(57)【要約】【課題】  信頼性の高い液体金属リレーをマイクロマシン技術により形成するとともに、貫通電極を設けることによって高周波特性が良くかつ抵抗値が低いリレーを実現する。【解決手段】  液体金属により複数の電極間のオン・オフ状態を切り替えるようにしたリレーにおいて、第１および第２の基板を張り合わせて形成された流路と、この流路の途中に形成された液体室と、この液体室に配置された複数の電極と、前記流路の両端に連通して配置された第１および第２の気体室と、これら第１および第２の気体室に封入された気体およびこの気体を加熱する加熱手段と、前記液体室に封入された液体金属と、前記複数の電極および前記加熱手段から前記第１の基板の外側に導出する貫通電極とを具備することにより、高周波特性が良くかつ抵抗値が低いリレーを実現した。【選択図】    図１
2009117078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体金属により複数の電極間のオン・オフ状態を切り替えるようにしたリレーにおいて、
第１および第２の基板を張り合わせて形成された流路と、
この流路の途中に形成された液体室と、
この液体室に配置された複数の電極と、
前記流路の両端に連通して配置された第１および第２の気体室と、
これら第１および第２の気体室に封入された気体およびこの気体を加熱する加熱手段と、
前記液体室に封入された液体金属と、
前記複数の電極および前記加熱手段から前記第１の基板の外側に導出する貫通電極と
を具備することを特徴とするリレー。
【請求項２】
前記第１の基板にマイクロブリッジ状に前記加熱手段であるヒーターを形成することを特徴とする請求項１記載のリレー。
【請求項３】
前記第１および第２の基板の材料としてガラスを用いることを特徴とする請求項１または２記載のリレー。
【請求項４】
前記第１の基板と前記第２の基板を熱圧着接合により接合することを特徴とする請求項３記載のリレー。
【請求項５】
前記第２の基板としてシリコンを用いることを特徴とする請求項１または２記載のリレー。
【請求項６】
前記第１の基板と前記第２の基板を陽極接合により接合することを特徴とする請求項５記載のリレー。
【請求項７】
前記貫通電極は、金属膜を成膜した貫通穴にハンダもしくは導電性ペーストもしくはメッキで金属を充填することを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載のリレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性流体（例えば水銀、ＧａＩｎ合金、ＧａＩｎＳｎ合金）を用いたリレーに関し、高信頼性と低コスト化をはかったリレーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来よりリレーとして、金属接点を有するメカニカルリレー、水銀リレー、リードリレーなどの有接点式リレーが用いられている。
リレーの大きな課題は接点寿命である。寿命が長く信頼性の高いリレーは様々な分野で求められているが決定的なものがないのが実状である。
一方、水銀リレーは信頼性が高いが、環境汚染の問題や高コストであることから敬遠されている。
【０００３】
従来のリレーについて、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明する。
図５は、リレー要部構成説明図である。
図５において、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５のａ−ａ’断面図、図５（ｃ）は図５（ａ）のｂ−ｂ’断面図である。但し、図５（ａ）の平面図は点線で表示すべき部分も実線で表示している。
【０００４】
図５において、第１基板１０１は絶縁体からなる矩形状のガラスで形成されている。第１基板１０１上には並列状態で所定の間隔を隔てて金属薄膜からなる電極１０２ａおよび電極１０２ｂが形成され、これらの電極１０２ａ、１０２ｂ間には同形状の金属薄膜からなる電極１０２ｃが対向した状態で形成されている。これらの電極は棒状に形成され一端に電極パッド１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃが形成されている。第１基板１０１上には途中が櫛状に形成されたヒーター１０４ａ、１０４ｂが形成されている。
【０００５】
