JP4431030B2 - Micro contact switch and wireless communication equipment - Google Patents

Micro contact switch and wireless communication equipment Download PDF

Info

Publication number
JP4431030B2
JP4431030B2 JP2004367372A JP2004367372A JP4431030B2 JP 4431030 B2 JP4431030 B2 JP 4431030B2 JP 2004367372 A JP2004367372 A JP 2004367372A JP 2004367372 A JP2004367372 A JP 2004367372A JP 4431030 B2 JP4431030 B2 JP 4431030B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
contact
movable
micro
substrate
contact switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004367372A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006173043A (en
Inventor
敏 森下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2004367372A priority Critical patent/JP4431030B2/en
Publication of JP2006173043A publication Critical patent/JP2006173043A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4431030B2 publication Critical patent/JP4431030B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Contacts (AREA)
  • Transceivers (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Description

本発明は、マイクロ接点開閉器および無線通信機器に関し、半導体の微細加工技術を利用して極微細でメカニカルな機構を実現したマイクロマシン技術分野に属し、詳しくは、基板上に集積回路の一部として組み込み可能で、電気的な接点を開閉するためのマイクロ接点開閉器およびそれを用いた無線通信機器に関する。   The present invention relates to a micro-contact switch and a wireless communication device, and belongs to the field of micromachine technology that realizes an extremely fine mechanical mechanism using a semiconductor microfabrication technology, and more specifically, as a part of an integrated circuit on a substrate. The present invention relates to a micro contact switch that can be incorporated and opens and closes an electrical contact, and a wireless communication device using the micro contact switch.

従来、マイクロ接点開閉器としては、半導体の微細加工技術を応用するマイクロマシン技術を利用することによって超小型化されたマイクロスイッチがある(例えば、特開平9−17300号公報(特許文献1)参照)。   Conventionally, as a micro contact switch, there is a micro switch that is miniaturized by using a micro machine technology that applies a semiconductor microfabrication technology (see, for example, JP-A-9-17300 (Patent Document 1)). .

前記従来のマイクロスイッチについて図11を例に説明すると、単結晶シリコンあるいはGaAsなどからなる基板300上に設けられた固定接点305と可動板303に設けられた可動接点304とを備え、可動板303の片端は支持部302で基板300に固定されている。可動接点304および固定接点305は、所定の隙間を設けて対向しており、可動接点304が固定接点305に接離することにより、電気的な接点の開閉を行なうようになっている。   The conventional microswitch will be described with reference to FIG. 11 as an example. The conventional microswitch includes a fixed contact 305 provided on a substrate 300 made of single crystal silicon, GaAs, or the like, and a movable contact 304 provided on the movable plate 303. One end of the substrate is fixed to the substrate 300 by a support portion 302. The movable contact 304 and the fixed contact 305 are opposed to each other with a predetermined gap, and when the movable contact 304 contacts and separates from the fixed contact 305, the electrical contact is opened and closed.

このようなスイッチの可動板303を駆動するために、例えば、図11に示すように、静電式アクチュエータ306を用いることができる。互いに対向する電極307,308が、それぞれ可動板303側と基板300側に設けられ、両電極間に電圧を印加しない場合には、静電引力が発生しないので、固定接点305と可動接点304は接触しない。一方、電極307,308間に電圧を印加する場合には、静電引力が発生して可動板303が撓み、固定接点305と可動接点304が接触する。さらに、この状態から電極307,308に印加している電圧をオフにすると、変形している可動板303の復元力によって可動接点304が固定接点305から開離する。このように、静電式アクチュエータ306の電極307,308間の電圧を制御することにより容易にマイクロスイッチを接離させることができる。このようなマイクロスイッチは小型であるのみならず、消費電力が小さいという利点がある。   In order to drive the movable plate 303 of such a switch, for example, an electrostatic actuator 306 can be used as shown in FIG. The electrodes 307 and 308 facing each other are provided on the movable plate 303 side and the substrate 300 side, respectively, and when no voltage is applied between the electrodes, no electrostatic attractive force is generated, so the fixed contact 305 and the movable contact 304 are Do not touch. On the other hand, when a voltage is applied between the electrodes 307 and 308, an electrostatic attractive force is generated, the movable plate 303 bends, and the fixed contact 305 and the movable contact 304 come into contact with each other. Further, when the voltage applied to the electrodes 307 and 308 is turned off from this state, the movable contact 304 is separated from the fixed contact 305 by the restoring force of the deformable movable plate 303. In this way, the microswitch can be easily connected and separated by controlling the voltage between the electrodes 307 and 308 of the electrostatic actuator 306. Such a microswitch is not only small, but also has an advantage of low power consumption.

図11に示す従来のマイクロスイッチでは、静電式アクチュエータ306の発生する静電引力と可動板303の撓みによるバネの力とがつりあって、可動板303が変形する。そのため、実用的にチップ上で実現可能な電圧範囲で接点を開閉させるには、可動板303のバネの力(弾性定数)をあまり大きく設計できないという制約をうける。従って、可動接点304を開離するときの可動板303の復元力が小さくなるために、通算開閉回数が増加したときに、接点同士が接着してしまい、接点を開離できなくなるという問題があった。
特開平9−17300号公報
In the conventional microswitch shown in FIG. 11, the movable plate 303 is deformed by the balance between the electrostatic attractive force generated by the electrostatic actuator 306 and the spring force caused by the bending of the movable plate 303. Therefore, in order to open and close the contacts within a voltage range that can be practically realized on the chip, there is a restriction that the spring force (elastic constant) of the movable plate 303 cannot be designed so large. Therefore, since the restoring force of the movable plate 303 when the movable contact 304 is separated is reduced, there is a problem that the contacts are bonded to each other when the total number of opening / closing operations is increased, and the contacts cannot be separated. It was.
JP-A-9-17300

そこで、本発明は、通算開閉回数が増加しても、接点同士が接着して接点が開離できなくなるのを防止できると共に、基板上に集積回路の一部として組み込みできるマイクロ接点開閉器を提供することにある。   Accordingly, the present invention provides a micro-contact switch that can prevent contacts from being bonded to each other even if the total number of times of opening and closing increases, and can be incorporated as a part of an integrated circuit on a substrate. There is to do.

前記目的を達成するため、本発明のマイクロ接点開閉器は、
基板と、
前記基板上に形成された固定接点と、
前記基板上に形成され、前記基板側に接合された支持部分と前記基板から離れた可動部分を有する可動板と、
前記可動板を駆動する駆動部と、
前記可動板の可動部分に前記基板上の前記固定接点と離れた位置で対向するように形成された可動接点を備え、
前記駆動部は、少なくとも、前記可動接点を前記固定接点の接触面に対して略垂直方向に動かして前記可動接点を前記固定接点に接離させる動作を行う第1の駆動部と、前記第1の駆動部により前記可動接点を前記固定接点に接触させた状態で、前記可動接点を前記固定接点の接触面に沿って滑らせる動作を行う第2の駆動部とを有すると共に、
前記第1の駆動部は、前記可動板の可動部分側とその可動部分に対向する前記基板側に配置され、
前記可動板は、前記可動板の先端を前方に移動させるように変形することが可能な変形部を有し、
前記第2の駆動部は、前記変形部の近傍に配置されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the micro contact switch of the present invention comprises:
A substrate,
A fixed contact formed on the substrate;
A movable plate having a movable portion formed on the substrate and bonded to the substrate side and a movable portion separated from the substrate;
A drive unit for driving the movable plate;
A movable contact formed to face the movable portion of the movable plate at a position away from the fixed contact on the substrate;
The drive unit includes at least a first drive unit that performs an operation of moving the movable contact in a direction substantially perpendicular to a contact surface of the fixed contact to bring the movable contact into and out of contact with the fixed contact; And a second drive unit that performs an operation of sliding the movable contact along the contact surface of the fixed contact in a state where the movable contact is in contact with the fixed contact by the drive unit .
The first driving unit is disposed on the movable part side of the movable plate and on the substrate side facing the movable part,
The movable plate has a deformable portion that can be deformed to move the tip of the movable plate forward,
The second driving unit is disposed in the vicinity of the deforming unit .

前記構成のマイクロ接点開閉器によれば、可動接点が固定接点から開離するときに摺動効果を得ることができ、通算開閉回数が増加したときに、接点同士が接着し、接点を開離できなくなるという問題が発生しにくくなり、長期使用が実現できる。
また、前記可動板の変形部の変形によって、前記可動板の先端を前方に移動させて、固定接点に接触させた状態で固定接点の接触面に沿って滑らせる。したがって、圧電式アクチュエータを用いないので、プロセスを簡略化できる。
また、前記可動接点を固定接点の接触面に沿って滑らせるときに強い押し付けで摺動を行うことができる。
According to the micro-contact switch having the above-described configuration, a sliding effect can be obtained when the movable contact is separated from the fixed contact. The problem that it becomes impossible to occur is less likely to occur, and long-term use can be realized.
Further, the tip of the movable plate is moved forward by the deformation of the deforming portion of the movable plate, and is slid along the contact surface of the fixed contact in a state where the tip is in contact with the fixed contact. Therefore, since a piezoelectric actuator is not used, the process can be simplified.
Further, when the movable contact is slid along the contact surface of the fixed contact, sliding can be performed with strong pressing.

また、一実施形態のマイクロ接点開閉器は、前記第2の駆動部により前記固定接点の接触面に沿って前記可動接点を滑らせるときに、前記固定接点と前記可動接点の接触面は、前記基板に対してほぼ平行であることを特徴とする。   Further, in the micro contact switch according to an embodiment, when the movable contact is slid along the contact surface of the fixed contact by the second driving unit, the contact surface of the fixed contact and the movable contact is It is characterized by being substantially parallel to the substrate.

前記実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、接触抵抗の安定した接点が得やすい。   According to the micro contact switch of the embodiment, it is easy to obtain a contact with stable contact resistance.

また、一実施形態のマイクロ接点開閉器は、前記第2の駆動部により前記固定接点の表面に沿って前記可動接点を滑らせるときに、前記固定接点と前記可動接点の接触面は、前記基板の表面に対して傾斜していることを特徴とする。   Further, in the micro contact switch according to an embodiment, when the movable contact is slid along the surface of the fixed contact by the second driving unit, the contact surface between the fixed contact and the movable contact is the substrate. It is characterized by being inclined with respect to the surface.

前記実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、同一の駆動部でかつ同一の駆動操作であっても、接触面の傾斜角により接点の押し付ける力及び固定接点の表面に沿った移動距離の異なるものが得られる。   According to the micro contact switch of the above embodiment, even with the same drive unit and the same drive operation, the contact pressing force and the moving distance along the surface of the fixed contact differ depending on the inclination angle of the contact surface. Is obtained.

また、一実施形態のマイクロ接点開閉器は、前記第1の駆動部が、主たる駆動力が前記基板の表面に対して略垂直方向に働くようにしていることを特徴とする。   In the micro contact switch according to one embodiment, the first driving unit is configured such that a main driving force works in a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate.

前記実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、基板の表面に対して略垂直方向に働く駆動力を発生させる静電式アクチュエータの電極が基板上の平面上に構成されるため、電極面積の確保や狭い電極間隔の形成が容易で、強い駆動力を得やすい。   According to the micro contact switch of the embodiment, the electrode of the electrostatic actuator that generates a driving force that works in a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate is configured on a plane on the substrate, so that the electrode area is ensured. In addition, it is easy to form a narrow electrode interval, and it is easy to obtain a strong driving force.

また、一実施形態のマイクロ接点開閉器は、前記変形部が、弾性変形する屈曲部であることを特徴とする。   In one embodiment, the micro contact switch is characterized in that the deforming portion is a bent portion that is elastically deformed.

前記実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、前記変形部に弾性変形する屈曲部を用いることによって、可動板が駆動した初期の段階では変形部をほとんど変形させずに可動板を基板側に接近させることができる。そして、可動接点が固定接点に接触した後に、変形部を大きく変形させることが可能となり、これにより接点開離のときに強い回復力が得られる。   According to the micro-contact switch of the embodiment, by using a bent portion that is elastically deformed as the deformable portion, the movable plate approaches the substrate side with almost no deformation of the deformable portion at the initial stage when the movable plate is driven. Can be made. And after a movable contact contacts a fixed contact, it becomes possible to deform | transform a deformation | transformation part greatly, and a strong recovery force is obtained at the time of contact separation by this.

また、一実施形態のマイクロ接点開閉器は、前記弾性変形する屈曲部が、前記可動接点と前記固定接点の対向する方向で、前記可動接点に対して前記固定接点とは反対側に少なくとも前記可動板の位置をずらすように設けられていることを特徴とする。   In one embodiment, the micro contact switch is configured such that the elastically deformed bent portion is at least movable on the opposite side of the movable contact in the direction in which the movable contact and the fixed contact face each other. It is provided so that the position of a board may be shifted.

前記実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、可動接点を固定接点の接触面に沿って移動させる距離をより長く得ることができる。   According to the micro contact switch of the embodiment, the distance for moving the movable contact along the contact surface of the fixed contact can be obtained longer.

また、一実施形態のマイクロ接点開閉器は、前記可動板が、前記第1の駆動部により前記可動板の駆動を開始した後に前記基板側に接する中間支点を有することを特徴とする。   Moreover, the micro contact switch according to one embodiment is characterized in that the movable plate has an intermediate fulcrum that contacts the substrate side after the first drive unit starts driving the movable plate.

前記実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、可動接点が固定接点に押し付けられるときにバネの弱い支持部分付近の座屈をふせぎながら強い摺動力を与えることができる。   According to the micro contact switch of the embodiment, when the movable contact is pressed against the fixed contact, a strong sliding force can be applied while preventing buckling in the vicinity of the supporting portion where the spring is weak.

また、一実施形態のマイクロ接点開閉器は、前記駆動部に、静電式アクチュエータが用いられていることを特徴とする。   Moreover, the micro contact switch according to an embodiment is characterized in that an electrostatic actuator is used in the drive unit.

前記実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、他のアクチュエータ方式と比べ特殊な材料が不要なので、プロセスの整合性がよくコスト上昇を抑えることができる。   According to the micro contact switch of the above embodiment, a special material is not required as compared with other actuator systems, so that process consistency is good and cost increase can be suppressed.

また、一実施形態のマイクロ接点開閉器は、前記固定接点の接触面に沿って前記可動接点を滑らせるときに、前記静電式アクチュエータのうちの少なくとも1つは、プル・インさせられることを特徴とする。   In one embodiment, when the micro contact switch slides the movable contact along the contact surface of the fixed contact, at least one of the electrostatic actuators is pulled in. Features.

