JP2006332582A - Through-hole structure, micro relay and acceleration sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スルーホール構造、及び該スルーホール構造を採用したマイクロリレー、並びに前記スルーホール構造を採用した加速度センサに関するものである。 The present invention relates to a through-hole structure, a micro relay that employs the through-hole structure, and an acceleration sensor that employs the through-hole structure.
従来から、半導体微細加工技術を用いて形成されたマイクロリレーが提供されており、このようなマイクロリレーは、たとえば、リレー本体と、リレー本体の内面に設けられた固定接点を含む内部回路と、固定接点に接離する可動接点を備えてリレー本体に揺動自在に収納されるアーマチュアと、アーマチュアを駆動する電磁石装置とを備えている（たとえば、特許文献１）。 Conventionally, a microrelay formed using a semiconductor microfabrication technique has been provided. Such a microrelay includes, for example, a relay body, an internal circuit including a fixed contact provided on the inner surface of the relay body, An armature that includes a movable contact that contacts and separates from a fixed contact and is swingably accommodated in a relay body, and an electromagnet device that drives the armature are provided (for example, Patent Document 1).
そして、上記のリレー本体の一部には、リレー本体外の外部回路に前記内部回路を電気的に接続する電気接続部を有するスルーホールが貫設され、ここで、電気接続部は、スルーホールの内周面を覆う高導電率のめっき層からなり、たとえば、クロム、チタン、白金、コバルト、ニッケル、金、金とコバルトの合金、又はこれらの合金等が用いられている。
このようなマイクロリレーは非常に小型のものであるため、粉塵等の微小な異物によってもマイクロリレーのリレー動作が妨害されて、所望のリレー動作を得ることができなくなる場合があり、また、有害ガスによって接点金属（固定接点や可動接点を構成する金属）が汚染されるおそれがあるため、マイクロリレーはリレー本体内に粉塵や有害ガス等が入らないように密閉されるのが好ましい。 Since such a micro relay is very small, the relay operation of the micro relay may be hindered by minute foreign matters such as dust, and the desired relay operation may not be obtained. Since the contact metal (metal constituting the fixed contact or the movable contact) may be contaminated by the gas, the micro relay is preferably sealed so that dust, harmful gas, etc. do not enter the relay body.
しかしながら、リレー本体の一部には、リレー本体内の内部回路をリレー本体外の外部回路に電気的に接続するためにスルーホールを設けなくてはならず、このようなスルーホールは、リレー本体の内外を連通するように貫設されているものであるから、スルーホールを介してリレー本体内に粉塵やゴミ等の異物や有害ガスが侵入して、リレー動作に悪影響を及ぼしてしまうという問題があった。 However, a part of the relay body must be provided with a through hole in order to electrically connect the internal circuit in the relay body to an external circuit outside the relay body. Because it penetrates the inside and outside of the relay, foreign matter such as dust and debris and harmful gases enter the relay body through the through-hole and adversely affect the relay operation. was there.
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、スルーホールの開口を確実に閉塞できるスルーホール構造、及びマイクロリレー、並びに加速度センサを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a through-hole structure, a micro relay, and an acceleration sensor that can reliably close the opening of the through-hole.
上記の課題を解決するために、請求項１のスルーホール構造の発明では、スルーホールの内周面と、該スルーホールの一方の開口を覆う高導電率のめっき層を有し、該めっき層は、前記スルーホールの一方の開口を覆う部位の厚み寸法が、前記スルーホールの内周面を覆う部位の厚み寸法よりも大きく形成されていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention of the through-hole structure according to
請求項１のスルーホール構造の発明によれば、スルーホールの内周面だけではなく、スルーホールの一方の開口を覆う高導電率のめっき層を有しているから、スルーホールの開口を閉塞することができる。加えて、スルーホールの一方の開口を覆うめっき層の部位の厚み寸法を、スルーホールの内周面を覆うめっき層の部位の厚み寸法よりも大きくしているから、スルーホールの開口の閉塞を確実に行うことができるとともに、めっき層と基板の線膨張係数の違いに起因する熱応力を緩和して、めっき層の剥離や、基板の破損等を防止できる。 According to the invention of the through-hole structure of the first aspect, since the plating layer having a high conductivity covering not only the inner peripheral surface of the through-hole but also one opening of the through-hole is provided, the opening of the through-hole is blocked. can do. In addition, since the thickness dimension of the plated layer covering one opening of the through hole is larger than the thickness dimension of the plated layer covering the inner peripheral surface of the through hole, the through hole opening is blocked. While being able to carry out reliably, the thermal stress resulting from the difference in the linear expansion coefficient of a plating layer and a board | substrate can be relieve | moderated, and peeling of a plating layer, damage to a board | substrate, etc. can be prevented.
請求項２のスルーホール構造の発明では、請求項１の構成に加えて、前記めっき層は、前記スルーホールの内周面、及び前記スルーホールの一方の開口を覆う銅めっき層と、該銅めっき層の表面を覆う金層とからなることを特徴とする。
In the invention of the through hole structure of
請求項２のスルーホール構造の発明によれば、耐食性の高い金層により銅めっき層が覆われるので、銅めっき層の酸化や硫化を防止でき、しかも、酸洗浄による銅めっき層の溶解も防止することができる。
According to the invention of the through-hole structure of
請求項３のマイクロリレーの発明では、リレー本体と、該リレー本体の内面に設けられた固定接点を含む内部回路と、前記固定接点に接離する可動接点を備えて前記リレー本体に揺動自在に収納されるアーマチュアと、該アーマチュアを駆動する駆動手段とを備え、前記リレー本体の一部には、前記リレー本体外の外部回路と前記内部回路との電気的接続用のスルーホールが貫設され、該スルーホールは、請求項１又は２に記載のスルーホール構造を有していることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the relay main body includes a relay main body, an internal circuit including a fixed contact provided on the inner surface of the relay main body, and a movable contact that contacts and separates from the fixed contact. And a drive means for driving the armature, and a through hole for electrical connection between an external circuit outside the relay body and the internal circuit penetrates a part of the relay body. The through hole has the through hole structure according to claim 1 or 2.
