(57)【要約】【課題】  全体を薄型に構成でき且つ動作感度に優れた磁気リードスイッチを提供する。【解決手段】  基板２上に第１のアンカー層４ａを介して支持部５ａが固定され、支持部５ａから延びる梁部７ａの先部に可動電極部７ｂが形成されている。また、第２のアンカー部４ｂを介して固定電極部６ｂが形成されている。可動電極部７ｂは、梁部７ａよりもＸ方向の幅寸法が大きくなっており、この可動電極部７ｂに磁性材料層１３が設けられている。よって、可動電極部７ｂが外部磁界で磁化されやすく、可動電極部７ｂが外部磁界に感度良く反応して固定電極部６ｂに向けて移動できるようになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部と、前記支持部から延びる梁部と、前記梁部の先部に設けられた可動電極部と、前記可動電極部に対向する固定電極部とを有する磁気リードスイッチにおいて、
前記可動電極部と前記固定電極部は、前記基板の表面と平行な方向に対向しており、前記可動電極部と前記固定電極部とが対向する方向を横方向とし、横方向と直交する方向を縦方向としたときに、
前記可動電極部の横方向の寸法が、前記梁部よりも大きく形成されており、
少なくとも前記可動電極部と前記固定電極部に磁性材料層が設けられていることを特徴とする磁気リードスイッチ。
【請求項２】
前記固定電極部と縦方向に並ぶ磁気吸引部が設けられ、前記磁気吸引部が磁性材料層を有しており、
前記可動電極部が、前記固定電極部と前記磁気吸引部の双方に対向している請求項１記載の磁気リードスイッチ。
【請求項３】
前記可動電極部と前記固定電極部の対向範囲よりも縦方向に外れた位置に、磁気誘導層となる磁性材料層が設けられている請求項１記載の磁気リードスイッチ。
【請求項４】
前記固定電極部と縦方向に並ぶ磁気吸引部が設けられ、前記可動電極部が、前記固定電極部と前記磁気吸引部の双方に対向しており、
前記磁気吸引部を形成する磁性材料層が、前記対向範囲よりも縦方向に延長されて前記磁気誘導層となっている請求項３記載の磁気リードスイッチ。
【請求項５】
前記支持部が磁性材料層を有し、前記支持部を形成する磁性材料層と前記磁気吸引部を形成する磁性材料層が連続しており、前記支持部を形成する前記磁性材料層も磁気誘導層となっている請求項４記載の磁気リードスイッチ。
【請求項６】
前記支持部が磁性材料層を有し、前記支持部を形成する磁性材料層と前記磁気吸引部を形成する磁性材料層が分離されており、前記支持部を形成する前記磁性材料層も磁気誘導層となっている請求項４記載の磁気リードスイッチ。
【請求項７】
前記支持部と前記磁気吸引部とが縦方向に対向している請求項６記載の磁気リードスイッチ。
【請求項８】
前記固定電極部と前記磁気吸引部との距離の最小値よりも、前記可動電極部と前記固定電極部との対向距離の最小値の方が短い請求項２，４，５，６，７のいずれかに記載の磁気リードスイッチ。
【請求項９】
前記支持部が磁性材料層を有しており、前記支持部が前記磁気誘導層となっている請求項３記載の磁気リードスイッチ。
【請求項１０】
前記支持部と前記固定電極部とが縦方向に対向している請求項９記載の磁気リードスイッチ。
【請求項１１】
前記支持部と前記可動電極部とが縦方向に対向している請求項９記載の磁気リードスイッチ。
【請求項１２】
前記梁部と前記可動電極部は、シリコン層と前記磁性材料層とが重ねられて形成されている請求項１ないし１１のいずれかに記載の磁気リードスイッチ。
【請求項１３】
前記梁部と前記可動電極部が、前記磁性材料のメッキ層で形成されている請求項１ないし１１のいずれかに記載の磁気リードスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定電極部と可動電極部とが対向し、外部磁界で磁化された可動電極部が固定電極部に接触する磁気リードスイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１と２に磁気リードスイッチとして機能する機構デバイスが記載され、特許文献３に磁気リードスイッチとして機能する統合型リードスイッチが記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載された機構デバイスは、基板の上に下部電極と上部電極が固定されている。下部電極には下部電極磁性材料が設けられ、上部電極から延び出る梁の先部に梁部磁性材料が設けられて、梁部磁性材料が下部電極磁性材料の上方に隙間を介して対向している。外部磁界が与えられると、梁部磁性材料と下部電極磁性材料とが磁化されて互いに吸引されて接触し、下部電極と上部電極との間に電流が流れる。前記機構デバイスでは、上部電極と梁が金で形成されている。
【０００４】
特許文献２に記載された機構デバイスは、基板の上に第１の銅箔と第２の銅箔が設けられ、第１の銅箔から片持ち梁部が延び出て、片持ち梁部の先部に上部電極が設けられている。前記片持ち梁部は金で形成され、前記上部電極は、磁性体であるニッケル層とその表面の金で構成されている。下部電極は、前記第２の銅箔が金で覆われて形成されており、上部電極と下部電極が上下に対向している。
【０００５】
この機構デバイスは、基板の下方に配置された磁石から磁場が発生すると、この磁場に上部電極が引き付けられ、上部電極が下部電極に接触して、両電極間に電流が流れる。
