KR20040053243A - 마이크로 릴레이 - Google Patents

Abstract

마이크로 릴레이는 본체(1), 덮개(4), 및 아마추어 블록(3)을 포함한다. 실리콘 또는 유리로 제조된 본체(1)는 전자기 기구(2)를 구비한다. 덮개 역시 실리콘 또는 유리로 제조된다. 아마추어 블록(3)은 실리콘으로 제조된다. 아마추어 블록(3)은 아마추어 베이스(30)와 프레임(31)으로 구성된다. 상기 프레임(31)은 상기 아마추어 베이스(30)의 전체 둘레를 둘러싸고 상기 아마추어 베이스(30)를 피봇 가능하게 지지한다. 상기 아마추어 베이스(30)는 상기 아마추어 베이스(30)의 표면상의 자기 재료(32)와 공조하여 아마추어를 형성한다. 고정 접점(14A, 14B, 15A, 15B)과 가동 접점(33A, 33B)은 상기 아마추어(300)의 피봇 운동에 의해 선택적으로 개폐된다. 상기 프레임(31)은 그 전체 둘레에 걸쳐 상기 본체(1)의 둘레(19)와 상기 덮개(4)의 둘레(41)에 직접 본딩되어, 상기 프레임(31)에 의해 둘러싸이고 상기 본체(1)와 상기 덮개(4) 사이에서 폐쇄된 밀봉된 공간을 형성하여, 상기 아마추어(300)와 상기 고정 접점과 가동 접점을 수용한다.

Description

마이크로 릴레이{MICRO-RELAY}

일반적인 마이크로 릴레이는 전자기 기구, 아마추어(armature), 및 아마추어의 피봇 운동에 의해 선택적으로 폐쇄 및 개방되는 고정 접점 및 가동 접점을 가진 컨택 메카니즘을 포함한다. 바람직하게는, 마이크로 릴레이의 컨택 메카니즘은 먼지 또는 쓰레기가 가동 접점 상에 쌓이는 것을 방지하거나 접점의 스위칭 성능을 향상시키기 위해 밀봉된 공간에 배치된다. 이러한 이유로 인해서, 일반적인 마이크로 릴레이에서, 본체 및 덮개로 형성된 공간에 컨택 메카니즘가 위치된 후에 본체 및 덮개가 밀봉제로 밀봉된다.

그러나, 마이크로 릴레이가 소형화됨에 따라, 마이크로 릴레이를 밀봉제로 밀봉하는 것이 더욱 어렵게 된다. 더욱이, 밀봉제를 사용하는 것이 금전의 낭비이고, 밀봉 공정은 시간의 낭비이다.

본 발명은 반도체 마이크로머시닝(micromachining) 기술을 사용하여 제조된 마이크로 릴레이에 관한 것으로서, 특히 밀봉된 공간에서 동작하는 컨택 메카니즘(contact mechanism)을 구비하는 밀봉된 마이크로 릴레이에 관한 것이다.

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

도 2는 저면측으로부터 본 마이크로 릴레이의 사시도이다.

도 3은 마이크로 릴레이의 본체의 분해 사시도이다.

도 4 및 도 5는 각각 박막과 요크의 결합을 도시하는 개략도이다.

도 6은 저면으로부터 본 마이크로 릴레이의 아마추어 블록의 분해 사시도이다.

도 7은 마이크로 릴레이의 아마추어 블록의 평면도이다.

도 8은 덮개가 개방된 마이크로 릴레이의 분해 사시도이다.

도 9는 마이크로 릴레이의 단면도이다.

도 10은 마이크로 릴레이의 전자기 기구의 다른 구성도이다.

도 11은 마이크로 릴레이의 돌출부의 다른 구성도이다.

도 12는 마이크로 릴레이의 돌출부의 다른 구성도이다.

도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 릴레이의 분해 사시도이다.

도 14는 저면으로부터 본 마이크로 릴레이의 사시도이다.

도 15는 마이크로 릴레이의 본체의 다른 구성도이다.

도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크로 릴레이의 분해 사시도이다.

도 17은 저면으로부터 본 마이크로 릴레이의 분해 사시도이다.

도 18은 마이크로 릴레이의 단면도이다.

상기 문제를 감안하여, 본 발명의 목적은 소형이고 용이하게 제조될 수 있는밀봉된 마이크로 릴레이를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 마이크로 릴레이는 본체, 덮개, 아마추어 블록, 및 컨택 메카니즘을 포함한다. 실리콘 또는 유리로 제조된 본체는 전자기 기구를 구비한다. 덮개 역시 실리콘 또는 유리로 제조된다. 아마추어 블록은 실리콘으로 제조된다. 아마추어 블록은 아마추어 베이스와 프레임으로 구성된다. 프레임은 아마추어 베이스의 둘레 전체를 둘러싸고 아마추어 베이스를 피봇 가능하게 지지한다. 아마추어 베이스는 아마추어 베이스의 표면상에서 자석 재료와 공조하여 아마추어를 형성한다. 컨택 메카니즘은 아마추어의 피봇 운동에 의해 선택적으로 개폐되는 고정 접점과 가동 접점을 구비한다. 프레임은, 그 전체 둘레에 걸쳐 본체의 주변과 덮개의 주변에 직접 본딩되어, 프레임에 의해 둘러싸이고 아마추어와 컨택 메카니즘을 수용하기 위해 본체와 덮개 사이에서 폐쇄된 밀봉 공간을 형성한다.