前記実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、安定したアクチュエータの動作で摺動させることができる。   According to the micro contact switch of the embodiment, it can be slid by a stable operation of the actuator.

また、一実施形態のマイクロ接点開閉器は、前記駆動部に、熱式アクチュエータが用いられていることを特徴とする。   Moreover, the micro contact switch according to one embodiment is characterized in that a thermal actuator is used for the drive unit.

前記実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、接点を開閉する静電式アクチュエータと別々に駆動させることができ、接点の耐久性を向上させることができる。   According to the micro contact switch of the embodiment, the contact can be driven separately from the electrostatic actuator that opens and closes the contact, and the durability of the contact can be improved.

また、一実施形態のマイクロ接点開閉器は、前記可動板が、高融点金属元素と他のもう1つの元素とが少なくとも含まれる材料からなることを特徴とする。   The micro contact switch according to one embodiment is characterized in that the movable plate is made of a material containing at least a refractory metal element and another element.

前記実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、組成比によって内部応力を制御した可動板が得られる。   According to the micro contact switch of the embodiment, a movable plate in which the internal stress is controlled by the composition ratio can be obtained.

また、一実施形態のマイクロ接点開閉器は、前記高融点金属元素が、タングステン、タンタル、モリブデン、チタンのいずれかであることを特徴とする。   In one embodiment of the present invention, the refractory metal element is any one of tungsten, tantalum, molybdenum, and titanium.

前記実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、弾性定数の高い可動板が得られる。   According to the micro contact switch of the embodiment, a movable plate having a high elastic constant can be obtained.

また、一実施形態のマイクロ接点開閉器は、前記可動板が、窒素、酸素および炭素のうちのいずれか1つの元素と高融点金属元素とが少なくとも含まれる材料からなることを特徴とする。   Moreover, the micro contact switch according to one embodiment is characterized in that the movable plate is made of a material containing at least one element of nitrogen, oxygen and carbon and a refractory metal element.

前記実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、反応性スパッタ法により室温程度の低温で容易に内部応力を制御した可動板が得られる。   According to the micro contact switch of the above embodiment, a movable plate in which internal stress is easily controlled at a low temperature of about room temperature by a reactive sputtering method can be obtained.

また、一実施形態のマイクロ接点開閉器は、半導体製造プロセスを用いて作成されていることが望ましい。   In addition, it is desirable that the micro contact switch according to one embodiment is manufactured using a semiconductor manufacturing process.

また、本発明の無線通信機器は、前記のいずれか1つのマイクロ接点開閉器と、送信部と、受信部と、前記送信部からの送信信号を電波として送信すると共に前記受信部への受信信号を電波として受信するためのアンテナとを備え、前記アンテナと前記送信部とを前記マイクロ接点開閉器を介して接続すると共に、前記アンテナと前記受信部とを前記マイクロ接点開閉器を介して接続することを特徴とする。   In addition, the wireless communication device of the present invention transmits any one of the above-described micro-contact switches, a transmission unit, a reception unit, a transmission signal from the transmission unit as a radio wave, and a reception signal to the reception unit. Is connected to the antenna and the transmitter via the micro contact switch, and the antenna and the receiver are connected to each other via the micro contact switch. It is characterized by that.

前記構成の無線通信機器によれば、送受信を切り替えるときに、マイクロ接点開閉器の接点が接着しにくく、接点の劣化が少ない無線通信機器が得られる。   According to the wireless communication device having the above-described configuration, when switching between transmission and reception, the contact of the micro contact switch is difficult to adhere and a wireless communication device with little deterioration of the contact can be obtained.

また、本発明の無線通信機器は、前記のいずれか1つのマイクロ接点開閉器と、送信部と、受信部と、前記送信部からの送信信号を電波として送信するとともに前記受信部への受信信号を電波として受信するための複数のアンテナとを備え、前記複数のアンテナと前記受信部を前記マイクロ接点開閉器を介して夫々接続し、前記マイクロ接点開閉器のいずれか1つを閉じて前記複数のアンテナのうちの1つと前記受信部を接続することを特徴とする。   In addition, the wireless communication device of the present invention transmits any one of the above-described micro-contact switch, transmission unit, reception unit, and a transmission signal from the transmission unit as a radio wave and a reception signal to the reception unit. A plurality of antennas for receiving radio waves as radio waves, connecting the plurality of antennas and the receiving unit via the micro contact switch, respectively, and closing any one of the micro contact switches The receiving unit is connected to one of the antennas.

前記構成の無線通信機器によれば、受信状態に応じてアンテナを切り替えるときに、マイクロ接点開閉器の接点が接着しにくく、接点の劣化が少ない無線通信機器が得られる。   According to the wireless communication device having the above-described configuration, when the antenna is switched according to the reception state, it is possible to obtain a wireless communication device in which the contact of the micro contact switch is difficult to adhere and the contact is less deteriorated.

以上より明らかなように、本発明のマイクロ接点開閉器によれば、通算開閉回数が増加しても、接点同士が接着して接点が開離できなくなるのを防止できると共に、基板上に集積回路の一部として組み込みが可能なマイクロ接点開閉器を実現することができる。   As is clear from the above, according to the micro contact switch of the present invention, even if the total number of times of opening and closing is increased, it is possible to prevent the contacts from adhering to each other and prevent the contacts from being separated, and to provide an integrated circuit on the substrate. It is possible to realize a micro-contact switch that can be incorporated as a part of.

また、本発明の無線通信機器によれば、受信状態のよいアンテナを選択するためのアンテナの切り替えや、アンテナとの接続を受信部か送信部のいずれかに切り替えるために本発明のマイクロ接点開閉器を用いることで、アンテナ切り替えや送受信の切り替え時の接点が接着しにくく、接点の劣化が少ない信頼性の高い無線通信機器を実現することができる。   In addition, according to the wireless communication device of the present invention, the switching of the antenna for selecting an antenna with good reception state, and the switching of the micro contact of the present invention to switch the connection with the antenna to either the receiving unit or the transmitting unit. By using the device, it is possible to realize a highly reliable wireless communication device in which contacts at the time of antenna switching and transmission / reception switching are difficult to adhere and contact deterioration is small.

以下に本発明の好適な実施形態について添付の図面を参照して説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態のマイクロ接点開閉器の構成を示す断面図である。図1(a)は非駆動時を示し、図1(b)の実線は駆動部116の駆動時を示し、点線は駆動部119の駆動時を示している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the micro contact switch according to the first embodiment of the present invention. 1A shows the non-driving time, the solid line in FIG. 1B shows the driving time of the driving unit 116, and the dotted line shows the driving time of the driving unit 119.

この第1の実施形態のマイクロ接点開閉器は、図1(a)に示すように、基板110と、この基板110上に形成された固定接点115と、基板110上に形成され、基板110側に支持部(駆動部119)を介して接合した支持部分127と基板110から離れた可動部分128を有する可動板113と、可動板113を駆動する駆動部116および119と、基板110上に形成された固定接点115と離れた位置で対向するように、可動板113の可動部分128に形成された可動接点114を備えている。   As shown in FIG. 1A, the micro contact switch according to the first embodiment is formed on a substrate 110, a fixed contact 115 formed on the substrate 110, and a substrate 110 side. Formed on the substrate 110, a support plate 127 joined via a support unit (drive unit 119), a movable plate 113 having a movable part 128 separated from the substrate 110, drive units 116 and 119 for driving the movable plate 113, and the substrate 110. A movable contact 114 formed on the movable portion 128 of the movable plate 113 is provided so as to face the fixed contact 115 formed at a distance.

前記基板110は、絶縁膜を形成したシリコン基板あるいはGaAs基板、または、アルミナなどのセラミック基板、あるいはガラスエポキシ樹脂などの絶縁材料からなる基板のうちのいずれかから選択される基板であって、その上に導電性を有する材料からなる固定接点115などを形成している。   The substrate 110 is a substrate selected from any of a silicon substrate or a GaAs substrate on which an insulating film is formed, a ceramic substrate such as alumina, or a substrate made of an insulating material such as glass epoxy resin. A fixed contact 115 made of a conductive material is formed thereon.

ここで、駆動部116には、基板110側に形成された下部固定電極118と、可動板113側に形成された上部可動電極117で構成された静電式アクチュエータを用いている。駆動部119には、下部電極層126と、すべり変形型の圧電部材からなる圧電体層125と、上部電極層124で構成された圧電式アクチュエータを用いている。前記駆動部119が支持部を兼ねている。   Here, an electrostatic actuator composed of a lower fixed electrode 118 formed on the substrate 110 side and an upper movable electrode 117 formed on the movable plate 113 side is used for the driving unit 116. The driving unit 119 uses a piezoelectric actuator composed of a lower electrode layer 126, a piezoelectric layer 125 made of a sliding deformation type piezoelectric member, and an upper electrode layer 124. The drive unit 119 also serves as a support unit.

前記駆動部116の上部可動電極117と下部固定電極118との間、並びに、駆動部119の上部電極層124と下部電極層126との間に電位差が与えられていないとき、即ち非駆動時には、可動接点114と固定接点115、並びに、上部可動電極117と下部固定電極118がそれぞれ所定の距離で対向して開離した状態に保たれている。   When no potential difference is applied between the upper movable electrode 117 and the lower fixed electrode 118 of the driving unit 116 and between the upper electrode layer 124 and the lower electrode layer 126 of the driving unit 119, that is, when not driving, The movable contact 114 and the fixed contact 115, and the upper movable electrode 117 and the lower fixed electrode 118 are kept facing each other at a predetermined distance and separated.

この第1の実施形態におけるマイクロ接点開閉器の各部寸法の好適な一例を示すと、固定接点115及び下部固定電極118などの基板110上に形成された導電層の厚みは、1μmである。また、支持部(駆動部119)の長さは250μmであり、幅は250μmであり、高さは10μmである。また、可動板113の長さは約570μmであり、幅は約100μmであり、厚さは約2μmである。上部可動電極117および可動接点114の厚みは、1μmとなっている。   A preferred example of the dimensions of each part of the micro contact switch according to the first embodiment will be described. The thickness of the conductive layer formed on the substrate 110 such as the fixed contact 115 and the lower fixed electrode 118 is 1 μm. The length of the support part (drive part 119) is 250 μm, the width is 250 μm, and the height is 10 μm. The length of the movable plate 113 is about 570 μm, the width is about 100 μm, and the thickness is about 2 μm. The thickness of the upper movable electrode 117 and the movable contact 114 is 1 μm.

ここで、上部可動電極117と下部固定電極118との間に電位差が与えられる(以後この場合を駆動時と呼ぶことにする)。そうすると、両電極間に静電引力が発生し、図1(b)に示すように、上部可動電極117が下部固定電極118に引きつけられ、可動板113が撓むことによって固定接点115と可動接点114が接触する。このときに、駆動部119の上部電極層124と下部電極層126に電位差を与えて、駆動部119を駆動すると、点線で示したように、可動接点114を固定接点115の表面に沿って滑らせることができる。   Here, a potential difference is applied between the upper movable electrode 117 and the lower fixed electrode 118 (hereinafter, this case is referred to as driving). Then, electrostatic attractive force is generated between both electrodes, and as shown in FIG. 1B, the upper movable electrode 117 is attracted to the lower fixed electrode 118, and the movable plate 113 is bent, whereby the fixed contact 115 and the movable contact are formed. 114 contacts. At this time, when a potential difference is applied to the upper electrode layer 124 and the lower electrode layer 126 of the driving unit 119 to drive the driving unit 119, the movable contact 114 is slid along the surface of the fixed contact 115 as indicated by a dotted line. Can be made.

これにより、通算スイッチング回数が増加したときに、可動接点114と固定接点115が接着して、接点を開離できなくなるという問題を解決することができる。   Thereby, when the total number of times of switching increases, the problem that the movable contact 114 and the fixed contact 115 adhere to each other and the contact cannot be separated can be solved.

特開2003−249157号公報には、可動接点と固定接点の表面金属の硬度が異なるように表面層の金属組成を変えることにより、接点表面の摺動によって生じる接着を抑制する方法が開示されている。接着の抑制は、硬度の異なる金属面どうしでは、摺動により表面に傷が生成され接触面積が減少することによる。カンチレバー方式では、接点の摺動はわずかであるが、この第1の実施形態によれば、表面に沿って力を働かせ表面を移動させることができるため、金属の接触面が変動し、表面の接着を抑制するだけでなく、接点特性も安定化する。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-249157 discloses a method for suppressing adhesion caused by sliding of the contact surface by changing the metal composition of the surface layer so that the hardness of the surface metal of the movable contact and the fixed contact is different. Yes. Suppression of adhesion is due to the fact that metal surfaces having different hardnesses generate scratches on the surface due to sliding and the contact area decreases. In the cantilever method, the sliding of the contact is slight, but according to the first embodiment, the surface can be moved by applying a force along the surface. Not only suppresses adhesion, but also stabilizes contact characteristics.

ここでは、固定接点115の表面に沿って可動接点114を移動させるときに、これらの接触面は、基板110に平行になっている。これにより固定電極115及び可動接点114の金属膜を基板110に対して平行な面に形成するため、スパッタ法やメッキ法によって電極を形成するときに、緻密で均質かつ平坦な膜を容易に得やすく、接触抵抗の安定した膜を得やすい。   Here, when the movable contact 114 is moved along the surface of the fixed contact 115, these contact surfaces are parallel to the substrate 110. As a result, the metal film of the fixed electrode 115 and the movable contact 114 is formed on a plane parallel to the substrate 110. Therefore, when forming the electrode by sputtering or plating, a dense, uniform and flat film can be easily obtained. Easy to obtain a film with stable contact resistance.

さらに、図2は前記マイクロ接点開閉器の可動接点と固定接点の接触面が基板に対して傾斜する場合の構成を示している。図2(a)は可動部113の支持部側から外側に向かって徐々に低くなった傾斜面110aに固定接点115を設けた例であり、図2(b)は可動部113の支持部側から外側が低くなった段部110bの側面に固定接点115を設けた例であり、図2(c)は可動部113の支持部側から外側が徐々に高くなった傾斜面110cの側面に固定接点115を設けた例である。   Further, FIG. 2 shows a configuration when the contact surface of the movable contact and the fixed contact of the micro contact switch is inclined with respect to the substrate. FIG. 2A shows an example in which the fixed contact 115 is provided on the inclined surface 110a that gradually decreases from the support portion side of the movable portion 113 toward the outside, and FIG. 2B shows the support portion side of the movable portion 113. FIG. 2C shows an example in which the fixed contact 115 is provided on the side surface of the stepped portion 110b whose outer side is lowered from FIG. 2C. FIG. This is an example in which a contact 115 is provided.

