JP2003323840A

JP2003323840A - リレー

Info

Publication number: JP2003323840A
Application number: JP2002127662A
Authority: JP
Inventors: Makoto Moriguchi; 誠森口
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2003-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】例えば２ａ接点構造、ｃ接点構造、ｂ接点構
造などのリレーにおいて、可動接点を駆動して接点間を
速断、速入することができる簡略な構造のリレーを提供
する。【解決手段】固定基板２の表面に固定接点７Ｓ、８
Ｓ、９Ｓを設ける。固定接点８Ｓと９Ｓは、互いに高さ
が異なり、且つ、絶縁スペーサ１２によって互いに電気
的に絶縁されている。固定基板２に対向させるようにし
て固定基板２上に固定された可動側基板３には、屈曲可
能な可動接点２０が設けられており、可動接点２０の一
方端部には固定接点７Ｓが対向し、可動接点２０の他方
端部には固定接点８Ｓ、９Ｓ及び絶縁スペーサ１２が対
向している。また、互いに対向させるようにして固定基
板２には固定電極６が、可動側基板３には可動電極１５
Ａ、１５Ｂが設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はリレーに関する。特
に、本発明は、２ａ接点構造、ｂ接点構造、あるいはｃ
接点構造を有する小型のリレー（マイクロリレー）に関
する。

【０００２】

【背景技術】半導体を用いたマイクロリレーにおいて
は、静電力や電磁力、圧電アクチュエータ等を用いて可
動プレートを上下に駆動し、可動プレートに設けられた
可動接点と、可動接点の下方に配置された固定接点とを
交互に開閉させる構造のものがある。

【０００３】図１１に示すマイクロリレーは、特開平５
-２９７８号公報に開示されている２ａ接点構造のリレ
ーであって、静電力を利用したものである。このマイク
ロリレーにおいては、下固定基板９１ａと上固定基板９
１ｂが対向しており、下固定基板９１ａの上面に設けら
れた固定側駆動電極９２の上にエレクトレット９３、９
４が形成され、上固定基板９１ｂの下面に設けられた固
定側駆動電極９２の下面にエレクトレット９５、９６が
形成されている。エレクトレット９３とエレクトレット
９５が対向し、エレクトレット９４とエレクトレット９
６が対向しており、エレクトレット９３及び９６の表面
はプラスに帯電し、エレクトレット９４及び９５の表面
はマイナスに帯電している。

【０００４】下固定基板９１ａと上固定基板９１ｂとの
間に形成された空間には可動側駆動電極９７が配設され
ており、可動側駆動電極９７は軸Ｐによって支持されて
おり、軸Ｐを支点として揺動するようになっている。可
動側駆動電極９７の下面両端には可動接点９８ａ、９８
ｂが設けられており、下固定基板９１ａの上面には可動
接点９８ａ、９８ｂに対向させて固定接点９９ａ、９９
ｂが形成されている。

【０００５】しかして、このマイクロリレーにおいて
は、固定側駆動電極９２と可動側駆動電極９７の電位が
同じであれば、図１１のように可動接点９８ａ、９８ｂ
と固定接点９９ａ、９９ｂの間が開成されている。固定
接点９９ａと可動接点９８ａの間を閉成するには、可動
側駆動電極９７にプラス電圧を印加して正電位に保つ
と、静電力によって可動側駆動電極９７がエレクトレッ
ト９４及び９５に吸引されると共にエレクトレット９３
及び９６に反発されて軸Ｐの周りに回動し、可動接点９
８ａが固定接点９９ａに接触する。逆に、固定接点９９
ｂと可動接点９８ｂの間を閉成するには、可動側駆動電
極９７にマイナス電圧を印加して負電位に保つと、静電
力によって可動側駆動電極９７がエレクトレット９３及
び９６に吸引されると共にエレクトレット９４及び９５
に反発されて軸Ｐの周りに回動し、可動接点９８ｂが固
定接点９９ｂに接触する。すなわち、このマイクロリレ
ーにおいては、軸Ｐを中心にして回動自在に枢支された
可動側駆動電極９７の電位をゼロ電位、プラス電位、マ
イナス電位と切り替えるようになっており、ゼロ電位の
ときに２組の接点対がいずれも開いた状態となるように
し、プラス電位又はマイナス電位のときにそれぞれ、一
方の接点対が開き他方の接点対が閉じた状態、あるい
は、一方の接点対が閉じて他方の接点対が開いた状態と
なるようにしている。

【０００６】また、別の従来例として、特開平２０００
-２２２９９２に開示されたマイクロリレーがある。図
示しないが、このマイクロリレーは、コイルにより発生
させた電磁力によって２組の固定接点と可動接点を交互
に開閉できるようにしたものである。

【０００７】しかしながら、これらのマイクロリレーで
は、可動側駆動電極の上下に固定側駆動電極を対向させ
た重層的な構造となるため、製造プロセスが多くなり、
そのためコストが高くつくという問題がある。また、マ
イクロリレーでは、可動接点と固定接点を速断、速入す
る必要があるので、可動接点を固定接点に接触させる際
にも、可動接点を固定接点から切り離して離間させる際
にも静電力や電磁力が必要となり、相反した方向に発生
する力を少なくとも２つ以上発生させる必要があり、そ
の結果、マイクロリレーの構造が複雑になり、サイズも
大きくなっていた。