따라서, 마이크로 릴레이의 본체와 덮개는 프레임에 직접 본딩되기 때문에, 아마추어와 컨택 메카니즘을 밀봉 공간에 배치하기 위해 밀봉제로 본체와 덮개 사이를 밀봉할 필요는 없다. 또한, 본체와 프레임 사이의 본딩과 덮개와 프레임 사이의 본딩은 각각 실리콘과 유리의 본딩 또는 실리콘과 실리콘의 본딩이기 때문에, 본체, 프레임 및 덮개는 잘 알려진 본딩 방법을 사용하여 용이하게 본딩될 수 있다. 더욱이, 마이크로 릴레이는 실리콘 및 유리의 공정을 위해 반도체 마이크로머시닝 기술을 사용하여 용이하게 소형화될 수 있다.

바람직하게는, 전자기 기구는 여기(energized)될 때에 생성된 자기장의 자기 경로를 형성하는 요크(yoke)를 구비하고, 본체는 본체의 상면으로부터 본체의 하면으로 연장되는 개구를 구비하며, 상면상의 개구의 한 단부는 박막에 의해 폐쇄되어 요크를 본체의 하면에 수용하기 위한 리세스를 형성한다. 박막은 실리콘 또는 유리로 제조되고, 본체에 밀접하게 본딩되어 밀봉된 공간을 리세스로부터 분리시킨다.

이 경우에, 밀봉된 공간을 박막에 의해서만 리세스로부터 분리시키는 것은 리세스 내의 요크와 밀봉된 공간 내의 아마추어 사이의 자기 갭을 최소화시키고, 따라서 밀봉된 공간의 기밀성을 유지하면서 전자기 기구의 흡인력을 증가시킬 수 있다. 더욱이, 흡인력은 박막의 두께를 조정함으로써 조정될 수 있다.

바람직하게는, 본체는 본체의 상면으로부터 본체의 하면으로 연장되는 관통 구멍, 마이크로 릴레이를 유지하기 위한 인쇄 기판 상의 전기 회로와 밀봉된 공간 내의 컨택 메카니즘 사이의 전기 접속용 관통 구멍 내에 형성된 전기 경로, 및 관통 구멍의 개구를 폐쇄시키기 위한 폐쇄 수단을 구비한다.

이 경우에, 컨택 메카니즘와 인쇄 기판 상의 전기 회로 사이의 전기 접속은 전기 경로에 의해 용이하게 만들어질 수 있다. 밀봉된 공간의 기밀성은 폐쇄 수단에 의해 유지된다.

폐쇄 수단은 하면 쪽에서 관통 구멍의 개구를 가로질러 제공된 범프(bump)일 수 있다. 이 경우에, 마이크로 릴레이는 관통 구멍을 닫힌 상태로 유지하면서 플립-칩 본딩에 의해 인쇄 기판 상에 장착될 수 있다.

바람직하게는, 아마추어 베이스는 프레임의 벽 두께보다 작은 벽 두께를 가지며, 프레임에 의해 지지되어, 아마추어의 하면은 프레임의 하면에 대해 리세스되어, 아마추어의 피봇 운동을 수용하는 공간을 형성한다.

이 경우에, 아마추어의 피봇 운동을 수용하는 공간은 본체와 프레임을 서로 본딩하기만 하여도 아마추어의 하면과 본체 사이에서 얻어질 수 있다.

바람직하게는, 아마추어 베이스는 탄성 변형성을 가진 탄성편에 의해 프레임에 지지되고, 탄성편의 한 단부는 아마추어 베이스에 일체로 연결되며, 탄성편의 다른 단부는 프레임에 일체로 연결되고, 탄성편은 프레임에 공통한 평면 내에서 구불구불한 한 단부와 다른 단부 사이의 만곡부를 구비한다.

이 경우에, 탄성편은 프레임 내에서 제한된 공간에서 가능한 길게 연장될 수 있고, 따라서, 아마추어 베이스가 피봇 운동을 할 때 탄성편의 뒤틀림에 의해 생성되는 스프링력의 스프링 상수는 적절하게 감소될 수 있다. 더욱이, 탄성편에 추가된 응력은 분산될 수 있다.

바람직하게는, 만곡부는 적어도 하나의 U-형상 구성을 포함한다. 이 경우에, 탄성편은 효율적으로 연장될 수 있다.

