JP2007299630A - 接点開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性流体用の流体注入口から導電性流体が流出することを抑制できる接点開閉装置を提供することにある。
【解決手段】接点開閉装置１は、半導体基板３及び絶縁基板６を用いて形成され、導電性流体Ｌ１が流動自在に収納されるとともに一対の接点７ａ，８ａが露設される流体収納室２ｄ、及び該流体収納室２ｄに導電性流体Ｌ１を注入する流体注入口３ｆを有する本体部２と、流体収納室２ｄ内に収納された導電性流体Ｌ１を流動させ、一対の接点７ａ，８ａ間の導通状態を切り換えるアクチュエータ９とを備え、流体収納室２ｄにおいて流体注入口３ｆと連通する部位である第１チャンネル２ｂは、流体注入口３ｆの開口の大きさ以上の大きさに形成され、流体注入口３ｆの内面には、流体流入口３ｆの内面よりも導電性流体Ｌ１に対する濡れ性が良好な金属材料製の薄膜からなる流出防止部４が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体金属のような導電性流体を介して接点を開閉する接点開閉装置に関するものである。

従来、液体金属のような導電性流体を介して接点を開閉する接点開閉装置が種々提案されている。例えば、特許文献１には、所定の体積を持ち、その内部の空気を加熱するヒータが設置されている能動貯蔵庫と、能動貯蔵庫と所定の間隔に離隔されてその内部にヒータが設置されている、同一な体積を持つ受動貯蔵庫と、能動貯蔵庫と受動貯蔵庫の間の空間に延長されて液体金属の移動路としての役割を果すチャンネルと、互いに離隔されてチャンネルの所定の領域で各々チャンネルの内部に一端が挿入され外部に伸びる第１信号電極と、第１信号電極と一定の間隔に離隔されて同一な形状で形成された第２信号電極と、チャンネルの内部に実装されて第１信号電極と第２信号電極の接点としての役割を果す液体金属と、半導体基板の上、下側面に接合された上、下部ガラス基板とを備え、ヒータに通電して能動貯蔵庫又は受動貯蔵庫内の空気を加熱して膨張させることでチャンネル内部の液体金属を移動させ、第１信号電極と第２信号電極とを液体金属を介して導通させるオン状態と導通させないオフ状態とを切り換えるようにした熱駆動型のマイクロリレーが開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示されている従来例は、能動貯蔵庫並びに受動貯蔵庫内の空気をヒータで加熱して膨張させた空気によってチャンネル内部の液体金属を移動させているので、ヒータの通電開始から液体金属が移動してオン・オフが切り換わるまでの時間（動作時間）が比較的に長くなってしまい、応答性が低いという問題があった。

かかる問題点に鑑みて、本発明者らは、図３（ａ）〜（ｅ）に示す接点開閉装置１００を想起するに至った。尚、以下の説明では、説明の簡略化のために、図３（ａ）における紙面手前方を接点開閉装置１００の前方、図３（ａ）における紙面奥方を接点開閉装置１００の後方と規定する。

図３（ａ）〜（ｅ）に示す接点開閉装置１００は、半導体基板１０３及び絶縁基板１０５を用いて形成され、導電性流体Ｌ１００及び当該導電性流体Ｌ１００と混合されない絶縁性流体Ｌ２００が収納されるとともに、一対の接点１０６ａ，１０６ａが露設される流体収納室１０２ａを有する本体部１０２と、本体部１０２を部分的に変形させることで導電性流体Ｌ１００を移動させ、一対の接点１０６ａ，１０６ａ間の導通状態を切り換えるアクチュエータ１０７とを備えている。

尚、接点開閉装置１００では、導電性流体Ｌ１００として、常温常圧（２５℃、１気圧）で液体の金属（例えば、水銀）を用い、導電性流体Ｌ１００と混合されない絶縁性流体Ｌ２００として、空気を用いている。また尚、説明の簡略化のため、図３では、導電性流体Ｌ１００をハッチの網掛けで示し、絶縁性流体Ｌ２００をドットの網掛けで示している。

