KR20110102148A - 스위치 및 그 제조 방법 및 정전 릴레이 - Google Patents

Abstract

[과제]
경도가 높은 접점 재료를 이용하여 대향 면적이 큰 접점을 형성한다.
[해결 수단]
가동 접점부(34)의 이동 방향의 단면과 고정 접점부(33)의 단면이 대향 한다. 고정 접점부(33)는, 고정 접점 기판(41)의 상방에 증착, 스퍼터, 전해 도금 등에 의해 완충층(44)과 도전층(45)이 복수층 교대로 적층 된다. 도전층(45)의 가동 접점부(34)와 대향하는 단부는 완충층(44)의 단면보다도 돌출하여 있고, 도전층(45)의 단면이 고정 접점(46)(접촉면)이 된다. 가동 접점부(34)는, 가동 접점 기판(51)의 위에 증착, 스퍼터, 전해 도금 등에 의해 완충층(54)과 도전층(55)이 복수층 교대로 적층 된다. 도전층(55)의 고정 접점부(33)와 대향하는 단부는 완충층(54)의 단면보다도 돌출하여 있고, 도전층(55)의 단면이 가동 접점(56)(접촉면)이 된다.

Description

스위치 및 그 제조 방법 및 정전 릴레이{SWITCH AND MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND ELECTROSTATIC RELAY}

본 발명은 스위치 및 그 제조 방법 및 정전 릴레이에 관한 것이다. 구체적으로는, 가동 접점부의 이동 방향과 수직한 면이 접점이 된 스위치 및 그 제조 방법과, 당해 스위치의 구조를 이용한 정전 릴레이에 관한 것이다.

스위치나 릴레이에서는, 접점끼리가 용착(溶着)하면 스위치나 릴레이가 동작하지 않게 되기 때문에, 접점의 용착 대책이 중요하게 된다. 접점의 용착을 회피하기 위한 대책의 하나로, 가능한 한 경도가 높은 접점 재료를 이용하는 것이 있다.

또한, 접점에 가공 오차가 있거나, 가동 접점의 동작마다의 움직임에 편차가 있거나 한 경우에도 접점끼리를 안정하게 접촉시키기 위해서는, 접점끼리의 대향 면적을 크게 하여야 한다. 기판의 표면에 성막된 도전층의 측면이 접점으로 되어 있는 경우에는, 접점끼리의 대향 면적을 크게 하기 위해서는, 도전층의 두께를 두껍게 하면 좋다. 그 때문에, 이와 같은 접점 구조에서는, 접점끼리를 안정하게 접촉시키기 위해서는, 기판의 위에 성막되는 도전층의 두께를 크게 하면 좋다.

그러나, 경도가 높은 접점 재료를 이용하여 두께가 큰 도전층(접점)을 형성하려고 하면, 도전층의 내부 응력이 크게 되고, 또한 온도 변화 등에 의해 기판과 도전층 사이에 생기는 열 응력이 크게 되기 때문에, 도전층이 기판으로부터 박리되기 쉽게 된다. 또한, 도전층이 두껍게 되면, 도전층을 성막하는 것이 곤란하게 된다. 따라서 종래에는 경도가 높은 접점 재료를 이용하여 대향 면적이 큰 접점을 형성하는 것은 곤란하였다.

또한, 가동 접점부의 이동 방향과 수직한 면이 접점(접촉면)이 된 MEMS 스위치로서, 특허 문헌 1에 개시된 것이 있다. 이 MEMS 스위치에서는, 기판의 윗면에 형성된 절연층의 윗면부터 단면(端面)에 걸쳐서 도금으로 도전층을 형성하고, 도전층의 돌출부분을 가동 접점으로 하고 있다. 그러나, 이와 같은 접점의 구조에서도, 경도가 높은 도전층의 두께를 크게 하는 것은 곤란하고, 또한 경도가 높은 도전층의 두께를 크게 하면 도전층이 박리하기 쉬워진다.

특허 문헌 1 : 일본 특표2006-526267호 공보

본 발명은, 상기한 바와 같은 기술적 과제에 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 경도가 높은 접점 재료를 이용하여 대향 면적이 큰 접점을 형성할 수 있는 스위치 및 그 제조 방법과, 당해 스위치의 구조를 이용한 정전 릴레이를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 관한 스위치는, 제 1의 기판의 상방에 복수층의 도전층을 적층한 제 1의 접점부와, 제 2의 기판의 상방에 복수층의 도전층을 적층한 제 2의 접점부를 구비하고, 상기 제 1의 접점부에서의 상기 도전층의 단면을 각각 제 1의 접점부의 접점으로 하고, 상기 제 2의 접점부에서의 상기 도전층의 단면을 각각 제 2의 접점부의 접점으로 하고, 상기 제 1의 접점부의 각 접점과 상기 제 2의 접점부의 각 접점을 대향시켜서 양 접점을 서로 접촉 또는 이간시키도록 한 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 스위치에서는, 복수층의 도전층을 적층하여 제 1의 접점부를 형성하고, 복수층의 도전층을 적층하여 제 2의 접점부를 형성하고 있기 때문에, 제 1의 접점부에서의 도전층의 층수를 늘림에 의해 제 1의 접점부의 접점 면적을 크게 할 수 있고, 또한 제 2의 접점부에서의 도전층의 층수를 늘림에 의해 제 2의 접점부의 접점 면적을 크게 할 수 있다. 또한, 접점을 개폐 동작시킬 때마다 동작 편차가 있어도 접점의 접촉 안정성을 안정시킬 수 있고, 또한 접점의 접촉 위치가 분산되어 접점의 파괴도 일으키기 어렵다. 따라서, 접점끼리의 대향 면적이 크게 되어 제 1의 접점부의 접점과 제 2의 접점부의 접점과의 접촉 위치가 분산되어, 접점 접촉부의 파괴가 일어나기 어려워진다. 또한, 제 1의 접점부와 제 2의 접점부에서의 도전층(배선 부분)의 배선 저항도 작게 할 수 있다.

게다가, 도전층을 적층하는 층수를 늘려주면, 제 1의 접점부 및 제 2의 접점부의 각 접점 면적을 크게 하기 위해 각 도전층의 두께를 두껍게 할 필요가 없기 때문에, 제 1의 접점부 및 제 2의 접점부에서의 내부 응력을 작게 할 수 있다. 따라서, 도전층(접점)의 재료로서 용착(스틱)의 일어나기 어려운 경도가 높은 재료를 이용한 경우에도, 제조 공정에서 발생하는 내부 응력이나 온도 변화에 의한 열 응력 때문에 각 도전층이 기판으로부터 박리할 우려가 작아진다. 특히, 제 1의 기판의 상방에 복수층의 도전층을 적층하여 제 1의 접점부를 형성하고, 제 2의 기판의 상방에 복수층의 도전층을 적층하여 제 2의 접점부를 형성하고 있기 때문에, 도전층보다도 유연하고 비저항의 작은 층이나, 가공성이 좋은 재료로 이루어지는 층이나, 밀착성이 좋은 층 등을 통하여 각 도전층끼리를 적층함에 의해, 한층 더 박리가 일어나기 어렵다.

