专利名称：电子部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子器件例如微型继电器，特别涉及微型继电器、矩阵继电器和微型继电器芯片，其具有的触点是通过单晶薄片状基片构成的可动片的弯曲来开启和关闭的。
背景技术：
通常，作为继电器例如有使用电磁铁的电磁继电器。但是，必须使用机械部件的继电器很难减小尺寸。而且，具有很大惯性力的机械部件的可动部件会产生不利的疲劳断裂并且缺乏耐用性。
作为一种小尺寸继电器，还有半导体开关器件，但是该器件不利的是在接通其触点时有很大的电阻，频率特性退化以及其输入和输出之间的和其各同极接线端之间的绝缘特性降低。
通常，作为矩阵继电器例如有在日本专利申请公开平7-29473的已有技术中公开的一种。该矩阵继电器是由所需数量的电磁铁构成的电磁铁阵列，电磁铁是通过围绕固定的接触铁心卷绕螺线管获得的，其中通过驱动设置在簧片上的可动弹簧接触来实现触点的开启和关闭。
但是，上述矩阵继电器具有通过围绕固定的接触铁心卷绕螺线管获得的电磁铁作为部件，这对器件的小型化、特别是在厚度的降低上存在限制。
多数部件不是平坦的，这意味着不能在一个方向上叠置，这造成了组装麻烦及生产率低的问题。
通常作为微型继电器芯片的电子部件，有日本专利申请公开平7-299765中的图27和图28所示的。亦即，电子部件是微型继电器，是通过把微型继电器芯片的连接电极与引线框架的外接线端布线键合并且用树脂进行封装所获得的。
但是，根据上述电子部件，微型继电器芯片的整体已被树脂封装，因此，难以实现热辐射。所以，由于内部件的发热，往往导致故障，工作特性被改变。
上述电子部件需要各个连接，这是通过把微型继电器芯片的每个连接电极与形成在引线框架上的外接线端布线键合。为此原因，需要大量的加工工艺，所以生产率低。此外，因震动等原因会导致布线断路，这造成了可靠性低的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种电子部件，能够避免由于加热而产生的故障和工作特性的改变，具有高的生产率和可靠性。
为了实现上述目的，本发明的方案是一种电子部件，其特征在于，使玻璃材料制成的盖罩与硅材料制成的底座连接和集成，对与基片上的内部部件组装的电子部件芯片进行树脂封装，从而用模塑覆盖盖罩，暴露底座底表面。
根据该方案，由热导率高于玻璃材料的硅材料制成的底座底表面，暴露于基片之外。这样可以获得易于辐射热量的电子部件，并且能够防止发生故障和工作特性的改变。
另一种方案是一种电子部件，其中，借助设置在盖罩的通孔，内部部件与基片的外接线端电连接。
根据该方案，与已有技术的例子相反，无需通过布线键合进行各个电连接，借助设置在盖罩的通孔，内部部件与基片的外接线端电连接。这种配置简化了连接工作，提高了生产率和连接可靠性。特别是，如果外接线端由引线框架形成，则加工工序数量进一步减少，提高了生产率。
另一种方案是一种电子部件，其中，在暴露于基片之外的底座底表面上设置散热片。
根据该方案，通过用于辐射热量的散热片可以提高热辐射效率。这种配置具有更有效地防止因发热产生的故障和工作特性的改变的效果。
图1是根据本发明第一实施例的微型继电器的剖面示意图。
图2A是图1所示微型继电器的细节平面图。
图2B是切开的微型继电器剖面图。
图2C是沿图2A中的线2C-2C截取的剖面图，展示了集成状态。
图3A-图3E是展示图1所示可动触点块的制造工艺的剖面图。
图4A-图4D是展示图1所示可动触点块的制造工艺的剖面图。
图5A-图5D是展示图1所示可动触点块的制造工艺的剖面图。
图6A-图6D是展示图1所示可动触点块的制造工艺的剖面图。
图7A-图7D是展示图1所示可动触点块的制造工艺的剖面图。
图8A-图8D是展示图1所示可动触点块的制造工艺的剖面图。
图9A-图9D是展示图1所示可动触点块的制造工艺的剖面图。
图10A-图10C是展示图1所示可动触点块的制造工艺的剖面图。
图11A-图11E是展示图1所示可动触点块的制造工艺的剖面图。
图12A是根据本发明第二实施例的微型继电器的平面图。
图12B是切开的微型继电器剖面图。
图12C是沿图12A中的线12C-12C截取的剖面图，展示了集成状态。
图13A-图13E是展示图12A-图12C所示可动触点块的制造工艺的剖面图。
图14A-图14D是展示图12A-图12C所示可动触点块的制造工艺的剖面图。
图15A-图15D是展示图12A-图12C所示可动触点块的制造工艺的剖面图。
图16A-图16D是展示图12A-图12C所示可动触点块的制造工艺的剖面图。
图17A-图17D是展示图12A-图12C所示可动触点块的制造工艺的剖面图。
图18A-图18D是展示图12A-图12C所示可动触点块的制造工艺的剖面图。
图19是展示图12A-图12C所示可动触点块的制造工艺的剖面图。
图20A是根据本发明第三实施例的微型继电器的平面图。
图20B是切开的微型继电器剖面图。
图20C是沿图20A中的线20C-20C截取的剖面图，展示了集成状态。
图21是根据本发明的第四实施例的微型继电器的透视图。
图22是图21所示微型继电器的平面图。
图23A-图23J是展示图21所示微型继电器的处理晶片的制造工艺的剖面图。
