JP4404031B2

JP4404031B2 - Contact switchgear

Info

Publication number: JP4404031B2
Application number: JP2005252209A
Authority: JP
Inventors: 浩司横山; 利一魚留; 英一古久保; 勝己垣本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2025-08-31
Also published as: JP2007066736A

Description

本発明は、接点開閉装置に関するものである。 The present invention relates to a contact switching device.

従来より、常温で液体の金属（水銀）を利用した接点開閉装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。 Conventionally, a contact switching device using metal (mercury) that is liquid at room temperature has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

図６は従来の接点開閉装置の一例を示しており、この接点開閉装置は、一面に流体の流路となる溝部２及び当該溝部２に連通する液溜め部３が形成されるとともに、液溜め部３の裏側をエッチングすることによってダイアフラム４が形成されたシリコン基板１と、溝部２の一端側（液溜め部３と反対側）に存在する非導電性流体（例えば空気）５と、常温で液体の金属（水銀）からなり溝部２の残部及び液溜め部３に存在する導電性流体６と、溝部２及び液溜め部３を塞ぐようにしてシリコン基板１の一面に被着されるガラス基板７と、圧電材料により短冊状に形成され、シリコン基板１の他面におけるダイアフラム４の周縁部に長手方向一端部が固着されるとともに、長手方向他端部がダイアフラム４の上面に設けたピボット４ａに対向する圧電アクチュエータ８とを備えている。 FIG. 6 shows an example of a conventional contact switching device. In this contact switching device, a groove portion 2 that serves as a fluid flow path and a liquid reservoir portion 3 that communicates with the groove portion 2 are formed on one surface. A silicon substrate 1 on which a diaphragm 4 is formed by etching the back side of the portion 3, a non-conductive fluid (for example, air) 5 present on one end side (opposite the liquid reservoir portion 3) of the groove portion 2, and at room temperature A conductive substrate 6 made of a liquid metal (mercury) and present in the remainder of the groove 2 and the liquid reservoir 3 and a glass substrate that is deposited on one surface of the silicon substrate 1 so as to close the groove 2 and the liquid reservoir 3. 7 and a pivot 4a which is formed in a strip shape by a piezoelectric material, one end in the longitudinal direction is fixed to the peripheral edge of the diaphragm 4 on the other surface of the silicon substrate 1, and the other end in the longitudinal direction is provided on the upper surface of the diaphragm 4. Opposite And a piezoelectric actuator 8.

圧電アクチュエータ８はシリコン基板１に片持ち支持されており、圧電アクチュエータ８に通電すると、圧電アクチュエータ８の長手方向他端部が厚み方向に撓んでピボット４ａを押圧する。この時、ダイアフラム４が液溜め部３側に膨らみ、液溜め部３の容積が減少するので、液溜め部３内の導電性流体６が溝部２側に押し出される。一方、圧電アクチュエータ８の通電を止めると、圧電アクチュエータ８がピボット４ａを押圧する力が無くなり、ダイアフラム４が元の状態に戻るので、導電性流体６は溝部２から液溜め部３側へ移動する。 The piezoelectric actuator 8 is cantilevered on the silicon substrate 1, and when the piezoelectric actuator 8 is energized, the other longitudinal end of the piezoelectric actuator 8 bends in the thickness direction and presses the pivot 4a. At this time, the diaphragm 4 swells toward the liquid reservoir 3 and the volume of the liquid reservoir 3 decreases, so that the conductive fluid 6 in the liquid reservoir 3 is pushed out toward the groove 2. On the other hand, when the energization of the piezoelectric actuator 8 is stopped, the force by which the piezoelectric actuator 8 presses the pivot 4a disappears, and the diaphragm 4 returns to the original state, so that the conductive fluid 6 moves from the groove 2 to the liquid reservoir 3 side. .

ガラス基板７には、溝部２の直線部分２ａと対向する部位に、ガラス基板７を厚み方向に貫通する貫通孔９が４個形成され、各貫通孔９の孔壁をめっきして孔内に金属（例えば銅など）を充填することによって、溝部２内に先端が露出する４個のコンタクト１０ａ〜１０ｄを形成している。これら４個のコンタクト１０ａ〜１０ｄは、液溜め部３に近い側からコンタクト１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの順番に略一定の間隔で配置されている。またガラス基板７の表面には一対の電極パッド１４，１５が形成されており、一方の電極パッド１４とコンタクト１０ａ，１０ｃとの間が導電パターン１６を介して電気的に接続されるとともに、他方の電極パッド１５と残りのコンタクト１０ｂ，１０ｄとの間が導電パターン１７を介して電気的に接続されている。尚、図６（ｂ）に示す例では導電性流体６がコンタクト１０ａ，１０ｂを越える位置（コンタクト１０ｂとコンタクト１０ｃとの間）まで注入されているので、圧電アクチュエータ８に通電していない状態で、導電性流体６と接触しているコンタクト１０ａ，１０ｂを不使用にするため、コンタクト１０ａと電極パッド１４との間を電気的に接続する分岐パターン１６ａと、コンタクト１０ｂと電極パッド１５との間を電気的に接続する分岐パターン１７ａとに、図示しないレーザ発振機を用いてレーザを照射することで、分岐パターン１６ａ，１７ａを溶断する。 In the glass substrate 7, four through holes 9 that penetrate the glass substrate 7 in the thickness direction are formed at portions facing the linear portion 2 a of the groove portion 2, and the hole wall of each through hole 9 is plated to enter the hole. By filling a metal (for example, copper or the like), four contacts 10a to 10d whose tips are exposed in the groove 2 are formed. These four contacts 10a to 10d are arranged at substantially constant intervals in the order of contacts 10a, 10b, 10c and 10d from the side close to the liquid reservoir 3. In addition, a pair of electrode pads 14 and 15 are formed on the surface of the glass substrate 7, and one electrode pad 14 and the contacts 10 a and 10 c are electrically connected via the conductive pattern 16, while the other The electrode pad 15 and the remaining contacts 10 b and 10 d are electrically connected via a conductive pattern 17. In the example shown in FIG. 6B, since the conductive fluid 6 is injected to a position exceeding the contacts 10a and 10b (between the contacts 10b and 10c), the piezoelectric actuator 8 is not energized. In order not to use the contacts 10a and 10b that are in contact with the conductive fluid 6, the branch pattern 16a that electrically connects the contact 10a and the electrode pad 14 and the contact 10b and the electrode pad 15 are provided. The branch patterns 16a and 17a are fused by irradiating the branch pattern 17a that is electrically connected to the branch pattern 17a using a laser oscillator (not shown).

