JPH0660788A - Piezoelectric relay - Google Patents

Piezoelectric relay

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Publication number
JPH0660788A
JPH0660788A JP22933992A JP22933992A JPH0660788A JP H0660788 A JPH0660788 A JP H0660788A JP 22933992 A JP22933992 A JP 22933992A JP 22933992 A JP22933992 A JP 22933992A JP H0660788 A JPH0660788 A JP H0660788A
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JP
Japan
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movable piece
permanent magnet
substrate
movable
fixed contact
Prior art date
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Pending
Application number
JP22933992A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Hirata
進 平田
Yorishige Ishii
頼成 石井
Kazuhiro Kimura
和博 木村
Tetsuya Inui
哲也 乾
Kenji Ota
賢司 太田
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
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0660788A publication Critical patent/JPH0660788A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H57/00—Electrostrictive relays; Piezo-electric relays
    • H01H2057/003—Electrostrictive relays; Piezo-electric relays the relay being latched in actuated position by magnet
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H57/00—Electrostrictive relays; Piezo-electric relays
    • H01H2057/006—Micromechanical piezoelectric relay

Abstract

PURPOSE:To provide a piezoelectric relay with less power consumption by using piezoelectricity as a driving source for switching the contact opening and closing of a micro-relay and using a permanent magnet as a driving source for contact attraction. CONSTITUTION:A piezoelectric relay has a base 101 consisting of silicon monocrystal; a movable piece 102 consisting of a semiconductor polycrystal formed on the base with silicon process as a base; a pair of bimorph piezoelectric bodies 108 arranged on the substrate with the movable piece 102 between; a permanent magnet 109 provided near the top end of the movable piece 102; and a plurality of fixed contact layers 103 formed on the substrate main surface through an insulator. The movable piece 102 has an attracting part formed of a magnetic body on the surface opposed to the permanent magnet 109 and a movable contact layer 106 for opening and closing the fixed contact layers 103. By applying a voltage to the bimorph piezoelectric body 108, this is used as a driving source, and the movable contact layer 106 is driven to open and close the fixed contact layers 103.

Description

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

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はマイクロマシンの１つで
あり、圧電力及び永久磁石を駆動源とするラッチタイプ
の省電力型圧電式リレーに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a latch type power saving type piezoelectric relay which is one of micromachines and uses piezoelectric power and a permanent magnet as a driving source.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来よりマイクロマシンの1 つに静電吸
引力を駆動源とする静電式リレーがある。その一例とし
て、特開平2-100224号公報に開示されている静電式リレ
ーを図面を参照して説明する。図１５は静電式リレーの
分解斜視図、図１６は図１５のＥ−Ｅ線断面図である。2. Description of the Related Art Conventionally, one of micromachines is an electrostatic relay that uses electrostatic attraction as a driving source. As an example, an electrostatic relay disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-100224 will be described with reference to the drawings. 15 is an exploded perspective view of the electrostatic relay, and FIG. 16 is a sectional view taken along the line EE of FIG.

【０００３】図において、501 はガラス製基板、502 、
503 は基板501 の中央部に併設された前後１対の固定電
極層、504 、505 は前側固定電極層502 の前方に位置し
て基板501 の主面に形成された１対の固定接点層、506
、507 は前記に準じて後側固定電極層503 の後方に位
置して形成された１対の固定接点層、508 は長方形の板
状シリコン単結晶のウエハ、509 はスペーサ手段として
のガラスロッドで、ウエハ508 は図外の接着剤との混合
物510 を介して基板501 の主面側に押圧して固定されて
いる。In the figure, 501 is a glass substrate, 502,
503 is a pair of front and rear fixed electrode layers provided in the center of the substrate 501, 504 and 505 are a pair of fixed contact layers formed on the main surface of the substrate 501 in front of the front fixed electrode layer 502, 506
507 is a pair of fixed contact layers formed behind the rear fixed electrode layer 503 according to the above, 508 is a rectangular plate-shaped silicon single crystal wafer, and 509 is a glass rod as spacer means. The wafer 508 is pressed and fixed to the main surface side of the substrate 501 via a mixture 510 with an adhesive (not shown).

