KR20010036745A - micro switches and fabrication method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전자 시스템에 관한 것으로, 특히 자기력(magnetic force)을 이용하여 구동되는 마이크로 스위치 및 제조방법에 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 and a method of manufacturing driven using magnetic force.
현재 사용되는 스위치의 종류를 보면 크게 대형 크기의 기계적 스위치와 소형(micro) 크기의 솔리드(solid) 스위치로 나눌 수 있다.The types of switches used today can be divided into large size mechanical switches and micro size solid switches.
상기 기계적 스위치는 자동 추진 제어 회로소자(automotive control circuitry), 테스트 장비(test equipment), 그리고 고주파 신호 스위칭 등을 위하여 폭넓게 사용되고 있는 구성요소이다.The mechanical switch is a widely used component for automatic control circuitry, test equipment, and high frequency signal switching.
그리고 상기 솔리드 스위치는 상기 기계적 스위치와 달리 전자기적으로 작동되는 스위치로 트랜지스터나 다이오드가 널리 사용되고 있다.Unlike the mechanical switch, the solid switch is an electromagnetically operated switch, and a transistor or a diode is widely used.
상기 솔리드 스위치의 경우 누설 커패시턴스가 클 뿐만 아니라, 또한 높은 오프 상태(off-state) 저항과 낮은 온 상태(on-state) 저항을 갖는 것이 어렵다.In the case of the solid switch, not only the leakage capacitance is large, but also it is difficult to have a high off-state resistance and a low on-state resistance.
이에 반해 상기 기계적 스위치는 솔리드 스위치와 비교하여 높은 오프 상태 저항과 낮은 온 상태 저항을 형성 할 수 있을 뿐만 아니라, 누설 커패시턴스가 무시될 정도로 매우 작다.In contrast, the mechanical switch is capable of forming a high off-state resistance and a low on-state resistance as compared to a solid switch, and is so small that leakage capacitance is neglected.
이와 같이 기계적 스위치가 솔리드 스위치보다 좋은 특성을 가지고 있음에도 불구하고 지금까지 기계적 스위치보다 솔리드 스위치가 더욱 많이 사용되고 있다.Although mechanical switches have better characteristics than solid switches, solid switches are used more than mechanical switches.
그 가장 큰 이유는 상기 기계적 스위치는 일괄 제작이 불가능하여, 일괄 제작을 통하여 동시에 수 만개의 마이크로 사이즈의 스위치를 만들어내는 솔리드 스위치의 트랜지스터나 다이오드와는 가격 면에서 경쟁이 되지 않았다.The main reason is that the mechanical switch cannot be manufactured in a batch, and the price of the mechanical switch is not competing with the transistor or diode of the solid switch, which simultaneously produces tens of thousands of micro-size switches.
하지만 최근 마이크로머신닝(micromachining)이란 기술의 발달로 기계적으로 스위칭하는 집적화된 소형(micro) 크기의 스위치 제작이 가능하게 되었다.However, recent advances in micromachining have made it possible to fabricate integrated micro-sized switches that switch mechanically.
상기 마이크로머신닝의 기술로 제작되는 집적화된 스위치는 그 구동원리에 따라 구분되는데 주로 많이 연구되고 있는 스위치는 정전용량 스위치와 자기 스위치이다.Integrated switches manufactured by the micromachined technology are classified according to the driving principle. The switches which are frequently studied are capacitive switches and magnetic switches.
상기 정전용량 스위치는 정전기력(electrostatic force)을 이용하여 움직임을 가지는 금속판이 기계적으로 움직여서 스위칭되고, 상기 자기 스위치는 자기력(magnetic force)을 이용하여 움직임을 가지는 금속판이 기계적으로 움직여서 스위칭된다.The capacitive switch is switched by mechanically moving a moving metal plate using an electrostatic force, and the magnetic switch is switched by mechanically moving a moving metal plate using a magnetic force.
