JPH0644883A

JPH0644883A - マルチマイクロリレー

Info

Publication number: JPH0644883A
Application number: JP21844392A
Authority: JP
Inventors: Yorishige Ishii; 頼成石井; Susumu Hirata; 進平田; Kazuhiro Kimura; 和博木村; Tetsuya Inui; 哲也乾; Kenji Ota; 賢司太田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-07-23
Filing date: 1992-07-23
Publication date: 1994-02-18

Abstract

(57)【要約】【目的】チャネル数の増加、信頼性の向上、組立の簡
素化、可動接点への電源供給の容易化を図る。【構成】４組の固定接点110a〜110d及び固定電極層12
0a〜120dが設けられた固定側基板100 と、固定接点110a
〜110dに接触する４つの可動接点210a〜210d及び固定電
極層120a〜120dと対向する可動電極層220a〜220dが設け
られた可動側基板200 とを有し、固定電極層120a〜120d
と可動電極層220a〜220dとの間に電圧を印加することに
よって静電吸引力を発生させ、可動接点210a〜210dを固
定接点110a〜110dに接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロマシーンの一
種であるマイクロリレー、特に複数チャネルの切換が可
能なマルチマイクロリレーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のマイクロリレーについて図７〜図
８を参照しつつ説明する。従来のマイクロリレーは、特
開平2-100224号公報に示されているように、２組４つの
固定接点４〜７が形成された基体１と、可動接点14、15
を有する可動片11が形成された基体８とを備えており、
両者を一対の棒状のスペーサ９を介在させて対向させて
いる。さらに、基体１には２つの固定電極層２、３が形
成されている。また、基体８に形成された可動片11は枢
支部12を支点として恰もシーソー状に変位するようにな
っている。可動片11と固定電極層２との間に電圧を印加
すると、両者の間に静電吸引力が生じ、可動片11の前片
部11Ａに設けられた可動接点14が固定接点４、５に接触
して導通させる。電圧の印加を解除すると、枢支部12の
ねじれ復帰力によって元の状態に復帰し、固定接点４、
５の間が開放される。また、可動片11と固定電極層３と
の間に電圧を印加すると、固定接点６、７の間が導通さ
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のマイクロリレーには以下のような問題点があ
る。すなわち、チャネル数が２つのため、２つの信号の
切換しか行うことができない。また、１つの可動接点が
２つの固定接点を導通させるようになっているため、可
動接点が２つの固定接点に同時に接触しなければならな
いが、同時に接触させるには非常に高精度が要求される
ので、場合によっては導通不良が生じるおそれがある。
さらに、２つの基体の間に２つのスペーサを介在させる
ため、組立に際して２つの基体と２つのスペーサとの間
におけるアライメントが必要になる。従って、このマイ
クロリレーは、組立及び調整の面から大量生産が難しい
という問題点がある。

【０００４】一方、このマイクロリレーが実装された状
態を考えると、固定電極層への電源供給には特に問題は
ないが、可動片に対する電源供給に難しい点がある。す
なわち、可動片は固定接点の真上に設けられているた
め、電源供給のための配線の引き回しが難しいのであ
る。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
で、チャネル数の増加、信頼性の向上、組立の簡素化、
可動接点への電源供給の容易化を図ったマルチマイクロ
リレーを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るマルチマイ
クロリレーは、複数組の固定接点及び固定電極層が設け
られた固定側基板と、前記固定接点に接触する複数の可
動接点及び前記固定電極層と対向する可動電極層が設け
られた可動側基板とを有し、固定電極層と可動電極層と
の間に電圧を印加することによって静電吸引力を発生さ
せ、可動接点を固定接点に接触させるマルチマイクロリ
レーであって、前記可動側基板は枠体部とこの枠体部の
内側に設けられたダイヤフラム部とを有し、前記可動接
点と可動電極層とは枠体部とダイヤフラム部とを連結し
ており、前記静電吸引力によってダイヤフラム部が変位
して可動接点が固定接点に接触すべく構成されている。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係るマルチマイク
ロリレーを構成する固定側基板及び可動側基板の概略的
斜視図 (ただし、同図 (Ｂ) の可動側基板は説明のため
表裏を逆にして示している) 、図２は固定側基板の平面
図、図３は可動側基板の裏面側 (固定側基板と対向する
面側) の平面図、図４は固定側基板の製造手順を示す製
造工程図、図５は可動側基板の製造手順を示す製造工程
図、図６はこのマルチマイクロリレーの断面図である。

