、
図５に示すように、エッチング加工によりシリコン半導
体基板から固定部２２と固定部２２から派生する連結部
２０で片持する可動部２１とをエッチング加工により一
枚のシリコン半導体基板から抉り出して形成し、この可
動部２１と固定部２２と連結する連結部２０以外に支え
を補強するために、部材に負荷がかからないＣＶＤによ
るシリコン薄膜を形成して仮止用の薄膜３１を設け、こ
の薄膜３１で可動部材２１の支えを補強することによっ
て連結部材の破損を防止していた。そして、最終のパッ
ケージに組込み後にこの仮止用の薄膜３１にパッケージ
の外からレーザ光を照射して溶断してセンサとして完成
させていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
方法では、センサがパッケージに固定されるまでの製造
プロセスでは有効であるものの、パッケージ工程で発生
する種々の振動に構造体のもつ固有振動数に近い振動を
僅かに含み、このためこの振動エネルキーによって仮止
め用の薄膜は勿論連結部も破壊されることが多々ある。
特に、近年、高感度化のための可動部材の重量の増加あ
るいは片持部材の延長などに伴ない連結部の破損による
不良発生率が増大することとなった。また、レーザ光を
照射するためにパッケージにレーザ光透過窓やあるいは
仮止め用部材にレーザ光が到達するための空間部を必要
としパッケージの構造に制約を受ける欠点がある。さら
に、レーザ加工機で切断するにしても、パッケージング
されたマイクロマシンの位置決めレーザ光照射といった
シーケンス動作を伴ない、バッチ式のように一度に大量
に生産することは困難であった。
【０００５】従って、本発明の目的は、パッケージに特
別な構造を設ける必要が無いとともに可動部材と固定部
材の連結部を破損することが無く高い歩留りでかつ大量
に生産できる構造をもつマイクロマシンを提供すること
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、固定部
材と、この固定部材と連結部材を介して支えられる可動
部材と、前記連結部材とは別に前記固定部材より派生し
前記可動部材を支える支持部材とを有し、前記固定部材
および前記可動部材をパッケージに組込み後に前記支持
部材を切断してなるマイクロマシンにおいて、前記支持
部材が導電部材であって、電流を流しその抵抗加熱で該
支持部材を溶断するマイクロマシンである。
【０００７】前記支持部材が前記可動部材および前記固
定部材並びに前記連結部材のそれぞれの融点より低い融
点をもつ材料であって、加熱することによって前記支持
部材を溶断するマイクロマシンであることができる。
【０００８】また、前記支持部材が前記可動部材および
前記固定部材並びに前記連結部材のそれぞれの固有振動
数と異なる固有振動数をもつ材料であって、前記支持部
材の該固有振動数を加えることによって前記支持部材を
破断するマイクロマシンであることができる。
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【０００９】図１（ａ）および（ｂ）は本発明の第１の
実施例を示すセンサの平面図および断面図、図２は図１
のセンサをパッケージングするときの状態を示す断面図
である。このセンサは、図１に示すように、シリコン半
導体基板である固定部１２と可動部１１にリンあるいは
ホウ素などの不純物を注入し導体である拡散層を形成し
支持部１３にコンタクト１５を介して接続する配線１４
とし、この配線の一端にボンディングパッドを形成し、
これらボンディングパッドに電流を供給するワイヤーを
接続したことである。
【００１０】このように構成することによって、製造中
は、図２に示すように、緩衝用のダンピング用キャップ
２４を必要に応じて被せてワイヤボンディングあるいは
パッケージングを行なう。そしてパッケージング後に、
ボンデイングパッドおよび配線１４を経由して電流を流
せば、低濃度の支持部１３は高抵抗であるため局部的に
加熱され溶融して切断される。この破断のための電流供
給に際しは、一切の振動を与えることも無く施工が出来
るとともに多くを並べて同時に出来るという利点があ
る。ここで、この実施例では電流を供給する配線を拡散
による配線で述べたが、通常の金属蒸着による金属配線
でも良い。要はプロセス工程順序を考慮していずれかに
決めるべきである。
【００１１】図３（ａ）および（ｂ）は第１の実施例を
適用した他の構造のセンサを示す平面図および断面図で
ある。また、図３に示すように、固定部１２ａおよび可
動部１１ａと支持部１３ａが材質および形状が異って
も、それぞれに跨がっている支持部１３ａを他の固定部
１２ａおよび可動部１１ａより高電気抵抗部材であれ
ば、これら支持部１３ａに電流を供給するボンディング
パッド１６を設け、固定部１２ａと可動部１１ａと連結
する部材のボンディングパッド１６ａとボンディングパ
ッド１６との間で電流を流してやれば、高抵抗である支
持部１２ａを抵抗加熱で溶断することが出来る。
【００１２】図４（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実
