JPH07176255A - プレーナー型電磁リレー及びその製造方法 - Google Patents
プレーナー型電磁リレー及びその製造方法Info
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- JPH07176255A JPH07176255A JP5320525A JP32052593A JPH07176255A JP H07176255 A JPH07176255 A JP H07176255A JP 5320525 A JP5320525 A JP 5320525A JP 32052593 A JP32052593 A JP 32052593A JP H07176255 A JPH07176255 A JP H07176255A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電磁リレーの薄型化及び小型化を図ることを目
的とする。 【構成】シリコン基板２に、平板状の可動板５と該可動
板５を揺動可能に軸支するトーションバー６とを一体形
成する。前記可動板５の上面周縁部に通電により磁界を
発生する平面コイル７を設け、下面側に可動接点９を設
ける。更に、シリコン基板２の上下面にガラス基板３，
４を設け、下側ガラス基板３には、前記可動接点９と接
触可能な固定接点１１を設ける。更に、ガラス基板３，
４の所定位置に、平面コイルに磁界を作用させる永久磁
石１３Ａ，１３Ｂ及び１４Ａ，１４Ｂを固定する構成と
する。また、この電磁リレーを半導体素子の製造プロセ
スによって製造する。
的とする。 【構成】シリコン基板２に、平板状の可動板５と該可動
板５を揺動可能に軸支するトーションバー６とを一体形
成する。前記可動板５の上面周縁部に通電により磁界を
発生する平面コイル７を設け、下面側に可動接点９を設
ける。更に、シリコン基板２の上下面にガラス基板３，
４を設け、下側ガラス基板３には、前記可動接点９と接
触可能な固定接点１１を設ける。更に、ガラス基板３，
４の所定位置に、平面コイルに磁界を作用させる永久磁
石１３Ａ，１３Ｂ及び１４Ａ，１４Ｂを固定する構成と
する。また、この電磁リレーを半導体素子の製造プロセ
スによって製造する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子製造技術を
用いて製造するプレーナー型電磁リレー及びその製造方
法に関する。
用いて製造するプレーナー型電磁リレー及びその製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの高集積化に代表される
マイクロエレクトロニクスの発展によって、様々な機器
が高機能化と共に小型化している。産業用ロボットのよ
うな比較的大きなエネルギを扱う制御系もその例外では
ない。このような制御系では制御装置のマイクロエレク
トロニクス化によって、大きなエネルギの制御を非常に
小さなエネルギで制御するようになっている。この結
果、ノイズ等による誤動作の問題が表面化し、最終段の
出力デバイスとして電磁リレーの需要が増大している。
マイクロエレクトロニクスの発展によって、様々な機器
が高機能化と共に小型化している。産業用ロボットのよ
うな比較的大きなエネルギを扱う制御系もその例外では
ない。このような制御系では制御装置のマイクロエレク
トロニクス化によって、大きなエネルギの制御を非常に
小さなエネルギで制御するようになっている。この結
果、ノイズ等による誤動作の問題が表面化し、最終段の
出力デバイスとして電磁リレーの需要が増大している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の電磁
リレーは半導体と比較すれば桁違いに大きな体積を占有
する。従って、機器の小型化を推進するためには、電磁
リレーの小型化が必要である。そして、従来の一般的な
巻線タイプの電磁リレーでは、長さ幅１４ｍｍ，幅９ｍ
ｍ，高さ５ｍｍが世界最小である（「超薄型シグナルリ
レー」，松下電工技報，No.35, pp27 〜31 (1987年))参
照) 。
リレーは半導体と比較すれば桁違いに大きな体積を占有
する。従って、機器の小型化を推進するためには、電磁
リレーの小型化が必要である。そして、従来の一般的な
巻線タイプの電磁リレーでは、長さ幅１４ｍｍ，幅９ｍ
ｍ，高さ５ｍｍが世界最小である（「超薄型シグナルリ
レー」，松下電工技報，No.35, pp27 〜31 (1987年))参
照) 。
【０００４】また、最近では、更に電磁リレーの小型化
を図るため、マイクロマシニング技術を用いたプレーナ
ー型電磁リレーが提案されている(H.Hosaka, H.Kuwano
andK.K.Yanagisawa "ELECTROMAGNETICMICRORELAYS : CO
NCEPS AND FUNDAMENTAL CHARACTERISTICS", Proc. IEEE
MENS Workshop 93, pp.12 〜17(1993)参照) 。しかし
ながら、上記のプレーナー型電磁リレーも、コイルは従
来の巻線型を用いており、小型化には限界がある。
を図るため、マイクロマシニング技術を用いたプレーナ
ー型電磁リレーが提案されている(H.Hosaka, H.Kuwano
andK.K.Yanagisawa "ELECTROMAGNETICMICRORELAYS : CO
NCEPS AND FUNDAMENTAL CHARACTERISTICS", Proc. IEEE
MENS Workshop 93, pp.12 〜17(1993)参照) 。しかし
ながら、上記のプレーナー型電磁リレーも、コイルは従
来の巻線型を用いており、小型化には限界がある。
【０００５】本発明は上記の事情に鑑みなされたもの
で、電磁リレーのより一層の小型化を図ることを目的と
する。
で、電磁リレーのより一層の小型化を図ることを目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため、第１の発明の
プレーナー型電磁リレーでは、半導体基板に、平板状の
可動板と該可動板を半導体基板に対して基板上下方向に
揺動可能に軸支するトーションバーとを一体形成し、前
記可動板の上面周縁部に通電により磁界を発生する平面
コイルを敷設すると共に下面側に可動接点部を設ける一
方、半導体基板の下面に前記可動板の接点部に対応する
位置に固定接点部を設けた下側絶縁基板を設け、半導体
基板の上面には少なくとも可動板上方を開放した上側絶
縁基板を設け、前記トーションバーの軸方向と平行な可
動板の対辺の平面コイル部に磁界を作用させる互いに対
をなす永久磁石を前記上下絶縁基板に固定する構成とし
た。
プレーナー型電磁リレーでは、半導体基板に、平板状の
可動板と該可動板を半導体基板に対して基板上下方向に