특히, 자기 스위치는 저전압으로 쉽게 구동되고 높은 전류를 스위칭 할 수 있는 장점을 가지고 있어서 현재 많은 연구가 활발히 진행되고 있다.In particular, the magnetic switch is easily driven at a low voltage and has the advantage of switching a high current, so much research is being actively conducted.
그러나 이상에서 설명한 종래 기술에 따른 마이크로 스위치 및 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있다.However, the micro switch and the manufacturing method according to the related art described above have the following problems.
첫째, 상기 기계적 스위치의 경우 일괄 제조가 불가능하여 저가의 스위치 제작에 어려움이 있다.First, in the case of the mechanical switch is impossible to manufacture a batch, it is difficult to manufacture a low-cost switch.
둘째, 상기 정전용량 스위치 및 자기 스위치들은 제조 공정이 복잡하고 스위치 구동시 높은 구동 전류가 요구되게 된다.Second, the capacitive switch and the magnetic switch have a complicated manufacturing process and require high driving current when the switch is driven.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 일괄 제조공정을 통하여 수천 개의 스위치를 한 개의 기판 위에 제작하여 저가격 및 좋은 특성을 갖는 마이크로 스위치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a micro switch having low cost and good characteristics by fabricating thousands of switches on one substrate through a batch manufacturing process.
도 1 은 본 발명에 따른 자기력을 이용하여 구동되는 자기 저항형 마이크로 스위치를 나타낸 사시도1 is a perspective view of a magnetoresistive micro switch driven using a magnetic force according to the present invention;
도 2 는 본 발명에 따른 자기 용량성 마이크로 스위치를 나타낸 사시도2 is a perspective view showing a capacitive micro switch according to the present invention;
도 3 은 본 발명에 따른 자기 마이크로 스위치가 구성된 전자석(electromagnet)의 평면도3 is a plan view of an electromagnet configured with a magnetic micro switch according to the present invention;
도 4 는 종래 기술에 따른 나선형 코일 구조를 나타낸 평면도Figure 4 is a plan view showing a spiral coil structure according to the prior art
도 5 는 본 발명에 따른 움직이는 금속판을 포함시킨 자기 저항형 마이크로 스위치의 평면도5 is a plan view of a magnetoresistive micro switch incorporating a moving metal plate according to the present invention;
도 6 은 본 발명에 따른 자기 용량형 마이크로 스위치의 평면도6 is a plan view of a self-capacitance micro switch according to the present invention;
도 7 은 본 발명에 따른 자기 마이크로스위치를 구현한 공정 순서도7 is a process flowchart implementing the magnetic microswitch according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 기판 2 : 하부 자기코어1 substrate 2 lower magnetic core
3 : 나선형 코일 4 : 접지전극3: spiral coil 4: grounding electrode
5 : 금속판 6 : 절연막5 metal plate 6 insulating film
7 : 중앙 자기코어 8 : 측면 자기코어7: center magnetic core 8: side magnetic core
9 : 신호 연결부 10 : 결합 패드9: signal connection 10: coupling pad
11 : 씨드 금속층 22 : 힌지11 seed metal layer 22 hinge
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로 스위치의 특징은, 기판 위에 형성되어 신호 연결라인으로 사용되는 하부 자기코어와, 상기 하부 자기코어 중앙과 양측에 다수개의 엷은 판이 수직으로 겹쳐서 형성된 중앙 및 측면 자기코어와, 상기 중앙 자기코어 주변에 감겨있는 전도라인과, 상기 중앙 및 측면 자기코어 위에 일정 높이를 가지고 형성되어 자기력에 의해 상하로 움직이는 자기 금속판을 포함하여 구성되는데 있다.A feature of the micro switch according to the present invention for achieving the above object is a lower magnetic core formed on a substrate and used as a signal connection line, and a center formed by vertically overlapping a plurality of thin plates on both sides of the lower magnetic core. And a side magnetic core, a conductive line wound around the central magnetic core, and a magnetic metal plate having a predetermined height on the central and side magnetic cores and moving up and down by a magnetic force.