JP3368304B2 - Electrostatic micro relay - Google Patents

Electrostatic micro relay

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JP3368304B2
JP3368304B2 JP28539897A JP28539897A JP3368304B2 JP 3368304 B2 JP3368304 B2 JP 3368304B2 JP 28539897 A JP28539897 A JP 28539897A JP 28539897 A JP28539897 A JP 28539897A JP 3368304 B2 JP3368304 B2 JP 3368304B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は静電マイクロリレ
ー、特に、半導体プロセスで製造可能な静電マイクロリ
レーに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic micro relay, and more particularly to an electrostatic micro relay that can be manufactured by a semiconductor process.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、静電マイクロリレーとしては、例
えば、図7に示すように、ガラスウエハからなるベース
1にシリコンウエハからなるアクチュエータ2を載置し
たものがある。すなわち、前記ベース1は、その上面中
央部に固定電極3を設けるとともに、その片側縁部に一
対の固定接点4,5(奥側の固定接点5は図示せず)を
並設してある。一方、前記アクチュエータ2は、前記ベ
ース1に立設したアンカ6の上面縁部から側方に延在し
た片持ち梁形状の可動電極7を有するものである。そし
て、この可動電極7の下面に形成した絶縁膜8の自由端
部に可動接点9が設けられ、前記ベース1の固定接点
4,5に接離可能に対向している。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an electrostatic micro relay, for example, as shown in FIG. 7, there is one in which an actuator 2 made of a silicon wafer is mounted on a base 1 made of a glass wafer. That is, the base 1 is provided with a fixed electrode 3 at the center of the upper surface thereof, and a pair of fixed contacts 4 and 5 (the fixed contact 5 on the back side is not shown) is arranged in parallel at one edge portion thereof. On the other hand, the actuator 2 has a cantilever-shaped movable electrode 7 extending laterally from the upper edge of the anchor 6 standing on the base 1. A movable contact 9 is provided at the free end of the insulating film 8 formed on the lower surface of the movable electrode 7, and faces the fixed contacts 4 and 5 of the base 1 so as to be contactable and separable.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
静電マイクロリレーによれば、可動電極7に対する固定
電極3の静電引力で可動電極7が吸引されて吸着して
も、この可動電極7の自由端部の下面に可動接点9を配
置してある。このため、てこの原理により、固定接点
4,5に対する可動接点9の負荷荷重が小さく、接点圧
が低い。この結果、外部からの振動や衝撃力により、可
動接点9が固定接点4,5から開離しやすく、誤動作が
起きやすい。また、固定電極3は可動接点9よりも可動
電極7の基部近傍を吸引するため、静電引力で可動電極
7を吸引して変位させる場合に高い駆動電圧を必要とす
るという問題点がある。
However, according to the above-mentioned electrostatic micro relay, even if the movable electrode 7 is attracted and attracted by the electrostatic attraction of the fixed electrode 3 with respect to the movable electrode 7, the movable electrode 7 can be attracted. A movable contact 9 is arranged on the lower surface of the free end. Therefore, due to the lever principle, the load applied to the movable contact 9 on the fixed contacts 4 and 5 is small, and the contact pressure is low. As a result, the movable contact 9 is likely to be separated from the fixed contacts 4 and 5 due to external vibration or impact force, and malfunction is likely to occur. Further, since the fixed electrode 3 attracts the vicinity of the base portion of the movable electrode 7 rather than the movable contact 9, there is a problem that a high drive voltage is required when the movable electrode 7 is attracted and displaced by electrostatic attraction.

【0004】本発明は、前記問題点に鑑み、低い駆動電
圧で駆動でき、所望の接点圧が得られる静電マイクロリ
レーを提供することを目的とする。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an electrostatic microrelay that can be driven with a low driving voltage and can obtain a desired contact pressure.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる静電マイ
クロリレーは、前記目的を達成するため、ベースに設け
た固定電極と、このベースの上面に固定したアクチュエ
ータの可動電極との間に電圧を印加して生じる静電引力
で前記可動電極を駆動し、前記ベースに設けた固定接点
に前記アクチュエータに設けた可動接点を接離させて電
気回路を開閉する静電マイクロリレーにおいて、前記ベ
ースの上面に固定電極を形成するとともに、その周囲に
固定接点を配置する一方、枠体の上面縁部から薄膜の可
動電極を延在したアクチュエータを、その枠体を前記ベ
ース上面の固定接点の外側に接合一体化して固定し、前
記アクチュエータの可動電極を前記固定電極に接離可能
に対向させるとともに、前記可動電極の下面に設けた可
動接点を、前記固定接点に接離可能に対向させた構成し
てある。
In order to achieve the above object, an electrostatic micro relay according to the present invention has a voltage applied between a fixed electrode provided on a base and a movable electrode of an actuator fixed on the upper surface of the base. In the electrostatic micro relay that drives the movable electrode by an electrostatic attractive force generated by applying the electric field to open and close an electric circuit by bringing the movable contact provided in the actuator into contact with and separated from the fixed contact provided in the base, While forming fixed electrodes on the upper surface and arranging fixed contacts around the fixed electrodes, an actuator in which a thin film movable electrode is extended from the upper edge of the frame body is provided outside the fixed contacts on the upper surface of the base. The movable electrode of the actuator is opposed to the fixed electrode so that the movable electrode can come into contact with and separate from the fixed electrode, and the movable contact provided on the lower surface of the movable electrode is fixed to the fixed electrode. Are constituted was separable therefrom opposite the contacts.