본 발명에 관한 스위치의 어느 실시 양태는, 상기 제 1의 접점부 및 상기 제 2의 접점부에서, 상기 도전층과 상기 도전층보다도 경도가 작은 완충층이 교대로 적층되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 이 실시 양태에 의하면, 접점을 갖는 도전층을 경도가 높은 재료로 형성할 수 있기 때문에, 접점끼리의 용착이 일어나기 어려워지고, 접점의 수명이 길어진다. 또한, 도전층 사이에 비교적 경도가 낮은 완충층을 마련하고 있기 때문에, 접점끼리가 접촉할 때의 충격을 완충층에 의해 완화할 수 있다. 또한, 완충층에 의해 도전층의 왜곡을 완화할 수 있기 때문에, 한층 더 도전층이 기판으로부터 박리하기 어렵게 된다. 또한, 토털로 접점끼리의 대향 면적(도전층 단면의 토털의 두께)를 크게 할 수 있기 때문에, 접점끼리의 접촉 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 완충층으로서, 경도에 관계없이 비저항이 낮은 재료를 선택할 수 있기 때문에, 배선 저항을 내릴 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 스위치의 다른 실시 양태는, 상기 제 1의 접점부 및 상기 제 2의 접점부에서, 상기 도전층의 상기 접점이 되는 단면이 상기 완충층의 단면보다도 돌출하여 있는 것을 특징으로 하고 있다. 이 실시 양태에 의하면, 양 접점부의 도전층 단면이 완충층의 단면보다도 돌출하여 있기 때문에, 제 1의 접점부의 완충층과 제 2의 도전층의 완충층이 접촉함에 의해 제 1의 접점부의 접점과 제 2의 접점부의 접점이 접촉 불량을 일으키는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제 1의 접점부와 제 2의 접점부 사이에서의 완충층끼리의 접촉이나 도전층과 완충층의 접촉을 방지할 수 있기 때문에, 완충층끼리의 스틱이나 완충층과 도전층과의 스틱을 방지할 수 있다.

본 발명에 관한 스위치의 또 다른 실시 양태는, 상기 제 1의 접점부를 구성하는 상기 도전층의 두께가, 상기 제 2의 접점부를 구성하는 상기 완충층의 두께보다도 두꺼운 것을 특징으로 하고 있다. 이 실시 양태에 의하면, 제 1의 접점부의 도전층이 제 2의 접점부의 도전층 사이에 감입하여 제 1의 접점부와 제 2의 접점부가 스틱을 일으키는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 관한 스위치의 또 다른 실시 양태는, 상기 제 2의 접점부를 구성하는 상기 도전층의 두께가, 상기 제 1의 접점부를 구성하는 상기 완충층의 두께보다도 두꺼운 것을 특징으로 하고 있다. 이 실시 양태에 의하면, 제 2의 접점부의 도전층이 제 1의 접점부의 도전층 사이에 감입하여 제 1의 접점부와 제 2의 접점부가 스틱을 일으키는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 관한 스위치의 또 다른 실시 양태는, 상기 제 1의 접점부 및 상기 제 2의 접점부에서의 상기 도전층이, Pt, Pd, Ir, Ru, Rh, Re, Ta, Ag, Ni, Au, Au, 또는 이들의 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다. 이 실시 양태에 의하면, 도전층의 비저항을 작게 할 수 있기 때문에, 접점끼리의 접촉 저항을 더욱 작게 할 수 있다.

본 발명에 관한 스위치의 제 1의 제조 방법은, 기판의 상방에 소정 패턴의 몰드부를 형성하는 공정과, 상기 기판의 상방에서 상기 몰드부가 형성되어 있는 영역을 제외하고 복수 영역에 완충층과 도전층을 상기 기판의 두께 방향으로 성장시킴에 의해 상기 기판의 상방에 완충층과 도전층을 교대로 적층하는 공정과, 상기 몰드부를 제거하고, 상기 도전층의 상기 몰드부 측면에 접하여 있는 면에 의해 접점이 되는 면을 형성하는 공정과, 상기 완충층과 상기 도전층이 적층한 복수 영역에 맞추어서 상기 기판을 복수로 분할하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 제 1의 제조 방법에서는, 몰드부에 의해 접점이 되는 도전층의 단면을 평활하게 성형할 수 있고, 접점끼리의 접촉 저항을 작게 할 수 있다. 또한, 제 1의 접점부의 접점과 제 2의 접점부의 접점과의 갭 거리는, 몰드부의 폭에 의해 제어할 수 있기 때문에, 접점 사이의 갭 거리의 편차를 작게 할 수 있고, 접점 사이 거리를 협소화 가능하다.

본 발명에 관한 스위치의 제 2의 제조 방법은, 기판의 상방에 완충층과 도전층을 상기 기판의 두께 방향으로 성장시킴에 의해 상기 기판의 상방에 완충층과 도전층을 교대로 적층하는 공정과, 적층된 상기 완충층 및 상기 도전층의 위에 복수 영역의 몰드부를 형성하는 공정과, 상기 몰드부를 마스크로 하여 상기 완충층과 상기 도전층을 에칭함에 의해 상기 완충층과 상기 도전층을 복수 영역으로 분할함과 함께, 상기 도전층의 에칭된 면에 의해 접점이 되는 면을 형성하는 공정과, 분할된 상기 완충층과 상기 도전층의 영역에 맞추어서 상기 기판을 복수로 분할하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 제 2의 제조 방법에서는, 적층된 도전층과 완충층을 에칭함에 의해 접점이 되는 도전층의 단면을 평활하게 성형할 수 있고, 접점끼리의 접촉 저항을 작게 할 수 있다. 또한, 제 1의 접점부의 접점과 제 2의 접점부의 접점과의 갭 거리는, 몰드부로부터의 노출 부분의 폭에 의해 제어할 수 있기 때문에, 접점 사이의 갭 거리의 편차를 작게 할 수 있고, 접점 사이 거리를 협소화 가능하다.

본 발명에 관한 정전 릴레이는, 본 발명에 관한 스위치와, 상기 제 1의 접점부와 상기 제 2의 접점부 중 적어도 한쪽의 접점부를 그 접점과 수직한 방향으로 이동시켜서 제 1의 접점부의 접점과 제 2의 접점부의 접점을 서로 접촉 또는 이간시키기 위한 액추에이터를 구비한 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명의 정전 릴레이에서는, 접점에 경도가 높은 재료를 이용하여 접점끼리의 용착이 일어나기 어렵게 할 수가 있고, 게다가 접점의 토털의 대향 면적을 크게 하여도 도전층끼리의 박리가 일어나기 어렵다. 또한, 접점의 대향 면적이 크게 됨으로써, 접점끼리의 접촉 안정성을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에서의 상기 과제를 해결하기 위한 수단은, 이상 설명한 구성 요소를 적절히 조합한 특징을 갖는 것이고, 본 발명은 이러한 구성 요소의 조합에 의한 많은 베리에이션을 가능하게 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 접점으로서 경도가 높은 재료를 이용함으로써 용착이 일어나기 어렵게 할 수 있다. 게다가, 완충층을 끼우고 도전층을 적층하여 접점의 대향 면적을 크게 하기 때문에, 접점에 경도가 높은 재료를 이용하여도 도전층의 기판으로부터의 박리나 도전층끼리의 박리가 일어나기 어렵게 되고, 경도가 높은 재료로 이루어지는 접점의 대향 면적을 크게 할 수 있다. 그리고, 접점의 대응 면적을 크게 함으로써, 접점을 개폐 동작시킬 때마다 동작 편차가 있어도 접점의 접촉 안정성을 안정시킬 수 있고, 또한 접점의 접촉 위치가 분산되어 접점의 파괴도 일으키기 어렵다. 또한, 완충층으로서 비저항의 작은 재료를 이용함에 의해, 제 1 및 제 2의 접점부의 배선 저항도 작게 할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 의한 스위치의 구조를 도시하는 단면도.
도 2(a) 내지 (d)는, 실시 형태 1의 스위치의 제조 방법을 설명하는 개략 단면도.
도 3(a) 내지 (d)는, 도 2(d)에 계속된 공정을 도시하는 개략 단면도.
도 4(a) 내지 (d)는, 실시 형태 1의 스위치의 다른 제조 방법을 설명하는 개략 단면도.
도 5(a) 내지 (c)는, 실시 형태 1의 스위치의 다른 제조 방법을 설명하는 개략 단면도로서, 도 4(d)에 계속되는 공정을 도시하는 도면.
도 6(a) 내지 (c)는, 실시 형태 1의 스위치의 다른 제조 방법을 설명하는 개략 단면도로서, 도 5(c)에 계속되는 공정을 도시하는 도면.
도 7은, 본 발명의 실시 형태 2에 의한 스위치의 구조를 도시하는 단면도.
도 8(a) 내지 (d)는, 실시 형태 2의 스위치의 제조 방법을 설명하는 개략 단면도.
도 9(a) 내지 (c)는, 도 8(d)에 계속된 공정을 도시하는 개략 단면도.
도 10(a) 내지 (c)는, 도 9(c)에 계속된 공정을 도시하는 개략 단면도.
도 11은, 본 발명의 실시 형태 3에 의한 정전 릴레이를 도시하는 평면도.
도 12는, 도 11의 A부를 확대하여 도시하는 사시도.
도 13은, 실시 형태 3의 정전 릴레이의 가동 전극부 및 고정 전극부를 확대하여 도시하는 사시도.
도 14는, 도 11의 B-B선에 따른 개략 단면도.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 알맞은 실시 형태를 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 설계 변경할 수 있다.