而して、圧電アクチュエータ８に通電していない状態では、導電性流体６の先端がコンタクト１０ｂとコンタクト１０ｃの間で止まっているから、コンタクト１０ｃ，１０ｄ間が非導電性流体５によって開放され、電極パッド１４，１５間はオフになる。一方、圧電アクチュエータ８に通電すると、圧電アクチュエータ８が厚み方向に撓んでピボット４ａを押圧し、ダイアフラム４が液溜め部３側に膨らむので、液溜め部３の容積が減少する。このとき、液溜め部３内に注入されていた導電性流体６が溝部２側に押し出され、導電性流体６が溝部２内でコンタクト１０ｄを越える位置まで移動するので、コンタクト１０ｃ，１０ｄ間が導電性流体６を介して導通し、電極パッド１４，１５間が導通する。その後、圧電アクチュエータ８の通電を止めると、圧電アクチュエータ８によりピボット４ａを押圧する力が無くなり、ダイアフラム４が元の形状に戻るので、液溜め部３から溝部２内に押し出されていた導電性流体６が液溜め部３側に移動する。このとき、コンタクト１０ｃ，１０ｄ間に導電性流体６が存在しなくなるから、電極パッド１４，１５間はオフになる。つまり、この接点開閉装置は常開型の接点開閉装置として機能する。
特開２００４−１９３１３３号公報 Thus, in a state where the piezoelectric actuator 8 is not energized, the tip of the conductive fluid 6 is stopped between the contact 10b and the contact 10c, so that the contact 10c, 10d is opened by the non-conductive fluid 5, The space between the electrode pads 14 and 15 is turned off. On the other hand, when the piezoelectric actuator 8 is energized, the piezoelectric actuator 8 bends in the thickness direction and presses the pivot 4a, and the diaphragm 4 swells toward the liquid reservoir 3, so that the volume of the liquid reservoir 3 decreases. At this time, the conductive fluid 6 injected into the liquid reservoir 3 is pushed out toward the groove 2, and the conductive fluid 6 moves to a position exceeding the contact 10 d in the groove 2, so that there is a gap between the contacts 10 c and 10 d. Conduction is conducted through the conductive fluid 6, and the electrode pads 14 and 15 are conducted. Thereafter, when the energization of the piezoelectric actuator 8 is stopped, the force that presses the pivot 4a by the piezoelectric actuator 8 is lost, and the diaphragm 4 returns to its original shape. Therefore, the conductive fluid that has been pushed out from the liquid reservoir 3 into the groove 2 6 moves to the liquid reservoir 3 side. At this time, since the conductive fluid 6 does not exist between the contacts 10c and 10d, the space between the electrode pads 14 and 15 is turned off. That is, this contact switching device functions as a normally open type contact switching device.
JP 2004-193133 A

上記構成の接点開閉装置では、ガラス基板７において、シリコン基板１に設けた溝部２に対向する部位に複数個の貫通孔９が形成され、各貫通孔９の内部をめっきして金属を充填することで、先端が溝部２内に露出するコンタクト１０ａ〜１０ｄを形成しているのであるが、各コンタクト１０ａ…の大きさが溝部２の幅寸法よりも幅広で、各コンタクト１０ａ…の一部がシリコン基板１に接触しているため、シリコン基板１とガラス基板７とを陽極接合する際に各コンタクト１０ａ…の溝部２内に臨む部位にシリコンが付着して、導電性流体６とコンタクト１０ａ〜１０ｄとの電気的接続の信頼性が低下してしまう可能性があった。 In the contact switching device having the above-described configuration, a plurality of through holes 9 are formed in the glass substrate 7 at a portion facing the groove portion 2 provided in the silicon substrate 1, and the inside of each through hole 9 is plated to fill the metal. Thus, the contacts 10a to 10d whose tips are exposed in the groove 2 are formed. The size of each contact 10a is wider than the width of the groove 2, and a part of each contact 10a is formed. Since the silicon substrate 1 is in contact with the silicon substrate 1, when the silicon substrate 1 and the glass substrate 7 are anodic bonded, silicon adheres to the portions facing the groove portions 2 of the respective contacts 10a, so that the conductive fluid 6 and the contacts 10a to 10a. There was a possibility that the reliability of electrical connection with 10d would be lowered.

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、電気的接続の信頼性を向上させた接点開閉装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a contact switching device with improved electrical connection reliability.

