JP2012084289A - 接点構造及びそれを用いたマイクロリレー - Google Patents

Abstract

【課題】蒸着等の手段によって接点を形成すると、接点表面は鏡面状態となり、接点表面同士が固着しやすく、接点の開閉応答性が低下するという問題点を鑑みて、接点閉成時における衝撃エネルギーを緩和し、接点表面形状を変性させにくくする接点構造及びそれを用いたマイクロリレーを提供する。
【解決手段】固定接点１と可動接点２とを含むマイクロリレーの接点構造８であって、少なくとも一方の接点は、前記接点の内部に中空部３を有している。前記接点は、接点の厚み方向に直行する方向に開放された断面略コ字状であり、その内部が前記中空部となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、一対の接点を有する接点構造及びそれを用いたマイクロリレーに関するものである。

従来、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）リレーでは、ガラスやシリコンの基板上へ接点材料を蒸着する等によって接点を形成していた。

特開２００１−３５２８８号公報

しかし、蒸着等の手段によって接点を形成すると、接点表面は鏡面状態となり、接点表面同士が固着しやすく、接点の開閉応答性が低下するという問題点があった。また、実際の使用に際して、接点閉成時の衝撃エネルギーが可動接点、または固定接点の少なくとも一方に加わることによって、その衝撃エネルギーにより接点表面形状が変性して接触面積が拡大し、接点表面同士がさらに固着しやすくなるという問題点があった。

本発明は、上記背景技術に鑑みて発明されたもので、その課題は、接点閉成時における衝撃エネルギーを緩和し、接点表面形状を変性させにくくする接点構造及びそれを用いたマイクロリレーを提供することである。

上記課題を解決するために本発明の接点構造及びそれを用いたマイクロリレーでは、固定接点と可動接点とを含む接点構造であって、少なくとも一方の接点は、前記接点の内部に中空部を有することを特徴とする。

また、この接点構造及びそれを用いたマイクロリレーにおいて、前記接点は、前記接点の厚み方向に直行する方向に開放された断面略コ字状であり、その断面略コ字状の内部が前記中空部構造となっていることが好ましい。

また、この接点構造及びそれを用いたマイクロリレーにおいて、前記接点の内部は、ハニカム構造を有し、そのハニカム構造の空洞部分が前記中空部となっていることが好ましい。

また、この接点構造及びそれを用いたマイクロリレーにおいて、前記接点の内部は、多孔質材料を含み、その多孔質材料中の孔部が前記中空部となっていることが好ましい。

また、この接点構造及びそれを用いたマイクロリレーにおいて、前記中空部の内部は、前記接点の周辺部における圧力に比べて高いことが好ましい。

また、この接点構造及びそれを用いたマイクロリレーにおいて、マイクロリレーは、前述の接点構造を備えることが好ましい。

本発明の接点構造及びそれを用いたマイクロリレーにおいて、少なくとも一方の接点は、内部に中空部を有する。これより、接点は、厚み方向に変位可能となり、接点自体に弾性を持ち、接点閉成時における衝撃エネルギーを緩和し、接点の表面形状を変性しにくくする。また、接点は、弾性を持ち、撓みやすくなることで、接点の表面同士の固着を低減し、開閉動作を安定的に行いやすくなり、接点信頼性をさらに向上することができる。

本発明の一実施形態を示す接点構造の概略を示し、（ａ）乃至（ｄ）は概略断面視図である。 本発明の一実施形態を示すマイクロリレーの一部を切り欠いた斜視図である。 本発明の一実施形態を示すマイクロリレーの斜視図である。 本発明の一実施形態を示すマイクロリレーの分解斜視図である。 本発明の一実施形態を示すマイクロリレーにおける機能部を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は下面図である。 本発明の一実施形態を示すマイクロリレーの一部を切り欠いた斜視図である。 本発明の一実施形態を示すマイクロリレーにおける機能部の基礎となる半導体基板の概略断面図である。