図2(a)〜(c)に示すように、固定接点115の表面に沿って可動接点114を移動させるときに、これらの接触面が基板110に対して傾斜するように配置させることができる。この場合、基板110側に段差面を形成しなければならないが、これにより、平行な場合と比較して、固定接点115の表面に沿った可動接点114の移動距離を長くすることができる。傾斜する角度は、90度を超えて傾斜面をオーバーハング形状にすることも可能であるが、緻密で均質かつ平坦な電極膜の形成が困難となるため好ましくは110度までに設定される(90度を越えるとオーバーハング形状)。   As shown in FIGS. 2A to 2C, when the movable contact 114 is moved along the surface of the fixed contact 115, these contact surfaces can be arranged so as to be inclined with respect to the substrate 110. . In this case, it is necessary to form a stepped surface on the substrate 110 side. This makes it possible to lengthen the moving distance of the movable contact 114 along the surface of the fixed contact 115 as compared to the parallel case. The angle of inclination may exceed 90 degrees, and the inclined surface may have an overhang shape. However, since it becomes difficult to form a dense, homogeneous and flat electrode film, it is preferably set to 110 degrees ( Overhanging shape over 90 degrees).

さらに、例えば傾斜角を45度から0度(基板に平行)の範囲に低めに設定すれば、可動接点を固定接点に沿って移動させる距離よりも可動接点を固定接点に押し付ける力を強くした設定にすることができ、また、一方で傾斜角を45度から90度の範囲に高めに設定することで、可動接点を固定接点に押し付ける力を弱くして可動接点を固定接点に沿って移動させる距離を長くする設定にすることもできる。   Furthermore, for example, if the tilt angle is set to a low value in the range of 45 degrees to 0 degrees (parallel to the substrate), the setting for increasing the force for pressing the movable contact against the fixed contact is greater than the distance to move the movable contact along the fixed contact. On the other hand, by setting the inclination angle to a high range from 45 degrees to 90 degrees, the force for pressing the movable contact against the fixed contact is weakened, and the movable contact is moved along the fixed contact. It is also possible to set the distance longer.

これにより、同じ基板上に同じ接点材料で複数の接点を製造し、同一の駆動部でかつ同一の駆動操作をする場合であっても、それぞれの接点の電気的負荷や使用回数に合わせてそれぞれの接点の傾斜角を変えて、全体として、それぞれの接点の繰り返し利用回数が多くなるように最適化して製造することが可能となる。   This makes it possible to manufacture a plurality of contacts with the same contact material on the same substrate, and to perform the same drive operation with the same drive unit according to the electrical load and the number of times of use of each contact. As a whole, it is possible to optimize and manufacture so that the number of repeated use of each contact is increased.

ただし、駆動部116の主たる駆動力は、基板110に対してほぼ垂直方向に働くように構成されている。これにより、駆動力を発生させる静電式アクチュエータの下部固定電極118および上部可動電極117が基板110の平面上に構成することができ、電極面積の確保や狭い電極間隔の形成が容易で、強い駆動力が得やすい。   However, the main driving force of the driving unit 116 is configured to work in a substantially vertical direction with respect to the substrate 110. Accordingly, the lower fixed electrode 118 and the upper movable electrode 117 of the electrostatic actuator that generates the driving force can be configured on the plane of the substrate 110, and it is easy to secure an electrode area and form a narrow electrode interval, which is strong. Easy to obtain driving force.

この第1の実施形態では、駆動部116に静電式アクチュエータを用いたが、アクチュエータの方式は必ずしもこれに限るものではなく、垂直方向に可動板を駆動する力が得られるものであれば、可動板に圧電体材料を形成した圧電式であっても、可動板に熱膨張係数の異なる材料を組み合わせた熱式であっても、また、可動電極をコイルなどで発生した磁場で引き付ける磁場方式であっても同様の効果が得られることは明白である。   In the first embodiment, an electrostatic actuator is used for the drive unit 116. However, the method of the actuator is not necessarily limited to this, and any force capable of driving the movable plate in the vertical direction can be obtained. Whether it is a piezoelectric type with a piezoelectric material formed on the movable plate or a thermal type that combines materials with different thermal expansion coefficients on the movable plate, a magnetic field method that attracts the movable electrode with a magnetic field generated by a coil or the like However, it is obvious that the same effect can be obtained.

この第1の実施形態では、駆動部119に圧電式アクチュエータを用いたが、圧電体材料125と電極材料124および126を積層することにより駆動部119を形成できるため、基板110上への形成が容易であり、可動板113の支持部分127に形成できること、並びに、後述する第2の実施形態の図3〜図5に示すような変形部も不要なことから、マイクロ接点開閉器全体としての占有面積も小さく小型化できる。   In the first embodiment, a piezoelectric actuator is used for the drive unit 119. However, since the drive unit 119 can be formed by stacking the piezoelectric material 125 and the electrode materials 124 and 126, the formation on the substrate 110 is possible. Since it is easy and can be formed on the support portion 127 of the movable plate 113, and since the deformed portion as shown in FIGS. The area is small and the size can be reduced.

(第2の実施形態)
図3(a)は、本発明の第2の実施形態のマイクロ接点開閉器の構成を示す断面図である。この第2の実施形態のマイクロ接点開閉器は、図3(a)に示すように、基板10と、この基板10上に形成された固定接点15と、基板10上に形成され、基板10上に電極17を介して接合した支持部分8と基板10から離れた可動部分7を有する可動板13と、可動板13を駆動する駆動部6と、可動板13の可動部分7に基板10上に形成された固定接点15と離れた位置で対向するように形成された可動接点14を備えている。
(Second Embodiment)
Fig.3 (a) is sectional drawing which shows the structure of the micro contact switch of the 2nd Embodiment of this invention. As shown in FIG. 3A, the micro contact switch according to the second embodiment is formed on a substrate 10, a fixed contact 15 formed on the substrate 10, and a substrate 10. A movable plate 13 having a support portion 8 joined to the substrate 10 via an electrode 17 and a movable portion 7 separated from the substrate 10, a drive unit 6 for driving the movable plate 13, and a movable portion 7 of the movable plate 13 on the substrate 10. A movable contact 14 is provided so as to face the formed fixed contact 15 at a distance.

前記基板10は、絶縁膜を形成したシリコン基板あるいはGaAs基板、または、アルミナなどのセラミック基板、あるいはガラスエポキシ樹脂などの絶縁材料からなる基板のうちから選択される基板であって、その上に導電性を有する材料からなる固定接点15などが形成されている。   The substrate 10 is a substrate selected from a silicon substrate or a GaAs substrate on which an insulating film is formed, a ceramic substrate such as alumina, or a substrate made of an insulating material such as glass epoxy resin, and a conductive material thereon. A fixed contact 15 made of a material having a property is formed.

駆動部6に、基板10側に形成された下部固定電極16と、可動板13側に形成された上部可動電極19で構成された静電式アクチュエータを用いている。また、可動板13は、支持部8近傍に変形部18を有している。   The driving unit 6 uses an electrostatic actuator composed of a lower fixed electrode 16 formed on the substrate 10 side and an upper movable electrode 19 formed on the movable plate 13 side. Further, the movable plate 13 has a deformed portion 18 in the vicinity of the support portion 8.

駆動部6の上部可動電極19と下部固定電極16との間に電位差が与えられていないとき、即ち非駆動時には、可動接点14と固定接点15、並びに、上部可動電極19と下部固定電極16がそれぞれ所定の距離で対向して開離した状態に保たれている。   When no potential difference is applied between the upper movable electrode 19 and the lower fixed electrode 16 of the drive unit 6, that is, when not driven, the movable contact 14 and the fixed contact 15, and the upper movable electrode 19 and the lower fixed electrode 16 are Each is kept in a state of being separated and facing each other at a predetermined distance.

電極17は可動板13等の電位の制御に用いている。電極17の構成はこれに限るものではなく、可動板13の支持部分8の上部に配置し、基板10側に引き出してもよい。   The electrode 17 is used to control the potential of the movable plate 13 and the like. The configuration of the electrode 17 is not limited to this, and the electrode 17 may be disposed above the support portion 8 of the movable plate 13 and drawn out to the substrate 10 side.

この第2の実施形態におけるマイクロ接点開閉器の各部寸法の好適な一例を示す。固定接点15及び下部固定電極16などの基板上に形成された導電層の厚みは、6μmであり、支持部分8の長さは70μmであり、幅は100μmである。また、可動板13の長さは約570μmであり、幅は約200μmであり、厚さは約2μmである。また、変形部18の段差は約14μmである。上部可動電極19および可動接点14の厚みは、5μmとなっている。   The suitable example of each part dimension of the micro contact switch in this 2nd Embodiment is shown. The thickness of the conductive layer formed on the substrate such as the fixed contact 15 and the lower fixed electrode 16 is 6 μm, the length of the support portion 8 is 70 μm, and the width is 100 μm. The length of the movable plate 13 is about 570 μm, the width is about 200 μm, and the thickness is about 2 μm. Further, the step of the deformed portion 18 is about 14 μm. The thickness of the upper movable electrode 19 and the movable contact 14 is 5 μm.

ここで、この第2の実施形態の接点開閉動作について説明する。上部可動電極19と下部固定電極16との間に電位差が与えられると、両電極間に静電引力が発生し、図3(b)に示すように、上部可動電極19が下部固定電極16に引きつけられ、可動板13が撓むことによって固定接点15と可動接点14が接触する。このとき、少なくとも変形部18付近はこの段階で大きな変形がないように構造(支持部付近の局所的な弾性定数を低く)を設計してあり、主に支持部分8に近いところで可動板13が撓む。   Here, the contact opening / closing operation of the second embodiment will be described. When a potential difference is applied between the upper movable electrode 19 and the lower fixed electrode 16, an electrostatic attractive force is generated between the two electrodes, and the upper movable electrode 19 is connected to the lower fixed electrode 16 as shown in FIG. The fixed contact 15 and the movable contact 14 come into contact with each other when the movable plate 13 is attracted and bent. At this time, the structure (the local elastic constant near the support portion is low) is designed so that at least the deformation portion 18 is not greatly deformed at this stage, and the movable plate 13 is mainly located near the support portion 8. Bend.

さらに、上部可動電極19と下部固定電極16との間の電位差を高めると、図3(c)に示すように、可動板13の変形部18付近が大きく変形することによって、固定接点15と可動接点14が擦られる状態で、固定接点15の表面に沿って可動接点14を滑らせることができる。図3(a)〜図3(b)の状態までは、可動板13の復元力が小さいために低電圧で上部可動電極19と下部固定電極16を接近させることができる。そして、図3(b)〜図3(c)の状態までは、可動板13の復元力が大きくなるが、上部可動電極19と下部固定電極16が十分近づいているために、同じ復元力を有する別の可動板を図3(a)に示す上部可動電極と下部固定電極の非駆動時での位置から駆動する場合に比べ駆動電圧を低くすることができる。そして、固定接点15と可動接点14が開離するときには、可動板13の変形部18の変形による強い復元力により可動接点14が固定接点15に沿って滑らせてから開離させることができる。これにより、接点開離のときに可動板13に強い復元力が得られるとともに、固定接点15の表面に沿って移動させる力が働くために、通算スイッチング回数が増加したときに、固定接点15と可動接点14が接着して、接点を開離できなくなるという問題を解決することができる。   Further, when the potential difference between the upper movable electrode 19 and the lower fixed electrode 16 is increased, the vicinity of the deformed portion 18 of the movable plate 13 is greatly deformed as shown in FIG. With the contact 14 being rubbed, the movable contact 14 can be slid along the surface of the fixed contact 15. From the state of FIG. 3A to FIG. 3B, since the restoring force of the movable plate 13 is small, the upper movable electrode 19 and the lower fixed electrode 16 can be brought close to each other with a low voltage. 3 (b) to FIG. 3 (c), the restoring force of the movable plate 13 increases. However, since the upper movable electrode 19 and the lower fixed electrode 16 are sufficiently close to each other, the same restoring force is obtained. The drive voltage can be lowered compared to the case where another movable plate having the upper movable electrode and the lower fixed electrode shown in FIG. 3A is driven from a non-driven position. When the fixed contact 15 and the movable contact 14 are separated, the movable contact 14 can be made to slide after being slid along the fixed contact 15 by a strong restoring force due to the deformation of the deformable portion 18 of the movable plate 13. As a result, a strong restoring force is obtained on the movable plate 13 when the contact is separated, and a force to move along the surface of the fixed contact 15 acts. Therefore, when the total number of times of switching increases, The problem that the movable contact 14 adheres and the contact cannot be separated can be solved.

ここでは、固定接点15の表面に沿って可動接点14を滑らせるときに、これらの接触面は、基板10に平行になっている。これにより固定電極15及び可動接点14の金属膜は基板10に対して平行な面に形成されるため、スパッタ法やメッキ法によって電極を形成するときに、緻密で均質かつ平坦な膜を容易に得やすく、接触抵抗の安定した膜を得やすい。   Here, when the movable contact 14 is slid along the surface of the fixed contact 15, these contact surfaces are parallel to the substrate 10. As a result, since the metal film of the fixed electrode 15 and the movable contact 14 is formed on a plane parallel to the substrate 10, when forming the electrode by sputtering or plating, a dense, uniform and flat film can be easily formed. It is easy to obtain and it is easy to obtain a film with stable contact resistance.

ここで好ましくは、図3(b)に示すように、可動接点14を備えた可動板13の先端部は、固定接点15に対してやや斜めに接触させらせる。これにより、図3(c)に示すように、さらに可動板13の変形部18付近を大きく変形させて可動接点14を固定接点15に押し付けながら滑らせる場合に、可動接点14が固定接点15から離れないように確実に接触させることができる。   Here, preferably, as shown in FIG. 3 (b), the tip of the movable plate 13 provided with the movable contact 14 is brought into contact with the fixed contact 15 at an angle. As a result, as shown in FIG. 3C, when the vicinity of the deformed portion 18 of the movable plate 13 is further greatly deformed and slid while pressing the movable contact 14 against the fixed contact 15, the movable contact 14 is moved from the fixed contact 15. It can be made to contact reliably so as not to leave.

