JP2011090955A - 接点装置及びそれを用いたリレー、並びにマイクロリレー - Google Patents

Abstract

【課題】接点同士の固着を防止するとともに接点間の接触信頼性を高めることのできる接点装置及びそれを用いたリレー、並びにマイクロリレーを提供する。
【解決手段】固定接点１と、固定接点１に接離自在な可動接点２０と、可動接点２０を有するとともに可動接点２０が固定接点１と接触する位置と開離する位置との間で揺動自在な可動部２とを備え、可動接点２０における接点間の閉成時に最初に固定接点１と接触する第１の端部２０ａと固定接点１とを高硬度の金属材料で形成し、可動接点２０における接点間の閉成時に第１の端部２０ａの後に固定接点１と接触する第１の端部２０ａを除いた他の部位を軟質の金属材料で形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、接点装置及びそれを用いたリレー、並びにマイクロリレーに関する。

従来から、高周波用小型リレーとして、半導体微細加工技術を利用して形成されたＭＥＭＳリレーなどのマイクロリレーが提供されており、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。特許文献１に記載のマイクロリレーは、ヨークに巻回されたコイルへの励磁電流に応じて磁束を発生する電磁石装置を収納する収納部が形成され且つ厚み方向の一表面側に固定接点が設けられたベース基板を備える。また、ベース基板の前記一表面側に固着される枠状のフレーム部、及びフレーム部の内側に配置されて支持ばね部を介してフレーム部に揺動自在に支持され電磁石装置により駆動されるアーマチュア、及びアーマチュアが固定される可動部に接圧ばね部を介して支持され可動接点が設けられた可動接点基台部を有するメインブロックを備える。更に、メインブロックにおけるベース基板とは反対側で周部がフレーム部に固着されたカバーを備える。電磁石装置には、ベース基板の厚み寸法内でアーマチュアとヨークとにより形成される磁路中に永久磁石が設けられている。尚、本発明に係る接点装置とは、固定接点と、可動接点と、可動接点を接離自在に変位させる手段とを有するものであって、上記従来例のように前記手段として電磁石装置を用いた電磁リレーなどに利用される。

特開２００５−２１６５４１号公報

ところで、上記従来のマイクロリレーなどに利用されている接点装置では、接点間の接触抵抗を低い値で安定させるために、接点の材料として金等の軟質金属を用いるのが通例である。しかしながら、このような構成では、接点間の開閉を重ねると接点同士の衝突により接点が変形し、各接点の表面が平坦化して接点同士が固着（スティッキング）する虞があった。接点間が固着すると、接点間を開成する際に可動接点を固定接点から引き剥がし難くなり、接点の開閉性能が低下するという問題があった。上記問題を解決するために、例えば各接点を高硬度の金属材料で構成する手段が考えられるが、この場合、接点同士が接触する際の接触抵抗が大きくなり、接点間の接触信頼性が損なわれるという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、接点同士の固着を防止するとともに接点間の接触信頼性を高めることのできる接点装置及びそれを用いたリレー、並びにマイクロリレーを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、固定接点と、固定接点に接離自在な可動接点と、可動接点を有するとともに可動接点が固定接点と接触する位置と開離する位置との間で揺動自在な可動部とを備えた接点装置であって、固定接点及び可動接点は、何れも接点間の閉成時に最初に相手方の接点と接触する第１の端部が高硬度の金属材料で形成され、前記接点のうち少なくとも何れか一方は、接点間の閉成時に第１の端部の後に相手方の接点と接触する部位が軟質の金属材料で形成されたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、軟質の金属材料は、金、又は金及び銀の合金の何れか１つであることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、固定接点及び可動接点は、何れも第１の端部以外の部位が軟質の金属材料で形成されたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１項の発明において、固定接点及び可動接点の少なくとも何れか一方の高硬度の金属材料は、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、白金の何れか１つであることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項３の発明において、固定接点及び可動接点の少なくとも何れか一方の高硬度の金属材料は、タングステン、チタン、クロム、ニッケルの何れか１つであることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか１項の発明において、固定接点及び可動接点のうち少なくとも何れか一方の第１の端部は、相手方の接点に向かって他の部位よりも突出するように形成されたことを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６の発明において、可動接点の第１の端部は、相手方の固定接点に向かって他の部位よりも突出し、且つその一部が可動接点からはみ出すように形成されたことを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１乃至５の何れか１項の発明において、固定接点及び可動接点のうち何れか一方の第１の端部には、接点間の閉成時であって第１の端部を除いた他の部位が相手方の接点と接触する際に第１の端部が相手方の接点と接触しないようにテーパが形成されたことを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１乃至８の何れか１項に記載の接点装置と、可動接点が固定接点に対して接離するように可動部を駆動する駆動装置とを備えたことを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項９記載のリレーにおいて、駆動装置が、磁性材料より成り可動部に設けられるアーマチュアを吸引する磁場を発生させることで可動部を揺動させる電磁石装置から成るマイクロリレーであって、基板より成り電磁石装置を収納する収納部が形成され且つ厚み方向の一面側に固定接点が設けられたベースと、ベースの前記一面側に固着される枠状のフレーム、及びフレームに揺動自在に支持される可動部とアーマチュアとを有するメインブロックと、メインブロックにおけるベースの反対側で周部がフレームに固着されるカバーとを備えたことを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項９記載のリレーにおいて、駆動装置が、磁性材料より成り可動部に設けられるアーマチュアを吸引する磁場を発生させることで可動部を揺動させる電磁石装置から成るマイクロリレーであって、基板より成り厚み方向の一面側に固定接点が設けられたベースと、ベースの前記一面側に固着される枠状のフレーム、及びフレームに揺動自在に支持される可動部とアーマチュアとを有するメインブロックと、メインブロックにおけるベースの反対側で周部がフレームに固着され且つ電磁石装置を収納する収納部が形成されたカバーとを備えたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、各接点において最初に接触する部位が高硬度の金属材料で形成されていることから、接点同士が衝突しても各接点が変形し難く、各接点の表面が平坦化し難いために接点同士の固着を防止することができる。更に、接点間の閉成時においては軟質の金属材料で形成された部位が接触するため、接触抵抗を小さくすることができ、従来と比較して接点間の接触信頼性を高めることができる。