図１は、本発明の一実施形態であるマイクロリレーの接点構造８を示している。これは、固定接点１と可動接点２とを含む構造であって、少なくとも一方の接点（図１の場合、固定接点１を示している）は、接点の内部に中空部３を有する。また、接点は、接点の厚み方向に直行する方向に開放された断面略コ字状であってもよく、その断面略コ字状の内部が中空部３となっている。また、接点の内部は、ハニカム構造５を有してもよく、そのハニカム構造５の空洞部分が中空部３となっている。また、接点の内部は、多孔質材料６を含んでいてもよく、その多孔質材料６中の孔部が中空部３となっている。中空部３内の圧力は、接点の周辺部における圧力に比べて高い。

以下、本実施形態における接点構造８について具体的詳細に説明する。

本実施形態の接点構造８は、図１の（ａ）に示されるように、一対となる基板を備えていて、固定接点１を備える基板を下部接点形成基板７ａとし、可動接点２を備える基板を上部接点形成基板７ｂとする。

下部接点形成基板７ａおよび上部接点形成基板７ｂは、シリコンやガラス等の基板材料を用いて形成されていて、閉成時には上部接点形成基板７ｂが撓むことで、固定接点１と可動接点２とが接触する。なお、下部接点形成基板３および上部接点形成基板４は、シリコン基板、ガラス基板、ＳＯＩ基板等を用いる。

固定接点１は、下部接点形成基板７ａの表面に接点材料を蒸着する等の手段用いて形成されている。同様に、可動接点２は、上部接点形成基板７ｂの表面に接点材料を蒸着する等の手段を用いて形成されている。そして、固定接点１と可動接点２とは、閉成時には接触し、互いに向き合うように上下部接点形成基板に形成されている。なお、接点材料は、ＣｕやＡｕ等の導電性の良好な金属を用いる。

そして、図１の（ａ）乃至（ｄ）に示すように、固定接点は、内部に中空部３を有している。

図１の（ａ）に示すように、中空部３は、接点の内部密閉形状で形成されているが、弾性を持たせることができれば、図１の（ｂ）、（ｃ）のように接点の内部開放形状であってもよい。

また、図１の（ｂ）においては、中空部３は、接点の厚み方向に直行する方向に中空部３が開放部分４を有する形状となっていてもよい。この開放部分４は、下部接点基板７ａの表面に接点材料を蒸着する等の手段用いて固定接点１を形成し、その後、加工することによって、その形を形成する。また、別の材料で開放部分４を有する断面略コ字状の構造を形成し、その表面に接点材料を成膜して、固定接点１を形成してもよい。この開放部分４を有する断面略コ字状の構造は、犠牲層プロセスを用いることで容易に形成が可能である。

また、図１の（ｃ）においては、接点の内部は、ハニカム構造５を有し、そのハニカム構造５の空洞部分が中空部３となっていてもよい。このハニカム構造５は、下部接点基板７ａの表面に、接点材料を蒸着する等の手段用いて固定接点１を形成し、その後、加工することによって、その形を形成する。また、別の材料でハニカム構造５を備えた構造を形成し、その表面に接点材料を成膜して、固定接点１を形成してもよい。なお、ハニカム構造５は、空洞部分が接点の厚み方向に直行する方向に開放されているように形成されていても、密閉するように形成されていてもよい。

また、図１の（ｄ）においては、接点の内部は、多孔質材料６を含み、その多孔質材料６中の孔部が中空部３となっていてもよい。この多孔質材料は、下部接点基板７ａの表面の一部に形成され、その表面を接点材料で覆うことにより固定接点１を形成する。なお、この多孔質材料の形状を変えることで、固定接点１を所望の形状に形成してもよい。

なお、図１の（ａ）乃至（ｄ）に示す中空部３は、固定接点１に形成しているが、それに限らず、可動接点２に形成してもよい。また、固定接点１および可動接点２に共に形成してもよい。また、固定接点１にこれらの中空部３を備える場合、中空部３の範囲は、可動接点との接触面積より大きくなるほうが好ましいが、特にこれに限定されない。また、可動接点２に備える場合は、前述の接触面積に限定されず、接点表面同士が固着減少される範囲において適宜設定されればよい。さらに、固定接点１及び可動接点２の両方に中空部３を備える場合も、前述の接触面積に限定されず、接点表面同士が固着減少される範囲において適宜設定されればよい。