【0006】また、ベースに設けた固定電極と、このベ
ースの上面に固定したアクチュエータの可動電極との間
に電圧を印加して生じる静電引力で前記可動電極を駆動
し、前記ベースに設けた固定接点に前記アクチュエータ
に設けた可動接点を接離させて電気回路を開閉する静電
マイクロリレーにおいて、平面略十文字形の薄板梁部を
有するアクチュエータを、その薄板梁部の端部に設けた
アンカーを前記ベースの上面に立設して固定し、前記薄
板梁部の縁部から側方に延在した可動電極を、前記ベー
スの上面に設けた前記固定電極に接離可能に対向させる
とともに、前記薄板梁部の下面中央に設けた可動接点を
前記ベースの固定接点に接離可能に対向させた構成であ
ってもよい。
Further, the movable electrode is driven by an electrostatic attraction generated by applying a voltage between the fixed electrode provided on the base and the movable electrode of the actuator fixed on the upper surface of the base, and the movable electrode is provided on the base. An electrostatic micro relay that opens and closes an electric circuit by contacting and separating a fixed contact with a movable contact provided in the actuator, and an anchor having an actuator having a thin plate beam portion having a substantially cross-shaped plan view at an end portion of the thin plate beam portion. Is fixed upright on the upper surface of the base, the movable electrode extending laterally from the edge portion of the thin plate beam portion, while facing the fixed electrode provided on the upper surface of the base so as to be contactable and separable, The movable contact provided in the center of the lower surface of the thin plate beam portion may be opposed to the fixed contact of the base so as to be contactable and separable.

【0007】さらに、ベースに設けた固定電極と、この
ベースの上面に固定したアクチュエータの可動電極との
間に電圧を印加して生じる静電引力で前記可動電極を駆
動し、前記ベースに設けた固定接点に前記アクチュエー
タに設けた可動接点を接離させて電気回路を開閉する静
電マイクロリレーにおいて、真直な薄板梁部からなるア
クチュエータを、その薄板梁部の端部に設けたアンカー
を前記ベースの上面に立設して固定し、前記薄板梁部の
両側縁部から側方に延在した可動電極を、前記ベースの
上面に設けた固定電極に接離可能に対向させるととも
に、前記薄板梁部の下面中央に設けた可動接点を前記ベ
ースの固定接点に接離可能に対向させた構成であっても
よい。
Further, the movable electrode is driven by the electrostatic attraction generated by applying a voltage between the fixed electrode provided on the base and the movable electrode of the actuator fixed on the upper surface of the base, and the movable electrode is provided on the base. In an electrostatic micro relay that opens and closes an electric circuit by contacting and separating a fixed contact with a movable contact provided in the actuator, an actuator having a straight thin plate beam portion and an anchor provided at an end of the thin plate beam portion are used as the base. The thin plate beam is fixed upright on the upper surface of the thin plate beam, and the movable electrodes extending laterally from both side edges of the thin plate beam portion are made to face the fixed electrode provided on the upper surface of the base so that they can be separated from each other. The movable contact provided in the center of the lower surface of the portion may face the fixed contact of the base so that the movable contact can come into contact with and separate from the fixed contact.

【0008】そして、前記可動電極は前記薄板梁部より
も薄肉としてもよい。また、前記可動電極および前記固
定電極の対向面のうち、少なくともいずれか一方に絶縁
膜を形成してもよい。
The movable electrode may be thinner than the thin plate beam portion. Further, an insulating film may be formed on at least one of the facing surfaces of the movable electrode and the fixed electrode.

【0009】[0009]

【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6の添付図面に従って説明する。第1実施
形態にかかる静電マイクロリレーは、図1ないし図4に
示すように、ガラス基板11aからなるベース10の上
面にアクチュエータ20を一体化したものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings of FIGS. As shown in FIGS. 1 to 4, the electrostatic micro relay according to the first embodiment has an actuator 20 integrated on the upper surface of a base 10 made of a glass substrate 11a.

【0010】前記ベース10は、ガラス基板11aの上
面中央に円形の固定電極12を設けるとともに、その周
囲に同心円状の固定接点13を設けてある。そして、前
記固定電極12および固定接点13は、図示しないプリ
ント配線を介して接続パッド(図示せず)にそれぞれ接
続されている。
The base 10 is provided with a circular fixed electrode 12 at the center of the upper surface of a glass substrate 11a and a concentric fixed contact 13 around the circular fixed electrode 12. The fixed electrode 12 and the fixed contact 13 are connected to connection pads (not shown) via printed wiring (not shown).