本体部１０２は、図３（ｃ）に示すように、半導体基板１０３と、絶縁基板１０５とを用いて構成されている。

半導体基板１０３は、単結晶のシリコン基板からなり、図３（ｃ）に示すように、前面には、略矩形状の凹部１０３ａが設けられており、半導体基板１０３の裏面において凹部１０３ａに対応する部位には、導電性流体Ｌ１００を収納するチャンバ１０２ａ用の凹所１０３ｂが設けられており、この凹所１０３ｂは、図３（ｂ）に示すように略菱形に形成されている。したがって、図３（ｃ）に示すように、半導体基板１０３において凹部１０３ａの底壁部が、薄膜状のダイアフラム部１０３ｃとなっており、このダイアフラム部１０３ｃの略中央部には、図３（ｃ）に示すように、前方へ突出する角錐台形の突部１０３ｄが一体に突設されている。

また、凹所１０３ｂの一端側（図３（ｂ）における右端側）には、チャンバ１０２ａ内に導電性流体Ｌ１００を注入するための第１チャンネル１０２ｂ用の略矩形状の第１溝部１０３ｅが形成されており、この第１溝部１０３ｅは、図３（ｃ）に示すように、正方形状の流体注入口１０３ｆにより半導体基板１０３の前面側と連通している。流体注入口１０３ｆは、第１チャンネル１０２ｂ内に導電性流体Ｌ１００を注入するために設けられており、導電性流体Ｌ１００を注入した後に、図３（ａ）に示すように、略矩形状のガラス板からなる閉塞板１０４により閉塞される。

一方、凹所１０３ｂの他端側（図３（ｂ）における左端側）には、導電性流体Ｌ１００が移動する流路（移動路）となる第２チャンネル１０２ｃ用の蛇行形状の第２溝部１０３ｇが形成されている。

絶縁基板１０５は、外形寸法が半導体基板１０３と略同一のガラス基板からなり、半導体基板１０３の後面に、陽極接合によって接合される。このように絶縁基板１０５を半導体基板１０３の後面に接合することにより、凹所１０３ｂ及び第１溝部１０３ｅ並びに第２溝部１０３ｇの後面開口がそれぞれ閉塞される。そして、絶縁基板１０５により後面開口が閉塞された凹所１０３ｂが、導電性流体Ｌ１００を収納するチャンバ１０２ａとして、絶縁基板１０５により後面開口が閉塞された第１溝部１０３ｅが、導電性流体Ｌ１００をチャンバ１０２ａに注入するための第１チャンネル１０２ｂとして、絶縁基板１０５により後面開口が閉塞された第２溝部１０３ｇが、導電性流体Ｌ１００の流路となる第２チャンネル１０２ｃとしてそれぞれ用いられ、これらチャンバ１０２ａと第１及び第２チャンネル１０２ｂ，１０２ｃによって、導電性流体Ｌ１００が流動自在に収納される流体収納室１０２ｄが構成される。

一方、絶縁基板１０５において、半導体基板１０３の第２溝部１０３ｇに対向する部位（すなわち、第２チャンネル１０２ｃの底面部となる部位）には、図３（ｂ），（ｄ）に示すように、一対のスルーホール１０５ａ，１０５ａが貫設されており、各スルーホール１０５ａの内周面及び前面開口には、導電性金属材料（例えば半田等）を用いためっき層からなる接点（コンタクト）１０６ａが形成されている。したがって、絶縁基板１０５を半導体基板１０３に接合した際には、一対の接点１０６ａ，１０６ａが第２チャンネル２ｃ内に露設されることになる。また、絶縁基板１０５の後面には、銅等の導電性金属材料を用いた一対の電極パッド１０６ｂ，１０６ｂがそれぞれ形成されており、各電極パッド１０６ｂは、配線パターン１０６ｃによって各接点１０６ａに個別に接続されている。

本体部１０２は、上述したように半導体基板１０３の後面に絶縁基板１０５を陽極接合することにより構成されており、流体収納室１０２ｄには、流体注入口１０３ｆから導電性流体Ｌ１００が所定量だけ注入される。さらに詳しく説明すると、導電性流体Ｌ１００は、第２チャンネル１０２ｃの他端側に、空気からなる絶縁性流体Ｌ２００を閉じ込めるようにして流体注入口１０３ｆから第１チャンネル１０２ｂを通してチャンバ１０２ａ内に注入される。そして、導電性流体Ｌ１００を流体収納室１０２ｄに注入した後には、半導体基板１０３の前面に閉塞板１０４が接合され、これにより液体注入口１０３ｆの前面開口が閉塞される。