さらに、第1の実施形態と同様に、図2(a)〜(c)に示すように、固定接点の表面に沿って可動接点を移動させるときに、これらの接触面が基板に対して傾斜するように配置させることができる。基板側に段差面を形成しなければならないが、これにより、平行な場合と比較して、固定接点の表面に沿った可動接点の移動距離を長くすることができる。また、傾斜する角度は90度を超えて傾斜面をオーバーハング形状にすることも可能であるが、緻密で均質かつ平坦な電極膜の形成が困難となるため好ましくは110度までに設定される(90度を越えるとオーバーハング形状)。   Further, as in the first embodiment, as shown in FIGS. 2A to 2C, when the movable contact is moved along the surface of the fixed contact, these contact surfaces are inclined with respect to the substrate. Can be arranged. Although the step surface must be formed on the substrate side, the moving distance of the movable contact along the surface of the fixed contact can be increased as compared with the parallel surface. In addition, the angle of inclination can exceed 90 degrees, and the inclined surface can be formed in an overhang shape. However, since it becomes difficult to form a dense, homogeneous and flat electrode film, it is preferably set to 110 degrees. (Over-hang shape when over 90 degrees).

さらに、例えば傾斜角を45度から0度(基板に平行)の範囲に低めに設定すれば、可動接点を固定接点に沿って移動させる距離よりも可動接点を固定接点に押し付ける力を強くした設定にすることができ、また、一方で傾斜角を45度から90度の範囲に高めに設定することで、可動接点を固定接点に押し付ける力を弱くして可動接点を固定接点に沿って移動させる距離を長くする設定にすることもできる。これにより、同じ基板上に同じ接点材料で複数の接点を製造する場合であっても、それぞれの接点の電気的負荷や使用回数に合わせてそれぞれの接点の傾斜角を変えて、全体として、それぞれの接点の繰り返し利用回数が多くなるように最適化して製造することが可能となる。   Furthermore, for example, if the tilt angle is set to a low value in the range of 45 degrees to 0 degrees (parallel to the substrate), the setting for increasing the force for pressing the movable contact against the fixed contact is greater than the distance to move the movable contact along the fixed contact. On the other hand, by setting the inclination angle to a high range from 45 degrees to 90 degrees, the force for pressing the movable contact against the fixed contact is weakened, and the movable contact is moved along the fixed contact. It is also possible to set the distance longer. As a result, even when manufacturing multiple contacts with the same contact material on the same substrate, the inclination angle of each contact is changed according to the electrical load and the number of uses of each contact, It is possible to optimize and manufacture such that the number of repeated use of the contact is increased.

図3(a)に示すように、駆動部6は、下部固定電極16および上部可動電極19が基板10に対してほぼ平行に形成されており、駆動部6の主たる駆動力は、基板に対してほぼ垂直な方向に働くよう構成されている。このマイクロ接点開閉器によれば、駆動力を発生させる電極が基板10上に平行な平面上に構成されるため、電極面積の確保や狭い電極間隔の形成が容易となり、強い駆動力が得られる駆動部を作製しやすくなる。   As shown in FIG. 3A, the driving unit 6 has a lower fixed electrode 16 and an upper movable electrode 19 formed substantially parallel to the substrate 10, and the main driving force of the driving unit 6 is relative to the substrate. Are configured to work in a substantially vertical direction. According to this micro-contact switch, since the electrodes for generating the driving force are configured on a plane parallel to the substrate 10, it is easy to secure the electrode area and form a narrow electrode interval, and a strong driving force can be obtained. It becomes easy to manufacture the drive unit.

この第2の実施形態では、図1に示す第1の実施形態のように、可動接点を固定接点に沿って滑らせるための駆動力を与える圧電式アクチュエータを使用していないが、可動板13に変形部18を形成することによって、垂直方向に駆動する静電式アクチュエータの駆動部6で垂直方向のみでなく、基板10の接触面に対して水平方向の働く駆動力を発生させることができる。したがって、圧電式アクチュエータを用いないので、圧電体材料を用いなくてもよくプロセスを簡便化できる。   In the second embodiment, unlike the first embodiment shown in FIG. 1, a piezoelectric actuator that provides a driving force for sliding the movable contact along the fixed contact is not used. By forming the deforming portion 18 in the vertical direction, the driving portion 6 of the electrostatic actuator that drives in the vertical direction can generate a driving force that works not only in the vertical direction but also in the horizontal direction on the contact surface of the substrate 10. . Therefore, since the piezoelectric actuator is not used, the process can be simplified without using a piezoelectric material.

変形部18には、図3(a)に示すように、直線的な折れ曲がり構造を用いているが、曲面的な折れ曲がり構造や、波型面あるいは凹凸面などから構成されてもよい。これらの弾性変形可能な屈曲部を用いても可動板13の中で変形部18の弾性定数をやや高めにすることができ、可動板13が駆動した初期の段階では変形部18をほとんど変形させずに可動板13を基板10側に接近させることができる。そして、可動接点14が固定接点15に接触した後に、変形部18を大きく変形させることができる。これにより、接点開離のときに強い回復力が得られる。   As shown in FIG. 3A, the deformed portion 18 has a linear bent structure, but may be formed of a curved bent structure, a corrugated surface, or an uneven surface. Even if these elastically deformable bent portions are used, the elastic constant of the deformable portion 18 in the movable plate 13 can be slightly increased, and the deformable portion 18 is almost deformed at the initial stage when the movable plate 13 is driven. Therefore, the movable plate 13 can be brought closer to the substrate 10 side. And after the movable contact 14 contacts the fixed contact 15, the deformation | transformation part 18 can be deform | transformed largely. As a result, a strong recovery force can be obtained when the contacts are separated.

また、図3(a)に示すように、可動板13が、可動接点14と固定接点15の対向する方向で、可動接点14に対して固定接点15とは反対側の方向にずれる様に、あるいは可動板13と基板10との距離が広がる様に、あるいは上部駆動電極19と下部固定電極16が広がる様に形成されている。これにより、可動接点14を固定接点15の表面に沿って移動させる距離をより長く得ることができる。   Further, as shown in FIG. 3 (a), the movable plate 13 is displaced in the direction opposite to the fixed contact 15 with respect to the movable contact 14 in the direction in which the movable contact 14 and the fixed contact 15 face each other. Alternatively, it is formed so that the distance between the movable plate 13 and the substrate 10 is increased, or the upper drive electrode 19 and the lower fixed electrode 16 are expanded. Thereby, it is possible to obtain a longer distance for moving the movable contact 14 along the surface of the fixed contact 15.

駆動部6は、図3(a)に示すように、変形部18の近傍に形成されることが望ましい。これにより、駆動力を効率よく変形部18の変形に利用することができ、可動接点14を固定接点15に沿って滑らせるときに強い押し付けで摺動を行うことができる。   As shown in FIG. 3A, the driving unit 6 is preferably formed in the vicinity of the deforming unit 18. Accordingly, the driving force can be efficiently used for the deformation of the deformable portion 18, and when the movable contact 14 is slid along the fixed contact 15, sliding can be performed with strong pressing.

なお、駆動部の位置は、変形部近傍であればよく、変形部に対して可動接点14側でなくてもかまわない。例えば、図4はこの第2の実施形態のマイクロ接点開閉器において変形部の配置の異なる場合の断面図を示し、図4(a)は非駆動時を示し、図4(b)は駆動途中を示し、図4(c)は駆動時を示している。このマイクロ接点開閉器は、図4(a)に示すように、基板10と、この基板10上に形成された固定接点15と、基板10上に形成され、基板10上に電極17を介して接合した支持部分38と基板10から離れた変形部48を有する可動板43と、可動板43を駆動する駆動部36と、可動板43の変形部48に基板10上に形成された固定接点15と離れた位置で対向するように形成された可動接点14を備えている。   Note that the position of the driving unit may be in the vicinity of the deforming unit, and may not be on the movable contact 14 side with respect to the deforming unit. For example, FIG. 4 shows a cross-sectional view of the micro contact switch according to the second embodiment when the arrangement of the deformed portions is different, FIG. 4 (a) shows a non-driven state, and FIG. FIG. 4C shows the driving state. As shown in FIG. 4 (a), this micro contact switch is formed on a substrate 10, a fixed contact 15 formed on the substrate 10, and on the substrate 10 with an electrode 17 interposed therebetween. A movable plate 43 having a deformed portion 48 separated from the bonded support portion 38 and the substrate 10, a drive unit 36 for driving the movable plate 43, and a fixed contact 15 formed on the substrate 10 at the deformed portion 48 of the movable plate 43. And a movable contact 14 formed so as to be opposed to each other.

図4(a)に示すように、駆動部36が変形部48に対して支持部分38側であっても、その位置が変形部48近傍であれば、図4(b)および図4(c)に示すように、駆動力を効率よく変形部48の変形に利用することができ、可動接点14を固定接点15に沿って滑らせるときに強い押し付けで摺動を行うことができる。   As shown in FIG. 4 (a), even if the drive unit 36 is on the support portion 38 side with respect to the deformable portion 48, as long as the position is in the vicinity of the deformable portion 48, FIG. ), The driving force can be efficiently used for the deformation of the deformation portion 48, and when the movable contact 14 is slid along the fixed contact 15, sliding can be performed with strong pressing.

しかし、図4(a)に示すように配置した場合、駆動部36の駆動力を必要な大きさにするためには、上部可動電極49および下部固定電極46の面積を大きくする必要があり、変形部48の屈曲部の角度をあまり大きくすることができず、図3に示すマイクロ接点開閉器に比べて可動接点14の水平方向の移動距離が小さくなってしまう。したがって、好ましくは、図3に示すように変形部や駆動部を配置したほうがよい。   However, when arranged as shown in FIG. 4A, the area of the upper movable electrode 49 and the lower fixed electrode 46 needs to be increased in order to increase the driving force of the driving unit 36 to a required level. The angle of the bent portion of the deformable portion 48 cannot be increased so much that the moving distance of the movable contact 14 in the horizontal direction becomes smaller than that of the micro contact switch shown in FIG. Therefore, it is preferable to arrange the deforming part and the driving part as shown in FIG.

さらに好適な実施形態では、図5(a)に示すように、可動板63は、中間支点59を備えており、可動板63を駆動部56を用いて駆動させるときに途中で基板10側に接するようになっている。接触するタイミングは、可動接点14が固定接点15に接触する前後がよいが、好ましくは、可動接点14が固定接点15に接触した少し後がよい。こうすることによって、図5(b)に示すように、中間支点59が接触した段階での上部可動電極69と下部固定電極66との間隔は狭くなっており、中間支点59が基板10に接触した後の押し込みに必要な駆動電圧を低くすることができる。ただし、遅すぎるとバネの弱い支持部付近への負担が大きくなり、座屈発生の原因となるので、可動接点14が固定接点15に接触した直後が好ましい。これにより、図5(c)に示すように、可動接点14が固定接点15に押し付けられるときに、バネの弱い支持部付近の座屈を防ぎながら強い摺動力を与えることができる。   In a more preferred embodiment, as shown in FIG. 5A, the movable plate 63 has an intermediate fulcrum 59, and when the movable plate 63 is driven using the drive unit 56, the movable plate 63 is moved to the substrate 10 side. It comes to touch. The contact timing may be before or after the movable contact 14 contacts the fixed contact 15, but preferably a little after the movable contact 14 contacts the fixed contact 15. As a result, as shown in FIG. 5B, the distance between the upper movable electrode 69 and the lower fixed electrode 66 at the stage where the intermediate fulcrum 59 is in contact is narrowed, and the intermediate fulcrum 59 is in contact with the substrate 10. The drive voltage required for the subsequent push-in can be lowered. However, if it is too late, the burden on the vicinity of the supporting portion where the spring is weak becomes large and causes buckling. Therefore, it is preferable immediately after the movable contact 14 contacts the fixed contact 15. As a result, as shown in FIG. 5C, when the movable contact 14 is pressed against the fixed contact 15, a strong sliding force can be applied while preventing buckling in the vicinity of the weak support portion of the spring.

前記可動板63の支持部分58を、電極17,支持部52を介して基板10に接合している。この支持部52は、可動板63と基板10との距離を十分確保するためのスペーサーの役割をしているが、可動部63の形状で距離が確保できれば支持部52はなくてもよい。   The support portion 58 of the movable plate 63 is joined to the substrate 10 via the electrode 17 and the support portion 52. The support portion 52 serves as a spacer for ensuring a sufficient distance between the movable plate 63 and the substrate 10, but the support portion 52 may not be provided as long as the distance can be ensured by the shape of the movable portion 63.

さらに好ましくは、図3(c),図4(c),図5(c)に示すように、固定接点15との接触後に可動接点14を押し付けるときに、それぞれの駆動部6,36,56の静電式アクチュエータは、上部可動電極と下部固定電極が接触するまで駆動される。このように静電式アクチュエータの電極が近づいて接触することをプル・インという。プル・インさせられなくても可動接点14に横方向に滑らせることができるが、プル・イン状態まで駆動することによって、上部可動電極の位置が安定するため、安定したアクチュエータ動作で摺動させることができる。   More preferably, as shown in FIGS. 3 (c), 4 (c), and 5 (c), when the movable contact 14 is pressed after contact with the fixed contact 15, the respective drive units 6, 36, 56 are used. The electrostatic actuator is driven until the upper movable electrode and the lower fixed electrode come into contact with each other. The approaching and contacting of the electrodes of the electrostatic actuator in this way is called pull-in. Even if it is not pulled in, it can be slid to the movable contact 14 in the lateral direction, but by driving to the pull-in state, the position of the upper movable electrode is stabilized, so that it is slid by a stable actuator operation. be able to.

また、例えば、図5に示す変形部68を可動板63の長さ方向に複数備えることもできる。これにより、構造および操作はやや複雑になるが、駆動する駆動部の数を変えることによって摺動距離を長くしたり、摺動位置を変えたりすることも可能となり、接触抵抗の安定化あるいは接触抵抗の劣化抑制などに効果がある。   Further, for example, a plurality of deforming portions 68 shown in FIG. 5 can be provided in the length direction of the movable plate 63. This makes the structure and operation somewhat complicated, but it is also possible to increase the sliding distance or change the sliding position by changing the number of driving units to drive, stabilizing contact resistance or contact It is effective in suppressing resistance degradation.

