JP4222319B2 - マイクロリレー - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも一部の構成要素が半導体微細加工技術を用いて形成されるマイクロリレーに関するものである。

従来から、この種のマイクロリレーとして、一対の固定接点と、両固定接点間に跨る形で両固定接点間を短絡する可動接点とで構成される接点装置を備えたものが知られている。このマイクロリレーでは、可動接点が両方の固定接点に接触することにより両固定接点間が閉極されるものであるから、対となる固定接点の厚み寸法が不揃いであれば、厚み寸法の大きい一方の固定接点にのみ可動接点が接触する片あたり状態になり、接触不良となる可能性がある。

上述の接点装置を開閉する駆動装置としては、可動接点が設けられた板状のアマチュアを固定接点が並設されたケースの一面に平行に配置し、アマチュアを厚み方向に直進往復動作させることにより接点装置を開閉するものと、ケースによってアマチュアの長手方向の中間部を支点としてアマチュアをシーソ動作可能に支持し、アマチュアをシーソ動作させることにより接点装置を開閉するものとがある。

前者の駆動装置を採用したマイクロリレーにおいては、各固定接点に厚み方向の弾性を付与するとともに、可動接点と両固定接点との一方の厚み寸法を連続的に変化させることにより、対となる固定接点の厚み寸法が不揃いであっても、可動接点が両固定接点の対向する端部を弾性変形させて両固定接点との接触圧を確保することにより片あたりを防止するものがある（たとえば特許文献１参照）。しかし、少なくとも一部の構成要素が半導体微細加工技術を用いて形成されるような小型のマイクロリレーにおいて、特許文献１に記載のように、可動接点（あるいは固定接点）の厚み寸法を連続的に変化させるには多くの工程を要し、製造に手間がかかる。

また、前者の駆動装置を採用したマイクロリレーにおいて、可動接点をアマチュアの中央部に形成された開口部内に配置し、アマチュアと可動接点とをねじれ変形可能な接圧ばね（薄板梁部）を介して連結することにより、可動接点をアマチュアに対して揺動可能としたものもある（たとえば特許文献２参照）。このマイクロリレーでは、対となる固定接点の厚み寸法が不揃いの場合に、可動接点はアマチュアに対して傾いた状態で両固定接点に接触し片あたりを防止する。しかし、マイクロリレーにおいては接圧ばねの変形量を十分に確保することができず、両固定接点間の厚み寸法の差が大きくなると可動接点を両固定接点に接触させることができないことがある。

一方、後者の駆動装置（つまりアマチュアをシーソ動作させるもの）を採用したマイクロリレーにおいて片あたりを防止する構成としては、接圧ばねを介してアマチュアと可動接点とを連結する構成を転用することにより、図１０に示すように、アマチュア３０の長手方向においてアマチュア３０と可動接点３９とが並設され、かつアマチュア３０と可動接点３９とがアマチュア３０の厚み方向に弾性を有した接圧ばね３５を介して連結されたものが考えられる。接圧ばね３５は一対設けられ、それぞれアマチュア３０の長手方向の一端縁におけるアマチュア３０の幅方向の両端部から突出しており、先端がそれぞれ可動接点３９におけるアマチュア３０の幅方向の両端部に連結される。
特開２０００−３４８５９３号公報 特開２０００−２４３２０２号公報

ところで、図１０に示す構成では、接圧ばね３５の基端部がアマチュア３０の長手方向においてアマチュア３０のシーソ動作の支点から比較的近い位置に存在するから、対となる固定接点の厚み寸法が不揃いである場合に、厚み寸法の大きい一方の固定接点にのみ可動接点３９が接触した後の接触ばね３５の基端部の移動量が比較的小さい。したがって、両固定接点の厚み寸法の差が大きくなると可動接点３９を厚み寸法の小さい他方の固定接点に接触させることができず、片あたりとなる可能性がある。また、可動接点３９が両固定接点に接触した後の接触ばね３５の基端部の移動量も小さいから、たとえば外部からの衝撃などによりアマチュア３０が厚み方向に移動したときに可動接点３９が固定接点から外れ易いという問題がある。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、対となる固定接点の厚み寸法の差が比較的大きくても両固定接点に可動接点を接触させることができ、かつ可動接点が両固定接点から外れ難いマイクロリレーを提供することを目的とする。