請求項３の発明によれば、接点間の閉成時において各接点の軟質の金属材料で形成された部位同士が接触するため、より接触抵抗を小さくすることができ、接点間の接触信頼性をより高めることができる。

請求項４の発明によれば、各接点の高硬度の金属材料で形成された部位においても導通させることができるため、接触抵抗の安定化を図ることができる。

請求項５の発明によれば、高硬度の金属材料として貴金属を用いる場合と比較して製造コストを低減することができる。

請求項６の発明によれば、接点間の閉成時において各接点の高硬度の金属材料で形成された部位同士を確実に最初に接触させることができる。

請求項７の発明によれば、接点間の閉成時において第１の端部の相手方の接点と接触する部位が薄くなるため、接点同士が衝突する際の衝突エネルギーを吸収することができる。

請求項８の発明によれば、接点間の閉成時において各接点の高硬度の金属材料で形成された部位同士が衝突した後に、軟質の金属材料で形成された部位のみが相手方の接点と接触するために、軟質の金属材料で形成された部位のみが全ての接圧を受けることで接触抵抗をより小さくすることができ、接点間の接触信頼性をより高めることができる。

請求項９の発明によれば、請求項１乃至８の何れか１項に記載の効果を奏するリレーを実現することができる。

請求項１０，１１の発明によれば、請求項１乃至８の何れか１項に記載の効果を奏するマイクロリレーを実現することができる。

本発明に係る接点装置の実施形態１を示す図で、（ａ）は接点間が開成している状態の側面図で、（ｂ）は各接点の第１の端部が接触している状態の側面図で、（ｃ）は接点間が閉成している状態の側面図である。 同上の可動接点を高硬度の金属材料で形成した場合を示す要部側面図である。 同上の各接点の第１の端部のみを高硬度の金属材料で形成した場合を示す要部側面図である。 本発明に係る接点装置の実施形態２を示す図で、（ａ）は接点間が開成している状態の要部側面図で、（ｂ）は接点間が閉成している状態の要部側面図である。 同上の固定接点において第１の端部のみを高硬度の金属材料で形成した場合を示す図で、（ａ）は接点間が開成している状態の要部側面図で、（ｂ）は接点間が閉成している状態の要部側面図である。 同上の固定接点の第１の端部を突出させた場合を示す図で、（ａ）は接点間が開成している状態の要部側面図で、（ｂ）は接点間が閉成している状態の要部側面図である。 同上の固定接点の第１の端部を突出させ、且つ可動接点において第１の端部のみを高硬度の金属材料で形成した場合を示す図で、（ａ）は接点間が開成している状態の要部側面図で、（ｂ）は接点間が閉成している状態の要部側面図である。 同上の可動接点の第１の端部の他の構成を示す図で、（ａ）は接点間が開成している状態の要部側面図で、（ｂ）は接点間が閉成している状態の要部側面図である。 本発明に係る接点装置の実施形態３を示す図で、（ａ）は接点間が開成している状態を示す要部側面図で、（ｂ）は各接点の第１の端部が接触している状態の要部側面図で、（ｃ）は接点間が閉成している状態の要部側面図である。 同上の各接点の第１の端部のみを高硬度の金属材料で形成した場合を示す図で、（ａ）は接点間が開成している状態を示す要部側面図で、（ｂ）は各接点の第１の端部が接触している状態の要部側面図で、（ｃ）は接点間が閉成している状態の要部側面図である。 同上の固定接点にテーパを設けた場合を示す図で、（ａ）は接点間が開成している状態を示す要部側面図で、（ｂ）は各接点の第１の端部が接触している状態の要部側面図で、（ｃ）は接点間が閉成している状態の要部側面図である。 同上の固定接点にテーパを設け、且つ各接点の第１の端部のみを高硬度の金属材料で形成した場合を示す図で、（ａ）は接点間が開成している状態を示す要部側面図で、（ｂ）は各接点の第１の端部が接触している状態の要部側面図で、（ｃ）は接点間が閉成している状態の要部側面図である。 本発明に係るマイクロリレーの基本形態１を示す図で、（ａ）は分解斜視図で、（ｂ）は下側から見た斜視図である。 本発明に係るマイクロリレーの基本形態２を示す分解斜視図である。 同上の断面図である。

以下、本発明に係る接点装置の実施形態を説明するにあたって、本発明の接点装置を備えたマイクロリレーの基本形態１，２について図面を用いて説明する。尚、以下の説明では、図１３（ａ）における上下を上下方向と定めるものとする。

