JP2003249136A - 接点構造、接点開閉器、計測装置及び無線機 - Google Patents
接点構造、接点開閉器、計測装置及び無線機Info
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Abstract
通過時の信号損失が少ない高周波特性に優れた接点構
造、接点開閉器、計測装置及び無線機を提供する。 【解決手段】 接点閉成時には、高周波信号は、固定接
点102dから可動接点106へ移る際に、固定接点1
02d間の凸部106aへ向かい凸部106aを通過す
るので、従来のようにいままで通ってきた信号線102
c及び固定接点102dの側面及び下面が突然無くなる
ことがなく、伝送線路の特性インピーダンスのミスマッ
チングが軽減し、高周波特性が向上する。
Description
用いた接点開閉器に関し、例えば、ICテスタ、半導体
製造装置等の計測装置、携帯電話、PDA等の無線機に
用いられるものである。
の静電マイクロリレーとして、図11に示す構成(特開
2000−113792に掲載)のものがある。
基板102の上面に設けた接続パッド102aの上側に
可動基板103が弾性支持され、固定基板102の上面
に形成した固定電極102bと、可動基板103の下面
に形成した可動電極103aとが対向している。なお、
可動基板103と可動電極103aは同一部材からなっ
ていてもよい。
104で支持された可動接点部105を持っており、固
定基板102上面にある信号線102c上の対向する部
分にある可動基板103は、高周波特性を向上させるた
め、支持部104及び可動接点部105を除く信号線1
02cに対向する箇所が切り取られている。
に電圧を印加して静電引力を発生させ、可動電極103
aを固定電極102bに吸引することにより、可動基板
103を撓ませて可動接点106を一対の固定接点10
2dにまたがって閉成するようになっている。可動接点
106は支持部104に揺動支持された可動接点部10
5の下面に予め形成されている。また、一対の固定接点
102dは一対の信号線102cの対向する端部に予め
形成されている。
の接点閉成により、信号は一方の信号線102cを通り
固定接点102dから可動接点106に伝達され、さら
に可動接点106を経由して他方の固定接点102dか
ら信号線102cへと伝達される。なお、固定電極10
2dは信号線102cのGNDと兼用されている。
イクロリレー101における、可動接点106と一対の
固定接点102dとの接点閉成時の断面は、図11のA
−A断面及びB−B断面が閉成して表された図12に示
すような構成となっている。
2dの上面に可動接点106の下面が接触し、固定接点
102d間の上方に可動接点106がまたがって橋渡し
され、固定接点102d間に空間Rが形成される。
号は、表皮効果により導体の表面を通る。したがって、
上記の静電マイクロリレー101では、1GHzを超え
るような高周波信号は、信号線102cの上面、側面及
び下面を通り、信号線102cと断面形状が一致してい
る特性インピーダンスが一定の固定接点102dへと向
かう。
には、高周波信号は、固定接点102dから可動接点1
06へ移る際に、固定接点102d間の空間Rへ向かっ
てしまい、いままで通ってきた信号線102c及び固定
接点102dの側面及び下面が突然無くなり、ミスマッ
チングを起こす。
した固定接点102dと可動接点106の接点部分をロ
ス無く通るが、高周波信号は、図12に示すように2本
の信号線102c間の空間Rで伝送線路の特性インピー
ダンスにミスマッチングが発生し、GNDとの電界の放
射状態が変化し、高周波特性が低下する。
ためになされたもので、その目的とするところは、簡単
な構造で、安価で簡単に製作できる接点通過時の信号損
失が少ない高周波特性に優れた接点構造、接点開閉器、
計測装置及び無線機を提供することにある。
に、本発明の接点構造にあっては、固定基板に対向配設
した可動基板の可動接点を、前記固定基板の一対の固定
接点にまたがって接離可能とする接点構造であって、前
記可動接点には、接点閉成時に前記一対の固定接点間に
位置する高周波信号伝送部を設けたことを特徴とする。
固定接点間の隙間に位置し、高周波信号は高周波信号伝
送部を通過するので、伝送線路の特性インピーダンスの
ミスマッチングが軽減し、高周波特性が向上する。