图24A-图24H是展示图21所示微型继电器的器件晶片的制造工艺的剖面图。
图25A-图25F是展示图23A-图24J所示晶片连接之后的制造工艺的剖面图。
图26A-图26F是展示图23A-图24J所示晶片连接之后的制造工艺的剖面图。
图27是根据本发明的第五实施例的微型继电器剖面图。
图28是根据本发明第六实施例的微型继电器的透视图。
图29是图28所示散热片的放大透视图。
图30是根据本发明第七实施例的微型继电器的平面图。
图31是根据本发明第八实施例的微型继电器的平面图。
图32是根据本发明第九实施例的微型继电器的平面图。
图33是根据本发明第十实施例的微型继电器的透视图。
图34是根据本发明第十一实施例的微型继电器的剖面图。
图35是根据本发明第十二实施例的微型继电器的剖面图。
图36是根据本发明第十三实施例的微型继电器的剖面图。
图37A是使用压电元件的微型继电器的理论工作特性的曲线图，具体是施加电压与接触负载之间的关系。
图37B是施加电压与位移之间关系的曲线图。
图38A是同时使用加热层用做驱动层的微型继电器的理论工作特性的曲线图，具体是温升与接触负载之间的关系。
图38B是温升与位移之间关系的曲线图。
图39A是作为矩阵继电器的第十四实施例的微型继电器/的平面图。
图39B是沿图39A的线39B-39B截取的剖面图。
图40是沿图39A的线40-40截取的剖面图。
图41A是展示图39A和图39B的矩阵继电器的电路的矩阵电路图。
图41B是为提供图41A的更好视图而重绘的电路图。
图42A是根据本发明第十五实施例的矩阵继电器的平面图。
图42B是沿图42A的线42B-42B截取的剖面图。
图43是沿图42A的线43-43截取的剖面图。
图44是第十六实施例的透视图，展示了用于构成矩阵继电器而平行配置的大量可动片。
图45是由大量继电器元件构成的根据第十七实施例的矩阵继电器的电路图。
图46是根据本发明第十八实施例的电子部件的透视图。
图47是图46所示电子部件的剖面图。
实施本发明的最佳模式以下将参考图1-图47说明本发明的实施例。
如图1所示，根据本发明第一实施例的微型继电器由可动触点块10和固定触点块30形成，可动片20的两端固定和支撑在可动触点块的上表面，固定触点块30阳极地键合在此可动触点块10上。这样，设置在可动片20上表面的可动触点25，面对形成在固定触点块30的顶表面上的一对固定触点38和39，同时能够与固定触点接触和脱离接触。
亦即，如图2A-2C所示，构成可动触点块10的底座11由硅晶片、玻璃等制成。
通过把用于在厚度方向使可动片弯曲的驱动装置，经过绝缘膜与单晶硅等制成的薄片状基片21上表面集成，由此设置可动片20。这样，通过在压电元件24的正背表面上层叠驱动用下电极和上电极22和23，构成此驱动装置。
固定触点块30由玻璃、硅等晶片构成，形成有输入和输出用通孔32和35以及驱动用通孔33和34。
借助形成在晶片31下表面的印刷布线36和37，输入和输出用通孔32和35分别与固定触点38和39电连接。而且，输入和输出用通孔32和35设置有连接焊盘32a(未示出)和35a，是由导电材料构成的并且位于它们的下端部位，以便提高与印刷布线36和37的连接可靠性。
另一方面，驱动用通孔33和34设置有连接焊盘33a和34a，由导电材料构成并且位于它们的下端部位，从而通孔可以连接在驱动用下电极22和上电极23。
根据本发明，借助通孔32和35在同一平面对准连接点，这样提供了易于连接的优点。
以下说明上述微型继电器的制造方法。
如图2A-2C所示，本实施例采用通过不同工艺制造可动触点块10和固定触点块30然后利用阳极键合使其相互集成的组装方法。
应注意为了方便说明起见，图3A-图10C仅展示了重要的部分的局部剖面图。
首先，对于如图3A-3E所示的可动触点块10，在用做底座11的第一硅晶片11a的正背表面上，形成热氧化膜(热SiO2)，成为用于TMAH(氢氧化四甲铵)腐蚀的掩模材料，第一硅晶片的厚度是400μm并且具有100的结晶取向。然后，涂敷光刻胶，通过光刻法形成用于进行TMAH腐蚀的图形。接着，腐蚀热氧化膜，然后去除光刻胶。
接着，如图4A-4C所示，利用TMAH腐蚀硅晶片11，从而形成空腔，然后在其正背表面上层叠成为掩模材料的氮化硅膜。然后利用干法腐蚀和氧化膜腐蚀，去除在正表面侧上的氮化硅膜和热氧化膜。
另一方面，在厚度是400μm以及100结晶取向的硅晶片的一个表面上，外延生长厚2μm的高浓度B(硼)和Ge(锗)层。在其表面上外延生长厚20μm的正常浓度B层，从而获得用于形成薄片状基片21的第二硅晶片21a。然后，把此第二硅晶片21a的B层放在第一硅晶片11a的上表面，利用直接键合与其集成(见图4D)。
然后如图5A-5D所示，通过用于减薄的TMAH腐蚀第二硅晶片21a的表面。通过此工艺，在已经外延生长的高浓度B和Ge层停止腐蚀，暴露已经外延生长的正常浓度B层，从而形成薄片状基片21。接着，在暴露的B层正表面上形成用做下电极22的保护膜的LTO(低温氧化膜)膜，以下将说明。然后利用溅射依次层叠钛(Ti)和铂(Pt)，形成下电极22。而且，利用溅射形成锆钛酸铅等的压电元件(PZT)。
