JPH0458428A - 静電リレー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、静電リレーに関する。

〔従来の技術〕

従来の静電リレーは可動を極ブロンクと固定電極ブロッ
クとからなる静電リレー本体と、その静電リレー本体を
収容するハウジングにより構成されるものが存在する。

可動電極ブロックは、シリコンウェハ等の誘電体からな
る可動電極部と、その可動電極部に応動する可動接点と
を有して形成されている。

固定電極ブロックは、ガラス等の非誘電体からなる母材
と、その母材に導電金属層を設けてなる固定電極部と、
やはり母材に設けた固定接点とを有して形成されている
。

そして、可動電極ブロックと固定電極プロ、りとが係合
され、可動電極部と固定電極部及び可動接点と固定接点
がそれぞれ所定のギヤングを持って対向するよう配設さ
れて静電リレー本体を形成している。

ハウジングは、ベースとケースとからなる。ベースには
、静電リレー本体が搭載されるとともに、ベース設けら
れた端子と静電リレー本体の各部材とが適宜結線される
。そして、ケースがベースに嵌合され、静電リレー本体
がハウジングの内部に収容される。このとき、ハウジン
グは、ケースとベースの嵌合のみで構成されており、気
密状態にはなっていない。

この静電リレーの動作は、可動電極部と固定電極部の間
に直流電圧を印加すると、両者の間に静電引力が発生し
、これにより可動電極部が動作するとともに、それに可
動接点が応動して固定接点に接離するものである。

［発明が解決しようとする課題〕 上記した静電リレーにあっては、可動電極部と固定電極
部の間に発生する静電引力Ｆは、通常衣の弐で表せる。

つまり、　Ｆ＝１／２　　ε　（Ｖ／ｄ）”Ｓ［ニュー
トン　］であり、　ここで　ε−８，８５５Ｘ１０−”
［ファラド／メートル　１　、■は電極部間の電位差［
ｆＢ）］、ｄは電極部間のギャップ［メートル］、Ｓは
電極部間の対向面積１メートル２］である。この式にお
いて、静電引力Ｆを確保するためには、電極部間のギャ
ップｄを小さくする必要があり、実用的には極めて微小
なギャップとなり、さらに可動電極部に応動する可動接
点の接点ギャップも極めて微小なものとなる。従って、
その接点間の耐電圧が低く、また電流開閉時の放電も起
こり易くなるといった問題がある。

本発明は、上記事由に鑑みてなしたもので、その目的と
するところは、接点ギャップが極めて微小になる静電リ
レーにあって、その接点間の耐電圧を高くし、また電流
開閉時の放電も起こり難い静電リレーを提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記した課題を解決するために、請求項（］）記載の静
電リレーは、誘電体からなる可動電極部とその可動電極
部に応動する可動接点とを有する可動電極ブロックと、
可動電極部及び可動接点にそれぞれ対向する固定電極部
及び固定接点とを有する固定電極ブロックと、可動電極
ブロックと固定電極ブロックとを収容するハウジングと
、を有してなり、可動電極部と固定電極部の間に印加し
た電圧によって発生する静電引力により可動電極部が動
作して可動接点を固定接点に接離させる静電リレーにお
いて、前記ハウジングが不活性ガスを高気圧状態で気密
封止されてなる構成としている。

また、請求項（２）記載の静電リレーは、請求項（１）
記載の静電リレーにおいて、前記ハウジングが不活性ガ
スを高気圧状態に気密封止されてなるのに代えて真空状
態で気密封止されてなる構成としている。

〔作用〕

本発明の静電リレーによれば、静電引力を確保するため
に可動接点と固定接点の接点ギャップが極めて微小なも
のとなっても、静電リレー本体を収容するハウジングが
、接点表面の活性化を防止するヘリウム等の不活性ガス
を高気圧状態で気密封止されるか、または真空状態で気
密封止されたものとしているので、その接点間の耐電圧
を高くでき、また電流開閉時の放電も小さく抑えること
ができるものとなる。

（実施例〕 本発明の一実施例を第１回乃至第４図に基づいて以下に
説明する。なお、その説明において、後述する枠部１の
板厚方向を上下方向とする。

本発明の静電リレーは、可動電極ブロックＡと固定電極
ブロックＢとからなる静電リレー本体と、その静電リレ
ー本体を収容するノ＼ウジングＣにより構成されている
。

可動電極ブロックＡは、枠部１と可動電極部２と可動接
点３とからなる。

枠部１は、シリコンウェハ等の誘電体により、中央部を
開口して略口字状の長方体をなす平板で形成され、その
一方の短片及び両長片にはそれぞれ切欠１ａ及び切欠１
ｂ、　ｌｃを設け、他方の短片の上面に電圧印加用の金
属層１ｄを設けて形成されている。そして、第３図（ａ
）に示す如く、その下面に酸化シリコン膜等の絶縁薄膜
層１ｅを設けている。