【0011】前記アクチュエータ20は、前記ベース1
0の上面縁部に環状の枠体であるアンカ21を接合一体
化したものである。そして、このアンカ21の上面縁部
から薄膜の可動電極22が延在している。この可動電極
22の下面には絶縁膜23を介して環状の可動接点24
が形成され、前記固定接点13に接離可能に対向してい
る。なお、前記絶縁膜23として比誘電率3〜4のシリ
コン酸化膜あるいは比誘電率7〜8のシリコン窒化膜を
用いれば、大きな静電引力が得られ、接触荷重を増加さ
せることができる。
The actuator 20 is the base 1
An anchor 21, which is an annular frame, is joined and integrated to the upper surface edge portion of 0. A thin film movable electrode 22 extends from the upper edge of the anchor 21. An annular movable contact 24 is formed on the lower surface of the movable electrode 22 via an insulating film 23.
Is formed, and faces the fixed contact 13 so that the fixed contact 13 can be contacted and separated. If a silicon oxide film having a relative permittivity of 3 to 4 or a silicon nitride film having a relative permittivity of 7 to 8 is used as the insulating film 23, a large electrostatic attractive force can be obtained and a contact load can be increased.

【0012】次に、前述の構成からなる静電マイクロリ
レーの製造方法を説明する。まず、図2に示すように、
ベース10となるパイレックス等のガラス基板11aに
Auを蒸着してパターンニングすることにより、固定電
極12および固定接点13を形成する。さらに、これと
同時に、図示しないプリント配線および接続パッドそれ
ぞれ形成する。
Next, a method of manufacturing the electrostatic micro relay having the above-mentioned structure will be described. First, as shown in FIG.
The fixed electrode 12 and the fixed contact 13 are formed by vapor-depositing Au on a glass substrate 11a such as Pyrex which becomes the base 10 and patterning. Further, at the same time, a printed wiring and a connection pad (not shown) are formed.

【0013】一方、図3に示すように、アクチュエータ
20となるシリコンウエハ25を酸化してパターンニン
グした後、TMAHによるエッチングで深さ5μmのキ
ャビティ26を形成する。そして、前記キャビティ26
の天井面に熱酸化膜を形成してパターンニングし、キャ
ビティ26内に絶縁膜23を形成する。ついで、Cr,
Ni,Auを順次蒸着してパターンニングすることによ
り、環状の可動接点24を形成する。
On the other hand, as shown in FIG. 3, after the silicon wafer 25 to be the actuator 20 is oxidized and patterned, a cavity 26 having a depth of 5 μm is formed by etching with TMAH. Then, the cavity 26
A thermal oxide film is formed on the ceiling surface of and patterned to form an insulating film 23 in the cavity 26. Then, Cr,
An annular movable contact 24 is formed by sequentially depositing Ni and Au and patterning.

【0014】そして、前記ベース10に前記シリコンウ
エハ25を、温度400℃、電圧400Vで1時間の陽
極接合を行うことにより、接合一体化する。ついで、T
MAHでシリコンウエハ25をシンニングし、厚さ10
μmの薄膜の可動電極22を形成する。
Then, the silicon wafer 25 is joined to the base 10 by anodic bonding at a temperature of 400 ° C. and a voltage of 400 V for 1 hour. Then, T
Thin the silicon wafer 25 with MAH to a thickness of 10
The movable electrode 22 having a thin film of μm is formed.

【0015】なお、ベース10はガラス基板11a単体
に限らず、少なくとも上面を絶縁膜で被覆した単結晶シ
リコン基板で形成してもよい。
The base 10 is not limited to the glass substrate 11a alone, but may be formed of a single crystal silicon substrate having at least its upper surface covered with an insulating film.

【0016】本実施形態によれば、アクチュエータ20
全体をシリコンウェハ単体から形成するとともに、可動
電極22を左右対称となるように形成してあるので、可
動電極22に変形が生じにくい。この結果、動作不能,
動作特性のバラツキを効果的に防止できるとともに、円
滑な動作特性を確保できるという利点がある。
According to this embodiment, the actuator 20
Since the movable electrode 22 is formed so as to be bilaterally symmetric while being formed entirely from a silicon wafer, the movable electrode 22 is unlikely to be deformed. As a result, inoperability,
There are advantages in that variations in operating characteristics can be effectively prevented and smooth operating characteristics can be secured.

【0017】次に、前述の構成からなる静電マイクロリ
レーの動作を説明する。まず、固定電極12および可動
電極22間に電圧を印加していない場合、固定電極12
と可動電極22とは平行を保持し、可動接点24が固定
接点13から開離している(図1(b))。
Next, the operation of the electrostatic micro relay having the above structure will be described. First, when no voltage is applied between the fixed electrode 12 and the movable electrode 22, the fixed electrode 12
And the movable electrode 22 remain parallel to each other, and the movable contact 24 is separated from the fixed contact 13 (FIG. 1B).

