KR100334312B1 - 자석마이크로접촉기및그제조방법 - Google Patents

Abstract

하나 또는 둘이상의 전도재(13,14,15)로 만들어진 가요성 비임(5)로 이루어진 자석에 의해 활성될 수 있는 마이크로접촉기로서, 그 한단부(4)가 다리부(3)의 중간을 경유하여 한 절연기부(1)에 부착되며, 그 말단부(6)은 상기 기부(1)상에 배치된 한 접촉 스터드(2) 위에 배치되고, 상기 다리부(3)과 스터드(2)는 전도재로 형성되고, 한 외부 전자회로로의 연결수단(7,8,9,10)이 제공되며, 상기 비임(5)가 적어도 부분적으로 강가성재로 구성되고, 비임(5), 다리부(3) 그리고 스터드(2)가 기부 두 면적 (9,10)으로부터의 전도재 전착에 의해 형성되며, 상기 전착이 뒤에 제거되는 연속된 마스크(20,30,40)을 통해 수행된다.

Description

자석 마이크로접촉기 및 그 제조방법

본 발명은 자기 마이크로 접촉기에 대한 것이며, 접촉 스터드가 제공된 기판위에 고정되는 가요성 비임으로 구성되는 수십 마이크론의 크기를 가지며, 상기 비임이 적어도 부분적으로 자석으로 뜰어당겨질 수 있어서 전기적 접촉을 개방 또는 폐쇄시킬 수 있는 강자성체재로 만들어지는 것에 관한 것이다.

본 발명은 다양한 전도재의 전착에 의해 상기 마이크로접촉기가 얻어질 수 있도록 하는 제조방법에 관한 것이다.

자석의 접근에 의해 발생된 자장의 영향을 받아 전기회로가 개방 또는 폐쇄될 수 있도록 하는 장치가 오랜기간동안 알려져 왔으며, 그같은 장치의 구성뿐 아니라 이들의 소형화와 관련된 기본적인 원리가 개선되어 왔다.

US 특허 3 974 468호에서 공개된 장치중 하나가 그 구성과 관련하여서 언급되는데, 이 특허에서 비-강자성의 가요성 전도 스트립이 구부려지며, 다음에 접촉 스터드를 지니는 지지부상에 고정되고, 상기 스트립부분이 접촉부를 폐쇄시키기 위해 자석에 의해 끌어당겨질 수 있는 강자성재로 부분적으로 커버되는 지지부와 마주한다. 스트립의 크기는 줄어들며, 수십마이크론의 크기를 갖는 부분들의 기계적어셈블리를 만들어냄은 불가능하다.

소형화와 관련하여서는, 마이크로-기계가공 기술, 그리고 특히 실리콘 웨이퍼 에칭기술이 매우 작은 크기의 구조가 얻어질 수 있도록 한다. 가령, 특허 DD 248 454호는 베이스와 탄성 스트립이 실리콘 플레이트의 에칭에 의해 형성되는 자기 접촉기를 공개하며, 도체 또는 강자성체가 되기위해 필요한 부분들이 전착된다. 알수 있는 바와 같이, 이같은 구성방법은 각기 다른 타입의 기술을 포함하는 일련의 단계를 필요로 하는 단점을 갖는다.

매우 작은 크기의 중첩된 전도 스트립으로 구성된 구조가 특히 전자회로를 위한 상호연결 플레이트를 발생시킬 목적으로 마스크를 통해 연속 전착단계에 의해 얻어질수 있다. 가령, 특허 EP 0 459 665호는 마스크가 최종제품에서 보존되는 이전타입의 장치를 공개한 것이다. 미국특허 4 899 439 호에서는 삼차원의 중공 강성구조를 얻기 위해 마스크를 제거하는 것이 제안된다. 그러나 두 상기예에서 만약 접착층이 무시되면, 전체 전착처리는 단일 재료로 수행되며 이로부터 새로운 응용이 생각될수 있도록 하는 추가의 강자성 특성없이 단지 전도특성만이 기대된다. 따라서 얻어진 스트립 또는 비임구조는 기계적 특성을 갖지 않으며, 특히 어떠한 가요성도 갖지 않는다.

