JP3402642B2 - 静電駆動型リレー - Google Patents
静電駆動型リレーInfo
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- H01H59/0009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics
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- H01H2059/009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays using permanently polarised dielectric layers
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は静電力によって駆動され
る静電駆動型リレーに関するものである。
る静電駆動型リレーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の静電駆動型リレーの公知例として
は特公昭５５−１５０６０号、特開平２−１００２２４
号に示されるものがあり、前者のものは図３０に示すよ
うに並行配設した固定電極４０、４０の間にエレクトレ
ットを形成した可動片４１を配置した構成となってい
る。また後者のものは図３１に示すように固定片を構成
する基板４２上に固定電極４０を形成し、この固定電極
４０の上方に並行するように可動片４１を配置した構成
となっている。
は特公昭５５−１５０６０号、特開平２−１００２２４
号に示されるものがあり、前者のものは図３０に示すよ
うに並行配設した固定電極４０、４０の間にエレクトレ
ットを形成した可動片４１を配置した構成となってい
る。また後者のものは図３１に示すように固定片を構成
する基板４２上に固定電極４０を形成し、この固定電極
４０の上方に並行するように可動片４１を配置した構成
となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来例の内前者
の構成では、可動片４１のエレクトレットを分極させた
時にエレクトレットの電荷の総和が０の場合、動作しな
い構成となっている。従って分極させたそれぞれの電荷
の絶対値が異なるように帯電させる必要があり、正確な
帯電量の制御が困難であった。しかも充放電回路を外部
に設ける必要があるため、システム全体のコストが高
く、大型化する欠点があった。また可動片４１の支持端
部付近の可動電極４２と固定電極４０との間の空隙が常
に大きく、静電力が十分に得られない原因となってい
た。
の構成では、可動片４１のエレクトレットを分極させた
時にエレクトレットの電荷の総和が０の場合、動作しな
い構成となっている。従って分極させたそれぞれの電荷
の絶対値が異なるように帯電させる必要があり、正確な
帯電量の制御が困難であった。しかも充放電回路を外部
に設ける必要があるため、システム全体のコストが高
く、大型化する欠点があった。また可動片４１の支持端
部付近の可動電極４２と固定電極４０との間の空隙が常
に大きく、静電力が十分に得られない原因となってい
た。
【０００４】また後者の場合は電極に印加された電圧に
よる静電力のみで動作しており、可動片４１の支持端部
付近の可動電極（図示せず）と、基板４３の固定電極４
０との間の空隙は常に大きく、静電力が十分に得られな
いため、接点圧力が弱く、接触信頼性が悪いという問題
があった。更にこの従来例では可動片４１をシリコンウ
ェハで形成し、固定電極４０を形成している基板４３を
樹脂で製作しており、可動片４１と固定片である基板４
３とがそれぞれ異なる材料で製作されているため、可動
片４１と基板４３とで熱膨張率が異なり、結果使用温度
の変動があると構造体に歪みが生じて動作が不安定にな
るという問題があった。
よる静電力のみで動作しており、可動片４１の支持端部
付近の可動電極（図示せず）と、基板４３の固定電極４
０との間の空隙は常に大きく、静電力が十分に得られな
いため、接点圧力が弱く、接触信頼性が悪いという問題
があった。更にこの従来例では可動片４１をシリコンウ
ェハで形成し、固定電極４０を形成している基板４３を
樹脂で製作しており、可動片４１と固定片である基板４
３とがそれぞれ異なる材料で製作されているため、可動
片４１と基板４３とで熱膨張率が異なり、結果使用温度
の変動があると構造体に歪みが生じて動作が不安定にな
るという問題があった。
【０００５】本発明は上述のような問題点を解決するた
めに為されたもので、請求項１記載及び請求項２の発明
の目的とするところは、可動電極に働く静電力を向上さ
せて大きな接点圧が取れ、接点の接触信頼性を高めた静
電駆動型リレーを提供するにある。請求項３の発明の目
的とするところは、請求項１、２記載の発明の目的に加
えてエレクトリックによって、可動電極に及ぼす静電力
を一層増大させることができる静電駆動型リレーを提供
するにある。
めに為されたもので、請求項１記載及び請求項２の発明
の目的とするところは、可動電極に働く静電力を向上さ
せて大きな接点圧が取れ、接点の接触信頼性を高めた静
電駆動型リレーを提供するにある。請求項３の発明の目
的とするところは、請求項１、２記載の発明の目的に加
えてエレクトリックによって、可動電極に及ぼす静電力
を一層増大させることができる静電駆動型リレーを提供
するにある。
【０００６】請求項４の発明は、請求項１又は２又は３
記載の発明の目的に加えて一つのシリコンウェハ上に多
数個同時に製作することができ、量産性の向上と、コス
トの低減が図れ、更に温度変化に対しても安定した性能
が得られ、更に放電回路、昇圧回路等の駆動回路も同一
ウェハ上に形成することが可能な静電駆動型リレーを提
供するにある。
記載の発明の目的に加えて一つのシリコンウェハ上に多
数個同時に製作することができ、量産性の向上と、コス
トの低減が図れ、更に温度変化に対しても安定した性能
が得られ、更に放電回路、昇圧回路等の駆動回路も同一
ウェハ上に形成することが可能な静電駆動型リレーを提
供するにある。
【０００７】請求項５の発明の目的とするところは、請
求項１又は２又は３又は４記載の発明において、切換型
の接点を備えた静電駆動型リレーを提供するにある。
求項１又は２又は３又は４記載の発明において、切換型
の接点を備えた静電駆動型リレーを提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、固定電極を形成せる固定
片と、固定電極に空隙を介して対向する可動電極を有し
固定電極と可動電極との間に印加される外部電圧によっ
て発生する静電力で固定電極側に上記可動電極が移動す
るように一端部が支持固定された可動部を有する可動片
とを、上記可動部の両端方向の中心軸が固定片に並行す
るように接合し、可動部の移動により互いに接離する接
点を可動部の他端部とこの他端部に対応する固定片の端
部とに設けるとともに、これら接点を外部電気回路に接
続する静電駆動型リレーにおいて、上記可動部の一端部
から略中央部に亘る間の部位と、これに対向する上記固
定片の部位との間の空隙が、前記略中央部から上記可動
部の他端部に亘る部位との間の空隙より小さくなるよう
に上記可動部と上記固定片との対向面の何れか一方に段
差を設けたものである。
めに、請求項１記載の発明は、固定電極を形成せる固定
片と、固定電極に空隙を介して対向する可動電極を有し
固定電極と可動電極との間に印加される外部電圧によっ
て発生する静電力で固定電極側に上記可動電極が移動す
るように一端部が支持固定された可動部を有する可動片
とを、上記可動部の両端方向の中心軸が固定片に並行す
るように接合し、可動部の移動により互いに接離する接
点を可動部の他端部とこの他端部に対応する固定片の端
部とに設けるとともに、これら接点を外部電気回路に接
続する静電駆動型リレーにおいて、上記可動部の一端部