可動電極部２は、枠部１より薄い平板状のシリコンウェ
ハ等の誘電体により、上面を枠部１の上面ｔこ合わせて
開口内部に形成され、その基部２ａは幅を細くしさらに
枠部１の両長片に両腕片２ｂ、２ｂで連結されている。

つまり、可動電極部２は、両腕片２ｂ、２ｂを軸として
板厚方向に角変位できるようになっており、基部２ａは
そのときの可撓性を高くするためのものである。そして
、第３図（ｂ）に示す如（、枠部１と同様にその下面に
酸化シリコン膜等の絶縁薄膜層１ｅを設けている。

可動接点３は、可動電極部２の基部２ａ近傍から枠部１
の両長片に沿って延出した両回動片３ａ、３ａ及び可動
電極部２の下面にコ字状の可動接点１１ｉ３ｂを設けて
形成され、その断面は第３図（ｃ）に示すようになる。

次に固定電極ブロックＢは、母材４と固定電極部５と一
対の固定接点６，６とからなる。

母材４は、ガラス等の非誘電体により、外形が可動電極
ブロックＡの枠部１と同一の長方体をなす平板状に形成
されている。

固定電極部５は、可動電極ブロックＡの可動電極部２に
対向するよう母材４の上面の中央部に、金や銀等の導電
金属層５ａを設け、その一端５ｂが母材４の一辺に接し
ており、さらに一端５ｂを除いたその上面に酸化シリコ
ン膜等の絶縁薄膜層５ｃを設けて形成され、その断面は
第４図（ａ）に示すようになる。

一対の固定接点６．６は、可動電極ブロフクへの可動接
点３を形成する両回動片３ａ、３ａの先端部に対向する
よう母材４の上面に固定接点層６ａを設け、その各端部
を母材４の長辺に接して形成され、その断面は第４図（
ｂ）に示すようになる。

上述した可動電極ブロックＡの下面と固定電極ブロック
Ｂの上面を重ね合わせて係合すると、第２図に示す静電
リレー本体となる。この場合、可動電極ブロフクＡの枠
部１と固定電極ブロックＢの母材４は同一の外形をして
いるので、精度良く位置決めすることができる。このと
き、可動電極ブロックＡの可動電極部２及び可動接点３
の両回動片３ａ、３ａは、枠部１より肉厚が薄くシかも
上面を枠部１の上面に合わせであるので、それぞれの下
面と固定電極ブロックＢの上面とは所定のギャップを有
して対向している。そして、枠部１に設けた切欠１ａ及
び切欠１ｂ、ｌｃが母材４の上面に設けた固定電極部５
の導電金属層５ａからなる一端５ｂ及び一対の固定接点
６，６の固定接点層６ａにそれぞれ位置することになる
。

ハウジングＣは、ベース７とケース８とからなる。

°ベース７は、金属製材料により、下面の周囲にフラン
ジ部７ａを有する長方体に形成され、その上面の中央部
に固定電極ブロックＢの母材４の板厚より浅い凹部７ｂ
が設けられ、その凹部７ｂの短辺の両外側に、ガラスで
気密に絶縁された金属製の端子ピン７ｃ及び７ｄ、７ｅ
、７ｆがそれぞれ貫通して設けられている。そして、凹
部７ｂに固定電極ブロックＢを固定して静電リレー本体
をベース７に配設するとともに、第１図において一点鎖
線で示す如く、可動電極ブロックＡの枠部１に設けた切
欠１ａ、　ｌｂ。

１ｃに位置する固定電極部５の一端５ｂ、一対の固定接
点６，６及び枠部１の上面に位置する電圧印加用の金属
層１ｄをそれぞれ端子ピン７ｃ、　７ｄ、　７ｅ、　７
ｆに結線される。

ケース８は、金属製材料により、開口部にフランジ部８
ａを有する有底箱形に形成されており、そのフランジ部
８ａをベース７のフランジ部７ａに当接させてベース７
に配設される。そして、ベース７とケース８の気密封止
が、第５図に示すようにして行われる。