接着，如图6A-6D所示，涂敷光刻胶，利用光刻法形成压电膜图形。然后，利用RIE(反应离子腐蚀)腐蚀之后，去除光刻胶，从而形成压电元件24。然后，利用SOG(在玻璃上的旋涂)涂敷形成绝缘膜。使用SOG的原因是压电膜被加热时其性能可能变化，不加热时趋于形成绝缘膜。然后，涂敷光刻胶，通过光刻法形成图形。而且，通过去除绝缘膜的中央部位暴露压电元件24之后，通过溅射淀积成为上电极23的铂(Pt)薄膜。
接着，如图7A-7D所示，在铂薄膜上涂敷光刻胶，通过光刻法形成上电极23的图形。然后，腐蚀掉不必要的铂，形成上电极23，去除光刻胶。而且，涂敷光刻胶，通过光刻法形成用于腐蚀位于下电极22和上电极23之间的SOG绝缘膜的图形。
接着，如图8A-8D所示，利用光刻法腐蚀SOG的绝缘膜，用于形成下电极22和上电极23之间的绝缘膜的图形，之后去除光刻胶。然后，利用溅射或采用LTO的方法，形成用于使上电极23和可动触点25之间绝缘的绝缘膜SiO2，以下将说明。而且，通过溅射依次层叠可动触点材料Cr和Au。
然后，如图9A-9C所示，涂敷光刻胶，通过光刻法形成图形。接着，利用腐蚀去除不必要的可动触点材料，用于形成可动触点25和连接底座26，之后去除光刻胶。
而且，如图10A-10C所示，涂敷光刻胶并且通过光刻法形成图形。然后，去除绝缘膜，暴露下电极22和上电极23的一端，之后去除光刻胶，从而完成设置有可动片20的可动触点块10。
对于如图11A-11E所示固定触点块30，通过玻璃晶片31形成输出和输入用通孔32和35以及驱动用通孔33和34。然后，依次形成保证工作空间的凹入部位31a和配置固定触点38和39的凹入部位31b。然后，在玻璃晶片31的凹入部位31a和31b上淀积导电材料，通过光刻法腐蚀掉不必要的导电材料，从而形成印刷布线36和37。而且，通过淀积导电材料并且通过光刻法对其腐蚀，形成固定触点38和39以及连接焊盘32a(未示出)、33a、34a和35a，从而完成固定触点块30。应注意连接焊盘33a具有较厚的膜厚，用于与下电极22的电连接。
最后，如图2A-2C所示，通过把固定触点块30放在可动触点块10上，使其阳极键合，完成组装。
根据本实施例，设置在固定触点块30上的通孔35的连接焊盘35a，与设置在可动触点块10上的连接底座26压力接触。按此布置，保证了通孔35和连接焊盘35a之间的连接，提供了提高连接可靠性的优点。应注意通孔32具有相同的结构。
以下将说明此第一实施例的微型继电器的工作。
首先，如果对压电元件24未施加电压，则可动片20保持平坦，可动触点25与一对固定触点38和39分离。
接着，如果通过下电极22和上电极23对压电元件24施加电压，则压电元件24向上弯曲。通过此操作，可动片20被弯曲，上推可动触点25，此可动触点25与一对固定触点38和39接触，从而接通电路。
然后，如果断开施加在压电元件24的电压，则通过薄片状基片21的弹性力，可动片20被恢复到初始状态，可动触点25与固定触点38和39分离。
应注意压电元件不限于上述一种，可以使用形状记忆压电元件，施加电压时在厚度方向形变，即使断开电压也保持其形变状态。
此外，采用如下设计，即从上述实施例中的硅化合物膜例如氧化硅膜或氮化硅膜，获得接近驱动开始时临界值的压应力，可以提供通过小输入获得大位移的优点。应注意形成硅化合物膜的位置不限于在薄片状基片上直接形成的情况，可以在随机位置形成该膜。
如图12A-19所示，构成第二实施例，以便利用薄片状基片21的热膨胀系数和通过层叠金属材料在其上表面形成的驱动层28的热膨胀系数之间的差的优点，使可动片20弯曲，从而开启和关闭触点。因此，第二实施例与第一实施例不同之处在于，利用在第一实施例中的压电元件24厚度方向的弯曲的优点开启和关闭触点。
应注意第二实施例的组装是通过使可动触点块10与固定触点块30阳极键合，可动触点块10的两端被可动片20支撑，与第一实施例相同。
构成可动触点块10的底座11与上述第一实施例相同，因此不再对其说明。
在薄片状基片21的表面层内形成的加热层27上，经过绝缘膜层叠金属材料，形成驱动层28，并且再经过绝缘膜形成可动触点25，由此提供可动片20。然后，在加热层27的两端部位暴露出连接焊盘27a和27b。
通过在玻璃晶片3 1上形成输入和输出用通孔32和35以及驱动用通孔33和34，提供固定触点块30，与上述第一实施例相同。然后，通过印刷布线36和37使输入和输出用通孔32和35与固定触点38和39电连接。而且，在通孔32、33、34和35的下端部位，分别形成由导电材料形成的连接焊盘32a、33a、34a和35a。应注意未示出连接焊盘32a和35a。
以下，将说明具有上述结构的微型继电器的制造方法。
应注意为了便于说明，图13A-19是仅展示了重要部分的局部剖面图。而且，如图13A-14D所示，在底座11上形成薄片状基片21的工艺与第一实施例的相同，因此未对其进行说明。
因此，如图15A-15D所示，在薄片状基片21上涂敷光刻胶，通过光刻法形成成为加热层27的部位图形。而且，对暴露的薄片状基片21的表面层注入B(硼)离子。接着，去除光刻胶，进行加热激活注入的B离子，提高电阻。
然后，如图16A-16D所示，层叠LTO(低温氧化膜)以便使加热层27绝缘。另外，涂敷光刻胶，通过光刻法形成用于接触孔的图形。随后，去除不必要的氧化膜，形成加热层27的接触孔，之后去除光刻胶。接着，通过溅射在其表面上层叠用于形成驱动层28和连接部位27a和27b的金属薄膜。
