开关阵列

申请号 CN200680000146.X 申请日 2006-03-20 公开(公告)号 CN1942987A 公开(公告)日 2007-04-04
申请人 东京毅力科创株式会社; 奥克泰克有限公司; 发明人 林圣人; 八壁正巳; 长谷部铁也; 原田宗生; 奥村胜弥;
摘要 在上部 基板 (15)的下表面的绝缘膜(14)上设有第一布线层(16),在下部基板(11)上的绝缘膜(12)上设有与第一布线层(16)立体交差的第二布线层(13),使悬臂(17)的一端与第一布线层(16)连接,使悬臂(17)的另一端与第二布线层(13)间隔相对。在上部基板(15)上配置 覆盖 贯通孔(18)的热可塑性片材(19),通过用加热的销(20)将热可塑性片材(19)压向悬臂(17)来使之 变形 ,并维持悬臂(17)与第二布线层(13)的连接状态,从而闭合 开关 (10)。
权利要求

1.一种开关阵列,包括:第一布线层;与所述第一布线层立体交差的 第二布线层;以及连接结构,该连接结构被设置在所述第一布线层和所述 第二布线层的交差区域内,有选择地连接所述第一和第二布线层;
其中,所述连接结构具有变形部件,该变形部件的一端与所述第一布 线层连接,另一端与所述第二布线层在绝缘状态下间隔相对,该变形部件 通过变形,使所述另一端与所述第二布线层电连接,并维持该状态。
2.如权利要求1所述的开关阵列,所述开关阵列包括间隔设置的第一 基板和第二基板,
在所述第一基板上设置有所述第一布线层,并在与所述变形部件的另 一端侧对应的位置处形成有贯通孔,
所述连接结构包括以覆盖所述贯通孔的方式进行配置的连接维持部 件,
所述连接维持部件从所述贯通孔穿过并变形,对所述变形部件进行按 压。
3.如权利要求2所述的开关阵列,其中,所述连接维持部件由于被加 热而发生变形,从而按压所述变形部件。
4.如权利要求2所述的开关阵列,其中,所述连接维持部件具有加热 变形特性,部件自身通过加热而膨胀、收缩、变形,从而按压所述变形部 件。
5.如权利要求2所述的开关阵列,其中,所述连接维持部件包括粘着 部件,该粘着部件通过粘着来维持变形了的所述变形部件和所述第二布 线层的连接状态。
6.一种开关阵列,包括:设在基板的一个面上的第一布线层;设在所 述基板的另一面上、并与所述第一布线层在绝缘状态下立体交差的第二布 线层;以及用于填充导电性部件的贯通孔,该贯通孔被设在所述第一布线 层和所述第二布线层的立体交差区域的基板中;
通过在所述贯通孔中填充导电性部件,从而电连接所述第一布线层和 所述第二布线层。
7.一种开关阵列,包括:第一布线层;与所述第一布线层在连接状态 下立体交差的第二布线层;以及连接结构,该连接结构被设置在立体交差 区域内,有选择地电连接所述第一布线层和所述第二布线层;
其中,所述连接结构具有连接布线层,该连接布线层的一端与所述第 一布线层连接,另一端与所述第二布线连接,通过切断该连接布线层来截 断所述第一布线层和所述第二布线层之间的连接。
8.如权利要求7所述的开关阵列,还包括在空间上方延展的膜,
所述连接布线层形成在所述膜上,通过施加压力而被切断。
9.如权利要求7所述的开关阵列,其中,所述连接布线层是电阻分量 比所述第一和第二布线层大的布线层,通过在所述第一和第二布线层之间 流过大电流来使之熔断。
10.一种开关阵列,包括:第一布线层;与所述第一布线层在绝缘状 态下立体交差的第二布线层;以及连接结构,该连接结构被设置在所述第 一布线层和所述第二布线层的各个交差区域内,有选择地连接所述第一和 第二布线层;其中,
所述第一和第二布线层中的至少某一个可向另一布线层变位并维持该 变位状态,
并且,还具有导电性部件,该导电性部件被配置在所述第一和第二布 线层之间,通过加压,仅该被加压部分具有导电性,
所述连接结构具有连接区域,该连接区域分别与所述第一和第二布线 层相对设置,当所述第一和第二布线层中的某一个发生了变位时,所述导 电性部件由于加压而分别发生电接触
11.如权利要求10所述的开关阵列,其中,所述连接区域是设在所述 第一和第二布线层上的电极,另外还包括设在预先确定的电极以外的电极 上的绝缘物。