【０００８】

【発明の開示】本発明は上記従来例の解決課題に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、可動接
点を駆動して固定接点間を閉じるだけの単純な構造以外
のリレー、例えば２ａ接点構造、ｃ接点構造、ｂ接点構
造などのリレーにおいて、可動接点を駆動して接点間を
速断、速入するための構成を簡略にすることにある。

【０００９】本発明の第１のリレーは、固定基板の表面
に共通固定接点と、互いに高さが異なり、かつ、互いに
電気的に絶縁された複数の切換固定接点とを設け、弾性
的に屈曲可能な可動接点を、一方端部に前記共通固定接
点を対向させると共に他方端部に前記切換固定接点を対
向させて弾性的に支持し、前記可動接点を前記共通固定
接点及び前記切換固定接点に向けて駆動させる駆動手段
を設け、前記可動接点の駆動力に応じて前記可動接点と
前記各固定接点とが接離する状態を変化させるようにし
たことを特徴としている。

【００１０】本発明の第１のリレーにあっては、可動接
点を共通固定接点及び切換固定接点側へ駆動する駆動手
段を備えているので、可動接点を駆動することにより可
動接点をいずれかの固定接点に接触させることができ
る。また、駆動手段の駆動力を除くと、可動接点を弾性
支持している力で可動接点が元の位置に復帰させられ
る。よって、駆動手段としては、可動接点を固定接点
（共通固定接点及び切換固定接点）と反対側へ駆動させ
るものは必要なく、可動接点を固定接点側へ駆動できる
ものだけがあればよい。よって、このような構造のリレ
ーによれば、リレーの構造を簡略にすることができ、リ
レーの製造が容易になると共にリレーの薄型化を図るこ
とができる。

【００１１】また、このリレーにあっては、可動接点の
端部に対向している切換固定接点の高さが互いに異なっ
ており、さらに、弾性変形可能な可動接点を用いている
ので、各固定接点の配置や形状、可動接点の初期位置、
可動接点の断面形状などによって種々の構造のリレーを
作製することができ、可動接点の駆動力を変化させるこ
とによって接点動作状態を変えることができる。

【００１２】例えば、第１のリレーの一実施態様として
は、２つの切換固定接点を備え、前記駆動手段により前
記可動接点を駆動していない場合には、前記可動接点は
前記固定接点及び前記切換固定接点のいずれにも接触せ
ず、前記可動接点を比較的小さな力で駆動している場合
には、前記可動接点は一方の前記切換固定接点に接触す
ることなく前記共通固定接点及び他方の切換固定接点に
接触し、前記可動接点を比較的大きな力で駆動している
場合には、前記可動接点は他方の前記切換固定接点に接
触することなく前記共通固定接点及び一方の前記切換固
定接点に接触するものがある。このような実施態様によ
れば、常開で切換型の（いわゆる２ａ接点構造の）リレ
ーを得ることができる。

【００１３】また、第１のリレーの別な実施態様として
は、２つの切換固定接点を備え、前記駆動手段により前
記可動接点を駆動していない場合には、前記可動接点は
一方の切換固定接点に接触することなく前記共通固定接
点及び他方の前記固定接点に接触し、前記可動接点を駆
動している場合には、前記可動接点は他方の前記切換固
定接点に接触することなく前記共通固定接点及び一方の
切換固定接点に接触するものがある。このような実施態
様によれば、常閉で切換型の（いわゆるｃ接点構造の）
リレーを得ることができる。

【００１４】また、第１のリレーのさらに別な実施態様
においては、前記各切換固定接点間に絶縁体を設け、絶
縁体の高さを当該絶縁体に隣接する切換固定接点のうち
一方の切換固定接点よりも高く、かつ、他方の切換固定
接点よりも低くしている。この実施形態によれば、切換
固定接点間を確実に絶縁できるほか、可動接点を絶縁体
に当てることでオフにしようとする切換固定接点を強制
的に可動接点から切り離させることができる。

【００１５】また、第１のさらに別な実施態様において
は、前記可動接点の厚みが均一でなく、可動接点の厚み
を連続的に、あるいは不連続に変化させることにより、
可動接点が各固定接点に当接したときの湾曲具合を調整
することができる。

【００１６】本発明の第２のリレーは、固定基板の表面
に第１の固定接点と第２の固定接点と２箇所の絶縁体を
設け、弾性的に屈曲可能な可動接点を、一方端部に前記
第１の固定接点及び前記絶縁体のうち一方の絶縁体を対
向させると共に他方端部に前記第２の固定接点及び前記
絶縁体のうち他方の絶縁体を対向させて弾性的に支持
し、前記可動接点を前記第１及び第２の固定接点に向け
て駆動する駆動手段を設け、前記駆動手段により前記可
動電極を駆動していない場合には、前記可動接点は前記
第１の固定接点及び前記第２の固定接点に接触し、前記
可動電極を駆動している場合には、前記可動接点は前記
絶縁体で弾性変形させられることによって前記第１及び
第２の固定接点から離間することを特徴としている。