請求項３のマイクロリレーの発明によれば、リレー本体の内部回路とリレー本体外の外部回路との電気的接続用のスルーホールが、請求項１又は２のスルーホール構造を有するので、請求項１又は２の効果が得られるとともに、スルーホールを介してリレー本体内に粉塵やゴミ等の異物、さらには有害ガスが侵入することを防止することができる。また、スルーホール閉塞用の部材を別途設ける必要がなくなるから、マイクロリレーを大型化することなくパッケージ等に収納することができる。加えて、スルーホールの他方の開口は、めっき層により閉塞されていないので、スルーホールの他方の開口を閉塞するようにバンプをリレー本体に載せれば、スルーホールによってバンプを位置決めでき、これによりマイクロリレーの実装を容易に行えるようになる。
According to the invention of the microrelay of
請求項４の加速度センサの発明では、半導体基板から形成され、重り部、該重り部を所定の間隙を有して囲繞する枠部、前記重り部と前記枠部とを連結する可撓性を有する梁部、及び該梁部に設けられ前記梁部の撓みに応じた検出信号を出力する検出部を有するセンサ部と、該センサ部の両面に各々設けられる絶縁性基板とからなるセンサ本体を備え、前記絶縁性基板の一部には、前記センサ本体外の外部回路と前記センサ本体内の検出部との電気的接続用のスルーホールが貫設され、該スルーホールは、請求項１又は２に記載のスルーホール構造を有していることを特徴とする。
The acceleration sensor according to
請求項４の加速度センサの発明によれば、センサ本体内の検出部とセンサ本体外の外部回路との電気的接続用のスルーホールが、請求項１又は２のスルーホール構造を有するので、請求項１又は２の効果が得られるとともに、スルーホールを介してセンサ本体内に粉塵やゴミ等の異物、さらには有害ガスが侵入することを防止することができる。また、スルーホール閉塞用の部材を別途設ける必要がなくなるから、加速度センサを大型化することなくパッケージ等に収納できる。加えて、スルーホールの他方の開口は、めっき層により閉塞されていないので、スルーホールの他方の開口を閉塞するようにバンプをセンサ本体に載せれば、スルーホールによってバンプを位置決めでき、これにより加速度センサの実装を容易に行えるようになる。
According to the invention of the acceleration sensor of
本発明は、スルーホールの開口を確実に閉塞できるという効果を奏するとともに、めっき層と基板の線膨張率の差に起因するめっき層の剥離や、基板の破損などを防止できるという効果を奏する。 The present invention has an effect that the opening of the through hole can be reliably closed, and an effect that the peeling of the plating layer due to the difference in the linear expansion coefficient between the plating layer and the substrate and the breakage of the substrate can be prevented.
以下に、本発明のスルーホール構造の一実施形態について図１〜図５を参照して説明する。 Below, one Embodiment of the through-hole structure of this invention is described with reference to FIGS.
（実施形態１）
本実施形態は、本発明のスルーホール構造をマイクロリレーに適用した例であり、本実施形態のマイクロリレーは、たとえば、常開接点と常閉接点とを備えたラッチング型リレーであり、図２に示すように、リレー本体Ｂと、リレー本体Ｂの内面に設けられた固定接点Ｓ１〜Ｓ４を含む内部回路と、固定接点Ｓ１〜Ｓ４に接離する可動接点（図示せず）を備えてリレー本体Ｂに揺動自在に収納されるアーマチュアＡと、アーマチュアＡを駆動する駆動手段となる電磁石装置４とを備えている。
(Embodiment 1)
This embodiment is an example in which the through-hole structure of the present invention is applied to a micro relay, and the micro relay of this embodiment is, for example, a latching type relay having a normally open contact and a normally closed contact. As shown in FIG. 3, the relay body B, an internal circuit including fixed contacts S1 to S4 provided on the inner surface of the relay body B, and a movable contact (not shown) that contacts and separates from the fixed contacts S1 to S4 are provided. An armature A housed in a swingable manner in the main body B and an
ここで、リレー本体Ｂは、ボディ１と、アーマチュアブロック２と、カバー３とで構成されている。
Here, the relay body B includes a