12.如权利要求10所述的开关阵列,其中,所述导电性部件是在绝缘 性的弹性片材内混入导电性粒子而形成的。
13.一种开关阵列,包括:第一布线层;与所述第一布线层在绝缘状 态下立体交差的第二布线层;与所述第一布线层在绝缘状态下立体交差的 第三布线层;以及连接结构,该连接结构被设置在所述第一布线层和所述 第二以及第三布线层的各个交差区域内,有选择地连接所述第一布线层和 所述第二或者第三布线层;
其中,所述第一布线层与所述第二以及第三布线层立体交差的部分可 变位并能够维持该状态,选择性变位的部分实现交差部分的电连接。
14.如权利要求13所述的开关阵列,其中,所述第一布线层包括被分 叉出去并与所述第二和第三布线层立体交差的第一分支层和第二分支层,
所述第一分支层和所述第二分支层可分别变位并维持该状态,变位的 分支层实现所述交差部分的电连接。

说明书全文

技术领域

发明涉及开关阵列,例如涉及使多条输入线和多条输出线中的某一 条导通(on)、断开(off)的开关阵列。

背景技术

作为能够有选择地使多条输入线和多条输出线中的某一条导通、断开 的开关阵列,例如有日本专利文献特开平10-283893号公报中所记载的继 电器埋设基板。在记载在该日本专利文献特开平10-283893号公报中的继 电器埋设基板中,使三输入、三输出交差,并在各交差区域设置继电器, 从而在薄型基材中埋设九个超小型继电器。在该示例中,能够使任意继电 器导通、断开。
由于被埋设在记载于日本专利文献特开平10-283893号公报中的继电 器埋设基板中的继电器是超小型的,因此触点容量比较小,虽然能够导 通、断开微小的控制电流,但无法用于例如照明装置等的开关。其原因在 于,为使照明装置点亮、熄灭,需要导通、断开几个安培的电流。
虽然可考虑使用大型继电器来导通、断开大电流,但安装大型继电器 需要有大的设置场所。特别是在将大型继电器用于像交差区域为128× 128或256×256这样的多个开关阵列中时,装置会变得非常大。另外, 如果继电器触点的导通电阻不在1Ω以下,则会在继电器触点产生电压下 降,或者在使继电器导通并流过大电流时,会在继电器触点发热。并且为 了使其导通,在此期间,需要在闭合了触点的继电器线圈中持续流通驱动 电流,从而消耗电流也会增大。
虽然也可使用诸如MOSFET这样的开关元件的开关阵列来代替继电器 触点,但由于导通电阻或断开时的峰值电流很大,因此存在流过大电流时 容易会损坏元件的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够流通大电流,且导通电阻小、不需要 驱动电流即可维持连接状态的开关阵列。
本发明是一种开关阵列,包括:第一布线层;与第一布线层立体交差 的第二布线层;以及连接结构,该连接结构被设置在第一布线层和第二布 线层的交差区域,有选择地连接第一和第二布线层。其中,连接结构具有 变形部件,该变形部件的一端与第一布线层连接,另一端与第二布线层在 绝缘状态下间隔相对,该变形部件通过变形,使另一端与第二布线层电连 接,并维持该状态。
在本发明中,能够用使变形部件变形并维持变形状态的简单结构来流 过大电流,并能够减小导通电阻,且可以不需要驱动电流。
优选的是,包括间隔设置的第一基板和第二基板,在第一基板上设有 第一布线层,并在与变形部件的另一端侧对应的位置处形成有贯通孔,连 接结构包括按照覆盖贯通孔的方式而配置的连接维持部件,连接维持部件 从贯通孔穿过并变形,从而按压变形部件。在该示例中,能够仅通过使连 接维持部件穿过贯通孔按压变形部件来经由变形部件维持第一和第二布线 层的连接状态。
在一个实施方式中,连接维持部件由于被加热而发生变形,从而按压 变形部件。在另一实施方式中,连接维持部件具有加热变形特性,部件自 身由于加热而膨胀、收缩、变形,从而按压变形部件。在又一实施方式 中,连接维持部件包括粘着部件,该粘着部件通过粘着来维持变形了的 变形部件和第二布线层的连接状态。通过这些连接维持部件,可在不需要 驱动电流的情况下,通过变形部件来维持第一和第二布线层的连接状态。