以上、述べた本実施形態において、接点構造８は、少なくとも一方の接点は、接点の内部に中空部３を有する。これより、接点は、厚み方向に変位可能となるので、接点自体に弾性を持ち、接点閉成時における衝撃エネルギーを緩和し、接点の表面形状を変性しにくくする。また、接点表面同士の固着を低減し、開閉動作を安定的に行いやすくなり、接点信頼性をさらに向上することを可能にする。

また、接点は、接点の厚み方向に直行する方向に開放された断面略コ字状であり、その断面略コ字状の内部が中空部３となっている場合、接点は、バネ性を有し、接点表面同士の固着現象が低減しやすくする。

また、接点の内部は、ハニカム構造５を有し、そのハニカム構造５の空洞部分が中空部３となっている場合、接点に弾性を備えながら堅牢性も備えるので、閉成時における接点の変形に対する耐性を向上することを可能にする。

また、接点の内部は、多孔質材料６を含み、その多孔質材料６中の孔部が中空部３となっている場合、接点は弾性を有し、接点表面同士の固着を低減し、開閉動作を安定的に行いやすくなり、接点信頼性をさらに向上させる。また、多孔質材料を所望の形状に形成することで、所望の形状の固定接点１を容易に形成しやすくなる。

また、中空部３内の圧力は、前記接点の周辺部における圧力に比べて高くなっている。これより、中空部３内の圧力を陽圧状態に保つことが可能となるので、固定接点１は、中空部３によるバネ性を有する。また、このバネ性は、固定接点１の復元力を向上し、耐スティッキング特性を向上させる。

なお、これら固定接点１および可動接点２は、シリコンやガラス等から形成される二枚の基板で気密に封止されていてもよく、これは、外部雰囲気からの影響から接点部を保護し、接点信頼性が向上することを可能にする。

また、その気密に封止されている気密内部は、真空状態にする、または不活性ガスを充填するでもよく、これは、接点表面の汚染を抑制し、接点抵抗を安定させ、接点信頼性を向上することを可能にする。

また、前記二枚の基板における気密内部部位を金属膜で成膜してもよく、これは、例えば不活性ガスのヘリウムを充填したとき、気密内部から不活性ガスが基板を透過して抜けることを抑制でき、気密内部の雰囲気の変動を無くし、接点信頼性を向上することを可能にする。

次に、接点構造８を用いることができるマイクロリレー９に関して、図２乃至図７に基づいて具体的詳細に説明する。

マイクロリレー９は、基板よりなり厚み方向の一面側に一対の固定接点１２が形成されたベース１０と、一対の固定接点１２それぞれに接触した際にこの一対の固定接点１２間を短絡する可動接点２１２および磁性材料よりなるアーマチュア５０が設けられベース１０の上記一面側に揺動自在に配置された可動部２１と、ベース１０の上記一面側に設けられ可動部２１が開口内に配置される枠状のフレーム２２と、フレーム２２におけるベース１０側とは反対側に設けられフレーム２２の開口２３を閉塞するカバー３０と、アーマチュア５０を吸引する磁場を発生させる電磁石装置４１を有し可動接点２１２が一対の固定接点１２に対して接離するように可動部２１を揺動させる駆動装置４０と、を備え、駆動装置４０は、カバー３０に設けられ、ベース１０の厚み方向の他面側には、駆動装置４０の電磁石装置４１に通電するための駆動電極１３が形成され、ベース１０とフレーム２２とカバー３０には、駆動電極１３と電磁石装置４１とを電気的に接続する配線路７０が形成されている。

図２乃至図５に示すように、マイクロリレー９は、主として、ベース１０と、ベース１０の厚み方向の一表面側（図４における上面側）に設けられる機能部２０と、機能部２０におけるベース１０側とは反対側（図４における上面側）に設けられるカバー３０と、駆動装置４０と、を備えている。なお、本実施形態のマイクロリレー９は、例えば、常開接点と常閉接点とを備えた所謂ラッチング型リレーである。