ここで、本体部１０２の流体収納室１０２ｄに注入する導電性流体Ｌ１００の量は、ダイアフラム部１０３ｃが変形されていない際に、導電性流体Ｌ１００が、いずれの接点１０６ａ，１０６ａとも接触しないような量に設定している。すなわち、図３に示す接点開閉装置１００は、常開型（ノーマリーオープン型）の接点開閉装置となっている。

アクチュエータ１０７は、例えば扁平な棒状に形成された圧電振動子からなり、先端部を凹部１０３ａと対向させると同時に突部１０３ｄの先端に当接させる形で半導体基板１０３の前面に接合された片持ち梁構造を有している。したがって、アクチュエータ１０７の厚み方向に電圧を印加すれば、固定されていないアクチュエータ１０７の先端部がダイアフラム部１０３ｃに近づく向き（図３（ｃ）における下方）に撓んで突部１０３ｄを押圧し、これにより半導体基板１０３のダイアフラム部１０３ｃが凹所１０３ｂ側へ変形する（撓む）ことになる。そして、電圧の印加を停止すれば、アクチュエータ１０７が突部１０３ｄを押圧しなくなり、これによりダイアフラム部１０３ｃが元の形に復帰することになる。

次に、接点開閉装置１００の動作について説明する。まず、電圧が印加されていない状態では、アクチュエータ１０７が動作しないためにダイアフラム部１０３ｃが変形しておらず、このとき、流体収納室１０２ｄ内に収納されている導電性流体Ｌ１００は、いずれの接点１０６ａ、１０６ａとも接触しておらず、接点１０６ａ，１０６ａ間は絶縁（開成）されている（オフ状態）。

このオフ状態から電圧を印加してアクチュエータ１０７を駆動すると、アクチュエータ１０７の先端部が突部１０３ｄを押圧し、これによりダイアフラム部１０３ｃが後方に押し下げられる。このようにダイアフラム部１０３ｃが押し下げられると、チャンバ１０２ａの容積が減少し、これによりチャンバ１０２ａ内に収納されている導電性流体Ｌ１００が第２チャンネル１０２ｃ側へ移動（流動）させられ、これにより一対の接点１０６ａ，１０６ａが導電性流体Ｌ１００によって短絡（閉成）される（オン状態）。

そして、このオン状態から電圧の印加を停止すれば、アクチュエータ１０７によって変形させられていたダイアフラム部１０３ｃが元の状態に復帰する。これに伴ってチャンバ１０２ａの容積が元に戻るから、第２チャンネル１０２ｃ内の絶縁性流体Ｌ２００の圧力によって、第２チャンネル１０２ｃ側に移動していた導電性流体Ｌ１００がチャンバ１０２ａ側に戻って、一対の接点１０６ａ，１０６ａが開成される（オフ状態）。

このように接点開閉装置１００では、アクチュエータ１０７によりダイアフラム部１０３ｃを変形させることで、導電性流体Ｌ１００を移動させるようにしているので、特許文献１のように、ヒータにより空気を熱膨張させることにより液体金属を移動させているものに比べて、接点間の導通状態が切り換わるまでの動作時間を十分に短くすることができて、応答性の向上を図ることができていた。
特開平９−１６１６４０号公報

上述の接点開閉装置１００では、導電性流体Ｌ１００は、第２チャンネル１０２ｃの他端側に、空気からなる絶縁性流体Ｌ２００を閉じ込めるようにして流体注入口１０３ｆから第１チャンネル１０２ｂを通してチャンバ１０２ａ内に注入されており、導電性流体Ｌ１００を流体収納室１０２ｄに注入した後には、半導体基板１０３の前面に閉塞板１０４を接合して、流体注入口１０３ｆの前面開口を閉塞している。

しかしながら、閉塞板１０４を接合するまでは、流体注入口１０３ｆは開放されているため、流体収納室１０２ｄ内の導電性流体Ｌ１００が流体注入口１０３ｆから流出してしまうという問題が生じていた。