（基本形態１）
本基本形態は、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、ヨーク６０に巻回されたコイル６２への励磁電流に応じて磁束を発生する電磁石装置６と、矩形板状のガラス基板から成り厚み方向の一面（上面）側において長手方向の両端部それぞれに各１対の固定接点５０が設けられたベース５と、ベース５の上面側に固着される矩形枠状のフレーム３１、及びフレーム３１の内側に配置されて４本の支持ばね部３２を介してフレーム３１に揺動自在に支持される可動部３０、及び可動部３０にそれぞれ２本の接圧ばね部３５を介して支持されるとともに各々可動接点（図示せず）が設けられた２つの可動接点基台部３４、及び磁性材料より成り可動部３０に設けられて電磁石装置６により駆動されるアーマチュア（図示せず）を有するメインブロック３と、メインブロック３におけるベース５の反対側で周部がフレーム３に固着される矩形板状のガラス基板から成るカバー４とを備えている。

電磁石装置６におけるヨーク６０は、図１３（ａ）に示すように、２つのコイル６２が直接巻回される細長の矩形板状のコイル巻回部６０ａと、コイル巻回部６０ａの長手方向の両端部それぞれから可動部３０に近づく向きに延設されてコイル６２への励磁電流に応じて互いの先端面が異極に励磁される１対の脚片６０ｂと、両脚片６０ｂの間でコイル巻回部６０ａの長手方向の中央部に重ねて配置された矩形板状の永久磁石６１と、細長の矩形板状であってコイル巻回部６０ａにおける永久磁石６１との対向面の反対側でコイル巻回部６０ａと直交するように固着される樹脂成型体６３とを備えている。尚、ヨーク６０は電磁軟鉄などの鉄板を曲げ加工あるいは鋳造加工することにより形成されており、両脚片６０ｂの断面が矩形状に形成されている。

永久磁石６１は、厚み方向の両磁極面が互いに異極に着磁されており、一方の磁極面がコイル巻回部６０ａに当接し、他方の磁極面が両脚片６０ｂの先端面と同一平面上に位置するように厚み寸法を設定してある。また、各コイル６２は、それぞれ永久磁石６１と両脚片６０ｂとによってコイル巻回部６０ａの長手方向への移動が規制される。樹脂成型体６３は絶縁性を有する樹脂材料から成り、その一面における長手方向の両端部にコイル端子６３ａが一部を露出する形で設けられている。この各コイル端子６３ａにおいて円形状に形成された部位が外部接続用電極を構成し、矩形状に形成された部位がコイル接続部を構成している。尚、各コイル端子６３ａにおける外部接続用電極には、導電性材料（例えば、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，半田など）から成るバンプ６４が適宜固着されるが、バンプ６４を固着する代わりにボンディングワイヤをボンディングしても構わない。

ベース５は、パイレックス（登録商標）のような耐熱ガラスにより矩形状に形成されており、図１３（ｂ）に示すように、その中央部には厚み方向に貫通して電磁石装置６を収納する収納孔５６が貫設され、四隅の各近傍には厚み方向に貫通するスルーホール（図示せず）が貫設されている。また、ベース５の厚み方向の両面であって各スルーホールの周縁にはランド５２が形成されている。ここで、ベース５の厚み方向において重なるランド５２同士は、スルーホールの内周面に被着された導電性材料（例えば、Ｃｕ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ａｕ，或いはこれらの合金など）から成る導体層（図示せず）によって電気的に接続されている。また、ベース５の厚み方向の他面（下面）側の各ランド５２にはバンプ５３が適宜固着されており、バンプ５３をランド５２に固着することによって、ベース５の下面側ではスルーホールの開口面がバンプ５３により覆われる。各スルーホールの開口面は円形状であって、ベース５の上面には、各スルーホールの開口面及びランド５２を覆うシリコン薄膜から成る４枚の蓋体５４が固着されている。

各１対の固定接点５０は、図１３（ａ）に示すように、ベース５の長手方向の両端部においてベース５の短手方向に離間して形成された２つのスルーホールの間で並設されており、前記短手方向において隣り合うスルーホールの周縁に形成されたランド５２と導電パターン５１を介して電気的に接続されている。ここで、導電パターン５１及びランド５２の材料としては、例えば、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕ，或いはこれらの合金などの導電性材料を採用すればよく、バンプ５３の材料としては、例えば、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，半田などの導電性材料を採用すればよい。尚、スルーホール及び収納孔５６は、例えば、サンドブラスト法やエッチング法などによって形成すればよく、導体層は、例えば、電気めっき法や真空蒸着法、スパッタ法などによって形成すればよい。

収納孔５６の開口面は、図１３（ｂ）に示すように十字状であって、ベースの上面側には、収納孔５６を閉塞するシリコン薄膜からなる蓋体５７が固着されている。ここで、電磁石装置６は、ヨーク６０の両脚片６０ｂの各先端面が蓋体５７と対向する形で収納孔５６に挿入される。電磁石装置６は、永久磁石６１がベース５の厚み寸法内でアーマチュアとヨーク６０とで形成される磁路中に設けられ、樹脂成型体６３の表面がベース５の下面と略面一となっている。尚、蓋体５４，５７は、シリコン基板をエッチングや研磨などで薄膜化することにより形成したシリコン薄膜により構成されており、厚み寸法を２０μｍに設定してある。ここで、蓋体５７の厚み寸法は２０μｍに限定するものではなく、例えば５〜５０μｍ程度の範囲内で適宜設定すればよい。また、蓋体５４，５７は、シリコン薄膜に限らず、ガラス基板をエッチングや研磨などで薄膜化することにより形成したガラス薄膜により構成してもよい。

メインブロック３は、図１３（ａ）に示すように、シリコン基板から成る半導体基板を半導体微細加工プロセスにより加工することによって形成された、上述の矩形枠状のフレーム３１と、４本の支持ばね部３２と、フレーム３１の内側に配置される矩形板状の可動部３０と、４本の接圧ばね部３５と、２つの可動接点基台部３４とから構成される。可動部３０におけるベース５との対向面には、例えば、軟鉄、電磁ステンレス、パーマロイなどの磁性材料から成る矩形板状のアーマチュアが固着されている。

支持ばね部３２は、可動部３０の短手方向の両側面側で可動部３０の長手方向に離間して２箇所に形成されている。各支持ばね部３２は、一端部がフレーム３１に一体に連結され、他端部が可動部３０に一体に連結されている。尚、各支持ばね部３２は、平面形状において一端部と他端部との間の部位を同一面内で蛇行した形状に形成することにより長さ寸法を長くしてある。このため、可動部３０が揺動する際に各支持ばね部３２にかかる応力を分散させることができ、各支持ばね部３２が破損するのを防止することができる。

可動部３０は、短手方向の両側縁の中央部から矩形状の突片３６が一体に延設され、フレーム３１の内周面において突片３６に対応する部位からも矩形状の突片３７が一体に延設されている。これら突片３６，３７は互いの先端面同士が対向しており、突片３６の先端面に設けられた凸部が突片３７の先端面に設けられた凹部の内周面に当接することで、フレーム３１の厚み方向に直交する面内における可動部３０の移動が規制される。

可動接点基台部３４は、可動部３０の長手方向において可動部３０の両端部とフレーム３１との間にそれぞれ配置され、そのベース５との対向面（下面）に導電性材料から成る可動接点が固着されている。ここで、可動接点基台部３４は、２本の接圧ばね部３５を介して可動部３０に支持されている。尚、可動部３０の四隅には、磁性体の変位量を制限するストッパ部３３がそれぞれ一体に延設されているため、接圧ばね部３５の平面形状は、ストッパ部３３の外周縁の３辺に沿ったコ字状に形成されている。

カバー４は、パイレックス（登録商標）のような耐熱ガラスにより構成されており、メインブロック３との対向面に可動部３０の揺動空間を確保する凹所（図示せず）が形成されている。

ここで、フレーム３１におけるベース５との対向面（下面）の周部には、全周に亘って接合用金属薄膜（図示せず）が形成され、カバー４との対向面（上面）の周部にも全周に亘って接合用金属薄膜３８ａが形成されている。また、ベース５におけるメインブロック３との対向面（上面）の周部にも全周に亘って接合用金属薄膜５５が形成され、カバー４におけるメインブロック３との対向面（下面）の周部にも全周に亘って接合用金属薄膜（図示せず）が形成されている。したがって、メインブロック３とカバー４とベース５とを圧接又は陽極接合により気密的に接合することができ、ベース５とカバー４とフレーム３１とで囲まれる空間の気密性を向上させることができる。

以下、本基本形態の動作について説明する。コイル６２へ通電が行われると、磁化の向きに応じてアーマチュアの長手方向の一端部がヨーク６０の一方の脚片６０ｂに吸引されて可動部３０が揺動し、可動部３０の他端側の可動接点基台部３４に保持された可動接点が対向する１対の固定接点５０に所定の接点圧で接触する。この状態で通電を停止しても、永久磁石６１の発生する磁束により、吸引力が維持され、そのままの状態が保持される。

また、コイル６２への通電方向を逆向きにすると、アーマチュアの長手方向の他端部がヨーク６０の他方の脚片６０ｂに吸引されて可動部３０が揺動し、可動部３０の他端側の可動接点基台部３４に保持された可動接点が対向する１対の固定接点５０に所定の接点圧で接触する。この状態で通電を停止しても、永久磁石６１の発生する磁束により、吸引力が維持され、そのままの状態が保持される。

（基本形態２）
本基本形態は、図１４，１５に示すように、主として、ベース１００と、ベース１００の厚み方向の一面（上面）側に設けられるメインブロック２００と、メインブロック２００におけるベース１００側とは反対側（上側）に設けられるカバー３００と、電磁石装置４００とを備えている。

ベース１００は、例えば直方体状のガラス基板により形成されており、図１４に示すように、ベース１００の上面側における長手方向両端側それぞれには、１対の伝送線路１１０が形成されている。伝送線路１１０は何れも直線状に形成されており、その長手方向がベース１００の短手方向と一致している。また、１対の伝送線路１１０は、ベース１００の短手方向に沿って一直線上に並設されている。ここで、ベース１００の厚み方向の他面（下面）側の長手方向両端側それぞれには、１対の外部接続電極（図示せず）が形成されている。当該１対の外部接続電極は、それぞれ１対の伝送線路１１０各々とベース１００を厚み方向に貫通する貫通孔配線（図示せず）を介して電気的に接続されている。