第２基板１０５は、第１基板１０１と同様に矩形状に形成されたガラスであり、第１基板１０１の電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃやヒーター１０４ａ、ヒーター１０４ｂが形成された面に接着などにより固定される。この第２基板１０５の固定面には横方向流路１０６が形成されるとともに、この流路の両端には横方向流路１０６に連通して第１気体室１０７ａ、第２気体室１０７ｂが形成されている。また、横方向流路１０６には所定の間隔で狭い絞り１０８ａ、１０８ｄおよび広い絞り１０８ｂ、１０８ｃが形成されており、この従来例ではこれらの絞りにより横方向流路１０６を３つの液体室１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃに仕切った状態となるように形成されている。
【０００６】
また、第２の基板１０５には基板の表面から電極１０２ａ、１０２ｂに対向する位置に垂直方向に２つの貫通孔１１０ａ、１１０ｂが形成され、これらの貫通孔１１０ａ、１１０ｂの底部には液体室１０６ａ、１０６ｃに連通する縦方向流路１１１ａ、１１１ｂが形成されている。
【０００７】
そして、横方向流路１０６を構成する液体室１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃには貫通孔１１０ａ、１１０ｂおよび縦方向流路１１１ａ、１１１ｂを介して導電流体１１２（例えば、水銀）が封入される。
その場合、右側の貫通孔１１０ｂから導入した導電流体１１２は、ちょうど横方向流路１０６の液体室１０６ｃに達したところで停止する。
【０００８】
また、左側の貫通孔１１０ａから導入した導電流体１１２は横方向流路１０６の液体室１０６ａに達しても導入を続け、横方向流路１０６の中央の部屋が満たされるまで導入を行う。ここで、横方向流路１０６とヒーター１０４ａ、１０４ｂが配置された第１気体室１０７ａ、第２気体室１０７ｂとの間の絞りは水銀の表面張力により第１気体室１０７ａ、第２気体室１０７ｂ側に移動しない程度に狭い絞り１０８ａ、１０８ｄとし、液体室１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを繋ぐ絞り１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは定常状態では水銀の表面張力により移動しないが導電流体に所定の圧力が印加されると移動可能な程度に形成されている。
【０００９】
第１気体室１０７ａ、第２気体室１０７ｂ内には、例えば空気や窒素ガスなどの気体が封入されている。なお、導電流体１１２を導入する前に、導電流体の酸化を防止するために縦横方向流路１０６の内部を真空引きしたり、あるいは窒素やアルゴンなどの不活性ガスを用いてパージを行うこともできる。また、不活性ガスを流路内に導入した後に導電流体を導入して孔を塞ぐことにより不活性ガスの封入をすることができる。不活性ガスのかわりに水素や一酸化炭素などの還元性ガスを用いたり、不活性ガスと還元性ガスの混合ガスを用いたりすることにより更に酸化防止効果を上げることができる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−２９４５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の技術におけるリレーでは、基板を接着剤で封止していたため、接着剤で封止した部分からヒーターおよび電極がある内部に水分や酸素などのガスが入ってきてしまうという問題があった。
また、電極パッドが外部にあるため、他のデバイスとワイヤボンディングで電気的接合を取っていた。そのため、高周波特性が悪いという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、信頼性の高い液体金属リレーをマイクロマシン（microelectromechanical・systems＝MEMS）技術で形成することにより高い信頼性を実現するとともに、貫通電極を設けることによって高周波特性が良くかつ抵抗値が低い液体金属リレーを実現することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記のような目的を達成するために、本発明の請求項１では、液体金属により複数の電極間のオン・オフ状態を切り替えるようにしたリレーにおいて、第１および第２の基板を張り合わせて形成された流路と、この流路の途中に形成された液体室と、この液体室に配置された複数の電極と、前記流路の両端に連通して配置された第１および第２の気体室と、これら第１および第２の気体室に封入された気体およびこの気体を加熱する加熱手段と、前記液体室に封入された液体金属と、前記複数の電極および前記加熱手段から前記第１の基板の外側に導出する貫通電極とを具備することを特徴とする。