特に、図３に示す接点開閉装置１００では、流体収納室１０２ｄにおいて流体注入口１０３ｆと連通する部位である第１チャンネル１０２ｂの幅が、流体注入口１０３ｆの幅よりも狭くなっているため、導電性流体Ｌ１００が、幅の狭い第１チャンネル１０２ｂから幅の広い流体注入口１０３ｆに移動し易く、これにより導電性流体Ｌ１００の流出が促進されてしまうという問題が生じていた。

本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、流体注入口から導電性流体が流出することを抑制できる接点開閉装置を提供することにある。

上述の課題を解決するために、請求項１の接点開閉装置の発明では、導電性流体が流動自在に収納されるとともに一対の接点が露設される流体収納室、及び該流体収納室に導電性流体を注入する流体注入口を有する本体部と、流体注入口を閉塞するようにして本体部に接合される閉塞板と、流体収納室の容積が変化するように本体部を部分的に変形させることで流体収納室内で導電性流体を移動させ、一対の接点間の導通状態を切り換えるアクチュエータとを備え、流体収納室において流体注入口と連通する部位は、流体注入口の開口の大きさ以上の大きさに形成されていることを特徴とする。

請求項２の接点開閉装置の発明では、請求項１の構成に加えて、流体注入口の内面には、導電性流体に対する濡れ性が流体注入口の内面よりも良好な金属材料製の薄膜が設けられていることを特徴とする。

請求項３の接点開閉装置の発明では、請求項１又は２の構成に加えて、流体収納室の内面には、導電性を有する流体の流体注入口からの流出を防止する逆止弁が設けられていることを特徴とする。

請求項１の接点開閉装置の発明は、流体収納室において流体注入口と連通する部位を、流体注入口の開口の大きさ以上の大きさに形成しているので、流体注入口から導電性流体を注入した際に、導電性流体が逆流して流体注入口から流出してしまうことを抑制できるという効果を奏する。

請求項２の接点開閉装置の発明は、流体注入口の内面に、導電性流体に対する濡れ性が良好な金属材料製の薄膜を設けているので、流体注入口の内面に導電性流体が付着し易くなり、これにより、導電性流体が流体注入口から流出してしまうことをさらに抑制できるという効果を奏する。

請求項３の接点開閉装置の発明は、逆止弁により導電性流体の流出を抑制でき、これにより、導電性流体が逆流して流体注入口から流出してしまうことをさらに抑制できるという効果を奏する。

以下に、本発明の接点開閉装置の一実施形態について図１及び図２を参照して説明する。尚、以下の説明では、図１（ｃ）における上方を接点開閉装置の前方、図１（ｃ）における下方を接点開閉装置の後方と規定する。

（実施形態１）
本実施形態の接点開閉装置１は、半導体基板３及び絶縁基板６を用いて形成され、導電性流体Ｌ１が流動自在に収納されるとともに一対の接点７ａ，８ａが露設される流体収納室２ｄ、及び該流体収納室２ｄに導電性流体Ｌ１を注入する流体注入口３ｆを有する本体部２と、流体注入口３ｆを閉塞する閉塞板５と、流体収納室２ｄ内に収納された導電性流体Ｌ１を流動させ、一対の接点７ａ，８ａ間の導通状態を切り換えるアクチュエータ９とを備え、流体収納室２ｄにおいて流体注入口３ｆと連通する部位である第１チャンネル２ｂは、流体注入口３ｆの開口の大きさ以上の大きさに形成され、流体注入口３ｆの内面には、流体流入口３ｆの内面よりも導電性流体Ｌ１に対する濡れ性が良好な金属材料製の薄膜からなる流出防止部４が設けられている。

ところで、本実施形態の接点開閉装置１では、導電性流体Ｌ１として、常温常圧（２５℃、１気圧）で液体の金属（例えば、水銀）を用いている。また、絶縁性流体Ｌ２としては、導電性流体Ｌ１と混合されない空気や希ガス等の気体（この他、導電性流体Ｌ１と混合されないならば流体であってもよい）を用いている。尚、説明の簡略化のため、図１及び図２では、導電性流体Ｌ１をハッチの網掛けで示し、絶縁性流体Ｌ２をドットの網掛けで示している。