在本发明的另一方面中包括:设在基板的一个面上的第一布线层;设 在基板的另一面上、并与第一布线层在绝缘状态下立体交差的第二布线 层;以及用于填充导电性部件的贯通孔,该贯通孔被设在第一布线层和第 二布线层的立体交差区域的基板中。通过在贯通孔中填充导电性部件,将 第一布线层和第二布线层电连接起来。
在本发明中,仅通过在贯通孔中填充导电性部件,即可在不需要驱动 电流的情况下电连接第一布线层和第二布线层。
另外,在本发明的另一方面的开关阵列包括:第一布线层;与第一布 线层在连接状态下立体交差的第二布线层;以及连接结构,该连接结构被 设置在立体交差区域,有选择地电连接第一布线层和第二布线层。其中, 连接结构具有连接布线层,该连接布线层的一端与第一布线层连接,另一 端与第二布线连接,通过切断该连接布线层来截断第一布线层和第二布线 层的连接。
在本发明中能够总是维持第一和第二布线层的连接状态,并能够通过 切断来截断第一和第二布线层的连接,因此,可以不需要用于维持连接状 态的驱动电流。
在一个实施方式中,包括在空间上方延展的膜,连接布线层形成在膜 的上面,通过施加压力而被切断。在另一实施方式中,连接布线层是电阻 分量比第一和布线层大的布线层,通过在第一和第二布线层之间流过大电 流来使之熔断。在任一实施方式中,都可以通过连接布线层来维持第一和 第二布线层的连接状态,并能够通过切断该连接布线层来截断连接状态。
本发明的另一方面是包括下述部件的开关阵列,即包括:第一布线 层;与第一布线层在绝缘状态下立体交差的第二布线层;以及连接结构, 其被设置在第一布线层和第二布线层的各个交差区域内,有选择地连接第 一和第二布线层;其中,第一和第二布线层中的至少某一方可朝另一布线 层变位并维持该变位状态,该开关阵列具有导电性部件,其被配置在第一 和第二布线层之间,通过加压,仅该被加压部分具有导电性,连接结构具 有连接区域,该连接区域分别与第一和第二布线层相对设置,当第一和第 二布线层中的某一个变位时,导电性部件由于加压而分别发生电接触
在本发明中,通过按压第一和第二布线层中的某-个来经由导电部件 使第-和第二布线层彼此电连接,从而能够在不需要驱动电流的情况下维 持该连接状态。
优选的是,连接区域是设在第一和第二布线层上的电极,另外还具有 设在预先确定的电极以外的电极上的绝缘物。设置了绝缘物的电极不与相 对的电极连接。
优选的是,导电性部件是在绝缘性的弹性片材内混入导电性粒子而形 成的。
本发明的另一方面是包括下述部件的开关阵列,即包括:第一布线 层;与第一布线层在绝缘状态下立体交差的第二布线层;与第一布线层在 绝缘状态下立体交差的第三布线层;以及连接结构,该连接结构被设置在 第一布线层和第二以及第三布线层的各个交差区域内,有选择地连接第一 布线层和第二或者第三布线层;其中,第一布线层与第二以及第三布线层 立体交差的部分可变位并能够维持该状态,选择性变位的部分实现交差部 分的电连接。
在本发明中,能够通过使第二和第三布线层中的某一个变位来与第一 布线层电连接,并能够仅使变位的布线层与第一布线层连接,从而不会发 生其他布线层与第一布线层连接的问题。
优选的是,第一布线层包括被分叉出去并与第二和第三布线层立体交 差的第一分支层和第二分支层,第一分支层和第二分支层可分别变位并维 持该状态,变位的分支层实现交差部分的电连接。
根据本发明,能够流通大电流,且导通电阻小、不需要驱动电流即可 维持连接状态。
附图说明
图1A是表示本发明一个实施方式的开关阵列中所包含的、使用了热 可塑性片材的开关的截面图;
图1B是表示用销按压本发明一个实施方式的开关阵列中所包含的热 可塑性片材的截面图;
图1C是表示使本发明一个实施方式的开关阵列所中包含的热可塑性 片材变形来闭合开关的情形的截面图;
图2是表示本发明另一实施方式的开关阵列中所包含的、使用了热可 塑性片材的开关的变形例的截面图;
图3A是表示本发明另一实施方式的开关阵列中所包含的、使用了发 泡片材的开关的截面图;
图3B是表示使本发明另一实施方式的开关阵列所包含的发泡片材变 形来闭合开关的情形的截面图;
图4A是表示本发明又一实施方式的开关阵列所包含的、使用了粘着 层的开关的截面图;
图4B是表示使本发明又一实施方式的开关阵列所包含的悬臂与粘着 层接触的截面图;