【０００６】
特許文献３に記載されたリードスイッチは、支持部から延びる磁性体ブレードと固定接点とが、基板の表面と平行な向きに対向している。磁性体ブレードは、パーマロイなどの軟磁性材料で形成されて、その表面が金や銀などの接点用金属材料で被覆されている。
【０００７】
このリードスイッチは、外部磁界が与えられると、磁性体ブレードが固定接点に吸引されて接触する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３３５２１６号公報
【特許文献２】特開２００８−２７６９７１号公報
【特許文献３】特表２０１１−５１７０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１と特許文献２に記載された機構デバイスは、いずれも梁部の先部に支持された上部電極が下部電極の上方に対向する構造であるため、高さ寸法が大きくなり薄型化が困難である。この機構デバイスの製造方法は、下部電極の上に犠牲層を形成し、その上に梁部と上部電極を形成してから犠牲層を除去するものであるため、犠牲層を除去する工程が煩雑である。また犠牲層は、下部電極と上部電極の間に形成した後に除去可能とするために、厚さや幅寸法が制限されることになり、機構デバイスの形状や大きさを自由に設定することが困難である。
【００１０】
さらに、特許文献１に記載の機構デバイスは、上部電極とこの上部電極から延びる梁部とが金で形成されており、下部電極と上部電極以外に磁性材料層が存在していない。同様に特許文献２に記載の機構デバイスも、第１の銅箔から金の梁部が延びてその先部に上部電極が支持され、上部電極に磁性材料が設けられているが、その下に位置する下部電極は銅箔であり、前記上部電極以外に磁性材料層が設けられていない。
【００１１】
特許文献１と２に記載の機構デバイスは、外部磁界を上部電極に導く誘導層が存在していないため、外部磁界に対する反応が悪く、リードスイッチとしての感度を高くするのに限界がある。
【００１２】
次に、特許文献３に記載されたリードスイッチは、固定接点に対向する磁性体ブレードが薄い板材であり、外部磁界が与えられたときに磁性体ブレード内を通過する磁束が少ないため、この磁性体ブレードを固定接点に移動させる力が弱くなり、動作感度を高くすることが難しい。
【００１３】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、全体を薄型に構成でき、しかも動作感度を高め、さらには動作応答性も高めることが可能な磁気リードスイッチを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、支持部と、前記支持部から延びる梁部と、前記梁部の先部に設けられた可動電極部と、前記可動電極部に対向する固定電極部とを有する磁気リードスイッチにおいて、
前記可動電極部と前記固定電極部は、前記基板の表面と平行な方向に対向しており、前記可動電極部と前記固定電極部とが対向する方向を横方向とし、横方向と直交する方向を縦方向としたときに、
前記可動電極部の横方向の寸法が、前記梁部よりも大きく形成されており、
少なくとも前記可動電極部と前記固定電極部に磁性材料層が設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の磁気リードスイッチは、可動電極部と固定電極部が、基板の表面と平行な面内で対向する構造であるため、薄型化ができ、ＳＯＩ構造とすることも可能である。また、可動電極部の横方向の寸法が梁部よりも大きく、この可動電極部に磁性材料層が設けられているため、外部磁界が与えられたときに可動電極部の内部に導かれる磁束が多くなり、可動電極部と固定電極部との間の磁気吸引力を強くでき、可動電極部の動きが速くなって動作応答性に優れたものとなる。
【００１６】
本発明の磁気リードスイッチは、前記固定電極部と縦方向に並ぶ磁気吸引部が設けられ、前記磁気吸引部が磁性材料層を有しており、
前記可動電極部が、前記固定電極部と前記磁気吸引部の双方に対向しているものが好ましい。
【００１７】
上記のように磁気吸引部を有する構造であると、外部磁界が与えられたときに、可動電極部が固定電極部と磁気吸引部の双方から磁気吸引力を受けるようになり、可動電極部の動作速度が速くなり、動作応答性に優れたものとなる。
【００１８】
本発明の磁気リードスイッチは、前記可動電極部と前記固定電極部の対向範囲よりも縦方向に外れた位置に、磁気誘導層となる磁性材料層が設けられているものが好ましい。
【００１９】
上記構造の磁気リードスイッチは、対向範囲から外れた位置に磁気誘導層が設けられているため、外部磁界が磁気誘導層に引き寄せられて前記対向範囲に導かれるようになり、比較的弱い磁場でも動作できように動作感度を高くすることができる。
【００２０】
本発明の磁気リードスイッチは、前記固定電極部と縦方向に並ぶ磁気吸引部が設けられ、前記可動電極部が、前記固定電極部と前記磁気吸引部の双方に対向しており、
前記磁気吸引部を形成する磁性材料層が、前記対向範囲よりも縦方向に延長されて前記磁気誘導層となっているものとして構成できる。
【００２１】