請求項１の発明では、矩形板状のアマチュアと、アマチュアを収納するとともにアマチュアの長手方向の中間部を支点としてアマチュアを厚み方向にシーソ動作可能に支持するケースと、アマチュアおよびケースに設けられアマチュアをシーソ動作させる駆動装置と、アマチュアの長手方向においてアマチュアに並設された接点基台と、アマチュアと接点基台とを連結するとともにアマチュアの厚み方向に弾性を有した接圧ばねと、ケースの内周面においてアマチュアのシーソ動作に従って接点基台が離接する部位に並設された一対の固定接点と、接点基台における両固定接点との対向面に設けられ両固定接点との接触時に両固定接点間に跨る形で両固定接点間を短絡する可動接点とを備え、アマチュアは、長手方向における各端縁の両端部から前記長手方向に延出されたばね支持片を連続一体に有しており、接点基台は、アマチュアの幅方向に並ぶ一対のばね支持片の間に位置しており、各ばね支持片は、先端部がアマチュアの長手方向において接点基台よりもアマチュアのシーソ動作の支点から離れるような突出寸法に設定されており、接圧ばねは、ばね支持片の先端部から突出し、先端が接点基台におけるアマチュアの幅方向の各側縁に一体に連結されていることを特徴とする。

この構成によれば、アマチュアの長手方向において接点基台よりもアマチュアのシーソ動作の支点から離れた位置で接圧ばねがアマチュアに連結されているので、対となる固定接点の厚み寸法が不揃いである場合に、可動接点が厚み寸法の大きい一方の固定接点に接触した後の接圧ばねにおけるアマチュアとの連結部の移動量を図１０の構成よりも大きくできる。したがって、両固定接点の厚み寸法の差が大きくても、厚み寸法の小さい他方の固定接点に接触するまで可動接点を押し込むことができ、両固定接点に可動接点を接触させることができる。しかも、可動接点が両固定接点に接触した後の接圧ばねにおけるアマチュアとの連結部の移動量も図１０の構成に比べて大きいから、たとえば外部からの衝撃などによりアマチュアが厚み方向に移動したとしても、可動接点は固定接点から外れ難い。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記接点基台が、一対の前記固定接点の間に対応する部位が固定接点に対応する部位よりも前記アマチュアの厚み方向において薄肉に形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、接点基台における一対の固定接点の間に対応する部位がアマチュアの厚み方向に可撓性を有するから、対となる固定接点の厚み寸法が不揃いであっても、接点基台の撓みにより両固定接点に可動接点を接触させることができる。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記接点基台が、一対の前記固定接点の間に対応する部位が固定接点に対応する部位よりも前記アマチュアの板面に沿う面内で両固定接点が並ぶ方向と交わる方向において薄肉に形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、接点基台における一対の固定接点の間に対応する部位がねじれ変形可能になるから、対となる固定接点の厚み寸法が不揃いであっても、接点基台がねじれ変形することにより両固定接点に可動接点を接触させることができる。

本発明は、アマチュアの長手方向において接点基台よりもアマチュアのシーソ動作の支点から離れた位置で接圧ばねがアマチュアに連結されているので、対となる固定接点の厚み寸法が不揃いである場合に、可動接点が厚み寸法の大きい一方の固定接点に接触した後の接圧ばねにおけるアマチュアとの連結部の移動量を大きくできる。したがって、両固定接点の厚み寸法の差が大きくても、厚み寸法の小さい他方の固定接点に接触するまで可動接点を押し込むことができ、両固定接点に可動接点を接触させることができるという効果を奏する。しかも、可動接点が両固定接点に接触した後の接圧ばねにおけるアマチュアとの連結部の移動量も大きいから、たとえば外部からの衝撃などによりアマチュアが厚み方向に移動したとしても、可動接点は固定接点から外れ難い。

（実施形態１）
本実施形態のマイクロリレーは、図１および図２に示すように、直方体状のケースＡを有し、ケースＡ内に収納され規定の支点の回りでシーソ動作する矩形板状のアマチュア３０を備えたアマチュアブロック３と、ケースＡの定位置に設けた固定接点１４とアマチュア３０の端部に設けた可動接点３９とからなりアマチュア３０のシーソ動作に従って開閉する接点装置とを備える。また、本実施形態では、アマチュア３０をシーソ動作させる駆動装置として電磁石を用いる電磁駆動型のマイクロリレーを示し、上方に開放されたコ字状のヨーク２０に２個のコイル２２を巻装した電磁石装置２がケースＡに固定される。

ケースＡは、矩形板状のボディ１と、アマチュアブロック３の一部であってアマチュア３０の全周を囲む矩形枠状のフレーム３１と、フレーム３１を介してボディ１に積層されボディ１との間にアマチュア３０がシーソ動作する空間を形成するカバー４とにより形成される。また、カバー４はアマチュア３０がシーソ動作する空間を確保するために、ボディとの対向面の略全面に、動作用凹所４０（図７参照）を形成してある。ボディ１およびカバー４はパイレックス（登録商標）のような耐熱ガラスを用いて形成され、アマチュアブロック３は単結晶シリコンからなる半導体基板を用いて形成される。したがって、ボディ１とフレーム３１とカバー４とは互いの対向面にそれぞれ接合用金属薄膜１５，３８ａ，３８ｂ，４２（図１、図６、図７参照）が形成され、接合用金属薄膜１５，３８ａ，３８ｂ，４２を接合させることによって互いに固着される。接合用金属薄膜１５，３８ａ，３８ｂ，４２については後述する。ボディ１とフレーム３１とカバー４とは外周形状が略同寸法の矩形状に形成されており、互いに接合することによって直方体状になる。