施例を示すセンサの平面図および断面図である。このセ
ンサは、支持部２３を他の可動部２１および固定部２２
の融点より低い融点をもつ材料で形成することである。
このセンサは、可動部２１および固定部２２の材料が高
抵抗のものであって支持部２３をより高い抵抗をもたせ
ることができない場合あるいは可動部２１に電流を流す
ことで障害を受ける機能素子が形成されている場合にに
適用する。低濃度のシリコン基板の裏面をエッチングで
部分的に抉り取り可動部２１と固定部２２の形状を形成
し、シリコン基板の表面における可動部２１と固定部２
２の切離し領域の上に低融点であるプラスチック接着材
を塗布して支持部２３を形成する。次に、可動部２１あ
るいは固定部２２に所望の配線および回路素子を形成し
た後、装置全体をオーブンに入れ加熱して支持部２３を
溶かし溶断する。
【００１３】また、他の例として固定部および可動部並
びに連結部のそれぞれの固有振動数と異なる固有振動数
をもつ薄膜部材を形成し、機能素子形成あるいは配線等
を形成しパッケージングを行なった後に、薄膜部材の固
有振動数と同じ振動数の振動を与え、薄膜部材を破断す
ることで可動部と固定部とを分離する。このようなセン
サの場合は、前述の実施例のように装置に電流を流した
り温度を上げるなどすることのできない材料あるいは機
能素子が形成されている場合に適用されるものである。
この薄膜部材は、固定部および可動部並びに連結部がシ
リンコン基板であれば、カーボンが妥当である。このよ
うな薄膜はマイクロマシンのプロセス途中で他の加工と
同時に出来るし、また、プロセスの簡略化の観点からも
同一のプロセスで得られる薄膜材料を選らぶべきであ
る。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、可動部お
よび固定部並びに連結部である構成部材がもつ電気抵
抗、融点および固有振動数を製作プロセスおよび形成さ
れる機能素子の条件より考慮しいずれかの性質を選び、
選ばれた性質において該構成部材より弱い性質の部材で
前記可動部および固定部の支持を予め補強し、構成部品
の形成およびパッケージング後に前記補強部材に選ばれ
た性質をもつエネルギーを与え前記補強部材を破壊切断
することによって、パッケージに特別な構造を設ける必
要が無いとともに製造工程中に可動部材と固定部材の連
結部を破損することが無く高い歩留りで生産できる効果
がある。また、補強部材を破壊する温度、電気および振
動エネルギーは同時に多数のマイクロマシンの構成体に
与えることが出来るので、バッチ処理のように大量生産
に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すセンサの平面図
（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図２】図１のセンサを製作するときの状態を示す断面
図である。
【図３】第１の実施例を適用した他の構造のセンサを示
す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図４】第２の実施例を示すセンサの平面図（ａ）およ
び断面図（ｂ）である。
【図５】従来の一例を示すセンサの平面図（ａ）および
断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
１１，１１ａ，２１ 可動部 １２，１２ａ，２２ 固定部 １３，１３ａ，２３ 支持部 １４ 配線 １５ コンタクト １６，１６ａ ボンディングパッド ２０ 連結部 ２４ ダンピング用キャップ ３１ 薄膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１２月１７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 マイクロマシンとその製造方法
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】図５は従来の一例を示すセンサの平面図お
よび断面図である。このような低い歩留りを向上する方
法が特開昭６２−１９０７４８号公報に開示されてい
る。この方法は、このマイクロマシンの代表的な例とし
て加速度を検知するセンサに適応されたものであって、
図５に示すように、エッチング加工によりシリコン半導
体基板から固定部２２と固定部２２から派生する連結部
２０で片持する可動部２１とを形成し、この可動部２１
と固定部２２と連結する連結部２０以外に支えを補強す
るために、蒸着あるいはスパッタ法により仮止用電極薄
膜３１を設け、この薄膜３１で可動部材２１の支えを補
強することによって連結部材の破損を防止していた。そ
して、最終のパッケージに組込み後にこの仮止用の薄膜
３１にパッケージの外からレーザー光を照射し溶断して
センサとして完成させていた。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
方法では、レーザ光を照射するためにパッケージにレー
