KR20120009574A - 멤스 스위치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

멤스 스위치 및 이의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120009574A
KR20120009574A KR1020100069486A KR20100069486A KR20120009574A KR 20120009574 A KR20120009574 A KR 20120009574A KR 1020100069486 A KR1020100069486 A KR 1020100069486A KR 20100069486 A KR20100069486 A KR 20100069486A KR 20120009574 A KR20120009574 A KR 20120009574A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
terminal
mems switch
photoresist pattern
substrate
driving beam
Prior art date
Application number
KR1020100069486A
Other languages
English (en)
Inventor
최정덕
육현미
최진식
박창현
Original Assignee
주식회사 코미코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 코미코 filed Critical 주식회사 코미코
Priority to KR1020100069486A priority Critical patent/KR20120009574A/ko
Priority to PCT/KR2011/005260 priority patent/WO2012011703A2/ko
Publication of KR20120009574A publication Critical patent/KR20120009574A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H59/00—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
    • H01H59/0009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0064—Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
    • B81B3/0067—Mechanical properties
    • B81B3/007—For controlling stiffness, e.g. ribs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/01—Switches
    • B81B2201/012—Switches characterised by the shape
    • B81B2201/014—Switches characterised by the shape having a cantilever fixed on one side connected to one or more dimples
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0118—Cantilevers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/019—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement characterized by their profile

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

멤스 스위치는 기판과, 기판 상에 형성된 제1 단자와, 기판 상에 형성되고 제1 단자와 간격을 두고 위치한 제2 단자와, 제2 단자 상에 형성되는 도전성 지지대와, 지지대에 캔틸레버(cantilever) 형태로 연결되고 기판과 평행한 방향으로 연장되어 일 단부가 제1 단자의 상방에 위치하며 외부의 충격에 의한 휘어짐으로 제1 단자와 접촉하는 도전성 구동빔을 포함한다. 이에, 초소형 사이즈의 스위치 형성이 가능하고, 안정적인 스위치 동작이 가능하다.

Description

멤스 스위치 및 이의 제조 방법 {MEMS switch and manufacturing method of the same}
본 발명은 멤스 스위치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부의 충격에 의해 온/오프 스위칭 되는 충격용 멤스 스위치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 충격 스위치는 외부의 충격에 의해 가해지는 충격력으로 온(on) 또는 오프(off) 스위칭 되는, 예컨대 내부 단자간 접촉에 의해 서로 전기적으로 도전시키는 역할을 수행한다. 이러한 충격 스위치는 현재 기계식 스위치가 일반적으로 널리 사용되고 있다.
상기 기계식 스위치는 '㎜' 미만의 형상 가공을 통한 구현으로 상대적으로 고가인 단점이 있으며, 불량률 극복에 한계가 있다.
또한, 기계식 스위치의 경우에는 기본적으로 큰 부피를 갖기 때문에 소형화하는 경우에 설계가 자유롭지 못한 문제점을 갖고 있다. 스위치 형상에 대한 유지 상태가 장시간 경과 후에는 불완전하여 장시간 경과 후에 오작동의 우려가 있다.