图4C是表示使本发明又一实施方式的开关阵列所包含的悬臂的另一 端与布线层接触的截面图;
图5A是表示本发明又一实施方式的开关阵列所包含的开关的主要部 分的截面图;
图5B是图5A的线5B-5B的横截面图;
图6是本发明又一实施方式的开关阵列的结构示意图;
图7是表示本发明另一实施方式中的使用了粘着层的开关阵列的平面 图;
图8是沿着图7的线8A-8A的截面图;
图9是本发明又一实施方式中的使用了隔膜的开关阵列的平面图;
图10A是沿着图9的线10A-10A的截面图;
图10B是沿着图9的线10B-10B的截面图;
图10C是沿着图9的线10B-10B的另一示例的截面图;
图10D是沿着图9的线10D-10D的截面图;
图11是图9所示的开关阵列的变形例的示意图;
图12是表示本发明又一实施方式的开关阵列的立体图;
图13A是沿着图12所示的线13A-13A的布线层、电极焊盘以及各向 异性导电片材的截面图;
图13B是沿着图12所示的线13A-13A的布线层、电极焊盘以及各向 异性导电片材的截面图,并示出了按压电极焊盘的状态;
图13C是图12所示的布线层、电极焊盘以及各向异性导电片材的截 面图,示出了按压电极焊盘的状态,并示出了通过绝缘体使焊盘和导电粒 子绝缘的情况;
图14是图12所示的实施方式的变形例的示意图;
图15是表示本发明又一实施方式的开关阵列的立体图;
图16是表示本发明又一实施方式的开关阵列的立体图。

具体实施方式

图1A~图1C是表示本发明一个实施方式的开关阵列中所包含的开关 的截面图。在图1A中,开关10被设置在开关阵列的一个交差区域中。相 对于下部基板11和绝缘膜12具有预定间隔并且平行地设置了绝缘膜14和 上部基板15。在绝缘膜14的下面设有第一布线层16,在绝缘膜12上设 有第二布线层13,该第二布线层13相对于第一布线层16立体交差设置。
在第一布线层16和第二布线层13的交差区域中设有作为变形部件的 悬臂17,悬臂17的一端与第一布线层16相连接,悬臂17的另一端在绝 缘状态下与第二布线层13留有间隔地相对。通过变形使悬臂17的另一端 与第二布线层13连接。第一布线层16、第二布线层13、以及悬臂17由 镍或等金属材料形成。可对悬臂17的另一端的形状进行适当选择,以 减小其相对于第二布线层13的导通电阻。
通过湿蚀刻而在绝缘膜14和上部基板15的对应于悬臂17另一端的位 置处形成贯通孔18。通过湿蚀刻来形成贯通孔18,由此使得上部基板15 的上面的开口部大,下面的开口部小。这是为了使图1B所示的销20容易 插入贯通孔18中。
在上部基板15上以覆盖贯通孔18的方式配置有热可塑性片材19,该 热可塑性片材19用作通过加热而变形的连接维持部件,例如由氯乙烯等 制成。连接维持部件不仅是变形部件,同时还被构成为连接结构。如图 1B所示,对销20进行加热,并将贯通孔18上部的热可塑性片材19的表 面压向悬臂17那侧,由此如图1C所示,热可塑性片材19变形通过贯通 孔18并按压悬臂17。由此,悬臂17的另一端与第二布线层13电连接而 闭合开关10。
热可塑性片材19被销20加热后,当冷却时,维持图1C所示的悬臂 17的另一端与第二布线层13接触的连接状态。由此,在闭合开关10之 后,不必进行能量供应、如持续流通电流等,即可维持连接状态。并且, 由于能够将悬臂17选择为任意形状,因此,能够通过增大第二布线层13 和悬臂17另一端的接触面积来减小导通电阻,从而可以流过大电流。
当加热并按压热可塑性片材19时,销20优先选择不与热可塑性片材 19粘接的材质。另外,虽然在加热销20并按压热可塑性片材19时向悬臂 17传递热,但优选在不使悬臂17被化的温度或氛围下进行加热。
另外,另一实施方式如图2所示,通过对氧化膜14和上部基板15进 行干蚀刻来形成贯通孔21,其上侧开口部和下部开口部的直径相等,由此 构成开关10a。
另外,作为其他实施方式,如果将能够在变形之后维持其状态的部件 用作悬臂17,则不需要特意设置连接维持部件。