記一対の固定接点に非接触であることが好適である。
点に接触することによる摩擦で固定接点と可動接点とを
接離するアクチュエータ動作が妨げられることが防止で
きる。
記一対の固定接点に接触することが好適である。
信号伝送部を通過し易くなり、伝送線路の特性インピー
ダンスのミスマッチングがより軽減し、高周波特性が向
上する。
記一対の固定接点にまたがって接触した前記可動接点か
ら前記一対の固定接点間の隙間に突出した凸部であるこ
とが好適である。
固定接点間の隙間に位置することができる。
記一対の固定接点にまたがって接触し、前記一対の固定
接点間に挟まれることが好適である。
成時に一対の固定接点に接触することができる。
本体とは異なる材質で形成されたことが好適である。
セスの精度が向上する。
接点と同一の材質で形成されたことが好適である。
部とで伝送線路の比抵抗を合わせることができ、伝送線
路の特性インピーダンスのミスマッチングがより軽減
し、高周波特性が向上する。
点構造を備え、前記可動接点を前記一対の固定接点に接
離することにより、前記一対の固定接点間を電気的に開
閉することを特徴とする。
る。ここで、接点開閉器としては、一対の固定接点をま
たぐ可動接点を有する有接点のマイクロリレーやスイッ
チを示す。例えば、マイクロリレーとしては、その駆動
方式により静電マイクロリレー、圧電マイクロリレー、
熱駆動マイクロリレー、形状記憶合金マイクロリレー、
磁気マイクロリレー等が挙げられる。
構造を備えることを特徴とする。
イクロリレー等は、例えば、ICテスタ、半導体製造装
置等の計測装置に用いられ、測定対象物と計測装置間の
信号を開閉することができる。
造を備えることを特徴とする。
イクロリレー等は、例えば、携帯電話、PDA等の無線
機に用いられ、無線電波信号を開閉することができる。
の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、
この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材
質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がな
い限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨
のものではない。
に本発明の接点構造を適用した例を説明するが、その
他、例えば、圧電マイクロリレー、熱駆動マイクロリレ
ー、形状記憶合金マイクロリレー、磁気マイクロリレ
ー、スイッチ等の有接点の接点開閉器に適用しても同様
の効果を発揮する。
イクロリレーを従来技術と同様の図11を用いて説明す
る。本実施形態に係る静電マイクロリレーは、概略は図
11に示す構成である。
基板102の上面に設けた接続パッド102aの上側に
可動基板103が弾性支持され、固定基板102の上面
に形成した固定電極102bと、可動基板103の下面
に形成した可動電極103aとが対向している。なお、
可動基板103と可動電極103aは同一部材からなっ
ていてもよい。
104で支持された可動接点部105を持っており、固
定基板102上面にある信号線102c上の対向する部
分にある可動基板103は、高周波特性を向上させるた
め、支持部104及び可動接点部105を除く信号線1
02cに対向する箇所が切り取られている。
に電圧を印加して静電引力を発生させ、可動電極103
aを固定電極102bに吸引することにより、可動基板
103を撓ませて可動接点106を一対の固定接点10
2dにまたがって閉成するようになっている。可動接点
106は支持部104に揺動支持された可動接点部10
5の下面に予め形成されている。また、一対の固定接点
102dは一対の信号線102cの対向する端部に予め
形成されている。
の接点閉成により、信号は一方の信号線102cを通り
固定接点102dから可動接点106に伝達され、さら
に可動接点106を経由して他方の固定接点102dか
ら信号線102cへと伝達される。なお、固定電極10
2dは信号線102cのGNDと兼用されている。
101における、可動接点106と一対の固定接点10
2dとの接点閉成時の断面は、図11のA−A断面及び
B−B断面が閉成して表された図1に示すような構成と
なっている。
点102dの上面に可動接点106の本体下面の端部が
接触し、固定接点102d間の上方に平板状の可動接点
106の本体がまたがって橋渡しされている。そして、
本発明の特徴として、可動接点106には、本体下面か
ら固定接点102d間へ突出する高周波信号伝送部とし
ての凸部106aが形成されている。すなわち、閉成時
に一対の固定接点102d間の領域Sに位置する凸部1
06aが設けられている。
点102dの対向する端面と隔てられており、接点閉成
時であっても固定接点102dに非接触状態となるよう
にしている。
06aと固定接点102dとの間では摩擦が発生せず、
接点を開閉する固定接点102dと可動接点106とを
接離するアクチュエータ動作が妨げられることはない。
号は、表皮効果により導体の表面を通る。したがって、
上記の静電マイクロリレー101では、1GHzを超え
るような高周波信号は、信号線102cの上面、側面及
び下面を通り、信号線102cと断面形状が一致してい
る特性インピーダンスが一定の固定接点102dへと向
かう。
は、高周波信号は、固定接点102dから可動接点10
6へ移る際に、固定接点102d間の凸部106aへ向
かい凸部106aを通過するので、従来のようにいまま
で通ってきた信号線102c及び固定接点102dの側
面及び下面が突然無くなることがなく、伝送線路の特性
インピーダンスのミスマッチングが軽減し、高周波特性
が向上する。
2に示す静電マイクロリレーを作製し、評価試験を行っ
た。
ーで、信号線102cの厚みを2.2μm、凸部106
aと対向する固定基板102上のGNDである固定電極
102bの厚みを0.5μmに設定し、可動接点106
の固定接点102d上に接触した可動接点本体から突出
した凸部106aの厚みtを0〜1.7μmの間で変化
させて、高周波信号(2GHzの正弦波で、1dBmの
信号(1dBm=1mWの電力信号のことで、電圧に換
算すると50Ω系の高周波伝送線路の場合0.224V
程度に相当))を伝送して行った。
0log(Pout(接点通過後の信号線102cでの
高周波の出力)/Pin(接点通過前の信号線102c
での高周波の入力))の大きさで判断した。
ように、可動接点106の凸部106aの厚みtが厚く
なるに従いインサーションロスは−0.3dBから−
0.175dB程度へとロスが減少した。
的なインサーションロスの仕様は−0.5〜−1.0d
Bの範囲である。
ことで、伝送線路の特性インピーダンスのミスマッチン
グが軽減し、高周波特性が向上することの効果が確認で
きた。
の製造方法を説明する。ここでは、製造方法の異なる2
種類の方法を説明する。なお、以下の説明では、製造方
法の都合上、凸部106aが下向きとなる実際の使用状
態とは逆に凸部106aが上向きに作製されていく。
製造方法Aを説明する。本製造方法では、可動接点10
6の本体と同種の材料で凸部106aを製造する方法で
ある。
ととなる可動接点部105のSi基板401を用意する
(図4(a))。
6となるAu402をスパッタする(図4(b))。
06の幅だけレジスト403を塗布する(図4
(c))。
い領域をエッチングし、レジスト403が塗布されてい
ない領域のAuを取り除く(図4(d))。
露出させる(図4(e))。
幅だけレジスト404を塗布する(図4(f))。
い領域をエッチングし、レジスト404が塗布されてい
ない領域のAuを所定の可動接点106の本体となる厚
みまで取り除く(図4(g))。
露出させ、凸部106aを作製した(図4(h))。
06aを可動接点106の本体と同材料で作製すること
ができる。
とが同材料であると、固定接点102dと凸部106a
とで伝送線路の比抵抗を合わせることができ、伝送線路
の特性インピーダンスのミスマッチングがより軽減し、
高周波特性が向上する効果を発揮できる。
製造方法Bを説明する。本製造方法では、可動接点10
6の本体と異なる材料で凸部を製造する方法である。
ととなる可動接点部105のSi基板501を用意する
(図5(a))。
6の本体となるRu502及び可動接点106の凸部1
06aとなるAu503を順にスパッタする(図5
(b))。
本体の幅だけレジスト504を塗布する(図5
(c))。
い領域をエッチングし、レジスト504が塗布されてい
ない領域のAu及びRuを取り除く(図5(d))。
露出させる(図5(e))。
幅だけレジスト505を塗布する(図5(f))。
い領域をエッチングし、レジスト505が塗布されてい
ない領域のAuを取り除きRuを露出させる(図5
(g))。
露出させ、凸部106aを作製した(図5(h))。
06aを可動接点106の本体と異なる材料で作製する
ことができる。このため、材料の相違により作製プロセ
スの精度が向上する。
ば、信号線102cと可動接点106の凸部106aと
が同材料であると、固定接点102dと凸部106aと
で伝送線路の比抵抗を合わせることができ、伝送線路の
特性インピーダンスのミスマッチングがより軽減し、高
周波特性が向上する効果を発揮できる。
徴部分である高周波信号伝送部の他の構成について説明
する。なお、以下の説明では第1実施形態とは異なる特
徴部分だけを説明し、その他の構成は第1実施形態と同
様であるので説明を省略する。
1実施形態と同様に可動接点106は高周波信号伝送部
として凸部106bを有する構成のものである。また、
図6の構成については凸部106bが固定接点102d
と接触する構成である。
1における、可動接点106と一対の固定接点102d
との接点閉成時の断面は、図11のA−A断面及びB−
B断面が閉成して表された図6に示すような構成となっ
ている。
点102dの上面に可動接点106の本体下面が接触
し、固定接点102d間の上方に平板状の可動接点10
6の本体がまたがって橋渡しされている。そして、本発
明の特徴として、可動接点106には、本体下面から固
定接点102d間へ突出する高周波信号伝送部としての
凸部106bが形成されている。
って丸みを帯びている形状であり、その一部が一対の固
定接点102dの対向するテーパ状の端面に接触する。
は、可動接点106に近づくにつれて一対の固定接点1
02d間の対向間距離を広げるような形状である。
6bと固定接点102dとの間では高周波信号はさらに
通過し易くなり、伝送線路の特性インピーダンスのミス
マッチングがより軽減し、高周波特性が向上する。
1実施形態と同様に可動接点106は高周波信号伝送部
として凸部106cを有する構成のものである。また、
図7の構成については凸部106cが固定接点と接触す
る構成のものである。
1における、可動接点106と一対の固定接点102d
との接点閉成時の断面は、図11のA−A断面及びB−
B断面が閉成して表された図7に示すような構成となっ
ている。
点102dの上面に可動接点106の本体下面が接触
し、固定接点102d間の上方に平板状の可動接点10
6の本体がまたがって橋渡しされている。そして、本発
明の特徴として、可動接点106には、本体下面から固
定接点102d間へ突出する高周波信号伝送部としての
凸部106cが形成されている。
2dの対向するテーパ状の端面に接触して組み合うテー
パ状の側面を有している。
は、可動接点106に近づくにつれて一対の固定接点1
02d間の対向間距離を広げるような形状である。
6cと固定接点102dとの間では隙間も無く組み合う
ため、高周波信号は第2実施形態よりもさらに通過し易
くなり、伝送線路の特性インピーダンスのミスマッチン
グがより軽減し、高周波特性が向上する。
周波信号伝送部106dが固定接点102dと接触する
構成のものである。
1における、可動接点106と一対の固定接点102d
との接点閉成時の断面は、図11のA−A断面及びB−
B断面が閉成して表された図8に示すような構成となっ
ている。
可動接点106の本体下の全体に高周波信号伝送部10
6dが積層して設けられている。
固定接点102dの対向するテーパ状の端面に接触して
組み合うテーパ状の側面を有している。
6の本体が固定接点102dとは接触せずに、高周波信
号伝送部106dが固定接点102dと接触する接点構
造となっている。
は、可動接点106に近づくにつれて一対の固定接点1
02d間の対向間距離を広げるような形状である。
6の本体が固定接点102dとは接触しないが、高周波
信号伝送部106dと固定接点102dとの間では隙間
も無く組み合うため、DC信号の通過はもちろんのこ
と、高周波信号はさらに通過し易くなり、伝送線路の特
性インピーダンスのミスマッチングがより軽減し、高周
波特性が向上する。
態を用いたマイクロリレーを種々の装置に適用した場合
について説明する。
クロリレーを計測装置に適用した場合について説明す
る。
スタや半導体製造装置がある。ICテスタとしては、I
Cの特性を計測する装置である。
ータをさらにアレイ化した大型の設備であり、床面積も
畳2、3畳ほどになる。
数も5000〜10000個と大量になる。
て計測部への使用が想定されることから、計測装置に分
類される。
の一実施形態を用いた計測装置の内部構成について図9
を参照して説明する。図9は、本発明に係る静電マイク
ロリレーの一実施形態を用いた計測装置の内部構成のブ
ロック図である。
イクロリレー903が、内部回路902から測定対象物
(図示せず)に到る各信号線との途中に接続されてお
り、各静電マイクロリレー903をオンオフすることに
より測定対象を切り替えることができる。
レーにおいては、伝送線路の特性インピーダンスのミス
マッチングが軽減し、高周波特性が向上することができ
る。
ーを計測装置に使用した場合は、これら上記実施形態を
用いたマイクロリレーの特性の向上に応じて計測装置自
体の特性も向上させることができる。
ロリレーを無線機に適用した場合について説明する。
やPDAを挙げることができる。
レーにおいては、伝送線路の特性インピーダンスのミス
マッチングが軽減し、高周波特性が向上することができ
る。
ーを無線機に使用した場合は、これら上記実施形態に用
いたマイクロリレーの特性の向上に応じて無線機自体の
特性も向上させることができる。
の一実施形態を用いた無線機の内部構成について図10
を参照して説明する。図10は、前述の本発明に係る静
電マイクロリレーの一実施形態を用いた無線機の内部構
成のブロック図である。
レー1003が、内部回路1002とアンテナ1004
との間に接続されており、静電マイクロリレー1003
をオンオフすることによって、内部回路1002がアン
テナ1004を通じて送受信可能な状態と、送受信でき
ない状態との切り替えを行える構成である。
で、安価で簡単に製作できる接点通過時の信号損失が少
ない高周波特性に優れた接点構造、接点開閉器、計測装
置及び無線機を提供することができる。
の接点構成を示す断面図である。
電マイクロリレーの構成を示す図である。
すグラフである。
の接点構成を示す断面図である。
の接点構成を示す断面図である。
の接点構成を示す断面図である。
た計測装置の内部構成のブロック図である。
用いた無線機の内部構成のブロック図である。
ある。
点構成を示す断面図である。
Claims (10)
- 【請求項1】固定基板に対向配設した可動基板の可動接
点を、前記固定基板の一対の固定接点にまたがって接離
可能とする接点構造であって、 前記可動接点には、接点閉成時に前記一対の固定接点間
に位置する高周波信号伝送部を設けたことを特徴とする
接点構造。 - 【請求項2】前記高周波信号伝送部は、接点閉成時に前
記一対の固定接点に非接触であることを特徴とする請求
項1に記載の接点構造。 - 【請求項3】前記高周波信号伝送部は、接点閉成時に前
記一対の固定接点に接触することを特徴とする請求項1
に記載の接点構造。 - 【請求項4】前記高周波信号伝送部は、接点閉成時に前
記一対の固定接点にまたがって接触した前記可動接点か
ら前記一対の固定接点間の隙間に突出した凸部であるこ
とを特徴とする請求項1、2又は3に記載の接点構造。 - 【請求項5】前記高周波信号伝送部は、接点閉成時に前
記一対の固定接点にまたがって接触し、前記一対の固定
接点間に挟まれることを特徴とする請求項3に記載の接
点構造。 - 【請求項6】前記高周波信号伝送部は、前記可動接点の
本体とは異なる材質で形成されたことを特徴とする請求
項1乃至5のいずれか1項に記載の接点構造。 - 【請求項7】前記高周波信号伝送部は、前記一対の固定
接点と同一の材質で形成されたことを特徴とする請求項
1乃至5のいずれか1項に記載の接点構造。 - 【請求項8】請求項1乃至7のいずれか1項に記載の接
点構造を備え、 前記可動接点を前記一対の固定接点に接離することによ
り、前記一対の固定接点間を電気的に開閉することを特
徴とする接点開閉器。 - 【請求項9】請求項1乃至7のいずれか1項に記載の接
点構造を備えることを特徴とする計測装置。 - 【請求項10】請求項1乃至7のいずれか1項に記載の
接点構造を備えることを特徴とする無線機。
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2002
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