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로 스위치 제조방법의 특징은 기판 위에 하부 자기코어를 형성하기 위한 몰드를 형성하고 상기 몰드안에 자기(magnetic) 재료를 증착하는 공정, 전면에 제 1 절연막을 형성하고 상기 제 1 절연막 위에 전도성 재료를 이용하여 평면 나선형 코일을 형성하는 공정, 전면에 제 2 절연막을 형성하고 중앙 및 양측면 자기코어 형성을 위해 상기 하부 자기코어가 노출되도록 다수개의 비아(via) 몰드를 형성하는 공정, 상기 다수개의 비아 몰드안에 자기(magnetic) 재료를 증착하고 상기 양측면 자기코어 위에 접지전극을 위한 금속막을 중앙 자기코어가 노출되도록 형성하는 공정, 상기 금속막에 오버랩(overlap)되고 상기 제 2 절연막 및 노출된 중앙 자기코어 위에 희생층을 형성하는 공정, 및 상기 희생층 위에 움직이는 자기 금속판 형성을 위해 자기 재료를 형성하고 상기 희생층을 제거하는 공정을 포함하여 이루어지는데 있다.A feature of the micro switch manufacturing method according to the present invention for achieving the above object is the step of forming a mold for forming a lower magnetic core on a substrate and depositing a magnetic material in the mold, the first insulating film on the front Forming a planar spiral coil using a conductive material on the first insulating film, forming a second insulating film on the front surface, and a plurality of vias to expose the lower magnetic core to form a central and bilateral magnetic core. Forming a mold, depositing a magnetic material in the plurality of via molds, and forming a metal film for a ground electrode on both side magnetic cores to expose a central magnetic core, and overlapping the metal film. Forming a sacrificial layer on the second insulating film and the exposed central magnetic core; This includes forming a magnetic material and removing the sacrificial layer to form a magnetic metal plate.
본 발명의 특징에 따른 작용은 평면 나선형 코일과 수직의 엷은 판이 겹쳐진 자기코어의 구성으로 낮은 전류와 전압으로 구동되며, 일관 공정을 통해 저가의 스위치를 제조할 수 있다.The action according to the features of the present invention is the configuration of a magnetic core with a planar spiral coil and a vertical thin plate superimposed on it, driven with low current and voltage, and a low cost switch can be manufactured through a consistent process.
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 마이크로 스위치 및 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A preferred embodiment of the micro switch and the manufacturing method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명에 따른 자기력을 이용하여 구동되는 자기 저항형 마이크로 스위치를 나타낸 사시도로서, 기판 위에 형성되어 신호 연결라인으로 사용되는 하부 자기코어(2)와, 상기 하부 자기코어(2) 중앙과 양측면에 다수개의 엷은 판이 수직으로 겹쳐서 형성된 중앙 및 측면 자기코어(7)(8)와, 상기 중앙 자기코어(7) 주변에 감겨있는 전도라인(3)과, 상기 측면 자기코어(8) 위에 각각 형성된 접지전극(4)과, 상기 접지전극(4)과 중앙 자기코어(7) 위에 일정 높이를 가지고 형성되어 자기력에 의해 상하로 움직이는 자기 금속판(5)으로 구성된다.1 is a perspective view of a magnetoresistive micro switch driven by using a magnetic force according to the present invention, which includes a lower magnetic core 2 formed on a substrate and used as a signal connection line, and a center of the lower magnetic core 2. Center and side magnetic cores 7 and 8 formed by vertically overlapping a plurality of thin plates on both sides, conducting lines 3 wound around the central magnetic core 7, and on the side magnetic cores 8, respectively. The ground electrode 4 is formed on the ground electrode 4 and the central magnetic core 7, and is formed of a magnetic metal plate 5 that moves up and down by a magnetic force.
이와 같이 구성된 자기 저항형 마이크로 스위치는 상기 구별된 두 개의 접지전극(4)에 자기력에 의해 상하로 움직이는 자기 금속판(5)이 접지됨으로써 온(on), 오프(off)로 스위칭 된다.The magneto-resistive micro switch configured in this way is switched on and off by grounding the magnetic metal plate 5 which moves up and down by the magnetic force to the two ground electrodes 4.
