(57)【要約】【課題】密封状態とすることによって電気部品の信頼性を確保するとともに、密封状態となる完成前に検査を行うことを可能とすること。【解決手段】肉薄部２１と、肉薄部を画定する肉厚部２２と、を含む固定部１２０と、肉薄部に形成されたスリット１４１により画定される可動部１１０と、肉厚部上に設けられる配線電極１３２ｂと、肉薄部上に設けられる接点電極１３２ａと、可動部の上方に延在する第１駆動電極１３１と、を含む金属電極と、肉厚部上に設けられ、可動部および金属電極を包囲する側壁２３と、側壁上に固定され、可動部および金属電極を封止する平板部１３とを備える。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
肉薄部と、前記肉薄部を画定する、前記肉薄部より厚い肉厚部と、を含む固定部と、
前記肉薄部に形成されたスリットにより画定される可動部と、
前記肉厚部上に設けられる第１の部分と、前記肉薄部上に設けられる第２の部分と、前記可動部の上方に延在する第３の部分と、を含む金属電極と、
前記肉厚部上に設けられ、前記可動部および前記金属電極を包囲する側壁と、
前記側壁上に固定され、前記可動部および前記金属電極を封止する平板部と、
を備えることを特徴とする電気部品。
【請求項２】
請求項１に記載の電気部品において、
前記第２の部分の上面および前記第３の部分の上面は、前記第１の部分の上面より低い、電気部品。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電気部品において、
前記第１の部分の肉厚は、前記側壁の肉厚と同じである、電気部品。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の電気部品において、さらに、
前記平板部を貫通して、前記金属電極に電気的に接続される外部接続用電極を備える、電気部品。
【請求項５】
表面に凹部が設けられた基板と、
前記凹部に形成された機能部材と、
前記基板の前記凹部以外の表面に形成され前記機能部材に電気的に接続された配線電極と、
前記機能部材および前記配線電極を取り巻くよう前記基板の前記凹部以外の表面に形成された側壁と、
平板状のキャップ本体、前記キャップ本体における内側の表面に前記側壁に対向して設けられ前記側壁に密着したシール部、前記内側の表面に設けられ前記配線電極と電気的に接続された接点電極、および、前記接点電極と電気的に接続され外部との電気的な接続のために前記キャップ本体の外側の表面に設けられた端子電極を有し、前記機能部材を外部に対して密封するキャップと、
を有してなる電気部品。
【請求項６】
前記配線電極および前記側壁は、互いに同じ金属を用いたメッキ工程において同時に形成されたものである、
請求項５記載の電気部品。
【請求項７】
前記基板および前記キャップ本体は、絶縁性の無機材料からなる、
請求項５または６に記載の電気部品。
【請求項８】
前記キャップ本体には、複数層からなるＬＴＣＣ基板が用いられており、
前記接点電極と前記端子電極とは、前記ＬＴＣＣ基板における内層配線を介して電気的に接続されている、
請求項７記載の電気部品。
【請求項９】
第１の層と、前記第１の層上に積層された第２の層と、前記第２の層上に積層された第３の層と、を含む基板を用意する工程と、
前記第３の層に、肉薄部と、前記肉薄部を画定する、前記肉薄部より厚い肉厚部と、を形成する工程と、
前記肉薄部にスリットを形成して、前記第２の層を露出させることにより、前記肉薄部に前記スリットにより画定された可動部を形成する工程と、
前記肉厚部上に位置する第１の部分と、前記肉薄部上に位置する第２の部分と、前記可動部の上方に延出する第３の部分と、を含む金属電極と、前記肉厚部上に位置して、前記可動部及び前記金属電極を包囲する側壁と、をメッキにより同時に形成する工程と、
前記第２の層を選択的に除去して、前記可動部と前記第１の層との間に間隙を形成する工程と、
を備えることを特徴とする電気部品の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の電気部品の製造方法において、さらに、
前記側壁上に、前記可動部および前記金属電極を封止する平板を固定する工程を備える、電気部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＭＥＭＳ技術を用いた電気部品、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、携帯電話機、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などに用いられる無線通信機器、またはＬＳＩテスタなどの高速の計測機器などには、高周波信号を切り替えるためのＲＦスイッチが用いられている。
【０００３】
そのようなＲＦスイッチとして、現在において、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）半導体スイッチなどが広く利用されているが、挿入損失が大きい、非線形性が大きいといった問題を持っている。
【０００４】
近年において、半導体スイッチに比較して、低挿入損失、高アイソレーション、および良好な線形特性が実現できるスイッチとして、ＭＥＭＳスイッチの開発が進められている。ＭＥＭＳスイッチは、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を利用したＭＥＭＳデバイス（マイクロマシンデバイス）の一種であり、機械的な接点を持つ。
【０００５】
図１３は従来のコンタクト型のＭＥＭＳスイッチ８０ｊの構造の例を示す図である。
【０００６】
図１３において、ＭＥＭＳスイッチ８０ｊは、支持基板８１、および支持基板８１に一端を固定されたカンチレバー８２を有する。支持基板８１上には、信号線８３ａ，８３ｂ、および、カンチレバー８２を駆動するための駆動電極８４が形成されている。カンチレバー８２には、その先端に金属の可動接点８２ａが設けられ、その手前に可動電極８２ｂが形成されている。