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、一面に流体の流路となる溝部が形成されたシリコン基板と、溝部内に移動自在に配置された導電性流体と、溝部を塞ぐようにしてシリコン基板の一面に陽極接合されたガラス基板と、少なくとも一部を溝部に臨ませるようにしてガラス基板にそれぞれ形成された複数の接点部と、溝部内で導電性流体を移動させることによって接点部の間を導電性流体を介して導通又は開放させる駆動手段とを備え、シリコン基板においてそれぞれ各接点部の投影範囲を少なくとも含む複数の領域に、導電性流体が表面張力によって入り込めない程度の深さの凹所を形成したことを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the invention of claim 1 is characterized in that a silicon substrate having a groove serving as a fluid flow path formed on one surface, a conductive fluid movably disposed in the groove, and the groove are closed. A glass substrate anodically bonded to one surface of the silicon substrate, a plurality of contact portions formed on the glass substrate so that at least a part thereof faces the groove portion, and moving the conductive fluid in the groove portion Drive means for conducting or opening between the contact portions via a conductive fluid, and the extent to which the conductive fluid cannot enter into a plurality of regions including at least the projection range of each contact portion on the silicon substrate due to surface tension. It is characterized in that a recess having a depth of is formed.

この発明によれば、各接点部が対向するシリコン基板の部位には、各接点部の投影範囲を少なくとも含む領域に凹所を形成してあり、各接点部がガラス基板に接触していないので、ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合する際に接点部の表面にシリコンが付着するのを防止でき、電気的接続の信頼性を向上させることができる。しかも、凹所の深さ寸法は、導電性流体が表面張力によって入り込めない程度の深さに形成されているので、導電性流体の一部が凹所内に入り込むことで、溝部を移動する導電性流体の量が減り、接点部の開閉動作が不安定になるのを防止できる。 According to the present invention, a recess is formed in a region including at least the projection range of each contact portion in the portion of the silicon substrate that each contact portion faces, and each contact portion is not in contact with the glass substrate. In addition, it is possible to prevent silicon from adhering to the surface of the contact portion when anodically bonding the glass substrate and the silicon substrate, and to improve the reliability of electrical connection. In addition, since the depth of the recess is formed to such a depth that the conductive fluid cannot enter due to the surface tension, a part of the conductive fluid enters the recess, so The amount of the ionic fluid can be reduced and the opening / closing operation of the contact portion can be prevented from becoming unstable.

請求項２の発明は、請求項１の発明において、上記各接点部は、ガラス基板における溝部と対向する部位に形成されたコンタクトからなることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, each of the contact portions includes a contact formed at a portion of the glass substrate facing the groove.

この発明によれば、請求項１の発明と同様、コンタクトが対向するシリコン基板の部位には、コンタクトの投影範囲を少なくとも含む領域に凹所を形成してあり、コンタクトがガラス基板に接触していないので、ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合する際にコンタクトの表面にシリコンが付着するのを防止でき、電気的接続の信頼性を向上させることができる。 According to the present invention, as in the first aspect of the present invention, a recess is formed in a region including at least the projection range of the contact in the portion of the silicon substrate facing the contact, and the contact is in contact with the glass substrate. Therefore, silicon can be prevented from adhering to the contact surface when anodically bonding the glass substrate and the silicon substrate, and the reliability of electrical connection can be improved.

請求項３の発明は、請求項１の発明において、上記各接点部は、ガラス基板における溝部と対向する部位以外の部位に形成されたコンタクトと、導電性流体に対して反応性が低い金属材料からなり、ガラス基板の表面において溝部と対向する位置からコンタクトまで形成された導体パターンとで構成されることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, each of the contact portions is a contact formed on a portion of the glass substrate other than the portion facing the groove, and a metal material having low reactivity with respect to the conductive fluid. And a conductive pattern formed from the position facing the groove to the contact on the surface of the glass substrate.

この発明によれば、請求項１の発明と同様、コンタクト及び導体パターンがそれぞれ対向するシリコン基板の部位には、コンタクト及び導体パターンの投影範囲を少なくとも含む領域に凹所を形成してあり、コンタクト及び導体パターンがガラス基板に接触していないので、ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合する際にコンタクト及び導体パターンの表面にシリコンが付着するのを防止でき、電気的接続の信頼性を向上させることができる。しかも、コンタクトは、ガラス基板において溝部と対向する部位以外の部位に形成されているので、導電性流体に直接接触することはなく、導電性流体と反応しにくい材料で形成された導体パターンが導電性流体と接触するので、コンタクトが導電性流体と反応することで、コンタクトの電気的な特性が変化するのを防止することができる。 According to the present invention, as in the first aspect of the present invention, a recess is formed in a region including at least the projection range of the contact and the conductor pattern in the portion of the silicon substrate where the contact and the conductor pattern face each other. In addition, since the conductive pattern is not in contact with the glass substrate, silicon can be prevented from adhering to the surface of the contact and conductive pattern when the glass substrate and the silicon substrate are anodically bonded, and the reliability of electrical connection is improved. be able to. In addition, since the contact is formed on a portion of the glass substrate other than the portion facing the groove portion, the contact does not directly contact the conductive fluid, and the conductive pattern formed of a material that does not easily react with the conductive fluid is conductive. Therefore, it is possible to prevent the electrical characteristics of the contact from changing due to the contact of the contact with the conductive fluid.

請求項４の発明は、請求項３の発明において、上記溝部の少なくとも一部を平面視円弧状に形成するとともに、上記ガラス基板において円弧状の溝部の内側に上記コンタクトを形成したことを特徴とする。 The invention of claim 4 is characterized in that, in the invention of claim 3, at least a part of the groove is formed in an arc shape in plan view, and the contact is formed inside the arc-shaped groove in the glass substrate. To do.

この発明によれば、円弧状の溝部の内側にコンタクトを配置しているので、溝部が形成された範囲内でコンタクトを形成することができ、接点開閉装置の小型化を実現できる。 According to the present invention, since the contact is disposed inside the arc-shaped groove, the contact can be formed within the range in which the groove is formed, and the contact switching device can be downsized.