[제 1의 실시 형태]

(구조)

도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 의한 스위치의 구조를 도시하는 단면도이다. 이 스위치(31)는, 고정 접점부(33)와 가동 접점부(34)를 구비하고 있다. 고정 접점부(33)는, 절연막(42)을 통하여 그 하면이 베이스 기판(32)의 윗면에 고정되고, 가동 접점부(34)는 베이스 기판(32)의 윗면부터 들떠서 구동 기구 또는 액추에이터에 의해 베이스 기판(32)의 윗면과 평행한 방향(속이 하얀 화살표로 도시하는 방향)으로 이동한다. 예를 들면, 본 발명의 스위치는, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 구조의 MEMS 스위치에도 이용할 수 있다.

고정 접점부(33)는, 표면이 절연층(40)으로 덮여진 고정 접점 기판(41)의 윗면에 배선 패턴부(48)를 마련한 것이다. 배선 패턴부(48)는, 절연층(40)의 윗면에 위치하는 하지층(43)과, 그 위에 교대로 적층된 복수 조(組)의 도전층(45) 및 완충층(44)으로 이루어진다. 또한, 가동 접점부(34)는, 표면이 절연층(50)으로 덮여진 가동 접점 기판(51)의 윗면에 배선 패턴부(58)를 마련한 것이다. 배선 패턴부(58)는, 절연층(50)의 윗면에 위치하는 하지층(53)과, 그 위에 교대로 적층된 복수 조의 도전층(55) 및 완충층(54)으로 이루어진다. 하지층(43, 53)은, 금속 재료층으로서 증착, 스퍼터링, 무전해 도금 등에 의해 성막된다. 완충층(44, 54)은, 전해 도금이나 무전해 도금, 증착, 스퍼터링 등에 의해 도전성 재료를 두께 방향으로 성장시킴에 의해 형성된다. 도전층(45, 55)은, 전해 도금이나 무전해 도금, 증착, 스퍼터링 등에 의해 금속 재료를 두께 방향(도 1의 화살표 방향(α))으로 성장시킴에 의해 형성된다.

도전층(45, 55)의 서로 대향하는 측의 단부는 각각 완충층(44, 54) 및 하지층(43, 53)의 단면으로부터 돌출하여 있다. 도전층(45, 55)의 대향면은 각각 고정 접점(46)(전기적 접촉면)과 가동 접점(56)(전기적 접촉면)으로 되어 있고, 모두 평활하게 형성되어 있다. 각 고정 접점(46)은 고정 접점 기판(41)의 윗면에 수직한 동일 평면상에 있고, 또한 각 가동 접점(56)은 가동 접점 기판(51)의 윗면에 수직한 동일 평면상에 있고, 고정 접점(46)과 가동 접점(56)은 서로 평행하게 형성되어 있다. 또한, 각 고정 접점(46)과 각 가동 접점(56)은 같은 높이에 위치하고 있고, 가동 접점부(34)를 평행 이동시켜서 양 접점(46, 56)을 닫은 때, 양 접점(46, 56)은 각각 거의 전면(全面)에서 면접촉한다. 단, 고정 접점(46)과 가동 접점(56)은 반드시 평면이어야 하는 것은 아니고, 만곡면으로 되어 있어도 지장이 없다.

고정 접점부(33)나 가동 접점부(34)의 접촉 저항이나 배선 저항은 가능한 작은 것이 바람직하기 때문에, 완충층(44, 54) 및 도전층(45, 55)의 재료는 비저항이 작은 것이 바람직하다. 또한, 고정 접점(46)이나 가동 접점(56)은 굳은 재질인 편이 접촉시에 스틱(고착)이 일어나기 어렵고, 스위치(31)의 수명이 길어지기 때문에, 도전층(45, 55)의 재료는 경도가 높은 것이 바람직하다. 이에 대해, 완충층(44, 54)은, 어느 정도 유연한(단, 고정 접점(46)과 가동 접점(56)의 접촉력에 의해 변형하지 않을 정도의 유연한) 쪽이, 접점끼리의 접촉시에 있어서의 도전층(45, 55)의 변형을 완화할 수 있기 때문에, 어느 정도 유연한 재료가 바람직하고. 따라서, 도전층(45, 55)의 재료로서는, 비저항이 작고, 완충층(44, 54)보다 경도가 높은 것을 이용하고 있고, 예를 들면 Pt, Pd, Ir, Ru, Rh, Re, Ta, Ag, Ni, Au 또는 이들의 합금 등을 이용할 수 있다. 완충층(44, 54)의 재료로서는 비저항이 작고, 도전층(45, 55)보다 경도가 낮은 것을 이용하고 있고, 예를 들면 Au, Ag, Al 또는 이들의 합금 등을 이용할 수 있다. 또한, 완충층(44, 54)으로서는, 금속 재료가 바람직하지만, 폴리실리콘 등 비금속의 도전성 재료라도 지장이 없다.

구체적으로는, 도전층(45, 55)의 비저항은 20μΩ·㎝(at 20℃) 이하인 것이 바람직하지만, 이 범위 내라도 가능한 한 비저항이 작은 것이 바람직하고, 완충층(44, 54)의 비저항은 50μΩ·㎝(at 20℃) 이하인 것이 바람직하고, 이 범위 내라도 가능한 한 비저항이 작은 것이 바람직하다.

도전층(45, 55)의 경도는 30 이상 2000 이하인 것이 바람직하다. 또한, 완충층(44, 54)의 경도는 10 이상 1500 이하인 것이 바람직하고, 또한, 이 경도는, (주)시마즈제작소의 다이내믹 초미소 경도계에 있어서의 경도의 단위인 다이내믹 경도 H로 표시한 것이다.

도전층(45)의 두께(T2)가 완충층(54)의 두께(T1')보다도 얇거나, 도전층(55)의 두께(T2')가 완충층(44)의 두께(T1)보다도 얇거나 하면, 가동 접점부(34)를 고정 접점부(33)에 접촉시킨 때 서로의 높이가 어긋난 경우에, 도전층(45)의 선단부가 도전층(55) 사이에 감입하거나, 도전층(55)의 선단부가 도전층(45) 사이에 감입하거나 하여 도전층(45)과 도전층(55)이 스틱을 일으키고, 스위치(31)의 수명이 짧게 될 우려가 있다. 이와 같은 현상을 방지하기 위해서는, 도전층(45)의 두께(T2)가 완충층(54)의 두께(T1')보다 두껍게(T2>T1'), 도전층(55)의 두께(T2')도 완충층(44)의 두께(T1)보다 두껍게(T2'>T1) 하여 두면 좋다.

또한, 고정 접점(46)과 가동 접점(56)의 접촉 저항이나 고정 접점부(33) 및 가동 접점부(34)의 배선 저항을 작게 하기 위해서는, 도전층(45, 55)이나 완충층(44, 54)의 두께를 크게 하면 좋지만, 이들의 두께를 너무 두껍게 하면, 제조시의 내부 응력이나 온도 변화(선팽창 계수 차)에 의해 발생하는 열 응력 등에 의해 도전층(45, 55)이나 완충층(44, 54)이 박리할 우려가 있다. 따라서, 도전층(45, 55)이나 완충층(44, 54)의 한층 한층의 두께(T2, T2', T1, T1')는, 어느 것이나 10㎛ 정도보다도 얇게 하고, 이들의 층수를 늘림으로써 도전층(45, 55)이나 완충층(44, 54)의 전체의 두께(총 두께)를 크게 하여, 저항을 작게 하면 좋다. 도전층(45, 55)의 층수나 완충층(44, 54)의 층수는, 제조 공정상 또는 비용상 지장이 없는 범위라면 특별히 상한은 존재하지 않는다.