さらに、本発明の実施形態によれば、可動接点14と固定接点15が接着した場合においても、静電式アクチュエータの駆動力を強弱させることで、固定接点15の表面に沿って可動接点14が移動する方向、あるいは移動させる力の大きさを変えることが可能となり、一方向のみに力を加える場合に比べ、接着からの回復が容易となる。これにより、接点の開閉をより繰り返し行なえるようになる。   Furthermore, according to the embodiment of the present invention, even when the movable contact 14 and the fixed contact 15 are bonded, the movable contact 14 is moved along the surface of the fixed contact 15 by increasing or decreasing the driving force of the electrostatic actuator. The direction of movement or the magnitude of the force to be moved can be changed, and recovery from adhesion is facilitated as compared with the case where force is applied only in one direction. As a result, the contact can be opened and closed more repeatedly.

ここで、本発明における接点の摺動の効果について説明する。   Here, the effect of sliding of the contacts in the present invention will be described.

図11に示すような従来のマイクロ接点開閉器の可動板103においても、可動接点104が固定接点105に接触するときには、僅かに傾きを持って接触するため、さらに押しつけるときに、僅かに摺動が起こる可能性がある。しかし、実際には殆ど摺動は発生しない。仮に可動板103の長さを570μmとし、可動接点104と固定接点105のギャップを15μmとした場合を例に説明すると、可動接点104が固定接点105に接触し、さらに押し込まれるときに摩擦がなく表面を滑らかに滑ると仮定しても、可動接点104の固定接点105の表面に沿った移動距離は50nmに満たない。実際には、表面の摩擦があるため、移動は殆どないといってよい。   Also in the movable plate 103 of the conventional micro-contact switch as shown in FIG. 11, when the movable contact 104 comes into contact with the fixed contact 105, it contacts with a slight inclination. Can happen. However, in practice, almost no sliding occurs. As an example, assuming that the length of the movable plate 103 is 570 μm and the gap between the movable contact 104 and the fixed contact 105 is 15 μm, there is no friction when the movable contact 104 comes into contact with the fixed contact 105 and is further pushed in. Even assuming that the surface slides smoothly, the moving distance of the movable contact 104 along the surface of the fixed contact 105 is less than 50 nm. In fact, it can be said that there is almost no movement due to surface friction.

これに対して、図5に示す本発明の実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、可動接点14を固定接点15に押し込むときに、変形部68が変形するため、一つの変形部68で可動接点14を固定接点15に沿って5μmから10μm程度移動させることができる。しかも、前述のように強い摺動力が持たせることも可能なため、アーク放電などによる電極劣化に対しても摺動を繰り返すことによって劣化の程度を低減することも可能となる。また、開離操作のときにも表面に沿った方向に力を与えることも可能となるため、接着防止に効果がある。   On the other hand, according to the micro contact switch according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 5, when the movable contact 14 is pushed into the fixed contact 15, the deformable portion 68 is deformed. The contact 14 can be moved along the fixed contact 15 by about 5 μm to 10 μm. Moreover, since it is possible to give a strong sliding force as described above, it is possible to reduce the degree of deterioration by repeating the sliding against electrode deterioration due to arc discharge or the like. In addition, it is possible to apply force in the direction along the surface even during the opening operation, which is effective in preventing adhesion.

特開平9−245564号公報には、導体部と絶縁部を平行に並べた摺動板を2枚接触させ、面と平行に動かして、導体部同士を接触させたり、導体部と絶縁部を接触させたりすることによって、アーク放電を防止しながら電流を流したり遮断したりするスイッチが開示されている。しかしながら、導体部と絶縁部の両方に耐磨耗性に優れた材料が必要なため、材料プロセスが複雑あるいは高コストになる上、潤滑剤を用いるなどの磨耗の少ない摺動を行なう必要があるため、強い摺動による接触抵抗の安定回復は行なえない。また、導体部と絶縁部を繰り返し往復しながら接点の開閉を行なうために、スイッチングが繰り返されたときに、摺動により僅かでも磨耗が発生すると隣接する導体部と絶縁部に互いに影響しあうため、オン時の抵抗増大やオフ時の耐圧の劣化という問題が発生しやすくなる。   In Japanese Patent Laid-Open No. 9-245564, two sliding plates in which a conductor portion and an insulating portion are arranged in parallel are brought into contact with each other and moved in parallel with the surface to bring the conductor portions into contact with each other, or between the conductor portion and the insulating portion. There has been disclosed a switch that allows an electric current to flow or shut off while preventing arc discharge by making contact. However, since both the conductor part and the insulating part require a material with excellent wear resistance, the material process becomes complicated or expensive, and it is necessary to perform sliding with less wear such as using a lubricant. Therefore, stable recovery of contact resistance due to strong sliding cannot be performed. In addition, since the contacts are opened and closed while reciprocating between the conductor part and the insulating part, when switching is repeated, even if slight wear occurs due to sliding, the adjacent conductor part and insulating part affect each other. In addition, problems such as an increase in resistance at the time of turning on and a deterioration in breakdown voltage at the time of turning off tend to occur.

しかし、本発明の実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、接点部分のみの摺動のため、材料プロセスも複雑にならず、隣接する絶縁部の磨耗によるオン抵抗の劣化を防ぐことができる。また、開離時には、完全に固定接点と可動接点が十分なギャップを隔てて離れるため、高くて安定した耐圧が得られる。   However, according to the micro contact switch according to the embodiment of the present invention, only the contact portion slides, so that the material process is not complicated, and deterioration of on-resistance due to wear of the adjacent insulating portion can be prevented. Further, at the time of separation, the fixed contact and the movable contact are completely separated by a sufficient gap, so that a high and stable breakdown voltage can be obtained.

次に、この第2の実施形態の図5に示すマイクロ接点開閉器を半導体製造プロセスを用いて製造する方法について説明する。図6はそのマイクロ接点開閉器の工程断面図を示している。以下、この図面に基づいて説明する。   Next, a method for manufacturing the micro contact switch shown in FIG. 5 of the second embodiment using a semiconductor manufacturing process will be described. FIG. 6 shows a process cross-sectional view of the micro contact switch. Hereinafter, description will be made based on this drawing.

まず、図6(a)に示すように、絶縁膜が形成されたシリコン基板20の上に、固定接点21及び下部固定電極22などを含む第1の電極層を形成する領域以外の箇所にレジストを塗布し、めっき法またはスパッタ法を用いて固定接点21,下部固定電極22および電極23などを金合金で形成する。次に、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition:化学的気相成長)あるいは塗布法によってシリコン酸化膜を堆積し、レジストをマスクにしたフッ素系ガスによるドライエッチングでシリコン酸化膜をパターニングして犠牲層24を形成する。このとき、犠牲層24のテーパー形状は、レジストマスク下に形成されるアンダーカットを利用することにより形成される。そして、シリコン酸化膜25を堆積する。   First, as shown in FIG. 6A, a resist is formed on a portion other than a region where a first electrode layer including a fixed contact 21 and a lower fixed electrode 22 is formed on a silicon substrate 20 on which an insulating film is formed. Then, the fixed contact 21, the lower fixed electrode 22, the electrode 23, and the like are formed of a gold alloy by using a plating method or a sputtering method. Next, a silicon oxide film is deposited by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) or a coating method, and the sacrificial layer 24 is formed by patterning the silicon oxide film by dry etching using a fluorine-based gas with a resist as a mask. Form. At this time, the tapered shape of the sacrificial layer 24 is formed by utilizing an undercut formed under the resist mask. Then, a silicon oxide film 25 is deposited.

つぎに、図6(b)に示すように、レジストマスク26を用いてシリコン酸化膜25をエッチバックする(図中27,28の部分を除去)。   Next, as shown in FIG. 6B, the silicon oxide film 25 is etched back using the resist mask 26 (27 and 28 portions in the figure are removed).

さらに、図6(c)に示すように、レジストマスク26を除去した後、除去した部分27に導電材料からなる支持部31を形成する。次に、可動接点30及び上部可動電極29などを含む第2の電極層を形成する領域以外の箇所にレジストを塗布し、めっき法またはスパッタ法を用いて金合金とTiを堆積し、プラズマCVD法によりシリコン窒化膜を堆積し、可動接点30及び上部可動電極29などを形成する。そして、窒化タングステンを反応性スパッタ法により堆積して可動板32を形成する。次に、犠牲層24およびシリコン酸化膜25を除去することにより、図5に示すマイクロ接点開閉器が形成される。犠牲層の除去には、フッ化水素ガスを用いたドライエッチング法が適用できる。   Further, as shown in FIG. 6C, after removing the resist mask 26, a support portion 31 made of a conductive material is formed in the removed portion 27. Next, a resist is applied to a portion other than the region where the second electrode layer including the movable contact 30 and the upper movable electrode 29 is formed, and a gold alloy and Ti are deposited using a plating method or a sputtering method, and plasma CVD is performed. A silicon nitride film is deposited by the method, and the movable contact 30 and the upper movable electrode 29 are formed. Then, the movable plate 32 is formed by depositing tungsten nitride by a reactive sputtering method. Next, by removing the sacrificial layer 24 and the silicon oxide film 25, the micro contact switch shown in FIG. 5 is formed. A dry etching method using hydrogen fluoride gas can be applied to the removal of the sacrificial layer.

前記可動板32には、シリコン単結晶や、多結晶シリコン膜、アモルファスシリコン、SiGe膜、SiC膜、さらにはNi、タングステンなどの導電性材料、あるいは、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜のような絶縁性材料を用いることもできる(ただし、導電性を有する材料を用いる場合には、可動接点14と電気的に絶縁する必要がある)。ここでは、可動板13の好適な実施形態として、窒化タングステンを用いている。   The movable plate 32 includes a silicon single crystal, a polycrystalline silicon film, amorphous silicon, a SiGe film, a SiC film, a conductive material such as Ni or tungsten, or an insulating material such as a silicon oxide film or a silicon nitride film. It is also possible to use a conductive material (however, when a conductive material is used, it is necessary to be electrically insulated from the movable contact 14). Here, tungsten nitride is used as a preferred embodiment of the movable plate 13.

次に、タングステンなどの高融点金属に窒素を含有させた材料を用いることの効果について説明する。窒化タングステン膜は、反応性スパッタ法で堆積可能で、例えば、スパッタ圧力2Pa、RFパワー300W、Ar流量33.6sccm、N2流量8.4sccm、基板温度室温の条件で堆積できる。 Next, the effect of using a material containing nitrogen in a refractory metal such as tungsten will be described. The tungsten nitride film can be deposited by a reactive sputtering method. For example, the tungsten nitride film can be deposited under the conditions of a sputtering pressure of 2 Pa, an RF power of 300 W, an Ar flow rate of 33.6 sccm, an N 2 flow rate of 8.4 sccm, and a substrate temperature.

米国特許第6210988号公報には、LPCVD(低圧化学気相成長)法により製膜したSiGe膜を用いることで、ポリシリコン膜に比べて低温の550℃程度で残留応力を制御したマイクロ構造の形成が可能であることが開示されている。しかしながら、ここで用いた窒素を含有するタングステンの場合、スパッタ法を用いているので室温程度まで低温化することが可能となり、Si基板上にCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor:コンプリメンタリ・メタル・オキサイド・セミコンダクタ)プロセスで作製したLSI(Large Scale Integrated circuit:大規模集積回路)上のみならず、ガラス基板や樹脂基板など、Cu配線や低誘電率の有機絶縁膜などの耐熱性の低いプロセスを経た基板上にも、図5に示すようなマイクロ接点開閉器の作製が可能となる。また、他の金属材料と比較しても、例えばタングステン材料のみ場合、成長方向に膜質制御することが困難であるため、内部応力の制御が困難であり、また、外部から応力等の負荷がかかった場合には、クラッキングなどの欠陥が発生し、変形や破壊が起きやすくなってしまう。このように、接点開閉の繰り返し操作を行う可動板として必要な信頼性確保が困難であった。   In US Pat. No. 6,210,998, a SiGe film formed by LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) is used to form a microstructure having a residual stress controlled at about 550 ° C., which is lower than that of a polysilicon film. Is disclosed to be possible. However, in the case of tungsten containing nitrogen used here, since the sputtering method is used, it is possible to reduce the temperature to about room temperature, and a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor: Complementary Metal Oxide Semiconductor) is formed on the Si substrate. Substrates not only on LSI (Large Scale Integrated circuit) manufactured by the semiconductor process, but also through low heat resistance processes such as Cu wiring and low dielectric constant organic insulating films such as glass substrates and resin substrates In addition, it is possible to produce a micro contact switch as shown in FIG. Compared to other metal materials, for example, when only tungsten material is used, it is difficult to control the film quality in the growth direction, so it is difficult to control the internal stress, and a load such as stress is applied from the outside. In this case, defects such as cracking occur, and deformation and destruction are likely to occur. As described above, it has been difficult to ensure the reliability required for the movable plate that repeatedly performs opening and closing of the contacts.

しかし、タングステンに窒素を含有させた場合、N2分圧やスパッタ圧力などによって容易に膜組成などを変えることができる。押し込み式の薄膜試験装置で計測したところ、窒素の含有率を0%から60%程度まで変えることにより、ヤング率は360GPaから250GPa程度まで変化するが、それでもポリシリコンやSiGe膜よりも高いヤング率が得られることを確認している。 However, when nitrogen is contained in tungsten, the film composition and the like can be easily changed by N 2 partial pressure, sputtering pressure, or the like. When measured with an indentation type thin film test apparatus, the Young's modulus changes from 360 GPa to about 250 GPa by changing the nitrogen content from 0% to about 60%, but it still has a higher Young's modulus than polysilicon and SiGe films. Is confirmed to be obtained.

また、スパッタ圧力を変えることにより膜中の残留応力を引張応力から圧縮応力まで変化させることができた。このため、残留応力や組成の異なる層を、連続的、あるいは断続的に成長させることが可能になり、膜中の残留応力を殆どなくすことができた。また、成長方向に異なる組成や粒状態の膜を積層可能なため、外部からの応力等により欠陥が発生しても容易に膜を貫きにくくなり、クラッキングなどによる変形や破壊に対するマイクロ可動部の耐性を高めることができた。   Moreover, the residual stress in the film could be changed from tensile stress to compressive stress by changing the sputtering pressure. Therefore, layers having different residual stresses and compositions can be grown continuously or intermittently, and the residual stress in the film can be almost eliminated. In addition, since films with different compositions and grain states can be stacked in the growth direction, it is difficult to penetrate the film easily even if a defect occurs due to external stress, etc., and the resistance of the micro movable part to deformation and breakage due to cracking etc. I was able to increase.