【００１４】
請求項２では、請求項１のリレーにおいて、前記第１の基板にマイクロブリッジ状に前記加熱手段であるヒーターを形成することを特徴とする。
【００１５】
請求項３では、請求項１または２のリレーにおいて、前記第１および第２の基板の材料としてガラスを用いることを特徴とする。
【００１６】
請求項４では、請求項３のリレーにおいて、前記第１の基板と前記第２の基板を熱圧着接合により接合することを特徴とする。
【００１７】
請求項５では、請求項１または２のリレーにおいて、前記第２の基板としてシリコンを用いることを特徴とする。
【００１８】
請求項６では、請求項５のリレーにおいて、前記第１の基板と前記第２の基板を陽極接合により接合することを特徴とする。
【００１９】
請求項７では、請求項１乃至６いずれかのリレーにおいて、前記貫通電極は、金属膜を成膜した貫通穴にハンダもしくは導電性ペーストもしくはメッキで金属を充填することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を説明すれば下記の通りである。
【００２１】
本発明のリレーは、陽極接合や熱圧着接合により、接着剤を使用せずに基板と基板を接合するため、内部に水分や酸素などのガスが入ることを防ぎ、高い信頼性を実現することができる。
【００２２】
また、貫通電極を設けることにより、ワイヤボンディングを使用せずに他のデバイスと電気的に接合することができるため、高周波特性を良好にすることができる。
【００２３】
また、貫通電極にハンダもしくは導電性ペーストもしくはメッキ等の金属を充填することにより、ハンダ等の金属が電気的リード線として機能するので容易に低抵抗化をすることができる。
【００２４】
また、両端固定梁状のヒーター構造により、熱を無駄に逃がすことがない。熱を無駄に逃がさないため、パッケージ内で気体を有効に暖めることができ、スイッチのオン・オフを早く切り替えることができる。
【００２５】
また、別途パッケージを必要としないため、直接プリント基板などに実装することができる。直接プリント基板などに実装することができるため、パッケージにリレーを封入する工数およびパッケージ費用の削減ができることにより低コスト化を図ることができる。
【００２６】
次に、液体金属中で安定なシリコンからなる電極を形成することができる。
また、構造的に安定で長寿命な単結晶シリコンからなるヒーターを形成することができるため、耐久性に優れるようになる。
【００２７】
さらに、貫通電極および液体金属中で安定なシリコンからなる電極および構造的に安定で長寿命な単結晶シリコンからなるヒーターの構造を半導体技術で同時に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を用いて、本発明のリレーを説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本発明のリレーの一実施例を示す構造図である。
図１において、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ’断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＹ−Ｙ’断面図である。但し、図１（ａ）の平面図は点線で表示すべき部分も実線で表示している。
【００３０】
パイレックス（登録商標）ガラス基板を第１の基板（以下、第１のガラス基板１とする）および第２の基板（以下、第２のガラス基板２とする）として使用する。
【００３１】