그러나, 상기에서 설명된 바와 같은 기술의 상태에서 출원인은 이미 "리이드(reed)"타입의 마이크로 접촉기를 개발하였는데, 이는 재료처리 및 강자성 특성을 사용하므로써 수십마이크론의 크기를 갖는다. 이같은 타입의 한 "리이드"마이크로접촉기는 본원 명세서에서 참고로 인용되는 EP 0 602 538호 발명의 목적이다. 공개된 바의 장치는 마스크를 통해 전도재와 강자성재의 전착에 의해 얻어지며, 서로 마주하며 일정공간으로 분리되는 두 개의 강자성 비임을 얻을 수 있도록 하고, 적어도 비임중 하나가 가요성이 있고 발에 의해 지지대로 연결된다. 완전한 만족을 제공한다해도, 이같은 타입의 장치는 리이드 접촉기의 유용한 단점을 가지며, 자기 흐름 발생기의 정확한 위치정함과 다른 강자성 부분과의 접근에 의해 유도될 수 있는 방해에 너무 민감함을 사용한다.

따라서 본 발명의 목적은 이들의 단점이 극복될 수 있도록 하는 자석 마이크로접촉기를 제공하는 것이며, 이에 의해서 이를 활성시키기 위해 자석의 위치를 정함이 그같은 큰 정밀도를 필요로 하지 않고, 다른 강자성부분의 근접에 의해 그 동작이 영향을 받지도 않는다. 다음의 설명에서 알수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로접촉기는 더욱더 작은 두께를 가지며 EP 0 602 538호에서 공개된 바와 같아서, 이를 제조하기 위해 필요한 단계의 수가 적으므로 적은비용으로 생산될 수 있는 장점을 갖춘다.

따라서 본 발명의 또다른 목적은 수신 마이크론 크기를 갖는 자석 마이크로접촉기가 유용한 기계가공기술 또는 마이크로 기계가공 기술이 허용되지 않는 바람직한 방법으로 얻어질 수 있도록 하는 생산방법을 제공한다.

본 발명에 따른 자석 마이크로접촉기는 하기에서 "MMC 접촉기"로 지정될 것이다.

따라서 본 발명은 하나 또는 둘이상의 전도재로 만들어진 가요성 비임으로 이루어진 MMC 접촉기에 대한 것으로, 그 한단부가 다리부의 중간을 경유하여 기부에 부착되며, 그 말단부는 상기 기부상에 배치된 한 접촉스터드 위에 배치되고, 상기 다리부와 스터드는 전도재로 형성되고, 상기 비임의 적어도 한 부분이 자석에의해 활성화될 수 있는 강자성재로 구성되고, 비임의 말단부가 접촉 스터드를 향하거나 이로부터 멀어지도록 하여 전기적 접촉을 하거나 떨어지도록 할 수 있다.

본 발명의 또다른 목적은 다음의 연속적인 단계로 이루어지는 앞선 타입의 자석 마이크로접촉기를 전착에 의해 생산하는 방법을 제공하는 것이다:

a) 절연기부상에 두 개의 분리된 전도지역을 형성시키고;

b) 감광성내식막을 침착시키므로써 첫 번째 마스크를 형성시키고 이를 구성시키어 전도지역 위에 이들의 마주하는 에지 가까이에 각각 배치되는 적어도 두개의 윈도우를 형성하도록 하며;

c) 전착에 의해 금속을 성장시키어 금속이 감광성내식막 표면과 같은 표면을 이룰때까지 윈도우내에 스터드를 발생시키도록 하고;

d) 감광성내식막층을 전착시키므로써 두 번째 마스크를 형성시키고 전 두께에 걸쳐 한 단일 스터드 위로 윈도우를 구성시키며, 그 위도우가 낮은 종횡비, 즉 테이퍼벽을 갖고;

e) 감광성내식막층, 별 그리고 단계 d)에서 형성된 윈도우 저부 전표면에서 전착에 의해 중간 금속화층을 성장시키며;

f) 두꺼운 감광성내식막층을 전착시키므로써 세번째 마스크를 형성시키고, 기부의 전도지역과 마주하는 에지에 인접하여 위치하는 스터드의 가장 멀리있는 에지들 사이에서 연장되는 채널 전두께를 구성시키며;

g) 전착에 의해 강자성재를 성장시키며 비임을 형성하도록 하고, 이같은 단계가 접촉을 개선시키기 위한 비 자석재의 전착에 의해 처리되며;

h) 압축재의 전착에 의해 성장시키고;

i) 하나 또는 둘 이상의 단계로 화학적 및 기계적 또는 단지 화학적으로 감광성내식막층 및 중간 금속화층을 제거하도록 한다.