【０００４】前記ウエハ508 には前後にコ字状を有する
切欠きによって可動片511 が形成されており、梁部512
を中心にして前片部511Aと後片部511Bが揺動可能に設け
られている。514 、515 は前片部511A、後片部511Bに設
けられた可動接点層である。可動片511 と前側の固定接
点層502 との間に直流電圧を印加すると、前片部511Aと
固定接点層502 との間に静電吸引力が発生し、前片部51
1Aは梁部512 を支点として固定接点層502 側に歪んで変
位する。A movable piece 511 is formed on the wafer 508 by a notch having a U-shape at the front and rear, and a beam portion 512 is formed.
A front piece 511A and a rear piece 511B are swingably provided around the center. 514 and 515 are movable contact layers provided on the front piece 511A and the rear piece 511B. When a DC voltage is applied between the movable piece 511 and the fixed contact layer 502 on the front side, an electrostatic attractive force is generated between the front piece 511A and the fixed contact layer 502, and the front piece 51
1A is distorted and displaced toward the fixed contact layer 502 side with the beam portion 512 as a fulcrum.

【０００５】そのため、可動接点層514 が固定接点層50
4 、505 に接触し、両固定接点層504 、505 間がオンさ
れる。直流電圧を切ると、前片部511Aは梁部512 のねじ
れ復帰力によって原状に復帰し、固定接点層504 、505
がオフされる。また可動片511 と後側の固定接点層503
との間に直流電圧を印加すると、後片部511Bも前記と同
様に動作するようになっている。Therefore, the movable contact layer 514 is fixed to the fixed contact layer 50.
4 and 505 are contacted, and both fixed contact layers 504 and 505 are turned on. When the DC voltage is cut off, the front piece 511A returns to its original state by the torsional restoring force of the beam 512, and the fixed contact layers 504, 505
Is turned off. In addition, the movable piece 511 and the fixed contact layer 503 on the rear side
When a DC voltage is applied between the two, the rear piece 511B operates in the same manner as described above.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たり静電式リレーにはつぎのような欠点がある。すなわ
ち、可動接点層514 が両固定接点層504 、505 に接触
し、両者をオン・オフ制御するために、固定電極層502
、503 と可動片511 とによって構成される駆動用対向
電極層間に所定の静電吸引力を発生させる必要がある。
またラッチ機能を有していないので、両固定接点層504
、505 をオン・オフし続けるためには、前記駆動用対
向電極層間に直流電圧を印加し続ける必要がある。この
ため、消費電力が大きいという欠点があった。However, the above-mentioned and electrostatic relays have the following drawbacks. That is, the movable contact layer 514 comes into contact with both the fixed contact layers 504 and 505, and the fixed electrode layer 502 is controlled in order to control both on and off.
, 503 and the movable piece 511, it is necessary to generate a predetermined electrostatic attraction force between the driving counter electrode layers.
Since it does not have a latch function, both fixed contact layers 504
, 505, it is necessary to continuously apply a DC voltage between the drive counter electrode layers. Therefore, there is a drawback that the power consumption is large.

