JP2008159327A - Contact switching device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、接点開閉装置に関する。 The present invention relates to a contact switching device.
従来から、圧電素子の駆動によって液体金属を動かすことで接点を開閉する接点開閉装置(液体金属スイッチ)が提供されており、例えば特許文献1に開示されているようなものがある。この接点開閉装置は、複数のコンタクトを外部に露出した状態で有する圧電基板層と、前記コンタクトと接続される複数の圧電素子及び各圧電素子間を分離する不活性の駆動流体を有する駆動装置流体槽層と、圧電素子によって押圧される薄膜層と、回路基板に接続される複数のスイッチ・コンタクト及び各スイッチ・コンタクト間を接続する液体金属及びスイッチング流体を有する液体金属チャネル層と、スイッチ・コンタクトと接続される回路を有する回路基板層とから成る。該接点開閉装置の動作を以下に説明する。圧電基板層の一対のコンタクト間に電圧を印加すると、該一対のコンタクトに接続された圧電素子が伸長し、該圧電素子の伸長に伴って薄膜層が押圧される。薄膜層が押圧されることによって液体金属チャネル層のスイッチング流体の圧力が上昇し、スイッチング流体の圧力の上昇によって液体金属によるスイッチ・コンタクト間の接続が切断され、而して回路基板層の回路上の接点を開放するようになっている。この接点開閉装置では、接点開閉装置の組立時に駆動流体を注入口から駆動装置流体槽層に注入し、その後注入口を封止することで駆動流体を駆動装置流体槽層に充填している。
ところで、上記のような接点開閉装置の他に、導電性流体が収納されるとともに一対の接点が露設される収納室を有する本体部と、本体部を部分的に変形させること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た接点開閉装置が知られている。しかしながら、このような接点開閉装置において、上記従来例の駆動流体の注入と同様に、導電性流体を注入口から収納室に注入した後に注入口を封止すると、注入口の周囲に余分な導電性流体が付着することで注入口の封止が困難になるという問題があった。 By the way, in addition to the contact switching device as described above, a conductive fluid is stored, and a main body having a storage chamber in which a pair of contacts are exposed, and a conductive fluid by partially deforming the main body. There is known a contact opening / closing device provided with an actuator that moves the switch and switches the conduction state between the pair of contacts. However, in such a contact switching device, as in the case of the driving fluid injection in the conventional example, if the injection port is sealed after the conductive fluid is injected from the injection port into the storage chamber, excess conductive material is formed around the injection port. There has been a problem that it becomes difficult to seal the injection port due to adhesion of the ionic fluid.
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、注入口の周囲に余分な導電性流体が付着するのを防ぐことのできる接点開閉装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a contact switching device that can prevent an excessive conductive fluid from adhering around the inlet.
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、導電性流体が収納される収納室及び一端側で収納室と連結するとともに他端側に導電性流体を収納室内に注入するための注入口が設けられた注入用溝部を有する本体部と、少なくとも一部を収納室内に臨ませた状態で設けられる一乃至複数の接点と、本体部の厚み方向における収納室の壁部を変形させて導電性流体を移動させることによって接点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、前記注入用溝部は、その内壁から内側に突出し且つ注入口と対向する略平行な突面を有する突壁部を本体部の厚み方向において注入口から所定の間隔を空けて設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2の発明は、請求項1の発明において、突壁部は、注入口と対向する前記突面が微細な凹凸を有した粗面から成ることを特徴とする。
The invention of
請求項3の発明は、請求項1の発明において、突壁部は、注入口と対向する前記突面に撥水性を有する撥水材料の被膜が形成されたことを特徴とする。 A third aspect of the invention is characterized in that, in the first aspect of the invention, the projecting wall portion is formed with a coating of a water-repellent material having water repellency on the projecting surface facing the injection port.