揺動可能に軸支するトーションバーとを一体形成し、前
記可動板の上面周縁部に通電により磁界を発生する平面
コイルを敷設すると共に下面側に可動接点部を設ける一
方、半導体基板の下面に前記可動板の接点部に対応する
位置に固定接点部を設けた下側絶縁基板を設け、半導体
基板の上面には少なくとも可動板上方を開放した上側絶
縁基板を設け、前記トーションバーの軸方向と平行な可
動板の対辺の平面コイル部に磁界を作用させる互いに対
をなす永久磁石を前記上下絶縁基板に固定する構成とし
た。
【０００７】また、第２の発明の電磁リレーでは、半導
体基板に、平板状の可動板と該可動板を半導体基板に対
して基板上下方向に揺動可能に軸支するトーションバー
とを一体形成し、前記可動板の上面周縁部に永久磁石を
設けると共に下面側に可動接点部を設ける一方、前記ト
ーションバーの軸方向と平行な可動板の対辺側方の半導
体基板部分に、通電により磁界を発生する平面コイルを
設け、半導体基板の下面に前記可動板の接点部に対応す
る位置に固定接点部を設けた下側絶縁基板を設け、半導
体基板の上側には少なくとも可動板上方を開放した上側
絶縁基板を設ける構成とした。
体基板に、平板状の可動板と該可動板を半導体基板に対
して基板上下方向に揺動可能に軸支するトーションバー
とを一体形成し、前記可動板の上面周縁部に永久磁石を
設けると共に下面側に可動接点部を設ける一方、前記ト
ーションバーの軸方向と平行な可動板の対辺側方の半導
体基板部分に、通電により磁界を発生する平面コイルを
設け、半導体基板の下面に前記可動板の接点部に対応す
る位置に固定接点部を設けた下側絶縁基板を設け、半導
体基板の上側には少なくとも可動板上方を開放した上側
絶縁基板を設ける構成とした。
【０００８】また、前記上側絶縁基板の開放部を閉塞
し、上下絶縁基板と半導体基板とで囲まれる可動板収納
空間を真空状態とする構成とするとよい。第１の発明の
電磁リレーの製造方法としては、半導体基板のトーショ
ンバー形成部分を除いて基板の下面から上面に向けて異
方性エッチングより貫通させて前記トーションバー部分
で半導体基板に揺動可能に軸支される可動板を形成する
工程と、可動板上面周囲に電解めっきにより平面コイル
を形成する工程と、可動板下面側に可動接点部を形成す
る工程と、下側絶縁基板の上面に前記可動接点に接離可
能な固定接点部を形成する工程と、半導体基板の上下面
に陽極接合により下面絶縁基板と少なくとも可動板上方
部分を開放した上面絶縁基板とを固定する工程と、トー
ションバー軸方向と平行な可動板の対辺に対応する上面
絶縁基板部分と下面絶縁基板部分に永久磁石を固定する
工程とからなることを特徴とする。
し、上下絶縁基板と半導体基板とで囲まれる可動板収納
空間を真空状態とする構成とするとよい。第１の発明の
電磁リレーの製造方法としては、半導体基板のトーショ
ンバー形成部分を除いて基板の下面から上面に向けて異
方性エッチングより貫通させて前記トーションバー部分
で半導体基板に揺動可能に軸支される可動板を形成する
工程と、可動板上面周囲に電解めっきにより平面コイル
を形成する工程と、可動板下面側に可動接点部を形成す
る工程と、下側絶縁基板の上面に前記可動接点に接離可
能な固定接点部を形成する工程と、半導体基板の上下面
に陽極接合により下面絶縁基板と少なくとも可動板上方
部分を開放した上面絶縁基板とを固定する工程と、トー
ションバー軸方向と平行な可動板の対辺に対応する上面
絶縁基板部分と下面絶縁基板部分に永久磁石を固定する
工程とからなることを特徴とする。
【０００９】また、第２の発明の電磁リレーの製造方法
は、半導体基板のトーションバー形成部分を除いて基板
の下面から上面に向けて異方性エッチングより貫通させ
て前記トーションバー部分で半導体基板に揺動可能に軸
支される可動板を形成する工程と、可動板上面周囲に薄
膜の永久磁石を形成する工程と、可動板下面側に可動接
点部を形成する工程と、前記トーションバーの軸方向と
平行な可動板の対辺側方の半導体基板部分に電解めっき
により平面コイルを形成する工程と、下側絶縁基板の上
面に前記可動接点に接離可能な固定接点部を形成する工
程と、半導体基板の上下面に陽極接合により下面絶縁基
板と少なくとも可動板上方部分を開放した上面絶縁基板
とを固定する工程とからなることを特徴とする。
は、半導体基板のトーションバー形成部分を除いて基板
の下面から上面に向けて異方性エッチングより貫通させ
て前記トーションバー部分で半導体基板に揺動可能に軸
支される可動板を形成する工程と、可動板上面周囲に薄
膜の永久磁石を形成する工程と、可動板下面側に可動接
点部を形成する工程と、前記トーションバーの軸方向と
平行な可動板の対辺側方の半導体基板部分に電解めっき
により平面コイルを形成する工程と、下側絶縁基板の上
面に前記可動接点に接離可能な固定接点部を形成する工
程と、半導体基板の上下面に陽極接合により下面絶縁基
板と少なくとも可動板上方部分を開放した上面絶縁基板
とを固定する工程とからなることを特徴とする。
【００１０】
【作用】かかる構成によれば、半導体素子製造プロセス
を利用して半導体基板に可動部を形成すると共に、可動
板に平面コイルを形成するようにしたので、コイル部分
を、薄型化及び小型化することができ、従来の巻線型に
比べて格段に電磁リレーの小型化を図ることができる。
を利用して半導体基板に可動部を形成すると共に、可動
板に平面コイルを形成するようにしたので、コイル部分
を、薄型化及び小型化することができ、従来の巻線型に
比べて格段に電磁リレーの小型化を図ることができる。
【００１１】更に、可動板の収納空間を真空封止するよ
うにすれば、可動板の揺動抵抗をなくすことができるよ
うになり、電磁リレーの応答性を高めることができる。
うにすれば、可動板の揺動抵抗をなくすことができるよ
うになり、電磁リレーの応答性を高めることができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１〜図４に第１の発明に係るプレーナー型電磁
リレーの第１実施例の構成を示す。図において、本実施
例の電磁リレー１は、半導体基板であるシリコン基板２
の上下面に、それぞれ例えばホウケイ酸ガラス等からな
る上側及び下側絶縁基板としての上側及び下側ガラス基
板３，４を陽極接合した３層構造となっている。そし
て、前記上側ガラス基板３は、後述する可動板５上方部
分を開放するよう、例えば超音波加工等によって開口部
３ａが設けられている。
する。図１〜図４に第１の発明に係るプレーナー型電磁
リレーの第１実施例の構成を示す。図において、本実施
例の電磁リレー１は、半導体基板であるシリコン基板２
の上下面に、それぞれ例えばホウケイ酸ガラス等からな
る上側及び下側絶縁基板としての上側及び下側ガラス基
板３，４を陽極接合した３層構造となっている。そし
て、前記上側ガラス基板３は、後述する可動板５上方部