도 2 는 본 발명에 따른 자기 용량성 마이크로 스위치를 나타낸 사시도로서, 기판 위에 형성되어 신호 연결라인으로 사용되는 하부 자기코어(2)와, 상기 하부 자기코어(2) 중앙과 양측면에 다수개의 엷은 판이 수직으로 겹쳐서 형성된 중앙 및 측면 자기코어(7)(8)와, 상기 중앙 자기코어(7) 주변에 감겨있는 전도라인(3)과, 상기 중앙 및 측면 자기코어(7)(8) 위에 형성된 접지전극(4)과, 상기 접지전극(4) 위에 형성된 절연막(6)과, 상기 절연막(6) 위에 일정 높이를 가지고 형성되어 자기력에 의해 상하로 움직이는 자기 금속판(5)으로 구성된다.2 is a perspective view showing a self-capacitive micro switch according to the present invention, wherein a lower magnetic core 2 formed on a substrate and used as a signal connection line, and a plurality of thin plates on the center and both sides of the lower magnetic core 2 are shown. Center and side magnetic cores (7) (8) formed vertically overlapping, conductive lines (3) wound around the center magnetic core (7), and ground formed on the center and side magnetic cores (7) (8) It consists of an electrode 4, an insulating film 6 formed on the ground electrode 4, and a magnetic metal plate 5 formed on the insulating film 6 having a predetermined height and moving up and down by a magnetic force.
이와 같이 구성된 자기 용량형 마이크로 스위치는 상기 하나의 접지전극(4) 위에 절연막(6)인 절연체 혹은 유전체를 형성하고, 상기 자기 금속판(5)이 자기력에 의해 상하로 움직임에 따라 커패시턴스가 변화되고 변화된 커패시턴스의 차인 임피던스의 변화에 의해 스위칭 된다.The self-capacitance micro switch configured as described above forms an insulator or dielectric which is an insulating film 6 on the one ground electrode 4, and the capacitance changes and changes as the magnetic metal plate 5 moves up and down by magnetic force. It is switched by a change in impedance, which is the difference in capacitance.
도 3 은 본 발명에 따른 자기 마이크로 스위치가 구성된 전자석(electromagnet)의 평면도로서, 도 3과 같이 전자석은 신호층인 평면의 나선형 코일(3)과, 중앙과 양측에 형성된 자기코어(7)(8)와, 그리고 하부 자기코어(2)로 구성된다.3 is a plan view of an electromagnet configured with a magnetic microswitch according to the present invention. As shown in FIG. 3, the electromagnet is a planar spiral coil 3 as a signal layer, and magnetic cores 7 and 8 formed at the center and both sides thereof. ) And the lower magnetic core 2.
도 4 는 종래 기술에 따른 나선형 코일 구조를 나타낸 평면도로서, 도 4를 보면 신호층인 평면의 나선형 코일(3)과, 상기 나선형 코일(3)에 외부의 신호를 인가하는 접속패드(10)와, 상기 접속패드(10)의 신호를 상기 나선형 코일(3)로 전송하는 신호 연결부(9)로 구성된다.4 is a plan view showing a spiral coil structure according to the prior art. Referring to FIG. 4, a planar spiral coil 3 serving as a signal layer, a connection pad 10 for applying an external signal to the spiral coil 3, and The signal connection part 9 transmits the signal of the connection pad 10 to the spiral coil 3.
이와 같이 종래 기술에 따른 평면 나선형 코일(3)이 두 개의 접속패드(10)를 갖는 전자석을 제작하기 위해서 최소한 3 개의 마스크, 즉 평면의 나선형 코일(3), 비아(via), 그리고 신호 연결부(9)가 요구되었다.As described above, the planar spiral coil 3 according to the prior art manufactures an electromagnet having two connection pads 10 with at least three masks, that is, the planar spiral coil 3, vias, and signal connections ( 9) was required.
