微小貫通孔基板およびその製造方法
【課題】厚さが、５μｍ以上の金属膜が微小基板から剥離することを抑制することが可能な微小基板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】貫通孔１が形成された基板２と、前記基板２の一表面側に設けられた、その厚さが５μｍ以上である金属層３と、前記貫通孔１に形成された金属材料からなる係止部材４と、を備え、前記係止部材４と前記金属層３とは結合一体化されており、前記係止部材４が前記貫通孔１に係止されて、前記係止部材４と結合一体化された前記金属層３が前記基板２の前記一表面側に接合されるものであるようにした。
【解決手段】貫通孔１が形成された基板２と、前記基板２の一表面側に設けられた、その厚さが５μｍ以上である金属層３と、前記貫通孔１に形成された金属材料からなる係止部材４と、を備え、前記係止部材４と前記金属層３とは結合一体化されており、前記係止部材４が前記貫通孔１に係止されて、前記係止部材４と結合一体化された前記金属層３が前記基板２の前記一表面側に接合されるものであるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、微小貫通孔基板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリコン、ガラス、セラミックスといった低熱膨張の基板上に、銅やニッケルなどの金属膜が設けられている微小基板は知られている。この微小基板の多くは、金属膜の厚さが、５μｍ以下の薄膜であり、金属膜を基板に接合するために基板と金属膜とが接合するそれぞれの表面に、たとえば表面粗化、清浄化、活性化などの表面処理を行って基板と金属膜の界面に密着性を確保したり、基板と金属膜の間に高密着性金属層を挿入し、基板と金属層との密着性を、この高密着性金属層を介して確保したりしていた。金属膜の厚さが５μｍ以下の場合、この接合方法によって使用に耐えうる品質が確保されていた。
【０００３】
なお、特開平１０−２２３９０号公報（特許文献１）には層間絶縁膜の所定領域に設けたコンタクトホールおよび／またはスルーホールを化学気相成長法により形成したＴｉＮ若しくはＴｉまたはＴｉおよびＴｉＮにより埋め込む半導体装置が開示されているが、この発明の主眼は、高アスペクト比のコンタクト孔を埋め込むことができるようにする点に置かれており、本願発明とは全く異なるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２２３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来例である、金属膜が基板に表面粗化などにより接合された微小基板やその製造方法にあっては、厚さが５μｍ以上の厚膜の金属膜を基板上に設ける場合、金属膜の成膜時の応力や成膜後の熱履歴時に基板と金属膜との熱膨張の違いにより熱応力が生じ、金属膜が基板から剥離する可能性があった。
本願発明は、上記背景技術に鑑みて発明されたものであって、その課題は、厚さが、５μｍ以上の金属膜が微小基板から剥離することを抑制することが可能な微小基板およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本願請求項１記載の発明では、貫通孔が形成された基板と、前記基板の一表面側に設けられた、その厚さが５μｍ以上である金属層と、前記貫通孔に形成された金属材料からなる係止部材と、を備え、前記係止部材と前記金属層とは結合一体化されており、前記係止部材が前記貫通孔に係止されて、前記係止部材と結合一体化された前記金属層が前記基板の前記一表面側に接合されるものであることを特徴とした。
【０００７】
又、本願請求項２記載の発明では、上記請求項１記載の微小貫通孔基板において、前記基板の一表面側の反対側に位置する他表面側には前記貫通孔の周部に第２の金属層が形成され、この第２の金属層は前記貫通孔に形成された前記係止部材と結合一体化されており、前記第２の金属層が前記貫通孔の周部に係止されることにより、前記第２の金属層と結合一体化された前記係止部材が前記貫通孔に係止されて、前記係止部材と結合一体化された前記金属層が前記基板の前記一表面側に接合されるものであることを特徴とした。
又、本願請求項３記載の発明では、上記請求項１記載の微小貫通孔基板において、前記貫通孔は、前記一表面側の反対側に位置する他表面側ほどその開口面積が大きいテーパー状に形成され、このテーパー状の貫通孔の内面に前記係止部材の外周面が係止されて、前記係止部材と結合一体化された前記金属層が前記基板の前記一表面側に接合されるものであることを特徴とした。
【０００８】
又、本願請求項４記載の発明では、上記請求項１記載の微小貫通孔基板において、前記基板の前記一表面側と前記貫通孔内面とにめっきシード層を形成する工程と、前記めっきシード層上にめっきを形成することにより、前記めっきにより前記金属層と前記係止部材を形成する工程と、を備えることを特徴とする。
又、本願請求項５記載の発明では、上記請求項１記載の微小貫通孔基板において、前記基板の前記一表面側に金属層を形成する工程と、前記基板の前記他表面側から前記貫通孔内部にめっきを形成することにより、前記めっきにより前記係止部材を形成する工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
又、本願請求項６記載の発明では、上記請求項２記載の微小貫通孔基板において、前記基板の前記一表面側と前記貫通孔の内面と前記基板の前記他表面側の前記貫通孔周部とにめっきシード層を形成する工程と、前記めっきシード層上にめっきを形成することにより、前記めっきにより前記金属層と前記係止部材と前記第２の金属層とを形成する工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本願請求項１記載の発明の微小貫通孔基板においては、前記係止部材と前記金属層とは結合一体化されており、前記係止部材が前記貫通孔に係止されて、前記係止部材と結合一体化された前記金属層が前記基板の前記一表面側に接合されるものであるので、例えば、接合される基板と金属層との界面を表面粗化、清浄化、活性化したり、接合される基板と金属層に間に高密着性金属を挿入して基板と金属層を接合させる場合と比較して、強固に基板と金属層を接合させることができ、熱応力や成膜応力によって基板から金属層が剥離することを防止することができる。
【００１１】
又、本願請求項２記載の発明の微小貫通孔基板においては、特に、前記基板の一表面側の反対側に位置する他表面側には前記貫通孔の周部に第２の金属層が形成され、この第２の金属層は前記貫通孔に形成された前記係止部材と結合一体化されており、前記第２の金属層が前記貫通孔の周部に係止されることにより、前記第２の金属層と結合一体化された前記係止部材が前記貫通孔に係止されて、前記係止部材と結合一体化された前記金属層が前記基板の前記一表面側に接合されるものであるので、強固に基板と金属層を接合させることができ、熱応力や成膜応力によって基板から金属層が剥離することを防止することができる。
【００１２】
又、本願請求項３記載の発明の微小貫通孔基板においては、特に、前記貫通孔は、前記一表面側の反対側に位置する他表面側ほどその開口面積が大きいテーパー状に形成され、このテーパー状の貫通孔の内面に前記係止部材の外周面が係止されて、前記係止部材と結合一体化された前記金属層が前記基板の前記一表面側に接合されるものであるので、強固に基板と金属層を接合させることができ、熱応力や成膜応力によって基板から金属層が剥離することを防止することができる。また、基板の前記他表面側に金属層を形成する必要がなく、微小貫通孔基板の使用に際して制約を受けない。
【００１３】
又、本願請求項４記載の発明の微小貫通孔基板においては、特に、前記基板の前記一表面側と前記貫通孔内面とにめっきシード層を形成する工程と、前記めっきシード層上にめっきを形成することにより、前記めっきにより前記金属層と前記係止部材を形成する工程と、を備えるので、めっきシード層の形成を容易に行うことができ、容易に微小貫通孔基板を製造することができる。