ベース１０は、例えば、直方体状のガラス基板により形成されている。ベース１０の上記一面側における長手方向両端側それぞれには、一対の伝送線路１１が形成されている。伝送線路１１は直線状に形成されており、伝送線路１１の長さ方向はベース１０の短手方向と一致している。また、一対の伝送線路１１は、ベース１０の短手方向において一直線上に並んでいる。ここで、ベース１０の厚み方向の他表面側（図４における下面側）における長手方向両端側それぞれには、一対の外部接続電極（図示せず）が形成されている。当該一対の外部接続電極それぞれは、一対の伝送線路１１それぞれと、ベース１０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１０の上記一面側には、伝送線路１１に電気的に接続される複数の固定接点１２が形成されている。各固定接点１２は、各伝送線路１１においてベース１０の内側となる端部に接続されている。よって、ベース１０の長手方向の両端側それぞれには、固定接点１２が一対ずつ形成されている。なお、各伝送線路１１においてベース１０の外側となる端部は、上述した貫通孔配線を介して上記外部接続電極に電気的に接続されている。また、固定接点１２は、例えば、ＣｕやＡｕなどの導電性が良好な金属材料からな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。さらに、固定接点１２は、単層構造に限らず、例えば、Ａｕ層と、Ａｕ層とベース１０との間に介在されるＴｉ層とからなる多層構造であってもよい。

機能部２０は、図４に示すように、主として、可動部２１と、フレーム２２と、を有する。

フレーム２２は、矩形枠状に形成されている。このフレーム２２の開口２３内には、可動部２１が配置される。ここで、開口２３は、フレーム２２の中央部に設けられた矩形状の第一の開口部２３０と、フレーム２２の長手方向の両端側それぞれに設けられた第二の開口部２３１と、を含む。第二の開口部２３１それぞれは、フレーム２２の短手方向の中央部において第一の開口部２３０と連通している。なお、フレーム２２における第二の開口部２３１それぞれと第一の開口部２３０との間の部位が、フレーム２２の長手方向に沿った方向への可動部２１の移動を規制する規制突起を構成している。また、フレーム２２の外形サイズは、ベース１０の外形サイズと等しくしてある。可動部２１は、フレーム２２の第一の開口部２３０内に配置される本体部２１０を有している。本体部２１０は、矩形板状に形成されている。本体部２１０は、本体部２１０の長手方向をフレーム２２の長手方向に沿わせた形で、第一の開口部２３０内に配置される。

この本体部２１０の長手方向の両端部それぞれの中央部には、接点用突片２１１が突設されている。接点用突片２１１の先端部は、第二の開口部２３１に配置されている。接点用突片２１１におけるベース２０との対向面（図５（ｂ）参照）には可動接点２１２が設けられている。可動接点２１２は、一対の固定接点１２それぞれに接触した際に、その一対の固定接点１２間を短絡するように構成されている。なお、可動接点２１２は、固定接点１２と同様に、ＣｕやＡｕなどの導電性が良好な金属材料からなる金属薄膜であり、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。また、可動接点２１２は、単層構造に限らず、例えば、Ａｕ層と、Ａｕ層と接点用突片２１１との間に介在されるＴｉ層とからなる多層構造であってもよい。

一方、本体部２１０の短手方向の両端部それぞれの中央部には、支点用突片２１３が突設されている。この支点用突片２１３におけるカバー３０との対向面（図５（ａ）参照）には支点突起２１４が設けられている。支点突起２１４は、可動部２１の揺動動作（シーソ動作）の支点として用いられる。

このような可動部２１は、複数（図示例では４つ）の支持片２４によりフレーム２２と一体に連結されている。支持片２４は、フレーム２２の第一の開口部２３０の長手方向における内側面と、本体部２１０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２４は、本体部２１０の中心に対して点対称となるように配置されている。また、支持片２４は、厚み方向に直交する面内で本体部２１０の長手方向に沿った方向に進む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２１がフレーム２２に揺動自在に支持されるようにしている。このように支持片２４を蛇行した形状に形成することで、支持片２４の長さを長くできる。そのため、可動部２１が揺動動作する際に支持片２４がねじられることで生じるばね力のばね定数を適切に小さくでき、支持片２４に加えられる応力も分散できる。

上述した機能部２０において、可動部２１とフレーム２２と支持片２４とは、例えば、５０μｍ〜３００μｍ程度、好ましくは２００μｍ程度の厚みの基板２５（図６参照）をフォトリソグラフィ技術およ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。