本体部２は、図１（ｃ）〜（ｆ）に示すように、半導体基板３と、絶縁基板６とを用いて構成されている。

半導体基板３は、例えば単結晶のシリコン基板からなり、図１（ｃ）に示すように、前面には、略矩形状の凹部３ａが設けられている。この半導体基板３の後面において凹部３ａに対応する部位には、導電性流体Ｌ１を収納するチャンバ２ａ用の凹所３ｂが設けられており、この凹所３ｂは、図１（ｂ）に示すように略菱形に形成されている。したがって、半導体基板３において凹部３ａの底壁部が、図１（ｃ）に示すように、薄膜状のダイアフラム部３ｃとなっており、このダイアフラム部３ｃの略中央部には、前方へ突出する角錐台形の突部３ｄが一体に突設されている。

また、半導体基板３の後面において凹所３ｂの一端側（図１（ｂ）における右端側）には、チャンバ２ａ内に導電性流体Ｌ１を注入するための通路となる第１チャンネル２ｂ用の第１溝部３ｅが形成されている。第１溝部３ｅは、略矩形状に形成されるとともに、図１（ｄ）に示すように、一辺の長さ寸法がｔであるような正方形状の流体注入口３ｆにより半導体基板３の前面側と連通している。ここで、第１溝部３ｅの幅寸法（図１（ｂ）における上下方向の寸法）Ｗ１、及び第１溝部３ｅの長さ寸法（図１（ｂ）における左右方向の寸法）Ｗ２は、それぞれ流体注入口３ｆの一辺の長さ寸法ｔよりも大きく設定してある。つまり、第１チャンネル２ｂは、流体注入口３ｆの開口の大きさ以上の大きさに形成されている。

上記の流体注入口３ｆは、第１チャンネル２ｂ内に導電性流体Ｌ１を注入するために設けられており、その内面には、図１（ｃ），（ｄ）に示すように、導電性流体Ｌ１に対して、流体注入口３ｆの内面（すなわち半導体基板３の材料、本実施形態ではシリコン）よりも良好な濡れ性を有する金属材料（例えば、ＣｒやＴｉ等）製の薄膜からなる流出防止部４が全面を覆うようにして形成されている。尚、流体流入口３ｆは、導電性流体Ｌ１を注入した後に、図１（ａ）に示すように、略矩形状のガラス板からなる閉塞板５により閉塞される。

一方、半導体基板３の後面において凹所３ｂの他端側（図１（ｂ）における左端側）には、導電性流体Ｌ１が移動する流路（移動路）となる第２チャンネル２ｃ用の略コ字状の第２溝部３ｇが形成されている。

尚、以上述べた凹部３ａ、凹所３ｂ、突部３ｄ、各溝部３ｅ，３ｇ、及び流体注入口３ｆは、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）エッチング等の周知の半導体製造プロセスを利用して半導体基板３に形成してあるため、詳細な説明は省略する。また尚、流出防止部４として用いられる薄膜は、めっきやスパッタリング等の周知の方法により成膜することができるから、詳細な説明は省略する。ところで、上記の半導体基板３の代わりに、半導体基板３と同様の形状に形成された絶縁性を有する樹脂基板等を用いるようにしてもよく、状況に応じて好適なものを採用すればよい。

絶縁基板６は、例えば半導体基板３と略同一の外形寸法を有する透明なガラス基板からなり、半導体基板３の後面に、陽極接合等によって接合される。尚、絶縁基板６としては、ガラス基板の他に、絶縁性を有する樹脂基板を用いることができる。

このように絶縁基板６を半導体基板３の後面に接合することにより、凹所３ｂ及び第１溝部３ｅ並びに第２溝部３ｇの後面開口がそれぞれ閉塞される。そして、絶縁基板６により後面開口が閉塞された凹所３ｂが、導電性流体Ｌ１を収納するチャンバ２ａとして、絶縁基板６により後面開口が閉塞された第１溝部３ｅが、導電性流体Ｌ１をチャンバ２ａに注入するための第１チャンネル２ｂとして、絶縁基板６により後面開口が閉塞された第２溝部３ｇが、導電性流体Ｌ１の流路となる第２チャンネル２ｃとして、それぞれ用いられ、これらチャンバ２ａと第１及び第２チャンネル２ｂ，２ｃによって、導電性流体Ｌ１が流動自在に収納される流体収納室２ｄが構成される。