ボディ１は、図３に示すように、平面視が十字状でありボディ１の厚み方向に貫通する収納孔１６を中央部に有し、円形に開口しボディ１の厚み方向に貫通するスルーホール１０を四隅にそれぞれ有している。また、ボディ１の厚み方向の両面においてスルーホール１０の開口周縁にはそれぞれ円形のランド１２（図３，図５参照）が形成される。１個のスルーホール１０についてボディ１の厚み方向の両面に形成される２個のランド１２は、スルーホール１０の内周面に被着した導電層を介して電気的に接続される。ボディ１の厚み方向においてカバー４に対向しない面では、各ランド１２にそれぞれバンプ１３が固着され、スルーホール１０の開口部がバンプ１３により閉塞される。ボディ１の厚み方向においてカバー４に対向する一面の長手方向の両端部では、ボディ１の幅方向に並ぶ各一対のスルーホール１０の間の部位に、ボディ１の長手方向に延長された各一対の固定接点１４が形成される。各ランド１２は各固定接点１４の長手方向の一端部と導電パターン１８を介して接続され、各バンプ１３が各固定接点１４にそれぞれ一対一に接続される。また、ボディ１のこの一面ではスルーホール１０の開口面がそれぞれランド１２を覆うシリコン薄板の蓋板１９により閉塞される。ここに、スルーホール１０の内周面に被着した導電層と、ランド１２、固定接点１４、導電パターン１８とを形成する導電性材料は、たとえば、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｕ、もしくはこれらの合金から選択される。バンプ１３を形成する導電性材料は、たとえば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、半田から選択される。

なお、スルーホール１０と収納孔１６とは、たとえば、サンドブラスト法、エッチング法から選択した方法により形成し、上述の導電層は、たとえば、メッキ法、蒸着法、スパッタ法から選択した方法により形成する。

ところで、ボディ１の厚み方向においてカバー４に対向する一面にはシリコン薄板からなり収納孔１６を閉塞する蓋板１７が固着されている。以下では蓋板１７，１９もボディ１の一部とする。収納孔１６の内周面と蓋板１７とにより囲まれる空間は電磁石装置２を収納する収納室になり、収納室に電磁石装置２を収納した後に収納室にポッティングなどによって樹脂を充填することにより、電磁石装置２の保護と固定とがなされる。収納孔１６に充填する樹脂には、硬化後にも弾性を持つシリコン樹脂などを用いるのが望ましい。収納孔１６の内周面は、蓋板１７により閉塞される一方の開口面から他方の開口面に向かって開口面積を広げるテーパ状に形成されており、蓋板１７で閉塞される一方の開口面の開口面積を比較的小さくしながらも、他方の開口面からの電磁石装置２の挿入作業が容易になるようにしてある。つまり、前記一方の開口面において収納孔１６の周囲にはランド１２のほか固定接点１４や導電パターン１８を形成する必要があるから、収納孔１６の開口面積が小さいほうが固定接点１４や導電パターン１８の配置に余裕ができ、結果的に小型化につながる。

なお、蓋板１７，１９には、シリコン基板をエッチングまたは研磨により薄厚化することにより形成したシリコン薄板を用い、厚み寸法はたとえば２０μｍに設定される。なお、蓋板１７の厚み寸法は２０μｍに限らず、５μｍ〜５０μｍ程度の範囲内で適宜に設定される。また、蓋板１７，１９として、シリコン薄板に代えてガラス基板をエッチングや研磨などで薄厚化することにより形成したガラス薄板を用いてもよい。

電磁石装置２は、図２、図４に示すように、２個のコイル２２が巻装される矩形板状のコイル巻片２０ａの長手方向の両端部にそれぞれ脚片２０ｂを延設したコ字状のヨーク２０を備える。コイル巻片２０ａおよび脚片２０ｂは断面矩形状に形成される。各コイル２２は、コイル巻片２０ａの長手方向の各端部にコイルボビンを用いずに直に巻装される。また、コイル巻片２０ａの長手方向の中央部であって両コイル２２の間には直方体状の永久磁石２１が配置される。各コイル２２はそれぞれ、永久磁石２１とヨーク２０の脚片２０ｂとによってコイル巻片２０ａの長手方向への移動が規制される。