【００１４】
又、本願請求項５記載の発明の微小貫通孔基板においては、特に、前記基板の前記一表面側に金属層を形成する工程と、前記基板の前記他表面側から前記貫通孔内部にめっきを形成することにより、前記めっきにより前記係止部材を形成する工程と、を備えるので、貫通孔内部に欠陥が生じない品質の優れた微小貫通孔基板を製造することができる。また、金属層と係止部材とに異なった種類の金属を、用いることができる。
【００１５】
又、本願請求項６記載の発明の微小貫通孔基板においては、特に、前記基板の前記一表面側と前記貫通孔の内面と前記基板の前記他表面側の前記貫通孔周部とにめっきシード層を形成する工程と、前記めっきシード層上にめっきを形成することにより前記金属層と前記係止部材と前記第２の金属層とを形成する工程と、を備えるので、めっきに要する時間を短縮し、容易に微小貫通孔基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１の微小貫通孔基板の断面図である。
【図２】同上の微小貫通孔基板の位置部を切り欠いた斜視図である。
【図３】同上の微小貫通孔基板の製造方法を示す断面図である。
【図４】同上の微小貫通孔基板の別の製造方法を示す断面図である。
【図５】同上の微小貫通孔基板のさらに別の製造方法を示す断面図である。
【図６】実施形態２の微小貫通孔基板の断面図である。
【図７】同上の微小貫通孔基板の製造方法を示す断面図である。
【図８】同上の微小貫通孔基板の別の製造方法を示す断面図である。
【図９】マイクロリレーの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施形態１）
本実施形態の微小貫通孔基板は、図１、図２に示すように、貫通孔１が形成された基板２と基板２の一表面側（図１における上面側）に設けられた金属層３と貫通孔１に形成された係止部材４と基板２の一表面側の反対側に位置する他表面側（図１における下面側）に形成された第２の金属層５とを備えている。
【００１８】
基板２の材質は、特に限定されないが、好ましくは、比較的熱膨張係数の小さい、シリコン、ガラス、セラミックスが用いられる。基板に２形成される貫通孔１の数は特に限定されないが、好ましくは２以上であり、その孔径は１０〜３００μｍで形成される。なお、本実施形態では、４つの貫通孔１が基板２に形成されている。貫通孔１の形状も特に限定されないが、通常、円柱や楕円柱形状が望ましく、本実施形態では円柱上の貫通孔が基板２に形成されている。
【００１９】
金属層３は、基板２の一表面側に、好ましくは、その厚みが５μｍ以上に、その面積が５００μｍ×５００μｍ以上になるように形成されている。また、金属層３は、通常、ニッケル、銅、金、銀、白金族、鉄ニッケル合金などの金属材料によって形成されているが、その材料は上記の金属材料に限定されるものではない。
【００２０】
貫通孔１に形成される係止部材４は、通常、ニッケル、銅、金、銀、白金族、鉄ニッケル合金などの金属材料によって形成されるが、貫通孔１に金属材料を充填するように形成してもよいし、貫通孔１の内面にのみ金属材料を形成してもよい。ただし、貫通孔１の内面にのみ金属材料を形成する場合は、その厚さを強度確保のために５μｍ以上にすることが望ましい。
【００２１】
第２の金属層５は、通常、ニッケル、銅、金、銀、白金族、鉄ニッケル合金などの金属材料によって形成され、好ましくはその厚さが５μｍ以上であり、前記他表面側の貫通孔１の周部に設けられている。
【００２２】
ここで、金属層３と係止部材４とは、結合一体化されており、また、係止部材４と第２の金属層５とは、結合一体化されている。つまり金属層３と係止部材４と第２の金属層５とが、係止部材４を介して結合一体化されている。ただし、これらの金属層３と係止部材４と第２の金属層５とは、同時に同じ金属材料によって一体に形成されて結合一体化されている必要はなく、それぞれ個別に形成された後に、結合一体化されてもよく、それぞれの金属材料が異なる構成となっていてもよい。
ここにおいて、第２の金属層５が貫通孔１の周部に係止されることにより、第２の金属層５と結合一体化された係止部材４が貫通孔１に係止されて、係止部材４と結合一体化された金属層３が基板２の前記一表面側に接合されている。
したがって、本実施形態の微小貫通孔基板は、例えば、接合される基板２と金属層３との界面を表面粗化、清浄化、活性化したり、接合される基板２と金属層３に間に高密着性金属を挿入して基板２と金属層３を接合させる場合と比較して、強固に基板２と金属層３を接合させることができ、特に、金属層３が５μｍ以上の場合において、熱応力や成膜応力によって基板２から金属層３が剥離することを防止することができる。
【００２３】
次に、本実施形態の微小貫通孔基板の製造方法について図３を参照して説明する。
まず、図３（ａ）に示されるように、基板２の前記一表面側と貫通孔１の内面にめっきシード層６を形成する。なお、めっきシード層６には、銅、鉄、クロムなどの電気伝導性を有する金属材料が用いられ、スパッタ法や、蒸着法、無電解めっき法などにより形成される。
次に、図３（ｂ）に示されるように、めっきシード層６の上に電気めっき法により、めっきを形成する。このめっきにより、金属層３と係止部材４とが形成される。貫通孔１内面に形成した、めっきを成長させ、貫通孔１の内部にめっきを充填させ、さらにめっきを成長させることにより、前記他表面側の貫通孔１周部に第２の金属層５が形成される。なお、このようにして形成された、金属層３と係止部材４と第２の金属層５とは、同じ金属材料で結合一体化されている。ここにおいて、第２の金属層が貫通孔１の周部に係止されることにより、第２の金属層５と結合一体化された係止部材４が貫通孔１に係止されて、係止部材４と結合一体化された金属層３が基板２の前記一表面側に接合されている。
したがって、この微小貫通孔基板の製造方法においては、容易にめっきにより金属層３と係止部材４と第２の金属層５とを形成することができ、容易に微小貫通孔基板を形成することができる。なお、この微小貫通孔基板の製造方法においては、貫通孔１を一表面側ほど開口面積が大きいテーパー状に形成しておけば、さらに容易に貫通孔１の内面にめっきシード層６を形成することができ、めっきの形成も容易に行うことができる。
次に本実施形態の微小貫通孔基板の別の製造方法について図４を参照して説明する。
まず、図４（ａ）に示されるように、基板２の前記一表面側に金属層３を形成する。ここで、金属層３は基板２の前記一表面側において貫通孔１を覆うように形成されている。
この金属層３の形成方法は、例えば、前記一表面側にめっきシード層を形成し、その上にめっきすることにより形成してもよいし、あらかじめ形成しておいた金属板を基板２の前記一表面側に貼り付けることにより形成してもよい。
【００２４】
次に、図４（ｂ）に示されるように、基板２の前記他表面側から貫通孔１の内部にめっきを行い、貫通孔１の内部にめっきを充填させ、金属層３と結合一体化され係止部材４を形成し、さらに、めっきを成長させ基板２における前記他表面側の貫通孔１の周部にこのめっきにより係止部材４と結合一体化された第２の金属層５を形成する。また、金属層３と係止部材４とは結合一体化されており、第２の金属層が貫通孔１の周部に係止されることにより、第２の金属層５と結合一体化された係止部材４が貫通孔１に係止されて、係止部材４と結合一体化された金属層３が基板２の前記一表面側に接合されている。
【００２５】
したがって、この微小貫通孔基板の製造方法においては、貫通孔内部に欠陥が生じない品質の優れた微小貫通孔基板を製造することができる。また、係止部材４と第２の金属層５とは同じ種類の金属により形成されるが、金属層３と、係止部材４および第２の金属層５と、は異なった種類の金属により形成することができる。
【００２６】
次に、本実施形態の微小貫通孔基板のさらに別の製造方法について図５を用いて説明する。