ここで、基板２５は、図６に示すように、第一乃至第三の半導体層２５０，２５２，２５４と、第一および第二の絶縁層２５１，２５３とで構成されている。第一の半導体層２５０は、ベース１０との接合に用いられる（すなわち、第一の半導体層２５０は、ベース１０の上記一面側に接合される）。第一の絶縁層２５１は、第一の半導体層２５０におけるベース１０側とは反対側に設けられている。第二の半導体層２５２は、第一の絶縁層２５１における第一の半導体層２５０側とは反対側に設けられている。第二の絶縁層２５３は、第二の半導体層２５２における第一の絶縁層２５１側とは反対側に設けられている。第３の半導体層２５４は、第二の絶縁層２５３における第二の半導体層２５２側とは反対側に設けられている。ここで、第一乃至第三の半導体層２５０，２５２，２５４は、シリコンよりなり、第一および第二の絶縁層２５１，２５３は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）よりなる。すなわち、基板２５は、シリコン層と、酸化シリコン層とが交互に積層されたＳＯＩ（二層ＳＯＩ）基板である。

このような基板２５では、第一の絶縁層２５１を第一の半導体層２５０を除去する際のエッチングストッパとして、第二の絶縁層２５３を第三の半導体層２５４を除去する際のエッチングストッパとして用いることができる。

そこで、本実施形態における機能部２０では、図６に示すように、第一の絶縁層２５１と、第二の半導体層２５２と、第二の絶縁層２５３とを用いて、可動部２１および支持片２４を形成している。また、第一の半導体層２５０と、第一の絶縁層２５１と、第二の半導体層２５２と、第二の絶縁層２５３と、第３の半導体層２５４との全て用いてフレーム２２を構成している。なお、絶縁層２５１，２５３は、半導体層２５０，２５２，２５４に比べて厚みが非常に薄いから、図６では図示を省略している。

そのため、可動部２１とベース１０との距離を第一の半導体層２５０の厚みによって決定することができる。また、可動部２１と駆動装置４０との距離を第３の半導体層２５４の厚みによって決定することができる。

このように、本実施形態のマイクロリレー９では、可動部２１とベース１０との距離が第一の半導体層２５０の厚みによって決定され、また、可動部２１と駆動装置４０との距離が第３の半導体層２５４の厚みによって決定される。よって、磁気ギャップ（アーマチュア５０と電磁石装置４１との距離）と、接点ギャップ（開放時の固定接点１２と可動接点２１２との距離）とを高精度に設定することができる。

上述したように、機能部２０は、ベース１０の上記一面側に揺動自在に配置された可動部２１と、ベース１０の上記一面側に設けられ可動部２１が開口２３内に配置される枠状のフレーム２２とを備えている。

ここで、可動部２１の本体部２１０におけるカバー３０との対向面（図４における上面）には、アーマチュア５０が設けられている。アーマチュア５０は、駆動装置４０の電石装置４１が発生する磁場により可動部２１を揺動させるために用いられる。アーマチュア５０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で、本体部２１０に接合されている。また、可動部２１におけるベース１０との対向面（図４における下面）側には、レシジュアル（レシジャル）６０が設けられている。このレシジュアル６０は、可動部２１とベース１０との距離を好適な距離に設定するために使用される。

このような機能部２０は、可動接点２１２と一対の固定接点１２とがそれぞれ対向する形で、フレーム２２をベース１０に接合することによって、ベース１０の上記一面側に取り付けられる。

カバー３０は、絶縁性材料、例えば、ガラス基板により形成されている。カバー３０の外形サイズは、ベース１０の外形サイズと等しくしてある。このようにカバー３０は、フレーム２２の開口２３を閉塞できる大きさの板状に形成されている。カバー３０におけるフレーム２２側とは反対側の面（図４における上面）の中央部には、カバー３０を厚み方向に貫通する開孔部３１が形成されている。開孔部３１は、駆動装置４０を収容できる大きさに形成されている。このカバー３０におけるフレーム２２側の面（図４における下面）には、開孔部３１全体を閉塞する閉塞板３２が密着接合されている。カバー３０では、開孔部３１の内周面と閉塞板３２とで囲まれる空間部が駆動装置４０の収納室を構成している。上述の閉塞板３２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の薄板からなる。このようなカバー３０は、フレーム２２におけるベース１０側とは反対側の面（図４における上面）に接合される。