ボディ１は、ガラスを用いて矩形板状に形成され、図１（ａ）に示すように、四隅の近傍には、リレー本体Ｂの内面となるボディ１の上面側と、リレー本体Ｂの外面となるボディ１の下面側とを連通するスルーホール１０ａ〜１０ｄがブラスト加工又はエッチング等によって貫設されるとともに、ボディ１の長手方向両端側における短手方向中央部には、同様にスルーホール１０ｅ，１０ｆが貫設されている。これらスルーホール１０ａ〜１０ｆには、外部回路、たとえばマイクロリレーを実装するプリント基板の電気回路と、後述するランド１２ａ〜１２ｄ，１３ａ，１３ｂからなる内部回路とを電気的に接続する電気接続部１１ａ〜１１ｆが形成されている。
The
電気接続部１１ａ〜１１ｆは、いずれも同様の構成であるから、これらのうち、電気接続部１１ｅのみを例にあげて説明する。電気接続部１１ｅは、図１（ｃ）に示すように、スルーホール１１ｅの内周面と、スルーホール１１ｅの上面開口（つまりはリレー本体Ｂ内側のスルーホール１１ｅの開口）を覆うように形成された高導電率のめっき層、たとえば銅めっき層からなり、スルーホール１１ｅの内周面を覆う銅めっき層の部位Ｐ１は、厚み寸法ｔ１が小さく形成されるとともに、スルーホール１１ｅの上面開口を覆う銅めっき層の部位Ｐ２は、厚み寸法ｔ２が大きく形成されて、部位Ｐ２の厚み寸法ｔ２が部位Ｐ１の厚み寸法ｔ１より大きくなっている。ここで、銅めっき層の厚み寸法ｔ１，ｔ２の大きさは、ｔ１が１μｍ〜１００μｍ、ｔ２が１０μｍ〜２００μｍとなるのが好ましく、ｔ１が２μｍ〜１０μｍ、ｔ２が３０μｍ〜１００μｍとなるのが最適である。
Since all of the
このような電気接続部を備えるスルーホールは、たとえば、次のようにしてボディ１に形成される。まず、ガラス製のボディ１の下面側からブラスト加工によりスルーホールを形成するのであるが、このとき、スルーホールはボディ１の上面まで貫通しない未貫通孔としておく。次に、ブラスト加工により形成した未貫通孔の内周面及び底面に、電気接続部となる銅めっき層を形成する。ここで、上記の部位Ｐ１，Ｐ２によって厚み寸法ｔ１，ｔ２が異なる銅めっき層は、めっきの成長を選択的に促進させることにより得ることができる。たとえば、めっき液に所定の抑制剤や促進剤を添加すれば、スルーホールの内周面となる未貫通孔の内周面においてめっきの成長が抑制されるとともに、スルーホールの上面開口となる未貫通孔の底面においてめっきの成長が促進される効果を得ることができる。加えて、めっき液を所定の流速となるように攪拌することにより、上記の抑制、促進の効果を増大でき、これにより、所望の厚み寸法ｔ１，ｔ２を有する銅めっき層を得ることができる。そして、このように銅めっき層が形成された後に、ボディ１の上面を研磨することにより、銅めっき層をボディ１の上面に露出させる（つまりは未貫通孔の底部を除去して貫通孔とする）ことで、図１（ｃ）に示すような電気接続部を有するスルーホールが得られるのである。また、このようにすれば、ブラスト加工によって小径となるスルーホールの開口がめっきにより閉塞されることになるので、大径となるスルーホールの開口をめっきにより閉塞する場合に比べて効率的である。
The through hole provided with such an electrical connection portion is formed in the
一方、ボディ１の中央には、図１（ｂ）に示すように、ボディ１の上下両面に貫通した十字形の貫通孔１４が設けられており、貫通孔１４は、ボディ１の下面から上面にかけて徐々に断面積が小さくなるテーパー形状に形成されている。そして、ボディ１の上面には、薄膜１５が貫通孔１４を閉じるようにして密着接合されており、薄膜１５は、シリコンまたはガラスで形成され、エッチングまたは研磨などの加工を施すことで５〜５０μｍ程度、好ましくは２０μｍ程度の厚さに形成されている。そして、ボディ１に密着接合された薄膜１５と、ボディ１の貫通孔１４の内周面とで囲まれる空間部が、ボディ１に電磁石装置４を収納するための収容凹部１６となる。
On the other hand, as shown in FIG. 1 (b), a cross-shaped through
ボディ１の上面には、前述した固定接点Ｓ１〜Ｓ４を備えるランド１２ａ〜１２ｄ、及びグラウンドに用いられるランド１３ａ，１３ｂが形成されており、これらランド１２ａ〜１２ｄ，１３ａ，１３ｂからリレー本体Ｂの内部回路が構成されている。ここで、これらランド１２ａ〜１２ｄ，１３ａ，１３ｂは、たとえば、図１（ｄ）に示すように、スパッタリング等によって形成される金等の第１の層Ｌ１と、第１の層Ｌ１の表面にめっきによって形成される金等の第２の層Ｌ２とで構成されている。
ランド１２ａ〜１２ｄは、図１（ａ）に示すように、ボディ１の短手方向を長手方向とする長尺状に形成されており、長手方向においてボディ１の中央側の部位がそれぞれ固定接点Ｓ１〜Ｓ４となっている。また、これらランド１２ａ〜１２ｄは、長手方向において固定接点Ｓ１〜Ｓ４とは反対側の部位で各スルーホール１０ａ〜１０ｄの上面開口及びその周縁部を覆っており、これにより各ランド１２ａ〜１２ｄと各スルーホール１０ａ〜１０ｄの電気接続部１１ａ〜１１ｄとそれぞれ電気的に接続されている。また、ランド１３ａ，１３ｂは、図１（ａ）に示すように、ボディ１の短手方向を長手方向とする長尺状に形成されて、長手方向略中央部で各スルーホール１０ｅ，１０ｆの上面開口及びその周縁部を覆っている。これにより各ランド１３ａ，１３ｂと各スルーホール１０ｅ，１０ｆの電気接続部１１ｅ，１１ｆとそれぞれ電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1A, the
加えて、ボディ１の下面には、図３に示すように、各スルーホール１０ａ〜１０ｆの下面開口及びその周辺を覆うように、電気接続部１１ａ〜１１ｆとそれぞれ電気的に接続されるランド１７ａ〜１７ｆが形成されており、これらランド１７ａ〜１７ｆは、少なくともその表面が、クロム、チタン、白金、コバルト、ニッケル、金、金とコバルトの合金、又はこれらの合金等により形成されている。