【００１７】本発明の第２のリレーにあっては、可動接
点を第１及び第２の固定接点側へ駆動する駆動手段を備
えているので、可動接点を駆動することにより可動接点
をいずれかの固定接点に接触させることができる。ま
た、駆動手段の駆動力を除くと、可動接点を弾性支持し
ている力で可動接点が元の位置に復帰させられる。よっ
て、駆動手段としては、可動接点を第１及び第２の固定
接点と反対側へ駆動させるものは必要なく、可動接点を
固定接点側へ駆動できるものだけがあればよい。よっ
て、このような構造のリレーによれば、リレーの構造を
簡略にすることができ、リレーの製造が容易になると共
にリレーの薄型化を図ることができる。

【００１８】また、このリレーにあっては、前記駆動手
段により前記可動電極を駆動していない場合には、前記
可動接点は前記第１の固定接点及び前記第２の固定接点
に接触し、前記可動電極を駆動している場合には、前記
可動接点は前記絶縁体で弾性変形させられることによっ
て前記第２の固定接点から離間させられる。よって、こ
のような実施態様によれば、常閉型の（いわゆるｂ接点
構造の）リレーを得ることができる。

【００１９】本発明の第１及び第２のリレーの実施態様
における前記駆動手段は、前記固定基板に設けられた固
定電極と前記可動接点と一体に形成された可動電極とか
らなり、前記固定電極と前記可動電極との間に発生させ
られた静電引力によって前記可動接点を駆動するものと
なっている。駆動手段としては、これ以外にも電磁力を
用いたものやバイメタルを用いたものなども可能である
が、このような静電引力を利用した駆動手段によれば、
薄い固定電極と可動電極を対向させるだけでよいので、
駆動電極を薄くすることができ、ひいてはリレーの薄型
化を図ることができる。しかも、バイメタルなどに比較
して応答性も優れる。

【００２０】なお、この発明の以上説明した構成要素
は、可能な限り任意に組み合わせることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
にかかる実施形態を添付図面に従って説明する。図１は
本発明の一実施形態による静電型のマイクロリレーの構
造を示す分解斜視図、図２は当該マイクロリレーの概略
平面図、図３（ａ）は図２のＡ部拡大図、図３（ｂ）は
図２のＸ１−Ｘ１線断面図、図３（ｃ）は図２のＸ２−
Ｘ２線断面図である。このマイクロリレー１は、大きく
は固定基板２、可動側基板３及びキャップ（図示せず）
に分けることができ、固定基板２の上面に可動側基板３
を取り付けて一体化し、固定基板２とキャップの間に形
成された空間に、固定基板２上面の構造と可動側基板３
を封止している。

【００２２】図１に示すように、上記固定基板２は、ガ
ラス基板やシリコン基板からなる基板４の上面に絶縁層
５を所定パターンとなるように形成し、絶縁層５の上に
固定電極６、一組の信号線７、８、９、複数の電極パッ
ド１０および可動電極駆動用電極パッド１１を設けたも
のである。基板４の上面中央部では、信号線７と信号線
８、９とが、互いに小さな間隙を隔てて対向し、一直線
上に配置されている。信号線８は、絶縁スペーサ１２を
介して信号線９の外周面を囲むように形成されており、
信号線８と信号線９は互いに電気的に絶縁されている。
図３（ｂ）から分かるように、信号線９及び絶縁スペー
サ１２の高さ（厚み）は、信号線７の厚みとほぼ等しく
なっており、信号線８の高さは信号線９及び絶縁スペー
サ１２よりも一段低くなっている。また、信号線７と信
号線８、９との各対向側端部は、それぞれ固定接点（共
通接点）７Ｓと固定接点８Ｓ、９Ｓとなっており、その
反対側の端部は、それぞれ電極パッド７Ｐ、８Ｐ、９Ｐ
となっている。

【００２３】信号線７、８、９の両側にはそれぞれ比較
的面積の大きな固定電極６が設けられており、両側の固
定電極６どうしは、信号線７及び８の間の間隙を通って
互いに繋がっている。固定電極６の表面は絶縁膜２１で
被覆されており、両側の固定電極６の両端部はそれぞれ
電極パッド１０に導通している。

【００２４】可動側基板３はシリコン基板を加工して構
成されており、ほぼ中央に形成された可動接点部１３の
両側に弾性支持部１４Ａ、１４Ｂを介して可動電極１５
Ａ、１５Ｂが形成されており、各可動電極１５Ａ、１５
Ｂには弾性屈曲部１６Ａ、１６Ｂを介してアンカー１７
Ａ、１７Ｂが設けられている。弾性屈曲部１６Ａ、１６
Ｂは、可動電極１５Ａ、１５Ｂの両側縁に沿って設けた
スリット１８により形成され、弾性屈曲部１６Ａ、１６
Ｂの端部からそれぞれアンカー１７Ａ、１７Ｂが下面側
へ突出している。弾性支持部１４Ａ、１４Ｂは、可動電
極１５Ａ、１５Ｂと可動接点部１３とを連結する幅狭の
梁であり、接点閉成時、弾性屈曲部１６Ａ、１６Ｂより
も大きな弾性力を得られるように構成されている。ま
た、可動接点部１３の下面には、絶縁膜１９を介してＡ
ｕ等の金属からなる可動接点２０が設けられている。可
動側基板３は、図３（ｃ）に示すように、下面側に突出
したアンカー１７Ａ、１７Ｂを固定基板２の上面２箇所
にそれぞれ固定することによって固定基板２の上方で浮
かせた状態で弾性的に支持されており、それによって可
動電極１５Ａ、１５Ｂが固定電極６Ａ、６Ｂと対向す
る。一方のアンカー１７Ａは、可動電極駆動用接続パッ
ド１１に接続されている。また、図３（ａ）に示すよう
に、可動接点部１６（可動接点２０）が両固定接点７
Ｓ、８Ｓ、９Ｓ間を跨ぐようにして対向する。

