JPH10334778A - 臨界マイクロスイッチ及びその製造方法 - Google Patents
臨界マイクロスイッチ及びその製造方法Info
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- JPH10334778A JPH10334778A JP9157544A JP15754497A JPH10334778A JP H10334778 A JPH10334778 A JP H10334778A JP 9157544 A JP9157544 A JP 9157544A JP 15754497 A JP15754497 A JP 15754497A JP H10334778 A JPH10334778 A JP H10334778A
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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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
- G01P15/08—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
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H35/00—Switches operated by change of a physical condition
- H01H35/14—Switches operated by change of acceleration, e.g. by shock or vibration, inertia switch
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- Micromachines (AREA)
- Manufacture Of Switches (AREA)
- Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 質量体とマイクロスイッチとを一体に制作し
て応用目的に応じて電極の電圧を調節する方法により臨
界加速度又は臨界電圧の範囲と区間を能動的に調節でき
るとともに微細加工誤差を端子間電圧調節で補償できる
可変マイクロスイッチを提供して、制作されたマイクロ
スイッチと可変マイクロスイッチの性能を自体的に判断
するという自体試験が行えるようにする。 【解決手段】 残留応力の差異により初期変形されてい
る移動電極と、前記移動電極２６と一定間隔を隔ててい
る固定電極と、前記移動電極が臨界荷重を受けてスナッ
プスルー座屈を起こすとこれを受容できるように前記移
動電極の両端を支持している移動電極支持部と、前記移
動電極がスナップスルー座屈を起こすとこれとスイッチ
ングされるように前記固定電極を支持している固定電極
支持部とを備える支持手段と、を含む臨界マイクロスイ
ッチ。
て応用目的に応じて電極の電圧を調節する方法により臨
界加速度又は臨界電圧の範囲と区間を能動的に調節でき
るとともに微細加工誤差を端子間電圧調節で補償できる
可変マイクロスイッチを提供して、制作されたマイクロ
スイッチと可変マイクロスイッチの性能を自体的に判断
するという自体試験が行えるようにする。 【解決手段】 残留応力の差異により初期変形されてい
る移動電極と、前記移動電極２６と一定間隔を隔ててい
る固定電極と、前記移動電極が臨界荷重を受けてスナッ
プスルー座屈を起こすとこれを受容できるように前記移
動電極の両端を支持している移動電極支持部と、前記移
動電極がスナップスルー座屈を起こすとこれとスイッチ
ングされるように前記固定電極を支持している固定電極
支持部とを備える支持手段と、を含む臨界マイクロスイ
ッチ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロスイッチ
（microswitch ）に関し、より詳しくは、マイクロマシ
ン製造技術（micromachiningtechnology）に適用して車
両のエアバックの補助センサーや一般微小電圧機等に応
用可能なスナップスルー座屈現象（Snap-through Buckl
ing Phenomenon）を起こすマイクロスイッチ及びその製
造方法に関する。さらに、本発明は、加速中の各種車両
の加速度と電圧を測定して特定臨界値以上の測定値にお
いてスイッチを作動できるようにする臨界微小スイッチ
及びその製造方法に関する。
（microswitch ）に関し、より詳しくは、マイクロマシ
ン製造技術（micromachiningtechnology）に適用して車
両のエアバックの補助センサーや一般微小電圧機等に応
用可能なスナップスルー座屈現象（Snap-through Buckl
ing Phenomenon）を起こすマイクロスイッチ及びその製
造方法に関する。さらに、本発明は、加速中の各種車両
の加速度と電圧を測定して特定臨界値以上の測定値にお
いてスイッチを作動できるようにする臨界微小スイッチ
及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、各種電子製品と自動車には巨視的
（macro ）なものから微視的（micro)なものまで様々な
種類の特殊なスイッチが使用されている。このようなス
イッチ中の座屈現象を利用したものと関連したスイッチ
製造技術と加速度測定のためのマイクロスイッチ製造技
術を次に説明する。
（macro ）なものから微視的（micro)なものまで様々な
種類の特殊なスイッチが使用されている。このようなス
イッチ中の座屈現象を利用したものと関連したスイッチ
製造技術と加速度測定のためのマイクロスイッチ製造技
術を次に説明する。
【０００３】座屈現象（bulking Phenomenon）を利用し
た特殊なスイッチの一つである米国特許第５，０１０，
２１９号は、コンピュータ等に使用される押しボタンス
イッチ（push botton switch）に関し、スプリングの過
度な座屈現象（excessive bulking ）を制限して使用者
の便宜を図る関する。このスイッチは巨視的なものでは
あるが、座屈現象（bukling phenomenon）を利用したも
のである点で、以下開示する本発明と関連する。
た特殊なスイッチの一つである米国特許第５，０１０，
２１９号は、コンピュータ等に使用される押しボタンス
イッチ（push botton switch）に関し、スプリングの過
度な座屈現象（excessive bulking ）を制限して使用者
の便宜を図る関する。このスイッチは巨視的なものでは
あるが、座屈現象（bukling phenomenon）を利用したも
のである点で、以下開示する本発明と関連する。
【０００４】マイクロスイッチ製造に関する発明として
は、日本国公開特許平２−２６０３３３号がある。この
発明は、シリコン基板（siliconsubstrate）上に直接に
エピタキシアル層を成長させることによって、Ｐ＋ドー
ピング層上においてエピタキシアル層を成長させるとい
う困難さを克服してマイクロスイッチを製造したものに
関し、薄膜技術を利用してマイクロスイッチを製造した
点から本発明と関連する。
は、日本国公開特許平２−２６０３３３号がある。この
発明は、シリコン基板（siliconsubstrate）上に直接に
エピタキシアル層を成長させることによって、Ｐ＋ドー
ピング層上においてエピタキシアル層を成長させるとい
う困難さを克服してマイクロスイッチを製造したものに
関し、薄膜技術を利用してマイクロスイッチを製造した
点から本発明と関連する。
【０００５】一方、電圧又は加速度等が調整可能な臨界
スイッチに関する研究には次の２形態がある。先ず、ス
プリングと質量からなるものとして、日本国公開特許平
３−７４０２２号である。これは、加速度により質量体
の遠心力がスプリングに作用して電極が接続されてスイ
ッチング作用をするようになっている。そして、マイク
ロ臨界スイッチとしては、Ｃ．Ｒｏｂｉｎｓｏｎ（Tran
sducers'87）等の片持ちバリ型の加速度臨界スイッチ
（Microscale cantilever-beam acceleration switche
s）があり、これはそれぞれ異なる質量が形成された片
持ちバリスプリングからなっているので、加速度の変化
によりそれぞれ異なる片持ちバリ電極が接続されてスイ
ッチング作用をするようになっている。
スイッチに関する研究には次の２形態がある。先ず、ス
プリングと質量からなるものとして、日本国公開特許平
３−７４０２２号である。これは、加速度により質量体
の遠心力がスプリングに作用して電極が接続されてスイ
ッチング作用をするようになっている。そして、マイク
ロ臨界スイッチとしては、Ｃ．Ｒｏｂｉｎｓｏｎ（Tran
sducers'87）等の片持ちバリ型の加速度臨界スイッチ
（Microscale cantilever-beam acceleration switche
s）があり、これはそれぞれ異なる質量が形成された片
持ちバリスプリングからなっているので、加速度の変化
によりそれぞれ異なる片持ちバリ電極が接続されてスイ
ッチング作用をするようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
場合は、構成部品を精密に製造しにくくて同一な製品内
でも、電極接続のための臨界加速度の偏差が発生するば
かりではなく、制作後各スイッチ固有の臨界加速度を変
更又は調節するのが困難であるという問題点を有する。
そして、後者の場合は、予め設定された条件に応じて作