图3A和图3B是表示图1A~图1C所示的开关10的变形例的截面 图。在该示例的开关10b中,如图3A所示,在上部基板15上重叠形成有 作为连接维持部件的发泡片材22和玻璃基板23,以代替图1A~图1C所 示的热可塑性片材19。发泡片材22是含有大量气泡的发泡性材料,当经 由玻璃基板23向发泡片材22照射激光时,发泡片材22被加热,内部气泡 发生膨胀。发泡性材料除了含有气泡的材料之外,还可以是具有下述特性 的材料,即:通过加热而体积发生膨胀、或形状发生变化的材料。
由于膨胀了的发泡片材22变形通过贯通孔18,并如图3B所示地按压 悬臂17,因此,能够使悬臂17的另一端接触第二布线层13。当冷却发泡 片材22时,能够维持悬臂17的另一端与第二布线层13连接的状态。
另外,也可以不设置玻璃基板23,而是加热图1B所示的销20,从而 压下发泡片材22来按压悬臂17。
在本实施方式中,由于能够通过使发泡片材22变形并按压悬臂17来 维持悬臂17的另一端与第二布线层13连接的状态,因此,在闭合开关10 之后,不必进行能量供应、如持续流通电流等,即可维持连接状态。并 且,由于能够增大第二布线层13和悬臂17的另一端的接触面积,因此能 够减小导通电阻,从而也可以流过大电流。
图4A~图4C是本发明另一实施方式的开关阵列中所包含的开关的截 面图。在图1A~图1C所示的实施方式中,是使用热可塑性片材19来使 悬臂17的另一端和第一布线层13接触,而在本实施方式中,是使用作为 变形部件示例之一的粘着性部件的粘着层25来使悬臂17的另一端和第一 布线层13接触。即,如图4A所示,和图1A~图1C的实施方式相同,在 下部基板11上的绝缘膜12上形成有第二布线层13,悬臂17a的一端与第 一布线层16连接。
悬臂17a的另一端的与第二布线层13相对的面是平坦的。除去与悬臂 17a的另一端相对的部分之外,在第二布线层13的其他部分上粘贴有例如 双面胶带这样的粘着层25,该粘着层25以绝缘状态与悬臂17a相对。在 绝缘膜14和上部基板15的、与粘着层25的上方对应的位置处形成有贯通 孔21。
当用图4A所示的销20按压悬臂17a的另一端时,如图4B所示,悬 臂17a的另一端被压下变形,并与第二布线层13接触。此时,由于悬臂 17a变形并按压粘着层25,因此,可以通过其粘着力来维持悬臂17a的变 形状态。
即使去除销20,也能够在粘着层25的粘着力的作用下维持悬臂17a 的变形状态,因此,能够如图4C所示将悬臂17a的另一端维持为与第一 布线层13相连接的状态。
在本实施方式中,由于能够通过粘着层25的粘着力来维持悬臂17a的 另一端与第二布线层13a接触的状态,因此,在闭合开关10c之后,不必 进行能量供应、如持续流通电流等,即可维持连接状态。并且在本实施方 式中,由于能够任意增大第二布线层13和悬臂17a另一端的接触面积,因 此能够减小导通电阻,从而也可以流过大电流。
另外,作为优选的实施方式,可以使用抗蚀剂或聚酰亚胺等有机树脂 来作为粘着层25。此时,作为粘着层25的功能,除了粘着性之外,还期 望能够提高因粘着层25的热收缩而引起的接触压力。
图5A和图5B是本发明又一实施方式的开关阵列中所包含的开关示意 图,图5A是主要部分的立体图,图5B是沿着图5A的线5B-5B的截面 图。本实施方式的开关10d使用了导电膏36作为导电性部件来将布线层 31、33之间电连接起来。
即,在基板30的绝缘层上,夹着层间绝缘层35而形成有第一布线层 31和第二布线层33,该第二绝缘层33在绝缘状态下相对于第一布线层31 立体交差。在第一布线层31和第二布线层33的交差区域中形成有用于填 充导电性部件的贯通孔34。贯通孔34贯通第一布线层31和层间绝缘膜 35,使第二布线层33的位于层间绝缘膜35一侧的表面露出来。
当连接第一布线层31和第二布线层33时,在贯通孔34内填充例如导 电膏36。由此布线层31和33被电连接。也可以将熔化的焊注入贯通孔 34内来代替导电膏36。另外,当不连接第一布线层31和第二布线层33 时,优选在贯通孔34内填充例如绝缘膏,以使得不流过表面峰值电流。