바람직하게는, 아마추어 베이스와 본체 중 하나에는 아마추어 베이스와 본체 중 다른 하나에 대향하는 표면상에 돌출부가 형성되고, 아마추어 베이스는 돌출부의 정점에 지지되어 정점에 대하여 피봇 운동을 한다. 이 경우에, 아마추어 베이스는 돌출부를 통해서 본체에 의해서도 지지되기 때문에 안정되게 피봇할 수 있다. 더욱이, 돌출부는 아마추어와 본체 사이에 제공되기 때문에, 전자기 기구의 과다한 흡인력이 아마추어 전체를 본체에 흡착시키고 따라서 아마추어가 피봇 운동을 할 수 없는 경우가 방지된다.

이하에서, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 릴레이를 도시한다. 이 마이크로 릴레이는 본체(1), 전자기 기구(2), 아마추어 블록(3) 및 덮개(4)를 포함한다.

본체(1)는 사각형의 유리 기판이다. 본체(1)는, 그 4개의 코너 근처에, 본체(1)의 상면으로부터 본체(1)의 하면으로 각각 연장되는 관통 구멍(10A 내지 10D)을 구비한다. 관통 구멍(10A 내지 10D) 각각의 내면 상에, 마이크로 릴레이를 유지하는 인쇄 기판 상의 전기 회로(도시되지 않음)와 고정 접점(후에 설명됨) 사이의 전기 접속용 전기 경로(11A 내지 11D)가 형성된다. 각각의 전기 경로(11A 내지 11D)는 예로서 크롬, 티탄, 백금, 코발트, 니켈, 금, 금-코발트 합금, 또는 그들의 합금으로 제조되고, 예로서 도금, 증착 또는 스퍼터링에 의해 형성된다. 각각의 관통 구멍의 각각의 단부의 개구의 주변에서, 근처의 전기 경로에 연결된 랜드(12)가 형성된다. 도 2에 도시되듯이, 범프(13)는 본체(1)의 하면의 각각의 랜드(12) 상에 위치된다. 각각의 범프(13)는 예로서 열에 의해 랜드(12)에 가까이 본딩되어 각각의 관통 구멍의 하면의 개구를 닫는다.

본체(1)의 상면에, 두 쌍의 고정 접점(14A-14B, 15A-15B)이 형성된다. 고정 접점(적어도 고정 접점의 표면)의 두 쌍은 각각 예로서 크롬, 티탄, 백금, 코발트, 니켈, 금, 금-코발트 합금, 또는 그들의 합금으로 제조된다. 고정 접점(14A, 14B)은 2개의 관통 구멍(10A, 10B) 사이에서 서로 이격된 관계로 배치된다. 한 고정 접점(14A)은 관통 구멍(10A)의 랜드(12)에 전기 접속되고, 다른 고정 접점(14B)은 관통 구멍(10B)의 랜드(12)에 전기 접속된다. 동일한 방법으로, 고정 접점(15A, 15B)은 2개의 관통 구멍(10C, 10D) 사이에서 서로 이격된 관계로 배치되며, 한 고정 접점(15A)은 관통 구멍(10C)의 랜드(12)에 전기 접속되고, 다른 고정 접점(15B)은 관통 구멍(10D)의 랜드(12)에 전기 접속된다.

도 3에 도시되듯이, 본체(1)의 상면으로부터 본체(1)의 하면으로 연장되는 십자형 개구(16)는 본체(1)의 중간에 제공된다. 박막(17)은 본체(1)의 상면에 밀접하게 본딩되어 개구(16)를 닫으며, 따라서 도 2에 도시되듯이 본체(1)의 아래쪽에 전자기 기구(2)를 수용하기 위한 리세스(18)를 형성한다. 박막(17)은 실리콘 또는 유리로 제조되고, 에칭, 그라인딩 등으로 처리되어, 그 두께는 5μm 내지 50μm(바람직하게는 약 20μm)의 범위에 있다.

전자기 기구(2)는 요크(20), 영구 자석(21), 코일(22A, 22B) 및 보드(board)(23)를 포함한다. 요크(20)는 연자성(soft magnetic) 철 시트 등 철판으로 제조되고, 사각형 중심편(20A)의 양 단부로부터 직립으로 서 있는 2개의 사각형 다리부(20B, 20C)를 가진 형상이다. 요크(20)는 예로서 굽힘 고정 또는 단조 공정에 의해 형성된다. 영구 자석(21)은 상자 형상이며, 그 대향 면(21A, 21B)(21B는 도시되지 않음)은 서로 다른 극으로 자화된다. 영구 자석(21)은, 한 극면(21B)은 요크(20)의 중심편(20A)의 중앙과 접촉되고 다른 극면(21A)은 다리부(20B, 20C)의 꼭대기와 같은 높이가 되도록, 요크(20)에 부착된다. 코일(22a, 22B)은 다리부(20B)와 영구 자석(21) 사이와 다리부(20C)와 영구자석(21) 사이에서 중심편(20A) 둘레에 직접 권선된다. 보드(23)는 사각형이고, 중심편(20A)에 대해 수직한 방향으로 요크(20)의 중심편(20A)의 하면에 본딩된다. 도 2에 도시듯이, 보드(23)는 그 하면에 도전성 재료(23A)를 가지며, 코일(22A, 22B)의 단자는 도전성 재료(23A)에 각각 접속된다. 도전성 재료(23A)는 각각 마이크로 릴레이를 유지하는 인쇄 기판 상의 전기 회로(도시되지 않음)와 코일 사이의 전기 접속용 범프(24)를 구비한다.