動するようになっているために、使用条件により臨界加
速度の範囲及び臨界加速度区間が不連続的なときは多数
のスイッチ列（array ）を形成しなければならないの
で、製品の大きさが大きくなり、場合によっては制作当
時に発生した設計誤差を補正できないという問題点を有
する。
場合は、構成部品を精密に製造しにくくて同一な製品内
でも、電極接続のための臨界加速度の偏差が発生するば
かりではなく、制作後各スイッチ固有の臨界加速度を変
更又は調節するのが困難であるという問題点を有する。
そして、後者の場合は、予め設定された条件に応じて作
動するようになっているために、使用条件により臨界加
速度の範囲及び臨界加速度区間が不連続的なときは多数
のスイッチ列（array ）を形成しなければならないの
で、製品の大きさが大きくなり、場合によっては制作当
時に発生した設計誤差を補正できないという問題点を有
する。
【０００７】本発明は、残留応力による構造物のスナッ
プスルー座屈を利用してマイクロスイッチを設計製作し
た。さらに、本発明は、加速度臨界スイッチに関する上
記問題点を克服して質量体とマイクロスイッチとを一体
に制作して応用目的に応じて電極の電圧を調節する方法
により臨界加速度又は臨界電圧の範囲と区間を能動的に
調節できるとともに、微細加工誤差を端子間電圧調節で
補償できる可変マイクロスイッチを提供することをその
目的とする。
プスルー座屈を利用してマイクロスイッチを設計製作し
た。さらに、本発明は、加速度臨界スイッチに関する上
記問題点を克服して質量体とマイクロスイッチとを一体
に制作して応用目的に応じて電極の電圧を調節する方法
により臨界加速度又は臨界電圧の範囲と区間を能動的に
調節できるとともに、微細加工誤差を端子間電圧調節で
補償できる可変マイクロスイッチを提供することをその
目的とする。
【０００８】本発明の他の目的は、制作されたマイクロ
スイッチと可変マイクロスイッチの性能を自体的に判断
するという自体試験が行えるようにすることにある。
スイッチと可変マイクロスイッチの性能を自体的に判断
するという自体試験が行えるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】ここで、スナップ座屈現
象とは、いかなるバリが幾何学的に変形されている場合
に力を加えると、そのバリが有する線形的物質特性がど
の程度までは比例して変形するが、このように線形的に
変形する状態において力が特定臨界値に至ると材料の幾
何学的不連続変形特性により力の大きさが少しだけ増加
しても急速に変形が行われる現象をいう。従って、初期
変形のある薄膜層を特定の条件においてこのようなスナ
ップスルー座屈を生じるように予め制作すればスイッチ
として利用できる。
象とは、いかなるバリが幾何学的に変形されている場合
に力を加えると、そのバリが有する線形的物質特性がど
の程度までは比例して変形するが、このように線形的に
変形する状態において力が特定臨界値に至ると材料の幾
何学的不連続変形特性により力の大きさが少しだけ増加
しても急速に変形が行われる現象をいう。従って、初期
変形のある薄膜層を特定の条件においてこのようなスナ
ップスルー座屈を生じるように予め制作すればスイッチ
として利用できる。
【００１０】スナップスルー座屈を利用したマイクロス
イッチを設計するために、両端固定バリを選択した。そ
して、両端固定バリの横方向変形が急速に起こることが
できる初期変形された異種薄膜層を形成するために、座
屈解析を通じて両端固定バリの断面形状に関する次のよ
うなスナップスルー座屈の条件式（数１）を得た。スナ
ップスルー座屈の条件式を求めるための初期変形の模型
を図１に示した。
イッチを設計するために、両端固定バリを選択した。そ
して、両端固定バリの横方向変形が急速に起こることが
できる初期変形された異種薄膜層を形成するために、座
屈解析を通じて両端固定バリの断面形状に関する次のよ
うなスナップスルー座屈の条件式（数１）を得た。スナ
ップスルー座屈の条件式を求めるための初期変形の模型
を図１に示した。
【００１１】
【数１】
【００１２】（ここで、λは、両端固定バリの断面積に
よるバリ中心での変形を示す常数、（ω０）ｍａｘは、
両端固定バリの中心での垂れ、Ｉは、バリの断面慣性モ
メント、Ａは、バリの断面積をそれぞれ示す。） 若し、両端固定バリの厚さがｈである四角断面バリの場
合、前記数１は次の数２のように簡単に示すことができ
る。
よるバリ中心での変形を示す常数、（ω０）ｍａｘは、
両端固定バリの中心での垂れ、Ｉは、バリの断面慣性モ
メント、Ａは、バリの断面積をそれぞれ示す。） 若し、両端固定バリの厚さがｈである四角断面バリの場
合、前記数１は次の数２のように簡単に示すことができ
る。
【００１３】
【数２】
【００１４】先ず、前記数１で得られたスナップスルー
座屈条件を満たす構造物を制作するために、残留応力が
相互に異なる２重薄膜層と移動電極からなる複合層で中
心軸の位置を求め、これに線形弾性理論を適用して中心
初期垂れを次の数３のように求めた。
座屈条件を満たす構造物を制作するために、残留応力が
相互に異なる２重薄膜層と移動電極からなる複合層で中
心軸の位置を求め、これに線形弾性理論を適用して中心
初期垂れを次の数３のように求めた。
【００１５】
【数３】
【００１６】（ここで、Ｍσは、２重薄膜層間の残留応
力の差異から発生したモメント、Ｌは、バリの長さ、Ｅ
ｊは、薄膜層ｊの弾性計数、Ｉｊは薄膜層ｊの断面慣性
モメントであり、前記でｊは複合膜を形成する薄膜の数
字を示す。）
力の差異から発生したモメント、Ｌは、バリの長さ、Ｅ
ｊは、薄膜層ｊの弾性計数、Ｉｊは薄膜層ｊの断面慣性
モメントであり、前記でｊは複合膜を形成する薄膜の数
字を示す。）
【００１７】一方、スナップスルー座屈を起こすための
臨界荷重を求めると次の数４の通りである。
臨界荷重を求めると次の数４の通りである。
【００１８】
【数４】
【００１９】このとき、スナップスルー座屈を起こす臨
界荷重は数５の通り電極間印加電圧による静電気力（Ｆ
ｅ）と加速度による慣性力（Ｆａ）の合計で表示でき
る。
界荷重は数５の通り電極間印加電圧による静電気力（Ｆ
ｅ）と加速度による慣性力（Ｆａ）の合計で表示でき
る。
【００２０】
【数５】
【００２１】ここで、電極間の静電気力による荷重は次
の数６のように示される。
の数６のように示される。
【００２２】
【数６】
【００２３】従って、数４と数５において、静電気力の
みによるスナップスルー臨界電圧は次の数７のようにに
示される。
みによるスナップスルー臨界電圧は次の数７のようにに
示される。
【００２４】
【数７】
【００２５】（前記数６と数７において、εοは、空気
の誘電率を示し、Ｖは、電極間電圧、Ｓは、電極の面
積、そしてｌ（エル）は電極間の距離である。）
の誘電率を示し、Ｖは、電極間電圧、Ｓは、電極の面
積、そしてｌ（エル）は電極間の距離である。）
【００２６】前記数５は静電気力と慣性力との合計によ
るスナップスルー座屈現象を示すもので、静電気力を変
化させることによりスナップスルー座屈が生じうる臨界
加速度を調節できるのを示す。従って、初期変形のある
両端固定バリの移動電極と対向する上部電極との間の電
圧調整を通じて静電気力を調節すれば、前記数５におい
て両端固定バリのスナップスルー座屈現象を起こすため
に必要な加速度、即ち慣性力を調節できるようになるの
である。
るスナップスルー座屈現象を示すもので、静電気力を変
化させることによりスナップスルー座屈が生じうる臨界
加速度を調節できるのを示す。従って、初期変形のある
両端固定バリの移動電極と対向する上部電極との間の電
圧調整を通じて静電気力を調節すれば、前記数５におい
て両端固定バリのスナップスルー座屈現象を起こすため
に必要な加速度、即ち慣性力を調節できるようになるの
である。
【００２７】次に、かかる理論的計算に基づいて設計さ
れた本発明の微小スイッチの構造について説明する。所
定の厚さを有するシリコン単一平板部材（silicon sbus
trate ）を使用してその上段中央部分の厚さは両側面部
より薄くエッチングし、薄い中央部分に所定の大きさの
多角形の通孔部を形成し、この通孔部の上側において長
さ方向に多数の薄膜層が形成された両端固定バリを制作
した。そして、前記両端固定バリ上に電極を接着して移
動電極を形成し、単一平板部材の両側面上に前記移動電
極に対向して配置されように、固定電極を形成したこと
を基本的な特徴とする。
れた本発明の微小スイッチの構造について説明する。所
定の厚さを有するシリコン単一平板部材（silicon sbus
trate ）を使用してその上段中央部分の厚さは両側面部
より薄くエッチングし、薄い中央部分に所定の大きさの
多角形の通孔部を形成し、この通孔部の上側において長
さ方向に多数の薄膜層が形成された両端固定バリを制作
した。そして、前記両端固定バリ上に電極を接着して移
動電極を形成し、単一平板部材の両側面上に前記移動電
極に対向して配置されように、固定電極を形成したこと
を基本的な特徴とする。
【００２８】そして、本発明によるマイクロスイッチを
可変臨界マイクロスイッチで応用するためにマイクロス
イッチの構造を一部変更したが、次にその構造について
説明する。本発明による可変臨界マイクロスイッチは前
記マイクロスイッチの構造を基礎としたものであるの
で、その基本的な形状はマイクロスイッチと同様である
が、シリコン単一平板部材の上部及び下部の中央部を両
側面部より薄くし、前記両端固定バリに質量体を形成
し、移動電極と固定電極を上下に形成した点がマイクロ
スイッチとは異なるように形成されている。
可変臨界マイクロスイッチで応用するためにマイクロス
イッチの構造を一部変更したが、次にその構造について