如图17A-17D所示，涂敷光刻胶，通过光刻法形成用于形成驱动层28和连接部位27a和27b的图形。然后，通过腐蚀去除不必要的金属薄膜，形成驱动层28和连接部位27a和27b，去除光刻胶。接着，依次层叠低温氧化膜构成的绝缘膜和溅射形成的金属薄膜。
接着，如图18A-18D所示，涂敷光刻胶，通过光刻法形成用于可动触点25和连接底座26的图形。通过腐蚀去除金属薄膜的不必要部位之后，去除光刻胶。而且，涂敷光刻胶，通过光刻法形成用于与加热层27连接的接触孔的图形。然后，通过对绝缘膜布图去除接触孔上的绝缘膜，从而暴露连接部位27a和27b。
然后，通过去除如图19所示的光刻胶，完成支撑可动片20两端的可动触点块10。
另一方面，几乎与上述第一实施例相同地形成第一固定触点块30，因此不再对其进行说明。
最后，如图12B所示，把固定触点块30放在可动触点块10之上，通过阳极键合使它们相互连接和集成，完成组装工作。
根据本实施例，设置在通孔35(未示出)下端部位的连接焊盘35a，与为可动触点块10设置的连接底座部位26加压接触。这种配置保证了通孔35与印刷布线37的连接，提供了连接可靠性提高的优点。应注意通孔33具有相同的结构。
以下说明第二实施例的工作。
首先，如果对加热层27未加电压，则加热层27不发热。为此原因，可动片20保持平坦，可动触点25与固定触点38和39分离。
接着，如果通过连接部位27a和27b对加热层27加电压，以便对其加热，利用加热层27的发热对驱动层28加热，以便膨胀。此驱动层28具有的热膨胀系数大于薄片状基片21的。为此原因，可动片20被弯曲，从而其上表面成为曲面，可动触点25与一对固定触点38和39接触，从而接通电路。
然后，如果断开加在加热层27上的电压，以便停止发热，然后驱动层收缩。通过此操作，利用薄片状基片21的弹性力使可动片20复位到初始状态，可动触点25与固定触点38和39分离。
根据本实施例，因加热层27发热而膨胀的驱动层28的热膨胀系数远大于薄片状基片21的热膨胀系数。为此原因，本实施例具有响应特性良好以及可以获得大的接触压力的优点。
如图20A-20C所示，构成第三实施例，以便利用薄片状基片21的热膨胀系数和形成在薄片状基片21的表面层部位内的加热层27的热膨胀系数之间的差。为此原因，第三实施例与上述第二实施例的不同之处在于，第二实施例利用薄片状基片21的热膨胀系数和金属材料制成的驱动层28的热膨胀系数之间的差。应注意绝缘膜29是用于使可动触点25与加热层27绝缘。
本实施例的制造几乎与上述第二实施例相同，只是未设置金属材料制成的驱动层28，因此对其不进行说明。
以下将说明此第三实施例的操作。
首先，如果对加热层27不加电压，则加热层27不发热。因此，可动片20保持平坦，可动触点25与一对固定触点38和39分离。
接着，如果通过连接板问27a和27b对加热层27加电压，则加热层27发热。为此原因，加热层27本身膨胀，薄片状基片21因被此加热层27加热而膨胀。但是，加热层27具有的热膨胀系数大于薄片状基片21的，可动片20形变，从而其上表面成为曲面。为此原因，可动触点25与一对固定触点38和39接触，从而接通电路。
然后，如果断开对加热层27施加的电压，从而停止加热层27的发热，则加热层27收缩。通过此操作，利用薄片状基片21的弹性力可动片20复位到初始状态，可动触点25与固定触点38和39分离。
根据本实施例，与第二实施例不同，无需设置金属材料制成的驱动层28，加热层27可以同时地用做驱动层。这种配置具有的优点是微型继电器的制造工艺数量少于第二实施例的制造工艺数量，可以获得高的生产率。
虽然根据薄片状基片21的表面层部位内的加热层27的形成，已经说明了上述实施例，但是本发明并不总是限于此，可以在薄片状基片21表面上层叠铂、钛等金属材料，用于层的形成。
如图21所示，如下构成第四实施例，以使硅器件晶片50构成的盖罩51与硅处理晶片40构成的盒状底座41的开口边缘部位连接和集成。
在其中形成了热氧化膜43的凹入部位42的底表面上，横向对称地形成连接焊盘44、印刷布线45和固定触点46，设置上述盒状底座41。
另一方面，其正背表面形成有氧化膜52和53的盖罩51，通过切割一对平行槽54和54，处理成可动片55。此可动片55形成有由具有大致为托架状平面形状的扩散电阻器构成的加热段56。加热段56的两端与从上述氧化膜52暴露的连接焊盘57和57连接。而且，与固定触点46和46接触和脱离接触的可动触点58设置在可动片55的下表面。而且，盖罩51在对应于连接焊盘44和44的位置形成有连接用开口部位59和59。
接着，以下将参考图23A-26F说明根据第四实施例的微型继电器的制造方法。
应注意图23A-26F的左侧所示的剖面图是沿图22中的线23A-23A截取的剖面图，而图23A-26F的右侧所示的剖面图是沿图22中的线23B-23B截取的剖面图。