전자기 기구(2)는 다리부(20B, 20C)를 위로 한 상태에서 리세스(18) 내에 배치된다. 도 4 또는 도 5에 도시된 바와 같이, 리세스 또는 돌출부로 구성된 위치설정부(17A)는 박막(17)의 하면에 형성되고, 전자기 기구(2)는 다리부와 극면(21A) 각각의 상부가 위치설정부(17A)에 장착된 상태로 리세스(18) 내에 배치된다. 따라서, 전자기 기구(2)는 높은 정확도를 가지고 리세스(18) 내에 배치된다.

아마추어 블록(3)은 두께가 50μm 내지 300μm의 범위(바람직하게는 약 200μm)에 있는 실리콘 기판으로부터 에칭함으로써 형성된다. 아마추어 블록(3)은 아마추어 베이스(30)와 프레임(31)으로 구성된다. 프레임(31)은 아마추어 베이스(30)의 둘레 전체를 둘러싸고, 아마추어 베이스(30)를 피봇 가능하게 지지한다. 도 6에 도시되듯이, 사각형 자기 재료(32)는 아마추어 베이스(30)의 하면에 본딩된다. 아마추어 베이스(30)와 자기 재료(32)는 아마추어(300)를 형성한다.

도 6 및 도 7에 도시되듯이, 아마추어 베이스(30)는 하면에 자기 재료(32)를 유지하는 사각형 자기 재료 홀더(30A)와, 하면에 가동 접점(33A, 33B)을 유지하는 가동 접점 홀더(30B)로 구성된다. 가동 접점 홀더(30B)는 자기 재료 홀더(30A)의 길이 방향의 양쪽에 배치되고, 탄성 변형성을 가진 힌지 조각(34)에 의해 자기 재료 홀더(30A)에 유지된다.

자기 재료 홀더(30A)의 폭 방향의 양쪽은 탄성 변형성을 가진 탄성편(35)에 의해 유지된다. 탄성편(35)은 아마추어 베이스(30)의 피봇 운동의 축(X)을 대칭선으로 하여 4개의 위치에 대칭적으로 위치된다. 각각의 탄성편(35)의 한 단부는 자기 재료 홀더(30A)에 일체로 연결되고, 각각의 탄성편의 다른 단부는 프레임(31)에 일체로 연결된다. 각각의 탄성편(35)은 그 한 단부 및 다른 단부 사이에서 프레임에 공통한 평면 내에서 구불구불한 만곡부(35A)를 구비한다. 만곡부(35A)는 많은 U자형 구성을 갖는다.

자기 재료 홀더(30A)는 폭 방향의 양쪽의 중심에 연장된 조각(36)을 구비한다. 연장된 조각(36)은 각각 프레임(31)에 대향한 표면상에 볼록부(36A)를 구비한다. 프레임(31)은 연장된 조각(37)을 구비하는데, 연장된 조각(37)은 각각 프레임(31)의 내면상의 각각의 볼록부(36A)에 대향하는 위치에 오목부(37A)를 갖는다. 볼록부(36A)는 프레임(31)에 공통한 평면 내의 오목부(37A)에 결합되고, 아마추어 베이스(30)의 수평 이동을 제한하는 이동 제한부(301)를 형성한다. 연장된 조각(36) 각각은 또한 그 하면에, 아마추어 베이스(30)의 피봇 운동의 지지점으로서 사용되는 돌출부(36B)를 갖는다.

더욱이, 자기 재료 홀더(30A)는 4개의 코너에 제2 연장 조각(38)을 구비한다. 제2 연장 조각(38)은 각각 그 하면에, 아마추어 베이스(30)의 피봇 운동의 스톱퍼로서 사용되는 제2 돌출부(38A)를 구비한다.

자기 재료(32)는 연자성 철, 자성 스테인레스, 퍼멀로이 등 자성 재료로 제조되고, 기계 가공에 의해 처리된다. 자기 재료(32)는 예로서 접착성 본딩, 용접,열 본딩, 또는 납땜에 의해 자기 재료 홀더(30A)에 본딩된다.