上記構造の磁気リードスイッチは、磁気誘導層を有することで弱い磁場でも動作できるように動作感度が高くなり、また可動電極部が固定電極部と磁気吸引の双方に対向しているため動作応答性が良好になる。
【００２２】
本発明の磁気リードスイッチは、前記支持部が磁性材料層を有し、前記支持部を形成する磁性材料層と前記磁気吸引部を形成する磁性材料層が連続しており、前記支持部を形成する前記磁性材料層も磁気誘導層となっているものとして構成できる。
【００２３】
または、本発明の磁気リードスイッチは、前記支持部が磁性材料層を有し、前記支持部を形成する磁性材料層と前記磁気吸引部を形成する磁性材料層が分離されており、前記支持部を形成する前記磁性材料層も磁気誘導層となっているものであってもよい。
この場合に、前記支持部と前記磁気吸引部とが縦方向に対向しているものが好ましい。
【００２４】
本発明の磁気リードスイッチは、前記固定電極部と前記磁気吸引部との距離の最小値よりも、前記可動電極部と前記固定電極部との対向距離の最小値の方が短いことが好ましい。
【００２５】
本発明の磁気リードスイッチは、前記支持部が磁性材料層を有しており、前記支持部が前記磁気誘導層となっているものが好ましい。
【００２６】
例えば、前記支持部と前記固定電極部とが縦方向に対向している。あるいは、前記支持部と前記可動電極部とが縦方向に対向している。
【００２７】
本発明の磁気リードスイッチは、前記梁部と前記可動電極部は、シリコン層と前記磁性材料層とが重ねられて形成されている。
あるいは、前記梁部と前記可動電極部が、前記磁性材料のメッキ層で形成されている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の磁気リードスイッチは、可動電極部と固定電極部が、基板の表面と平行な面内で対向する構造であるため、薄型化ができ、ＳＯＩ構造とすることも可能である。そのため、製造工程も容易である。可動電極部の横方向の寸法が梁部よりも大きく、この可動電極部に磁性材料層が設けられているため、外部磁界が与えられたときに可動電極部の内部に導かれる磁束が多くなり、可動電極部と固定電極部との間の磁気吸引力を強くでき、可動電極部の動きが速くなって動作応答性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の磁気リードスイッチの外観を示す斜視図、
【図２】図１に示す磁気リードスイッチの製造方法を工程別に示す説明図、
【図３】図２に示す工程に続く製造工程を示す説明図、
【図４】（Ａ）は完成した第１の実施の形態の磁気リードスイッチの断面図、（Ｂ）はその平面図、
【図５】図１に示す磁気リードスイッチをＶ−Ｖ線で切断した断面図、
【図６】本発明の第２の実施の形態の磁気リードスイッチの平面図、
【図７】本発明の第３の実施の形態の磁気リードスイッチの平面図、
【図８】本発明の第４の実施の形態の磁気リードスイッチの平面図、
【図９】本発明の第５の実施の形態の磁気リードスイッチの製造方法を工程別に示す説明図、
【図１０】（Ａ）は完成した第５の実施の形態の磁気リードスイッチの断面図、（Ｂ）はその平面図、
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１と図４に基づいて本発明の第１の実施の形態の磁気リードスイッチ１の構造とその動作を説明する。図４（Ａ）は、図４（Ｂ）をＡ−Ａ線で切断した断面図である。図１と図４に示すＸ方向が横方向であり、Ｙ方向が縦方向である。本明細書での横方向と縦方向は、図４（Ｂ）に示すように磁気リードスイッチ１を平面で見たときに互いに直交する方向である。
【００３１】
磁気リードスイッチ１は基板２を有している。基板２はシリコン（Ｓｉ）基板である。図１と図４（Ａ）に示すように、基板２の下面は熱酸化処理されて熱酸化膜である酸化シリコン（ＳｉＯ２）層３が形成されている。基板２の上面も熱酸化処理されて酸化シリコン層４が形成されている。下側の酸化シリコン層３は加工されることはないが、上側の酸化シリコン層４は加工されてその一部が除去される。図４（Ｂ）に破線で示されているように、上側の酸化シリコン層４によって、第１のアンカー層４ａと第２のアンカー層４ｂが形成され、さらに基板２の周囲を囲む枠層４ｃが形成されている。アンカー層４ａ，４ｂと枠層４ｃ以外の領域で酸化シリコン層４が除去されている。
【００３２】
図１と図４（Ｂ）に示すように、第１のアンカー層４ａの上には、第１の固定層５が形成されており、第２のアンカー層４ｂの上に第２の固定層６が固定されている。第１の固定層５からは、Ｙ１方向へ延び出る可動層７が一体に設けられている。基板２と可動層７との間には、アンカー層（酸化シリコン層４）が設けられておらず、可動層７と基板２との間に隙間が形成されて、可動層７が基板２上で動くことができるようになっている。
【００３３】
第１の固定層５には、第１の支持部５ａと磁気吸引部５ｂとが一体に形成されている。第２の固定層６には、第２の支持部６ａと固定電極部６ｂとが一体に形成されている。可動層７は、第１の支持部５ａから延び出る梁部７ａと、梁部７ａの先部に一体に形成された可動電極部７ｂを有している。梁部７ａは、基板２の表面に沿うＸ方向へ弾性的に撓み変形可能である。可動電極部７ｂの固定電極部６ｂとの対向方向であるＸ方向の幅寸法は、梁部７ａのＸ方向の幅寸法よりも十分に大きく形成されている。