永久磁石２１は図４の上下方向に着磁されており、永久磁石２１の下側の磁極はコイル巻片２０ａに磁気結合される。永久磁石２１の上端面は脚片２０ｂの上端面と高さ位置が等しく、蓋板１７に脚片２０ｂの先端面（図４の上端面）を当接させるように電磁石装置２を収納室（収納孔１６）に収納すると、永久磁石２１の一端面（図４の上端面）も蓋板１７に当接する。

コイル巻片２０ａを介して永久磁石２１の反対側にはプリント基板からなる接続基板２３が配置され、接続基板２３はコイル巻片２０ａに固着される。接続基板２３は矩形板状であり、接続基板２３の長手方向はコイル巻片２０ａの長手方向に直交する。接続基台２３は、図５に示すように、絶縁基板２３ａの一面における長手方向の両端部にそれぞれ独立した導体パターン２３ｂが形成されたものであり、各導体パターン２３ｂのうちの円形部分に外部回路が接続され、矩形部分にコイル２２の末端が接続される。外部回路を接続する部位には、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、半田から選択した材料からなるバンプ２４が固着される。

上述した２個のコイル２２は接続基板２３に設けた導体パターン２３ｂのうちの矩形部分に接続され直列または並列に接続される。言い換えると、両コイル２２の一方に通電すれば他方にも通電されるのであって、両コイル２２はヨーク２０の両脚片２０ｂの先端面が互いに異極に励磁されるように接続されている。したがって、永久磁石２１で生じている磁束に対して、一方のコイル２２で生じる磁束は同向きになり、他方のコイル２２で生じる磁束は逆向きになるから、一方の脚片２０ｂの先端面の周囲では磁束密度が大きくなり、他方の脚片２０ｂの先端面の周囲では磁束密度が小さくなる。どちらの脚片２０ｂにおいて磁束密度を大きくするかは、コイル２２に流す電流の向きにより選択される。

上述の例では接続基板２３の導体パターン２３ｂにバンプ２４を固着しているが、バンプ２４に代えてボンディングワイヤを接続するための電極パッドを設けてもよい。なお、ヨーク２０は、電磁軟鉄のような軟磁性材料の板材を曲げ加工するか、軟磁性材料を鋳造加工するか、プレス加工することにより形成される。

アマチュアブロック３は、単結晶シリコンのシリコン基板からなる半導体基板を半導体微細加工技術で加工することによって形成されるものであり、図６に示すように、矩形枠状のフレーム３１の内側に矩形板状のアマチュア３０を配置してある。アマチュア３０には、図２、図６に示すように、アマチュア３０の厚み方向のうち蓋体１７と対向する一面に、電磁石装置２との間で磁力が生じる磁性体材料からなる接極子板３０ｂが積層される。接極子板３０ｂは、電磁石装置２とともにアマチュア３０をシーソ動作させる駆動装置を構成する。接極子板３０ｂの材料は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、その合金、または、これらの材料に微量のＳｉ、Ｍｏ、Ｖなどを添加した材料であって、たとえば軟鉄、電磁ステンレス、パーマロイ、４２アロイ、パーメンジュールなどから選択される。また、接極子板３０ｂは機械加工のほか、エッチング加工やメッキにより形成することができる。フレーム３１とアマチュア３０とは４本の支持ばね３２により一体に連結される。支持ばね３２については後述する。

アマチュア３０の長手方向に沿った各側縁の両端部および各側縁の中間部には、それぞれ突片３３，３６がアマチュア３０と連続一体に突設される。各突片３３において蓋板１７との対向面には先細りになった四角錘台状のストッパ突起３３ａが突設され、各突片３６において蓋板１７との対向面には先細りになった四角錐台状の支点突起３６ｂが突設される。支点突起３６ｂの先端はつねに蓋板１７に当接し、アマチュア３０がシーソ動作する際の支点を規定する機能を有する。また、ストッパ突起３３ａの先端はアマチュア３０がシーソ動作したときにボディ１に先端が当接することによってアマチュア３０の移動範囲を規制する機能を有する。

各支持ばね３２は、アマチュア３０の長手方向に沿った各側縁において突片３６の両側にそれぞれ一端が連続し、前記一端に対してアマチュア３０の幅方向に離間した部位で他端がフレーム３１に連続する。ここで、各支持ばね３２は、アマチュア３０と略同面内でアマチュア３０の幅方向に往復する蛇行状に形成されている。この構成により、支持ばね３２はアマチュア３０をシーソ動作により移動可能な範囲の中間位置である平衡位置、つまりアマチュア３０と蓋板１７とが平行する位置に支持する。そして、支持ばね３２は、アマチュア３０が上述した支点の回りでシーソ動作して平衡位置から傾くと、ねじれ変形することにより平衡位置に復帰する復帰力をアマチュア３０に作用させる。また、支持ばね３２を蛇行状に形成することにより長さ寸法を確保しているから、アマチュア３０がシーソ動作する際に支持ばね３２に生じる応力を分散させることができ、支持ばね３２の破損を防止することができる。