請求項1の発明によれば、注入用溝部の内壁から内側に突出し且つ注入口と対向する略平行な突面を有する突壁部を本体部の厚み方向において注入口から所定の間隔を空けて設けたので、導電性流体を収納室内に注入する際に突壁部の突面まで注入することで、突面から所定の間隔が空いた注入口周縁に余分な導電性流体が付着することがなく、したがって注入口を閉塞する作業を容易に行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, the protruding wall portion that protrudes inward from the inner wall of the injection groove and has a substantially parallel protruding surface facing the injection port is spaced from the injection port in the thickness direction of the main body. Since the conductive fluid is injected into the storage chamber, the conductive fluid is injected up to the projecting surface of the projecting wall portion, so that an extra conductive fluid may adhere to the periphery of the injection port spaced a predetermined distance from the projecting surface. Therefore, the operation of closing the injection port can be easily performed.
請求項2の発明によれば、突壁部の突面が微細な凹凸を有した粗面から成るので、導電性流体が突面に付着し難くなり、したがって余分な導電性流体を容易に除去することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the projecting surface of the projecting wall portion is a rough surface having fine irregularities, the conductive fluid is difficult to adhere to the projecting surface, and therefore excess conductive fluid is easily removed. can do.
請求項3の発明によれば、突壁部の突面に撥水性を有する撥水材料の被膜を形成したので、導電性流体が突面に付着し難くなり、したがって余分な導電性流体を容易に除去することができる。
According to the invention of
以下、本発明の接点開閉装置の実施形態について図面を用いて説明する。但し、以下の説明では図1(c)における上下を上下方向と定める。本実施形態は、図1(a),(b)に示すように、導電性流体Lが収納されるとともに一対の接点5a,6aが露設される収納室1d及び一端側で収納室1dと連結するとともに他端側に導電性流体Lを収納室1d内に注入するための注入口2fが設けられた注入用溝部20を有する本体部1と、注入口2fを閉塞する閉塞板4と、収納室1d内に収納された導電性流体Lを移動させ、一対の接点5a,6a間の導通状態を切り換える駆動手段であるアクチュエータ7とを備える。尚、本実施形態では、導電性流体L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。
Hereinafter, embodiments of the contact switching device of the present invention will be described with reference to the drawings. However, in the following description, the vertical direction in FIG. In this embodiment, as shown in FIGS. 1A and 1B, a
本体部1は、図1(c)〜(e)に示すように、基板2と絶縁基板3とを用いて構成される。基板2は、例えば単結晶のシリコン基板から成り、図1(c)に示すように、その前面には略矩形状の凹部2aが設けられている。この基板2の後面において凹部2aに対応する部位には、導電性流体Lを収納する空洞部1a用の凹所2bが設けられており、図1(b)に示すように、この凹所2bは略菱形に形成されている。また、基板2において凹部2aの底壁部は薄膜状のダイアフラム部2cとなっており、該ダイアフラム部2cの略中央部には、前方へ突出する角錘台形の突部2dが一体に突設されている(図1(c)参照)。
As shown in FIGS. 1C to 1E, the
基板2の後面において凹所2bの一端側(図1(b)における右端側)には、空洞部1a内に導電性流体Lを注入するための通路となる第1チャンネル1b用の第1溝部2eが形成されている。第1溝部2eは、略矩形状に形成されるとともに、基板2の厚み方向に貫設される略角錐台形状の注入用溝部20の下端部と連通している。また、注入用溝部20の上端部は、基板2前面の略正方形状の注入口2fと連通している(図1(c)参照)。注入口2fは、注入用溝部20を介して第1チャンネル1b内に導電性流体Lを注入するために設けられており、導電性流体Lを注入した後に略矩形状のガラス板から成る閉塞板4によって閉塞される(図1(a)参照)。
On the rear surface of the
注入用溝部20の内壁には、図1(c)に示すように内側に向かって突出する断面略三角形状の突壁部21が周方向に亘って突設されている。突壁部21の上面は、注入口2fと略平行な突面21aとなっており、該突面21aと注入口2fとは上下方向において所定の間隔が空けられている。また、突面21aに囲まれる部位は、第1溝部2eと連通する略正方形状の通孔21bとなっており、導電性流体Lは注入口2fから該通孔21bを通って収納室1d内に注入されるようになっている。突壁部21下側の部位は、通孔21bから収納室1dに向かうにつれて開口面積が大きくなるような傾斜部となっており、導電性流体Lが収納室1dから通孔21bに向かって逆流するのを防いでいる。
As shown in FIG. 1C, a projecting
一方、基板2の後面において凹所2bの他端側(図1(b)における左端側)には、導電性流体Lが移動する流路となる第2チャンネル1c用の略コ字状の第2溝部2gが形成されている。
On the other hand, on the other end side of the
尚、上記の凹部2a、凹所2b、突部2d、各溝部2e,2g、注入用溝部20及び突壁部21は、ICP(Inductively Coupled Plasma)エッチング等の半導体製造プロセスを利用して基板2に形成してあるが、上記のような半導体製造プロセスは周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。また、基板2の代わりに、基板2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構わない。
The
絶縁基板3は、例えば基板2と略同一の外形寸法を有する透明なガラス基板から成り、基板2の後面に陽極接合等によって接合される。尚、絶縁基板3として、ガラス基板のほかに絶縁性を有する樹脂基板を用いるようにしても構わない。
The
このように絶縁基板3を基板2の後面に接合することにより、凹所2b及び第1溝部2e並びに第2溝部2gの後面開口がそれぞれ閉塞される。そして、絶縁基板3により後面開口が閉塞された凹所2bが、導電性流体Lを収納する空洞部1aとして、絶縁基板3により後面開口が閉塞された第1溝部2eが、導電性流体Lを空洞部1aに注入するための第1チャンネル1bとして、絶縁基板3により後面開口が閉塞された第2溝部2gが、導電性流体Lの流路となる第2チャンネル1cとしてそれぞれ用いられ、これら空洞部1aと第1チャンネル1b及び第2チャンネル1cとによって導電性流体Lが移動自在に収納される収納室1dが構成される。
By thus bonding the insulating
一方、絶縁基板3において、基板2の第2溝部2gに対向する部位、即ち、第2チャンネル1cの底面部となる部位には、貫設孔(スルーホール)3aが4つ貫設されている(図1(b),(d)参照)。これら4つの貫設孔3a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成る接点5a,6aが交互に形成されており、これにより絶縁基板3を基板2に接合した際には、各一対の接点5a,6aが第2チャンネル1c内に露設されることになる。尚、各接点5a,6a用の導電性金属材料としては、導電性流体L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。
On the other hand, in the insulating
また、絶縁基板3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5b,6bがそれぞれ形成されており、電極パッド5bは配線パターン5cによって一対の接点5aに、電極パッド6bは配線パターン6cによって一対の接点6aにそれぞれ接続されている。
A pair of
ところで、接点5aは上述したように2つ設けられているが、導電性流体Lが収納室1dに注入された後には、何れか1つのみが残されて他方の接点5aが電極パッド5bから電気的に切断される。この点は接点6aにおいても同様であり、これにより導電性流体L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Lの注入量が少なく導電性流体Lが何れの接点5a,6aとも接触していない場合と、導電性流体Lの注入量が多く導電性流体Lが接点5aとのみ接触している場合とでは、接点開閉の動作が異なってしまうため、前者の場合には、第2チャンネル1cの奥側となる他端側(図1(b)における右側)の接点5a,6aがそれぞれ電極パッド5b,6bから切断され、後者の場合には、第2チャンネル1cの手前側となる一端側(図1(b)における左側)の接点5aが電極パッド5bから切断されるとともに、第2チャンネル1cの奥側の接点6aが電極パッド6bから切断される。このようにすることで、導電性流体Lの注入量のばらつきに依らず安定した開閉性能を発揮することができる。
By the way, although the two
アクチュエータ7は、例えば扁平な棒状に形成された圧電振動子から成り、先端部を凹部2aと対向させると同時に突部2dの先端に当接させる形で基板2の前面に接合された片持ち梁構造を有している。而して、アクチュエータ7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7の先端部がダイアフラム部2cに近づく方向に撓んで突部2dを押圧し、これにより基板2のダイアフラム部2cが凹所2b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7が突部2を押圧しなくなり、これによりダイアフラム部2cが元の状態に復帰することになる。
The
次に、本実施形態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7が動作しないためにダイアフラム部2cが変形していない。この時、収納室1dに収納されている導電性流体Lは何れの接点5a,6aとも接触しておらず、接点5a,6a間は絶縁(開成)されている(オフ状態)。
Next, the operation of this embodiment will be described. First, in a state where no voltage is applied, the
このオフ状態から電圧を印加してアクチュエータ7を駆動すると、アクチュエータ7の先端部が突部2dを押圧し、これによりダイアフラム部2cが後方に押し下げられる。ダイアフラム部2cが押し下げられると、空洞部1aの容積が減少し、これにより空洞部1a内に収納されている導電性流体Lが第2チャンネル1c側へ移動させられ、一対の接点5a,6aが導電性流体Lによって短絡(閉成)される(オン状態)。
When a voltage is applied from this OFF state to drive the
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7によって変形させられていたダイアフラム部2cが元の状態に復帰する。これに伴って空洞部1aの容積が元に戻るため、第2チャンネル1c側に移動していた導電性流体Lが空洞部1a側に戻り、一対の接点5a,6aが開成される(オフ状態)。
When the application of voltage is stopped from this on state, the
以下、導電性流体Lを収納室1dに注入する方法について図面を用いて説明する。まず、導電性流体Lが蓄えられた流体槽8aを有する真空チャンバ8内に本体部1を配置し、真空チャンバ8内を真空ポンプ(図示せず)を用いて真空引きすることで、真空チャンバ8内及び本体部1の収納室1d内を所定の真空度まで減圧する(図2(a)参照)次に、本体部1を流体槽8aに浸し(図2(b)参照)、真空チャンバ8内の圧力を上昇させると、真空チャンバ8内の圧力が収納室1d内の圧力よりも大きくなるために、流体槽8aに蓄えられた導電性流体Lが注入口2fから収納室1d内に浸入する(図2(c)参照)。そして、収納室1dに所定の導電性流体Lが注入されるまで真空チャンバ8内の圧力を上昇させた後に(図2(d)参照)、本体部1を流体槽8aから取り出し、閉塞板4を基板2の前面に接合して注入口2fを閉塞することで、導電性流体Lの収納室1dへの注入工程が終了する。尚、流体槽8aに本体部1を浸す際に、凹部2aにも導電性流体Lが浸入するが、凹部2aに溜まった導電性流体Lは注入口2fを閉塞板4で閉塞した後に除去するため、ここでは凹部2aに溜まる導電性流体Lの図示を省略している。
Hereinafter, a method for injecting the conductive fluid L into the
ここで、本実施形態では注入用溝部20に突壁部21を設けているので、図3に示すように、導電性流体Lを収納室1d内に注入する際に突壁部21の突面21aまで導電性流体Lを注入すれば、注入用溝部20の突面21aから注入口2fまでの間の内壁に導電性流体Lが付着するのを防ぐことができる。而して、導電性流体Lが注入口2fの周縁に付着するのを防ぐことで注入口2fを閉塞板4で閉塞する作業を容易に行うことができる。
Here, in this embodiment, since the projecting
尚、本実施形態の突面21aには、例えばフッ素樹脂等の撥水性を有する材料から成る被膜を形成してもよく、この場合、導電性流体Lを収納室1d内に注入する際に、突面21aに導電性流体Lが付着するのを防ぐことができ、余分な導電性流体Lを容易に除去することができる。また、突面21aに導電性流体Lが付着するのを防ぐことのできる構成であれば他の構成でもよく、上記のように撥水性を有する材料で被膜を形成する代わりに、例えばサンドブラスト処理によって微細な凹凸を形成することで突面21aを粗面化してもよい。
Note that a film made of a material having water repellency such as a fluororesin may be formed on the projecting
1 本体部
1d 収納室
20 注入用溝部
21 突壁部
21a 突面
2c ダイアフラム部(壁部)
2f 注入口
5a,6a 接点
7 アクチュエータ(駆動手段)
L 導電性流体
DESCRIPTION OF
L Conductive fluid
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006344864A JP2008159327A (en) | 2006-12-21 | 2006-12-21 | Contact switching device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006344864A JP2008159327A (en) | 2006-12-21 | 2006-12-21 | Contact switching device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008159327A true JP2008159327A (en) | 2008-07-10 |
Family
ID=39660014
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2006344864A Withdrawn JP2008159327A (en) | 2006-12-21 | 2006-12-21 | Contact switching device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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-
2006
- 2006-12-21 JP JP2006344864A patent/JP2008159327A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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