KR100662724B1

KR100662724B1 - 마이크로 릴레이

Info

Publication number: KR100662724B1
Application number: KR1020057019935A
Authority: KR
Inventors: 다케시 하시모토; 노리테루 후루모토; 나오키 오쿠무라; 히데키 에노모토; 다케시 사다모리; 신이치 기시모토; 쓰토무 시모무라; 고지 사카이; 마사미 호리
Original assignee: 마츠시다 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2005-01-25
Publication date: 2006-12-28
Also published as: EP1605487A4; CA2520250C; US20060250201A1; CA2520250A1; CN1771575A; CN1771575B; TW200531109A; EP1605487A1; KR20060014034A; WO2005071707A1; US7482900B2; TWI263237B

Abstract

본 발명의 마이크로 릴레이는 베이스 기판(3), 아마추어 블록(5) 및 커버(7)를 포함한다. 베이스 기판(3)은 전자기 장치(1)를 수납하기 위한 수납 리세스(41)를 갖는다. 수납 리세스는 베이스 기판(3)을 관통하는 구멍(41a)과, 베이스 기판의 한쪽 표면에 고착되어 구멍을 폐쇄하는 박막의 수납 리세스 덮개로 구성된다. 전자기 장치(1)는 수납 리세스 덮개(41b)에 의해 접점 기구로부터 격리되어 접점의 신뢰도를 증가시킨다. 전자기 장치(1)는 요크(10), 요크에 감겨져 여자 전류에 응답하여 자속을 발생하는 코일(11) 및 요크에 고착되어 아마추어(51)와 요크(10)를 통과하는 자속을 발생하는 영구 자석(12)을 포함함다. 영구 자석(12)이 요크(10)에 고정되므로, 본 마이크로 릴레이는 두께를 감소시킬 수 있다.

영구 자석, 전자기 장치, 수납 리세스, 자성체, 가동 접점, 고정 접점

Description

마이크로 릴레이{MICRO RELAY}

본 발명은 반도체 미세 가공 기술을 이용하여 제조된 마이크로 릴레이에 관한 것이다.

일본 공개 특허 제5-114347호 공보는 반도체 미세 가공 기술을 사용하여 제조된 마이크로 릴레이를 개시하고 있다. 이 마이크로 릴레이는 전자기 장치의 전자력을 이용하여 접점을 개폐하는 전자(electromagnetic) 구동형의 마이크로 릴레이로서, 전자기 장치를 구비한 베이스 기판; 스페이서를 통하여 베이스 기판에 고착된 프레임; 및 영구 자석을 구비하고 프레임의 내측에 배치된 아마추어(armature)를 포함한다. 이와 같은 전자 구동형의 마이크로 릴레이는, 쿨롱 힘(Coulomb's force)을 이용하여 접점을 개폐하는 정전(electrostatic) 구동형의 마이크로 릴레이에 비해 구동력을 크고 할 수 있기 때문에, 접점 압력을 증가시킴으로써 릴레이의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

그러나, 상기 마이크로 릴레이는 상기 아마추어에 영구 자석을 설치하고 있으므로, 상기 아마추어와 상기 베이스 기판과의 간격을 확보하기 위해, 비교적 큰 스페이서를 통하여 상기 베이스 기판과 상기 아마추어를 접속할 필요가 있다. 그러므로, 릴레이의 두께가 크게 된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 박형이 가능하며, 또한 신뢰성도 향상시킬 수 있는 마이크로 릴레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 마이크로 릴레이는 베이스 기판, 아마추어 블록 및 커버를 포함한다. 베이스 기판은 전자기 장치를 구비하고, 베이스 기판의 한쪽 표면에 고정 접점을 갖는다. 아마추어 블록은 상기 베이스 기판의 한쪽 표면에 고착되는 프레임과, 상기 프레임의 내측에 배치되고 상기 프레임에 의해 회전 가능하게 지지되는 가동 플레이트와, 상기 가동 플레이트에 의해 지지되고 가동 접점을 갖는 가동 접점 베이스를 구비한다. 상기 가동 플레이트는 표면에 자성체가 구비되어 아마추어를 구성하고, 상기 전자기 장치에 의해 구동되어 상기 가동 접점과 고정 접점 간의 접속을 온/오프 전환한다. 커버는 상기 프레임에 고착되어, 상기 프레임에 의해 둘러싸여 상기 베이스 기판과의 사이에서 폐쇄되는 공간을 형성하고, 이 공간 내에 상기 아마추어 및 상기 고정 접점을 수용한다. 본 발명의 특징은, 상기 베이스 기판이 상기 전자기 장치를 수납하는 수납 리세스를 구비하고, 이 수납 리세스가 상기 베이스 기판의 한쪽 표면으로부터 그 배면까지 관통하는 구멍과 상기 구멍의 개구를 막도록 상기 베이스 기판의 상기 한쪽 표면에 고착된 박막의 수납 리세스 덮개(lid)로 형성되고, 상기 전자기 장치가 요크와, 상기 요크에 감겨져 여자 전류에 응답하여 자속을 발생시키는 코일과, 상기 요크에 고착되고 상기 아마추어 및 상기 요크를 통과하는 자속을 발생시키는 영구 자석을 구비한다는 점에 있다.

본 발명의 마이크로 릴레이의 경우, 영구 자석이 요크에 고착되어 있으므로, 상기 아마추어와 상기 베이스 기판의 사이에 스페이서를 설치할 필요가 없다. 따라서, 마이크로 릴레이의 두께를 감소시킬 수 있다. 또한, 코일 등의 유기 물질을 포함하는 전자기 장치가 베이스 기판의 수납 리세스에 수납되어 수납 리세스 덮개에 의해 전자기 장치와 접점이 격리되어 있으므로, 접점의 신뢰성을 향상시킬 수가 있다. 또, 상기 수납 리세스가 상기 구멍과 상기 수납 리세스 덮개로 구성되어 있으므로, 한정된 베이스 기판의 높이 내에서 상기 수납 리세스의 높이를 최대한으로 크고 할 수 있어, 보다 큰 전자기 장치를 사용할 수 있다. 또한, 전자기 장치와 아마추어와의 자기 갭을 작게 할 수도 있다.

바람직하게는, 상기 요크는 판형의 횡편(a plate-shaped cross-member)과 상기 횡편의 양단으로부터 상승하는 한 쌍의 각편(leg piece)을 구비하고, 상기 영구 자석은 높이를 갖고, 높이 방향의 대향하는 양면이 반대 극으로 자화되어, 한쪽의 자극면이 상기 한쌍의 각편의 사이에서 상기 횡편의 길이 방향의 중앙부에 고착되며, 상기 코일은 상기 영구 자석의 양쪽으로 상기 횡편에 감겨져 상기 코일에의 여자 전류(exciting current)에 응답하여 각 각편의 상단면이 서로 반대 극으로 여자된다. 이 경우, 영구 자석을 횡편의 중심에 배치하고 영구 자석의 양측 모두에 코일을 감아, 전자기 장치의 높이를 억제할 수 있다. 또, 상기 아마추어는 상기 영구 자석을 중심으로 회전할 수 있어서, 내충격성 및 내진동성이 향상될 수 있다.

보다 바람직하게는, 상기 횡편은 상기 영구 자석이 배치되는 오목부를 구비한다. 오목부를 설치함으로써, 마이크로 릴레이를 보다 박형으로 할 수 있다. 또는, 한정된 스베이스 내에서 대형의 영구 자석을 사용하는 것이 가능해져, 릴레이의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다. 또, 영구 자석의 위치 결정도 용이하게 행할 수 있다.

바람직하게는, 상기 횡편은 코일의 탈락을 방지하는 볼록부를 구비한다. 볼록부를 설치함으로써, 마이크로 릴레이의 제조시에 코일이 다리 한쪽으로 이동하여 횡편으로부터 탈락하는 것을 방지할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 볼록부가 상기 횡편의 하부면의 4개의 코너에 형성된다. 이 경우, 마이크로 릴레이의 조립 공정에 있어서 전자기 장치를 반송할 때에, 상기 볼록부를 전자기 장치의 위치 결정을 위한 마크로서 사용할 수 있다.

바람직하게는, 상기 요크의 노출 표면 및 영구 자석의 표면을 수지로 코팅 한다. 이 경우, 요크와 영구 자석이 전기적으로 격리되어, 요크 및 영구 자석에 녹이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 요크와 영구 자석의 에지에 발생한 조각(burr)으로부터 코일의 권선을 보호할 수 있다.

바람직하게는, 상기 각편의 상단면 및 영구 자석의 상단면의 상기 수지 코팅은 연마에 의해 제거되고, 상기 각편의 상단면과 상기 영구 자석의 상단면은 동일 평면상에 위치한다. 이 경우, 상기 전자기 장치와 상기 아마추어 사이의 자기 갭이 증가하는 것을 방지할 수 있다.

바람직하게는, 상기 각편의 각각의 단면적을 상기 횡편의 단면적보다 크게 형성한다. 이 경우, 요크의 가공 시에 각편의 에지가 라운드 처리(rounded)되어도 자기 경로를 위한 소정의 단면적을 확보할 수 있어서, 소정의 흡인력을 확보할 수 있다.

