WO2006101067A1

WO2006101067A1 - スイッチアレイ

Info

Publication number: WO2006101067A1
Application number: PCT/JP2006/305517
Authority: WO
Inventors: Masato Hayashi; Masami Yakabe; Tetsuya Hasebe; Muneo Harada; Katsuya Okumura
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Octec Inc
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Octec Inc
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2007-09-22
Also published as: TWI298171B; TW200707489A; EP1863046A4; EP1863046A1; CN1942987A; JP2006269120A; CN100521019C; US20090045039A1; JP4498181B2; US7994443B2

Abstract

　上部基板１５の下面の絶縁膜１４に第１の配線層１６を設け、第１の配線層１６に立体的に交差する第２の配線層１３を下部基板１１上の絶縁膜１２上に設け、第１の配線層１６にカンチレバー１７の一端を接続し、カンチレバー１７の他端を第２の配線層１３に間隔を隔てて対面させる。上部基板１５上には、貫通穴１８を覆うように熱可塑性シート１９を配置し、熱可塑性シート１９を加熱したピン２０でカンチレバー１７に押圧することで変形させてカンチレバー１７の第２の配線層１３への接続状態を維持させてスイッチ１０を閉じる。

Description

明細書

スィッチアレイ

技術分野

[0001] この発明は、スィッチアレイに関し、例えば、複数の入力ラインと複数の出力ラインとのいずれかをオン，オフさせるスィッチアレイに関する。

背景技術

[0002] 複数の入力ラインと複数の出力ラインとのいずれかを選択的にオン，オフできるスィツチアレイとして、例えば特開平 10— 283893号公報に記載されているリレー坦設基板がある。この特開平 10— 283893号公報に記載されているリレー埋設基板は、 3 入力， 3出力を交差させ、各交差領域にリレーを設け、薄型基材に 9個の超小型リレ一を埋設したものである。この例では任意のリレーをオン，オフさせること力 Sできる。

[0003] 特開平 10— 283893号公報に記載されたリレー坦設基板に埋設されているリレーは超小型であるため、接点容量が小さぐ微小な制御電流をオン，オフすることができても、例えば照明装置などを点灯、消灯させるような用途には使用することができなレ、。照明装置を点灯、消灯させるためには数アンペアの電流をオン，オフする必要があるからである。

[0004] 大電流をオン，オフするために大型のリレーを用いることが考えられる力大型のリレーを取付けるために広い設置場所を必要とする。特に、交差領域が例えば 128 X 128や 256 X 256のように多レヽスィッチアレイに大型のリレーを用レ、ると、装置が極めて大掛かりなものになってしまう。さらに、リレー接点のオン抵抗を 1 Ω以下にしなければ、リレー接点で電圧降下を生じたり、リレーをオンさせて大電流が流れたときにリレ一接点で発熱してしまう。しかも、オンさせるためにその期間は接点を閉じているリレ一コイルに駆動電流を流しつづける必要があり、消費電流も大きくなつてしまう。

[0005] リレー接点に代えて MOSFETのようなスイッチング素子を用いたスィッチアレイもある力オン抵抗や、オフ時のリーク電流が大きぐ大電流が流れると素子が破壊されてしまレ、やすいとレ、う問題がある。

発明の開示 [0006] そこで、この発明の目的は、大きな電流を流すことができ、オン抵抗が小さぐ駆動電流を不要にして接続状態を維持できるスィッチアレイを提供することである。

[0007] この発明は、第 1の配線層と、第 1の配線層に立体的に交差する第 2の配線層と、第 1の配線層と第 2の配線層との交差領域に設けられ、第 1および第 2の配線層を選択的に接続する接続構造とを備えたスィッチアレイであって、接続構造は、その一端が第 1の配線層に接続され、その他端が第 2の配線層に間隔を隔てて絶縁状態で対面し、変形することで他端が第 2の配線層に電気的に接続されてその状態を維持する変形部材を備える。

[0008] この発明では、変形部材を変形させて、変形状態を維持するという簡単な構成で大きな電流を流すことができ、オン抵抗が小さぐ駆動電流を不要にすることができる。

[0009] 好ましくは、間隔を隔てて設けられる第 1の基板と、第 2の基板とを含み、第 1の基板には、第 1の配線層が設けられており、かつ変形部材の他端側に対応する位置に貫通穴が形成されており、接続構造は貫通穴を覆うように配置された接続維持部材を含み、接続維持部材は貫通穴を通過して変形して変形部材を押圧する。この例では、接続維持部材により貫通穴を通過させて変形部材を押圧するだけで、変形部材を介して第 1および第 2の配線層の接続状態を維持することができる。

[0010] 一実施形態では、接続維持部材は、加熱されることにより変形して変形部材を押圧するものであり、他の実施形態では、接続維持部材は、加熱変形特性を有し、加熱することにより部材自身が膨張，収縮，変形し、変形部材を押圧するものであり、さらに他の実施形態では、接続維持部材は、変形した変形部材と第 2の配線層との接続状態を粘着力により維持する粘着性部材を含む。これらの接続維持部材により、駆動電流を不要にして変形部材を介して第 1および第 2の配線層の接続状態を維持できる。