【0018】次に、固定電極12および可動電極22間
に電圧が印加されると、電極12,22間に生じた静電
引力により、可動電極22が固定電極12に吸引され
る。このため、可動電極22の中央部が沈下し、可動電
極22が固定電極12に接近する。この結果、間隙が狭
まるので、可動電極22が固定電極12により一層強い
静電引力で吸引され、可動接点24が固定接点13に当
接した後、可動電極22が絶縁膜23を介して固定電極
12に吸着する。
Next, when a voltage is applied between the fixed electrode 12 and the movable electrode 22, the movable electrode 22 is attracted to the fixed electrode 12 by the electrostatic attractive force generated between the electrodes 12 and 22. Therefore, the central portion of the movable electrode 22 sinks and the movable electrode 22 approaches the fixed electrode 12. As a result, since the gap is narrowed, the movable electrode 22 is attracted by the fixed electrode 12 by a stronger electrostatic attraction, and the movable contact 24 comes into contact with the fixed contact 13, and then the movable electrode 22 is fixed via the insulating film 23. Adsorb to 12.

【0019】そして、前述の電圧の印加を停止すると、
可動電極22のバネ力により、可動電極22が固定電極
12から離れた後、可動接点24が固定接点13から開
離し、可動電極22が元の状態に復帰する。
When the application of the above voltage is stopped,
The movable electrode 22 is separated from the fixed electrode 12 by the spring force of the movable electrode 22, the movable contact 24 is separated from the fixed contact 13, and the movable electrode 22 is returned to its original state.

【0020】第2実施形態にかかる静電マイクロリレー
は、図5に示すように、前述の第1実施形態と同様、ガ
ラスウエハ11aからなるベース10と、アクチュエー
タ20とからなる。このアクチュエータ20は、平面方
形の枠体であるアンカ21に略十文字形状の薄板梁部2
7を架け渡したものである。さらに、この薄板梁部27
は、その同一方向の片側縁部から略方形の可動電極28
をそれぞれ延在してある。そして、前記薄板梁部27の
下面中央には絶縁膜(図示せず)を介して可動接点24
が設けられている。なお、前記可動電極28は前記薄板
梁部27よりも薄肉となっている。
As shown in FIG. 5, the electrostatic microrelay according to the second embodiment comprises a base 10 made of a glass wafer 11a and an actuator 20, as in the first embodiment. The actuator 20 includes an anchor 21, which is a flat rectangular frame, and a thin plate beam portion 2 having a substantially cross shape.
It is a bridge of 7. Furthermore, this thin plate beam portion 27
Is a substantially square movable electrode 28 from one side edge in the same direction.
Have been extended respectively. The movable contact 24 is formed in the center of the lower surface of the thin plate beam portion 27 via an insulating film (not shown).
Is provided. The movable electrode 28 is thinner than the thin plate beam portion 27.

【0021】一方、ガラスウエハ11aからなるベース
10は、前記可動電極28および可動接点24に対応す
る位置に、固定電極12および固定接点(図示せず)を
形成してある。さらに、前記固定電極12および前記固
定接点は、図示しないプリント配線を介して接続パッド
にそれぞれ電気接続されている。
On the other hand, the base 10 made of the glass wafer 11a has fixed electrodes 12 and fixed contacts (not shown) formed at positions corresponding to the movable electrodes 28 and the movable contacts 24. Further, the fixed electrode 12 and the fixed contact are electrically connected to the connection pad via a printed wiring (not shown).

【0022】次に、第2実施形態にかかる静電マイクロ
リレーの製造方法について説明する。ベース10は、パ
イレックス等のガラス基板11aにAuを蒸着してパタ
ーンニングすることにより、4個の固定電極12および
固定接点を形成する。さらに、これと同時に、図示しな
いプリント配線および接続パッドを形成して電気接続す
る。
Next, a method of manufacturing the electrostatic micro relay according to the second embodiment will be described. The base 10 forms four fixed electrodes 12 and fixed contacts by vapor-depositing Au on a glass substrate 11a such as Pyrex and patterning it. At the same time, a printed wiring and a connection pad (not shown) are formed and electrically connected.

【0023】一方、アクチュエータ20となるSOIシ
リコンウエハの下面を酸化してパターンニングした後、
TMAHによるエッチングでキャビティを形成する。そ
して、キャビティの天井面に熱酸化膜を形成してパター
ンニングし、キャビティ内に絶縁膜を形成する。つい
で、Cr,Ni,Auを順次蒸着してパターンニングす
ることにより、可動接点24を形成する。
On the other hand, after the lower surface of the SOI silicon wafer to be the actuator 20 is oxidized and patterned,
A cavity is formed by etching with TMAH. Then, a thermal oxide film is formed on the ceiling surface of the cavity and patterned to form an insulating film in the cavity. Next, the movable contact 24 is formed by sequentially depositing Cr, Ni, and Au and patterning.

【0024】そして、前記ベース10に前記SOIシリ
コンウエハを陽極接合で接合一体化する。ついで、TM
AHでシリコンウエハを酸化膜までエッチングしてシン
ニングする。さらに、フッ素系エッチング液で酸化膜を
除去した後、RIE等を用いたドライエッチングで型抜
きエッチングを行い、屈曲したスリットを形成して薄板
梁部27および可動電極28を切り出し、アクチュエー
タ20が完成する。
Then, the SOI silicon wafer is bonded and integrated with the base 10 by anodic bonding. Then TM
The silicon wafer is etched by AH to the oxide film and thinned. Further, after removing the oxide film with a fluorine-based etching solution, die-cutting etching is performed by dry etching using RIE or the like to form a bent slit to cut out the thin plate beam portion 27 and the movable electrode 28, and the actuator 20 is completed. To do.