베이스 기판의 재료에 관해서는, 베이스 기판을 유리로 형성하고 수납 리세스 덮개를 실리콘으로 형성하면, 연마나 에칭에 의해 수납 리세스 덮개를 얇게 가공할 수 있다. 또한, 상기 수납 리세스 덮개를, 실리콘 기판상의 절연층 상에 박막의 실리콘층이 형성된 SOI 기판으로부터 실리콘 기판 및 절연층을 선택적으로 제거함으로써 형성된 실리콘층으로 구성하면, 상기 수납 리세스 덮개의 두께를 얇게 가공할 수 있는 것은 물론, 수납 리세스 덮개의 정밀도도 높일 수 있다.

바람직하게는, 상기 커버는 상기 프레임에 밀접하게 접합되어 상기 베이스 기판에 둘러싸여 상기 프레임과 상기 커버에 의해 폐쇄되는 밀폐 공간을 형성하고, 상기 베이스 기판은 상기 베이스 기판의 상기 한쪽 표면으로부터 그 배면까지 관통하는 고정 접점용 관통홀과, 상기 베이스 기판의 배면에 형성된 고정 접점용 전극과, 상기 고정 접점용 관통홀의 내주면에 형성되고 상기 고정 접점용 전극과 상기 고정 접점을 전기적으로 접속하는 고정 접점 도전층과, 상기 베이스 기판의 상기 한쪽 표면에 설치되고 상기 고정 접점 관통홀의 개구를 덮는 박막 관통홀 덮개를 구비한다. 이 경우, 밀폐식의 마이크로 릴레이를 구성할 수 있어 접점의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또, 밀폐 공간을 유지하면서 고정 접점과 외부의 회로를 용이하게 전기적으로 접속할 수 있다. 또, 상기 관통홀 덮개는 상기 수납 리세스 덮개와 동일 평면에 설치되기 때문에, 상기 관통홀 덮개와 상기 수납 리세스 덮개를 동시에 형성하는 것이 가능하다. 상기 관통홀 덮개 대신에, 베이스 기판은 상기 관통홀 내부에 매설되어 상기 관통홀을 폐쇄하는 금속 재료를 구비하여도 된다. 이 경우, 상기 고정 접점과 상기 고정 접점 전극 사이의 전기 저항을 저감할 수 있다.

바람직하게는, 상기 베이스 기판은 상기 고정 접점과 전기적으로 접속된 배선 패턴과, 접지되는 그라운드 패턴을 상기 한쪽 표면에 구비하고, 상기 그라운드 패턴은 상기 배선 패턴으로부터 이격되어 상기 배선 패턴과 평행하게 연장한다. 이 경우, 상기 그라운드 패턴과 상기 배선 패턴과의 사이의 거리를 적당히 설계함으로써, 상기 배선 패턴의 특성 임피던스를 원하는 값으로 설정할 수 있다.

밀폐식 마이크로 릴레이에 상기 그라운드 패턴을 설치한 경우, 상기 베이스 기판은 베이스 기판의 상기 한쪽 표면으로부터 그 배면까지 관통하는 그라운드 관통홀과, 상기 베이스 기판의 배면에 형성된 접지용의 그라운드 전극과, 상기 그라운드 관통홀의 내주면에 형성되고, 상기 그라운드 전극과 상기 그라운드 패턴을 전기적으로 접속하는 그라운드 도전층과, 상기 그라운드 관통홀을 폐쇄하는 그라운드 관통홀 폐쇄 수단을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 밀폐 공간을 유지하면서 그라운드 패턴을 용이하게 접지할 수 있다.

접점 구성으로서는, 베이스 기판의 길이 방향의 양단에 두 쌍의 고정 접점을 설치하고, 아마추어에 상기 두 쌍의 고정 접점에 대응하는 2개의 가동 접점을 설치함으로써, 하나의 정상 개방 접점과 하나의 정상 폐쇄 접점을 구비한 쌍극단투형(DPST : Double-Pole Single-Throw)의 마이크로 릴레이를 구성할 수 있다. 이 기본 구성을 기초로 상기 두 쌍의 고정 접점 중 한 쌍의 고정 접점을 접지할 때, 하나의 정상 개방 접점 또는 하나의 정상 폐쇄 접점을 구비한 단극단투형(SPST : Single-Pole Single-Throw)의 마이크로 릴레이를 구성할 수 있다. 이 경우, 2개의 가동 접점을 도전로를 통해 서로 전기적으로 접속하면, 접지되고 있지 않은 다른 쌍의 고정 접점이 개방될 때에 가동 접점이 접지되기 때문에, 마이크로 릴레이의 고주파 특성(고립 특성)을 개선할 수 있다.

바람직하게는, 가동 플레이트는 탄성 변형가능성을 갖는 지지 스프링편(supporting spring piece)을 통하여 상기 프레임에 의해 지지되며, 상기 가동 접점 베이스는 압력 스프링편을 통해 상기 가동 플레이트에 의해 지지되며, 상기 프레임, 상기 가동 플레이트, 상기 가동 접점 베이스, 상기 지지 스프링편 및 압력 스프링편은 1개의 반도체 기판으로부터 형성된다. 이 경우, 반도체 미세 가공 기술에 의해 아마추어와 프레임을 용이하게 소형화할 수 있고, 더욱이 아마추어와 프레임 등등 간의 물리적인 접속부의 수명도 향상시킬 수가 있다.

바람직하게는, 상기 가동 플레이트는 베이스 기판에 대면하는 표면상에는 가동 플레이트의 길이 방향의 중간부에 지지 돌기를 가지며, 상기 지지 돌기의 선단부(apex)는 베이스 기판과 접촉하여 상기 가동 플레이트가 선단부에 대하여 피봇 동작을 할 수 있게 하며, 상기 가동 플레이트는 가동 플레이트의 베이스 기판에 대면하는 표면 상에는 길이 방향의 양단에 스토퍼 돌기(stopper protrusion)를 추가로 가지며, 각각의 상기 스토퍼 돌기의 선단부는 베이스 기판과 접촉하여, 상기 가동 플레이트가 피봇 동작을 행할 때에 상기 가동 플레이트의 피봇 동작을 규제한다. 상기 지지 돌기를 설치함으로써, 상기 가동 플레이트가 피봇 동작을 용이하게 행할 수 있다. 또, 상기 스토퍼 돌기를 설치함으로써, 아마추어의 스트로크를 정밀하게 제어할 수 있다.

바람직하게는, 상기 지지 돌기의 선단부와 각각의 상기 스토퍼 돌기의 선단부는 동일 평면상에 위치한다. 이 경우, 상기 지지 돌기와 상기 스토퍼 돌기를 동시에 동일한 조건으로 형성하는 것이 가능하다. 상기 지지 돌기, 상기 스토퍼 돌기 및 상기 가동 접점 베이스는 그들의 선단부가 동일 평면상에 위치하도록 형성될 수도 있다. 이 경우, 이들을 가공하는 것이 보다 용이하게 된다.

바람직하게는, 상기 지지 돌기로부터 상기 가동 접점 베이스까지의 거리는 상기 지지 돌기로부터 상기 전자기 장치에 흡인되는 상기 아마추어의 부분까지의 거리 보다도 길다. 이 경우, 상기 가동 접점의 스트로크를 크게 할 수 있어서, 가동 접점의 충분한 접점 압력을 확보하는 것이 가능해진다.

바람직하게는, 상기 지지 돌기로부터 상기 가동 접점 베이스까지의 거리는 상기 지지 돌기로부터 각각의 상기 스토퍼 돌기까지의 거리 보다도 길다. 이 경우, 가동 접점이 고정 접점에 접촉한 후에, 스토퍼 돌기에 의해 아마추어의 회전을 규제할 수 있다.

바람직하게는, 상기 압력 스프링편은 사행하여 진행하는 사행부(meandering part)를 갖는다. 상기 사행부를 설치함으로써, 상기 압력 스프링편의 길이가 연장되어, 압력 스프링편에 작용하는 압력을 완화시킬 수 있다.

바람직하게는, 상기 가동 플레이트는 반도체 기판으로부터 형성되고, 상면으로부터 하면까지 관통하는 구멍을 가지며, 상기 자성체는 상기 구멍의 한쪽의 개구를 덮도록 상기 가동 플레이트의 표면에 배치되며, 상기 아마추어 블록은 제2 자성체 또는 금속을 추가로 가지며, 제2 자성체 또는 금속은 상기 구멍의 다른 쪽 개구를 덮도록 배치되며, 상기 자성체와 상기 제2 자성체 또는 금속은 레이저-용접에 의해 상기 구멍의 내부에서 서로 접합되며, 상기 가동 플레이트는 상기 자성체와 상기 제2 자성체 또는 금속에 의해 협지된다. 이 경우, 상기 가동 플레이트와 상기 자성체 간의 열팽창 계수의 차이에 의해 야기되는 가동 플레이트의 휘어짐 등을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 릴레이의 분해 사시도이다.

도 2는 마이크로 릴레이를 아래쪽으로부터 본 사시도이다.