から略中央部に亘る間の部位と、これに対向する上記固
定片の部位との間の空隙が、前記略中央部から上記可動
部の他端部に亘る部位との間の空隙より小さくなるよう
に上記可動部と上記固定片との対向面の何れか一方に段
差を設けたものである。
【０００９】請求項２記載の発明は、固定電極を形成せ
る固定片と、固定電極に空隙を介して対向する可動電極
を有し固定電極と可動電極との間に印加される外部電圧
によって発生する静電力で固定電極側に上記可動電極が
移動するように一端部が支持固定された可動部を有する
可動片とを、上記可動部の両端方向の中心軸が固定片に
並行するように接合し、上記可動部の移動により互いに
接離する接点を上記可動部の他端部とこの他端部に対応
する上記固定片の端部とに設けるとともに、これら接点
を外部電気回路に接続する静電駆動型リレーにおいて、
上記可動部の一端部側から他端部に亘る部位とこれに対
向する固定片の部位との間の空隙が一端部から他端部に
亘って徐々に広くなるように上記可動部と上記固定片と
の対向面の何れか一方をテーパ面としたものである。
る固定片と、固定電極に空隙を介して対向する可動電極
を有し固定電極と可動電極との間に印加される外部電圧
によって発生する静電力で固定電極側に上記可動電極が
移動するように一端部が支持固定された可動部を有する
可動片とを、上記可動部の両端方向の中心軸が固定片に
並行するように接合し、上記可動部の移動により互いに
接離する接点を上記可動部の他端部とこの他端部に対応
する上記固定片の端部とに設けるとともに、これら接点
を外部電気回路に接続する静電駆動型リレーにおいて、
上記可動部の一端部側から他端部に亘る部位とこれに対
向する固定片の部位との間の空隙が一端部から他端部に
亘って徐々に広くなるように上記可動部と上記固定片と
の対向面の何れか一方をテーパ面としたものである。
【００１０】請求項３記載の発明は、固定電極上にエレ
クトレットを形成したものである。請求項４記載の発明
は、固定片及び可動片をシリコンウェハにて形成したも
のである。請求項５記載の発明は、固定片を二つ用い
て、この二つの固定片の間に可動片をサンドイッチ状に
介在させて並行接合したものである。
クトレットを形成したものである。請求項４記載の発明
は、固定片及び可動片をシリコンウェハにて形成したも
のである。請求項５記載の発明は、固定片を二つ用い
て、この二つの固定片の間に可動片をサンドイッチ状に
介在させて並行接合したものである。
【００１１】
【作用】請求項１記載の発明の構成によれば、固定電極
を形成せる固定片と、固定電極に空隙を介して対向する
可動電極を有し固定電極と可動電極との間に印加される
外部電圧によって発生する静電力で固定電極側に上記可
動電極が移動するように一端部が支持固定された可動部
を有する可動片とを、上記可動部の両端方向の中心軸が
固定片に並行するように接合し、上記可動部の移動によ
り互いに接離する接点を上記可動部の他端部とこの他端
部に対応する上記固定片の端部とに設けるとともに、こ
れら接点を外部電気回路に接続する静電駆動型リレーに
おいて、上記可動部の一端部から略中央部に亘る間の部
位と、これに対向する上記固定片の部位との間の空隙
が、前記略中央部から上記可動部の他端部に亘る部位と
の間の空隙より小さくなるように上記可動部と上記固定
片との対向面の何れか一方に段差を設けているので、ま
た請求項２記載の発明の構成によれば、固定電極を形成
せる固定片と、固定電極に空隙を介して対向する可動電
極を有し固定電極と可動電極との間に印加される外部電
圧によって発生する静電力で固定電極側に上記可動電極
が移動するように一端部が支持固定された可動部を有す
る可動片とを、上記可動部の両端方向の中心軸が固定片
に並行するように接合し、上記可動部の移動により互い
に接離する接点を上記可動部の他端部とこの他端部に対
応する上記固定片の端部とに設けるとともに、これら接
点を外部電気回路に接続する静電駆動型リレーにおい
て、上記可動部の一端部側から他端部に亘る部位とこれ
に対向する固定片の部位との間の空隙が一端部から他端
部に亘って徐々に広くなるように上記可動部と上記固定
片との対向面の何れか一方をテーパ面としたので、可動
電極に働く静電力を増大させることができ、その結果接
点圧が大きく取れ、接点の接触信頼性が向上し、また外
部よりの振動、衝撃に対して誤動作しにくく、しかも電
極への印加電圧も低くて良い。更に可動電極の接点と固
定電極の接点との間の空隙を広くとることもできるた
め、接点間耐圧を大きくすることができ、また駆動回路
の耐圧を低くすることも可能となる。
を形成せる固定片と、固定電極に空隙を介して対向する
可動電極を有し固定電極と可動電極との間に印加される
外部電圧によって発生する静電力で固定電極側に上記可
動電極が移動するように一端部が支持固定された可動部
を有する可動片とを、上記可動部の両端方向の中心軸が
固定片に並行するように接合し、上記可動部の移動によ
り互いに接離する接点を上記可動部の他端部とこの他端
部に対応する上記固定片の端部とに設けるとともに、こ
れら接点を外部電気回路に接続する静電駆動型リレーに
おいて、上記可動部の一端部から略中央部に亘る間の部
位と、これに対向する上記固定片の部位との間の空隙
が、前記略中央部から上記可動部の他端部に亘る部位と
の間の空隙より小さくなるように上記可動部と上記固定
片との対向面の何れか一方に段差を設けているので、ま
た請求項２記載の発明の構成によれば、固定電極を形成
せる固定片と、固定電極に空隙を介して対向する可動電
極を有し固定電極と可動電極との間に印加される外部電
圧によって発生する静電力で固定電極側に上記可動電極
が移動するように一端部が支持固定された可動部を有す
る可動片とを、上記可動部の両端方向の中心軸が固定片
に並行するように接合し、上記可動部の移動により互い
に接離する接点を上記可動部の他端部とこの他端部に対
応する上記固定片の端部とに設けるとともに、これら接
点を外部電気回路に接続する静電駆動型リレーにおい
て、上記可動部の一端部側から他端部に亘る部位とこれ
に対向する固定片の部位との間の空隙が一端部から他端
部に亘って徐々に広くなるように上記可動部と上記固定
片との対向面の何れか一方をテーパ面としたので、可動
電極に働く静電力を増大させることができ、その結果接
点圧が大きく取れ、接点の接触信頼性が向上し、また外
部よりの振動、衝撃に対して誤動作しにくく、しかも電
極への印加電圧も低くて良い。更に可動電極の接点と固
定電極の接点との間の空隙を広くとることもできるた
め、接点間耐圧を大きくすることができ、また駆動回路
の耐圧を低くすることも可能となる。
【００１２】請求項３記載の発明の構成によれば、固定
電極上にエレクトレットを形成したので、エレクトレッ
トによる可動電極に及ぼす静電力と、外部印加電圧によ
る静電力を重ね合わせた力を利用することができ、その
ため一層大きな接点圧が取れ、接点の接触信頼性をより
向上でき、更に外部の振動、衝撃に対して誤動作しにく
くなるのである。
電極上にエレクトレットを形成したので、エレクトレッ
トによる可動電極に及ぼす静電力と、外部印加電圧によ
る静電力を重ね合わせた力を利用することができ、その
ため一層大きな接点圧が取れ、接点の接触信頼性をより
向上でき、更に外部の振動、衝撃に対して誤動作しにく
くなるのである。
【００１３】請求項４記載の発明の構成によれば、固定
片及び可動片をシリコンウェハにて形成したので、１つ
のウェハ上に多数個同時に製作することもでき、そのた
め量産性が向上し、その結果安価に製作することがで
き、しかも接合する可動片、固定片が同一材料であるの
で熱膨張係数が同じで、バイメタルのような動きはな
く、温度変化に対しても安定である。また固定片がシリ
コンウェハよりなるため放電回路、昇圧回路等の駆動回
路をシリコンウェハ上に形成することが可能となり、そ
のため外部に駆動装置を設ける必要が無くなる。
片及び可動片をシリコンウェハにて形成したので、１つ
のウェハ上に多数個同時に製作することもでき、そのた
め量産性が向上し、その結果安価に製作することがで
き、しかも接合する可動片、固定片が同一材料であるの
で熱膨張係数が同じで、バイメタルのような動きはな
く、温度変化に対しても安定である。また固定片がシリ
コンウェハよりなるため放電回路、昇圧回路等の駆動回
路をシリコンウェハ上に形成することが可能となり、そ
のため外部に駆動装置を設ける必要が無くなる。
【００１４】請求項５記載の発明の構成によれば、固定
片を二つ用いて、この二つの固定片の間に可動片をサン
ドイッチ状に介在させて並行接合したので、切換型の接
点を備えた静電駆動型リレーを実現できる。
片を二つ用いて、この二つの固定片の間に可動片をサン
ドイッチ状に介在させて並行接合したので、切換型の接
点を備えた静電駆動型リレーを実現できる。
【００１５】
【実施例】以下本発明を実施例により説明する。
（実施例１）本実施例は、図１、図２に示すように上部
固定片１と、可動片２と、下部固定片３とで構成され、
上下の固定片１、３間に可動片２をサンドイッチ状に挟
持する構造となっている。
固定片１と、可動片２と、下部固定片３とで構成され、
上下の固定片１、３間に可動片２をサンドイッチ状に挟
持する構造となっている。
【００１６】可動片２は、図３に示すようにシリコン単
結晶ウェハを基材とするもので、可動電極４、固定接点
端子５、可動接点６、固定片接合用金属薄膜層７、電極
端子８等を形成している。可動電極４は可動片２の周辺
部より異方性エッチング等により、上下から凹部に加工
されたもので、外周はコの字状にエッチングされて可動
片２と切り離されその一端が可動片４と一体につながっ
た支持端部９となっており、可動電極４は上記支持端部
９を中心に回転する。
結晶ウェハを基材とするもので、可動電極４、固定接点
端子５、可動接点６、固定片接合用金属薄膜層７、電極
端子８等を形成している。可動電極４は可動片２の周辺
部より異方性エッチング等により、上下から凹部に加工
されたもので、外周はコの字状にエッチングされて可動
片２と切り離されその一端が可動片４と一体につながっ
た支持端部９となっており、可動電極４は上記支持端部
９を中心に回転する。
【００１７】よって可動電極４は、後述する上下の固定
片１、３の固定電極１０、１１に対して移動する。また
下部固定片３の固定接点１２から電気信号を取り出せる
ように可動片２の隅には切欠き１３も設けられている。
可動接点６は、上記絶縁膜１４上に形成され、可動電極
４の凹部により、２つの固定片１、３が可動片２の上下
に接合されるだけで接点間ギャップを設けることができ
るようになっている。この可動接点６と可動電極４とを
設けた部位で可動部を構成する。
片１、３の固定電極１０、１１に対して移動する。また
下部固定片３の固定接点１２から電気信号を取り出せる
ように可動片２の隅には切欠き１３も設けられている。
可動接点６は、上記絶縁膜１４上に形成され、可動電極
４の凹部により、２つの固定片１、３が可動片２の上下
に接合されるだけで接点間ギャップを設けることができ
るようになっている。この可動接点６と可動電極４とを
設けた部位で可動部を構成する。
【００１８】また上記金属薄膜層７及び固定接点端子５
も上記絶縁膜１４上に形成されたもので、金属薄膜層７
は金或いは金合金層からなり、可動片２の基材であるシ
リコン単結晶ウェハに接続されている。上、下固定片
１、３は可動片２と同様にシリコン単結晶ウェハを基材
とするもので、図４、図５に示すように絶縁膜１５、１
６上に固定電極１０、１１、エレクトレット１７、１
８、固定接点１２、１９、可動片接合用の金或いは金合
金層からなる金属薄膜層２５、２６を夫々形成し、各固
定電極１０、１１とエレクトレット１７、１８はコンタ
クト２１、２２により接続されている。尚２３は上部固
定片１の電極端子である。
も上記絶縁膜１４上に形成されたもので、金属薄膜層７
は金或いは金合金層からなり、可動片２の基材であるシ
リコン単結晶ウェハに接続されている。上、下固定片
１、３は可動片２と同様にシリコン単結晶ウェハを基材
とするもので、図４、図５に示すように絶縁膜１５、１
６上に固定電極１０、１１、エレクトレット１７、１
８、固定接点１２、１９、可動片接合用の金或いは金合
金層からなる金属薄膜層２５、２６を夫々形成し、各固
定電極１０、１１とエレクトレット１７、１８はコンタ
クト２１、２２により接続されている。尚２３は上部固
定片１の電極端子である。
【００１９】可動片２の上、下面に設けた上記固定接点
端子５は上記上、下固定片１、３の固定接点１２、１９
に接続される固定接点端子である。而して、これら可動
片２、上下の固定片１、３の接合用金属薄膜層７と２５
及び２６とが合わさるように接触させて、適当な圧力を
加えながら加熱すると接合用金属薄膜層７、２５、２６
が互いに基材のシリコンとともに共晶化して、図１に示
すように機械的にも、電気的にも接続されることになる
のである。
端子５は上記上、下固定片１、３の固定接点１２、１９
に接続される固定接点端子である。而して、これら可動
片２、上下の固定片１、３の接合用金属薄膜層７と２５
及び２６とが合わさるように接触させて、適当な圧力を
加えながら加熱すると接合用金属薄膜層７、２５、２６
が互いに基材のシリコンとともに共晶化して、図１に示
すように機械的にも、電気的にも接続されることになる
のである。
【００２０】ここで可動電極４の支持端部９から略中央
部に亘って対向する固定片１、３の固定電極１０、１１
の部位が、可動電極４の略中央部から自由端に亘って対
向する固定電極１０、１１の部位に比べて可動電極４と
の空隙が小さくなるように可動電極４の中間部から支持
端部９に対向する固定電極１０、１１の部位表面が可動
電極４側へ突出するように固定電極１０、１１の表面に
段差２７、２８を夫々形成している。
部に亘って対向する固定片１、３の固定電極１０、１１
の部位が、可動電極４の略中央部から自由端に亘って対
向する固定電極１０、１１の部位に比べて可動電極４と
の空隙が小さくなるように可動電極４の中間部から支持
端部９に対向する固定電極１０、１１の部位表面が可動
電極４側へ突出するように固定電極１０、１１の表面に
段差２７、２８を夫々形成している。
【００２１】而して本実施例では上部固定片１のエレク
トレット１７の可動電極４に面している表面がプラス、
下部固定片３のエレクトレット１８の可動電極４に面し
ている表面がマイナスとなるように永久分極している。
そして両エレクトレット１７、１８の電荷量の絶対値が
同じ時の電極間距離と静電力（可動電極４にかかるトル
ク）及びバネ負荷との関係を図６に示す。ただし静電力
とバネ負荷によるトルクは逆向きに作用するが、図６で
は同じ向きとして示している。尚図６中イはバネ負荷力
を、ロは印加電圧が０Ｖの時の静電力を、ハは可動電極
４にプラス電圧を印加した時の静電力を、ニは可動電極
４にマイナス電圧を印加した時の静電力を夫々示す。
トレット１７の可動電極４に面している表面がプラス、
下部固定片３のエレクトレット１８の可動電極４に面し
ている表面がマイナスとなるように永久分極している。
そして両エレクトレット１７、１８の電荷量の絶対値が
同じ時の電極間距離と静電力（可動電極４にかかるトル
ク）及びバネ負荷との関係を図６に示す。ただし静電力
とバネ負荷によるトルクは逆向きに作用するが、図６で
は同じ向きとして示している。尚図６中イはバネ負荷力
を、ロは印加電圧が０Ｖの時の静電力を、ハは可動電極
４にプラス電圧を印加した時の静電力を、ニは可動電極
４にマイナス電圧を印加した時の静電力を夫々示す。
【００２２】さて本実施例の静電駆動型リレーは固定電
極１０、１１と可動電極４の電位が同電位の場合、固定
電極１０、１１と可動電極４が平行になっている中立位
置では２つのエレクトレット１７、１８により発生する
静電力は同じ大きさで、可動電極４に働くトルクは０で
ある。可動電極４が上部エレクトレット１８側に傾く
と、上部エレクトレット１７により発生する静電力が大
きいので、可動電極４には、上部エレクトレット１７側
に傾こうとするトルクが発生する。逆に可動電極４が下
部エレクトレット１８側に傾くと、下部エレクトレット
１８により発生する静電力が大きいので、可動電極４に
は、下部エレクトレット１８側に傾こうとするトルクが
発生する。
極１０、１１と可動電極４の電位が同電位の場合、固定
電極１０、１１と可動電極４が平行になっている中立位
置では２つのエレクトレット１７、１８により発生する
静電力は同じ大きさで、可動電極４に働くトルクは０で
ある。可動電極４が上部エレクトレット１８側に傾く
と、上部エレクトレット１７により発生する静電力が大
きいので、可動電極４には、上部エレクトレット１７側
に傾こうとするトルクが発生する。逆に可動電極４が下
部エレクトレット１８側に傾くと、下部エレクトレット
１８により発生する静電力が大きいので、可動電極４に
は、下部エレクトレット１８側に傾こうとするトルクが
発生する。
【００２３】さて可動電極４に電極端子８、２３を用い
てプラスの電圧を印加した場合、下部エレクトレット１
８と可動電極４には吸収力が発生するため、可動電極４
に下部エレクトレット１８側に傾こうとするトルクが発
生し、非常に大きな接点圧を得ることができる。逆に可
動電極４にマイナスの電圧を印加した場合、上部エレク
トレット１７と可動電極４には吸収力が発生するため可
動電極４に上部エレクトレット１７側に傾こうとするト
ルクが発生する。
てプラスの電圧を印加した場合、下部エレクトレット１
８と可動電極４には吸収力が発生するため、可動電極４
に下部エレクトレット１８側に傾こうとするトルクが発
生し、非常に大きな接点圧を得ることができる。逆に可
動電極４にマイナスの電圧を印加した場合、上部エレク
トレット１７と可動電極４には吸収力が発生するため可
動電極４に上部エレクトレット１７側に傾こうとするト
ルクが発生する。
【００２４】また可動電極４のバネ力が中立位置では
０、どちらかのエレクトレット１７又は１８側に可動電
極４が傾いている時、中立位置へ戻ろうとするトルクが
働く。即ち、静電力とバネ力は互いに逆向きにかかるこ
とになる。図６において可動電極４に電圧が印加されて
いない状態で、可動電極４がどちらかのエレクトレット
１７又は１８に傾いている時、静電力の方がバネ力より
大きくなるように設定すると、可動電極４はその位置を
保持して、中立位置へは戻らない。即ち２つの安定状態
を持つ。
０、どちらかのエレクトレット１７又は１８側に可動電
極４が傾いている時、中立位置へ戻ろうとするトルクが
働く。即ち、静電力とバネ力は互いに逆向きにかかるこ
とになる。図６において可動電極４に電圧が印加されて
いない状態で、可動電極４がどちらかのエレクトレット
１７又は１８に傾いている時、静電力の方がバネ力より
大きくなるように設定すると、可動電極４はその位置を
保持して、中立位置へは戻らない。即ち２つの安定状態
を持つ。
【００２５】例えば、最初、上部エレクトレット１７側
に傾いた状態から、可動電極４にプラスの電圧を印加し
た場合、上部エレクトレット１７への吸着力が弱くな
り、下部エレクトレット１８側に回転し保持される。こ
の状態で可動電極４への印加電圧を０にしても、その状
態を保持する。逆に可動電極４へマイナスの電圧を印加
した場合、逆の動作をする。つまりラッチング動作が可
能になる。
に傾いた状態から、可動電極４にプラスの電圧を印加し
た場合、上部エレクトレット１７への吸着力が弱くな
り、下部エレクトレット１８側に回転し保持される。こ
の状態で可動電極４への印加電圧を０にしても、その状
態を保持する。逆に可動電極４へマイナスの電圧を印加
した場合、逆の動作をする。つまりラッチング動作が可
能になる。
【００２６】２つのエレクトレット１７、１８の帯電量
の絶対値が異なる場合の動作を図７に示す。この図示例
ではエレクトレット１７のプラスの帯電量の方が大きく
なるようにしている。可動電極４に電圧を印加していな
い状態では上部からの吸引力の方が大きくなるため、上
部に傾いた状態で安定している。そして可動電極４にプ
ラスの電圧を印加した時は下部からの吸引力が強くなり
可動電極４には下部へ傾こうとするトルクが働き接点部
を閉じた状態で安定する。そして印加電圧を取り除くと
バネの復元力の方が優るため、中立位置へ戻り、上部の
吸引力によって再び元の位置へ戻る。図７中イはバネ負
荷力、ロは印加電圧が０のときの静電力、ハは可動電極
４にプラス電圧を印加した時の静電力を示す。
の絶対値が異なる場合の動作を図７に示す。この図示例
ではエレクトレット１７のプラスの帯電量の方が大きく
なるようにしている。可動電極４に電圧を印加していな
い状態では上部からの吸引力の方が大きくなるため、上
部に傾いた状態で安定している。そして可動電極４にプ
ラスの電圧を印加した時は下部からの吸引力が強くなり
可動電極４には下部へ傾こうとするトルクが働き接点部
を閉じた状態で安定する。そして印加電圧を取り除くと
バネの復元力の方が優るため、中立位置へ戻り、上部の
吸引力によって再び元の位置へ戻る。図７中イはバネ負
荷力、ロは印加電圧が０のときの静電力、ハは可動電極
４にプラス電圧を印加した時の静電力を示す。
【００２７】以上により２つのエレクトレット１７、１
８の帯電量のバランスを変えることによってラッチング
動作、シングル動作の両方を可能にする。また可動電極
４の支持端部９から略中央部に亘って対向する固定電極
１０、１１との間の空隙が可動電極４の自由端側と固定
電極１０、１１との間の空隙に比べて段差２７、２８に
より小さくなり、しかもエレクトリック１７、１８によ
る可動電極４に及ぼす静電力と外部印加電圧による静電
力を重ねた力を利用することとにより、大きな静電力が
得られて、接点圧が大きくとれる。
８の帯電量のバランスを変えることによってラッチング
動作、シングル動作の両方を可能にする。また可動電極
４の支持端部９から略中央部に亘って対向する固定電極
１０、１１との間の空隙が可動電極４の自由端側と固定
電極１０、１１との間の空隙に比べて段差２７、２８に
より小さくなり、しかもエレクトリック１７、１８によ
る可動電極４に及ぼす静電力と外部印加電圧による静電
力を重ねた力を利用することとにより、大きな静電力が
得られて、接点圧が大きくとれる。
【００２８】尚本実施例では上述のように構成している
ので、固定片１、３、可動片２が多数個形成されたシリ
コンウェハ３枚を先に接合してから切り出すことが可能
になり、生産効率が向上する。さらに固定片１、３に、
ウェハ内に高濃度ドーピング層からなる固定電極１０、
１１を形成したり、トランジスタ、ダイオード、抵抗素
子、コンデンサ等で構成される静電駆動回路用ＩＣを形
成しても良く、駆動回路を一体形成した場合、外部に駆
動回路を設ける必要は無くなる。
ので、固定片１、３、可動片２が多数個形成されたシリ
コンウェハ３枚を先に接合してから切り出すことが可能
になり、生産効率が向上する。さらに固定片１、３に、
ウェハ内に高濃度ドーピング層からなる固定電極１０、
１１を形成したり、トランジスタ、ダイオード、抵抗素
子、コンデンサ等で構成される静電駆動回路用ＩＣを形
成しても良く、駆動回路を一体形成した場合、外部に駆
動回路を設ける必要は無くなる。
【００２９】また静電リレーを動作させる場合印加電圧
は数十Ｖの電圧が必要だが昇圧回路を固定片１、３に形
成しておくと入力は数Ｖで動作する。尚可動片２は図８
に示す工程で形成される。つまり図８（ａ）に示すよう
に表面にＳｉＯ 2 からなる絶縁膜１４を形成したシリコ
ンウェハ３１の上面に同図（ｂ）に示すように異方性エ
ッチングによって凹部３２ａを形成し、更に同図（ｃ）
に示すように絶縁膜１４を形成して、可動電極４、可動
接点６、固定片接続用金属薄膜片７、固定接点端子５を
Ａｕにより形成する。この後これら可動電極４、可動接
点６、固定片接続用金属薄膜片７、固定接点端子５を保
護膜３３で覆って、下側の面に異方性エッチングで凹部
３２ｂを形成する（同図（ｄ））。この後上述の同様に
下面側に可動電極４、可動接点６、固定片接続用金属薄
膜片７、固定接点端子５をＡｕにより形成した後保護膜
３３で下面側も覆う（同図（ｅ））。この後エッチング
によって可動電極４の周囲をコ状に切り離し、この切離
し後保護膜３３を除去すれば、可動電極４等を形成した
可動片２が得られることになる（同図（ｆ））。
は数十Ｖの電圧が必要だが昇圧回路を固定片１、３に形
成しておくと入力は数Ｖで動作する。尚可動片２は図８
に示す工程で形成される。つまり図８（ａ）に示すよう
に表面にＳｉＯ 2 からなる絶縁膜１４を形成したシリコ
ンウェハ３１の上面に同図（ｂ）に示すように異方性エ
ッチングによって凹部３２ａを形成し、更に同図（ｃ）
に示すように絶縁膜１４を形成して、可動電極４、可動
接点６、固定片接続用金属薄膜片７、固定接点端子５を
Ａｕにより形成する。この後これら可動電極４、可動接
点６、固定片接続用金属薄膜片７、固定接点端子５を保
護膜３３で覆って、下側の面に異方性エッチングで凹部
３２ｂを形成する（同図（ｄ））。この後上述の同様に
下面側に可動電極４、可動接点６、固定片接続用金属薄
膜片７、固定接点端子５をＡｕにより形成した後保護膜
３３で下面側も覆う（同図（ｅ））。この後エッチング
によって可動電極４の周囲をコ状に切り離し、この切離
し後保護膜３３を除去すれば、可動電極４等を形成した
可動片２が得られることになる（同図（ｆ））。
【００３０】また上部固定片１は図９に示す工程で形成
される。つまり図９（ａ）に示すように表面にＳｉＯ 2
からなる絶縁膜１５を形成したシリコンウェハ３１の下
面に異方性エッチングによって段差２７を形成し（同図
（ｂ））、しかる後にコンタクト２１を形成し、更に下
面の絶縁膜１５上にＡｕによって固定電極１０、固定接
点１２、金属薄膜層２５を同図（ｃ）に示すように形成
し、更にエレクトレット１７を同図（ｄ）に示すように
形成し、固定電極１０を絶縁膜１５で覆って同図（ｅ）
のように上部固定片１が得られることになる。
される。つまり図９（ａ）に示すように表面にＳｉＯ 2
からなる絶縁膜１５を形成したシリコンウェハ３１の下
面に異方性エッチングによって段差２７を形成し（同図
（ｂ））、しかる後にコンタクト２１を形成し、更に下
面の絶縁膜１５上にＡｕによって固定電極１０、固定接
点１２、金属薄膜層２５を同図（ｃ）に示すように形成
し、更にエレクトレット１７を同図（ｄ）に示すように
形成し、固定電極１０を絶縁膜１５で覆って同図（ｅ）
のように上部固定片１が得られることになる。
【００３１】下部固定片３は図１０に示す工程で形成さ
れる。つまり図１０（ａ）に示すように表面にＳｉＯ2
からなる絶縁膜１６を形成したシリコンウェハ３１の上
面に異方性エッチングによって段差２８を形成し（同図
（ｂ））、しかる後にコンタクト２２を形成し、更に上
面の絶縁膜１６上にＡｕによって固定電極１１、固定接
点１９、金属薄膜層２６を同図（ｃ）に示すように形成
し、更にエレクトレット１８を同図（ｄ）に示すように
形成し、固定電極１１を絶縁膜１６で覆って同図（ｅ）
のように下部固定片３が得られることになる。
れる。つまり図１０（ａ）に示すように表面にＳｉＯ2
からなる絶縁膜１６を形成したシリコンウェハ３１の上
面に異方性エッチングによって段差２８を形成し（同図
（ｂ））、しかる後にコンタクト２２を形成し、更に上
面の絶縁膜１６上にＡｕによって固定電極１１、固定接
点１９、金属薄膜層２６を同図（ｃ）に示すように形成
し、更にエレクトレット１８を同図（ｄ）に示すように
形成し、固定電極１１を絶縁膜１６で覆って同図（ｅ）
のように下部固定片３が得られることになる。
【００３２】（実施例２）上記実施例１では、固定電極
１０、１１の表面に段差２７、２８を形成して、可動電
極４の支持端部９側と固定電極１０、１１との間の空隙
を、自由端側戸固定電極１０、１１との間の空隙より小
さくしているが、本実施例では、図１１乃至図１５に示
すように可動電極４の支持端部９から中央部に亘る可動
片２の厚みを可動電極４の略中央部から自由端に亘る可
動片２の厚みより厚くして、表面の可動電極４に段差２
９を形成し、可動電極４の支持端部９から中央部に亘っ
て対向する固定電極１０、１１との間の空隙を、可動電
極４の中部から自由端部に亘って対向する固定電極１
０、１１との間の空隙より小さくしたものである。尚段
差２９以外の構成は実施例１と同じであるため、実施例
１の同じ構成部位には同じ番号を付している。
１０、１１の表面に段差２７、２８を形成して、可動電
極４の支持端部９側と固定電極１０、１１との間の空隙
を、自由端側戸固定電極１０、１１との間の空隙より小
さくしているが、本実施例では、図１１乃至図１５に示
すように可動電極４の支持端部９から中央部に亘る可動
片２の厚みを可動電極４の略中央部から自由端に亘る可
動片２の厚みより厚くして、表面の可動電極４に段差２
９を形成し、可動電極４の支持端部９から中央部に亘っ
て対向する固定電極１０、１１との間の空隙を、可動電
極４の中部から自由端部に亘って対向する固定電極１
０、１１との間の空隙より小さくしたものである。尚段
差２９以外の構成は実施例１と同じであるため、実施例
１の同じ構成部位には同じ番号を付している。
【００３３】而して本実施例でも可動電極４の支持端部
９から略中央部に亘って対向する固定電極１０、１１と
の間の空隙が可動電極４の自由端側と固定電極１０、１
１との間の空隙に比べて段差６により小さくなり、しか
もエレクトリック１７又は１８による可動電極４に及ぼ
す静電力と外部印加電圧による静電力を重ねた力を利用
することとにより、大きな静電力が得られて、接点圧が
大きくとれる。尚本実施例のその他の動作、その特性も
実施例１と同様であるため、動作説明は省略する。
９から略中央部に亘って対向する固定電極１０、１１と
の間の空隙が可動電極４の自由端側と固定電極１０、１
１との間の空隙に比べて段差６により小さくなり、しか
もエレクトリック１７又は１８による可動電極４に及ぼ
す静電力と外部印加電圧による静電力を重ねた力を利用
することとにより、大きな静電力が得られて、接点圧が
大きくとれる。尚本実施例のその他の動作、その特性も
実施例１と同様であるため、動作説明は省略する。
【００３４】尚可動片２、固定片１、３は図１６、１
７、１８に夫々示す工程で形成されるが、可動片２の形
成工程では段差２９を異方性エッチングで形成する工程
（図１６の（ａ）（ｃ））がある点で実施例１と異な
り、また固定片１、３の形成では実施例１における段差
２７、２８を形成する工程が無くなっている点で相違す
るが、その他は同じであるため説明は省略する。
７、１８に夫々示す工程で形成されるが、可動片２の形
成工程では段差２９を異方性エッチングで形成する工程
（図１６の（ａ）（ｃ））がある点で実施例１と異な
り、また固定片１、３の形成では実施例１における段差
２７、２８を形成する工程が無くなっている点で相違す
るが、その他は同じであるため説明は省略する。
【００３５】（実施例３）
上記実施例１では、段差形成のために、周囲をほり込む
構成であったが、本実施例では図１９、図２０に示すよ
うに可動片２の可動接点６と接触する固定接点１２、１
９の部位が、可動片２の固定接点端子５に接続される部
位より低くなるように固定片１、３をほり込む構成とし
たものである。本実施例の動作は実施例１と同じである
ため、動作説明は省略する。
構成であったが、本実施例では図１９、図２０に示すよ
うに可動片２の可動接点６と接触する固定接点１２、１
９の部位が、可動片２の固定接点端子５に接続される部
位より低くなるように固定片１、３をほり込む構成とし
たものである。本実施例の動作は実施例１と同じである
ため、動作説明は省略する。
【００３６】（実施例４）上記実施例１〜実施例３は、
２つの固定片１、３を用いて、切換型の静電駆動型リレ
ーを実現したものであるが、本実施例は１つの固定片の
みを用いて１接点型の静電駆動型リレーを実現した２層
構造にかかるもので、図２１、図２２に示すように固定
片３の構成を図１の下部固定片３と同じ構成とし、可動
片２の構成を図１の上部固定片１に対応する構成を除い
た構成としている。可動片２の固定片３に対する動作
は、実施例１における下部固定片３に対する動作と同じ
であるため、動作説明は省略する。
２つの固定片１、３を用いて、切換型の静電駆動型リレ
ーを実現したものであるが、本実施例は１つの固定片の
みを用いて１接点型の静電駆動型リレーを実現した２層
構造にかかるもので、図２１、図２２に示すように固定
片３の構成を図１の下部固定片３と同じ構成とし、可動
片２の構成を図１の上部固定片１に対応する構成を除い
た構成としている。可動片２の固定片３に対する動作
は、実施例１における下部固定片３に対する動作と同じ
であるため、動作説明は省略する。
【００３７】尚図２１、図２２において、図１の構成と
同じ構成部位には同じ番号を付している。 （実施例５）本実施例は実施例４と同様に１つの固定片
のみを用いた２層構造にかかるもので、図２３、図２４
に示すように固定片３の構成を図１９、図２０の下部固
定片３と同じ構成とし、可動片２の構成は図１９、図２
０の上部固定片１に対応する構成を除いた構成としてお
り、その他の構成、動作を実施例３に準ずるものとして
いる。
同じ構成部位には同じ番号を付している。 （実施例５）本実施例は実施例４と同様に１つの固定片
のみを用いた２層構造にかかるもので、図２３、図２４
に示すように固定片３の構成を図１９、図２０の下部固
定片３と同じ構成とし、可動片２の構成は図１９、図２
０の上部固定片１に対応する構成を除いた構成としてお
り、その他の構成、動作を実施例３に準ずるものとして
いる。
【００３８】（実施例６）
上記実施例１〜５は段差を設けることにより、可動部の
一端部側とこれに対向する固定片の端部側との間の空隙
が他の可動部と固定片との間の空隙より小さくなるよう
にしているが、本実施例では段差の代わりにテーパ面を
形成している。つまり本実施例では、図２５、図２６に
示すように上部固定片１の固定電極１０は可動電極４に
対向する面を、可動電極４の自由端に近づく程連続的に
深くなるようにエッチング加工して、テーパ面３４に形
成するとともに、可動電極４の自由端側に設けられた可
動接点６に対向するテーパ面３４の端部に固定接点１２
を形成している。
一端部側とこれに対向する固定片の端部側との間の空隙
が他の可動部と固定片との間の空隙より小さくなるよう
にしているが、本実施例では段差の代わりにテーパ面を
形成している。つまり本実施例では、図２５、図２６に
示すように上部固定片１の固定電極１０は可動電極４に
対向する面を、可動電極４の自由端に近づく程連続的に
深くなるようにエッチング加工して、テーパ面３４に形
成するとともに、可動電極４の自由端側に設けられた可
動接点６に対向するテーパ面３４の端部に固定接点１２
を形成している。
【００３９】同様に下部固定片３の固定電極１１も可動
電極４に対向する面を、可動電極４の自由端に近づく程
連続的に深くなるようにエッチング加工して、テーパ面
３５に形成するとともに、可動電極３の自由端側に設け
られた可動電極６に対向するテーパ面３５の端部に固定
接点１９を形成している。また可動片２の構造は実施例
１と同様な構造となっているため、その構成についての
説明は省略する。
電極４に対向する面を、可動電極４の自由端に近づく程
連続的に深くなるようにエッチング加工して、テーパ面
３５に形成するとともに、可動電極３の自由端側に設け
られた可動電極６に対向するテーパ面３５の端部に固定
接点１９を形成している。また可動片２の構造は実施例
１と同様な構造となっているため、その構成についての
説明は省略する。
【００４０】尚上記のように上下部の固定片１、３を構
成した本実施例も実施例１と同様に動作して、その特性
も同様なものとなるため、動作説明は省略する。図２
７、図２８は上部固定片１、下部固定片３の形成工程を
夫々示しており、上部固定片１は図２７（ａ）に示すよ
うに表面にＳｉＯ 2 からなる絶縁膜１５を形成したシリ
コンウェハ３１の下面に異方性エッチングによってテー
パ面３４を形成し（同図（ｂ））、しかる後にコンタク
ト２１を形成し、更に下面の絶縁膜１５上にＡｕによっ
て固定電極１０、固定接点１２、金属薄膜層２５を同図
（ｃ）に示すように形成し、更にエレクトレット１７を
同図（ｄ）に示すように形成し、固定電極１０を絶縁膜
１５で覆って同図（ｅ）のように上部固定片１が得られ
ることになる。
成した本実施例も実施例１と同様に動作して、その特性
も同様なものとなるため、動作説明は省略する。図２
７、図２８は上部固定片１、下部固定片３の形成工程を
夫々示しており、上部固定片１は図２７（ａ）に示すよ
うに表面にＳｉＯ 2 からなる絶縁膜１５を形成したシリ
コンウェハ３１の下面に異方性エッチングによってテー
パ面３４を形成し（同図（ｂ））、しかる後にコンタク
ト２１を形成し、更に下面の絶縁膜１５上にＡｕによっ
て固定電極１０、固定接点１２、金属薄膜層２５を同図
（ｃ）に示すように形成し、更にエレクトレット１７を
同図（ｄ）に示すように形成し、固定電極１０を絶縁膜
１５で覆って同図（ｅ）のように上部固定片１が得られ
ることになる。
【００４１】下部固定片３は図２８（ａ）に示すように
表面にＳｉＯ 2 からなる絶縁膜１６を形成したシリコン
ウェハ３１の上面に異方性エッチングによってテーパ面
３５を形成し（同図（ｂ））、しかる後にコンタクト２
２を形成し、更に上面の絶縁膜１６上にＡｕによって固
定電極１１、固定接点１９、金属薄膜層２６を同図
（ｃ）に示すように形成し、更にエレクトレット１８を
同図（ｄ）に示すように形成し、固定電極１１を絶縁膜
１６で覆って同図（ｅ）のように下部固定片３が得られ
ることになる。
表面にＳｉＯ 2 からなる絶縁膜１６を形成したシリコン
ウェハ３１の上面に異方性エッチングによってテーパ面
３５を形成し（同図（ｂ））、しかる後にコンタクト２
２を形成し、更に上面の絶縁膜１６上にＡｕによって固
定電極１１、固定接点１９、金属薄膜層２６を同図
（ｃ）に示すように形成し、更にエレクトレット１８を
同図（ｄ）に示すように形成し、固定電極１１を絶縁膜
１６で覆って同図（ｅ）のように下部固定片３が得られ
ることになる。
【００４２】尚上記テーパ面３４、３５を形成する場合
には、テーパ面３５、３４の傾き（深さ）は、つまりエ
ッチング量はエッチング液に浸される時間に比例するの
で、図２９に示すようにエッチング液３６に対して一定
速度で固定片１（又は３）を引き上げなければならな
い。可動片２の形成工程は実施例１と同じであるため説
明は省略する。
には、テーパ面３５、３４の傾き（深さ）は、つまりエ
ッチング量はエッチング液に浸される時間に比例するの
で、図２９に示すようにエッチング液３６に対して一定
速度で固定片１（又は３）を引き上げなければならな
い。可動片２の形成工程は実施例１と同じであるため説
明は省略する。
【００４３】尚実施例６は固定片１、３側にテーパ面３
４、３５を形成したが、可動片２側にテーパ面を形成し
ても良く、また３層構造以外に１つの固定片３と可動片
２とからなる２層構造のものにも展開できるのは言うま
でもない。
４、３５を形成したが、可動片２側にテーパ面を形成し
ても良く、また３層構造以外に１つの固定片３と可動片
２とからなる２層構造のものにも展開できるのは言うま
でもない。
【００４４】
【発明の効果】請求項１記載の発明は、可動片の可動部
の両端方向の中心軸が固定片に並行するように接合した
静電駆動型リレーにおいて、上記可動部の一端部から略
中央部に亘る間の部位と、これに対向する上記固定片の
部位との間の空隙が、前記略中央部から上記可動部の他
端部に亘る部位との間の空隙より小さくなるように上記
可動部と上記固定片との対向面の何れか一方に段差を設
けているので、また請求項２記載の発明は、可動片の可
動部の両端方向の中心軸が固定片に並行するように接合
した静電駆動型リレーにおいて、上記可動部の一端部側
から他端部に亘る部位とこれに対向する固定片の部位と
の間の空隙が一端部から他端部に亘って徐々に広くなる
ように上記可動部と上記固定片との対向面の何れか一方
をテーパ面としたので、可動電極に働く静電力を増大さ
せることができ、その結果接点圧が大きく取れ、接点の
接触信頼性が向上し、また外部よりの振動、衝撃に対し
て誤動作しにくくなり、また電極への印加電圧も低くて
良いという効果があり、更に可動電極の接点と固定電極
の接点との間の空隙を広くとることもできるため、接点
間耐圧を大きくすることができ、その上駆動回路の耐圧
を低くすることが可能になるという効果がある。
の両端方向の中心軸が固定片に並行するように接合した
静電駆動型リレーにおいて、上記可動部の一端部から略
中央部に亘る間の部位と、これに対向する上記固定片の
部位との間の空隙が、前記略中央部から上記可動部の他
端部に亘る部位との間の空隙より小さくなるように上記
可動部と上記固定片との対向面の何れか一方に段差を設
けているので、また請求項２記載の発明は、可動片の可
動部の両端方向の中心軸が固定片に並行するように接合
した静電駆動型リレーにおいて、上記可動部の一端部側
から他端部に亘る部位とこれに対向する固定片の部位と
の間の空隙が一端部から他端部に亘って徐々に広くなる
ように上記可動部と上記固定片との対向面の何れか一方
をテーパ面としたので、可動電極に働く静電力を増大さ
せることができ、その結果接点圧が大きく取れ、接点の
接触信頼性が向上し、また外部よりの振動、衝撃に対し
て誤動作しにくくなり、また電極への印加電圧も低くて
良いという効果があり、更に可動電極の接点と固定電極
の接点との間の空隙を広くとることもできるため、接点
間耐圧を大きくすることができ、その上駆動回路の耐圧
を低くすることが可能になるという効果がある。
【００４５】請求項３記載の発明は、固定電極上にエレ
クトレットを形成したので、エレクトレットによる可動
電極に及ぼす静電力と、外部印加電圧による静電力を重
ね合わせた力を利用することができ、そのため一層大き
な接点圧が取れ、接点の接触信頼性をより向上でき、更
に外部の振動、衝撃に対して誤動作しにくくなるという
効果がある。
クトレットを形成したので、エレクトレットによる可動
電極に及ぼす静電力と、外部印加電圧による静電力を重
ね合わせた力を利用することができ、そのため一層大き
な接点圧が取れ、接点の接触信頼性をより向上でき、更
に外部の振動、衝撃に対して誤動作しにくくなるという
効果がある。
【００４６】請求項４記載の発明は、固定片及び可動片
をシリコンウェハにて形成したので、１つのウェハ上に
多数個同時に製作することもでき、そのため量産性が向
上し、その結果安価に製作することができ、しかも接合
する可動片、固定片が同一材料であるので熱膨張係数が
同じで、バイメタルのような動きはなく、温度変化に対
しても安定である。また固定片がシリコンウェハよりな
るため放電回路、昇圧回路等の駆動回路をシリコンウェ
ハ上に形成することが可能となり、そのため外部に駆動
装置を設ける必要が無くなるという効果がある。
をシリコンウェハにて形成したので、１つのウェハ上に
多数個同時に製作することもでき、そのため量産性が向
上し、その結果安価に製作することができ、しかも接合
する可動片、固定片が同一材料であるので熱膨張係数が
同じで、バイメタルのような動きはなく、温度変化に対
しても安定である。また固定片がシリコンウェハよりな
るため放電回路、昇圧回路等の駆動回路をシリコンウェ
ハ上に形成することが可能となり、そのため外部に駆動
装置を設ける必要が無くなるという効果がある。
【００４７】請求項５記載の発明は、固定片を二つ用い
て、この二つの固定片の間に可動片をサンドイッチ状に
介在させて並行接合したので、切換型の接点を備えた静
電駆動型リレーを実現できるものである。
て、この二つの固定片の間に可動片をサンドイッチ状に
介在させて並行接合したので、切換型の接点を備えた静
電駆動型リレーを実現できるものである。
【図１】本発明の実施例１の断面図である。
【図２】同上の分解斜視図である。
【図３】同上の可動片の上面図である。
【図４】同上の上部固定片の下面図である。
【図５】同上の下部固定片の上面図である。
【図６】同上の動作説明用の接点間距離と静電力及びバ
ネ負荷の関係図動作特性図である。
ネ負荷の関係図動作特性図である。
【図７】同上の別の動作説明用の接点間距離と静電力及
びバネ負荷の関係図動作特性図である。
びバネ負荷の関係図動作特性図である。
【図８】同上の可動片の形成工程説明図である。
【図９】同上の上部固定片の形成工程説明図である。
【図１０】同上の下部固定片の形成工程説明図である。
【図１１】本発明の実施例２の断面図である。
【図１２】同上の分解斜視図である。
【図１３】同上の可動片の上面図である。
【図１４】同上の上部固定片の下面図である。
【図１５】同上の下部固定片の上面図である。
【図１６】同上の可動片の形成工程説明図である。
【図１７】同上の上部固定片の形成工程説明図である。
【図１８】同上の下部固定片の形成工程説明図である。
【図１９】本発明の実施例３の断面図である。
【図２０】同上の分解斜視図である。
【図２１】本発明の実施例４の断面図である。
【図２２】同上の分解斜視図である。
【図２３】本発明の実施例５の断面図である。
【図２４】同上の分解斜視図である。
【図２５】本発明の実施例６の断面図である。
【図２６】（ａ）は同上の上部固定片の下面図である。
（ｂ）は同上の可動片の上面図である。（ｃ）は同上の
下部固定片の上面図である。
（ｂ）は同上の可動片の上面図である。（ｃ）は同上の
下部固定片の上面図である。
【図２７】同上の上部固定片の形成工程説明図である。
【図２８】同上の下部固定片の形成工程説明図である。
【図２９】同上の固定片のテーパ面の形成工程説明図で
ある。
ある。
【図３０】従来例の構成図である。
【図３１】別の従来例の構成図である。
１ 上部固定片
２ 可動片
３ 下部固定片
４ 可動電極
６ 可動接点
９ 支持端部
１０ 固定電極
１１ 固定電極
１２ 固定接点
１７ エレクトレット
１８ エレクトレット
１９ 固定接点
２７ 段差
２８ 段差
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 一矢 光雄
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工
株式会社内
(72)発明者 笠野 文宏
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工
株式会社内
(72)発明者 西村 広海
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工
株式会社内
(72)発明者 ジャッキー レヴィナー
フランス国 92210 サン−クルー ア
ベニュー ド シュレヌ ７
(72)発明者 ディディエール ペリノ
フランス国 92500 リュエイユ マル
メゾン リュ ヴォルテール 84
(56)参考文献 特開 平５−2974（ＪＰ，Ａ)
実開 昭58−118893（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭62−25454（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01H 59/00
Claims (5)
- 【請求項１】固定電極を形成せる固定片と、固定電極に
空隙を介して対向する可動電極を有し固定電極と可動電
極との間に印加される外部電圧によって発生する静電力
で固定電極側に上記可動電極が移動するように一端部が
支持固定された可動部を有する可動片とを、上記可動部
の両端方向の中心軸が固定片に並行するように接合し、
可動部の移動により互いに接離する接点を可動部の他端