また、ベース１００の上面側には、伝送線路１１０に電気的に接続される複数の固定接点１２０が形成されている。各固定接点１２０は、各伝送線路１１０においてベース１００の内側となる端部に接続されている。よって、ベース１００の左右両端側それぞれには、固定接点１２０が１対ずつ形成されている。尚、各伝送線路１１０においてベース１００の外側となる端部は、上述の貫通孔配線を介して外部接続電極に電気的に接続されている。また、固定接点１２０は、導電性が良好な金属材料から成る金属薄膜であって、スパッタ法や電気めっき法、真空蒸着法などを利用して形成されている。

メインブロック２００は、主として、可動部２１０と、フレーム２２０とを有する。フレーム２２０は、矩形枠状に形成されており、このフレーム２２０の開口内に可動部２１０が配置される。ここで、フレーム２２０の開口は、フレーム２２０の中央部に設けられた矩形状の第１の開口部２３０と、フレーム２２０の長手方向の両端側それぞれに設けられた第２の開口部２３１とを含む。第２の開口部２３１は、それぞれ上下方向の中央部において第１の開口部２３０と連通している。尚、フレーム２２０の外形寸法はベース１００の外形寸法と等しくしてある。

可動部２１０は、フレーム２２０の第１の開口部２３０内に配置される本体部２１１を有している。本体部２１１は矩形板状に形成され、その長手方向をフレーム２２０の長手方向に沿わせた形で第１の開口部２３０内に配置される。本体部２１１の短手方向両端部の各中央部には、接点用突片２１２が突設されており、その先端部は第２の開口部２３１内に配置されている。接点用突片２１２におけるベース１００との対向面（下面）には、可動接点２１３が設けられている（図１５参照）。可動接点２１３は、１対の固定接点１２０と接触した際に当該１対の固定接点１２０間を短絡するように構成されている。尚、可動接点２１３は、固定接点１２０と同様に金属材料から成る金属薄膜であり、スパッタ法や電気めっき法、真空蒸着法などを利用して形成されている。

一方、本体部２１１におけるカバー３００との対向面（上面）の中央部には、支点突起２１４が突設されている。この支点突起２１４は、可動部２１０の揺動動作（シーソー動作）の支点として用いられる。

このような可動部２１０は、複数（図示では４つ）の支持片２４０によりフレーム２２０と一体に連結されている。支持片２４０は、それぞれフレーム２２０の第１の開口部２３０の長手方向における内側面と、本体部２１１の短手方向の外側面とを一体に連結するように構成されている。４つの支持片２４０は、本体部２１１の中心を中心として点対称となるように配置されている。また、支持片２４０は、厚み方向に直交する面内で本体部２１１の長手方向に沿った方向に進退するように蛇行した形状に形成されている。これによって、可動部２１０がフレーム２２０に揺動自在に支持されるようになっている。また、各支持片２４０を蛇行した形状に形成することで長さ寸法を長くし、可動部２１０が揺動動作する際に支持片２４０に加えられる応力を分散している。

上述したメインブロック２００において、可動部２１０とフレーム２２０と支持片２４０とは、例えば５０μｍ〜３００μｍ程度、好ましくは２００μｍ程度の厚みの半導体基板２５をフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術などの半導体微細加工技術を利用してパターニングすることにより一体に形成されている。尚、半導体基板２５は、シリコンから成る半導体層と、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）より成る絶縁層とを交互に積層したＳＯＩ（２層ＳＯＩ）基板である。

可動部２１０の本体部２１１におけるカバー３００との対向面（上面）には、アーマチュア５００が設けられている。アーマチュア５００は、電磁石装置４００が発生する磁場により可動部２１０を揺動させるために用いられている。アーマチュア５００は、例えば電磁軟鉄、電磁ステンレス、パーマロイなどの磁性材料を機械加工して矩形板状に形成され、接着、溶接、熱着、ロウ付けなどの方法によって本体部２１１に接合されている。また、可動部２１０におけるベース１００との対向面（下面）側には、アーマチュア５００を可動部２１０に保持するとともに可動部２１０を補強する補強部材６００が設けられている。尚、補強部材６００によってマイクロリレーの厚み寸法が大きくなるのを避けるために、ベース１００には補強部材６００を避ける凹部１３０が凹設されている（図１４参照）。

上述したメインブロック２００は、可動接点２１３と１対の固定接点１２０とがそれぞれ対向する形で、フレーム２２０をベース１００に接合することによって、ベース１００の上面側に取付けられる。

カバー３００は、例えば絶縁性材料であるガラス基板により形成されており、その外形寸法はベース１００の外形寸法と等しくしてある。このようにカバー３００は、フレーム２２０の開口を閉塞できる大きさに形成されている。カバー３００におけるフレーム２２０側とは反対側の面（上面）の中央部には、厚み方向に貫通する開孔部３１０が形成されている。開孔部３１０は、電磁石装置４００を収納できる大きさに形成され、そのフレーム２２０側の面（下面）には、開孔部３１０全体を閉塞する閉塞板３２０が密着接合されている。閉塞板３２０は、例えば厚みが５〜５０μｍ程度（好ましくは２０μｍ程度）に形成されたシリコン板やガラス板などから成る。この開孔部３１０の内周面と閉塞板３２０とで囲まれる空間部が電磁石装置４００の収納室を構成している。上述のカバー３００は、フレーム２２０におけるベース１００側とは反対側の面（上面）に接合される。

電磁石装置４００は、アーマチュア５００を吸引する磁場を発生させるもので、可動部２１０をラッチするための永久磁石４１０を備えている。電磁石装置４００は、主として、ヨーク４２０と、１対のコイル４３０とを備えている。ヨーク４２０は、長尺矩形板状の主片４２１と、主片４２１の表面側（下面側）の長手方向両端部それぞれに突設された矩形板状の脚片４２２とを一体に備えている。このようなヨーク４２０は、電磁軟鉄などの鉄板を曲げ加工或いは鍛造加工することにより形成されている。永久磁石４１０は、直方体状に形成され、厚み方向の一面側と他面側とが互いに異極となるように着磁されている。この永久磁石４１０は、上記他面をヨーク４２０の主片４２１の下面における長手方向中央部に当接させるようにして、ヨーク４２０に取り付けられる。１対のコイル４３０は、主片４２１における各脚片４２２と永久磁石４１０との間の部位それぞれに配置される。

また、電磁石装置４００には、１対のコイル端子（図示せず）が設けられている。この１対のコイル端子間に電圧を印加することで、両コイル４３０に電流が流れる。このような電磁石装置４００は、カバー３００の上記収納室に収納される。ここで、カバー３００におけるメインブロック２００側とは反対側の面（上面）には、直線状の配線パターン（図示せず）が形成されており、この配線パターンの一端部にコイル端子が半田付けなどによって電気的に接続される。

ベース１００の下面側には、両コイル４３０に通電するための駆動電極（図示せず）が設けられており、この駆動電極と配線パターンの他端部とが厚み方向で重なる位置に、ベース１００、メインブロック２００、カバー３００を厚み方向に貫通する貫通孔（図示せず）が貫設されている。この貫通孔内には貫通孔配線（図示せず）が形成されており、この貫通孔配線と配線パターンとを介して駆動電極とコイル端子とが電気的に接続される。

以下、本基本形態の動作について説明する。両コイル４３０への通電が行われると、磁化の向きに応じてアーマチュア５００の長手方向の一端部がヨーク４２０の一方の脚片４２２に吸引されて可動部２１０の本体部２１１が揺動し、本体部２１１の長手方向一端側の接点用突片２１２に設けられた可動接点２１３が対向する１対の固定接点１２０に所定の接点圧で接触する。この状態で通電を停止しても、永久磁石４１０の発生する磁束により、吸引力が維持され、そのままの状態が保持される。

また、両コイル４３０への通電方向を逆向きにすると、アーマチュア５００の長手方向の他端部がヨーク４２０の他方の脚片４２２に吸引されて可動部２１０の本体部２１１が揺動し、本体部２１１の長手方向他端側の接点用突片２１２に設けられた可動接点２１３が対向する１対の固定接点１２０に所定の接点圧で接触する。この状態で通電を停止しても、永久磁石４１０の発生する磁束により、吸引力が維持され、そのままの状態が保持される。

上述のように、本基本形態では電磁石装置４００をカバー３００の開孔部３１０に収納しているので、電磁石装置４００をベース１００に収納する場合と比較してベース１００の厚みを薄くすることができる。このため、固定接点１２０を外部接続電極に接続するための貫通孔配線を短くすることができ、高周波特性を向上させることができる。また、電磁石装置４００と固定接点１２０との間の距離を長くすることができるので、電磁石装置４００が発生する磁場による影響を低減することができる。

（実施形態１）
以下、本発明に係る接点装置の実施形態１について図面を用いて説明する。尚、以下の説明では、図１（ａ）における上下左右を上下左右方向と定めるものとする。本実施形態は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ベースＡに設けられた１対の固定接点１と、各固定接点１に接離自在な１対の可動接点２０と、可動接点２０を有するとともに可動接点２０が固定接点１と接触する位置と開離する位置との間で揺動自在な可動部２とを備える。尚、本実施形態の可動部２は、ベースＡと対向する一面（下面）に設けられた矩形板状のアーマチュア（図示せず）が電磁石装置（図示せず）によって吸引されることで揺動するようになっている。

可動部２は矩形板状に形成され、その長手方向両端部のベースＡと対向する一面（下面）に可動接点２０が設けられている。ベースＡにおける可動部２の長手方向の中央部と対向する部位には、上方に向かって突出する支点突起２ａが設けられており、この支点突起２ａが可動部２の揺動する際の支点となる。尚、可動部２が揺動して接点間が閉成する際は、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、先ず固定接点１及び可動接点２０の支点突起２ａから遠い側の端部（図示では左端部）同士が接触し、その後可動接点２０が固定接点１に押し込まれて可動接点２０の下面全体が固定接点１の上面と接触する。

ここで、本実施形態の固定接点１は、例えばルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）といった白金系金属などの高硬度の金属材料から形成されている。また、可動接点２０は、接点間の閉成時に最初に固定接点１と接触する第１の端部２０ａが上記の白金系金属などの高硬度の金属材料から形成されており、第１の端部を除いた部位は、金（Ａｕ）、金と銀の合金（Ａｕ−Ａｇ合金）といった金系金属などの軟質の金属材料から形成されている。

而して、各接点における最初に接触する部位、即ち、可動接点２０の第１の端部２０ａと固定接点１の対向する端部とが高硬度の金属材料で形成されていることから、接点同士が衝突しても各接点が変形し難く、各接点の表面が平坦化し難いために接点同士の固着を防止することができる。更に、接点間の閉成時においては、可動接点２０の軟質の金属材料で形成された部位が固定接点１に接触するため、接触抵抗を小さくすることができ、従来と比較して接点間の接触信頼性を高めることができる。また、各接点の高硬度の金属材料で形成された部位においても導通させることができるため、接触抵抗の安定化を図ることができる。

尚、図２に示すように、可動接点２０の全体を高硬度の金属材料で形成するとともに、固定接点１において最初に可動接点２０と接触する第１の端部１ａを高硬度の金属材料で形成し、他の部位を軟質の金属材料で形成しても構わない。この場合でも、上記と同様の効果を奏することができる。

更に、図３に示すように、可動接点２０の第１の端部２０ａ及び固定接点１の第１の端部１ａのみを高硬度の金属材料で形成し、各接点の他の部位を軟質の金属材料で形成しても構わない。この場合、接点間の閉成時において各接点の軟質の金属材料で形成された部位同士が接触するため、より接触抵抗を小さくすることができ、接点間の接触信頼性をより高めることができる。

（実施形態２）
以下、本発明に係る接点装置の実施形態２について図面を用いて説明する。尚、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、可動接点２０の第１の端部２０ａが固定接点１に向かって他の部位よりも突出して形成されたことに特徴がある。尚、可動接点２０の第１の端部２０ａを除いた他の部位は軟質の金属材料で形成され、固定接点１は全体が高硬度の金属材料で形成されている。

上述のように、可動接点の第１の端部２０ａを固定接点１に向かって他の部位よりも突出させることで、接点間の閉成時において各接点の高硬度の金属材料で形成された部位同士、即ち、可動接点の第１の端部２０ａと固定接点１の対向する端部とを確実に最初に接触させることができる。

尚、図５（ａ），（ｂ）に示すように、固定接点１において第１の端部１ａのみを高硬度の金属材料で形成し、他の部位を軟質の金属材料で形成しても構わない。この場合、接点間の閉成時において各接点の軟質の金属材料で形成された部位同士が接触するため、より接触抵抗を小さくすることができ、接点間の接触信頼性をより高めることができる。

また、図６（ａ），（ｂ）に示すように、可動接点２０の全体を高硬度の金属材料で形成するとともに、固定接点１の第１の端部１ａを除いた他の部位を軟質の金属材料で形成し、第１の端部１ａを高硬度の金属材料で形成し且つ可動接点２０に向かって他の部位よりも突出させるように構成してもよい。この場合、図４（ａ），（ｂ）に示す構成と同様の効果を奏することができる。

更に、図７（ａ），（ｂ）に示すように、可動接点２０における第１の端部２０ａを除いた他の部位と、固定接点１における第１の端部１ａを除いた他の部位とを軟質の金属材料で形成するとともに、各第１の端部２０ａ，１ａを高硬度の金属材料で形成し、且つ固定接点１の第１の端部１ａを可動接点２０に向かって他の部位よりも突出させるように構成してもよい。この場合、図５（ａ），（ｂ）に示す構成と同様の効果を奏することができる。

また、図８（ａ），（ｂ）に示すように、図４（ａ），（ｂ）に示す構成において可動接点２０の第１の端部２０ａをその一部が可動接点２０からはみ出すように形成しても構わない。この場合、接点間の閉成時において第１の端部２０ａの固定接点１（相手方の接点）と接触する部位が薄くなるため、接点同士が衝突する際の衝突エネルギーを吸収することができる。

（実施形態３）
以下、本発明に係る接点装置の実施形態３について図面を用いて説明する。尚、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態は、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、可動接点２０の第１の端部２０ａにテーパ２０ｂが形成されたことに特徴がある。尚、可動接点２０の第１の端部２０ａを除いた他の部位は軟質の金属材料で形成され、固定接点１は全体が高硬度の金属材料で形成されている。

テーパ２０ｂは、図９（ｂ）に示すように、接点同士が衝突する際にテーパ２０ｂの対向する全面が固定接点１の上面と接触する角度に切り欠いて形成されている。また、テーパ２０ｂは、図９（ｃ）に示すように、可動接点２０を固定接点１に対して押し込んで接点間が閉成した状態において、第１の端部２０ａを除いた他の部位が固定接点１（相手方の接点）と接触する際に第１の端部２０ａが固定接点１と接触しないように形成されている。

上述のようにテーパ２０ｂを設けることで、接点間の閉成時において各接点の高硬度の金属材料で形成された部位同士が衝突した後に、軟質の金属材料で形成された部位のみが相手方の接点である固定接点１と接触するために、軟質の金属材料で形成された部位のみが全ての接圧を受けることで接触抵抗をより小さくすることができ、接点間の接触信頼性をより高めることができる。

尚、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、固定接点１において第１の端部１ａのみを高硬度の金属材料で形成し、他の部位を軟質の金属材料で形成しても構わない。この場合、接点間の閉成時において各接点の軟質の金属材料で形成された部位同士が接触するため、より接触抵抗を小さくすることができ、接点間の接触信頼性をより高めることができる。

また、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、固定接点１の第１の端部１ａに上記と同様のテーパ１ｂを形成しても構わない。尚、同図の構成では、可動接点２０の第１の端部２０ａを高硬度の金属材料で形成するとともに他の部位を軟質の金属材料で形成し、固定接点１の全体を高硬度の金属材料で形成している。この場合、図９（ａ）〜（ｃ）に示す構成と同様の効果を奏することができる。

更に、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、図１１（ａ）〜（ｃ）に示す構成において固定接点１の第１の端部１ａを除いた他の部位を軟質の金属材料で形成しても構わない。この場合、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す構成と同様の効果を奏することができる。