도 3은 마이크로 릴레이의 몸체의 분해 사시도이다.

도 4는 마이크로 릴레이의 단면도이다.

도 5는 마이크로 릴레이에 사용되는 요크의 사시도이다.

도 6은 마이크로 릴레이의 전자기 장치의 정면도이다.

도 7은 마이크로 릴레이의 다른 구성예의 주요부 확대도이다.

도 8은 마이크로 릴레이의 다른 구성예의 주요부 확대도이다.

도 9a는 마이크로 릴레이의 아마추어 블록의 평면도이다.

도 9b는 마이크로 릴레이의 아마추어 블록의 밑면도이다.

도 10은 마이크로 릴레이의 아마추어 블록의 분해 사시도이다.

도 11은 마이크로 릴레이의 커버를 아래쪽으로부터 본 사시도이다.

도 12는 마이크로 릴레이에 사용되는 요크의 다른 형태를 나타낸 도면이다.

도 13은 마이크로 릴레이의 전자기 장치의 다른 형태를 나타낸 도면이다.

도 14a는 마이크로 릴레이의 사행부의 다른 형태를 나타낸 도면이다.

도 14b는 마이크로 릴레이의 사행부의 다른 형태를 나타낸 도면이다.

도 14c는 마이크로 릴레이의 사행부의 다른 형태를 나타낸 도면이다.

도 14d는 마이크로 릴레이의 사행부의 다른 형태를 나타낸 도면이다.

도 14e는 마이크로 릴레이의 사행부의 다른 형태를 나타낸 도면이다.

도 14f는 마이크로 릴레이의 사행부의 다른 형태를 나타낸 도면이다.

도 15a는 마이크로 릴레이의 압력 스프링편의 다른 형태를 나타낸 도면이다.

도 15b는 마이크로 릴레이의 압력 스프링편의 다른 형태를 나타낸 도면이다.

도 16는 마이크로 릴레이의 지지 돌기의 다른 형태를 나타낸 도면이다.

도 17은 마이크로 릴레이의 스토퍼 돌기의 다른 형태를 나타낸 도면이다.

도 18은 마이크로 릴레이의 커버의 다른 형태를 나타낸 도면이다.

도 19a는 마이크로 릴레이의 다른 구성예의 주요부 확대도이다.

도 19b는 마이크로 릴레이의 다른 구성예의 주요부 확대도이다.

도 20a는 마이크로 릴레이의 다른 구성예의 주요부 확대도이다.

도 20b는 마이크로 릴레이의 다른 구성예의 주요부 확대도이다.

도 21은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 릴레이의 분해 사시도이다.

도 22는 마이크로 릴레이의 자성체를 제외한 아마추어 블록을 아래쪽으로부터 본 도면이다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

(제1 실시예)

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 릴레이를 나타낸다. 이 마이크로 릴레이는 전자기 장치(1), 베이스 기판(3), 아마추어 블록(5) 및 커버(7)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(3)은 하면 측에 전자기 장치(1)를 수납하는 수납 리세스(41)를 갖고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상면에 두 쌍의 고정 접점(30, 31)을 갖는다. 아마추어 블록(5)은 베이스 기판(3)의 상면에 고착 되는 프레임(50)과, 프레임(50)의 내측에 배치되고 지지 스프링편(54)에 의해 프레임(50)에 회전 가능하게 지지되는 가동 플레이트(51a)와, 가동 접점(53)을 하면에 갖고 압력 스프링편(55)에 의해 가동 플레이트(51a)에 지지되는 가동 접점 베이스(52)를 구비한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 가동 플레이트(51a)는 하면에 제공된 자성체(51b)와 협동하여 아마추어(51)를 구성하고, 전자기 장치(1)에 의해 구동되어 가동 접점(53)과 고정 접점쌍(30, 31) 간의 접속을 온/오프 전환한다. 커버(7)는 프레임(5)의 상면에 밀접하게 접합된다. 즉, 본 실시예의 마이크로 릴레이는 프레임(51)에 의해 둘러싸이고 베이스 기판(3)과 커버(7) 사이에서 폐쇄되는 밀폐 공간 내에 아마추어(51), 가동 접점(53) 및 고정 접점쌍(30, 31)이 수용되는 밀폐식의 마이크로 릴레이이다.

전자기 장치(1)는 요크(10)와, 요크(10)에 감겨지고 여자 전류에 응답하여 자속을 발생시키는 코일(11)과, 요크(10)에 고착되고 아마추어(51) 및 요크(10)를 통과하는 자속을 발생시키는 영구 자석(12)을 구비한다. 보다 상세하게는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 요크(10)는 대략 U자형의 형상을 가지며, 코일(11)이 감겨지는 판형의 횡편(lOa)과 횡편(10a)의 양단으로부터 돌출하는 한쌍의 각편(10b)을 구비한다. 요크는 전자 연철(soft magnetic iron sheet) 등의 철판으로부터, 굽힘 가공, 주조 가공, 프레스 가공 등에 의해 형성된다. 각각의 각편(10b, 10b)의 단면은 직사각형이다. 횡편(10a)은 횡편(10a)의 길이 방향의 중심에 영구 자석(12)을 배치하는 오목부(10c)를 구비한다. 영구 자석(12)은 직육면체로 높이를 가지고, 높이 방향의 양쪽면이 반대극으로 자화되어, 도 6에 나타낸 바와 같이, 한쪽의 자극면(12b)이 오목부(10c)에 고착된다. 오목부(10c)를 설치함으로써, 전자기 장치(1)의 높이를 억제할 수 있다. 또는, 오목부(10c)의 깊이와 동일한 여분의 높이를 갖는 대형의 영구 자석(12)을 사용하여 흡인력을 증대시킬 수 있다. 코일(11)은 코일(11)에의 여자 전류에 의해 각 각편(10b)의 상단면이 서로 반대극으로 여자되도록 영구 자석(12)의 양쪽에서 횡편(10a)에 직접 감겨진다. 코일(11)이 감겨질 때, 각편(10b)과 영구 자석(12)의 측면은 코일 보빈(coil bobbin)의 플랜지(flange)로서 기능한다. 횡편(10a)은 횡편(10a)의 길이 방향에 따른 양쪽 면의 양단에 코일(11)이 요크(10)로부터 탈락하는 것을 방지하는 볼록부(10d)를 구비하고 있다. 즉, 이 볼록부(10d)에 의해 릴레이의 제조시에 코일(11)이 요크(10)로부터 탈락하여 불량품이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

요크(10) 및 영구 자석(12)은 영구 자석(12)을 요크(10)에 고착한 후에 수지, 예를 들면 폴리이미드, 불소 수지, 폴리 아미드이미드 수지, 폴리 파라크실렌 및 이들 수지의 혼합물로 코팅된다. 이 코팅에 의해 요크(10) 및 영구 자석(12)의 녹의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 코팅이 요크 및 영구 자석(12)의 표면상의 거 친 부분을 피복하기 때문에, 코일이 감겨져 있을 때, 코팅에 의해 요크(10)나 영구 자석(12)의 표면상의 거친 부분에 의해 코일의 권선이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 코일의 권선이 파손되는 것을 방지하기 위해, 영구 자석(12)의 상면측의 4개의 코너와 요크(10)의 에지가 라운드 처리될 수도 있다. 그리고, 요크(10)의 에지를 라운드 처리하는 경우에는 케미컬 에칭 등을 사용한다.

또한, 각편(10b)의 상단면과 영구 자석(12)의 자극면(12a)은 동시에 연마되어 각편(10b)의 상단면과 영구 자석(12)의 자극면(12a)의 3개의 면은 동일 면 상에 위치하여 있다. 이로써, 전자기 장치(1)와 아마추어(51) 사이의 자기 갭의 증가를 방지하여, 자기 갭이 안정화되고 흡인력을 안정시킬 수 있다.

또, 도 6에 나타낸 바와 같이, 각각의 각편(10b)의 단면적이 횡편(10a)의 단면적 보다도 커지게 되도록, 각각의 각편(10b)의 두께 t2는 횡편(10a)의 두께 t1 보다 더 두껍게 형성되어 있다. 이로써, 요크(10)의 가공 시에 각편(10b)의 에지가 라운드 처리되어도, 자기 경로의 소정의 단면적이 확보될 수 있어서, 그 결과 자속이 포화하지 않고서도 소정의 흡인력을 확보할 수 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 횡편(10a)의 하면의 중앙부에는, 횡편(10a)의 길이 방향과 직교하는 방향으로 코일 단자 판(13)이 고착되어 있다. 코일 단자 판(13)은 하면의 양단부에 도체 패턴(13a)을 갖고, 코일(11)의 각각의 단말부가 도체 패턴(13a)의 각각에 전기적으로 접속되어 있다. 또, 각각의 도체 패턴(13a)에는 마이크로 릴레이를 실장하는 프린트 기판의 전기 회로와 코일(11)을 전기적으로 접속하는 제1 범프(코일 전극)(13b)가 고착된다. 범프(13b) 대신에, 본딩 와이어를 접속하기 위한 전극 패드를 설치해도 된다.