따라서 공정이 복잡할 뿐만 아니라 다수개의 층 공정을 해야하기 때문에 전자석을 제작한 후, 접지전극을 제조할 때 자기코어의 평면이 매끄럽지(planarization) 못하여 스위치에서 움직이는 자기 금속판이 접지전극과의 접촉에 어려움을 갖는다.Therefore, since the process is not only complicated but also requires multiple layer processes, the magnetic core is difficult to come into contact with the ground electrode because the plane of the magnetic core is not planarized when the electromagnet is manufactured. Has
이와 같이 기존의 방법으로는 도 3과 같은 전자석을 만들기 위해서는 최소한 5 개의 마스크가 요구되고 또한 자기코어의 평면이 매끄럽지 못하기 때문에 특별한 공정이 요구된다.As described above, at least five masks are required to make an electromagnet as shown in FIG. 3, and a special process is required because the plane of the magnetic core is not smooth.
하지만 본 발명에서 제안한 스위치의 전자석을 만드는데 사용되는 평면의 나선형 코일(3)은 도 3에서 나타낸 것과 같이 단지 한 개의 마스크를 이용하고 하부 자기코어(4)의 제조와 동시에 평면 나선형 코일(3)을 연결시키는 신호 연결부(9)를 제조한다.However, the planar spiral coil 3 used to make the electromagnet of the switch proposed in the present invention uses only one mask as shown in FIG. The signal connection part 9 to connect is manufactured.
그리고 중앙과 양측에 형성된 자기코어(7)(8)의 제조와 동시에 평면의 나선형 코일(3)과 신호 연결부(9)를 전기적으로 연결시키는 비아 연결부를 제조한다.Then, at the same time as the manufacture of the magnetic cores 7 and 8 formed at the center and both sides, a via connection part for electrically connecting the planar spiral coil 3 and the signal connection part 9 is manufactured.
따라서 도 3과 같은 전자석을 형성하기 위해서는 단지 3 개의 마스크가 요구되고 접지 전극을 제조할 때 자기코어의 평탄화(planarization) 또한 매우 좋다.Therefore, only three masks are required to form the electromagnet as shown in FIG. 3, and the planarization of the magnetic core is also very good when manufacturing the ground electrode.
도 3a, 3c는 도 3b에 나타낸 구조의 중앙 및 양측면 자기 코어(7)(8)를 수직 방향으로 나누어 이방성 형상(shape anisotropy)을 증가시킴에 따라 자기 모먼트(magnetic moment)를 증가시키고 결과적으로 움직이는 금속판을 상하로 움직이기 위해 요구되는 전체의 자기력을 증가시키는 효과를 가져온다.3A and 3C increase the magnetic moment by dividing the central and bilateral magnetic cores 7 and 8 of the structure shown in FIG. 3B in the vertical direction, thereby increasing the shape anisotropy. This has the effect of increasing the total magnetic force required to move the moving metal plate up and down.
또한 전체의 자기력을 증가시키기 위해서는 자기코어를 평탄화(magnetization) 시켜야되는데 도 3b에서 나타낸 하부 자기 코어(4)는 수평 방향으로 쉽게 평탄화 시킬 수 있지만, 중앙 및 양측면의 자기코어(7)(8)는 그 구조 특성상 수직방향으로 감자력(demagnetizing force)이 너무 커서 평탄화가 어렵다.In addition, in order to increase the total magnetic force, it is necessary to magnetize the magnetic core. Although the lower magnetic core 4 shown in FIG. 3B can be easily flattened in the horizontal direction, the magnetic cores 7 and 8 of the center and both sides are Due to its structure, demagnetizing force in the vertical direction is so large that planarization is difficult.
하지만 도 3a, 3c처럼 중앙 및 양측면의 자기코어(7)(8)를 직사각형 모양의 조각으로 나누면 쉽게 평탄화시킬 수 있어서 전체의 자기력을 낮은 구동전류에서도 크게 증가시킬 수 있다.However, as shown in FIGS. 3A and 3C, the magnetic cores 7 and 8 of the center and both sides can be easily flattened to form flat pieces, thereby greatly increasing the total magnetic force even at a low driving current.