まず、図５（ａ）に示されるように、基板２の前記一表面側と貫通孔１の内面と基板２の前記他表面側の貫通孔１の周部とにめっきシード層６を形成する。なお、めっきシード層６は、銅、鉄、クロムなどの電気伝導性を有する金属材料が用いられ、スパッタ法や、蒸着法、無電解めっき法などにより形成される。
次に、図５（ｂ）に示されるように、めっきシード層６の上に電気めっき法により、めっきを形成する。このめっきにより、金属層３と係止部材４と第２の金属層５とが形成される。このようにして形成された、金属層３と係止部材４と第２の金属層５とは、同じ金属材料で結合一体化されている。ここにおいて、第２の金属層が貫通孔１の周部に係止されることにより、第２の金属層５と結合一体化された係止部材４が貫通孔１に係止されて、係止部材４と結合一体化された金属層３が基板２の前記一表面側に接合されている。
したがって、この微小貫通孔基板の製造方法においては、基板２の前記一表面側と貫通孔１の内面と基板２の前記他表面側の貫通孔１の周部とにめっきシード層６を形成し、めっきを行うので、めっきに要する時間を短くすることができる。
【００２７】
（実施形態２）
本実施形態の微小貫通孔基板では、図６に示すように、貫通孔１の形状が実施形態１と異なっており、金属層３は基板２の一表面側（図６における上面側）に形成されるが、第２の金属層５が基板２の前記一表面側の反対側に位置する他面側（図６における下面側）においては形成されない構成となっている。なお、本実施形態の微小貫通孔基板の他の構成については、実施形態１と同様である。よって、同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２８】
本実施形態における貫通孔１は、前記他面側ほど、その開口面積が大きいテーパー状に形成されている。この貫通孔１には金属材料により係止部材４が形成されるが、貫通孔１に金属材料を充填するように形成してもよいし、貫通孔１の内面にのみ金属材料を形成してもよい。
【００２９】
ここで、基板２の前記一表面側に設けられた金属層３と係止部材４とは結合一体化されている。ただし、金属層３と係止部材４とは同時に同じ材料によって一体に形成されることによって結合一体化されている必要はなく、それぞれ個別に形成された後に、結合一体化されてもよく、それぞれの金属材料が異なる構成となっていてもよい。
【００３０】
ここにおいて、テーパー状の貫通孔１の内面に係止部材４の外周面が係止されて、係止部材４と結合一体化された金属層３が基板２の前記一面側に結合されている。
したがって、本実施形態の微小貫通孔基板は、例えば、接合される基板２と金属層３との界面を表面粗化、清浄化、活性化したり、接合される基板２と金属層３に間に高密着性金属を挿入して基板２と金属層３を接合させる場合と比較して、強固に基板２と金属層３を接合させることができ、特に、金属層３が５μｍ以上の場合において、熱応力や成膜応力によって基板２から金属層３が剥離することを防止することができる。また、基板２の前記他表面側に金属層を形成する必要がないので、微小貫通孔基板の使用に際して制約を受けることが無い。
次に、本実施形態の微小貫通孔基板の製造方法について図７を参照して説明する。
まず、図７（ａ）に示されるように、基板２の前記一表面側と貫通孔１の内面にめっきシード層６を形成する。
次に、図７（ｂ）に示されるように、めっきシード層６の上に電気めっき法により、めっきを形成する。このめっきにより、金属層３と係止部材４とが形成される。なお、このようにして形成された、金属層３と係止部材４とは、同じ金属材料で結合一体化されている。ここで、テーパー状の貫通孔１の内面に係止部材４の外周面が係止されて、係止部材４と結合一体化された金属層３が基板２の前記一面側に結合されている。
したがって、この微小貫通孔基板の製造方法においては、容易にめっきにより金属層３と係止部材４とを形成することができ、容易に微小貫通孔基板を形成することができる。
次に本実施形態の微小貫通孔基板の別の製造方法について図８を参照して説明する。
まず、図８（ａ）に示されるように、基板２の前記一表面側に金属層３を形成する。ここで、金属層３は基板２の前記一表面側において貫通孔１を覆うように形成されている。
この金属層３の形成方法は、例えば、前記一表面側にめっきシード層を形成し、その上にめっきすることにより形成してもよいし、あらかじめ形成しておいた金属板を基板２の前記一表面側に貼り付けることにより形成してもよい。
【００３１】
次に、図８（ｂ）に示されるように、基板２の前記他表面側から貫通孔１の内部にめっきを行い、貫通孔１の内部にめっきを充填させ、金属層３と結合一体化され係止部材４を形成する。ここで、金属層３と係止部材４とは結合一体化されており、テーパー状の貫通孔１の内面に係止部材４の外周面が係止されて、係止部材４と結合一体化された金属層３が基板２の前記一面側に結合されている。
【００３２】
したがって、この微小貫通孔基板の製造方法においては、貫通孔内部に欠陥が生じない品質の優れた微小貫通孔基板を製造することができる。また、金属層３と係止部材４とを異なった種類の金属により形成することができる。
【００３３】
以上、実施形態１および実施形態２において、説明した微小貫通孔基板は、例えば、マイクロリレーの可動部およびアーマチュアとして用いられる。すなわち、金属層３はマイクロリレーのアーマチュアを構成し、基板２は可動部を構成している。
【００３４】
ここで、マイクロリレーの構成について説明する。本実施形態のマイクロリレーは、図９に示すように、主として、ベース１０と、ベース１０の厚み方向の一面（一表面）側（図９における上面側）に設けられる機能部２０と、機能部２０におけるベース１０側とは反対側（図９における上面側）に設けられるカバー３０と、駆動装置４０とを備えている。
【００３５】
ベース１０の上記一面側には、一対の伝送線路１１が形成されている。ここで、ベース１０の厚み方向の他面（他表面）側（図９における下面側）には、一対の外部接続電極（図示せず）が形成されている。当該一対の外部接続電極それぞれは、一対の伝送線路１１それぞれと、ベース１０を厚み方向に貫通する貫通孔配線（図示せず）を介して電気的に接続されている。また、ベース１０の上記一面側には、伝送線路１１に電気的に接続される複数の固定接点１２が形成されている。
機能部２０は、主として、可動部２１と、フレーム２２とを有する。フレーム２２は、矩形枠状に形成されている。このフレーム２２の開口２３内には、可動部２１が配置される。可動部２１は、本体部２１０を有し、本体部２１０は、矩形板状に形成されている。この本体部２１０の長手方向の両端部それぞれの中央部には、接点用突片２１１が突設されている。接点用突片２１１におけるベース２０との対向面には可動接点２１２が設けられている。可動接点２１２は、一対の固定接点１２それぞれに接触した際に当該一対の固定接点１２間を短絡するように構成されている。
【００３６】
一方、本体部２１０の短手方向の両端部それぞれの中央部には、支点用突片２１３が突設されている。この支点用突片２１３におけるカバー３０との対向面には支点突起２１４が設けられている。支点突起２１４は、可動部２１の揺動動作（シーソ動作）の支点として用いられる。
【００３７】
このような可動部２１は、複数（図示例では４つ）の支持片２４によりフレーム２２と一体に連結されている。これによって、可動部２１がフレーム２２に揺動自在に支持されるようにしている。上述したように、機能部２０は、ベース１０の上記一面側に揺動自在に配置された可動部２１と、ベース１０の上記一面側に設けられ可動部２１が開口２３内に配置される枠状のフレーム２２とを備えている。
【００３８】
ここで、可動部２１の本体部２１０におけるカバー３０との対向面（図９における上面）には、アーマチュア５０が設けられている。アーマチュア５０は、駆動装置４０の電磁石装置４１が発生する磁場により可動部２１を揺動させるために用いられる。アーマチュア５０は、本体部２１０に接合されている。ここにおいて本体部２１０およびアーマチュア５０によって、実施形態１または２に記載した、微小貫通孔基板が構成されている。すなわち、アーマチュア５０は金属層３と対応し、本体部２１０が基板２と対応している。したがって、本体部およびアーマチュア５０は上記実施形態１または２で説明した微小貫通孔基板の構造で構成され、本体部２１０にアーマチュアを接合する際は上記実施形態１および２にて説明した製造方法が用いられる。
【００３９】
このような機能部２０は、可動接点２１２と一対の固定接点１２とがそれぞれ対向する形で、フレーム２２をベース１０に接合することによって、ベース１０の上記一面側に取り付けられる。
【００４０】
カバー３０は、絶縁性材料、例えば、ガラス基板により形成されている。カバー３０の外形サイズは、ベース１０の外形サイズと等しくしてある。このようにカバー３０は、フレーム２２の開口２３を閉塞できる大きさの板状に形成されている。カバー３０におけるフレーム２２側とは反対側の面（図９における上面）の中央部には、カバー３０を厚み方向に貫通する開孔部３１が形成されている。開孔部３１は、駆動装置４０を収容できる大きさに形成されている。このカバー３０におけるフレーム２２側の面（図９における下面）には、開孔部３１全体を閉塞する閉塞板３２が密着接合されている。カバー３０では、開孔部３１の内周面と閉塞板３２とで囲まれる空間部が駆動装置４０の収納室を構成している。カバー３０は、フレーム２２におけるベース１０側とは反対側の面（図９における上面）に接合される。
駆動装置４０は、アーマチュア５０を吸引する磁場を発生させる電磁石装置４１と、可動部２１をラッチするための永久磁石４２とを備えている。
【００４１】
電磁石装置４１は、主として、ヨーク４３と、一対のコイル４４とを備えている。ヨーク４３は、長尺矩形板状の主片４３０と、主片４３０の表面側（図９における下面側）の長手方向両端部それぞれに突設された矩形板状の脚片４３１とを一体に備えている。永久磁石４２は、直方体状に形成され、厚み方向の一面側と他面側とが互いに異極となるように着磁されている。この永久磁石４２は、上記他面をヨーク４３の主片４３０の上記表面における長手方向中央部に当接させるようにして、ヨーク４３に取り付けられる。一対のコイル４４は、主片４３０における各脚片４３１と永久磁石４２との間の部位それぞれに配置される。
【００４２】
また、駆動装置４０には、一対のコイル端子４５が設けられている。一対のコイル端子４５間に電圧を印加することで、両コイル４４に電流が流れる。このような駆動装置４０は、カバー３０の上記収納室に収納される。ここで、カバー３０における機能部２０側とは反対側の面には、略Ｚ字状の配線パターン３３が形成されている。配線パターン３３の一端部には、コイル端子４５が半田付けなどによって電気的に接続される。
【００４３】
ところで、本実施形態のマイクロリレーでは、ベース１０の上記他面側に、コイル４４に通電するための駆動電極（図示せず）が形成されている。
【００４４】
本実施形態のマイクロリレーには、ベース１０とフレーム２２とカバー３０とを厚み方向に貫通する貫通孔が形成されている。この貫通孔は、ベース１０を厚み方向に貫通する貫通孔（第１の貫通孔）と、フレーム２２を厚み方向に貫通する貫通孔（第２の貫通孔）と、カバー３０を厚み方向に貫通する貫通孔（第３の貫通孔）とで構成されている。ここで、第１の貫通孔は、駆動電極１３と厚み方向で重なる位置に形成されている。また、第３の貫通孔は、配線パターン３３の他端部と厚み方向で重なる位置に形成されている。
【００４５】
そして、第１の貫通孔内には貫通孔配線（第１の貫通孔配線）１４が形成され、第２の貫通孔内には貫通孔配線（第２の貫通孔配線）２６が形成され、第３の貫通孔内には貫通孔配線（第３の貫通孔配線）３４が形成されている。
【００４６】
これら貫通孔配線１４，２６，３４は相互に電気的に接続されている。これによって、駆動電極１３が、配線パターン３３を介して、コイル端子４５に電気的に接続される。
【００４７】
すなわち、本実施形態のマイクロリレーでは、ベース１０とフレーム２２とカバー３０に、駆動電極１３と電磁石装置４１とを電気的に接続する配線路が形成されている。そして、この配線路は、ベース１０を厚み方向に貫通する貫通孔配線１４と、フレーム２２を厚み方向に貫通する貫通孔配線２６と、カバー３０を厚み方向に貫通する貫通孔配線３４とで構成されている。
【００４８】
上述したように本実施形態のマイクロリレーにおいて、ベース１０の上記一面側には、一対の固定接点１２が形成されている。また、ベース１０の厚み方向の一面側には、可動部２１が揺動自在に配置されている。この可動部２１には、一対の固定接点１２それぞれに接触した際に当該一対の固定接点１２間を短絡する可動接点２１２と、磁性材料よりなるアーマチュア５０とが設けられている。さらに、ベース１０の上記一面側には、枠状のフレーム２２が設けられている。このフレーム２２の開口２３内には、可動部２１が配置されている。また、フレーム２２におけるベース１０側とは反対側には、開口２３を閉塞するカバー３０が設けられている。このカバー３０には、駆動装置４０が設けられている。駆動装置４０は、アーマチュア５０を吸引する磁場を発生させる電磁石装置４１を有し、可動接点２１２が一対の固定接点１２に対して接離するように可動部２１を揺動させる。
したがって、実施形態１また２記載した微小貫通孔基板では、強固に基板２と金属層３を接合させることができ、熱応力や成膜応力によって基板２から金属層３が剥離することを防止することができるので、実施形態１また２記載した微小貫通孔基板によってマイクロリレーの可動部２１およびアーマチュア５０形成すれば、マイクロリレーの製造過程において制約をうけることなくマイクロリレーを製造できるとともに、信頼性の高いマイクロリレーを提供することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１ 貫通孔
２ 基板
３ 金属層
４ 係止部材
５ 第２の金属層
６ めっきシード層
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、微小貫通孔基板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリコン、ガラス、セラミックスといった低熱膨張の基板上に、銅やニッケルなどの金属膜が設けられている微小基板は知られている。この微小基板の多くは、金属膜の厚さが、５μｍ以下の薄膜であり、金属膜を基板に接合するために基板と金属膜とが接合するそれぞれの表面に、たとえば表面粗化、清浄化、活性化などの表面処理を行って基板と金属膜の界面に密着性を確保したり、基板と金属膜の間に高密着性金属層を挿入し、基板と金属層との密着性を、この高密着性金属層を介して確保したりしていた。金属膜の厚さが５μｍ以下の場合、この接合方法によって使用に耐えうる品質が確保されていた。
【０００３】
なお、特開平１０−２２３９０号公報（特許文献１）には層間絶縁膜の所定領域に設けたコンタクトホールおよび／またはスルーホールを化学気相成長法により形成したＴｉＮ若しくはＴｉまたはＴｉおよびＴｉＮにより埋め込む半導体装置が開示されているが、この発明の主眼は、高アスペクト比のコンタクト孔を埋め込むことができるようにする点に置かれており、本願発明とは全く異なるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２２３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来例である、金属膜が基板に表面粗化などにより接合された微小基板やその製造方法にあっては、厚さが５μｍ以上の厚膜の金属膜を基板上に設ける場合、金属膜の成膜時の応力や成膜後の熱履歴時に基板と金属膜との熱膨張の違いにより熱応力が生じ、金属膜が基板から剥離する可能性があった。
本願発明は、上記背景技術に鑑みて発明されたものであって、その課題は、厚さが、５μｍ以上の金属膜が微小基板から剥離することを抑制することが可能な微小基板およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本願請求項１記載の発明では、貫通孔が形成された基板と、前記基板の一表面側に設けられた、その厚さが５μｍ以上である金属層と、前記貫通孔に形成された金属材料からなる係止部材と、を備え、前記係止部材と前記金属層とは結合一体化されており、前記係止部材が前記貫通孔に係止されて、前記係止部材と結合一体化された前記金属層が前記基板の前記一表面側に接合されるものであることを特徴とした。