전착이 수행되는 마스크는 공지의 방법으로 얻어지며, 이 방법은 "감광성내식막"이라는 용어에 의해 표시되는 감광성 내식막층을 구성하여 바람직한 위치에 윈도우를 배치시키도록 한다.

사용된 감광성내식막의 타입에 따라, 그리고 사용된 동작조건에 따라, 발생된 윈도우 종횡비를 수정하는 것이 가능하다. 일반적으로 감광성내식막 제조업자에 의해 추천되는 최적조건을 따르므로써 최고의 종횡비를 갖는, 즉 거의 수직벽을 갖는 윈도우를 얻는다. 반면에 최적 추천조건에서 멀어지므로써 최조 종횡비, 즉 테이퍼 벽을 갖는 윈도우를 얻는다.

비임의 전착을 위해 단계 g)에서 사용된 강자성재는 가령 20/80비의 철-니켈합금이다.

단계 h)에서, 사용된 압축재는 가령 크롬이다. 단계 h)는 삭제되며 단계 g)에 선행되며 인장금속의 전착을 수헹함으로서 구성되는 단계 h')에 의해 대체된다. 접촉의 개선을 위해 사용된 재료는 금(gold)이다.

따라서, 상기에서 막설명된 바의 방법중 단계 a)내지 g) 및 i)단계를 수행하므로써, 비임과 접촉 스터드의 말단부가 자유공간에 의해 분리되는 MMC 접촉부를얻는다. 이는 첫번째 실시 모드에 해당되며 정상시에는 자장의 부재시에 개방되는 MMC 접촉부가 얻어질 수 있도록 한다.

반면에, 방법 a) 내지 i) 의 단계를 수행하므로써 비임의 강제된 구부림이 자장의 부재시에 말단과 접촉스터드 사이의 접촉을 만드는 MMC 접촉부를 얻도록 한다. 이는 두번째 실시모드에 해당하며, 이 실시모드가 폐쇄되는 MMC 접촉부가 얻어질 수 있도록 한다.

본 발명의 특징 및 장점은 하기 상세한 설명으로부터 더욱 명확하게 이해될 것이다.

제1도 및 2도는 첫 번째 실시예에 따른 MMC 접촉기를 도시한다. 이는 접촉스터드(2)와 다리부(3)을 지지하는 절연기부(1)로 구성되며, 그 상부상에 말단부(6)의 비임(5)가 접촉스터드(2) 위에 배치되며 작은 자유공간에 의해 이로부터 분리되는 비임(5)의 단부(4)가 올려다 놓인다. 기부는 전자회로로의 MMC 접촉기 연결을 용이하게 할 수 있는 두 개의 다른 스터드(7)(8)을 포함 할 수 있다. 스터드(7)(8)은 금속화에 의해 얻어지는 전기적 전도부(9)(10)에 의해 스터드(2)와 다리부(3)으로 각각 연결된다. 하기에서 알수 있는 바와 같이, 각층은 기부(1)에 부착하도록된 첫번째 층(9a)(각각 10a), 그리고 전착의 성장을 개선하도록 된 두번째 층(9b)(각각 10b)로 구성된다. 다리부와 비임은 높은질의 전기적접촉을 보장하도록 선택되는 전도재(11)의 전착에 의해 얻어진다. 스터드(2)의 높이는 5와 10㎛ 사이이며 다리부(2)의 기저부로부터 비임(5)의 상부면까지의 높이는 10과 25㎛ 사이여서 비임의 말단부(6)과 스터드(2)를 분리시키는 공간은 2와 5㎛ 사이이도록 한다. 비임은 각각 20/80 비로 철-니켈 합금과 같은 낮은 히스테리시스를 갖는 강자성재(14)의 전착에 의해 얻어진다. 상기 전착은 금층과 같은 접촉부를 개선시키도록 된 더욱 작은층(13)의 전착에 의해 선행된다. 제2도에서 더욱 선명하게 알수 있는 바와 같이, 이같은 비임은 3과 10㎛ 사이의 두께, 5와 20㎛ 사이의 폭 그리고 300과 600㎛ 사이의 길이를 가져서 자석(16)에 의해 당겨지는때 스터드(2)와 접촉하기 위해 충분한 가요성을 갖도록 한다.