駆動装置４０は、アーマチュア５０を吸引する磁場を発生させる電磁石装置４１と、可動部２１をラッチするための永久磁石４２とを備えている。

電磁石装置４１は、主として、ヨーク４３と、一対のコイル４４とを備えている。ヨーク４３は、長尺矩形板状の主片４３０と、主片４３０の表面側（図４における下面側）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４３１とを一体に備えている。このようなヨーク４３は、電磁軟鉄などの鉄板を曲げ加工あるいは鍛造加工することにより形成されている。永久磁石４２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４２は、上記他面をヨーク４３の主片４３０の上記表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４３に取り付けられる。一対のコイル４４は、主片４３０における各脚片４３１と永久磁石４２との間の部位それぞれに配置される。

また、駆動装置４０には、一対のコイル端子４５が設けられている。一対のコイル端子４５間に電圧を印加することで、両コイル４４に電流が流れる。このような駆動装置４０は、カバー３０の上記収納室に収納される。ここで、カバー３０における機能部２０側とは反対側の面には、略Ｚ字状の配線パターン３３が形成されている。配線パターン３３の一端部には、コイル端子４５が半田付けなどによって電気的に接続される。

ところで、本実施形態のマイクロリレー９では、ベース１０の上記他面側に、コイル４４に通電するための駆動電極１３が形成されている。

本実施形態のマイクロリレー９には、ベース１０とフレーム２２とカバー３０とを厚み方向に貫通する貫通孔７１が形成されている。この貫通孔７１は、ベース１０を厚み方向に貫通する貫通孔（第一の貫通孔）１５と、フレーム２２を厚み方向に貫通する貫通孔（第二の貫通孔）２７と、カバー３０を厚み方向に貫通する貫通孔（第三の貫通孔）３５とで構成されている。ここで、第一の貫通孔１５は、駆動電極１３と厚み方向で重なる位置に形成されている。また、第三の貫通孔３５は、配線パターン３３の他端部と厚み方向で重なる位置に形成されている。

そして、第一の貫通孔１５内には貫通孔配線（第一の貫通孔配線）１４が形成され、第二の貫通孔２７内には貫通孔配線（第二の貫通孔配線）２６が形成され、第三の貫通孔３５内には貫通孔配線（第三の貫通孔配線）３４が形成されている。

これら貫通孔配線１４，２６，３４は相互に電気的に接続されている。これによって、駆動電極１３が、配線パターン３３を介して、コイル端子４５に電気的に接続される。

すなわち、本実施形態のマイクロリレー９では、ベース１０とフレーム２２とカバー３０に、駆動電極１３と電磁石装置４１とを電気的に接続する配線路７０が形成されている。そして、この配線路７０は、ベース１０を厚み方向に貫通する貫通孔配線１４と、フレーム２２を厚み方向に貫通する貫通孔配線２６と、カバー３０を厚み方向に貫通する貫通孔配線３４とで構成されている。

上述したように本実施形態のマイクロリレー９は、基板（本実施形態ではガラス基板）よりなるベース１０を備えている。このベース１０の上記一面側には、一対の固定接点１２が形成されている。また、ベース１０の厚み方向の一面側には、可動部２１が揺動自在に配置されている。この可動部２１には、一対の固定接点１２それぞれに接触した際に当該一対の固定接点１２間を短絡する可動接点２１２と、磁性材料よりなるアーマチュア５０とが設けられている。さらに、ベース１０の上記一面側には、枠状のフレーム２２が設けられている。このフレーム２２の開口２３内には、可動部２１が配置されている。また、フレーム２２におけるベース１０側とは反対側には、開口２３を閉塞するカバー３０が設けられている。このカバー３０には、駆動装置４０が設けられている。駆動装置４０は、アーマチュア５０を吸引する磁場を発生させる電磁石装置４１を有し、可動接点２１２が一対の固定接点１２に対して接離するように可動部２１を揺動させる。