【０００７】さらに前記駆動用対向電極層間の隙間は短
絡の危険性があるため、これを非常に小さくすることが
できないという難点もあった。本発明は上記事情に鑑み
て創案されたもので、消費電力を少なくした圧電式リレ
ーを提供することを目的としている。Further, there is a risk that the gap between the drive counter electrode layers cannot be made extremely small because of the risk of short circuit. The present invention was made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a piezoelectric relay that consumes less power.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
シリコン単結晶よりなる基板と、この基板の主面上にシ
リコンプロセスをベースに作成した半導体多結晶からな
る可動片と、この可動片を挟んで基板主面上に配設され
た１対のバイモルフ式圧電体と、前記基板主面上でかつ
前記可動片の先端近傍に設けた永久磁石と、前記基板主
面に絶縁物を介して形成された複数個の固定接点層とを
具備しており、前記可動片は前記永久磁石に対向する表
面に磁性体で形成された吸着部と、前記固定接点層を開
閉する可動接点層とを有していることを特徴とする圧電
式リレーである。請求項２記載の発明はバイモルフ式圧
電体に代えて積層式圧電体を構成要件としている。The invention according to claim 1 is
A substrate made of a silicon single crystal, a movable piece made of a semiconductor polycrystal formed on the main surface of the substrate based on a silicon process, and a pair of bimorphs arranged on the main surface of the substrate with the movable piece interposed therebetween. A piezoelectric body, a permanent magnet provided on the main surface of the substrate and near the tip of the movable piece, and a plurality of fixed contact layers formed on the main surface of the substrate via an insulator. The movable piece is a piezoelectric relay characterized in that it has an attracting portion made of a magnetic material on a surface facing the permanent magnet, and a movable contact layer for opening and closing the fixed contact layer. The invention according to claim 2 has a laminated piezoelectric material as a constituent element in place of the bimorph piezoelectric material.

【０００９】[0009]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は請求項１記載の発明の分解斜視図、図２は
図１の長手方向中心線であるＡ−Ａ線の断面図、図３は
図１において、前記Ａ−Ａ線と平行しＡ−Ａ線と離れた
Ｂ−Ｂ線（Ｂ−Ｂ線はＡ−Ａ線と平行した線である) の
断面図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is an exploded perspective view of the invention according to claim 1, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA which is the longitudinal centerline of FIG. 1, and FIG. 3 is parallel to the line AA in FIG. It is a sectional view of the BB line (the BB line is a line parallel to the AA line) apart from the -A line.

【００１０】図１において、全体の形状は長手方向に対
称形状に形成されているものとするが、本発明は必ずし
も対称であることには限定されないものである。図１に
おいて、105 はC 字形状に形成したポリシリコンからな
る永久磁石ホルダー、109 は前記永久磁石ホルダー105
内に内挿する永久磁石で、図のようにNS極が対向したＣ
字状のかたちをしている。In FIG. 1, the overall shape is assumed to be symmetrical in the longitudinal direction, but the present invention is not necessarily limited to being symmetrical. In FIG. 1, 105 is a permanent magnet holder made of C-shaped polysilicon, and 109 is the permanent magnet holder 105.
It is a permanent magnet inserted inside, and the N pole is facing C as shown in the figure.
It has a letter shape.

【００１１】102は可動片、103a、103b、103c、103dは
固定接点層、106 は可動接点層、107は吸着部、104a、1
04bは圧電体ホルダーである。108a、108bはバイモルフ
式圧電体である。Reference numeral 102 is a movable piece, 103a, 103b, 103c, 103d are fixed contact layers, 106 is a movable contact layer, 107 is an adsorption portion, 104a, 1
04b is a piezoelectric holder. 108a and 108b are bimorph type piezoelectric bodies.

【００１２】バイモルフ式圧電体を用いた圧電式リレー
の製造方法について説明する。図４、図５、図６は図２
の製造過程を段階的に示す断面図、図７は図３の製造過
程を段階的に示す断面図である。図８は全体的に分かり
易くするための製造工程説明図である。以下、図８を参
照して説明する。A method of manufacturing a piezoelectric relay using a bimorph piezoelectric body will be described. 4, 5 and 6 are shown in FIG.
FIG. 7 is a sectional view showing the manufacturing process of FIG. 3 stepwise, and FIG. 7 is a sectional view showing the manufacturing process of FIG. 3 stepwise. FIG. 8 is a manufacturing process explanatory diagram for making it easy to understand as a whole. This will be described below with reference to FIG.