【０００８】本実施例に係るマイクロリレーは、４組の
固定接点110a〜110dが設けられた固定側基板100 と、前
記固定接点110a〜110dに接触する４つの可動接点210a〜
210dが設けられた可動側基板200 とを有し、固定電極層
120a〜120dと可動電極層220a〜220dとの間に電圧を印加
することによって静電吸引力を発生させ、可動接点210a
〜210dを固定接点110a〜110dに接触させるようにしてい
る。

【０００９】固定側基板100 の表面には、４組の固定接
点110a〜110dと、４組の固定電極層120a〜120dとが設け
られている。固定接点110a〜110dは、固定側基板100 の
４隅に設けられている。なお、以下では簡略化のため
に、固定接点110aを他の固定接点110b〜110dの代表とし
て、固定電極素子120aを他の固定電極層120b〜120dの代
表として説明する。

【００１０】前記固定接点110aと固定電極層120aとに
は、複数個のストレートバンプが形成されている。この
ストレートバンプは、略立方体状のターミナルとしての
役割を有する内側及び外側ストレートバンプ130a〜132
a、134a〜139aと、これより背低で接点としての役割を
有する接点用ストレートバンプ133aとに大別される。

【００１１】前記固定接点110aは、２つの固定片111a、
112aから構成される。固定片111aには２つのストレート
バンプ、すなわち外側ストレートバンプ130aと、内側ス
トレートバンプ131aとが設けられている。一方、固定片
112aにも２つのストレートバンプ、すなわち外側ストレ
ートバンプ132aと、接点用ストレートバンプ133aとが設
けられている。

【００１２】前記固定片111aの外側ストレートバンプ13
0aは外部からの配線が接続される部分であり、内側スト
レートバンプ131aは後述する可動接点210aに接続される
部分である。一方、固定片112aの外側ストレートバンプ
132aは外部からの配線が接続される部分であり、接点用
ストレートバンプ133aは変位した稼動接点210aが接触す
る部分である。接点用ストレートバンプ133aは、他のス
トレートバンプ130a〜132aより背低に設定されている。

【００１３】一方、１組の固定電極層120aは、４つの固
定電極層片121a〜124aから構成されている。固定電極層
片121aは124aと、122aは123aと、図２に示す対称線Ｌを
中心として線対称に形成されている。例えば、固定電極
層片121aには、２つのストレートバンプ、すなわち外側
ストレートバンプ134aと、内側ストレートバンプ135aと
が設けられている。外側ストレートバンプ134aは外部電
極が接続される部分、内側ストレートバンプ135aは可動
電極片222aが接続される部分である。また、固定電極層
片122aには、外側ストレートバンプ136aが１つだけ設け
られている。固定電極層片123aは122aと同様で、固定電
極層片124aは121aと同様である。

【００１４】かかる固定側基板100 は、図４に示すよう
な工程を経て形成される。まず、シリコン基板300 の表
裏両面にスチーム酸化によって絶縁用のＳｉＯ₂膜300
を形成する（図４（Ａ）参照）。次に、表面側にのみ電
極用アルミニウム層320 を蒸着で形成する（図４（Ｂ）
参照）。当該電極用アルミニウム層320 の全面にホトレ
ジスト330 を塗布し、当該ホトレジスト330 にホトリソ
グラフィでパターニングした後、ウエットエッチング又
はドライエッチングで電極用アルミニウム層320 のパタ
ーニングを行う（図４（Ｃ）参照）。このエッチングに
よって、４組の固定接点110a〜110dと４組の固定電極層
120a〜120dとが同時に形成される。

【００１５】前記ホトレジスト330 を剥離した後、パタ
ーニングされた電極用アルミニウム層320 にメッキ下地
340 を形成する（図４（Ｄ）参照）。このメッキ下地34
0 は、バリアメタルＴｉＷと、カレントフィルムＡｕと
をスパッタで形成することによって得る。

【００１６】次に、前記メッキ下地340 の上に厚膜ネガ
レジスト350 でバンプパターンを形成する（図４（Ｅ）
参照）。この厚膜ネガレジスト350 の膜厚が接点用スト
レートバンプ133a以外のストレートバンプ130a等の高さ
寸法に相当するので、10μm以上の膜厚に設定する。