如图23A-23J所示，成为盒状底座41的处理晶片40是掺杂型并且具有随机的取向。利用湿法腐蚀或者干法腐蚀在此处理晶片40的下表面形成对准掩模47(图23C和23D)。随后，对准掩模47相对于腐蚀掩模定位，利用湿法腐蚀或者干法腐蚀在此处理晶片40的上表面形成凹入部位42(图23E和23F)。而且，对晶片进行热氧化形成氧化膜，之后去除位于外侧表面和下表面的热氧化膜(图23G和23H)。剩余氧化膜43用于绝缘固定触点46并且有助于以下所述的低温键合。然后，在位于凹入部位42底表面上的氧化膜43的上表面，形成连接焊盘44、印刷布线45和固定触点46，从而获得盒状底座41(图23I和23J)。
作为形成固定触点46等的方法，除了溅射、淀积等半导体工艺之外还可以使用丝网印刷法和电镀法。应注意上述丝网印刷法可以形成相对厚的金属膜(达约10μm的厚度)，这种配置有利于形成固定触点46等。应注意丝网印刷法必需在约900℃温度的烧结工艺。
作为固定触点46等的材料，可以列举例如Au、Ag、Cu、Pt、Pd或Cd的单一物质和这些物质的化合物。
另一方面，如图24A-24H所示，使用p-型SOI晶片作为形成可动片55的器件晶片50。首先，通过向位于器件晶片50下表面侧上的硅薄层注入磷离子，使离子扩散直到它们达到掩埋绝缘膜52，形成加热段56(图24C和24D)。而且，在器件晶片50的整体上形成热氧化膜，因此去除其它热氧化膜，而仅保留下表面上的热氧化膜53(图24E和24F)。留在下表面的热氧化膜53用于绝缘可动触点58，并且有利于下述的低温键合。然后，与上述固定触点46和46相同，利用溅射、淀积等在热氧化膜53下表面上形成可动触点58(图24G和24H)。
然后，如图25A和25B所示，使器件晶片50与盒状底座41连接集成。
通常，硅物件在约1000℃的结温相互直接连接集成。与此相反，根据本实施例，它们借助热氧化膜43和53相互连接集成。因此，它们可以在不大于450℃的低温相互连接集成。为此原因，例如可以使用具有低熔点的Au、Ag、Pt、Pd等金属用做触点材料，这样提供了扩展设计自由度的优点。
接着，采用TMAH、KOH等碱性腐蚀溶液，去除器件晶片50上表面上的硅。此碱性腐蚀溶液具有的氧化膜腐蚀速率远小于硅腐蚀速率。为此原因，可以获得膜厚准确度高的氧化膜/硅/氧化膜的夹层结构(图25C和25D)。
此外，去除属于绝缘膜52并且形成连接焊盘57和57的部位，从而暴露加热段56的边缘部位(图25E和25F)。然后，如图26A和26B所示，向暴露的加热段的边缘部位注入磷离子，以便在加热段56和连接焊盘57之间获得欧姆接触。随后，连接焊盘57和57由Al、Au等形成(图26C和26D)。最后，部分去除氧化膜/硅/氧化膜，切出一对平行槽54和54，从而形成可动片55(图26E和26F)，并且形成连接用开口部位59和59(图21)。可以通过借助连接用开口部位59的布线键合，使连接焊盘44和44与外部连接。
以下说明具有上述结构的微型继电器的工作。
如果不对驱动用连接焊盘57和57施加电流，则加热段56不发热。由于可动片55是平直的，所以可动触点58与固定触点46和46分离。
如果对驱动用连接焊盘57和57施加电流，则加热段56发热，使可动片55因加热而膨胀。由此操作，可动片55弯翘，可动触点58与固定触点46和46接触。
随后，如果停止上述电流输入，则可动片55的温度降低而收缩。由此操作，可动片55恢复到初始状态，可动触点58与固定触点46和46分离。
根据本实施例，在可动片55内形成加热段56，其正和背表面也覆盖氧化膜52和53，因此加热损耗小。为此原因，可以获得响应特性高、功耗小的微型继电器。
如图27所示，构成本发明的第五实施例，以使可动片55其根部设置有倒圆55a。这种配置具有的优点是缓和了应力聚集并且提高了耐用性。
如图28和29所示，构成第六实施例，以便在除可动片55之外的盖罩51的上表面上，通过干法腐蚀形成散热片51a。这种配置提供的优点例如是在平行配置大量微型继电器的情况下，避免来自外部热干扰，防止工作特性发生变化。
还可以仅在可动片55上表面上设置散热片51a，或者在盖罩51整个表面上设置散热片51a。
如图30所示，构成第七实施例，对可动片55设置围绕可动触点58的一对大致为悬架状槽55b和55b，用于形成一对铰接部位55c和55c，从而枢轴地支撑可动触点58。
根据本实施例，可动触点58与固定触点46和46接触时，可动触点58借助铰接部位55c和55c枢轴旋转。这种配置具有的优点是避免了可动触点58的一侧撞击固定触点46和46，从而提高了接触可靠性。
根据第八实施例，如图3 1所示，可动片55的底部被氧化硅或氮化硅制成的硅化合物部分55d和55e分隔。按此配置，根据本实施例，连接焊盘57和57在远离加热段56的硅化合物部分55e的上表面延伸。
通常，硅、氧化硅膜和氮化硅膜的热导率分别是1.412W/(cmK)、0.014W/(cmK)、0.185W/(cmK)。氧化硅膜和氮化硅膜的热导率远小于硅的热导率。为此原因，即使可动片55的加热段56发热，硅化合物部分55d和55e也可防止起因于向外导热的热消耗。结果，优点是可以获得具有优异的响应特性的节能型微型继电器。
如图32所示，构成第九实施例，靠近可动片55的底部形成硅化合物部分55d和55e。特别是，靠近连接焊盘57的硅化合物部分55e是断续的。
如图33所示，构成第十实施例，以使连接用开口部位59和59的内表面的向外暴露的硅层均被绝缘膜59a覆盖。
