專利名稱：觸點開關(guān)器和具有觸點開關(guān)器的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種觸點開關(guān)器和具有觸點開關(guān)器的裝置，特別是適合用在作為高頻信號的開關(guān)元件而使用的微型繼電器中的觸點開關(guān)器和具有觸點開關(guān)器的裝置。
背景技術(shù)：
過去，已知在專利文獻(xiàn)1中記載有作為觸點開關(guān)器的一種形式的靜電微型繼電器。圖8A、圖8B表示根據(jù)該現(xiàn)有技術(shù)的靜電微型繼電器。另外，圖8A表示靜電微型繼電器的立體圖，圖8B表示沿著b-b線的剖視圖。
如圖8A所示，靜電微型繼電器，主要由以玻璃基板和絕緣基板形成的固定基板201、和以硅(Si)等半導(dǎo)體形成的可動基板202構(gòu)成。
在一方的固定基板201上，主要設(shè)有由絕緣膜203被覆著的固定電極204、和構(gòu)成高頻信號通路的兩根信號線205。這些信號線205相隔規(guī)定的間隔而設(shè)置，利用這些信號線205的端部而構(gòu)成一組固定觸點206。
另一方的可動基板202，以與固定基板201對向的方式、經(jīng)由結(jié)合在該固定基板201上的固定件(anchor)207而被固定。并且，在可動基板202上，在與固定電極204對向的位置上設(shè)置有可動電極208，同時，在與固定觸點206對向的位置上設(shè)置有與可動電極208電絕緣的可動觸點209。
而且，在固定件207和可動電極208之間形成有通過切口而構(gòu)成的第一彈性支撐部211，彈性地支撐著可動電極208，同時，在可動電極208和可動觸點209之間形成有通過切口而構(gòu)成的第二彈性支撐部212，彈性地支撐著可動觸點207。
下面，說明按照上面所述構(gòu)成的、根據(jù)該現(xiàn)有技術(shù)的靜電微型繼電器的動作。
即，如圖8B所示，在未施加電壓于固定電極204和可動電極208之間、不產(chǎn)生靜電引力的狀態(tài)下，第一彈性支撐部211和第二彈性支撐部212不產(chǎn)生彈性變形，保持從固定件207水平延伸的狀態(tài)。
之后，通過在固定電極204和可動電極208之間施加電壓，在它們之間產(chǎn)生靜電引力。借此，向固定電極204吸引可動電極208。
這樣，當(dāng)靜電引力作用在可動電極208上時，首先，彈性力比第二彈性支撐部212小的第一彈性支撐部211產(chǎn)生彈性變形，可動電極208和可動觸點209保持平行狀態(tài)，并且，分別靠近固定電極204和固定觸點206。隨后可動觸點209與固定觸點206接觸，使兩根信號線205電連接。
進(jìn)而，利用靜電引力吸引可動電極208，將其吸附到固定電極204上。借此，在第二彈性支撐部212上產(chǎn)生彈性變形。而且，利用由第二彈性支撐部212的變形產(chǎn)生的彈簧彈性，將可動觸點209壓在固定觸點206上。
這樣，在靜電微型繼電器中，當(dāng)閉合時，第一彈性支撐部211首先彈性變形之后，第二彈性支撐部212彈性變形，通過所謂的兩級彈性變形進(jìn)行可動觸點209和固定觸點206的閉合。
當(dāng)切斷施加的電壓時，靜電引力消失。借此，利用第一彈性支撐部211和第二彈性支撐部212的回復(fù)力，可動基板202與固定基板201分離開而回復(fù)到原來的狀態(tài)。進(jìn)而，借助該回復(fù)力，可動觸點209被垂直抬起，而與固定觸點206分離開，切斷兩根信號線205的電連接。
并且，為了保護(hù)可動基板202不受外部粉塵等異物影響，將由玻璃形成的罩210經(jīng)由粘結(jié)層(圖中未示出)而粘接到固定基板201的上面。
專利文獻(xiàn)1為特開2000-113792號公報。
但是，在根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的靜電微型繼電器這樣的觸點開關(guān)器中，存在下述問題。
即，觸點開關(guān)器中的彈簧設(shè)計由F＝kx(k彈性系數(shù)、x行程量)表示。因此，在上述這樣的微型繼電器的情況下，由可動觸點209和固定觸點206之間的觸點間間隙量來限定必要的行程量。
在觸點開關(guān)器的裝置制造工藝中，該觸點間間隙量受到固定觸點206的成膜的膜厚偏差、使可動觸點209與可動電極208絕緣用的絕緣體、構(gòu)成可動觸點209用的導(dǎo)電體的厚度偏差、以及加工觸點時的加工精度的影響。
