JP2007234448A

JP2007234448A - マイクロリレースイッチ

Info

Publication number: JP2007234448A
Application number: JP2006055882A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kameda; 高弘亀田
Original assignee: Miyazaki Epson Corp
Current assignee: Miyazaki Epson Corp
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】感度にバラツキが無いマイクロリレースイッチを提供する。
【解決手段】絶縁材料から成る固定基板１０と、固定基板１０の上面に形成したパターンコイル１１ａ、１１ｂと、固定基板１０の上面にパターンコイル１１ａ、１１ｂとは絶縁状態で形成した２本の高周波線路１４ａ、１４ｂと、水晶材料から成り少なくとも固定基板１０上に形成された２本の高周波線路１４ａ、１４ｂと対向する位置が薄肉部１０ｂとなるように形成されている可動基板２０と、可動基板２０の底面外側にパターンコイル１１ａ、１１ｂと同一方向に形成したパターンコイル２１ａ、２１ｂと、可動基板２０の底面外側にパターンコイル２１ａ、２１ｂとは絶縁状態でコンタクト片２４を形成するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて作製したマイクロリレースイッチに関するものである。

近年、ＭＥＭＳと呼ばれる微小な電気機械システムが注目されている。そして、このようなＭＥＭＳ技術を用いて作製したマイクロリレースイッチ（以下、「ＭＥＭＳスイッチ」という）が各種提案されている。
例えば特許文献１には、面状のベース電極と、少なくとも１つの固定の対応コンタクト片と支持するベース基板が設けられており、さらに少なくとも１つの可動子が設けられており、該可動子が舌片の形で一方の支持体に弾性的に結合されており、ベース電極に対向して位置する可動子電極ならびに対応コンタクト片に対向して位置する可動子コンタクト片を有していて、可動子電極とベース電極との間に電圧が印加された時に、可動子がベース基板に引き付けられるようになっている形式のものにおいて、可動子が少なくとも部分的に撓みトランスデューサとして作用する圧電層を備えており、該圧電層の撓み力が励起時に、ベース電極と可動子電極相互間の静電引付け力を助成するようになっていることを特徴とするマイクロメカニカルなリレーが開示されている。
特表平８−５０６６９０号公報

ところで、上記特許文献１に開示されているマイクロメカニカルなリレーは、圧電体から成る可動子が付着されているベース基体がシリコンにより構成されている。しかしながら、シリコンはエッチングする際に厚みをコントロールすることが難しいため、可動子のベース基体をシリコンにより作製した場合は感度にバラツキが発生するという問題点があった。
そこで、本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、感度にバラツキを抑制できるマイクロリレースイッチを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、絶縁材料から成る固定基板と、固定基板の上面に形成した第１のパターンコイルと、固定基板の上面に第１のパターンコイルとは絶縁状態で形成した２本の高周波線路と、水晶材料から成り、少なくとも固定基板上に形成された２本の高周波線路との間に空隙を介して対向配置された薄肉部を有する可動基板と、可動基板の底面外側に第１のパターンコイルと同一方向に形成した第２のパターンコイルと、可動基板の底面外側に第２のパターンコイルとは絶縁状態で形成したコンタクト片と、を備え、第１のパターンコイルと、第２のパターンコイルに電流を流したときに、第１のパターンコイル及び第２のパターンコイルに発生する磁界の静電引力により、可動基板の薄肉部を変位させて固定基板に形成した２本の高周波線路と可動基板に形成したコンタクト片とが接触するように構成した。このような本発明においては、コンタクト片が形成された可動基板を従来のシリコン材料に代えて水晶材料を用いて形成するようにした。水晶材料は、その圧電効果から厚みを周波数にてモニタリングすることが可能であるため、可動基板の薄肉部の厚みを数１０ｎｍ以内の精度で制御することができる。従って、従来のように可動基板を、シリコン材料を用いて作製する場合に比べて感度のバラツキを抑制することができる。

