JP3393467B2 - Electrostatic micro relay - Google Patents

Electrostatic micro relay

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JP3393467B2
JP3393467B2 JP29389597A JP29389597A JP3393467B2 JP 3393467 B2 JP3393467 B2 JP 3393467B2 JP 29389597 A JP29389597 A JP 29389597A JP 29389597 A JP29389597 A JP 29389597A JP 3393467 B2 JP3393467 B2 JP 3393467B2
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稔 坂田
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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、静電気の吸引力で
駆動される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 driven by electrostatic attraction.

【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、パイレックス等のガラスからなるベースの上面
に、安価でプロセス処理が容易な単結晶シリコンからな
るアクチュエータを載置したものが研究されている。例
えば、方形のガラス基板からなるベースの上面隅部にア
ンカをそれぞれ立設し、このアンカの上面縁部からヒン
ジ部を側方にそれぞれ延在する。さらに、このヒンジ部
の先端に、前記ベースの上面中央に設けた固定電極に対
向する可動電極を接続,支持していた。
2. Description of the Related Art Heretofore, as an electrostatic microrelay, for example, one in which an actuator made of single crystal silicon which is inexpensive and easy to process is mounted on the upper surface of a base made of glass such as Pyrex has been studied. . For example, anchors are erected at the corners of the upper surface of the base made of a rectangular glass substrate, and the hinge portions extend laterally from the upper edge of the anchor. Further, a movable electrode facing the fixed electrode provided at the center of the upper surface of the base is connected to and supported by the tip of the hinge portion.

【0003】そして、固定電極と可動電極との間に電圧
を印加すると、対向する電極間に生じた静電引力によ
り、可動電極が固定電極に吸引され、前記ヒンジ部の先
端が下方側にたわむ。このため、前記可動電極の下面に
絶縁膜を介して設けた可動接点がベースに設けた固定接
点に接触した後、前記可動電極が絶縁膜を介して固定電
極に吸着する。
When a voltage is applied between the fixed electrode and the movable electrode, the movable electrode is attracted to the fixed electrode by the electrostatic attractive force generated between the opposing electrodes, and the tip of the hinge portion bends downward. . Therefore, after the movable contact provided on the lower surface of the movable electrode via the insulating film contacts the fixed contact provided on the base, the movable electrode is attracted to the fixed electrode via the insulating film.

【0004】[0004]

【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では、ガラス基板からなるベース
に、単結晶シリコンからなるアクチュエータを載置して
位置決めした後、温度400℃程度まで加熱し、両者を
加熱膨張させた状態で陽極接合していた。アクチュエー
タは四方隅部をベースに固定されているとともに、ガラ
スのベースと単結晶シリコンのアクチュエータとでは熱
膨張係数の差が大きく、両者の収縮量に大きな差があ
る。このため、前述の静電マイクロリレーを冷却して常
温に戻すと、熱応力が生じ、熱歪が発生して構成部品、
特に、アクチュエータが変形しやすい。この結果、駆動
電圧,接点荷重および動作速度等において設計値通りの
動作特性が得られないという問題点がある。
However, in the electrostatic microrelay described above, an actuator made of single crystal silicon is placed and positioned on a base made of a glass substrate and then heated to a temperature of about 400 ° C. Was anodic-bonded in a state of being thermally expanded. The actuator is fixed to the bases at the four corners, and the difference in the coefficient of thermal expansion between the glass base and the actuator of single crystal silicon is large, and there is a large difference in the amount of contraction between the two. For this reason, when the above-mentioned electrostatic micro relay is cooled and returned to room temperature, thermal stress occurs, thermal strain occurs, and component parts,
In particular, the actuator is easily deformed. As a result, there is a problem that operating characteristics as designed values cannot be obtained in terms of driving voltage, contact load, operating speed, and the like.

【0005】本発明は、前記問題点に鑑み、熱応力,熱
歪が発生しにくく、設計値通りの動作特性が得られる静
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 in which thermal stress and thermal strain are unlikely to occur and operating characteristics as designed are obtained.

【0006】[0006]

【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、ベースの上面
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、
前記ベース上面の一か所に複数本のアンカを集中させて
立設し、このアンカの上端縁部から側方に延在した薄板
梁部を介して前記可動電極を支持した構成としてある。
In order to achieve the above-mentioned object, an electrostatic micro relay according to the present invention is provided between a fixed electrode provided on the upper surface of a base and a movable electrode of an actuator fixed on the upper surface of the base. In the electrostatic microrelay for driving the movable electrode by an electrostatic attractive force generated by applying a voltage to, and opening and closing an electric circuit by bringing the fixed contact provided in the base into contact with and separated from the movable contact provided in the actuator,
A plurality of anchors are concentrated and erected in one place on the upper surface of the base, and the movable electrode is supported via a thin plate beam portion laterally extending from the upper end edge of the anchor.