説明する。本発明による可変臨界マイクロスイッチは前
記マイクロスイッチの構造を基礎としたものであるの
で、その基本的な形状はマイクロスイッチと同様である
が、シリコン単一平板部材の上部及び下部の中央部を両
側面部より薄くし、前記両端固定バリに質量体を形成
し、移動電極と固定電極を上下に形成した点がマイクロ
スイッチとは異なるように形成されている。
【００２９】本発明において、マイクロスイッチや可変
臨界マイクロスイッチはすべて大体に次の順序により作
られる。先ず、第１工程は、電極間初期離隔距離を形成
するために同質平板素材を所望する厚さだけ初期にエッ
チングする工程で、第２工程は異種材料薄膜で両端固定
バリを製造する工程及び初期変形を形成する工程で、第
３工程は電極を形成する工程で、最後に、形成された電
極を対向して接着する第４工程の順に作られる。
臨界マイクロスイッチはすべて大体に次の順序により作
られる。先ず、第１工程は、電極間初期離隔距離を形成
するために同質平板素材を所望する厚さだけ初期にエッ
チングする工程で、第２工程は異種材料薄膜で両端固定
バリを製造する工程及び初期変形を形成する工程で、第
３工程は電極を形成する工程で、最後に、形成された電
極を対向して接着する第４工程の順に作られる。
【００３０】本発明においてはこのように作られたそれ
ぞれのマイクロスイッチが正常的にスナップスルー座屈
現象を起こしてスイッチとしての役割をろくに遂行する
か否かを検証した。マイクロスイッチの性能試験のため
に、先ず構成材料の弾性計数及び残留応力、そして制作
されたスイッチの大きさを測定した。この測定のために
使用する材料の薄膜試片をスイッチ制作時に一緒に制作
し、弾性計数と残留応力はブリスター法（Blister tes
t）を適用して測定した。このように測定した実験結果
値と理論的に計算した予測値とを比較し、且つバリの長
さによりスナップスルー座屈現象を起こす臨界電圧も測
定した。かかる実験結果に基づいて制作されたスイッチ
が極小型スイッチとして正常的に作動するかを半導体素
子測定器（Semiconductor parameter analyzer）を使用
して最終確認した。
ぞれのマイクロスイッチが正常的にスナップスルー座屈
現象を起こしてスイッチとしての役割をろくに遂行する
か否かを検証した。マイクロスイッチの性能試験のため
に、先ず構成材料の弾性計数及び残留応力、そして制作
されたスイッチの大きさを測定した。この測定のために
使用する材料の薄膜試片をスイッチ制作時に一緒に制作
し、弾性計数と残留応力はブリスター法（Blister tes
t）を適用して測定した。このように測定した実験結果
値と理論的に計算した予測値とを比較し、且つバリの長
さによりスナップスルー座屈現象を起こす臨界電圧も測
定した。かかる実験結果に基づいて制作されたスイッチ
が極小型スイッチとして正常的に作動するかを半導体素
子測定器（Semiconductor parameter analyzer）を使用
して最終確認した。
【００３１】併せて、制作されたマイクロスイッチが最
初設計条件の通り制作されたか否かを分かるために自体
性能試験を行った。この自体性能試験は制作されたマイ
クロスイッチの両電極に電圧を加える方法を使用して試
験した。
初設計条件の通り制作されたか否かを分かるために自体
性能試験を行った。この自体性能試験は制作されたマイ
クロスイッチの両電極に電圧を加える方法を使用して試
験した。
【００３２】本発明により制作されてその性能が確認さ
れたマイクロスイッチはその構造的な特徴により次の効
果を奏する。第一に、残留応力が相異する内外側薄膜層
で両端固定バリを構成して所望する初期変形が得られ、
第２に、両端固定バリの移動電極と固定電極との間の電
圧を調節してマイクロスイッチの臨界加速度をスイッチ
制作の後にも電気的な方法により独立的に調節でき、第
３に、スイッチ作動の後両端固定バリの移動電極と固定
電極との間に電圧を加えてスイッチを元状態に回復でき
るので繰返して使用でき、第４に、加速度が加えられな
かった状態においても電極間電圧のみで初期変形のある
両端固定バリの接続が可能であるから、電圧遮断機及び
スイッチ、リレー等で使用できるということである。
れたマイクロスイッチはその構造的な特徴により次の効
果を奏する。第一に、残留応力が相異する内外側薄膜層
で両端固定バリを構成して所望する初期変形が得られ、
第２に、両端固定バリの移動電極と固定電極との間の電
圧を調節してマイクロスイッチの臨界加速度をスイッチ
制作の後にも電気的な方法により独立的に調節でき、第
３に、スイッチ作動の後両端固定バリの移動電極と固定
電極との間に電圧を加えてスイッチを元状態に回復でき
るので繰返して使用でき、第４に、加速度が加えられな
かった状態においても電極間電圧のみで初期変形のある
両端固定バリの接続が可能であるから、電圧遮断機及び
スイッチ、リレー等で使用できるということである。
【００３３】また、本発明において使用したマイクロス
イッチ製造工程により発生した特有の効果について、次
に説明する。第１に、半導体微細加工工程を利用して同
一平板材質でマイクロスイッチ用両端固定バリを制作し
たり、これに質量体を一体型に同時に制作することによ
って組立工程を単純化し、第２に、残留応力の相異する
薄膜層で両端固定バリを制作することによって様々な異
種薄膜が使用でき、第３に、薄膜間の残留応力差異を調
節して所望する大きさの初期変形が得られる。第４に、
不純物浸透を利用して両端固定バリの厚さを決定するた
めに、これ以上エッチングが進行されないようにして製
造工程で発生しうる制作誤差を減少でき、第５に、不純
物浸透による残留応力を両端固定バリの初期変形発生に
同時に利用できるということである。最後に、スイッチ
ング現象のための隙間と接着剤溝が同時に制作されるこ
とによって工程の効率を高め、上下板ガラスを使用する
ことによって寄生静電容量を最小化すると共に上下部整
列固定に容易である。
イッチ製造工程により発生した特有の効果について、次
に説明する。第１に、半導体微細加工工程を利用して同
一平板材質でマイクロスイッチ用両端固定バリを制作し
たり、これに質量体を一体型に同時に制作することによ
って組立工程を単純化し、第２に、残留応力の相異する
薄膜層で両端固定バリを制作することによって様々な異
種薄膜が使用でき、第３に、薄膜間の残留応力差異を調
節して所望する大きさの初期変形が得られる。第４に、
不純物浸透を利用して両端固定バリの厚さを決定するた
めに、これ以上エッチングが進行されないようにして製
造工程で発生しうる制作誤差を減少でき、第５に、不純
物浸透による残留応力を両端固定バリの初期変形発生に
同時に利用できるということである。最後に、スイッチ
ング現象のための隙間と接着剤溝が同時に制作されるこ
とによって工程の効率を高め、上下板ガラスを使用する
ことによって寄生静電容量を最小化すると共に上下部整
列固定に容易である。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を添付した図面に基づいて詳細に説明する。 図２
は、本発明の好ましい第１実施形態によるマイクロスイ
ッチの斜視図、図３及び図４は、図２のＩ−Ｉ線、ＩＩ
−ＩＩ線に従う断面図である。図２乃至図４において、
２はベースプレートを示す。
態を添付した図面に基づいて詳細に説明する。 図２
は、本発明の好ましい第１実施形態によるマイクロスイ
ッチの斜視図、図３及び図４は、図２のＩ−Ｉ線、ＩＩ
−ＩＩ線に従う断面図である。図２乃至図４において、
２はベースプレートを示す。
【００３５】前記ベースプレート２はシリコン基板等の
ような単一平板素材からなり、その上面両側端部は突設
して突部４、６を形成して前記突部４、６の内側上面は
相対的に凹部となる。そして、前記凹部の中央には前記
凸部４、６と平行した方向に長方形の通孔部１０が形成
され、前記両凸部４、６には所定の深さで凹設した接着
剤溝１２、１４が形成される。前記長方形の通孔部１０
の形状は種々なる形状にすることができるが、本発明に
おいては、一例として、シリコン基板の非等方性エッチ
ングを通じて４辺が下方に拡開される形態の傾斜面を有
する四角通孔部を示している。
ような単一平板素材からなり、その上面両側端部は突設
して突部４、６を形成して前記突部４、６の内側上面は
相対的に凹部となる。そして、前記凹部の中央には前記
凸部４、６と平行した方向に長方形の通孔部１０が形成
され、前記両凸部４、６には所定の深さで凹設した接着
剤溝１２、１４が形成される。前記長方形の通孔部１０
の形状は種々なる形状にすることができるが、本発明に
おいては、一例として、シリコン基板の非等方性エッチ
ングを通じて４辺が下方に拡開される形態の傾斜面を有
する四角通孔部を示している。
【００３６】このような前記長方形の通孔部１０には長
さ方向に帯状の両端固定バリ２０が形成される。両端固
定バリは相互に異なる残留応力を有する内外薄膜層１
６、１８が重複塗布されて１つの複合膜として形成さ
れ、内外薄膜層１６、２８の平均残留応力の差異により
自然に中間部分が下側に垂れる初期変形が行われる。
さ方向に帯状の両端固定バリ２０が形成される。両端固
定バリは相互に異なる残留応力を有する内外薄膜層１
６、１８が重複塗布されて１つの複合膜として形成さ
れ、内外薄膜層１６、２８の平均残留応力の差異により
自然に中間部分が下側に垂れる初期変形が行われる。
【００３７】ベースプレート２の両凸部４、６の上面に
はこの凸部の長さ方向に沿ってそれぞれ帯状の接着部電
極２２、２４が形成され、前記両端固定バリ２０の上面
には移動電極２６が形成される。移動電極２６には両端