ところで、上記各実施形態において高硬度の金属材料として用いられる白金系金属は貴金属であって高価であるため、製造コストを考慮すると容易に使用することができない。そこで、上記の白金系金属の他に、例えばタングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）などの卑金属材料を代わりに用いても構わない。これらの金属材料は白金系金属と比較して安価であるために製造コストを低減することができ、更に硬度も高いために衝突時における接点の変形の防止効果も期待できる。但し、タングステン等の上記卑金属材料は、金等の軟質の金属材料との間で導通しないため、接点全体をタングステン等で形成することはできず、各接点の第１の端部１ａ，２０ａに採用するのが望ましい。

また、上記各実施形態では、可動部２が揺動して接点間が閉成する際に、先ず固定接点１及び可動接点２０の支点突起２ａから遠い側の端部同士が接触することを前提としているが、可動部２の揺動方法によっては各接点の支点突起２ａから近い側の端部同士が接触する場合も考えられる。この場合には、各接点の第１の端部１ａ，２０ａを支点突起２ａから遠い側の端部に設けるのではなく、支点突起２ａから近い側の端部に設けるのが望ましい。

尚、上記各実施形態の接点装置は基本形態１，２の何れにも採用することができる。基本形態１に上記各実施形態の接点装置を採用する場合は、固定接点５０を固定接点１、可動接点基台部３４に設けられた可動接点を可動接点２０、可動部３０を可動部２に各々置き換えればよい。また、基本形態２に本実施形態の接点装置を採用する場合は、固定接点１２０を固定接点１、可動接点２１３を可動接点２０、可動部２１０を可動部２に各々置き換えればよい。勿論、本発明の接点装置を備えたリレーとしては、上記基本形態のマイクロリレーに限定されるものではなく、他の構造を有するリレー及びマイクロリレーに本発明の接点装置を採用しても構わない。また、可動部を揺動させるための駆動装置は上記の電磁駆動式に限定される必要はなく、例えば静電駆動式の駆動装置を採用しても構わない。

１ 固定接点
２ 可動部
２０ 可動接点
２０ａ 第１の端部

Claims (11)

1. 固定接点と、固定接点に接離自在な可動接点と、可動接点を有するとともに可動接点が固定接点と接触する位置と開離する位置との間で揺動自在な可動部とを備えた接点装置であって、固定接点及び可動接点は、何れも接点間の閉成時に最初に相手方の接点と接触する第１の端部が高硬度の金属材料で形成され、前記接点のうち少なくとも何れか一方は、接点間の閉成時に第１の端部の後に相手方の接点と接触する部位が軟質の金属材料で形成されたことを特徴とする接点装置。
2. 前記軟質の金属材料は、金、又は金及び銀の合金の何れか１つであることを特徴とする請求項１に記載の接点装置。
3. 前記固定接点及び可動接点は、何れも第１の端部以外の部位が軟質の金属材料で形成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の接点装置。
4. 前記固定接点及び可動接点の少なくとも何れか一方の高硬度の金属材料は、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、白金の何れか１つであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の接点装置。
5. 前記固定接点及び可動接点の少なくとも何れか一方の高硬度の金属材料は、タングステン、チタン、クロム、ニッケルの何れか１つであることを特徴とする請求項３に記載の接点装置。
6. 前記固定接点及び可動接点のうち少なくとも何れか一方の第１の端部は、相手方の接点に向かって他の部位よりも突出するように形成されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の接点装置。
7. 前記可動接点の第１の端部は、相手方の固定接点に向かって他の部位よりも突出し、且つその一部が可動接点からはみ出すように形成されたことを特徴とする請求項６に記載の接点装置。
8. 前記固定接点及び可動接点のうち何れか一方の第１の端部には、接点間の閉成時であって第１の端部を除いた他の部位が相手方の接点と接触する際に第１の端部が相手方の接点と接触しないようにテーパが形成されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の接点装置。
9. 請求項１乃至８の何れか１項に記載の接点装置と、可動接点が固定接点に対して接離するように可動部を駆動する駆動装置とを備えたことを特徴とするリレー。
10. 請求項９記載のリレーにおいて、駆動装置が、磁性材料より成り可動部に設けられるアーマチュアを吸引する磁場を発生させることで可動部を揺動させる電磁石装置から成るマイクロリレーであって、基板より成り電磁石装置を収納する収納部が形成され且つ厚み方向の一面側に固定接点が設けられたベースと、ベースの前記一面側に固着される枠状のフレーム、及びフレームに揺動自在に支持される可動部とアーマチュアとを有するメインブロックと、メインブロックにおけるベースの反対側で周部がフレームに固着されるカバーとを備えたことを特徴とするマイクロリレー。
11. 請求項９記載のリレーにおいて、駆動装置が、磁性材料より成り可動部に設けられるアーマチュアを吸引する磁場を発生させることで可動部を揺動させる電磁石装置から成るマイクロリレーであって、基板より成り厚み方向の一面側に固定接点が設けられたベースと、ベースの前記一面側に固着される枠状のフレーム、及びフレームに揺動自在に支持される可動部とアーマチュアとを有するメインブロックと、メインブロックにおけるベースの反対側で周部がフレームに固着され且つ電磁石装置を収納する収納部が形成されたカバーとを備えたことを特徴とするマイクロリレー。

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