上述したように、ボディ１にフレーム３１が結合され、かつ支点突起３６ｂの先端が蓋板１７に当接した状態でアマチュア３０がシーソ動作するのであるから、アマチュア３０はフレーム３１よりも薄肉であり、アマチュア３０の厚み寸法は、アマチュアブロック３とボディ１とを固着した状態において、アマチュア３０に設けた接極子板３０ｂと蓋板１７との間にアマチュア３０のシーソ動作が可能となる程度のギャップが形成されるように設定されている。

フレーム３１の内周面であってアマチュア３０の各側縁に突設された突片３６の先端縁に対向する部位には、フレーム３１から連続一体に突片３７が突設されている。すなわち、アマチュア３０に突設した突片３６とフレーム３１に突設した突片３７とは互いの先端面同士が対向する。アマチュア３０側の各突片３６の先端縁には平面視で先端縁から突出する移動規制突部３６ａが形成され、フレーム３１側の各突片３７の先端縁には平面視で先端縁から凹没して移動規制突部３６ａが入る移動規制凹部３７ａが形成される。したがって、移動規制突部３６ａが移動規制凹部３７ａにより位置規制され、アマチュア３０の板面に沿う面内におけるアマチュア３０の移動が規制される。ただし、アマチュア３０のシーソ動作が移動規制突部３６ａおよび移動規制凹部３７ａによって妨げられることがないように、移動規制凹部３７ａと移動規制突部３６ａとの間にはあそびがあるので、アマチュア３０の板面に沿う面内におけるアマチュア３０の移動が完全に禁止されることはない。

アマチュアブロック３には、アマチュア３０の長手方向においてアマチュア３０とフレーム３１との間にそれぞれ接点基台３４が設けられる。各接点基台３４におけるボディ１との対向面（図２における下面）はアマチュア３０の下面よりも下方に突出し、各接点基台３４の下面には、それぞれ導電性材料からなる可動接点３９が固着される。接点基台３４の厚み寸法（上下寸法）と可動接点３９の厚み寸法との合計寸法は、接点装置の開極時に可動接点３９と固定接点１４との間の距離が所望の絶縁距離を保つように設定される。各接点基台３４はそれぞれアマチュア３０の厚み方向に弾性を有する２本の接圧ばね３５を介してアマチュア３０に連結されている。接圧ばね３５については後述する。

ここに、アマチュア３０の長手方向において、接点基台３４はアマチュア３０に並設されており、結果的に接極子板３０ｂの端縁よりも支点突起３６ｂから離れている。つまり、電磁石装置２からの磁力を受けてアマチュア３０がシーソ動作する際に、接極子板３０ｂよりも接点基台３４の移動量のほうが大きくなる。また、アマチュア３０の長手方向において、ストッパ突起３３ａは、支点突起３６ｂと接点基台３４との間に位置する。したがって、アマチュア３０がシーソ動作する際に、ストッパ突起３３ａの移動量よりも接点基台３４の移動量のほうが大きくなる。つまり、接点基台３４の先端面に固着される可動接点３９が固定接点１４に接触した後にストッパ突起３３ａによりアマチュア３０の移動が規制されるのである。

ところで、本実施形態では、図１、図６に示すように、アマチュア３０の長手方向における各端縁の両端部からアマチュア３０の長手方向に延出するばね支持片３０ａをアマチュア３０に連続一体に設けてある。上述したように、アマチュア３０の側縁の両端部にはそれぞれ突片３３が設けられているから、ばね支持片３０ａは突片３３の端縁から突出する形になる。各接点基台３４はそれぞれアマチュア３０の幅方向に並ぶ一対のばね支持片３０ａの間に位置しており、各ばね支持片３０ａは、先端部がアマチュア３０の長手方向において接点基台３４よりも支点突起３６ｂから離れるような突出寸法に設定される。そして、一対のばね支持片３０ａに対して、２本の接圧ばね３５を介して１つの接点基台３４が連結される。ばね支持片３０ａは、接圧ばね３５に比べて高い剛性を有しており、接圧ばね３５のように撓むことなない。

ここにおいて、接圧ばね３５は、ばね支持片３０ａの先端部から突出しており、先端が接点基台３４の各側縁に一体に連結されている。つまり、接圧ばね３５の基端部（アマチュア３０との連結部）は、アマチュア３０の長手方向において接点基台３４よりも支点突起３６ｂから離れて位置する。接圧ばね３５の形状を詳しく説明すると、接点基台３４から突出した部分はアマチュア３０の幅方向に沿って延長され、ばね支持片３０ａから突出した部分はアマチュア３０の長手方向に沿って延長され、両者の先端同士が連続することにより平面視がＬ字状のばねを形成している。