さらに、ベース１０の上記他面側には、駆動装置４０の電磁石装置４１に通電するための駆動電極１３が形成されている。そして、ベース１０とフレーム２２とカバー３０には、駆動電極１３と電磁石装置４１とを電気的に接続する配線路７０が形成されている。

以上述べた本実施形態において、接点構造８を用いることができるマイクロリレー９によれば、駆動装置４０をベース１０に設ける場合に比べれば、ベース１０の厚みを薄くできる。そのため、固定接点１２をベース１０の上記他面側に形成する電極（上記外部接続電極）に接続するための上記貫通孔配線を短くすることができる。よって、高周波特性を向上することができる。特に、ベース１０の厚みをカバー３０の厚みより薄くすることが可能になり、これによって、高周波特性の向上を図ることができる。また、駆動装置４０と固定接点１２との距離を離すことができるから、駆動装置４０の電磁石装置４１が発生する磁場による影響を低減することができる。

特に、ベース１０とフレーム２２とカバー４０とを土台に利用して、駆動電極１３と電磁石装置４１とを電気的に接続する配線路７０を形成している。そのため、バンプを配置できる程度のスペースを確保する必要がなくなり、小型化が図れる。また、バンプのように自立するためにある程度の強度を確保したり、電気接続の信頼性を考慮して高さを設定したりしなくて済む。したがって、バンプを用いる場合に比べれば、容易に作製することができる。さらに、ベース１０に対してカバー３０が揺れることによって、配線路７０が断線してしまう可能性を低くすることができる。

特に本実施形態では、配線路７０は、ベース１０とフレーム２２とカバー３０を厚み方向に貫通する貫通孔配線（貫通孔配線１４，２６，３４）により形成されている。そのため、配線路７０を容易に形成することができる。

ところで、本実施形態の接点構造８を用いることができるマイクロリレー９では、可動部２１におけるカバー３０側の面に、支点突起２１４が形成されている。すなわち、可動部２１の揺動時の支点は、可動部２１とカバー３０との間に介在されている。ここで、本実施形態では、カバー３０に駆動装置４０が設けられているため、可動部２１はカバー３０側に吸引されることになる。そのため、駆動時には、可動部２１は支点突起２１４によってカバー３０に支持される。よって、支点突起２１４が可動部２１とベース１０との間に介在されている場合に比べれば、可動部２１を安定して揺動動作させることができるようになる。

ところで、フレーム２２にカバー３０を接合するにあたっては、金属層を用いることができる。すなわち、本実施形態のマイクロリレー９は、フレーム２２とカバー３０との間には、フレーム２２とカバー３０との接合用の金属層（第一の金属層）が介在されている構成とすることができる。この場合、上記第一の金属層をグラウンドパターンや、配線、貫通孔のランドなどに利用することができる。よって、製造工程を簡素化することができる。

また、同様に、ベース１０にフレーム２２を接合するにあたっては、金属層を用いることができる。すなわち、本実施形態の接点構造８を用いることができるマイクロリレー９は、ベース１０とフレーム２２との間には、ベース１０とフレーム２２との接合用の金属層（第二の金属層）が介在されている構成とすることができる。この場合、上記第二の金属層をグラウンドパターンや、配線、貫通孔のランドなどに利用することができる。よって、製造工程を簡素化することができる。

さらに、カバー３０におけるフレーム２２側の面（好ましくは全面）に、シールド層を形成してもよい。このシールド層は、非磁性体を用いて形成される。このようなシールド層を形成すれば、電磁石装置４１が発生する磁場の影響が、固定接点１２や可動接点２１２に及んでしまうことを抑制することができる。よって、高周波特性を向上することができる。なお、当然ながら、前記シールド層は、カバー３０とフレーム２２との間の電気接続に悪影響がでないように形成される。

また、本実施形態の接点構造８を用いることができるマイクロリレー９では、ベース１０はガラス基板より形成されている。このようにベース１０に、比較的誘電率が低い物質であるガラスを用いることで、高周波特性を向上させることができる。