在本实施方式中,使形成在基板30的两面上的第一布线层31和第二 布线层33相交差,在交差区域的第一布线层31和基板30中形成贯通孔 34,在贯通孔34内仅填充导电膏36来构成开关10d,因此,能够使结构 极为简单。并且在闭合开关10d之后,不必进行能量供应、如持续流通电 流等,即可维持连接状态,并能够通过导电膏36或焊锡来直接连接第一 布线层31和第二布线层33,因此,能够将导通电阻减小至可基本忽略不 计的程度,从而也可以流过大电流。
图6是本发明又一实施方式的开关阵列的结构示意图。在图6所示的 开关阵列1中,将输入1~输入5的输入线和输出1~输出5的输出线相交 叉而形成矩阵,并在交差区域连接开关10e,该开关10e连接了对应的输 入线和输出线。作为开关10e可应用图1A、图1B、图1C~图5A以及图 5B所示的开关10、10a、10b、10c、10d中的任一个。于是,可以通过闭 合任一交差区域的开关来连接对应的输入和输出。
在本实施方式中,可以通过用矩阵构成开关阵列来选择任意交差区域 的开关10e。
在图6所示的开关阵列中,在具有多个输入和多个输出的矩阵的交差 区域连接开关10e,但不限于此,在相对一个输入具有多个输出的开关阵 列或者相对多个输入具有一个输出的开关阵列中也可应用本发明。
图7是本发明的另一实施方式的开关阵列的平面图,图8是沿着图7 的线8A-8A的截面图。
对于本实施方式的开关阵列60,作为一个示例,以二输入二输出来构 成。如图8所示,在下部基板11上形成有绝缘膜12,在绝缘膜12上形成 有在该图中未示出而在图7中示出的输入焊盘41、42以及输出焊盘51、 52。
另外,在绝缘膜12上形成有与输入焊盘41、42相连接、并作为输入 线的带状的第二布线层43、44。另外,与输出焊盘51、52相连接、并作 为输出线的第一布线层53、54在绝缘状态下分别与第二布线层43、44相 交差,并以通过第二布线层43、44各自上方的方式而立体形成。布线层 53形成在绝缘层69之上。在第二布线层43、44和第一布线层53、54的 各个交差区域中连接有作为连接结构的开关61、62、63、64。
开关61包括布线层45和可动部件65,布线层45与第二布线层43相 交差并与第二布线层43相连接,可动部件65作为其一端与第一布线层53 相连接的变形部件。如图8所示,可动部件65包括形成在基板66的下表 面上的金属层67和形成于另一端的可动触点68。可动触点68与布线层 45相对并间隔一定距离,通过可动部件65的变形与布线层45连接。在可 动部件65的金属层67和绝缘层12之间设有例如双面胶带这样的粘着层 25。
另外,虽然图8未示出,但在开关61上还可以形成有绝缘膜14和上 部基板15,该绝缘膜14和上部基板15与下部基板11和绝缘膜12相对、 并形成有图4A~图4C所示的贯通孔21。
因此,在本实施方式的二输入二输出的开关阵列60中,可以通过按 压交差区域的开关61~64中的某一个可动部件65而在粘着层25的粘着力 的作用下维持可动部件65的变形,从而使可动触点68与布线层45接触。 由此,在闭合开关61~64中的某一个之后,不必进行能量供应、如持续 流通电流等,即可维持连接状态。并且在本实施方式中,由于也可将可动 触点68形成为任意形状,因此能够减小导通电阻,从而也可以流过大电 流。
图9是本发明另一实施方式的开关阵列的平面图,图10A~图10D是 分别沿着图9的线10A-10A、10B-10B、10D-10D的截面图。
图9所示的开关阵列70与图7所示的实施方式的开关阵列60相同, 包括输入焊盘41、42、51、52和布线层43、44、53、54。各个布线层 43、44和53、54的交差区域中连接有作为连接结构的开关71~74。开关 71包括:与布线层43交差连接的带状布线层45;与布线层53交差连接的 带状布线层55;与布线层55交差并通过贯通导体56连接、且形成在布线 层45的延长线上的布线层46;以及连接在布线层45和46之间而形成的 连接布线层47。布线层43、45、46形成在图10A~图10D所示的绝缘膜 12上,布线层55形成在层间绝缘膜57上。
连接布线层47也可以以平面形状弯折多次。