그 자체는 공지된 기술에 따라, MMC 접촉기는 개별적으로가 아니라 같은 기부상에서 배치(batch)로 생산되며, 각 접촉부가 차단될 수 있도록 한다. 마찬가지로, 동작을 차단하기 이전에 가령 접착에 의해 각 접촉기 위에서 보호 후드(hood)를 고정시키는 것이 가능하며 바람직하기조차하다.

제3도와 4도는 본 발명에 따른 MMC 접촉기의 두 번째 실시예를 도시한 것이다. 제1도와 3도 도면을 비교하므로써, 비임(5)가 추가의 전착층(15)을 포함함을 관찰할 수 있다. 이같은 전착은 강자성 특성을 갖거나 갖지않는 전도재로 달성되며, 전착에 의해 압축특성을 갖는다. 이와 같은 경우에, 1과 5㎛ 사이 두께의 크롬의 전착이 수행되었다. 제3도에서 도시된 바와 같이, 하기에서 상세히 설명될 생산방법의 끝에서 자장이 존재하는때 비임을 구부리고 스터드(2)와 말단부(6)사이의 접촉을 유지시키는 제한을 크롬의 전착이 발생시킨다. 제4도는 자석(16)이 접근하는때 개방된 위치에서 제3도의 MMC 접촉기를 사시도로 도시한다.

이제 제5도 내지 13도에서, 본 발명에 따른 MMC 접촉기가 절연기부(1)로부터 얻어질 수 있도록 하는 방법의 실시예가 더욱더 상세히 설명된다. 이같은 기부는유리 또는 세라믹과 같은 자연 절연재이거나 상기의 처리에 의한 절연재로 만들어진다.

따라서, 규소 웨이퍼가 배치로 제조하기 의해 제공하는 장점 때문에 산소가 존재하는 오븐내에서 산화가 수행되어 외견상 단분자 규소이산화물 절연박막을 발생시키도록 한다.

제5도에서 도시된 첫번째 단계에서 절연된 전도면적(9,10)은 에칭에 의해 달성되며, 종래의 기술에 따라, 그리핑 금속의 진공 침착에 의해 기부상에서 금속화가 수행되고, 다음에 한금속이 전착의 효율을 개선시키도록 한다. 첫번째층 (9a)(10a)는 티타늄 50nm에 의해 성형되며 두 번째층은 금 200nm에 의해 형성된다.

제6도에 의해 도시된 두 번째 단계에서, 전도면적(9,10) 전체 표면과 이들을 분리시키는 기부(1)에서 5 내지 10㎛의 두께로 첫번째 감광성내식막층(20)을 침착시킨다. 다음에 이같은 층이 전도면적(9,10)위 이들의 마주하는 에지 가까이에서 두 윈도우(22,23)과 전도면적위 첫 번째 윈도우와 정렬괸 다른 두 윈도우(24,25)를 얻기 위해 구성된다. 감광성내식막 제조업자에 의해 만들어진 사용시 지시사항에 따라, 강한 종횡비, 즉 수직벽을 갖는 윈도우를 얻는다.

제7도에서 도시된 다음의 단계에서, 금속의 전착은 금속이 감광성내식막 표면과 일치할때까지 윈도우(22,23,24,25)내에서 수행된다. 이같은 전착을 달성시키기 위해, 금과 같은 잘 부식되지 않으며 양호한 전기적 접촉을 가능하게 하는 금속이 사용되는 것이 좋다. 따라서 4개의 스터드를 얻으며, 스터드(3a)는 기부의 베이스를 형성시키고, 스터드(2)는 MMC 접촉부의 접촉스터드가 되고, 스터드(7)(8)은외부전자회로로의 접촉 스터드가 된다.