아마추어 베이스(30)는 프레임(31)의 벽 두께보다 작은 벽 두께를 가지며, 아마추어(300)의 하면{즉, 자기 재료(32)의 하면 및 가동 접점(33A, 33B)의 하면}이 프레임(31)의 하면에 대해 리세스되도록 프레임(31)의 상면에 유지된다. 따라서, 아마추어(300)의 피봇 운동을 수용하는 공간이 뒤에 설명되듯이 프레임(31)이 본체(1)에 본딩될 때 아마추어(300)의 하면과 본체(1) 사이에 형성된다.

덮개(4)는 Pyrex(R) 등 내열 유리로 제조되고, 사각형이다. 덮개(4)는 그 하면에 도 8에 도시되듯이 아마추어(300)의 피봇 운동을 수용하는 리세스(40)를 구비한다.

상기와 같이 형성된 아마추어 블록(3)의 프레임(31)은 그 전체 둘레에 걸쳐서 예로서 양극 본딩을 사용하여 본체(1)의 둘레(19)와 덮개(4)의 둘레(14)에 직접 본딩된다. 따라서, 프레임에 의해 둘러싸이고 본체와 덮개 사이에서 닫힌 밀봉된 공간이 형성되며, 아마추어(300), 가동 접점(33A, 33B), 및 고정 접점(14A, 14B, 15A, 15B)은 밀봉 공간 내에 배치된다. 가동 접점(33A, 33B), 및 고정 접점(14A, 14B, 15A, 15B)은 컨택 메카니즘(302)를 형성하는데, 컨택 메카니즘(302)에서 가동 접점과 고정 접점은 아마추어(300)의 피봇 운동에 의해 선택적으로 개방 및 폐쇄된다. 아마추어 블록(3)의 돌출부(36B)의 정점은 박막(17)과 접촉한다.

아래에서, 마이크로 릴레이의 동작이 설명된다. 코일(22A, 22B)이 한 방향으로 여기될 때, 자기 재료(32)는 한 다리부(20B)로 이끌려, 아마추어(300)는 돌출부(36B)의 정점에 관해 피봇 운동을 한다. 아마추어(300)의 피봇 운동은 제2연장 조각(38)의 하면 상에 스톱퍼로서 제공된 제2 돌출부(38A)가 본체(1)의 상면과 접촉할 때 멈춘다. 이 때, 가동 접점 홀더(30B)의 하면 상의 가동 접점(33A)은 대향된 쌍의 고정 접점(14A, 14B)과 접촉하게 되고, 고정 접점(14A, 14B) 사이에서 닫힌다. 가동 접점(33A)은 힌지 조각(34)의 탄성력에 의해 적절한 접촉 압력을 얻는다. 코일(22A, 22B)의 여기가 정지되면, 아마추어(300)는 닫힌 자기 경로{영구 자석(21)→자기 재료(32)→다리부(20B)→영구 자석(21)}를 통해 흐르는 자속에 의해 동일한 상태를 유지한다.

한편, 코일(22A, 22B)이 역 방향으로 여기될 때, 자기 재료(32)는 다른 다리부(20C)로 이끌리고, 아마추어(300)는 자기 흡인 파워에 추가하여 탄성편(35)의 복귀력에 의해 돌출부(36B)의 정점에 관해 역방향 피봇 운동을 한다. 이 때, 가동 접점 홀더(30B)의 하면 상의 가동 접점(33B)은 대향된 쌍의 고정 접점(15A, 15B)과 접촉하게 되고, 고정 접점(15A, 15B) 사이에서 닫힌다. 가동 접점(33B)은 힌지 조각(34)의 탄성력에 의해 적절한 접촉 압력을 얻는다. 코일(22A, 22B)의 여기가 정지되면, 아마추어(300)는 닫힌 자기 경로{영구 자석(21)→자기 재료(32)→다리부(20C)→영구 자석(21)}를 통해 흐르는 자속에 의해 동일한 상태를 유지한다. 즉, 이 실시예의 마이크로 릴레이는 통상 개방 접점 및 통상 폐쇄 접점을 가진 래칭 릴레이로서 구성된다.

상기와 같이, 본 발명의 마이크로 릴레이는 본체(1)와 덮개(4) 사이에 아마추어 블록(3)을 배치하고, 다음에는 본체(1)를 프레임(31)의 한 쪽에 직접 본딩하고 덮개(4)를 프레임(31)의 다른 쪽에 직접 본딩함으로써 용이하게 제조될 수 있다. 하나의 웨이퍼 상에 많은 본체를 형성하고, 다른 웨이퍼 상에 많은 아마추어 블록(3)을 형성하며, 두 웨이퍼를 결합함으로써 한번에 많은 마이크로 릴레이를 제조하는 것이 바람직하다. 본체(1), 아마추어 블록(3), 및 덮개(4)는 반도체 마이크로머시닝 기술에 의해 용이하게 소형화될 수 있다. 마이크로 릴레이를 인쇄 기판(도시되지 않음) 상에 장착하기 위해, 본체(1)의 하면 상의 범프(13, 24)는 플립-칩 본딩에 의해 인쇄 기판에 본딩된다.