In addition, on the lower surface of the
アーマチュアブロック２は、５０μｍ〜３００μｍ程度、好ましくは２００μｍ程度の厚みを有するシリコン基板をエッチングして形成され、アーマチュア基板２ａと、アーマチュア基板２ａの全周を包囲してアーマチュア基板２ａを揺動自在に支持するフレーム２ｂとを一体に備える。このアーマチュア基板２ａの下面には、図示しない矩形板状の磁性体が接合され、これによりアーマチュアＡが構成される。ここで、磁性体は、電磁軟鉄、電磁ステンレス、パーマロイなどの磁性材料を機械加工して形成され、接着、溶接、熱着、ロウ付けなどの方法で、アーマチュア基板２ａに接合される。尚、磁性体を機械加工により形成することで、厚みを大きくして吸引力を向上させることができる。
The
アーマチュア基板２ａは、図２に示すように、下面に磁性体（図示せず）が接合される長尺矩形状の磁性体保持部２０と、磁性体保持部２０の長手方向両端側にそれぞれ弾性変形可能に設けられたヒンジ片２１ａ，２１ｂとを一体に備え、ヒンジ片２１ａの下面には、固定接点Ｓ１，Ｓ２と接離する可動接点（図示せず）が接合され、ヒンジ片２１ｂの下面には、固定接点Ｓ３，Ｓ４と接離する可動接点（図示せず）が接合されている。
As shown in FIG. 2, the
この磁性体保持部２０の長手方向中央部の短手方向両側には、それぞれ短手方向へ突出する延設片２２が形成されており、延設片２２の先端面には凸部２２ａが設けられている。また、延設片２２の下面には、アーマチュア基板２ａのシーソー動作の支点となる支点部（図示せず）が形成されている。さらに、磁性体保持部２０の四隅には、各一対の突設片２５ａ，２５ｂが形成されており、これら突設片２５ａ，２５ｂの下面には、アーマチュアＡのシーソー動作のストッパーとなる当接部（図示せず）が形成されている。このような図示しない当接部は、アーマチュアＡを水平にした時に、対向するボディ１の上面と所定の間隔を有するように形成されている。
Extending
また、アーマチュア基板２ａの上下方向の長さ寸法は、フレーム２ｂの上下方向の長さ寸法よりも小さく形成されており、フレーム２ｂの下面に対してアーマチュアＡの下面（すなわち、磁性体の下面及び可動接点の下面）が上方に位置するようにアーマチュア基板２ａがフレーム２ｂに保持されている。これにより、フレーム２ｂをボディ１に接合した際に、アーマチュアＡの下面とボディ１の上面との間に、アーマチュアＡを揺動自在に収容するための空間部が形成される。
The length of the
フレーム２ｂは、アーマチュア基板２ａを全周を包囲できる程度の大きさを有する矩形枠状に形成されており、アーマチュア基板２ａの延設片２２，２２にそれぞれ対向する内側面には、各延設片２２の凸部２２ａと凹凸嵌合する凹部２３ａを備える延設片２３が一体に突設されている。そして、フレーム２ｂの延設片２３の凹部２３ａと、アーマチュア基板２ａの延設片２２の凸部２２ａとが凹凸嵌合することによって、アーマチュア基板２ａの長手方向での移動が規制されることになる。
The
上記のアーマチュア基板２ａとフレーム２ｂとは、弾性変形可能な弾性片２４によって一体に連結されており、以下に弾性片２４について説明する。弾性片２４は、アーマチュア基板２ａの磁性体保持部２０の短手方向における両側面と、該両側面にそれぞれ対向するフレーム２ｂの内側面とを一体に連結するものであり、アーマチュア基板２ａのシーソー動作の軸を中心として、線対称に４ヶ所設けられている。この弾性片２４は、フレーム２ｂと同一平面上でＵ字形に多数蛇行した形状に形成されており、このように蛇行した形状に形成することで、弾性片２４を長く形成することができ、アーマチュア基板２ａがシーソー動作する時に弾性片２４がねじられることで生じるばね力のばね定数を適切に小さくできるとともに、弾性片２４に加えられる応力も分散できる。尚、弾性片２４は、上下方向の厚みがフレーム２ｂの上下方向の厚みよりも薄く形成され、上下方向に交差する方向の厚みが、弾性片２４の上下方向の厚みよりも薄く形成されている。
The
そして、カバー３は、パイレックス（登録商標）のような耐熱ガラスにより矩形板状に形成され、下面にはアーマチュアＡを揺動自在に収容するための凹部（図示せず）が設けられている。
The
ボディ１に収容される電磁石装置４は、図２に示すように、ヨーク４０と、永久磁石４１と、コイル４２ａ，４２ｂと、基板４３とからなる。
As shown in FIG. 2, the
ヨーク４０は、電磁軟鉄等の鉄板を曲げ加工或いは鍛造加工することにより、長尺矩形板状の中央片４０ａの両端から、矩形板状の脚片４０ｂ，４０ｃがそれぞれ立ち上がった形状に形成されている。
The
永久磁石４１は、直方体形状であって、上面側の磁極面４１ａと下面側の磁極面４１ｂが互いに異極となるように着磁されている。そして、永久磁石４１は、磁極面４１ｂをヨーク４０の中央片４０ａの上面中央部に当接させた状態でヨーク４０に取着され、このとき、永久磁石４１の磁極面４１ａと、ヨーク４０の脚片４０ｂ，４０ｃの上面とが同一面上に位置するようにしている。
The
コイル４２ａは、脚片４０ｂと永久磁石４１との間の中央片４０ａの部位に直接巻回され、ヨーク４０の長手方向において脚片４０ｂと永久磁石４１とに当接することで、ヨーク４０の長手方向での位置決めがなされている。同様に、コイル４２ｂは、脚片４０ｃと永久磁石４１との間の中央片４０ａの部位に直接巻回され、ヨーク４０の長手方向において脚片４０ｃと永久磁石４１とに当接することで、ヨーク４０の長手方向での位置決めがなされている。
The
基板４３は長尺矩形状であり、ヨーク４０の中央片４０ａの下面に中央片４０ａの長手方向と基板４３の長手方向とが直交するように接合される。基板４３は、下面の長手方向両端部に導電部４３ａ，４３ａを有し、コイル４２ａ，４２ｂの両端が導電部４３ａ，４３ａにそれぞれ電気接続されている。