封止装置９は、換気口９ａ、９ｂを有して外郭９ｃが透
明なガラスにより形成されており、その中に上記の静電
リレーを入れる。

静電リレーにヘリウム等の不活性ガスを高気圧状態で気
密封止する場合は、換気口９ａから内部の空気を排気さ
せて後、換気口９ａを閉じ、換気口９ｂからヘリウム等
の不活性ガスを送り込んで内部を高気圧（大気圧よりも
高く、例えば２〜３気圧）に保持して換気口９ｂを閉し
る。この状態で、透明なガラス製の外郭９ｃを通してベ
ース７のフランジ部７ａとケース８のフランジ部８ａの
当接部にレーザ光９ｄを照射して静電リレーは気密封止
される。

静電リレーを真空状態で気密封止する場合は、換気口９
ａから内部の空気を排気させて内部を真空（例えば１０
−３ｍｍＨｇ以下）にした状態で、上記と同様にレーザ
光９ｄにより静電リレーを気密封止すればよい。

次に、動作を説明する。可動電極ブロックＡの枠部１に
設けた電圧印加用の金属層１ｄと固定電極ブロックＢに
設けた固定電極部５の一端５ｂの間に直流電圧（例えば
ＤＣ４８Ｖ）を印加すると、可動電極部２と固定電極部
５の間にそれぞれ正負の電荷がチャージされ、両者間に
静電引力が働くことになる。この静電引力により、可動
電極部２が両腕片２ｂ、２ｂを軸として板厚方向に角変
位するとともに、可動接点３の両回動片３ａ、３ａが応
動し、コ字状に形成された可動接点層３ｂの先端部が一
対の固定接点６，６に当接し、その一対の固定接点６６
間が導通する。いわゆるｌａ接点の静電リレーが構成さ
れる。

かかる静電リレームこあっては、静電引力を確保するた
めに可動接点３と固定接点６，６の接点ギャップが極め
て微小なものとなっても、接点表面の活性化を防止する
ヘリウム等の不活性ガスを高気圧状態で気密封止するか
、または真空状態で気密封止したものとしているので、
その接点間の耐電圧を高くでき、また電流開閉時の放電
も小さく抑えることができる。

なお、接点材質を仕事関数の高い、例えばパラジウム等
を使用すれば、上記の効果がさらに発揮された静電リレ
ーを提供することができる。

〔発明の効果〕

本発明の静電リレーは、上記のように構成したから、静
電引力を確保するために可動接点と固定接点の接点ギャ
ップが極めて微小なものとなっても、静電リレー本体を
収容するハウジングが、接点表面の活性化を防止するヘ
リウム等の不活性ガスを高気圧状態で気密封止されるか
、または真空状態で気密封止されたものとしているので
、その接点間の耐電圧を高くでき、また電流開閉時の放
電も小さく抑えることができるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す分解斜視図、第２図
は、同上の静電リレー本体を示す斜視図、第３図（ａ）
は、同上の枠部の断面図、第３図（ｂ）は、同上の可動
電極部の断面図、第３図（ｃ）は、同上の可動接点の断
面図、第４図（ａ）は、同上の固定電極部の断面図、第
４図（ｂ）は、同上の固定接点の断面図、第５図は、同
上の封止装置を示す説明図である。 Ａ−・・可動電極ブロック、 １−枠部、 ２−可動電極部、 ３−可動接点、 Ｂ　−固定電極ブロック、 ４−母材、 ５−固定電極部、 ６−固定接点、 Ｃ−−−ハウジング、 ７−ヘース、 計−ケース。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘電体からなる可動電極部とその可動電極部に応
   動する可動接点とを有する可動電極ブロックと、可動電
   極部及び可動接点にそれぞれ対向する固定電極部及び固
   定接点とを有する固定電極ブロックと、可動電極ブロッ
   クと固定電極ブロックとを収容するハウジングと、を有
   してなり、可動電極部と固定電極部の間に印加した電圧
   によって発生する静電引力により可動電極部が動作して
   可動接点を固定接点に接離させる静電リレーにおいて、
   前記ハウジングが不活性ガスを高気圧状態で気密封止さ
   れてなることを特徴とする静電リレー。
2. （２）請求項（１）記載の静電リレーにおいて、前記ハ
   ウジングが不活性ガスを高気圧状態で気密封止されるの
   に代えて真空状態で気密封止されてなることを特徴とす
   る静電リレー。