그리고 도 3a의 경우는 하부 자기코어(4)가 하나의 넓은 판으로 구성된 반면, 도 3c의 경우는 하부 자기코어(4)가 다수개의 막대 형상을 가지고 구성되어서 자기 모먼트에 따른 자기력의 증가를 더욱 크게 하였다.In addition, in the case of FIG. 3A, the lower magnetic core 4 is composed of one wide plate, while in the case of FIG. 3C, the lower magnetic core 4 has a plurality of rod shapes to increase the magnetic force according to the magnetic moment. Larger.
도 5 는 본 발명에 따른 움직이는 금속판을 포함시킨 자기 저항형 마이크로 스위치의 평면도이다.5 is a plan view of a magnetoresistive micro switch incorporating a moving metal plate according to the present invention.
도 5를 보면 전자석이 형성된 후 전도성을 갖는 두 개의 접지전극(4)이 구성되고 그 위에 에어 갭을 가지고 형성되어 자기력에 의해 상하로 움직이는 자기 금속판(5)이 구성된다.Referring to FIG. 5, after the electromagnet is formed, two ground electrodes 4 having conductivity are formed and formed with an air gap thereon to form a magnetic metal plate 5 that moves up and down by magnetic force.
이때 상기 자기 금속판(5)을 잡아주는 힌지(22)는 도 5a,5b 그리고 도 5c에서 보여지는 것처럼 개수 및 위치의 변형이 가능하다.At this time, the hinge 22 holding the magnetic metal plate 5 can be modified in number and position as shown in FIGS. 5A, 5B and 5C.
그리고 기판과 연결되어 자기 금속판(5)에 외부신호를 인가하는 결합패드(10)가 구성된다.The coupling pad 10 is connected to the substrate to apply an external signal to the magnetic metal plate 5.
도 6 은 본 발명에 따른 자기 용량형 마이크로 스위치의 평면도이다.6 is a plan view of a self-capacitance micro switch according to the present invention.
도 5에서 나타낸 저항형 스위치를 보면 두 개로 분리된 전도성 접지전극(4)이 있는 반면에, 도 6에서 나타낸 용량형 스위치를 보면 한 개의 전도성 접지전극(4)과 상기 접지전극(4) 위에 절연막(6)으로 절연체 혹은 유전체가 형성된다.In the resistive switch shown in FIG. 5, there are two separate conductive ground electrodes 4, while in the capacitive switch shown in FIG. 6, one conductive ground electrode 4 and an insulating film are formed on the ground electrode 4. An insulator or a dielectric is formed by (6).
그리고 상기 절연막(6)위에 일정 높이를 가지고 형성되어 자기력에 의해 상하로 움직이는 자기 금속판(5)이 구성된다.A magnetic metal plate 5 is formed on the insulating film 6 with a predetermined height and moves up and down by a magnetic force.
도 7 은 본 발명에 따른 자기 마이크로스위치를 구현한 공정 순서도이다.7 is a process flowchart implementing the magnetic microswitch according to the present invention.
먼저 도 7a와 같이 절연 기판(1) 위에 금속 씨드층(11)을 형성 후 절연막(12)인 폴리이미드나 PSG(PhosphoSilicate Glass)를 코팅하고 큐어링(curing)한다.First, as shown in FIG. 7A, the metal seed layer 11 is formed on the insulating substrate 1, and then polyimide or PSG (PhosphoSilicate Glass), which is an insulating layer 12, is coated and cured.
이때 상기 기판(1)이 실리콘 기판인 경우 기판 위에 절연막을 형성 후 금속 씨드층(11)을 형성한다.In this case, when the substrate 1 is a silicon substrate, an insulating film is formed on the substrate, and then the metal seed layer 11 is formed.
그리고 하부 자기 코어(13)와 평면 나선형 코일(15)을 연결시키기 위한 신호 연결라인을 형성하기 위한 몰드(mold)를 형성한다.And a mold for forming a signal connection line for connecting the lower magnetic core 13 and the planar spiral coil 15 is formed.