【００１７】まず、前記厚膜ネガレジスト350 を用い
て、固定接点110a〜110dにおける接点用ストレートバン
プ133aをＡｕメッキによって形成する。この接点用スト
レートバンプ133aは、上述したように他のストレートバ
ンプ130a等より背低に設定されているので、厚膜ネガレ
ジスト350 の途中でＡｕメッキをストップする (図４
(Ｆ) 参照) 。

【００１８】次に前記接点用ストレートバンプ133aが
形成された部分をポジレジスト360でカバーする (図４
(Ｇ) 参照) 。そして、再びＡｕメッキを施す。このＡ
ｕメッキによって、接点用ストレートバンプ133a以外の
ストレートバンプ130a等が形成される (図４ (Ｉ) 参
照) 。ポジレジスト360 等を剥離し、Ａｕメッキが施さ
れた部分外のメッキ下地340 をウエットエッチングで除
去する (図４ (Ｊ) 参照) 。ＡｕはＫＩ＋Ｉで、ＴｉＷ
はＨ₂Ｏ₂で除去する。これによって、４組の固定接点
110a〜110dと固定電極層120a〜120dとを有する固定側基
板100 が形成された。

【００１９】一方、可動側基板200 は、前記固定側基板
100 より一回り小さく設定された枠体部230 と、この枠
体部230 の内側に形成されるダイヤフラム部240 と、枠
体部230 とダイヤフラム部240 とを４隅で連結した４つ
の可動接点210a〜210dと、枠体部230 とダイヤフラム部
240 とを連結する４組の可動電極層220a〜220dとを有し
ている。なお、以下では簡略化のために、可動接点210a
を他の可動接点210b〜210dの代表として、可動電極層22
0aを他の可動電極層220b〜220dの代表として説明を行う
ものとする。

【００２０】可動接点210aは、固定接点110aに対応する
ものであり、その先端はダイヤフラム部240 に、後端は
枠体部230 に連結されている。後端側は前記固定接点11
0aのストレートバンプ131aと接続される部分である。

【００２１】一方、可動電極層220aは、２つの可動電極
層片221a、222aから構成されている。当該２つの可動電
極層片221a、222aは、その大部分 (略直角三角形状の部
分)をダイヤフラム部240 の上に積層している。残余の
部分は、枠体部230 の上に形成されており、固定側基板
100 と組み合わせると前記ストレートバンプ135a、138a
と接続されるようになっている。なお、２つの可動電極
層片221a、222aは、図３に示す対称線Ｌを中心として左
右対称に形成されている。

【００２２】上述したような可動側基板200 は、図５に
示すような工程を経て形成される。まず、シリコン基板
400 の表裏両面にスチーム酸化によってＳｉＯ₂膜410
を形成する（図５（Ａ)(Ｂ）参照）。裏面のＳｉＯ₂膜
410 の全面にホトレジスト420 を塗布してパターニング
した後、ＲＩＥによってＳｉＯ₂膜410 によるマスクパ
ターンを形成する（図５（Ｃ）参照）。

【００２３】そして、ホトレジストレジスト420 を剥離
した後、前記マスクパターンに従ってシリコン基板400
の裏面に深い凹部430 をＫＯＨエッチングによって形成
する（図５（Ｄ）参照）。この凹部430 を形成すること
によって、枠体部230 とダイヤフラム部240 とに分かれ
ることになる。なお、この凹部430 の深さは、ダイヤフ
ラム部240 の薄さ寸法を決定づけるものであるので、前
記ＫＯＨエッチングは高精度に制御されていなければな
らない。なお、ダイヤフラム部240 は、約25ミクロン程
度に設定されている。

【００２４】凹部430 が形成されたシリコン基板400 の
表面全面にＡｕを蒸着して電極層440 とする（図５
（Ｅ）参照）。この電極層440 の上にレジスト450 を塗
布し、可動接点210aのためのレジストパターンをフォト
リソグラフィーで形成し、電極層440 をイオンミリング
にてエッチングし、可動接点210a〜210dと可動電極層22
0a〜220dとを形成する（図５（Ｆ）参照）。

【００２５】前記レジスト450 を除去した後、全面にホ
トレジスト460 を塗布し（図５（Ｇ）参照）、枠体部23
0 とダイヤフラム部240 との隙間を形成するためのレジ
ストパターンをフォトリソグラフィで形成し、ＲＩＥに
よってＳｉＯ₂膜410 によるマスクパターンを形成す
る。その後、ホトレジスト420 を剥離した後、前記マス
クパターンに従ってシリコン基板400 を表面よりＫＯＨ
エッチングする事により、ダイヤフラム部240 を形成す
る (図５ (Ｈ) 参照) 。

【００２６】上述のようにして形成された固定側基板10
0 及び可動側基板200 は、図６に示すように、組み付け
られて本実施例に係るマルチマイクロリレーとなる。す
なわち、ストレートバンプ131aは可動接点210aに、スト
レートバンプ135aは可動電極層片222aに、ストレートバ
ンプ139aは可動電極層片221aにそれぞれ接続され、かつ
可動接点210aの先端部は接点用ストレートバンプ133aの
真上に位置するように組み付ける。

【００２７】次に、上述したような構成に係るマルチマ
イクロリレーの動作について説明する。固定接点110aを
オンする、すなわち固定接点110aを構成する２つの固定
片111a、112aの間を導通させるには、可動接点210aを接
点用ストレートバンプ133aに接触させればよいのである
から、固定電極層120aと可動電極層220aとの間に静電吸
引力を発生させるように両電極層120a、220aに電圧を印
加する。

【００２８】これによって、可動電極層220aは、ダイヤ
フラム部240 ごと固定電極層120a側に引っ張られる。同
時にダイヤフラム部240 と連結された可動接点210aも固
定側基板100 側に変位して、接点用ストレートバンプ13
3aに接触する。これによって固定接点110aがオンされ
た。両電極層120a、220aに対する電圧の印加を停止する
と、両者の間に働く静電吸引力は消滅するのでダイヤフ
ラム部240 は元の状態に復帰し、固定接点110aはオフさ
れる。他の固定接点110b〜110dをオン・オフする場合も
同様である。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係るマルチマイクロリレーは、
複数組の固定接点及び固定電極層が設けられた固定側基
板と、前記固定接点に接触する複数の可動接点及び前記
固定電極層と対向する可動電極層が設けられた可動側基
板とを有し、固定電極層と可動電極層との間に電圧を印
加することによって静電吸引力を発生させ、可動接点を
固定接点に接触させるマルチマイクロリレーであって、
前記可動側基板は枠体部とこの枠体部の内側に設けられ
たダイヤフラム部とを有し、前記可動接点と可動電極層
とは枠体部とダイヤフラム部とを連結しており、前記静
電吸引力によってダイヤフラム部が変位して可動接点が
固定接点に接触すべく構成されている。従って、このマ
ルチマイクロリレーによると、容易にチャネル数の増加
が可能になり、しかも高信頼性、組立の簡素化、可動接
点への電源供給の容易化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るマルチマイクロリレー
を構成する固定側基板及び可動側基板の概略的斜視図で
ある (ただし、同図 (Ｂ) の可動側基板は説明のため表
裏を逆にして示している) 。

【図２】固定側基板の平面図である。

【図３】可動側基板の裏面側 (固定側基板と対向する面
側) の平面図である。

【図４】固定側基板の製造手順を示す製造工程図であ
る。

【図５】可動側基板の製造手順を示す製造工程図であ
る。

【図６】このマルチマイクロリレーの断面図である。

【図７】従来のマルチマイクロリレーの概略的分解斜視
図である。

【図８】従来のマルチマイクロリレーの概略的断面図で
ある。

【符号の説明】

100 固定側基板 110a〜110d 固定接点 120a〜120d 固定電極層 200 可動側基板 210a〜210d 可動接点 220a〜220d 可動電極層 230 枠体部 240 ダイヤフラム部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者乾哲也大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者太田賢司大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数組の固定接点及び固定電極層が設け
られた固定側基板と、前記固定接点に接触する複数の可
動接点及び前記固定電極層と対向する可動電極層が設け
られた可動側基板とを有し、固定電極層と可動電極層と
の間に電圧を印加することによって静電吸引力を発生さ
せ、可動接点を固定接点に接触させるマルチマイクロリ
レーにおいて、前記可動側基板は枠体部とこの枠体部の
内側に設けられたダイヤフラム部とを有し、前記可動接
点と可動電極層とは枠体部とダイヤフラム部とを連結し
ており、前記静電吸引力によってダイヤフラム部が変位
して可動接点が固定接点に接触すべく構成されたことを
特徴とするマルチマイクロリレー。