ここでは、タングステンに窒素を含有させたが、この効果はこれに限るものではない。窒素のみでなく炭素や酸素を含有させたりすることは、反応性スパッタ法で容易に実施可能であり、同様の効果が期待できることは明らかである。また、タングステンのみでなくタンタルやモリブデン、チタン、ニッケル、アルミニウムなどの他の金属を適用しても同様の効果が期待できるが、高ヤング率が得られるタングステン、タンタル、モリブデン、チタンなどの高融点金属が片持ち梁(可動板113)の材料として好ましい。   Here, nitrogen is contained in tungsten, but this effect is not limited to this. It is obvious that the addition of not only nitrogen but also carbon and oxygen can be easily performed by the reactive sputtering method, and the same effect can be expected. The same effect can be expected by using not only tungsten but also other metals such as tantalum, molybdenum, titanium, nickel, and aluminum, but high melting points such as tungsten, tantalum, molybdenum, and titanium that can achieve high Young's modulus. Metal is preferable as a material for the cantilever (movable plate 113).

(第3の実施形態)
図7は本発明の第3の実施形態のマイクロ接点開閉器の構成を示す断面図である。この第3の実施形態のマイクロ接点開閉器は、図5(a)に示す第2の実施形態とほぼ同様の構成であるが、可動板63の駆動部に熱式アクチュエータ33が用いられている。図7において図5(a)と同一の構成部は同一参照番号を付している。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a micro contact switch according to a third embodiment of the present invention. The micro-contact switch according to the third embodiment has substantially the same configuration as that of the second embodiment shown in FIG. 5A, but a thermal actuator 33 is used for the drive part of the movable plate 63. . In FIG. 7, the same components as those in FIG. 5 (a) are denoted by the same reference numerals.

ここでは変形部68に可動板63よりも熱膨張係数の大きな材料としてニッケル膜34が形成されている。また、可動接点14を固定接点15に接触させる駆動部56には静電式アクチュエータが用いられている。   Here, the nickel film 34 is formed on the deformable portion 68 as a material having a larger thermal expansion coefficient than the movable plate 63. An electrostatic actuator is used for the drive unit 56 that brings the movable contact 14 into contact with the fixed contact 15.

前記可動接点14が固定接点15に接触したときに、ニッケル膜34に接続された例えば抵抗加熱型のマイクロヒーター(図示せず)でニッケル膜34あるいは変形部68付近を加熱し、熱式アクチュエータ33を駆動させると、変形部68が可動板63の段差を緩和するように可動板63の長さ方向に伸長する。これにより、可動接点14を固定接点15の表面に沿って移動させることができる。図5(a)の場合と比較して、駆動部56の静電式アクチュエータと熱式アクチュエータ33を別々に駆動させることができるので、摺動により接点の消耗が多い場合には、表面に沿った移動回数を減らして接点の開閉操作を繰り返すことが可能となり、接点の耐久性を向上させることができる。   When the movable contact 14 comes into contact with the fixed contact 15, the nickel film 34 or the vicinity of the deformed portion 68 is heated by, for example, a resistance heating type micro heater (not shown) connected to the nickel film 34, and the thermal actuator 33. Is driven, the deforming portion 68 extends in the length direction of the movable plate 63 so as to alleviate the step of the movable plate 63. Thereby, the movable contact 14 can be moved along the surface of the fixed contact 15. Compared to the case of FIG. 5A, the electrostatic actuator and the thermal actuator 33 of the drive unit 56 can be driven separately. It is possible to repeat the opening and closing operation of the contact by reducing the number of movements, and the durability of the contact can be improved.

さらに、図7(b)に示すように、熱式アクチュエータ33に、可動板63よりも熱膨張係数の小さな材料、例えばシリコン窒化膜35を備えることによっても変形部68を伸長させることができる。図7(a)に示したような熱膨張係数の大きなニッケル膜34と組み合わせることでより強い力で伸長させることも可能になる。   Further, as shown in FIG. 7B, the deformable portion 68 can be extended by providing the thermal actuator 33 with a material having a smaller thermal expansion coefficient than that of the movable plate 63, for example, the silicon nitride film 35. By combining with the nickel film 34 having a large thermal expansion coefficient as shown in FIG. 7A, the film can be extended with a stronger force.

図3から図5および図7に示すような実施形態において、それぞれの駆動機構6,36,56に使用している静電式アクチュエータを熱式アクチュエータに変えることも可能であるが、熱式アクチュエータでは接点開閉動作としては速度が遅いことから、ここでは静電式アクチュエータを採用している。   In the embodiments shown in FIGS. 3 to 5 and FIG. 7, it is possible to change the electrostatic actuator used in each drive mechanism 6, 36, 56 to a thermal actuator. However, since the speed of the contact opening / closing operation is slow, an electrostatic actuator is employed here.

(第4の実施形態)
図8は本発明の第4の実施形態のマイクロ接点開閉器の断面図を示しており、図8(a)は非駆動時を示し、図8(b)は駆動部98の駆動時を示し、図8(c)は駆動部99の駆動時を示している。この第4の実施形態のマイクロ接点開閉器は、図8(a)に示すように、可動板91の両端を支持部92,電極97を介して基板90上に接合しており、可動板91の中央に可動接点94と、基板90側に可動接点94と対向するように固定接点95が配置されている。そして、この接点部(94,95)の両側には、可動板91の駆動部として静電式アクチュエータ98及び99が備えられており、これらの2つの静電式アクチュエータを操作することにより、可動接点94を固定接点95に接離できるよう構成されている。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 shows a cross-sectional view of a micro contact switch according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 8 (a) shows a non-driven state, and FIG. 8 (b) shows a driven portion 98 driven. FIG. 8C shows the driving of the drive unit 99. In the micro contact switch according to the fourth embodiment, as shown in FIG. 8A, both ends of a movable plate 91 are joined to a substrate 90 via a support portion 92 and an electrode 97. The fixed contact 95 is disposed so as to face the movable contact 94 at the center and the movable contact 94 on the substrate 90 side. Further, electrostatic actuators 98 and 99 are provided on both sides of the contact portions (94, 95) as driving portions of the movable plate 91, and can be moved by operating these two electrostatic actuators. The contact 94 is configured to be able to contact and separate from the fixed contact 95.

次に、この第4の実施形態での接点開閉操作について説明する。まず、静電式アクチュエータ98,99のどちらか一つ、例えば、図8(b)に示すように、静電式アクチュエータ98を先に駆動して可動接点94を固定接点95に接触させた後、もう一方の静電式アクチュエータ99を駆動する。これにより、図8(c)に示すように、可動接点94を固定接点95に接した状態で固定接点95の表面に沿って移動させることができる。この第4の実施形態により、2つのアクチュエータを別々に駆動したり、交互に駆動させたりすることで、繰り返し向きを変えながら可動接点94を固定接点95の表面に沿って移動させることができ、接点の接触抵抗の劣化を抑制し、また、接点の接着を防ぎ接点の繰り返し使用可能回数を多くすることが可能となる。   Next, the contact opening / closing operation in the fourth embodiment will be described. First, after one of the electrostatic actuators 98 and 99, for example, as shown in FIG. 8B, the electrostatic actuator 98 is driven first to bring the movable contact 94 into contact with the fixed contact 95. The other electrostatic actuator 99 is driven. As a result, as shown in FIG. 8C, the movable contact 94 can be moved along the surface of the fixed contact 95 in a state of being in contact with the fixed contact 95. According to the fourth embodiment, by driving the two actuators separately or alternately, the movable contact 94 can be moved along the surface of the fixed contact 95 while repeatedly changing the direction. It is possible to suppress the deterioration of the contact resistance of the contact, and to prevent the adhesion of the contact and increase the number of times the contact can be used repeatedly.

さらには、2つの静電式アクチュエータ98,99の組み合わせた操作、つまり、2つの静電式アクチュエータ98,99の駆動力を合わせて可動接点94の固定接点95を押し付ける強さを制御でき、また、2つの静電式アクチュエータ98,99の駆動力の優劣によって可動接点94の移動の方向や距離を制御することが可能となる。これにより、接点にかかる電気的負荷や接点の劣化状況にあわせて接点の押し付ける力や摺動の程度を変えることができ、また、2つの静電式アクチュエータを同時に同じ駆動力で駆動させると、摺動を抑制した接点の開閉も可能となる。接点の状態や接点の負荷に応じてこれら接点開閉操作を切り替えることにより、接点の劣化を抑制し、また、接点の接着を抑制して接点の繰り返し使用可能回数を多くすることが可能となる。   Furthermore, the combined operation of the two electrostatic actuators 98 and 99, that is, the strength of pressing the fixed contact 95 of the movable contact 94 by combining the driving forces of the two electrostatic actuators 98 and 99 can be controlled. The direction and distance of movement of the movable contact 94 can be controlled by the superiority or inferiority of the driving forces of the two electrostatic actuators 98 and 99. This makes it possible to change the contact pressing force and the degree of sliding according to the electrical load applied to the contact and the deterioration of the contact, and when driving two electrostatic actuators simultaneously with the same driving force, It is also possible to open and close the contacts while suppressing sliding. By switching these contact opening / closing operations according to the contact state and the contact load, it is possible to suppress contact deterioration and to suppress contact adhesion and to increase the number of times the contact can be used repeatedly.

また、この第4の実施形態では、マイクロ可動部の駆動部に静電式アクチュエータを用いたが、駆動部はこれに限るものではなく、図1に示すような圧電式アクチュエータや図7に示すような熱式アクチュエータを接点の両側に配置しても同様の効果が得られることは明らかである。   In the fourth embodiment, the electrostatic actuator is used as the driving unit of the micro movable unit. However, the driving unit is not limited to this, and the piezoelectric actuator shown in FIG. 1 or the driving unit shown in FIG. It is clear that the same effect can be obtained even if such a thermal actuator is arranged on both sides of the contact.

(第5の実施形態)
図9は本発明の第5の実施形態のマイクロ接点開閉器の構成を示す断面図であり、図9(a)は非駆動時を示し、図9(b)は駆動部77の駆動時を示している。この第5の実施形態のマイクロ接点開閉器は、図9(a)に示すように、基板70上に、可動板78の中央にある支点部73でねじれ等により回転可能な状態に支持部72で支持されている。この可動板78の両端に可動接点71及び81を形成し、それぞれの可動接点78に対して基板70側に対向する位置に固定接点75及び74を夫々形成している。可動板78の駆動部は、支持部72の両側に配置されており、ここでは駆動部に静電式アクチュエータ80及び77が用いられている。そして、図5に示す第2の実施形態のように、可動板78には変形部82及び83を夫々形成している。
(Fifth embodiment)
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of the micro contact switch according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 9A shows a non-driven state, and FIG. Show. As shown in FIG. 9A, the micro-contact switch according to the fifth embodiment has a support portion 72 that can be rotated on a substrate 70 by twisting or the like at a fulcrum portion 73 at the center of the movable plate 78. It is supported by. Movable contacts 71 and 81 are formed at both ends of the movable plate 78, and fixed contacts 75 and 74 are formed at positions facing the movable substrate 78 on the substrate 70 side, respectively. The drive part of the movable plate 78 is arranged on both sides of the support part 72. Here, electrostatic actuators 80 and 77 are used for the drive part. Then, as in the second embodiment shown in FIG. 5, the movable plate 78 is formed with deformed portions 82 and 83, respectively.

これにより、静電式アクチュエータ80または77のいずれか一方、例えば図9(b)に示すように、静電式アクチュエータ77を駆動すると、駆動した静電式アクチュエータ77の側の可動接点81が固定接点74に接触し、さらに静電式アクチュエータ77を駆動させて変形部83を変形させることにより、固定接点74の表面に沿って移動するように、接点を閉じることができる。一方で、駆動しない静電式アクチュエータ80側の接点は開離状態となる。逆に静電式アクチュエータ80を駆動し、静電式アクチュエータ77を駆動しない状態にすると、可動接点71と固定接点75を接触させ、可動接点81と固定接点74は開離状態にすることができる。このように、この第5の実施形態によれば、2つの接点を切り替えて開閉することができる。   Accordingly, when one of the electrostatic actuators 80 and 77, for example, as shown in FIG. 9B, is driven, the movable contact 81 on the side of the driven electrostatic actuator 77 is fixed. By contacting the contact 74 and further driving the electrostatic actuator 77 to deform the deformation portion 83, the contact can be closed so as to move along the surface of the fixed contact 74. On the other hand, the contact on the side of the electrostatic actuator 80 that is not driven is in an open state. Conversely, when the electrostatic actuator 80 is driven and the electrostatic actuator 77 is not driven, the movable contact 71 and the fixed contact 75 are brought into contact with each other, and the movable contact 81 and the fixed contact 74 can be brought into a separated state. . Thus, according to the fifth embodiment, the two contacts can be switched and opened / closed.

また、この第5の実施形態のマイクロ接点開閉器では、可動板78が弾性体であるため、静電式アクチュエータ77及び80を同時に駆動することによって、両端の接点を同時に接触させることも可能である。これにより、両接点開離、いずれかの接点のみが接触、両接点接触の4通りのパターンの接点操作が可能となる。   In the micro contact switch according to the fifth embodiment, since the movable plate 78 is an elastic body, the contacts at both ends can be simultaneously brought into contact by simultaneously driving the electrostatic actuators 77 and 80. is there. As a result, it is possible to perform contact operations in four patterns: both contact opening, only one contact contacting, and both contact contacting.

さらに、この第5の実施形態のマイクロ接点開閉器では、図9に示すような2接点を交互に開閉するマイクロ接点開閉器において、支点部73と変形部82との間および支点部73と変形部83との間に静電式アクチュエータ79及び76を備えている。図9(a)に示すように、静電式アクチュエータ79及び76は、変形部82と可動接点71との間および変形部83と可動接点81との間に配置された静電式アクチュエータ80及び77に比べ、非駆動時の電極間隔が狭くなるように構成されている。これにより、例えば、可動接点81を固定接点74に接触させるときには、先に電極間隔の狭い静電式アクチュエータ76を駆動させることで、電極間隔の広い静電式アクチュエータ77を駆動させる場合に比べ低電圧で駆動させることができる。また、同じ電圧で駆動する場合においては、より高速の接触動作が可能となる。   Furthermore, in the micro contact switch according to the fifth embodiment, in the micro contact switch that alternately opens and closes two contacts as shown in FIG. 9, between the fulcrum portion 73 and the deformation portion 82 and between the fulcrum portion 73 and the deformation. Electrostatic actuators 79 and 76 are provided between the unit 83 and the unit 83. As shown in FIG. 9A, the electrostatic actuators 79 and 76 include electrostatic actuators 80 and 80 disposed between the deforming portion 82 and the movable contact 71 and between the deforming portion 83 and the movable contact 81, respectively. Compared to 77, the electrode spacing during non-driving is reduced. Thus, for example, when the movable contact 81 is brought into contact with the fixed contact 74, the electrostatic actuator 76 with a narrow electrode interval is driven first, which is lower than when the electrostatic actuator 77 with a wide electrode interval is driven. It can be driven by voltage. Further, when driving with the same voltage, higher-speed contact operation is possible.