또한, 돌출부(36B)는 아마추어(300) 전체가 본체(1)로 흡수되는 것을 방지하여, 탄성편(35)의 스프링 상수는 적절하게 감소될 수 있다. 또한, 돌출부(36B)를 제공하면 아마추어(300)는 피봇 운동을 안정하게 할 수 있다.

또한, 제2 돌출부(38A)를 스톱퍼로서 제공하면 자기 재료(32) 및 박막(17)이 서로 충돌하여 손상을 입는 것이 방지된다. 더욱이, 가동 접점(33A, 33B)의 전체 주행양은 제2 돌출부(38A)와 본체(1) 사이의 거리의 조정에 의해 조정될 수 있다.

또한, 덮개(4)에 형성된 리세스(40)처럼 아마추어(300)의 피봇 운동을 수용하는 리세스가 본체(1)에 형성되면, 리세스(18)가 본체(1)에도 형성되기 때문에 본체의 크기는 확장되어야만 한다. 그러나, 본 발명의 마이크로 릴레이에서는, 본체(1) 내에 리세스를 제공할 필요가 없기 때문에, 마이크로 릴레이는 소형화될 수 있다.

또한, 비록 이 실시예의 전자기 기구(2)는 영구 자석(21)을 가진 분극된 전자기 기구이지만, 영구 자석을 갖지 않은 무극성 전자기 기구가 도 10과 같이 사용될 수 있다.

또한, 이 실시예에서 비록 돌출부(36B)가 아마추어 베이스(30)의 하면에 제공되었지만, 도 11에 도시되듯이 아마추어 베이스(30)가 돌출부(17B)의 정점에 관해 피봇 운동을 하도록 돌출부(36B) 대신에 돌출부(17B)가 박막(17)의 상면 상에 제공될 수 있다.

또한, 이 실시예에서 비록 본체와 덮개가 유리로 제조되었으나, 본체와 덮개는 실리콘으로 제조될 수도 있다.

또한, 만곡부(35A)는 도 12a 내지 도 12d에 도시된 형상일 수 있다. 만곡부935A)의 폭 및 형상은 탄성편(35)에 요구되는 스프링 상수에 따라 결정된다. 탄성편(35)의 길이가 길면, 탄성편(35)에 추가되는 응력은 분산될 수 있다.

도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 릴레이를 도시한다. 마이크로 릴레이는 본체의 표면상에 형성된 코일을 가지며, 제1 실시예와 제2 실시예 사이의 유사한 부품은 동일한 도면부호로 표시되고, 설명을 중복적으로 하지 않는다.

각각 나선형의 모양인 코일(22A, 22B)은 패터닝 프로세스에 의해 본체(1)의 표면상에 형성된다. 코일(22A)의 한 단부와 코일(22B)의 한 단부는 서로 연결되고, 코일(22A)의 다른 단부는 관통 구멍(10D)의 랜드(12)에 연결되고, 코일(22B)의 다른 단부는 관통 구멍(10C)의 랜드(12)에 연결된다. 코일(22A, 22B)은 포토리소그래피에 의해 알루미늄의 박막을 형성하는 공정과 TEOS를 사용하는 CVD 방법에 의해 알루미늄의 박막 상에 절연기 막(실리콘 산화물막)을 형성하는 공정을 반복함으로써 형성되어, 이러한 코일은 적층식 구조를 갖는다.

요크(20)와 영구 자석(21)을 수용하는 리세스(18)는 도 14에 도시되듯이 블라스트 공정에 의해 본체(1)의 하면 상에 형성된다.

아마추어 베이스(30)는 실리콘으로 제조되고, 사각형 모양이다. 자기 재료(32)는 예로서 도금, 증착, 또는 스퍼터링에 의해 아마추어 베이스(30)의 상면 상에 형성된다. 아마추어 베이스(30)와 자기 재료(32)는 아마추어(300)를 형성한다. 아마추어 베이스(30)의 하면 상에, 사각형 가동 접점(33A)이 길이방향의 한 단부에 고정된다. 아마추어 베이스(30)의 폭 방향의 양쪽의 각각의 중심은 탄성편(35)에 의해 프레임(31)에 유지된다. 아마추어 베이스(30)와 탄성편(35)은 각각 프레임(31)의 벽 두께보다 작은 벽 두께를 갖고, 아마추어(300)의 하면은 프레임(31)의 상면에 대해 리세스되어 아마추어 베이스(30)는 프레임(31)의 상면에 유지된다. 아마추어(300)는 탄성편(35)에 대하여 피봇 운동을 한다.

제1 실시예의 경우와 같이, 아마추어 블록(3)의 프레임(31)은 그 전체 둘레에 걸쳐 본체(1)의 둘레(19)와 덮개(4)의 둘레(41)에 직접 본딩되어, 하나의 접점을 가진 밀봉된 마이크로 릴레이를 구성한다.