【0007】また、ベースの上面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立
設した1本のアンカの上端縁部から側方、かつ、外方に
延在した少なくとも1本の薄板梁部の自由端に、前記ア
クチュエータの可動電極を接続,支持したことを特徴と
する静電マイクロリレーであってもよい。
Further, a fixed electrode provided on the upper surface of the base,
The movable electrode is driven by an electrostatic attraction generated by applying a voltage between the movable electrode of the actuator fixed on the upper surface of the base, and the movable contact provided on the actuator is brought into contact with and separated from the fixed contact provided on the base. In an electrostatic micro relay for opening and closing an electric circuit, the freedom of at least one thin plate beam portion extending laterally and outward from the upper edge of one anchor standing on the upper surface of the base. It may be an electrostatic micro relay characterized in that the movable electrode of the actuator is connected and supported at the end.

【0008】前記可動電極は、前記アンカの上端縁部か
ら外方に延在した薄板梁部の自由端に接続,支持してお
いてもよい。
The movable electrode may be connected to and supported by a free end of a thin plate beam portion extending outward from an upper edge portion of the anchor.

【0009】前記固定接点は、前記アンカの基部近傍に
配置してもよい。また、前記固定接点の四方近傍にアン
カを立設しておいてもよい。
The fixed contact may be arranged near the base of the anchor. In addition, anchors may be provided upright near the four sides of the fixed contact.

【0010】前記ベースがガラスである一方、前記アク
チュエータが単結晶シリコンあるいは多結晶シリコンで
あってもよい。
While the base is glass, the actuator may be single crystal silicon or polycrystalline silicon.

【0011】[0011]

【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11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 11.

【0012】前記ベース10は、ガラス基板11の上面
に一対の固定電極12,12を所定の間隔で並設すると
ともに、その間に一対の固定接点13,14を並設して
ある。そして、前記固定電極12,12の表面は絶縁膜
(図示せず)でそれぞれ被覆されている。さらに、前記
固定接点13の近傍にはアクチュエータ20を接続する
ための中継接続部19bが設けられている。そして、前
記固定電極12、固定接点13,14および中継接続部
19bは、プリント配線16a,17a,18a,19
aを介して接続パッド16,17,18,19にそれぞ
れ接続されている。
The base 10 has a pair of fixed electrodes 12 and 12 arranged in parallel on the upper surface of a glass substrate 11 at a predetermined interval, and a pair of fixed contacts 13 and 14 between them. The surfaces of the fixed electrodes 12 and 12 are covered with an insulating film (not shown). Further, a relay connection portion 19b for connecting the actuator 20 is provided near the fixed contact 13. The fixed electrodes 12, the fixed contacts 13 and 14 and the relay connection portion 19b are connected to the printed wirings 16a, 17a, 18a and 19 respectively.
They are connected to the connection pads 16, 17, 18, and 19 via a, respectively.

【0013】また、前記アクチュエータ20は、前記ベ
ース10の上面に立設した4本のアンカ21と、このア
ンカ21の上面縁部から側方にそれぞれ延在した第1薄
板梁部22と、2本の前記薄板梁部22で両端角部をそ
れぞれ支持された一対の可動電極23,23と、前記可
動電極23,23を連結する第2薄板梁部24とからな
るものである。
The actuator 20 includes four anchors 21 provided upright on the upper surface of the base 10, a first thin plate beam portion 22 laterally extending from an upper edge of the anchor 21, and two anchors 22. A pair of movable electrodes 23, 23 whose both corners are respectively supported by the thin plate beam portion 22 of the book, and a second thin plate beam portion 24 connecting the movable electrodes 23, 23 are formed.

【0014】前記アンカ21は、前記固定接点13,1
4の四方近傍に包囲するように配置されている。特に、
4本のアンカ21のうち、1本のアンカ21の下端面の
片側半分に段部21aが形成されている。この段部21
aは、ベース10の上面に設けた中継接続部19bおよ
びプリント配線19aを介して接続パッド19に接続さ
れる。
The anchor 21 includes the fixed contacts 13, 1
4 are arranged so as to be surrounded in four directions. In particular,
A step portion 21 a is formed on one half of the lower end surface of one anchor 21 among the four anchors 21. This step 21
a is connected to the connection pad 19 via the relay connection portion 19b provided on the upper surface of the base 10 and the printed wiring 19a.