이 스위치(31)에서는, 도전층(45, 55)이 각각 완충층(44, 54) 및 하지층(43, 53)의 단면보다도 돌출하여 있기 때문에, 고정 접점(46)과 가동 접점(56)이 접촉하기 전에 완충층(44, 54)끼리가 닿거나, 하지층(43, 53)끼리가 닿거나 하여, 고정 접점(46)과 가동 접점(56)의 접촉이 방해되는 일이 없다. 또한, 고정 접점(46)과 가동 접점(56)이 맞닿음으로써 완충층(44, 54)끼리의 접촉이 방해되어서, 완충층(44, 54)에 경도가 낮은 재료나 비교적 연한 재료를 이용하고 있는 경우에도, 완충층(44, 54)끼리가 점착(粘着)하는 일이 없고, 접점 수명에 영향을 주는 일이 없어진다.

따라서 도전층(45, 55)의 돌출 길이(e)는 가능한 한 큰 것이 바람직하지만, 너무 길어도 가공이 곤란하게 되거나, 강도가 문제가 되거나 할 우려가 있다. 따라서, 도전층(45, 55)의 돌출 길이(e)는, 도전층(45, 55)의 마모량과 강도, 가공성 등을 고려하여 정하면 좋다. 스위칭 동작을 반복한 때의 도전층(45, 55)의 마모량은 0.1㎛보다 작아서, 도전층(45, 55)의 돌출량(e)은 0.1㎛ 이상 있으면 좋다.

또한, 고정 접점(46)과 가동 접점(56)은 각각 고정 접점 기판(41) 및 절연층(40)의 각 단면과 가동 접점 기판(51) 및 절연층(50)의 각 단면부터도 돌출하여 있고, 고정 접점 기판(41)과 가동 접점 기판(51)의 대향면은 어느 것이나 하면측일수록 후방으로 끌어들이도록 경사하여 있다. 따라서 가동 접점부(34)를 움직여서 각 가동 접점(56)을 각 고정 접점(46)에 접촉시킬 때, 고정 접점 기판(41)과 가동 접점 기판(51)이 접촉하거나, 절연층(40)과 절연층(50)이 접촉하거나 하여 가동 접점(56)과 고정 접점(46)의 접촉을 방해하는 일이 없다.

(제 1의 제조 방법)

스위치(31)는, MEMS(Micro Electrical-Mechanical Systems) 기술을 이용하여 제작된다. 도 2(a) 내지 (d) 및 도 3(a) 내지 (d)는, 스위치(31)의 제조 공정의 한 예를 도시하고 있고, 전해 도금에 의해 도전층(45, 55)을 제작하는 것이다.

도 2(a)는, Si로 이루어지는 기판(A1)의 윗면에 절연층(A0)을 형성하고, 또한 그 위에 도금 하지층(A3)을 형성한 것이다. 도금 하지층(A3)은, 금속 재료를 증착이나 스퍼터링, 무전해 도금 등의 방법으로 절연층(A0)의 윗면에 성막한 것이다. 도금 하지층(A3)은, 도금 전극이 되는 것이고, 예를 들면 하층 Cr/상층 Au로 이루어지는 2층 구조로 되어 있다.

계속해서, 도 2(b)에 도시하는 바와 같이, 배선 패턴부(48 및 58)를 형성하려고 하는 영역 이외의 영역에서 기판(A1)의 윗면에 몰드부(A2)를 마련한다. 몰드부(A2)는, 도금액에 내성이 있고, 또한, 그 후의 몰드부 제거 공정에서 도전층(A5)이나 완충층(A4), 도금 하지층(A3), 절연층(A0)을 침식하는 일 없이 선택적으로 에칭 제거되는 재료를 이용한다. 몰드부(A2)를 제작하는데에는, 예를 들면 도금 하지층(A3)의 위로부터 기판(A1)의 윗면에 도포한 포토레지스트를 노광용 마스크를 통하여 노광하여 에칭함에 의해 패터닝하면 좋다. 이렇게 패터닝된 몰드부(A2)는, 배선 패턴부(48)가 형성되는 영역의 도금 하지층(A3)과 배선 패턴부(58)가 형성되는 영역의 도금 하지층(A3)의 중간의 영역에서는, 그 양 측면이 서로 평행하며, 또한 평활하게 되어 있다. 또한, 몰드부(A2)는, 기판(A1)의 위에 형성하는 배선 패턴부(48, 58)의 두께보다도 충분히 큰 높이를 갖고 있다.

몰드부(A2)를 형성한 기판(A1)에는 다음과 같이 하여 도금 처리가 시행된다. 기판(A1)을 도금욕(浴)에 침지하고, 도금 하지층(A3)을 도금 전극으로 하여 전해 도금을 행하면, 도 2(c)에 도시하는 바와 같이 도금 하지층(A3)의 표면에 Pt 등의 도금 금속 입자가 석출하고, 도전층(A5)이 기판(A1)의 두께 방향으로 성장한다. 몰드부(A2)로 덮고 있는 영역에는 도금 금속 입자는 석출하지 않는다.

계속해서, 도 2(d)에 도시하는 바와 같이 도전층(A5)의 위에 완충층(A4)을 적층한다. 완충층(A4)을 적층하는 방법으로서는, 다른 도금액에 침지하고, 도전층(A5)을 도금 전극으로 하여 도전층(A5)의 위에 완충층(A4)을 석출시키는 방법이라도 좋고, 또는 증착이나 스퍼터링 등에 의해 도전층(A5)의 위에 완충층(A4)을 성막하는 방법이라도 좋다.

도 2(c)의 공정과 도 2(d)의 공정을 복수 회 반복하고, 도 3(a)과 같이 몰드부(A2) 이외의 영역에 각각 배선 패턴부(48)와 배선 패턴부(58)를 형성하여 끝나면, 도 3(b)와 같이 에칭에 의해 몰드부(A2)를 제거한다. 이 결과, 기판(A1)의 윗면에는 도전층(45)(A5), 완충층(44)(A4) 및 하지층(A3)으로 이루어지는 배선 패턴부(48)와, 도전층(55)(A5), 완충층(54)(A4) 및 하지층(A3)(단, 이 단계에서는 도금 하지층(A3)은 하지층(43)과 하지층(53)으로 분할되어 있지 않다.)으로 이루어지는 배선 패턴부(58)가 생긴다. 또한, 몰드부(A2)에 접하고 있던 도전층(45, 55)의 단면은 평활하게, 또한, 서로 평행하게 형성된다.

이 후, 공간(A6) 내의 도금 하지층(A3)과 절연층(A0)을 에칭하여 각각 하지층(43)과 하지층(53)으로 분할하고, 또한 절연층(40)과 절연층(50)으로 분할한다. 또한, 기판(A1)을 하면측부터 에칭하여, 도 3(c)과 같이 고정 접점 기판(41)과 가동 접점 기판(51)으로 분할한다. 계속해서, 몰드부(A2)가 제거된 흔적의 공간(A6) 내에 침입시킨 에칭액에 의해 완충층(44)의 단부를 선택적으로 에칭하면, 도 3(d)에 도시하는 바와 같이 완충층(44)이 에치백되어 도전층(45, 55)의 단부가 돌출하고, 그 단면에 고정 접점(46)과 가동 접점(56)이 형성된다. 또한, 여기서는 도금 하지층(A3)과 절연층(A0)과 기판(A1)을 분할하고 나서, 완충층(44)을 에치백시켰지만, 이와는 역으로, 완충층(44)을 에치백시킨 후에, 도금 하지층(A3)과 절연층(A0)과 기판(A1)을 분할하여도 좋다.