【０００７】
駆動電極８４と可動電極８２ｂとの間に電圧Ｖａを印加すると、その電圧Ｖａによって電極間に静電引力が発生し、カンチレバー８２が吸引されて図の下方に変位する。これにより、可動接点８２ａが支持基板８１上に形成された信号線（固定接点）８３ａに接触し、ＭＥＭＳスイッチ８０ｊはＯＮ（オン）となる。電圧Ｖａを０にすると、電極間の静電引力が消失し、カンチレバー８２はそれ自体の弾性力によって元の形状に復帰する。その結果、可動接点８２ａは信号線８３ａから離れ、ＭＥＭＳスイッチ８０ｊはＯＦＦ（オフ）の状態に戻る。
【０００８】
このようなＭＥＭＳスイッチ８０ｊは、電磁式のリレーと同類の機械式スイッチであるので、長期にわたって安定した動作が得られるよう信頼性を高めるために、乾燥した不活性ガスを充填した気密構造中に実装される。
【０００９】
つまり、図１４に示すように、セラミックパッケージＣＰに形成された空間（キャビティ）ＫＫにＭＥＭＳスイッチ８０ｊを収納し、空間ＫＫに不活性ガスを充填した状態でキャップＫＰを取り付ける。ＭＥＭＳスイッチ８０ｊには、フリップチップ実装を行うためのバンプＢＰが形成されており、そのバンプＢＰが、セラミックパッケージＣＰの底部ＣＰＴに設けた貫通電極８５を介して電極パッド８６に接続される。
【００１０】
また、２つの基板をはり合わせることにより密封構造としたエレクトロメカニカルスイッチが提案されている。具体的には、基板上に凹部が形成され、凹部の底面に下部電極と駆動電極とが配設される。基板の凹部を封止するように封止基板が配設される。封止基板には、基板に設けられた下部電極および駆動電極に対向するように、上部電極および上部駆動電極が設けられる（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−２３６７６５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、セラミックパッケージＣＰを使用して、例えばＭＥＭＳ部品などを封止すると、部品サイズが大型化するという問題がある。
【００１３】
また、下部電極および駆動電極が設けられた基板と、上部電極および上部駆動電極が設けられた封止基板とをはり合わせる製造方法においては、密封構造の電気部品として完成した後でなければ機能検査を実施することができないため、完成された電気部品の検査の結果が不良であった場合に、完成された電気部品の全体が無駄になるという問題がある。その場合には電気部品の歩留りが低下する。
【００１４】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、密封状態とすることによって電気部品の信頼性を確保するとともに、密封状態となる完成前に検査を行うことが可能な電気部品、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る一実施形態の電気部品では、肉薄部と、前記肉薄部を画定する、前記肉薄部より厚い肉厚部と、を含む固定部と、前記肉薄部に形成されたスリットにより画定される可動部と、前記肉厚部上に設けられる第１の部分と、前記肉薄部上に設けられる第２の部分と、前記可動部の上方に延在する第３の部分と、を含む金属電極と、前記肉厚部上に設けられ、前記可動部および前記金属電極を包囲する側壁と、前記側壁上に固定され、前記可動部および前記金属電極を封止する平板部と、を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、電気部品の信頼性を確保するとともに、密封状態となる完成前に検査を行うことが可能な電気部品、およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチの構造を示す斜視図である。
【図２】ＭＥＭＳスイッチの平面図である。
【図３】ＭＥＭＳスイッチの基板側本体の平面図である。
【図４】ＭＥＭＳスイッチのキャップの裏面図である。
【図５】ＭＥＭＳスイッチのスイッチ部の構造の例を模式的に示す斜視図である。
【図６】キャップの他の例を示す断面図である。
【図７】ＭＥＭＳスイッチの製造工程の一部を示す図である。
【図８】スイッチ素子の製造工程の一部を示す図である。
【図９】スイッチ素子の製造工程の一部を示す図である。
【図１０】ＭＥＭＳスイッチの実装方法を説明する図である。
【図１１】ＭＥＭＳスイッチの製造に用いるウェハの例を示す図である。
【図１２】ＭＥＭＳスイッチの製造工程の概略の流れを示すフローチャートである。
【図１３】従来のコンタクト型のＭＥＭＳスイッチの構造の例を示す図である。
【図１４】従来のセラミックパッケージによる密封構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下において、本発明をＭＥＭＳスイッチに適用した実施形態について説明する。しかし、本発明は、実施形態に示すＭＥＭＳスイッチ以外の種々の形態のＭＥＭＳスイッチ、ＭＥＭＳスイッチ以外の種々のＭＥＭＳデバイスまたは半導体デバイス、およびその他の電気部品などに適用することが可能である。
【００１９】
高周波帯用のスイッチとして用いられるＭＥＭＳスイッチに求められる低挿入損失を実現する方法として、例えば、信号線路の抵抗を低減することや、接点の抵抗を低減することが存在する。信号線路の抵抗を低減する手法としては、金属薄膜（通常は数１〜２μｍの厚さ）で信号線路を形成するよりも、メッキ（鍍金）などの方法によって厚膜（５〜５０μｍ）の金属膜で形成することが好ましい。
【００２０】
図５はＡｕ合金で信号線路を形成したＭＥＭＳスイッチ１Ｊの例である。なお、図５はＭＥＭＳスイッチ１Ｊの一部、特にカンチレバーの構造の例を示したものであり、後で述べる肉薄部、肉厚部、凹部などについては示されておらず、この点において、固定コンタクト電極１３２Ｊ、第１駆動電極１３３Ｊ、および第２駆動電極１３４Ｊの構造および形状は後で述べる実施形態のものと異なる。