部とこの他端部に対応する固定片の端部とに設けるとと
もに、これら接点を外部電気回路に接続する静電駆動型
リレーにおいて、上記可動部の一端部から略中央部に亘
る間の部位と、これに対向する上記固定片の部位との間
の空隙が、前記略中央部から上記可動部の他端部に亘る
部位との間の空隙より小さくなるように上記可動部と上
記固定片との対向面の何れか一方に段差を設けているこ
とを特徴とする静電駆動型リレー。 - 【請求項２】固定電極を形成せる固定片と、固定電極に
空隙を介して対向する可動電極を有し固定電極と可動電
極との間に印加される外部電圧によって発生する静電力
で固定電極側に上記可動電極が移動するように一端部が
支持固定された可動部を有する可動片とを、上記可動部
の両端方向の中心軸が固定片に並行するように接合し、
上記可動部の移動により互いに接離する接点を上記可動
部の他端部とこの他端部に対応する上記固定片の端部と
に設けるとともに、これら接点を外部電気回路に接続す
る静電駆動型リレーにおいて、上記可動部の一端部側か
ら他端部に亘る部位とこれに対向する固定片の部位との
間の空隙が一端部から他端部に亘って徐々に広くなるよ
うに上記可動部と上記固定片との対向面の何れか一方を
テーパ面としたことを特徴とする静電駆動型リレー。 - 【請求項３】固定電極上にエレクトレットを形成したこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の静電駆動型リレ
ー。 - 【請求項４】固定片及び可動片をシリコンウェハにて形
成したことを特徴とする請求項１又は２又は３記載の静
電駆動型リレー。 - 【請求項５】固定片を二つ用いて、この二つの固定片の
間に可動片をサンドイッチ状に介在させて並行接合した
ことを特徴とする請求項１又は２又は３又は４記載の静
電駆動型リレー。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01060793A JP3402642B2 (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | 静電駆動型リレー |
| EP94101002A EP0608816B1 (en) | 1993-01-26 | 1994-01-24 | Electrostatic relay |
| DE69411201T DE69411201T2 (de) | 1993-01-26 | 1994-01-24 | Elektrostatisches Relais |
| US08/188,414 US5544001A (en) | 1993-01-26 | 1994-01-24 | Electrostatic relay |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01060793A JP3402642B2 (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | 静電駆動型リレー |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06223698A JPH06223698A (ja) | 1994-08-12 |
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ID=11754933
Family Applications (1)
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| EP (1) | EP0608816B1 (ja) |
| JP (1) | JP3402642B2 (ja) |
| CA (1) | CA2114159C (ja) |
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| DE4437261C1 (de) * | 1994-10-18 | 1995-10-19 | Siemens Ag | Mikromechanisches elektrostatisches Relais |
| US5835336A (en) * | 1996-02-29 | 1998-11-10 | Texas Instruments Incorporated | Complemetary reset scheme for micromechanical devices |
| DE19807214A1 (de) * | 1998-02-20 | 1999-09-16 | Siemens Ag | Mikromechanisches elektrostatisches Relais |
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| DE19854450C2 (de) * | 1998-11-25 | 2000-12-14 | Tyco Electronics Logistics Ag | Mikromechanisches elektrostatisches Relais |
| JP2000188049A (ja) * | 1998-12-22 | 2000-07-04 | Nec Corp | マイクロマシンスイッチおよびその製造方法 |
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| US6057520A (en) * | 1999-06-30 | 2000-05-02 | Mcnc | Arc resistant high voltage micromachined electrostatic switch |
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| US6377438B1 (en) | 2000-10-23 | 2002-04-23 | Mcnc | Hybrid microelectromechanical system tunable capacitor and associated fabrication methods |
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| EP4057317A1 (de) * | 2021-03-11 | 2022-09-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Gekapseltes mems-schaltelement, vorrichtung und herstellungsverfahren |
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- 1993-01-26 JP JP01060793A patent/JP3402642B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 1994-01-24 DE DE69411201T patent/DE69411201T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-01-24 US US08/188,414 patent/US5544001A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-01-24 EP EP94101002A patent/EP0608816B1/en not_active Expired - Lifetime
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| EP0608816A3 (en) | 1995-05-10 |
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