이렇게 하여 한쪽의 블록은, 절연층(40), 고정 접점 기판(41), 하지층(43), 완충층(44) 및 도전층(45)이 적층한 고정 접점부(33)이 된다. 이 고정 접점부(33)는 절연막(42)을 통하여 베이스 기판(32)의 윗면에 고정되어 있다. 또한, 다른쪽의 블록은, 절연층(50), 가동 접점 기판(51), 하지층(53), 완충층(54) 및 도전층(55)이 적층한 가동 접점부(34)가 된다. 이 가동 접점부(34)는, 최후에 하면의 절연막을 에칭 제거함에 의해 베이스 기판(32)으로부터 분리된다. 이 결과, 스위치(31)(MEMS 스위치)가 제작된다.

(제 2의 제조 방법)

또한, 스위치(31)는, 도 4(a) 내지 (d), 도 5(a) 내지 (c) 및 도 6(a) 내지 (c)에 도시하는 공정으로 제작할 수도 있다. 제 2의 제조 방법에서도, 도 4(a)에 도시하는 바와 같이 처음에 표면을 절연층(A0)으로 덮여진 기판(A1)의 위에 도금 하지층(A3)을 형성한다.

계속해서, 도 4(b)에 도시하는 바와 같이 도금 하지층(A3)의 윗면에서 배선 패턴부(48, 58)를 형성하려고 하는 영역 이외의 영역에 몰드부(A2)를 마련한다. 도 4(c)에 도시하는 바와 같이 도금 공정에 의해 도금 하지층(A3)의 몰드부(A2)로부터 노출한 영역에 도전층(A5)을 형성한 후, 도 4(d)와 같이 일단 몰드부(A2)를 제거한다.

또한, 도 5(a)에 도시하는 바와 같이 도금 하지층(A3)이 노출한 영역에 새롭게 몰드부(A2)를 마련하고, 도 5(b)와 같이 도금 공정에 의해 도전층(A5)의 위에 완충층(A4)을 적층한다. 계속해서, 도 5(c)에 도시하는 바와 같이 재차 몰드부(A2)를 제거한다.

그리고, 도 4(b) 내지 (d)와 같이 새로운 몰드부(A2)를 제작하여 도전층(A5)을 성막하는 공정과, 도 5(a) 내지 (c)와 같이 새로운 A2를 제작하여 완충층(A4)을 성막하는 공정을 교대로 몇 회 반복함에 의해, 도 6(a)와 같이 기판(A1)의 위에 배선 패턴부(48, 58)를 형성한다.

이 후, 공간(A6)으로부터 도금 하지층(A3)과 절연층(A0)의 노출 부분을 에칭 제거하고, 또한 기판(A1)을 하면측부터 에칭하여, 도 6(b)와 같이 고정 접점 기판(41)과 가동 접점 기판(51)으로 분할한다. 계속해서, 배선 패턴부(48 및 58) 사이의 공간(A6)에 침입시킨 에칭액에 의해 완충층(44)의 단부를 선택적으로 에칭하면, 도 6(c)에 도시하는 바와 같이 완충층(44)이 에치백되어 도전층(45, 55)의 단부가 돌출하고, 그 단면에 고정 접점(46)과 가동 접점(56)이 형성된다. 또한, 여기서는 도금 하지층(A3)과 절연층(A0)과 기판(A1)을 분할하고 나서, 완충층(44)을 에치백시켰지만, 이와는 역으로, 완충층(44)을 에치백시킨 후에, 도금 하지층(A3)과 절연층(A0)과 기판(A1)을 분할하여도 좋다.

제 2의 제조 방법에서는, 에칭액 등으로 상(傷)한 몰드부(A2)를 제거하고 새롭게 몰드부(A2)를 제작하여, 매회 새로운 몰드부(A2)를 이용하여 도전층(A5)을 성막하고 있기 때문에, 각 층의 도전층(A5)의 단면을 보다 평활하게 형성할 수 있다.

(작용 효과)

본 발명의 스위치(31)에서는, 고정 접점(46)의 접촉면과 가동 접점(56)의 접촉면이 도전층(A5)의 성장 방향과 평행하기 때문에, 몰드부의 측면에 의해 각 접점(46, 56)의 접촉면을 평활하게 성형할 수 있다. 또한, 양 접점(46, 56)의 접촉면의 평행도도 향상한다. 따라서, 양 접점(46, 56)끼리가 접촉하고 있을 때의 접촉 저항을 작게 할 수 있다.

또한, 접점(46, 56)이 형성되는 도전층(45, 55)을 다층 구조로 하고, 도전층(45, 55) 사이에 도전층(45, 55)보다도 경도가 낮은 완충층(44, 54)을 마련하고 있기 때문에, 도전층(45, 55)을 경도가 높은 재료로 형성하여도 박리가 일어나기 어렵게 된다. 따라서, 도전층(45, 55)을 경도가 높은 재료로 형성함에 의해 접점(46, 56)끼리의 용착을 방지할 수 있다. 또한, 도전층(45, 55)이 다층으로 되어 있어서 양 접점(46, 56)의 대향 면적이 크게 만들어져서 접점끼리의 접촉 위치가 분산하고, 접점 접촉부의 파괴가 일어나기 어려워진다. 그 때문에, 스위치(31)의 개폐 수명이 늘어나고, 접점 사이 거리의 협소화가 가능해진다. 또한, 접점(46, 56)의 대향 면적이 크게 되기 때문에, 가동 접점부(34)의 동작에 편차가 있어도, 접점의 접촉 안정성이 향상한다.

또한, 복수층의 도전층(45)이 적층되어 있고 각 도전층(45)의 단면이 고정 접점(46)으로 되어 있기 때문에, 도전층(45)의 층수를 늘림에 의해 고정 접점(46)의 합계 면적을 크게 할 수 있다. 마찬가지로, 복수층의 도전층(55)이 적층되어 각 도전층(55)의 단면이 가동 접점(56)으로 되어 있기 때문에, 도전층(55)의 층수를 늘림에 의해 고정 접점(56)의 합계 면적을 크게 할 수 있다. 또한, 도전층(45)과 도전층(55)의 길이 방향에 수직한 단면의 합계 단면적이 크게 되기 때문에, 배선 패턴부(48)와 배선 패턴부(58)의 배선 저항도 작아진다. 게다가, 배선 패턴부(48 및 58)는, 각각 도전층(45, 55)과 완충층(44, 54)을 교대로 적층하여 형성되어 있기 때문에, 도전층(44, 55)의 합계 두께와 같은 두께의 도전층을 1층만 마련한 경우에 비하여, 내부 응력 등에 의한 휘어짐을 억제할 수 있고 도전층(44, 55)이 기판(41, 51)으로부터 박리되기 어렵게 된다.

또한, 도전층(45, 55)을 경도가 높은 재질로 형성함에 의해 접점(46, 56)끼리의 스틱을 방지할 수 있다. 또한, 완충층(44, 5)을 도전층(45, 55)보다도 경도가 낮은 재질로 형성함에 의해 접점(46, 56)끼리의 접촉시의 충격을 완충층(44, 45)에 의해 완화함과 함께 도전층(45, 55)의 응력을 완화하여 왜곡을 작게 할 수 있고, 도전층(45, 55)의 박리을 방지할 수 있다.

또한, 고정 접점(46)과 가동 접점(56)이, 완충층(44, 54)이나 하지층(43, 53) 등의 단면으로부터 돌출하여 있기 때문에, 완충층(44, 54)이나 하지층(43, 53)에 방해되는 일 없이 고정 접점(46)과 가동 접점(56)을 확실하게 접촉시킬 수 있다. 또한, 완충층(44)과 완충층(54)이 접촉하거나, 완충층(44)이 도전층(55)과 접촉하거나, 완충층(54)이 도전층(45)과 접촉하거나 하지 않기 때문에, 이들의 스틱을 방지할 수 있다.