상기와 같이, 본체(1)의 표면상에 코일(22A, 22B)을 직접 만듦으로써 마이크로 릴레이가 더욱 소형화될 수 있게 한다.

비록 관통 구멍(10A 내지 10D)은 범프(13)에 의해 닫히지만, 랜드(12)와 범프(13) 사이에 플립-칩 본딩에 의해 용융되는 틈새를 발생시킬 가능성이 있다면, 각각의 관통 구멍(10A 내지 10D)의 상면 상의 개구는 도 15에 도시되었듯이 폐쇄 수단으로서의 캡(5)에 의해 닫힐 수 있다. 바람직하게는, 캡(5)은 아마추어 블록(3)이 형성될 때 실리콘 기판으로부터 분리된다.

도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크로 릴레이를 도시한다. 제2 실시예와 같이 본체의 표면상에 코일을 형성하면 마이크로 릴레이가 소형화될 수 있지만, 그러한 코일은 제1 실시예와 같이 권선된 코일에 비하여 낮은 흡인 파워를 갖는 경향이 있다. 이 실시예에서, 고정 접점은 고정 접점과의 간섭을 야기시키지 않고 코일을 확장하기 위해서 덮개 상에 형성된다. 제1, 제2 및 제3 실시예 사이의 유사한 부품은 동일한 도면부호를 가지며, 중복적인 설명은 하지 않는다.

코일(22A, 22B)과 전극 패드(6A, 6B)는 본체(1)의 상면 상에 형성된다. 전극 패드(6A, 6B)는 코일(22B)의 폭 방향의 양쪽에 위치된다. 코일(22A)의 한 단부와 코일(22B)의 한 단부는 서로 연결되고, 코일(22A)의 다른 단부는 전극 패드(6A)에 접속되며, 코일(22B)의 다른 단부는 전극 패드(6B)에 접속된다.

도 17에 도시되듯이, 아마추어 베이스(30)의 상면 상에, 사각형 가동 접점(33A)은 아마추어 베이스(30)의 길이 방향의 한 단부에 고정되고, 아마추어 베이스(30)의 하면 상에, 자기 재료(32)가 형성된다. 아마추어 베이스(30)와 탄성편(35)은 각각 프레임(31)의 벽 두께보다 작은 벽 두께를 갖고, 아마추어 베이스(30)는 프레임(31)의 높이 방향의 중간에 유지되어 아마추어(300)의 하면은 프레임(31)의 하면에 대해 리세스되고, 아마추어(300)의 상면은 프레임(31)의 상면에 대해 리세스된다.

덮개(4)의 상면으로부터 덮개(4)의 하면으로 각각 연장되는 관통 구멍(10A 내지 10D)은 덮개(4)의 4개의 코너 근처에 형성된다. 관통 구멍(10A 내지 10D) 각각의 내면 상에, 제1 및 제2 실시예와 같이 전기 경로(11A 내지 11D)가 형성된다.각각의 관통 구멍의 각각의 단부의 개구의 둘레에, 랜드(12)가 형성된다. 범프(13)는 관통 구멍(10A 내지 10D) 각각의 상부 개구를 닫기 위해 덮개(1)의 상면의 랜드(12)에 가깝게 본딩된다.

덮개(4)의 하면에, 한 쌍의 고정 접점(14A, 14B)이 2개의 관통 구멍(10C, 10D) 사이에 형성된다. 한 고정 접점(14A)은 관통 구멍(10C)의 랜드(12)에 연결되고, 다른 고정 접점(14B)은 관통 구멍(10D)의 랜드(12)에 연결된다. 더욱이, 덮개(4)의 하면에, 전극 패드(7A, 7B)가 형성된다. 한 전극 패드(7A)는 관통 구멍(10A, 10C) 사이에서 관통 구멍(10A) 근처에 배치되고, 관통 구멍(10A)의 랜드(12)에 연결된다. 다른 전극 패드(7B)는 관통 구멍(10B, 10D) 사이에서 관통 구멍(10B) 근처에 배치되고, 관통 구멍(10B)의 랜드(12)에 연결된다. 각각의 전극 패드(7A, 7B)의 표면에는, 구리로 제조된 금속 범프(bump)(8)가 제공된다.

아마추어 블록(3)의 프레임(31)은 제1 및 제2 실시예와 같이 그 전체 둘레에서 본체(1)의 둘레와 덮개(4)의 둘레에 직접 본딩된다. 각각의 금속 범프(8)의 팁은 본체(1) 상에 제공된 전극(6A, 6B) 각각과 접촉하게 되고, 아마추어(300)와 프레임(31) 사이를 통과한다. 이것은 코일(22A, 22B)이 관통 구멍(10A, 10B)으로부터 금속 범프(8)를 통해 여기되게 한다. 코일(22A, 22B)과 고정 접점(14A, 14B)은 별개의 기판 상에 형성되기 때문에, 코일(22A, 22B)은 쉽게 확장되어 흡인력을 증가시킬 수 있다. 마이크로 릴레이를 인쇄 기판(도시되지 않음) 상에 장착하기 위해, 덮개(4)는 아래로 회전되고, 다음에는 범프(13)는 플립-칩 본딩에 의해 본딩된다.