上述の説明から明らかなように、アマチュアブロック３を構成する要素のうち、フレーム３１、アマチュア３０、支持ばね３２、接点基台３４、接圧ばね３５は、半導体基板から半導体微細加工技術によって形成される。半導体基板としては、厚み寸法が５０μｍ〜３００μｍ程度の厚み寸法、望ましくは２００μｍ程度の厚み寸法のシリコン基板を用いる。アマチュアブロック３に設けた接点基台３４は、半導体基板にエッチングなどの半導体微細加工技術を適用することによってアマチュア３０と連続一体に形成される。

アマチュアブロック３のフレーム３１は、ボディ１およびカバー４と接続する必要があるから、アマチュアブロック３のフレーム３１において、ボディ１との対向面の周部には全周に亘って接合用金属薄膜３８ｂが形成され、カバー４との対向面の周部には全周に亘って接合用金属薄膜３８ａが形成される。また、ボディ１におけるアマチュアブロック３との対向面の周部には接合用金属薄膜３８ｂに接合される接合用金属薄膜１５が全周に亘って形成され、カバー４におけるアマチュアブロック３との対向面の周部には図７に示すように接合用金属薄膜３８ａに接合される接合用金属薄膜４２が全周に亘って形成される。したがって、接合用金属薄膜３８ｂと接合用金属薄膜１５とを接合するとともに、接合用金属薄膜３８ａと接合用金属薄膜４２とを接合することによって、ボディ１とアマチュアブロック３とカバー４とを圧接または陽極接合により気密的に接合することができ、しかも収納孔１６およびスルーホール１０を蓋板１７，１９で閉塞しているから、ボディ１とカバー４とフレーム３１とにより囲まれアマチュア３０および接点装置（固定接点１４と可動接点３９）が収納される空間を気密的に封止することができる。なお、接合用金属薄膜１５，３８ａ，３８ｂ，４２の材料は、Ａｕ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕから選択される。

次に、上述したマイクロリレーの動作を説明する。本実施形態のマイクロリレーは、２個のコイル２２を備えているが、両コイル２２は直列または並列に接続されているから１個のコイルを設けている場合と等価である。図１に示すように、アマチュア３０に設けた接極子板３０ｂは、長手方向の中央部において永久磁石２１の一方の磁極に蓋板１７を介して対向し、長手方向の両端部においてヨーク２０の各脚片２０ｂの先端面に蓋板１７を介して対向している。コイル２２に通電すると、コイル２２により生じた磁束は、ヨーク２０の一方の脚片２０ｂでは永久磁石２１により生じている磁束と同じ向きになり、他方の脚片２０ｂでは永久磁石２１により生じている磁束と逆向きになるから、前記一方の脚片２０ｂの先端面と接極子板３０ｂとの間に吸引力が作用し、接極子板３０ｂの長手方向の端部が前記一方の脚片２０ｂの先端面に吸引される。つまり、両支点突起３６ｂの先端間を結ぶ直線付近を支点としてアマチュア３０が平衡位置から傾く。このとき、アマチュア３０の長手方向の各端部に対応する部位に設けた接点基台３４のうちヨーク２０の脚片２０ｂからの吸引力を受けた一端部側の接点基台３４がボディ１に近づくから、この接点基台３４に設けた可動接点３９が対向する一対の固定接点１４に接触し、両固定接点１４間を可動接点３９で短絡する。

可動接点３９が固定接点１４に接触した時点ではストッパ突起３３ａの先端はボディ１には当接せず、アマチュア３０がさらに傾くことによって接圧ばね３５が撓み、可動接点３９と固定接点１４との間にオーバトラベル量（可動接点３９が固定接点１４に接触した後のアマチュア３０の移動量）に応じた接触圧が生じる。その後、ストッパ突起３３ａの先端がボディ１（蓋板１９）に当接してアマチュア３０の移動が規制される。この状態でコイル２２への通電を停止しても、永久磁石２１によって接極子板３０ｂは脚片２０ｂに吸引された状態に保たれ、可動接点３９が固定接点１４に接触した状態が維持される。

アマチュア３０の長手方向の一方の可動接点３９を対応する固定接点１４から開極させるには、コイル２２に対して上述した向きとは逆向きの電流を通電する。コイル２２に通電する電流の向きが逆になれば、コイル２２により生じた磁束は、ヨーク２０の他方の脚片２０ｂで永久磁石２１により生じている磁束と同じ向きになるから、他方の脚片２０ｂに接極子板３０ｂが吸引され、アマチュア３０の長手方向の他端部に対応する接点基台３４に設けた可動接点３９が対向する一対の固定接点１４に接触する。この場合も、接圧ばね３５により接触圧が生じ、ストッパ突起３３ａによりアマチュア３０の移動が規制される。また、本実施形態は双安定に動作するものであって、この位置でも永久磁石２１の磁力により接極子板３０ｂが他方の脚片２０ｂに吸引された状態に保たれ、可動接点３９が固定接点１４に接触した状態が維持される。

