JP4222320B2 - 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、枠状のフレームを備え、フレームの内側に配置された半導体材料からなる矩形板状のアマチュアを駆動装置によってシーソ動作させるものが提案されている。このマイクロリレーにおいては、アマチュアのシーソ動作に従って接点装置を開閉させる（たとえば特許文献１参照）。

特許文献１に記載されたマイクロリレーでは、アマチュアは、幅方向の各側縁における中間部からそれぞれ側方に突出した枢支部を介してフレームと連続一体に連結されており、枢支部をねじれ変形させることにより、両枢支部の間を結ぶ直線付近を支点としてシーソ動作する。
特開平５−１１４３４７号公報

しかし、上述したマイクロリレーでは、アマチュアの板面に沿う面内でのアマチュアの移動を規制する手段がないから、たとえば外部からの衝撃などが加わった際に、アマチュアの板面に沿う面内において枢支部の弾性限度を越えてアマチュアが移動することにより、枢支部が破損してしまうことがある。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、アマチュアの板面に沿う面内におけるアマチュアの移動を規制することができるマイクロリレーを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、矩形板状のアマチュアと、枠状のフレームを含みアマチュアをフレームの内側に配置する形で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、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であって、フレームが、内周面においてアマチュアの板面に沿う面内でアマチュアに位置ずれが生じたときにアマチュアの一部に当接することによりアマチュアの位置を規制する位置規制面を有し、アマチュアが、各角部においてアマチュアの長手方向にそれぞれ突出しアマチュアの板面に沿う面内で位置規制面にそれぞれ対向することにより位置規制面と共にアマチュアの移動を規制する規制突起を有し、位置規制面が、各規制突起における先端面と側面との２面に対向する形に形成され、規制突起が、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、接圧ばねが、規制突起の先端部から突出し、先端が接点基台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、外部からの衝撃などによりアマチュアがアマチュアの板面に沿って移動しても、各規制突起がそれぞれ対向する位置規制面に当接することにより、アマチュアの移動を規制することができる。また、規制突起がアマチュアの長手方向に突出しているから、マイクロリレーにおけるアマチュアの幅方向の寸法が大きくなることはない。しかも、規制突起はアマチュアの各角部にそれぞれ設けられており、アマチュアの支点から離れた位置でアマチュアの位置規制が為されるので、アマチュアの支点付近でアマチュアを位置規制する場合に比べて小さい力でアマチュアの移動を止めることができる。結果的に、規制突起と位置規制面との接触時に規制突起および位置規制面に生じる応力を小さく抑えることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記アマチュアの幅方向に並ぶ一対の前記位置規制面が、アマチュアの長手方向においてアマチュアのシーソ動作の支点から離れるほど互いに近づくテーパ状に形成され、前記規制突起が、位置規制面に対向する部位がアマチュアの板面に沿う断面を円弧の一部とする形状に形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、規制突起と位置規制面との接触時には、規制突起において断面が円弧の一部となる角部がテーパ状の位置規制面に点接触することになるので、規制突起および位置規制面において接触時の欠けを防止することができる。

本発明では、外部からの衝撃などによりアマチュアがアマチュアの板面に沿って移動しても、各規制突起がそれぞれ対向する位置規制面に当接することにより、アマチュアの移動を規制することができる。しかも、規制突起はアマチュアの各角部にそれぞれ設けられており、アマチュアの支点から離れた位置でアマチュアの位置規制が為されるので、アマチュアの支点付近でアマチュアを位置規制する場合に比べて小さい力でアマチュアの移動を止めることができる。結果的に、規制突起と位置規制面との接触時に規制突起および位置規制面に生じる応力を小さく抑えることができる。

（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８参照）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，４３（図１、図６、図８参照）が形成され、接合用金属薄膜１５，３８ａ，３８ｂ，４３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，４３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。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は、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おいて、それぞれ側方に突出する突片３３，３６を有する。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。なお、ストッパ突起３３ａおよび支点突起３６ｂは四角錐台状にかぎらず四角柱状でもよい。

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。

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の各角部からそれぞれアマチュア３０の幅方向に突出する４個の規制突起４１を設けている。ここで、アマチュア３０の各角部において、蓋板１７との対向面にストッパ突起３３ａが形成された部分は上述したように突片３３であって、各規制突起４１は、各突片３３の先端面からそれぞれ突出する形に形成される。一方、フレーム３１の内周面には、各規制突起４１に対向する部位にそれぞれ位置規制面４２が設けられる。各位置規制面４２は、各規制突起４１における先端面と、アマチュア３０の長手方向において支点突起３６ｂとは反対側の側面との２面に対向する形に形成されている。

ここにおいて、規制突起４１と位置規制面４２とは、アマチュア３０のシーソ動作を妨げないようにアマチュア３０の板面に沿う面内において支持ばね３２が破損しない程度のアマチュア３０の移動を許容する隙間を介して対向しており、アマチュア３０の板面に沿う面内でのアマチュア３０の最大移動量を支持ばね３２が破損しない程度に規制する。この構成では、マイクロリレーに外部から衝撃などが加わったとしても、アマチュア３０の板面に沿う面内におけるアマチュア３０の移動は規制突起４１が位置規制面４２に当接することにより支持ばね３２が弾性限度を越えない程度に制限される。

さらに、規制突起４１および位置規制面４２には、以下に説明する図７に示すような構成を採用することが望ましい。図７においては、アマチュア３０の幅方向に並ぶ一対の位置規制面４２が、アマチュア３０の長手方向において支点突起３６ｂから離れるほど互いに近づくテーパ状に形成されている。一方、位置規制面４２に対向する規制突起４１の角部は、アマチュア３０の板面に沿う断面が円弧の一部となる形に形成されている。図７に示す規制突起４１および位置規制面４２では、アマチュア３０の板面に沿う面内においてアマチュア３０がいずれの方向に移動したとしても、規制突起４１において断面が円弧の一部なる形に形成された角部と、テーパ状の位置規制面４２とが点接触することによりアマチュア３０の移動が規制される。このように規制突起４１と位置規制面４２との接触を点接触とすることにより、規制突起４１および位置規制面４２において接触時の欠けを防止することができる。

また、本実施形態ではフレーム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。ここで、両突片３６，３７の先端面に規制突起４１および位置規制面４２を設けることも考えられるが、上述のようにアマチュア３０の各角部に規制突起４１を設けたほうが、アマチュア３０の支点から離れた位置でアマチュア３０の位置規制が為されることになるので、アマチュア３０の板面に沿う面内においてアマチュア３０が回転するように移動したとしても、本実施形態では比較的小さい力でアマチュア３０の移動を止めることができる。要するに、本実施形態の構成では、両突片３６，３７の先端面に規制突起４１および位置規制面４２を設ける構成に比べて、規制突起４１および位置規制面４２の接触時に規制突起４１および位置規制面４２に生じる応力を小さく抑えることができる。

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。すなわち、１つの接点基台３４の各側縁にそれぞれ接圧ばね３５の一端が一体に連続し、１つの接点基台３４の連続する各接圧ばね３５の他端はアマチュア３０の長手方向の端縁における各端部にそれぞれ一体に連続する。上述したように、アマチュア３０の四隅には突片３３が突設されているから、接圧ばね３５は突片３３の端縁から突出する形になる。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、アマチュア３０の長手方向の端部よりも接点基台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。

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８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４３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４３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，４３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。

また、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。

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、規制突起４１および位置規制面４２の構成が実施形態１のものとは異なるものであって、規制突起４１および位置規制面４２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。

本実施形態の規制突起４１は、図９に示すように、アマチュア３０の各角部からそれぞれアマチュア３０の長手方向に突出している。アマチュア３０の各角部にはそれぞれ突片３３が形成されているから、各規制突起４１は各突片３３からそれぞれ突出する形になる。各規制突起４１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ている。一方、フレーム３１の内周面には、各規制突起４１に対向する部位にそれぞれ位置規制面４２が設けられる。各位置規制面４２は、各規制突起４１における先端面と、アマチュア３０の幅方向において接点基台３４とは反対側の側面との２面に対向する形に形成されている。規制突起４１と位置規制面４２とは、アマチュア３０の板面に沿う面内において隙間を介して対向しており、支持ばね３２が破損しない程度にアマチュア３０の最大移動量を規制するという実施形態１と同様の機能を有する。

また、本実施形態においても、図１０に示すように、図７に示した構成と同様に位置規制面４２をテーパ状に形成するとともに、規制突起４１の角部をアマチュア３０の板面に沿う断面が円弧の一部となるように形成することが望ましい。この構成を採用することにより、アマチュア３０の板面に沿う面内においてアマチュア３０がいずれの方向に移動したとしても、規制突起４１において断面が円弧の一部なる形に形成された角部と、テーパ状の位置規制面４２とが点接触することによりアマチュア３０の移動が規制される。

なお、本実施形態では、接点基台３４に連結される接圧ばね３５が各規制突起４１の先端部からそれぞれ突出しており、各規制突起４１は接圧ばね３５の支持部として兼用される。これにより、接圧ばね３５の基端部（規制突起４１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ので、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という効果につながる。

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。 同上に用いるアマチュアブロックの他の構成を示す要部の平面図である。 同上に用いるカバーを示す斜視図である。 本発明の実施形態２に用いるアマチュアブロックの要部を示す平面図である。 同上に用いるアマチュアブロックの他の構成を示す要部の平面図である。

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
３１ フレーム
３９ 可動接点
４１ 規制突起
４２ 位置規制面

Claims (2)

1. 矩形板状のアマチュアと、枠状のフレームを含みアマチュアをフレームの内側に配置する形で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、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であって、フレームは、内周面においてアマチュアの板面に沿う面内でアマチュアに位置ずれが生じたときにアマチュアの一部に当接することによりアマチュアの位置を規制する位置規制面を有し、アマチュアは、各角部においてアマチュアの長手方向にそれぞれ突出しアマチュアの板面に沿う面内で位置規制面にそれぞれ対向することにより位置規制面と共にアマチュアの移動を規制する規制突起を有し、位置規制面は、各規制突起における先端面と側面との２面に対向する形に形成され、規制突起は、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、規制突起の先端部から突出し、先端が接点基台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. 前記アマチュアの幅方向に並ぶ一対の前記位置規制面は、アマチュアの長手方向においてアマチュアのシーソ動作の支点から離れるほど互いに近づくテーパ状に形成され、前記規制突起は、位置規制面に対向する部位がアマチュアの板面に沿う断面を円弧の一部とする形状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。

Images