베이스 기판(3)은 직사각형 형상으로서, Pyrex(등록상표)와 같은 내열 유리로 형성되어 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 고정 접점쌍(30)은 서로 이격되어 배치되는 고정 접점(31a, 31b)으로 구성되며, 고정 접점의 쌍(30)은 베이스 기판(3)의 길이 방향의 한쪽의 단부에서 베이스 기판(3)의 상면에 설치된다. 고정 접점쌍(31)은 서로 이격되어 배치되는 고정 접점(31a, 31b)으로 구성되고, 베이스 기판(3)의 길이 방향의 한쪽 단부에서 베이스 기판(3)의 상면에 형성되어 있다. 베이스 기판(3)의 4개의 코너 부근에는 베이스 기판(3)의 상면으로부터 하면까지 관통하는 고정 접점용 관통홀(32)이 형성되어 있다. 각각의 관통홀(32)의 양단의 개구부 주위 둘레에는 랜드(33)가 형성되어 있다. 각각의 고정 접점은 베이스 기판(3)의 상면에 설치된 직선형의 배선 패턴(36)을 통하여 베이스 기판(3)의 상면 측의 인접하는 랜드(33)에 전기적으로 접속되어 있다. 각 관통홀(32)의 양단의 랜드(33)는 관통홀(32)의 내주면에 형성된 도전성 재료로 이루어지는 고정 접점 도전층에 의해 서로 전기적으로 접속되어 있다. 각 관통홀(32)의 개구는 원형상으로 형성되며, 베이스 기판(3)의 상면측의 각 관통홀의 개구는 실리콘 박막으로 이루어지는 제1 커버(34)(관통홀 덮개)에 의해 폐쇄되어 있다. 베이스 기판(3)의 하면 측의 랜드(33)에는 고정 접점 전극이 되는 제2 범프(35)가 고착된다. 즉, 각 고정 접점은 배선 패턴(36) 및 고정 접점 도전층을 통하여 제2 범프(35)(고정 접점 전극)의 각각에 전기적으로 접속된다.

또한, 베이스 기판(3)의 길이 방향의 양단에는 베이스 기판(3)의 상면으로부 터 하면까지 관통하는 그라운드 관통홀(37)이 형성되어 있다. 각각의 그라운드 관통홀(37)의 양단의 개구부 주위 둘레에도 랜드(33)가 형성되고, 각각의 그라운드 관통홀(37)의 양단의 랜드(33)는 각각의 그라운드 관통홀(37)의 내주면에 피착된 그라운드 도전층(도시하지 않음)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 각각의 그라운드 관통홀(37)의 개구는 원형상으로 형성되며, 베이스 기판(3)의 상면 측의 각각의 그라운드 관통홀의 개구는 실리콘 박막으로 형성된 제2 덮개(38)(그라운드 관통홀 덮개)에 의해 폐쇄되어 있다. 베이스 기판(3)의 하면 측의 랜드(33)에는 그라운드 전극이 되는 제3 범프(39)가 고착되어 있다. 각각의 그라운드 관통홀(37)은 베이스 기판(3)의 길이 방향과 직교하는 방향의 중심에 위치하고, 베이스 기판(3)의 상면에 있어서 베이스 기판(3)의 길이 방향과 직교하는 방향의 그라운드 관통홀의 양측에는 그라운드 패턴(40)이 형성되어 있다. 각각의 그라운드 패턴(40)은 그라운드 관통홀(37)의 랜드(33)에 전기적으로 접속되어 있고, 그라운드 도전층을 통하여 제3 범프(그라운드 전극)(39)에 접속되어 있다. 그라운드 패턴(40)은 직선형 으로서, 배선 패턴(36)과 평행하게 일정한 간격 t3로 연장한다. 이 간격 t3를 적당히 변경함으로써 배선 패턴(36)의 특성 임피던스를 원하는 값으로 설정하여 마이크로 릴레이의 고주파 특성을 향상시킬 수가 있다.

고정 접점, 배선 패턴(36), 그라운드 패턴(40) 및 랜드(33)는 예를 들면 Cr, Ti, Pt, Co, Cu, Ni, Au 또는 이들의 합금 등의 도전성 재료에 의해 형성하는 것이 가능하다. 제1 범프(13b), 제2 범프(35) 및 제3 범프(39)는 예를 들면 Au, Ag, Cu 및 납땜 등의 도전성 재료에 의해 형성하는 것이 가능하다. 각 관통홀(32, 37)은 예를 들면 샌드블래스트법(sandblasting), 에칭법, 드릴 가공법, 초음파 가공법 등에 의해 형성하는 것이 가능하다. 각 관통홀의 도전층은 예를 들면 Cu, Cr, Ti, Pt, Co, Ni, Au, 또는 이들의 합금 등의 도전성 재료를 사용하여, 도금(plating), 증착, 스퍼터링 등에 의해 형성하는 것이 가능하다.

또, 제1 덮개(관통홀 덮개)(34) 및 제2 덮개(그라운드 관통홀 폐쇄 수단)(38)에 의해 관통홀을 밀폐하는 대신에, 각각의 관통홀을 도 7에 나타낸 바와 같이 관통홀의 내부에 금속 물질(43)을 매설함으로써 각 관통홀을 밀폐해도 된다. 금속 물질(43)은 도금에 의해 형성하는 것이 가능하다. 이 경우, 밀폐 공간의 기밀성을 향상시킬 수가 있다. 도금 재료로서 전기 전도율이 높은 Cu, Ag, 납땜 등을 사용하면, 고정 접점과 제2 범프(고정 접점 전극)(35)의 사이, 또는 그라운드 패턴(40)과 제3 범프(그라운드 전극)(39)의 사이의 전기 저항을 감소시킬 수 있다. 또, 도 8에 나타낸 바와 같이, 각 관통홀의 내부에 축소부(44)를 형성하고, 축소부(44)의 부근에만 금속 물질(43)을 매설해도 된다. 축소부(44)를 설치함으로써, 관통홀을 도금하기가 용이하게 된다. 또, 금속 물질(43)의 양도 감소될 수 있다.

전술한 바와 같이, 베이스 기판(3)의 뒤편의 중앙부에는 전자기 장치(1)를 수납하는 수납 리세스(41)가 형성되어 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 수납 리세스(41)는 베이스 기판(3)의 상면으로부터 하면까지 관통하는 구멍(41a)과, 구멍(41a)을 폐쇄하도록 베이스 기판(3)의 상면에 고착되고 실리콘 박막으로 이루어지는 제3 덮개(수납 리세스 커버)(41b)로 형성되어 있다. 구멍(41a)의 개구는 십자형으로 형성되며, 구멍(41a)은 베이스 기판(3)의 하면 측으로부터 전자기 장치(1) 를 삽입하기 쉽게 하고, 또한 베이스 기판(3)의 상면에 있어서의 구멍(41a)의 개구 면적을 작게 하기 위해 베이스 기판(3)의 상면에서부터 하면에 가까워짐에 따라 서서히 개구 면적이 커지는 테이퍼 형상으로 되어 있다. 전자기 장치(1)는 각편(10b)의 선단을 상방향으로 하여 수납 리세스(41)에 수납된다. 이 때, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제3 커버(수납 리세스 덮개)(41b)의 하면에는 위치결정용 오목부(41c)가 형성되어 있고, 전자기 장치(1)는 각편(10b)의 상단면과 영구 자석(12)의 자극면(12a)을 위치결정용 오목부(41c)에 요철 결합하는 것으로 수납 리세스(41) 내에 정확하게 위치 결정된다. 전자기 장치(1)가 수납 리세스(41) 내에 수납될 때, 전자기 장치(1)는 고정 접점쌍(30, 31) 및 가동 접점(53)과 제3 덮개(수납 리세스 덮개)(41b)에 의해 격리된다. 즉, 코일 등의 유기 물질을 포함하는 전자기 장치가 제3 덮개(수납 리세스 덮개)(41b)에 의해 접점과 격리된다. 따라서, 접점의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또, 수납 리세스(41)가 구멍(41a) 및 제3 덮개(수납 리세스 덮개)(41b)에 의해 구성되므로, 한정된 베이스 기판(3)의 높이 중에서 수납 리세스(4l)의 높이를 최대한으로 크게 할 수 있다. 따라서, 보다 큰 큰 전자기 장치(1)를 사용할 수 있다. 또한, 제3 덮개(수납 리세스 덮개)(41b)기 실리콘 박막으로 이루어지므로, 전자기 장치(1)와 아마추어(51) 사이의 자기 갭을 작게 할 수 있다.

전자기 장치(1)가 수납 리세스(41)에 수납된 후, 도 4에 나타낸 바와 같이 수납 리세스(41)의 간극에 포팅 화합물(potting compound)(42)이 충전되어 전자기 장치(1)가 베이스 기판(3)에 고착된다. 포팅 화합물(42)로는 경화 후에도 탄성 변 형성을 갖는 실리콘 수지 등이 바람직하다. 전자기 장치(1)의 높이는 전자기 장치(1)가 수납 리세스(41)에 수납되었을 때에 코일 단자 판(13)의 하면이 베이스 기판(3)의 하면과 동일 평면상에 위치하도록 설계된다.