ところで、接圧ばね３５は、上述したように可動接点３９と固定接点１４との間に接触圧を生じるだけでなく、対となる固定接点１４の厚み寸法が不揃いの場合などに、可動接点３９が形成された接点基台３４をアマチュア３０に対して傾けることにより、可動接点３９が一方の固定接点１４にのみ当接する片あたりを防止する機能も有する。すなわち、図８（ａ）に示すように対となる固定接点１４において厚み寸法に差（図中ａで示す）がある場合に、アマチュア３０が平衡位置から傾くと、可動接点３９はまず、図８（ｂ）に示すように一方の固定接点１４のみに接触する（片あたり状態）。そして、さらにアマチュア３０が傾くことにより図８（ｃ）に示すように、接圧ばね３５を撓ませながら可動接点３９をアマチュア３０に対して傾けることにより、可動接点３９を両固定接点１４に接触させることができる。

ここにおいて、本実施形態では、上述したように接圧ばね３５がばね支持片３０ａの先端部から突出しており、アマチュア３０の長手方向において接圧ばね３５の基端部（アマチュア３０との連結部）が支点突起３６ｂから極力離れるような構成を採用しているから、対となる固定接点１４の厚み寸法が不揃いである場合に、可動接点３９が厚み寸法の大きい一方の固定接点１４にのみ接触した後の接圧ばね３５の基端部の移動量を大きくできる。したがって、対となる固定接点１４の厚み寸法の差が大きくても、厚み寸法の小さい他方の固定接点１４に接触するまで可動接点３９を押し込むことができ、両固定接点１４に可動接点３９を接触させることができる。しかも、可動接点３９が両固定接点１４に接触した後の接圧ばね３５の基端部の移動量も大きいから、たとえば外部からの衝撃などによりアマチュア３０が厚み方向に移動したとしても、接圧ばね３５の先端に連結された可動接点３９は固定接点１４から外れ難いという利点がある。

上述したマイクロリレーをプリント基板のような実装基板に実装する際には、ケースＡ（ボディ１）の外側面に露出している四隅の４個のバンプ１３と中央部の２個のバンプ２４とをそれぞれ実装基板に形成した導体パターンに接続すればよい。あるいはまた、実装基板にカバー４の先端面を当接された形でケースＡを実装基板に固定し、ケースＡから露出しているバンプ１３，２４を実装基板に対してワイヤボンディングにより接続することも可能である。

なお、本実施形態では、ボディ１およびカバー４をそれぞれガラス基板の加工により形成しているが、ボディ１とカバー４との一方あるいは両方をシリコン基板の加工により形成してもよい。ただし、ボディ１およびカバー４をそれぞれガラス基板で形成し、アマチュアブロック３に用いる半導体基板をシリコン基板とする場合には、アマチュアブロック３とボディ１およびカバー４とを陽極接合によって気密的に結合することが可能である。上述したマイクロリレーは、アマチュアブロック３を多数形成したウエハと、カバー４を多数形成したウエハとの接合後に、ダイシング工程などによって個々のマイクロリレーに分割して製造することが可能である。

（実施形態２）
本実施形態のマイクロリレーは、可動接点３９を設けた接点基台３４の形状が、実施形態１に用いた接点基台３４（図９（ａ）参照）とは異なるものであって、接点基台３４以外の構成は実施形態１において説明したものと同様である。

本実施形態の各接点基台３４は、長手方向（一対の固定接点１４が並ぶ方向）の両端部にそれぞれアマチュア３０のシーソ動作によって各固定接点１４に離接する接触部３４ａと、両接触部３４ａを連続一体に連結する連結部３４ｂとでそれぞれ構成される。連結部３４ｂは、アマチュア３０の厚み方向に接触部３４ａよりも薄肉であって、本実施形態では、図９（ｂ）に示すように、アマチュア３０の厚み方向において接圧ばね３５と同程度の厚み寸法に形成される。ここで、連結部３４ｂは、アマチュア３０の厚み方向においてボディ１とは反対側に偏って配置される。可動接点３９は、両接触部３４ａおよび連結部３４ｂの下面（ボディ１との対向面）に形成されており、さらに、各接触部３４ａにおける他方の接触部３４ａとの対向面にも形成されることにより両接触部３４ａに設けられた可動接点３９同士が連結片３４ｂに設けられた可動接点３９を介して電気的に接続される。