【００３４】
図１と図４（Ａ）に示すように、第１の固定層５と第２の固定層６および可動層７は、いずれも基板２側からシリコン（Ｓｉ）層１１と、メッキ下地層１２と、メッキ層である磁性材料層１３とが積層されて構成されている。磁性材料層１３はＮｉＦｅ合金（ニッケル−鉄合金）であり、メッキ下地層１２はＮｉＦｅのスパッタ膜である。磁性材料層１３とメッキ下地層１２は、ＣｏＦｅ合金（コバルトー鉄合金）、ＣｏＮｉＦｅ（コバルト−ニッケル−鉄合金）など、種々の磁性材料から選択して形成することが可能である。
【００３５】
少なくとも固定電極部６ｂと可動電極部７ｂは、シリコン層１１が各電極部６ｂ，７ｂの形状に切り出された後に、その上に前記磁性材料層１３が電界メッキ工程で形成される。図５に示す形状のシリコン層１１上に磁性材料層１３がメッキ成長していく過程で、固定電極部６ｂに形成された磁性材料層１３は、可動電極部７ｂに対向する側部に膨らみ部１３ａが形成される。可動電極部７ｂに形成された磁性材料層１３も、固定電極部６ｂに対向する側部に膨らみ部１３ｂが形成される。そのため、外部磁界が与えられたときの磁気吸引力Ｆによって、可動電極部７ｂが固定電極部６ｂに向けて動いたときに、膨らみ部１３ａと膨らみ部１３ｂとが当接し、磁性材料層１３どうしが確実に接触できるようになり、固定電極部６ｂと可動電極部７ｂとの間に電流通路が形成されやすくなる。
【００３６】
ＮｉＦｅなどの磁性材料は大気に露出していると表面に自然酸化膜が形成されやすく、固定電極部６ｂと可動電極部７ｂの安定した電気的接触が得られないおそれがある。そこで、図５に示すように、固定電極部６ｂを形成している磁性材料層１３の表面のうちの少なくとも可動電極部７ｂに対向する部分に接触金属層１４が形成されている。可動電極部７ｂにおいても磁性材料層１３の表面のうちの少なくとも固定電極部６ｂに対向する部分に接触金属層１４が形成されている。
【００３７】
接触金属層１４は、イリジウム（Ｉｒ）やルテニウム（Ｒｕ）またはパラジウム（Ｐｄ）などの白金族の金属層で形成されている。酸化しづらく、機械的強度の高い白金族を固定電極部６ｂと可動電極部７ｂの表面に形成することで、電極部間の接触と導通を安定させることができる。接触金属層１４は磁性材料層１３の成形時に連続してメッキ工程で形成される。あるいは、接触金属層１４がスパッタ工程などで形成されてもよい。なお、白金族をメッキ工程で形成する場合には、その応力を緩和するバッファー層として磁性材料層１３と接触金属層１４との間に金（Ａｕ）の下地層を形成することが好ましい。
【００３８】
次に、前記磁気リードスイッチ１の動作を説明する。
この磁気リードスイッチ１は、Ｙ１方向の外部磁場に敏感に反応しやすくなっている。
【００３９】
図１に示すように、Ｙ１方向に向く外部磁界Ｂは、第１の支持部５ａの磁性材料層１３に引き寄せられ、磁束Φはその磁性材料層１３の内部を通過して、磁気吸引部５ｂから可動電極部７ｂを経て固定電極部６ｂまで導かれる。
【００４０】
磁気吸引部５ｂを形成する磁性材料層１３は、固定電極部６ｂと可動電極部７ｂとの対向範囲Ｗ１よりもＹ２側においてＹ方向に細長く延びており、さらに、磁気吸引部５ｂと可動電極部７ｂとの対向範囲Ｗ２よりもＹ２方向へ長く延びている。第１の固定層５と第２の固定層６をＹ方向に細長く形成することで、磁性材料層１３は、磁気異方性によりＹ方向が磁気容易軸となる。
【００４１】
そのため、磁気吸引部５ｂを形成する磁性材料層１３とさらに第１の支持部５ａを形成する磁性材料層１３が磁気誘導層となり、第１の支持部５ａに引き寄せられた磁束Φが、磁気吸引部５ｂ内を経て、固定電極部６ｂと可動電極部７ｂとの対向範囲Ｗ１まで効果的に導かれる。磁気誘導層としての機能はＹ１方向に向く外部磁界とＹ２方向に向く外部磁界の双方に対して発揮できる。
【００４２】
この磁束Φが可動電極部７ｂと固定電極部６ｂにおいて互いに対向する磁性材料層層１３を通過することにより、可動電極部７ｂの磁性材料層１３と固定電極部６ｂの磁性材料層１３は、その対向部が逆の磁気磁極となり、可動電極部７ｂに固定電極部６ｂに向かう磁気吸引力Ｆが作用する。また、可動電極部７ｂと磁気吸引部５ｂとの対向部においても、それぞれの磁性材料層１３が逆の磁気極性となるため吸引力を発揮し、可動電極部７ｂを固定電極部６ｂに向かわせる磁気吸引力Ｆが増強される。この磁気吸引力Ｆは、対向する磁性材料層１３を通過する前記磁束Φの密度が高いほど強くなる。
【００４３】
このように増強された磁気吸引力Ｆにより、梁部７ａが弾性的に撓み、可動電極部７ｂが固定電極部６ｂに接触する。第１の固定層５と第２の固定層６には、図示しない配線層から通電されており、可動電極部７ｂと固定電極部６ｂとが接触すると、第１の固定層５と第２の固定層６との間に電流が流れ、スイッチがＯＮとなる。
【００４４】
なお、図１と図４（Ｂ）に示すように、磁気吸引部５ｂと固定電極部６ｂとの対向間隔の最小値よりも、磁気吸引部５ｂと可動電極部７ｂとの対向間隔の最小値の方が小さいことが好ましい。同様に、磁気吸引部５ｂと固定電極部６ｂとの対向間隔の最小値よりも、固定電極部６ｂと可動電極部７ｂとの対向間隔の最小値の方が小さいことが好ましい。これにより、磁気吸引部５ｂ内を通過する磁束Φが固定電極部６ｂよりも可動電極部７ｂに導かれやすくなり、磁束Φが磁気吸引力Ｆに寄与しやすくなる。これはＹ２方向に向く磁束Φが、固定電極部６ｂから可動電極部７ｂに向かうときも同じである。