そして、可動接点81が接触した状態で固定接点74の表面に沿って移動させるときには、電極間隔の広い静電式アクチュエータ77が駆動される。これにより、静電式アクチュエータ77を非駆動時の状態から始動するよりも低電圧で始動でき、また、静電式アクチュエータ76に比べ電極間隔が広いので接点に強い押し付け力と長い距離の摺動が与えられる。   And when moving along the surface of the fixed contact 74 in a state where the movable contact 81 is in contact, the electrostatic actuator 77 having a wide electrode interval is driven. As a result, the electrostatic actuator 77 can be started at a lower voltage than when it is started from a non-driven state, and the electrode spacing is wider than that of the electrostatic actuator 76. Is given.

また、可動接点81を開離させるときには、電極間隔の狭い静電式アクチュエータ79を駆動させることで、可動板78の復元力のみで開離する場合に比べ駆動力が大きく高速の開離動作が可能となる。また、電極間隔の広い静電式アクチュエータ80を駆動させる場合に比べても低電圧で駆動させることができる。   Further, when the movable contact 81 is separated, the electrostatic actuator 79 having a narrow electrode interval is driven, so that the driving force is large compared with the case where the movable plate 81 is separated only by the restoring force of the movable plate 78 and a high-speed separation operation is performed. It becomes possible. Further, it can be driven at a lower voltage than when the electrostatic actuator 80 having a wide electrode interval is driven.

ここでは、両端の接点を切り替えるマイクロ接点開閉器を例に示したが、本発明のマイクロ接点開閉器はこれに限るものではなく、例えば図5に示すような片持ち梁を用いたマイクロ接点開閉器においても、支持部52と変形部68との間に静電式アクチュエータ19に比べ電極間隔の狭い静電式アクチュエータを設けることで、可動接点14の接触動作や固定接点15の表面に沿った移動の操作に同様の効果が得られることは明らかである。   Here, the micro contact switch for switching the contacts at both ends is shown as an example. However, the micro contact switch of the present invention is not limited to this. For example, the micro contact switch using a cantilever as shown in FIG. Also in the container, by providing an electrostatic actuator having a narrower electrode spacing than the electrostatic actuator 19 between the support portion 52 and the deforming portion 68, the contact operation of the movable contact 14 and the surface of the fixed contact 15 are provided. It is clear that the same effect can be obtained in the movement operation.

(第6の実施形態)
図10は本発明の第6の実施形態のマイクロ接点開閉器を用いた無線通信機器の構成図を示している。この第6の実施形態の無線通信機器は、送信部223と、受信部224と、送信部223からの送信信号を電波として送信するとともに受信部224への受信信号を電波として受信するための2つのアンテナ230,230と、2つのアンテナ230,230に一端が夫々接続され、他端同士が接続された2つのマイクロ接点開閉器220,220と、その2つのマイクロ接点開閉器220,220の他端に一端が夫々接続された2つのマイクロ接点開閉器222,222とを備えている。前記マイクロ接点開閉器220,220および222,222に本発明のマイクロ接点開閉器を用いている。
(Sixth embodiment)
FIG. 10 shows a configuration diagram of a wireless communication device using the micro contact switch according to the sixth embodiment of the present invention. The wireless communication device according to the sixth embodiment transmits a transmission signal from the transmission unit 223, a reception unit 224, and the transmission unit 223 as a radio wave and 2 for receiving a reception signal to the reception unit 224 as a radio wave. Two micro-contact switches 220, 220 having one end connected to each of the two antennas 230, 230 and the other antennas 230, 230, and the other ends connected to each other, and the other two micro-contact switches 220, 220 Two micro-contact switches 222, 222 each having one end connected to the end are provided. The micro contact switch 220, 220 and 222, 222 uses the micro contact switch of the present invention.

上記送信部223の出力をミキサ225の一端に接続し、ミキサ225の他端をアンプ228の入力に接続している。前記アンプ228の出力を帯域通過フィルタ226の入力に接続し、帯域通過フィルタ226の出力をパワーアンプ227の入力に接続している。前記パワーアンプ227の出力を一方のマイクロ接点開閉器222の他端に接続している。また、他方のマイクロ接点開閉器222の他端をローノイズアンプ231の入力に接続し、ローノイズアンプ231の出力を帯域通過フィルタ232の入力に接続している。前記帯域通過フィルタ232の出力をミキサ233の一端に接続し、ミキサ233の他端をアンプ235の入力に接続し、アンプ235の出力を受信部224の入力に接続している。上記ミキサ225,233にPLL(Phase-Locked Loop:位相同期ループ)発振回路234からの局部発振信号を供給する。   The output of the transmission unit 223 is connected to one end of the mixer 225, and the other end of the mixer 225 is connected to the input of the amplifier 228. The output of the amplifier 228 is connected to the input of the band pass filter 226, and the output of the band pass filter 226 is connected to the input of the power amplifier 227. The output of the power amplifier 227 is connected to the other end of one micro contact switch 222. The other end of the other micro contact switch 222 is connected to the input of the low noise amplifier 231, and the output of the low noise amplifier 231 is connected to the input of the band pass filter 232. The output of the band pass filter 232 is connected to one end of the mixer 233, the other end of the mixer 233 is connected to the input of the amplifier 235, and the output of the amplifier 235 is connected to the input of the receiving unit 224. A local oscillation signal from a PLL (Phase-Locked Loop) oscillation circuit 234 is supplied to the mixers 225 and 233.

上記構成の無線通信機器において、送信時には、PLL発振回路234からの高周波の局部発振信号に基づいて、送信部223からの送信信号を変調し、ミキサ225でミキシングして特定の周波数に変換し、帯域通過フィルタ226でそれ以外の不要な周波数信号を除去し、パワーアンプ227で増幅後、送信側のマイクロ接点開閉器222とアンテナ側のマイクロ接点開閉器220を経由してアンテナ230から送信信号が送信される。   In the wireless communication device having the above configuration, at the time of transmission, the transmission signal from the transmission unit 223 is modulated based on the high-frequency local oscillation signal from the PLL oscillation circuit 234, mixed by the mixer 225, and converted to a specific frequency. Other unnecessary frequency signals are removed by the band-pass filter 226, amplified by the power amplifier 227, and then transmitted from the antenna 230 via the micro-contact switch 222 on the transmission side and the micro-contact switch 220 on the antenna side. Sent.

一方、受信時には、マイクロ接点開閉器220で接続された側のアンテナ230から入った信号が受信側のマイクロ接点開閉器222を経由して、ローノイズアンプ231で増幅され、帯域通過フィルタ232に不要周波数信号を除去後、PLL発振回路234からの高周波の局部発振信号とその信号をミキサ233でミキシングし、受信周波数に変換された受信信号が受信部224に供給される。   On the other hand, at the time of reception, a signal input from the antenna 230 on the side connected by the micro contact switch 220 is amplified by the low noise amplifier 231 via the micro contact switch 222 on the reception side, and an unnecessary frequency is applied to the band pass filter 232. After removing the signal, the high frequency local oscillation signal from the PLL oscillation circuit 234 and the signal are mixed by the mixer 233, and the reception signal converted into the reception frequency is supplied to the reception unit 224.

このように、受信状態のよいアンテナ230を選択するためのアンテナ切り替えのために本発明のマイクロ接点開閉器220,220を用い、アンテナ230と受信部224を接続するかまたはアンテナ230と送信部223を接続するかを切り替えるために本発明のマイクロ接点開閉器222,222を用いることで、従来のマイクロ接点開閉器を使用する場合に比べ、アンテナ切り替えあるいは送受信の切り替えのときにマイクロ接点開閉器の接点が接着しにくく、接点の劣化が少ない信頼性の高い無線通信機器が得られる。   As described above, the micro-contact switch 220 or 220 of the present invention is used for antenna switching for selecting the antenna 230 having a good reception state, and the antenna 230 and the receiving unit 224 are connected or the antenna 230 and the transmitting unit 223 are connected. By using the micro-contact switch 222, 222 of the present invention to switch the connection of the micro-contact switch of the micro-contact switch at the time of antenna switching or transmission / reception switching compared to the case of using the conventional micro-contact switch It is possible to obtain a highly reliable wireless communication device in which the contact is difficult to adhere and the contact is less deteriorated.

ここでは、図10に示すようにRF(無線周波数)送受信方式を用いているが、送受信方式はこれに限るものでなく、本発明のマイクロ接点開閉器は、アンテナ切り替えや、アンテナと送信部の接続またはアンテナと受信部の接続を切り替える場合に効果が得られるもので、送受信の方式に依存するものではなく、他の送受信の方式であっても同様の効果が得られることは明らかである。   Here, as shown in FIG. 10, an RF (radio frequency) transmission / reception method is used. However, the transmission / reception method is not limited to this, and the micro-contact switch of the present invention is capable of switching between antennas and between an antenna and a transmitter. The effect is obtained when the connection or the connection between the antenna and the receiving unit is switched, and it is clear that the same effect can be obtained even with other transmission / reception methods, not depending on the transmission / reception method.

また、アンテナがひとつの場合は、アンテナを切り替えるためのマイクロ接点開閉器220は不要であるし、マイクロ接点開閉器220がなくても、送受信を切り替えるマイクロ接点開閉器222の効果に変わりがないことは言うまでもない。   In addition, when there is one antenna, the micro contact switch 220 for switching the antenna is not necessary, and even if the micro contact switch 220 is not provided, the effect of the micro contact switch 222 for switching transmission / reception is not changed. Needless to say.

図1は本発明の第1の実施形態のマイクロ接点開閉器の構成を示す断面図であり、図1(a)は非駆動時を示す図であり、図1(b)の実線は駆動部116の駆動時を示し、点線は駆動部119の駆動時を示す図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a micro contact switch according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a view showing a non-driven state, and a solid line in FIG. 116 shows the driving time of 116, and the dotted line shows the driving time of the driving unit 119. 図2は前記マイクロ接点開閉器の可動接点と固定接点の接触面が基板に対して傾斜する場合の構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration when the contact surface of the movable contact and the fixed contact of the micro contact switch is inclined with respect to the substrate. 図3は本発明の第2の実施形態のマイクロ接点開閉器の構成を示す断面図であり、図3(a)は非駆動時を示す図であり、図3(b)は駆動途中を示す図であり、図3(c)は駆動時を示す図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a micro contact switch according to a second embodiment of the present invention, FIG. 3 (a) is a view showing a non-driven state, and FIG. FIG. 3 (c) is a diagram showing a driving state. 図4は前記マイクロ接点開閉器において変形部の配置の異なる場合の構成を示す断面図であり、図4(a)は非駆動時を示す図であり、図4(b)は駆動途中を示す図であり、図4(c)は駆動時を示す図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the micro contact switch in the case where the arrangement of the deformed portions is different, FIG. 4 (a) is a diagram showing a non-driven state, and FIG. FIG. 4 (c) is a diagram showing a driving state. 図5は前記マイクロ接点開閉器において中間支点を有する場合の構成を示す断面図であり、図5(a)は非駆動時を示す図であり、図5(b)は駆動途中を示す図であり、図5(c)は駆動時を示す図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of the micro-contact switch having an intermediate fulcrum, FIG. 5 (a) is a diagram showing a non-driven state, and FIG. 5 (b) is a diagram showing a middle of driving. FIG. 5 (c) is a diagram showing the driving time. 図6は図5に示すマイクロ接点開閉器の製造方法を示す工程断面図である。FIG. 6 is a process cross-sectional view illustrating a manufacturing method of the micro contact switch shown in FIG. 図7は本発明の第3の実施形態のマイクロ接点開閉器の構成を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a micro contact switch according to a third embodiment of the present invention. 図8は本発明の第4の実施形態のマイクロ接点開閉器の構成を示す断面図であり、図8(a)は非駆動時を示す図であり、図8(b)は駆動部の駆動時を示す図であり、図8(c)は駆動部の駆動時を示す図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of a micro contact switch according to a fourth embodiment of the present invention, FIG. 8 (a) is a diagram showing a non-driven state, and FIG. 8 (b) is a drive of a drive unit. FIG. 8 (c) is a diagram showing the time when the drive unit is driven. 図9は本発明の第5の実施形態のマイクロ接点開閉器の構成を示す断面図であり、図9(a)は非駆動時を示す図であり、図9(b)は駆動部の駆動時を示す図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of a micro contact switch according to a fifth embodiment of the present invention, FIG. 9 (a) is a diagram showing a non-driven state, and FIG. 9 (b) is a drive of a drive unit. It is a figure which shows time. 図10は本発明の第6の実施形態の無線通信機器の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a wireless communication device according to the sixth embodiment of the present invention. 図11は従来のマイクロ接点開閉器の構成を示す断面図である。FIG. 11 is a sectional view showing a configuration of a conventional micro contact switch.