一方、絶縁基板６において、半導体基板３の第２溝部３ｇに対向する部位（すなわち、第２チャンネル２ｃの底面部となる部位）には、図１（ｂ），（ｅ）に示すように、スルーホール６ａが４つ貫設されている。これら４つのスルーホール６ａのそれぞれの内周面及び前面開口には、ともに導電性金属材料を用いためっき層からなる接点７ａ，８ａが交互に形成されており、これにより絶縁基板６を半導体基板３に接合した際には、各一対の接点７ａ，８ａが第２チャンネル２ｃ内に露設されることになる。尚、各接点７ａ，８ａ用の導電性金属材料としては、導電性流体Ｌ１に対する濡れ性が良いもの（例えば、半田）を用いることが好ましい。

また、絶縁基板６の後面には、銅等の導電性金属材料を用いた一対の電極パッド７ｂ，８ｂがそれぞれ形成されており、電極パッド７ｂは、配線パターン７ｃによって一対の接点７ａ，７ａに、電極パッド８ｂは、配線パターン８ｃによって一対の接点８ａ，８ａにそれぞれ接続されている。

ところで、接点７ａは、上述したように２つ設けられているが、導電性流体Ｌ１が流体収納室２ｄに注入された後には、１つのみが残されて残りが電極パッド７ｂから電気的に切断される。この点は、接点８ａにおいても同様であり、これにより導電性流体Ｌ１の注入量のばらつきに対応できるようにしている。例えば、導電性流体Ｌ１の注入量が少なく導電性流体Ｌ１がいずれの接点７ａ，８ａとも接触していない場合と、導電性流体Ｌ１の注入量が多く導電性流体Ｌ１が接点７ａとのみ接触している場合とでは、接点開閉装置１の動作が異なってしまうため、前者の場合は、第２チャンネル２ｃの奥側となる他端側（図１（ｂ）における右側）の接点７ａ，８ａがそれぞれ電極パッド７ｂ，８ｂから切断され、後者の場合は、第２チャンネル２ｃの手前側となる一端側（図１（ｂ）における左側）の接点７ａが電極パッド７ｂから切断され、第２チャンネル２ｃの奥側の接点８ａが電極パッド８ｂから切断される。このようにすれば、導電性流体Ｌ１の注入量のばらつきによらずに安定した開閉性能を有する接点開閉装置１が得ることができる。

本体部２は、上述したように半導体基板３の後面に絶縁基板６を陽極接合することにより構成されており、流体収納室２ｄには、流体注入口３ｆから導電性流体Ｌ１が所定量だけ注入される。さらに詳しく説明すると、導電性流体Ｌ１は、第２チャンネル２ｃの他端側に、空気からなる絶縁性流体Ｌ２を閉じ込めるようにして流体注入口３ｆから第１チャンネル２ｂを通してチャンバ２ａ内に注入される。そして、導電性流体Ｌ１を流体収納室２ｄに注入した後には、半導体基板３の前面に閉塞板５が接合されて、閉塞板５によって、液体注入口３ｆの前面開口が閉塞される。

このとき、図３に示す従来の接点開閉装置１００では、閉塞板により流体注入口を閉塞するまでの間に、流体注入口から導電性流体が流出するという問題が生じていたが、本実施形態の接点開閉装置１では、流体収納室２ｄにおいて流体注入口３ｆと連通する部位である第１チャンネル２ｂを、上述したように流体注入口３ｆの開口の大きさ以上の大きさに形成しているので、流体注入口３ｆから導電性流体Ｌ１を注入した際に、図３に示す従来の接点開閉装置１００とは異なり、導電性流体Ｌ１が逆流して流体注入口３ｆから流出してしまうことを抑制できる。加えて、流体注入口３ｆの内面の全周に亘るように、導電性流体Ｌ１に対する濡れ性が良好な金属材料製の薄膜からなる流出防止部４を設けているので、流体注入口３ｆの内面に導電性流体Ｌ１が付着し易くなり、これにより、導電性流体Ｌ１が逆流して流体注入口３ｆから流出してしまうことをさらに抑制できる。

そして、上述したように本体部２の流体収納室２ｄに導電性流体Ｌ１を注入した後には、ダイアフラム部３ｃが変形していない状態で、導電性流体Ｌ１がいずれの接点７ａ，８ａとも接触しないように、使用する接点７ａ，８ａが選択される。したがって、本実施形態の接点開閉装置１は、常開型（ノーマリーオープン型）の接点開閉装置となっている。

アクチュエータ９は、例えば扁平な棒状に形成された圧電振動子からなり、先端部を凹部３ａと対向させると同時に突部３ｄの先端に当接させる形で半導体基板３の前面に接合された片持ち梁構造を有している。したがって、アクチュエータ９の厚み方向に電圧を印加すれば、固定されていないアクチュエータ９の先端部がダイアフラム部３ｃに近づく向き（図１（ｃ）における下方）に撓んで突部３ｄを押圧し、これにより半導体基板３のダイアフラム部３ｃが凹所３ｂ側へ変形する（撓む）ことになる。そして、電圧の印加を停止すれば、アクチュエータ９が突部３ｄを押圧しなくなり、これによりダイアフラム部３ｃが元の形に復帰することになる。

尚、アクチュエータ９は、片持ち梁構造のものに限られるものではなく、幅方向における両端部を半導体基板３に接合することでアクチュエータ９を両持ち梁構造としても構わない。但し、アクチュエータ９を片持ち梁構造とした方が、両持ち梁構造の場合に比較して全体の小型化が図れるという利点がある。

また尚、本実施形態では、圧電振動子によりアクチュエータ９を構成しているが、例えば、金属のような弾性材料からなる板状のシム（図示せず）と、シムの片面に取着される板状の圧電素子（図示せず）を有するユニモルフ型の圧電振動体（図示せず）でアクチュエータ９を構成したり、或いは、シムの両面にそれぞれ圧電素子を取着してなるバイモルフ型の圧電振動体（図示せず）でアクチュエータ９を構成したりしても構わない。特に、バイモルフ型の圧電振動体でアクチュエータ９を構成した場合、ユニモルフ型の圧電振動体で構成する場合に比較してアクチュエータ９の駆動力が大きくなって動作時間がさらに短縮できるという利点がある。

次に、本実施形態の接点開閉装置１の動作について説明する。まず、電圧が印加されていない状態では、アクチュエータ９が動作しないためにダイアフラム部３ｃが変形しておらず、このとき、流体収納室２ｄ内に収納されている導電性流体Ｌ１は、いずれの接点７ａ、８ａとも接触しておらず、接点７ａ，８ａ間は絶縁（開成）されている（オフ状態）。

このオフ状態から電圧を印加してアクチュエータ９を駆動すると、アクチュエータ９の先端部が突部３ｄを押圧し、これによりダイアフラム部３ｃが後方に押し下げられる。このようにダイアフラム部３ｃが押し下げられると、チャンバ２ａの容積が減少し、これによりチャンバ２ａ内に収納されている導電性流体Ｌ１が第２チャンネル２ｃ側へ移動（流動）させられ、これにより一対の接点７ａ，８ａが導電性流体Ｌ１によって短絡（閉成）される（オン状態）。

そして、このオン状態から電圧の印加を停止すれば、アクチュエータ９によって変形させられていたダイアフラム部３ｃが元の状態に復帰する。これに伴ってチャンバ２ａの容積が元に戻るから、第２チャンネル２ｃ側に移動していた導電性流体Ｌ１は、圧縮されていた絶縁性流体Ｌ２の圧力によってチャンバ２ａ側に戻り、これにより一対の接点７ａ，８ａが開成される（オフ状態）。

以上述べたように、本実施形態の接点開閉装置１では、流体収納室２ｄにおいて流体注入口３ｆと連通する部位である第１チャンネル２ｂを、流体注入口３ｆの開口の大きさ以上の大きさに形成しているので、流体注入口３ｆから導電性流体Ｌ１を注入した際に、導電性流体Ｌ１が逆流して流体注入口３ｆから流出してしまうことを抑制できるという効果を奏する。さらに、流体注入口３ｆの内面に、導電性流体Ｌ１に対する濡れ性が良好な金属材料製の薄膜からなる流出防止部４を設けているので、流体注入口３ｆの内面に導電性流体Ｌ１が付着し易くなり、これにより、導電性流体Ｌ１が流体注入口３ｆから流出してしまうことをさらに抑制できるという効果を奏する。