【0015】前記第1薄板梁部22は、シリコンウエハ
の対向する辺の中央に設けた略T字形の切り欠き部26
aと、これに連続するスリット26bとで切り出され、
可動電極23を支持している。第1薄板梁部22は、ア
ンカ21の上面縁部から外方に延在する構成となってい
る。このため、外部から加熱されて第1,第2薄板梁部
22,24および可動電極23が膨張しても、これらは
外方に自由に膨張できるので、熱応力,熱歪が生じにく
い。
The first thin plate beam portion 22 has a substantially T-shaped notch portion 26 provided at the center of the opposite sides of the silicon wafer.
a and a slit 26b continuous to this are cut out,
It supports the movable electrode 23. The first thin plate beam portion 22 is configured to extend outward from the upper surface edge portion of the anchor 21. For this reason, even if the first and second thin plate beam portions 22 and 24 and the movable electrode 23 are expanded by being heated from the outside, these can freely expand outward, and thus thermal stress and thermal strain are unlikely to occur.

【0016】第2薄板梁部24は、シリコンウエハの対
向する辺の中央に設けた一対の略T字形の切り欠き部2
6a,26aで切り出されている。この第2薄板梁部2
4は、その下面中央に絶縁膜27を介して可動接点28
が設けられている。そして、この可動接点28は前記固
定接点13,14に接離可能に対向している。
The second thin plate beam portion 24 has a pair of substantially T-shaped notches 2 provided at the centers of opposite sides of the silicon wafer.
It is cut out at 6a and 26a. This second thin plate beam portion 2
4 is a movable contact 28 in the center of the lower surface of the movable contact 28 with an insulating film 27 interposed.
Is provided. The movable contact 28 opposes the fixed contacts 13 and 14 so that the movable contact 28 can contact and separate.

【0017】次に、前述の構成からなる静電マイクロリ
レーの製造方法を図2(a)ないし図4(d)の添付図
面に従って説明する。まず、図2(a)に示すパイレッ
クス等のガラス基板11に、固定電極12,12、固定
接点13,14、および、中継接続部19bを形成す
る。これと同時に、前記固定電極12、固定接点13,
14、および、中継接続部19bにそれぞれ連続するプ
リント配線16a,17a,18a,19a、および、
接続用パッド16,17,18,19bをそれぞれ形成
する(図2(b))。ついで、前記固定電極12に絶縁
膜(図示せず)を形成することにより、ベース10が完
成する。なお、前記絶縁膜として比誘電率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。
Next, a method of manufacturing the electrostatic micro relay having the above-mentioned structure will be described with reference to the accompanying drawings of FIGS. 2 (a) to 4 (d). First, the fixed electrodes 12 and 12, the fixed contacts 13 and 14, and the relay connection portion 19b are formed on the glass substrate 11 such as Pyrex shown in FIG. At the same time, the fixed electrode 12, the fixed contact 13,
14 and the printed wirings 16a, 17a, 18a, 19a continuous to the relay connection portion 19b, respectively,
The connection pads 16, 17, 18, and 19b are formed (FIG. 2B). Then, an insulating film (not shown) is formed on the fixed electrode 12 to complete the base 10. 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, a large electrostatic attractive force can be obtained and a contact load can be increased.

【0018】一方、図3(a)に示すSOIウエハ30
の下面に、接点間ギャップを形成するため、例えば、シ
リコン酸化膜をマスクとするTMAHによるウェットエ
ッチングを行う。これにより、4本のアンカ21が形成
されるとともに、その1本のアンカ21の下端面に段部
21aが形成される(図3(b))。そして、4本のア
ンカ21に囲まれた部分に絶縁膜27を形成した後(図
3(c))、可動接点28を形成する(図3(d))。
On the other hand, the SOI wafer 30 shown in FIG.
In order to form a gap between contacts on the lower surface of, the wet etching by TMAH using, for example, a silicon oxide film as a mask is performed. As a result, four anchors 21 are formed and a step portion 21a is formed on the lower end surface of the one anchor 21 (FIG. 3B). Then, after forming the insulating film 27 in the portion surrounded by the four anchors 21 (FIG. 3C), the movable contact 28 is formed (FIG. 3D).