제1 덮개(34), 제2 덮개(38), 제3 덮개(41b)는 실리콘 기판을 연마나 에칭 등으로 얇게 가공함으로써 형성되어 있고, 각각의 덮개의 두께는 20㎛로 설정되어 있다. 각각의 덮개의 두께는 20㎛로 한정되지 않고 약 5㎛ 내지 약 50㎛ 사이의 범위 내에서 적당히 설정하면 된다. 또는, 제1 덮개(34), 제2 덮개(38) 및 제3 덮개(41b)를, 실리콘 기판상의 절연층 상에 박막의 실리콘층이 형성된 이른바 SOI 기판으로부터 실리콘 기판 및 절연층을 선택적으로 제거함으로써 형성된 실리콘층으로 구성해도 된다. 이 경우, 각 덮개의 두께를 얇게 할 수 있는 것은 물론, 각 커버의 두께의 정밀도도 높일 수 있다. 또는, 유리 기판을 에칭이나 연마 등으로 얇게 가공함으로써 형성한 유리 박막을 사용해도 된다.

아마추어 블록(5)은 자성체(51b)를 제외하고는(즉, 프레임(50), 가동 플레이트(51a), 가동 접점 베이스(52), 지지 스프링편(54) 및 압력 스프링편(55)은) 한 장의 반도체 기판을 반도체 미세 가공 기술을 사용하여 가공함으로써 형성되어 있다. 반도체 기판으로서는 두께가 약 50㎛ 내지 약 300㎛ 정도, 바람직하게는 200㎛ 정도의 실리콘 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 도 9a, 도 9b 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 아마추어 블록(5)의 프레임(50)은 직사각형의 프레임이며, 그 외주는 베이스 기판(3)의 외주와 대략 같은 크기이다. 가동 플레이트(51a)는 평판형이며, 가동 플레이트(51a)의 길이 방향에 따른 양쪽 면의 중앙부에 제1 돌기(56)를 갖고, 그 4개의 코너에 제2 돌기(57)를 갖는다. 각각의 제1 돌기(56)의 베이스 기판(3)측의 면에는 사각뿔 형태의 지지 돌기(58)가 설치되고, 제2 돌기(57)의 베이스 기판(3)측의 면에는 사각뿔 형태의 스토퍼 돌기(59)가 설치되어 있다. 지지 돌기(58)와 스토퍼 돌기(59)의 각 상단면은 동일 평면상에 위치하도록 가공된다. 아마추어 블록(5)이 베이스 기판(3)에 접합된 후, 지지 돌기(58)의 선단은 제3 덮개(수납 리세스 덮개)(41b)의 상면에 항상 접촉하고, 아마추어(51)의 지점(fulcrum)을 규정한다. 지지 돌기(58)를 설치함으로써, 아마추어(51)가 안정적으로 회전할 수 있다. 또, 각각의 스토퍼 돌기(59)의 선단은 아마추어(51)가 회전했을 때 베이스 기판(3)의 상면(제3 덮개(41b)는 아님)에 접촉하고, 아마추어(51)의 회전을 규제한다. 따라서, 지지 돌기(58) 및 스토퍼 돌기(59)가 가동 플레이트(51a)로부터 돌출하는 치수를 제어함으로써 아마추어(51)의 스트로크를 양호한 정밀도로 제어할 수 있다. 아마추어 블록(5)이 반도체 미세 가공 기술을 적용하여 형성되므로, 마이크로 릴레이가 소형이어도 지지 돌기(58) 및 스토퍼 돌기(59)의 치수의 제어가 용이하다. 또한, 지지 돌기(58)와 스토퍼 돌기(59)의 상단면을 동일 평면상에 위치시키기 때문에, 지지 돌기(58)와 스토퍼 돌기(59)를 동시에 또한 동일한 조건으로 가공하는 것이 가능하게 되어, 마이크로 릴레이의 제조가 용이하게 된다. 지지 돌기(58) 및 스토퍼 돌기(59)의 형상은 사각뿔 모양으로 제한되지 않고, 사각기둥 형태도 가능하다.

또, 각각의 제1 돌기(56)는 프레임(50)에 대향하는 측면 상에 볼록부(56a)가 설치되고, 프레임(50)은 볼록부(56a)에 대향하는 프레임(50)의 내주면에는 오목부 (60a)를 갖는 제3 돌기(60)가 설치된다. 볼록부(56a)와 오목부(60a)는 프레임(50)과 동일한 평면에서 요철 결합하고, 아마추어(51)의 수평 방향의 이동을 규제하는 이동 규제부(61)를 형성한다. 볼록부(56a)와 오목부(60a) 사이에는 공차(clearance)가 있어, 아마추어(51)의 피봇 동작이 이동 규제부(61)에 의해 방해받지 않게 된다.

가동 플레이트(51a)는 베이스 기판(3)측의 면에 자성체(51b)가 고착되어 아마추어(51)를 구성한다. 자성체(51b)는 기계 가공이나 에칭 가공, 도금에 의해 예를 들어 연철, 마그네틱 스테인레스, 퍼말로이(Permalloy), 42 얼로이(alloy) 등으로 형성하는 것이 가능하다. 가동 플레이트(51a)는, 아마추어 블록(5)이 베이스 기판(3)에 고착될 때에 자성체(51b)와 제3 덮개(수납 리세스 덮개)(41b) 사이에 소정의 갭이 형성되도록, 프레임보다도 얇게 설계되어 있다.

가동 플레이트(51a)는 탄성변형 가능한 지지 스프링편(54)에 의해 프레임(50)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 지지 스프링편(54)은 가동 플레이트(51a)의 길이 방향으로 따른 각각의 측의 두 곳의 장소에 서로 이격되어 형성되어 있다. 각각의 지지 스프링편(54)은 일단이 프레임(50)에 일체로 연결되고 타단이 가동 플레이트(51a)에 일체로 연결되어 있다. 각각의 지지 스프링편(54)은 아마추어(51)가 회전할 때에 아마추어(51)에 복귀력을 부여한다. 각각의 지지 스프링편(54)은, 상기 일단과 상기 타단 사이에, 동일 면 내에서 사행하는 사행부(54a)를 갖는다. 사행부(54a)를 형성함으로써, 지지 스프링편(54)의 길이가 길게 되어, 가동 플레이트(51a)가 회전할 때에 지지 스프링편(54)에 미치는 압력을 분산시킬 수 있다. 즉 , 사행부(54a)를 설치함으로써, 지지 스프링편(54)이 파손되는 것을 방지하고 있다.

가동 접점 베이스(52)는 아마추어(51)의 길이 방향의 양단에서 아마추어(51)와 프레임(50) 사이에 배치되어 있다. 각각의 가동 접점 베이스(52)의 하면은 아마추어(51)의 하면 보다도 하방으로 돌출하고, 각각의 가동 접점 베이스(52)의 하면에는 도전성 재료로 이루어지는 가동 접점(53)이 고착되어 있다. 바람직하게는, 제조를 용이하게 하기 위해, 각각의 가동 접점 베이스(52)의 상단면이 지지 돌기(58)와 스토퍼 돌기(59)의 각각의 상단면과 동일한 평면 상에 위치하도록 가공한다. 각각의 가동 접점 베이스(52)는 탄성 변형을 가지고 가동 접점(53)에 접점 압을 제공하는 2개의 압력 스프링편(55)을 통해 가동 접점 베이스(52)에 의해 지지되고 있다. 각각의 압력 스프링편(55)은 제2 돌기(57)를 우회하도록 형성되고, 각각의 압력 스프링편(55)의 일단은 가동 접점 베이스(52)의 측면에 일체로 연결되고, 타단은 가동 플레이트(51a)의 측면에 일체로 연결되어 있다. 각각의 압력 스프링 편(55)은 그 중간 부분에 사행부(55a)를 갖는다. 사행부(55a)를 형성함으로써, 각각의 압력 스프링편(55)의 길이가 길게 되어, 가동 플레이트(51a)가 회전할 때에 각각의 압력 스프링편(55)에 미치는 압력을 분산시킬 수가 있다. 따라서, 압력 스프링편(55)의 연장 방향으로 직교하는 단면적을 변경하지 않고서도 압력 스프링편(55)의 스프링 정수를 감소시킬 수 있다. 또는, 압력 스프링편(55)의 스프링 정수를 변경하지 않고 압력 스프링편(55)의 단면적을 증가시킴으로써 압력 스프링편(55)의 강도를 높일 수 있다. 가동 접점(53)과 고정 접점이 멀어졌을 때의 가동 접점(53)과 이에 대응하는 고정 접점 사이의 절연 거리는 가동 접점 베이스(52)의 두께 및/또는 가동 접점(53)의 두께를 변경함으로써 원하는 거리로 설정할 수 있다.