게다가, 도전층(45, 55)의 두께를 완충층(44, 54)의 두께보다도 두껍게 하여 두면, 접점(46, 56)끼리의 위치가 어긋난 경우에도, 도전층(45)의 단부가 도전층(55) 사이의 간극에 들어가거나, 도전층(55)의 단부가 도전층(45) 사이의 간극에 들어가거나 하여 고정 접점부(33)와 가동 접점부(34)가 들러붙는 것을 방지할 수 있다.

또한, 도전층(45, 55)을 MEMS 기술을 이용하여 성형하고 있기 때문에, 고정 접점(46)과 가동 접점(56)의 갭 거리의 편차를 작게 할 수 있고, 접점 사이 거리를 협소화할 수 있다.

[제 2의 실시 형태]

도 7은 본 발명의 실시 형태 2에 의한 스위치(31A)의 구조를 도시하는 단면도이다. 이 스위치(31A)에서는, 하지층(43)을 이용하지 않고, 완충층(44, 54)부터 시작하여 절연층(40) 및 절연층(50)의 윗면에 각각 완충층(44, 54)과 도전층(45, 55)을 교대로 적층 하고 있다.

도 8(a) 내지 (d), 도 9(a) 내지 (c) 및 도 10(a) 내지 (c)는, 스위치(31A)의 제조 공정을 도시하는 단면도이다. 이 제조 방법은, 증착이나 스퍼터링 등에 의해 배선 패턴부(48, 58)를 제작하는 것이다.

우선, 도 8(a)에 도시하는 바와 같이 기판(A1)의 윗면을 절연층(A0)으로 피복하고, 절연층(A0)의 윗면에 증착, 스퍼터링, 무전해 도금 등의 방법에 의해 완충층(A4)을 성막하고, 계속해서 도 8(b)와 같이 완충층(A4)의 윗면에 증착, 스퍼터링, 전해 도금 등에 의해 도전층(A5)을 성막한다. 또한, 도 8(a)의 공정(이 때에는, 전해 도금을 행하여도 좋다.)과 도 8(b)의 공정을 반복하여, 도 8(c)과 같이 소정 층수의 완충층(A4)과 도전층(A5)을 적층한다.

또한, 최하층인 완충층(A4)을 상기한 바와 같이 절연층(A0)의 윗면에 직접에 마련하는 것이 아니라, 절연층(A0)과 완충층(A4) 사이에, 절연층(A0)과 완충층(A4)의 밀착 강도(박리 강도)를 높이기 위한 밀착층(예를 들면, 하층 Cr/상층 Au로 이루어지는 2층 구조)를 형성하여도 좋다. 또는, 최하층의 완충층(A4)에 대신하여, 절연층(A0)과 최하층의 도전층(A5) 사이에, 절연층(A0)과 도전층(A5)의 밀착 강도(박리 강도)를 높이기 위한 밀착층(예를 들면, 하층 Cr/상층 Au로 이루어지는 2층 구조)을 형성하여도 좋다.

이 후, 도 8(d)에 도시하는 바와 같이 최상층의 완충층(A4)의 위에 포토레지스트를 도포하여 패터닝하여, 배선 패턴부(48 및 58)를 형성하려고 하는 영역에 몰드부(A2)를 형성한다.

계속해서, 도 9(a)과 같이 몰드부(A2)로부터의 노출 영역(A8)에서 최상층의 완충층(A4)을 에칭 제거하고, 또한 도 9(b)와 같이 최상층의 완충층(A4)으로부터의 노출 영역(A8)에서 도전층(A5)을 에칭 제거한다. 이 도 9(a)의 공정과 도 9(b)의 공정을 반복함에 의해, 도 9(c)와 같이 배선 패턴부(48 및 58)를 형성하려고 하는 영역 이외에서 모든 완충층(A4) 및 도전층(A5)을 제거하고, 절연층(A0)을 노출시킨다.

이렇게 기판(A1)의 상방에 배선 패턴부(48 및 58)가 형성되면, 도 10(a)에 도시하는 바와 같이 그 위의 몰드부(A2)를 에칭에 의해 제거한다.

이 후, 공간(A6)으로부터 절연층(A0)의 노출 영역을 에칭 제거하고, A0를 절연층(40)과 절연층(50)으로 분할한다. 또한, 기판(A1)을 하면측부터 에칭하고, 도 10(b)와 같이 고정 접점 기판(41)과 가동 접점 기판(51)으로 분할한다. 계속해서, 배선 패턴부(48)와 배선 패턴부(58) 사이의 공간(A6)에 침입시킨 에칭액에 의해 완충층(44, 54)의 단부를 선택적으로 에칭하면, 도 10(b)에 도시하는 바와 같이 완충층(44, 54)이 에치백되고 도전층(45, 55)의 단부가 돌출하고, 그 단면에 고정 접점(46)과 가동 접점(56)이 형성된다. 또한, 여기서는 절연층(A0)과 기판(A1)을 분할하고 나서, 완충층(44)을 에치백시켰지만, 이와는 역으로, 완충층(44)을 에치백시킨 후에, 절연층(A0)과 기판(A1)을 분할하여도 좋다.

이렇게 한쪽의 블록은, 표면이 절연층(40)으로 덮여진 고정 접점 기판(41)의 위에 완충층(44)과 도전층(45)이 교대로 적층한 고정 접점부(33)가 된다. 이 고정 접점부(33)는 절연막(42)을 통하여 베이스 기판(32)의 윗면에 고정되어 있다. 또한, 다른쪽의 블록은, 표면을 절연층(50)으로 덮여진 가동 접점 기판(51)의 위에 완충층(54)과 도전층(55)이 교대로 적층한 가동 접점부(34)가 된다. 이 가동 접점부(34)는, 최후에 하면의 절연막을 에칭 제거함에 의해 베이스 기판(32)으로부터 분리되고, 스위치(31A)가 제작된다.

[제 3의 실시 형태]

다음에, 본 발명의 실시 형태 3에 의한 고주파용의 정전 릴레이(31B)의 구조를 설명한다. 도 11은, 정전 릴레이(31B)의 구조를 도시하는 평면도이다. 도 12는, 도 11의 A부를 확대하여 도시하는 사시도, 도 13은 그 고정 접점부(33) 및 가동 접점부(34)를 확대하여 도시하는 사시도이다. 도 14는, 도 11의 B-B선에 따른 개략 단면도이다.

이 정전 릴레이(31B)는, Si기판이나 유리 기판 등으로 이루어지는 베이스 기판(32)의 윗면에 고정 접점부(33), 가동 접점부(34), 고정 전극부(35), 가동 접점부(34)를 지지 하는 가동 전극부(36), 탄성 스프링(37), 탄성 스프링(37)을 지지하는 지지부(38)를 마련한 것이다.

도 14에 도시하는 바와 같이 고정 접점부(33)는, Si로 이루어지는 고정 접점 기판(41)의 하면을 절연막(42)(SiO2)에 의해 베이스 기판(32)의 윗면에 고정되어 있다. 도 13에 도시하는 바와 같이 고정 접점 기판(41)의 표면은 절연층(40)으로 덮이여 있고, 그 윗면에는 하층 Cr/상층 Au로 이루어지는 하지층(43)이 형성되어 있고, 하지층(43)의 위에 Pt 등의 완충층(44)과 도전층(45a, 45b)이 교대로 적층되어 있다.

또한, 도 11 및 도 12에 도시하는 바와 같이 고정 접점 기판(41)은 베이스 기판(32)의 윗면 단부에서 폭방향(X방향)으로 늘어나 있고, 중앙부에는 가동 접점부(34)측을 향하여 돌출한 장출부(41a)가 형성되고, 양단에 각각 패드 지지부(41b, 41b)가 형성되어 있다. 배선 패턴부(48a, 48b)는 고정 접점 기판(41)의 윗면에 따라 배선되어 있고, 배선 패턴부(48a, 48b)의 한쪽 단부는 장출부(張出部)(41a)의 윗면에서 서로 평행하게 배치되고, 장출부(41a)의 단면부터 돌출한 도전층(45a, 45b)의 선단면은 동일 평면 내에 위치하고 있고 각각 고정 접점(46a, 46b)(전기적 접촉면)이 되어 있다. 또한, 배선 패턴부(48a, 48b)의 다른쪽 단부에는, 상기 패드 지지부(41b, 41b)의 윗면에서 금속 패드 부(47a, 47b)가 형성되어 있다.