【0019】ついで、前記ベース10にSOIウエハ3
0を陽極接合で接合一体化する(図4(a))。そし
て、SOIウエハ30の上面をTMAH,KOH等のア
ルカリエッチング液で酸化膜31までエッチングして薄
くする(図4(b))。さらに、フッ素系エッチング液
で前記酸化膜31を除去して可動電極23を露出させる
(図4(c))。そして、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う。これによって、切り
欠き部26aおよびスリット26bを形成して第1,第
2薄板梁部22,24が切り出されるとともに、不要な
シリコンウエハを除去することにより(図4(d))、
アクチュエータ20が完成する。
Next, the SOI wafer 3 is mounted on the base 10.
0 is integrated by anodic bonding (FIG. 4A). Then, the upper surface of the SOI wafer 30 is thinned by etching the oxide film 31 with an alkali etching solution such as TMAH or KOH (FIG. 4B). Further, the oxide film 31 is removed with a fluorine-based etching solution to expose the movable electrode 23 (FIG. 4C). Then, die-cutting etching is performed by dry etching using RIE or the like. As a result, notches 26a and slits 26b are formed to cut out the first and second thin plate beam portions 22 and 24, and unnecessary silicon wafers are removed (FIG. 4 (d)).
The actuator 20 is completed.

【0020】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で形成するとともに、左右対
称,断面対称に形成してある。このため、可動電極25
に反りや捩りが生じにくい。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
The whole is formed of a single silicon wafer, and is formed symmetrically with respect to the left and right sides and the section. Therefore, the movable electrode 25
Less likely to warp or twist. As a result, it is possible to effectively prevent the inoperability and the variation in the operation characteristics, and it is possible to ensure the smooth operation characteristics.

【0021】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と可動電極
23との間に電圧を印加していない場合、固定電極12
と可動電極23とは平行状態を保持し、可動接点28が
固定接点13,14から開離している。
Next, the operation of the electrostatic micro relay having the above-mentioned structure will be described. First, when no voltage is applied between the fixed electrode 12 and the movable electrode 23, the fixed electrode 12
And the movable electrode 23 are kept parallel to each other, and the movable contact 28 is separated from the fixed contacts 13 and 14.

【0022】次に、固定電極12と可動電極23との間
に電圧が印加されると、電極12,23間に生じた静電
引力によって可動電極23が固定電極12に吸引され
る。このため、第1薄板梁部22に捩れと撓みが生じ、
可動電極23の自由端が固定電極12側に接近する。こ
の結果、間隙が狭まり、より一層強い静電引力で可動電
極23が吸引される。そして、可動接点28が固定接点
13,14に接触した後、第2薄板梁部24が湾曲し、
可動電極23全体が図示しない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 23, the movable electrode 23 is attracted to the fixed electrode 12 by the electrostatic attractive force generated between the electrodes 12 and 23. Therefore, the first thin plate beam portion 22 is twisted and bent,
The free end of the movable electrode 23 approaches the fixed electrode 12 side. As a result, the gap is narrowed and the movable electrode 23 is attracted by a stronger electrostatic attraction. Then, after the movable contact 28 contacts the fixed contacts 13 and 14, the second thin plate beam portion 24 bends,
The entire movable electrode 23 is adsorbed to the fixed electrode 12 via an insulating film (not shown).

【0023】前述の電圧の印加を停止すると、第2薄板
梁部24および第1薄板梁部22のバネ力により、可動
電極23が固定電極12から離れた後、可動接点28が
固定接点13,14から開離し、可動電極23が元の状
態に復帰する。
When the application of the voltage is stopped, the movable contact 23 is separated from the fixed electrode 12 by the spring force of the second thin plate beam portion 24 and the first thin plate beam portion 22, and then the movable contact 28 is fixed. The movable electrode 23 returns to its original state after being separated from 14.

【0024】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、前記ベース10の上面に立設し
た2本のアンカ21でアクチュエータ20を支持する場
合である。
In the electrostatic micro relay according to the second embodiment, as shown in FIG. 5, the actuator 20 is supported by two anchors 21 provided upright on the upper surface of the base 10.