【０００７】
又、本願請求項２記載の発明では、上記請求項１記載の微小貫通孔基板において、前記基板の一表面側の反対側に位置する他表面側には前記貫通孔の周部に第２の金属層が形成され、この第２の金属層は前記貫通孔に形成された前記係止部材と結合一体化されており、前記第２の金属層が前記貫通孔の周部に係止されることにより、前記第２の金属層と結合一体化された前記係止部材が前記貫通孔に係止されて、前記係止部材と結合一体化された前記金属層が前記基板の前記一表面側に接合されるものであることを特徴とした。
又、本願請求項３記載の発明では、上記請求項１記載の微小貫通孔基板において、前記貫通孔は、前記一表面側の反対側に位置する他表面側ほどその開口面積が大きいテーパー状に形成され、このテーパー状の貫通孔の内面に前記係止部材の外周面が係止されて、前記係止部材と結合一体化された前記金属層が前記基板の前記一表面側に接合されるものであることを特徴とした。
【０００８】
又、本願請求項４記載の発明では、上記請求項１記載の微小貫通孔基板において、前記基板の前記一表面側と前記貫通孔内面とにめっきシード層を形成する工程と、前記めっきシード層上にめっきを形成することにより、前記めっきにより前記金属層と前記係止部材を形成する工程と、を備えることを特徴とする。
又、本願請求項５記載の発明では、上記請求項１記載の微小貫通孔基板において、前記基板の前記一表面側に金属層を形成する工程と、前記基板の前記他表面側から前記貫通孔内部にめっきを形成することにより、前記めっきにより前記係止部材を形成する工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
又、本願請求項６記載の発明では、上記請求項２記載の微小貫通孔基板において、前記基板の前記一表面側と前記貫通孔の内面と前記基板の前記他表面側の前記貫通孔周部とにめっきシード層を形成する工程と、前記めっきシード層上にめっきを形成することにより、前記めっきにより前記金属層と前記係止部材と前記第２の金属層とを形成する工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本願請求項１記載の発明の微小貫通孔基板においては、前記係止部材と前記金属層とは結合一体化されており、前記係止部材が前記貫通孔に係止されて、前記係止部材と結合一体化された前記金属層が前記基板の前記一表面側に接合されるものであるので、例えば、接合される基板と金属層との界面を表面粗化、清浄化、活性化したり、接合される基板と金属層に間に高密着性金属を挿入して基板と金属層を接合させる場合と比較して、強固に基板と金属層を接合させることができ、熱応力や成膜応力によって基板から金属層が剥離することを防止することができる。
【００１１】
又、本願請求項２記載の発明の微小貫通孔基板においては、特に、前記基板の一表面側の反対側に位置する他表面側には前記貫通孔の周部に第２の金属層が形成され、この第２の金属層は前記貫通孔に形成された前記係止部材と結合一体化されており、前記第２の金属層が前記貫通孔の周部に係止されることにより、前記第２の金属層と結合一体化された前記係止部材が前記貫通孔に係止されて、前記係止部材と結合一体化された前記金属層が前記基板の前記一表面側に接合されるものであるので、強固に基板と金属層を接合させることができ、熱応力や成膜応力によって基板から金属層が剥離することを防止することができる。
【００１２】
又、本願請求項３記載の発明の微小貫通孔基板においては、特に、前記貫通孔は、前記一表面側の反対側に位置する他表面側ほどその開口面積が大きいテーパー状に形成され、このテーパー状の貫通孔の内面に前記係止部材の外周面が係止されて、前記係止部材と結合一体化された前記金属層が前記基板の前記一表面側に接合されるものであるので、強固に基板と金属層を接合させることができ、熱応力や成膜応力によって基板から金属層が剥離することを防止することができる。また、基板の前記他表面側に金属層を形成する必要がなく、微小貫通孔基板の使用に際して制約を受けない。
【００１３】
又、本願請求項４記載の発明の微小貫通孔基板においては、特に、前記基板の前記一表面側と前記貫通孔内面とにめっきシード層を形成する工程と、前記めっきシード層上にめっきを形成することにより、前記めっきにより前記金属層と前記係止部材を形成する工程と、を備えるので、めっきシード層の形成を容易に行うことができ、容易に微小貫通孔基板を製造することができる。
【００１４】
又、本願請求項５記載の発明の微小貫通孔基板においては、特に、前記基板の前記一表面側に金属層を形成する工程と、前記基板の前記他表面側から前記貫通孔内部にめっきを形成することにより、前記めっきにより前記係止部材を形成する工程と、を備えるので、貫通孔内部に欠陥が生じない品質の優れた微小貫通孔基板を製造することができる。また、金属層と係止部材とに異なった種類の金属を、用いることができる。
【００１５】
又、本願請求項６記載の発明の微小貫通孔基板においては、特に、前記基板の前記一表面側と前記貫通孔の内面と前記基板の前記他表面側の前記貫通孔周部とにめっきシード層を形成する工程と、前記めっきシード層上にめっきを形成することにより前記金属層と前記係止部材と前記第２の金属層とを形成する工程と、を備えるので、めっきに要する時間を短縮し、容易に微小貫通孔基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１の微小貫通孔基板の断面図である。
【図２】同上の微小貫通孔基板の位置部を切り欠いた斜視図である。
【図３】同上の微小貫通孔基板の製造方法を示す断面図である。
【図４】同上の微小貫通孔基板の別の製造方法を示す断面図である。
【図５】同上の微小貫通孔基板のさらに別の製造方法を示す断面図である。
【図６】実施形態２の微小貫通孔基板の断面図である。
【図７】同上の微小貫通孔基板の製造方法を示す断面図である。
【図８】同上の微小貫通孔基板の別の製造方法を示す断面図である。
【図９】マイクロリレーの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施形態１）
本実施形態の微小貫通孔基板は、図１、図２に示すように、貫通孔１が形成された基板２と基板２の一表面側（図１における上面側）に設けられた金属層３と貫通孔１に形成された係止部材４と基板２の一表面側の反対側に位置する他表面側（図１における下面側）に形成された第２の金属層５とを備えている。
【００１８】
基板２の材質は、特に限定されないが、好ましくは、比較的熱膨張係数の小さい、シリコン、ガラス、セラミックスが用いられる。基板に２形成される貫通孔１の数は特に限定されないが、好ましくは２以上であり、その孔径は１０〜３００μｍで形成される。なお、本実施形態では、４つの貫通孔１が基板２に形成されている。貫通孔１の形状も特に限定されないが、通常、円柱や楕円柱形状が望ましく、本実施形態では円柱上の貫通孔が基板２に形成されている。
【００１９】
金属層３は、基板２の一表面側に、好ましくは、その厚みが５μｍ以上に、その面積が５００μｍ×５００μｍ以上になるように形成されている。また、金属層３は、通常、ニッケル、銅、金、銀、白金族、鉄ニッケル合金などの金属材料によって形成されているが、その材料は上記の金属材料に限定されるものではない。
【００２０】
貫通孔１に形成される係止部材４は、通常、ニッケル、銅、金、銀、白金族、鉄ニッケル合金などの金属材料によって形成されるが、貫通孔１に金属材料を充填するように形成してもよいし、貫通孔１の内面にのみ金属材料を形成してもよい。ただし、貫通孔１の内面にのみ金属材料を形成する場合は、その厚さを強度確保のために５μｍ以上にすることが望ましい。
【００２１】