請求項１の発明によれば、各接点部が対向するシリコン基板の部位には、各接点部の投影範囲を少なくとも含む領域に凹所を形成してあり、各接点部がガラス基板に接触していないので、ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合する際に接点部の表面にシリコンが付着するのを防止でき、電気的接続の信頼性を向上させることができる。しかも、凹所の深さ寸法は、導電性流体が表面張力によって入り込めない程度の深さに形成されているので、導電性流体の一部が凹所内に入り込むことで、溝部を移動する導電性流体の量が減り、接点部の開閉動作が不安定になるのを防止できる。 According to the first aspect of the present invention, a recess is formed in a region of the silicon substrate facing each contact portion in a region including at least the projection range of each contact portion, and each contact portion contacts the glass substrate. Therefore, silicon can be prevented from adhering to the surface of the contact portion when anodically bonding the glass substrate and the silicon substrate, and the reliability of the electrical connection can be improved. In addition, since the depth of the recess is formed to such a depth that the conductive fluid cannot enter due to the surface tension, a part of the conductive fluid enters the recess, so The amount of the ionic fluid can be reduced and the opening / closing operation of the contact portion can be prevented from becoming unstable.

請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様、コンタクトが対向するシリコン基板の部位には、コンタクトの投影範囲を少なくとも含む領域に凹所を形成してあり、コンタクトがガラス基板に接触していないので、ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合する際にコンタクトの表面にシリコンが付着するのを防止でき、電気的接続の信頼性を向上させることができる。 According to the invention of claim 2, as in the invention of claim 1, a recess is formed in a region of the silicon substrate facing the contact in a region including at least the projection range of the contact, and the contact is formed on the glass substrate. Since they are not in contact, it is possible to prevent silicon from adhering to the surface of the contact when anodically bonding the glass substrate and the silicon substrate, and the reliability of electrical connection can be improved.

請求項３の発明によれば、請求項１の発明と同様、コンタクト及び導体パターンがそれぞれ対向するシリコン基板の部位には、コンタクト及び導体パターンの投影範囲を少なくとも含む領域に凹所を形成してあり、コンタクト及び導体パターンがガラス基板に接触していないので、ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合する際にコンタクト及び導体パターンの表面にシリコンが付着するのを防止でき、電気的接続の信頼性を向上させることができる。しかも、コンタクトは、ガラス基板において溝部と対向する部位以外の部位に形成されているので、導電性流体に直接接触することはなく、導電性流体と反応しにくい材料で形成された導体パターンが導電性流体と接触するので、コンタクトが導電性流体と反応することで、コンタクトの電気的な特性が変化するのを防止することができる。 According to the invention of claim 3, as in the invention of claim 1, a recess is formed in a region of the silicon substrate where the contact and the conductor pattern are opposed to each other at least including the projection range of the contact and the conductor pattern. Yes, since the contact and conductor pattern are not in contact with the glass substrate, it is possible to prevent silicon from adhering to the surface of the contact and conductor pattern when anodically bonding the glass substrate and the silicon substrate, and the reliability of electrical connection Can be improved. In addition, since the contact is formed on a portion of the glass substrate other than the portion facing the groove portion, the contact does not directly contact the conductive fluid, and the conductive pattern formed of a material that does not easily react with the conductive fluid is conductive. Therefore, it is possible to prevent the electrical characteristics of the contact from changing due to the contact of the contact with the conductive fluid.

請求項４の発明によれば、円弧状の溝部の内側にコンタクトを配置しているので、溝部が形成された範囲内でコンタクトを形成することができ、接点開閉装置の小型化を実現できる。 According to the invention of claim 4, since the contact is disposed inside the arc-shaped groove, the contact can be formed within the range where the groove is formed, and the contact switching device can be miniaturized.

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

（実施形態１）
本発明の実施形態１を図１及び図２に基づいて説明する。本実施形態の接点開閉装置は、一面に流体の流路となる溝部２及び当該溝部２に連通する液溜め部３が形成されるとともに、液溜め部３の裏側をエッチングすることによってダイアフラム４が形成されたシリコン基板１と、溝部２の一端側（液溜め部３と反対側）に存在する非導電性流体（例えば空気）５と、例えば常温で液体の金属（水銀）からなり溝部２の残部及び液溜め部３に存在する導電性流体６と、溝部２及び液溜め部３を塞ぐようにしてシリコン基板１の一面に被着されるガラス基板７と、圧電材料により短冊状に形成され、シリコン基板１の他面におけるダイアフラム４の周縁部に長手方向一端部が固着されるとともに、長手方向他端部がダイアフラム４の表面に設けたピボット４ａに対向する圧電アクチュエータ８とを備えている。 (Embodiment 1)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In the contact switching device according to the present embodiment, a groove portion 2 serving as a fluid flow path and a liquid reservoir portion 3 communicating with the groove portion 2 are formed on one surface, and the diaphragm 4 is formed by etching the back side of the liquid reservoir portion 3. The formed silicon substrate 1, a nonconductive fluid (for example, air) 5 existing on one end side (opposite the liquid reservoir 3) of the groove 2, and a metal (mercury) that is liquid at room temperature, for example, The conductive fluid 6 existing in the remaining portion and the liquid reservoir 3, the glass substrate 7 deposited on one surface of the silicon substrate 1 so as to close the groove 2 and the liquid reservoir 3, and a piezoelectric material are formed in a strip shape. And a piezoelectric actuator 8 having one end in the longitudinal direction fixed to the peripheral edge of the diaphragm 4 on the other surface of the silicon substrate 1 and the other end in the longitudinal direction facing the pivot 4 a provided on the surface of the diaphragm 4. There.

