KR100339394B1 - microswitches and production method using electrostatic force - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저전압 구동이 가능하고, 건식 에칭 처리(dry etching processes)를 이용하여 수율을 높이기 위한 정전기력을 이용한 마이크로 스위치 및 제조 공정을 제공하기 위한 것으로서, 기판 위에 일정 간격을 갖고 형성되는 접지면과, 상기 접지면 사이에 일정거리를 가지고 형성된 하부전극과, 상기 하부전극 위에 임의의 거리를 두고 형성되어 상기 하부전극과의 정전기력에 의해 상하로 움직이는 상부 전극과, 상기 접지면에 고정되며 탄성을 가지고 상기 상부 전극을 지지하는 힌지를 포함하여 구성되어, 저전압을 이용해서 구동되고, 건식 에칭 처리를 이용하기 때문에 수율이 높고, 도금한 금속 피막(electroplated metallic film)을 이용하기 때문에 높은 전류의 전달이 가능하여 전력용으로도 사용할 수 있다.The present invention is to provide a micro switch and a manufacturing process using the electrostatic force to increase the yield using dry etching processes (dry etching processes), a ground plane formed at a predetermined interval on the substrate, A lower electrode formed with a predetermined distance between the ground planes, an upper electrode formed at an arbitrary distance on the lower electrode and moving up and down by an electrostatic force with the lower electrode, and fixed to the ground plane and having elasticity; It consists of a hinge supporting the upper electrode, is driven using a low voltage, high yield because of the dry etching treatment, high current transfer is possible because of the use of an electroplated metallic film It can also be used for power.
Description
본 발명은 전자 시스템에 관한 것으로, 특히 정전기력(electrostatic force)을 이용하여 구동되는 마이크로 스위치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to electronic systems, and more particularly, to a micro switch driven using electrostatic force and a method of manufacturing the same.
현재의 전자 시스템은 초소형화, 초경량화 되어가고 있으며, 이러한 시스템에서 전기회로의 폐로, 복구, 전환 등 전기적인 신호를 제어하기 위해서 스위치(switch)가 많이 쓰이고 있다.Current electronic systems are becoming smaller and lighter, and many switches are used to control electrical signals such as closing, restoring, and switching of electric circuits.
그리고 현재 가장 많이 사용되고 있는 스위치는 FET(Field Effect Transistor), 또는 PIN 다이오드와 같은 반도체 스위치(semiconductor switch)들 이다.The most commonly used switches are semiconductor switch such as FET (Field Effect Transistor) or PIN diode.
그러나 상기 반도체 스위치들은 작동될 때 전력손실이 크며, 완전한 절연(isolation)이 이루어지지 않는 등의 단점들을 가지고 있다.However, the semiconductor switches have disadvantages such as high power loss when they are operated, and incomplete isolation.
이와 같은 상기 반도체 스위치들의 단점을 보완하기 위해 최근 마이크로 기계(micromechanical) 스위치들의 많은 연구가 이루어지고 있다.In order to make up for the shortcomings of such semiconductor switches, many studies of micromechanical switches have been conducted recently.
이상에서 설명한 종래 기술에 따른 마이크로 스위치는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.The micro switch according to the related art described above has the following problems.
첫째, 작동시 구동 전압이 크고, 습식 에칭 처리(wet etching processes)를 이용하여 제작되기 때문에 수율이 떨어지는 문제가 있다.First, there is a problem that the yield is low because the driving voltage is large during operation, and is manufactured using wet etching processes.
둘째, 사용된 금속 피막(metallic film)의 두께가 얇아서 전력용(power application)에는 그 사용이 불가능하다.Second, the thickness of the metallic film used is so small that it cannot be used for power applications.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 저전압 구동이 가능하고, 건식 에칭 처리(dry etching processes)를 이용하여 수율을 높이는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, the low-voltage driving is possible, and the purpose is to increase the yield using dry etching processes (dry etching processes).
본 발명의 또 다른 목적은 도금(electroplate)한 금속 피막(metallic film)을 이용하여 고 전류를 전달할 수 있도록 하여 전력용(power application)에서도 용이하게 사용하는데 있다.Still another object of the present invention is to enable high current transfer using a plated metal film to facilitate use in power applications.
도 1 은 본 발명에 따른 4 가지 형태의 마이크로 스위치의 구성도1 is a configuration diagram of four types of micro switches according to the present invention;
도 2 (a)는 본 발명에 따른 저항성의(resistive) 스위치 구성도2 (a) is a schematic diagram of a resistive switch configuration according to the present invention
(b)는 본 발명에 따른 용량성의(capacitive) 스위치 구성도(b) is a capacitive switch configuration according to the present invention
도 3 은 본 발명에 따른 힌지 구성도3 is a hinge configuration according to the present invention
도 4 는 본 발명에 따른 상부전극과 힌지와의 연결 구성도4 is a configuration diagram of the connection between the upper electrode and the hinge according to the present invention
도 5 는 본 발명에 따른 정전기력을 이용한 마이크로 스위치의 제 1 실시예에 따른 제조 공정도5 is a manufacturing process diagram according to the first embodiment of the micro switch using the electrostatic force according to the present invention;
도 6 은 도 3 c의 힌지를 가지고 도 5 의 공정을 통하여 형성된 스위치 단면도6 is a cross-sectional view of the switch formed through the process of FIG. 5 with the hinge of FIG.
도 7 은 본 발명에 따른 정전기력을 이용한 마이크로 스위치의 제 2 실시예에 따른 제조 공정도7 is a manufacturing process diagram according to the second embodiment of the micro switch using the electrostatic force according to the present invention;
도 8 은 본 발명에 따른 정전기력을 이용한 마이크로 스위치의 제 2 실시예에 따른 제조 공정도8 is a manufacturing process diagram according to the second embodiment of the micro switch using the electrostatic force according to the present invention;
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 하부전극 13 : 절연막10 lower electrode 13 insulating film
20 : 접지면 30 : 힌지20: ground plane 30: hinge
40 : 상부전극 50 : 기판40: upper electrode 50: substrate
60, 61 : 씨드층60, 61: seed layer
70, 71, 72, 73 : 포토레지스트 또는 상기 폴리이미드70, 71, 72, 73: photoresist or the polyimide
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전기력을 이용한 마이크로 스위치 및 제조 방법의 특징은 기판 위에 일정 간격을 갖고 형성되는 접지면과, 상기 접지면 사이에 일정거리를 가지고 형성된 하부전극과, 상기 하부전극 위에 임의의 거리를 두고 형성되어 상기 하부전극과의 정전기력에 의해 상하로 움직이는 상부 전극과, 상기 접지면에 고정되며 탄성을 가지고 상기 상부 전극을 지지하는 힌지를 포함하여 구성되는데 있다.Features of the micro-switch and manufacturing method using the electrostatic force according to the present invention for achieving the above object is a ground plane formed with a predetermined distance on the substrate, a lower electrode formed with a predetermined distance between the ground plane, and The upper electrode is formed at an arbitrary distance on the lower electrode and moves up and down by an electrostatic force with the lower electrode, and a hinge fixed to the ground plane and having elasticity to support the upper electrode.
본 발명에 따른 다른 특징은 기판 위에 다수개의 몰드를 형성하고, 상기 형성된 다수개의 몰드안에 제 1 메탈(metals)을 증착하여 하부전극과 접지면을 형성하는 공정, 전면에 희생층을 코팅하고 패턴하여 다수개의 비아(via) 몰드를 형성하고, 상기 다수개의 비아 몰드안에 제 2 메탈을 증착하는 공정, 상기 제 2 메탈 위에 씨드층을 코팅하고 몰드를 형성하여, 상기 몰드안에 제 3 메탈(metals)을 증착하여 힌지를 형성하는 공정, 상기 힌지 위에 상부전극의 메스 형성을 위한 다수개의 몰드를 형성하고, 상기 다수개의 몰드안에 제 4 메탈(metals)을 증착하여 메스(mass)를 갖는 상부전극을 형성하는 공정, 상기 희생층 및 씨드층을 선택적으로 식각하는 공정을 포함하여 이루어지는데 있다.Another feature of the present invention is to form a plurality of molds on a substrate, the process of depositing a first metal (metals) in the formed plurality of molds to form a lower electrode and a ground plane, coating and patterning the sacrificial layer on the front surface Forming a plurality of via molds and depositing a second metal in the plurality of via molds; coating a seed layer on the second metal and forming a mold to form third metals in the mold Forming a hinge to form a hinge, and forming a plurality of molds for forming a scalpel of the upper electrode on the hinge, and depositing fourth metals in the plurality of molds to form an upper electrode having a mass. It includes a step of selectively etching the sacrificial layer and the seed layer.
본 발명의 또 다른 특징은 용량성의 스위치인 경우 접지면 위에 절연막을 코팅한 후 패턴닝하고, 저항성의 스위치인 경우 접지면을 다수개로 형성하는데 있다.Another feature of the present invention is to form a pattern after coating an insulating film on the ground plane in the case of a capacitive switch, and a plurality of ground planes in the case of a resistive switch.
본 발명의 특징에 따른 작용은 저전압을 이용해서 구동할 수 있고, 건식 에칭 처리(dry etching processes)를 이용하기 때문에 수율이 높고, 도금한 금속 피막(electroplated metallic film)을 이용하기 때문에 높은 전류의 전달이 가능하여 전력용으로도 사용할 수 있다.The operation according to the characteristics of the present invention can be driven using a low voltage, high yield due to dry etching processes, and high current transfer due to the use of an electroplated metallic film. This can be used for power.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.
본 발명에 따른 정전기력을 이용한 마이크로 스위치 및 제조 방법의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A preferred embodiment of the micro switch and the manufacturing method using the electrostatic force according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명에 따른 4 가지 형태의 마이크로 스위치의 구성도로서, 도 1을 보면 기판 위에 일정 간격을 갖고 형성되는 접지면(20)과, 상기 접지면(20)과일정간격을 두고 형성되어 신호 라인으로 사용하는 하부 전극(10)과, 상기 하부 전극(10) 위에 임의의 거리를 두고 형성되어 정전기력에 의해 상하로 움직이는 상부 전극(40)과, 상기 접지면(20)과 상부 전극(40)에 연결되어, 탄성을 가지고 상기 상부 전극(40)을 지지하는 힌지(30)로 구성된다.1 is a configuration diagram of four types of microswitches according to the present invention. Referring to FIG. 1, a ground plane 20 formed at a predetermined interval on a substrate is formed at a predetermined distance from the ground plane 20. A lower electrode 10 used as a signal line, an upper electrode 40 formed at an arbitrary distance on the lower electrode 10, and moved up and down by an electrostatic force, the ground plane 20 and the upper electrode 40. The hinge 30 is configured to support the upper electrode 40 with elasticity.
이와 같이 구성된 상기 상부전극(40), 힌지(30) 그리고 접지면(20)은 전기적으로 서로 연결되어 있다.The upper electrode 40, the hinge 30, and the ground plane 20 configured as described above are electrically connected to each other.
따라서 구동전압을 상기 접지면(20)과 하부전극(10)에 인가하면, 상기 상부전극(40)은 접지면(20)과 힌지(30)를 통해 전류가 흐르게 되고, 이때 상기 하부전극(10)과 상부전극(40)사이에서 정전기력이 발생하여 상기 하부전극(10)과의 일정거리를 가지고 있던 상부전극(40)이 상기 하부전극(10)의 상하방향으로 움직이면서 스위칭이 이루어진다.Accordingly, when a driving voltage is applied to the ground plane 20 and the lower electrode 10, current flows through the ground plane 20 and the hinge 30, and at this time, the lower electrode 10. Electrostatic force is generated between the upper electrode 40 and the upper electrode 40 so that the upper electrode 40 having a predetermined distance from the lower electrode 10 moves in the up and down direction of the lower electrode 10.
상기 도 1 a, b, c, d에서 보여준 스위치의 구조는 상부 전극(40)을 기준으로 힌지(30)가 대칭으로 잡아주는 브릿지(bridge) 타입(type)으로 굉장히 안정적인 구조이다.The structure of the switch shown in FIGS. 1 a, b, c, and d is a bridge type that the hinge 30 symmetrically holds with respect to the upper electrode 40.
그러나 이와 같은 브릿지 타입 구조는 스위치 제조 공정을 통하여 변형될 수 있다.However, such a bridge type structure can be modified through the switch manufacturing process.
즉, 상부 전극(40)을 기준으로 대칭 되어있는 힌지(30)의 어느 한쪽을 만들지 않으면, 그 스위치는 캔틸레버(cantilever) 타입으로 되어 상기 브릿지 타입으로 된 스위치 보다 더 저전압으로 구동될 수 있다.That is, unless one of the hinges 30 symmetrical with respect to the upper electrode 40 is made, the switch may be a cantilever type and driven at a lower voltage than the switch of the bridge type.
이와 같이 스위치의 특성은 힌지(30)를 몇 개로 하느냐에 따라서 특성이 달라지며, 따라서 본 발명에 따른 스위치는 힌지의 개수가 한, 둘 혹은 복수개로 구성된다.As described above, the characteristics of the switch vary depending on the number of hinges 30. Accordingly, the switch according to the present invention includes one, two, or a plurality of hinges.
도 1 d를 보면 스위치의 구조가 신호 라인과 하부전극(10)이 구분되어 있어서, 도 1 a, b, c에서 보인 스위치와 달리 신호 라인이 하부전극(10)으로 사용되지 않았다.Referring to FIG. 1D, the signal lines and the lower electrode 10 are divided in structure, and unlike the switches shown in FIGS. 1A, 1B and 3C, the signal line is not used as the lower electrode 10.
그리고 도 2 는 본 발명에 따른 하부전극의 구성도로서, 도 2 (a)는 저항성의(resistive) 스위치 구성도 이고, 도 2 (b)는 용량성의(capacitive) 스위치 구성도 이다.2 is a configuration diagram of a lower electrode according to the present invention, FIG. 2 (a) is a resistive switch configuration, and FIG. 2 (b) is a capacitive switch configuration.
도 2 (a)에 나타낸 저항성의 스위치는 스위치가 켜질 때 움직이는 상기 상부전극(40)이 끊어져 있는 제 1 신호선(11)과 제 2 신호선(12)을 연결시킴으로써, 상기 제 1 신호선(11)과 제 2 신호선(12)의 전류의 흐름을 제어한다.The resistive switch shown in FIG. 2 (a) connects the first signal line 11 and the second signal line 12 in which the upper electrode 40, which is moved when the switch is turned on, is disconnected, thereby connecting the first signal line 11 to the first signal line 11. The flow of current in the second signal line 12 is controlled.
그리고 도 2 (b)에 나타낸 용량성의 스위치는 제 1 신호선(11)과 제 2 신호선(12)이 서로 연결되어 있고, 상기 제 1, 2 신호선(11)(12) 위에 절연체(13)가 형성되어 있다.In the capacitive switch shown in FIG. 2B, the first signal line 11 and the second signal line 12 are connected to each other, and an insulator 13 is formed on the first and second signal lines 11 and 12. It is.
그래서 스위치가 켜질 때 움직이는 상기 상부전극(40)이 상기 절연체(13)와 접지되어 상기 제 1, 2 신호선(11)(12) 사이에 임피던스 변화를 줌에 따라서 상기 제 1 신호선(11)과 제 2 신호선(12)의 전류의 흐름을 제어한다.Thus, when the switch is turned on, the upper electrode 40, which is moved, is grounded with the insulator 13 so as to change impedance between the first and second signal lines 11 and 12, so that the first signal line 11 and the first signal line 11 and 12 are moved. 2 Controls the flow of current in the signal line 12.
도 3 은 본 발명에 따른 힌지의 구성도로서, 도 3 (a)는 일반적인 구조이고 도 3 (b)(c)는 도 3 (a)의 모양을 변형한 구조이다.3 is a configuration of the hinge according to the present invention, Figure 3 (a) is a general structure and Figure 3 (b) (c) is a structure modified from the shape of Figure 3 (a).
도 3 (b)(c)와 같이 상기 힌지(30)의 모양을 'L'자 모양이나지그재그(zigzag)모양 등으로 변형하여 상기 상부전극(40)의 움직임을 지지할 때 발생되는 잔류 응력(residual stresses)을 줄임으로써, 저 구동 전압을 얻을 수 있는 효과를 가진다.As shown in (b) and (c) of FIG. 3, the shape of the hinge 30 may be changed into an 'L' shape or a zigzag shape to support the movement of the upper electrode 40. By reducing residual stresses, a low driving voltage can be obtained.
그리고 도 4 는 본 발명에 따른 상부전극과 힌지와의 연결 구성도로서, 도 4 (a)는 상기 상부전극(40)에 메스(mass)가 없는 구성도이고, 도 4 (b)(c)(d)는 상기 상부전극(40)에 메스(mass)가 있는 구성도로서, 상기 메스(mass)의 위치별로 힌지(30)를 연결한 구성도이다.And Figure 4 is a connection diagram of the upper electrode and the hinge according to the invention, Figure 4 (a) is a configuration diagram without the mass (mass) in the upper electrode 40, Figure 4 (b) (c) (d) is a configuration diagram in which a mass is placed on the upper electrode 40, and a hinge diagram 30 is connected to each position of the mass.
상기 도 4 (b)(c)(d)와 같이 상기 상부전극(40)에 메스(mass)가 있도록 구성함으로써 스위칭의 발생으로 상기 상부전극(40)과 하부전극(10)이 접지될 때 상기 상부전극(40)이 구부러짐이 없이 균일하게 움직여서, 인가한 전압에 대해 임피던스의 변화가 선형(linear)으로 변화하게 할 수 있다.As shown in FIG. 4 (b) (c) (d), the upper electrode 40 has a mass so that the upper electrode 40 and the lower electrode 10 are grounded due to switching. The upper electrode 40 moves uniformly without bending, so that the change in impedance can be changed linearly with respect to the applied voltage.
본 발명에서 제안된 스위치는 전기도금을 이용하며, Au, Cu, Ni, NiFe등 다양한 메탈(metal)들이 이용된다.The switch proposed in the present invention uses electroplating, and various metals such as Au, Cu, Ni, and NiFe are used.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 정전기력을 이용한 마이크로 스위치 및 제조 공정을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to the accompanying drawings, a micro switch and a manufacturing process using an electrostatic force according to the present invention configured as follows.
제 1 실시예First embodiment
도 5 는 본 발명에 따른 정전기력을 이용한 마이크로 스위치의 제 1 실시예에 따른 제조 공정을 나타낸 공정도로서, 도 5 a와 같이 기판(50)위에 전기적으로 연결되도록 씨드층(60)을 형성한다.5 is a process diagram illustrating a manufacturing process according to the first embodiment of the micro switch using the electrostatic force according to the present invention. As shown in FIG. 5A, the seed layer 60 is formed to be electrically connected to the substrate 50.
그리고 상기 씨드층(60)이 형성된 기판위에 폴리이미드(polyimide)(70)를 코팅하고 큐어링(curing)한 후, 패턴 알루미늄(Al) 마스크와 드라이 에칭을 이용하여 다수개의 몰드(10)(20)를 형성한다.After coating and curing a polyimide 70 on a substrate on which the seed layer 60 is formed, a plurality of molds 10 and 20 are formed by using a patterned aluminum (Al) mask and dry etching. ).
이어 상기 알루미늄 마스크를 제거하고 상기 형성된 다수개의 몰드(10)(20) 안에 전기도금을 이용하여 Au나 Cu와 같이 높은 전도성을 갖는 메탈(metals)을 증착한다.Subsequently, the aluminum mask is removed and metals having high conductivity, such as Au or Cu, are deposited using electroplating in the formed molds 10 and 20.
이와 같이 형성된 패턴은 하부전극(10)과 접지면(20)을 형성한 것이다.The pattern formed as described above forms the lower electrode 10 and the ground plane 20.
이때 스위치의 구조가 용량성 스위치인 경우 하나로 연결된 상기 하부전극(10)위에 절연막(13)을 형성함으로써, 상기 하부전극(10)에 임피던스의 변화를 이용하여 스위칭이 이루어지도록 형성된 구조이다.In this case, when the structure of the switch is a capacitive switch, the insulating layer 13 is formed on the lower electrodes 10 connected to each other so that the switching is performed using the impedance change in the lower electrode 10.
그래서 도 5 b와 같이 전면에 절연막(13)을 코팅하고 상기 하부전극(10) 상측에만 상기 절연막(13)이 남도록 패턴닝한다.Thus, as shown in FIG. 5B, the insulating film 13 is coated on the entire surface and patterned so that the insulating film 13 remains only on the lower electrode 10.
이때 상기 절연막(13)은 폴리머(polymer), 실리콘 질화물(silicon nitride), 실리콘 옥사이드(silicon oxide), 또는 높은 유전율을 갖는 강유전 물질을 사용한다.In this case, the insulating layer 13 uses a polymer, silicon nitride, silicon oxide, or a ferroelectric material having a high dielectric constant.
그리고 스위치의 구조가 저항성 스위치인 경우 도 8 의 구성도와 같이 상기 전기도금으로 증착된 메탈 중 상기 하부전극(10)에 해당하는 메탈을 각각 분리하여 형성하고, 상기 분리된 하부전극(10)을 후에 생성될 상부 전극(40)을 통해서 연결이 이루어진다.And when the structure of the switch is a resistive switch, as shown in the configuration shown in Figure 8 of the metal deposited by the electroplating to form a metal corresponding to the lower electrode 10, respectively, the separated lower electrode 10 is later The connection is made via the upper electrode 40 to be produced.
따라서 상기 용량성 스위치에서 필요한 절연막(13)은 저항성 스위치에서는 필요 없다.Therefore, the insulating film 13 necessary for the capacitive switch is not necessary for the resistive switch.
이어 도 5 c와 같이 전면에 포토레지스트(photoresist)(71) 또는 폴리이미드(polyimide)(71)를 코팅한 후 큐어링(curing)하고 상기 접지면(21) 위에 상기 포토레지스트(photoresist)(71) 또는 폴리이미드(polyimide)(71)를 선택적으로 식각하여 상기 접지면(21)에 해당하는 부분에 비아(via) 몰드(21)를 형성한다.Subsequently, a photoresist 71 or a polyimide 71 is coated on the entire surface, as shown in FIG. 5C, and then cured and the photoresist 71 on the ground plane 21. ) Or the polyimide 71 is selectively etched to form a via mold 21 at a portion corresponding to the ground plane 21.
이때 상기 포토레지스트(71)는 포토리소그래피(photolithography) 공정을 통하여 상기 비아(via) 몰드(mold)(21)를 형성하고, 상기 폴리이미드(71)는 건식 에칭 공정을 사용하여 상기 비아 몰드(21)를 형성한다.In this case, the photoresist 71 forms the via mold 21 through a photolithography process, and the polyimide 71 forms the via mold 21 using a dry etching process. ).
이와 같이 형성된 상기 비아 몰드(21) 안으로 전기도금을 이용하여 Au 또는 Cu등을 증착한다.Au or Cu is deposited using the electroplating into the via mold 21 formed as described above.
이어 도 5 d와 같이 전면에 얇은 씨드층(61)을 코팅한 후, 포토레지스트(photoresist)(72) 또는 폴리이미드(polyimide)(72)를 전면에 코팅한다.Subsequently, a thin seed layer 61 is coated on the front surface as shown in FIG. 5 d, and then a photoresist 72 or a polyimide 72 is coated on the front surface.
그리고 상기 씨드층(61)부분의 상기 포토레지스트(72) 또는 폴리이미드(72)를 선택 식각하고 큐어링(curing)하여 힌지(30)를 위한 몰드를 형성한다.The photoresist 72 or polyimide 72 of the seed layer 61 may be selectively etched and cured to form a mold for the hinge 30.
그리고 도 5 e와 같이 상기 형성된 몰드안에 전기도금을 이용하여 Ni, NiFe 합금(alloys), Au, Cu, Ag, Al 등을 증착하여 힌지(hinge)(30)를 형성한다.Then, as shown in FIG. 5E, a hinge 30 is formed by depositing Ni, NiFe alloys, Au, Cu, Ag, Al, etc. using electroplating in the formed mold.
이때 상기 힌지(30)는 스퍼터링(sputtering) 또는 증착(evaporation)을 이용하여 증착된 메탈을 패턴닝해서 형성할 수 있다.In this case, the hinge 30 may be formed by patterning the deposited metal by sputtering or evaporation.
이어 도 5 f와 같이 상기 힌지(30)위에 포토레지스트(73)를 이용하여 상부전극의 형성을 위한 다수개의 몰드를 형성하고, 상기 다수개의 몰드 안에 높은 전도성을 갖는 메탈(metals)을 증착하여 메스(mass)를 갖는 상부전극(40)을 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 5F, a plurality of molds are formed on the hinge 30 using the photoresist 73 to form upper electrodes, and metals having high conductivity are deposited in the plurality of molds. An upper electrode 40 having a mass is formed.
그리고 마지막으로 도 5 g와 같이 상기 포토레지스트(70)(71)(72)(73), 상기 폴리이미드(70)(71)(72)(73), 그리고 씨드층(60)(61)을 선택적으로 식각함으로써 스위치가 제작된다.Finally, the photoresist 70, 71, 72, 73, the polyimide 70, 71, 72, 73, and seed layers 60, 61 are removed as shown in FIG. 5 g. By selectively etching, a switch is fabricated.
이때 상기 포토레지스트는 건식 에칭 처리를 이용하여, 상기 폴리이미드는 건식 에칭 처리나 아세톤을 이용하여 식각 한다.In this case, the photoresist is etched using a dry etching treatment, and the polyimide is etched using a dry etching treatment or acetone.
그리고 도 6 은 도 3 c의 힌지를 가지고 도 5 의 공정을 통하여 형성된 스위치 단면도를 나타내었다.6 illustrates a cross-sectional view of a switch formed through the process of FIG. 5 with the hinge of FIG. 3C.
제 2 실시예Second embodiment
도 7 은 본 발명에 따른 정전기력을 이용한 마이크로 스위치의 제 2 실시예에 따른 제조 공정을 나타낸 공정도로서, 도 7을 보면 상기 제 1 실시예에서 상기 하부전극(10)과 접지면(20)의 형성(도 5 a ~ 도 5 c)까지는 동일하므로 생략한다.7 is a flowchart illustrating a manufacturing process according to the second embodiment of the micro switch using the electrostatic force according to the present invention. Referring to FIG. 7, the lower electrode 10 and the ground plane 20 are formed in the first embodiment. 5a to 5c, the descriptions thereof are the same, and will be omitted.
그리고 저항성 스위치와 용량성 스위치의 특성 또한 동일하다.The characteristics of the resistive switch and the capacitive switch are also the same.
이어 도 7 d와 같이 씨드층(61)을 전면에 코팅하고, 상기 씨드층(61) 위에 포토레지스트를 코팅한 후 선택적 식각을 하여 상기 하부전극(10)위에는 몰드(72a)를 상기 접지면(20)위에는 비아몰드(72b)를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 7D, the seed layer 61 is coated on the entire surface, a photoresist is coated on the seed layer 61, and then selectively etched to form a mold 72a on the lower electrode 10. 20) forms via mold 72b.
그리고 도 7 e와 같이 상기 비아 몰드(72b) 및 몰드(72a)안에 높은 전도성을 갖는 메탈(metals)을 증착하여 상부전극(40)을 형성한다.As shown in FIG. 7E, metals having high conductivity are deposited in the via mold 72b and the mold 72a to form the upper electrode 40.
이어 상기 상부전극(40)위에 포토레지스트를 코팅한 후 선택적으로 식각하여 몰드(73a)를 형성한다.Subsequently, the photoresist is coated on the upper electrode 40 and then selectively etched to form a mold 73a.
그리고 도 7 f와 같이 상기 몰드(73a)안에 전기도금을 이용하여 Ni, NiFe 합판, Au, Cu, Ag, Al 등 높은 전도성을 갖는 메탈(metals)을 증착하여 힌지(30)를 형성한다.As shown in FIG. 7F, the hinge 30 is formed by depositing metals having high conductivity such as Ni, NiFe plywood, Au, Cu, Ag, and Al using electroplating in the mold 73a.
이때 상기 힌지(30)는 스퍼터링(sputtering)이나 증착(evaporation)을 이용하여 증착된 메탈을 패턴닝해서 형성할 수 도 있다.In this case, the hinge 30 may be formed by patterning the deposited metal by sputtering or evaporation.
그리고 마지막으로 도 7 g와 같이 상기 포토레지스트(70)(71)(72)(73), 상기 폴리이미드(70)(71)(72)(73), 그리고 씨드층(60)(61)을 선택적으로 식각함으로써 스위치가 제작된다.And finally, the photoresist 70, 71, 72, 73, the polyimide 70, 71, 72, 73, and seed layers 60, 61, as shown in FIG. 7 g. By selectively etching, a switch is fabricated.
이때 상기 포토레지스트는 건식 에칭 처리를 이용하여, 상기 폴리이미드는 건식 에칭 처리나 아세톤을 이용하여 식각 한다.In this case, the photoresist is etched using a dry etching treatment, and the polyimide is etched using a dry etching treatment or acetone.
제 3 실시예Third embodiment
도 8 은 본 발명에 따른 정전기력을 이용한 마이크로 스위치의 제 3 실시예에 따른 제조 공정을 나타낸 공정도로서, 상기 제 1, 2 실시예는 용량성 스위치의 제조공정도이고, 제 3 실시예는 저항성 스위치의 제조공정도이다.8 is a process chart showing a manufacturing process according to the third embodiment of the micro switch using the electrostatic force according to the present invention, the first and second embodiments are a manufacturing process diagram of the capacitive switch, the third embodiment of the resistive switch It is a manufacturing process chart.
따라서 도 8을 보면 상기 제 1 실시예와 제조 공정이 동일하며 차이점은 아래와 같다.Therefore, referring to FIG. 8, the manufacturing process is the same as the first embodiment, and the difference is as follows.
제 1 실시예에 따른 도 5 a의 공정에서 하나로 형성된 하부전극(10)을 도 8 a와 같이 다수개의 하부전극(10)을 분리하여 형성하였다.In the process of FIG. 5A according to the first embodiment, the lower electrode 10 formed as one is formed by separating a plurality of lower electrodes 10 as shown in FIG. 8A.
그리고 제 1 실시예에 따른 도 5 b ~ 도 5 g 까지에서 형성된 절연막(13)을 증착하지 않았다.And the insulating film 13 formed in FIGS. 5B-5G according to 1st Example was not deposited.
또한 제 2 실시예에 따른 제조 공정 역시 상기와 같은 제조 공정으로도 제조가 가능하다.In addition, the manufacturing process according to the second embodiment may also be manufactured by the manufacturing process as described above.
이위에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 정전기력을 이용한 마이크로 스위치 및 제조 공정은 다음과 같은 효과가 있다.Micro switch and manufacturing process using the electrostatic force according to the present invention as described above has the following effects.
첫째, 저전압을 이용해서 구동되고, 건식 에칭 처리를 이용하기 때문에 수율이 높고, 도금한 금속 피막(electroplated metallic film)을 이용하기 때문에 높은 전류의 전달이 가능하여 전력용으로도 사용할 수 있다.First, it is driven using a low voltage, and the yield is high because it uses a dry etching process, and because of the use of an electroplated metallic film, high current can be transmitted and used for power.
둘째, 고주파 대역에서 군대용으로 또는 무선 통신 시스템, 이상기(phase shifters), 안테나 튜너, 수신기, 송신기, 페이지드 어레이 안테나(phased array antennas)와 같은 상업용 등에서 사용되어 효과를 나타낼 수 있다.Second, it can be used for military purposes in high frequency bands or in wireless communications systems, phase shifters, antenna tuners, receivers, transmitters, commercials such as phased array antennas, and the like.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기제된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.
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