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、リレーにおいて、先ず、第１のガラス基板１および第２のガラス基板２を張り合わせて形成された流路（以下、連結流路２８、２９とする）と、この連結流路２８、２９の途中に形成された液体室２５と、この液体室２５に配置された複数の電極（以下、接点電極３、４、５とする）と、連結流路２８、２９の両端に連通して配置された第１および第２の気体室２６、２７と、これら第１および第２の気体室２６、２７に封入された気体およびこの気体を加熱する加熱手段（以下、ヒーター２０、２１）と、液体室２５に封入された液体金属２２と、複数の接点電極３、４、５およびヒーター２０、２１から第１のガラス基板１の外側に導出する貫通電極１５、１６、１７、１８、１９とを有した構造になっている。
【００３２】
また、第１のガラス基板１と第２のガラス基板２を熱圧着接合などで貼り合せた構造になっている。
【００３３】
第１のガラス基板１にマイクロブリッジ状に加熱手段であるヒーター２０、２１を形成するとは、このヒーター２０、２１の下を加工することによって、中空を保持する凹部（以下、ヒーターの下部空間をなす凹部２３、２４とする）の両端である第１のガラス基板１にヒーター２０、２１が固定されることをいう。
【００３４】
第１のガラス基板１には、ボロンを高濃度にドープしたシリコンからなる液体金属２２との接点電極３、４、５と、同じくボロンを高濃度にドープしたシリコンからなるヒーター２０、２１と、ヒーター２０、２１の下部空間をなす凹部２３、２４と、接点電極３、４、５から電気的な導通を取るための貫通電極１５、１６、１７と、ヒーター２０、２１の両端部６、８から電気的な導通を取るための貫通電極１８、１９が形成されている。
ここで、ヒーター２０、２１の両端部７、９に対応する貫通電極は図示していない。
【００３５】
また、第２のガラス基板２には、液体金属２２を入れておく液体室２５と、第１の気体室２６および第２の気体室２７と、液体室２５および第１の気体室２６および第２の気体室２７を連結する連結流路２８、２９と、液体金属２２を導入するための液体金属導入穴３１と、液体金属導入穴３１と液体室２５を連結する液体金属導入流路３０が形成されている。
【００３６】
ここで、図１では、液体金属導入穴３１は液体金属２２導入後に接着剤あるいはハンダなどで塞がれている状態を表している。
【００３７】
本発明のリレーは、第１のガラス基板１と第２のガラス基板２を熱圧着接合することにより、接合内部に水分や酸素などのガスが入ることを防ぎ、高い信頼性を実現することができる。
【００３８】
また、貫通電極１５、１６、１７、１８、１９を設けることにより、ワイヤボンディングを使用せずに他のデバイスと電気的に接合することができるため、高周波特性を良好にすることができる。
【００３９】
また、貫通電極１５、１６、１７、１８、１９にハンダもしくは導電性ペーストもしくはメッキ等の金属を充填することにより、ハンダ等の金属が電気的リード線として機能するので容易に低抵抗化をすることができる。
【００４０】
また、ヒーター２０、２１の下部空間をなす凹部２３、２４の両端である第１のガラス基板１にヒーター２０、２１が固定される構造により、熱を無駄に逃がすことがない。熱を無駄に逃がさないため、パッケージ内で気体を有効に暖めることができ、スイッチのオン・オフを早く切り替えることができる。
【００４１】
また、別途パッケージを必要としないため、直接プリント基板などに実装することができる。直接プリント基板などに実装することができるため、パッケージにリレーを封入する工数およびパッケージ費用の削減ができることにより低コスト化を図ることができる。
【００４２】
次に、液体金属中で安定なシリコンからなる電極を形成することができる。
また、構造的に安定で長寿命な単結晶シリコンからなるヒーターを形成することができるため、耐久性に優れるようになる。
【００４３】
さらに、貫通電極および液体金属中で安定なシリコンからなる電極および構造的に安定で長寿命な単結晶シリコンからなるヒーターの構造を半導体技術で同時に実現することができる。
【００４４】
次に、図１に示すリレーの動作を説明する。
液体金属２２は３個のシリコンからなる接点電極３、４、５のうち２つの接点電極に接するように封入されている。液体金属２２はガラスの流路内壁を濡らさず、表面張力が大きいため１つにまとまろうとする力が大きい。
よって、液体金属２２の体積が適正であれば、液体金属２２が同時に３つのシリコンからなる接点電極３、４、５に接することはない。
【００４５】
図１では、液体金属２２はシリコンからなる接点電極３、４と接触しており、シリコンからなる接点電極５とは接触していない。この状態で、貫通電極１５と貫通電極１６との間が電気的に導通し、貫通電極１６と貫通電極１７との間は電気的に開放の状態となっている。