The
上記の部材により本実施形態のマイクロリレーは構成されており、各部材は次のようにして取り付けられている。アーマチュアブロック２は、ボディ１の周縁部１８に陽極接合等の方法で直接接合されることで、ボディ１に取り付けられ、カバー３は、アーマチュアブロック２の周縁部２６に陽極接合等の方法で直接接合されることで、アーマチュアブロック２に取り付けられている。これにより内部が密閉されたリレー本体Ｂが構成されるとともに、アーマチュアＡがリレー本体Ｂ内に揺動自在に収納される。ここで、リレー本体Ｂ内に不活性ガスを充填しておけば、固定接点と可動接点の接触信頼性を向上することができる。
The micro relay of this embodiment is comprised by said member, and each member is attached as follows. The
また、アーマチュアＡは、アーマチュアＡのヒンジ片２１ａの可動接点（図示せず）と固定接点Ｓ１，Ｓ２とが対向するとともに、ヒンジ片２１ｂの可動接点（図示せず）と固定接点Ｓ３，Ｓ４とが対向するようにしてリレー本体Ｂに収納されており、これら可動接点及び固定接点Ｓ１〜Ｓ４によってアーマチュアＡの揺動により接離する接点機構が構成されている。一方、電磁石装置４は、脚片４０ｂ，４０ｃの先端を上向きにして、ボディ１の収容凹部１６に収容される。このとき、上述したように、収容凹部１６の貫通孔１４は、ボディ１の下面から上面にかけて徐々に断面積が小さくなるテーパー形状に形成されているので、電磁石装置４をボディ１に収容し易くなっている。
The armature A includes a movable contact (not shown) of the hinge piece 21a of the armature A and the fixed contacts S1 and S2, and a movable contact (not shown) of the
このように形成されたマイクロリレーには、図３に示すように、金、銀、銅、半田等の導電性材料からなるバンプ５ａ〜５ｈが密着接合される。ここで、バンプ５ａ〜５ｆは、ボディ１の下面のランド１７ａ〜１７ｆに載せられて、各スルーホール１０ａ〜１０ｆの下面開口を塞ぐように、熱等で密着接合されており、バンプ５ｇ，５ｈは、電磁石装置４の導電部４３ａ，４３ａに熱等で密着接合されている。そして、マイクロリレーをプリント基板（図示せず）に実装するには、ボディ１の下面に設けたバンプ５ａ〜５ｈを用いてフリップチップ実装すればよく、これにより、リレー本体Ｂ内のランド１２ａ〜１２ｄ，１３ａ，１３ｂが各スルーホール１０ａ〜１０ｆの電気接続部１１ａ〜１１ｆを介してプリント基板の電気回路と接続され、同時に電磁石装置４のコイル４２ａ，４２ｂが導電部４３ａ，４３ａを介してプリント基板の電気回路に接続されることになる。ここで、ランド１３ａ，１３ｂは、電気接続部１１ｅ，１１ｆを介してプリント基板（図示せず）の接地極と電気的に接続されることで、マイクロリレーの特性インピーダンス低減用のグラウンドとして作用する。
As shown in FIG. 3, bumps 5a to 5h made of a conductive material such as gold, silver, copper, or solder are tightly bonded to the microrelay formed in this way. Here, the
次に、このマイクロリレーの動作について説明する。マイクロリレーの電磁石装置４のコイル４２ａ，４２ｂに所定方向から通電すると、アーマチュアＡの磁性体（図示せず）が一方の脚片２０ｂに吸引され、これに伴なって、アーマチュアＡは、磁性体保持部２０の延設片２２の下面に設けられた支点部（図示せず）の頂点を支点としてシーソー動作し、磁性体保持部２０の突設片２５ａ，２５ａの下面に設けられた当接部（図示せず）がボディ１の上面に当接した状態となる。このような当接部を設けることで、磁性体と薄膜１５とが直接衝突しないようにして、これにより磁性体や薄膜１５が破損する事態を防止している。そして、この状態では、アーマチュアＡのヒンジ片２１ａの下面に設けられた可動接点（図示せず）が、固定接点Ｓ１，Ｓ２と所定の接圧で接触し、これにより固定接点Ｓ１，Ｓ２間が閉じられる。尚、この状態で、コイル４２ａ，４２ｂへの通電を停止した際には、永久磁石４１から発生される磁束が、磁性体→脚片４０ｂ→永久磁石４１という閉磁路を通ることによって、接点オン状態が保持される。
Next, the operation of this micro relay will be described. When the
一方、コイル４２ａ，４２ｂの通電方向を上記の場合とは逆方向とすると、磁性体が他方の脚片４０ｃに吸引され、弾性片２４のねじり復帰力も加わって、アーマチュアＡは、支点部の頂点を支点して、上記とは反対方向へシーソー動作し、磁性体保持部２０の突設片２５ｂ，２５ｂの下面に設けられた当接部（図示せず）がボディ１の上面に当接した状態となる。そして、この状態では、アーマチュアＡのヒンジ片２１ｂの下面に設けられた可動接点（図示せず）が、固定接点Ｓ３，Ｓ４と所定の接圧で接触し、これにより固定接点Ｓ３，Ｓ４間が閉じられる。尚、この状態で、コイル４２ａ，４２ｂへの通電を停止した際には、永久磁石４１から発生される磁束が、磁性体→脚片４０ｃ→永久磁石４１という閉磁路を通ることによって、接点オン状態が保持される。
On the other hand, when the energization direction of the
このように、本実施形態のマイクロリレーは、コイル４２ａ，４２ｂへの通電方向によって、常開接点と常閉接点とが切り換えられるラッチング型リレーとなっている。
Thus, the micro relay of the present embodiment is a latching type relay in which the normally open contact and the normally closed contact are switched depending on the energization direction to the
以上述べた本実施形態のマイクロリレーによれば、リレー本体Ｂの内部回路となるランド１２ａ〜１２ｆ，１３ａ，１３ｂと、リレー本体Ｂ外の外部回路（たとえばプリント基板の電気回路）との電気的接続用のスルーホール構造が、スルーホール１０ａ〜１０ｆの内周面だけではなく、スルーホール１０ａ〜１０ｆの上面開口を覆う銅めっき層を有するので、スルーホール１０ａ〜１０ｆの上面開口を覆う銅めっき層の部位Ｐ２によってスルーホール１０ａ〜１０ｆの上面開口を閉塞でき、これによりスルーホール１０ａ〜１０ｆを介してリレー本体Ｂ内に粉塵やゴミ等の異物、さらには固定接点や可動接点の金属を汚染する有害ガス等が侵入することを防止することができる。また、このようにスルーホール１０ａ〜１０ｆの上面開口を覆ってリレー本体Ｂ内を密閉することで、リレー本体Ｂ内に不活性ガスを充填することが可能になり、これにより、接点の接触信頼性を向上することができる。
According to the microrelay of this embodiment described above, the electrical connection between the
加えて、スルーホール１０ａ〜１０ｆの上面開口を覆うめっき層の部位Ｐ２の厚み寸法ｔ２を、スルーホール１０ａ〜１０ｆの内周面を覆うめっき層の部位Ｐ１の厚み寸法ｔ１よりも大きくしているので、スルーホール１０ａ〜１０ｆの上面開口を確実に閉塞することが可能になり、リレー本体Ｂ内に異物や有害ガス等が侵入することを確実に防止することができる。さらに、スルーホール１０ａ〜１０ｆの内周面を覆うめっき層の部位Ｐ１では、めっき層の材質（本実施形態では銅）と、スルーホール１０ａ〜１０ｆが形成されるボディ１の材質（本実施形態ではガラス）との線膨張係数の違いに起因する熱応力を緩和して、めっき層の剥離や、ボディ１の破損などを防止することができる。
In addition, the thickness dimension t2 of the plating layer portion P2 covering the upper surface openings of the through
しかも、リレー本体外側のスルーホール１０ａ〜１０ｆの開口、つまりはスルーホール１０ａ〜１０ｆの下面開口は、電気接続部１１ａ〜１１ｆとなる銅めっき層により閉塞されていないので、上記のようにスルーホール１０ａ〜１０ｆの下面開口を閉塞するようにバンプ５ａ〜５ｆをリレー本体Ｂに載せれば、スルーホール１０ａ〜１０ｆによってバンプ５ａ〜５ｆが位置決めされるので、バンプ５ａ〜５ｆの密着接合が行い易くなり、これによりマイクロリレーの実装を容易に行えるようになる。
In addition, since the openings of the through
また、本実施形態では、スルーホールの内周面に形成される銅めっき層にリレー本体内側のスルーホールの開口を覆う防塵、防ガス用の部位を一体に設けているから、たとえば、スルーホール閉塞用の部材を別途設ける場合と比べて、製造コストを削減できる。さらに、このようなスルーホール閉塞用の部材が必要なくなることによってマイクロリレーを大型化しなくて済むから、マイクロリレーを大型化することなくパッケージ等に収納することができる（つまりは、マイクロリレーをチップサイズでパッケージングできる）。しかも、本実施形態では、防塵、防ガス用の部位を銅めっき層の形成時に同時に形成することができるから、製造工程も削減することができる。 Further, in the present embodiment, the copper plating layer formed on the inner peripheral surface of the through hole is integrally provided with a dust-proof and gas-proof portion that covers the opening of the through-hole inside the relay body. The manufacturing cost can be reduced as compared with the case where a closing member is provided separately. Furthermore, since it is not necessary to increase the size of the microrelay by eliminating the need for such a through-hole closing member, the microrelay can be housed in a package or the like without increasing the size of the microrelay (that is, the microrelay is chipped). Can be packaged by size). In addition, in this embodiment, the dustproof and gasproof parts can be formed simultaneously with the formation of the copper plating layer, and therefore the manufacturing process can be reduced.