【００２１】
図５に示すＭＥＭＳスイッチ１Ｊのように、メッキによって形成した信号線路（電極）を持つＭＥＭＳスイッチの場合に、レジストやポリイミドなどの感光性樹脂を塗布し硬化させてパッケージの構造体を作製する手法では、信頼性のあるＷＬＰ（ウェハレベルパッケージ）の形成は困難である。これは、ＭＥＭＳスイッチを形成しているＳＯＩ基板の表面に凹凸が大きい（５〜４０μｍ）ためであり、また、感光性樹脂の均一な塗布自体が難しいためである。
【００２２】
また、ＭＥＭＳスイッチの外周に側壁を形成し、この側壁上に感光性シート（フィルム）を貼ってＭＥＭＳスイッチの形成領域の空間を確保する構成のパッケージ構造も可能である。しかし、その場合には、水分の存在がコンタクト型電気接点の性能の劣化に大きく影響するため、透湿性が回避できない樹脂系材料は、ＭＥＭＳスイッチのパッケージ材料に適さない。パッケージの構造体を硬化樹脂で形成する場合、樹脂上に防湿目的のオーバーコートが施されるため、パッケージ工程が煩雑となる。
【００２３】
また、樹脂がパッケージの主構造体である場合に、プリント基板への実装時に加わる樹脂モールド時の加圧に耐える必要があり、機械的強度の限界から大型チップのパッケージには適用できない。
【００２４】
したがって、ＭＥＭＳスイッチとしては、低挿入損失であることを確保するとともに、メッキ膜などにより表面の凹凸が大きいＭＥＭＳスイッチであっても、信頼性の高い構造でパッケージできることが好ましい。
【００２５】
さて、本実施形態について説明すると、図１〜図４において、ＭＥＭＳスイッチ１は、基板１１、基板１１の上に構成された機能部材であるスイッチ素子１２、および、基板１１の上面の全体を覆うキャップ１３などを有する。
【００２６】
基板１１は、平面視が矩形で板状であり、図４に示されるように、ベース部ＢＳおよび固定部１２０を有する２層バルクシリコンからなる。
【００２７】
固定部１２０は、主層１２０ａおよび境界層１２０ｂからなる積層構造を有し、境界層１２０ｂの側でベース部ＢＳに接合している。主層１２０ａは、例えば単結晶シリコンからなり、境界層１２０ｂは例えば二酸化シリコンからなる。
【００２８】
また、固定部１２０の主層１２０ａは、平面視における中央部に形成された矩形の肉薄部２１と、肉薄部２１を画定するように肉薄部２１の周囲に形成され肉薄部２１より厚い肉厚部２２とを有する。
【００２９】
肉薄部２１の表面（上面）２１ａは、肉厚部２２の表面（上面）２２ａよりも高さが低くなっており、そこに凹部ＵＢが形成されている。肉厚部２２の表面２２ａには、基板１１の外形に沿って矩形の枠状に側壁２３が形成されている。詳しくは後で説明する。
【００３０】
スイッチ素子１２は、可動部１１０、固定部１２０、可動コンタクト部１３１、一対の固定コンタクト電極１３２，１３２、第１駆動電極１３３、および第２駆動電極１３４を備える。なお、本実施形態では、スイッチ素子１２は基板１１の一部である固定部１２０を含んで構成されている。
【００３１】
図２および図４に示されるように、固定部１２０は、スリット１４１を介して可動部１１０の周囲を囲んでいる。つまり、可動部１１０は、肉薄部２１に形成されたスリット１４１により画定されている。固定部１２０には、２つのアイランド台座１２１が含まれており、各アイランド台座１２１は、スリット１４２によって、固定部１２０における他の部位とは離隔している。
【００３２】
スリット１４１，１４２は、一対の固定コンタクト電極１３２、第１駆動電極１３３、および第２駆動電極１３４の間における絶縁状態（非導通状態）を確保するために設けられている。スリット１４１，１４２の幅は、例えば２μｍ程度である。
【００３３】
図２に示されるように、可動部１１０は、アンカー部１１１および延出部１１２を有する。アンカー部１１１は、可動部１１０の根元部分において可動部１１０を支持するものであり、主層１２０ａおよび境界層１２０ｂからなる積層構造を有し、境界層１２０ｂの側でベース部ＢＳに接合している。アンカー部１１１は、凹部ＵＢから凹部ＵＢの外側である肉厚部２２の表面にまで延びるように形成されている。
【００３４】
延出部１１２は、胴部１１２ａおよびヘッド部１１２ｂを有する。延出部１１２は、主層１２０ａのみを有し、境界層を有していないので、ベース部ＢＳの表面との間に間隙（空隙）を有した状態であり、その自由状態においてはベース部ＢＳの表面と平行に延びている。これらアンカー部１１１および延出部１１２によって、スイッチ素子１２におけるカンチレバーが構成されている。
【００３５】
なお、図２に示す延出部１１２の厚さは例えば５μｍ程度以上である。胴部１１２ａの長さは例えば４００μｍ程度、厚さは例えば３０μｍ程度である。ヘッド部１１２ｂの長さは例えば３０μｍ程度、幅は例えば１００μｍ程度である。アンカー部１１１の主層１２０ａおよび延出部１１２は、例えば単結晶シリコンからなり、アンカー部１１１の境界層１２０ｂは例えば二酸化シリコンからなる。
【００３６】
可動コンタクト部１３１は、可動部１１０のヘッド部１１２ｂの表面（上面）に設けられている。１対の固定コンタクト電極１３２のそれぞれは、接点部（接点電極）１３２ａと配線部（配線電極）１３２ｂとを有する。各配線部１３２ｂは、固定部１２０のアイランド台座１２１の上面において、肉薄部２１から肉厚部２２にわたって設けられている。つまり、配線部１３２ｂは、凹部ＵＢに設けられた接点部１３２ａと一体であって電気的に接続されており、かつ、凹部ＵＢから凹部ＵＢの外側である肉厚部２２の表面にまで延びるように形成されている。
【００３７】
各接点部１３２ａは、可動コンタクト部１３１に対し狭い間隔を有して設けられている。各接点部１３２ａの下面には、可動コンタクト部１３１に対向する位置に接触部が設けられている。可動コンタクト部１３１が図４の上方へ移動して接触部に接触することによって、１対の固定コンタクト電極１３２間が電気的に接続され、スイッチオンとなる。
【００３８】
なお、可動コンタクト部１３１および固定コンタクト電極１３２は、金属材料からなっている。固定コンタクト電極１３２の厚さは、例えば５μｍ程度以上である。これらは、例えばメッキによって低抵抗の電極とすることにより、低挿入損失のスイッチ素子１２を実現することが可能である。
【００３９】
図１および図２に示されるように、第１駆動電極１３３は、可動部１１０における胴部１１２ａの上面からアンカー部１１１の上面までにわたって設けられている。第１駆動電極１３３において、第２駆動電極１３４と対向する部分は対向部１３３ａとなっており、アンカー部１１１の上面に設けられた部分は、配線部１３３ｂとなっている。配線部１３３ｂは、凹部ＵＢから凹部ＵＢの外側である肉厚部２２の表面にまで延びて形成されている。
【００４０】
第２駆動電極１３４は、その両端が固定部１２０に接合され、全体として第１駆動電極１３３の上方を跨ぐブリッジ状に形成されている。つまり、第２駆動電極１３４は、第１駆動電極１３３と対向する対向部１３４ａ、および固定部１２０に接合する配線部１３４ｂ，１３４ｂを有する。各配線部１３４ｂは、凹部ＵＢから凹部ＵＢの外側である肉厚部２２の表面にまで延びるように形成されている。
【００４１】
なお、第１駆動電極１３３および第２駆動電極１３４は、金属材料からなっている。第２駆動電極１３４の長さ（図２の上下方向に沿う長さ）は、例えば２００μｍ程度である。
【００４２】
上に述べたように構成されたスイッチ素子１２において、第１駆動電極１３３と第２駆動電極１３４とによって静電アクチュエータが構成されている。つまり、第１駆動電極１３３と第２駆動電極１３４との間に所定の電圧（駆動電圧）を印加すると、それらの間に静電引力が発生する。これにより、第１駆動電極１３３は対向部１３４ａに吸引されて移動し、これにともなって延出部１１２が弾性変形する。その結果、可動コンタクト部１３１は、一対の固定コンタクト電極１３２の接点部１３２ａに当接し、スイッチ素子１２はオンとなる。スイッチ素子１２がオンになると、２つの配線部１３２ｂ，１３２ｂの間が電気的に接続された状態となる。
【００４３】
駆動電圧の印加を停止すると、対向部１３３ａと対向部１３４ａとの間の静電引力が消滅し、延出部１１２が弾性的に復帰して可動コンタクト部１３１が接点部１３２ａから離れ、スイッチ素子１２はオフとなる。スイッチ素子１２がオフになると、２つの配線部１３２ｂ，１３２ｂの間が電気的に絶縁された状態となる。
【００４４】
なお、スイッチ素子１２それ自体の動作については、本出願人が先に提案した特開２００５−２９３９１８を参照することができる。
【００４５】
上に示したように、それぞれの配線部１３２ｂ，１３２ｂ、１３３ｂ、１３４ｂ，１３４ｂは、スイッチ素子１２における機能部材にそれぞれ電気的に接続された配線電極である。これらは、いずれも、肉薄部２１の表面である凹部ＵＢの表面から、凹部ＵＢ以外の表面である肉厚部２２の表面にまで延びるように形成されている。肉厚部２２の表面に形成された部分の表面の高さは、互いに同じであり、しかも、他の部分、つまり、接点部１３２ａ、対向部１３４ａ、および対向部１３３ａのそれぞれの表面よりも高くなっている。これら、肉厚部２２の表面に形成された配線部１３２ｂ，１３２ｂ、１３３ｂ、１３４ｂ，１３４ｂには、後で述べる接点電極が電気的に接続される。
【００４６】
固定コンタクト電極１３２、第１駆動電極１３３、および第２駆動電極１３４の材料として、上に述べたように金属材料が用いられる。例えば、金、金合金、銅、または銅合金を用い、例えばメッキによって形成される。メッキの際に、硬質メッキとなる条件で形成される。
【００４７】
さて、上に述べたように、肉厚部２２の表面２２ａには、枠状の側壁２３が形成されている。側壁２３は、可動部１１０、固定部１２０、可動コンタクト部１３１、固定コンタクト電極１３２、第１駆動電極１３３、および第２駆動電極１３４を含むスイッチ素子１２の全体を取り巻くように形成される。
【００４８】
側壁２３は、金、金合金、銅、または銅合金などの金属材料を用い、例えばメッキによって形成される。本実施形態では、側壁２３は、固定コンタクト電極１３２、第１駆動電極１３３、および第２駆動電極１３４とともに、互いに同じ金属材料を用いたメッキ工程において同時に形成される。したがって、これらの肉厚は互いに同じであり、これらの表面の高さも互いに同じである。
【００４９】
次に、キャップ１３は、キャップ本体３１、シール部３２、接点電極３３ａ〜ｅ、および端子電極３４ａ〜ｆを有する。
【００５０】
キャップ本体３１は、基板１１の外形とほぼ同じ外形を有する平板状に形成されている。つまり、キャップ本体３１の外側の表面３１ａおよび内側の表面（裏面）３１ｂは、ともに平面である。
【００５１】
キャップ本体３１は、シリコン、ガラス、セラミックなどの高抵抗（例えば１０００Ω・ｃｍ以上）の材料、または絶縁性の無機材料からなる。気密性についての信頼性を確保するためにはセラミックが好ましい。絶縁性の無機材料を用いる場合には、気密性を高めるために非ポリマー材料であること、つまり樹脂系材料でないことが好ましい。本実施形態においては、キャップ本体３１に、複数層からなる低温同時焼成セラミック基板（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics ) が用いられる。キャップ本体３１の厚さは、ＭＥＭＳスイッチ１の低背化および機械的強度の確保の観点から、５０〜２５０μｍ程度が好ましい。
【００５２】
シール部３２は、キャップ本体３１の内側の表面３１ｂにおいて、側壁２３に対向する位置に、矩形の枠状に形成されている。シール部３２は、側壁２３と同じ材料を用い、例えばメッキによって形成される。
【００５３】
シール部３２の表面には、側壁２３との間の封止を確実に行うために、半田層が形成されている。半田層が側壁２３の上面に融着することによって、側壁２３に密着したシール部３２となる。半田層の形成方法は、例えば半田ペーストを印刷すればよい。また、これに代えてスパッタ膜での形成やメッキでも可能である。
【００５４】
また、キャップ本体３１の表面３１ａには、貫通ビアによってシール部３２と電気的に接続された端子電極３４ｆが設けられている。
【００５５】
接点電極３３ａ〜ｅは、キャップ本体３１の内側の表面３１ｂに設けられ、キャップ１３を基板１１に対して正規の位置に取り付けたときに、配線部１３２ｂ，１３２ｂ、１３３ｂ、１３４ｂ，１３４ｂとそれぞれ電気的に接続される。なお、接点電極３３ａ〜ｅの表面にも半田層を形成しておいてよい。
【００５６】
端子電極３４ａ〜ｅは、外部との電気的な接続のために、キャップ本体３１の外側の表面３１ａにおいて、接点電極３３ａ〜ｅと同じ位置に設けられている。端子電極３４ａ〜ｅは、貫通ビアによって、接点電極３３ａ〜ｅとそれぞれ電気的に接続されている。
【００５７】
キャップ１３は、そのシール部３２の下面が基板１１に形成された側壁２３の上面に当接するよう位置合わせが行われた状態で、図示しないリフロー装置内において２５０〜３００度Ｃ程度の温度で加熱され、それらの間が溶着されて固定される。これによって、スイッチ素子１２は、パッケージ内部の空間において外部から密封される。
【００５８】
なお、キャップ１３を固定する際に、パッケージ内部に乾燥した不活性ガスを封入するため、リフロー装置内を乾燥した不活性ガス環境としておく。また、基板１１に対するキャップ１３の位置合わせおよび固定は、実際には後述するようにウェハレベルで行われる。
【００５９】
このように、本実施形態のＭＥＭＳスイッチ１では、基板１１上に形成されたスイッチ素子１２を、肉厚部２２に設けた側壁２３とキャップ１３とによって密封する。これによって、スイッチ素子１２の信頼性を確保することができる。しかも、スイッチ素子１２は、キャップ１３による密封を行う以前において機能的に完成されているから、密封状態となる完成前に検査を行うことが可能であり、コスト的に有利である。
【００６０】
また、スイッチ素子１２の可動部１１０、特に実際に動く延出部１１２および可動コンタクト部１３１、および接点部１３２ａ、対向部１３４ａは、凹部ＵＢの存在によって、配線部１３２ｂ，１３２ｂ、１３４ｂ，１３４ｂよりも低い位置となっている。したがって、それらがキャップ１３と干渉することがなく、またキャップ１３の存在によってそれらの動作が妨げられることがない。
【００６１】
この点、従来のスイッチ素子の構造では、凹部ＵＢが設けられていないので、固定コンタクト電極および第２駆動電極などにおいて接点部および対向部などが高くなり、したがって、平板状のキャップでは接点部や対向部などと干渉するのでこれを用いて密封することができない。また、平板状のキャップと接点部などとの干渉を避けるために、電極導通部にメッキを追加することも考えられるが、しかし、凹凸の大きい面にメッキレジストの形成が必要となり、条件が難しい上に工程が増えて不利である。
【００６２】
上に述べた本実施形態のＭＥＭＳスイッチ１では、接点部１３２ａおよび対向部１３４ａを含む部分は凹部ＵＢに形成されており、かつ、外部との電気的接続を行うための配線部１３２ｂ、１３３ｂ、１３４ｂおよび側壁２３は、肉厚部２２の表面２２ａの高い位置に形成されるので、しかもそれらの高さが同一であるので、平板状のキャップ１３を干渉することなく配置して電気的接続を行うことができる。
【００６３】
また、側壁２３を、固定コンタクト電極１３２、第１駆動電極１３３、および第２駆動電極１３４とともにメッキにより同時に形成するので、側壁２３の上面と配線部１３２ｂ、１３３ｂ、１３４ｂの上面とが同じ高さとなる。これにより、キャップ１３による密封工程において、接点電極３３ａ〜ｅとの接触による導通も同時に行うことができ、ＭＥＭＳスイッチ１の組み立てが容易であり、コスト低減において有利である。
【００６４】
さらに、本実施形態のＭＥＭＳスイッチ１では、端子電極３４ａ〜ｆを利用することにより、ＭＥＭＳスイッチ１を駆動するための駆動電圧の供給、高周波信号の入出力、接地などを容易にかつ確実に行うことができる。
【００６５】
また、キャップ１３に非ポリマー材料を用い、樹脂系材料を用いないことにより、パッケージ内部への透湿性がなく、信頼性の高いＭＥＭＳスイッチ１とすることができる。
【００６６】
また、キャップ１３による密封を行う前に検査を行うことができるので、検査の結果が不良であった場合に、完成されたＭＥＭＳスイッチ１の全体が無駄となってしまうことがなくなり、それだけ歩留りが向上する。
【００６７】
上に述べた実施形態のキャップ１３では、端子電極３４ａ〜ｅが接点電極３３ａ〜ｅと同じ位置に設けられている。この点は、ＭＥＭＳスイッチ１による挿入損失の低減のために好ましい。しかし、ＭＥＭＳスイッチ１を実装するに際し、実装されるプリント基板（マザーボード）のパターンとの関係上、端子電極３４ａ〜ｅを接点電極３３ａ〜ｅと同じ位置に設けることができない場合がある。
【００６８】
その場合には、端子電極３４ａ〜ｅを接点電極３３ａ〜ｅの位置からずらせて設ければよい。その一例が図６に示されている。
【００６９】
図６に示すキャップ１３Ｂでは、端子電極３４Ｂａ，ｂと接点電極３３Ｂａ，ｂとは位置が互いにずれている。つまり、端子電極３４Ｂａ，ｂは、プリント基板などへの実装に合わせた位置に設けられ、接点電極３３Ｂａ，ｂはスイッチ素子１２の構造および寸法に合わせた位置に設けられている。そして、端子電極３４Ｂａ，ｂと接点電極３３Ｂａ，ｂとは、複数層のＬＴＣＣ基板からなるキャップ本体３１Ｂの内層配線３１Ｂｃ，３１Ｂｄを介することにより、それぞれ電気的に接続されている。
【００７０】
次に、ＭＥＭＳスイッチ１の製造方法の例について、図７〜図１１を参照して説明する。
【００７１】
図７（Ａ）に示すように、ＳＯＩ基板である基板１１を準備する。基板１１として、図９（Ａ）に示すようなＳＯＩ−Ｓｉウェハ１１ＵＨを用いることができる。
【００７２】
図７（Ｂ）に示すように、基板１１に凹部ＵＢを形成し、肉薄部２１と肉厚部２２とを設ける。凹部ＵＢの形成は、一般的な基板の掘り込み工程によって行うことができる。
【００７３】
すなわち、例えば、図９（Ａ）に示すウェハ１１ＵＨにレジストを塗布する。ウェハ１１ＵＨの表面において、凹部ＵＢの形成位置のレジストを除去するためのフォト工程を行う。深堀りＲＩＥ（Ｄｅｅｐ−ＲＩＥ）などを用いたドライエッチング、またはアルカリ系溶液、例えばＫＯＨ水溶液によるウェットエッチングにより、ウェハ１１ＵＨをエッチングし、凹部ＵＢを形成する。凹部ＵＢを形成した後、レジストを除去する。これによって図９（Ｂ）に示す凹部ＵＢが形成される。
【００７４】
図７（Ｂ）において、肉薄部２１の厚さは例えば１５μｍ程度以上、肉厚部２２の厚さは例えば３０μｍ程度である。また、ベース部ＢＳの厚さは２００〜５００μｍ程度である。凹部ＵＢの深さは例えば１５μｍ程度である。なお、凹部ＵＢは、犠牲層の厚さに余裕分を見込んだ深さとすればよく、余裕分は例えば５〜１０μｍ程度が好ましい。
【００７５】
凹部ＵＢを形成する工程において、工程初期のウェハ１１ＵＨの表面がまったく平坦であるので、ウェハ１１ＵＨにおいて加工形状がばらつく原因となるものはなく、精度の高い加工が可能である。
【００７６】
次に、図７（Ｃ）に示すように、可動コンタクト部１３１を形成し、固定部１２０にスリット１４１，１４２を形成し、固定コンタクト電極１３２、第１駆動電極１３３、第２駆動電極１３４、および側壁２３を、金合金または銅などを用いたメッキにより同時に形成する。メッキの厚さ（高さ）は、静電アクチュエータに電圧を印加してカンチレバーを引き上げる際に発生する静電引力で変形しない強度を確保するため、１５μｍ程度以上とする。側壁２３は、パッケージ構造の一部を構成するため、気密性を有している。そのため、メッキの幅は５０μｍ程度以上であることが好ましい。
【００７７】
また、メッキにおいては、機械的強度が高く、電気的にも低抵抗であり、気密性確保にも有利な理由から、結晶粒が微細な硬質メッキであることが好ましい。
【００７８】
このようにして、基板１１およびスイッチ素子１２が形成される。この状態で、スイッチ素子１２の機能の検査を行ってもよい。
【００７９】
次に、スイッチ素子１２の製造工程の一部について、図８および図９によってさらに詳しく説明する。図８および図９には、凹部ＵＢの内部にスイッチ素子１２が形成される工程が示されている。
【００８０】
図８（Ａ）に示すように、基板１１に形成した凹部ＵＢにおいて、肉薄部２１の表面に可動コンタクト部１３１および第１駆動電極１３３を形成する。例えば、まず、スパッタリング法により、肉薄部２１の上面２１ａに、例えばＣｒを成膜し、続いてその上に例えばＡｕを成膜する。Ｃｒ膜の厚さは例えば５０ｎｍ程度であり、Ａｕ膜の厚さは例えば５００ｎｍ程度である。次に、フォトリソ法により当該導体多層膜上に所定のレジストパターンを形成した後、そのレジストパターンをマスクとして、当該導体多層膜に対してエッチング処理を施す。
【００８１】
図８（Ｂ）に示すように、肉薄部２１にエッチング処理を施すことによって、スリット１４１，１４２を形成する。例えば、フォトリソ法により、肉薄部２１の上面２１ａに、所定のレジストパターンを形成した後、そのレジストパターンをマスクとして、肉薄部２１に対してエッチング処理を施す。エッチング手法としては、イオンミリング（例えばＡｒイオンによる物理的エッチング）を用いることができる。
【００８２】
図８（Ｃ）に示すように、スリット１４１，１４２を塞ぐように、肉薄部２１の側に犠牲層１０４を形成する。犠牲層の材料として、例えば二酸化シリコンを用いることができる。また、犠牲層１０４を形成するための手法として、例えばプラズマＣＶＤやスパッタリング法を用いることができる。犠牲層１０４の厚さは例えば２μｍ程度である。本工程では、スリット１４１，１４２の側壁の一部にも犠牲層の材料が成膜され、これによってスリット１４１，１４２は塞がれる。
【００８３】
図９（Ａ）に示すように、犠牲層１０４において可動コンタクト部１３１に対応する箇所に２つの凹部１０４ａを形成する。例えば、フォトリソ法により犠牲層１０４上に所定のレジストパターンを形成した後、当該レジストパターンをマスクとして、犠牲層１０４に対してエッチング処理を施す。エッチング手法として、ウエットエッチングを用いることができる。各凹部１０４ａは、固定コンタクト電極１３２の接触部を形成するためのものであり、例えば１μｍ程度の深さを有する。
【００８４】
そして、犠牲層１０４をパターニングして開口部１０４ｂを形成する。例えば、フォトリソ法により犠牲層１０４上に所定のレジストパターンを形成した後、そのレジストパターンをマスクとして、犠牲層１０４に対してエッチング処理を施す。開口部１０４ｂは、固定部１２０において固定コンタクト電極１３２または第２駆動電極１３４が接合する領域を露出させるためのものである。
【００８５】
図９（Ｂ）に示すように、犠牲層１０４が設けられている側の表面２１ａに、固定コンタクト電極１３２および第２駆動電極１３４に対応する開口部を有したマスクを形成する。そして、マスクの開口部により露出する下地膜上に、電気めっき法により例えば金を成長させ、固定コンタクト電極１３２などを形成する。なお、このときに、側壁２３についても、メッキによって同時に形成する。
【００８６】
図９（Ｃ）に示すように、犠牲層１０４を除去する。例えば、犠牲層１０４に対してウエットエッチング処理を施す。エッチャントとしては、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）を用いることができる。まず犠牲層１０４が除去され、その後、スリット１４１，１４２に臨む箇所から中間層が除去される。このエッチング処理は、可動部１１０の延出部１１２の全体が基板１１から適切に離隔した後に停止する。このようにして、アンカー部１１１の境界層および固定部１２０の境界層が残存形成される。
【００８７】
次に、必要に応じて、固定コンタクト電極１３２および第２駆動電極１３４の下面に付着している下地膜の一部（例えばＣｒ膜）をウエットエッチングにより除去した後、超臨界乾燥法により素子全体を乾燥する。
【００８８】
図１０（Ａ）に示すように、基板１１およびスイッチ素子１２とは別個に、キャップ１３を作製する。シール部３２および接点電極３３ａ〜ｅの表面に、半田層３５が形成されている。
【００８９】
図１０（Ｂ）に示すように、キャップ１３を表裏反転し、図７（Ｃ）または図９（Ｃ）の状態の基板１１の上に位置合わせする。つまり、シール部３２が側壁２３と一致するように位置を合わせる。このとき、基板１１とキャップ１３との間の空間に不活性ガスを封入する。そして、上に述べたように、リフロー装置内において加熱し、半田層３５を溶かして溶着する。これにより、スイッチ素子１２がパッケージ内部に密封され、ＭＥＭＳスイッチ１が完成する。
【００９０】
なお、図７〜図１１について説明した工程は、ウェハ単位で実施することができる。つまり、図１１に示すように１枚のウェハにおいて多数の凹部ＵＢを形成し、多数のスイッチ素子１２を形成する。これに、多数のキャップ１３を形成したウェハと同じサイズのキャップ板を位置合わせして固定し、多数のＭＥＭＳスイッチの集合体を形成する。その後、各側壁２３に沿って基板１１およびキャップ１３を切断し、つまりチップをダイシングし、多数のＭＥＭＳスイッチ１を完成させる。
【００９１】
したがって、本実施形態においては、ウェハ単位で一括して気密実装を行うことが可能となるため、実装部品コストと後工程コストの両方でコストの低減が行える。ウェハ単位で機能検査を行うことができるので、検査に要するコストが低減される。
【００９２】
この点、従来のセラミックパッケージを用いる方法では、チップをダイシングし、チップごとにパッケージに実装していたので、扱う部品数が多くなり、コスト高であった。
【００９３】
なお、１枚のウェハに多数の凹部ＵＢおよびスイッチ素子１２を形成した場合に、キャップ１３を固定する前に、基板１１およびスイッチ素子１２を側壁２３に沿って切断してもよい。つまり、この場合には、チップの状態となった基板１１とスイッチ素子１２との半完成品に対して、個々にキャップ１３を位置合わせして固定し、ＭＥＭＳスイッチ１を完成させることとなる。
【００９４】
このように、本実施形態のＭＥＭＳスイッチ１、およびその製造方法によると、携帯電話などの通信機器または電子機器に要求される低背化および小型化が可能である。
【００９５】
次に、ＭＥＭＳスイッチ１の製造工程の概略の流れをフローチャートによって説明する。なお、図１２においては、ウェハ単位でＭＥＭＳスイッチ１を製造する例を示しており、１つの工程において、肉薄部２１、スリット１４１などが複数形成される。しかし、ウェハ単位でなく、チップ単位で製造することでもよい。
【００９６】
図１２において、まず、基板１１となるウェハ１１ＵＨを準備する（＃１１）。ウェハ１１ＵＨには、主層１２０ａ、境界層１２０ｂ、およびベース部ＢＳが形成されている。その主層１２０ａに、複数の肉薄部２１と肉厚部２２とを形成する（＃１２）。
【００９７】
複数の肉薄部２１に、スリット１４１を形成して、スリット１４１により画定された複数の可動部１１０を形成する（＃１３）。肉厚部２２上に位置する配線部１３２ｂ、肉薄部２１上に位置する接点部１３２ａ、対向部１３３ａ、および対向部１３４ａなどを含む複数の金属電極１３２，１３３，１３４と、肉厚部２２上に位置して、複数の可動部１１０および複数の金属電極１３２，１３３，１３４を個別に包囲する側壁２３と、をメッキにより同時に形成する（＃１４）。
【００９８】
境界層１２０ｂを選択的に除去して、複数の可動部１１０と主層１２０ａとの間に間隙を形成する（＃１５）。側壁２３に沿って基板１１および側壁２３を切断し、１つ１つのＭＥＭＳスイッチ１とする（＃１６）。
【００９９】
なお、複数の可動部１１０と主層１２０ａとの間に間隙を形成した後で、かつ、基板１１および側壁２３を切断する前に、側壁２３上に、複数の可動部１１０および複数の金属電極１３２，１３３，１３４を封止するキャップ１３を固定するようにしてもよい。
【０１００】
上に述べた実施形態のＭＥＭＳスイッチ１において、配線部１３２ｂ，１３２ｂ、１３３ｂ、１３４ｂ，１３４ｂが「第１の部分」に相当する。接点部１３２ａおよび対向部１３４ａが「第２の部分」に相当する。対向部１３３ａおよび可動コンタクト部１３１が「第３の部分」に相当する。キャップ１３が「平板部」に相当する。接点電極３３ａ〜ｅおよび端子電極３４ａ〜ｆが「外部接続用電極」に相当する。
【０１０１】
また、基板１１の主層１２０ａが「第１の層」に、境界層１２０ｂが「第２の層」に、ベース部ＢＳが「第３の層」に、それぞれ相当する。
【０１０２】
上に述べた実施形態においては、機能部材としてスイッチ素子１２を例にとって説明したが、高周波フィルタ素子、その他の機能部材であってもよい。
【０１０３】
上に述べた実施形態において、凹部ＵＢ、各電極、側壁２３、シール部３２、基板１１、スイッチ素子１２、キャップ１３、またはＭＥＭＳスイッチ１の各部または全体の構成、構造、回路、形状、材質、個数、配置などは、本発明の主旨に沿って適宜変更することができる。また、ＭＥＭＳスイッチ以外の電気部品などにも適用できる。
【０１０４】
本実施形態には次に記載する形態も含まれる。
（付記１）
肉薄部と、前記肉薄部を画定する、前記肉薄部より厚い肉厚部と、を含む固定部と、
前記肉薄部に形成されたスリットにより画定される可動部と、
前記肉厚部上に設けられる第１の部分と、前記肉薄部上に設けられる第２の部分と、前記可動部の上方に延在する第３の部分と、を含む金属電極と、
前記肉厚部上に設けられ、前記可動部および前記金属電極を包囲する側壁と、
前記側壁上に固定され、前記可動部および前記金属電極を封止する平板部と、
を備えることを特徴とする電気部品。
（付記２）
付記１に記載の電気部品において、
前記第２の部分の上面および前記第３の部分の上面は、前記第１の部分の上面より低い、電気部品。
（付記３）
付記１または２に記載の電気部品において、
前記第１の部分の肉厚は、前記側壁の肉厚と同じである、電気部品。
（付記４）
付記１ないし３のいずれかに記載の電気部品において、さらに、
前記平板部を貫通して、前記金属電極に電気的に接続される外部接続用電極を備える、電気部品。
（付記５）
表面に凹部が設けられた基板と、
前記凹部に形成された機能部材と、
前記基板の前記凹部以外の表面に形成され前記機能部材に電気的に接続された配線電極と、
前記機能部材および前記配線電極を取り巻くよう前記基板の前記凹部以外の表面に形成された側壁と、
平板状のキャップ本体、前記キャップ本体における内側の表面に前記側壁に対向して設けられ前記側壁に密着したシール部、前記内側の表面に設けられ前記配線電極と電気的に接続された接点電極、および、前記接点電極と電気的に接続され外部との電気的な接続のために前記キャップ本体の外側の表面に設けられた端子電極を有し、前記機能部材を外部に対して密封するキャップと、
を有してなる電気部品。
（付記６）
前記配線電極および前記側壁は、互いに同じ金属を用いたメッキ工程において同時に形成されたものである、
付記５記載の電気部品。
（付記７）
前記基板および前記キャップ本体は、絶縁性の無機材料からなる、
付記５または６に記載の電気部品。
（付記８）
前記キャップ本体には、複数層からなるＬＴＣＣ基板が用いられており、
前記接点電極と前記端子電極とは、前記ＬＴＣＣ基板における内層配線を介して電気的に接続されている、
付記７記載の電気部品。
（付記９）
表面に凹部が設けられた基板と、
少なくともその一部が前記凹部に形成されたスイッチ素子と、
前記基板の前記凹部以外の表面に形成され前記スイッチ素子への配線のために電気的に接続された配線電極と、
前記スイッチ素子および前記配線電極を取り巻くよう前記基板の前記凹部以外の表面に形成された側壁と、
キャップ本体、前記キャップ本体における内側の表面に前記側壁に対向して設けられ前記側壁に密着したシール部、前記内側の表面に設けられ前記配線電極と電気的に接続された接点電極、および、前記接点電極と電気的に接続され外部との電気的な接続のために前記キャップ本体の外側の表面に設けられた端子電極を有し、前記機能部材を外部に対して密封するキャップと、
を有してなるマイクロスイッチデバイス。
（付記１０）
第１の層と、前記第１の層上に積層された第２の層と、前記第２の層上に積層された第３の層と、を含む基板を用意する工程と、
前記第３の層に、肉薄部と、前記肉薄部を画定する、前記肉薄部より厚い肉厚部と、を形成する工程と、
前記肉薄部にスリットを形成して、前記第２の層を露出させることにより、前記肉薄部に前記スリットにより画定された可動部を形成する工程と、
前記肉厚部上に位置する第１の部分と、前記肉薄部上に位置する第２の部分と、前記可動部の上方に延出する第３の部分と、を含む金属電極と、前記肉厚部上に位置して、前記可動部及び前記金属電極を包囲する側壁と、をメッキにより同時に形成する工程と、
前記第２の層を選択的に除去して、前記可動部と前記第１の層との間に間隙を形成する工程と、
を備えることを特徴とする電気部品の製造方法。
（付記１１）
付記１０に記載の電気部品の製造方法において、さらに、
前記側壁上に、前記可動部および前記金属電極を封止する平板を固定する工程を備える、電気部品の製造方法。
（付記１２）
第１の層と、前記第１の層上に積層された第２の層と、前記第２の層上に積層された第３の層と、を含む基板を用意する工程と、
前記第３の層に、複数の肉薄部と、前記肉薄部を画定する、前記肉薄部より厚い肉厚部とを形成する工程と、
前記複数の肉薄部にスリットを形成して、前記スリットにより画定された複数の可動部を形成する工程と、
前記肉厚部上に位置する第１の部分と、前記肉薄部上に位置する第２の部分と、前記可動部の上方に延在する第３の部分と、を含む複数の金属電極と、前記肉厚部上に位置して、前記複数の可動部および前記複数の金属電極を個別に包囲する側壁と、をメッキにより同時に形成する工程と、
前記第２の層を選択的に除去して、前記複数の可動部と前記第１の層との間に間隙を形成する工程と、
前記側壁に沿って前記基板および前記側壁を切断する工程と、
を備えることを特徴とする電気部品の製造方法。
（付記１３）
付記１２に記載の電気部品の製造方法において、さらに、
前記複数の可動部と前記第１の層との間に間隙を形成した後で、かつ、前記基板および前記側壁を切断する前に、前記側壁上に、前記複数の可動部および前記複数の金属電極を封止する平板を固定する工程を備え、
前記基板および前記側壁を切断する際に、前記平板をも切断する、
電気部品の製造方法。
【符号の説明】
【０１０５】
１  ＭＥＭＳスイッチ（電気部品、マイクロスイッチデバイス）
１１  基板
１２  スイッチ素子（機能部材）
１３  キャップ（平板部）
２１  肉薄部
２２  肉厚部
２３  側壁
３１  キャップ本体
３２  シール部
３３ａ〜ｅ  接点電極
３４ａ〜ｆ  端子電極
１１０  可動部
１２０  固定部
１２０ａ  主層（第３の層）
１２０ｂ  境界層（第２の層）
１３１  可動コンタクト部（第３の部分）
１３２  固定コンタクト電極（金属電極）
１３３  第１駆動電極
１３４  第２駆動電極（金属電極）
１３２ｂ、１３３ｂ、１３４ｂ  配線部（第１の部分）
１３２ａ  接点部（第２の部分）
１３３ａ  対向部（第３の部分）
１３４ａ  対向部（第２の部分）
１４１，１４２  スリット
ＢＳ  ベース部（第１の層）
【図１】
2010225513.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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