ザ光透過窓やあるいは仮止め用部材にレーザ光が到達す
るための空間部を必要としパッケージの構造に制約を受
ける欠点がある。さらに、レーザ光照射といったシーケ
ンス動作を伴い、バッジ式のように一度に大量に生産す
ることは困難であった。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、固定部
材と、この固定部材と連結部材を介して支えられる可動
部材と、前記連結部材とは別に前記固定部材より派生し
前記可動部材を支える支持部材とを有するマイクロマシ
ンにおいて、前記支持部材が導電部材であることを特徴
とするマイクロマシンである。使用する導電部材として
はスパッタ、蒸着あるいは気相成長法によって形成する
ことができる導電部材であれば特に限定はされないが、
可動部材及び固定部材並びに連結部材のそれぞれの融点
より低い融点をもつ材料であることが好ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】又本発明は、固定部材と、この固定部材と
連結部材を介して支えられる可動部材と前記連結部材と
は別に前記固定部材より派生し前記可動部材を支える支
持部材とを有し、前記固定部材及び前記可動部材をパッ
ケージに組込後に前記支持部材を切断してなるマイクロ
マシンの製造方法において、前記支持部材を加熱するこ
とによって該支持部材を溶断することを特徴とするマイ
クロマシンの製造方法である。この場合、加熱する方法
は特に限定されないが、支持部材に電流を流し、抵抗加
熱することによって溶断することが最も好適である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】又本発明は、支持部材を構成する導電部材
が、可動部材及び固定部材並びに連結部材のそれぞれの
固有振動数と異なる固体振動数をもつ材料であることを
特徴とするマイクロマシンである。この場合、支持部材
に相当する固有振動数を加えることによって該支持部材
を破断することによってマイクロマシンを製造すること
ができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、可動部お
よび固定部並びに連結部である構成部材がもつ電気抵
抗、融点および固有振動数を製作プロセスおよび形成さ
れる機能素子の条件より考慮しいずれかの性質を選び、
選ばれた性質において該構成部材より弱い性質の部材で
前記可動部および固定部の支持を予め補強し、構成部品
の形成およびパッケージング後に前記補強部材に選ばれ
た性質をもつエネルギーを与え前記補強部材を破壊切断
することによって、パッケージに特別な構造を設ける必
要が無いとともに製造工程中に可動部材と固定部材の連
結部を破損することが無く高い歩留りで生産できる効果
がある。また、補強部材を破壊する熱、電気および振動
エネルギーは同時に多数のマイクロマシンの構成体に与
えることができるので、バッチ処理のように大量生産に
適している。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 固定部材と、この固定部材と連結部材を
    介して支えられる可動部材と、前記連結部材とは別に前
    記固定部材より派生し前記可動部材を支える支持部材と
    を有し、前記固定部材および前記可動部材をパッケージ
    に組込み後に前記支持部材を切断してなるマイクロマシ
    ンにおいて、前記支持部材が導電部材であって、電流を
    流しその抵抗加熱で該支持部材を溶断することを特徴と
    するマイクロマシン。
  2. 【請求項２】 前記支持部材が前記可動部材および前記
    固定部材並びに前記連結部材のそれぞれの融点より低い
    融点をもつ材料であって、加熱することによって前記支
    持部材を溶断することを特徴とする請求項１に記載のマ
    イクロマシン。
  3. 【請求項３】 前記支持部材が前記可動部材および前記
    固定部材並びに前記連結部材のそれぞれの固有振動数と
    異なる固有振動数をもつ材料であって、前記支持部材の
    該固有振動数を加えることによって前記支持部材を破断
    することを特徴とする請求項１に記載のマイクロマシ
    ン。
JP5135507A 1993-06-07 1993-06-07 マイクロマシンとその製造方法 Pending JPH06350105A (ja)

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JP5135507A JPH06350105A (ja) 1993-06-07 1993-06-07 マイクロマシンとその製造方法
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JP5135507A JPH06350105A (ja) 1993-06-07 1993-06-07 マイクロマシンとその製造方法

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