JP3368303B2 - マイクロリレー - Google Patents
マイクロリレーInfo
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- JP3368303B2 JP3368303B2 JP21445797A JP21445797A JP3368303B2 JP 3368303 B2 JP3368303 B2 JP 3368303B2 JP 21445797 A JP21445797 A JP 21445797A JP 21445797 A JP21445797 A JP 21445797A JP 3368303 B2 JP3368303 B2 JP 3368303B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマイクロリレー、特
に、半導体プロセスで製造するマイクロリレーに関す
る。
に、半導体プロセスで製造するマイクロリレーに関す
る。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、マ
イクロリレーとしては、例えば、特開平２−１００２２
４号公報に記載の静電式リレーがある。すなわち、電気
絶縁性の基板主面にスペーサ手段を介して対向配設され
た単結晶半導体基材に枢支されて先端側が基板主面側へ
回動変位可能に設定された可動片を半導体基材から形成
する。一方、前記可動片に対向して基板主面に可動片と
で駆動用対向電極を構成する固定側電極層を形成し、可
動片に電気絶縁膜を介して可動接点層を形成して可動接
点層に開閉される固定接点層を基板主面に形成したもの
である。
イクロリレーとしては、例えば、特開平２−１００２２
４号公報に記載の静電式リレーがある。すなわち、電気
絶縁性の基板主面にスペーサ手段を介して対向配設され
た単結晶半導体基材に枢支されて先端側が基板主面側へ
回動変位可能に設定された可動片を半導体基材から形成
する。一方、前記可動片に対向して基板主面に可動片と
で駆動用対向電極を構成する固定側電極層を形成し、可
動片に電気絶縁膜を介して可動接点層を形成して可動接
点層に開閉される固定接点層を基板主面に形成したもの
である。
【０００３】しかしながら、静電引力は距離の２乗に反
比例する。このため、前述の静電式リレーでは、大きな
静電引力を得るべく、可動接点と固定接点とを接近させ
ると、所望の耐圧を確保できない。一方、所望の耐圧を
確保すべく、可動接点と固定接点との接点間距離を大き
くすると、静電引力が小さくなり、可動片の動作特性が
低下するという問題点がある。
比例する。このため、前述の静電式リレーでは、大きな
静電引力を得るべく、可動接点と固定接点とを接近させ
ると、所望の耐圧を確保できない。一方、所望の耐圧を
確保すべく、可動接点と固定接点との接点間距離を大き
くすると、静電引力が小さくなり、可動片の動作特性が
低下するという問題点がある。
【０００４】本発明は、前記問題点に鑑み、高い耐圧お
よび大きな駆動力を兼ね備えたマイクロリレーを提供す
ることを目的とする。
よび大きな駆動力を兼ね備えたマイクロリレーを提供す
ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるマイクロ
リレーは、前記目的を達成するため、半導体基板からな
るベースと、このベースに積層一体化した導電性磁性材
からなる板状芯体と、この板状芯体に突設した導電性磁
性材からなる中芯体と、この中芯体の周囲に形成された
少なくとも一層の渦巻状フラットコイルと、ヒンジ部を
介して厚さ方向に駆動可能に支持され、かつ、前記中芯
体の先端に位置する固定接点に接離可能に対向する可動
接点片とからなる構成としてある。また、前記板状芯体
に一対の中芯体を突設しておいてもよい。
リレーは、前記目的を達成するため、半導体基板からな
るベースと、このベースに積層一体化した導電性磁性材
からなる板状芯体と、この板状芯体に突設した導電性磁
性材からなる中芯体と、この中芯体の周囲に形成された
少なくとも一層の渦巻状フラットコイルと、ヒンジ部を
介して厚さ方向に駆動可能に支持され、かつ、前記中芯
体の先端に位置する固定接点に接離可能に対向する可動
接点片とからなる構成としてある。また、前記板状芯体
に一対の中芯体を突設しておいてもよい。
【０００６】半導体基板からなるベースと、相互に絶縁
状態で、かつ、前記ベースに積層一体化された導電性磁
性材からなる一対の板状芯体と、この板状芯体にそれぞ
れ突設した中芯体と、この中芯体の周囲にそれぞれ形成
された少なくとも一層の渦巻状フラットコイルと、ヒン
ジ部を介して厚さ方向に駆動可能に支持され、かつ、一
対の前記中芯体の先端に位置する固定接点に接離可能に
対向する可動接点片とからなる構成であってもよい。
状態で、かつ、前記ベースに積層一体化された導電性磁
性材からなる一対の板状芯体と、この板状芯体にそれぞ
れ突設した中芯体と、この中芯体の周囲にそれぞれ形成
された少なくとも一層の渦巻状フラットコイルと、ヒン
ジ部を介して厚さ方向に駆動可能に支持され、かつ、一
対の前記中芯体の先端に位置する固定接点に接離可能に
対向する可動接点片とからなる構成であってもよい。
【０００７】前記フラットコイルは、絶縁層と渦巻状導
電層とを交互に積層一体化して形成した複数層であって
もよい。
電層とを交互に積層一体化して形成した複数層であって
もよい。
【０００８】また、前記板状芯体は、前記ベースの上面
に形成した凹所に積層一体化して埋設してもよい。
に形成した凹所に積層一体化して埋設してもよい。
【０００９】前記可動接点片は一対のヒンジ部で支持し
てもよく、さらに、前記ヒンジ部はクランク状に屈曲し
ていてもよい。
てもよく、さらに、前記ヒンジ部はクランク状に屈曲し
ていてもよい。
【００１０】前記板状芯体は、前記ベースの裏面から、
このベースに設けた貫通孔を介してベースの表面に迫り
出すように積層一体化されるとともに、前記中芯体は、
前記貫通孔から露出する板状芯体の露出面に突設された
構成であってもよい。
このベースに設けた貫通孔を介してベースの表面に迫り
出すように積層一体化されるとともに、前記中芯体は、
前記貫通孔から露出する板状芯体の露出面に突設された
構成であってもよい。
【００１１】複数枚の前記可動接点片を同一平面上に配
置し、かつ、電気接続して複数の電気回路を任意に開閉
できるマトリックスタイプのマイクロリレーとしてもよ
い。
置し、かつ、電気接続して複数の電気回路を任意に開閉
できるマトリックスタイプのマイクロリレーとしてもよ
い。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる実施形態を
図１ないし図１４の添付図面に従って説明する。第１実
施形態は、図１ないし図１０に示すように、チップ状マ
イクロリレー１０を箱形セラミックパッケージ５０内に
収納し、セラミックカバー６０で密閉する場合である。
図１ないし図１４の添付図面に従って説明する。第１実
施形態は、図１ないし図１０に示すように、チップ状マ
イクロリレー１０を箱形セラミックパッケージ５０内に
収納し、セラミックカバー６０で密閉する場合である。
【００１３】前記マイクロリレー１０は、図３に示すよ
うに、ベース１１に積層一体化した板状芯体１３に一対
の中芯体１４，１５および補助ヨーク１６を突設したも
のである。そして、前記中芯体１４，１５の周囲にはフ
ラットコイル２０，２１をそれぞれ形成し、前記中芯体
１４，１５の先端には固定接点３４，３５をそれぞれ設
けてある。さらに、前記固定接点３４，３５には、一対
のヒンジばね４１，４２を介して可動接点片４３が接離
可能に対向している。
うに、ベース１１に積層一体化した板状芯体１３に一対
の中芯体１４，１５および補助ヨーク１６を突設したも
のである。そして、前記中芯体１４，１５の周囲にはフ
ラットコイル２０，２１をそれぞれ形成し、前記中芯体
１４，１５の先端には固定接点３４，３５をそれぞれ設
けてある。さらに、前記固定接点３４，３５には、一対
のヒンジばね４１，４２を介して可動接点片４３が接離
可能に対向している。
【００１４】箱形セラミックパッケージ５０は、その底
面の対向する隅部に接続用段部５１，５２を形成してあ
る。そして、前記段部５１の表面にリード端子用接続パ
ッド５３，５４，５５，５６を所定のピッチで設けてあ
る。前記リード端子の外側端部は図示しないプリント基
板に表面実装できるようにセラミックパッケージ５０の
底面に延在している。さらに、前記セラミックパッケー
ジ５０は、その開口縁部に設けた環状の突条５７をシー
ル剤を介してセラミックカバー６０で密封可能となって
いる。
面の対向する隅部に接続用段部５１，５２を形成してあ
る。そして、前記段部５１の表面にリード端子用接続パ
ッド５３，５４，５５，５６を所定のピッチで設けてあ
る。前記リード端子の外側端部は図示しないプリント基
板に表面実装できるようにセラミックパッケージ５０の
底面に延在している。さらに、前記セラミックパッケー
ジ５０は、その開口縁部に設けた環状の突条５７をシー
ル剤を介してセラミックカバー６０で密封可能となって
いる。
【００１５】次に、マイクロリレー１０の製造方法につ
いて説明する。なお、通常、シリコンウェハ上には複数
個のマイクロリレーが同時に形成されるが、説明の便宜
上、１個のマイクロリレーを製造する場合について説明
する。まず、図４（ａ）に示すように、ベース１１とな
るシリコンウェハをエッチングして凹所１２を形成した
後（図４（ｂ））、この凹所１２に無電界メッキで導電
性磁性材からなる板状芯体１３を形成し、その表面を研
磨して平坦にする（図４（ｃ））。そして、前記板状芯
体１３の表面に一対のフラットコイル２０，２１を形成
する。
いて説明する。なお、通常、シリコンウェハ上には複数
個のマイクロリレーが同時に形成されるが、説明の便宜
上、１個のマイクロリレーを製造する場合について説明
する。まず、図４（ａ）に示すように、ベース１１とな
るシリコンウェハをエッチングして凹所１２を形成した
後（図４（ｂ））、この凹所１２に無電界メッキで導電
性磁性材からなる板状芯体１３を形成し、その表面を研
磨して平坦にする（図４（ｃ））。そして、前記板状芯
体１３の表面に一対のフラットコイル２０，２１を形成
する。
【００１６】前記フラットコイル２０，２１は、図７に
示すように、前記板状芯体１３の表面に絶縁層２２を形
成した後、渦巻状導電層２３を形成する。さらに、この
導電層２３を、その両端部を除き、絶縁層２４で被覆す
る。ついで、図８に示すように、露出する前記渦巻状導
電層２３の一端２３ａに他の渦巻状導電層２５の端部２
５ａを重ねて形成することにより、電気接続する。以
後、同様の半導体プロセスで絶縁層２６，渦巻状導電層
２７，絶縁層２８を形成することにより、フラットコイ
ル２０，２１が完成する。ただし、隣り合うフラットコ
イル２０，２１は相互に電気接続され、かつ、反対方向
の磁束を発生するように形成されている。
示すように、前記板状芯体１３の表面に絶縁層２２を形
成した後、渦巻状導電層２３を形成する。さらに、この
導電層２３を、その両端部を除き、絶縁層２４で被覆す
る。ついで、図８に示すように、露出する前記渦巻状導
電層２３の一端２３ａに他の渦巻状導電層２５の端部２
５ａを重ねて形成することにより、電気接続する。以
後、同様の半導体プロセスで絶縁層２６，渦巻状導電層
２７，絶縁層２８を形成することにより、フラットコイ
ル２０，２１が完成する。ただし、隣り合うフラットコ
イル２０，２１は相互に電気接続され、かつ、反対方向
の磁束を発生するように形成されている。
【００１７】ついで、図５に示すように、板状芯体１３
の表面に電界メッキで導電性磁性材からなる中芯体１
４，１５および補助ヨーク１６を形成する（図５
（ａ））。さらに、所定の部分を除き、絶縁層３０を形
成した後、ワイヤボンディングするための固定接点用接
続パッド３１ａ，３１ｂおよびフラットコイル用接続パ
ッド３２ａ，３２ｂを形成する（図５（ｂ）、図９）。
ついで、絶縁層３３を形成する（図５（ｃ））。
の表面に電界メッキで導電性磁性材からなる中芯体１
４，１５および補助ヨーク１６を形成する（図５
（ａ））。さらに、所定の部分を除き、絶縁層３０を形
成した後、ワイヤボンディングするための固定接点用接
続パッド３１ａ，３１ｂおよびフラットコイル用接続パ
ッド３２ａ，３２ｂを形成する（図５（ｂ）、図９）。
ついで、絶縁層３３を形成する（図５（ｃ））。
【００１８】そして、中芯体１４，１５の先端部に導電
材をメッキして固定接点３４，３５を形成する（図６
（ａ）、図１０）。さらに、前記絶縁層３３に可動接点
用接続パッド３６ａ，３６ｂを形成する。ついで、スペ
ーサ部形成用電極３７を形成し、厚肉のスペーサ部３８
をメッキで形成した後、樹脂材をコーティングして犠牲
層３９を形成する（図６（ｂ））。そして、前記スペー
サ部３８および前記犠牲層３９の表面に、補助ヨーク４
０および一対のヒンジ部４１，４２、可動接点片４３と
なる導電層をそれぞれ形成した後、前記犠牲層３９を除
去して一対のヒンジ部４１，４２および可動接点片４３
を形成する。最後に、ダイシングでシリコンウェハから
なるベース１１を個々に切り離し、チップ状マイクロリ
レー１０が完成する。
材をメッキして固定接点３４，３５を形成する（図６
（ａ）、図１０）。さらに、前記絶縁層３３に可動接点
用接続パッド３６ａ，３６ｂを形成する。ついで、スペ
ーサ部形成用電極３７を形成し、厚肉のスペーサ部３８
をメッキで形成した後、樹脂材をコーティングして犠牲
層３９を形成する（図６（ｂ））。そして、前記スペー
サ部３８および前記犠牲層３９の表面に、補助ヨーク４
０および一対のヒンジ部４１，４２、可動接点片４３と
なる導電層をそれぞれ形成した後、前記犠牲層３９を除
去して一対のヒンジ部４１，４２および可動接点片４３
を形成する。最後に、ダイシングでシリコンウェハから
なるベース１１を個々に切り離し、チップ状マイクロリ
レー１０が完成する。
【００１９】次に、図２に示すように、前記マイクロリ
レー１０を箱形セラミックパッケージ５０内に収納，固
定した後、マイクロリレー１０の接続パッド３２ａ，３
１ａ，３２ｂ，３６ｂと、セラミックパッケージ５０の
接続パッド５３，５４，５５，５６とをワイヤボンディ
ングでそれぞれ電気接続する。さらに、セラミックパッ
ケージ５０の環状の突条５７にセラミックカバー６０を
シール剤を介してシールすることにより、組立作業が完
了する。
レー１０を箱形セラミックパッケージ５０内に収納，固
定した後、マイクロリレー１０の接続パッド３２ａ，３
１ａ，３２ｂ，３６ｂと、セラミックパッケージ５０の
接続パッド５３，５４，５５，５６とをワイヤボンディ
ングでそれぞれ電気接続する。さらに、セラミックパッ
ケージ５０の環状の突条５７にセラミックカバー６０を
シール剤を介してシールすることにより、組立作業が完
了する。
【００２０】次に、前述の構成を有するマイクロリレー
１０の動作について説明する。まず、フラットコイル２
０，２１に電圧が印加されておらず、励磁されていない
場合、ヒンジ部４１，４２のバネ力により、可動接点片
４３が固定接点３４，３５から開離している。そして、
前記接続パッド３２ａ，３２ｂを介してフラットコイル
２０，２１に電圧を印加して励磁すると、相互に反対方
向の磁束が生じ、中芯体１４，固定接点３４、可動接点
片４３、固定接点３５、中芯部１５、板状芯体１３を介
して磁気回路が閉成される。このため、ヒンジ部４１，
４２のバネ力に抗して可動接点片４３が固定接点３４，
３５に吸引されて吸着する。この結果、接続パッド３１
ａ、補助ヨーク１６、板状芯体１３、中芯体１４，１
５、固定接点３４，３５、可動接点片４３、ヒンジ部４
１，４２、スペーサ３８、可動接点用接続パッド３６ｂ
を介して電気回路が閉成される。ついで、フラットコイ
ル２０，２１に対する電圧の印加を停止して励磁を解く
と、ヒンジ部４１，４２のばね力で可動接点片４３が元
の状態に復帰する。
１０の動作について説明する。まず、フラットコイル２
０，２１に電圧が印加されておらず、励磁されていない
場合、ヒンジ部４１，４２のバネ力により、可動接点片
４３が固定接点３４，３５から開離している。そして、
前記接続パッド３２ａ，３２ｂを介してフラットコイル
２０，２１に電圧を印加して励磁すると、相互に反対方
向の磁束が生じ、中芯体１４，固定接点３４、可動接点
片４３、固定接点３５、中芯部１５、板状芯体１３を介
して磁気回路が閉成される。このため、ヒンジ部４１，
４２のバネ力に抗して可動接点片４３が固定接点３４，
３５に吸引されて吸着する。この結果、接続パッド３１
ａ、補助ヨーク１６、板状芯体１３、中芯体１４，１
５、固定接点３４，３５、可動接点片４３、ヒンジ部４
１，４２、スペーサ３８、可動接点用接続パッド３６ｂ
を介して電気回路が閉成される。ついで、フラットコイ
ル２０，２１に対する電圧の印加を停止して励磁を解く
と、ヒンジ部４１，４２のばね力で可動接点片４３が元
の状態に復帰する。
【００２１】本実施形態によれば、フラットコイル２
０，２１で生じた磁束が漏れず、すべての磁力を可動接
点片４３の駆動に利用できる。このため、磁気効率が高
く、省エネルギーのマイクロリレー１０が得られるとい
う利点がある。
０，２１で生じた磁束が漏れず、すべての磁力を可動接
点片４３の駆動に利用できる。このため、磁気効率が高
く、省エネルギーのマイクロリレー１０が得られるとい
う利点がある。
【００２２】第２実施形態は、図１１に示すように、一
つの固定接点３４を有するチップ状マイクロリレー１０
に適用した場合である。そして、チップ状マイクロリレ
ー１０は箱形セラミックパッケージ５０内に収納され、
セラミックカバー６０で密閉される。すなわち、前記マ
イクロリレー１０は、図１２に示すように、ベース１１
に積層一体化した板状芯体１３の中央に中芯体１４を突
設してある。そして、この中芯体１４は、その周囲にフ
ラットコイル２０、補助ヨーク部１６を形成し、その先
端に固定接点３４を設けてある。さらに、前記固定接点
３４には、一対のヒンジばね４１，４２を介して可動接
点片４３が接離可能に対向している。
つの固定接点３４を有するチップ状マイクロリレー１０
に適用した場合である。そして、チップ状マイクロリレ
ー１０は箱形セラミックパッケージ５０内に収納され、
セラミックカバー６０で密閉される。すなわち、前記マ
イクロリレー１０は、図１２に示すように、ベース１１
に積層一体化した板状芯体１３の中央に中芯体１４を突
設してある。そして、この中芯体１４は、その周囲にフ
ラットコイル２０、補助ヨーク部１６を形成し、その先
端に固定接点３４を設けてある。さらに、前記固定接点
３４には、一対のヒンジばね４１，４２を介して可動接
点片４３が接離可能に対向している。
【００２３】本実施形態では、固定接点用接続パッド３
１の両側にフラットコイル用接続パッド３２ａ，３２ｂ
を配置し、さらに、その両側に可動接点片用接続パッド
３６ａ，３６ｂを設けてある。他方、ベース１０の対向
する片側縁部にも同様に接続パッド３１，３２ａ，３２
ｂ，３６ａ，３６ｂを設けてある。これは、接続作業に
おける方向性を無くし、作業の効率化を図るためであ
る。
１の両側にフラットコイル用接続パッド３２ａ，３２ｂ
を配置し、さらに、その両側に可動接点片用接続パッド
３６ａ，３６ｂを設けてある。他方、ベース１０の対向
する片側縁部にも同様に接続パッド３１，３２ａ，３２
ｂ，３６ａ，３６ｂを設けてある。これは、接続作業に
おける方向性を無くし、作業の効率化を図るためであ
る。
【００２４】前記箱形セラミックパッケージ５０は、第
１実施形態と同様、その底面の対向する隅部に接続用段
部５１（図示せず），５２を形成してある。そして、前
記段部５１，５２の表面には、リード端子用接続パッド
５３，５４を所定のピッチでそれぞれ設けてある。前記
リード端子の外側端部は図示しないプリント基板に表面
実装できるようにセラミックパッケージ５０の底面に延
在している。さらに、前記セラミックパッケージ５０
は、その開口縁部に設けた環状の突条５７にシール剤を
介してセラミックカバー６０で密封可能となっている。
なお、第２実施形態にかかるマイクロリレー１０の製造
方法は、前述の第１実施形態とほぼ同様であるので、説
明を省略する。
１実施形態と同様、その底面の対向する隅部に接続用段
部５１（図示せず），５２を形成してある。そして、前
記段部５１，５２の表面には、リード端子用接続パッド
５３，５４を所定のピッチでそれぞれ設けてある。前記
リード端子の外側端部は図示しないプリント基板に表面
実装できるようにセラミックパッケージ５０の底面に延
在している。さらに、前記セラミックパッケージ５０
は、その開口縁部に設けた環状の突条５７にシール剤を
介してセラミックカバー６０で密封可能となっている。
なお、第２実施形態にかかるマイクロリレー１０の製造
方法は、前述の第１実施形態とほぼ同様であるので、説
明を省略する。
【００２５】次に、第２実施形態の動作について説明す
る。まず、フラットコイル２０に電圧が印加されておら
ず、励磁されていない場合、ヒンジ部４１，４２のバネ
力により、可動接点片４３が固定接点３４から開離して
いる。そして、前記接続パッド３２ａ，３２ｂを介して
フラットコイル２０に電圧を印加して励磁すると、磁束
が生じ、中芯体１４、固定接点３４、可動接点片４３、
ヒンジ部４１，４２、補助ヨーク４０、スペーサ３８、
補助ヨーク１６、および、板状芯体１３を介して磁気回
路が閉成される。このため、ヒンジ部４１，４２のバネ
力に抗して可動接点片４３が固定接点３４に吸引されて
吸着する。この結果、接続パッド３１、補助ヨーク１
６、板状芯体１３、中芯体１４、固定接点３４、可動接
点片４３、ヒンジ部４１，４２、補助ヨーク４０、スペ
ーサ３８、可動接点用接続パッド３６ｂを介して電気回
路が閉成される。ついで、フラットコイル２０，２１に
対する電圧の印加を停止して励磁を解くと、ヒンジ部４
１，４２のばね力で可動接点片４３が元の状態に復帰す
る。
る。まず、フラットコイル２０に電圧が印加されておら
ず、励磁されていない場合、ヒンジ部４１，４２のバネ
力により、可動接点片４３が固定接点３４から開離して
いる。そして、前記接続パッド３２ａ，３２ｂを介して
フラットコイル２０に電圧を印加して励磁すると、磁束
が生じ、中芯体１４、固定接点３４、可動接点片４３、
ヒンジ部４１，４２、補助ヨーク４０、スペーサ３８、
補助ヨーク１６、および、板状芯体１３を介して磁気回
路が閉成される。このため、ヒンジ部４１，４２のバネ
力に抗して可動接点片４３が固定接点３４に吸引されて
吸着する。この結果、接続パッド３１、補助ヨーク１
６、板状芯体１３、中芯体１４、固定接点３４、可動接
点片４３、ヒンジ部４１，４２、補助ヨーク４０、スペ
ーサ３８、可動接点用接続パッド３６ｂを介して電気回
路が閉成される。ついで、フラットコイル２０，２１に
対する電圧の印加を停止して励磁を解くと、ヒンジ部４
１，４２のばね力で可動接点片４３が元の状態に復帰す
る。
【００２６】第３実施形態は、図１３に示すように、半
導体基板の裏面に半導体プロセスを施して板状芯体を形
成する場合である。すなわち、ベース１１となる単結晶
シリコンウエハの表裏面にエッチングマスク７１，７２
を形成し、ディープエッチングを施して貫通孔７３を形
成する（図１３（ｃ））。そして、エッチングマスクを
除去して全表面に熱酸化膜（図示せず）を形成し、金属
を蒸着させてメッキ下地７４を形成する（図１３
（ｄ））。ついで、導電性磁性材をメッキして第１層状
芯体７５を形成した後、ベース１１から突出する導電性
磁性材を研磨して面一にする（図１３（ｅ），
（ｆ））。さらに、前述の実施形態と同様の半導体プロ
セスでフラットコイル２０を形成した後、導電性磁性材
をメッキして第２層状芯体７６および中芯体７７を形成
する（図１３（ｇ），（ｈ））。最後に、フラットコイ
ル２０の表面をリフトオフ用樹脂膜７８で被覆し、中芯
体７７の先端部に金メッキを施して固定接点７９を形成
した後、前記樹脂膜７８を除去してコイル接点プレート
８０が完成する（図１３（ｉ））。
導体基板の裏面に半導体プロセスを施して板状芯体を形
成する場合である。すなわち、ベース１１となる単結晶
シリコンウエハの表裏面にエッチングマスク７１，７２
を形成し、ディープエッチングを施して貫通孔７３を形
成する（図１３（ｃ））。そして、エッチングマスクを
除去して全表面に熱酸化膜（図示せず）を形成し、金属
を蒸着させてメッキ下地７４を形成する（図１３
（ｄ））。ついで、導電性磁性材をメッキして第１層状
芯体７５を形成した後、ベース１１から突出する導電性
磁性材を研磨して面一にする（図１３（ｅ），
（ｆ））。さらに、前述の実施形態と同様の半導体プロ
セスでフラットコイル２０を形成した後、導電性磁性材
をメッキして第２層状芯体７６および中芯体７７を形成
する（図１３（ｇ），（ｈ））。最後に、フラットコイ
ル２０の表面をリフトオフ用樹脂膜７８で被覆し、中芯
体７７の先端部に金メッキを施して固定接点７９を形成
した後、前記樹脂膜７８を除去してコイル接点プレート
８０が完成する（図１３（ｉ））。
【００２７】本実施形態によれば、半導体基板に第１，
第２層状芯体７５，７６、中芯体７７およびフラットコ
イル２０を半導体プロセスだけで一体に形成できる。こ
のため、部品点数，生産工数が減少するだけでなく、組
立精度の高いリレーが得られる。なお、本実施形態によ
れば、板状芯体を第１，第２層状芯体で構成する場合に
ついて説明したが、必ずしもこれに限らず、単層構造と
してもよい。
第２層状芯体７５，７６、中芯体７７およびフラットコ
イル２０を半導体プロセスだけで一体に形成できる。こ
のため、部品点数，生産工数が減少するだけでなく、組
立精度の高いリレーが得られる。なお、本実施形態によ
れば、板状芯体を第１，第２層状芯体で構成する場合に
ついて説明したが、必ずしもこれに限らず、単層構造と
してもよい。
【００２８】また、前述の実施形態では、板状芯体およ
び中芯体を別々に形成する場合について説明したが、必
ずしもこれに限らず、例えば、シリコンウェハに導電性
磁性材を肉厚にメッキした後、エッチングを施して不要
な部分を除去し、板状芯体および中芯体を同時に切り出
してもよい。
び中芯体を別々に形成する場合について説明したが、必
ずしもこれに限らず、例えば、シリコンウェハに導電性
磁性材を肉厚にメッキした後、エッチングを施して不要
な部分を除去し、板状芯体および中芯体を同時に切り出
してもよい。
【００２９】第４実施形態は、図１４に示すように、第
２実施形態にかかる４個のマイクロリレー１０を組み合
わせてマトリックスリレーを形成した場合である。本実
施形態によれば、連続する導電性薄膜から形成された４
枚の可動接点片４３は、それぞれ独立して駆動するよう
に形成されている。このため、所定のコイル端子３２
ａ，３２ｂに電圧を印加してフラットコイル２０を励磁
することにより、所望の電気回路を任意に開閉できる。
なお、この実施形態によれば、第２実施形態にかかる４
個のマイクロリレーを組み合わせる場合について説明し
たが、必ずしもこれに限らず、例えば、他の実施形態に
かかかる同一あるいは異なる複数個のマイクロリレーを
組み合わせてもよい。
２実施形態にかかる４個のマイクロリレー１０を組み合
わせてマトリックスリレーを形成した場合である。本実
施形態によれば、連続する導電性薄膜から形成された４
枚の可動接点片４３は、それぞれ独立して駆動するよう
に形成されている。このため、所定のコイル端子３２
ａ，３２ｂに電圧を印加してフラットコイル２０を励磁
することにより、所望の電気回路を任意に開閉できる。
なお、この実施形態によれば、第２実施形態にかかる４
個のマイクロリレーを組み合わせる場合について説明し
たが、必ずしもこれに限らず、例えば、他の実施形態に
かかかる同一あるいは異なる複数個のマイクロリレーを
組み合わせてもよい。
【００３０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１の発明によれば、フラットコイルに生じる電磁力を利
用して可動接点片を駆動できる。このため、従来例にか
かる静電式リレーよりも大きな駆動力が得られる。この
結果、固定接点と可動接点片との接点間距離を大きくで
き、耐圧性が向上する。また、すべての工程を半導体プ
ロセスで処理できるので、極めて小型のマイクロリレー
が得られる。請求項２の発明によれば、板状芯体に突設
した一対の中芯体を介して磁気回路を形成できる。この
ため、フラットコイルに生じた磁束を漏らすことなく、
すべて利用でき、磁気効率の良いマイクロリレーが得ら
れる。請求項３の発明によれば、一対の固定接点が相互
に絶縁状態であり、これらに可動接点片を接触させて電
気回路を閉成できる。このため、固定接点と可動接点片
との接点間距離が実質的に２倍となり、耐圧の高いマイ
クロリレーが得られる。また、フラットコイルが、絶縁
層と渦巻状導電層とを交互に積層一体化して形成した複
数層であれば、多層の渦巻状フラットコイルが得られ
る。このため、電磁力が大きく、かつ、小型のマイクロ
リレーが得られる。さらに、板状芯体がベースに埋設さ
れていれば、より一層薄型のマイクロリレーが得られ
る。そして、一対のヒンジ部で可動接点が支持されてい
れば、可動接点の支持バランスが良くなり、片当たりの
少ないマイクロリレーが得られる。ついで、ヒンジ部が
クランク状に屈曲していれば、ヒンジ部の支点間距離が
実質的に長くなる。このため、接点間距離が長くなり、
可動接点片を小さな駆動力で駆動できるので、応答特性
の良いマイクロリレーが得られる。あるいは、板状芯体
が、ベースの裏面から、このベースに設けた貫通孔を介
してベースの表面に迫り出すように積層一体化されると
ともに、中芯体が、貫通孔から露出する板状芯体の露出
面に突設されていれば、ベースの表裏面から板状芯体お
よび中芯体を形成できる。このため、製造の自由度が広
がり、製造が容易になる。また、複数枚の前記可動接点
片を同一平面上に配置し、かつ、電気接続して複数の電
気回路を任意に開閉できれば、マトリックスタイプのマ
イクロリレーが得られるという効果がある。
１の発明によれば、フラットコイルに生じる電磁力を利
用して可動接点片を駆動できる。このため、従来例にか
かる静電式リレーよりも大きな駆動力が得られる。この
結果、固定接点と可動接点片との接点間距離を大きくで
き、耐圧性が向上する。また、すべての工程を半導体プ
ロセスで処理できるので、極めて小型のマイクロリレー
が得られる。請求項２の発明によれば、板状芯体に突設
した一対の中芯体を介して磁気回路を形成できる。この
ため、フラットコイルに生じた磁束を漏らすことなく、
すべて利用でき、磁気効率の良いマイクロリレーが得ら
れる。請求項３の発明によれば、一対の固定接点が相互
に絶縁状態であり、これらに可動接点片を接触させて電
気回路を閉成できる。このため、固定接点と可動接点片
との接点間距離が実質的に２倍となり、耐圧の高いマイ
クロリレーが得られる。また、フラットコイルが、絶縁
層と渦巻状導電層とを交互に積層一体化して形成した複
数層であれば、多層の渦巻状フラットコイルが得られ
る。このため、電磁力が大きく、かつ、小型のマイクロ
リレーが得られる。さらに、板状芯体がベースに埋設さ
れていれば、より一層薄型のマイクロリレーが得られ
る。そして、一対のヒンジ部で可動接点が支持されてい
れば、可動接点の支持バランスが良くなり、片当たりの
少ないマイクロリレーが得られる。ついで、ヒンジ部が
クランク状に屈曲していれば、ヒンジ部の支点間距離が
実質的に長くなる。このため、接点間距離が長くなり、
可動接点片を小さな駆動力で駆動できるので、応答特性
の良いマイクロリレーが得られる。あるいは、板状芯体
が、ベースの裏面から、このベースに設けた貫通孔を介
してベースの表面に迫り出すように積層一体化されると
ともに、中芯体が、貫通孔から露出する板状芯体の露出
面に突設されていれば、ベースの表裏面から板状芯体お
よび中芯体を形成できる。このため、製造の自由度が広
がり、製造が容易になる。また、複数枚の前記可動接点
片を同一平面上に配置し、かつ、電気接続して複数の電
気回路を任意に開閉できれば、マトリックスタイプのマ
イクロリレーが得られるという効果がある。
【図１】 本願発明にかかるマイクロリレーの第１実施
形態を示す分解斜視図である。
形態を示す分解斜視図である。
【図２】 図１で示したマイクロリレーを示し、図
（ａ）は平面図、図１（ｂ）は回路図である。
（ａ）は平面図、図１（ｂ）は回路図である。
【図３】 図１で示したマイクロリレーの部分破断斜視
図である。
図である。
【図４】 図１で示したマイクロリレーの製造工程を説
明するための断面図である。
明するための断面図である。
【図５】 図１で示したマイクロリレーの製造工程を説
明するための断面図である。
明するための断面図である。
【図６】 図１で示したマイクロリレーの製造工程を説
明するための断面図である。
明するための断面図である。
【図７】 第１実施形態にかかるフラットコイルの製造
工程を説明するための端面図である。
工程を説明するための端面図である。
【図８】 第１実施形態にかかるフラットコイルを示す
部分破断斜視図である。
部分破断斜視図である。
【図９】 図１で示したマイクロリレーの中間品を示
し、図（ａ）は斜視図、図（ｂ）は要部断面図である。
し、図（ａ）は斜視図、図（ｂ）は要部断面図である。
【図１０】 図１で示したマイクロリレーの中間品の斜
視図である。
視図である。
【図１１】 第２実施形態の分解斜視図である。
【図１２】 図１１で示したマイクロリレーの部分破断
斜視図である。
斜視図である。
【図１３】 第３実施形態にかかるマイクロリレーの製
造工程を説明するための断面図である。
造工程を説明するための断面図である。
【図１４】 第４実施形態にかかるマイクロリレーを示
し、図（ａ）平面図、図（ｂ）は回路図である。
し、図（ａ）平面図、図（ｂ）は回路図である。
１０…マイクロリレー、１１…ベース、１２…凹所、１
３…板状芯体、１４，１５…中芯体、１６…補助ヨー
ク、２０，２１…フラットコイル、３１ａ，３１ｂ…固
定接点用接続パッド、３２ａ，３２ｂ…フラットコイル
用接続パッド、３４，３５…固定接点、３６ａ，３６ｂ
…可動接点用接続パッド、４１，４２…ヒンジ部、４３
…可動接点片、５０…箱形セラミックパッケージ、６０
…セラミックカバー、７５，７６…第１，第２層状芯
体、７７…中芯体、７９…固定接点。
３…板状芯体、１４，１５…中芯体、１６…補助ヨー
ク、２０，２１…フラットコイル、３１ａ，３１ｂ…固
定接点用接続パッド、３２ａ，３２ｂ…フラットコイル
用接続パッド、３４，３５…固定接点、３６ａ，３６ｂ
…可動接点用接続パッド、４１，４２…ヒンジ部、４３
…可動接点片、５０…箱形セラミックパッケージ、６０
…セラミックカバー、７５，７６…第１，第２層状芯
体、７７…中芯体、７９…固定接点。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−114347（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−76716（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−45175（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−115405（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−171754（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−269920（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−92116（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−2976（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−267383（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−220605（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01H 51/06
H01H 50/04
H01H 50/28
H01H 59/00
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板からなるベースと、このベー
スに積層一体化した導電性磁性材からなる板状芯体と、
この板状芯体に突設した導電性磁性材からなる中芯体
と、この中芯体の周囲に形成された少なくとも一層の渦
巻状フラットコイルと、ヒンジ部を介して厚さ方向に駆
動可能に支持され、かつ、前記中芯体の先端に位置する
固定接点に接離可能に対向する可動接点片とからなるこ
とを特徴とするマイクロリレー。 - 【請求項２】 前記板状芯体に一対の中芯体を突設した
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロリレー。 - 【請求項３】 半導体基板からなるベースと、相互に絶
縁状態で、かつ、前記ベースに積層一体化された導電性
磁性材からなる一対の板状芯体と、この板状芯体にそれ
ぞれ突設した中芯体と、この中芯体の周囲にそれぞれ形
成された少なくとも一層の渦巻状フラットコイルと、ヒ
ンジ部を介して厚さ方向に駆動可能に支持され、かつ、
一対の前記中芯体の先端に位置する固定接点に接離可能
に対向する可動接点片とからなることを特徴とするマイ
クロリレー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21445797A JP3368303B2 (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | マイクロリレー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21445797A JP3368303B2 (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | マイクロリレー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1154016A JPH1154016A (ja) | 1999-02-26 |
| JP3368303B2 true JP3368303B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=16656073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21445797A Expired - Fee Related JP3368303B2 (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | マイクロリレー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3368303B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1305091C (zh) * | 2004-11-03 | 2007-03-14 | 重庆大学 | 双稳态电磁微机械继电器 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7551048B2 (en) | 2002-08-08 | 2009-06-23 | Fujitsu Component Limited | Micro-relay and method of fabricating the same |
-
1997
- 1997-08-08 JP JP21445797A patent/JP3368303B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1305091C (zh) * | 2004-11-03 | 2007-03-14 | 重庆大学 | 双稳态电磁微机械继电器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1154016A (ja) | 1999-02-26 |
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