【0025】次に、第2実施形態の動作について説明す
る。まず、固定電極12および可動電極28間に電圧を
印加していない場合、固定電極12と可動電極28とは
平行であり、可動接点24が固定接点から開離してい
る。
Next, the operation of the second embodiment will be described. First, when no voltage is applied between the fixed electrode 12 and the movable electrode 28, the fixed electrode 12 and the movable electrode 28 are parallel to each other, and the movable contact 24 is separated from the fixed contact.

【0026】次に、固定電極12および可動電極28間
に電圧が印加されると、電極12,28間に生じた静電
引力により、可動電極28が固定電極12にそれぞれ吸
引される。このため、可動電極28の自由端部が固定電
極12に接近し、静電引力がより一層大きくなり、可動
電極28がより強い吸引力で吸引される。この結果、薄
板梁部27がたわんで可動接点24が固定接点に当接し
た後、可動電極28が絶縁膜を介して固定電極12に吸
着する。
Next, when a voltage is applied between the fixed electrode 12 and the movable electrode 28, the movable electrode 28 is attracted to the fixed electrode 12 by the electrostatic attractive force generated between the electrodes 12 and 28. For this reason, the free end of the movable electrode 28 approaches the fixed electrode 12, the electrostatic attraction is further increased, and the movable electrode 28 is attracted with a stronger attraction force. As a result, after the thin plate beam portion 27 bends and the movable contact 24 comes into contact with the fixed contact, the movable electrode 28 is adsorbed to the fixed electrode 12 via the insulating film.

【0027】そして、前述の電圧の印加を停止すると、
薄板梁部27のバネ力により、可動電極28が固定電極
12から離れた後、可動接点24が固定接点から開離
し、可動電極28が自己のバネ力で元の状態に復帰す
る。
When the application of the above voltage is stopped,
After the movable electrode 28 is separated from the fixed electrode 12 by the spring force of the thin plate beam portion 27, the movable contact 24 is separated from the fixed contact, and the movable electrode 28 returns to its original state by its own spring force.

【0028】第3実施形態は、図6に示すように、シリ
コンウエハ11bからなるベース10にシリコンウエハ
からなるアクチュエータ20を接合一体化した場合であ
る。すなわち、前記ベース10は、シリコンウエハ11
bの上面に絶縁膜14を形成し、その上面に一対の固定
接点13,15(奥側の固定接点15は図示せず)を配
置する。さらに、前記固定接点13,15を間にして一
対の固定電極12,12が設けられている。
In the third embodiment, as shown in FIG. 6, an actuator 20 made of a silicon wafer is joined and integrated with a base 10 made of a silicon wafer 11b. That is, the base 10 is a silicon wafer 11
An insulating film 14 is formed on the upper surface of b, and a pair of fixed contacts 13 and 15 (the fixed contact 15 on the back side is not shown) is arranged on the upper surface. Further, a pair of fixed electrodes 12, 12 are provided with the fixed contacts 13, 15 interposed therebetween.

【0029】アクチュエータ20は、前記ベース10の
上面に立設した一対のアンカ21,21の上面縁部に両
端を架け渡した薄板梁部27からなり、その下面中央に
可動接点24が設けられている。さらに、前記薄板梁部
27の両側縁部から側方に可動電極28がそれぞれ延在
し、固定電極12に接離可能に対向している。なお、こ
の可動電極28は薄板梁部27よりも薄肉となってい
る。
The actuator 20 is composed of a thin plate beam portion 27 whose both ends are bridged to the upper edge portions of a pair of anchors 21 and 21 erected on the upper surface of the base 10, and a movable contact 24 is provided at the center of the lower surface. There is. Further, movable electrodes 28 extend laterally from both side edge portions of the thin plate beam portion 27 and face the fixed electrode 12 so that they can come into contact with and separate from the fixed electrode 12. The movable electrode 28 is thinner than the thin plate beam portion 27.

【0030】第3実施形態にかかる静電マイクロリレー
の製造方法を説明する。まず、ベース10となるシリコ
ンウエハ11bを酸化してパターニングすることによ
り、絶縁膜14を形成する。そして、Cr,Ni,Au
を順次蒸着してパターニングし、固定電極12および固
定接点13,15を形成すると同時に、図示しないプリ
ント配線および接続パッドを形成する。
A method of manufacturing the electrostatic micro relay according to the third embodiment will be described. First, the insulating film 14 is formed by oxidizing and patterning the silicon wafer 11b serving as the base 10. And Cr, Ni, Au
Are sequentially vapor-deposited and patterned to form the fixed electrode 12 and the fixed contacts 13 and 15, and at the same time, a printed wiring and a connection pad (not shown) are formed.

【0031】一方、アクチュエータ20となるシリコン
ウエハを酸化してパターニングした後、TMAHでキャ
ビティを形成する。ついで、熱酸化膜を形成してパター
ニングし、キャビティの天井面に絶縁膜23を形成す
る。そして、Cr,Ni,Auを順次蒸着してパターニ
ングし、可動接点24を形成する。
On the other hand, after the silicon wafer to be the actuator 20 is oxidized and patterned, a cavity is formed by TMAH. Then, a thermal oxide film is formed and patterned to form an insulating film 23 on the ceiling surface of the cavity. Then, Cr, Ni, and Au are sequentially deposited and patterned to form the movable contact 24.

【0032】ついで、ベース10およびアクチュエータ
20となるシリコンウエハの接合面に低温ガラスを塗布
し、温度400℃の加熱で1時間加熱することにより、
接合一体化する。そして、KOHでアクチュエータ20
となるシリコンウエハをシンニングし、さらに、薄板梁
部27および可動電極28を切り出すことにより、アク
チュエータ20が完成する。
Next, low temperature glass is applied to the bonding surface of the silicon wafer to be the base 10 and the actuator 20 and heated at a temperature of 400 ° C. for 1 hour.
Join together. And the actuator 20 with KOH
The actuator 20 is completed by thinning a silicon wafer to be the above and by cutting out the thin plate beam portion 27 and the movable electrode 28.

【0033】次に、第3実施形態の動作について説明す
る。まず、固定電極12および可動電極28間に電圧を
印加していない場合、固定電極12と可動電極28とは
平行に対向し、可動接点24が固定接点13,15から
開離している。
Next, the operation of the third embodiment will be described. First, when no voltage is applied between the fixed electrode 12 and the movable electrode 28, the fixed electrode 12 and the movable electrode 28 face each other in parallel, and the movable contact 24 is separated from the fixed contacts 13 and 15.

【0034】そして、固定電極12および可動電極28
間に電圧が印加されると、電極12,28間に生じた静
電引力により、可動電極28が固定電極12にそれぞれ
吸引される。このため、可動電極28の自由端部が固定
電極12に接近し、静電引力がより一層大きくなり、可
動電極28がより強い吸引力で吸引される。この結果、
薄板梁部27がたわんで可動接点24が固定接点13,
15に当接した後、可動電極28全体が絶縁膜23を介
して固定電極12に吸着する。
Then, the fixed electrode 12 and the movable electrode 28
When a voltage is applied between them, the movable electrode 28 is attracted to the fixed electrode 12 by the electrostatic attraction generated between the electrodes 12 and 28. For this reason, the free end of the movable electrode 28 approaches the fixed electrode 12, the electrostatic attraction is further increased, and the movable electrode 28 is attracted with a stronger attraction force. As a result,
The thin plate beam portion 27 bends to move the movable contact 24 to the fixed contact 13,
After coming into contact with 15, the entire movable electrode 28 is adsorbed to the fixed electrode 12 via the insulating film 23.

【0035】そして、前述の電圧の印加を停止すると、
薄板梁部27のバネ力により、可動電極28が固定電極
12から離れた後、可動接点24が固定接点13,15
から開離し、可動電極28が自己のバネ力で元の状態に
復帰する。
When the application of the above voltage is stopped,
After the movable electrode 28 is separated from the fixed electrode 12 by the spring force of the thin plate beam portion 27, the movable contact 24 is fixed to the fixed contacts 13 and 15.
The movable electrode 28 returns to its original state by its own spring force.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の請求項1にかかる静電マイクロリレーによれば、固定
電極と可動電極との間に電圧を印加すると、薄膜の可動
電極の中央が固定電極に静電引力で吸引され、前記可動
電極の基部近傍に設けた可動接点が固定接点に接触す
る。したがって、最も変形しやすい可動電極の中央部を
静電引力で吸引するので、低い駆動電圧で接点を開閉で
きる静電マイクロリレーが得られる。また、可動接点が
可動電極の基部に配置されているので、てこの原理によ
り、静電引力を有効に活用できる。このため、接触荷重
が大きく、誤動作が生じにくい静電マイクロリレーが得
られる。
As is apparent from the above description, according to the electrostatic micro relay of the first aspect of the present invention, when a voltage is applied between the fixed electrode and the movable electrode, the center of the thin film movable electrode is reduced. Is attracted to the fixed electrode by electrostatic attraction, and the movable contact provided near the base of the movable electrode comes into contact with the fixed contact. Therefore, since the central portion of the movable electrode, which is most easily deformed, is attracted by electrostatic attraction, an electrostatic micro relay capable of opening and closing the contacts with a low driving voltage can be obtained. Further, since the movable contact is arranged at the base of the movable electrode, the electrostatic attraction can be effectively utilized by the lever principle. Therefore, an electrostatic micro relay having a large contact load and less likely to malfunction can be obtained.