第２の金属層５は、通常、ニッケル、銅、金、銀、白金族、鉄ニッケル合金などの金属材料によって形成され、好ましくはその厚さが５μｍ以上であり、前記他表面側の貫通孔１の周部に設けられている。
【００２２】
ここで、金属層３と係止部材４とは、結合一体化されており、また、係止部材４と第２の金属層５とは、結合一体化されている。つまり金属層３と係止部材４と第２の金属層５とが、係止部材４を介して結合一体化されている。ただし、これらの金属層３と係止部材４と第２の金属層５とは、同時に同じ金属材料によって一体に形成されて結合一体化されている必要はなく、それぞれ個別に形成された後に、結合一体化されてもよく、それぞれの金属材料が異なる構成となっていてもよい。
ここにおいて、第２の金属層５が貫通孔１の周部に係止されることにより、第２の金属層５と結合一体化された係止部材４が貫通孔１に係止されて、係止部材４と結合一体化された金属層３が基板２の前記一表面側に接合されている。
したがって、本実施形態の微小貫通孔基板は、例えば、接合される基板２と金属層３との界面を表面粗化、清浄化、活性化したり、接合される基板２と金属層３に間に高密着性金属を挿入して基板２と金属層３を接合させる場合と比較して、強固に基板２と金属層３を接合させることができ、特に、金属層３が５μｍ以上の場合において、熱応力や成膜応力によって基板２から金属層３が剥離することを防止することができる。
【００２３】
次に、本実施形態の微小貫通孔基板の製造方法について図３を参照して説明する。
まず、図３（ａ）に示されるように、基板２の前記一表面側と貫通孔１の内面にめっきシード層６を形成する。なお、めっきシード層６には、銅、鉄、クロムなどの電気伝導性を有する金属材料が用いられ、スパッタ法や、蒸着法、無電解めっき法などにより形成される。
次に、図３（ｂ）に示されるように、めっきシード層６の上に電気めっき法により、めっきを形成する。このめっきにより、金属層３と係止部材４とが形成される。貫通孔１内面に形成した、めっきを成長させ、貫通孔１の内部にめっきを充填させ、さらにめっきを成長させることにより、前記他表面側の貫通孔１周部に第２の金属層５が形成される。なお、このようにして形成された、金属層３と係止部材４と第２の金属層５とは、同じ金属材料で結合一体化されている。ここにおいて、第２の金属層が貫通孔１の周部に係止されることにより、第２の金属層５と結合一体化された係止部材４が貫通孔１に係止されて、係止部材４と結合一体化された金属層３が基板２の前記一表面側に接合されている。
したがって、この微小貫通孔基板の製造方法においては、容易にめっきにより金属層３と係止部材４と第２の金属層５とを形成することができ、容易に微小貫通孔基板を形成することができる。なお、この微小貫通孔基板の製造方法においては、貫通孔１を一表面側ほど開口面積が大きいテーパー状に形成しておけば、さらに容易に貫通孔１の内面にめっきシード層６を形成することができ、めっきの形成も容易に行うことができる。
次に本実施形態の微小貫通孔基板の別の製造方法について図４を参照して説明する。
まず、図４（ａ）に示されるように、基板２の前記一表面側に金属層３を形成する。ここで、金属層３は基板２の前記一表面側において貫通孔１を覆うように形成されている。
この金属層３の形成方法は、例えば、前記一表面側にめっきシード層を形成し、その上にめっきすることにより形成してもよいし、あらかじめ形成しておいた金属板を基板２の前記一表面側に貼り付けることにより形成してもよい。
【００２４】
次に、図４（ｂ）に示されるように、基板２の前記他表面側から貫通孔１の内部にめっきを行い、貫通孔１の内部にめっきを充填させ、金属層３と結合一体化され係止部材４を形成し、さらに、めっきを成長させ基板２における前記他表面側の貫通孔１の周部にこのめっきにより係止部材４と結合一体化された第２の金属層５を形成する。また、金属層３と係止部材４とは結合一体化されており、第２の金属層が貫通孔１の周部に係止されることにより、第２の金属層５と結合一体化された係止部材４が貫通孔１に係止されて、係止部材４と結合一体化された金属層３が基板２の前記一表面側に接合されている。
【００２５】
したがって、この微小貫通孔基板の製造方法においては、貫通孔内部に欠陥が生じない品質の優れた微小貫通孔基板を製造することができる。また、係止部材４と第２の金属層５とは同じ種類の金属により形成されるが、金属層３と、係止部材４および第２の金属層５と、は異なった種類の金属により形成することができる。
【００２６】
次に、本実施形態の微小貫通孔基板のさらに別の製造方法について図５を用いて説明する。
まず、図５（ａ）に示されるように、基板２の前記一表面側と貫通孔１の内面と基板２の前記他表面側の貫通孔１の周部とにめっきシード層６を形成する。なお、めっきシード層６は、銅、鉄、クロムなどの電気伝導性を有する金属材料が用いられ、スパッタ法や、蒸着法、無電解めっき法などにより形成される。
次に、図５（ｂ）に示されるように、めっきシード層６の上に電気めっき法により、めっきを形成する。このめっきにより、金属層３と係止部材４と第２の金属層５とが形成される。このようにして形成された、金属層３と係止部材４と第２の金属層５とは、同じ金属材料で結合一体化されている。ここにおいて、第２の金属層が貫通孔１の周部に係止されることにより、第２の金属層５と結合一体化された係止部材４が貫通孔１に係止されて、係止部材４と結合一体化された金属層３が基板２の前記一表面側に接合されている。
したがって、この微小貫通孔基板の製造方法においては、基板２の前記一表面側と貫通孔１の内面と基板２の前記他表面側の貫通孔１の周部とにめっきシード層６を形成し、めっきを行うので、めっきに要する時間を短くすることができる。
【００２７】
（実施形態２）
本実施形態の微小貫通孔基板では、図６に示すように、貫通孔１の形状が実施形態１と異なっており、金属層３は基板２の一表面側（図６における上面側）に形成されるが、第２の金属層５が基板２の前記一表面側の反対側に位置する他面側（図６における下面側）においては形成されない構成となっている。なお、本実施形態の微小貫通孔基板の他の構成については、実施形態１と同様である。よって、同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２８】
本実施形態における貫通孔１は、前記他面側ほど、その開口面積が大きいテーパー状に形成されている。この貫通孔１には金属材料により係止部材４が形成されるが、貫通孔１に金属材料を充填するように形成してもよいし、貫通孔１の内面にのみ金属材料を形成してもよい。
【００２９】
ここで、基板２の前記一表面側に設けられた金属層３と係止部材４とは結合一体化されている。ただし、金属層３と係止部材４とは同時に同じ材料によって一体に形成されることによって結合一体化されている必要はなく、それぞれ個別に形成された後に、結合一体化されてもよく、それぞれの金属材料が異なる構成となっていてもよい。
【００３０】
ここにおいて、テーパー状の貫通孔１の内面に係止部材４の外周面が係止されて、係止部材４と結合一体化された金属層３が基板２の前記一面側に結合されている。
したがって、本実施形態の微小貫通孔基板は、例えば、接合される基板２と金属層３との界面を表面粗化、清浄化、活性化したり、接合される基板２と金属層３に間に高密着性金属を挿入して基板２と金属層３を接合させる場合と比較して、強固に基板２と金属層３を接合させることができ、特に、金属層３が５μｍ以上の場合において、熱応力や成膜応力によって基板２から金属層３が剥離することを防止することができる。また、基板２の前記他表面側に金属層を形成する必要がないので、微小貫通孔基板の使用に際して制約を受けることが無い。
次に、本実施形態の微小貫通孔基板の製造方法について図７を参照して説明する。
まず、図７（ａ）に示されるように、基板２の前記一表面側と貫通孔１の内面にめっきシード層６を形成する。