【００１３】(1) まずシリコン基板101 の表面にSiO 2
101Aを成膜する。 (2) 通常の方法でSiO 2 101Aを2 度乾式エッチングして
成形する。 (3) Si 3 N 4 (窒化シリコン)101B を成膜し、この上に
フオトレジスタ101Cを塗布してこれを通常の方法で成形
する。 (4) Si 3 N 4 101B を湿式エッチングする。 (5) 全面にポリシリコン102 を例えばLPCVD 法で成膜す
る。 (6)SiO 2 102A を前記ポリシリコン102 上に成膜し、こ
れをエッチングする。 (7)SiO 2 102A をマスクとして前記ポリシリコン102 を
乾式エッチングする。 (8) 前記SiO 2 102Aを除去してSiO 2 102Bを成膜する。 (9)SiO 2 102B を乾式エッチングする。(1) First, SiO 2 is formed on the surface of the silicon substrate 101.
A film of 101A is formed. (2) Form SiO 2 101A by dry etching twice in the usual way. (3) Si 3 N 4 (silicon nitride) 101B is formed into a film, and a photo resister 101C is applied on the film, and this is formed by a usual method. (4) Wet etching of Si 3 N 4 101B. (5) Polysilicon 102 is formed on the entire surface by, for example, LPCVD method. (6) A film of SiO 2 102A is formed on the polysilicon 102, and this is etched. (7) The polysilicon 102 is dry-etched using SiO 2 102A as a mask. (8) The SiO 2 102A is removed to form a SiO 2 102B film. (9) Dry etch SiO 2 102B.

【００１４】(10)SiO 2 102Bをマスクとしてポリシリコ
ン102 をエッチングする。ポリシリコン102 のエッチン
グ後、不要となったSiO 2 102Bを除去する。この場合、
図４、図７の右端のポリシリコン102 は永久磁石ホルダ
ーになる部分であるので、この部分を以下の説明では永
久磁石ホルダー105 とする。また図７の略中央部にある
104 はバイモルフ式圧電体のホルダーであるので、エッ
チングの際に平面視でコの字状に形成しておく。 (11)SiO 2 102Cを成膜する。 (12)SiO 2 102Cを乾式エッチングする。 (13)ポリシリコン102Dを新たに成膜する。 (14)SiO 2 102Eを成膜し、これをエッチングする。 (15)前記SiO 2 102Eをマスクとして、ポリシリコン102D
を乾式エッチングする。(10) The polysilicon 102 is etched using the SiO 2 102B as a mask. After etching the polysilicon 102, the unnecessary SiO 2 102B is removed. in this case,
Since the polysilicon 102 at the right end of FIGS. 4 and 7 is a portion that becomes a permanent magnet holder, this portion will be referred to as a permanent magnet holder 105 in the following description. It is also located in the approximate center of FIG.
Since 104 is a holder of a bimorph type piezoelectric body, it is formed in a U shape in plan view at the time of etching. (11) Deposit SiO 2 102C. (12) Dry etch SiO 2 102C. (13) Polysilicon 102D is newly formed. (14) A film of SiO 2 102E is formed and this is etched. (15) Using the SiO 2 102E as a mask, polysilicon 102D
Dry etching.

【００１５】(16)SiO 2 101A、102C、102Eを湿式エッチ
ングする。これにより、可動片102 が基板101 から浮き
上がるので、102Dを回転軸として回転可能になる。 (17)ニオブNbを真空蒸着により成膜した後、パーマロイ
102Fを真空蒸着により成膜する。この場合、ニオブを蒸
着するのは、ポリシリコン102 とパーマロイの密着性を
向上させるためである。 (18)つぎにフオトレジスト102Gを塗布し、パーマロイの
部分メッキ用にパターニングする。 (19)可動接点層106 、磁性体107 、固定接点層103a、10
3b、103c、103dとなるべき部分をパーマロイでもって電
解メッキ法で部分メッキする。 (20)フオトレジスト102Gを剥離し、イオンミリング等に
より不要な部分のパーマロイをエッチングする。 (21)無電解メッキ法で前記106 、107 、103a、103b、10
3c、103dの表面及び側面をAuメッキする。(16) Wet etching of SiO 2 101A, 102C and 102E. As a result, the movable piece 102 is lifted from the substrate 101, so that the movable piece 102 can rotate about the rotation axis 102D. (17) After forming niobium Nb by vacuum evaporation, permalloy
102F is formed by vacuum evaporation. In this case, the reason for depositing niobium is to improve the adhesion between the polysilicon 102 and permalloy. (18) Next, a photoresist 102G is applied and patterned for partial plating of permalloy. (19) Movable contact layer 106, magnetic body 107, fixed contact layers 103a, 10
The parts to be 3b, 103c and 103d are partially plated with permalloy by electrolytic plating. (20) The photoresist 102G is peeled off, and an unnecessary portion of permalloy is etched by ion milling or the like. (21) 106, 107, 103a, 103b, 10 by the electroless plating method
The surfaces and side surfaces of 3c and 103d are plated with Au.