[0011] この発明の他の局面は、基板の一方面に設けられる第 1の配線層と、第 1の配線層に対して絶縁状態で立体的に交差するように基板の他方面に設けられる第 2の配線層と、第 1の配線層と第 2の配線層とが立体的に交差する領域の基板に設けられた導電性部材充填用の貫通穴とを備え、貫通穴に導電性部材を充填することにより、第 1の配線層と第 2の配線層とが電気的に接続される。 [0012] この発明においても、貫通穴に導電性部材を充填するだけで、駆動電流を不要にして第 1の配線層と第 2の配線層とを電気的に接続することができる。

[0013] さらに、この発明の他の局面は、第 1の配線層と、第 1の配線層に対して接続状態で立体的に交差する第 2の配線層と、立体交差領域に設けられ、第 1の配線層と第 2 の配線層とを選択的に電気的に接続する接続構造とを備えたスィッチアレイであって、接続構造は、その一端が第 1の配線層に接続され、その他端が第 2の配線層に接続され、切断されることにより第 1の配線層と第 2の配線層との接続を遮断する接続配線層を含む。

[0014] この発明では、常時は第 1および第 2の配線層の接続状態を維持でき、切断することにより第 1および第 2の配線層の接続を遮断できるので、接続状態を維持するための駆動電流を不要にできる。

[0015] 一実施形態では、空間の上に延在する膜を含み、接続配線層は膜の上に形成されており、機械的圧力を加えて切断され、他の実施形態では、接続配線層は、第 1 および第 2の配線層に比べて抵抗成分の大きな配線層であって、第 1および第 2の配線層間に大電流を流すことで溶断される。いずれの実施形態においても、接続配線層により第 1および第 2の配線層の接続状態を維持でき、切断することで接続状態を遮断できる。

[0016] この発明のさらに他の局面は、第 1の配線層と、第 1の配線層に絶縁状態で立体的に交差する第 2の配線層と、第 1の配線層と第 2の配線層とのそれぞれの交差領域に設けられ、第 1および第 2の配線層を選択的に接続する接続構造とを備えたスィッチアレイであって、第 1および第 2の配線層の少なくともいずれか一方は、他方の配線層に向って変位し、その変位状態を維持可能に構成されていて、第 1および第 2の配線層の間に配置され、加圧することでその加圧された部分のみが導電性を有する導電性部材とを備え、接続構造は第 1および第 2の配線層のそれぞれに対向して設けられ、第 1および第 2の配線層のいずれかが変形したときに導電性部材が加圧することでそれぞれが電気的に接触する接続領域を備える。

[0017] この発明では、第 1および第 2の配線層のいずれかを押圧することで導電性部材を介して第 1および第 2の配線層同士を電気的に接続し、駆動電流を不要にしてその接続状態を維持することができる。

[0018] 好ましくは、接続領域は第 1および第 2の配線層に設けられる電極であって、さらに予め定める電極以外の電極上に設けられる絶縁物を含む。絶縁物が設けられた電極は対向する電極に接続されることがない。

[0019] 好ましくは、導電性部材は、絶縁性の弾性シート内に導電性粒子を混入して形成されている。

[0020] この発明のさらに他の局面は、第 1の配線層と、第 1の配線層に絶縁状態で立体的に交差する第 2の配線層と、第 1の配線層に絶縁状態で立体的に交差する第 3の配線層と、第 1の配線層と第 2および第 3の配線層とのそれぞれの交差領域に設けられ、第 1の配線層と第 2または第 3の配線層とを選択的に接続する接続構造とを備えたスィッチアレイであって、第 1の配線層は、第 2および第 3の配線層に立体的に交差する部分が変位してその状態を維持可能に設けられていて、選択的に変位した部分が交差部分における電気的接続を実現してレ、る。

[0021] この発明では、第 2および第 3の配線層のいずれ力を変位させることで、第 1の配線層に電気的に接続させることができ、変位させた配線層のみを第 1の配線層に接続でき、他の配線層が第 1の配線層に接続されてしまうことがない。

[0022] 好ましくは、第 1の配線層は、枝分かれして第 2および第 3の配線層に立体的に交差する第 1分岐層および第 2分岐層を含み、第 1分岐層および第 2分岐層は、それぞれ変位してその状態を維持可能に設けられていて、変位した分岐層が交差部分における電気的接続を実現している。

[0023] この発明によれば、大きな電流を流すことができ、オン抵抗が小さぐ駆動電流を不要にして接続状態を維持できる。

図面の簡単な説明

[0024] [図 1A]この発明の一実施形態のスィッチアレイに含まれる熱可塑性シートを用いたスイッチを示す断面図である。

[図 1B]この発明の一実施形態のスィッチアレイに含まれる熱可塑性シートをピンで押圧する様子を示す断面図である。

[図 1C]この発明の一実施形態のスィッチアレイに含まれる熱可塑性シートを変形させてスィッチを閉じた様子を示す断面図である。

園 2]この発明の一実施形態におけるスィッチアレイに含まれる熱可塑性シートを用レ、たスィッチの変形例を示す断面図である。

園 3A]この発明の他の実施形態におけるスィッチアレイに含まれる発泡性シートを用いたスィッチを示す断面図である。

園 3B]この発明の他の実施形態におけるスィッチアレイに含まれる発泡性シートを変形させてスィッチを閉じた様子を示す断面図である。

園 4A]この発明のさらに他の実施形態におけるスィッチアレイに含まれる粘着層を用いたスィッチを示す断面図である。

園 4B]この発明のさらに他の実施形態におけるスィッチアレイに含まれるカンチレバ一を粘着層に接触させた様子を示す断面図である。

園 4C]この発明のさらに他の実施形態におけるスィッチアレイに含まれるカンチレバ一の他端を配線層に接続した様子を示す断面図である。

園 5A]この発明のさらに他の実施形態におけるスィッチアレイに含まれるスィッチを示す腰部斜視図である。

[図 5B]図 5Aの線 5B— 5Bに横断面図である。

園 6]この発明のさらに他の実施形態におけるスィッチアレイの構成を示す図である。園 7]この発明のその他の実施形態における粘着層を用いたスィッチアレイを示す平面図である。