次に、図７（ｂ）に示されるように、めっきシード層６の上に電気めっき法により、めっきを形成する。このめっきにより、金属層３と係止部材４とが形成される。なお、このようにして形成された、金属層３と係止部材４とは、同じ金属材料で結合一体化されている。ここで、テーパー状の貫通孔１の内面に係止部材４の外周面が係止されて、係止部材４と結合一体化された金属層３が基板２の前記一面側に結合されている。
したがって、この微小貫通孔基板の製造方法においては、容易にめっきにより金属層３と係止部材４とを形成することができ、容易に微小貫通孔基板を形成することができる。
次に本実施形態の微小貫通孔基板の別の製造方法について図８を参照して説明する。
まず、図８（ａ）に示されるように、基板２の前記一表面側に金属層３を形成する。ここで、金属層３は基板２の前記一表面側において貫通孔１を覆うように形成されている。
この金属層３の形成方法は、例えば、前記一表面側にめっきシード層を形成し、その上にめっきすることにより形成してもよいし、あらかじめ形成しておいた金属板を基板２の前記一表面側に貼り付けることにより形成してもよい。
【００３１】
次に、図８（ｂ）に示されるように、基板２の前記他表面側から貫通孔１の内部にめっきを行い、貫通孔１の内部にめっきを充填させ、金属層３と結合一体化され係止部材４を形成する。ここで、金属層３と係止部材４とは結合一体化されており、テーパー状の貫通孔１の内面に係止部材４の外周面が係止されて、係止部材４と結合一体化された金属層３が基板２の前記一面側に結合されている。
【００３２】
したがって、この微小貫通孔基板の製造方法においては、貫通孔内部に欠陥が生じない品質の優れた微小貫通孔基板を製造することができる。また、金属層３と係止部材４とを異なった種類の金属により形成することができる。
【００３３】
以上、実施形態１および実施形態２において、説明した微小貫通孔基板は、例えば、マイクロリレーの可動部およびアーマチュアとして用いられる。すなわち、金属層３はマイクロリレーのアーマチュアを構成し、基板２は可動部を構成している。
【００３４】
ここで、マイクロリレーの構成について説明する。本実施形態のマイクロリレーは、図９に示すように、主として、ベース１０と、ベース１０の厚み方向の一面（一表面）側（図９における上面側）に設けられる機能部２０と、機能部２０におけるベース１０側とは反対側（図９における上面側）に設けられるカバー３０と、駆動装置４０とを備えている。
【００３５】
ベース１０の上記一面側には、一対の伝送線路１１が形成されている。ここで、ベース１０の厚み方向の他面（他表面）側（図９における下面側）には、一対の外部接続電極（図示せず）が形成されている。当該一対の外部接続電極それぞれは、一対の伝送線路１１それぞれと、ベース１０を厚み方向に貫通する貫通孔配線（図示せず）を介して電気的に接続されている。また、ベース１０の上記一面側には、伝送線路１１に電気的に接続される複数の固定接点１２が形成されている。
機能部２０は、主として、可動部２１と、フレーム２２とを有する。フレーム２２は、矩形枠状に形成されている。このフレーム２２の開口２３内には、可動部２１が配置される。可動部２１は、本体部２１０を有し、本体部２１０は、矩形板状に形成されている。この本体部２１０の長手方向の両端部それぞれの中央部には、接点用突片２１１が突設されている。接点用突片２１１におけるベース２０との対向面には可動接点２１２が設けられている。可動接点２１２は、一対の固定接点１２それぞれに接触した際に当該一対の固定接点１２間を短絡するように構成されている。
【００３６】
一方、本体部２１０の短手方向の両端部それぞれの中央部には、支点用突片２１３が突設されている。この支点用突片２１３におけるカバー３０との対向面には支点突起２１４が設けられている。支点突起２１４は、可動部２１の揺動動作（シーソ動作）の支点として用いられる。
【００３７】
このような可動部２１は、複数（図示例では４つ）の支持片２４によりフレーム２２と一体に連結されている。これによって、可動部２１がフレーム２２に揺動自在に支持されるようにしている。上述したように、機能部２０は、ベース１０の上記一面側に揺動自在に配置された可動部２１と、ベース１０の上記一面側に設けられ可動部２１が開口２３内に配置される枠状のフレーム２２とを備えている。
【００３８】
ここで、可動部２１の本体部２１０におけるカバー３０との対向面（図９における上面）には、アーマチュア５０が設けられている。アーマチュア５０は、駆動装置４０の電磁石装置４１が発生する磁場により可動部２１を揺動させるために用いられる。アーマチュア５０は、本体部２１０に接合されている。ここにおいて本体部２１０およびアーマチュア５０によって、実施形態１または２に記載した、微小貫通孔基板が構成されている。すなわち、アーマチュア５０は金属層３と対応し、本体部２１０が基板２と対応している。したがって、本体部およびアーマチュア５０は上記実施形態１または２で説明した微小貫通孔基板の構造で構成され、本体部２１０にアーマチュアを接合する際は上記実施形態１および２にて説明した製造方法が用いられる。
【００３９】
このような機能部２０は、可動接点２１２と一対の固定接点１２とがそれぞれ対向する形で、フレーム２２をベース１０に接合することによって、ベース１０の上記一面側に取り付けられる。
【００４０】
カバー３０は、絶縁性材料、例えば、ガラス基板により形成されている。カバー３０の外形サイズは、ベース１０の外形サイズと等しくしてある。このようにカバー３０は、フレーム２２の開口２３を閉塞できる大きさの板状に形成されている。カバー３０におけるフレーム２２側とは反対側の面（図９における上面）の中央部には、カバー３０を厚み方向に貫通する開孔部３１が形成されている。開孔部３１は、駆動装置４０を収容できる大きさに形成されている。このカバー３０におけるフレーム２２側の面（図９における下面）には、開孔部３１全体を閉塞する閉塞板３２が密着接合されている。カバー３０では、開孔部３１の内周面と閉塞板３２とで囲まれる空間部が駆動装置４０の収納室を構成している。カバー３０は、フレーム２２におけるベース１０側とは反対側の面（図９における上面）に接合される。
駆動装置４０は、アーマチュア５０を吸引する磁場を発生させる電磁石装置４１と、可動部２１をラッチするための永久磁石４２とを備えている。
【００４１】
電磁石装置４１は、主として、ヨーク４３と、一対のコイル４４とを備えている。ヨーク４３は、長尺矩形板状の主片４３０と、主片４３０の表面側（図９における下面側）の長手方向両端部それぞれに突設された矩形板状の脚片４３１とを一体に備えている。永久磁石４２は、直方体状に形成され、厚み方向の一面側と他面側とが互いに異極となるように着磁されている。この永久磁石４２は、上記他面をヨーク４３の主片４３０の上記表面における長手方向中央部に当接させるようにして、ヨーク４３に取り付けられる。一対のコイル４４は、主片４３０における各脚片４３１と永久磁石４２との間の部位それぞれに配置される。
【００４２】
また、駆動装置４０には、一対のコイル端子４５が設けられている。一対のコイル端子４５間に電圧を印加することで、両コイル４４に電流が流れる。このような駆動装置４０は、カバー３０の上記収納室に収納される。ここで、カバー３０における機能部２０側とは反対側の面には、略Ｚ字状の配線パターン３３が形成されている。配線パターン３３の一端部には、コイル端子４５が半田付けなどによって電気的に接続される。
【００４３】
ところで、本実施形態のマイクロリレーでは、ベース１０の上記他面側に、コイル４４に通電するための駆動電極（図示せず）が形成されている。
【００４４】
本実施形態のマイクロリレーには、ベース１０とフレーム２２とカバー３０とを厚み方向に貫通する貫通孔が形成されている。この貫通孔は、ベース１０を厚み方向に貫通する貫通孔（第１の貫通孔）と、フレーム２２を厚み方向に貫通する貫通孔（第２の貫通孔）と、カバー３０を厚み方向に貫通する貫通孔（第３の貫通孔）とで構成されている。ここで、第１の貫通孔は、駆動電極１３と厚み方向で重なる位置に形成されている。また、第３の貫通孔は、配線パターン３３の他端部と厚み方向で重なる位置に形成されている。
【００４５】