【0025】前記ベース10は、ガラス基板11の上面
に一対の固定電極12,12を所定の間隔で並設すると
ともに、その間に一対の固定接点13,14を並設して
ある。そして、前記固定電極12,12の表面は絶縁膜
(図示せず)でそれぞれ被覆されている。さらに、前記
固定接点13の近傍にはアクチュエータ20を接続する
ための中継接続部19bが設けられている。そして、前
記固定電極12、固定接点13,14および中継接続部
19bは、プリント配線16a,17a,18a,19
aを介し、接続パッド16,17,18,19にそれぞ
れ接続されている。
The base 10 has a pair of fixed electrodes 12 and 12 arranged in parallel on the upper surface of a glass substrate 11 at a predetermined interval, and a pair of fixed contacts 13 and 14 between them. The surfaces of the fixed electrodes 12 and 12 are covered with an insulating film (not shown). Further, a relay connection portion 19b for connecting the actuator 20 is provided near the fixed contact 13. The fixed electrodes 12, the fixed contacts 13 and 14 and the relay connection portion 19b are connected to the printed wirings 16a, 17a, 18a and 19 respectively.
It is connected to the connection pads 16, 17, 18, and 19 via a, respectively.

【0026】また、前記アクチュエータ20は、前記ベ
ース10の上面に立設した2本のアンカ21と、このア
ンカ21の上面縁部から側方にそれぞれ延在した第1薄
板梁部22と、この薄板梁部22で支持された略コ字形
の可動電極23と、前記可動電極23から延在する第2
薄板梁部24とからなるものである。
The actuator 20 includes two anchors 21 provided upright on the upper surface of the base 10, a first thin plate beam portion 22 laterally extending from an edge of an upper surface of the anchor 21, and an anchor 21. A substantially U-shaped movable electrode 23 supported by the thin beam portion 22, and a second electrode extending from the movable electrode 23.
The thin plate beam portion 24 is provided.

【0027】前記アンカ21は、前記プリント配線17
a,18aを間にして対向する位置に配置されている。
特に、2本のアンカ21のうち、1本のアンカ21の下
端面の片側半分に段部21aが形成されている。この段
部21aは、ベース10の上面に設けた中継接続部19
bおよびプリント配線19aを介し、接続パッド19に
接続される。
The anchor 21 is connected to the printed wiring 17
It is arranged at a position facing each other with a and 18a in between.
Particularly, of the two anchors 21, a step portion 21 a is formed on one half of the lower end surface of one anchor 21. The step portion 21 a is a relay connection portion 19 provided on the upper surface of the base 10.
It is connected to the connection pad 19 via b and the printed wiring 19a.

【0028】前記第1薄板梁部22は、シリコンウエハ
の片側縁部の中央に設けた略T字形の切り欠き部26a
と、これに連続するスリット26bとで切り出され、可
動電極23を支持している。この第1薄板梁部22は、
アンカ21の上面縁部から外方に延在する構成となって
いる。このため、外部から加熱されて第1薄板梁部22
および可動電極23が膨張しても、これらは外方に自由
に膨張できるので、熱応力,熱歪が生じにくい。
The first thin plate beam portion 22 has a substantially T-shaped notch 26a provided at the center of one side edge of the silicon wafer.
It is cut out by a slit 26b continuous with this and supports the movable electrode 23. The first thin plate beam portion 22 is
It is configured to extend outward from the upper edge of the anchor 21. Therefore, the first thin plate beam portion 22 is heated from the outside.
Further, even if the movable electrode 23 expands, these can freely expand outward, and thus thermal stress and thermal strain are unlikely to occur.

【0029】第2薄板梁部24は、シリコンウエハの片
側縁部に設けた略T字形の切り欠き部26aと、スリッ
ト26cとで切り出されている。この第2薄板梁部24
は、その下面中央に絶縁膜27を介して可動接点28が
設けられている。そして、この可動接点28は前記固定
接点13,14に接離可能に対向している。なお、第2
実施形態にかかる静電マイクロリレーの製造方法および
動作は、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。
The second thin plate beam portion 24 is cut out by a slit 26c and a substantially T-shaped cutout portion 26a provided on one side edge of the silicon wafer. This second thin plate beam portion 24
Is provided with a movable contact 28 at the center of the lower surface thereof via an insulating film 27. The movable contact 28 opposes the fixed contacts 13 and 14 so that the movable contact 28 can contact and separate. The second
The manufacturing method and operation of the electrostatic micro relay according to the embodiment are almost the same as those of the first embodiment described above, and thus the description thereof will be omitted.

【0030】本実施形態によれば、所望のたわみを確保
しつつ、アンカ21の本数を減らしてあるので、製造が
簡単になるという利点がある。
According to this embodiment, since the number of anchors 21 is reduced while ensuring a desired deflection, there is an advantage that the manufacturing is simplified.