본 실시예에서는, 각각의 가동 접점 베이스(52)가 아마추어(51)의 길이 방향의 단부와 프레임(50)사이에 배치되기 때문에, 지지 돌기(58)로부터 가동 접점 베이스(52)까지의 거리는 지지 돌기(58)로부터 전자기 장치(1)에 흡인되는 자성체(51b)의 부위(즉, 요크(10)의 각편(10b)에 대향하는 자성체(51b)의 부위)까지의 거리 보다도 길게 된다. 따라서, 전자기 장치(1)의 흡인력에 응답하여 아마추어(51)가 회전할 때에, 아마추어(51)의 스트로크보다 가동 접점 베이스(52)의 스트로크가 커진다. 따라서, 마이크로 릴레이가 소형이어도, 가동 접점(53)이 큰 스트로크를 보장할 수 있어서, 가동 접점의 충분한 접점 압력을 확보할 수 있게 된다.

또, 각각의 스토퍼 돌기(59)가 지지 돌기(58)와 가동 접점 베이스(52) 사이에 위치하므로, 결과로서, 지지 돌기(58)로부터 가동 접점 베이스(52)까지의 거리는 지지 돌기(58)로부터 스토퍼 돌기(59)까지의 거리 보다도 길게 된다. 따라서, 아마추어(51)가 회전할 때에, 가동 접점(53)이 고정 접점에 접촉하여 충분한 접촉 압력을 얻은 후에, 스토퍼 돌기(59)에 의해 아마추어(51)의 회전을 규제할 수 있게 된다.

커버(7)는 Pyrex(등록 상표)와 같은 내열 유리에 의해 구성되어 있고, 도 11에 나타낸 바와 같이, 아마추어 블록 측의 면에 아마추어(51)의 피봇 운동을 위한 공간을 확보하기 위한 리세스(70)를 갖는다. 커버(7)의 외주는 프레임(50) 및 베 이스 기판(3)의 외주와 대략 동일한 크기이며, 커버(7), 프레임(50) 및 베이스 기판(3)은 서로 접합될 때에 1개의 직육면체를 형성한다.

베이스 기판(3)과 프레임(50)을 서로 접합하기 위해, 베이스 기판(3)의 상면의 주위 둘레의 전체 원주부 위에 접합용의 금속 박막(42)이 형성되고, 프레임(50)의 하면의 주위 둘레의 전체 원주부 위에 접합용의 금속 박막(62a)이 형성되어 있다. 또, 프레임(50)과 커버(7)를 접합하기 위해, 프레임(50)의 상면의 주위 둘레의 전체 원주부 위에 접합용의 금속 박막(62b)이 형성되고, 커버(7)의 하면의 주위둘레의 전체 원주부 위에 접합용의 금속 박막(71)이 형성되어 있다. 베이스 기판(3)과 아마추어 블록(5)은 금속 박막(42)과 금속 박막(62a) 간의 압착에 의해 서로 밀접하게 접합되며, 아마추어(5)와 커버(7)는 금속 박막(62b)과 금속 박막(71) 간의 압착에 의해 서로 밀접하게 접합된다. 이 때, 수납 리세스(41)의 구멍(41a), 고정 접점 관통홀(32) 및 그라운드 관통홀(37)이 각각의 덮개(41b, 34, 38)에 의해 폐쇄되어 있으므로, 프레임(50)에 의해 둘러싸이고 베이스 기판(3)과 커버(7) 사이에서 밀폐되는 밀폐 공간이 형성되고, 그 밀폐 공간에 아마추어(51), 고정 접점쌍(30, 31) 및 가동 접점(53)이 수납되어 있다. 따라서, 외부로부터 이물질이 마이크로 릴레이의 내부에 침입하는 것을 방지할 수 있고, 이물질에 의해 접점의 신뢰성이 저하되는 것을 방지 할 수 있다. 또, 밀폐 공간 내를 진공으로 하거나 불활성 가스를 밀봉하면, 고정 접점 및 가동 접점(53)의 표면이 산화하여 열화되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 접합용의 각 금속 박막(42, 62a, 62b, 71)은 예를 들면 Au, Al-Si, Al-Cu 등으로 구성될 수 있다.

이상과 같이 구성된 본 실시예의 마이크로 릴레이를 인쇄회로 기판에 실장할 때는, 먼저 도 2에 나타낸 바와 같이, 베이스 기판(3)의 뒤편에 땜납 볼(soldering ball)에 의해 제1 내지 제3 범프(13b, 35, 39)를 형성한다. 그리고나서, 제1 범프(코일 전극)(13b)를 인쇄회로 기판상에 형성된 도전성 패턴에 접속하고, 제2 범프(고정 접점 전극)(35)를 상기 인쇄회로 기판상에 형성된 신호 도전 패턴에 접속하고, 제3 범프(그라운드 전극)(39)를 상기 인쇄회로 기판상에 형성된 그라운드 도전 패턴에 접속한다. 또는, 마이크로 릴레이를 뒤집은 상태(즉, 도 2 상태)로 인쇄회로 기판 상에 고정하고, 와이어 본딩에 의해 범프(13b, 35, 39)를 인쇄회로 기판에 접속해도 된다.

다음에, 본 실시예의 마이크로 릴레이의 동작에 대하여 설명한다. 코일(11)에 통전하면, 요크(10)의 한쪽의 각편(10b)에서는 코일(11)에 의해 발생된 자속의 방향과 영구 자석(12)에 의해 발생되는 자속의 방향이 동일하게 되고, 다른 쪽의 각편(10b)에서는 코일(11)에 의해 발생된 자속의 방향이 영구 자석(12)에 의해 발생되는 자속의 방향과 역방향이 된다. 따라서, 상기 한쪽의 각편(10b)의 상단면과 자성체(51b) 사이에 흡인력이 발생되어, 자성체(51b)의 길이 방향의 한 단부가 상기 한쪽의 각편(10b)의 상단면에 흡인되고, 2개의 지지 돌기(58)를 중심으로 하여 아마추어(51)가 회전을 개시한다. 이 때, 가동 접점 베이스(52)도 아마추어(51)와함께 회전하고, 한쪽의 가동 접점 베이스(52)에 설치한 가동 접점(53)이 대향하는 고정 접점쌍(30)(또는 31)에 접촉하여 고정 접점(30a)(또는 31a)과 고정 접점(30b)(또는, 31b)을 전기적으로 접속한다.

가동 접점(53)이 고정 접점쌍(30)(또는 31)에 접촉하는 시점에서는, 스토퍼 돌기(59)의 선단은 베이스 기판(3)에는 접촉하지 않고, 아마추어(51)가 추가로 회전한다(즉, 아마추어(51)가 과이동(over-travel)한다). 이 과이동에 의해 압력 스프링편(55)이 휘어지며, 가동 접점(53)과 고정 접점쌍(30)(또는 31)의 사이에, 아마추어(51)의 과이동의 양(즉, 가동 접점(53)이 고정 접점쌍(30)(또는 31)에 접촉한 후의 아마추어(51)의 이동량)에 따른 접점 압력이 생성된다. 그 후, 스토퍼 돌기(59)의 선단이 베이스 기판(3)에 접촉하여 아마추어(51)의 회전이 규제된다. 이 상태에서 코일(1l)에의 통전을 정지하여도, 영구 자석(12)에 의해 발생된 자속에 의해 가동 접점(53)과 고정 접점쌍(31)(또는 30) 간의 접속이 유지된다.

코일(11)에의 통전 방향을 역방향으로 하면, 자성체(51b)가 요크(10)의 다른 각편(10b)에 흡인되어 아마추어(51)가 회전을 개시하고, 다른 쪽의 가동 접점 베이스(52)에 설치한 가동 접점(53)이 대향하는 고정 접점쌍(31)(또는 30)에 접촉하게 된다. 그리고, 아마추어(51)의 과이동에 의해 접점 압력이 발생되고, 그 후 스토퍼 돌기(59)에 의해 아마추어(51)의 회전이 규제된다. 이 상태에서 코일(11)에의 통전을 정지하여도, 영구 자석(12)에 의해 발생되는 자속에 의해, 가동 접점(53)과 고정 접점쌍(31)(또는 30) 간의 접속이 유지된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 마이크로 릴레이는 영구 자석(12)이 요크(10)에 고착되어 있으므로 아마추어(51)와 베이스 기판(3) 사이의 간격을 확보하기 위해 아마추어(51)와 베이스 기판(3) 사이에 스페이서를 설치할 필요가 없어, 박형으로 구성할 수 있다. 릴레이 전체의 두께는 베이스 기판(3)의 두께, 프레임 (50)의 두께 및 커버(7)의 두께의 합계에 의해 규정하는 것이 가능하다. 또한, 전자기 장치(1)가 수납 리세스(41)에 수납되어 제3 덮개(수납 리세스 덮개)(41b)에 의해 접점과 격리되어 있으므로, 마이크로 릴레이는 접점의 신뢰성도 높다.

그리고, 본 실시예에서는 베이스 기판(3) 및 커버(7)를 각각 유리 기판으로 형성하고 있지만, 베이스 기판(3)과 커버(7)의 한쪽 또는 양쪽을 실리콘 기판으로 형성해도 된다. 또, 베이스 기판(3) 및 커버(7)를 각각 유리 기판으로 형성하고 아마추어 블록(5)을 실리콘 기판으로 형성하면, 베이스 기판(3)과 아마추어 블록(5)을 또한 아마추어 블록(5)과 커버(7)를 양극 접합(anodic bonding)에 의해 직접 접합할 수 있다. 이 경우, 접합용의 금속 박막(42, 62a, 62b, 71)을 생략하는 것이 가능하다.