【００２５】次に、このマイクロリレー１の動作を図４
を参照して説明する。固定電極６と可動電極１５Ａ、１
５Ｂとの間に電圧を印加していない状態では、図４
（ａ）に示すように、固定基板２と可動側基板３とは平
行を保持し、可動接点２０がいずれの固定接点７Ｓ、８
Ｓ、９Ｓからも開離している。その結果、固定接点７Ｓ
と固定接点８Ｓ、９Ｓ間は開かれていて、信号線７と信
号線８、９間は絶縁されている。

【００２６】次に、電極パッド１０や可動電極駆動用接
続パッド１１等を通じて可動電極１５Ａ、１５Ｂと固定
電極６との間に電圧を印加すると、可動電極１５Ａ、１
５Ｂと固定電極６との間には静電引力が発生する。この
静電引力により可動電極１５Ａ、１５Ｂが弾性屈曲部１
６Ａ、１６Ｂの弾性力に抗して固定電極６に接近する
と、可動電極１５Ａ，１５Ｂと固定電極６との距離が短
くなるので、一層静電引力が大きくなり、ついには、図
４（ｂ）に示すように、可動接点２０の両端部が固定接
点７Ｓ及び９Ｓに当接する。可動接点２０が固定接点７
Ｓ、９Ｓに接触すると、静電引力のために弾性支持部１
４Ａ、１４Ｂが弾性的に撓ませられ、それによって可動
接点２０が固定接点７Ｓ及び９Ｓに十分に接触させられ
るが、可動接点２０が固定接点８Ｓに接触する前に弾性
支持部１４Ａ、１４Ｂ及び弾性屈曲部１６Ａ、１６Ｂの
弾性復帰力と静電引力とが釣り合い、可動接点２０が静
止する。その結果、可動接点２０を介して固定接点７Ｓ
と固定接点９Ｓとが電気的に導通させられ、信号線７及
び９間が閉じられる。これに対し、可動接点２０は固定
接点８Ｓには接触しないので、固定接点７Ｓと固定接点
８Ｓとは絶縁状態にあり、信号線７及び８間は開かれて
いる。

【００２７】可動電極１５Ａ、１５Ｂと固定電極６との
間にさらに大きな電圧を印加すると、両電極間に大きな
静電引力が働くために弾性屈曲部１６Ａ、１６Ｂがより
大きく撓んで可動電極１５Ａ、１５Ｂが絶縁膜２１を介
して固定電極６に吸着される。大きな静電引力が働くた
め、このとき図４（ｃ）に示すように、可動接点部１３
が弓なりに湾曲し、可動接点２０が固定接点９Ｓから離
れて固定接点８Ｓに接触し、その状態で安定する。な
お、このとき絶縁スペーサ１２は、固定接点８Ｓ、９Ｓ
間や信号線８、９間を絶縁するだけでなく、可動接点２
０に当接して可動接点部１３を大きく撓ませ、可動接点
２０が固定接点９Ｓに接触するのを防止する働きをして
いる。その結果、可動接点２０を介して固定接点７Ｓと
固定接点８Ｓとが電気的に導通させられ、信号線７及び
８間が閉じられる。これに対し、可動接点２０は固定接
点９Ｓから開離しているので、固定接点７Ｓと固定接点
９Ｓとは絶縁状態にあり、信号線７及び９間は開かれて
いる。

【００２８】また、可動電極１５Ａ、１５Ｂと固定電極
６との間の電圧を解除すると、弾性支持部１４Ａ、１４
Ｂと弾性屈曲部１６Ａ、１６Ｂとの弾性復帰力によって
可動電極１５Ａ、１５Ｂが固定電極６から離れた後、弾
性屈曲部１６Ａ、１６Ｂの弾性復帰力によって可動接点
２０が固定接点８Ｓ又は９Ｓから離れ、可動接点部１３
が元の位置に復帰する。

【００２９】よって、この実施形態のマイクロリレー１
では、静電引力の強さ（又は、印加電圧の大きさ）を制
御することによって可動接点２０を固定接点７Ｓと固定
接点８Ｓ又は９Ｓのいずれか一方とに選択的に接触させ
て固定接点７Ｓと固定接点８Ｓ又は９Ｓとの間を閉じる
ことができ、２ａ接点構造（２組の常開接点を有するも
の）のリレーを製作することができる。しかも、このマ
イクロリレー１によれば、固定接点７Ｓと固定接点８Ｓ
又は９Ｓ間を開く場合には、弾性支持部１４Ａ、１４Ｂ
や弾性屈曲部１６Ａ、１６Ｂの弾性力を利用して速断動
作させているので、静電引力を発生させる機構は可動接
点２０を閉じる際に必要となるだけであり、２ａ接点の
マイクロリレーの構造を簡単にすることができる。その
結果、２ａ接点構造のマイクロリレーをより小型化する
ことができ、製造プロセスも簡略にすることができる。
また、このマイクロリレー１は、１組の常開接点を有す
る（１ａ接点構造の）同様な構造のマイクロリレーにお
いて、一方の信号線の構造を上記のような信号線８、９
及び絶縁スペーサ１２からなる構造に置き換えるだけで
容易に２ａ接点構造に変えることができる。