가동 접점부(34)는 장출부(41a)에 대향 하는 위치에 마련되어 있다. 가동 접점부(34)는, 도 14에 도시하는 바와 같이 Si로 이루어지는 가동 접점 기판(51)의 표면을 절연층(50)으로 덮고, 그 윗면에 하층 Cr/상층 Au로 이루어지는 하지층(53)이 형성되어 있고, 하지층(53)의 위에 Pt 등의 완충층(54)과 도전층(55)이 교대로 적층되어 있다. 도 13에 도시하는 바와 같이 도전층(45a, 45b)과 대향하는 도전층(55)의 단면은, 가동 접점 기판(51)의 앞면부터 돌출하고, 게다가 고정 접점(46a, 46b)과 평행하게 형성되어 있고, 당해 단면이 가동 접점(56)(전기적 접촉면)이 되어 있다. 가동 접점(56)은, 고정 접점(46a)의 외측의 언저리로부터 고정 접점(46b)의 외측의 언저리까지의 거리에 거의 동등한 폭을 갖고 있다.

또한, 가동 접점 기판(51)은, 가동 전극부(36)로부터 돌출한 지지들보(57)에 의해 편측지지 형상으로 지지되어 있다. 가동 접점 기판(51) 및 지지들보(57)의 하면은 베이스 기판(32)의 윗면부터 들떠 있고, 가동 전극부(36)와 함께 베이스 기판(32)의 길이 방향(Y방향)과 평행하게 이동 가능하다.

이 정전 릴레이(31B)에서는, 고정 접점부(33)의 금속 패드부(47a, 47b)에 주회로(도시 생략)가 접속되고, 가동 접점(56)을 고정 접점(46a, 46b)에 접촉시킴에 의해 주회로를 닫을 수가 있고, 가동 접점(56)을 고정 접점(46a, 46b)으로부터 이간시킴에 의해 주회로을 열 수가 있다. 또한, 장출부(41a)와 가동 접점 기판(51)의 대향면은 각각 하방으로 갈수록 후퇴하도록 경사하고 있고, 또한 고정 접점(46a, 46b)이 장출부(41a)보다 돌출함과 함께 가동 접점(56)도 가동 접점 기판(51)으로부터 돌출하여 있기 때문에, 접점 사이를 닫을 때에 장출부(41a)와 가동 접점 기판(51)이 접촉하여 가동 접점(56)과 고정 접점(46a, 46b)이 접촉 불량을 일으키는 것을 방지하고 있다.

가동 접점부(34)를 움직이기 위한 액추에이터는, 고정 전극부(35), 가동 전극부(36), 탄성 스프링(37) 및 지지부(38)에 의해 구성되어 있다.

도 11에 도시하는 바와 같이 베이스 기판(32)의 윗면에는 복수 개의 고정 전극부(35)가 서로 평행하게 배치되어 있다. 고정 전극부(35)는, 평면으로 본 때는, 사각형형상의 패드 부(66)의 양면부터 Y방향을 향하여 각각 가지 형상을 한 가지 형상 전극부(67)가 연장되어 나와 있다. 가지 형상 전극부(67)는, 각각 좌우 대칭이 되도록 가지부(68)가 돌출하여 있고, 가지부(68)는 Y방향에서 일정 피치로 나열하여 있다.

도 14에 도시하는 바와 같이 고정 전극부(35)에서는, 고정 전극 기판(61)의 하면이 절연막(62)에 의해 베이스 기판(32)의 윗면에 고정되어 있다. 또한, 패드부(66)에서는, 고정 전극 기판(61)의 윗면에 Cu, Al 등에 의해 고정 전극(63)이 형성되어 있고, 고정 전극(63)의 위에 전극 패드층(65)이 마련되어 있다.

도 11에 도시하는 바와 같이 가동 전극부(36)는, 각 고정 전극부(35)를 둘러싸도록 형성되어 있다. 가동 전극부(36)에는, 각 고정 전극부(35)를 양측에서 끼우도록 하여 빗살형상(櫛齒狀) 전극부(74)가 형성되어 있다(고정 전극부(35) 사이에서는, 한 쌍의 빗살형상 전극부(74)에 의해 가지 형상으로 되어 있다). 빗살형상 전극부(74)는, 각 고정 전극부(35)를 중심으로 하여 좌우 대칭이 되어 있고, 각 빗살형상 전극부(74)로부터는 가지부(68) 사이의 공극부를 향하여 빗살부(75)가 연장하여 나와 있다. 게다가, 각 빗살부(75)는, 그 빗살부(75)와 인접하여 가동 접점부(34)에 가까운 측에 위치하는 가지부(68)와의 거리가, 당해 빗살 부(75)와 인접하여 가동 접점부(34)로부터 먼 측에 위치하는 가지부(68)와의 거리보다도 짧게 되어 있다.

가동 전극부(36)는, Si의 가동 전극 기판(71)으로 이루어지고, 가동 전극 기판(71)의 하면은 베이스 기판(32)의 윗면부터 들떠 있다. 또한, 가동 전극부(36)의 가동 접점측 단면의 중앙에는 지지들보(57)가 돌설되어 있고 지지들보(57)의 선단에 가동 접점부(34)가 지지되어 있다.

지지부(38)는 Si로 이루어지고, 베이스 기판(32)의 다른쪽 단부에서 X방향으로 길게 늘어나 있다. 지지부(38)의 하면은 절연막(39)에 의해 베이스 기판(32)의 윗면에 고정되어 있다. 지지부(38)의 양단부와 가동 전극부(36)(가동 전극 기판(71))는, Si에 의해 좌우 대칭으로 형성된 한 쌍의 탄성 스프링(37)에 의해 이어져 있고, 가동 전극부(36)는 탄성 스프링(37)을 통하여 지지부(38)에 의해 수평으로 지지되어 있다. 또한, 가동 전극부(36)는 탄성 스프링(37)을 탄성 변형시킴에 의해 Y방향으로 이동 가능하게 되어 있다.

상기한 바와 같은 구조를 갖는 정전 릴레이(31B)에서는, 고정 전극부(35)와 가동 전극부(36)의 사이에 직류 전압원이 접속되고, 제어 회로 등에 의해 직류 전압이 온, 오프 된다. 고정 전극부(35)에서는, 직류 전압원의 한쪽 단자는 전극 패드층(65)에 접속된다. 직류 전압원의 다른쪽 단자는 지지부(38)에 접속된다. 지지부(38) 및 탄성 스프링(37)은 도전성을 갖고 있고, 지지부(38), 탄성 스프링(37) 및 가동 전극부(36)는 전기적으로 도통하고 있기 때문에, 지지부(38)에 인가한 전압은 가동 전극부(36)에 가하여지게 된다.

직류 전압원에 의해 고정 전극부(35)와 가동 전극부(36)의 사이에 직류 전압이 인가되면, 가지 형상 전극부(67)의 가지부(68)와 빗살형상 전극부(74)의 빗살부(75) 사이에 정전 인력이 발생한다. 그러나, 고정 전극부(35) 및 가동 전극부(36)의 구조가, 각 고정 전극부(35)의 중심선에 관해 대칭으로 형성되어 있기 때문에, 가동 전극부(36)에 작용하는 X방향의 정전 인력은 밸런스하고, 가동 전극부(36)는 X방향으로는 이동하지 않는다. 한편, 각 빗살부(75)와 인접하여 가동 접점부(34)에 가까운 측에 위치하는 가지부(68)와의 거리가, 당해 빗살부(75)와 인접하여 가동 접점부(34)로부터 먼 측에 위치하는 가지부(68)와의 거리보다도 짧게 되어 있기 때문에, 각 빗살부(75)가 가동 접점부측에 흡인되고, 탄성 스프링(37)을 휘게 하면서 가동 전극부(36)가 Y방향으로 이동한다. 이 결과, 가동 접점부(34)가 고정 접점부(33)측으로 이동하여, 가동 접점(56)이 고정 접점(46a, 46b)에 접촉하여 고정 접점(46a)과 고정 접점(46b)의 사이(주회로)를 전기적으로 닫는다.