ところで、ベース１０は、シリコン基板より形成されていてもよい。この場合、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術といった半導体微細加工技術を利用することができるから、ガラス基板を用いる場合に比べて、ベース１０の加工を容易に行うことができる。特に、機能部２０は、シリコンを用いて形成されているから、機能部２０とベース１０との線膨張係数をおおよそ等しくすることができる。そのため、線膨張係数の差に起因する応力を低減することができる。なお、シリコン基板としては、高抵抗のシリコンを用いた高抵抗シリコン基板を用いることが好ましい。この場合には、高周波特性（特にスローウェーブモードでの高周波特性）を向上することができる。

また、ベース１０は、低温同時焼成セラミックス基板（ＬＴＣＣ基板）より形成されていてもよい。低温同時焼成セラミックス基板は、ガラス基板に比べれば、直径が一様な円形状の貫通孔や、内部配線（例えばグラウンド層）などを容易に形成することができる。ここで、貫通孔の直径が一様である場合には、貫通孔の直径が一様でない場合（例えばベース１０の厚み方向の一面側から他面側に向かうにつれて直径が大きくなる場合）に比べて、高周波特性が向上する。また、ベース１０の内部にグラウンド層を設けることで、インピーダンスを調整でき、インピーダンス設計（高周波設計）が容易になる。よって、高周波特性を向上させることができる。このように、ベース１０に低温同時焼成セラミックス基板を用いる場合、ガラス基板を用いる場合に比べれば、高周波特性を向上させることができる。

本実施形態の接点構造８を用いることができるマイクロリレー９では、カバー３０はガラス基板より形成されている。このようにカバー３０に、比較的誘電率が低い物質であるガラスを用いることで、高周波特性を向上させることができる。ところで、カバー３０は、シリコンにより形成されていてもよい。この場合、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術といった半導体微細加工技術を利用することができるから、ガラス基板を用いる場合に比べて、カバー３０の加工を容易に行うことができる。特に、機能部２０は、シリコンを用いて形成されているから、機能部２０とカバー３０との線膨張係数をおおよそ等しくすることができる。そのため、線膨張係数の差に起因する応力を低減することができる。また、カバー３０は、低温同時焼成セラミックスにより形成されていてもよい。このようにすれば、ガラス基板を用い
る場合に比べれば、配線路を設けるためのスペースを小さくすることができ、小型化を図
ることができる。

なお、本実施形態の接点構造８を用いることができるマイクロリレー９は、アーマチュア５０を駆動する駆動装置４０として、永久磁石４２を用いた有極型の電磁石装置４１を用いている。しかしながら、駆動装置４０としては、永久磁石４２を用いない無極型の電磁石装置４１を用いてもよい。また、本実施形態では、ラッチング型のリレーを例示しているが、これに限定する趣旨ではない。

また、本実施形態の接点構造８を用いることができるマイクロリレー９における二つの固定接点１２および可動接点２１２は、接点部位において、固定接点１および可動接点２の構造を用いることができる。一組の接点構造８において、可動接点２１２は、一つであるが、前述した中空部３を一組備えるではなく、固定接点１２それぞれとの対応位置に備えてもよい。また、固定接点１２と可動接点２１２との両方に中空部３を備えている場合、中空部３は、向かい合うそれぞれが対応するように形成されている。

１ 固定接点
２ 可動接点
３ 中空部
４ 開放部分
５ ハニカム構造
６ 多孔質材料
７ａ 下部接点形成基板
７ｂ 上部接点形成基板
８ 接点構造
９ マイクロリレー

Claims (6)

1. 固定接点と可動接点とを含むマイクロリレーの接点構造であって、
   少なくとも一方の接点は、前記接点の内部に中空部を有することを特徴とする接点構造。
2. 前記接点は、前記接点の厚み方向に直行する方向に開放された断面略コ字状であり、
   その断面略コ字状の内部が前記中空部となっていることを特徴とする請求項１に記載の接点構造。
3. 前記接点の内部は、ハニカム構造を有し、そのハニカム構造の空洞部分が前記中空部となっていることを特徴とする請求項１に記載の接点構造。
4. 前記接点の内部は、多孔質材料を含み、その多孔質材料中の孔部が前記中空部となっていることを特徴とする請求項１に記載の接点構造。
5. 前記中空部内の圧力は、前記接点の周辺部における圧力に比べて高いことを特徴とする請求項１又は３又は４のいずれか一項記載の接点構造。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の接点構造を備えることを特徴とするマイクロリレー。

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