[図 8]図 7の線 8A— 8Aに沿う断面図である。

[図 9]この発明のさらに他の実施形態におけるメンブレンを用いたスィッチアレイの平面図である。

[図 10A]図 9の線 10A—10Aに沿う断面図である。

[図 10B]図 9の線 10B— 10Bに沿う断面図である。

[図 10C]図 9の線 10B— 10Bに沿う他の例の断面図である。

[図 10D]図 9の線 10D— 10Dに沿う断面図である。

[図 11]図 9に示したスィッチアレイの変形例を示す図である。

園 12]この発明のさらに他の実施形態のスィッチアレイを示す斜視図である。 [図 13A]図 12に示した線 13A— 13Aに沿う配線層と電極パッドと異方性導電性シートの断面図である。

[図 13B]図 12に示した線 13A—13Aに沿う配線層と電極パッドと異方性導電性シートの断面図であり、電極パッドを押圧した状態を示す。

[図 13C]図 12に示した配線層と電極パッドと異方性導電性シートの断面図であり、電極パッドを押圧した状態を示し、絶縁体によってパッドと導電性粒子とが絶縁されている様子を示す。

[図 14]図 12に示した実施形態の変形例を示す図である。

[図 15]この発明のさらに他の実施形態におけるスィッチアレイを示す斜視図である。

[図 16]この発明のさらに他の実施形態におけるスィッチアレイを示す斜視図である。発明を実施するための最良の形態

[0025] 図 1A〜図 1Cは、この発明の一実施形態のスィッチアレイに含まれるスィッチを示す断面図である。図 1Aにおいて、スィッチ 10はスィッチアレイにおける 1つの交差領域に設けられている。下部基板 11および絶縁膜 12に対して所定の間隔を有して絶縁膜 14および上部基板 15が平行に設けられている。絶縁膜 14の下面には、第 1の配線層 16が設けられており、絶縁膜 12上に第 2の配線層 13が第 1の配線層 16に対して立体的に交差するように設けられている。

[0026] 第 1の配線層 16と第 2の配線層 13との交差領域には、変形部材としてのカンチレバー 17が設けられており、カンチレバー 17の一端は第 1の配線層 16に接続されており、カンチレバー 17の他端は第 2の配線層 13に間隔を隔てて絶縁状態で対面して設けられている。カンチレバー 17は変形することで、その他端が第 2の配線層 13 に接続される。第 1の配線層 16と、第 2の配線層 13と、カンチレバー 17はニッケノレや銅などの金属材料で形成されている。カンチレバー 17の他端は、第 2の配線層 13に対するオン抵抗が小さくなるように適宜形状を選ぶことができる。

[0027] 絶縁膜 14および上部基板 15には、カンチレバー 17の他端側に対応する位置に貫通穴 18がウエットエッチングにより形成されている。貫通穴 18はウエットエッチングで形成することにより、上部基板 15の上面の開口部が大きく下面の開口部が小さくなつている。これは図 1Bに示すピン 20を貫通穴 18に挿入し易くするためである。 [0028] 上部基板 15上には、加熱することにより変形する接続維持部材としての例えば塩化ビニールなどの熱可塑性シート 19が貫通穴 18を覆うように配置されている。接続維持部材は変形部材とともに接続構造を構成している。図 1Bに示すように、ピン 20 を加熱し、貫通穴 18の上部の熱可塑性シート 19の表面をカンチレバー 17側に押圧することで、図 1Cに示すように熱可塑性シート 19が貫通穴 18を通過して変形し、力ンチレバー 17を押圧する。これにより、カンチレバー 17の他端が第 2の配線層 13に電気的に接続されてスィッチ 10が閉じられる。

[0029] 熱可塑性シート 19はピン 20による加熱後、冷却するとカンチレバー 17の他端が第 2の配線層 13に接触した図 1Cに示す接続状態を維持する。これにより、スィッチ 10 を閉じた後、電流を流し続けるなどのエネルギを供給する必要がなく接続状態を維持できる。し力、も、カンチレバー 17は任意の形状に選ぶことができるので、第 2の配線層 13とカンチレバー 17の他端との接触面積を大きくすることにより、オン抵抗を小さくでき、大電流を流すことも可能になる。

[0030] なお、ピン 20は加熱して熱可塑性シート 19を押圧したときに、熱可塑性シート 19に接着されてしまうことがないような材質を選ぶのが好ましい。さらに、ピン 20を加熱して熱可塑性シート 19を押圧したときにカンチレバー 17に熱が伝達される力カンチレバー 17が酸化することがないような温度、または雰囲気で加熱するのが好ましい。

[0031] また、他の実施形態として、図 2に示すように、酸化膜 14および上部基板 15をドラィエッチングすることにより、上側開口部と下側開口部の径が等しくなるように貫通穴 21を形成してスィッチ 1 Oaを構成してもよレ、。

[0032] さらに、他の実施形態として、カンチレバー 17として、変形させた後、その状態を維持できるものを用いるのであれば、特に接続維持部材を設ける必要はない。

[0033] 図 3Aおよび図 3Bは図 1A〜図 1Cに示したスィッチ 10の変形例を示す断面図である。この例のスィッチ 10bは、図 3Aに示すように図 1A〜図 1Cに示した熱可塑性シート 19に代えて、上部基板 15上に接続維持部材である発泡性シート 22とガラス基板 2 3とを重ねて形成したものである。発泡性シート 22は多数の気泡を含む発泡性材料であり、ガラス基板 23を介して発泡性シート 22にレーザ光を照射すると発泡性シート 22が加熱されて内部の気泡が膨張する。発泡性材料として、気泡を含むものの他にも、加熱することで体積が膨張したり、形状が変化する特性を持つ材料であってもよレ、。

[0034] 膨張した発泡性シート 22は、貫通穴 18を通過し、変形して図 3Bに示すようにカンチレバー 17を押圧するので、カンチレバー 17の他端を第 2の配線層 13に接触させること力 Sできる。発泡性シート 22を冷却すると、カンチレバー 17の他端が第 2の配線層 13に接続した状態を維持できる。

[0035] なお、ガラス基板 23を設けることなぐ図 1Bに示したピン 20を加熱して発泡性シート 22を押し下げてカンチレバー 17を押圧するようにしてもょレ、。

[0036] この実施形態では、発泡性シート 22を変形させてカンチレバー 17押圧することでカンチレバー 17の他端を第 2の配線層 13に接続された状態を維持できるので、スィツチ 10bを閉じた後、電流を流し続けるなどのエネルギを供給することなく接続状態を維持できる。しかも、第 2の配線層 13とカンチレバー 17の他端との接触面積を大きくできるので、オン抵抗を小さくでき、大電流を流すことも可能になる。

[0037] 図 4A〜図 4Cはこの発明の他の実施形態におけるスィッチアレイに含まれるスイツチの断面図である。図 1A〜図 1Cに示した実施形態では熱可塑性シート 19を用いて力ンチレバー 17の他端を第 1の配線層 13に接触させたのに対して、この実施形態は、変形部材の一例の粘着性部材としての粘着層 25を用いるものである。すなわち、図 1A〜図 1Cの実施形態と同様にして、図 4Aに示すように、下部基板 11上の絶縁膜 12上には、第 2の配線層 13が形成されており、カンチレバー 17aの一端は第 1 の配線層 16に接続されてレ、る。

[0038] カンチレバー 17aの他端は、第 2の配線層 13に対向する面が平坦になるように形成されている。第 2の配線層 13上にはカンチレバー 17aの他端に対向する部分を除いて、カンチレバー 17aに絶縁状態で対向するように例えば両面テープのような粘着層 25が貼り付けられている。絶縁膜 14および上部基板 15には、粘着層 25上方の対応する位置に貫通穴 21が形成されている。

[0039] 図 4Aに示すピン 20でカンチレバー 17aの他端を押圧すると、図 4Bに示すように力ンチレバー 17aの他端が押し下げられて変形し、第 2の配線層 13に接触する。このとき、カンチレバー 17aが変形して粘着層 25を押圧するので、その粘着力によりカンチレバー 17aの変形状態が維持される。

[0040] ピン 20を取り去ってもカンチレバー 17aの変形状態が粘着層 25の粘着力で維持されてレ、るので、図 4Cに示すようにカンチレバー 17aの他端が第 1の配線層 13に接続した状態を維持できる。

[0041] この実施形態においては、粘着層 25の粘着力によりカンチレバー 17aの他端を第 2の配線層 13aに接触させた状態を維持できるので、スィッチ 10cを閉じた後、電流を流し続けるなどのエネルギを供給することなく接続状態を維持できる。し力、も、この実施形態においても、第 2の配線層 13とカンチレバー 17aの他端との接触面積を任意に大きくできるので、オン抵抗を小さくでき、大電流を流すことも可能になる。

[0042] さらに、好ましい実施形態として、粘着層 25としてレジストやポリイミドなどの有機系樹脂を用いてもよい。この場合、粘着層 25の機能として粘着性のほかに粘着層 25の熱収縮によるコンタクト圧の向上も期待できる。

[0043] 図 5Aおよび図 5Bはこの発明のさらに他の実施形態のスィッチアレイに含まれるスイッチを示す図であり、図 5Aは要部斜視図であり、図 5Bは図 5Aの線 5B— 5Bに沿う断面図である。この実施形態におけるスィッチ 10dは、導電性部材としての導電性べ一スト 36を用いて配線層 31 , 33間を電気的に接続する。

[0044] すなわち、基板 30の絶縁層上に、層間絶縁層 35を挟んで第 1の配線層 31と、第 1 の配線層 31に対して絶縁状態で立体的に交差するように第 2の配線層 33を形成する。第 1の配線層 31と第 2の配線層 33との交差する領域には、導電性部材充填用の貫通穴 34が形成されている。貫通穴 34は、第 1の配線層 31と層間絶縁膜 35とを貫通しており、第 2の配線層 33の層間絶縁膜 35側表面を露出させている。

[0045] 第 1の配線層 31と第 2の配線層 33とを接続する場合には、貫通穴 34内に例えば導電性ペースト 36を充填する。これにより配線層 31と 33とが電気的に接続される。なお、導電性ペースト 36に代えて溶力、した半田を貫通穴 34内に流し込んでもよレ、。また、第 1の配線層 31と第 2の配線層 33とを接続しない場合には、表面リーク電流が流れなレ、ように、貫通穴 34内に例えば絶縁ペーストを充填するのが好ましレ、。

[0046] この実施形態では、基板 30の両面に形成された第 1の配線層 31と第 2の配線層 3 3とを交差させ、交差領域の第 1の配線層 31と基板 30とに貫通穴 34を形成し、貫通穴 34内に導電性ペースト 36を充填するだけでスィッチ l Odを構成できるので、構成を極めて簡単にできる。し力も、スィッチ Idを閉じた後、電流を流し続けるなどのエネルギを供給する必要がなく接続状態を維持でき、第 1の配線層 31と第 2の配線層 33 とを導電ペースト 36あるいは半田により直接接続しているので、オン抵抗をほとんど無視できる位に小さくでき、大電流を流すことも可能になる。

[0047] 図 6はこの発明のさらに他の実施形態におけるスィッチアレイの構成を示す図である。図 6に示したスィッチアレイ 1は、人力 1〜入力 5の入力ラインと、出力 1〜出力 5の出力ラインとを交差するようにマトリックスを形成し、交差領域には対応する入力ラインと出力ラインとを接続するスィッチ 10eを接続したものである。スィッチ 10eとしては、前述の図 1A、図 1B、図 1C〜図 5Aおよび図 5Bに示したスィッチ 10， 10a, 10b, 10 c， 10dのいずれであっても適用できる。そして、いずれかの交差領域のスィッチをォンすることで対応する入力と出力とを接続することができる。

[0048] この実施形態では、スィッチアレイをマトリックスで構成することで任意の交差領域のスィッチ 10eを選択することが可能になる。

[0049] なお、図 6に示したスィッチアレイは、複数の入力と、複数の出力を有するマトリックの交差領域にスィッチ 10eを接続するようにした力これに限ることなぐ 1つの入力に対して複数の出力を有するようなスィッチアレイや、複数の入力に対して 1つの出力を有するようなスィッチアレイにこの発明を適用してもよい。

[0050] 図 7はこの発明の他の実施形態におけるスィッチアレイの平面図であり、図 8は図 7 の H8A— 8Aに沿う断面図である。

[0051] この実施形態のスィッチアレイ 60は、一例として 2入力， 2出力で構成されている。

図 8に示すように、下部基板 11上には絶縁膜 12が形成されており、絶縁膜 12上には図示していないが図 7に示す入力パッド 41， 42と、出力パッド 51 , 52とが形成されている。

[0052] さらに、絶縁膜 12上には入力パッド 41， 42に接続され、入力ラインとなる帯状の第 2の配線層 43， 44が形成されている。また、出力パッド 51 , 52に接続され、出力ラインとなる第 1の配線層 53， 54が第 2の配線層 43, 44のそれぞれに絶縁状態で交差しかつそれぞれの上を通るように立体的に形成されている。なお、配線層 53は絶縁層 69の上に形成されている。第 2の配線層 43, 44と、第 1の配線層 53, 54とのそれぞれの交差領域には接続構造であるスィッチ 61 , 62, 63, 64が接続されている。

[0053] スィッチ 61は、第 2の配線層 43に対して交差するように形成されかつ第 2の配線層 43に接続された配線層 45と、第 1の配線層 53に対してその一端が接続された変形部材としての可動部材 65とを含む。可動部材 65は、図 8に示すように、基板 66の下面に形成された金属層 67と、その他端に形成された可動接点 68を含む。可動接点 68は配線層 45に間隔を隔てて対面しており、可動部材 65が変形することで配線層 45に接続される。可動部材 65の金属層 67と絶縁層 12との間には例えば両面テープのような粘着層 25が設けられている。

[0054] なお、図 8には図示しないが、スィッチ 61上には下部基板 11および絶縁膜 12に対向して、図 4A〜図 4Cに示した貫通穴 21が形成された絶縁膜 14と上部基板 15とを設けてもよい。

[0055] したがって、この実施形態では、 2入力， 2出力のスィッチアレイ 60において、交差領域のスィッチ 61〜64のいずれかの可動部材 65を押圧することで、粘着層 25による粘着力によって可動部材 65の変形を維持して、可動接点 68を配線層 45に接触させること力 Sできる。これにより、スィッチ 61〜64のいずれかを閉じた後、電流を流し続けるなどのエネルギを供給する必要がなく接続状態を維持できる。しかも、この実施形態においても、可動接点 68を任意の形状に形成できるので、オン抵抗を小さくでき、大電流を流すことも可能になる。

[0056] 図 9はこの発明の他の実施形態におけるスィッチアレイの平面図であり、図 10A〜図 10Dは図 9の線 10A— 10A, 10B— 10B, 10D— 10Dのそれぞれに沿う断面図である。

[0057] 図 9に示したスィッチアレイ 70は、図 7に示した実施形態のスィッチアレイ 60と同様にして、入カノノド 41， 42, 51 , 52と、酉己線層 43， 44, 53， 54とを含む。各酉己線層 4 3, 44と 53， 54との交差領域には接続構造であるスィッチ 7：!〜 74が接続されている。スィッチ 71は、配線層 43に交差して接続された帯状の配線層 45と、配線層 53に交差して接続された帯状の配線層 55と、配線層 55に交差するように貫通導体 56で接続されかつ配線層 45の延長線上に形成された配線層 46と、配線層 45と 46との間に接続されて形成された接続配線層 47とを含む。配線層 43, 45, 46は図 10A〜図 10Dに示す絶縁膜 12上に形成されており、配線層 55は層間絶縁膜 57上に形成されている。

[0058] なお、接続配線層 47は平面状で複数回折り曲げられてもよい。

[0059] 基板 11には、図 10Bに示すように、基板 11の一部を残してエッチングにより空間 7 7が形成されており、その空間 77上には基板 11の一部と絶縁膜 12とで構成されたメンブレン 76が形成されている。なお、図 10Cに示すように、基板 11の一部を残すことなぐ絶縁膜 12のみによりメンブレン 76を形成してもよい。

[0060] メンブレン 76上には、初期状態では配線層 43と 53とを接続状態にするために、上記接続配線層 47が形成されている。メンブレン 76上で接続配線層 47に、例えばピンなどで機械的圧力を加えると、接続配線層 47を容易に切断できる。このために接続配線層 47は他の配線層 45, 46, 55に比べて切断し易いように幅が狭く形成されているか、あるいは厚みが薄い金属材料が用いられる。他のスィッチ 72〜74もスイツチ 71と同様にして構成されている。

[0061] この実施形態では、スィッチ 71〜74は、スィッチアレイ 70の形成時には、全て接続状態となっており、接続配線層 47を切断することで該当するスィッチを遮断状態にすること力 Sできる。接続状態にあるスィッチは、入力側の配線層 43または 44と出力側の配線層 53または 54とが配線層 45, 46, 55を介して接続配線層 47により接続されているので、オン抵抗がほとんどなく大電流を流してもスィッチ 71〜74の部分で電圧降下を生じることがない。

[0062] なお、上述の説明ではピンなどで押し切ることで接続配線層 47を切断するようにした力他の実施形態として、接続配線層 47として他の配線層 43， 45, 46, 55, 53に比べてその厚みを薄くしたり幅を狭くしたりして抵抗成分の大きな配線層で形成しておき、入力パッド 41と出力パッド 51との間に電圧を印加して接続配線層 47に大電流を流して溶断するようにしてもよい。この例では大電流を流すことで容易に切断できる

[0063] 図 11は図 9に示したスィッチアレイに含まれているスィッチの変形例を示す図である。この図 11に示したスィッチアレイ 70aに含まれるスィッチ 71aは、図 9に示したスィツチ 71に対応する部分のみを抜き出したものであり、メンブレン 76に代えてメンブレン 80の外周部にメンブレンの破れを容易にするための開口部を設けたものである。こうすることにより、ピンなどでメンブレン 80に圧力を加えた場合に、開口部が切り取り線のような役割を果たし、接続配線層 47の切断を容易にすることができる。

[0064] 図 12は、この発明のさらに他の実施形態のスィッチアレイを示す斜視図であり、図 1 3A〜図 13Cは図 12に示した線 13A—13Aに沿う上部，下部配線層と電極パッドと異方性導電性シートの断面図である。

[0065] 図 12に示す下部基板 90上には複数の第 1の配線層としての下部配線層 91 , 92 が設けられており、上部基板 100には、下部配線層 91 , 92に立体的に交差する複数の第 2の配線層としての上部配線層 101〜： 103が設けられている。下部配線層 91 , 92にはパッド 94〜99が形成されており、上部配線層 101〜103には、パッド 94〜 99に対向して、ノノド 104〜109力 S形成されてレヽる。これらのパッド 94〜99, 104〜 109は接続領域である電極を構成している。

[0066] 下部配線層 91 , 92と，上部配線層 101〜103のいずれか一方は、押圧することで変形可能な変形部材で構成されるが、必らずしも変形可能な部材でなくともよい。例えば、導通させたくないパッド間に予め絶縁物を介在させて、下部基板 90に上部基板 100を押し付ける（両基板を押し合わせる）ことにより変位させて、所望の電気的接続を得るようにしてもよレ、。電気的接続状態を維持するためには、上下基板 90, 100 の押し付け合いによる変位を維持するための機構が必要となるが、例えばパネ構造を含むパッケージなどで実現できる。

[0067] 下部配線層 91 , 92と、上部配線層 101〜103との間に弾力性を有する異方性導電シート 110が配置されている。異方性導電シート 110は、図 13A〜図 13Cに示すように所定の厚みを有する絶縁シート 120内に導電性粒子 121を混入したものである。例えば、上部配線層 102あるいは下部配線層 91を押圧していないときには、図 1 3Aに示すようにパッド 105とパッド 95は絶縁シート 120によって絶縁状態が保たれている。

[0068] 例えば、上部配線層 102のパッド 105上を押圧すると、図 13Bに示すようにパッド 1 05が異方性導電シート 110を押圧することにより、異方性導電シート 110内の導電性粒子 121同士が接触するので、パッド 105とパッド 95とが電気的に接続される。下部配線層 91 , 92のパッド 95の周辺のパッド 94, 96, 97, 98上は絶縁ペーストなどの絶縁物 111〜： 113によって被覆されてレ、る。

[0069] これにより、図 13Cに示すように上部配線層 103のパッド 106上を押圧すると、パッド 106が異方性導電シート 110を押圧して導電性粒子 121同士が接触するがパッド 96上は絶縁物 114によって被覆されているので、導電性粒子 121がパッド 96に接触することがなレ、。このため、パッド 106と 96とが電気的に接続されることがない。

[0070] 図 12に示した実施形態では、上部配線層 102のパッド 105上を押圧したときに、パッド 105と 95とが異方性導電シート 110を介して電気的に接続され、上部配線層 10 3のパッド 109上を押圧したときに、パッド 109と 99とが異方性導電シート 110を介して電気的に接続されるように予め定められている。もし、下部配線層 91， 92のパッド 94, 96， 97, 98と、上部酉己泉層 101〜103のパッド 104, 106， 107. 108とを電気的に接続したい場合は、必要に応じて絶縁物 111〜113を取り除けばよい。

[0071] なお、上述のごとぐ異方性導電シート 110は弾力性を有しているため、例えば、図

13Bに示す状態から押圧を解除すると、図 13Aに示す状態に戻ってしまうが、図 13 Bに示す接続状態を維持するために、接続維持部材を設ければよい。例えば、上部基板 100あるいは下部基板 90として、図 1A〜図 1Cに示した熱可塑性シートあるいは図 3Aおよび図 3Bで説明した発泡性シートを接続維持部材として用いることが考えられる。

[0072] したがって、この実施形態によれば、例えばパッド 105が設けられている上部配線層 102を押圧することで、異方性導電シート 110を介して所望のパッド 95に電気的に接触させて接続することができるので、大きな電流を流すことができ、オン抵抗を小さくして、駆動電流を不要にして接続状態を維持できる。

[0073] 図 14は図 12に示した実施形態の変形例を示す図である。図 12に示した実施形態では、上部配線層 102のパッド 105上を押圧したときに異方性導電シート 110を介して、パッド 105に電気的に接続されるパッド 95以外の周囲のパッド 94， 96， 97, 98 上 ίこ絶縁物 111， 114, 112, 113を被覆した。これ (こ対して、図 14ίこ示した実施形態は、パッド 94， 96， 97, 98には絶縁物が被覆されていない。 [0074] この実施形態では、例えば上部配線層 102のパッド 105上を図 1Bに示したピン 20 で押えることで上部配線層 102を部分的に変位させることにより、異方性導電シート 1 10を介してパッド 105のみがパッド 95に電気的に接続される。このとき、上部配線層 102のパッド 105上のみを部分的に変位させているので、周囲のパッド 104, 106， 1 07, 108， 109力 S変位すること力 Sなレヽため、これらのノッド 104， 106， 107, 108， 1 09カッド 94， 96， 97, 98， 99に電気的に接続されてしまうこと力 Sなレ、。

[0075] 図 15はこの発明のさらに他の実施形態におけるスィッチアレイを示す斜視図である。図 15に示したスィッチアレイ 130は、変位可能な第 1の配線層としての上部配線層 131 , 132を第 2および第 3の配線層としての下部配線層 135， 136に対向して、所定の間隔を隔てて立体的に交差するように配置したものである。上部配線層 131， 1 32と下部配線層 135， 136の各交差部分は、初期状態ではいずれも絶縁状態になつており、例えば上部配線層 131の下部配線層 135に対する交差部分上を図 1A〜図 1Cに示したピン 20などで選択的に変位させると、上部配線層 131の交差部分のみが変位して下部配線層 135に接触して電気的に接続される。

[0076] この実施形態においても、上部配線層 131の変位状態を維持するために、上部配線層 131 , 132上に図 1A〜図 1Cに示した熱可塑性シートあるいは図 3Aおよび図 3 Bに示した発泡性シートを接続維持部材として配置すればよい。また、上部配線層 1 31 , 132を変位してその状態を維持可能な部材で構成すれば接続維持部材を設けることなく、上部配線層 131 , 132側のいずれかを変位させることで電気的に接続されるようにしてもよい。

[0077] 図 16はこの発明のさらに他の実施形態のスィッチアレイを示す斜視図である。この実施形態のスィッチアレイ 140は、上部配線層 141 , 142と、下部配線層 145， 146 とを所定の間隔を隔てて立体的に交差させ、上部配線層 141には枝分かれして、下部配線層 145, 146に対向する第 1および第 2分岐層 151 , 152を設け、上部配線層 142には枝分かれして、下部配線層 145， 146に対向する分岐層 153, 154を設けたものである。分岐層 15：!〜 154は変位可能な部材で構成されてレ、る。

[0078] この実施形態では、例えば分岐層 151の先端部を図 1A〜図 1Cに示したピン 20などで変位させると、分岐層 151の先端部が下層配線 145に接触して電気的に接続される。この実施形態においても、分岐層 151の変位状態を維持するために、上部配線層 141 , 142上に図 1A〜図 1Cに示した熱可塑性シートあるいは図 3Aおよび図 3 Bに示した発泡性シートを接続維持部材として配置すればよい。また、分岐層 151〜 154として変位した状態を維持できるものを用いれば、接続維持部材を設ける必要はなくなる。

[0079] 以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

産業上の利用可能性

[0080] この発明のスィッチアレイは大電流をオン、オフするのに利用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1の配線層と、前記第 1の配線層に立体的に交差する第 2の配線層と、前記第 1 の配線層と前記第 2の配線層との交差領域に設けられ、前記第 1および第 2の配線層を選択的に接続する接続構造とを備えたスィッチアレイであって、

前記接続構造は、その一端が前記第 1の配線層に接続され、その他端が前記第 2 の配線層に間隔を隔てて絶縁状態で対面し、変形することで前記他端が前記第 2の配線層に電気的に接続されてその状態を維持する変形部材を備える、スィッチァレィ。

[2] 間隔を隔てて設けられる第 1の基板と、第 2の基板とを含み、

前記第 1の基板には、前記第 1の配線層が設けられており、かつ前記変形部材の他端側に対応する位置に貫通穴が形成されており、

前記接続構造は、前記貫通穴を覆うように配置された接続維持部材を含み、前記接続維持部材は、前記貫通穴を通過して変形して前記変形部材を押圧するものである、請求項 1に記載のスィッチアレイ。

[3] 前記接続維持部材は、加熱されることにより変形して前記変形部材を押圧するものである、請求項 2に記載のスィッチアレイ。

[4] 前記接続維持部材は加熱変形特性を有し、加熱することにより部材自身が膨張，収縮，変形し、前記変形部材を押圧するものである、請求項 2に記載のスィッチァレィ。

[5] 前記接続維持部材は、変形した前記変形部材と前記第 2の配線層との接続状態を粘着力により維持する粘着性部材を含む、請求項 2に記載のスィッチアレイ。

[6] 基板の一方面に設けられる第 1の配線層と、前記第 1の配線層に対して絶縁状態で立体的に交差するように前記基板の他方面に設けられる第 2の配線層と、前記第 1 の配線層と前記第 2の配線層とが立体的に交差する領域の基板に設けられた導電性部材充填用の貫通穴とを備え、

前記貫通穴に導電性部材を充填することにより、前記第 1の配線層と前記第 2の配線層とが電気的に接続される、スィッチアレイ。

[7] 第 1の配線層と、前記第 1の配線層に対して接続状態で立体的に交差する第 2の配線層と、立体交差領域に設けられ、前記第 1の配線層と前記第 2の配線層とを選択的に電気的に接続する接続構造とを備えたスィッチアレイであって、

前記接続構造は、その一端が前記第 1の配線層に接続され、その他端が前記第 2 の配線層に接続され、切断されることにより前記第 1の配線層と前記第 2の配線層との接続を遮断する接続配線層を含む、スィッチアレイ。

[8] さらに、空間の上に延在する膜を含み、

前記接続配線層は、前記膜の上に形成されており、機械的圧力をカ卩えて切断される、請求項 7に記載のスィッチアレイ。

[9] 前記接続配線層は、前記第 1および第 2の配線層に比べて抵抗成分の大きな配線層であって、前記第 1および第 2の配線層間に大電流を流すことで溶断される、請求項 7に記載のスィッチアレイ。

[10] 第 1の配線層と、前記第 1の配線層に絶縁状態で立体的に交差する第 2の配線層と、前記第 1の配線層と前記第 2の配線層とのそれぞれの交差領域に設けられ、前記第 1および第 2の配線層を選択的に接続する接続構造とを備えたスィッチアレイであつて、

前記第 1および第 2の配線層の少なくともいずれか一方は、他方の配線層に向って変位し、その変位状態を維持可能に構成されていて、

前記第 1および第 2の配線層の間に配置され、加圧することでその加圧された部分のみが導電性を有する導電性部材とを備え、

前記接続構造は、前記第 1および第 2の配線層のそれぞれに対向して設けられ、前記第 1および第 2の配線層のいずれかが変位したときに前記導電性部材が加圧することでそれぞれが電気的に接触する接続領域を備える、スィッチアレイ。

[11] 前記接続領域は、前記第 1および第 2の配線層に設けられる電極であって、さらに予め定める電極以外の電極上に設けられる絶縁物を含む、請求項 10に記載のスイッチアレイ。

[12] 前記導電性部材は、絶縁性の弾性シート内に導電性粒子を混入して形成されている、請求項 10に記載のスィッチアレイ。

[13] 第 1の配線層と、前記第 1の配線層に絶縁状態で立体的に交差する第 2の配線層と、前記第 1の配線層に絶縁状態で立体的に交差する第 3の配線層と、前記第 1の配線層と前記第 2および第 3の配線層とのそれぞれの交差領域に設けられ、前記第 1の配線層と前記第 2または第 3の配線層とを選択的に接続する接続構造とを備えたスィッチアレイであって、

前記第 1の配線層は、前記第 2および第 3の配線層に立体的に交差する部分が変位してその状態を維持可能に設けられていて、選択的に変位した部分が交差部分における電気的接続を実現している、スィッチアレイ。

前記第 1の配線層は、枝分かれして前記第 2および第 3の配線層に立体的に交差する第 1分岐層および第 2分岐層を含み、

前記第 1分岐層および前記第 2分岐層は、それぞれ変位してその状態を維持可能に設けられていて、変位した分岐層が前記交差部分における電気的接続を実現している、請求項 13に記載のスィッチアレイ。