固定バリ２０の全体長さを収容する小幅部２８の両側端
に大幅部３０が形成されている。
はこの凸部の長さ方向に沿ってそれぞれ帯状の接着部電
極２２、２４が形成され、前記両端固定バリ２０の上面
には移動電極２６が形成される。移動電極２６には両端
固定バリ２０の全体長さを収容する小幅部２８の両側端
に大幅部３０が形成されている。
【００３８】前述したように接着部電極２２、２４と移
動電極２６が形成されたベースプレート２の上面には絶
縁部材３２が接着固定されるが、この絶縁部材３２の底
面に上部電極３４が形成されて前記移動電極２６と交差
する状態に配置され、その両端部が前記接着部電極２
２、２４と当接する。
動電極２６が形成されたベースプレート２の上面には絶
縁部材３２が接着固定されるが、この絶縁部材３２の底
面に上部電極３４が形成されて前記移動電極２６と交差
する状態に配置され、その両端部が前記接着部電極２
２、２４と当接する。
【００３９】上板絶縁部材３２はガラスから形成され、
上部電極３４と接着部電極２２、２４と共に固定電極手
段を形成する。また、前記において、上板絶縁部材３２
をガラスから形成したのは、寄生静電容量（parasticca
pacity）を最小化するためである。そして、前記におい
て、上部電極３４を帯状に限定しているが、上部電極は
これに限定されず移動電極２６と電気的な作用が行える
形状であればいかなる形態でもいい。また、前記におい
て、内側薄膜層１６と外側薄膜層１８はＰ＋シリコンと
酸化膜層からなり、上部電極３４及び移動電極２６はア
ルミニウム膜から形成されるが、前記要素はこれら材料
に限定されない。
上部電極３４と接着部電極２２、２４と共に固定電極手
段を形成する。また、前記において、上板絶縁部材３２
をガラスから形成したのは、寄生静電容量（parasticca
pacity）を最小化するためである。そして、前記におい
て、上部電極３４を帯状に限定しているが、上部電極は
これに限定されず移動電極２６と電気的な作用が行える
形状であればいかなる形態でもいい。また、前記におい
て、内側薄膜層１６と外側薄膜層１８はＰ＋シリコンと
酸化膜層からなり、上部電極３４及び移動電極２６はア
ルミニウム膜から形成されるが、前記要素はこれら材料
に限定されない。
【００４０】このように構成される本発明の微小スイッ
チの製造工程を詳細に説明する。先ず、第１工程は、図
５の（Ａ）に示すように、スイッチング現象を起こすた
めの空間を確保するようにベースプレート２上面に初期
に設定された両だけの段差を形成する段階である。この
ために、ベースプレート２を洗浄して９００〜１、１０
０℃で乾式酸化膜層を３００Åの厚さに育てる。露光転
写（Lithography ）工程及び酸化膜エッチング液ＢＯＥ
（Buffered Oxide Etchant）を利用して酸化膜の一部を
除去してエッチングマスクを形成した後、ＫＯＨ溶液で
ベースプレート２をエッチングして両凸部４、６と凹部
８の段差が８．４μｍとなるように制作する。ここで、
段差８．４μｍは実験過程で得られた数値で、これに限
定されず、マイクロスイッチの大きさに応じてこの段差
が異なるようになるのはもちろんである。このとき、酸
化膜層の存在する部分はＫＯＨ溶液によるエッチング率
が低いために、酸化膜層が除去された部分のみをエッチ
ングするようになる。
チの製造工程を詳細に説明する。先ず、第１工程は、図
５の（Ａ）に示すように、スイッチング現象を起こすた
めの空間を確保するようにベースプレート２上面に初期
に設定された両だけの段差を形成する段階である。この
ために、ベースプレート２を洗浄して９００〜１、１０
０℃で乾式酸化膜層を３００Åの厚さに育てる。露光転
写（Lithography ）工程及び酸化膜エッチング液ＢＯＥ
（Buffered Oxide Etchant）を利用して酸化膜の一部を
除去してエッチングマスクを形成した後、ＫＯＨ溶液で
ベースプレート２をエッチングして両凸部４、６と凹部
８の段差が８．４μｍとなるように制作する。ここで、
段差８．４μｍは実験過程で得られた数値で、これに限
定されず、マイクロスイッチの大きさに応じてこの段差
が異なるようになるのはもちろんである。このとき、酸
化膜層の存在する部分はＫＯＨ溶液によるエッチング率
が低いために、酸化膜層が除去された部分のみをエッチ
ングするようになる。
【００４１】また、第１工程においては、ガラス上板３
２を取付けるための接着剤溝１２、１４が両凸部４、６
に長さ方向に同時にエッチングされる。もちろん、この
ような接着剤溝１２、１４を必ずエッチングしなければ
ならないのはでなく固定電極を形成するための他の方法
を使用してもいい。
２を取付けるための接着剤溝１２、１４が両凸部４、６
に長さ方向に同時にエッチングされる。もちろん、この
ような接着剤溝１２、１４を必ずエッチングしなければ
ならないのはでなく固定電極を形成するための他の方法
を使用してもいい。
【００４２】第２工程は、図５の（Ｂ）に示すように、
バリが形成される複層状を形成する段階である。先ず硼
素固体元を利用して１、０００℃で１４時間の間ベース
プレート２上に硼素を浸透させてＰ＋シリコン薄膜１６
層を形成する。このとき、バリの薄膜厚さを決定するの
は、Ｐ＋シリコン薄膜１６層であるので、浸透時間を調
整してスナップスルー座屈条件に適宜な厚さを形成す
る。そして、硼素ガラス層を除去した後Ｐ＋シリコン薄
膜１６層上に１、０００℃で湿式方法により０．５μｍ
の厚さの湿式酸化膜１８層を育成する。
バリが形成される複層状を形成する段階である。先ず硼
素固体元を利用して１、０００℃で１４時間の間ベース
プレート２上に硼素を浸透させてＰ＋シリコン薄膜１６
層を形成する。このとき、バリの薄膜厚さを決定するの
は、Ｐ＋シリコン薄膜１６層であるので、浸透時間を調
整してスナップスルー座屈条件に適宜な厚さを形成す
る。そして、硼素ガラス層を除去した後Ｐ＋シリコン薄
膜１６層上に１、０００℃で湿式方法により０．５μｍ
の厚さの湿式酸化膜１８層を育成する。
【００４３】この状態で、長方形の通孔部１０を形成す
るために、ベースプレート２の下面をエッチングする。
酸化膜層はシリコンエッチング液であるＥＤＰ溶液（Et
hylcne Diamine PyrocatecholWater）に対してマスキン
グ作用をするようになるので、ベースプレート２の下面
に露光転写工程を利用して酸化膜エッチング窓を形成
し、ＢＯＥで酸化膜を除去し、感光剤と酸化膜をマスク
にして露出されたＰ＋シリコン表面をポリエッチャント
（Polyetchant ）溶液を利用してエッチングする。その
後、露出されたシリコン表面を８４℃、２６％のＫＯＨ
溶液で３時間の間エッチングしてエッチング溶液（etch
ant ）をＥＤＰ溶液に取替えて３時間の間ベースプレー
ト２をエッチングする。
るために、ベースプレート２の下面をエッチングする。
酸化膜層はシリコンエッチング液であるＥＤＰ溶液（Et
hylcne Diamine PyrocatecholWater）に対してマスキン
グ作用をするようになるので、ベースプレート２の下面
に露光転写工程を利用して酸化膜エッチング窓を形成
し、ＢＯＥで酸化膜を除去し、感光剤と酸化膜をマスク
にして露出されたＰ＋シリコン表面をポリエッチャント
（Polyetchant ）溶液を利用してエッチングする。その
後、露出されたシリコン表面を８４℃、２６％のＫＯＨ
溶液で３時間の間エッチングしてエッチング溶液（etch
ant ）をＥＤＰ溶液に取替えて３時間の間ベースプレー
ト２をエッチングする。
【００４４】このとき、先ずＫＯＨ溶液でエッチングす
る理由はエッチング時間を減少するためで、その後に使
用したＥＤＰ溶液は硼素ドーピングされた層でエッチン
グが中断されることにより所望する厚さのバリを得るた
めである。前記で使用されるＥＤＰ溶液の混合比率はＥ
ｔｈｙｌｃｎｅＤｉａｍｉｎｅ：Ｐｙｒｏｃａｔｅｃｈ
ｏｌ：Ｗａｔｅｒの比が３：１：１になるよう希釈し
た。この条件下でのシリコンエッチング率は０．８μｍ
／min である。
る理由はエッチング時間を減少するためで、その後に使
用したＥＤＰ溶液は硼素ドーピングされた層でエッチン
グが中断されることにより所望する厚さのバリを得るた
めである。前記で使用されるＥＤＰ溶液の混合比率はＥ
ｔｈｙｌｃｎｅＤｉａｍｉｎｅ：Ｐｙｒｏｃａｔｅｃｈ
ｏｌ：Ｗａｔｅｒの比が３：１：１になるよう希釈し
た。この条件下でのシリコンエッチング率は０．８μｍ
／min である。
【００４５】第３工程は、図５の（Ｃ）に示すように、
薄膜の初期変形を得るための酸化膜を形成する段階で、
酸化膜の厚さを調節するために、９００℃で３００Åの
厚さの乾式酸化膜１８を成長させる。
薄膜の初期変形を得るための酸化膜を形成する段階で、
酸化膜の厚さを調節するために、９００℃で３００Åの
厚さの乾式酸化膜１８を成長させる。
【００４６】図４工程は、図５の（Ｄ）に示すように、
両端固定バリ２０を形成する工程で、露光転写工程を利
用してバリの形状を作り、感光剤が除去された部分の酸
化膜１８を除去する。そして、ポリエッチャント（Poly
etchant ）溶液を利用してＰ＋シリコン層をエッチング
すれば初期変形を有するバリが得られる。このとき、ポ
リエッチャント溶液を利用してＰ＋シリコン層をエッチ
ングするために、感光剤のマスキング時間が３分以内に
限定される。これにより、Ｐ＋シリコン層を全部除去し
てバリを完成するためには３回の露光転写工程を繰り返
すようになる。
両端固定バリ２０を形成する工程で、露光転写工程を利
用してバリの形状を作り、感光剤が除去された部分の酸
化膜１８を除去する。そして、ポリエッチャント（Poly
etchant ）溶液を利用してＰ＋シリコン層をエッチング
すれば初期変形を有するバリが得られる。このとき、ポ
リエッチャント溶液を利用してＰ＋シリコン層をエッチ
ングするために、感光剤のマスキング時間が３分以内に
限定される。これにより、Ｐ＋シリコン層を全部除去し
てバリを完成するためには３回の露光転写工程を繰り返
すようになる。
【００４７】第５工程は、図５の（Ｅ）に示すように、
電極を形成する段階である。この工程においては先ず、
０．５μｍのアルミニウムを両端固定バリ２０とベース
プレート２上の両凸部４、６上に、そして別のガラス板
３２に蒸着し、露光転写工程を利用して電極形状を作っ
た後、アルミニウムエッチング溶液（Al etchant）を使
用して所望する模様の電極を作る。
電極を形成する段階である。この工程においては先ず、
０．５μｍのアルミニウムを両端固定バリ２０とベース
プレート２上の両凸部４、６上に、そして別のガラス板
３２に蒸着し、露光転写工程を利用して電極形状を作っ
た後、アルミニウムエッチング溶液（Al etchant）を使
用して所望する模様の電極を作る。
【００４８】第６工程は、図５の（Ｆ）に示すように、
電極３４が形成されたガラス板３２とベースプレート２
とを接合して完成した微小スイッチを作る段階である。
ことき、ガラス板３２をベースプレート２上に接合する
ためには、接着剤溝１２、１４にＵＶ硬化樹脂を充填し
て接合する方法を使用した。しかし、ベースプレート上
に前記接着剤溝１２、１４を形成しない場合には、陽極
接合（Anocic Bonding）又は共晶接合（Eutectic Bondi
ng）方法を利用して接合することができる。陽極接合と
は、金属薄板とガラス基板との間に高い電位差（２００
〜２、０００Ｖ）を与えるとその間で強い結合がなされ
る接合方法で、共晶接合とは、溶融可能な最小の温度で
ある共晶温度を利用して比較的低い温度で金合金や鉛−
酒石合金等を利用して接合する技術をいう。
電極３４が形成されたガラス板３２とベースプレート２
とを接合して完成した微小スイッチを作る段階である。
ことき、ガラス板３２をベースプレート２上に接合する
ためには、接着剤溝１２、１４にＵＶ硬化樹脂を充填し
て接合する方法を使用した。しかし、ベースプレート上
に前記接着剤溝１２、１４を形成しない場合には、陽極
接合（Anocic Bonding）又は共晶接合（Eutectic Bondi
ng）方法を利用して接合することができる。陽極接合と
は、金属薄板とガラス基板との間に高い電位差（２００
〜２、０００Ｖ）を与えるとその間で強い結合がなされ
る接合方法で、共晶接合とは、溶融可能な最小の温度で
ある共晶温度を利用して比較的低い温度で金合金や鉛−
酒石合金等を利用して接合する技術をいう。
【００４９】本発明で言及している諸般実験条件（時
間、エッチング溶液の混合比率、厚さ等）は本発明に対
する実験及び制作段階で得た数値で、これに限定されず
制作されるマイクロスイッチの大きさと容量等の諸般条
件により大きく変化可能なのはもちろんである。
間、エッチング溶液の混合比率、厚さ等）は本発明に対
する実験及び制作段階で得た数値で、これに限定されず
制作されるマイクロスイッチの大きさと容量等の諸般条
件により大きく変化可能なのはもちろんである。
【００５０】前述した方法により制作されたマイクロス
イッチの性能試験のために、先ず構成材料の弾性計数及
び残留応力、そして制作されたスイッチの大きさを測定
した。ここで、薄膜の弾性計数と残留応力が本発明にお
いて使用された各種材料の薄膜試片を制作してブリスタ
ー（Blister ）方法で測定した。ブリスター方法は四角
薄膜に圧力を加えて薄膜の最大変形を測定することによ
って、測定した圧力と変位との関係から弾性計数と残留
応力を同時に得られる測定法である。この測定法は予め
圧力による薄膜の変位分布を仮定して変形エネルギーを
理論的に計算し、仮想ワーク（virtual work）原理を適
用して圧力と変位との関係式を得た後、常用プログラム
であるＡＢＡＱＵＳから得られた変位分布を比較して修
正された圧力と変形との関係式を求めた。その関係式は
次の通りである。
イッチの性能試験のために、先ず構成材料の弾性計数及
び残留応力、そして制作されたスイッチの大きさを測定
した。ここで、薄膜の弾性計数と残留応力が本発明にお
いて使用された各種材料の薄膜試片を制作してブリスタ
ー（Blister ）方法で測定した。ブリスター方法は四角
薄膜に圧力を加えて薄膜の最大変形を測定することによ
って、測定した圧力と変位との関係から弾性計数と残留
応力を同時に得られる測定法である。この測定法は予め
圧力による薄膜の変位分布を仮定して変形エネルギーを
理論的に計算し、仮想ワーク（virtual work）原理を適
用して圧力と変位との関係式を得た後、常用プログラム
であるＡＢＡＱＵＳから得られた変位分布を比較して修
正された圧力と変形との関係式を求めた。その関係式は
次の通りである。
【００５１】先ず、単一膜の場合、圧力と変形との関係
式は次の数８のように示される。
式は次の数８のように示される。
【００５２】
【数８】
【００５３】（前記数８において、Ｐは、印加した圧
力、ａは、四角薄膜の辺の長さ、ωは四角薄膜の中心で
の垂れ、ｔは、薄膜の厚さ、υはフワソング比、σ０は
薄膜に作用する初期平均残留応力を、それぞれ示す。）
力、ａは、四角薄膜の辺の長さ、ωは四角薄膜の中心で
の垂れ、ｔは、薄膜の厚さ、υはフワソング比、σ０は
薄膜に作用する初期平均残留応力を、それぞれ示す。）
【００５４】複合膜の場合、前記と同様な方法により圧
力と変形との関係式は次の数９のように示される。
力と変形との関係式は次の数９のように示される。
【００５５】
【数９】
【００５６】前述のようにブリスター測定に使用された
試片はＰ＋シリコン、アルミニウム膜、そして熱酸化膜
である。前記Ｐ＋シリコン膜はその大きさが２．８４ｍ
ｍ×２．８４ｍｍ×１．０μｍの四角薄膜である。次
に、Ｐ＋シリコンとアルミニウムの複合薄膜は２．８４
ｍｍ×２．８４ｍｍ×１．５μｍで、アルミニウム膜の
厚さは０．５μｍである。また、Ｐ＋シリコンと熱酸化
膜の複合薄膜は２．８４ｍｍ×２．８４ｍｍ×１．０３
２μｍで、このとき熱酸化膜の厚さは３００Åであっ
た。これら試片を利用したブリスター測定値を次の表１
に示す。
試片はＰ＋シリコン、アルミニウム膜、そして熱酸化膜
である。前記Ｐ＋シリコン膜はその大きさが２．８４ｍ
ｍ×２．８４ｍｍ×１．０μｍの四角薄膜である。次
に、Ｐ＋シリコンとアルミニウムの複合薄膜は２．８４
ｍｍ×２．８４ｍｍ×１．５μｍで、アルミニウム膜の
厚さは０．５μｍである。また、Ｐ＋シリコンと熱酸化
膜の複合薄膜は２．８４ｍｍ×２．８４ｍｍ×１．０３
２μｍで、このとき熱酸化膜の厚さは３００Åであっ
た。これら試片を利用したブリスター測定値を次の表１
に示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】そして、本発明においては、測定用両端固
定バリを３つ制作したが、その大きさを説明すると、両
端固定バリの幅はすべてが２３０μｍで、長さはそれぞ
れ８００μｍ、９００μｍ、１、０００μｍであった。
そして、本発明における両端固定バリはすべてがＰ＋シ
リコン、酸化膜、アルミニウムの複合構造からなり、こ
れら層の厚さはそれぞれ２．６μｍ、３２０（±３０）
Å、０．５μｍであった。また、このような条件におい
て、中心での初期垂れは長さにより、それぞれ、６．
５、８．７、１１．７（６．５％）μｍに測定された。
定バリを３つ制作したが、その大きさを説明すると、両
端固定バリの幅はすべてが２３０μｍで、長さはそれぞ
れ８００μｍ、９００μｍ、１、０００μｍであった。
そして、本発明における両端固定バリはすべてがＰ＋シ
リコン、酸化膜、アルミニウムの複合構造からなり、こ
れら層の厚さはそれぞれ２．６μｍ、３２０（±３０）
Å、０．５μｍであった。また、このような条件におい
て、中心での初期垂れは長さにより、それぞれ、６．
５、８．７、１１．７（６．５％）μｍに測定された。
【００５９】本発明においてはこのように作られたそれ
ぞれのマイクロスイッチに対して両端固定バリ２０の長
さによりスナップスルー座屈現象を起こす臨界電圧を測
定して極小型スイッチとしての作動可否を確認した。ス
ナップスルー座屈実験においては、半導体素子測定器
（Semiconductor parameter analyzer）を使用して印加
された電圧に従う電流の流れを測定した。実験結果、両
端固定バリの長さがそれぞれ８００μｍ、９００μｍ、
１０００μｍである場合、３２、５６、７６．５でスイ
ッチが作動した。これを図６に示した。
ぞれのマイクロスイッチに対して両端固定バリ２０の長
さによりスナップスルー座屈現象を起こす臨界電圧を測
定して極小型スイッチとしての作動可否を確認した。ス
ナップスルー座屈実験においては、半導体素子測定器
（Semiconductor parameter analyzer）を使用して印加
された電圧に従う電流の流れを測定した。実験結果、両
端固定バリの長さがそれぞれ８００μｍ、９００μｍ、
１０００μｍである場合、３２、５６、７６．５でスイ
ッチが作動した。これを図６に示した。
【００６０】また、本発明においては、仮定した理論式
と実際実験による実験値との正確度を比較するために、
理論的に予測したバリの変位と実際測定したバリの変
位、そして測定したバリの変位と測定した段差の合計で
ある電極間距離から理論的に求めた臨界電圧と実際測定
した臨界電圧を次の表２に示した。
と実際実験による実験値との正確度を比較するために、
理論的に予測したバリの変位と実際測定したバリの変
位、そして測定したバリの変位と測定した段差の合計で
ある電極間距離から理論的に求めた臨界電圧と実際測定
した臨界電圧を次の表２に示した。
【００６１】
【表２】
【００６２】前記の理論的予測値と実験結果との間に発
生した誤差はスイッチ制作に使用された各材料の物性値
及び残留応力、中心での垂れ誤差、そしてスナッピング
座屈の臨界荷重の誤差等から起因する。本発明はこのよ
うな実験上の誤差があるにも関わらず、薄膜層の厚さを
調節することにより残留応力を調節でき、この調節方法
を通じて必要な用途に応じてマイクロスイッチを使用で
きる。
生した誤差はスイッチ制作に使用された各材料の物性値
及び残留応力、中心での垂れ誤差、そしてスナッピング
座屈の臨界荷重の誤差等から起因する。本発明はこのよ
うな実験上の誤差があるにも関わらず、薄膜層の厚さを
調節することにより残留応力を調節でき、この調節方法
を通じて必要な用途に応じてマイクロスイッチを使用で
きる。
【００６３】本発明により制作されたマイクロスイッチ
は、スイッチの性能を自体的に判断できるように設計さ
れている。これを自体性能試験といい、次に、この自体
性能試験を説明する。本発明により制作されたマイクロ
スイッチで電極と電極の両端間に電圧を加えると両端固
定バリの長さにより一定した電圧でスナップスルー座屈
が発生する。もし所望する設計条件のとおりに制作され
なかったり、電極が破損される場合には、一定した電圧
でスナップスルー座屈現象が発生しないようになるだろ
う。従って、誤制作されたマイクロスイッチでは電流が
流れないようになり、且つ他の電流を検知するようにな
るとマイクロスイッチの性能に問題があるということを
見出せる。従って、本発明においては、このような一連
の過程を通じて制作されたマイクロスイッチの性能を自
体的に検査できる。
は、スイッチの性能を自体的に判断できるように設計さ
れている。これを自体性能試験といい、次に、この自体
性能試験を説明する。本発明により制作されたマイクロ
スイッチで電極と電極の両端間に電圧を加えると両端固
定バリの長さにより一定した電圧でスナップスルー座屈
が発生する。もし所望する設計条件のとおりに制作され
なかったり、電極が破損される場合には、一定した電圧
でスナップスルー座屈現象が発生しないようになるだろ
う。従って、誤制作されたマイクロスイッチでは電流が
流れないようになり、且つ他の電流を検知するようにな
るとマイクロスイッチの性能に問題があるということを
見出せる。従って、本発明においては、このような一連
の過程を通じて制作されたマイクロスイッチの性能を自
体的に検査できる。
【００６４】本発明の第２実施形態によると、前述した
第１実施形態に基づいてマイクロスイッチの設計を一部
変更したものである。これは第１実施形態の両端固定バ
リに質量体を形成して両端固定バリの上下に電極に設置
することによって、スイッチ作動のための臨界加速度又
は臨界電圧を調節できるようにマイクロスイッチを制作
するのである。これを臨界加速度マイクロスイッチとい
い、これはスイッチ接続に必要な電圧又は加速度等の調
整を可能とする。
第１実施形態に基づいてマイクロスイッチの設計を一部
変更したものである。これは第１実施形態の両端固定バ
リに質量体を形成して両端固定バリの上下に電極に設置
することによって、スイッチ作動のための臨界加速度又
は臨界電圧を調節できるようにマイクロスイッチを制作
するのである。これを臨界加速度マイクロスイッチとい
い、これはスイッチ接続に必要な電圧又は加速度等の調
整を可能とする。
【００６５】以下、図７乃至図９を参照して第２実施形
態を説明する。これは本発明の第１実施形態によるマイ
クロスイッチの構造に次のような特徴が追加されたもの
である。追加された特徴は、両端固定バリ１２２の中央
部下側に所定の質量体１２０を形成したこと、前記質量
体１２０の下面に質量体下部電極１２８を形成したこ
と、そしてこの下部電極１２８とスイッチング作用をす
ることができるようにベースプレート１０２の下部に別
の電極１３８が形成されるガラス板１３４を追加に配置
したことである。
態を説明する。これは本発明の第１実施形態によるマイ
クロスイッチの構造に次のような特徴が追加されたもの
である。追加された特徴は、両端固定バリ１２２の中央
部下側に所定の質量体１２０を形成したこと、前記質量
体１２０の下面に質量体下部電極１２８を形成したこ
と、そしてこの下部電極１２８とスイッチング作用をす
ることができるようにベースプレート１０２の下部に別
の電極１３８が形成されるガラス板１３４を追加に配置
したことである。
【００６６】本実施形態においては、ベースプレート１
０２の中央部の上下部分が長さ方向に所定の幅で凹設さ
れてその断面形状を見ると中央部分１０４の厚さがその
両側部分１０６、１０８の厚さより薄くなっている。そ
して、中央部分１０４の真ん中に長方形の通孔部１１０
が形成され、両側面部１０６、１０８の上下側には所定
の深さで凹設される接着剤溝１１２、１１４が形成され
る。また、長方形の通孔部１１０はその４辺が下方に拡
開される形態の傾斜面からなる。
０２の中央部の上下部分が長さ方向に所定の幅で凹設さ
れてその断面形状を見ると中央部分１０４の厚さがその
両側部分１０６、１０８の厚さより薄くなっている。そ
して、中央部分１０４の真ん中に長方形の通孔部１１０
が形成され、両側面部１０６、１０８の上下側には所定
の深さで凹設される接着剤溝１１２、１１４が形成され
る。また、長方形の通孔部１１０はその４辺が下方に拡
開される形態の傾斜面からなる。
【００６７】この長方形の通孔部１１０の中間部には長
さ方向に両端固定バリ１２２が帯状で形成され、両端固
定バリ１２２の中央下部には断面が逆梯形の質量体１２
０が形成されている。前記において、両端固定バリ１２
２はその上部に残留応力がそれぞれ異なる復層の薄膜層
１１６、１１８が形成され、これに懸垂される質量体１
２０は両端固定バリ１２２と接しない５つの面が内側薄
膜層１１６により塗布された状態で、その下面部分が下
部電極１２８の役割を遂行する。
さ方向に両端固定バリ１２２が帯状で形成され、両端固
定バリ１２２の中央下部には断面が逆梯形の質量体１２
０が形成されている。前記において、両端固定バリ１２
２はその上部に残留応力がそれぞれ異なる復層の薄膜層
１１６、１１８が形成され、これに懸垂される質量体１
２０は両端固定バリ１２２と接しない５つの面が内側薄
膜層１１６により塗布された状態で、その下面部分が下
部電極１２８の役割を遂行する。
【００６８】そして、前記中心部１０４と接着剤溝１１
２との間の両側面部１０６、１０８上面には帯状の接着
部電極１２４が長さ方向に形成され、両端固定バリ１２
２の上面には移動電極１２６が形成される。ここで、移
動電極１２６は両端固定バリ１２２の長さ方向に形成さ
れ、その幅１２８は両端固定バリ１２２より狭く移動電
極１２６の両側端には長方形の電極接点部１３０が形成
される。
２との間の両側面部１０６、１０８上面には帯状の接着
部電極１２４が長さ方向に形成され、両端固定バリ１２
２の上面には移動電極１２６が形成される。ここで、移
動電極１２６は両端固定バリ１２２の長さ方向に形成さ
れ、その幅１２８は両端固定バリ１２２より狭く移動電
極１２６の両側端には長方形の電極接点部１３０が形成
される。
【００６９】そして、上下板の絶縁部材１３２、１３４
は長方形で、各絶縁部材の下面には長さ方向に帯状の電
極１３６、１３８が形成されるように制作された後、前
記質量体が形成された移動電極１２６と上下部で相互に
交差する方向に構成される。上下板の絶縁部材１３２、
１３４は、本発明の第１実施形態のようにガラスから作
られる。そして、この絶縁部材１３２、１３４をベース
プレート１０２に接着する方法は、本発明のようにＵＶ
硬化樹脂を利用して接着させ得るが、陽極接合又は共晶
接合方法によっても接着させ得る。
は長方形で、各絶縁部材の下面には長さ方向に帯状の電
極１３６、１３８が形成されるように制作された後、前
記質量体が形成された移動電極１２６と上下部で相互に
交差する方向に構成される。上下板の絶縁部材１３２、
１３４は、本発明の第１実施形態のようにガラスから作
られる。そして、この絶縁部材１３２、１３４をベース
プレート１０２に接着する方法は、本発明のようにＵＶ
硬化樹脂を利用して接着させ得るが、陽極接合又は共晶
接合方法によっても接着させ得る。
【００７０】次に、前述したように構成される本実施形
態の可変臨界マイクロスイッチの製造工程を説明する。
先ず、第１工程は、図１０の（Ａ）に示すように、スイ
ッチング現象を起こすために、初期に設定された両だけ
ベースプレート１０２の上下面に段差を形成すると共に
接着剤溝１１２、１１４をエッチングする段階である。
態の可変臨界マイクロスイッチの製造工程を説明する。
先ず、第１工程は、図１０の（Ａ）に示すように、スイ
ッチング現象を起こすために、初期に設定された両だけ
ベースプレート１０２の上下面に段差を形成すると共に
接着剤溝１１２、１１４をエッチングする段階である。
【００７１】第２工程は、図１０の（Ｂ）に示すよう
に、バリの厚さを決定するための段階で、第１工程を終
えた素材に復層の薄膜を成長させる段階である。復層の
薄膜は、先ずベースプレート１０２上に硼素等のような
不純物を浸透させてＰ＋シリコン１１６層を形成した
後、さらに酸化雰囲気において酸化膜層１１８を形成さ
せる。この復層薄膜は両端固定バリ１２２の残留応力層
として作用する。そして、この復層薄膜層１１６、１１
８を形成してから長方形の通孔部１１０を形成するため
にベースプレート１０２の下側面の中間部分に塗布され
ている内外側薄膜層１１６、１１８の一部を除去する。
に、バリの厚さを決定するための段階で、第１工程を終
えた素材に復層の薄膜を成長させる段階である。復層の
薄膜は、先ずベースプレート１０２上に硼素等のような
不純物を浸透させてＰ＋シリコン１１６層を形成した
後、さらに酸化雰囲気において酸化膜層１１８を形成さ
せる。この復層薄膜は両端固定バリ１２２の残留応力層
として作用する。そして、この復層薄膜層１１６、１１
８を形成してから長方形の通孔部１１０を形成するため
にベースプレート１０２の下側面の中間部分に塗布され
ている内外側薄膜層１１６、１１８の一部を除去する。
【００７２】第３工程は、図１０の（Ｃ）に示すよう
に、前記第２工程で長方形の通孔部１１０を形成するた
めに、薄膜層が除去された部分に外側酸化膜層１１８を
塗布した後、中央部分に所定面積のエッチング防止層を
おき、その外側一部を除去してこの部分に対する部分エ
ッチングを実施することによって、所定の質量を有する
質量体１２０を形成する。
に、前記第２工程で長方形の通孔部１１０を形成するた
めに、薄膜層が除去された部分に外側酸化膜層１１８を
塗布した後、中央部分に所定面積のエッチング防止層を
おき、その外側一部を除去してこの部分に対する部分エ
ッチングを実施することによって、所定の質量を有する
質量体１２０を形成する。
【００７３】図４工程は、図１０の（Ｄ）に示すよう
に、外側酸化膜層１１８を除去した後、硼素等の不純物
を浸透させることにより、ベースプレート１０２の上下
部全体に内側薄膜層１１６を形成して質量体１２０の外
側面に塗布された内側薄膜層１１６が質量体電極の役割
を遂行できるようにする。
に、外側酸化膜層１１８を除去した後、硼素等の不純物
を浸透させることにより、ベースプレート１０２の上下
部全体に内側薄膜層１１６を形成して質量体１２０の外
側面に塗布された内側薄膜層１１６が質量体電極の役割
を遂行できるようにする。
【００７４】図５工程は、図１０の（Ｅ）に示すよう
に、ベースプレート１０２の上下部に塗布されている前
記内側薄膜層１１６に熱酸化膜を覆わせて内外側薄膜層
１１６、１１８からなる復膜層が形成される。
に、ベースプレート１０２の上下部に塗布されている前
記内側薄膜層１１６に熱酸化膜を覆わせて内外側薄膜層
１１６、１１８からなる復膜層が形成される。
【００７５】第６工程は、図１０の（Ｆ）に示すよう
に、シリコン基板１０２の上側面にエッチング防止層を
塗布した後、通孔部１１０の上側に位置する内外側薄膜
層１１６、１１８の長さ方向にエッチングして残留応力
の差異により変形が生じた両端固定バリ１２２を制作す
る。両端固定バリ１２２のエッチング過程中においてエ
ッチング防止層が塗布されていない下側面の酸化膜層１
１８も同時に少しずつエッチングされてＰ＋シリコン１
１６層が露出される。
に、シリコン基板１０２の上側面にエッチング防止層を
塗布した後、通孔部１１０の上側に位置する内外側薄膜
層１１６、１１８の長さ方向にエッチングして残留応力
の差異により変形が生じた両端固定バリ１２２を制作す
る。両端固定バリ１２２のエッチング過程中においてエ
ッチング防止層が塗布されていない下側面の酸化膜層１
１８も同時に少しずつエッチングされてＰ＋シリコン１
１６層が露出される。
【００７６】第７工程は、図１０の（Ｇ）に示すよう
に、両端固定バリ１２２の上面には上部電極１２６、両
側面部１０６、１０８の上部面に接合部電極１２４を形
成する。
に、両端固定バリ１２２の上面には上部電極１２６、両
側面部１０６、１０８の上部面に接合部電極１２４を形
成する。
【００７７】第８工程は、図１０の（Ｈ）に示すよう
に、両端固定バリ１２２に形成された移動電極１２６及
び内側薄膜層１２８からなる質量体電極と上下板絶縁部
材１３２、１３４に形成された電極１３６、１３８が相
互に交差するように整列した後、接着剤溝１１２、１１
４に接着剤に充填して接合してマイクロスイッチの製造
を完了する。
に、両端固定バリ１２２に形成された移動電極１２６及
び内側薄膜層１２８からなる質量体電極と上下板絶縁部
材１３２、１３４に形成された電極１３６、１３８が相
互に交差するように整列した後、接着剤溝１１２、１１
４に接着剤に充填して接合してマイクロスイッチの製造
を完了する。
【００７８】以上のように構成されて製造される本実施
形態による臨界可変マイクロスイッチは本発明の第１実
施形態の作動原理と同様であるが、実際への適用におい
ては、上下両方向にスイッチ作用ができるという特徴が
ある。そして、本実施形態で適用した製造工程中の実験
条件は本発明の第１実施形態と同様である。
形態による臨界可変マイクロスイッチは本発明の第１実
施形態の作動原理と同様であるが、実際への適用におい
ては、上下両方向にスイッチ作用ができるという特徴が
ある。そして、本実施形態で適用した製造工程中の実験
条件は本発明の第１実施形態と同様である。
【００７９】前述のような臨界可変マイクロスイッチの
実際作動状態を調べるために、臨界か速度と臨界電圧を
調節しながら実験を行った。その実験結果を図１１に示
した。図１１は微小スイッチ別の電極間電圧と臨界加速
度との間の関係を示すもので、両端固定バリ１２２の中
心に７μｇのシリコン｛即ち、質量体（１２０）｝を残
す場合、スナップスルー座屈現象は数５に示したよう
に、加速度による慣性力と電圧の印加による静電気力と
の複合力による結果と見られ、この場合、長さが８００
μｍ、９００μｍ、１、０００μｍであるスイッチのそ
れぞれに対して電極間電圧を０〜３２Ｖ、０〜５６Ｖ、
０〜７６．５Ｖの範囲内で変化させるときマイクロスイ
ッチが測定できる加速度範囲は０〜１４ｇ、１〜３５
ｇ、０〜４７ｇとなる。このとき、質量体１２０の質量
７μｇの基準は、電極の大きさを２３０μｍ×２３０μ
ｍ、下のシリコンの高さを１００μｍに非等方エッチン
グした場合を考慮して決定した値である。本実施形態に
おいても、本発明の第１実施形態と同様に自体性能試験
を行った。
実際作動状態を調べるために、臨界か速度と臨界電圧を
調節しながら実験を行った。その実験結果を図１１に示
した。図１１は微小スイッチ別の電極間電圧と臨界加速
度との間の関係を示すもので、両端固定バリ１２２の中
心に７μｇのシリコン｛即ち、質量体（１２０）｝を残
す場合、スナップスルー座屈現象は数５に示したよう
に、加速度による慣性力と電圧の印加による静電気力と
の複合力による結果と見られ、この場合、長さが８００
μｍ、９００μｍ、１、０００μｍであるスイッチのそ
れぞれに対して電極間電圧を０〜３２Ｖ、０〜５６Ｖ、
０〜７６．５Ｖの範囲内で変化させるときマイクロスイ
ッチが測定できる加速度範囲は０〜１４ｇ、１〜３５
ｇ、０〜４７ｇとなる。このとき、質量体１２０の質量
７μｇの基準は、電極の大きさを２３０μｍ×２３０μ
ｍ、下のシリコンの高さを１００μｍに非等方エッチン
グした場合を考慮して決定した値である。本実施形態に
おいても、本発明の第１実施形態と同様に自体性能試験
を行った。
【図１】本発明の好ましい第１実施形態によるマイクロ
スイッチの作動原理を説明するための電極の初期変形状
態を示した斜視図。
スイッチの作動原理を説明するための電極の初期変形状
態を示した斜視図。
【図２】本発明の好ましい第１実施形態によるマイクロ
スイッチの斜視図。
スイッチの斜視図。
【図３】図１のＩ−Ｉ線に従う断面図。
【図４】図１のＩＩ−ＩＩ線に従う断面図。
【図５】（Ａ）〜（Ｆ）は図１のＩ−Ｉ線から見た製造
工程図。
工程図。
【図６】本発明の好ましい第１実施形態によるマイクロ
スイッチの電極間に印加された電圧に従う接続電流の量
を測定した性能実験グラフ線図。
スイッチの電極間に印加された電圧に従う接続電流の量
を測定した性能実験グラフ線図。
【図７】本発明の好ましい第２実施形態によるマイクロ
スイッチの斜視図。
スイッチの斜視図。
【図８】図７のＩＩＩ−ＩＩＩ線に従う断面図。
【図９】図７のＩＶ−ＩＶ線に従う断面図。
【図１０】（Ａ）〜（Ｆ）は図７のＩＩＩ−ＩＩＩ線か
ら見た製造工程図。
ら見た製造工程図。
【図１１】本発明の好ましい第２実施形態によるマイク
ロスイッチの両端固定バリの長さを異なるようにしてそ
の中央部に同一質量を付けたときの電極両端に掛かる電
圧の調節による臨界加速度調節可能範囲を予測したグラ
フ線図。
ロスイッチの両端固定バリの長さを異なるようにしてそ
の中央部に同一質量を付けたときの電極両端に掛かる電
圧の調節による臨界加速度調節可能範囲を予測したグラ
フ線図。
２ ベースプレート ４ 凸部 ６ 凸部 ８ 凹部 １０ 通孔部 １２ 接着剤溝 １４ 接着剤溝 １６ 内薄膜層 １８ 外薄膜層 ２０ 両端固定バリ ２２ 接着部電極 ２４ 接着部電極 ２６ 移動電極 ２８ 小幅部 ３０ 大幅部 ３２ 絶縁部材 ３４ 上部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 郭 柄 晩 大韓民國 京畿道 城南市 盆唐区 二梅 洞 133 アルムマウル 425−301
Claims (23)
- 【請求項１】 残留応力の差異により初期変形されてい
る移動電極と、 前記移動電極と一定間隔を隔てている固定電極と、 前記移動電極が臨界荷重を受けてスナップスルー座屈を
起こすとこれを受容できるように前記移動電極の両端を
支持している移動電極支持部と、前記移動電極がスナッ
プスルー座屈を起こすとこれとスイッチングされるよう
に前記固定電極を支持している固定電極支持部とを備え
る支持手段と、を具備することを特徴とする臨界マイク
ロスイッチ。 - 【請求項２】 前記支持手段は、一定した厚さを有する
ベースプレートと、 前記ベースプレートの両端に沿って突設して前記固定電
極の両端を支持する前記固定電極支持部になる突部と、 前記凸部の内側のベースプレート上面により定義される
相対的凹部、即ちその中央には所定の通孔が形成され、
前記通孔を横切って形成されて前記通孔の下側に前記移
動電極の初期変形と実質的に同一に一定した深さだけ垂
れ変形されている両端固定バリが形成されて前記両端固
定バリと共に前記移動電極の支持部を形成する凹部と、
で構成されている請求項１に記載の臨界マイクロスイッ
チ。 - 【請求項３】 前記両端固定バリは少なくとも２つの薄
膜層からなり、前記垂れ変形がこの薄膜層の平均残留応
力の差異によりなされるようにする、請求項２に記載の
臨界マイクロスイッチ。 - 【請求項４】 前記通孔部は前記突部と実質的に平行し
た長さを有する長方形からなり、前記ベースプレートの
厚さに沿って下方に行くほど拡開される形態の傾斜面を
有する、請求項２に記載の臨界マイクロスイッチ。 - 【請求項５】 前記両端固定バリは、前記長方形の通孔
部の横方向の長さより短い長さの幅を有して長さ方向に
横切っており、 前記移動電極は前記両端固定バリに載置される小幅部と
前記小幅部の両端から延在して形成されて前記凹部に載
置される大幅部とを有する、請求項２に記載の臨界マイ
クロスイッチ。 - 【請求項６】 前記ベースプレートはシリコンからなる
ことを特徴とする、請求項２に記載の臨界マイクロスイ
ッチ。 - 【請求項７】 前記固定電極の上面には絶縁部材が配設
され、前記固定電極の下面には前記凸部に沿って形成さ
れるリード電極が配設されて前記絶縁部材の外側に延在
する、請求項２に記載の臨界マイクロスイッチ。 - 【請求項８】 前記突部の前記リード電極が配設される
隣接面には前記絶縁部材を接着するための接着剤が充填
される接着剤充填溝が形成される、請求項７に記載の臨
界マイクロスイッチ。 - 【請求項９】 前記絶縁部材はガラス材からなる、請求
項７に記載の臨界マイクロスイッチ。 - 【請求項１０】 前記接着剤はＵＶ硬化樹脂からなる、
請求項８に記載の臨界マイクロスイッチ。 - 【請求項１１】 前記両端固定バリの中央部下側には所
定の質量体が形成される、請求項２に記載の臨界マイク
ロスイッチ。 - 【請求項１２】 前記質量体の下面には下部移動電極が
形成され、前記ベースプレートの前記凸部が形成された
背面には前記凸部と対称の形状に他の凸部が形成されて
おり、前記他の凸部には前記両端固定バリのスナップス
ルー座屈により前記質量体下部電極とスイッチングする
ようになる他の固定電極が配設される、請求項１１に記
載の臨界マイクロスイッチ。 - 【請求項１３】 下記工程により臨界マイクロスイッチ
を製造することを特徴とする、臨界マイクロスイッチ製
造方法。スイッチング現象を起こすための空間を確保す
るようにシリコン基板の上面に初期に設定された量だけ
の段差を形成する段階の第１工程と、 前記シリコン基板上面に両端固定バリが形成されるＰ＋
シリコン薄膜層と湿式酸化シリコン複層状を形成した
後、長方形の通孔部を形成するために前記シリコン基板
の下面をエッチングする段階の第２工程と、 前記シリコン基板に酸化膜を形成する段階の第３工程
と、 前記シリコン基板の長方形の通孔部の上下面をエッチン
グして初期変形のある両端固定バリを形成する段階の第
４工程と、 前記両端固定バリ上に移動電極手段を、シリコン基板上
には帯状の接着部電極を、そして別のガラス板上に固定
電極手段を形成する段階の第５工程と、 前記固定電極手段を前記シリコン基板上に接合させる段
階の第６工程。 - 【請求項１４】 前記第１工程は、前記シリコン基板を
洗浄して９００〜１、１００℃で乾式酸化膜層を３００
Åの厚さに育て、露光転写（Lithography ）工程及び酸
化膜エッチング液ＢＯＥを利用して酸化膜の一部を除去
した後、ＫＯＨ溶液で前記シリコン基板をエッチングし
て両凸部及び凹部が８．４μｍの段差を有するように制
作することを特徴とする、請求項１３に記載の臨界マイ
クロスイッチ製造方法。 - 【請求項１５】 前記第１工程は、前記固定電極を取付
けるための接着剤溝を前記シリコン基板の両凸部に長さ
方向に同時にエッチングすることを特徴とする、請求項
１３に記載の臨界マイクロスイッチ製造方法。 - 【請求項１６】 前記第２工程は、前記Ｐ＋シリコン薄
膜層が硼素固体元を利用して１、０００℃で１４時間の
間形成され、前記酸化シリコン層は硼素ガラス層を除去
した後Ｐ＋シリコン薄膜層上に１、０００℃で湿式方法
により０．５μｍの厚さに育成されることを特徴とす
る、請求項１３に記載の臨界マイクロスイッチ製造方
法。 - 【請求項１７】 前記第２工程は、前記長方形の通孔部
が酸化膜をＢＯＥ溶液で、Ｐ＋シリコン表面をポリエッ
チャント（Polyetchant ）溶液を利用してエッチングし
た後、露出されたシリコン基板表面を８４℃、２６％の
ＫＯＨ溶液で３時間の間エッチングし、さらにエッチン
グ溶液（etchant ）をＥＤＰ溶液に取替えて３時間の間
シリコン基板をエッチングすることを特徴とする、請求
項１３に記載の臨界マイクロスイッチ製造方法。 - 【請求項１８】 前記シリコン基板のエッチングに使用
されるＥＤＰ溶液はＥｔｈｙｌｃｎｅＤｉａｍｉｎｅ：
Ｐｙｒｏｃａｔｅｃｈｏｌ：Ｗａｔｅｒの比が３：１：
１になるように混合したことを特徴とする、請求項１３
に記載の臨界マイクロスイッチ製造方法。 - 【請求項１９】 前記第３工程は、酸化シリコン薄膜を
９００℃で３００Åの厚さに乾式酸化法により成長させ
たことを特徴とする、請求項１３に記載の臨界マイクロ
スイッチ製造方法。 - 【請求項２０】 前記第４工程は、露光転写工程を利用
して前記両端固定バリの形状を作り、感光剤が除去され
た部分の酸化膜をＢＯＥ溶液で除去し、Ｐ＋シリコン層
はポリエッチャント（Polyetchant ）溶液を利用してエ
ッチングし、このときＰ＋シリコン層のエッチングは３
分以内にして３回繰返して行うことを特徴とする、請求
項１３に記載の臨界マイクロスイッチ製造方法。 - 【請求項２１】 前記第５工程の電極を作る段階は、対
象材料に０．５μｍの厚さのアルミニウム薄膜を蒸着
し、露光転写工程を利用して電極形状を作った後、アル
ミニウムエッチング溶液を使用して電極を形成すること
を特徴とする、請求項１６に記載の臨界マイクロスイッ
チ製造方法。 - 【請求項２２】 下記工程により臨界マイクロスイッチ
を製造することを特徴とする、臨界マイクロスイッチ製
造方法。スイッチング現象を起こすために初期に設定さ
れた両だけシリコン基板の上下面に段差を形成すると共
に接着剤溝をエッチングする段階の第１工程と、 前記第１工程を終えた素材に硼素等のような不純物を浸
透させてＰ＋シリコン層を形成した後、さらに酸化雰囲
気で酸化膜層を蒸着して復層薄膜を形成し、シリコン基
板の下部面に長方形の通孔部を形成するために復層薄膜
の一部を除去する段階の第２工程と、 前記第２工程の除去された復層薄膜層部分に所定の面積
のエッチング防止層を設け、所定の質量を有する質量体
を形成する段階の第３工程と、 前記第３工程を終えた素材にＰ＋シリコン薄膜層を形成
して質量体の外側面に塗布された薄膜層が質量体の下部
電極の役割を遂行できるようにする段階の第４工程と、 前記第４工程を終えた素材にさらに酸化シリコン膜を成
長させる段階の第５工程と、 前記第５工程を終えた素材の上部にエッチング防止層を
塗布した後、シリコン基板の通孔部の内外側薄膜層の両
側を長さ方向にエッチングして初期変形された両端固定
バリを制作する段階の第６工程と、 前記両端固定バリの上面には上部電極を、そして前記シ
リコン基板の両側面部の上部面には接合部電極を、２つ
の別のガラス板に固定電極を形成する段階の第７工程
と、 前記上下板絶縁部材に形成された固定電極を相互に一致
するように整列した後、前記両端固定バリ及び質量体の
下側にそれぞれ形成された移動電極が前記固定電極と交
差するようにして接合させる段階の第８工程。 - 【請求項２３】 前記マイクロスイッチは、電流が流れ
るか否かを確認してスナップスルー座屈現象を確認でき
る手段を具備することを特徴とする、請求項１に記載の
臨界マイクロスイッチ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/865,660 US5905241A (en) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | Threshold microswitch and a manufacturing method thereof |
| JP9157544A JPH10334778A (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 臨界マイクロスイッチ及びその製造方法 |
| EP97108725A EP0881651A1 (en) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | Threshold microswitch and a manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/865,660 US5905241A (en) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | Threshold microswitch and a manufacturing method thereof |
| JP9157544A JPH10334778A (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 臨界マイクロスイッチ及びその製造方法 |
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