【００４５】
図５に示すように、固定電極部６ｂでは、磁性材料層１３が膨らみ部１３ａを有し、可動電極部７ｂでも、磁性材料層１３が膨らみ部１３ｂを有しているため、可動電極部７ｂが磁気吸引力Ｆによって動いたときに、磁性材料層１３どうしが確実に接触できるようになり、両電極部７ｂ，６ｂ間の通電を確実に形成することができる。
【００４６】
この磁気リードスイッチ１は、磁気吸引部５ｂならびに第１の支持部５ａを形成する磁性材料層１３が磁気誘導層として機能しているため、Ｙ１方向に向く外部磁界Ｂが、第１の支持部５ａに捕捉されさらに磁気吸引部５ｂに導かれて、可動電極部７ｂを構成する磁性材料層１３と固定電極部６ｂを構成する磁性材料層１３に効果的に与えられる。よって、可動電極部７ｂと固定電極部６ｂに与えられる磁束Φの密度を高くでき、外部磁界Ｂが比較的小さくても動作できるようになり、動作感度を高くできる。
【００４７】
また、可動電極部７ｂを構成する磁性材料層１３のＸ方向の幅寸法が、梁部７ａにおける磁性材料層１３のＸ方向の幅寸法よりも大きくなっている。そのため、外部磁界が可動電極部７ｂに誘導されたときに可動電極部７ｂ内を通過する磁束の量が多くなり、固定電極部６ｂへ向かう磁気吸引力Ｆが大きくなる。
【００４８】
さらに、可動電極部７ｂが固定電極部６ｂと磁気吸引部５ｂの双方に対向しているため、固定電極部６ｂと磁気吸引部５ｂの双方で可動電極部７ｂを動作させるための磁気吸引力Ｆが発揮されるようになり、動作速度が速くなり動作応答性が良好になる。
【００４９】
図１と図４（Ｂ）に示すように、この磁気リードスイッチ１では、固定電極部６ｂが、可動電極部７ｂとの対向範囲Ｗ１よりもＹ１側に細長く延びており、固定電極部６ｂを形成する磁性材料層１３と第２の支持部６ａを形成する磁性材料層１３が磁気誘導層として機能している。よって、Ｙ２方向に向く磁界も、第２の支持部６ａに引き寄せられ、Ｙ方向に細長く形成された固定電極部６ｂの磁性材料層１３を通過して、可動電極部７ｂに効果的に導かれるようになる。よって、Ｙ２方向に向く磁界に対しても、高い感度で動作できるようになる。
【００５０】
図６ないし図８には、本発明の他の実施の形態の磁気リードスイッチが平面図で示されている。図６ないし図８の実施の形態において、前記第１の実施の形態の磁気リードスイッチ１と同じ機能を発揮する要素には同じ符号を付して、詳しい説明を省略する。
【００５１】
図６に示す本発明の第２の実施の形態の磁気リードスイッチ１Ａは、第１の支持部５ａから梁部７ａが延びて、梁部７ａの先部に可動電極部７ｂが設けられている。第１の支持部５ａと梁部７ａおよび可動電極部７ｂは、連続するシリコン層１１とその上に形成されたメッキ下地層１２とその上にメッキ工程で形成された磁性材料層１３とで構成されている。第１の支持部５ａは、基板２上において酸化シリコン層４で形成されたアンカー層を介して固定されているが、梁部７ａと可動電極部７ｂは、基板２の上で拘束されておらず、自由に動くことができる。
【００５２】
磁気吸引部５ｂは第１の支持部５ａと分離して形成されており、基板２の表面に形成されたアンカー層上に固定されている。第１の支持部５ａと磁気吸引部５ｂと固定電極部６ｂはＹ方向に並んでいる。また、磁気吸引部５ｂと固定電極部６ｂはＹ方向へ細長く形成されている。磁気吸引部５ｂと固定電極部６ｂはシリコン層１１とメッキ下地層１２と磁性材料層１３が重ねられて構成されている。そして、可動電極部７ｂが固定電極部６ｂと磁気吸引部５ｂの双方に対向している。
【００５３】
第２の実施の形態の磁気リードスイッチ１Ａは、磁気吸引部５ｂと第１の支持部５ａが、固定電極部６ｂと可動電極部７ｂとの対向範囲Ｗ１よりもＹ２側に位置する磁気誘導層となっているため、Ｙ１方向に向く外部磁界Ｂに対して良好な感度を持つようになる。
【００５４】
Ｙ１方向へ向く外部磁界Ｂは、第１の支持部５ａを構成する磁性材料層１３に引き寄せられ、磁気吸引部５ｂを構成する磁性材料層１３で導かれて、可動電極部７ｂから固定電極部６ｂに与えられる。磁気吸引部５ｂと第１の支持部５ａが磁気誘導層として機能しているため、可動電極部７ｂに導かれる磁束Φの密度を高くでき、外部磁界Ｂが比較的弱くても感度良く動作できるようになる。また、可動電極部７ｂが磁気吸引部５ｂと固定電極部６ｂの双方に対向しているため、磁気吸引力Ｆが大きく、動作速度を速くでき、動作応答性に優れたものとなる。
【００５５】
また、固定電極部６ｂは、前記対向範囲Ｗ１よりもＹ１側に細長く延びているため、固定電極部６ｂを形成する磁性材料層１３が磁気誘導層として機能できるようになる。よって、Ｙ２方向に向かう外部磁界Ｂも、対向範囲Ｗ１の領域に効果的に導かれ、Ｙ２方向に向かう外部磁界Ｂに対してもある程度高い感度を得ることができる。
【００５６】
図７に示す本発明の第３の実施の形態の磁気リードスイッチ１Ｂは、図６に示す磁気リードスイッチ１Ａから磁気吸引部５ｂを除去したものに相当している。
【００５７】
この磁気リードスイッチ１Ｂは、可動電極部７ｂと固定電極部６ｂの対向範囲Ｗ１よりも磁界の上流側であるＹ２側に磁性材料層１３を有する第１の支持部５ａが設けられ、この磁性材料層１３が磁気誘導層として機能している。そのため、Ｙ１方向へ向かう磁束が第１の支持部５ａで引き寄せられて、磁界Ｂが、可動電極部７ｂと固定電極部６ｂとの対向部に効果的に導かれる。
【００５８】
この磁気リードスイッチ１Ｂは、磁気吸引部５ｂが存在していないため、可動電極部７ｂの磁性材料層１３と固定電極部６ｂと磁性材料層１３との対向部の磁極のみによって、可動電極部７ｂに磁気吸引力Ｆが作用する。動作応答性は第１の実施の形態および第２の実施の形態よりもやや劣るので、比較的大きな外部磁界を検知するのに適している。
【００５９】
図８に示す第４の実施の形態の磁気リードスイッチ１Ｃは、図７に示す磁気リードスイッチ１Ｂに設けられているのと同じ第１の支持部５ａが、可動電極部７ｂとＹ方向に並ぶ位置に設けられている。この磁気リードスイッチ１Ｃにおいても、第１の支持部５ａに設けられた磁性材料層１３が磁気誘導層として機能し外部磁界Ｂが引き寄せられて、可動電極部７ｂと固定電極部６ｂとの対向範囲Ｗ１に磁束を効果的に与えることが可能になる。
【００６０】
図７に示す磁気リードスイッチ１Ｂと図８に示す磁気リードスイッチ１Ｃは、いずれも固定電極部６ｂを形成する磁性材料層１３が対向範囲Ｗ１よりもＹ１方向に細長く延びているため、この磁性材料層１３が磁気誘導層として機能し、Ｙ２方向へ向かう外部磁界Ｂにも反応できるようになる。
【００６１】
前記各実施の形態の磁気リードスイッチ１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、ＳＯＩ構造を使用したものであるため、薄型で小型で形成することができる。第１の固定層５と第２の固定層６および可動層７を含む領域の面積は、１．５ｍｍ×０．５ｍｍ以下であり、可動電極部７ｂの平面形状は３００μｍ×１００μｍ以下である。また、外部磁界Ｂが作用していないときの可動電極部７ｂと固定電極部６ｂの対向ギャップは、２０μｍ以下である。ただし、これら寸法は一例であり、本発明はこれら寸法のものに限定されるものではない。
【００６２】
なお、前記実施の形態では、可動電極部７ｂにおいて、シリコン層１１と磁性材料層１３とがほぼ同じ面積を有しているが、シリコン層１１よりも磁性材料層１３の面積が大きく、磁性材料層１３の一部のみがシリコン層１１に重ねられていてもよい。
【００６３】
また、梁部７ａが磁性材料層１３を有せず、シリコン層１１とメッキ下地層１２との２層、あるいはシリコン層１１の１層で形成されていてもよい。
【００６４】
梁部７aに導かれた磁束は磁気吸引部５ｂと可動電極部７ｂとの間を通過できないため、梁部７aが磁性材料層１３を有していると、梁部７aにも磁束の一部が導かれて磁気吸引力Ｆが低下しやすい。そこで、梁部７aが磁性材料層１３を有さないようにすることで、磁気吸引力Ｆの低下を抑制することができる。
【００６５】
次に、本発明の第１の実施の形態の磁気リードスイッチ１の製造方法を説明する。
図２と図３は、磁気リードスイッチ１の製造方法を工程別に示している。図２（Ａ）（Ｃ）（Ｅ）（Ｇ）と図３（Ａ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）は、図４（Ａ）に相当する断面図であり、図２（Ｂ）（Ｄ）（Ｆ）（Ｈ）と図３（Ｂ）は、図４（Ｂ）に相当する平面図である。
【００６６】
図２（Ａ）（Ｂ）に基板２が示されている。基板２はシリコン（Ｓｉ）基板であり、熱酸化処理が行われて、下面に酸化シリコン層（ＳｉＯ２層）３が形成され、上面に酸化シリコン層４が形成されている。なお、熱酸化処理を行わずに、ＣＶＤ法などによって、基板２の上面にのみ酸化シリコン層（ＳｉＯ２層）を形成してもよい。
【００６７】
図２（Ｃ）（Ｄ）の工程では、基板２の上面の酸化シリコン層４をエッチングし、酸化シリコン層４で第１のアンカー層４ａと第２のアンカー層４ｂおよび枠層４ｃを形成し、それ以外の領域の酸化シリコン層４を除去する。
【００６８】
図２（Ｅ）（Ｆ）の工程では、第１のアンカー層４ａと第２のアンカー層４ｂおよび枠層４ｃにシリコン層１１を重ねて固定する。この工程では、図示するシリコン層１１よりも厚いシリコンウエハーを重ねる。そして、２５０℃程度に加熱して基板２とシリコンウエハーとを加圧し、いわゆるヒュージョン（Fusion）接合によって、第１のアンカー層４ａと第２のアンカー層４ｂおよび枠層４ｃとシリコンウエハーとを接合する。そして、シリコンウエハーの上面を研磨してある程度薄くしたシリコン層１１を形成する。
【００６９】
図２（Ｅ）（Ｆ）で形成された積層体は、一般のＳＯＩ基板に相当しており、きわめて薄型に構成することができる。
【００７０】
図２（Ｇ）（Ｈ）では、シリコン層１１の表面にＮｉＦｅ合金などのメッキ下地層１２をスパッタ工程などによって形成する。
【００７１】
図３（Ａ）（Ｂ）では、メッキ下地層１２の上にレジスト樹脂を塗工し、硬化後に露光現像して、メッキ下地層１２の一部を覆うレジスト層２１を形成する。図３（Ｂ）に示すように、レジスト層２１は、図４（Ｂ）に示す第１の固定層５と第２の固定層６および可動層７の形状と同じパターンで形成される。
【００７２】
図３（Ｃ）では、イオンミリングによって、レジスト層２１で覆われていない領域のメッキ下地層１２を除去する。その結果、メッキ下地層１２は、シリコン層１１の表面において、第１の固定層５と第２の固定層６および可動層７に対応する領域にのみ残される。