【００４６】
液体室２５と第１の気体室２６および第２の気体室２７と、ヒーター２０、２１の下部空間をなす凹部２３、２４からなる空間は、窒素、アルゴンなどの不活性ガス、あるいは水素、アンモニアなどの還元性ガスが充填されている。ヒーター２０あるいはヒーター２１の通電過熱によるガスの膨張圧力で、液体金属２２を左右に動かすことにより、リレーとしての機能を実現している。
【００４７】
ヒーター２０、２１の上部空間を形成する第１の気体室２６および第２の気体室２７と液体室２５との間は連結流路２８、２９で連通されている。連結流路２８、２９はそのギャップ寸法を適正にして、ヒーター２０、２１の加熱により膨張したガスは通過できるが、液体金属２２の表面張力により、液体金属２２が通過できないようにしている。
【００４８】
また、液体金属導入流路３０もそのギャップ寸法を適正にすることにより、ヒーター２０、２１の加熱により膨張したガスによる圧力が液体金属２２に印加されても、液体金属２２の表面張力により、液体金属２２が侵入できないようにしている。
【００４９】
図２は、本発明のリレーの作製プロセスの一実施例を示す工程図である。図において、前記図１と同様のものは同一符号を付して示す。
【００５０】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は、本発明のシリコンからなるヒーター/電極と貫通電極の作製プロセスの一実施例を示す工程図である。
【００５１】
リレーにおいて、先ず、図２（ａ）に示すように、シリコン基板３２にｐ＋＋層３３（ボロンの高濃度ドープ層）を拡散またはエピタキシャル成長などで形成する。
【００５２】
そして、図２（ｂ）に示すように、ｐ＋＋層３３（ボロンの高濃度ドープ層）において、ヒーターになる部分２０、２１とシリコンからなる接点電極３、４、５になる部分以外についてエッチング除去する。
【００５３】
一方、図２（ｃ）に示すように、第１のガラス基板１にヒーター２０、２１の下部空間をなす凹部２３、２４をエッチングなどにより加工する。
【００５４】
そして、図２（ｄ）に示すように、第１のガラス基板１にサンドブラストなどにより貫通電極にするための貫通穴１０、１１、１２、１３、１４を加工する。
【００５５】
ここで、図２（ｅ）に示すように、図２に示す工程（ｂ）で行ったシリコン基板３２と、図２に示す工程（ｄ）で行った第１のガラス基板１とを陽極接合する。
【００５６】
そして、図２（ｆ）に示すように、ヒドラジンやＴＭＡＨなどのアルカリ液を用いて、ヒーター２０、２１とシリコンからなる接点電極３、４、５部分のみを残して、シリコン基板３２をエッチング除去する。
【００５７】
次に、図２（ｇ）に示すように、第１のガラス基板１の貫通穴１０、１１、１２、１３、１４の内部と第１のガラス基板１の底面に金属膜３４をスパッタなどで成膜し、パターニングを行うことにより、貫通電極１５、１６、１７、１８、１９が形成される。ハードマスクを用いて所望の部分のみに成膜してもよいし、全面に成膜後にダイシングで切り込みを入れることにより分離しても良い。
【００５８】
更に、図２（ｈ）に示すように、第１の気体室２６および第２の気体室２７および液体室２５および連結流路２８、２９および液体金属導入流路３０をエッチングなどで加工した第２のガラス基板２と、図２に示す工程（ｇ）で行った第１のガラス基板１とを熱圧着接合する。
ただし、液体金属導入流路３０は図２では図示していない。
【００５９】
本発明のリレーは、第１のガラス基板１と第２のガラス基板２を熱圧着接合することにより、接合内部に水分や酸素などのガスが入ることを防ぎ、高い信頼性を実現することができる。
【００６０】
また、貫通電極１５、１６、１７、１８、１９を設けることにより、ワイヤボンディングを使用せずに他のデバイスと電気的に接合することができるため、高周波特性を良好にすることができる。
【００６１】
また、貫通電極１５、１６、１７、１８、１９にハンダもしくは導電性ペーストもしくはメッキ等の金属を充填することにより、ハンダ等の金属が電気的リード線として機能するので容易に低抵抗化をすることができる。
【００６２】
図２のロストウエハプロセスを含む工程により作製されるリレーは、第１のガラス基板１上にヒーター２０、２１を浮かせるために、ヒーター２０、２１の下部空間をなす凹部２３、２４を形成することができる。
また、ヒーター２０、２１を浮かせることにより、熱を無駄に逃がすことがない。熱を無駄に逃がさないことにより、パッケージ内で気体を有効に暖めることができ、スイッチのオン・オフを早く切り替えることができる。
【００６３】
また、別途パッケージを必要としないため、直接プリント基板などに実装することができる。直接プリント基板などに実装することができるため、パッケージにリレーを封入する工数およびパッケージ費用の削減ができることにより低コスト化を図ることができる。
【００６４】
次に、液体金属２２中で安定なシリコンからなる接点電極３、４、５および構造的に安定で長寿命な単結晶シリコンからなるヒーター２０、２１を形成することができる。
また、単結晶シリコンを使用することにより、くり返しヒーター加熱に対する耐久性に優れている。
【００６５】
さらに、貫通電極１５、１６、１７、１８、１９および液体金属２２中で安定なシリコンからなる接点電極３、４、５および構造的に安定で長寿命な単結晶シリコンからなるヒーター２０、２１の構造を半導体技術で同時に実現することができる。
【実施例２】
【００６６】
図３は、本発明のリレーの他の実施例を示す構造図である。図において、前記図１と同様のものは同一符号を付して示す。
図３において、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＸ−Ｘ’断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＹ−Ｙ’断面図である。但し、図３（ａ）の平面図は点線で表示すべき部分も実線で表示している。
【００６７】
パイレックス（登録商標）ガラス基板を第１の基板として使用する（以下、第１のガラス基板１とする）。
【００６８】
また、シリコン基板を第２の基板として使用する（以下、第２のシリコン基板３２ｂとする）。
【００６９】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、リレーにおいて、先ず、第１のガラス基板１および第２のシリコン基板３２ｂを張り合わせて形成された流路（以下、連結流路２８、２９とする）と、この連結流路２８、２９の途中に形成された液体室２５と、この液体室２５に配置された複数の電極（以下、接点電極３、４、５とする）と、連結流路２８、２９の両端に連通して配置された第１および第２の気体室２６、２７と、これら第１および第２の気体室２６、２７に封入された気体およびこの気体を加熱する加熱手段（以下、ヒーター２０、２１）と、液体室２５に封入された液体金属２２と、複数の接点電極３、４、５およびヒーター２０、２１から第１のガラス基板１の外側に導出する貫通電極１５、１６、１７、１８、１９とを有した構造になっている。
【００７０】
また、第１のガラス基板１と第２のシリコン基板３２ｂを陽極接合などで貼り合せた構造になっている。
【００７１】
第１のガラス基板１にマイクロブリッジ状に加熱手段であるヒーター２０、２１を形成するとは、このヒーター２０、２１の下を加工することによって、中空を保持する凹部（以下、ヒーター２０、２１の下部空間をなす凹部２３、２４とする）の両端である第１のガラス基板１にヒーター２０、２１が固定されることをいう。
【００７２】
第１のガラス基板１には、ボロンを高濃度にドープしたシリコンからなる液体金属２２との接点電極３、４、５と、同じくボロンを高濃度にドープしたシリコンからなるヒーター２０、２１と、ヒーター２０、２１の下部空間をなす凹部２３、２４と、接点電極３、４、５から電気的な導通を取るための貫通電極１５、１６、１７と、ヒーター２０、２１の両端部６、８から電気的な導通を取るための貫通電極１８、１９が形成されている。
ここで、ヒーター２０、２１の両端部７、９に対応する貫通電極は図示していない。
【００７３】
また、第２のシリコン基板３２ｂには、液体金属２２を入れておく液体室２５と、第１の気体室２６および第２の気体室２７と、液体室２５と第１の気体室２６および第２の気体室２７を連結する連結流路２８、２９と、液体金属２２を導入するための液体金属導入穴３１と、液体金属導入穴３１と液体室２５を連結する液体金属導入流路３０とが形成されている。
【００７４】
ここで、図３では、液体金属導入穴３１は液体金属２２導入後に接着剤あるいはハンダなどで塞がれている状態を表している。
【００７５】