【００３０】つぎに、上記マイクロリレー１の製造方法
の一例を図５〜図７を参照して説明する。ここで、図５
及び図７に示す固定基板２は中央における縦断面を示し
ているが、図６及び図７に示す可動側基板３では、両ア
ンカー１７Ａ、１７Ｂと可動接点２０を通過するように
階段状に裁断した断面を示している。まず、図５（ａ）
に示すようなパイレックス（登録商標）等のガラス基板
からなる基板４の上に絶縁層５を形成し、当該絶縁層５
を所定形状にパターニングする。ついで、図５（ｂ）に
示すように、例えば金属材料の蒸着により、絶縁層５の
上に固定電極６、信号線７、８、９を所望の形状となる
ように形成し、さらに、電極パッド１０及び可動電極駆
動用接続パッド１１を形成する。このとき、固定電極６
の厚みは、信号線７、８、９よりも薄く、また信号線８
は信号線７、９よりも少し薄くなるようにしている。

【００３１】さらに、図５（ｃ）に示すように、固定電
極６の表面を絶縁膜２１で被覆し、信号線８及び信号線
９の間に絶縁スペーサ１２を充填し、絶縁スペーサ１２
で信号線８、９どうしを電気的に分離させる。このと
き、絶縁スペーサ１２の高さは、信号線９の高さにほぼ
等しくなるようにしている。

【００３２】一方、図６に示すように、ＳＯＩ（Silico
n On Insulator）ウエハ２２を用いて可動側基板３の製
作が進められる。ここで用いられているＳＯＩウエハ２
２は、図６（ａ）に示すように、シリコン酸化膜（Ｓｉ
Ｏ_２膜）２３を挟んで２枚のシリコン基板２４を貼り合
わせ、両シリコン基板２４の外面にもシリコン酸化膜２
５、２６を形成したものである。ついで、ＳＯＩウエハ
２２下面のシリコン酸化膜２６を所定パターンにエッチ
ングし、パターニングされたシリコン酸化膜２６をマス
クとし、ＴＭＡＨをエッチング液として下側のシリコン
基板２４の下面をウエットエッチングして図６（ｂ）に
示すように、シリコン基板２４の下面に一対のアンカー
１７Ａ、１７Ｂを突出させ、さらに、シリコン基板２４
の下面中央部に凹所２７を形成する。ついで、ＳＯＩウ
エハ２２の上面及び下面のシリコン酸化膜２５、２６を
フッ酸等で除去する。

【００３３】この後、図６（ｃ）に示すように、ＳＯＩ
ウエハ２２の下面に熱酸化等によってシリコン酸化膜２
８を形成し、一方のアンカー１７Ａの下面の一部でシリ
コン酸化膜２８を部分的に除去して露出させ、この露出
部分を再度ＴＨＡＭを用いてエッチングしてアンカー１
７Ａの下面に凹部２９を形成する。ついで、図６（ｄ）
に示すように、凹所２７内においてシリコン酸化膜２８
の上にＡｕ等の電極材料を蒸着させて可動接点２０を形
成し、アンカー１７Ａの下面の凹部２９内にＡｕ等の電
極材料を蒸着させて接点３０を形成する。可動接点２０
から露出しているシリコン酸化膜２８をエッチングによ
り除去すると、図６（ｅ）に示すように、可動接点２０
の上に残ったシリコン酸化膜２８によって絶縁膜１９が
形成される。

【００３４】こうして固定基板２とＳＯＩウエハ２２の
準備ができると、図７（ａ）に示すように、固定基板２
の上面にアンカー１７Ａ、１７Ｂを置いてＳＯＩウエハ
２２を重ね、陽極接合により固定基板２とＳＯＩウエハ
２２とを接合一体化する。ついで、図７（ｂ）に示すよ
うに、ＴＨＡＭやＫＯＨ等のエッチング液を用いて上側
のシリコン基板２４をエッチング除去してシリコン酸化
膜２３を露出させる。ついで、フッ素系エッチング液を
用いてシリコン酸化膜２３を目的とするパターンにエッ
チングし、シリコン酸化膜２３をマスクとして反応性イ
オンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングにより
シリコン基板２４を型抜きエッチングを行ない、図７
（ｃ）に示すように、可動側基板３の可動接点部１３や
弾性支持部１４Ａ、１４Ｂ、可動電極１５Ａ、１５Ｂ、
弾性屈曲部１６Ａ、１６Ｂ等を形成し、シリコン酸化膜
２３を除去してマイクロリレー１を完成する。なお、必
要に応じて、固定基板２の上面をパイレックス等からな
るキャップで覆って封止する。