또, 전자기 장치(1)에 관해서, 본 실시예에서는 코일(11)의 탈락을 방지하는 볼록부(10d)가 횡편(10a)의 길이 방향에 따른 양쪽 면의 양단에 형성되지만, 도 12에 나타낸 바와 같이, 횡편(10a)의 하면의 4개의 코너에 설치하는 것도 가능하다. 이 경우, 볼록부(10d)는 코일(11)의 탈락 방지용으로서 기능하는 것은 물론, 마이크로 릴레이의 조립 공정에서 전자기 장치(1)가 이송될 때 또는 파트 피더(parts feeder)에 의해 전자기 장치(1)가 이송될 때에 전자기 장치의 위치를 결정하도록 작용할 수도 있다. 또, 도 13에 나타낸 바와 같이, 코일 단자판(13)의 길이 방향의 양단부에 절결부(14)를 설치할 경우, 코일(11)의 말단을 코일 단자판(13)에 감기가 용이하게 된다.

또, 아마추어 블록(5)에 관해서, 지지 스프링편(54)의 사행부(54a) 및 압력 스프링편(55)의 사행부(55a)는 도 14a 내지 도 14f에 나타낸 바와 같은 형상을 가질 수도 있다. 도 15a에 나타낸 바와 같이, 압력 스프링편(55)은 일단이 제2 돌기(57)와 일체로 연결되어 있어도 되고, 또 도 15b에 나타낸 바와 같이, 가동 플레이트(51a)의 길이 방향 측면의 옆에 설치되어 있어도 된다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 지지 돌기(58)는 제1 돌기(56) 상에 설치하는 대신에 제3 덮개(수납 리세스 덮개)(41b)의 상면에 설치해도 된다. 또, 스토퍼 돌기(59)도 제2 돌기(57) 상에 설치하는 대신에 도 17에 나타낸 바와 같이 제3 덮개(수납 리세스 덮개)(41b)의 상면에 설치해도 된다. 본 실시예에서는 영구 자석(12)에 의한 흡인력이 지지 스프링편(54)에 의한 복귀력보다 강하게 되도록 지지 스프링편(54)의 스프링 정수가 설정되어 있지만, 영구 자석(12)에 의한 흡인력이 지지 스프링편(54)에 의한 복귀력보다 약하게 되도록 지지 스프링편(54)의 스프링 정수를 설정해도 된다.

또, 커버(7)에 관해서, 도 18에 나타낸 바와 같이, 커버의 상면에도 금속 박막(71)을 고착하고, 그 금속 박막(71)에 레이저 마킹 기기로 로트 번호나 브랜드명 등을 기입하는 것이 바람직하다. 이 경우, 마이크로 릴레이가 소형이어도, 로트 번호나 브랜드명 등의 시인성을 향상시킬 수 있다.

이하에서는 본 실시예의 마이크로 릴레이의 제조 방법에 대하여 간략하게 설명한다. 이 제조 방법은 아마추어 블록 형성 공정과, 밀봉 공정과, 전자기 장치 설치 공정을 포함한다. 아마추어 블록 형성 공정에서는 실리콘 기판을 리소그래피 기술, 에칭 기술 등의 반도체 미세 가공 프로세스, 즉 미세 가공 기술에 의해 가공 하여, 프레임(50), 가동 플레이트(51a), 가동 접점 베이스(52), 지지 스프링편 (54), 압력 스프링편(55)을 형성한다. 그 후, 가동 플레이트(51a)의 베이스 기판(3)측의 표면에 자성체(51b)를 고착하고, 또한 가동 접점 베이스(52)에 가동 접점(53)을 고착한다. 밀봉 공정에서는, 아마추어 블록(5), 베이스 기판(3) 및 커버(7)을 압력 접합 또는 양극 접합에 의해 서로 고착하여, 베이스 기판(3), 커버(7) 및 아마추어 블록(5)의 프레임(50)으로 둘러싸인 밀봉 공간을 형성하다. 전자기 장치 설치 공정에서는 베이스 기판(3)의 수납 리세스(41)에 전자기 장치(1)를 수납하여 베이스 기판(3)에 고정한다.

베이스 기판(3)을 형성하기 위해서는, 먼저 베이스 기판(3)의 기초가 되는 유리 기판에 에칭법이나 샌드블래스트법 등에 의해 수납 리세스(41)의 구멍(41a) 및 관통홀(32, 37)을 형성하고, 그리고나서 랜드(33), 고정 접점쌍(30, 31), 배선 패턴(36), 그라운드 패턴(40), 도전층 등을 스퍼터링, 도금, 에칭 등을 통해 형성한다. 그 후, 구멍(41a), 관통홀(32, 37)을 각각 제3 덮개(41b), 제1 덮개(34) 및 제2 덮개(38)에 의해 폐쇄한다.

커버(7)를 형성하기 위해서는, 먼저 커버(7)의 기초가 되는 유리 기판에 에칭법이나 샌드블래스트법 등에 의해 리세스(70)를 형성하고, 그 후 금속 박막(71)을 형성한다.

아마추어 블록(5)이 다수 형성되는 웨이퍼, 베이스 기판(3)이 다수 형성되는 웨이퍼 및 커버(7)가 다수 형성되는 웨이퍼를 압력 접합 또는 양극 접합에 의해 고착하고, 그리고나서 다이싱 공정(dicing process) 등에 의해 개개의 마이크로 릴레이로 분할하여도 된다.

그리고, 가동 플레이트(51a)와 자성체(51b)의 접합 방법에 관해서, 도 19a에 나타낸 바와 같이, 가동 플레이트가 그 상면에서부터 하면까지 관통하는 구멍(63)을 가지고, 자성체가 구멍(63)의 한쪽 단부를 덮도록 가동 플레이트(51a)의 하면에 배치되고, 아마추어 블록(5)은 또한 구멍(63)의 다른 단부를 덮도록 가동 플레이트(51a)의 상면에 배치된 제2 자성체(또는 금속편)(64)를 가지며, 자성체(51b)와 제2 자성체(64)는 제2 자성체(64)를 레이저 L로 조사하는 레이저 용접에 의해 도 19b에 나타낸 바와 같이 구멍(63)의 내부에서 서로 접합되고, 가동 플레이트(51a)가 자성체(51b)와 제2 자성체(64) 사이에 협지된다. 이 경우, 가동 플레이트(51a)가 구멍(63) 부근의 부분에서만 자성체(51b)에 접합되므로, 가동 플레이트(51a)와 자성체(51b)와의 열팽창 계수의 차이에 의해 야기되는 가동 플레이트의 젖혀짐 및 불균일 등의 변형을 억제할 수 있다. 도 20a 및 도 20b에 나타낸 바와 같이, 가공 플레이트(51a)의 상면에 제2 자성체(64)를 수납하는 리세스(65)를 설치하여 두면, 아마추어(51)를 보다 얇게 형성할 수 있다.

(제2 실시예)

도 21은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 릴레이를 나타낸다. 본 실시예의 기본 구성은 베이스 기판 및 아마추어 블록을 제외하고는 제1 실시예와 동일하므로, 이들 실시예의 유사 부분에는 동일한 도면 부호를 부여하여 설명을 생략한다.

본 실시예에서는, 제1 실시예의 고정 접점쌍(31)이 그라운드 패턴(40)과 일체로 되고, 접지되어 있다. 또, 도 22에 나타낸 바와 같이, 2개의 가동 접점(53) 은 가동 플레이트(51a)의 하면에 설치된 도전 패턴(66)을 통해 서로 접속되어 있다. 즉, 본 실시예의 마이크로 릴레이는 하나의 정상 개방 접점 또는 하나의 정상 폐쇄 접점을 구비한 단극단투형(SPST)의 마이크로 릴레이이다. 또한, 지지 스프링편(54)의 사행부(54a)의 형상이 제1 실시예의 형상과는 상이하게 되어 있고, 압력 스프링편(55)에는 사행부를 설치하고 있지 않다.

본 실시예의 경우, 고정 접점쌍(30)이 개방될 때, 한쪽의 가동 접점(53)이 그라운드 패턴(40)에 맞닿는다. 이 때, 2개의 가동 접점은 도전 패턴(65)에 의해 서로 전기적으로 접속되므로, 고정 접점쌍(30)에 대향하는 다른 가동 접점(53)도 그라운드 패턴(40)에 전기적으로 접속된다. 따라서, 마이크로 릴레이의 고주파 특성(고립 특성)을 향상시킬 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 정신과 범위에서 벗어나지 않고서도 광범위하게 상이한 실시예를 구성할 수 있다는 것은 명백하므로, 본 발명은 첨부된 청구범위에서 한정하는 것 이외에는 특정의 실시예로 제약되지 않는다.

Claims

마이크로 릴레이에 있어서,

전자기 장치를 구비하고, 한쪽 표면에 고정 접점을 갖는 베이스 기판;

상기 베이스 기판의 표면에 고착되는 프레임과, 상기 프레임의 내측에 배치되고 상기 프레임에 의해 회전 가능하게 지지되는 가동 플레이트와, 상기 가동 플레이트에 의해 지지되고 가동 접점을 갖는 가동 접점 베이스를 구비하며, 상기 가동 플레이트는 그 표면에 자성체가 제공되어 아마추어를 구성하고, 상기 전자기 장치에 의해 구동되어 상기 가동 접점과 고정 접점 간의 접속을 온/오프 전환하는 아마추어 블록; 및

상기 프레임에 고착되는 커버

를 포함하며,

상기 커버는 상기 아마추어와 상기 고정 접점을 수용하기 위해 상기 프레임에 의해 둘러싸이고 상기 베이스 기판과 상기 커버 사이에서 폐쇄되는 공간을 형성하며,

상기 베이스 기판은 상기 전자기 장치를 수납하는 수납 리세스를 구비하고, 상기 수납 리세스는 상기 베이스 기판의 상기 한쪽 표면에서부터 그 배면까지 관통하는 구멍과, 상기 구멍을 폐쇄하기 위해 상기 베이스 기판의 상기 한쪽 표면에 고착된 박막의 수납 리세스 덮개로 구성되며,

상기 전자기 장치는 요크와, 상기 요크에 감겨지고 여자 전류에 응답하여 자 속을 발생시키는 코일과, 상기 요크에 고착되어 상기 아마추어 및 상기 요크를 통과하는 자속을 발생시키는 영구 자석을 구비하는, 마이크로 릴레이.
제1항에 있어서,

상기 요크는 판형상의 횡편과 상기 횡편의 양단으로부터 상승하는 한쌍의 각편을 구비하고,

상기 영구 자석은 높이를 갖고, 높이 방향의 대향하는 양면이 반대극으로 자화되어, 한쪽의 자극면이 상기 한쌍의 각편의 사이에서 상기 횡편의 길이 방향의 중심에 고착되며,

상기 코일은 상기 영구 자석의 양쪽에서 상기 횡편에 감겨지며,

상기 각편의 상단면이 상기 코일에의 여자 전류에 응답하여 서로 반대극으로 여자되는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
제2항에 있어서,

상기 횡편은 상기 영구 자석이 배치되는 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
제2항에 있어서,

상기 횡편은 코일의 탈락을 방지하는 볼록부를 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
제4항에 있어서,

상기 볼록부는 상기 횡편의 하면 상에 4개의 코너에 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
제2항에 있어서,

상기 요크의 노출 표면 및 상기 영구 자석의 표면은 수지로 코팅되는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
제6항에 있어서,

상기 각편의 상단면 및 상기 영구 자석의 상단면은 상기 수지 코팅을 제거하기 위해 연마되고, 상기 각편의 상단면과 상기 영구 자석의 상단면은 동일 평면에 위치하는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
제2항에 있어서,

상기 각편의 단면적은 상기 횡편의 단면적 보다도 큰 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
제1항에 있어서,

상기 수납 리세스 덮개는 실리콘 기판상의 절연층 상에 박막의 실리콘층이 형성된 SOI 기판으로부터 실리콘 기판 및 절연층을 선택적으로 제거함으로써 형성된 실리콘층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
제1항에 있어서,

상기 커버는 상기 프레임에 밀접하게 접합되어, 상기 프레임에 의해 둘러싸이고 상기 베이스 기판과 상기 커버 사이에서 폐쇄되는 밀폐 공간을 형성하며,

상기 베이스 기판은 베이스 기판의 상기 한쪽 표면에서부터 그 배면까지 관통하는 고정 접점 관통홀과, 상기 베이스 기판의 배면에 형성된 고정 접점 전극과, 상기 고정 접점 관통홀의 내주면에 형성되어 상기 고정 접점 전극과 상기 고정 접점을 전기적으로 접속하는 고정 접점 도전층과, 상기 베이스 기판의 상기 한쪽 표면에 설치되어 상기 관통홀을 폐쇄하는 박막의 관통홀 덮개를 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
제1항에 있어서,

상기 커버는 상기 프레임에 밀접하게 접합되어, 상기 프레임에 의해 둘러싸이고 상기 베이스 기판과 상기 커버 사이에서 폐쇄되는 밀폐 공간을 형성하며,

상기 베이스 기판은 베이스 기판의 상기 한쪽 표면에서부터 그 배면까지 관통하는 고정 접점 관통홀과, 상기 베이스 기판의 배면에 형성된 고정 접점 전극과, 상기 고정 접점 관통홀의 내주면에 형성되어 상기 고정 접점 전극과 상기 고정 접점을 전기적으로 접속하는 고정 접점 도전층과, 상기 고정 접점 관통홀에 매립되어 상기 고정 접점 관통홀을 폐쇄하는 금속 재료를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
제1항에 있어서,

상기 베이스 기판은 상기 고정 접점에 전기적으로 접속된 배선 패턴과, 접지되는 그라운드 패턴을 상기 한쪽 표면 상에 가지며,

상기 배선 패턴과 상기 그라운드 패턴은 서로 이격되어 평행하게 연장하는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
제12항에 있어서,

상기 커버는 상기 프레임에 밀접하게 접합되어, 상기 프레임에 의해 둘러싸이고 상기 베이스 기판과 상기 커버 사이에서 폐쇄되는 밀폐 공간을 형성하며,

상기 베이스 기판은 베이스 기판의 상기 한쪽 표면에서부터 그 배면까지 관통하는 그라운드 관통홀과, 상기 베이스 기판의 배면에 형성된 접지용의 그라운드 전극과, 상기 그라운드 관통홀의 내주면에 형성되어 상기 그라운드 전극과 상기 그라운드 패턴을 전기적으로 접속하는 그라운드 도전층과, 상기 그라운드 관통홀을 폐쇄하는 그라운드 관통홀 폐색 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
제1항에 있어서,

상기 베이스 기판은 베이스 기판의 길이 방향의 양단에 2쌍의 고정 접점을 가지며,

상기 2쌍의 고정 접점 중 한 쌍의 고정 접점이 접지되며,

상기 아마추어는 2쌍의 고정 접점에 대응하는 2개의 가동 접점을 가지며,

상기 가동 접점은 도전로를 통해 서로 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
제1항에 있어서,

상기 가동 플레이트는, 탄성 변형성을 갖는 지지 스프링편을 통해 상기 프레임에 의해 지지되며,

상기 가동 접점 베이스는 압력 스프링편을 통해 상기 가동 플레이트에 의해 지지되며,

상기 프레임, 상기 가동 플레이트, 상기 가동 접점 베이스, 상기 지지 스프링편 및 상기 압력 스프링편은 1개의 반도체 기판으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
제15항에 있어서,

상기 가동 플레이트는, 상기 베이스 기판에 대향하는 표면 상에, 가동 플레이트의 길이 방향의 중간부에 지지 돌기를 가지며,

상기 지지 돌기의 선단은 상기 베이스 기판과 접촉하여, 상기 가동 플레이트가 상기 지지 돌기를 중심으로 피봇 동작을 할 수 있도록 하며,

상기 가동 플레이트는, 상기 베이스 기판에 대향하는 표면 상에, 길이 방향의 양단에 스토퍼 돌기를 더 가지며,

각각의 상기 스토퍼 돌기의 선단은 상기 가동 플레이트가 피봇 동작할 때에 상기 베이스 기판과 접촉하게 되어 상기 가동 플레이트의 피봇 동작을 규제하는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
제16항에 있어서,

상기 지지 돌기의 선단과 각각의 상기 스토퍼 돌기의 선단은 동일 평면상에 위치하는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
제16항에 있어서,

상기 지지 돌기의 선단, 상기 스토퍼 돌기의 선단 및 상기 가동 접점 베이스의 선단은 동일 평면상에 위치하는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
제16항에 있어서,

상기 지지 돌기에서부터 상기 가동 접점 베이스까지의 거리는 상기 지지 돌기에서부터 상기 전자기 장치에 흡인되는 상기 아마추어의 부위까지의 거리보다 더 긴 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
제16항에 있어서,

상기 지지 돌기에서부터 상기 가동 접점 베이스까지의 거리는 상기 지지 돌기에서부터 각각의 상기 스토퍼 돌기까지의 거리보다 더 긴 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
제15항에 있어서,

상기 압력 스프링편은 사행하는 형상의 사행부를 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
제1항에 있어서,

상기 가동 플레이트는 반도체 기판으로 형성되고, 상면에서부터 하면까지 관통하는 구멍을 가지며,

상기 자성체는 상기 구멍의 한쪽 단부를 폐쇄하도록 상기 가동 플레이트의 한쪽 표면에 배치되며,

상기 아마추어 블록은 제2 자성체 또는 금속편을 더 가지며,

상기 제2 자성체 또는 금속편은 상기 구멍의 다른 단부를 폐쇄하도록 상기 가동 플레이트의 다른 표면 상에 배치되며,

상기 자성체와 상기 제2 자성체 또는 상기 금속편은 레이저 용접에 의해 상기 구멍의 내부에서 서로 접합되며,

상기 가동 플레이트는 상기 자성체와 상기 제2 자성체 또는 상기 금속편 사이에 협지되는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.