本発明のリレーは、第１のガラス基板１と第２のシリコン基板３２ｂを陽極接合することにより、接合内部に水分や酸素などのガスが入ることを防ぎ、高い信頼性を実現することができる。
【００７６】
また、貫通電極１５、１６、１７、１８、１９を設けることにより、ワイヤボンディングを使用せずに他のデバイスと電気的に接合することができるため、高周波特性を良好にすることができる。
【００７７】
また、貫通電極１５、１６、１７、１８、１９にハンダもしくは導電性ペーストもしくはメッキ等の金属を充填することにより、ハンダ等の金属が電気的リード線として機能するので容易に低抵抗化をすることができる。
【００７８】
また、ヒーター２０、２１の下部空間をなす凹部２３、２４の両端である第１のガラス基板１にヒーター２０、２１が固定される構造により、熱を無駄に逃がすことがない。熱を無駄に逃がさないため、パッケージ内で気体を有効に暖めることができ、スイッチのオン・オフを早く切り替えることができる。
【００７９】
また、別途パッケージを必要としないため、直接プリント基板などに実装することができる。直接プリント基板などに実装することができるため、パッケージにリレーを封入する工数およびパッケージ費用の削減ができることにより低コスト化を図ることができる。
【００８０】
次に、液体金属中で安定なシリコンからなる電極を形成することができる。
また、構造的に安定で長寿命な単結晶シリコンからなるヒーターを形成することができるため、くり返しヒーター加熱に対する耐久性に優れるようになる。
【００８１】
さらに、貫通電極および液体金属中で安定なシリコンからなる電極および構造的に安定で長寿命な単結晶シリコンからなるヒーターの構造を半導体技術で同時に実現することができる。
【００８２】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は、本発明のシリコンからなるヒーター/電極と貫通電極の作製プロセスの一実施例を示す工程図である。図において、前記図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）と同様のものは同一符号を付して示す。
【００８３】
リレーにおいて、先ず、図４（ａ）に示すように、第１のシリコン基板３２ａにｐ＋＋層３３（ボロンの高濃度ドープ層）を拡散またはエピタキシャル成長などで形成する。
【００８４】
そして、図４（ｂ）に示すように、ｐ＋＋層３３（ボロンの高濃度ドープ層）において、ヒーターになる部分２０、２１とシリコンからなる接点電極３、４、５になる部分以外についてエッチング除去する。
【００８５】
一方、図４（ｃ）に示すように、第１のガラス基板１にヒーター２０、２１の下部空間をなす凹部２３、２４をエッチングなどにより加工する。
【００８６】
そして、図４（ｄ）に示すように、第１のガラス基板１にサンドブラストなどにより貫通電極にするための貫通穴１０、１１、１２、１３、１４を加工する。
【００８７】
ここで、図４（ｅ）に示すように、図４に示す工程（ｂ）で行った第１のシリコン基板３２ａと、図４に示す工程（ｄ）で行った第１のガラス基板１とを陽極接合する。
【００８８】
そして、図４（ｆ）に示すように、ヒドラジンやＴＭＡＨなどのアルカリ液を用いて、ヒーター２０、２１とシリコンからなる接点電極３、４、５部分のみを残して、第１のシリコン基板３２ａをエッチング除去する。
【００８９】
次に、図４（ｇ）に示すように、第１のガラス基板１に貫通穴１０、１１、１２、１３、１４の内部と第１のガラス基板１の底面に金属膜３４をスパッタなどで成膜し、パターニングを行うことにより、貫通電極１５、１６、１７、１８、１９が形成される。ハードマスクを用いて所望の部分のみに成膜してもよいし、前面に成膜後にダイシングで切り込みを入れることにより分離しても良い。
【００９０】
更に、図４（ｈ）に示すように、第１の気体室２６および第２の気体室２７および液体室２５および連結流路２８、２９および液体金属導入流路３０をアルカリ異方性エッチングなどで加工した第２のシリコン基板３２ｂと、図４に示す工程（ｇ）で行った第１のガラス基板１とを熱圧着接合する。
ただし、液体金属導入流路３０は図４では図示していない。
【００９１】
本発明のリレーは、第１のガラス基板１と第２のシリコン基板３２ｂを陽極接合することにより、接合内部に水分や酸素などのガスが入ることを防ぎ、高い信頼性を実現することができる。
【００９２】