尚、本実施形態の接点開閉装置１では、半導体基板３に、チャンバ２ａ用の第１凹所３ｂや、第１チャンネル２ｂ用の第１溝部３ｅ、第２チャンネル２ｃ用の第２溝部３ｇ等の導電性流体Ｌ１を収納する凹部を形成して、絶縁基板６にて半導体基板３の凹部の開口を閉塞するようにしているが、このような導電性流体Ｌ１を収納する凹部を絶縁基板６に形成して、半導体基板３にて絶縁基板６の凹部の開口を閉塞するように構成してもよい。

また尚、本実施形態の接点開閉装置１の構成は、上記の例に限定されるものではなく、接点開閉装置の使用目的等に応じて、接点の数を増やしたり、半導体基板３や絶縁基板６の形状を変えたりしてもよい。これらの点は、後述する実施形態２においても同様である。

（実施形態２）
本実施形態の接点開閉装置１０は、図２に示すように、本体部２０の構成に特徴があり、その他の構成は、上記実施形態１の接点開閉装置１と同様であるから、接点開閉装置１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本体部２０は、図２に示すように、半導体基板３０と、絶縁基板６とを用いて構成されている。半導体基板３０は、例えば単結晶のシリコン基板からなり、第１溝部３ｅには、流体注入口３ｆと第１凹所３ｂとの間に位置するように、略矩形状の逆止弁３０ａが設けられている点で、実施形態１の半導体基板３と異なっている。

このような逆止弁３０ａは、ＩＣＰエッチングにより、凹部３ａ、凹所３ｂ、突部３ｄ、第１溝部３ｅ、流体注入口３ｆ、及び第２溝部３ｇを、半導体基板３０に形成する際に、同時に形成することができる。そのため、新たに逆止弁３０ａ用の製造工程を設ける必要がなく、これにより製造コストの増加を抑えることができる。

したがって、本実施形態の接点開閉装置１０によれば、逆止弁３０ａにより導電性流体Ｌ１がチャンバ２ａ側から第１チャンネル２ｂを通って流体注入口３ｆに移動してしまうことを抑制でき、これにより導電性流体Ｌ１が流体注入口３ｆから流出してしまうことをさらに抑制することができるという効果を奏する。

（ａ）は、実施形態１の接点開閉装置の概略前面図であり、（ｂ）は、概略後面図であり、（ｃ）は、同図（ｂ）のＡ−Ａ線における概略断面図であり、（ｄ）は、同図（ｂ）のＢ−Ｂ線における概略断面図であり、（ｅ）は、同図（ｂ）のＣ−Ｃ線における概略断面図であり、（ｆ）は、同図（ｂ）におけるＤ−Ｄ線における概略断面図である。 実施形態２の接点開閉装置の概略断面図である。 （ａ）は、従来の接点開閉装置の概略前面図であり、（ｂ）は、概略後面図であり、（ｃ）は、同図（ｂ）のＥ−Ｅ線における概略断面図であり、（ｄ）は、同図（ｂ）のＦ−Ｆ線における概略断面図であり、（ｅ）は、同図（ｂ）のＧ−Ｇ線における概略断面図である。

符号の説明

１ 接点開閉装置
２ 本体部
３ 半導体基板
４ 流出防止部
６ 絶縁基板
７ａ，８ａ 接点
９ アクチュエータ
Ｌ１ 導電性流体
Ｌ２ 絶縁性流体

Claims (3)

1. 導電性流体が流動自在に収納されるとともに一対の接点が露設される流体収納室、及び該流体収納室に導電性流体を注入する流体注入口を有する本体部と、流体注入口を閉塞するようにして本体部に接合される閉塞板と、流体収納室の容積が変化するように本体部を部分的に変形させることで流体収納室内で導電性流体を移動させ、一対の接点間の導通状態を切り換えるアクチュエータとを備え、流体収納室において流体注入口と連通する部位は、流体注入口の開口の大きさ以上の大きさに形成されていることを特徴とする接点開閉装置。
2. 流体注入口の内面には、導電性流体に対する濡れ性が流体注入口の内面よりも良好な金属材料製の薄膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の接点開閉装置。
3. 流体収納室の内面には、導電性を有する流体の流体注入口からの流出を防止する逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の接点開閉装置。
   

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