液溜め部３は平面視の形状が略菱形に形成され、図１（ａ）中左側の角部から平面視の形状が略Ｊ字状の溝部２が延長形成されている。また、液溜め部３の右側の角部からは注入溝１１が延長形成されており、注入溝１１の端部はシリコン基板１を厚み方向に貫通する注入用孔（図示せず）に連通している。この接点開閉装置を製造する際には、シリコン基板１とガラス基板７とを陽極接合した後に、シリコン基板１の注入用孔から導電性流体６を所定量注入した後、ガラス蓋１３をシリコン基板１の表面に固着して注入用孔を塞いでいる。なお、溝部２における液溜め部３と反対側の端部には、導電性流体６を注入用孔から注入する際に溝部２内の空気（非導電性流体５）を抜くための空気抜き孔（図示せず）が形成されており、この空気抜き孔もガラス蓋１３で塞がれるようになっている。 The liquid reservoir portion 3 is formed in a substantially rhombus shape in plan view, and a groove portion 2 having a substantially J shape in plan view is extended from the left corner in FIG. An injection groove 11 is formed to extend from the right corner of the liquid reservoir 3, and the end of the injection groove 11 communicates with an injection hole (not shown) penetrating the silicon substrate 1 in the thickness direction. ing. When manufacturing this contact switching device, after anodically bonding the silicon substrate 1 and the glass substrate 7, a predetermined amount of conductive fluid 6 is injected from the injection hole of the silicon substrate 1, and then the glass lid 13 is attached to the silicon substrate. It adheres to the surface of 1 and closes the injection hole. In addition, an air vent hole (for removing the non-conductive fluid 5) in the groove portion 2 when the conductive fluid 6 is injected from the injection hole is formed in the end portion of the groove portion 2 opposite to the liquid reservoir portion 3. (Not shown) is formed, and this air vent hole is also closed by the glass lid 13.

ガラス基板７には、溝部２の直線部分２ａと対向する部位に、ガラス基板７を厚み方向に貫通する貫通孔９が４個形成され、各貫通孔９の孔壁をめっきして孔内に金属（例えば銅など）を充填することによって、溝部２内に先端が露出する４個のコンタクト１０ａ〜１０ｄを形成している。これら４個のコンタクト１０ａ〜１０ｄは、液溜め部３に近い側からコンタクト１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの順番に略一定の間隔で配置されている。またガラス基板７の表面には一対の電極パッド１４，１５が形成されており、一方の電極パッド１４とコンタクト１０ａ，１０ｃとの間が導電パターン１６を介して電気的に接続されるとともに、他方の電極パッド１５と残りのコンタクト１０ｂ，１０ｄとの間が導電パターン１７を介して電気的に接続されている。 In the glass substrate 7, four through holes 9 that penetrate the glass substrate 7 in the thickness direction are formed at portions facing the linear portion 2 a of the groove portion 2, and the hole wall of each through hole 9 is plated to enter the hole. By filling a metal (for example, copper or the like), four contacts 10a to 10d whose tips are exposed in the groove 2 are formed. These four contacts 10a to 10d are arranged at substantially constant intervals in the order of contacts 10a, 10b, 10c and 10d from the side close to the liquid reservoir 3. In addition, a pair of electrode pads 14 and 15 are formed on the surface of the glass substrate 7, and one electrode pad 14 and the contacts 10 a and 10 c are electrically connected via the conductive pattern 16, while the other The electrode pad 15 and the remaining contacts 10 b and 10 d are electrically connected via a conductive pattern 17.

一方、シリコン基板１には、それぞれ各コンタクト１０ａ〜１０ｄの投影範囲を少なくとも含む複数の領域に、導電性流体６が表面張力によって入り込めない程度の深さの円形の凹所２０を形成してある（図１（ｂ）（ｅ）及び図２参照）。ここで、凹所２０の直径は溝部２の溝幅よりも大きく、且つ、コンタクト１０ａ…の直径よりも大きい寸法に形成されているので、ガラス基板７をシリコン基板１に重ね合わせた場合でも、各コンタクト１０ａ…がシリコン基板１に直接接触することはなく、陽極接合の際にコンタクト１０ａ…の表面にシリコンが付着するのを防止できるから、電気的接続の信頼性を向上させることができる。しかも、凹所２０の深さ寸法は、導電性流体６が表面張力によって入り込めない程度の微小深さに設定されているので、溝部２内を移動する導電性流体６が凹所２０内に入り込むことはなく、導電性流体６の一部が凹所２０内に入り込むことで、溝部２を移動する導電性流体６の量が減り、接点部の開閉動作が不安定になるのを防止できる。 On the other hand, in the silicon substrate 1, a circular recess 20 having a depth that prevents the conductive fluid 6 from entering due to surface tension is formed in a plurality of regions including at least the projection ranges of the respective contacts 10a to 10d. Yes (see FIGS. 1B, 1E and 2). Here, since the diameter of the recess 20 is larger than the groove width of the groove 2 and larger than the diameter of the contact 10a ..., even when the glass substrate 7 is overlaid on the silicon substrate 1, Each contact 10a ... does not directly contact the silicon substrate 1, and silicon can be prevented from adhering to the surface of the contact 10a ... during anodic bonding, so that the reliability of electrical connection can be improved. In addition, since the depth dimension of the recess 20 is set to a minute depth that does not allow the conductive fluid 6 to enter due to surface tension, the conductive fluid 6 that moves in the groove portion 2 enters the recess 20. It does not enter, and a part of the conductive fluid 6 enters the recess 20, thereby reducing the amount of the conductive fluid 6 moving through the groove 2 and preventing the opening / closing operation of the contact portion from becoming unstable. .