제8도에 의해 도시된 네 번째 단계에서, 새로운층의 감광성내식막(30)을 전착하므로써 두 번째 마스크를 형성시키며 스터드(3a) 위에서 단일 윈도우(33)을 얻기위해 전 두께에서 구성이 수행된다. 이전의 단계와는 달리 감광성내식막에 대하여 추천된 최적조건으로부터 멀어지도록 하므로써 낮은 종횡비, 즉 테이퍼벽을 갖는 윈도우(33)을 얻는다. 이같은 단계에서 침착된 감광성내식막층 두께는 다음의 단계에서 얻어지게될 접촉스터드(2)와 말단부(6) 사이의 2 내지 5㎛ 사이의 절연공간을 발생시키도록 사용된다.

제9도에서 도시된 바와같은 다섯번째 단계는 감광성내식막 전표면벽 그리고 윈도우의 저부에 걸쳐 진공전착에 의해 얇은 금속층을 전착시킨다. 사용된 금속은 금이 좋으며, 이같은 중간 금속화층은 다음 전착단계를 위해 도선으로 사용된다.

제10도에서 도시된 여섯번째 단계에서, 세번째의 두꺼운 감광성 내식막 마스크(40)이 형성되며 전도면적(9,10)을 마주하는 가장자리에 배치된 스터드(2,3a)의 가장 먼 가장자이 사이에서 연장되는 채널(45)를 얻기위해 전 두께에 걸쳐 구성이 수행된다. 따라서 이같은 구성은 비임(5) 아래 다리부(3)의 두번째 부분 구성을 위해 사용하여지게될 윈도우(33)내에 배치하여지게될 명확한 금속화부(31)을 만든다.

제11도 및 12도는 전기적 접촉을 개선사고, 다음에 비임(5)의 활성재를 구성시키는 강자성재 3과 10㎛ 사이의 두께를 전착시키기 위한 상당히 작은 첫번째 금(13) 전착으로 구성된다. 이예에서 사용된 강자성재는 각각 20/80 비율의 철-니켈 합금이다.

본 발명 방법의 이같은 단계가 도달되면 전착과 중간금속화층(31)을 향하도록 하기 위해 사용된 마스크(20,30,40)이 단일 동작 또는 여러단계에서 제거되어 제1도에서 도시된 타입의 MMC 접촉기를 얻도록 제거된다. 이같은 제거가 한단계에서 수행되는때, 아세톤염 제품과 같은 감광성내식막을 용해시키는 화학약품이 초음파에 의한 것과 같은 매우 얇은막을 깨는 기계적 수단과 함께 동시에 사용된다. 여러단계에서 이같은 화학제가 감광성 내식막을 각각 용해시킬 수 있으며 중간금속화층이 계속해서 사용된다.

제3도에서 도시된 타입의 MMC 접촉기를 얻기위해서, 추가의 전착단계(15)가 전착에 의해 실행되는때 크롬과 같은 압축특성을 갖는 금속을 사용하므로써 제13도에서 도시된 바와 같이 수행된다. 앞서 표시된 바와 같이, 마스크와 중간 금속화층을 제거한뒤에, 스터드(2)와 접촉하게 되는 비임(5)가 구부려진다.

수십마이크론 범위내에서 MMC 접촉기에 바람직한 크기와 재료 선택관 관련하여 본 발명의 범위내에서 여러 가지 수정이 가능하다.

제1도는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 MMC 접촉기의 단면을 도시한 도면.

제2도는 자석에 의해 활성화되는때 첫 번째 실시에에 따른 MMC 접촉기의 사시도.

제3도는 본 발명의 제2실시예에 따른 MMC 접촉기의 단면도.

제4도는 자석에 의해 활성화되는때 두 번째 실시예에 따른 MMC 접촉기의 단면도.

제5도 내지 13도는 제1도 또는 3도에서 도시된 MMC 접촉기의 다양한 제조단계의 단면도.