【0031】第3実施形態にかかる静電マイクロリレー
は、図6に示すように、前記ベース10の上面に立設し
た1本のアンカ21でアクチュエータ20を支持する場
合である。すなわち、前記ベース10は、ガラス基板1
1の上面に固定電極12を設けるとともに、その片側近
傍に固定接点13,14を並設してある。そして、前記
固定電極12の表面は絶縁膜(図示せず)で被覆されて
いる。また、前記固定接点13,14の近傍にはアクチ
ュエータ20を接続,支持するための中継接続部19b
が設けられている。さらに、前記固定電極12、固定接
点13,14および中継接続部19bは、プリント配線
16a,17a,18a,19aを介し、接続パッド1
6,17,18,19にそれぞれ接続されている。
In the electrostatic micro relay according to the third embodiment, as shown in FIG. 6, the actuator 20 is supported by one anchor 21 standing on the upper surface of the base 10. That is, the base 10 is the glass substrate 1
A fixed electrode 12 is provided on the upper surface of 1, and fixed contacts 13 and 14 are juxtaposed near one side thereof. The surface of the fixed electrode 12 is covered with an insulating film (not shown). A relay connection portion 19b for connecting and supporting the actuator 20 is provided near the fixed contacts 13 and 14.
Is provided. Further, the fixed electrode 12, the fixed contacts 13 and 14 and the relay connection portion 19b are connected to the connection pad 1 through the printed wirings 16a, 17a, 18a and 19a.
6, 17, 18, and 19, respectively.

【0032】また、前記アクチュエータ20は、前記ベ
ース10の上面に立設したアンカ21と、このアンカ2
1の上面縁部から側方に同一軸心上に延在した一対の第
1薄板梁部22,22と、2本の前記薄板梁部22で両
端角部をそれぞれ支持した可動電極23と、スリット2
6cおよび貫通孔26dで切り出された第2薄板梁部2
4とからなるものである。
The actuator 20 includes an anchor 21 provided upright on the upper surface of the base 10 and the anchor 2
A pair of first thin plate beam portions 22, 22 extending laterally on the same axis from the upper surface edge portion of 1, and a movable electrode 23 having two end portions supported by the two thin plate beam portions 22, respectively. Slit 2
Second thin plate beam portion 2 cut out by 6c and through hole 26d
4 and.

【0033】前記アンカ21は、その下端面の片側半分
に段部21aが形成されている。この段部21aは、ベ
ース10の上面に設けた中継接続部19bおよびプリン
ト配線19aを介し、接続パッド19に接続されてい
る。
The anchor 21 has a stepped portion 21a formed on one side half of the lower end surface thereof. The step portion 21a is connected to the connection pad 19 via a relay connection portion 19b provided on the upper surface of the base 10 and a printed wiring 19a.

【0034】前記第1薄板梁部22は、シリコンウエハ
の片側縁部近傍に貫通孔26dを設けて切り出したもの
である。本実施形態では、アンカ21の上端縁部から第
1薄板梁部22,22を外方に延在し、さらに、この第
1薄板梁部22,22から可動電極23を延在してい
る。このため、加熱されて第1薄板梁部22および可動
電極23が膨張しても、これらは外方に自由に膨張でき
るので、熱応力,熱歪が生じにくい。
The first thin plate beam portion 22 is obtained by cutting a silicon wafer by providing a through hole 26d in the vicinity of one side edge portion. In the present embodiment, the first thin plate beam portions 22 and 22 extend outward from the upper edge portion of the anchor 21, and the movable electrode 23 also extends from the first thin plate beam portions 22 and 22. Therefore, even if the first thin plate beam portion 22 and the movable electrode 23 are expanded by being heated, they can be expanded outward freely, and thermal stress and thermal strain are unlikely to occur.

【0035】前記第2薄板梁部24は、その下面中央に
絶縁膜27を介して可動接点28が設けられている。そ
して、この可動接点28は前記固定接点13,14に接
離可能に対向している。
A movable contact 28 is provided in the center of the lower surface of the second thin plate beam portion 24 with an insulating film 27 interposed therebetween. The movable contact 28 opposes the fixed contacts 13 and 14 so that the movable contact 28 can come into contact with and separate from the fixed contacts 13 and 14.

【0036】なお、第3実施形態にかかる静電マイクロ
リレーの製造方法,動作は、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。
Since the manufacturing method and operation of the electrostatic micro relay according to the third embodiment are almost the same as those of the first embodiment, the description thereof will be omitted.

【0037】[0037]

【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、ベー
ス上面の一か所に複数本のアンカを集中させて立設して
あるので、アンカ相互間の距離が短い。このため、熱膨
張係数の差が大きいベースとアクチュエータとを膨張さ
せた状態で接合一体化した後、常温に戻しても、アンカ
相互間の収縮量が小さい。この結果、熱応力,熱歪が小
さく、アクチュエータに生じる変形が小さいので、駆動
電圧,接点荷重および動作速度等において設計値通りの
動作特性が得られる。
As is apparent from the above description, according to the electrostatic micro-relay of the first aspect of the present invention, a plurality of anchors are erected in one place on the upper surface of the base. Therefore, the distance between the anchors is short. Therefore, even if the base and the actuator, which have a large difference in thermal expansion coefficient, are joined and integrated in an expanded state and then returned to room temperature, the contraction amount between the anchors is small. As a result, the thermal stress and the thermal strain are small, and the deformation caused in the actuator is small, so that the operating characteristics as designed can be obtained in the driving voltage, the contact load, the operating speed and the like.

【0038】請求項2によれば、ベースに立設した1本
のアンカの上端縁部から薄板梁部を側方に延在し、この
薄板梁部に可動電極を接続して支持してある。このた
め、熱膨張係数の差が大きいベースとアクチュエータと
を膨張させた状態で接合一体化した後、常温に戻して
も、従来例のような熱応力,熱歪がアクチュエータに生
じない。この結果、アクチュエータが変形せず、駆動電
圧,接点荷重および動作速度等において設計値通りの動
作特性が得られる。
According to the second aspect, the thin plate beam portion is laterally extended from the upper end edge of one anchor erected on the base, and the movable electrode is connected to and supported by the thin plate beam portion. . Therefore, even if the base and the actuator, which have a large difference in thermal expansion coefficient, are joined and integrated in an expanded state and then returned to room temperature, thermal stress and thermal strain unlike the conventional example do not occur in the actuator. As a result, the actuator is not deformed, and operating characteristics as designed are obtained in drive voltage, contact load, operating speed, and the like.

【0039】請求項2,3によれば、前記可動電極を、
前記アンカの上端縁部から外方に延在した薄板梁部の自
由端に接続して支持してある。このため、ベースにアク
チュエータを接合一体化するために加熱しても、アクチ
ュエータは外方に自由に膨張できる。この結果、アクチ
ュエータそれ自身に熱応力,熱歪が生じず、アクチュエ
ータが変形することがないので、駆動電圧,接点荷重お
よび動作速度等においてより一層、設計値通りの動作特
性が得られる。
According to the second and third aspects, the movable electrode is
The anchor is connected to and supported by the free end of a thin plate beam portion extending outward from the upper edge of the anchor. Therefore, even if the actuator is heated to join and integrate it with the base, the actuator can freely expand outward. As a result, the actuator itself is not subjected to thermal stress and thermal strain, and the actuator is not deformed. Therefore, the operating characteristics as designed are further obtained in terms of driving voltage, contact load, operating speed and the like.

【0040】また、アンカの基部近傍に固定接点を配置
しておけば、固定接点に接触する可動接点は、可動電極
よりもアンカ近傍に位置することになる。この結果、可
動電極が固定電極に静電引力で吸引されると、てこの原
理により、可動接点が固定接点に大きな接点荷重で接触
するので、外部から振動等によって誤動作することがな
い。特に、固定接点の四方近傍に配置された4本のアン
カから薄板梁部を延在すれば、固定接点に可動接点が四
方から負荷される接点荷重で接触するので、より一層誤
動作が生じにくい。
If the fixed contact is arranged near the base of the anchor, the movable contact that contacts the fixed contact will be located nearer the anchor than the movable electrode. As a result, when the movable electrode is attracted to the fixed electrode by electrostatic attraction, the movable contact comes into contact with the fixed contact with a large contact load due to the principle of leverage, so that malfunction does not occur due to vibration or the like from the outside. In particular, if the thin plate beam portion is extended from four anchors arranged near the four sides of the fixed contact, the movable contact comes into contact with the fixed contact with the contact load applied from the four sides, so that malfunction does not occur further.

【0041】そして、ガラスのベースに、シリコンのア
クチュエータを陽極接合で一体化して前述の構造を形成
してもよい。これによれば、駆動電圧,接点荷重および
動作速度等において設計値通りの動作特性を有する静電
マイクロリレーが得られるという効果がある。
A silicon actuator may be integrated with the glass base by anodic bonding to form the above-mentioned structure. According to this, there is an effect that it is possible to obtain an electrostatic micro-relay having operating characteristics as designed in terms of driving voltage, contact load, operating speed, and the like.

【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1(a)は平面図、図1(b)は図
1(a)の1B−1B線断面図、図1(c)は図1
(a)の1C−1C線断面図である。
1 shows an electrostatic micro relay according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a plan view, FIG. 1 (b) is a sectional view taken along line 1B-1B of FIG. 1 (a), Figure 1 (c) is
It is a 1C-1C line sectional view of (a).

【図2】 図1(a)ないし図1(c)で示したベース
を製造するためのプロセスフローである。
FIG. 2 is a process flow for manufacturing the base shown in FIGS. 1 (a) to 1 (c).

【図3】 図1(a)ないし図1(c)で示したアクチ
ュエータを製造するためのプロセスフローである。
FIG. 3 is a process flow for manufacturing the actuator shown in FIGS. 1 (a) to 1 (c).

【図4】 図1(a)ないし図1(c)で示した静電マ
イクロリレーを製造するためのプロセスフローである。
FIG. 4 is a process flow for manufacturing the electrostatic micro relay shown in FIGS. 1 (a) to 1 (c).

【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6(a)は平面図、図6(b)は図
6(a)の6B−6B線断面図である。
FIG. 6 shows an electrostatic micro relay according to a third embodiment of the present invention, FIG. 6 (a) is a plan view, and FIG. 6 (b) is a sectional view taken along line 6B-6B of FIG. 6 (a).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ベース、11…シリコンウエハ、12…固定電
極、13,14…固定接点、16,17,18,19…
接続パッド、19b…中継接続部、20…アクチュエー
タ、21…アンカ、22…第1薄板梁部、23…可動電
極、24…第2薄板梁部、28…可動接点。
10 ... Base, 11 ... Silicon wafer, 12 ... Fixed electrode, 13, 14 ... Fixed contact, 16, 17, 18, 19 ...
Connection pad, 19b ... Relay connection part, 20 ... Actuator, 21 ... Anchor, 22 ... First thin plate beam part, 23 ... Movable electrode, 24 ... Second thin plate beam part, 28 ... Movable contact.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−112032(JP,A) 特開 平2−100224(JP,A) 特開 昭57−197728(JP,A) 特開 平8−227647(JP,A) 特開 平11−111146(JP,A) 特開 平9−92116(JP,A) 特開 平11−54013(JP,A) 特開 平5−2976(JP,A) 特開 平5−2973(JP,A) 特開 平5−2972(JP,A) 特開 平6−267383(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-3-112032 (JP, A) JP-A-2-100224 (JP, A) JP-A-57-197728 (JP, A) JP-A-8- 227647 (JP, A) JP 11-111146 (JP, A) JP 9-92116 (JP, A) JP 11-54013 (JP, A) JP 5-2976 (JP, A) JP 5-2973 (JP, A) JP 5-2972 (JP, A) JP 6-267383 (JP, A) Actual development JP 3-53731 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01H 59/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ベースの上面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、 前記ベース上面の一か所に複数本のアンカを集中させて
立設し、このアンカの上端縁部から側方に延在した薄板
梁部を介して前記可動電極を支持し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 an upper surface of a base and a movable electrode of an actuator fixed on the upper surface of the base, and the movable electrode is moved to the base. In an electrostatic micro relay that opens and closes an electric circuit by moving a movable contact provided on the actuator to and from a fixed contact provided on the base, a plurality of anchors are concentrated and erected at one place on the upper surface of the base. An electrostatic micro relay, wherein the movable electrode is supported via a thin plate beam portion that extends laterally from the upper edge of the.
【請求項2】 ベースの上面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立設した1本のアンカの上端縁部か
ら側方、かつ、外方に延在した少なくとも1本の薄板梁
部の自由端に、前記アクチュエータの可動電極を接続,
支持し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 upper surface of the base and a movable electrode of an actuator fixed on the upper surface of the base, and the movable electrode is moved to 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 provided fixed contact, a side from an upper edge of one anchor standing on the upper surface of the base, and The movable electrode of the actuator is connected to the free end of at least one thin plate beam portion extending outward,
An electrostatic micro relay characterized by being supported.
【請求項3】 前記可動電極を、前記アンカの上端縁部
から外方に延在した薄板梁部の自由端に接続,支持した
ことを特徴とする請求項1に記載の静電マイクロリレ
ー。
3. The electrostatic micro relay according to claim 1, wherein the movable electrode is connected to and supported by a free end of a thin plate beam portion extending outward from an upper edge portion of the anchor.
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