根据本实施例，其优点是与信号连接焊盘44和44键合的布线不与盖罩5 1的硅层接触，不受驱动用电源的干扰。
如图34所示，第十一实施例几乎与上述第一实施例相同，不同之处在于可动触点25和25设置在可动片20的正和背表面上。其它部分几乎与上述实施例相同，因此未对其进行说明。
如图35所示，第十二实施例几乎与上述第一实施例相同。不同之处在于通过预先使可动片20向固定触点38和39侧弯曲，可动触点25与固定触点38和39接触，提供常闭的微型继电器。
按此配置，在复位状态可动触点25总是与一对固定触点38和39接触。如果如上述实施例对驱动装置进行驱动，则可动片20抵抗负荷力反向弯翘，与固定触点38和39分离。如果停止对驱动装置的驱动，则可动片20被可动片20本身的负荷力反向弯翘，从而可动触点25恢复到初始状态，同时与固定触点38和39接触。
根据本实施例，即使在非工作状态可动触点25也与固定触点38和39接触，因此，可以获得功耗小的节能型微型继电器。
还可以在可动片20的正和背表面上设置可动触点25，从而交替地与多个道路接通和断开。
如图36所示，构成第十三实施例，利用设置在底座材料20表面上的两个可动触点25a和25b，使不同电路交替开启和闭合。
亦即，枢轴21b和21b大致地从构成可动片20的薄片状基片21的两端部位的中央部位突出共轴设置，枢轴21b和2 1b与底座11集成。
然后，可动片20的一半侧20a预先弯曲负荷，以便具有向下弯曲的形状，而另一一半侧20b预先弯曲负荷，以便具有向上弯曲的形状。
因此，在对驱动装置进行驱动之前，可动触点25a与一对固定触点38a和39a分离，而可动触点25b与一对固定触点38b和39b接触。
如果对驱动装置进行驱动，则可动片20的一半侧20a反向弯翘，从而具有向上弯曲形状，以使可动触点25a与固定触点38a和39a接触。同时，可动片20的一半侧20b反向弯翘，从而具有向下弯曲形状，以使可动触点25b与固定触点38b和39b分离。
而且，如果停止对驱动装置的驱动，则可动片20利用其本身的弹性力恢复到初始状态。通过这种操作，可动触点25a与一对固定触点38a和39a分离。另一方面，可动触点25b与固定触点38b和39b接触。
虽然本实施例中两个可动触点25a和25b配置在可动片20的上表面，但是本发明并不总是限于此。还可以通过在可动片20的正和背表面均设置两个可动触点，由此同时接通和断开四个电路。
对于上述第一实施例到第十三实施例的驱动装置，当然可以根据需要选择普通压电元件的组合、形状记忆压电元件、加热层的单体、由加热层和金属材料构成的驱动层或者由扩散电阻器构成加热段。
此外，根据上述实施例，无需为可动触点设置印刷布线，仅需要为固定触点形成印刷布线。为此原因，可以获得制造工艺数量少并且生产率高的微型继电器。
此外，根据上述实施例，无需为可动片设置印刷布线。即使可动片发生翘曲也不会出现印刷布线的断路，保证了长的使用寿命。
根据上述实施例，触点结构成为所谓双断的，这样具有绝缘特性良好的优点。
而且，还可以避免当通过在真空中或者充有惰性气体例如氖或氩气的环境中驱动可动片使触点开启和关闭之时产生绝缘物质。
(第一实例)在由构成可动片的硅晶片构成的厚度为20μm的薄片状基片上表面上，依次层叠厚1.4μm的氧化膜、厚0.3μm的下电极、厚2μm的压电元件和厚0.3μm的上电极，获得由可动片构成的微型继电器，整体厚度是24μm，跨度是4mm，宽度是0.8mm，计算触点负载和相对于所加电压的形变量。计算结果如图37A和37B所示。
根据图37A和图37B，可以看出仅通过对压电元件施加电压的控制就可获得特定的触点压力和位移。
(第二实例)在由构成可动片的硅晶片构成的厚度为20μm的薄片状基片表面层部位内，形成深度为3μm的加热层，在加热层的上表面形成厚1.1μm的绝缘氧化膜，获得由可动片构成的微型继电器，整体厚度是21.1μm，跨度是4mm，宽度是0.8mm，计算触点负载和相对于所加电压的形变量。计算结果如图38A和38B所示。
根据图38A和38B，可以看出仅通过控制所加电压调节加热层的发热量，即可获得特定的位移和触点压力。
以下将参考图39A-图45说明用于实现第二目的的第十四到第十七实施例的矩阵继电器。
如图39A和41B所示，第十四实施例是矩阵继电器，是在底座110上依次层叠可动片单元120和盖罩140并且使其彼此连接集成而形成的。
通过在硅晶片110a上表面按特定间距配置平行的四个浅槽111、112、113和114，获得底座110。
通过配置绝缘状态平行的第一、第二、第三和第四可动片121、122、123和124，使其在矩形框架状硅晶片120a上延伸，获得可动片单元120。通过在单晶薄片状基片125的上表面层叠绝缘膜126，再依次层叠下电极127、压电元件128和上电极129，由此形成第一、第二、第三和第四可动片121、122、123和124。在绝缘膜26中央部位配置绝缘状态的可动触点130。
然后，通过在底座110上堆叠可动片单元120，并且使其彼此连接集成，第一、第二、第三和第四可动片121、122、123和124定位在浅槽111、112、113和114上，其两端固定和支撑在底座110的开口边缘部位。