이어 도 7b와 같이 상기 형성된 몰드에 전기도금을 이용하여 NiFe 합금(alloys)이나 다른 자기(magnetic) 재료로 증착하여 하부 전극(13)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 7B, the lower electrode 13 is formed by depositing NiFe alloy (alloys) or another magnetic material using electroplating on the formed mold.
그리고 도 7c와 같이 전면에 절연막(14)인 폴리이미드나 PSG(PhosphoSilicate Glass)를 코팅하고 큐어링한 후, 희생층으로 두꺼운 포토레지스트를 형성하고 패터닝하여 몰드를 형성한다.As shown in FIG. 7C, polyimide or PSG (PhosphoSilicate Glass), which is an insulating film 14, is coated and cured on the entire surface, and a thick photoresist is formed and patterned as a sacrificial layer to form a mold.
상기 몰드안에 전기도금을 이용하여 Cu, Au, Ag, 또는 다른 전도성 재료를 증착하여 평면 나선형 코일(15)을 형성한다.Cu, Au, Ag, or other conductive material is deposited using the electroplating in the mold to form a planar spiral coil 15.
이어 도 7d와 같이 전면에 절연막(16)인 폴리머(polymer)나 PSG를 두껍게 코팅하고 큐어링하여 표면이 평탄화를 갖도록 한다.Subsequently, as shown in FIG. 7D, a polymer or PSG, which is an insulating film 16, is thickly coated and cured to have a flat surface.
그리고 상기 평면 나선형 코일(15)과 신호 전도라인(13)을 생성될 중앙 및 양측면 자기코어(17)와 연결시키기 위한 비아(via) 몰드를 형성한다.And a via mold for connecting the planar spiral coil 15 and the signal conducting line 13 to the center and side magnetic cores 17 to be produced.
이어 도 7e와 같이 상기 형성된 비아 몰드 안에 전기도금을 이용하여 NiFe 합금(alloys)이나 다른 자기(magnetic) 재료로 증착함으로서, 중앙 및 양측면 자기코어(17)를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 7E, the formed via mold is deposited using NiFe alloys or other magnetic materials using electroplating, thereby forming the center and side magnetic cores 17.
그리고 도 7f와 같이 전면에 절연체를 코팅하고 큐어링한 후 전도성의 접지전극(18) 형성을 위해 전기도금이나 스퍼터닝을 이용하여 높은 전도성을 갖는 Au, Ag, 또는 Cu를 이용하여 형성한다.Then, after coating and curing the insulator on the front surface as shown in FIG. 7F, the conductive ground electrode 18 is formed using Au, Ag, or Cu having high conductivity by using electroplating or sputtering.
이때 양측면 자기코어 위에 각각 접지전극(18)을 형성하고 중앙 자기코어가 노출되도록 한다.At this time, the ground electrode 18 is formed on both side magnetic cores, and the central magnetic core is exposed.
그리고 도 7g와 같이 접지전극(18)에 오버랩(overlap)되고 상기 노출된 중앙 자기코어 위에 희생층(19)을 형성한다.As shown in FIG. 7G, the sacrificial layer 19 is formed on the exposed central magnetic core by overlapping the ground electrode 18.
이때 상기 희생층(19)은 포토레지스트, PSG, 또는 Cu, Al, Ni 중 어느 하나로 증착한다.In this case, the sacrificial layer 19 is deposited by any one of photoresist, PSG, or Cu, Al, and Ni.
이어 도 7h와 같이 희생층으로 두꺼운 포토레지스트를 형성하고 패터닝하여 움직이는 자기 금속판을 위한 몰드를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 7H, a thick photoresist is formed and patterned as a sacrificial layer to form a mold for the moving magnetic metal plate.
그리고 상기 몰드안에 전기도금을 이용하여 NiFe 합금(alloys)이나 다른 자기(magnetic) 재료로 증착하여 자기 금속판(20)을 형성한다.The magnetic metal plate 20 is formed by depositing NiFe alloys or other magnetic materials using electroplating in the mold.