ところで、上記の例では、電気接続部１１ａ〜１１ｆは、図１に示すように、スルーホール１０ａ〜１０ｆの内周面と、スルーホール１０ａ〜１０ｆの上面開口（つまりはリレー本体Ｂ内側のスルーホール１０ａ〜１０ｆの開口）を覆うように形成された銅めっき層からなるが、電気接続部１１ａ〜１０ｆは、この例に限られるものではない。
By the way, in the above example, as shown in FIG. 1, the
たとえば、図４に示すように、電気接続部１１ａを、スルーホール１０ａの内周面、及びスルーホール１０ａの上面開口（つまりはリレー本体Ｂ内側のスルーホール１０ａの開口）を覆うように形成された銅めっき層１９ａと、銅めっき層１９ａの表面を覆う金層１９ｂとからなるようにしてもよい。ここで金層１９ｂは、厚み寸法が０．０１μｍ〜２０μｍとなるのが好ましく、０．１μｍ〜５μｍとなるのが最適である。尚、銅めっき層１９ａについては上記の例と同様である。
For example, as shown in FIG. 4, the electrical connecting
このような電気接続部１１ａは、上述したようにめっきの成長を選択的に促進させることで銅めっき層１９ａを形成した後に、金層１９ｂを銅めっき層１９ａの表面に形成することで得ることができる。ここで、金層１９ｂの形成方法としては、たとえば、ボディ１の上下全面（表裏全面）に金をスパッタした後にパターニングする方法を用いることができる。この他、ボディ１の上下全面に金をスパッタしておき、このスパッタした金上に電解めっきによりさらに金めっきを形成した後にパターニングする方法や、ボディ１の上下全面に無電解めっきにより金めっきを形成した後にパターニングする方法を用いても良く、置換型無電解めっきにより銅めっき層１９ａの表面のみに金めっきを形成する方法を用いても良い。また、これらの他、状況に応じて好適な方法を用いることができる。
Such an
このように銅めっき層１９ａの表面を金層１９ｂで覆うようにすれば、銅めっき層１９ａの酸化や硫化を防止でき、しかも、酸洗浄による銅めっき層１９ａの溶解も防止することができる。図４では、電気接続部１１ａの例を示しているが、電気接続部１１ｂ〜１１ｆについても同様の構成とすることができる。
Thus, if the surface of the
尚、本実施形態のマイクロリレーは、アーマチュアＡを駆動する駆動手段として、永久磁石４１を用いた有極型の電磁石装置４を用いているが、永久磁石を用いない無極型の電磁石装置を用いても良い。
In the microrelay of this embodiment, the
また尚、本発明のスルーホール構造は、本実施形態のラッチング型のマイクロリレーに限られるものではなく、この他の種々のリレーに採用することができる。 In addition, the through-hole structure of the present invention is not limited to the latching type micro relay of the present embodiment, and can be employed in other various relays.
（実施形態２）
本実施形態は、本発明のスルーホール構造を加速度センサに適用した例であり、本実施形態の加速度センサは、図５に示すように、センサ部６と、センサ部６の一面側（図５における上面側）に設けられる上側カバー７と、センサ部６の他面側（図５における下面側）に設けられる下側カバー８とからなるセンサ本体９を備えている。尚、以下の説明では、図５における上方をセンサ本体９の上方、図５における下方をセンサ本体９の下方とする。
(Embodiment 2)
This embodiment is an example in which the through-hole structure of the present invention is applied to an acceleration sensor. The acceleration sensor of this embodiment includes a sensor unit 6 and one surface side of the sensor unit 6 as shown in FIG. The sensor
センサ部６は、シリコン基板等の矩形状の半導体基板６０から形成されており、半導体基板６０をエッチング等することによって、略矩形板状の重り部６１と、重り部６１を所定の間隙を有して囲繞する枠部６２と、重り部６１と枠部６２とを所定箇所で連結する可撓性を有する梁（ビームともいう）部６３とが形成されている。
The sensor unit 6 is formed of a
また、梁部６３の上面側には、イオン注入等によってピエゾ抵抗からなる検出部（図示せず）が設けられており、センサ部６の上面側には、前記の検出部と電気的に接続される検出回路（図示せず）が設けられている。さらに、センサ部６の枠部６２には、枠部６２を上下に貫通するスルーホール（図示せず）が設けられており、これによりセンサ部６の検出回路を後述する下側カバー８のランド等の電気回路（図示せず）に接続できるようにしている。
A detection unit (not shown) made of piezoresistor is provided on the upper surface side of the
上側カバー７は、センサ部６の上面側の全面を覆う程度の大きさに形成されたガラス基板等の絶縁性基板からなり、陽極接合等によってセンサ部６（枠部６２）の上面側に接合されている。
The
下側カバー８は、上側カバー７と同様に、センサ部６の下面側の全面を覆う程度の大きさに形成されたガラス基板等の絶縁性基板からなり、陽極接合等によってセンサ部６（枠部６２）の下面側に接合されている。また、下側カバー８の上面側には、センサ部６のスルーホールを介して検出回路と電気的に接続される前述のランド等の電気回路（図示せず）が設けられている。
The
さらに、下側カバー８には、センサ本体９の内面となる下側カバー８の上面側と、センサ本体９の外面となる下側カバー８の下面側とを連通するスルーホール８０，８０がブラスト加工又はエッチング等によって貫設されている。これらスルーホール８０，８０には、センサ本体９外の外部回路、たとえば加速度センサを実装するプリント基板の電気回路と、下側カバー８の電気回路とを電気的に接続する電気接続部８１が形成されており、これによりセンサ本体９内の検出部とプリント基板の電気回路とが接続可能となっている。
Further, the
ここで、電気接続部８１は、上記実施形態１で述べた電気接続部１１ａ〜１１ｆと同様に、スルーホール８０の内周面と、スルーホール８０の上面開口（下側カバー８の上面側のスルーホール８０の開口）を覆うように形成された高導電率のめっき層、たとえば銅めっき層からなり、スルーホール８０の内周面を覆う銅めっき層の部位Ｐ３は、厚み寸法ｔ３が小さく形成されるとともに、スルーホール８０の上面開口を覆う銅めっき層の部位Ｐ４は、厚み寸法ｔ４が大きく形成されて、部位Ｐ４の厚み寸法ｔ４が部位Ｐ３の厚み寸法ｔ３より大きくなっている。ここで、銅めっき層の厚み寸法ｔ３，ｔ４の大きさは、ｔ３が１μｍ〜１００μｍ、ｔ４が１０μｍ〜２００μｍとなるのが好ましく、ｔ３が２μｍ〜１０μｍ、ｔ４が３０μｍ〜１００μｍとなるのが最適である。尚、このような電気接続部８１を有するスルーホール８０は、上記実施形態１で述べた方法と同様の方法で得ることができるから、本実施形態では説明を省略する。
Here, the
以上により構成された加速度センサでは、センサ本体９の厚み方向の成分を含む外力（すなわち、加速度）が作用すると、重り部６１の慣性によって梁枠６３と重り部６１とがセンサ本体９の厚み方向に相対的に変位し、結果的に梁部６３が撓んでピエゾ効果により検出部の抵抗値が変化することになる。つまり、検出部の抵抗値の変化を検出することによりセンサ本体９に作用した加速度を検出することができるようになっている。