【００１６】以上の工程でシリコン基板上に可動片102
、固定接点層103 、バイモルフ式圧電体ホルダー104
、永久磁石ホルダー105 、可動接点層106 及び磁性体1
07 等が完成する。つぎにバイモルフ式圧電体108a、108
b及び永久磁石109 を製作してそれぞれバイモルフ式圧
電体ホルダー104 、永久磁石ホルダーに挿入接着するこ
とでバイモルフ式の圧電リレーが完成する。Through the above steps, the movable piece 102 is placed on the silicon substrate.
, Fixed contact layer 103, bimorph piezoelectric holder 104
, Permanent magnet holder 105, movable contact layer 106 and magnetic body 1
07 etc. will be completed. Next, the bimorph type piezoelectric body 108a, 108
The bimorph type piezoelectric relay is completed by manufacturing b and the permanent magnet 109 and inserting and bonding them into the bimorph type piezoelectric body holder 104 and the permanent magnet holder, respectively.

【００１７】つぎにバイモルフ式圧電体リレーの動作に
ついて説明する。図９において、この圧電体は２枚の圧
電板（例えばPZT)301 と３枚の電極板302 を交互に接着
剤で貼り合わせて構成し、各圧電板302 に互いに逆方向
の伸縮変形が生じるように電界を印加して屈曲変形を起
こさせる。Next, the operation of the bimorph type piezoelectric relay will be described. In FIG. 9, this piezoelectric body is configured by alternately bonding two piezoelectric plates (for example, PZT) 301 and three electrode plates 302 with an adhesive, and each piezoelectric plate 302 undergoes expansion and contraction deformation in opposite directions. As described above, an electric field is applied to cause bending deformation.

【００１８】図１で例えばバイモルフ式圧電体108aの先
端108a′が可動片102 の向きに変形するように電界を加
えると、可動片102 は回転軸102dを中心として時計方向
に回転し、可動接点層106 が固定接点層103a、103bに接
触して両固定接点層が閉成される。この時、磁性体107
は永久磁石109 のS 極側に吸引されるため、可動接点層
106 と固定接点層103a、103bの吸着力は強く、接点部分
の接触抵抗は極めて小さい。しかもこの状態はバイモル
フ式圧電体108aの電界を断った後も保持される。In FIG. 1, for example, when an electric field is applied so that the tip 108a 'of the bimorph type piezoelectric body 108a is deformed in the direction of the movable piece 102, the movable piece 102 rotates clockwise about the rotary shaft 102d, and the movable contact point is moved. Layer 106 contacts fixed contact layers 103a and 103b to close both fixed contact layers. At this time, the magnetic body 107
Is attracted to the S pole side of the permanent magnet 109, so the movable contact layer
The attraction force between 106 and the fixed contact layers 103a and 103b is strong, and the contact resistance at the contact portion is extremely small. Moreover, this state is maintained even after the electric field of the bimorph type piezoelectric body 108a is cut off.