次にこの接点開閉装置の製造方法について簡単に説明する。先ずシリコン基板１の一面をエッチングすることによって溝部２及び液溜め部３を形成するとともに、シリコン基板１の他面を異方性エッチングすることによってダイアフラム４を形成する。次にガラス基板７の所定の位置に貫通孔９を４個形成し、各貫通孔９の孔壁をめっきして孔内に金属（例えば銅など）を充填することによって、４つのコンタクト１０ａ〜１０ｄを形成した後、ガラス基板７の表面に電極パッド１４，１５と導電パターン１６，１７を形成する。そして、シリコン基板１の一面にガラス基板７を陽極接合して、溝部２及び液溜め部３を覆った後、シリコン基板１の注入用孔１２から液溜め部３及び溝部２内に導電性流体６を注入する。導電性流体６の注入を終えると、ガラス蓋１３をシリコン基板１の表面に固着して注入用孔１２及び空気抜き孔を閉塞する。また、シリコン基板１の他面においてダイアフラム４の周縁部に、圧電アクチュエータ８の長手方向一端部を固着して、長手方向の他端部をダイアフラム４のピボット４ａに対向させる。 Next, a method for manufacturing this contact switching device will be briefly described. First, the groove 2 and the liquid reservoir 3 are formed by etching one surface of the silicon substrate 1, and the diaphragm 4 is formed by anisotropically etching the other surface of the silicon substrate 1. Next, four through holes 9 are formed at predetermined positions on the glass substrate 7, and the walls of each through hole 9 are plated to fill the holes with a metal (for example, copper) to thereby form four contacts 10 a to 10 a. After forming 10 d, electrode pads 14 and 15 and conductive patterns 16 and 17 are formed on the surface of the glass substrate 7. Then, after anodically bonding the glass substrate 7 to one surface of the silicon substrate 1 and covering the groove 2 and the liquid reservoir 3, a conductive fluid is introduced into the liquid reservoir 3 and the groove 2 from the injection hole 12 of the silicon substrate 1. 6 is injected. When the injection of the conductive fluid 6 is finished, the glass lid 13 is fixed to the surface of the silicon substrate 1 to close the injection hole 12 and the air vent hole. Further, one end portion of the piezoelectric actuator 8 in the longitudinal direction is fixed to the peripheral portion of the diaphragm 4 on the other surface of the silicon substrate 1, and the other end portion in the longitudinal direction is opposed to the pivot 4 a of the diaphragm 4.

この接点開閉装置は以上のようにして組み立てられるのであるが、溝部２及び液溜め部３に導電性流体６を注入する際に注入量が所定量を超えると、導電性流体６の先端がコンタクト１０ａ…を越える位置まで注入される場合がある。例えば図１（ｂ）に示す例では導電性流体６がコンタクト１０ａ，１０ｂを越える位置（コンタクト１０ｂとコンタクト１０ｃとの間）まで注入されているので、コンタクト１０ａ，１０ｂ間に存在する導電性流体６を介して電極パッド１４，１５間が常時オン状態になる。そこで、接点のオン／オフが正常に行われるように、圧電アクチュエータ８に通電しておらず、導電性流体６を溝部２側へ移動させていない状態で、導電性流体６と接触している接点を不使用にし、残りの接点のみを使用するようにしている。すなわち、圧電アクチュエータ８に通電していない状態で導電性流体６と接触している接点と電極パッド１４，１５との間をそれぞれ電気的に接続する導電パターン１６，１７、つまりコンタクト１０ａと電極パッド１４との間を電気的に接続する分岐パターン１６ａと、コンタクト１０ｂと電極パッド１５との間を電気的に接続する分岐パターン１７ａとに、図示しないレーザ発振機を用いてレーザを照射することで、分岐パターン１６ａ，１７ａを溶断させ、コンタクト１０ｃ，１０ｄのみを使用するようにしている。 This contact switchgear is assembled as described above. When the conductive fluid 6 is injected into the groove 2 and the liquid reservoir 3 and the injection amount exceeds a predetermined amount, the tip of the conductive fluid 6 is contacted. In some cases, injection is performed up to a position exceeding 10a. For example, in the example shown in FIG. 1B, since the conductive fluid 6 is injected to a position exceeding the contacts 10a and 10b (between the contacts 10b and 10c), the conductive fluid existing between the contacts 10a and 10b. 6, the electrode pads 14 and 15 are always on. Therefore, the piezoelectric actuator 8 is not energized and is in contact with the conductive fluid 6 without moving the conductive fluid 6 to the groove 2 side so that the contacts are normally turned on / off. The contacts are not used and only the remaining contacts are used. That is, the conductive patterns 16 and 17 that electrically connect the contact points that are in contact with the conductive fluid 6 and the electrode pads 14 and 15 while the piezoelectric actuator 8 is not energized, that is, the contacts 10a and the electrode pads, respectively. By irradiating a laser beam to the branch pattern 16a that is electrically connected to the contact pattern 14 and the branch pattern 17a that is electrically connected to the contact pad 10b and the electrode pad 15 by using a laser oscillator (not shown). The branch patterns 16a and 17a are melted and only the contacts 10c and 10d are used.