また本発明は、コンタクト片を第１のパターンコイル及び第２のパターンコイルに電流を流したときに変位量が最大となる位置に形成するようにした。このように構成すると、第１のパターンコイルと第２のパターンコイルに電流を流したときに発生する磁界の静電引力により、可動基板の薄肉部に形成したコンタクト片の変位量が最大になるので、可動基板に形成したコンタクト片により固定基板に形成した２本の高周波線路間を確実に接触させることが可能になる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るマイクロリレースイッチ全体の概略構成を斜視図、図２は本実施形態のマイクロリレースイッチを構成する可動基板と固定基板の平面図、図３は図２に示したＡ−Ａ断面図である。なお、図２（ａ）に示す可動基板の平面図は可動基板の底面外側の構成を上方から見た図が示されている。

図１に示すように本実施形態のマイクロリレースイッチ１は、固定基板１０と、この固定基板１０の上方に配置された可動基板２０とにより構成される。
固定基板１０は、例えばシリコンなどの絶縁材料からなり、その形状は、図３に示すように凹陥部１０ａと、この凹陥部１０ａを取り囲むように壁部１０ｂが形成されている。そして、この凹陥部１０ａ上の左右両側に図２（ｂ）に示すようにパターンコイル（第１のパターンコイル）１１ａ、１１ｂを形成するようにしている。これらパターンコイル１１ａ、１１ｂは巻方向が同一とされる。この場合、パターンコイル１１ａ、１１ｂの中心からパターンを引き出すために、パターンコイル１１ａ、１１ｂの一部に絶縁膜１２ａ、１２ｂを成膜しており、この絶縁膜１２ａ、１２ｂ上に引き出し用のパターン１３ａ、１３ｂを形成するようにしている。これにより、パターンコイル１１ａと引き出し用のパターン１３ａ及びパターンコイル１１ｂと引き出し用のパターン１３ｂとが短絡するのを防止するようにしている。また、固定基板１０の凹陥部１０ａのほぼ中央には、図２（ｂ）に示すような２本の高周波線路１４ａ、１４ｂが形成されている。またこの場合は、パターンコイル１１ａとパターンコイル１１ｂを接続する接続パターン１３ｃ上に絶縁膜１２ｃを成膜したうえで、高周波線路１４ａを形成するようにしている。これにより、高周波線路１４ａと接続パターン１３ｃとが短絡するのを防止して高周波線路１４ａ、１４ｂを絶縁状態に保つようにしている。

一方、可動基板２０は、例えば水晶材料からなり、その形状は図３に示すように薄肉部（ダイヤフラム）２０ａと、この薄肉部２０ａを取り囲むように厚肉部２０ｂが形成されている。この場合、薄肉部２０ａは固定基板１０上に形成された２本の高周波線路１４ａ、１４ｂとの間に空隙を介して対向配置される。そしてこの薄肉部２０ａの外側底面の左右両側に図２（ａ）に示すようにパターンコイル（第２のパターンコイル）２１ａ、２１ｂを形成するようにしている。この場合もパターンコイル２１ａ、２１ｂの巻方向は同一とされる。即ち、本実施形態では固定基板１０と可動基板２０の対向する面上に同一方向のパターンコイル１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂを形成するようにしている。さらにパターンコイル２１ａ、２１ｂの中心からパターンを引き出すために、パターンコイル２１ａ、２１ｂの一部に絶縁膜２２ａ、２２ｂを成膜しており、この絶縁膜２２ａ、２２ｂ上に引き出し用のパターン２３ａ、２３ｂを形成するようにしている。これにより、パターンコイル２１ａと引き出し用のパターン２３ａ及びパターンコイル２１ｂと引き出し用のパターン２３ｂとが短絡するのを防止するようにしている。また、可動基板２０の薄肉部２０ａのほぼ中央には、図２（ａ）に示すようなコンタクト片２４が形成されている。