【００７３】
図３（Ｄ）では、ディープＲＩＥエッチング処理により、レジスト層２１とメッキ下地層１２で覆われていない部分のシリコン層１１を除去する。なお、ここでは、レジスト層２１を除去した後に、メッキ下地層１２をマスクとして使用し、ディープＲＩＥエッチングによって、メッキ下地層１２に覆われていない領域のレジスト層２１を除去してもよい。
【００７４】
図３（Ｅ）に示すように、レジスト層２１を除去すると、第１のアンカー層４ａの上に、第１の固定層５と可動層７の形状をしたシリコン層１１とメッキ下地層１２が残り、第２のアンカー層４ｂの上に、第２の固定層６の形状をしたシリコン層１１とメッキ下地層１２が残る。
【００７５】
その後に、メッキ下地層１２を電極として使用し、電気メッキ工程によって磁性材料層１３を形成する。磁性材料層１３は、例えばＮｉＦｅ合金層である。さらに、連続メッキによって、磁性材料層１３の表面に、金の層とイリジウム層やルテニウム層を連続して積層し、図５に示す接触金属層１４を形成する。
【００７６】
以上の工程により、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１のアンカー層４ａの上に固定された第１の固定層５と、これに連続する可動層７、および第２のアンカー層４ｂ上に固定された第２の固定層６が、シリコン層１１とメッキ下地層１２および磁性材料層１３の３層構造で形成される。
【００７７】
前記工程では、図３（Ｅ）に示すように、シリコン層１１とメッキ下地層１２の積層体を、第１の固定層５と第２の固定層６ならびに可動層７の形状とした後に、メッキ下地層１２の上に磁性材料層１３と接触金属層１４をメッキ工程で形成しているため、図５に示すように、可動電極部７ｂでは、磁性材料層１３にシリコン層１１よりも固定電極部６ｂ側へ突出する膨らみ部１３ｂが形成され、固定電極部６ｂでは、磁性材料層１３にシリコン層１１よりも可動電極部７ｂ側へ突出する膨らみ部１３ａが形成される。なお、電気メッキ工程においては、梁部に磁性材料層を形成しないことが好ましい。
【００７８】
また、磁気リードスイッチ１の製造方法のさらに他の実施の形態として、次に工程を採用することが可能である。
【００７９】
図２（Ｇ）（Ｈ）において、シリコン層１１の表面にメッキ下地層１２を形成した後に、第１の固定層５と第２の固定層６および可動層７となるべき領域を除く部分にレジスト層２１を形成し、第１の固定層５と第２の固定層６および可動層７となるべき領域において、メッキ下地層１２の上に磁性材料層１３をメッキ工程で形成する。その後、レジスト層２１を除去し、磁性材料層１３をマスクとして使用して、第１の固定層５と第２の固定層６および可動層７となるべき領域を除く部分のメッキ下地層１２とシリコン層１１を除去する。
【００８０】
この製造方法によっても、第１のアンカー層４ａと第２のアンカー層４ｂの上に、シリコン層１１とメッキ下地層１２と磁性材料層１３とが積層された３層構造の第１の固定層５と第２の固定層６および可動層７が形成される。
【００８１】
その後に、固定電極部６ｂのうちの少なくとも可動電極部７ｂに対向する側部において、磁性材料層１３の表面に接触金属層１４を形成する。また、可動電極部７ｂのうちの少なくとも固定電極部６ｂに対向する側部において、磁性材料層１３の表面に接触金属層１４を形成する。
【００８２】
図１０（Ａ）は本発明の第５の実施の形態の磁気リードスイッチ１Ｄを示す断面図であり、（Ｂ）は平面図である。（Ａ）は（Ｂ）のＸ−Ｘ線での断面図である。
【００８３】
第５の実施の形態の磁気リードスイッチ１Ｄは、基本的な構造が図１と図４に示す第１の実施の形態の磁気リードスイッチ１と同じであるが、各部を構成する材料が相違している。
【００８４】
図１０に示す磁気リードスイッチ１Ｄは、第１の実施の形態と同様に、基板２の表面に第１のアンカー層４ａと第２のアンカー層４ｂが形成されている。第１のアンカー層４ａの上に第１の固定層５が固定され、第２のアンカー層４ｂの上に第２の固定層６が固定されている。そして、第１の固定層５から可動層７が一体に延びて形成されている。
【００８５】
第１の固定層５によって第１の支持部５ａと磁気吸引部５ｂが形成され、第２の固定層６によって第２の支持部６ａと固定電極部６ｂが形成されている。可動層７によって、第１の支持部５ａから延び出る梁部７ａとその先部の可動電極部７ｂが形成されている。梁部７ａおよび可動電極部７ｂと基板２の表面２ａとの間にはアンカー層が設けられておらず、基板２の上で梁部７ａと可動電極部７ｂが自由に動くことができる。
【００８６】
この磁気リードスイッチ１Ｄは、基板２がシリコン基板に限られず、ガラス基板やガラスエポキシ基板などで構成することが可能である。第１のアンカー層４ａと第２のアンカー層４ｂは導電性材料で形成されている。図１０に示すように、第５の実施の形態では、アンカー層４ａ，４ｂが、密着層２５とその上のメッキ下地層２６とで構成されている。メッキ下地層２６は銅（Ｃｕ）層であり、密着層２５はＣｕＮｉ合金層（銅―ニッケル合金層）で形成されている。銅層とＣｕＮｉ合金層は共に導電性であり、エッチングレートがほぼ等しい。ＣｕＮｉ合金層の密着層２５を設けることにより、銅層のメッキ下地層２６を基板２の表面に強固に固着することができる。