부호설명

1 ... 기부 2 ... 접촉스터드

3 ... 다리부 5 ... 비임

6 ... 말단부 7, 8 ... 스터드

9, 10 ... 전도부 11 ... 전도재

13 ... 금전착 14 ... 강자성재

15 ... 전착층 16 ... 자석

20 ... 감광성 내식막층 22, 23, 24, 25 ... 윈도우

30 ... 감광성내식막 33 ... 윈도우

40 ... 감광성 내식막 마스크 45 ... 채널

Claims (6)

1. 하나 또는 둘이상의 전도재(13,14,15)로 만들어진 가요성 비임(5)로 이루어진 자석 마이크로접촉시(MMC)를 제조하는 방법으로서, 그 한단부(4)가 다리부의 중간을 경유하여 한 절연기부(1)에 부착되며, 그 말단부(6)은 상기 기부(1)상에 배치된 한 접촉 스터드 위에 배치되고 상기 다리부(3)과 스터드(2)는 전도재로 형성되고, 한 외부 전자회로로의 연결수단(7,8,9,10)이 제공되며, 상기 비임의 적어도 한 부분이 자석 (16)에 의해 활성화될 수 있는 강자성재로 구성되고, 비임의 말단부 (6)이 접촉 스터드(2)를 향하거나 이로부터 멀어지도록 하여 전기적 접촉을 하거나 떨어지도록 할 수 있도록 하는 MMC 접촉기 제조방법에 있어서:

   a) 절연기부(1)상에 각각이 그립핑 금속화층(9a,10a)와 비-산화 가능 금속층(9b,10b)으로 구성된 두 개의 분리된 전도지역을 형성시키고;

   b) 감광성내식막(20)을 침착시키므로써 첫번째 마스크를 형성시키고 이를 구성시키어 전도지역 위에 이들의 마주하는 에지 가까이에 각각 배치되는 적어도 두 개의 윈도우를 형성하도록 하며, 상기 윈도우가 수직벽을 가지도록 하고;

   c) 전착에 의해 금속을 성장시키어 금속이 감광성내식막 표면과 같은 표면을 이룰때까지 윈도우내에 스터드(2,3a,7,8)을 얻도록 전도재를 성장시키며;

   d) 감광성내식막층(30)을 전착시키므로써 두번째 마스크를 형성시키고 전 두께에 걸쳐 한 단일 스터드(3a) 위로 윈도우를 구성 시키며, 그 윈도우가 낮은 종횡비, 즉 테이퍼벽을 갖고;

   e) 감광성내식막층, 별 그리고 단계 d)에서 형성된 윈도우 저부 전표면에서 중간 금속화층(31)을 성장시키며;

   f) 두꺼운 감광성내식막층(40)을 전착시키므로써 세번째 마스크를 형성시키고, 전도지역(9,10)과 마주하는 에지에 배치되는 스터드(2, 3a)의 가장 멀리있는 에지들 사이에서 연장되는 한 채널(45)를 구성시키며;

   g) 전착에 의해 강자성재(14)를 성장시키며 비임을 형성하도록 하고, 이같은 단계가 접촉을 개선시키기 위해 비 자석재(13)의 얇은 두께를 전착시키므로써 처리되며;

   h) 압축재의 전착에 의해 성장시키고;

   i) 하나 또는 둘 이상의 단계로 화학적 및 기계적 또는 단지 화학적으로 감광성내식막층 및 중간 금속화층을 제거하도록 하는 연속적인 단계를 포함함을 특징으로 하는 MMC 접촉기 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 강자성재(14)가 각각 20/80 비의 철-니켈 합금임을 특징으로 하는 MMC 접촉기 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 압축재(15)가 크롬임을 특징으로 하는 MMC 접촉기 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 접촉을 개선시킬 수 있는 재료가 금(gold)임을 특징으로 하는 MMC 접촉기 제조방법.
5. 제1항에 따른 방법중 단계 a) - g)와 i)를 수행하므로써 얻어지는 자석 마이크로접촉기에 있어서, 자장의 부재시에 단계 i)에 의해 마스크를 제거한 뒤에 비임(5)의 말단부(6)과 접척 스터드(2)사이에 자유공간이 존재함을 특징으로 하는 자석 마이크로접촉기.
6. 제1항에 따른 방법중 단계 a) - i)를 수행하므로써 얻어지는 자석 마이크로접촉기에 있어서, 자장이 존재하지 않는때에 비임(5)의 말단부(6)이 단계 i)에 의해 마스크(20,30,40)을 제거한뒤에 접촉 스터드(2)와 접촉함을 특징으로 하는 자석 마이크로 접촉기.