6…駆動部
7…可動部分
8…支持部分
10…基板
13…可動板
14…可動接点
15…固定接点
16…下部固定電極
17…電極
18…変形部
19…上部可動電極
20…シリコン基板
21…固定接点
22…下部固定電極
23…電極
24…犠牲層
25…シリコン酸化膜
26…レジストマスク
29…上部可動電極
30…可動接点
31…支持部
32…可動板
33…熱式アクチュエータ
34…ニッケル膜
35…シリコン窒化膜
36…駆動部
38…支持部分
43…可動板
48…変形部
49…上部可動電極
46…下部固定電極
52…支持部
56…駆動部
58…支持部分
59…中間支点
63…可動板
66…下部固定電極
68…変形部
69…上部可動電極
70…基板
71,81…可動接点
72…支持部
73…支点部
74,75…固定接点
76,77,79,80…静電式アクチュエータ
78…可動板
82,83…変形部
90…基板
91…可動板
92…支持部
94…可動接点
95…固定接点
97…電極
98,99…静電式アクチュエータ
110…基板
113…可動板
114…可動接点
115…固定接点
116,119…駆動部
117…上部可動電極
118…下部固定電極
124…上部電極層
125…圧電体層
126…下部電極層
127…支持部分
128…可動部分
220…マイクロ接点開閉器
222…マイクロ接点開閉器
223…送信部
224…受信部
225…ミキサ
226…帯域通過フィルタ
227…パワーアンプ
228…アンプ
230…アンテナ
231…ローノイズアンプ
232…帯域通過フィルタ
233…ミキサ
234…PLL発振回路
235…アンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 6 ... Drive part 7 ... Movable part 8 ... Support part 10 ... Substrate 13 ... Movable plate 14 ... Movable contact 15 ... Fixed contact 16 ... Lower fixed electrode 17 ... Electrode 18 ... Deformation part 19 ... Upper movable electrode 20 ... Silicon substrate 21 ... Fixed contact 22 ... Lower fixed electrode 23 ... Electrode 24 ... Sacrificial layer 25 ... Silicon oxide film 26 ... Resist mask 29 ... Upper movable electrode 30 ... Movable contact 31 ... Supporting part 32 ... Movable plate 33 ... Thermal actuator 34 ... Nickel film 35 ... Silicon nitride film 36 ... Drive part 38 ... Supporting part 43 ... Moving plate 48 ... Deformation part 49 ... Upper movable electrode 46 ... Lower fixed electrode 52 ... Supporting part 56 ... Drive part 58 ... Supporting part 59 ... Intermediate fulcrum 63 ... Moving plate 66 ... Lower fixed electrode 68 ... Deformation part 69 ... Upper movable electrode 70 ... Substrate 71, 81 ... Movable contact 72 ... Support part 73 ... Supporting point part 74, 75 ... Fixed contact 76, 77, 79, 80 ... Electrostatic actuator 78 ... Movable plate 82, 83 ... Deformed portion 90 ... Substrate 91 ... Movable plate 92 ... Supporting portion 94 ... Movable contact 95 ... Fixed contact 97 ... Electrode 98, 99 ... Electrostatic Type actuator 110 ... Substrate 113 ... Movable plate 114 ... Movable contact 115 ... Fixed contact 116, 119 ... Driving unit 117 ... Upper movable electrode 118 ... Lower fixed electrode 124 ... Upper electrode layer 125 ... Piezoelectric layer 126 ... Lower electrode layer 127 ... Supporting part 128 ... Moving part 220 ... Micro contact switch 222 ... Micro contact switch 223 ... Transmitter 224 ... Receiver 225 ... Mixer 226 ... Band pass filter 227 ... Power amplifier 228 ... Amplifier 230 ... Antenna 231 ... Low noise amplifier 232 ... Band pass filter 233 ... Mixer 234 ... PLL oscillation circuit 235 ... Amplifier

Claims (16)

基板と、
前記基板上に形成された固定接点と、
前記基板上に形成され、前記基板側に接合された支持部分と前記基板から離れた可動部分を有する可動板と、
前記可動板を駆動する駆動部と、
前記可動板の可動部分に前記基板上の前記固定接点と離れた位置で対向するように形成された可動接点を備え、
前記駆動部は、少なくとも、前記可動接点を前記固定接点の接触面に対して略垂直方向に動かして前記可動接点を前記固定接点に接離させる動作を行う第1の駆動部と、前記第1の駆動部により前記可動接点を前記固定接点に接触させた状態で、前記可動接点を前記固定接点の接触面に沿って滑らせる動作を行う第2の駆動部とを有すると共に、
前記第1の駆動部は、前記可動板の可動部分側とその可動部分に対向する前記基板側に配置され、
前記可動板は、前記可動板の先端を前方に移動させるように変形することが可能な変形部を有し、
前記第2の駆動部は、前記変形部の近傍に配置されることを特徴とするマイクロ接点開閉器。
A substrate,
A fixed contact formed on the substrate;
A movable plate having a movable portion formed on the substrate and bonded to the substrate side and a movable portion separated from the substrate;
A drive unit for driving the movable plate;
A movable contact formed to face the movable portion of the movable plate at a position away from the fixed contact on the substrate;
The drive unit includes at least a first drive unit that performs an operation of moving the movable contact in a direction substantially perpendicular to a contact surface of the fixed contact to bring the movable contact into and out of contact with the fixed contact; And a second drive unit that performs an operation of sliding the movable contact along the contact surface of the fixed contact in a state where the movable contact is in contact with the fixed contact by the drive unit .
The first driving unit is disposed on the movable part side of the movable plate and on the substrate side facing the movable part,
The movable plate has a deformable portion that can be deformed to move the tip of the movable plate forward,
The micro contact switch, wherein the second driving unit is disposed in the vicinity of the deforming unit .
請求項1に記載のマイクロ接点開閉器において、
前記第2の駆動部により前記固定接点の接触面に沿って前記可動接点を滑らせるときに、前記固定接点と前記可動接点の接触面は、前記基板に対してほぼ平行であることを特徴とするマイクロ接点開閉器。
The micro contact switch according to claim 1,
When the movable contact is slid along the contact surface of the fixed contact by the second driving unit, the contact surface of the fixed contact and the movable contact is substantially parallel to the substrate. A micro contact switch.
請求項1に記載のマイクロ接点開閉器において、
前記第2の駆動部により前記固定接点の表面に沿って前記可動接点を滑らせるときに、前記固定接点と前記可動接点の接触面は、前記基板の表面に対して傾斜していることを特徴とするマイクロ接点開閉器。
The micro contact switch according to claim 1,
When the movable contact is slid along the surface of the fixed contact by the second driving unit, the contact surface of the fixed contact and the movable contact is inclined with respect to the surface of the substrate. A micro contact switch.
請求項1乃至3のいずれか1つに記載のマイクロ接点開閉器において、
前記第1の駆動部は、主たる駆動力が前記基板の表面に対して略垂直方向に働くようにしていることを特徴とするマイクロ接点開閉器。
The micro contact switch according to any one of claims 1 to 3,
The micro-contact switch according to claim 1, wherein the first driving unit is configured so that a main driving force works in a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate.
請求項に記載のマイクロ接点開閉器において、
前記変形部は、弾性変形する屈曲部であることを特徴とするマイクロ接点開閉器。
The micro contact switch according to claim 1 ,
The micro contact switch, wherein the deformable portion is a bent portion that is elastically deformed.
請求項に記載のマイクロ接点開閉器において、
前記弾性変形する屈曲部は、前記可動接点と前記固定接点の対向する方向で、前記可動接点に対して前記固定接点とは反対側に少なくとも前記可動板の位置をずらすように設けられていることを特徴とするマイクロ接点開閉器。
The micro contact switch according to claim 5 ,
The elastically deformed bent portion is provided so as to shift the position of the movable plate at least on the opposite side of the movable contact with respect to the movable contact in a direction in which the movable contact and the fixed contact face each other. Micro contact switch characterized by
請求項に記載のマイクロ接点開閉器において、
前記可動板は、前記第1の駆動部により前記可動板の駆動を開始した後に前記基板側に接する中間支点を有することを特徴とするマイクロ接点開閉器。
The micro contact switch according to claim 1 ,
The micro contact switch, wherein the movable plate has an intermediate fulcrum in contact with the substrate side after the first driving unit starts driving the movable plate.
請求項1乃至のいずれか1つに記載のマイクロ接点開閉器において、
前記駆動部に、静電式アクチュエータが用いられていることを特徴とするマイクロ接点開閉器。
The micro contact switch according to any one of claims 1 to 7 ,
A micro contact switch, wherein an electrostatic actuator is used for the drive unit.
請求項に記載のマイクロ接点開閉器において、
前記固定接点の接触面に沿って前記可動接点を滑らせるときに、前記静電式アクチュエータのうちの少なくとも1つは、プル・インさせられることを特徴とするマイクロ接点開閉器。
The micro contact switch according to claim 8 ,
At least one of the electrostatic actuators is pulled in when sliding the movable contact along the contact surface of the fixed contact.
請求項1乃至のいずれか1つに記載のマイクロ接点開閉器において、
前記駆動部に、熱式アクチュエータが用いられていることを特徴とするマイクロ接点開閉器。
The micro contact switch according to any one of claims 1 to 7 ,
A micro-contact switch, wherein a thermal actuator is used for the drive unit.
請求項1乃至1のいずれか1つに記載のマイクロ接点開閉器において、
前記可動板は、高融点金属元素と他のもう1つの元素とが少なくとも含まれる材料からなることを特徴とするマイクロ接点開閉器。
In microcontact switch according to any one of claims 1 to 1 0,
The movable contact plate is made of a material containing at least a refractory metal element and another element.
請求項1に記載のマイクロ接点開閉器において、
前記高融点金属元素は、タングステン、タンタル、モリブデン、チタンのいずれかであることを特徴とするマイクロ接点開閉器。
In microcontact switch according to claim 1 1,
The micro-contact switch according to claim 1, wherein the refractory metal element is any one of tungsten, tantalum, molybdenum, and titanium.
請求項1に記載のマイクロ接点開閉器において、
前記可動板は、窒素、酸素および炭素のうちのいずれか1つの元素と高融点金属元素とが少なくとも含まれる材料からなることを特徴とするマイクロ接点開閉器。
In microcontact switch according to claim 1 2,
The movable contact plate is made of a material containing at least one element of nitrogen, oxygen, and carbon and a refractory metal element.
請求項1乃至1のいずれか1つに記載のマイクロ接点開閉器において、
半導体製造プロセスを用いて作成されていることを特徴とするマイクロ接点開閉器。
In microcontact switch according to any one of claims 1 to 1 3,
A microcontact switch produced by using a semiconductor manufacturing process.
請求項1乃至1のいずれか1つに記載のマイクロ接点開閉器と、
送信部と、
受信部と、
前記送信部からの送信信号を電波として送信すると共に前記受信部への受信信号を電波として受信するためのアンテナと
を備え、
前記アンテナと前記送信部とを前記マイクロ接点開閉器を介して接続すると共に、前記アンテナと前記受信部とを前記マイクロ接点開閉器を介して接続することを特徴とする無線通信機器。
A microcontact switch according to any one of claims 1 to 1 4,
A transmission unit;
A receiver,
An antenna for transmitting a transmission signal from the transmission unit as a radio wave and receiving a reception signal to the reception unit as a radio wave;
A wireless communication device, wherein the antenna and the transmission unit are connected via the micro contact switch, and the antenna and the reception unit are connected via the micro contact switch.
請求項1乃至1のいずれか1つに記載のマイクロ接点開閉器と、
送信部と、
受信部と、
前記送信部からの送信信号を電波として送信するとともに前記受信部への受信信号を電波として受信するための複数のアンテナと
を備え、
前記複数のアンテナと前記受信部を前記マイクロ接点開閉器を介して夫々接続し、前記マイクロ接点開閉器のいずれか1つを閉じて前記複数のアンテナのうちの1つと前記受信部を接続することを特徴とする無線通信機器。
A microcontact switch according to any one of claims 1 to 1 4,
A transmission unit;
A receiver,
A plurality of antennas for transmitting a transmission signal from the transmission unit as a radio wave and receiving a reception signal to the reception unit as a radio wave;
The plurality of antennas and the receiving unit are respectively connected via the micro contact switch, and one of the plurality of antennas is connected to the receiving unit by closing any one of the micro contact switches. A wireless communication device.
JP2004367372A 2004-12-20 2004-12-20 Micro contact switch and wireless communication equipment Expired - Fee Related JP4431030B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004367372A JP4431030B2 (en) 2004-12-20 2004-12-20 Micro contact switch and wireless communication equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004367372A JP4431030B2 (en) 2004-12-20 2004-12-20 Micro contact switch and wireless communication equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006173043A JP2006173043A (en) 2006-06-29
JP4431030B2 true JP4431030B2 (en) 2010-03-10

Family

ID=36673544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004367372A Expired - Fee Related JP4431030B2 (en) 2004-12-20 2004-12-20 Micro contact switch and wireless communication equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4431030B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4867007B2 (en) * 2006-08-30 2012-02-01 国立大学法人 鹿児島大学 MEMS switch and portable wireless terminal device
JP2008200757A (en) * 2007-02-16 2008-09-04 Seiko Epson Corp Mems element, and manufacture method thereof
US8217738B2 (en) 2007-05-17 2012-07-10 Panasonic Corporation Electromechanical element, driving method of the electromechanical element and electronic equipment provided with the same
JP2013090442A (en) * 2011-10-18 2013-05-13 Murata Mfg Co Ltd Electrostatic drive type actuator, variable capacitance element and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006173043A (en) 2006-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7728703B2 (en) RF MEMS switch and method for fabricating the same
JP5123532B2 (en) Micro cantilever
US7489228B2 (en) Low power consumption bistable microswitch
US7209019B2 (en) Switch
US7545246B2 (en) Piezoelectric MEMS switch and method of fabricating the same
US7605675B2 (en) Electromechanical switch with partially rigidified electrode
US20060229045A1 (en) Tri-state RF switch
JP4121502B2 (en) Micro resonance device, micro filter device, micro oscillator, and wireless communication device
JP2002075156A (en) Microswitch and manufacturing method therefor
US7960900B2 (en) Assembly of a microswitch and of an acoustic resonator
JP4431030B2 (en) Micro contact switch and wireless communication equipment
JP2006033450A (en) Micro resonance device, micro filter device, micro oscillator, and wireless communication device
JP4721045B2 (en) Movable element, and semiconductor device, module and electronic equipment incorporating the movable element
JP4366310B2 (en) Micro contact switch and wireless communication equipment
JP4445399B2 (en) Micro contact switch and wireless communication equipment
JP2007026804A (en) Structure of high-frequency micromachine switch, and manufacturing method thereof
JP5598653B2 (en) Reed switch
JP4377828B2 (en) Micro contact switch and wireless communication equipment
JP5402355B2 (en) Shunt switch, semiconductor device, module and electronic equipment
JP2008021532A (en) Movable element, semiconductor device incorporating the same, module and electronic apparatus
JP2011188182A (en) Shunt switch
JP2010282788A (en) Contact switch, semiconductor device, module, and electronic equipment
JP2018056001A (en) Mems switch and electronic apparatus
JP2006328955A (en) Energy conversion element and electrostatic driving element equipped with the same, and electronic equipment
KR100636351B1 (en) Electrostatic driven RF MEMS switch and manufacturing thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070302

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090825

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091015

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091104

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091126

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091215

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091218

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4431030

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees