(57)【要約】【課題】接触抵抗を増大することなく接点同士の固着を防止することのできるスイッチング素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】ガラス材料から成る第一の基板１の上面に形成された金属製の固定接点１０，１０と、ガラス材料から成り第一の基板１と対向するように配置される第二の基板２の下面に形成されて固定接点１０，１０と対向する金属製の可動接点２０とから成る金属接点部を有し、第一の基板１の上面に対して、無数の微細な金属製の球状粒子３を噴射するショットピーニング加工を施した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点及び可動接点から成る金属接点部を有し、固定接点及び可動接点を接離させることで接点を開閉するスイッチング素子の製造方法であって、金属接点部を形成する第一の工程と、形成された金属接点部における固定接点と可動接点との互いに対向する何れかの表面に無数の微細な金属製の球状粒子を噴射する第二の工程とを備えたことを特徴とするスイッチング素子の製造方法。
【請求項２】
前記第一の工程は、金属接点部をウェハ上に形成する工程であることを特徴とする請求項１記載のスイッチング素子の製造方法。
【請求項３】
前記第一の工程と第二の工程との間において、金属接点部が形成されるウェハの一面において金属接点部を除いた全面にレジストを形成する第三の工程を備えたことを特徴とする請求項２記載のスイッチング素子の製造方法。
【請求項４】
前記球状粒子は、金属接点部に用いられる金属材料との間で合金を形成し難い金属材料から成ることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のスイッチング素子の製造方法。
【請求項５】
前記球状粒子は、球状粒子を噴射させる対象となる接点に用いられる金属材料から成ることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のスイッチング素子の製造方法。
【請求項６】
前記球状粒子は、球状粒子を噴射させる対象となる接点と対向する接点に用いられる金属材料から成ることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のスイッチング素子の製造方法。
【請求項７】
前記球状粒子は、高い硬度を有し且つ比重の大きい金属材料から成ることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のスイッチング素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項のスイッチング素子の製造方法を用いて製造されることを特徴とするスイッチング素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロリレー等のスイッチング素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリコン基板上にマイクロマシニング技術を利用して形成されて電気回路のスイッチングを行なうマイクロリレーが知られており、例えば特許文献１に開示されている。この種のマイクロリレーは、例えば図４に示すように、第一のシリコン基板１００の表面（図４における上面）に形成された金属製の一対の固定接点１０１，１０１と、前記第一のシリコン基板１００と対向するように配置される第二のシリコン基板１０２の表面（図４における下面）に形成されて固定接点１０１，１０１と対向する金属製の可動接点１０３とから成る金属接点部を有し、電磁力や静電引力によって固定接点１０１，１０１と可動接点１０３とを接離させることで固定接点１０１，１０１間の導通・非導通を切り替えて接点の開閉を行うものである。
【特許文献１】特開２００３−２４９１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来例では、固定接点１０１，１０１及び可動接点１０３各々において互いに接離する接触面が柔らかい場合、接点の開閉を重ねると接点同士が固着する虞があった。これを解決するために固定接点１０１及び可動接点１０３の接触面を硬化させることが考えられるが、この場合には接触面に凹凸が生じることで接触面積が小さくなり、数百万回程度開閉して凹凸が少なくなるまでの間は接触抵抗が高いという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、接触抵抗を増大することなく接点同士の固着を防止することのできるスイッチング素子及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】
【０００５】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、固定接点及び可動接点から成る金属接点部を有し、固定接点及び可動接点を接離させることで接点を開閉するスイッチング素子の製造方法であって、金属接点部を形成する第一の工程と、形成された金属接点部における固定接点と可動接点との互いに対向する何れかの表面に無数の微細な金属製の球状粒子を噴射する第二の工程とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、第一の工程は、金属接点部をウェハ上に形成する工程であることを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、第一の工程と第二の工程との間において、金属接点部が形成されるウェハの一面において金属接点部を除いた全面にレジストを形成する第三の工程を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１項の発明において、球状粒子は、金属接点部に用いられる金属材料との間で合金を形成し難い金属材料から成ることを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項１乃至３の何れか１項の発明において、球状粒子は、球状粒子を噴射させる対象となる接点に用いられる金属材料から成ることを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項１乃至３の何れか１項の発明において、球状粒子は、球状粒子を噴射させる対象となる接点と対向する接点に用いられる金属材料から成ることを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項１乃至３の何れか１項の発明において、球状粒子は、高い硬度を有し且つ比重の大きい金属材料から成ることを特徴とする。
【００１２】
請求項８の発明は、請求項１乃至７の何れか１項のスイッチング素子の製造方法を用いて製造されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、固定接点及び可動接点の互いに対向する何れかの表面に無数の微細な金属製の球状粒子を噴射する工程を備えたので、接点の表面が硬化するとともに接点表面の凹凸を低減することができ、したがって接触抵抗を増大させることなく接点同士の固着を防ぐことができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、金属接点部が形成されるウェハの一面において金属接点部を除いた全面にレジストを形成したので、金属接点部のみに球状粒子を噴射することができて不必要な加工が為されないようにすることができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、球状粒子が金属接点部に用いられる金属材料との間で合金を形成し難い金属材料から成るので、球状粒子と接点との合金化による接触抵抗の増大を防ぐことができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、球状粒子が球状粒子を噴射させる対象となる接点に用いられる金属材料から成るので、球状粒子と接点との合金化による接触抵抗の増大を防ぐことができる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、球状粒子が球状粒子を噴射させる対象となる接点と対向する接点に用いられる金属材料から成るので、接点表面の凹凸の状態を接点の開閉を所定の回数だけ行った場合の凹凸の状態に近づけることができる。
【００１８】
請求項７の発明によれば、球状粒子が高い硬度を有し且つ比重の大きい金属材料から成るので、球状粒子の径を小さくしても加工に必要な運動エネルギーを十分に得ることができ、したがって接点の表面の凹凸を更に低減することができる。
【００１９】
請求項８の発明によれば、請求項１乃至７の何れか１項の効果を奏するスイッチング素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係るスイッチング素子の実施形態について図面を用いて説明する。但し、以下の説明では、図１における上下を上下方向と定めるものとする。本実施形態は、従来例と同様に、ガラス材料から成る第一の基板１の上面に形成された金属製の一対の固定接点１０，１０と、第一の基板１と対向するように配置される第二の基板２の下面に形成されて固定接点１０，１０と対向する金属製の可動接点２０とから成る金属接点部を有し、電磁力や静電引力によって固定接点１０，１０と可動接点２０とを接離させることで固定接点１０，１０間の導通・非導通を切り替えて接点の開閉を行うものである。本実施形態の固定接点１０，１０の第一の基板１側の金属層は例えば金から形成され、最表層１０ａはロジウムから形成される。また、可動接点２０の最表層（図１における下面）はルテニウムから形成される。
【００２１】
尚、本実施形態は従来技術で説明したマイクロリレーに本発明の技術思想を適用したものであり、その基本的構造は周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。但し、本発明の技術思想はマイクロリレー以外のスイッチング素子にも適用可能であることは言うまでもない。以下では本発明の要旨であるスイッチング素子の製造方法について説明する。
【００２２】
先ず、図２（ａ）に示すように、第一の基板１の下面をサンドブラスト法で加工することによって貫通孔１１を厚み方向に貫設し、該貫通孔１１の内面に例えば銅めっきを施した後に、貫通孔１１の上側に固定接点１０，１０を形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、固定接点１０，１０のみが露出するように固定接点１０，１０を除いた第一の基板１上面全体にレジスト１２を形成する。尚、第一の基板１の厚み寸法は約数百μｍｍ〜数ｍｍ、貫通孔１１の直径は約数十μｍｍ〜数百μｍｍで形成されるのが望ましい。
【００２３】
その後、図２（ｃ）に示すように、レジスト１２が形成された第一の基板１の上面に対して、無数の微細な金属製の球状粒子３を噴射する、所謂ショットピーニング加工を施すことで固定接点１０，１０の表面を改質硬化させるとともに表面の凹凸を低減させる。ここで、ショットピーニング加工とは、ショット材と言われる微細な金属製の球状粒子３をショット加速装置（図示せず）で加速させて対象物に噴射することで、対象物の表面を改質硬化させる加工法である。本実施形態では、空圧を利用することでショット材である球状粒子３を加速させており、空圧は約１．５ａｔｍ〜５ａｔｍである。また、本実施形態の球状粒子３はロジウムから成り、その直径は約数百ｎｍ〜数十μｍである。
【００２４】
上述のように、固定接点１０，１０の表面に無数の微細な金属製の球状粒子３を噴射することで、固定接点１０，１０の表面を硬化させるとともに表面の凹凸を低減させることができるので、接触抵抗を増大させることなく接点同士の固着を防ぐことができる。また、球状粒子３を構成する金属材料を固定接点１０，１０の最表層１０ａを構成するロジウムとしたので、球状粒子３と固定接点１０，１０の最表層１０ａとが合金化するのを防ぐことができ、接触抵抗の増大を防止できる。更に、第一の基板１の固定接点１０，１０を除いた全面にレジスト１２を形成したので、固定接点１０，１０のみにショットピーニング加工を施すことができ、不必要な加工が為されないようにすることができる。
【００２５】
ところで、本実施形態の球状粒子３は、固定接点１０，１０の最表層１０ａを構成する金属材料と同じ金属材料で形成されているが、固定接点１０，１０の最表層１０ａと合金化し難い他の金属材料で形成されても構わない。また、球状粒子３を可動接点２０の最表層の金属材料（ここではルテニウム）と同じ金属材料で形成してもよく、この場合は固定接点１０，１０の表面の凹凸の状態を接点の開閉を所定の回数（例えば数百万回）行った場合の凹凸の状態に近づけることができる。
【００２６】
更には、球状粒子３を例えばイリジウム等の高硬度で且つ比重の大きい金属材料で形成しても構わない。この場合は、図３に示すように、球状粒子３の直径を小さくしてもショットピーニング加工に必要な運動エネルギーを十分に得ることができるので、球状粒子３を小さくした分だけ固定接点１０，１０の表面の凹凸を更に低減することができる。
【００２７】
尚、本実施形態では固定接点１０，１０にショットピーニング加工を施した場合について説明しているが、可動接点２０に上述のショットピーニング加工を施しても良く、固定接点１０，１０に加工を施した場合と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のスイッチング素子の実施形態を示す断面図である。
【図２】同上の製造方法を示す説明図で、（ａ）はレジストを形成する前の状態を示す断面図で、（ｂ）はレジストを形成した状態を示す断面図で、（ｃ）は球状粒子の噴射時を示す断面図である。
【図３】同上の製造方法において異なる球状粒子を用いた場合を示す断面図である。
【図４】従来のスイッチング素子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  第一の基板（ウェハ）
１０  固定接点
２  第二の基板（ウェハ）
２０  可動接点
３  球状粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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