따라서 본 발명을 통해 해결하려는 과제는 초소형 사이즈 형성이 가능하며 구조가 단순하고 스위치 형상에 대한 안전 유지 상태가 장기간에 걸쳐 안정한 동시에 오작동이 없는 충격용 스위치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 멤스 스위치는 기판과, 상기 기판 상에 형성된 제1 단자와, 상기 기판 상에 형성되고 상기 제1 단자와 간격을 두고 위치한 제2 단자와, 상기 제2 단자 상에 형성되는 도전성 지지대와, 상기 지지대에 캔틸레버(cantilever) 형태로 연결되고 상기 기판과 평행한 방향으로 연장되어 일 단부가 상기 제1 단자의 상방에 위치하며 외부의 충격에 의한 휘어짐으로 상기 제1 단자와 접촉하는 도전성 구동빔을 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 구동빔은 적어도 일부분이 스프링 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 구동빔은 상기 제1 단자와 30㎛ 내지 100㎛의 간격을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 외부의 충격에 대한 비가동 조건을 가지며, 상기 비가동 조건은 중력가속도 단위로 0G 내지 40G로 충돌하는 경우에 가해지는 충격력의 범위일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 구동빔이 연장 방향에 대해 수직한 방향으로 유동하는 것을 억제하기 위하여 상기 구동빔의 양측에 각각 배치되고 상기 구동빔의 연장 방향과 평행한 방향으로 연장되는 한 쌍의 가이드빔을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 구동빔은 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu) 또는 금(Au) 중 어느 하나를 포함하거나, 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu) 또는 금(Au) 중 어느 하나를 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 멤스 스위치의 제조 방법은 기판 상에 서로 간격을 두고 위치하는 제1 단자 및 제2 단자를 형성하는 단계와, 상기 제2 단자 상에 도전성 지지대를 형성하기 위한 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 포토레지스트 패턴이 형성된 기판 상에 상기 지지대를 형성용 제1 금속을 증착하는 단계와, 상기 지지대와 캔틸레버 형태로 연결되고 일 단부가 상기 제1 단자의 상방에 위치하는 도전성 구동빔을 형성하기 위한 제2 포토레지스트 패턴을 상기 제1 포토레지스트 패턴 상에 형성하는 단계와, 상기 제2 포토레지스트 패턴이 형성된 기판 상에 상기 구동빔 형성용 제2 금속을 증착하는 단계와, 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 멤스 스위치 제조 방법은 상기 제1 금속을 증착한 후에 상기 지지대의 높이를 조정하기 위하여 상기 제1 포토레지스트 패턴 및 상기 제1 금속에 대한 1차 폴리싱 단계와, 상기 제2 금속을 증착한 후에 상기 구동빔의 두께를 조정하기 위하여 상기 제2 포토레지스트 패턴 및 상기 제2 금속에 대한 2차 폴리싱 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 및 제2 금속은 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu) 또는 금(Au) 중 어느 하나를 포함하거나, 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu) 또는 금(Au) 중 어느 하나를 포함하는 합금을 포함할 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 충격용 멤스 스위치는 기판 상에 제1 단자 및 제2 단자가 서로 간격을 두고 형성되고, 제2 단자 상에는 지지대 및 구동빔이 캔틸레버 형태로 형성되어 구동빔의 일 단부가 제1 단자의 상방에 간격을 두고 배치된다. 따라서, 구동빔이 외부의 충격에 의해 휘어짐으로써 상기 제1 단자와 접촉하여 스위칭 동작하게 된다.
이러한 멤스 스위치는 미세 패턴 형성이 가능한 멤스 공정을 통해 제조되므로 초소형 스위치 형성이 가능하다.
또한, 구동빔의 일부분이 스프링 형상을 가짐으로써 회전력이 부여되는 조건하에서 사용될 때 스프링의 압축으로 구동빔의 강성이 증가되어 안정적인 오픈 상태 유지가 가능하다. 따라서 오동작을 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스위치를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 멤스 스위치를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 멤스 스위치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 멤스 스위치의 동작을 나타내는 개략적인 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 멤스 스위치가 회전력에 의한 변형을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스위치의 제조 방법을 나타내는 개략적인 공정도이다.
도 7a 내지 도 7h는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스위치의 제조 방법에 따른 단계도들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 멤스 스위치 및 이의 제조 방법에 대하여 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 발명의 명확성을 기하기 위해 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 설명하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스위치를 나타내는 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 멤스 스위치를 나타내는 개략적인 평면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 멤스 스위치를 나타내는 개략적인 단면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 멤스 스위치의 동작을 나타내는 개략적인 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스위치(100)는 기판(110), 제1 단자(120), 제2 단자(130), 지지대(140) 및 구동빔(150)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 멤스 스위치(100)는 구동빔(150)의 특정 방향으로 유동하는 불필요한 동작을 제한하기 위한 가이드빔(160)을 더 포함할 수 있다.