【００３５】(第２の実施形態)図８（ａ）（ｂ）は本発
明の別な実施形態によるマイクロリレー３１の概略の構
造及びその動作を表している。この実施形態のマイクロ
リレー３１は、第１の実施形態によるマイクロリレー１
とほぼ同様な構成を有しているが、可動電極１５Ａ、１
５Ｂと固定電極６との間に電圧を印加していない状態で
は、図８（ａ）に示すように、可動接点２０が固定接点
７Ｓ及び９Ｓに接触していて固定接点７Ｓと固定接点９
Ｓの間が閉じた状態となっている。

【００３６】一方、可動電極１５Ａ、１５Ｂと固定電極
６との間に電圧を印加すると、両電極間に大きな静電引
力が働くために弾性屈曲部１６Ａ、１６Ｂと弾性支持部
１４Ａ、１４Ｂが大きく撓んで可動電極１５Ａ、１５Ｂ
が固定電極６に吸引され、図８（ｂ）に示すように、可
動接点２０が湾曲して固定接点９Ｓから離れ、固定接点
７Ｓ及び８Ｓに接触して安定し、固定接点７Ｓと固定接
点８Ｓの間を閉じた状態となる。

【００３７】また、可動電極１５Ａ、１５Ｂと固定電極
６との間の電圧を除去すると、両電極間の静電引力がな
くなるので、弾性屈曲部１６Ａ、１６Ｂと弾性支持部１
４Ａ、１４Ｂの弾性復帰力によって可動接点部１３が元
の位置に戻り、図８（ａ）に示すように、可動接点２０
が固定接点８Ｓから離れ、固定接点７Ｓ及び９Ｓに接触
して安定し、固定接点７Ｓと固定接点９Ｓの間を閉じた
状態に戻る。従って、この実施形態では、可動電極１５
Ａ、１５Ｂと固定電極６との間に電圧を印加した場合
と、印加していない場合とで、固定接点７Ｓの接続側を
固定接点９Ｓと固定接点８Ｓとに切り換えるｃ接点構造
のリレーとなる。

【００３８】なお、この実施形態でも、絶縁スペーサ１
２は電圧印加時に可動接点部１３を大きく湾曲させて可
動接点２０が固定接点８Ｓに確実に接触するようにする
と共に可動接点２０が固定接点９Ｓに接触するのを防止
する働きをしている。また、この実施形態では、信号線
７の先端部の固定接点７Ｓにも段差を形成することによ
り、可動接点２０が湾曲しても確実に固定接点７Ｓに接
触するようにしている。

【００３９】このようなｃ接点構造のマイクロリレー３
１でも、固定接点７Ｓ、８Ｓ、９Ｓや可動接点２０は基
板４の上面や可動接点部１３の下面に設けられているの
で、製造プロセスが複雑になることがない。また、静電
引力による駆動力は、可動接点部１３を引きつけて固定
接点７Ｓ、８Ｓ間を閉じる際に必要となるだけであり、
ｃ接点のマイクロリレーの構造を簡単にすることがで
き、マイクロリレー３１を小型化することができる。

【００４０】（第３の実施形態）図９（ａ）（ｂ）は本
発明のさらに別な実施形態によるマイクロリレー３２の
概略の構造及びその動作を表している。この実施形態の
マイクロリレー３２にあっては、信号線は、固定基板２
の中央部に信号線７と信号線８の２本だけが一直線状に
形成されており、各信号線７、８の対向側の端部に固定
接点７Ｓ、８Ｓが形成されている。また、固定接点７
Ｓ、８Ｓの先端側には、それぞれ固定接点７Ｓ、８Ｓと
ほぼ同じ高さで絶縁スペーサ１２が形成されている。

【００４１】しかして、可動電極１５Ａ、１５Ｂと固定
電極６との間に電圧を印加していない状態では、図９
（ａ）に示すように、可動接点２０が固定接点７Ｓ及び
８Ｓに接触していて固定接点７Ｓと固定接点８Ｓの間が
閉じた状態となっている。

【００４２】一方、可動電極１５Ａ、１５Ｂと固定電極
６との間に電圧を印加すると、両電極間に大きな静電引
力が働くために弾性屈曲部１６Ａ、１６Ｂと弾性支持部
１４Ａ、１４Ｂが大きく撓んで可動電極１５Ａ、１５Ｂ
が固定電極６に吸引され、図９（ｂ）に示すように、可
動接点２０が絶縁スペーサ１２で湾曲させられて固定接
点７Ｓ、８Ｓから離れて安定し、固定接点７Ｓと固定接
点８Ｓの間を開いた状態となる。

【００４３】また、可動電極１５Ａ、１５Ｂと固定電極
６との間の電圧を除去すると、両電極間の静電引力がな
くなるので、弾性屈曲部１６Ａ、１６Ｂと弾性支持部１
４Ａ、１４Ｂの弾性復帰力によって可動接点部１３が元
の位置に戻り、図９（ａ）に示すように、可動接点２０
が固定接点７Ｓ及び８Ｓに接触し、固定接点７Ｓと固定
接点８Ｓの間を閉じた状態に戻る。従って、この実施形
態では、可動電極１５Ａ、１５Ｂと固定電極６との間に
電圧を印加していない場合と、印加している場合とで、
固定接点７Ｓと固定接点８Ｓとの間を開閉するｂ接点構
造のリレーとなる。