In the acceleration sensor configured as described above, when an external force including a component in the thickness direction of the sensor body 9 (that is, acceleration) is applied, the
また、この加速度センサでは、上側カバー７及び下側カバー８によって、重り部６１を囲む空間を形成することで、重り部６１が梁部６３に対して相対的に移動する際には、重り部６１に対して空気による制動力（いわゆるエアダンプ効果）が作用するように構成してある。そのため、加速度の過入力による重り部６１の過変位に起因する梁部６３の折れ等の破損を防止できるようにしている。
In this acceleration sensor, a space surrounding the
以上述べた本実施形態の加速度センサによれば、センサ本体９内の検出部と、センサ本体９外の外部回路（たとえばプリント基板の電気回路）との電気的接続用のスルーホール構造が、スルーホール８０の内周面だけではなく、スルーホール８０の上面開口を覆う銅めっき層を有するので、スルーホール８０の上面開口を覆う銅めっき層の部位Ｐ４によってスルーホール８０の上面開口を閉塞でき、これによりスルーホール８０を介してセンサ本体９内に粉塵やゴミ等の異物、さらには金属を汚染する有害ガス等が侵入することを防止することができる。また、このようにスルーホール８０の上面開口を覆ってセンサ本体９内を密閉することで、重り部６１のエアダンプ効果を向上できる。
According to the acceleration sensor of the present embodiment described above, the through-hole structure for electrical connection between the detection unit in the sensor
加えて、スルーホール８０の上面開口を覆うめっき層の部位Ｐ４の厚み寸法ｔ４を、スルーホール８０の内周面を覆うめっき層の部位Ｐ３の厚み寸法ｔ３よりも大きくしているので、スルーホール８０の上面開口を確実に閉塞することが可能になり、センサ本体９内に異物や有害ガス等が侵入することを確実に防止することができる。さらに、スルーホール８０の内周面を覆うめっき層の部位Ｐ３では、めっき層の材質（本実施形態では銅）と、スルーホール８０が形成される下側カバー８の材質（本実施形態ではガラス）との線膨張係数の違いに起因する熱応力を緩和して、めっき層の剥離や、下側カバー８の破損などを防止することができる。
In addition, since the thickness dimension t4 of the plating layer portion P4 covering the upper surface opening of the through
しかも、センサ本体外側のスルーホール８０の開口、つまりはスルーホール８０の下面開口は、電気接続部８１となる銅めっき層により閉塞されていないので、スルーホール８０の下面開口を閉塞するようにバンプをセンサ本体９に載せれば、スルーホール８０によってバンプを位置決めできるから、バンプの密着接合が行い易くなり、これにより加速度センサの実装を容易に行えるようになる。
Moreover, since the opening of the through
また、本実施形態では、スルーホールの内周面に形成される銅めっき層にセンサ本体内側のスルーホールの開口を覆う防塵、防ガス用の部位を一体に設けているから、たとえば、スルーホール閉塞用の部材を別途設ける場合と比べて、製造コストを削減できる。さらに、このようなスルーホール閉塞用の部材が必要なくなることによって加速度センサを大型化しなくて済むから、加速度センサを大型化することなくパッケージ等に収納することができる（つまりは、加速度センサをチップサイズでパッケージングできる）。しかも、本実施形態では、防塵、防ガス用の部位を銅めっき層の形成時に同時に形成することができるから、製造工程も削減することができる。 Further, in the present embodiment, a dust-proof and gas-proof part that covers the opening of the through-hole inside the sensor body is integrally provided on the copper plating layer formed on the inner peripheral surface of the through-hole. The manufacturing cost can be reduced as compared with the case where a closing member is provided separately. Furthermore, since it is not necessary to increase the size of the acceleration sensor by eliminating the need for such a through-hole closing member, the acceleration sensor can be housed in a package or the like without increasing the size of the acceleration sensor (that is, the acceleration sensor is mounted on a chip). Can be packaged by size). In addition, in this embodiment, the dustproof and gasproof parts can be formed simultaneously with the formation of the copper plating layer, and therefore the manufacturing process can be reduced.
ところで、本実施形態においても、上述の図４の場合と同様に、電気接続部８１を、スルーホールの内周面、及びスルーホールの上面開口を覆うように形成された銅めっき層（図示せず）と、銅めっき層（図示せず）の表面を覆う金層（図示せず）とからなるようにしてもよい。
By the way, also in this embodiment, as in the case of FIG. 4 described above, a copper plating layer (not shown) is formed so that the
尚、本実施形態の加速度センサは、加速度を検出する手段としてピエゾ効果を利用しているが、この他、静電容量を利用するものであってもよい。また尚、本発明のスルーホール構造は、上記の加速度センサに限られるものではなく、たとえば、圧力や、モーメント等、その他の物理量を検出するためのセンサにも採用することができる。 The acceleration sensor according to the present embodiment uses the piezo effect as means for detecting acceleration, but may also use capacitance. In addition, the through-hole structure of the present invention is not limited to the acceleration sensor described above, and can also be employed as a sensor for detecting other physical quantities such as pressure and moment.
１ ボディ
１０ａ〜１０ｆ スルーホール
１１ａ〜１１ｆ 電気接続部
Ｐ１，Ｐ２ めっき層の部位
Ｓ１〜Ｓ４ 固定接点
DESCRIPTION OF
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