在图39B中示出的下电极127、压电元件128和上电极129似乎是被可动触点130所分隔开，但是，位于左侧和右侧的下电极127、压电元件128和上电极129与各自对应部分电连接。
通过在玻璃晶片140a的下表面上按特定间距配置成为内部空间的平行的深槽141、142、143和144，形成盖罩140，在深槽141、142、143和144对应于可动触点130的位置的顶表面上，设置一对固定触点145和146。
借助沿玻璃晶片140a的下表面形成的印刷布线(未示出)，固定触点145与设置在玻璃晶片140a上的各个通孔161a、162a、163a和164a连接，引导到盖罩140的表面。
同样，借助沿玻璃晶片140a的下表面形成的印刷布线151、152、153和154，固定触点146与设置在玻璃晶片140a上的各个通孔161b、162b、163b和164b连接，可以形成与盖罩140表面的电连接。
然后，通孔161a和162a借助印刷布线155与输入用第一连接焊盘170电连接，而通孔163a和164a借助印刷布线156与输入用第二连接焊盘171电连接。并且，通孔161b和163b借助印刷布线157与输出用第一连接焊盘172电连接。通孔162b和164b借助印刷布线158与输出用第二连接焊盘173电连接。
四个下电极127与设置在盖罩140的驱动用公共通孔180电连接。另一方面，四个上电极129与设置在盖罩140的驱动用通孔181、182、183和184电连接。
因此，图41A和41B的电路图中的输入端1和2以及输出端1和2分别对应于连接焊盘170和171以及连接焊盘172和173。
图41A和41B中的Ry1、2、3和4分别对应于由上述第一、第二、第三和第四可动片121、122、123和124构成的继电器。
以下将说明具有上述构成的矩阵继电器的工作。
首先，如果对第一可动片121的下电极127和上电极129不施加电压，则压电元件128不被激励，当第一可动片121保持平坦，可动触点130与固定触点145和146分离。
如果借助驱动用公共通孔180和驱动用通孔181施加电压，从而压电元件128向上弯曲，则第一可动片121向上弯曲抵抗薄片状基片125的弹性力。通过此操作，可动触点130与固定触点145和146接触，连接焊盘170和172借助印刷布线155和157从通孔161a和161b相互延续。
并且，如果中断上述电压施加，则在薄片状基片125的弹性力作用下，第一可动片121恢复到初始状态，可动触点130与固定触点145和146分离。
接着，如果借助通孔180和182同样施加电压，从而第二可动片122的压电元件128向上弯曲，则第二可动片122向上弯曲。通过此操作，可动触点130与固定触点145和146接触，连接焊盘170和173借助印刷布线155和158从通孔162a和162b相互延续。
如果借助通孔180和183施加电压，从而第三可动片123的压电元件128向上弯曲，则第三可动片123向上弯曲。通过此操作，可动触点130与固定触点145和146接触，连接焊盘171和172借助印刷布线156和157从通孔163a和163b相互延续。
而且，如果借助通孔180和184施加电压，从而第四可动片124的压电元件128向上弯曲，则第四可动片124向上弯曲。通过此操作，可动触点130与固定触点145和146接触，连接焊盘171和173借助印刷布线156和158从通孔164a和164b相互延续。
虽然以上根据普通压电元件128的使用已经说明了第四实施例，其中中断施加电压时压电元件恢复到初始状态。但是，本发明并不总是限于这种情况，还可以使用形状记忆压电元件，即使中断所加电压也保持其形变状态，当在相反方向施加电压时其恢复到初始状态，以便提供所谓闭锁式矩阵继电器。
如图42A、图42B和图43所示，第十五实施例几乎与上述第一实施例相同，不同之处在于，使用依靠第一、第二、第三和第四可动片121、122、123和124的热膨胀的形变，与使用压电元件28的形变的第一实施例不同。
亦即，第一、第二、第三和第四可动片121、122、123和124由加热层131和驱动层133构成，通过向单晶制成的薄片状基片125的表面注入硼等，提高加热层的电阻，驱动层133是经过绝缘膜132层叠金属材料来形成。然后，在绝缘状态下在绝缘膜132的中央部位配置可动触点130。
以下说明第十五实施例的矩阵继电器的工作。
例如，如图42A和42B所示，如果第三可动片123的加热层131不流过电流，则加热层131不发热，因此，驱动层133不膨胀。为此原因，第一可动片121保持平坦，其可动触点130与固定触点145和146分离。
如果借助驱动用公共通孔180和驱动用通孔183在加热层131流过电流，则加热层131发热，从而对薄片状基片125和驱动层133加热。但是，驱动层133的热膨胀系数远大于薄片状基片125的热膨胀系数，因此第三可动片123向上弯曲抵抗薄片状基片125的弹性力。通过此操作，可动触点130与固定触点145和146接触。接着，连接焊盘170和172借助印刷布线156和157从通孔163a和163b相互延续。
而且，如果中断上述所加电压，则第三可动片123抵抗薄片状基片125的弹性力恢复到初始状态，可动触点130与固定触点145和146分离。