【0037】請求項2,3によれば、固定電極と可動電
極との間に電圧を印加すると、静電引力が生じ、可動電
極がたわむ。このため、可動電極の自由端部が固定電極
に接近し、より一層大きな静電引力で可動電極が吸引さ
れる。この結果、薄板梁部がたわんで可動接点が固定接
点に接触するので、低い駆動電圧で駆動できる静電マイ
クロリレーが得られる。また、請求項2,3によれば、
いずれも薄板梁部の中央で、かつ、可動電極の基部近傍
に可動接点を配置してある。このため、静電引力を有効
に活用でき、接点圧の大きな静電マイクロリレーが得ら
れる。
According to the second and third aspects, when a voltage is applied between the fixed electrode and the movable electrode, an electrostatic attractive force is generated and the movable electrode bends. Therefore, the free end of the movable electrode approaches the fixed electrode, and the movable electrode is attracted by a larger electrostatic attraction. As a result, the thin plate beam portion bends and the movable contact comes into contact with the fixed contact, so that an electrostatic micro relay that can be driven with a low drive voltage is obtained. According to claims 2 and 3,
In each case, the movable contact is arranged at the center of the thin plate beam portion and near the base of the movable electrode. Therefore, the electrostatic attractive force can be effectively utilized, and an electrostatic micro relay having a large contact pressure can be obtained.

【0038】請求項4によれば、可動電極が薄板梁部よ
りも薄肉である。このため、固定電極と可動電極との間
に電圧を印加すると、静電引力で可動電極がたわむ。こ
の結果、可動電極の自由端部が固定電極に接近し、可動
電極がより一層強い静電引力で吸引され、可動接点が固
定接点に接触する。よって、従来例よりも低い駆動電圧
で駆動できる静電マイクロリレーが得られる。請求項5
によれば、固定電極と可動電極との対向面のうち、少な
くともいずれか一方の対向面に絶縁膜を形成してある。
このため、固定電極と可動電極とが直接接触することが
なく、両者は絶縁膜の厚さを残して大きな静電引力で吸
着するので、所望の接触荷重を有する静電マイクロリレ
ーが得られるという効果がある。
According to the fourth aspect, the movable electrode is thinner than the thin plate beam portion. Therefore, when a voltage is applied between the fixed electrode and the movable electrode, the movable electrode bends due to electrostatic attraction. As a result, the free end of the movable electrode approaches the fixed electrode, the movable electrode is attracted by a stronger electrostatic attraction, and the movable contact comes into contact with the fixed contact. Therefore, an electrostatic micro relay that can be driven with a lower drive voltage than that of the conventional example can be obtained. Claim 5
According to this, an insulating film is formed on at least one of the facing surfaces of the fixed electrode and the movable electrode.
For this reason, the fixed electrode and the movable electrode do not come into direct contact with each other, and both are attracted by a large electrostatic attractive force while leaving the thickness of the insulating film, so that an electrostatic micro relay having a desired contact load can be obtained. effective.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本願発明の第1実施形態にかかる静電マイク
ロリレーを示し、図(a)はベースの平面図、図(b)
は断面図である。
1A and 1B show an electrostatic micro relay according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a plan view of a base and FIG.
Is a sectional view.

【図2】 第1実施形態にかかるベースのプロセスフロ
ーである。
FIG. 2 is a base process flow according to the first embodiment.

【図3】 第1実施形態にかかるアクチュエータのプロ
セスフローである。
FIG. 3 is a process flow of the actuator according to the first embodiment.

【図4】 ベースとアクチュエータとの接合を示すプロ
セスフローである。
FIG. 4 is a process flow showing joining of a base and an actuator.

【図5】 本願発明の第2実施形態にかかる静電マイク
ロリレーを示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing an electrostatic micro relay according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 本願発明の第3実施形態にかかる静電マイク
ロリレーを示し、図(a)はベースの平面図、図(b)
は断面図である。
6A and 6B show an electrostatic micro relay according to a third embodiment of the present invention, in which FIG. 6A is a plan view of a base and FIG.
Is a sectional view.

【図7】 従来例にかかる静電マイクロリレーの断面図
である。
FIG. 7 is a sectional view of an electrostatic micro relay according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ベース、12…固定電極、13,15…固定接
点、14…絶縁膜、20…アクチュエータ、21…アン
カ、22…可動電極、23…絶縁膜、24…可動接点、
27…薄板梁部、28…可動電極。
10 ... Base, 12 ... Fixed electrode, 13, 15 ... Fixed contact, 14 ... Insulating film, 20 ... Actuator, 21 ... Anchor, 22 ... Movable electrode, 23 ... Insulating film, 24 ... Movable contact,
27 ... Thin plate beam part, 28 ... Movable electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−100224(JP,A) 特開 平8−235997(JP,A) 特開 平8−227646(JP,A) 特開 平8−213803(JP,A) 特開 平9−213191(JP,A) 特開 平10−162713(JP,A) 実開 平3−53731(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01H 59/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-2-100224 (JP, A) JP-A-8-235997 (JP, A) JP-A-8-227646 (JP, A) JP-A-8- 213803 (JP, A) JP-A-9-213191 (JP, A) JP-A-10-162713 (JP, A) Actual development 3-53731 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01H 59/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ベースに設けた固定電極と、このベース
の上面に固定したアクチュエータの可動電極との間に電
圧を印加して生じる静電引力で前記可動電極を駆動し、
前記ベースに設けた固定接点に前記アクチュエータに設
けた可動接点を接離させて電気回路を開閉する静電マイ
クロリレーにおいて、 前記ベースの上面に固定電極を形成するとともに、その
周囲に固定接点を配置する一方、枠体の上面縁部から薄
膜の可動電極を延在したアクチュエータを、その枠体を
前記ベース上面の固定接点の外側に接合一体化して固定
し、前記アクチュエータの可動電極を前記固定電極に接
離可能に対向させるとともに、前記可動電極の下面に設
けた可動接点を、前記固定接点に接離可能に対向させた
ことを特徴とする静電マイクロリレー。
1. A movable electrode is driven by an electrostatic attraction generated by applying a voltage between a fixed electrode provided on a base and a movable electrode of an actuator fixed on the upper surface of the base,
In an electrostatic micro relay that opens and closes an electric circuit by bringing a movable contact provided in the actuator into contact with and separated from a fixed contact provided in the base, a fixed electrode is formed on the upper surface of the base, and a fixed contact is arranged around the fixed electrode. On the other hand, an actuator in which a thin film movable electrode is extended from the upper edge of the frame is fixed by joining the frame to the outside of the fixed contact on the upper surface of the base, and fixing the movable electrode of the actuator to the fixed electrode. And a movable contact provided on a lower surface of the movable electrode so as to face and separate from the fixed contact.
【請求項2】 ベースに設けた固定電極と、このベース
の上面に固定したアクチュエータの可動電極との間に電
圧を印加して生じる静電引力で前記可動電極を駆動し、
前記ベースに設けた固定接点に前記アクチュエータに設
けた可動接点を接離させて電気回路を開閉する静電マイ
クロリレーにおいて、 平面略十文字形の薄板梁部を有するアクチュエータを、
その薄板梁部の端部に設けたアンカーを前記ベースの上
面に立設して固定し、前記薄板梁部の縁部から側方に延
在した可動電極を、前記ベースの上面に設けた前記固定
電極に接離可能に対向させるとともに、前記薄板梁部の
下面中央に設けた可動接点を前記ベースの固定接点に接
離可能に対向させたことを特徴とする静電マイクロリレ
ー。
2. The movable electrode is driven by an electrostatic attraction generated by applying a voltage between a fixed electrode provided on the base and a movable electrode of an actuator fixed on the upper surface of the base,
In an electrostatic micro relay that opens and closes an electric circuit by bringing a movable contact provided in the actuator into contact with and separated from a fixed contact provided in the base, an actuator having a thin plate beam portion having a substantially cross shape in a plane,
An anchor provided at an end portion of the thin plate beam portion is erected and fixed on the upper surface of the base, and a movable electrode extending laterally from an edge portion of the thin plate beam portion is provided on the upper surface of the base. An electrostatic micro-relay, wherein a movable contact provided in the center of the lower surface of the thin plate beam portion is faced to a fixed contact of the base so as to be able to come into contact with and separated from the fixed electrode.
【請求項3】 ベースに設けた固定電極と、このベース
の上面に固定したアクチュエータの可動電極との間に電
圧を印加して生じる静電引力で前記可動電極を駆動し、
前記ベースに設けた固定接点に前記アクチュエータに設
けた可動接点を接離させて電気回路を開閉する静電マイ
クロリレーにおいて、 真直な薄板梁部からなるアクチュエータを、その薄板梁
部の端部に設けたアンカーを前記ベースの上面に立設し
て固定し、前記薄板梁部の両側縁部から側方に延在した
可動電極を、前記ベースの上面に設けた固定電極に接離
可能に対向させるとともに、前記薄板梁部の下面中央に
設けた可動接点を前記ベースの固定接点に接離可能に対
向させたことを特徴とする静電マイクロリレー。
3. The movable electrode is driven by an electrostatic attractive force generated by applying a voltage between a fixed electrode provided on the base and a movable electrode of an actuator fixed on the upper surface of the base,
In an electrostatic micro relay that opens and closes an electric circuit by bringing a movable contact provided in the actuator into contact with and separated from a fixed contact provided in the base, an actuator composed of a straight thin plate beam portion is provided at an end portion of the thin plate beam portion. The anchor is erected on the upper surface of the base and fixed, and the movable electrode extending laterally from both side edges of the thin plate beam portion is opposed to the fixed electrode provided on the upper surface of the base so as to be contactable and separable. At the same time, an electrostatic micro relay characterized in that a movable contact provided at the center of the lower surface of the thin plate beam portion is opposed to a fixed contact of the base so that the movable contact can be contacted and separated.
【請求項4】 前記可動電極を前記薄板梁部よりも薄肉
としたことを特徴とする請求項2または3に記載の静電
マイクロリレー。
4. The electrostatic micro relay according to claim 2, wherein the movable electrode is thinner than the thin plate beam portion.
【請求項5】 前記可動電極および前記固定電極の対向
面のうち、少なくともいずれか一方に絶縁膜を形成した
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記
載の静電マイクロリレー。
5. The electrostatic micro relay according to any one of claims 1 to 4, wherein an insulating film is formed on at least one of the facing surfaces of the movable electrode and the fixed electrode. .
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