본 발명의 마이크로 릴레이에서, 본체와 덮개는 프레임에 직접 본딩되기 때문에, 아마추어와 컨택 메카니즘을 밀봉 공간에 배치하기 위해 밀봉제로 본체와 덮개 사이를 밀봉할 필요가 없다. 또한, 본체와 프레임 사이의 본딩과 덮개와 프레임 사이의 본딩은 각각 실리콘과 유리의 본딩 또는 실리콘과 실리콘의 본딩이기 때문에, 본체, 프레임 및 덮개는 잘 알려진 본딩 방법을 사용하여 용이하게 본딩될 수 있다. 더욱이, 마이크로 릴레이는 실리콘 및 유리의 공정을 위해 반도체 마이크로머시닝 기술을 사용하여 용이하게 소형화될 수 있다.

Claims (8)

1. 전자기 기구를 가지며, 실리콘 또는 유리로 제조된 본체,

   실리콘 또는 유리로 제조된 덮개,

   실리콘으로 제조되고, 아마추어 베이스와 프레임으로 구성된 아마추어 블록으로서, 상기 프레임은 상기 아마추어 베이스의 전체 둘레를 둘러싸고 상기 아마추어 베이스를 피봇 가능하게 지지하며, 상기 아마추어 베이스는 상기 아마추어 베이스의 표면상의 자기 재료와 공조하여 아마추어를 형성한, 아마추어 블록, 및

   상기 아마추어의 피봇 운동에 의해 선택적으로 개폐되는 고정 접점과 가동 접점을 구비하는 컨택 메카니즘(contact mechanism)

   을 포함하며,

   상기 프레임은 그 전체 둘레에 걸쳐 상기 본체의 둘레와 상기 덮개의 둘레에 직접 본딩되어, 상기 아마추어와 상기 컨택 메카니즘을 수용하기 위해 상기 프레임에 의해 둘러싸이고 상기 본체와 상기 덮개 사이에서 폐쇄된 밀봉된 공간을 형성한 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전자기 기구는 여기될 때 생성되는 자장의 자기 경로를 형성하는 요크(yoke)를 구비하며,

   상기 본체는 상기 본체의 상면으로부터 상기 본체의 하면으로 연장되는 개구를 구비하되, 상기 상면측의 상기 개구의 일 단부는 박막에 의해 폐쇄되어 상기 본체의 상기 하면에 상기 요크를 수용하는 리세스를 형성하고, 상기 박막은 실리콘 또는 유리로 제조되고 상기 본체에 가까이 본딩되어 상기 밀봉된 공간을 상기 리세스로부터 분리시키는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
3. 제1항에 있어서,

   상기 본체는 상기 본체의 상면으로부터 상기 본체의 하면으로 연장된 관통 구멍, 상기 마이크로 릴레이를 지지하는 인쇄 기판 상의 전기 회로와 상기 밀봉된 공간 내의 상기 컨택 메카니즘 사이의 전기 접속을 위해 상기 관통 구멍 내에 형성된 전기 경로, 및 상기 관통 구멍의 개구를 폐쇄시키는 폐쇄 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
4. 제3항에 있어서,

   상기 폐쇄 수단은 상기 하면측의 상기 관통 구멍의 상기 개구를 가로질러 제공된 범프(bump)에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
5. 제1항에 있어서,

   상기 아마추어 베이스는 상기 프레임의 벽 두께보다 작은 벽 두께를 갖고, 상기 아마추어 베이스는 상기 아마추어의 하면이 상기 프레임의 하면에 대해 리세스되어 상기 아마추어의 하면과 상기 본체 사이에 상기 아마추어의 피봇 운동을 수용하는 공간을 형성하도록 프레임에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
6. 제1항에 있어서,

   상기 아마추어 베이스는 탄성 변형성을 가진 탄성편에 의해 상기 프레임에 지지되고, 상기 탄성편의 일 단부는 상기 아마추어 베이스에 일체로 연결되며, 상기 탄성편의 다른 단부는 상기 프레임에 일체로 연결되고, 상기 탄성편은 상기 프레임에 공통인 평면 내에서 만곡되는 만곡부(meandering part)를 상기 일 단부와 상기 다른 단부 사이에 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
7. 제6항에 있어서,

   상기 만곡부는 적어도 하나의 U자형 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.
8. 제1항에 있어서,

   상기 아마추어 베이스와 상기 본체 중 하나에는 그 나머지 하나에 대향하는 표면상에 돌출부가 형성되어 있고, 상기 아마추어 베이스는 상기 돌출부의 정점에 지지되어 상기 정점에 대하여 상기 피봇 운동을 하는 것을 특징으로 하는 마이크로 릴레이.