【００１９】つぎにバイモルフ式圧電体108bの先端108
b′が可動片102 の向きに変形するように電界を加え
る。この時磁性体107 が永久磁石109 のS 極側に吸引さ
れている状態からN 極側に吸引される状態に移行するの
に充分な力を有するように、バイモルフ式圧電体108a、
108bが屈曲変位する際の発生力Fbと、磁性体107 と永久
磁石109 の間に発生する起磁力Fmはバランスよく設計さ
れる(Fb ＞Fm＞Fc 、Fcは接点の接触抵抗を小さくする
ために必要な力) 。Next, the tip 108 of the bimorph type piezoelectric body 108b.
An electric field is applied so that b ′ is deformed in the direction of the movable piece 102. At this time, the bimorph type piezoelectric body 108a, so that the magnetic body 107 has sufficient force to shift from the state of being attracted to the S pole side of the permanent magnet 109 to the state of being attracted to the N pole side.
The force Fb generated when the 108b is bent and displaced and the magnetomotive force Fm generated between the magnetic body 107 and the permanent magnet 109 are designed in good balance (Fb>Fm> Fc, Fc is to reduce the contact resistance of the contact). Required power).

【００２０】従って、可動片102 は回転軸102dを中心と
して反時計方向に回転し、可動接点層106 が固定接点層
103c、103dに接触し、両固定接点層が閉成される。この
時も前記同様電界を断ったあとも閉成状態は保持され
る。Therefore, the movable piece 102 rotates counterclockwise about the rotating shaft 102d, and the movable contact layer 106 becomes the fixed contact layer.
Both fixed contact layers are closed by contacting 103c and 103d. At this time as well, the closed state is maintained even after the electric field is cut off as described above.

【００２１】図１０は請求項１記載の圧電式リレーの入
力信号、出力信号の例を示した図である。バイモルフ式
圧電体108aにパルス電圧を印加（手段１、図１０(a))す
ると、固定接点層103a、103bが閉成し（状態１、図１０
(c))電流が流れる。この状態はつぎにバイモルフ式圧電
体108bにパルス電圧を印加する（手段２、図１０(b))ま
で保持される。FIG. 10 is a diagram showing an example of input signals and output signals of the piezoelectric relay according to the first aspect. When a pulse voltage is applied to the bimorph type piezoelectric body 108a (means 1, FIG. 10 (a)), the fixed contact layers 103a, 103b are closed (state 1, FIG. 10).
(c)) An electric current flows. This state is maintained until a pulse voltage is applied to the bimorph type piezoelectric body 108b (means 2, FIG. 10B).

【００２２】さらにバイモルフ式圧電体108bにパルス電
圧を印加（手段２、図１０(b))すると、固定接点層103
c、103dは閉成し（状態２、図１０(d))電流が流れる。
同様に、この状態２は手段１になるまで保持される。以
下、手段１、状態１、手段２、状態２、手段１が繰り返
される。Further, when a pulse voltage is applied to the bimorph type piezoelectric body 108b (means 2, FIG. 10 (b)), the fixed contact layer 103 is formed.
c and 103d are closed (state 2, FIG. 10 (d)), and current flows.
Similarly, this state 2 is held until it becomes the means 1. Hereinafter, the means 1, the state 1, the means 2, the state 2, and the means 1 are repeated.

【００２３】図１１は請求項２記載の圧電式リレーの分
解斜視図、図１２は図１１の長手方向中心線であるＣ−
Ｃ線の断面図、図１３は図１１において、前記Ｃ−Ｃ線
と平行しＣ−Ｃ線と離れたＤ−Ｄ線（Ｄ−Ｄ線はＣ−Ｃ
線と平行した線である) の断面図を示している。FIG. 11 is an exploded perspective view of the piezoelectric relay according to claim 2, and FIG. 12 is a longitudinal center line C- of FIG.
13 is a cross-sectional view taken along the line C, and FIG. 13 is a line D-D parallel to the line C-C and separated from the line C-C in FIG.
(A line parallel to the line).