而して、圧電アクチュエータ８に通電していない状態では、導電性流体６の先端がコンタクト１０ｂとコンタクト１０ｃの間で止まっているから、コンタクト１０ｃ，１０ｄ間が非導電性流体５によって開放され、電極パッド１４，１５間はオフになる。一方、圧電アクチュエータ８に通電すると、圧電アクチュエータ８が厚み方向に撓んでピボット４ａを押圧し、ダイアフラム４が液溜め部３側に膨らむので、液溜め部３の容積が減少する。このとき、液溜め部３内に注入されていた導電性流体６が溝部２側に押し出され、導電性流体６が溝部２内でコンタクト１０ｄを越える位置まで移動するので、コンタクト１０ｃ，１０ｄ間が導電性流体６を介して導通し、電極パッド１４，１５間が導通する。その後、圧電アクチュエータ８の通電を止めると、圧電アクチュエータ８によりピボット４ａを押圧する力が無くなり、ダイアフラム４が元の形状に戻るので、液溜め部３から溝部２内に押し出されていた導電性流体６が液溜め部３側に移動する。このとき、コンタクト１０ｃ，１０ｄ間に導電性流体６が存在しなくなるから、電極パッド１４，１５間はオフになる。つまり、この接点開閉装置は常開型の接点開閉装置として機能する。 Thus, in a state where the piezoelectric actuator 8 is not energized, the tip of the conductive fluid 6 is stopped between the contact 10b and the contact 10c, so that the contact 10c, 10d is opened by the non-conductive fluid 5, The space between the electrode pads 14 and 15 is turned off. On the other hand, when the piezoelectric actuator 8 is energized, the piezoelectric actuator 8 bends in the thickness direction and presses the pivot 4a, and the diaphragm 4 swells toward the liquid reservoir 3, so that the volume of the liquid reservoir 3 decreases. At this time, the conductive fluid 6 injected into the liquid reservoir 3 is pushed out toward the groove 2, and the conductive fluid 6 moves to a position exceeding the contact 10 d in the groove 2, so that there is a gap between the contacts 10 c and 10 d. Conduction is conducted through the conductive fluid 6, and the electrode pads 14 and 15 are conducted. Thereafter, when the energization of the piezoelectric actuator 8 is stopped, the force that presses the pivot 4a by the piezoelectric actuator 8 is lost, and the diaphragm 4 returns to its original shape. Therefore, the conductive fluid that has been pushed out from the liquid reservoir 3 into the groove 2 6 moves to the liquid reservoir 3 side. At this time, since the conductive fluid 6 does not exist between the contacts 10c and 10d, the space between the electrode pads 14 and 15 is turned off. That is, this contact switching device functions as a normally open type contact switching device.

（実施形態２）
本発明の実施形態２を図３に基づいて説明する。尚、接点部及び凹所２０以外の構成は実施形態１と同様なので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。 (Embodiment 2)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, since structures other than a contact part and the recess 20 are the same as that of Embodiment 1, the same code | symbol is attached | subjected to a common component and the description is abbreviate | omitted.

上述の実施形態１では、ガラス基板７において溝部２の直線部分２ａに対向する部位にコンタクト１０ａ…を設けているのに対して、本実施形態では、図３（ａ）（ｂ）に示すようにガラス基板７において溝部２と対向する部位以外の部位にコンタクト１０ａ…を形成するとともに、ガラス基板７の表面において各コンタクト１０ａ…から溝部２と対向する位置まで導体パターン２１を形成してある。ここで、各コンタクト１０ａ…と各コンタクト１０ａ…にそれぞれ導通する導体パターン２１とで接点部が構成され、各接点部（すなわちコンタクト１０ａ…および導体パターン２１）に対向するシリコン基板１の部位には、コンタクト１０ａ…および導体パターン２１の投影範囲を少なくとも含む領域に、導電性流体６が表面張力によって入り込めない程度の深さの凹所２０を形成してある。 In the first embodiment described above, the contacts 10a... Are provided in the glass substrate 7 at the portion facing the linear portion 2a of the groove 2, whereas in the present embodiment, as shown in FIGS. In addition, contacts 10a... Are formed in a portion of the glass substrate 7 other than the portion facing the groove portion 2, and a conductor pattern 21 is formed from the respective contacts 10a to a position facing the groove portion 2 on the surface of the glass substrate 7. Here, a contact portion is constituted by each contact 10a... And a conductor pattern 21 electrically connected to each contact 10a..., And a portion of the silicon substrate 1 facing each contact portion (that is, the contact 10a... And the conductor pattern 21). In the region including at least the projection range of the contacts 10a ... and the conductor pattern 21, a recess 20 having a depth that prevents the conductive fluid 6 from entering due to surface tension is formed.

ここで、凹所２０の平面視の形状は、長方形の長手方向一端側の角部を丸めたような形状に形成されており、接点部の投影範囲よりも広い範囲に形成されているので、ガラス基板７をシリコン基板１に重ねた場合でもコンタクト１０ａ…及び導体パターン２１がガラス基板７と接触することはなく、陽極接合の際にコンタクト１０ａ…や導体パターン２１にシリコンが付着するのを防止でき、電気的接続の信頼性を向上させることができる。また、凹所２０の深さ寸法は、導電性流体６が表面張力によって入り込めない程度の深さに形成されているので、導電性流体６の一部が凹所２０内に入り込むことで、溝部２を移動する導電性流体６の量が減り、接点部の開閉動作が不安定になるのを防止できる。 Here, the shape of the recess 20 in plan view is formed in a shape that rounds the corner of one end in the longitudinal direction of the rectangle, and is formed in a wider range than the projection range of the contact portion. Even when the glass substrate 7 is stacked on the silicon substrate 1, the contacts 10a ... and the conductor pattern 21 do not come into contact with the glass substrate 7, and silicon is prevented from adhering to the contacts 10a ... or the conductor pattern 21 during anodic bonding. And the reliability of electrical connection can be improved. Moreover, since the depth dimension of the recess 20 is formed to such a depth that the conductive fluid 6 cannot enter due to surface tension, a part of the conductive fluid 6 enters the recess 20, It is possible to prevent the amount of the conductive fluid 6 moving through the groove portion 2 from being reduced, and the opening / closing operation of the contact portion from becoming unstable.

また更に、コンタクト１０ａ…は、ガラス基板７において溝部２と対向する部位以外の部位に形成され、導電性流体６と反応しにくい材料で形成された導体パターン２１が溝部２内の導電性流体６と接触するので、コンタクト１０ａ…が導電性流体に直接接触することはなく、コンタクト１０ａ…が導電性流体６と反応して、コンタクト１０ａ…の電気的な特性が変化するのを防止することができる。 Further, the contacts 10a ... are formed in a portion of the glass substrate 7 other than the portion facing the groove portion 2, and the conductive pattern 21 formed of a material that does not easily react with the conductive fluid 6 is formed in the conductive fluid 6 in the groove portion 2. The contacts 10a ... do not come into direct contact with the conductive fluid, and the contacts 10a ... can react with the conductive fluid 6 to prevent the electrical characteristics of the contacts 10a ... from changing. it can.

ところで、本実施形態ではコンタクト１０ａ…が配置される溝部２の部位を直線状に形成しているが、図４に示すように溝部２の一部に、平面視の形状がジグザグ状に形成された蛇行溝２ｂを設けるとともに、蛇行溝２ｂの円弧部分の内側に各コンタクト１０ａ…を配置するようにしても良く、溝部２（蛇行溝２ｂ）が形成された範囲内でコンタクト１０ａ…を形成することができるから、接点開閉装置の小型化を図ることができる。 By the way, in this embodiment, although the site | part of the groove part 2 where the contact 10a ... is arrange | positioned is formed in linear form, as shown in FIG. 4, the shape of planar view is formed in a part of groove part 2 in zigzag form. Further, the meandering grooves 2b may be provided, and the respective contacts 10a ... may be arranged inside the arc portion of the meandering groove 2b, and the contacts 10a ... are formed within the range where the grooves 2 (meandering grooves 2b) are formed. Therefore, the contact switching device can be downsized.

なお、上述の各実施形態では駆動手段として圧電アクチュエータ８を用い、圧電アクチュエータ８を用いてダイアフラム４を膨らませることによって、液溜め部３の容積を変化させ、液溜め部３から溝部２側へ導電性流体６を移動させているが、駆動手段を圧電アクチュエータ８に限定する趣旨のものではなく、駆動手段として外部より磁界を与えて導電性流体６を移動させる電磁石装置や、導電性流体６を加熱して導電性流体６の体積を変化させることで導電性流体６を移動させるヒータなど、使用用途に併せて適宜の駆動手段を選択して使用すれば良い。 In each of the above-described embodiments, the piezoelectric actuator 8 is used as the driving means, and the diaphragm 4 is inflated using the piezoelectric actuator 8 to change the volume of the liquid reservoir 3 so that the liquid reservoir 3 is moved to the groove 2 side. Although the conductive fluid 6 is moved, the drive means is not limited to the piezoelectric actuator 8. The drive means is an electromagnet device that moves the conductive fluid 6 by applying a magnetic field from the outside, or the conductive fluid 6. An appropriate drive means may be selected and used in accordance with the intended use, such as a heater that moves the conductive fluid 6 by heating the fluid and changing the volume of the conductive fluid 6.

なお、本発明の精神と範囲に反することなしに、広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は、特定の実施形態に制約されるものではない。 It should be noted that a wide variety of different embodiments can be configured without departing from the spirit and scope of the present invention, and the present invention is not limited to a specific embodiment.

実施形態１を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は下面図、（ｃ）はＡ−Ｂ断面図、（ｄ）はＣ−Ｄ断面図、（ｅ）はＥ−Ｆ断面図である。Embodiment 1 is shown, (a) is a top view, (b) is a bottom view, (c) is an AB cross-sectional view, (d) is a CD cross-sectional view, and (e) is an EF cross-sectional view. is there. 同上を示し、図１（ｅ）のＧ部拡大図である。It is the G section enlarged view of FIG.1 (e) which shows the same as the above. 実施形態２を示し、（ａ）は一部拡大せる下面図、（ｂ）は要部断面図である。Embodiment 2 is shown, (a) is a partially enlarged bottom view, (b) is a cross-sectional view of the main part. 同上の他の構成を示し、（ａ）は下面図、（ｂ）はＡ−Ｂ断面図である。The other structure same as the above is shown, (a) is a bottom view, and (b) is a cross-sectional view along AB. 同上を示し、図４（ｂ）のＣ部拡大図である。It is the C section enlarged view of FIG.4 (b) which shows the same as the above. 従来例を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は下面図、（ｃ）はＡ−Ｂ断面図、（ｄ）はＣ−Ｄ断面図、（ｅ）はＥ−Ｆ断面図である。A conventional example is shown, (a) is a top view, (b) is a bottom view, (c) is an AB cross-sectional view, (d) is a CD cross-sectional view, and (e) is an EF cross-sectional view. .

Explanation of symbols

１シリコン基板
２溝部
３液溜め部
４ダイアフラム
６導電性流体
７ガラス基板
８圧電アクチュエータ
１０ａ〜１０ｄコンタクト
２０凹所 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Groove part 3 Liquid reservoir part 4 Diaphragm 6 Conductive fluid 7 Glass substrate 8 Piezoelectric actuator 10a-10d Contact 20 Recess

Claims

A silicon substrate in which a groove serving as a fluid flow path is formed on one surface, a conductive fluid movably disposed in the groove, a glass substrate anodically bonded to one surface of the silicon substrate so as to close the groove, A plurality of contact portions respectively formed on the glass substrate so that at least a part thereof faces the groove portion, and the conductive fluid is moved in the groove portion, thereby conducting or opening between the contact portions via the conductive fluid. A contact having a depth sufficient to prevent the conductive fluid from entering due to surface tension in a plurality of regions each including at least a projection range of each contact portion on the silicon substrate. Switchgear.

2. The contact switching device according to claim 1, wherein each of the contact portions is a contact formed at a portion of the glass substrate facing the groove portion.

Each contact portion is made of a contact formed on a portion of the glass substrate other than the portion facing the groove, and a metal material having low reactivity with the conductive fluid, and from a position facing the groove on the surface of the glass substrate. 2. The contact switching device according to claim 1, wherein the contact switching device comprises a conductor pattern formed up to the contact.

4. The contact switching apparatus according to claim 3, wherein at least a part of the groove is formed in an arc shape in plan view, and the contact is formed inside the arc-shaped groove in the glass substrate.