应注意其它第一、第二、第三和第四可动片121、122、123和124的工作与第十四实施例的相同，因此不再对其说明。
每个可动片可以仅由作为驱动装置的加热层形成。此外，可以通过在薄片状基片表面上层叠铂、钛等金属材料或者多晶硅形成加热层。
虽然根据平行配置四个可动片的矩阵继电器，已经说明了上述实施例，但是本发明并不总是限于这种情况。如第十六实施例的图44或者第十七实施例的图45所示，本发明当然还可以应用于平行配置多于四个可动片的矩阵继电器。作为这种情况中的固定触点的连接方法，例如有借助设置在盖罩的通孔在盖罩表面上形成多层结构的印刷布线的连接方法。
以下将参考图46和47说明根据用于实现第三目的的第十八实施例的电子部件。
本实施例是针对微型继电器的应用，微型继电器由微型继电器芯片210、盒状基体230和散热片240构成。
微型继电器芯片210具有平行配置的内装5个触点机构，并且其构成包括其一个表面形成有凹入212的单晶硅制成的底座211、其两端固定和支撑在此底座211的开口边缘部位的可动片213、和通过阳极键合与底座211集成的玻璃晶片221所构成的盖罩220。
在加热层215上经过绝缘膜216层叠金属材料制成的驱动层217，形成可动片213，通过向单晶硅制成的薄片状基片214的一侧表面层注入硼等来提高加热层的电阻。并且，在绝缘膜216的中央部位按绝缘状态配置可动触点218。
在设置于玻璃晶片221一侧上的凹入部位222的底表面，通过形成一对固定触点223和224，获得盖罩220。
借助输入/输出用通孔(未示出)把固定触点223和224引导到玻璃晶片221的表面，借助印刷布线225和226与基体230的输入/输出用外接线端231和232(位于图46中未示出的背侧上的外接线端231)电连接。
并且，玻璃晶片221形成有通孔227和228，用于与可动片213的加热层215的电连接。通孔227和228与驱动用输入接线端233和234电连接，以下将说明。
以下将说明本实施例的微型继电器的组装方法。
首先，对引线框架(未示出)进行冲压加工，以便交替地冲压出梳齿状输入/输出用外接线端231和驱动用外接线端233，按相同方式形成输入/输出用外接线端232和驱动用外接线端234。然后，定位微芯片210的输入/输出用通孔(未示出)和驱动用通孔227和228，并与外接线端231和234的自由端部位电连接。
接着，微型继电器芯片210保持在一对金属模之间，集成地形成基体230，从而暴露出底座211的底表面。
而且，在形成于基体230上表面的环状台阶部位235中，装入热导率大的铜、铝、黄铜等制成的板状散热片240，之后从引线框架切下外接线端231-234。然后通过弯曲接线端的顶端部位，完成组装工作。
以下将说明具有上述构成的微型继电器的工作。
如果没有电流从驱动用外接线端233和234流向可动片213的加热层215，则可动片213保持平坦，可动触点218与一对固定触点223和224分离。
接着，如果借助驱动用外接线端233和234，电流从驱动用通孔227和228流向加热层215，则加热层215发热，使薄片状基片214和驱动层217热膨胀。驱动层217的热膨胀系数远大于薄片状基片214的热膨胀系数，因此可动片213向固定触点223和224侧弯曲。接着，可动触点218与一对固定触点223和224接触，从而接通电路。
如果中断上述电流，停止加热层215的发热，则薄片状基片214和驱动层217冷却收缩。通过此操作，可动片213恢复到初始状态，可动触点218与固定触点223和224分离。
虽然根据外接线端231、232、233和234以及由部件构成的散热片240，对上述实施例进行了说明。但是，本发明并不总是限于这种情况，还可以同时从引线框架冲压和弯曲外接线端和散热片，把微型继电器芯片定位在外接线端和散热片之间，之后用树脂对它们进行封装。
根据针对微型继电器芯片的应用已经说明了上述实施例。但是，本发明并不总是限于这种情况，本发明当然还可以应用于其内部部件发热的其它电子部件。
工业实用性本发明的微型继电器不仅可以应用于上述实施例，而且还可以应用于其它电子部件，例如矩阵继电器和微型继电器芯片。
权利要求
1.一种电子部件，其特征在于，使玻璃材料制成的盖罩与硅材料制成的底座连接和集成，对与基片上的内部部件组装的电子器件芯片进行树脂模塑，从而用模塑覆盖盖罩，暴露底座底表面。
2.根据权利要求1的电子部件，其特征在于，借助设置在盖罩的通孔，内部部件与基片的外接线端电连接。
3.根据权利要求1或2的电子部件，其特征在于，在暴露于基片之外的底座底表面上设置散热片。
全文摘要
一种电子部件,使玻璃材料制成的盖罩与硅材料制成的底座连接和集成,对与基片上的内部部件组装的电子器件芯片进行树脂模塑,从而用模塑覆盖盖罩,暴露底座底表面。借助设置在盖罩的通孔,内部部件与基片的外接线端电连接。在暴露于基片之外的底座底表面上设置散热片。这样可以获得易于辐射热量的电子部件,并且能够防止发生故障和工作特性的改变。
文档编号H01H1/00GK1378224SQ0114087
公开日2002年11月6日 申请日期1997年8月26日 优先权日1996年8月27日
发明者坂田稔, 中岛卓哉, 积知范, 藤原照彦, 竹内司 申请人:欧姆龙株式会社