【００８７】
そして、磁気リードスイッチ１Ｄでは、第１の固定層５と第２の固定層６および可動層７が磁性材料層１３で形成されている。よって、第１の支持部５ａと磁気吸引部５ｂ、第２の支持部６ａと固定電極部６ｂ、および梁部７ａと可動電極部７ｂは磁性材料層１３で形成されている。ただし、磁性材料層１３の表面などに、腐食などを抑制するための保護層などが設けられていてもよい。
【００８８】
この磁気リードスイッチ１Ｄの動作と特性は、第１の実施の形態の磁気リードスイッチ１とほぼ同じである。
【００８９】
この磁気リードスイッチ１Ｄは、第１の固定層５と第２の固定層６および可動層７が導電性の磁性材料で形成され、さらにアンカー層４ａ，４ｂも導電層である。そのため、第１のアンカー層４ａの下側と第２のアンカー層４ｂの下側で、基板２にスルーホールを形成し、それぞれのスルーホール内に導電材料を充填し、基板２の下面２ｂにそれぞれのスルーホールに接続された配線パターンを形成することで、配線パターンを介して、第１の固定層５と第２の固定層６を回路に接続することができる。よって、外部磁界に反応して可動電極７ｂが固定電極６ｂに接触したときに、前記回路に電流が流れる。
【００９０】
第５の実施の形態の磁気リードスイッチ１Ｄの製造方法を図９に基づいて説明する。
図９（Ａ）（Ｃ）（Ｅ）（Ｆ）は、図１０Ａと同じ断面図であり、図９（Ｂ）（Ｄ）は、図１０（Ｂ）と同じ平面図である。
【００９１】
図９（Ａ）（Ｂ）では、基板２の表面に密着層２５とメッキ下地層２６をスパッタ工程やＣＶＤ工程などで積層する。
【００９２】
図９（Ｃ）（Ｄ）では、メッキ下地層２６の上にレジスト樹脂が塗工され、露光現像工程により、メッキ下地層２６上にレジスト層２１が部分的に形成される。図９（Ｄ）に示すように、レジスト層２１は、第１の固定層５と第２の固定層６および可動層７を形成する領域を除いて、これら各領域の外側に形成される。さらに、可動電極部７ｂを形成する領域の中央部にもレジスト層２１が残される。
【００９３】
図９（Ｅ）では、レジスト層２１が形成されていない領域で、メッキ下地層２６を電極として、その上に電界メッキ工程で磁性材料層１３が形成される。磁性材料層１３の材質は、第１の実施の形態と同様にＮｉＦｅ合金などである。
【００９４】
図９（Ｆ）ではレジスト層２１が除去される。その結果、メッキ下地層２６の上に、磁性材料層１３によって第１の固定層５と第２の固定層６および可動層７の形状が形成される。図９（Ｄ）において、可動電極部７ｂが形成される領域の中央部にレジスト層２１が部分的に形成されているため、図１０（Ｂ）に示すように、磁性材料層１３では、可動電極部７ｂとなる部分の中央部に開口部７ｃが形成される。
【００９５】
図９（Ｆ）の状態のものをウエットエッチング工程に移行し、銅層であるメッキ下地層２６とＣｕＮｉ膜である密着層２５を選択的にエッチングする。このエッチング工程のエッチャントには過硫酸アンモニウムなどが使用される。メッキ下地層２６と密着層２５はエッチングレートがほぼ等しいため、ほぼ同時に除去されていく。メッキ下地層２６と密着層２５は、最初に磁性材料層１３で覆われていない領域で除去され、エッチングが進むにつれて、磁性材料層１３と基板２との間においても除去されていく。
【００９６】
可動層７の梁部７ａは幅寸法が小さいために、梁部７ａと基板２との間のメッキ下地層２６と密着層２５は除去される。可動電極部７ｂにおいても中央に開口部７が形成されているため、可動電極部７ｂと基板２との間のメッキ下地層２６と密着層２５も除去される。ただし、図１０（Ｂ）に示すように、第１の支持部５ａおよび磁気吸引部５ｂと、第２の支持部６ａおよび固定電極部６ｂは幅寸法が大きいため、その下側にメッキ下地層２６と密着層２５が残され、これが第１のアンカー層４ａおよび第２のアンカー層４ｂとなる。
【００９７】
以上の工程で、図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１の固定層５と第２の固定層６および可動層７が磁性材料層１３によって形成される。
【００９８】
その後、固定電極部６ｂの少なくとも可動電極部７ｂに対向する対向側面と、可動電極部７ｂの少なくとも固定電極部６ｂに対向する対向側面に、前記接触金属層１４を形成する。
【符号の説明】
【００９９】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  磁気リードスイッチ
２  基板
４  酸化シリコン層
４ａ  第１のアンカー層
４ｂ  第２のアンカー層
５  第１の固定層
５ａ  第１の支持部
５ｂ  磁気吸引部
６  第２の固定層
６ａ  第２の支持部
６ｂ  固定電極部
７  可動層
７ａ  梁部
７ｂ  可動電極部
１１  シリコン層
１２  メッキ下地層
１３  磁性材料層
１３ａ，１３ｂ  膨らみ部
１４  接触金属層
２１  レジスト層
２５  密着層
２６  メッキ下地層
【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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