상기 멤스 스위치(100)는 외부의 충격에 의해 상기 제1 단자(120)와 상기 제1 단자(130)를 서로 전기적으로 연결하는 스위치 동작한다. 상기 멤스 스위치(100)는 초소형 사이즈 구현이 가능하도록 멤스(MEMS) 공정인 포토리소그래피, 증착, 도금, 플라즈마 에칭 공정을 통하여 제조된다.
또한, 상기 멤스 스위치(100)는 추진력, 충격력, 회전력(관성력) 등이 작용하는 조건하에서 사용될 수 있다. 특히, 상기 멤스 스위치(100)는 특정 조건의 충격력 이하일 땐 가동하지 않는(비가동 조건) 특성을 가지며, 특정 조건의 충격력 범위에서 보다 바람직하게 가동할 수 있도록(주가동 조건) 형성된다.
상기 기판(110) 상에는 상기 제1 단자(120), 제2 단자(130), 지지대(140) 및 구동빔(150)이 형성된다. 예를 들어 상기 기판(110)은 인쇄 회로 기판(PCB) 일 수 있다. 이와 달리, 기판(110)은 상기 제1 및 제2 단자(120, 130), 지지대(140) 및 구동빔(150)의 형성이 가능한 다양한 재질의 기판일 수 있다. 상기 멤스 스위치(100)가 회전력이 가해지는 조건 하에서 이용될 때, 상기 기판(110)은 회전의 중심으로부터 벗어난 곳에 배치될 수 있다. 또한, 상기 멤스 스위치(100)가 바르게 스위치 동작하도록 상기 기판(110)의 일면에 충격력이 가해지는 방향에 대하여 수직하도록 배치되어야 한다.
한편, 상기 기판(110)은 도시된 바와 다르게 보다 큰 사이즈를 가질 수 있으며, 다른 회로 패턴들 또는 부재들이 형성된 통합형 기판의 일 부분일 수 도 있다. 즉, 상기 기판(110)의 형식에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않는다.
상기 제1 단자(120)는 기판(110)의 일면 상에 형성된다. 상기 제1 단자(120)는 스퍼터링 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 제1 단자(120)의 높이는 기판(110)의 일면 높이와 동일할 수 있고, 또는 기판(110)의 일면 높이보다 다소 높게 형성될 수 있다. 상기 제1 단자(120)는 평판 형태를 갖는다.
상기 제2 단자(130)는 기판(110)의 일면 상에 형성되며, 상기 제1 단자(110)와 간격을 두고 위치한다. 즉, 상기 제2 단자(130)는 제1 단자(120)와 떨어져 위치한다. 상기 제2 단자(130)는 제1 단자(120)와 함께 스퍼터링 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 제2 단자(120)의 높이는 통상 제1 단자(120)의 높이와 동일할 수 있으며, 이와 다르게 제1 단자(120)와 다른 높이를 가질 수도 있다. 상기 제2 단자(130)는 평판 형태를 갖는다.
여기서, 상기 제1 단자(120) 및 제2 단자(130)에는 각각 신호 공급원 및 신호 수신원이 연결된다. 즉, 상기 제1 단자(120) 및 제2 단자(130)는 스위치 동작을 통해 서로 전기적으로 연결하기 위한 회로들이 각각 연결될 수 있다.
상기 지지대(140)는 제2 단자(130) 상에 형성되며, 도전성 재질로 이루어진다. 상기 지지대(140)는 제2 단자(130)로부터 기립구조로 형성된다. 상기 지지대(140)의 기립 높이에 따라서 상기 구동빔(150)과 제1 단자(110) 사이의 간격이 조절될 수 있다. 상기 지지대(140)는 제2 단자(130)와 전기적으로 연결되도록 구성된다.
상기 구동빔(150)은 지지대(140)에 캔틸레버(cantilever) 구조로 연결되며, 기판(110)과 평행한 방향으로 연장된다. 상기 구동빔(150)은 일 단부가 상기 제1 단자(120)의 상방에 위치하도록 연장한다. 따라서, 구동빔(150)은 지지대(140)의 높이만큼 상기 제1 단자(120)와 간격을 두게 된다. 상기 구동빔(150)은 도전성 재질로 이루어진다. 즉, 상기 구동빔(150)은 지지대(140)를 통해서 상기 제2 단자(130)와 전기적으로 연결된다. 앞서 설명한 바 있듯이 상기 기판(110)이 충격력이 가해지는 방향에 대해 수직하게 배치됨으로써, 상기 구동빔(150)은 캔틸레버 구조를 통해서 외부의 충격에 의해 휘어지게 된다. 결과적으로, 상기 구동빔(150)은 외부의 충격에 의해 휘어짐으로써, 그 일 단부가 상기 제1 단자(120)에 접촉하게 된다. 상기 구동빔(150)의 일 단부가 제1 단자(120)와 접촉함에 의해 상기 제1 단자(120)와 제2 단자(130)를 서로 전기적으로 연결한다.
상기 구동빔(150)은 비가동 영역(예컨대 비가동 조건)을 포함하도록 형성된다. 즉, 상기 구동빔(150)을 일정한 정도의 강성을 갖도록 구성함으로써, 상기 충격력이 특정한 값 이하일 땐 스위치 동작하지 않도록 형성되다. 본 실시예에서 상기 비가동 조건은 상기 멤스 스위치(100)를 적용 대상물에 설치한 상태에서 상기 대상물을 소정의 높이에서 자유낙하 시켰을 때 가해지는 충격력을 기준으로 하며, 그 기준은 중력가속도 단위로 결정한다. 예를 들어, 상기 구동빔(150)은 외부 충격에 의한 충격력이 중력가속도 단위로 40G 이하의 조건, 즉 0G 내지 40G로 충돌할 때 가해지는 충격력의 범위 내에서는 동작하지 않는 비가동 조건을 갖는다. 이를 위해 상기 구동빔(150)은 일정 강성을 갖는 도전성 금속 재질로 이루어진다. 일 예로, 상기 구동빔(150)은 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu) 또는 금(Au) 중 어느 하나를 포함하거나, 이들 중 어느 하나를 포함하여 형성된 합금을 포함할 수 있다. 또한, 상기 지지대(140) 역시 구동빔(150)과 동일 재질로 형성된다.
또한, 상기 구동빔(150)은 비가동 영역을 안정적으로 형성하기 위하여 상기 제1 단자(120)와 간격이 30㎛ 내지 100㎛ 범위를 가질 수 있다. 간격이 30㎛ 이하이면 설정한 충격력 이하에서도 접촉할 수 있어 바람직하지 못하며, 100㎛ 이상인 경우에는 간격이 너무 넓게 형성되어 불안정하므로 바람직하지 못하다.
상기 멤스 스위치(100)가 회전력이 부여되는 조건하에서 사용될 때 안정적으로 오픈 상태(예컨대 오프 상태)를 유지할 수 있도록 상기 구동빔(150)의 일부분이 스프링 형상을 가질 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 멤스 스위치가 회전력에 의한 변형을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 멤스 스위치(100)는 회전력(관성)이 가해지는 방향 즉, 원심력 방향에 대하여 상기 제1 단자(120) 및 제2 단자(130)가 일렬로 배치되며, 상기 제2 단자(130)의 회전력의 바깥쪽에 위치하도록 배치된다. 따라서, 상기 회전력이 증가될수록 상기 구동빔(150)은 스프링 형상에 의해 압축이 됨으로써, 캔틸레버의 길이가 감소하게 된다. 결과적으로, 상기 구동빔(150)은 회전력 하에서 압축 동작하게 되며, 이러한 압축 동작에 의해 강성이 증가되므로 보다 안정적으로 오픈 상태를 유지할 수 있게 된다.
상기 구동빔(150)은 상기 스프링 형상(예컨대 'ㄹ'자 형상) 이외에, 지그재그 패턴, 코일 패턴 등 회전력에 의해 압축 동작이 가능한 다양한 형상을 가질 수 있다.
다시 도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 멤스 스위치(100)는 회전력 등이 가해지는 조건하에서 이용될 때, 상기 구동빔(150)이 상기 제1 단자(120) 방향 이외에 다른 방향으로 유동하는 것은 바람직하지 못하다. 따라서, 상기 멤스 스위치(100)는 상기 구동빔(150)이 연장 방향에 대해 수직한 방향으로 유동하는 것을 억제하기 위하여 한 쌍의 가이드빔(160)을 포함한다.
상기 가이드빔(160)은 상기 구동빔(150)의 양측에 각각 배치되며, 상기 구동비(150)의 연장 방향에 평행한 방향으로 연장될 수 있다. 상기 가이드빔(160)의 연장 길이는 상기 구동빔(150)의 연장 길이보다 짧은 것이 바람직하다. 즉, 상기 가이드빔(160)은 상기 제1 단자(120)와 충분히 이격될 수 있는 길이로 형성한다. 상기 가이드빔(160)의 높이는 상기 지지대(140) 및 상기 구동빔(150)의 두께를 더한 정도일 수 있다. 따라서, 상기 구동빔(150)이 제1 단자(120)에 접촉할 때에도 불필요한 유동을 억제할 수 있다.
이하 상기 멤스 스위치(100)의 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스위치의 제조 방법을 나타내는 개략적인 공정도이고, 도 7a 내지 도 7h는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스위치의 제조 방법에 따른 단계도들이다.
도 6 및 도 7a를 참조하면, 상기 멤스 스위치(100)의 제조 방법은 먼저 기판(110) 상에 간격을 두고 위치하는 제1 단자(120) 및 제2 단자(130)를 형성한다.(S110)
상기 제1 단자(120) 및 제2 단자(130)의 형성을 스퍼터링 공정에 의해 기판(110) 상에 금속층을 형성하고, 이러한 금속층에 대해 식각 공정을 통해 패터닝하여 형성할 수 있다.
도 6 및도 7b를 참조하면, 상기 제1 및 제2 단자(120, 130)가 형성된 기판(110)에 대하여, 상기 제2 단자(130) 상에 도전성 지지대(140)를 형성하기 위한 제1 포토레지스트 패턴(10)을 형성한다.(S120)
구체적으로, 먼저 상기 기판(110) 상에 포토레지스트를 도포하고, 상기 지지대(140)에 형성을 위한 마스크(미도시)를 준비한 뒤에 상기 마스크(미도시)를 이용하여 상기 포토레지스트를 노광 및 현상함으로써 상기 제1 포토레지스트 패턴(10)을 형성한다. 이때, 상기 제1 포토레지스트 패턴(10)은 상기 가이드빔(160)의 하단 일부분을 형성하기 위한 패턴을 포함한다.
도 6 및 도 7c를 참조하면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(10)이 형성된 기판(110) 상에 지지대(140) 형성용 제1 금속(20)을 증착한다.(S130)
상기 제1 금속(20)은 언급한 바 있는 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu) 또는 금(Au) 중 어느 하나를 포함하거나, 이들 중 어느 하나를 포함하여 형성된 합금을 포함할 수 있다. 상기 제1 금속(20)의 증착을 통해 예비 지지대가 형성되며, 동시에 예비 가이드빔이 형성된다.
도 6 및 도 7d를 참조하면, 상기 제1 금속(20)을 증착한 후에, 상기 제1 포토레지스트 패턴(10) 및 제1 금속(20)에 대하여 1차 폴리싱 할 수 있다.(S140)
상기 제1 포토레지스트 패턴(10) 및 제1 금속(20)을 폴리싱 하는 것은, 상기 제1 금속(20)과 제1 포토레지스트 패턴(10)의 높이를 조절함으로써, 원하는 높이의 지지대(140)를 형성하기 위함이다. 여기서, 1차 폴리싱은 예를 들어 화학 적인 폴리싱(Chemical mechanical Polishing; CMP)일 수 있다.
도 6 및 도 7e를 참조하면, 상기 1차 폴리싱을 통해 성정 높이의 지지대(140)를 형성한 후에, 상기 지지대(140)와 캔틸레버 형태로 연결되고 일 단부가 상기 제1 단자(120) 상방에 위치하는 도전성 구동빔(150)을 형성하기 위한 제2 포토레지스트 패턴(30)을 형성한다.(S150)
상기 제2 포토레지스트 패턴(30)은 1차 폴리싱 단계를 거친 제1 포토레지스트 패턴(10) 상에 형성한다. 상기 제2 포토레지스트 패턴(30)의 형성 방법은 제1 포토레지스트 패턴(10)의 형성 방법과 동일하다. 상기 제2 포토레지스트 패턴(30)은 상기 구동빔(150)의 일부가 스프링 형상을 가질 수 있도록 형성된다. 또한, 상기 제2 포토레지스트 패턴(30)은 상기 가이드빔(160)의 상단 일부분을 형성하기 위한 패턴을 갖는다.
도 6 및 도 7f를 참조하면, 상기 제2 포토레지스트 패턴(30)이 형성된 기판(110) 상에 구동빔(150) 형성용 제2 금속(40)을 증착한다.(S160)
상기 제2 금속(40)은 실질적으로 상기 제1 금속(20)과 동일하다. 상기 제2 금속(40)의 증착을 통해서 예비 구동빔이 형성되고, 동시에 예비 가이드빔의 상단 일부분이 형성된다.
도 6 및 도 7g를 참조하면, 상기 제2 금속(40)을 증착한 후에, 상기 제2 포토레지스트 패턴(30) 및 제2 금속(40)에 대하여 2차 폴리싱 할 수 있다.(S170)
상기 제2 포토레지스트 패턴(30) 및 제2 금속(40)을 폴리싱 하는 것은 상기 제2 금속(40)과 제2 포토레지스트 패턴(30)의 높이를 조절함으로써 최종적으로 형성되는 구동빔(150)의 두께 및 질량을 제어하기 위함이다. 여기서, 2차 폴리싱은 상기 1차 폴리싱의 방법과 실질적으로 동일하다. 즉, 2차 폴리싱은 화학적 폴리싱(CMP)일 수 있다. 이러한 2차 폴리싱 단계를 통해 상기 구동빔(150)을 완성하며, 동시에 가이드빔(160)을 완성한다.
도 6 및 도 7h를 참조하면, 상기 구동빔(150)을 최종적으로 완성하면 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴(10,30)을 제거한다.(S180)
상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴(10, 30)의 제거는 스트립 공정으로 수행될 수 있다.
이와 같이, 상기 멤스 스위치(100)의 제조 방법은 멤스(MEMS) 공정을 통해서 형성됨으로써, 미세 패턴의 형성이 가능하므로 사이즈 축소가 자유롭다. 하나의 기판위에 동시에 다수 개의 멤스 스위치(100)를 형성하는 것이 가능하므로, 생산성이 향상될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면 멤스 스위치는 기판 상에 제1 단자 및 제2 단자가 서로 간격을 두고 형성되고, 제2 단자 상에는 지지대 및 구동빔이 캔틸레버 형태로 형성되어 구동빔의 일 단부가 제1 단자의 상방에 간격을 두고 배치된다. 따라서, 구동빔이 외부의 충격에 의해 휘어짐으로써 상기 제1 단자와 접촉하여 스위칭 동작하게 된다.
이러한 멤스 스위치는 미세 패턴 형성이 가능한 멤스 공정을 통해 제조되므로 초소형 스위치 형성이 가능하다.
또한, 구동빔의 일부분이 스프링 형상을 가짐으로써 회전력이 부여되는 조건하에서 사용될 때 스프링의 압축으로 구동빔의 강성이 증가되어 안정적인 오픈 상태 유지가 가능하다. 따라서 오동작을 예방할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 멤스 스위치 및 이의 제조 방법은 초소형 사이즈의 충격 스위치를 형성하고, 안정적인 스위치 동작이 가능한 충격 스위치를 제조하기 위하여 바람직하게 사용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 멤스 스위치 110: 기판
120: 제1 단자 130; 제2 단자
140: 지지대 150: 구동빔
160: 가이드빔 10: 제1 포토레지스트 패턴
20: 제1 금속 30: 제2 포토레지스트 패턴
40; 제2 금속

Claims (9)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 형성된 제1 단자;
    상기 기판 상에 형성되고 상기 제1 단자와 간격을 두고 위치한 제02 단자;
    상기 제2 단자 상에 형성되는 도전성 지지대; 및
    상기 지지대에 캔틸레버(cantilever) 형태로 연결되고 상기 기판과 평행한 방향으로 연장되어 일 단부가 상기 제1 단자의 상방에 위치하며 외부의 충격에 의한 휘어짐으로 상기 제1 단자와 접촉하는 도전성 구동빔을 포함하는 멤스 스위치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동빔은 적어도 일부분이 스프링 구조인 것을 특징으로 하는 멤스 스위치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 구동빔은 상기 제1 단자와 30㎛ 내지 100㎛의 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 멤스 스위치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 외부의 충격에 대한 비가동 조건을 가지며, 상기 비가동 조건은 중력가속도 단위로 0G 내지 40G로 충돌하는 경우에 가해지는 충격력의 범위인 것을 특징으로 하는 멤스 스위치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 구동빔이 연장 방향에 대해 수직한 방향으로 유동하는 것을 억제하기 위하여 상기 구동빔의 양측에 각각 배치되고 상기 구동빔의 연장 방향과 평행한 방향으로 연장되는 한 쌍의 가이드빔을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 스위치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 구동빔은 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu) 또는 금(Au) 중 어느 하나를 포함하거나, 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu) 또는 금(Au) 중 어느 하나를 포함하는 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 스위치.
  7. 기판 상에 서로 간격을 두고 위치하는 제1 단자 및 제2 단자를 형성하는 단계;
    상기 제2 단자 상에 도전성 지지대를 형성하기 위한 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1 포토레지스트 패턴이 형성된 기판 상에 상기 지지대를 형성용 제1 금속을 증착하는 단계;
    상기 지지대와 캔틸레버 형태로 연결되고 일 단부가 상기 제1 단자의 상방에 위치하는 도전성 구동빔을 형성하기 위한 제2 포토레지스트 패턴을 상기 제1 포토레지스트 패턴 상에 형성하는 단계;
    상기 제2 포토레지스트 패턴이 형성된 기판 상에 상기 구동빔 형성용 제2 금속을 증착하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 멤스 스위치 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 금속을 증착한 후에 상기 지지대의 높이를 조정하기 위하여 상기 제1 포토레지스트 패턴 및 상기 제1 금속에 대한 1차 폴리싱 단계; 및
    상기 제2 금속을 증착한 후에 상기 구동빔의 두께를 조정하기 위하여 상기 제2 포토레지스트 패턴 및 상기 제2 금속에 대한 2차 폴리싱 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 스위치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 금속은 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu) 또는 금(Au) 중 어느 하나를 포함하거나, 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu) 또는 금(Au) 중 어느 하나를 포함하는 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 스위치의 제조 방법
KR1020100069486A 2010-07-19 2010-07-19 멤스 스위치 및 이의 제조 방법 KR20120009574A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100069486A KR20120009574A (ko) 2010-07-19 2010-07-19 멤스 스위치 및 이의 제조 방법
PCT/KR2011/005260 WO2012011703A2 (ko) 2010-07-19 2011-07-18 멤스 스위치 및 이의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100069486A KR20120009574A (ko) 2010-07-19 2010-07-19 멤스 스위치 및 이의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120009574A true KR20120009574A (ko) 2012-02-02

Family

ID=45497273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100069486A KR20120009574A (ko) 2010-07-19 2010-07-19 멤스 스위치 및 이의 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20120009574A (ko)
WO (1) WO2012011703A2 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103943420A (zh) * 2014-04-15 2014-07-23 清华大学 Mems继电器、悬臂梁开关及其形成方法
KR101943763B1 (ko) * 2017-11-20 2019-01-29 주식회사 풍산 전자식 소형 충격 스위치

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109911845A (zh) * 2019-03-07 2019-06-21 无锡众创未来科技应用有限公司 一种低功耗静电驱动式rf mems开关的制造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002031645A (ja) * 2000-07-17 2002-01-31 Tokin Ceramics Corp 衝撃センサ
KR100659298B1 (ko) * 2005-01-04 2006-12-20 삼성전자주식회사 Ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조 방법
US7609136B2 (en) * 2007-12-20 2009-10-27 General Electric Company MEMS microswitch having a conductive mechanical stop
JP2009277617A (ja) * 2008-05-19 2009-11-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 微細電子機械スイッチおよびその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103943420A (zh) * 2014-04-15 2014-07-23 清华大学 Mems继电器、悬臂梁开关及其形成方法
KR101943763B1 (ko) * 2017-11-20 2019-01-29 주식회사 풍산 전자식 소형 충격 스위치

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012011703A3 (ko) 2012-03-29
WO2012011703A2 (ko) 2012-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7224512B2 (en) Microelectromechanical system optical apparatus and method
US8327527B2 (en) Integrated reed switch
JP4355717B2 (ja) コーム構造のアクチュエータを含むｒｆ−ｍｅｍｓスイッチ
KR20120009574A (ko) 멤스 스위치 및 이의 제조 방법
CN105490053A (zh) 表面贴装型弹性电接触端子
JP6781598B2 (ja) プローブカード
KR101272359B1 (ko) 스위치 및 그 제조 방법 및 릴레이
EP2365499A1 (en) Switch and method for manufacturing the same, and relay
EP2365498A1 (en) Switch and method for manufacturing the same, and relay
US6797899B2 (en) Acceleration switch
JP2012135819A (ja) Ｍｅｍｓデバイス
CN102394400B (zh) 片状连接器及其制造方法
KR100416266B1 (ko) 막힌 희생층 지지대를 갖는 멤스 구조물 및 그의 제작방법
KR101086006B1 (ko) 프로브 및 프로브 유닛 제조 방법 및 프로브 유닛
KR20110113977A (ko) 가속도 대응 스위칭 소자 및 스위칭 회로
US6600644B1 (en) Microelectronic tunable capacitor and method for fabrication
JP5276836B2 (ja) プローブカード
US7442560B2 (en) Method for manufacturing anisotropic conductive sheet
JP2004181552A (ja) マイクロマシンキャパシタ
JP4182417B2 (ja) 機構デバイス
WO2016185808A1 (ja) 接点構造、電子デバイス及び電子機器
KR100571778B1 (ko) Ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조 방법
JP2010282788A (ja) 有接点スイッチ、半導体デバイス、モジュールおよび電子機器
JP2006229192A (ja) 接点部材及びその製造方法
JPH06224449A (ja) 梁およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination