(57)【要約】【課題】  パッケージが薄型である接点機構デバイス及びこの接点機構デバイスを製造する方法を提供する。【解決手段】  接点素子（スイッチ素子２５）が形成された素子形成基板３５と、接点素子（スイッチ素子２５）を保護するための素子保護用基板２１を接合することによりパッケージが形成されているものである。また、接点素子（スイッチ素子２５）が磁性体２６ａ、２８ａを有し、該磁性体２６ａ、２８ａに磁場を印加することによりスイッチングが行われるものである。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接点素子が形成された素子形成基板と、前記接点素子を保護するための素子保護用基板を接合することによりパッケージが形成されていることを特徴とする接点機構デバイス。
【請求項２】
前記接点素子は磁性体を有し、該磁性体に磁場を印加することによりスイッチングが行われることを特徴とする請求項１記載の接点機構デバイス。
【請求項３】
前記接点素子が、金属膜を積層することにより形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の接点機構デバイス。
【請求項４】
前記素子形成基板の、前記接点素子が形成される面の反対側の面に外部接続電極が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の接点機構デバイス。
【請求項５】
前記素子形成基板に、前記外部接続電極と電気的に導通しているスルーホールが形成されていることを特徴とする請求項４記載の接点機構デバイス。
【請求項６】
前記素子保護用基板に、外部接続電極が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の接点機構デバイス。
【請求項７】
前記素子保護用基板に、前記外部接続電極と電気的に導通しているスルーホールが形成されていることを特徴とする請求項６記載の接点機構デバイス。
【請求項８】
前記外部接続電極が、メッキ処理によって形成されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の接点機構デバイス。
【請求項９】
前記素子形成基板及び／又は前記素子保護用基板が、ガラス基板から形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の接点機構デバイス。
【請求項１０】
前記素子形成基板及び／又は前記素子保護用基板が、セラミック基板から形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の接点機構デバイス。
【請求項１１】
前記素子形成基板及び／又は前記素子保護用基板が、シリコン基板から形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の接点機構デバイス。
【請求項１２】
１又は複数の接点素子が形成される素子形成用基板と、前記接点素子を保護するための素子保護用基板を接合して接合基板を形成し、該接合基板を切断してパッケージを形成することを特徴とする接点機構デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記素子形成用基板と前記素子保護用基板を加熱融着により接合することを特徴とする請求項１２記載の接点機構デバイスの製造方法。
【請求項１４】
１又は複数の接点素子が形成される素子形成用基板を切断して素子形成基板を切り出し、前記素子保護用基板と前記接点素子を保護するための素子保護用基板を接合することによりパッケージを形成することを特徴とする接点機構デバイスの製造方法。
【請求項１５】
前記素子形成基板と前記素子保護用基板を加熱融着により接合することを特徴とする請求項１４記載の接点機構デバイスの製造方法。
【請求項１６】
前記接点素子は磁性体を有し、該磁性体に磁場を印加することによりスイッチングを行うことを特徴とする請求項１２〜１５のいずれかに記載の接点機構デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は接点機構デバイス及びその製造方法に関し、特にパッケージが薄型である接点機構デバイス及びこの接点機構デバイスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は、一般的な電子部品等のモールド型パッケージのパッケージング工程を示す図である。従来のモールド型パッケージは、電子部品や機構部品等の心臓部となる機能素子を保護するためにエポキシ系樹脂等で機能素子の周囲を固めるものである。
まず、シリコンウエハ等からなる基板１に素子２を形成し（図９（ａ））、スクライブ（傷を付けて割断すること）によって素子２を個片に分割する（図９（ｂ））。そして、金属等からなるリードフレーム３に個片に分割された素子２をダイスボンディング（ダイボンディングとも呼ばれる）する（図９（ｃ））。なお、リードフレーム３は樹脂や銅箔等からなるテープキャリアの場合もある。次に、素子２に形成された素子電極パット４とリードフレーム３に形成された外部接続端子５を、金等からなるワイヤ６で結線する（図９（ｄ））。そして、リードフレーム３を金型８にセットしてエポキシ系樹脂９を金型８に注入し（図９（ｅ））、エポキシ系樹脂９を硬化した後に金型８を外してモールドパッケージ１０を形成する。その後、外部接続端子５を所定の形状にプレス加工することによってモールド型パッケージが完成する（図９（ｆ））。
【０００３】
図１０は、一般的な電子部品等のセラミック型パッケージのパッケージング工程を示す図である。従来のセラミック型パッケージは、機能素子をセラミックパッケージ及び蓋により保護するものである。
まず、上述のモールド型パッケージと同様にシリコンウエハ等からなる基板１１に素子１２を形成し（図１０（ａ））、スクライブによって素子１２を個片に分割する（図１０（ｂ））。そして、セラミックパッケージ１３に個片に分割された素子１２をダイスボンディングする（図１０（ｃ））。次に、素子１２に形成された素子電極パット１４と、セラミックパッケージに形成され外部接続端子に繋がる内部電極１５をワイヤ１６で結線する（図１０（ｄ））。そして、セラミック等からなる蓋１７を接着剤１８で接着し（図１０（ｅ））、セラミック型パッケージが完成する（図１０（ｆ））。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のモールド型パッケージでは、金型８を利用してエポキシ樹脂９により樹脂封止するため、リードフレーム３の上下のエポキシ樹脂９及びリードフレーム３の３層分の厚さが必要となり、１ｍｍ以下の厚さにパッケージを薄型化するのが困難であるという問題点があった。また、後述の本発明に係る接点機構デバイスにこのモールド型パッケージを適用する場合には、梁２８の周囲を樹脂封止しないようにする必要があり、素子形成基板３５と上下のエポキシ樹脂を合わせた厚み以上の厚さが必要なため薄型化が困難であるという問題点がある。
【０００５】
また従来のセラミック型パッケージでは、セラミックパッケージ１３の素子１２を収納する空洞部に、素子１２とワイヤ１６が収納できる厚さが必要であり、モールド型パッケージと同様に１ｍｍ以下の厚さにパッケージを薄型化するのが困難であるという問題点があった。また、後述の本発明に係る接点機構デバイスにこのセラミック型パッケージを適用する場合には、ワイヤを収納できる厚みの余裕が必要となり薄型化が困難であるという問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る接点機構デバイスは、接点素子が形成された素子形成基板と、接点素子を保護するための素子保護用基板を接合することによりパッケージが形成されているものである。
接点素子が形成された素子形成基板と、接点素子を保護するための素子保護用基板を接合してパッケージを形成するため、素子形成基板と素子保護用基板の２層分の厚さでパッケージを形成することができ、１ｍｍ以下の薄型化が可能となる。
【０００７】
また本発明に係る接点機構デバイスは、上記の接点素子が磁性体を有し、該磁性体に磁場を印加することによりスイッチングが行われるものである。
接点素子に設けられた磁性体に磁場を印加して、接点素子の２つの電極を導通させることにより微小な磁場で高感度のスイッチングが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施形態１．
図１及び図２は、本発明の実施形態１に係る接点機構デバイスの製造工程を示す斜視図である。なお図１及び図２では、１つの接点機構デバイスとなる部分（点線に囲まれた部分）とその周辺部を図示しているが、一般的には１組の素子形成用基板２１及び素子保護用基板３０（後述する）から複数の接点素子デバイスが作成される。
図１（ａ）に示すように、素子形成用基板２１には表面から裏面に貫通するスルーホール２２が形成されており、素子形成用基板２１の表面、裏面及びスルーホール２２の側面には金属膜が張られている。次に、この素子形成用基板２１にフォトリソグラフィーによってレジストパターンを形成し、所定の位置をメッキ処理して他の不要な部分をエッチング処理により除去する。このメッキ処理及びエッチング処理を繰り返すことにより金属膜を積層して、図１（ｂ）に示すようにスイッチ素子２５を形成する。
【０００９】
スイッチ素子２５は、素子電極２６、素子電極２７及び梁２８からなり、素子電極２６及び素子電極２７は、金属膜又は金属メッキで別々のスルーホール２２に接続されている。また上記のメッキ処理及びエッチング処理の際に、素子形成用基板２１の裏面には外部接続電極２９を形成するようにし、素子形成用基板２１の裏面のその他の部分の金属膜は除去するようにする。この外部接続電極２９は、スルーホール２２の側面に張られた金属膜と電気的に導通しており、結果的にそれぞれの外部接続電極２９は素子電極２６及び素子電極２７と電気的に接続されることとなる。なお上述のスイッチ素子２５の形成の際に、後述する磁性体２６ａ及び磁性体２８ａが、素子電極２６及び梁２８に内蔵されるようにする（図３参照）。
【００１０】
図２は、図１の接点機構デバイスの製造工程の続きの製造工程を示した図である。図２（ａ）に示すように、素子保護用基板３０には凹部３１が形成されており、この凹部３１にスイッチ素子２５が収納されることによりスイッチ素子２５が外部環境から保護される。この凹部３１は、例えば素子保護用基板３０をエッチングすることにより形成する。この素子保護用基板３０の凹部３１の形成されている側の表面に接着剤を塗布し、スイッチ素子２５の形成された素子形成用基板２１と接合して接合基板３２を形成する（図２（ｂ））。なお図２（ｂ）では、素子保護用基板３０を透明にして示している。この接着剤は絶縁性のものであり、素子保護用基板２１の接触面に数十μｍ〜数百μｍの厚さで塗布する。また、この接着剤は凹部３１の部分には塗布しないようにする。
なお接着剤による接合ではなく、陽極接合等によって素子形成用基板２１と素子保護用基板３０を接合してもよい。
【００１１】
次に、スイッチ素子２５が凹部２５で覆われるように接合された接合基板３２を、スクライブ処理（傷を付けて割断すること）によって個片に分離して接点機構デバイスのパッケージが完成する（図３参照）。
なお接着剤の塗布の際に、スクライブライン３３の部分に接着剤を塗布しないようにし、スクライブ処理の際に接着剤層をスクライブしないようにすることができる。この接着剤を塗布しない部分は、一般的なスクライブライン幅である１００μｍ程度にすればよい。これにより、硬化後の接着剤層にチッピング（破片の散乱）やクラック（基板の欠陥）が発生するのを防止することができる。このスクライブラインの部分に接着剤を塗布しないようにする方法は、後の実施形態２にも同様に適用できる。
【００１２】
図３は、完成した（パッケージングの終了した）接点機構デバイスの縦断面図である。なお本実施形態１では、複数のスイッチ素子２５が形成された基板を素子形成用基板２１と称し、スクライブ処理等によって１つのスイッチ素子２５が搭載されている状態の基板を素子形成基板３５と称している。なお、この呼称は後の実施形態２及び実施形態３においても使用する。
上述の製造工程で作成された接点機構デバイスは、スイッチ素子２５（接点素子）が形成された素子形成基板３５と、素子保護用基板２１が接合されたパッケージ構造となっている。また、素子電極２６の内部又は上面にはニッケル等からなる磁性体２６ａが内蔵されており、梁２８の内部又は下面にもニッケル等からなる磁性体２８ａが内蔵されている。
【００１３】
素子電極２６、素子電極２７及び梁２８は、磁性体２６ａ及び磁性体２８ａの部分を除いて金等の金属から形成されている。梁２８は素子電極２７に取付けられており、素子電極２６とは多少の空隙を保った状態で配置されている。スイッチ素子２５に外部から磁場をかけると、例えば磁性体２６ａがＮ極となり磁性体２８ａがＳ極となるようになっており、互いに引き合うようになっている。そして梁２８が湾曲して素子電極２６と接触することにより、素子電極２６と素子電極２７が導通した状態となる。このときに素子電極２６と素子電極２７の間に電圧が印加されていれば、これらの電極間に電流が流れ、結果的に素子電極２６及び素子電極２７に導通している外部接続電極２９の間に電流が流れることとなる。
【００１４】
スイッチ素子２５に印加された磁場を除去すると、磁性体２６ａ及び磁性体２８ａの磁化がなくなり、磁性体２６ａ及び磁性体２８ａが引き合わなくなる。このため梁２８が元の状態に戻り、素子電極２６と梁２８が導通しなくなって、外部接続電極２９の間に電流が流れなくなる。このようにして、外部からの磁場によってスイッチ素子２５のスイッチング（ＯＮ・ＯＦＦ動作）が行われる。
【００１５】
本実施形態１では、スイッチ素子２５が形成された素子形成用基板２１と、スイッチ素子２５を保護するための素子保護用基板３０を接合してパッケージを形成するため、素子形成基板２１と素子保護用基板３０の２層分の厚さでパッケージを形成することができ、接点機構デバイスを１ｍｍ以下に薄型化することが可能となる。
また、スイッチ素子２５に設けられた磁性体２６ａ、磁性体２８ａに磁場を印加して、スイッチ素子２５の２つの電極を導通させることにより微小な磁場で高感度のスイッチングが可能となる。
【００１６】
さらにスイッチ素子２５は金属膜を積層することにより形成されているため、容易に形成することができる。また、外部接続電極２９が素子形成基板２１の裏面に形成されスルーホール２２によって電気的に導通されているため、ワイヤ等を設ける必要がなく、更に接点機構デバイスの薄型化が可能となる。
またスルーホール２２は、スクライブ処理で接点機構デバイスが個片に分離された際に、外部接続電極２９に凹状のくぼみを形成するため、外部接続電極２９にハンダ等を塗布して接点機構デバイスを実装する際に、アンカーホール効果によって接合強度を向上させることができる。
【００１７】
なお、素子形成用基板２１や素子保護用基板３０は、ホウ珪酸ガラス等のガラス基板、セラミック基板又はシリコン基板から形成することができる。例えば、素子形成用基板２１及び素子保護用基板３０をセラミック基板から形成すれば、上述のセラミック型パッケージと同等の強度が得られる。また、素子形成用基板２１をシリコン基板から形成し、素子保護用基板３０をホウ珪酸ガラスからなるガラス基板から形成すれば、両基板を陽極接合により容易に接合することができる。素子形成用基板２１や素子保護用基板３０の材質については、後述の実施形態２及び実施形態３についても同様である。
【００１８】
実施形態２．
図４及び図５は、本発明の実施形態２に係る接点機構デバイスの製造工程を示す斜視図である。なお本実施形態２に係る接点機構デバイスの製造方法は、素子保護用基板３０にスルーホール４０が形成されており、素子形成用基板２１にはスルーホールが設けられていない。その代わりに、実施形態１においてスルーホール２２が形成されていた部分に追加電極２６ａ、追加電極２７ａが設けられている（後述する）。その他の部分については実施形態１の接点機構デバイスの製造方法と同様であり、同じ部分については実施形態１と同じ符号を付して説明する。
【００１９】
図４（ａ）に示すように、素子保護用基板３０には表面から裏面に貫通するスルーホール４０が設けられており、実施形態１と同様にスイッチ素子２５を保護するための凹部３１が形成されている。また、スルーホール４０の周囲とスルーホールの側面には金属膜が張られている。この素子保護用基板３０の凹部３１が形成されている反対側の面に、メッキ処理等によって外部接続電極４１を形成する。そして、素子保護用基板３０の凹部３１が形成されている側の面のスルーホール４０の周辺部４０ａを金属メッキ等でメッキ処理し、周辺部４０ａが外部接続電極４１と電気的に導通された状態にする。またこの周辺部４０ａの周囲に導電性接着剤４２を塗布し、その他の部分に絶縁性接着剤４３を塗布しておく（図４（ｂ））。なお、導電性接着剤４２と絶縁性接着剤４３は実施形態１と同様に、数十μｍ〜数百μｍの厚さで塗布するようにする。
【００２０】
図５は、図４の接点機構デバイスの製造工程の続きの製造工程を示した図である。実施形態１と同様に素子形成用基板２１には、メッキ処理及びエッチング処理によってスイッチ素子２５が形成されている。但し、実施形態１でスルーホール２２のあった部分には追加電極２６ａ、追加電極２７ａが形成され、それぞれ素子電極２６、素子電極２７と電気的に導通するようになっている。そして、凹部３１がスイッチ素子２５を覆い、またスルーホール４０と追加電極２６ａ及び追加電極２７ａが接続されるように両基板を接合する（図５（ａ））。これにより、接合基板３２を形成し（図５（ｂ））、この接合基板３２をスクライブ処理することによって、接点機構デバイスが完成する。なお、図５（ｂ）では素子保護用基板３０の部分を透明にして示している。
【００２１】
本実施形態２に係る接点機構デバイスの動作は、実施形態１に係る接点機構デバイスと同様である。また本実施形態２に係る接点機構デバイス及びその製造方法の効果も実施形態１のものと同様である。
【００２２】
実施形態３．
図６及び図７は、本発明の実施形態２に係る接点機構デバイスの製造工程を示す斜視図である。なお、本実施形態３に係る接点機構デバイスの完成品は実施形態２のものと同様であるが、製造方法が異なる。実施形態２と同じ部分については実施形態２と同じ符号を付して説明する。
まず、図６（ａ）に示すように実施形態２の図４（ｂ）と同様の処理を行った素子保護用基板３０を準備する。なお、図６（ａ）の時点では接着剤は塗布していない。また、図６（ｂ）に示すように、実施形態２の図５（ａ）と同様のスイッチ素子２５の形成された素子形成基板２１を準備する。
【００２３】
次に、素子保護用基板３０をダイシングソー、レーザー光等で切断し、１つの接点機構デバイスに対応した個片に分割する。また、素子形成用基板２１もダイシングソー、レーザー光等で切断し、１つの接点機構デバイスに対応した素子形成基板５０に分割する。そして実施形態２と同様に、個片に分離された素子保護用基板３０の接着面の、スルーホール４０の周囲に導電性接着剤５１を塗布し、その他の部分に絶縁性接着剤５２を塗布する。その後、個片に分離された素子保護用基板３０と素子形成基板５０を、実施形態２と同様に接合する（図７）。そして、図８に示すような接点機構デバイスが完成する。なお、図８では個片に分離された素子保護用基板３０を透明にして示している。
【００２４】
本実施形態３に係る接点機構デバイスの動作は、実施形態２に係る接点機構デバイスと同様である。また本実施形態３に係る接点機構デバイスの効果も実施形態２のものと同様である。
本実施形態３に係る接点機構デバイスの製造方法では、素子保護用基板３０を個片に分離して使用しているため、素子形成用基板２１のスイッチ素子２５の歩留りに左右されることがなく、素子保護用基板３０の無駄を低減することが可能となる。
【００２５】
実施形態４．
実施形態１、実施形態２又は実施形態３において、素子形成用基板２１又は素子保護用基板３０にホウ珪酸ガラスからなるガラス基板等を使用した場合には、素子形成用基板２１又は素子形成基板５０と素子保護用基板３０を接合する際にレーザー光や赤外線ランプを使用して加熱融着することができる。これにより、両基板の密着度が向上し、接合強度を高めることができる。
なお、実施形態１のような接点機構デバイスを製造するときにも、素子形成用基板２１と素子保護用基板３０を１つの接点機構デバイスに対応した個片に分離した後に接合してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態１に係る接点機構デバイスの製造工程を示す斜視図。
【図２】図１の接点機構デバイスの製造工程の続きの製造工程を示した図。
【図３】本発明の実施形態１に係る接点機構デバイスの縦断面図。
【図４】本発明の実施形態２に係る接点機構デバイスの製造工程を示す斜視図。
【図５】図４の接点機構デバイスの製造工程の続きの製造工程を示した図。
【図６】本発明の実施形態２に係る接点機構デバイスの製造工程を示す斜視図。
【図７】図６の接点機構デバイスの製造工程の続きの製造工程を示した図。
【図８】本発明の実施形態３に係る接点機構デバイスの斜視図。
【図９】従来のモールド型パッケージのパッケージング工程を示す図。
【図１０】従来のセラミック型パッケージのパッケージング工程を示す図。
【符号の説明】
【００２７】
１  基板、２  素子、３  リードフレーム、４  素子電極パット、５  外部接続電極、６  ワイヤ、８  金型、９  エポキシ系樹脂、１０  モールドパッケージ、１１  基板、１２  素子、１４  素子電極パット、１５  内部電極、１６  ワイヤ、１７  蓋、１８  接着剤、２１  素子形成用基板、２２  スルーホール、２５  スイッチ素子、２６  素子電極、２７  素子電極、２８  梁、２９  外部接続電極、３０  素子保護用基板、３１  凹部、３２  接合基板、３３  スクライブライン、３５  素子形成基板、４０  スルーホール、４１  外部接続電極、４２  導電性接着剤、４３  絶縁性接着剤、５０  素子形成基板。
【図１】
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【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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