그리고 도 7i와 같이 희생층(19)을 제거하여 움직이는 자기 금속판(20)이 공중에 떠있는 마이크로 스위치가 제조된다.As shown in FIG. 7I, a micro switch in which the magnetic metal plate 20 is moved in the air by removing the sacrificial layer 19 is manufactured.
이때 자기 용량형 마이크로 스위치를 만드는 경우에는 저항형 스위치를 만드는 공정과 동일하며 차이점으로 도 7f의 공정에서 양측에 형성된 접지전극(18)을 양측면 자기코어뿐만 아니라 전면에 형성하고, 절연막(21)을 중앙과 양측 자기코어(17)가 포함되도록 상기 접지전극(21) 위에 형성한다.In this case, when the self-capacitance micro switch is made, the process is the same as the process of making the resistive switch. In the process of FIG. It is formed on the ground electrode 21 so that the center and both magnetic cores 17 are included.
그리고 상기 도 7g, 7h, 7i 공정과 동일하게 이루어진다.And it is made in the same manner as the steps 7g, 7h, 7i.
이와 같이 상기 제조된 본 발명에 따른 마이크로 스위치의 구조 및 동작원리를 정리하여 보면 다음과 같다.Thus, the structure and operation principle of the micro-switch according to the present invention is summarized as follows.
마이크로 스위치의 구조는 전자석(electromagnet), 상하로 움직이는 금속판, 그리고 전도성을 갖는 접지전극으로 구성된다.The structure of the micro switch is composed of an electromagnet, a metal plate moving up and down, and a conductive ground electrode.
이와 같이 구성된 마이크로 스위치의 동작은 다음과 같다.The operation of the micro switch configured as described above is as follows.
상기 전도성을 갖는 접지전극은 외부 전기의 시스템들과 연결되고, 전자석 스위치에 의해 제어된다.The conductive ground electrode is connected to external electrical systems and controlled by an electromagnet switch.
그리고 전자석에서 자기 흐름(magnetic flux)은 평면 나선형 코일에 전류를 흘려 보냄에 의해서 발생된다.In the electromagnet, magnetic flux is generated by passing a current through a planar spiral coil.
이와 같이 발생된 자기 흐름에 의해서 공중에 떠 있는 움직이는 자기 금속판이 상하로 움직이게 된다.The magnetic magnetic plates floating in the air move up and down by the generated magnetic flow.
그리고 상기 상하로 움직이는 금속판이 전자석 위에 각각 형성된 두 개의 전도성을 갖는 접지전극과 접촉하게되어 스위칭이 일어나게 된다.In addition, the vertically moving metal plate is brought into contact with two conductive ground electrodes respectively formed on the electromagnet, thereby switching occurs.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 마이크로 스위치 및 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.The micro switch and the manufacturing method according to the present invention as described above has the following effects.
첫째, CMOS 호환된 공정을 도입하여 일괄 제조를 통하여 수 천 개의 스위치를 하나의 기판 위에 동시에 제작할 수 있어서 저가에 좋은 특성을 갖는 스위치를 생산할 수 있다.First, by adopting a CMOS compatible process, thousands of switches can be simultaneously manufactured on a single substrate through batch manufacturing, so that a switch having good characteristics at low cost can be produced.
둘째, 평면 자기 코일을 이용하기 때문에 제조공정을 간소화시킬 수 있고, 또한 수직의 엷은 판이 겹쳐진 자기코어를 사용하기 때문에 낮은 전류와 전압으로 구동이 가능하다.Second, the planar magnetic coil can be used to simplify the manufacturing process. Also, since a vertical thin plate of superimposed magnetic core is used, it can be driven with low current and voltage.
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 기재된 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.
Claims (10)
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KR1019990043871A KR100357097B1 (en) | 1999-10-11 | 1999-10-11 | micro switches and fabrication method of the same |
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Family
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6813662B2 (en) | 2002-06-25 | 2004-11-02 | Samsung Electronics Co., Ltd | Memory drive having multi-connector and method of controlling the same |
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- 1999-10-11 KR KR1019990043871A patent/KR100357097B1/en not_active IP Right Cessation
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