對于這一點，根據(jù)本發(fā)明人所進(jìn)行的各種試驗的結(jié)果，在上述偏差中精度偏差最大的是由最厚的膜形成的固定觸點206的部分(圖8A中的虛線圓內(nèi)的部分)。
另一方面，信號線205，為了以盡可能的低的損來失傳遞高頻信號，對于該配線的厚度，考慮到表皮效果，有必要確保表皮深度以上的膜厚。
若產(chǎn)生觸點間的間隙量的偏差，則靜電微型繼電器中的可動觸點209和固定觸點206的接觸可靠性將受到影響。
具體而言，在觸點間的間隙量比設(shè)計值大的情況下，可動觸點209和固定觸點206閉合而接觸的時刻的可動電極208和固定電極204之間的間隔(電極間隙間距離)比設(shè)計值小。
因此，從觸點間閉合的狀態(tài)至固定電極204和可動電極208借助靜電引力而相互接觸的可動電極208的變位量減小，從觸點閉合的狀態(tài)起開始彈簧變形的第二彈性支撐部212的變形量也減小。因此，為了在從觸點閉合的狀態(tài)至電極接觸為止的期間產(chǎn)生第二彈性支撐部212的變形，由第二彈性支撐部212作用于可動觸點209上的力，也根據(jù)以觸點閉合時的狀態(tài)為基準(zhǔn)的變形量由與上述相同的彈簧設(shè)計來表示。
而且，根據(jù)這種彈簧設(shè)計，由于可動電極208的位移量減小的原因，導(dǎo)致作用在第二可動觸點209上的彈性力減小。因此，不能充分地將可動觸點209壓在固定觸點206上，產(chǎn)生不能確保接觸可靠性的問題。
另一方面，在觸點間的間隙量比設(shè)計值小的情況下，可動觸點209和固定觸點206閉合而接觸的時刻的可動電極208和固定電極204之間的電極間隙間距離變得比設(shè)計值大。
因此，作用在可動電極208上的朝向固定電極204側(cè)的靜電引力減小。而當(dāng)該靜電引力比第一彈性支撐部211和第二彈性支撐部212的彈性力的和小時，產(chǎn)生固定電極204和可動電極208不接觸的現(xiàn)象。
在固定電極204和可動電極208不接觸的情況下，由于第二彈性支撐部212的彈性變形量減小，所以若根據(jù)上述彈簧設(shè)計，則不能利用第二彈性支撐部212充分地將可動觸點209壓在固定觸點206上，在這種情況下，也會產(chǎn)生不能確保觸點間的接觸可靠性的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，其目的是提供一種觸點開關(guān)器和具有觸點開關(guān)器的裝置，所述觸點開關(guān)器通過以簡單的結(jié)構(gòu)變化降低觸點部分的膜厚偏差，從而可以降低觸點間的間隙量偏差，確保觸點閉合時的觸點間的接觸可靠性，實現(xiàn)動作的穩(wěn)定化。
并且，本發(fā)明的另一個目的是提供一種可以提高高頻特性、可降低高頻信號傳輸過程中的損失的觸點開關(guān)器。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的觸點開關(guān)器，具有配置在基板上的第一觸點；與第一觸點進(jìn)行閉合和分離的第二觸點；通過第一觸點和第二觸點的閉合而導(dǎo)通的、配置在基板上的相互絕緣的信號線，第一觸點的膜厚比信號線的膜厚小。
采用這種結(jié)構(gòu)，由于可以不對接觸力造成影響地將配線膜厚設(shè)定成所需的膜厚，所以可以使膜厚比信號線小的觸點部分的膜厚偏差達(dá)到最小限度，降低觸點之間的間隙的偏差，確保觸點閉合時的觸點間接觸可靠性，可以實現(xiàn)動作的穩(wěn)定化。并且，對于信號線的膜厚，由于可以確保電流流過所必需的表皮深度，所以提高了高頻特性，可以降低高頻信號傳輸中的損失。
在本發(fā)明的一實施形式中，第一觸點由第一導(dǎo)電層構(gòu)成，信號線是將第一導(dǎo)電層、和可與第一導(dǎo)電層導(dǎo)通的第二導(dǎo)電層順序?qū)盈B而構(gòu)成。進(jìn)而，第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層也可以由不同的材料構(gòu)成。
采用這種結(jié)構(gòu)，由于可以在與形成于基板上的其它電極同一薄膜形成工序中形成第一觸點，所以不會增加制造工序，可以使第一觸點的厚度形成得比信號線薄，同時，可以使其膜厚偏差達(dá)到最小的限度。而形成于該基板上的其它電極，可以作為用于產(chǎn)生觸點在開關(guān)時的引力的電極使用。
進(jìn)而，構(gòu)成第一觸點的導(dǎo)電材料采用可以確保與絕緣體的緊密接合性的材料，作為主要在其上層構(gòu)成信號線的導(dǎo)電材料，可以采用通常的配線材料。
在本發(fā)明的另一實施形式中，以第一觸點的膜厚、和第二觸點的膜厚的和為與通過信號線的電信號的頻率相關(guān)的表皮深度以上的方式設(shè)定膜厚。進(jìn)而，第一觸點的膜厚也可以設(shè)定為未達(dá)到與通過信號線的電信號的頻率相關(guān)的表皮深度。
采用這種結(jié)構(gòu)，可以將膜厚偏差設(shè)定為最小的限度，同時，可以低損耗地傳輸高頻信號。
在本發(fā)明的又一實施形式中，在基板上形成多個第一觸點，在多個第一觸點之間配置與第二觸點絕緣的電極，第二觸點的形狀被設(shè)定成在第一觸點和第二觸點閉合時、保持第二觸點和電極的絕緣狀態(tài)。
采用這種結(jié)構(gòu)，在基板上的多個第一觸點之間，配置與第二觸電絕緣的電極，當(dāng)?shù)谝挥|點和第二觸點進(jìn)行閉合動作時，可以發(fā)揮所需設(shè)計值的接觸力，并且，可以低損耗地傳輸高頻信號。
在本發(fā)明的又一實施形式中，在第一觸點和第二觸電閉合時，構(gòu)成第二觸點的導(dǎo)電膜的上表面與信號線的上表面處于大致相同的高度。
采用這種結(jié)構(gòu)，可以防止傳輸高頻信號時的阻抗失配，可以將高頻信號的損失抑制在最小的限度內(nèi)。
采用本發(fā)明的觸點開關(guān)器的裝置，配有配置在基板上的第一觸點；與第一觸點進(jìn)行閉合和分離的第二觸點；通過閉合第一觸點和第二觸點而導(dǎo)通的、配置在基板上的相互絕緣的信號線，利用第一觸點的膜厚比信號線膜厚小的觸點開關(guān)器，進(jìn)行信號的開關(guān)。
采用該觸點開關(guān)器的裝置，包含無線通信設(shè)備和計測器等的進(jìn)行高頻信號的開關(guān)的裝置。
采用這種結(jié)構(gòu)，由于可以降低高頻信號的傳輸損失，所以可以提供響應(yīng)性良好、且在長時間內(nèi)保持可靠性并穩(wěn)定地進(jìn)行高頻信號的開關(guān)的裝置。
本發(fā)明的技術(shù)思想不限于上述組合，而是包含通過適當(dāng)?shù)娜我饨M合而實現(xiàn)上述多個發(fā)明的技術(shù)思想。
如上面所說明的那樣，采用本發(fā)明的觸點開關(guān)器，可以以簡單的結(jié)構(gòu)變化來降低觸點部分的膜厚偏差，從而，降低了觸點間的間隙量偏差量，可以確保觸點閉合時的觸點間接觸可靠性，可以實現(xiàn)動作的穩(wěn)定化，同時，可以提高高頻特性，降低高頻信號傳輸?shù)膿p耗。
并且，采用具有本發(fā)明的觸點開關(guān)器的裝置，通過將本發(fā)明的觸點開關(guān)器作為無線通信設(shè)備或計測器等的外部信號和內(nèi)部電路的傳遞元件來使用，可以長時間地保持穩(wěn)定的開關(guān)功能，可以提供不僅是對直流信號、特別是對高頻信號能夠長時間的保持可靠性且穩(wěn)定地進(jìn)行開關(guān)的裝置，在這些裝置中，由于損耗低且體積小，所以可以實現(xiàn)因耗電低而達(dá)到的高效率。


圖1是表示作為本發(fā)明第一實施形式的觸點開關(guān)器的微型繼電器的分解立體圖；圖2是表示作為本發(fā)明第一實施形式的觸點開關(guān)器的微型繼電器閉合時的剖視圖；圖3是表示作為本發(fā)明第一實施形式的觸點開關(guān)器的微型繼電器的動作的剖視圖；圖4是表示作為本發(fā)明第一實施形式的觸點開關(guān)器的微型繼電器的制造工序的剖視圖；圖5是表示作為本發(fā)明第二實施形式的觸點開關(guān)器的微型繼電器閉合時的觸點部和高頻信號的傳輸狀態(tài)的剖視圖和平面圖；圖6是表示本發(fā)明第三實施形式的、作為具有本發(fā)明的觸點開關(guān)器的裝置的一個例子的無線通信設(shè)備的框圖；圖7是表示本發(fā)明第三實施形式的、作為具有本發(fā)明的觸點開關(guān)器的裝置的一個例子的計測裝置的框圖；圖8A、圖8B是表示作為現(xiàn)有技術(shù)的觸點開關(guān)器的微型繼電器的結(jié)構(gòu)的立體圖和表示其動作的剖視圖；圖9是用于說明有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的觸點開關(guān)器中的高頻信號傳輸?shù)膯栴}的剖視圖。
具體實施例方式
下面，參照

本發(fā)明的實施形式。另外，在以下的實施形式的全部附圖中，對于相同或相應(yīng)的部分采用相同的符號。
首先，說明本發(fā)明第一實施形式的觸點開關(guān)器。在圖1中，表示作為該第一實施形式的觸點開關(guān)器的微型繼電器。
如圖1所示，該第一實施形式的靜電微型繼電器，是在固定基板1的一個面上保持規(guī)定間隔而具有將可動基板10一體化的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而，以覆蓋可動基板10的方式設(shè)置罩20。
固定基板1的結(jié)構(gòu)為，在玻璃基板2的上表面上至少設(shè)有固定電極3和兩根信號線4、5。
信號線4、5配置在同一直線(圖1中的雙點劃線)上。而固定電極3以圍住信號線4、5的方式相隔規(guī)定距離地設(shè)置在信號線4、5的周邊區(qū)域中，利用絕緣膜7覆蓋其表面。固定電極3通過將信號線4、5兼用作傳輸高頻信號的GND電極(接地電極)而構(gòu)成共面(コプレナ)結(jié)構(gòu)。
即，當(dāng)高頻信號在這些信號線4、5上流過時產(chǎn)生的電力線，在后面所述的固定觸點4a、5a之間的GND電極終止。因而，可以提高絕緣特性。另外，所謂絕緣特性，是表示觸點開放時在信號線間高頻信號泄漏存在的程度。并且，絕緣特性的提高，意味著高頻信號泄漏的降低。
并且，朝向各信號線4、5的外側(cè)的一端部，電連接到連接座3b1、3b2、3b3、3b4上。
并且，這些信號線4、5的固定基板1中心附近(在圖1中為虛線圓的內(nèi)部)的一端部，構(gòu)成相隔規(guī)定間隔的固定觸點4a、5a。這些固定觸點4a、5a的膜厚比信號線4、5的膜厚小。具體而言，這些信號線4、5和固定觸點4a、5a在固定基板1的中心部具有構(gòu)成凹部那樣的階梯形狀。
這樣，通過減小固定觸點4a、5a的膜厚，可以降低固定觸點4a、5a的膜厚偏差。通常，由于以與加工量(基準(zhǔn)尺寸)相應(yīng)的比例來確定誤差量，所以當(dāng)膜厚減小且基準(zhǔn)尺寸減小時，可以減小誤差量的絕對值，可以降低膜厚的偏差。
而且，由于信號線4、5的固定觸點4a、5a的部分形成為階梯形狀，所以該第一實施形式的固定觸點4a、5a布局(patterning)成下述形狀，即在與固定電極3相同的制造工序中成膜的第一導(dǎo)電層從信號線4、5僅露出固定觸點4a、5a的部分。
信號線4、5在第一導(dǎo)電層的上層層疊配置有第二導(dǎo)電層。第二導(dǎo)電層由例如銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)或鋁(Al)等構(gòu)成，該第二導(dǎo)電層設(shè)定成可與第一導(dǎo)電層導(dǎo)通，僅在信號線4、5的一端部的固定觸點4a、5a的部分露出第一導(dǎo)電層。這些露出部分形成可以與后面所述的可動基板10的可動觸點18閉合的形狀。
更具體地說，在該第一實施形式中，這些固定觸點4a、5a由與固定電極3相同的導(dǎo)電性薄膜構(gòu)成，對在其上層形成有第二導(dǎo)電層的信號線4、5進(jìn)行成膜，使得其成為從主要構(gòu)成信號線4、5的導(dǎo)電材料(第二導(dǎo)電層的材料)的導(dǎo)電率σ(s/m)、和通過信號線4、5的電信號的頻率v(GHz)而通過下面的(1)式確定的表皮深度δ(μm)以上。
數(shù)學(xué)公式(1)δ=1052π1σv(μm)---(1)]]>另外，對于在該第一實施形式中的信號線4、5中采用的代表性的配線材料，在表1中表示出了用于傳輸規(guī)定頻率信號所必需的表皮深度。表1表示表皮深度是與信號線的材料和通過信號線的電信號的頻率相關(guān)。
表1

在該第一實施形式中，以形成厚度在對應(yīng)于主要構(gòu)成信號線4、5的配線材料、和用在具有該觸點開關(guān)器的裝置中的信號頻率而確定的表皮深度以上的膜厚的方式，確定信號線4、5的膜厚，從而可以以低損耗傳輸高頻信號。另外，固定觸點4a、5a的膜厚即使未達(dá)到表皮深度，若在與后面所述的可動觸點18閉合時、固定觸點4a、5a和可動觸點18的膜厚的和在表皮深度以上，也可以以低損耗傳輸高頻信號。
這樣，通過使信號線4、5的固定觸點4a、5a的部分形成階梯形狀，可以不受表皮深度限制地將固定觸點4a、5a的膜厚的設(shè)定得較小，從而與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以減小偏差量。
并且，在除此以外的信號線4、5和配線部6a、連接座3b1～3b4、6b的用于確保膜厚的多層膜結(jié)構(gòu)中，由于沒有對觸點間的間隙量的影響，所以相對于膜厚偏差而言增加了自由度。因而，在這些導(dǎo)電層的形成過程中，可以采用通常的成膜方法，同時，可以確保充分考慮到表皮效應(yīng)的膜厚。
另外，表1中舉例表示的導(dǎo)電材料，大多是與玻璃基板2等的絕緣材料的緊密接合性低的情況。因而，在如第一實施形式那樣，采用由玻璃基板2等絕緣材料構(gòu)成的基板的情況下，將由鉻(Cr)、鈦(Ti)、或?qū)щ娦曰衔锏葘?dǎo)電材料構(gòu)成的緊密接合層作為第一導(dǎo)電層，在該緊密接合層上優(yōu)選配置構(gòu)成第二導(dǎo)電層的導(dǎo)電材料。
進(jìn)而，為了防止分別構(gòu)成該緊密接合層和第二導(dǎo)電層的導(dǎo)電材料之間的相互擴(kuò)散，也可以采用在第二導(dǎo)電層和緊密接合層之間設(shè)置鎳(Ni)和釕(Ru)、鎢(W)、鉭(Ta)等構(gòu)成的防擴(kuò)散層的結(jié)構(gòu)。
而且，將這樣的緊密接合層、或由緊密接合層和防擴(kuò)散層構(gòu)成的層疊膜作為第一導(dǎo)電層，通過將它們用于固定電極3和固定觸點4a、5a，而可以在同一制造工序中對固定電極3和固定觸點4a、5a進(jìn)行成膜。因而，在形成信號線4、5之后，不必進(jìn)一步追加形成階梯形狀的工序，通過改變配線等圖案的掩膜形狀，就可以形成固定觸點4a、5a。
另一方面，可動基板10是對硅(Si)基板進(jìn)行加工，形成固定件11a、11b、第一彈性支撐部12、可動電極13、第二彈性支撐部14、可動觸點部15而構(gòu)成的。
即，在該可動基板10中，將可動電極13支撐在從接合到固定基板1的上表面邊緣部上的固定件11a、11b向側(cè)方延伸的兩根作為第一梁部的第一彈性支撐部12上。
固定件11a、11b設(shè)置在相對于可動觸點部15相互大致點對稱的位置上，可以分別豎立設(shè)置在固定基板1的上表面的兩個部位的位置上。另外，一個固定件11b經(jīng)由設(shè)置在固定基板1上表面上的配線部6a與連接座6b電連接。
并且，利用形成使固定件11a、11b上端部延長的形狀的縫隙12a，構(gòu)成第一彈性支撐部12。并且，該第一彈性支撐部12的厚度比固定件11a、11b的厚度小，與固定基板1之間相隔規(guī)定的間隔。
并且，可動電極13相對于固定件11a、11b由第一彈性支撐部12的反向側(cè)端部支撐，具有規(guī)定間隔地與固定電極3相對向地配置。
借此，利用通過向固定電極3和可動電極13之間施加電壓所產(chǎn)生的靜電引力，將可動電極13吸引到固定電極3一側(cè)。
并且，在可動電極13中，在其中央部形成由一對連接部構(gòu)成的作為第二梁部的第二彈性支撐部14。而且，可動基板10的結(jié)構(gòu)為，經(jīng)由第二彈性支撐部14將可動觸點部15彈性支撐在被彈性支撐的可動電極13的中央部上。
這些第二彈性支撐部14和可動觸點部15，由利用從可動基板10的兩端邊緣部中央向著中央部設(shè)置的切口部16切除后的剩余部分構(gòu)成的。第二彈性支撐部14是連接可動電極13和可動觸點部15的寬度窄的梁，在觸點閉合時，可以確保比第一彈性支撐部12大的彈性力。并且，可動觸點部15以比第二彈性支撐部14厚出固定觸點4a、5a的膜厚減少部分的方式向固定件11a、11b側(cè)突出。
并且，在可動觸點部15的固定基板1側(cè)的面的中央，經(jīng)由絕緣膜17設(shè)有可動觸點18。該可動觸點18與固定觸點4a、5a相對向，可接觸、分離。而該可動觸點18與分離開的各固定觸點4a、5a閉合，將信號線4、5相互電連接起來。
并且，如圖2所示，在可動觸點18的固定基板1側(cè)的與固定電極3對向的部分(有可能與固定電極3接觸的部分)中，設(shè)有由在絕緣膜7的高度上增加規(guī)定間隔的凹槽構(gòu)成的凹部18a。即，雙斷點的可動觸點18構(gòu)成至少分成兩級的高度，在可動觸點18和固定觸點4a、5a閉合時，凹部18a配置在信號線4、5之間的空間位置中。
借此，在可動觸點18和固定觸點4a、5a的開閉動作中，可以防止可動觸點18與固定電極3接觸，可避免高頻信號的噪音增加等的影響。
并且，在可動電極13中，至少與信號線4、5對向的部分被切口部16去除。因而，可以減小在可動電極13和信號線4、5之間的電容耦合，從而可以提高絕緣特性。
進(jìn)而，在將可動基板10固定到這些固定基板1上的狀態(tài)下，利用罩20封閉可動基板10，構(gòu)成第一實施形式的微型繼電器。
其次，對按照上面所述構(gòu)成的微型繼電器的動作進(jìn)行說明。在圖3中，表示第一實施形式的微型繼電器的動作狀態(tài)。
首先，如圖3的A所示，在固定電極3和可動電極13之間不施加電壓，在不產(chǎn)生靜電引力的狀態(tài)下，第一彈性支撐部12不發(fā)生彈性變形，保持從固定件11a、11b水平延伸的狀態(tài)。因此，可動基板10保持規(guī)定間隔地與固定基板1相對向。這時，可動觸點18與固定觸點4a、5a是分離開著的。
通過在各個固定電極3和可動電極13之間施加電壓，產(chǎn)生靜電引力，這時，如圖3的B所示，首先，與第二彈性支撐部14相比彈性力小的第一彈性支撐部12發(fā)生彈性變形，可動電極13接近固定電極3。這時，可動觸點18通過將其周圍的可動電極13向固定電極3吸引，從而與固定觸點4a、5a接觸。
接著，如圖3的C所示，可動電極1 3吸附在被覆固定電極3的絕緣膜7上。借此，第二彈性支撐部14發(fā)生彈性變形，利用由該第二彈性支撐部14產(chǎn)生的彈簧彈性，將可動觸點18壓接在固定觸點4a、5a上。
若切斷固定電極3和可動電極13之間的施加電壓，則產(chǎn)生第一彈性支撐部12和第二彈性支撐部14的彈性回復(fù)力，作為觸點分離力。而在固定電極3和可動電極13分離開的情況下，從圖3的C所示的狀態(tài)，經(jīng)由圖3的B所示的狀態(tài)，而成為圖3的A所示的狀態(tài)，回復(fù)到相互分離規(guī)定間隔的位置上。
在按照上面所述動作的微型繼電器中，在圖3的A所示的狀態(tài)時，形成切斷信號的狀態(tài)，在圖3的B和圖3的C所示的狀態(tài)時，形成傳輸信號的狀態(tài)，借此，執(zhí)行信號的傳輸和切斷。
其次，參照

按上述構(gòu)成的該第一實施形式的微型繼電器的制造方法。在圖4表示該第一實施形式的微型繼電器的制造工序。
即，首先，對于一個固定基板1，如圖4B所示，在圖4A所示的玻璃基板2上形成由緊密接合層和防擴(kuò)散層構(gòu)成的導(dǎo)電層之后，通過進(jìn)行圖案形成，形成固定電極3和包含固定觸點4a、5a的信號線4、5的下層導(dǎo)電層(第一導(dǎo)電層)。接著，分別形成圖4中省略的印刷配線、連接座和信號線上層(第二導(dǎo)電層)。
之后，在固定電極3上形成絕緣膜7。通過進(jìn)行上述工序，形成圖4C所示的固定基板1。在此，作為該絕緣膜7，采用電容率為3～4的二氧化硅(SiO2)膜、或電容率為7～8的氮化硅(SiON、Si3N4)膜等。通過采用這些絕緣材料，在觸點和電極開閉過程中，可以獲得很大的靜電引力，可以增加接觸力。
另一方面，如圖4D所示，在可動基板10，相對于從上面?zhèn)软樞驅(qū)盈B硅(Si)層21a、二氧化硅(SiO2)層21b、和Si層21c的SOI(Silicon On Insulator)晶片的一個面形成由規(guī)定圖案形狀的SiO2層構(gòu)成的蝕刻掩膜22。另外，作為蝕刻掩模通常還可以采用抗蝕圖案等。
此后，將該蝕刻掩模22作為掩膜進(jìn)行Si層21c的蝕刻。借此，如圖4E所示，形成從下方側(cè)突出的固定件11a、11b。并且，與此同時，通過減少構(gòu)成Si層21c的可動觸點部15的部分的蝕刻量，形成凸部21d。
此后，如圖4F所示，在SOI基板21的一個面上的觸點之間相隔規(guī)定間隔的凸部21d的區(qū)域中，有選擇地形成絕緣膜17。接著，在該絕緣膜17上的一部分中形成可動觸點18。因此，在該可動觸點18，通過形成凸部21d，保持與現(xiàn)有技術(shù)一樣的可動觸點的膜厚，并且觸點之間的間隙量大小相同。
其次，如圖4G所示，利用陽極接合法，對一方的構(gòu)成基座的可動基板10和另一方的固定基板1進(jìn)行可動觸點18和固定觸點4a、5a的位置對應(yīng)，并且使之結(jié)合形成一體。
此后，如圖4H所示，利用例如采用氫氧化鉀等的堿性蝕刻液的濕式蝕刻法，將SiO2層21b作為蝕刻終止層，通過進(jìn)行蝕刻而形成薄膜。
其次，通過采用氟素類蝕刻液去除SiO2層21b，如圖4I所示，露出由Si層21c構(gòu)成的形成可動電極13的可動基板10。
之后，利用例如活性離子蝕刻(RIE)法等干蝕刻法，進(jìn)行脫模蝕刻。借此，形成切口部和連接部，切割出第一彈性支撐部12和第二彈性支撐部14，完成可動基板10。
最后，進(jìn)行采用激光或刀具的切割，切斷成各個微型繼電器，制造出該第一實施形式的微型繼電器。
如上面所說明的那樣，根據(jù)該第一實施形式，通過將信號線4、5的固定觸點4a、5a的部分形成為階梯形狀而減薄膜厚，與現(xiàn)有技術(shù)相比可以降低觸點間間隙的偏差。進(jìn)而，在除此之外的信號線4、5和配線部6a、連接座3b1～3b4等的信號傳輸部中，由于可以與觸點間間隙量無關(guān)地確定膜厚，所以相對于膜厚偏差而言增加了自由度，可以確保考慮到表皮效果的充分的膜厚。
下面，對本發(fā)明第二實施形式進(jìn)行說明。在圖5中，表示該第二實施形式的微型繼電器閉合時的剖視圖和俯視圖。
如圖5的A所示，在該第二實施形式的微型繼電器中，當(dāng)可動觸點18和固定觸點4a、5a閉合時，可動觸點18的上表面的高度和信號線4、5上表面的高度大致相同。
進(jìn)而，在該第二實施形式中，如作為圖5的A中的信號線4、5和可動觸點18的俯視圖的圖5的B所示，可動觸點18的垂直于信號線4、5的長度方向的方向的寬度(以下稱為寬度)和信號線4、5的寬度大致相同。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比可以大幅度地控制失配。
對于第二實施形式的微型繼電器的除上述之外的結(jié)構(gòu)，由于與第一實施形式相同，所以省略說明。
如上面所述，采用第二實施形式，可以獲得與第一實施形式相同的效果，同時，在將現(xiàn)有技術(shù)的觸點開關(guān)器用于高頻信號的開關(guān)的情況下，如圖9所示，在觸點部分使高頻信號的傳輸彎曲而產(chǎn)生阻抗失配，最終導(dǎo)致產(chǎn)生高頻信號的損失，與此相對，采用第二實施形式的觸點開關(guān)器，即使對于更高頻率的信號，也可以降低在固定觸點4a、5a和可動觸點18閉合時的高頻信號損失，因而，可以進(jìn)一步改善觸點部分的阻抗失配，可以進(jìn)一步降低高頻信號的損失。
下面，在本發(fā)明的第三實施形式中，對具有本發(fā)明的微型繼電器的裝置進(jìn)行說明。作為該第三實施形式的裝載微型繼電器的裝置的例子，在圖6中表示出了無線通信設(shè)備，在圖7中表示出了計測器。
即，本發(fā)明的微型繼電器，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特性，特別是對于高頻信號可以獲得低損耗的良好傳輸特性。
因此，靈活運(yùn)用這些特性，例如，如圖6所示，在無線通信設(shè)備40中，將本發(fā)明的微型繼電器100連接并設(shè)置在內(nèi)部處理電路41和發(fā)送接收信號天線42之間。可以將本發(fā)明的微型繼電器100用于從發(fā)送接收天線42接收高頻信號并供應(yīng)給內(nèi)部處理電路41、或者從內(nèi)部處理電路41向發(fā)送接收天線42提供信號的部位，作為天線開關(guān)而使用。
這樣，通過將本發(fā)明的微型繼電器100作為天線開關(guān)使用，由于與現(xiàn)有元件相比特別是可以減少高頻信號損失，所以可以降低用在內(nèi)部電路中的放大器等的負(fù)擔(dān)，同時，可以實現(xiàn)低損失且小型化、和由于耗電量低而實現(xiàn)的高效率化。
并且，如圖7所示，在計測器50中，將微型繼電器100連接到從內(nèi)部處理電路51至測定對象物52的各個信號線的中途。這樣，通過將本發(fā)明的微型繼電器100作為計測器50的測定對象物52和內(nèi)部處理電路51之間的信號輸出、供給用繼電器而使用，與現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)元件相比，由于其低損耗的傳輸特性，所以可以進(jìn)行高精度的信號傳輸。
并且，在上述無線通信設(shè)備40和計測器50中，大多采用多個傳輸元件。因此，由于實現(xiàn)了小型化、低耗電，所以從空間利用率和能耗效率的觀點出發(fā)，可以獲得很大的優(yōu)點。
以上，對本發(fā)明的實施形式進(jìn)行了具體說明，但是，本發(fā)明不限于上述實施形式，而是可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)思想進(jìn)行各種改變。
例如，在上述第一實施形式中，構(gòu)成固定電極3和固定觸點4a、5a的第一導(dǎo)電層也可以由以單一材料構(gòu)成的單層導(dǎo)電層形成，構(gòu)成固定電極3和固定觸點4a、5a的導(dǎo)電層也可以形成層疊不同的導(dǎo)電層的多層膜結(jié)構(gòu)。
并且，在上述第一實施形式中，作為主要形成信號線4、5的第二導(dǎo)電層而例舉了Au、Ag、Cu和Al等材料，但是信號線4、5不必限定在一定由單一材料構(gòu)成的情況，也可以將多種材料層疊起來形成多層膜結(jié)構(gòu)。進(jìn)而，對于所用的配線材料，也不限于上述金屬材料。
并且，對于例如上述第一實施形式，通過對Si基板進(jìn)行加工，構(gòu)成可動基板10，借此，可動基板10本身成為導(dǎo)電體，同時還兼構(gòu)成可動電極，但是也可以在成為基座的基板上設(shè)置導(dǎo)電體而構(gòu)成可動電極13。
并且，在例如上述第一～第三實施形式中，對將本發(fā)明適用于靜電微型繼電器(靜電致動器)的例子進(jìn)行了說明，但是不必限于靜電致動器，本發(fā)明還可以適用于壓電致動器、熱致動器。
權(quán)利要求
1.一種觸點開關(guān)器，其特征在于，具有配置在基板上的第一觸點；與上述第一觸點進(jìn)行閉合和分離的第二觸點；通過上述第一觸點和上述第二觸點的上述閉合而導(dǎo)通的、配置在上述基板上的相互絕緣的信號線，上述第一觸點的膜厚比上述信號線的膜厚小。
2.如權(quán)利要求1所述的觸點開關(guān)器，其特征在于，上述第一觸點由第一導(dǎo)電層構(gòu)成，上述信號線是將上述第一導(dǎo)電層、和可與上述第一導(dǎo)電層導(dǎo)通的第二導(dǎo)電層順序?qū)盈B而構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的觸點開關(guān)器，其特征在于，上述第一導(dǎo)電層和上述第二導(dǎo)電層是由不同的材料構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的觸點開關(guān)器，其特征在于，上述第一觸點的膜厚和上述第二觸點的膜厚的和為與通過上述信號線的電信號的頻率相關(guān)的表皮深度以上。
5.如權(quán)利要求4所述的觸點開關(guān)器，其特征在于，上述第一觸點的膜厚未達(dá)到與通過上述信號線的電信號的頻率相關(guān)的表皮深度。
6.如權(quán)利要求1所述的觸點開關(guān)器，其特征在于，在上述基板上形成有多個上述第一觸點，在上述多個第一觸點之間配置有與上述第二觸點絕緣的電極，上述第二觸點形成為在上述第一觸點和上述第二觸點閉合時、可保持上述第二觸點和上述電極的絕緣狀態(tài)的形狀。
7.如權(quán)利要求1所述的觸點開關(guān)器，其特征在于，在上述第一觸點和上述第二觸點閉合時，構(gòu)成上述第二觸點的導(dǎo)電層的上表面與上述信號線的上表面處于大致相同的高度。
8.一種具有觸點開關(guān)器的裝置，其特征在于，具有觸點開關(guān)器，該觸點開關(guān)器具有配置在基板上的第一觸點；與上述第一觸點進(jìn)行閉合和分離的第二觸點；通過上述第一觸點和上述第二觸點的閉合而導(dǎo)通的、配置在上述基板上的相互絕緣的信號線，上述第一觸點的膜厚比信號線的膜厚小，利用上述觸點開關(guān)器的開關(guān)而進(jìn)行信號的開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種觸點開關(guān)器和具有觸點開關(guān)器的裝置，可以以簡單的結(jié)構(gòu)變化來降低觸點部分的膜厚偏差，降低觸點間的間隙量的偏差，實現(xiàn)觸點閉合時的動作的穩(wěn)定化，同時提高高頻特性而降低信號的傳遞損失。該觸點開關(guān)器是在固定基板(1)上配置多個固定觸點(4a、5a)和信號線(4、5)。在與固定基板(1)對向的可動基板(10)上，設(shè)置與固定觸點(4a、5a)閉合、分離的可動觸點(18)。使固定觸點(4a、5a)的膜厚比信號線(4、5)的膜厚小，在固定觸點(4a、5a)和可動觸點(18)閉合時，將可動觸點(18)插入到由固定觸點(4a、5a)構(gòu)成的凹部中，將信號線(4、5)直線導(dǎo)通。
文檔編號B81B3/00GK1519877SQ20031011989
公開日2004年8月11日 申請日期2003年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月5日
發(fā)明者積知范, 宇野裕, 增田貴弘, 弘 申請人:歐姆龍株式會社