JPH09180563A

JPH09180563A - 電気接点

Info

Publication number: JPH09180563A
Application number: JP7337155A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Iihashi; 真輔飯橋; Hiroshi Hosaka; 寛保坂
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1995-12-25
Filing date: 1995-12-25
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】リレーやコネクタ等における金属薄膜接点の接
触抵抗を低減する電気接点を提供する。【解決手段】金薄膜２と周囲物質１との反応温度以下で
加熱して接触抵抗率の低下熱処理を施した金薄膜２を有
する電気接点３である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低い接触抵抗が要
求される超小型リレーやコネクタ等接点部品に供される
接触抵抗が改善された電気接点に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年マイクロマシン技術と呼ばれる半導
体プロセスを応用した、極小さい機構部品の研究が盛ん
に行われており、マイクロマシン技術を応用した超小型
のリレーが作成されている。マイクロマシン技術を用い
て作成されたリレーはその接点部は金属薄膜（厚さ数μ
ｍ）で構成されており、その薄膜はスパッタ法、真空蒸
着法に代表される真空薄膜作成技術によって作られる。

【０００３】真空薄膜作成技術によって作成される金属
薄膜の電気抵抗率はバルク材の電気抵抗率に比べて高い
値をもつ。この理由は、真空薄膜作成技術では膜の構造
が不完全なためである。金属膜はアニール熱処理を施す
ことによって抵抗率が減少することは既に知られてお
り、その温度は例えば金においては摂氏６００度であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記の場合は金
属を単体で処理する場合にのみ有効である。実際に接点
は、シリコン基盤や数種類の真空蒸着薄膜で構成されて
おり、アニール温度で真空蒸着膜を加熱すると、基盤材
料等との界面での合金化がおこり、薄膜の抵抗率は増加
してしまうという問題がある。例えば、金は摂氏６００
度で抵抗率が最も効率良く改善されるが、４００度以上
ではシリコンと合金化してしまう。このため従来は熱処
理を行うことができず接触抵抗を十分下げることができ
なかった。

【０００５】ここにおいて本発明の解決すべき主要な目
的は、次の通りである。即ち、本発明の第１の目的は、
リレーやコネクタ等における金属薄膜接点の接触抵抗を
低減させた電気接点を提供せんとするものである。

【０００６】本発明の第２の目的は、金属薄膜接点を周
囲物質との反応合金化しない加熱温度で所要時間熱処理
する電気接点を提供せんとするものである。

【０００７】本発明の第３の目的は、金属薄膜接点をシ
リコン基盤や数種類の真空蒸着薄膜上に真空薄膜作成技
術によって形成する電気接点を提供せんとするものであ
る。

【０００８】本発明の第４の目的は、金属薄膜接点の全
体加熱処理又は接点部分の部分集中加熱処理を施した電
気接点を提供せんとするものである。

【０００９】本発明の第５の目的は、金属薄膜接点を金
薄膜で構成した電気接点を提供せんとするものである。

【００１０】本発明のその他の目的は、明細書、図面、
特に特許請求の範囲の各請求項記載から自ずと明らかと
なろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記した課題の解決は、
本発明が次に列挙する新規な特徴的構成手法及び手段を
採用することにより前記目的を達成する。すなわち、本
発明の第１の特徴は、接触抵抗率の低下熱処理を施した
金属薄膜接点でを有してなる電気接点にある。

【００１２】本発明の第２の特徴は、前記本発明の第１
の特徴における接触抵抗率の低下熱処理が、加熱温度を
金属薄膜接点と周囲物質との反応温度以下としてなる電
気接点にある。

【００１３】本発明の第３の特徴は、前記本発明の第２
の特徴における周囲物質が、シリコン基盤や数種類の真
空蒸着薄膜である電気接点にある。

【００１４】本発明の第４の特徴は、前記本発明の第
１、第２又は第３の特徴における金属薄膜接点が、シリ
コン基盤や数種類の真空蒸着薄膜上に構成されてなる電
気接点にある。

【００１５】本発明の第５の特徴は、前記本発明の第
１、第２、第３又は第４の特徴における金属薄膜接点
が、真空薄膜作成技術によって形成されてなる電気接点
にある。

【００１６】本発明の第６の特徴は、前記本発明の第
２、第３、第４又は第５の特徴における金属薄膜接点と
周囲物質との反応が、接触抵抗率を高める合金化である
電気接点にある。

【００１７】本発明の第７の特徴は、前記本発明の第
１、第２、第３、第４、第５又は第６の特徴における金
属薄膜が、金である電気接点にある。

【００１８】本発明の第８の特徴は、前記本発明の第
１、第２、第３、第４、第５、第６又は第７の特徴にお
ける熱処理加熱温度が、摂氏約２００度〜３００度前後
間である電気接点にある。

【００１９】本発明の第９の特徴は、前記本発明の第
１、第２、第３、第４、第５、第６、第７又は第８の特
徴における接触抵抗率の低下熱処理が、加熱時間を３時
間以上とする電気接点にある。

【００２０】本発明の第１０の特徴は、前記本発明の第
１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８又は第
９の特徴における接触抵抗率の低下熱処理が、電気炉内
での接点全体の加熱処理である電気接点にある。

【００２１】本発明の第１１の特徴は、前記本発明の第
１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８又は第
９の特徴における接触抵抗率の低下熱処理が、接点接触
部分のみレーザによる集中加熱処理である電気接点にあ
る。

【００２２】本発明の第１２の特徴は、前記本発明の第
１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第
９、第１０又は第１１の特徴における接触抵抗率の低下
熱処理が、低減度合を数１０％としてなる電気接点にあ
る。

【００２３】本発明の第１３の特徴は、前記本発明の第
５、第６、第７、第８、第９、第１０、第１１又は第１
２の特徴における真空薄膜作成技術が、Ａｒスパッタ、
Ｋｒスパッタである電気接点にある。

【００２４】本発明の第１４の特徴は、前記本発明の第
７、第８、第９、第１０、第１１、第１２又は第１３の
特徴における金薄膜接点が、加熱温度を摂氏約２５０度
前後間、加熱時間を約６時間前後間としてなる電気接点
にある。

【００２５】本発明の第１５の特徴は、前記本発明の第
７、第８、第９、第１０、第１１、第１２、第１３又は
第１４の特徴における金薄膜接点が、Ａｒスパッタによ
りシリコン基盤上に作成した場合、抵抗率約９．５Ωcm
前後間、接触力１ｍＮのもとで接触抵抗約０．０９Ω前
後間である電気接点にある。

【００２６】本発明の第１６の特徴は、前記本発明の第
７、第８、第９、第１０、第１１、第１２、第１３又は
第１４の特徴における金薄膜接点が、Ｋｒスパッタによ
りシリコン基盤上に作成した場合、抵抗率約５Ωcm前後
間、接触力１ｍＮのもとで接触抵抗約０．０５Ω前後間
である電気接点にある。

【００２７】本発明の第１７の特徴は、前記本発明の第
１１、第１２、第１３、第１４、第１５又は第１６の特
徴におけるレーザによる集中加熱処理が、レーザの集光
面積を拡大したり、波長領域を金属薄膜接点材料の熱振
動の波長に近いレーザを選択自在とする電気接点にあ
る。

【００２８】本発明の第１８の特徴は、前記本発明の第
１７におけるレーザの集光面積の拡大が、レーザ発信器
から接点接触部分に投射するレーザを途中通す集光レン
ズの前記接点接触部分に対する距離の接近調整による電
気接点にある。

【００２９】本発明の第１９の特徴は、前記本発明の第
１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第
９、第１０、第１１、第１２、第１３、第１４、第１５
又は第１６、第１７又は第１８の特徴における金属薄膜
接点が、厚さ数μｍにして、マイクロマシン技術と呼ば
れる半導体プロセスを応用した超小型リレーやコネクタ
やジョイントに使用されてなる電気接点にある。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面について
説明する。図１は本実施形態におけるＡｒスパッタによ
って作成した金薄膜接点を１５０度〜４００度の各温度
で加熱処理した時の電気抵抗率の変化測定図、図２は同
・Ａｒ又はＫｒスパッタで作成した金薄膜接点の電気抵
抗率と接触抵抗を熱処理前後での比較図である。

【００３１】（実施形態１）本実施形態の電気接点は、
真空薄膜作成によって形成される金属薄膜で構成され、
その金属薄膜を周囲物質との反応温度以下の温度で加熱
し、抵抗率を低下させる。

【００３２】本実施形態は、このような仕様であるか
ら、加熱温度が高すぎると、周囲物質と反応し低すぎる
と加熱の効果が現われず、両者の中間の温度でかつ抵抗
低減効果が顕著な加熱条件を実験により明らかにするも
ので、接点材料を加熱により電気特性の改善をしてお
り、抵抗率を低下させることが出来る。さらに周囲物質
と反応する温度より低い温度を用いているので接点を構
成する薄膜は合金化されない。

【００３３】（実施形態２）本実施形態の電気接点は、
接点を構成する薄膜に金を採用し、熱処理温度はおおむ
ね摂氏２００度〜３００度の間であり、かつ加熱時間は
３時間以上としている。このことにより金薄膜接点の抵
抗率を低下させる。

【００３４】本実施形態はこのような仕様であるから、
実験結果に基づき温度と加熱時間を設定している。実験
結果を図１に示す。図１からわかるように、接点を構成
する薄膜が金の場合には、加熱温度がおおむね摂氏２０
０度〜３００度では、金は周囲物質と反応せず、この温
度で加熱時間が３時間以上であれば、抵抗率が数１０％
低下する。

【００３５】例えばＡｒスパッタによりシリコン基盤上
に作成した金薄膜は摂氏２５０度で６時間熱処理を加え
ると抵抗率が約１２．５Ωcmから約９．５Ωcmに改善さ
れ、接触力１ｍＮのもとで接触抵抗は約０．２．Ωから
約０．０９Ωに低下する。Ｋｒスパッタによりシリコン
基盤上に作成した金薄膜は摂氏２５０度で６時間熱処理
を加えると抵抗率は約９Ωcmから約５Ωcmに改善され、
接触力１ｍＮのもとで接触抵抗は約０．０９Ωから約
０．０５Ωに低下する（図２）。

【００３６】（実施形態３）本実施形態の電気接点は、
レーザを用いることによって接触部のみを加熱処理し抵
抗率を下げることによって接触抵抗を低下させる。

【００３７】本実施例形態は、このような仕様であるの
で、部分加熱のためレーザＬを用いる。この手段を用い
れば、金属薄膜接点を塔層する一層又は複層の金属薄膜
が熱に弱い材料であっても、抵抗率を下げ接触抵抗を低
減させることが出来る。

【００３８】［実施例］（実施例１）本発明の第１実施例を図面について説明す
る。図３は、本実施例の全体熱処理状態説明図である。
図中、１はシリコン基盤、２はシリコン基盤１上真空蒸
着形成技術で蒸着作成した金薄膜でシリコン基盤１と金
薄膜２で電気接点３を構成し、４は電気炉、５は棚であ
る。

【００３９】本実施例はこのような具体的実施態様を呈
し、リレー全体もしくはリレーの電気接点３を電気炉４
内に入れ、金薄膜２と基盤１材料が合金を生じない温度
で熱処理を施す。金薄膜２をＡｒ，Ｋｒガスでシリコン
基盤１上に代表的真空薄膜作成技術であるスパッタによ
り作成し、電気接点３を作成する。この電気接点３を全
体熱処理したもの、未処理のものそれぞれについて電気
抵抗率と接触抵抗を測定した結果を図２に示す。熱処理
は摂氏２５０度で６時間で行った。図２より熱処理によ
って抵抗率が低下していることがわかる。

【００４０】（実施例２）本発明の第２実施例を図面に
ついて説明する。図４は本実施例の部分熱処理状態説明
図である。図中、６は電気接点、７は薄膜接触部であ
る。

【００４１】Ａ〜Ｃはシリコン基盤８上に積層形成した
金属薄膜、９はレーザ発信器、１０はレーザ発信器９か
ら薄膜接触部７に照射されるレーザＬを通す集光レンズ
であって、集光レンズ１０主点を薄膜接触部７に対し離
近調整可能である。

【００４２】本実施例は、このような具体的実施態様を
呈し、レーザＬを用いて部分加熱をする法を用いれば、
リレー構成部分で熱に弱い材料を用いている場合や熱に
よって組成変化しやすい部位をさけることができる。例
えば図４においてレーザＬが薄膜接触部７になる薄膜の
みに照射されこの部分のみ加熱され、薄膜Ａ、薄膜Ｂ、
薄膜Ｃ、シリコン基盤８には熱が加わらない。レーザＬ
の集光面積を広げたり波長領域を材料の熱振動の波長に
近いレーザを選択することで、より選択的に部分加熱を
行うことができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱処理を
加えた電気接点では、接触抵抗を低減して電気特性を高
めることが出来、マイクロマシン技術を飛躍的に向上し
得る等優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるＡｒスパッタによって作成した
金薄膜接点を１５０度から４００度の各温度で加熱処理
したときの電気抵抗率の変化測定図である。

【図２】本発明におけるＡｒ又はＫｒスパッタで作成し
た金薄膜接点の電気抵抗率と接触抵抗を熱処理の前後で
の比較図である。

【図３】本発明の第１実施例の全体熱処理状態説明図で
ある。

【図４】本発明の第２実施例の部分熱処理状態説明図で
ある。

【符号の説明】

Ａ〜Ｃ…金属薄膜Ｌ…レーザ１、８…シリコン基盤２…金薄膜３、６…電気接点４…電気炉５…棚７…薄膜接触部９…レーザ発信器１０…集光レンズ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接触抵抗率の低下熱処理を施した金属薄膜
接点を有する、ことを特徴とする電気接点。
【請求項２】接触抵抗率の低下熱処理は、加熱温度を金属薄膜接点と周囲物質との反応温度以下と
する、ことを特徴とする請求項１に記載の電気接点。
【請求項３】周囲物質は、シリコン基盤や数種類の真空蒸着薄膜である、ことを特徴とする請求項２に記載の電気接点。
【請求項４】金属薄膜接点は、シリコン基盤や数種類の真空蒸着薄膜上に構成される、ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の電気接
点。
【請求項５】金属薄膜接点は、真空薄膜作成技術によって形成される、ことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の電気
接点。
【請求項６】金属薄膜接点と周囲物質との反応は、接触抵抗率を高める合金化である、ことを特徴とする請求項２、３、４又は５に記載の電気
接点。
【請求項７】金属薄膜は、金である、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６に記
載の電気接点。
【請求項８】熱処理加熱温度は、摂氏約２００度〜３００度前後間である、ことを特徴とする請求項２、３、４、５、６又は７に記
載の電気接点。
【請求項９】接触抵抗率の低下熱処理は、加熱時間を３時間以上とする、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７又
は８に記載の電気接点。
【請求項１０】接触抵抗率の低下熱処理は、電気炉内での接点全体の加熱処理である、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
８又は９に記載の電気接点。
【請求項１１】接触抵抗率の低下熱処理は、接点接触部分のみレーザによる集中加熱処理である、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
８又は９に記載の電気接点。
【請求項１２】接触抵抗率の低下熱処理は、低減度合を数１０％とする、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
８、９、１０又は１１に記載の電気接点。
【請求項１３】真空薄膜作成技術は、Ａｒスパッタ、Ｋｒスパッタである、ことを特徴とする請求項５、６、７、８、９、１０、１
１又は１２に記載の電気接点。
【請求項１４】金薄膜接点は、加熱温度を摂氏約２５０度前後間、加熱時間を約６時間
前後間とする、ことを特徴とする請求項７、８、９、１０、１１、１２
又は１３に記載の電気接点。
【請求項１５】金薄膜接点は、Ａｒスパッタによりシリコン基盤上に作成した場合、抵
抗率約９．５Ωcm前後間、接触力１ｍＮのもとで接触抵
抗約０．０９Ω前後間である、ことを特徴とする請求項７、８、９、１０、１１、１
２、１３又は１４に記載の電気接点。
【請求項１６】金薄膜接点は、Ｋｒスパッタによりシリコン基盤上に作成した場合、抵
抗率約５Ωcm前後間、接触力１ｍＮのもとで接触抵抗約
０．０５Ω前後間である、ことを特徴とする請求項７、８、９、１０、１１、１
２、１３又は１４に記載の電気接点。
【請求項１７】レーザによる集中加熱処理は、レーザの集光面積を拡大したり、波長領域を金属薄膜接
点材料の熱振動の波長に近いレーザを選択自在とする、ことを特徴とする請求項１１、１２、１３、１４、１５
又は１６に記載の電気接点。
【請求項１８】レーザの集光面積の拡大は、レーザ発信器から接点接触部分に投射するレーザを途中
通す集光レンズの前記接点接触部分に対する距離の接近
調整による、ことを特徴とする請求項１７に記載の電気接点。
【請求項１９】金属薄膜接点は、厚さ数μｍにして、マイクロマシン技術と呼ばれる半導
体プロセスを応用した超小型リレーやコネクタやジョイ
ントに使用される、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、
１７又は１８に記載の電気接点。