分を開放するよう、例えば超音波加工等によって開口部
３ａが設けられている。
【００１３】前記シリコン基板２には、平板状の可動板
５と、この可動板５の中心位置でシリコン基板２に対し
て基板上下方向に揺動可能に可動板５を軸支するトーシ
ョンバー６，６とが異方性エッチングによって一体形成
されている。従って、可動板５及びトーションバー６も
シリコン基板と同一材料からなっている。前記可動板５
の上面周縁部には、図３に示すように、通電により磁界
を発生する銅薄膜からなる平面コイル７が絶縁被膜で覆
われて設けられている。ここで、コイルは抵抗分によっ
てジュール熱損失があり抵抗の大きな薄膜コイルを高密
度に実装すると発熱により駆動力が制限されることか
ら、本実施例では、従来公知の電解めっきによる電鋳コ
イル法によって前記平面コイル７を形成してある。電鋳
コイル法は、基板上にスパッタで薄いニッケル層を形成
し、このニッケル層の上に銅電解めっきを行って銅層を
形成し、コイルに相当する部分を除いて銅層及びニッケ
ル層を除去することで、銅層とニッケル層からなる薄膜
の平面コイルを形成するもので、薄膜コイルを低抵抗で
高密度に実装できる特徴があり、マイクロ磁気デバイス
の小型化・薄型化に有効である。また、可動板５の下面
側の両側には、図４に示すように、コ字上の電気配線
８，８が設けられ、これら各電気配線８，８のそれぞれ
の端部上面には、例えば金，白金等の可動接点９，９が
設けられている。
５と、この可動板５の中心位置でシリコン基板２に対し
て基板上下方向に揺動可能に可動板５を軸支するトーシ
ョンバー６，６とが異方性エッチングによって一体形成
されている。従って、可動板５及びトーションバー６も
シリコン基板と同一材料からなっている。前記可動板５
の上面周縁部には、図３に示すように、通電により磁界
を発生する銅薄膜からなる平面コイル７が絶縁被膜で覆
われて設けられている。ここで、コイルは抵抗分によっ
てジュール熱損失があり抵抗の大きな薄膜コイルを高密
度に実装すると発熱により駆動力が制限されることか
ら、本実施例では、従来公知の電解めっきによる電鋳コ
イル法によって前記平面コイル７を形成してある。電鋳
コイル法は、基板上にスパッタで薄いニッケル層を形成
し、このニッケル層の上に銅電解めっきを行って銅層を
形成し、コイルに相当する部分を除いて銅層及びニッケ
ル層を除去することで、銅層とニッケル層からなる薄膜
の平面コイルを形成するもので、薄膜コイルを低抵抗で
高密度に実装できる特徴があり、マイクロ磁気デバイス
の小型化・薄型化に有効である。また、可動板５の下面
側の両側には、図４に示すように、コ字上の電気配線
８，８が設けられ、これら各電気配線８，８のそれぞれ
の端部上面には、例えば金，白金等の可動接点９，９が
設けられている。
【００１４】更に、下側ガラス基板４の上面には、電気
配線１０，１０が図３の二点鎖線で示すようなパターン
で形成されており、この電気配線１０，１０上面の前記
可動接点９，９に対応する位置に、同じく金，白金等か
らなる固定接点１１，１１が設けられている。前記電気
配線１０，１０は、図２に示すように、下側ガラス基板
４に設けた貫通穴部分を介して下側ガラス基板４の下面
側に引き出されている。
配線１０，１０が図３の二点鎖線で示すようなパターン
で形成されており、この電気配線１０，１０上面の前記
可動接点９，９に対応する位置に、同じく金，白金等か
らなる固定接点１１，１１が設けられている。前記電気
配線１０，１０は、図２に示すように、下側ガラス基板
４に設けた貫通穴部分を介して下側ガラス基板４の下面
側に引き出されている。
【００１５】シリコン基板２のトーションバー６，６の
側方上面には、トーションバー６，６の部分を介して平
面コイル７と電気的に接続する一対の電極端子１２，１
２が設けられており、この電極端子１２，１２は、シリ
コン基板２上に電鋳コイル法により平面コイル７と同時
形成される。上側及び下側ガラス基板３の図１中左右側
には、前記トーションバー６，６の軸方向と平行な可動
板５の対辺の平面コイル７部分に磁界を作用させる互い
に対をなす円形状の永久磁石１３Ａ，１３Ｂと１４Ａ，
１４Ｂが設けられている。互いに対をなす一方の各３個
づつの永久磁石１３Ａ，１３Ｂは、図２に示すように、
下側がＮ極、上側がＳ極となるよう設けられ、互いに対
をなす他方の各３個づつの永久磁石１４Ａ，１４Ｂは、
図２に示すように、下側がＳ極、上側がＮ極となるよう
設けられている。
側方上面には、トーションバー６，６の部分を介して平
面コイル７と電気的に接続する一対の電極端子１２，１
２が設けられており、この電極端子１２，１２は、シリ
コン基板２上に電鋳コイル法により平面コイル７と同時
形成される。上側及び下側ガラス基板３の図１中左右側
には、前記トーションバー６，６の軸方向と平行な可動
板５の対辺の平面コイル７部分に磁界を作用させる互い
に対をなす円形状の永久磁石１３Ａ，１３Ｂと１４Ａ，
１４Ｂが設けられている。互いに対をなす一方の各３個
づつの永久磁石１３Ａ，１３Ｂは、図２に示すように、
下側がＮ極、上側がＳ極となるよう設けられ、互いに対
をなす他方の各３個づつの永久磁石１４Ａ，１４Ｂは、
図２に示すように、下側がＳ極、上側がＮ極となるよう
設けられている。
【００１６】次に動作を説明する。例えば、一方の電極
端子１２を＋極、他方の電極端子１２を−極として平面
コイル７に電流を流す。可動板５の両側では、永久磁石
１３Ａと１３Ｂ、１４Ａと１４Ｂによって、図２の矢印
で示すように上下の磁石間で可動板５の平面に沿って平
面コイル７を横切るような方向に磁界が形成されてお
り、この磁界中の平面コイル７に電流が流れると、平面
コイル７の電流密度と磁束密度に応じて平面コイル７、
言い換えれば可動板５の両端に、電流・磁束密度・力の
フレミングの左手の法則に従った方向（図５に示す）に
磁気力Ｆが作用し、この力はローレンツ力から求められ
る。
端子１２を＋極、他方の電極端子１２を−極として平面
コイル７に電流を流す。可動板５の両側では、永久磁石
１３Ａと１３Ｂ、１４Ａと１４Ｂによって、図２の矢印
で示すように上下の磁石間で可動板５の平面に沿って平
面コイル７を横切るような方向に磁界が形成されてお
り、この磁界中の平面コイル７に電流が流れると、平面
コイル７の電流密度と磁束密度に応じて平面コイル７、
言い換えれば可動板５の両端に、電流・磁束密度・力の
フレミングの左手の法則に従った方向（図５に示す）に
磁気力Ｆが作用し、この力はローレンツ力から求められ
る。
【００１７】この磁気力Ｆは、平面コイル７に流れる電
流密度をｉ、永久磁石１３Ａ，１３Ｂと１４Ａ，１４Ｂ
による磁束密度をＢとすると、下記の（１）式で求めら
れる。 Ｆ＝ｉ×Ｂ ・・・ （１） 実際には、平面コイル７の巻数ｎと、磁気力Ｆが働くコ
イル長ｗ（図５中に示す）により異なり、下記の（２）
式のようになる。
流密度をｉ、永久磁石１３Ａ，１３Ｂと１４Ａ，１４Ｂ
による磁束密度をＢとすると、下記の（１）式で求めら
れる。 Ｆ＝ｉ×Ｂ ・・・ （１） 実際には、平面コイル７の巻数ｎと、磁気力Ｆが働くコ
イル長ｗ（図５中に示す）により異なり、下記の（２）
式のようになる。
【００１８】Ｆ＝ｎｗ（ｉ×Ｂ） ・・・ （２） 一方、可動板５が回動することによりトーションバー
６，６が捩じられ、これによって発生するトーションバ
ー６，６のばね反力Ｆ′と可動板５の変位角φの関係
は、下記の（３）式のようになる。 φ＝（Ｍx ／ＧＩp ）＝（Ｆ′Ｌ／8.5 ×109 ｒ4 ）×ｌ1 ・・・（３） ここで、Ｍx は捩りモーメント、Ｇは横弾性係数、Ｉp
は極断面二次モーメントである。また、Ｌ、ｌ1 、ｒ
は、それぞれ、トーションバーの中心軸から力点までの
距離、トーションバーの長さ、トーションバーの半径で
あり、図５に示してある。
６，６が捩じられ、これによって発生するトーションバ
ー６，６のばね反力Ｆ′と可動板５の変位角φの関係
は、下記の（３）式のようになる。 φ＝（Ｍx ／ＧＩp ）＝（Ｆ′Ｌ／8.5 ×109 ｒ4 ）×ｌ1 ・・・（３） ここで、Ｍx は捩りモーメント、Ｇは横弾性係数、Ｉp
は極断面二次モーメントである。また、Ｌ、ｌ1 、ｒ
は、それぞれ、トーションバーの中心軸から力点までの
距離、トーションバーの長さ、トーションバーの半径で
あり、図５に示してある。
【００１９】そして、前記磁気力Ｆとばね反力Ｆ′が釣
り合う位置まで可動板５が回動する。従って、（３）式
のＦ′に（２）式のＦを代入することにより、可動板５
の変位角φは平面コイル７に流れる電流ｉに比例するこ
とが判る。従って、可動板５下面の可動接点９，９が、
トーションバー６のばね力に打ち勝って下側ガラス基板
４上面の固定接点１１，１１に圧接するのに充分な電流
を平面コイル７に流せば、可動板５の回動で可動接点
９，９と固定接点１１，１１を接触させることができ
る。そして、平面コイル７に流す電流の方向の切り換え
又は電流をＯＮ／ＯＦＦすることで、接点の切り換え又
は電流の通電／遮断を制御することができる。
り合う位置まで可動板５が回動する。従って、（３）式
のＦ′に（２）式のＦを代入することにより、可動板５
の変位角φは平面コイル７に流れる電流ｉに比例するこ
とが判る。従って、可動板５下面の可動接点９，９が、
トーションバー６のばね力に打ち勝って下側ガラス基板
４上面の固定接点１１，１１に圧接するのに充分な電流
を平面コイル７に流せば、可動板５の回動で可動接点
９，９と固定接点１１，１１を接触させることができ
る。そして、平面コイル７に流す電流の方向の切り換え
又は電流をＯＮ／ＯＦＦすることで、接点の切り換え又
は電流の通電／遮断を制御することができる。
【００２０】次に、本実施例の電磁リレーにおける永久
磁石による磁束密度分布の計算結果について説明する。
図６は、本実施例に使用した円柱状の永久磁石の磁束密
度分布計算モデルを示し、永久磁石のＮ極とＳ極それぞ
れの表面を微小領域dyに分割し、求める点の磁束を計算
した。
磁石による磁束密度分布の計算結果について説明する。
図６は、本実施例に使用した円柱状の永久磁石の磁束密
度分布計算モデルを示し、永久磁石のＮ極とＳ極それぞ
れの表面を微小領域dyに分割し、求める点の磁束を計算
した。
【００２１】Ｎ極表面で形成される磁束密度をＢn 、Ｓ
極表面で形成される磁束密度をＢsとすると、これらは
円柱状の永久磁石による磁束密度分布の計算式から〔数
１〕、〔数２〕の各（４）、（５）式によって求めるこ
とができ、任意の点における磁束密度Ｂは、Ｂn とＢs
を合成したものになり、（６）式で示される。
極表面で形成される磁束密度をＢsとすると、これらは
円柱状の永久磁石による磁束密度分布の計算式から〔数
１〕、〔数２〕の各（４）、（５）式によって求めるこ
とができ、任意の点における磁束密度Ｂは、Ｂn とＢs
を合成したものになり、（６）式で示される。
【００２２】
【数１】
【００２３】
【数２】
【００２４】Ｂ＝Ｂn ＋Ｂs ・・・（６） ここで、〔数１〕、〔数２〕の各式において、Ｂr は永
久磁石の残留磁束密度、ｘ、ｙ、ｚは永久磁石の周りの
空間の任意の点を表す座標、ｌは永久磁石のＮ極面とＳ
極面との距離、ｄは各極面の半径である。例えば、半径
１ｍｍ，高さ１ｍｍ，残留磁束密度0.85ＴのＳｍ−Ｃｏ
永久磁石ＤＩＡＮＥＴ ＤＭ−１８（商品名、セイコー
電子部品製）を用いて、図７に示すように配置した永久
磁石の表面に垂直な面ａの磁束密度分布を計算した結果
を図８に示す。
久磁石の残留磁束密度、ｘ、ｙ、ｚは永久磁石の周りの
空間の任意の点を表す座標、ｌは永久磁石のＮ極面とＳ
極面との距離、ｄは各極面の半径である。例えば、半径
１ｍｍ，高さ１ｍｍ，残留磁束密度0.85ＴのＳｍ−Ｃｏ
永久磁石ＤＩＡＮＥＴ ＤＭ−１８（商品名、セイコー
電子部品製）を用いて、図７に示すように配置した永久
磁石の表面に垂直な面ａの磁束密度分布を計算した結果
を図８に示す。
【００２５】図７のように配置した場合には、磁石間の
空間は、略0.3 Ｔ以上の磁束密度となっている。次に、
可動板５の変位量の計算結果について説明する。可動板
５に形成する平面コイル７の幅を１００μｍ、巻数を１
４、可動板５の厚さを２０μｍとし、トーションバー６
の半径を２５μｍ，長さを１ｍｍ、可動板５の幅を４ｍ
ｍ、長さを５ｍｍとして、（２）式と（３）式から求め
た。尚、磁束密度は、前述の磁束密度分布計算で得られ
た0.3 Ｔを使用した。
空間は、略0.3 Ｔ以上の磁束密度となっている。次に、
可動板５の変位量の計算結果について説明する。可動板
５に形成する平面コイル７の幅を１００μｍ、巻数を１
４、可動板５の厚さを２０μｍとし、トーションバー６
の半径を２５μｍ，長さを１ｍｍ、可動板５の幅を４ｍ
ｍ、長さを５ｍｍとして、（２）式と（３）式から求め
た。尚、磁束密度は、前述の磁束密度分布計算で得られ
た0.3 Ｔを使用した。
【００２６】その結果、図９の（Ａ）及び（Ｂ）図から
電流1.5 ｍＡで２度の変位角が得られることがわかる。
尚、（Ｃ）は電流と発生する熱量Ｑとの関係を示すもの
で、この時の単位面積当たりの発生熱量は１３μワット
／cm2 となった。次に、発熱量と放熱の関係について説
明する。発熱量はコイルの抵抗で発生するジュール熱で
あり、従って、単位時間当たりに発生する熱量Ｑは下記
の（７）式によって表される。
電流1.5 ｍＡで２度の変位角が得られることがわかる。
尚、（Ｃ）は電流と発生する熱量Ｑとの関係を示すもの
で、この時の単位面積当たりの発生熱量は１３μワット
／cm2 となった。次に、発熱量と放熱の関係について説
明する。発熱量はコイルの抵抗で発生するジュール熱で
あり、従って、単位時間当たりに発生する熱量Ｑは下記
の（７）式によって表される。
【００２７】Ｑ＝ｉ2 Ｒ ・・・ （７） ここで、ｉはコイルに流れる電流、Ｒはコイルの抵抗で
ある。発熱量対流による放熱量Ｑc は下記の（８）式で
表される。 Ｑc ＝ｈＳΔＴ ・・・ （８） ここで、ｈは熱伝達係数（空気は５×１０-3〜５×１０
-2〔ワット／cm2 ℃〕）、Ｓは素子の表面積、ΔＴは素
子表面と空気との温度差である。
ある。発熱量対流による放熱量Ｑc は下記の（８）式で
表される。 Ｑc ＝ｈＳΔＴ ・・・ （８） ここで、ｈは熱伝達係数（空気は５×１０-3〜５×１０
-2〔ワット／cm2 ℃〕）、Ｓは素子の表面積、ΔＴは素
子表面と空気との温度差である。
【００２８】発熱部となる可動板の面積を２０ｍｍ
2 （４×５）とすると、（８）式は、 Ｑc ＝1.0 ΔＴ〔ｍワット／℃〕 ・・・ （８）′ となり、数十μワット／cm2 程度の発熱量ならば素子の
温度上昇の問題は無視できることがわかる。尚、参考ま
で、輻射による放熱量Ｑr は下記の（９）式で表され
る。
2 （４×５）とすると、（８）式は、 Ｑc ＝1.0 ΔＴ〔ｍワット／℃〕 ・・・ （８）′ となり、数十μワット／cm2 程度の発熱量ならば素子の
温度上昇の問題は無視できることがわかる。尚、参考ま
で、輻射による放熱量Ｑr は下記の（９）式で表され
る。
【００２９】Ｑr ＝εＳσＴ4 ・・・ （９） ここで、εは輻射率（黒体はε＝１Ｄ 一般にε＜
１）、Ｓは素子の表面積、σはステファンボルツマン定
数（π2k4/60h3c2）、Ｔは素子の表面温度である。ま
た、トーションバーからの伝導による放熱量Ｑa は下記
の（10）式で表される。
１）、Ｓは素子の表面積、σはステファンボルツマン定
数（π2k4/60h3c2）、Ｔは素子の表面温度である。ま
た、トーションバーからの伝導による放熱量Ｑa は下記
の（10）式で表される。
【００３０】 Ｑa ＝２λ（Ｓ／ｌ1 ）ΔＴ ・・・ （10） ここで、λは熱伝導率（シリコンは８４ワット／ｍ
Ｋ）、Ｓはトーションバーの断面積、ｌ1 はトーション
バーの長さ、ΔＴはトーションバーの両端の温度差であ
る。トーションバーの半径を２５μｍ、長さを１ｍｍと
すると（10）式は、 Ｑa ＝0.1 ΔＴ〔ｍワット／℃〕 ・・・ （10）′ となる。
Ｋ）、Ｓはトーションバーの断面積、ｌ1 はトーション
バーの長さ、ΔＴはトーションバーの両端の温度差であ
る。トーションバーの半径を２５μｍ、長さを１ｍｍと
すると（10）式は、 Ｑa ＝0.1 ΔＴ〔ｍワット／℃〕 ・・・ （10）′ となる。
【００３１】次にトーションバーの可動板自重による撓
みと、電磁力による可動板の撓みについて説明する。図
１０にこれらの計算モデルを示す。トーションバーの長
さをｌ1 、トーションバーの幅をｂ、可動板の重さを
ｆ、可動板の厚さをｔ、可動板の幅をＷ、可動板の長さ
をＬ1 とすると、トーションバーの撓み量ΔＹは、片持
ち梁の撓み量の計算方法を用いて、下記の（11）式のよ
うになる。
みと、電磁力による可動板の撓みについて説明する。図
１０にこれらの計算モデルを示す。トーションバーの長
さをｌ1 、トーションバーの幅をｂ、可動板の重さを
ｆ、可動板の厚さをｔ、可動板の幅をＷ、可動板の長さ
をＬ1 とすると、トーションバーの撓み量ΔＹは、片持
ち梁の撓み量の計算方法を用いて、下記の（11）式のよ
うになる。
【００３２】 ΔＹ＝（１／２）（４ｌ1 3ｆ／Ｅｂｔ3 ） ・・・ （11） ここで、Ｅはシリコンのヤング率である。また、可動板
の重さｆは下記の（12）式で表される。 ｆ＝ＷＬ1 ｔρｇ ・・・ （12） ここで、ρは可動板の体積密度、ｇは重力加速度であ
る。
の重さｆは下記の（12）式で表される。 ｆ＝ＷＬ1 ｔρｇ ・・・ （12） ここで、ρは可動板の体積密度、ｇは重力加速度であ
る。
【００３３】また、可動板の撓み量ΔＸは、同じく片持
ち梁の撓み量の計算方法を用いて、下記の（13）式のよ
うになる。 ΔＸ＝４（Ｌ1/２)3Ｆ／ＥＷｔ3 ・・・ （13） ここで、Ｆは可動板の端に作用する磁気力である。そし
て、前記磁気力Ｆは（２）式のコイル長ｗを可動板の長
さＷと見做して求める。
ち梁の撓み量の計算方法を用いて、下記の（13）式のよ
うになる。 ΔＸ＝４（Ｌ1/２)3Ｆ／ＥＷｔ3 ・・・ （13） ここで、Ｆは可動板の端に作用する磁気力である。そし
て、前記磁気力Ｆは（２）式のコイル長ｗを可動板の長
さＷと見做して求める。
【００３４】これら、トーションバーの撓み量と可動板
の撓み量の計算結果を〔表１〕に示す。尚、可動板の撓
み量は、磁気力Ｆを３０μＮとして計算したものであ
る。
の撓み量の計算結果を〔表１〕に示す。尚、可動板の撓
み量は、磁気力Ｆを３０μＮとして計算したものであ
る。
【００３５】
【表１】
【００３６】上記の〔表１〕から明らかなように、幅５
０μｍ、長さ1.0 ｍｍのトーションバーの場合、幅６ｍ
ｍ、長さ１３ｍｍ、厚さ５０μｍの可動板による撓み量
ΔＹは、0.178 μｍであり、可動板の厚さを倍の１００
μｍとしても、撓み量ΔＹは、0.356 μｍである。ま
た、幅６ｍｍ、長さ１３ｍｍ、厚さ５０μｍの可動板の
場合、磁気力による撓み量ΔＸは、0.125 μｍであり、
可動板両端の変位量を２００μｍ程度とすれば、本実施
例の電磁リレーの特性には何ら影響はない。
０μｍ、長さ1.0 ｍｍのトーションバーの場合、幅６ｍ
ｍ、長さ１３ｍｍ、厚さ５０μｍの可動板による撓み量
ΔＹは、0.178 μｍであり、可動板の厚さを倍の１００
μｍとしても、撓み量ΔＹは、0.356 μｍである。ま
た、幅６ｍｍ、長さ１３ｍｍ、厚さ５０μｍの可動板の
場合、磁気力による撓み量ΔＸは、0.125 μｍであり、
可動板両端の変位量を２００μｍ程度とすれば、本実施
例の電磁リレーの特性には何ら影響はない。
【００３７】以上説明したように、本実施例の電磁リレ
ーでは、コイルの発熱による影響も無視でき、また、可
動板５の揺動特性も何ら問題はなく、従来と同様の機能
を発揮することができる。そして、半導体素子の製造プ
ロセスを利用して接点可動部やコイル等を形成すること
によって、従来に比べて格段に超小型で薄型の電磁リレ
ーとすることができる。このため、最終段の出力を電磁
リレーで制御する制御系システムの小型化を図ることが
できる。また、半導体素子の製造プロセスで製造するこ
とで、大量生産が可能となる。
ーでは、コイルの発熱による影響も無視でき、また、可
動板５の揺動特性も何ら問題はなく、従来と同様の機能
を発揮することができる。そして、半導体素子の製造プ
ロセスを利用して接点可動部やコイル等を形成すること
によって、従来に比べて格段に超小型で薄型の電磁リレ
ーとすることができる。このため、最終段の出力を電磁
リレーで制御する制御系システムの小型化を図ることが
できる。また、半導体素子の製造プロセスで製造するこ
とで、大量生産が可能となる。
【００３８】次に上記第１実施例の電磁リレーの製造工
程を、図１１〜図１４を参照しながら説明する。まず、
図１１及び図１２にシリコン基板の加工工程を示す。厚
さ300 μｍのシリコン基板101 の上下面を熱酸化して酸
化膜（１μｍ）102を形成する（ａ工程）。
程を、図１１〜図１４を参照しながら説明する。まず、
図１１及び図１２にシリコン基板の加工工程を示す。厚
さ300 μｍのシリコン基板101 の上下面を熱酸化して酸
化膜（１μｍ）102を形成する（ａ工程）。
【００３９】次に、裏面側にホトリソグラフにより貫通
穴のパターンを形成し、貫通穴部分の酸化膜をエッチン
グ除去し（ｂ工程）、更に、可動板形成部の酸化膜を厚
さ0.5 μｍまで除去する（工程ｃ）。次に、表面側にワ
ックス層103 を設けた後、貫通穴部分に異方性エッチン
グを100 μｍ行う（工程ｄ）。
穴のパターンを形成し、貫通穴部分の酸化膜をエッチン
グ除去し（ｂ工程）、更に、可動板形成部の酸化膜を厚
さ0.5 μｍまで除去する（工程ｃ）。次に、表面側にワ
ックス層103 を設けた後、貫通穴部分に異方性エッチン
グを100 μｍ行う（工程ｄ）。
【００４０】裏面側の可動板部分の薄い酸化膜を除去し
（工程ｅ）、貫通穴と可動板部分に異方性エッチングを
100 μｍ行う（工程ｆ）。次に、貫通穴部分で囲まれた
可動板裏面に相当するシリコン基板部分に、電気配線部
分を残してマスクし、例えばニッケル或いは銅のスパッ
タを行ってコ字状の電気配線８，８を形成し、更に、可
動接点部分を除いてマスクし、金或いは白金の層を例え
ば蒸着等によって形成し可動接点９，９を形成する（工
程ｇ）。
（工程ｅ）、貫通穴と可動板部分に異方性エッチングを
100 μｍ行う（工程ｆ）。次に、貫通穴部分で囲まれた
可動板裏面に相当するシリコン基板部分に、電気配線部
分を残してマスクし、例えばニッケル或いは銅のスパッ
タを行ってコ字状の電気配線８，８を形成し、更に、可
動接点部分を除いてマスクし、金或いは白金の層を例え
ば蒸着等によって形成し可動接点９，９を形成する（工
程ｇ）。
【００４１】次に、表面側のワックス層103 を除去し、
表面側の酸化膜102 上に、従来公知の電鋳コイル法によ
って平面コイル、電極端子部（図示せず）を形成する。
電鋳コイル法は、シリコン基板101 の表面側にニッケル
のスパッタを行ってニッケル層を形成し、銅電解めっき
を行って銅層を形成する。次にポジ型のレジストで平面
コイル及び電極端子に相当する部分をマスクし、銅エッ
チング、ニッケルエッチングを順次行い、エッチング
後、レジストを除去し、更に、銅電解めっきを行ってニ
ッケル層の全周を銅で覆い平面コイル及び電極端子に相
当する銅層を形成する。次に、銅層を除いた部分にネガ
型のメッキレジストを塗布した後、銅電解めっきを行っ
て銅層を厚くして、平面コイル及び電極端子を形成す
る。そして、平面コイル部分を例えば感光性ポリイミド
等の絶縁層で覆う。平面コイルを２層にする場合は、再
度ニッケルのスパッタ工程から絶縁層形成までの工程を
繰り返し行えばよい（工程ｈ）。
表面側の酸化膜102 上に、従来公知の電鋳コイル法によ
って平面コイル、電極端子部（図示せず）を形成する。
電鋳コイル法は、シリコン基板101 の表面側にニッケル
のスパッタを行ってニッケル層を形成し、銅電解めっき
を行って銅層を形成する。次にポジ型のレジストで平面
コイル及び電極端子に相当する部分をマスクし、銅エッ
チング、ニッケルエッチングを順次行い、エッチング
後、レジストを除去し、更に、銅電解めっきを行ってニ
ッケル層の全周を銅で覆い平面コイル及び電極端子に相
当する銅層を形成する。次に、銅層を除いた部分にネガ
型のメッキレジストを塗布した後、銅電解めっきを行っ
て銅層を厚くして、平面コイル及び電極端子を形成す
る。そして、平面コイル部分を例えば感光性ポリイミド
等の絶縁層で覆う。平面コイルを２層にする場合は、再
度ニッケルのスパッタ工程から絶縁層形成までの工程を
繰り返し行えばよい（工程ｈ）。
【００４２】次に、表面側にワックス層103 ′を設け、
可動板裏面部分をマスクした後、貫通穴部分に異方性エ
ッチングを100 μｍ行い、貫通穴部分を貫通させ、可動
板部分を除いてワックス層103 ′を除去する。この際
に、上下の酸化膜102 も除去する。これにより、可動板
５とトーションバー（図示せず）が形成され、図１のシ
リコン基板２が形成される（工程ｉ，ｊ）。
可動板裏面部分をマスクした後、貫通穴部分に異方性エ
ッチングを100 μｍ行い、貫通穴部分を貫通させ、可動
板部分を除いてワックス層103 ′を除去する。この際
に、上下の酸化膜102 も除去する。これにより、可動板
５とトーションバー（図示せず）が形成され、図１のシ
リコン基板２が形成される（工程ｉ，ｊ）。
【００４３】以上で、シリコン基板２の可動板５及びト
ーションバーが一体に形成される。その後、可動板部分
のワックス層を除去した後、シリコン基板２の上下面に
上側ガラス基板３と下側ガラス基板４をそれぞれ陽極接
合によって結合し、上下のガラス基板３，４の所定位置
に永久磁石１０Ａ，１０Ｂと１１Ａ，１１Ｂを取付けれ
ばよい。
ーションバーが一体に形成される。その後、可動板部分
のワックス層を除去した後、シリコン基板２の上下面に
上側ガラス基板３と下側ガラス基板４をそれぞれ陽極接
合によって結合し、上下のガラス基板３，４の所定位置
に永久磁石１０Ａ，１０Ｂと１１Ａ，１１Ｂを取付けれ
ばよい。
【００４４】次に、図１３及び図１４を参照しながら上
下ガラス基板の加工工程を説明する。まず、上側ガラス
基板３は、例えば超音波加工により可動板上方部分に相
当する位置に穴を開け、開口部３ａを形成すればよい
（工程ａ）。一方、下側ガラス基板４では、まず、電解
放電加工によってスルーホール用の貫通穴４ａ，４ａを
ガラス基板４の裏面側から形成する（工程ｂ）。
下ガラス基板の加工工程を説明する。まず、上側ガラス
基板３は、例えば超音波加工により可動板上方部分に相
当する位置に穴を開け、開口部３ａを形成すればよい
（工程ａ）。一方、下側ガラス基板４では、まず、電解
放電加工によってスルーホール用の貫通穴４ａ，４ａを
ガラス基板４の裏面側から形成する（工程ｂ）。
【００４５】そして、下側ガラス基板４の両面に、例え
ば、ニッケル或いは銅のスパッタを行い、金属層104 を
形成する（工程ｃ）。次に、貫通穴４ａを含む電気配線
部分をマスクし、その他の部分をエッチングして金属層
104 を除去することで、電気配線１０，１０を形成する
（工程ｄ）。次に、ガラス基板４の表面側にリフトオフ
用に、ホトリソグラフにより固定接点のパターンを形成
して固定接点部を除いてレジスト105 を塗布する（工程
ｅ）。
ば、ニッケル或いは銅のスパッタを行い、金属層104 を
形成する（工程ｃ）。次に、貫通穴４ａを含む電気配線
部分をマスクし、その他の部分をエッチングして金属層
104 を除去することで、電気配線１０，１０を形成する
（工程ｄ）。次に、ガラス基板４の表面側にリフトオフ
用に、ホトリソグラフにより固定接点のパターンを形成
して固定接点部を除いてレジスト105 を塗布する（工程
ｅ）。
【００４６】次に、ガラス基板４表面側の全面に金或い
は白金の蒸着により蒸着層106 を形成する（工程ｆ）。
次に、レジストを除去することで、固定接点部を除く他
の部分の蒸着層106 を除去し、固定接点１１，１１を形
成する（工程ｇ）。次に第１の発明に係る電磁リレーの
第２実施例を図１５に示す。尚、第１実施例と同一要素
には同一符号を付して説明を省略する。
は白金の蒸着により蒸着層106 を形成する（工程ｆ）。
次に、レジストを除去することで、固定接点部を除く他
の部分の蒸着層106 を除去し、固定接点１１，１１を形
成する（工程ｇ）。次に第１の発明に係る電磁リレーの
第２実施例を図１５に示す。尚、第１実施例と同一要素
には同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】図において、本実施例の電磁リレー２１
は、シリコン基板２及び下側ガラス基板４の構成は、第
１実施例と同様であるが、上側ガラス基板３′の構成が
異なる。即ち、上側ガラス基板３′は、第１実施例の上
側ガラス基板３の開口部３ａに相当する部分を、放電加
工等によって溝３Ａ′として閉塞する構成としてある。
そして、シリコン基板２の上下面に、上側ガラス基板
３′と下側ガラス基板４を陽極接合によって結合して、
可動板５の揺動空間を密閉する構成としている。更に、
この密閉空間を真空雰囲気にして電磁リレー２１を駆動
させる。
は、シリコン基板２及び下側ガラス基板４の構成は、第
１実施例と同様であるが、上側ガラス基板３′の構成が
異なる。即ち、上側ガラス基板３′は、第１実施例の上
側ガラス基板３の開口部３ａに相当する部分を、放電加
工等によって溝３Ａ′として閉塞する構成としてある。
そして、シリコン基板２の上下面に、上側ガラス基板
３′と下側ガラス基板４を陽極接合によって結合して、
可動板５の揺動空間を密閉する構成としている。更に、
この密閉空間を真空雰囲気にして電磁リレー２１を駆動
させる。
【００４８】かかる構成によれば、可動板５が回動する
際の空気抵抗がなくなるため、可動板の応答性を向上で
きる。そして、シリコン基板２に上下のガラス基板
３′，４を結合する際に、接着剤を用いるとガスが可動
板の揺動空間に侵入する虞れがあるが、本実施例のよう
に 陽極接合を用いればその心配はない。また、可動板
５の揺動空間を真空封止する際に、空間内に硫化フッ素
（ＳＦ6 ）を封入することで、絶縁耐圧が向上する。
際の空気抵抗がなくなるため、可動板の応答性を向上で
きる。そして、シリコン基板２に上下のガラス基板
３′，４を結合する際に、接着剤を用いるとガスが可動
板の揺動空間に侵入する虞れがあるが、本実施例のよう
に 陽極接合を用いればその心配はない。また、可動板
５の揺動空間を真空封止する際に、空間内に硫化フッ素
（ＳＦ6 ）を封入することで、絶縁耐圧が向上する。
【００４９】次に、図１６に第２の発明に係る電磁リレ
ーの実施例を示し説明する。尚、上記の各実施例と同一
要素には同一符号を付して説明を省略する。図１６にお
いて、本実施例の電磁リレー３１では、可動板５側に、
平面コイルに代えて薄膜の永久磁石３２を設ける。一
方、シリコン基板２のトーションバー６，６の軸方向と
平行な可動板５の対辺側方の部分に、通電により磁界を
発生する平面コイル７Ａ，７Ｂを設ける。また、上側ガ
ラス基板３′は、図１５に示すものと同様で溝３Ａ′を
有し閉塞された構成である。尚、本実施例では枠状に永
久磁石を設けたが、平面コイルと対応する辺だけに永久
磁石を設けるようにしてもよい。
ーの実施例を示し説明する。尚、上記の各実施例と同一
要素には同一符号を付して説明を省略する。図１６にお
いて、本実施例の電磁リレー３１では、可動板５側に、
平面コイルに代えて薄膜の永久磁石３２を設ける。一
方、シリコン基板２のトーションバー６，６の軸方向と
平行な可動板５の対辺側方の部分に、通電により磁界を
発生する平面コイル７Ａ，７Ｂを設ける。また、上側ガ
ラス基板３′は、図１５に示すものと同様で溝３Ａ′を
有し閉塞された構成である。尚、本実施例では枠状に永
久磁石を設けたが、平面コイルと対応する辺だけに永久
磁石を設けるようにしてもよい。
【００５０】かかる構成のように、薄膜の永久磁石３２
を可動板５側に設け、平面コイル７Ａ，７Ｂをシリコン
基板２側に設けるようにしても、上述の各実施例と同様
に動作させることができる。更に、可動板５側にコイル
を設けていないので、発熱に関する問題は生じない。ま
た、薄膜の磁石を用いているので、可動板５の動作が鈍
くなると言うことはなく、可動板５だけの封止も可能で
ある。そして、可動板５の揺動空間を真空封止すれば、
図１５に示す実施例と同様で可動板５の応答性が良好と
なる。
を可動板５側に設け、平面コイル７Ａ，７Ｂをシリコン
基板２側に設けるようにしても、上述の各実施例と同様
に動作させることができる。更に、可動板５側にコイル
を設けていないので、発熱に関する問題は生じない。ま
た、薄膜の磁石を用いているので、可動板５の動作が鈍
くなると言うことはなく、可動板５だけの封止も可能で
ある。そして、可動板５の揺動空間を真空封止すれば、
図１５に示す実施例と同様で可動板５の応答性が良好と
なる。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
イルを従来の巻線型ではなく半導体素子製造技術を用い
て形成する構成としたので、従来の巻線型コイルを用い
る電磁リレーに比較して格段に小型化及び薄型化するこ
とができる。従って、電磁リレーを使用する制御系のシ
ステムの集積化及び小型化を図ることができる。
イルを従来の巻線型ではなく半導体素子製造技術を用い
て形成する構成としたので、従来の巻線型コイルを用い
る電磁リレーに比較して格段に小型化及び薄型化するこ
とができる。従って、電磁リレーを使用する制御系のシ
ステムの集積化及び小型化を図ることができる。
【００５２】また、可動板の揺動空間を密閉空間として
真空封止する構成とすれば、空気抵抗をなくすことがで
き、可動板の応答性を向上でき、リレー応答性を高める
ことができる。
真空封止する構成とすれば、空気抵抗をなくすことがで
き、可動板の応答性を向上でき、リレー応答性を高める
ことができる。
【図１】第１の本発明に係る電磁リレーの第１実施例を
示す構成図
示す構成図
【図２】同上第１実施例の拡大縦断面図
【図３】同上第１実施例の可動板の上面側の拡大斜視図
【図４】同上第１実施例の可動板の下面側の拡大斜視図
【図５】同上第１実施例のガルバノミラーの動作原理を
説明する図
説明する図
【図６】同上第１実施例の永久磁石による磁束密度分布
の計算モデル図
の計算モデル図
【図７】計算した磁束密度分布位置を示す図
【図８】図７に示す位置の磁束密度分布の計算結果を示
す図
す図
【図９】可動板の変位量と電流量との計算結果を示すグ
ラフ
ラフ
【図１０】トーションバー及び可動板の撓み量の計算モ
デル図
デル図
【図１１】同上第１実施例のシリコン基板の加工工程の
説明図
説明図
【図１２】図１１に続くシリコン基板の加工工程の説明
図
図
【図１３】同上第１実施例のガラス基板の加工工程の説
明図
明図
【図１４】図１３に続くガラス基板の加工工程の説明図
【図１５】第１の発明に係る電磁リレーの第２実施例の
構成を示す斜視図
構成を示す斜視図
【図１６】第２の発明に係る電磁リレーの実施例の構成
を示す斜視図
を示す斜視図
１，２１，３１ 電磁リレー ２ シリコン基板 ３，３′ 上側ガラス基板 ４ 下側ガラス基板 ５ 可動板 ６ トーションバー ７ 平面コイル ９ 可動接点 １１ 固定接点 １３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂ，３２ 永久磁石
Claims (5)
- 【請求項１】半導体基板に、平板状の可動板と該可動板
を半導体基板に対して基板上下方向に揺動可能に軸支す
るトーションバーとを一体形成し、前記可動板の上面周
縁部に通電により磁界を発生する平面コイルを敷設する
と共に下面側に可動接点部を設ける一方、半導体基板の
下面に前記可動板の接点部に対応する位置に固定接点部
を設けた下側絶縁基板を設け、半導体基板の上面には少
なくとも可動板上方を開放した上側絶縁基板を設け、前
記トーションバーの軸方向と平行な可動板の対辺の平面
コイル部に磁界を作用させる互いに対をなす永久磁石を
前記上下絶縁基板に固定する構成としたことを特徴とす
るプレーナー型電磁リレー。 - 【請求項２】半導体基板に、平板状の可動板と該可動板
を半導体基板に対して基板上下方向に揺動可能に軸支す
るトーションバーとを一体形成し、前記可動板の上面周
縁部に永久磁石を設けると共に下面側に可動接点部を設
ける一方、前記トーションバーの軸方向と平行な可動板
の対辺側方の半導体基板部分に、通電により磁界を発生
する平面コイルを設け、半導体基板の下面に前記可動板
の接点部に対応する位置に固定接点部を設けた下側絶縁
基板を設け、半導体基板の上側には少なくとも可動板上
方を開放した上側絶縁基板を設ける構成としたことを特
徴とするプレーナー型電磁リレー。 - 【請求項３】前記上側絶縁基板の開放部を閉塞し、上下
絶縁基板と半導体基板とで囲まれる可動板収納空間を真
空状態とする構成とした請求項１又は２記載のプレーナ
ー型電磁リレー。 - 【請求項４】半導体基板のトーションバー形成部分を除
いて基板の下面から上面に向けて異方性エッチングより
貫通させて前記トーションバー部分で半導体基板に揺動
可能に軸支される可動板を形成する工程と、可動板上面
周囲に電解めっきにより平面コイルを形成する工程と、
可動板下面側に可動接点部を形成する工程と、下側絶縁
基板の上面に前記可動接点に接離可能な固定接点部を形
成する工程と、半導体基板の上下面に陽極接合により下
面絶縁基板と少なくとも可動板上方部分を開放した上面
絶縁基板とを固定する工程と、トーションバー軸方向と
平行な可動板の対辺に対応する上面絶縁基板部分と下面
絶縁基板部分に永久磁石を固定する工程とからなるプレ
ーナー型電磁リレーの製造方法。 - 【請求項５】半導体基板のトーションバー形成部分を除
いて基板の下面から上面に向けて異方性エッチングより
貫通させて前記トーションバー部分で半導体基板に揺動
可能に軸支される可動板を形成する工程と、可動板上面
周囲に薄膜の永久磁石を形成する工程と、可動板下面側
に可動接点部を形成する工程と、前記トーションバーの
軸方向と平行な可動板の対辺側方の半導体基板部分に電
解めっきにより平面コイルを形成する工程と、下側絶縁
基板の上面に前記可動接点に接離可能な固定接点部を形
成する工程と、半導体基板の上下面に陽極接合により下
面絶縁基板と少なくとも可動板上方部分を開放した上面
絶縁基板とを固定する工程とからなるプレーナー型電磁
リレーの製造方法。
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| JP32052593A JP3465940B2 (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | プレーナー型電磁リレー及びその製造方法 |
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| PCT/JP1994/002063 WO1995017760A1 (fr) | 1993-12-20 | 1994-12-08 | Relais a aimant plongeur plan et procede de production dudit relais |
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| DE69426694T DE69426694T2 (de) | 1993-12-20 | 1994-12-08 | Flaches tauchankerrelais und verfahren zu seiner herstellung |
| TW083111922A TW280922B (ja) | 1993-12-20 | 1994-12-20 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32052593A JP3465940B2 (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | プレーナー型電磁リレー及びその製造方法 |
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ID=18122411
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|---|---|---|---|
| JP32052593A Expired - Fee Related JP3465940B2 (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | プレーナー型電磁リレー及びその製造方法 |
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| TW (1) | TW280922B (ja) |
| WO (1) | WO1995017760A1 (ja) |
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