【００２４】この発明においては請求項１記載の圧電式
リレーのバイモルフ式圧電体の代わりに積層式圧電体を
接点の開閉の切替駆動源として使用しており、圧電体の
駆動の原理以外、リレーの動作原理は請求項１記載のも
のと同様である。According to the present invention, instead of the bimorph type piezoelectric body of the piezoelectric relay according to the first aspect, a laminated type piezoelectric body is used as a switching drive source for opening and closing contacts, and other than the principle of driving the piezoelectric body, the relay is used. The operating principle of is the same as that of claim 1.

【００２５】図１４は積層式圧電体の外観斜視図であ
る。積層式圧電体111 は厚み方向に分極した複数(n、例
えば本実施例では６枚) の圧電板（例えばPZT)401 とN
＋１枚（本実施例では７枚) の電極を積み重ねて一体化
したもので、隣り合った圧電板では分極方向が互いに18
0 度異なっている。各圧電板は電気的には並列接続され
ており、積層軸方向に生じる変位で可動片102 の可動部
102aを時計方向あるいは反時計方向に回転し、接点開閉
の切り換えの駆動源としている。FIG. 14 is an external perspective view of the laminated piezoelectric material. The multi-layer piezoelectric body 111 includes a plurality of (n, for example, six in this embodiment) piezoelectric plates (eg, PZT) 401 and N polarized in the thickness direction.
+1 (seven in this embodiment) electrodes are stacked and integrated, and adjacent piezoelectric plates have polarization directions of 18
0 degrees different. The piezoelectric plates are electrically connected in parallel, and the movable portion of the movable piece 102 is displaced by the displacement generated in the stacking axis direction.
102a is rotated clockwise or counterclockwise and is used as a drive source for switching the contact opening and closing.

【００２６】[0026]

【発明の効果】本発明によれば、マイクロリレーの接点
開閉の切り換えの駆動源として圧電力を用い、接点吸着
の駆動源として永久磁石を用いるようにしているため、
従来に比較して大きな駆動力を得ることができ、接点力
が大きくなり、リレーの安定性が増すとともに、ラッチ
機能を有するため、消費電力を小さくすることができる
という効果がある。According to the present invention, piezoelectric power is used as a drive source for switching contact opening / closing of a micro relay, and a permanent magnet is used as a drive source for contact attraction.
As compared with the conventional case, a larger driving force can be obtained, the contact force is increased, the stability of the relay is increased, and the latch function is provided, so that the power consumption can be reduced.

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

【図１】請求項１記載の発明の分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view of the invention according to claim 1.

【図２】図１の長手方向中心線であるＡ−Ａ線の断面図
である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA which is the longitudinal centerline of FIG.

【図３】図１において、前記Ａ−Ａ線と平行しＡ−Ａ線
と離れたＢ−Ｂ線（Ｂ−Ｂ線はＡ−Ａ線と平行した線で
ある) の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 1 which is parallel to the line AA and separated from the line AA (the line BB is a line parallel to the line AA).

【図４】図２の製造過程を段階的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of FIG. 2 step by step.

【図５】図４に引き続いて図２の製造過程を段階的に示
す断面図である。5 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of FIG. 2 step by step following FIG.

【図６】図５に引き続いて図２の製造過程を段階的に示
す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of FIG. 2 step by step following FIG. 5;

【図７】図３の製造過程を段階的に示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of FIG. 3 step by step.

【図８】全体的に分かり易くするための製造工程説明図
である。FIG. 8 is a manufacturing process explanatory diagram for facilitating understanding as a whole.

【図９】バイモルフ式の圧電体の外観斜視図である。FIG. 9 is an external perspective view of a bimorph type piezoelectric body.

【図１０】請求項１記載の圧電式リレーの入力信号、出
力信号の例を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of an input signal and an output signal of the piezoelectric relay according to claim 1.

【図１１】請求項２記載の圧電式リレーの分解斜視図で
ある。FIG. 11 is an exploded perspective view of the piezoelectric relay according to claim 2;

【図１２】図１１の長手方向中心線であるＣ−Ｃ線の断
面図である。12 is a cross-sectional view taken along the line C-C that is the center line in the longitudinal direction of FIG. 11.