また、貫通電極１５、１６、１７、１８、１９を設けることにより、ワイヤボンディングを使用せずに他のデバイスと電気的に接合することができるため、高周波特性を良好にすることができる。
【００９３】
また、貫通電極１５、１６、１７、１８、１９にハンダもしくは導電性ペーストもしくはメッキ等の金属を充填することにより、ハンダ等の金属が電気的リード線として機能するので容易に低抵抗化をすることができる。
【００９４】
図４のロストウエハプロセスを含む工程により作製されるリレーは、第１のガラス基板１上にヒーター２０、２１を浮かせるために、ヒーター２０、２１の下部空間をなす凹部２３、２４を形成することができる。
また、ヒーター２０、２１を浮かせることにより、熱を無駄に逃がすことがない。熱を無駄に逃がさないことにより、パッケージ内で気体を有効に暖めることができ、スイッチのオン・オフを早く切り替えることができる。
【００９５】
また、別途パッケージを必要としないため、直接プリント基板などに実装することができる。直接プリント基板などに実装することができるため、パッケージにリレーを封入する工数およびパッケージ費用の削減ができることにより低コスト化を図ることができる。
【００９６】
次に、液体金属２２中で安定なシリコンからなる接点電極３、４、５および構造的に安定で長寿命な単結晶シリコンからなるヒーター２０、２１を形成することができる。
また、単結晶シリコンを使用することにより、耐久性に優れている。
【００９７】
さらに、貫通電極１５、１６、１７、１８、１９および液体金属２２中で安定なシリコンからなる接点電極３、４、５および構造的に安定で長寿命な単結晶シリコンからなるヒーター２０、２１の構造を半導体技術で同時に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】図１は本発明の一実施例を示す構造図である。
【図２】図２は本発明の一実施例を示す工程図である。
【図３】図３は本発明の一実施例を示す構造図である。
【図４】図４は本発明の一実施例を示す工程図である。
【図５】図５は従来の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００９９】
１                         第１のガラス基板
２                           第２のガラス基板
３〜５                   接点電極
６〜９              ヒーターの両端部
１０〜１４          貫通穴
１５〜１９          貫通電極
２０、２１          ヒーター
２２                         液体金属
２３、２４               ヒーターの下部空間をなす凹部
２５                         液体室
２６                     第１の気体室
２７                第２の気体室
２８、２９               連結流路
３０                         液体金属導入流路
３１                         液体金属導入穴
３２                         シリコン基板
３２ａ              第１のシリコン基板
３２ｂ              第２のシリコン基板
３３                         ｐ＋＋層（ボロンの高濃度ドープ層）
３４                金属膜
１０１              第１基板
１０２ａ〜１０２ｃ  電極
１０３ａ〜１０３ｅ  電極パッド
１０４ａ、１０４ｂ  ヒーター
１０５              第２基板
１０６              横方向流路
１０６ａ〜１０６ｃ  液体室
１０７ａ            第１気体室
１０７ｂ            第２気体室
１０８ａ、１０８ｄ  狭い絞り
１０８ｂ、１０８ｃ  広い絞り
１１０ａ、１１０ｂ  貫通孔
１１１ａ、１１１ｂ  縦方向流路
１１２              導電流体
１１３              はんだ
【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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