そして、このように構成される本実施形態のマイクロリレースイッチ１においては、固定基板１０の凹陥部１０ａに形成したパターンコイル１１ａ、１１ｂと、可動基板２０の薄肉部２０ａの底面外側に形成したパターンコイル２１ａ、２１ｂに電流を流したときに、パターンコイル１１ａ、１１ｂ及びパターンコイル２１ａ、２１ｂに発生する磁界の静電引力により、図４に示すように可動基板２０の薄肉部２０ａが固定基板１０の方向に変位する。これにより、固定基板１０に形成した２本の高周波線路１４ａと高周波線路１４ｂとの間に可動基板２０に形成したコンタクト片２４が接触して高周波線路１４ａ、１４ｂ間を導通させるように動作することになる。

そして、このような本実施形態のマイクロリレースイッチ１は、コンタクト片２４を形成した可動基板２０の材料を、従来のシリコン材料に代えて水晶材料を用いて形成した点に特徴がある。この場合、水晶材料は、その圧電効果から厚みを周波数にてモニタリングすることが可能であるため、本実施形態のように水晶材料を用いて可動基板２０を構成すると、可動基板２０の薄肉部２０ａの厚みを数１０ｎｍ以内の精度で制御することが可能になる。従って、従来のように可動基板２０をシリコンにより作製した場合に比べて感度のバラツキを抑制することができる。

また本実施の形態では、コンタクト片２４をパターンコイル１１ａ、１１ｂ及びパターンコイル１２ａ、１２ｂに電流を流したときに変位量が最大となる位置に形成するようにした。このように構成すると、パターンコイル１１ａ、１１ｂ及びパターンコイル１２ａ、１２ｂに電流を流したときに発生する磁界の静電引力により可動基板２０の薄肉部２０ａに形成したコンタクト片２４の変位量が最大になるので、可動基板２０のコンタクト片２４により固定基板１０に形成した２本の高周波線１４ａ、１４ｂとの間を確実に接触させることが可能になる。

本発明の実施形態に係るマイクロリレースイッチ全体の概略構成を示す斜視図。本実施形態のマイクロリレースイッチを構成する可動基板と固定基板の平面図。図２に示したマイクロリレースイッチのＡ−Ａ断面図。パターンコイルに電流を流したときのＡ−Ａ断面図。

符号の説明

１…マイクロリレースイッチ、１０…固定基板、２０ａ…薄肉部、２０ｂ…厚肉部、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、２１ａ、２１ｂ…パターンコイル、１２、２２…絶縁膜、１４ａ、１４ｂ…高周波線路、２０…可動基板、２４…コンタクト片

Claims

絶縁材料から成る固定基板と、
該固定基板の上面に形成した第１のパターンコイルと、
前記固定基板の上面に前記第１のパターンコイルとは絶縁状態で形成した２本の高周波線路と、
水晶材料から成り、少なくとも前記固定基板上に形成された２本の高周波線路との間に空隙を介して対向配置された薄肉部を有する可動基板と、
該可動基板の底面外側に前記第１のパターンコイルと同一方向に形成した第２のパターンコイルと、
前記可動基板の底面外側に前記第２のパターンコイルとは絶縁状態で形成したコンタクト片と、を備え、
前記第１のパターンコイルと、前記第２のパターンコイルに電流を流したときに、前記第１のパターンコイル及び前記第２のパターンコイルに発生する磁界の静電引力により、前記可動基板の薄肉部を変位させて前記固定基板に形成した前記２本の高周波線路と前記可動基板に形成した前記コンタクト片とが接触するように構成したことを特徴とするマイクロリレースイッチ。
請求項１に記載のマイクロリレースイッチにおいて、前記コンタクト片を前記第１のパターンコイル及び第２のパターンコイルに電流を流したときに変位量が最大となる位置に形成したことを特徴とするマイクロリレースイッチ。