如图10B所示,在基板11上,通过保留基板11的一部分来进行蚀 刻,形成了空间77,在该空间77上形成由基板11的一部分和绝缘膜12 构成的隔膜76。另外,也可以如图10C所示,不保留基板11的一部分, 而是仅通过绝缘膜12来形成隔膜76。
为了在初始状态下将布线层43和53置于连接状态,在隔膜76上形成 上述连接布线层47。在隔膜76上,当用例如销等对连接布线层47施加机 械压力时,能够容易切断连接布线层47。为此,连接布线层47的宽度被 形成得比较狭窄,或者用厚度比较薄的金属材料来形成,以使得比其他布 线层45、46、55容易切断。其他开关72~74的结构与开关71相同。
在本实施方式中,当形成开关阵列70时,开关71~74均处于连接状 态,能够通过切断连接布线层47而将该开关置于截断状态。由于经由布 线层45、46、55并通过连接布线层47来连接输入测的布线层43或44和 输出侧的布线层53或54,因此,在处于连接状态的开关中几乎没有导通 电阻,即使流过大电流,在开关71~74部分也不会产生电压下降。
另外在上述的说明中,是用销等通过按压来切断连接布线层47的, 而在其他的实施方式中,作为连接布线层47也可以被如下形成,即:与 其他的布线层43、45、46、55、53相比,其厚度比较薄或者宽度比较 窄,并用电阻分量(原文:扺抗成分)大的布线层形成,由此,在输入焊 盘41和输出焊盘51之间施加电压,从而在连接布线层47中流过大电流而 使之熔断。在该示例中,由于通过流过大电流即可容易地进行切断,因此 可以不必特地设置隔膜76。
图11是图9所示的开关阵列中所包含的开关的变形例的示意图。该 图11所示的开关阵列70a中所包含的开关71a仅取出了与图9所示的开关 71相对应的部分,隔膜80取代隔膜76,并在其外周部设有用于容易破坏 隔膜的开口部。由此,当用销等对隔膜80施加压力时,开口部起到诸如 剪切线这样的功能,从而能够容易地切断连接布线层47。
图12是表示本发明另一实施方式的开关阵列的立体图,图13A~图 13C是沿着图12所示的线13A-13A的上部、下部布线层、电极焊盘以及 各向异性导电片材的截面图。
在图12所示的下部基板90上设有作为多个第一布线层的下部布线层 91、92,在上部基板100上设有与下部布线层91、92立体交差的、作为 第二布线层的多个上部布线层101~103。在下部布线层91、92上形成有 焊盘94~99,在上部布线层101~103上相对于焊盘94~99形成有焊盘 104~109。这些焊盘94~99、104~109构成作为连接区域的电极。
下部布线层91、92和上部布线层101~103均由可通过按压而变形的 变形部件来构成,但也可以不是可变形部件。例如,也可以在不希望导通 的焊盘之间预先设置绝缘物,通过将上部基板100压向下部基板90(将两 基板压合)而发生变形,从而得到预期的电连接。为了维持电连接状态, 需要有用于维持因上下基板90、100的压合所引起的变位的机构,例如可 通过包含弹簧结构的组件来实现。
在下部布线层91、92和上部布线层101~103之间配置具有弹性的各 向异性导电片材110。如图13A~图13C所示,各向异性导电片材110是 在具有预定厚度的绝缘片材120内混杂导电性粒子121的片材。例如如图 13A所示,当没有按压上部布线层102或者下部布线层91时,焊盘105和 焊盘95通过绝缘片材120而保持绝缘状态。
例如如图13B所示,当按压上部布线层102的焊盘105上部时,焊盘 105按压各向异性导电片材110,由此,各向异性导电片材110内的导电 性粒子121彼此接触,从而焊盘105和焊盘95电连接。在下部布线层 91、92的焊盘95周边的焊盘94、96、97、98上方被绝缘膏等的绝缘物 111~113所覆盖。
由此,如图13C所示,当按压上部布线层103的焊盘106上部时,焊 盘106按压各向异性导电片材110而使导电性粒子121彼此接触,但由于 焊盘96上方被绝缘物114所覆盖,因此,导电性粒子121不会接触焊盘 96。从而焊盘106和96不会电连接。
在图12所示的实施方式中,进行预先确定而使得:当按压上部布线 层102的焊盘105上部时,焊盘105和95经由各向异性导电片材110而电 连接,当按压上部布线层103的焊盘109上部时,焊盘109和99经由各向 异性导电片材110而电连接。当想要电连接下部布线层91、92的焊盘 94、96、97、98和上部布线层101~103的焊盘104、106、107、108时, 可以根据需要去除绝缘物111~113。
如上所述,由于各向异性导电片材110具有弹性,因此,例如当从图 13B所示的状态解除按压时,会回复到图13A所示的状态,但为了维持图 13B所示的连接状态,可以设置连接维持部件。例如,作为上部基板100 或者下部基板90,可以考虑将图1A~图1C所示的热可塑性片材或者在图 3A和图3B中说明的发泡片材用作连接维持部件。
因此,根据本实施方式,能够通过按压设置了例如焊盘105的上部布 线层102而经由各向异性导电片材110与焊盘95电接触而连接,因此,可 以流过大电流,并且通过减小导通电阻,无需驱动电流即可维持连接状 态。
图14是图12所示的实施方式的变形例的示意图。在图12所示的实施 方式中,当按压上部布线层102的焊盘105上部时经由各向异性导电片材 110与焊盘105电连接的焊盘95以外的周围焊盘94、96、97、98上覆盖 了绝缘物111、114、112、113。与之相反,在图14所示的实施方式中, 在焊盘94、96、97、98上没有覆盖绝缘物。
在本实施方式中,例如通过用图1B所示的销20按压上部布线层102 的焊盘105上部而使上部布线层102部分变位,由此,仅有焊盘105经由 各向异性导电片材110与焊盘95电连接。此时,由于仅使上部布线层102 的焊盘105上部部分变位,因此,周围的焊盘104、106、107、108、109 没有变位,从而这些焊盘104、106、107、108、109会与焊盘94、96、 97、98、99电连接。
图15是表示本发明又一实施方式的开关阵列的立体图。在图15所示 的开关阵列130中,配置了作为可变位的第一布线层的上部布线层131、 132,使之与作为第二和第三布线层的下部布线层135、136相对,并间隔 预定距离立体交差。上部布线层131、132和下部布线层135、136的各个 交差部分在初始状态下均处于绝缘状态,例如当用图1A~图1C所示的销 20等来选择性地使上部布线层131与下部布线层135相对的交差部分变位 时,仅有上部布线层131的交差部分变位,从而与下部布线层135接触而 电连接。
在本实施方式中,为了维持上部布线层131的变位状态,也可以在上 部布线层131、132上配置图1A~图1C所示的热可塑性片材或者图3A和 图3B所示的发泡片材来作为连接维持部件。另外,如果是用使上部布线 层131、132变位并可维持该状态的部件来构成的话,则可以通过使上部 布线层131、132的任一个发生变位来进行电连接,而不用设置连接维持 部件。
图16是表示本发明另一实施方式的开关阵列的立体图。在本实施方 式的开关阵列140中,上部布线层141、142和下部布线层145、146间隔 预定距离立体交差,在上部布线层141中设有被分叉出去、并与下部布线 层145、146相对的第一和第二分支层151、152,在上部布线层142中设 有被分叉出去、并与下部布线层145、146相对的分支层151、152。分支 层151~154由可变位的部件构成。
在本实施方式中,例如当用图1A~图1C所示的销20等来使分支层 151的前端部变位时,分支层151的前端部与下层布线145接触而电连 接。在本实施方式中,为了维持分支层151的变位状态,也可以在上部布 线层141、142上配置图1A~图1C所示的热可塑性片材或者图3A和图 3B所示的发泡片材来作为连接维持部件。另外,作为分支层151~154, 如果使用了能够维持其变位状态的部件,则不需要设置连接维持部件。
以上参照附图说明了本发明的实施方式,但本发明不限于图示的实施 方式。在与本发明相同的范围内、或者相等同的范围内,可对图示的实施 方式进行各种改正或变形。
工业实用性
本发明的开关阵列可用于导通、断开大电流。
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