そして、第１の貫通孔内には貫通孔配線（第１の貫通孔配線）１４が形成され、第２の貫通孔内には貫通孔配線（第２の貫通孔配線）２６が形成され、第３の貫通孔内には貫通孔配線（第３の貫通孔配線）３４が形成されている。
【００４６】
これら貫通孔配線１４，２６，３４は相互に電気的に接続されている。これによって、駆動電極１３が、配線パターン３３を介して、コイル端子４５に電気的に接続される。
【００４７】
すなわち、本実施形態のマイクロリレーでは、ベース１０とフレーム２２とカバー３０に、駆動電極１３と電磁石装置４１とを電気的に接続する配線路が形成されている。そして、この配線路は、ベース１０を厚み方向に貫通する貫通孔配線１４と、フレーム２２を厚み方向に貫通する貫通孔配線２６と、カバー３０を厚み方向に貫通する貫通孔配線３４とで構成されている。
【００４８】
上述したように本実施形態のマイクロリレーにおいて、ベース１０の上記一面側には、一対の固定接点１２が形成されている。また、ベース１０の厚み方向の一面側には、可動部２１が揺動自在に配置されている。この可動部２１には、一対の固定接点１２それぞれに接触した際に当該一対の固定接点１２間を短絡する可動接点２１２と、磁性材料よりなるアーマチュア５０とが設けられている。さらに、ベース１０の上記一面側には、枠状のフレーム２２が設けられている。このフレーム２２の開口２３内には、可動部２１が配置されている。また、フレーム２２におけるベース１０側とは反対側には、開口２３を閉塞するカバー３０が設けられている。このカバー３０には、駆動装置４０が設けられている。駆動装置４０は、アーマチュア５０を吸引する磁場を発生させる電磁石装置４１を有し、可動接点２１２が一対の固定接点１２に対して接離するように可動部２１を揺動させる。
したがって、実施形態１また２記載した微小貫通孔基板では、強固に基板２と金属層３を接合させることができ、熱応力や成膜応力によって基板２から金属層３が剥離することを防止することができるので、実施形態１また２記載した微小貫通孔基板によってマイクロリレーの可動部２１およびアーマチュア５０形成すれば、マイクロリレーの製造過程において制約をうけることなくマイクロリレーを製造できるとともに、信頼性の高いマイクロリレーを提供することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１ 貫通孔
２ 基板
３ 金属層
４ 係止部材
５ 第２の金属層
６ めっきシード層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔が形成された基板と、前記基板の一表面側に設けられた、その厚さが５μｍ以上である金属層と、前記貫通孔に形成された金属材料からなる係止部材と、を備え、
前記係止部材と前記金属層とは結合一体化されており、前記係止部材が前記貫通孔に係止されて、前記係止部材と結合一体化された前記金属層が前記基板の前記一表面側に接合されるものであることを特徴とした微小貫通孔基板。
【請求項２】
前記基板の一表面側の反対側に位置する他表面側には前記貫通孔の周部に第２の金属層が形成され、この第２の金属層は前記貫通孔に形成された前記係止部材と結合一体化されており、前記第２の金属層が前記貫通孔の周部に係止されることにより、前記第２の金属層と結合一体化された前記係止部材が前記貫通孔に係止されて、前記係止部材と結合一体化された前記金属層が前記基板の前記一表面側に接合されるものであることを特徴とした請求項１記載の微小貫通孔基板。
【請求項３】
前記貫通孔は、前記一表面側の反対側に位置する他表面側ほどその開口面積が大きいテーパー状に形成され、このテーパー状の貫通孔の内面に前記係止部材の外周面が係止されて、前記係止部材と結合一体化された前記金属層が前記基板の前記一表面側に接合されるものであることを特徴とした請求項１記載の微小貫通孔基板。
【請求項４】
前記基板の前記一表面側と前記貫通孔内面とにめっきシード層を形成する工程と、前記めっきシード層上にめっきを形成することにより、前記めっきにより前記金属層と前記係止部材を形成する工程と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の微小貫通孔基板の製造方法。
【請求項５】
前記基板の前記一表面側に金属層を形成する工程と、前記基板の前記他表面側から前記貫通孔内部にめっきを形成することにより、前記めっきにより前記係止部材を形成する工程と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の微小貫通孔基板の製造方法。
【請求項６】
前記基板の前記一表面側と前記貫通孔の内面と前記基板の前記他表面側の前記貫通孔周部とにめっきシード層を形成する工程と、前記めっきシード層上にめっきを形成することにより、前記めっきにより前記金属層と前記係止部材と前記第２の金属層とを形成する工程と、を備えることを特徴とする請求項２記載の微小貫通孔基板の製造方法。
【請求項１】
貫通孔が形成された基板と、前記基板の一表面側に設けられた、その厚さが５μｍ以上である金属層と、前記貫通孔に形成された金属材料からなる係止部材と、を備え、
前記係止部材と前記金属層とは結合一体化されており、前記係止部材が前記貫通孔に係止されて、前記係止部材と結合一体化された前記金属層が前記基板の前記一表面側に接合されるものであることを特徴とした微小貫通孔基板。
【請求項２】
前記基板の一表面側の反対側に位置する他表面側には前記貫通孔の周部に第２の金属層が形成され、この第２の金属層は前記貫通孔に形成された前記係止部材と結合一体化されており、前記第２の金属層が前記貫通孔の周部に係止されることにより、前記第２の金属層と結合一体化された前記係止部材が前記貫通孔に係止されて、前記係止部材と結合一体化された前記金属層が前記基板の前記一表面側に接合されるものであることを特徴とした請求項１記載の微小貫通孔基板。
【請求項３】
前記貫通孔は、前記一表面側の反対側に位置する他表面側ほどその開口面積が大きいテーパー状に形成され、このテーパー状の貫通孔の内面に前記係止部材の外周面が係止されて、前記係止部材と結合一体化された前記金属層が前記基板の前記一表面側に接合されるものであることを特徴とした請求項１記載の微小貫通孔基板。
【請求項４】
前記基板の前記一表面側と前記貫通孔内面とにめっきシード層を形成する工程と、前記めっきシード層上にめっきを形成することにより、前記めっきにより前記金属層と前記係止部材を形成する工程と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の微小貫通孔基板の製造方法。
【請求項５】
前記基板の前記一表面側に金属層を形成する工程と、前記基板の前記他表面側から前記貫通孔内部にめっきを形成することにより、前記めっきにより前記係止部材を形成する工程と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の微小貫通孔基板の製造方法。
【請求項６】
前記基板の前記一表面側と前記貫通孔の内面と前記基板の前記他表面側の前記貫通孔周部とにめっきシード層を形成する工程と、前記めっきシード層上にめっきを形成することにより、前記めっきにより前記金属層と前記係止部材と前記第２の金属層とを形成する工程と、を備えることを特徴とする請求項２記載の微小貫通孔基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１９９１８８（Ｐ２０１０−１９９１８８Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４０５５５（Ｐ２００９−４０５５５）
【出願日】平成２１年２月２４日（２００９．２．２４）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２４日（２００９．２．２４）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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