【図１３】図１１において、前記Ｃ−Ｃ線と平行しＣ−
Ｃ線と離れたＤ−Ｄ線（Ｄ−Ｄ線はＣ−Ｃ線と平行した
線である) の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line C-C in FIG.
It is sectional drawing of the DD line (DD line is a line parallel to CC line) apart from C line.

【図１４】積層式圧電体の外観斜視図である。FIG. 14 is an external perspective view of a laminated piezoelectric body.

【図１５】静電式リレーの分解斜視図である。FIG. 15 is an exploded perspective view of an electrostatic relay.

【図１６】図１５のＥ−Ｅ線断面図である。16 is a sectional view taken along line EE of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 シリコン基板 102 ポリシリコン 103 固定接点層 104 バイモルフ式圧電体ホルダー 105 永久磁石ホルダー 106 可動接点層 107 磁性体 108 バイモルフ式圧電体 109 永久磁石 110 積層式圧電体ホルダー 111 積層式圧電体 301 圧電板 302 電極板 401 圧電板 101 Silicon substrate 102 Polysilicon 103 Fixed contact layer 104 Bimorph type piezoelectric body holder 105 Permanent magnet holder 106 Movable contact layer 107 Magnetic body 108 Bimorph type piezoelectric body 109 Permanent magnet 110 Laminated type piezoelectric holder 111 Laminated type piezoelectric body 301 Piezoelectric plate 302 Electrode plate 401 Piezoelectric plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 乾 哲也 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 太田 賢司 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tetsuya Inui 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Within Sharp Corporation (72) Kenji Ota 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka, Osaka Within the corporation

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 シリコン単結晶よりなる基板と、この基
板の主面上にシリコンプロセスをベースに作成した半導
体多結晶からなる可動片と、この可動片を挟んで基板主
面上に配設された１対のバイモルフ式圧電体と、前記基
板主面上でかつ前記可動片の先端近傍に設けた永久磁石
と、前記基板主面に絶縁物を介して形成された複数個の
固定接点層とを具備しており、前記可動片は前記永久磁
石に対向する表面に磁性体で形成された吸着部と、前記
固定接点層を開閉する可動接点層とを有していることを
特徴とする圧電式リレー。1. A substrate made of a silicon single crystal, a movable piece made of a semiconductor polycrystal formed on the main surface of the substrate based on a silicon process, and a movable piece sandwiched between the movable piece and the main surface of the substrate. A pair of bimorph piezoelectric bodies, a permanent magnet provided on the main surface of the substrate and in the vicinity of the tip of the movable piece, and a plurality of fixed contact layers formed on the main surface of the substrate via an insulator. And a movable contact layer having a magnetic contact portion formed on the surface facing the permanent magnet, the movable contact layer opening and closing the fixed contact layer. Formula relay. 【請求項２】 シリコン単結晶よりなる基板と、この基
板の主面上にシリコンプロセスをベースに作成した半導
体多結晶からなる可動片と、この可動片を挟んで基板主
面上に配設された１対の積層式圧電体と、前記基板主面
上でかつ前記可動片の先端近傍に設けた永久磁石と、前
記基板主面に絶縁物を介して形成された複数個の固定接
点層とを具備しており、前記可動片は前記永久磁石に対
向する表面に磁性体で形成された吸着部と、前記固定接
点層を開閉する可動接点層とを有していることを特徴と
する圧電式リレー。2. A substrate made of a silicon single crystal, a movable piece made of a semiconductor polycrystal formed on the main surface of this substrate based on a silicon process, and a movable piece sandwiched between the movable piece and the main surface. A pair of laminated piezoelectric bodies, a permanent magnet provided on the main surface of the substrate and in the vicinity of the tip of the movable piece, and a plurality of fixed contact layers formed on the main surface of the substrate via an insulator. And a movable contact layer having a magnetic contact portion formed on the surface facing the permanent magnet, the movable contact layer opening and closing the fixed contact layer. Formula relay.
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