【００４４】このようなｂ接点構造のマイクロリレー３
２でも、固定接点７Ｓ、８Ｓや可動接点２０は基板４の
上面や可動接点部１３の下面に設けられているので、製
造プロセスが複雑になることがない。また、静電引力に
よる駆動力は、可動接点部１３を引きつけて固定接点７
Ｓ、８Ｓ間を開く際に必要となるだけであり、ｂ接点の
マイクロリレーの構造を簡単にすることができ、マイク
ロリレーを小型化することができる。

【００４５】（第４の実施形態）図１０（ａ）（ｂ）
（ｃ）は本発明のさらに別な実施形態によるマイクロリ
レー３３の構造と動作を示す概略図である。このマイク
ロリレー３３は、第１の実施形態の２ａ接点構造を有す
るマイクロリレーの改良であって、信号線７の端部の固
定接点７Ｓに段差を施している。また、可動接点２０
は、固定接点８Ｓに対向する箇所と固定接点７Ｓの段の
低い部分７Ｌに対向する箇所との中間領域で厚みが厚く
なっており、それによって可動接点２０の中央部の剛性
を高めている。

【００４６】しかして、このマイクロリレー３３にあっ
ては、固定電極６と可動電極１５Ａ、１５Ｂとの間に電
圧を印加していない状態では、図１０（ａ）に示すよう
に、固定基板２と可動側基板３とは平行を保持し、可動
接点２０がいずれの固定接点７Ｓ、８Ｓ、９Ｓからも開
離している。

【００４７】次に、可動電極１５Ａ、１５Ｂと固定電極
６との間に電圧を印加すると、静電引力により可動電極
１５Ａ、１５Ｂが弾性屈曲部１６Ａ、１６Ｂの弾性力に
抗して固定電極６に吸引され、図１０（ｂ）に示すよう
に、可動接点２０の両端部が固定接点７Ｓの段の高い部
分７Ｈ及び固定接点９Ｓに当接する。その結果、可動接
点２０を介して固定接点７Ｓと固定接点９Ｓとが電気的
に導通させられ、信号線７及び９間が閉じられる。これ
に対し、可動接点２０は固定接点８Ｓには接触せず、固
定接点７Ｓと固定接点８Ｓとは絶縁状態にあり、信号線
７及び８間は開かれている。

【００４８】可動電極１５Ａ、１５Ｂと固定電極６との
間にさらに大きな電圧を印加すると、両電極間に大きな
静電引力が働くために弾性屈曲部１６Ａ、１６Ｂがより
大きく撓んで可動電極１５Ａ、１５Ｂが絶縁膜２１を介
して固定電極６に吸着される。このとき図１０（ｃ）に
示すように、可動接点部１３の両端が絶縁スペーサ１２
及び固定接点７Ｓの段の高い部分７Ｈで弓なりに湾曲さ
せられ、可動接点２０が固定接点９Ｓから離れる。一
方、可動接点２０の厚みの大きな部分の両端が固定接点
７Ｓの段の低い部分７Ｌと固定接点８Ｓに接触し、その
状態で安定する。その結果、可動接点２０を介して固定
接点７Ｓと固定接点８Ｓとが電気的に導通させられ、信
号線７及び８間が閉じられる。このとき、可動接点２０
の厚みの大きな部分は曲がりにくいので、固定接点７Ｓ
の段の低い部分及び固定接点８Ｓとの接触面積が大きく
なり、固定接点７Ｓ、８Ｓ間を安定に閉じることができ
る。これに対し、可動接点２０は固定接点９Ｓから開離
しているので、固定接点７Ｓと固定接点９Ｓとは絶縁状
態にあり、信号線７及び９間は開かれている。

【００４９】また、可動電極１５Ａ、１５Ｂと固定電極
６との間の電圧を解除すると、弾性支持部１４Ａ、１４
Ｂと弾性屈曲部１６Ａ、１６Ｂとの弾性復帰力によって
可動電極１５Ａ、１５Ｂが固定電極６から離れた後、弾
性屈曲部１６Ａ、１６Ｂの弾性復帰力によって可動接点
２０が固定接点７Ｓと固定接点８Ｓ又は９Ｓから離れ、
可動接点部１３が元の位置に復帰する。

【００５０】この実施形態のように、可動接点２０に段
差を形成する方法としては、絶縁膜１９の下面に可動電
極２０を均一な厚みに形成した後、その可動接点２０の
一部をエッチング液により溶かして厚みを薄くするよう
にしてもよい。なお、この実施形態のように、可動接点
２０の厚みを中央部で厚くする構造は、第２の実施形態
のようなｃ接点構造のマイクロリレーに適用することも
できる。

【００５１】また、各実施形態においては、静電マイク
ロリレーについて説明したが、駆動力には静電引力に限
らず、電磁力などを用いてもよい。

【００５２】

【発明の効果】本発明のリレーによれば、可動接点を弾
性支持している力によって可動接点を元の位置に復帰さ
せることができるので、駆動手段としては、可動接点を
固定接点側へ駆動できるものだけがあればよい。よっ
て、このような構造のリレーによれば、リレーの構造を
簡略にすることができ、リレーの製造が容易になると共
にリレーの薄型化を図ることができる。

【００５３】また、本発明のリレーにあっては、種々の
形態及び構成のリレーを簡単な構造によって実現するこ
とが可能になり、例えばいわゆる２ａ接点構造、ｃ接点
構造、ｂ接点構造などのリレーを作製することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる静電型のマイクロ
リレーの分解斜視図である。

【図２】同上のマイクロリレーの概略平面図である。

【図３】(ａ)は図２のＡ部拡大図、（ｂ）は図２のＸ１
−Ｘ１線断面図、（ｃ）は図２のＸ２−Ｘ２線断面図で
ある。

【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上のマイクロリレーの
動作説明図である。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は固定基板の加工工程を説明す
る図である。

【図６】(ａ)〜(ｅ)は可動側基板を製作するためのＳＯ
Ｉウエハの加工工程を説明する図である。

【図７】(ａ)〜(ｃ)は固定基板の上に加工されたＳＯＩ
ウエハを接合して加工することによりマイクロリレーを
完成するまでの工程を説明する図である。

【図８】(ａ)（ｂ）は、本発明の別な実施形態によるマ
イクロリレーの構造と動作を説明する概略図である。

【図９】(ａ)（ｂ）は、本発明のさらに別な実施形態に
よるマイクロリレーの構造と動作を説明する概略図であ
る。

【図１０】(ａ)〜（ｃ）は、本発明のさらに別な実施形
態によるマイクロリレーの構造と動作を説明する概略図
である。

【図１１】従来のマイクロリレーの断面図である。

【符号の説明】

２固定基板３可動側基板６固定電極７、８、９信号線７Ｓ、８Ｓ、９Ｓ固定接点１２絶縁スペーサ１３可動接点部１４Ａ、１４Ｂ弾性支持部１５Ａ、１５Ｂ可動電極１６Ａ、１６Ｂ弾性屈曲部２０可動接点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定基板の表面に共通固定接点と、互い
に高さが異なり、且つ、互いに電気的に絶縁された複数
の切換固定接点とを設け、弾性的に屈曲可能な可動接点
を、一方端部に前記共通固定接点を対向させると共に他
方端部に前記切換固定接点を対向させて弾性的に支持
し、前記可動接点を前記共通固定接点及び前記切換固定
接点に向けて駆動させる駆動手段を設け、前記可動接点
の駆動力に応じて前記可動接点と前記各固定接点とが接
離する状態を変化させるようにしたことを特徴とするリ
レー。
【請求項２】２つの切換固定接点を備え、前記駆動手
段により前記可動接点を駆動していない場合には、前記
可動接点は前記固定接点及び前記切換固定接点のいずれ
にも接触せず、前記可動接点を比較的小さな力で駆動し
ている場合には、前記可動接点は一方の前記切換固定接
点に接触することなく前記共通固定接点及び他方の切換
固定接点に接触し、前記可動接点を比較的大きな力で駆
動している場合には、前記可動接点は他方の前記切換固
定接点に接触することなく前記共通固定接点及び一方の
前記切換固定接点に接触することを特徴とする、請求項
１に記載のリレー。
【請求項３】２つの切換固定接点を備え、前記駆動手
段により前記可動接点を駆動していない場合には、前記
可動接点は一方の切換固定接点に接触することなく前記
共通固定接点及び他方の前記固定接点に接触し、前記可
動接点を駆動している場合には、前記可動接点は他方の
前記切換固定接点に接触することなく前記共通固定接点
及び一方の切換固定接点に接触することを特徴とする、
請求項１に記載のリレー。
【請求項４】前記各切換固定接点間に絶縁体を設け、
絶縁体の高さを当該絶縁体に隣接する切換固定接点のう
ち一方の切換固定接点よりも高く、かつ、他方の切換固
定接点よりも低くしたことを特徴とする、請求項１に記
載のリレー。
【請求項５】前記可動接点は、厚みが均一でないこと
を特徴とする、請求項１に記載のリレー。
【請求項６】固定基板の表面に第１の固定接点と第２
の固定接点と２箇所の絶縁体とを設け、弾性的に屈曲可
能な可動接点を、一方端部に前記第１の固定接点及び前
記絶縁体のうち一方の絶縁体を対向させると共に他方端
部に前記第２の固定接点及び前記絶縁体のうち他方の絶
縁体を対向させて弾性的に支持し、前記可動接点を前記
第１及び第２の固定接点に向けて駆動する駆動手段を設
け、前記駆動手段により前記可動電極を駆動していない
場合には、前記可動接点は前記第１の固定接点及び前記
第２の固定接点に接触し、前記可動電極を駆動している
場合には、前記可動接点は前記絶縁体で弾性変形させら
れることによって前記第１及び第２の固定接点から離間
することを特徴とするリレー。
【請求項７】前記駆動手段は、前記固定基板に設けら
れた固定電極と前記可動接点と一体に形成された可動電
極とからなり、前記固定電極と前記可動電極との間に発
生させられた静電引力によって前記可動接点を駆動する
ものであることを特徴とする、請求項１又は６に記載の
リレー。