또한, 고정 전극부(35)와 가동 전극부(36)의 사이에 인가하고 있는 직류 전압을 해제하면, 가지부(68)와 빗살부(75) 사이의 정전 인력이 소실하기 때문에, 탄성 스프링(37)의 탄성 복귀력에 의해 가동 전극부(36)가 Y방향로 후퇴하고, 가동 접점(56)이 고정 접점(46a, 46b)으로부터 이간하여 고정 접점(46a)과 고정 접점(46b)의 사이(주회로)가 열려진다.

이와 같은 정전 릴레이(31B)는, 다음과 같은 공정으로 제작된다. 우선, 표면 전체가 절연막로 덮여진 베이스 기판(32)(Si 웨이퍼, SOI 웨이퍼 등)의 윗면에 Si기판(도전성을 갖는 다른 Si 웨이퍼)를 접합하고, 당해 Si기판의 윗면에 금속 재료를 증착시켜서 전극막을 성막한다. 계속해서, 이 전극막을 포토 리소그래피 기술에 의해 패터닝하고, 전극막에 의해 패드부(66)에서 고정 전극 기판(61)의 윗면에 고정 전극(63)을 형성한다.

이 후, 전극막의 위로부터 Si기판의 윗면에 절연층과 하지층을 형성하고, 그 위에 소정 층수의 완충층과 도전층을 교대로 적층한다. 계속해서, 도전층과 완충층을 패터닝하여 고정 접점부(33)의 배선 패턴부(48)와 가동 접점부(34)의 배선 패턴부(58)를 형성한다. 또한, 패드부(66)에서 고정 전극(63)의 위에 전극 패드층(65)을 형성한다. 또한, 배선 패턴부(48, 58)의 하면의 하지층과 절연층을 남기고 에칭 제거하여, 나머지 하지층에 의해 하지층(43, 53)을 형성하여, 나머지 절연층에 의해 절연층(40, 50)을 형성한다.

이 후, 배선 패턴부(48a, 48b), 배선 패턴부(58), 고정 전극(63) 등의 위에 포토레지스트를 도포하여 레지스트 마스크를 형성하고, 이 레지스트 마스크를 통하여 Si기판을 에칭하고, 각 영역에 남은 Si기판에 의해 고정 접점부(33)의 고정 접점 기판(41), 가동 접점부(34)의 가동 접점 기판(51), 고정 전극부(35)의 고정 전극 기판(61), 가동 전극부(36)의 가동 전극 기판(71), 탄성 스프링(37), 지지부(38)를 제작한다.

최후로, Si기판으로부터 노출하여 있는 영역의 절연막과 가동 접점부(34) 및 가동 전극부(36)의 하면의 절연막을 에칭에 의해 제거하고, 개개 정전 릴레이(31B)로 커팅한다.

가동 접점부(34)와 고정 전극부(35)는 이와 같은 정전 릴레이(31B)의 제조 공정에서, 도 2 및 도 3 또는 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같은 공정과 같은 공정으로 제작되기 때문에, 고정 접점부(33)의 고정 접점(46a, 46b)과 가동 접점부(34)의 가동 접점(56)은, 도전층의 성장 방향과 평행한 측면이 되고, 연마 등을 행하는 일 없이, 평활성과 평행성이 양호한 접점을 얻을 수 있다. 따라서, 이 정전 릴레이(31B)에서도, 실시 형태 1의 스위치(31)와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.

31, 31A : 스위치 31B : 정전 릴레이
32 : 베이스 기판 33 : 고정 접점부
34 : 가동 접점부 35 : 고정 전극부
36 : 가동 전극부 37 : 탄성 스프링
41 : 고정 접점 기판 43 : 하지층
44 : 완충층 45, 45a, 45b : 도전층
46, 46a, 46b : 고정 접점 48, 48a, 48b : 배선 패턴부
51 : 가동 접점 기판 53 : 하지층
54 : 완충층 55 : 도전층
56 : 가동 접점 58 : 배선 패턴부
61 : 고정 전극 기판 63 : 고정 전극
66 : 패드부 67 : 가지 형상 전극부
71 : 가동 전극 기판 74 : 빗살형상 전극부
75 : 빗살부

Claims (9)

1. 제 1의 기판의 상방에 복수 층의 도전층을 적층한 제 1의 접점부와, 제 2의 기판의 상방에 복수 층의 도전층을 적층한 제 2의 접점부를 구비하고,
   상기 제 1의 접점부에서의 상기 도전층의 단면을 각각 제 1의 접점부의 접점으로 하고,
   상기 제 2의 접점부에서의 상기 도전층의 단면을 각각 제 2의 접점부의 접점으로 하고,
   상기 제 1의 접점부의 각 접점과 상기 제 2의 접점부의 각 접점을 대향시켜서 양 접점을 서로 접촉 또는 이간시키도록 한 것을 특징으로 하는 스위치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1의 접점부 및 상기 제 2의 접점부에서,
   상기 도전층과 상기 도전층보다도 경도가 작은 완충층이 교대로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 스위치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제 1의 접점부 및 상기 제 2의 접점부에서,
   상기 도전층의 상기 접점이 되는 단면이 상기 완충층의 단면보다도 돌출하여 있는 것을 특징으로 하는 스위치.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 제 1의 접점부를 구성하는 상기 도전층의 두께가, 상기 제 2의 접점부를 구성하는 상기 완충층의 두께보다도 두꺼운 것을 특징으로 하는 스위치.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 제 2의 접점부를 구성하는 상기 도전층의 두께가, 상기 제 1의 접점부를 구성하는 상기 완충층의 두께보다도 두꺼운 것을 특징으로 하는 스위치.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1의 접점부 및 상기 제 2의 접점부에서의 상기 도전층이, Pt, Pd, Ir, Ru, Rh, Re, Ta, Ag, Ni, Au, 또는 이들의 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스위치.
7. 기판의 상방에 소정 패턴의 몰드부를 형성하는 공정과,
   상기 기판의 상방에서 상기 몰드부의 형성되어 있는 영역을 제외하고 복수 영역에 완충층과 도전층을 상기 기판의 두께 방향으로 성장시킴에 의해 상기 기판의 상방에 완충층과 도전층을 교대로 적층하는 공정과,
   상기 몰드부를 제거하고, 상기 도전층의 상기 몰드부 측면에 접하여 있는 면에 의해 접점이 되는 면을 형성하는 공정과,
   상기 완충층과 상기 도전층이 적층한 복수 영역에 맞추어서 상기 기판을 복수로 분할하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 스위치의 제조 방법.
8. 기판의 상방에 완충층과 도전층을 상기 기판의 두께 방향으로 성장시킴에 의해 상기 기판의 상방에 완충층과 도전층을 교대로 적층하는 공정과,
   적층된 상기 완충층 및 상기 도전층의 위에 복수 영역의 몰드부를 형성하는 공정과,
   상기 몰드부를 마스크로 하여 상기 완충층과 상기 도전층을 에칭함에 의해 상기 완충층과 상기 도전층을 복수 영역으로 분할함과 함께, 상기 도전층의 에칭된 면에 의해 접점이 되는 면을 형성하는 공정과,
   분할된 상기 완충층과 상기 도전층의 영역에 맞추어서 상기 기판을 복수로 분할하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 스위치의 제조 방법.
9. 제 1항에 기재한 스위치와,
   상기 제 1의 접점부와 상기 제 2의 접점부중 적어도 한쪽의 접점부를 그 접점과 수직한 방향으로 이동시켜서 제 1의 접점부의 접점과 제 2의 접점부의 접점을 서로 접촉 또는 이간시키기 위한 액추에이터를 구비한 것을 특징으로 하는 정전 릴레이.

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