この構成では、対となる固定接点１４の厚み寸法が不揃いであっても、一方の接触部３４ａが一方の固定接点１４に接触した状態で、両固定接点１４の厚み寸法の差分だけ連結部３４ｂが撓むことにより、他方の接触部３４ａを他方の固定接点１４に接触させることができる。すなわち、連結部３４ｂを薄肉として接点基台３４にフレーム３０の厚み方向の可撓性を付与したことによって、対となる固定接点１４の厚み寸法が不揃いであっても、連結部３４ｂの撓みにより両接触部３４ａに設けた可動接点３９を両固定接点１４に接触させることができる。

また、連結部３４ｂは、図９（ｃ）に示すように、アマチュア３０の長手方向において接触部３４ａよりも薄肉に形成されていてもよい。図９（ｃ）では、連結部３４ｂは、アマチュア３０の長手方向においてアマチュア３０側に偏って配置され、アマチュア３０の長手方向において接圧ばね３５と同程度の幅寸法に形成される。可動接点３９は、両接触部３４ａおよび連結部３４ｂの下面（ボディ１との対向面）に形成される。この構成では、対となる固定接点１４の厚み寸法が不揃いであっても、一方の接触部３４ａが一方の固定接点１４に接触した状態で、連結部３４ｂがねじれ変形して両接触部３４ａがアマチュア３０の厚み方向に両固定接点１４の厚み寸法の差分だけずれることにより、他方の接触部３４ａを他方の固定接点１４に接触させることができる。すなわち、連結部３４ｂを薄肉として接続基台３４をねじれ変形可能としたことによって、対となる固定接点１４の厚み寸法が不揃いであっても、連結部３４ｂがねじれ変形することにより両接触部３４ａに設けた可動接点３９を両固定接点１４に接触させることができる。しかも、図９（ｃ）の構成では、接点基台３４の下面（ボディ１との対向面）は同一平面内にあって可動接点３９が同一平面内に配置されるので、両接触部３４ａ間を電気的に接続する可動接点３９の経路を、図９（ｂ）の構成より短くできるという利点がある。

さらに、連結部３４ｂは、図９（ｄ）に示すように、アマチュア３０の厚み方向とアマチュア３０の長手方向との両方において接触部３４ａより薄肉であってもよい。図９（ｄ）に示す接点基台３４は、言い換えると、図９（ｂ）の接点基台３４において、連結部３４ｂにおけるアマチュア３０の長手方向の寸法を小さくしたものである。図９（ｄ）においては、連結部３４ｂは断面が接圧ばね３５と同寸法になる棒状に形成されている。

本発明の実施形態１の構成を示す分解斜視図である。 同上の構成を示す断面図である。 同上に用いるボディおよび蓋板を示す分解斜視図である。 同上に用いるヨークと永久磁石と蓋板との関係を示す側面図である。 同上の斜視図である。 同上に用いるアマチュアブロックを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は下面図である。 同上に用いるカバーを示す斜視図である。 同上の要部を示す動作図である。 （ａ）は同上の接点基台を示す斜視図、（ｂ）〜（ｄ）は本発明の実施形態２の接点基台を示す斜視図である。 従来例の要部を示す下面図である。

符号の説明

２ 電磁石装置
１４ 固定接点
３０ アマチュア
３０ｂ 接極子板
３４ 接点基台
３５ 接圧ばね
３９ 可動接点
Ａ ケース

Claims (3)

1. 矩形板状のアマチュアと、アマチュアを収納するとともにアマチュアの長手方向の中間部を支点としてアマチュアを厚み方向にシーソ動作可能に支持するケースと、アマチュアおよびケースに設けられアマチュアをシーソ動作させる駆動装置と、アマチュアの長手方向においてアマチュアに並設された接点基台と、アマチュアと接点基台とを連結するとともにアマチュアの厚み方向に弾性を有した接圧ばねと、ケースの内周面においてアマチュアのシーソ動作に従って接点基台が離接する部位に並設された一対の固定接点と、接点基台における両固定接点との対向面に設けられ両固定接点との接触時に両固定接点間に跨る形で両固定接点間を短絡する可動接点とを備え、アマチュアは、長手方向における各端縁の両端部から前記長手方向に延出されたばね支持片を連続一体に有しており、接点基台は、アマチュアの幅方向に並ぶ一対のばね支持片の間に位置しており、各ばね支持片は、先端部がアマチュアの長手方向において接点基台よりもアマチュアのシーソ動作の支点から離れるような突出寸法に設定されており、接圧ばねは、ばね支持片の先端部から突出し、先端が接点基台におけるアマチュアの幅方向の各側縁に一体に連結されていることを特徴とするマイクロリレー。
2. 前記接点基台は、一対の前記固定接点の間に対応する部位が固定接点に対応する部位よりも前記アマチュアの厚み方向において薄肉に形成されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロリレー。
3. 前記接点基台は、一対の前記固定接点の間に対応する部位が固定接点に対応する部位よりも前記アマチュアの板面に沿う面内で両固定接点が並ぶ方向と交わる方向において薄肉に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のマイクロリレー。

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