KR20060023531A - 전기 접점 장치 - Google Patents

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다다시 나까따니
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Abstract

전기 접점 장치(X1)는 접점부(C1, C2)를 갖는 제1 접촉자와, 접점부(C1)에 대향하는 접점부(C3) 및 접점부(C2)에 대향하는 접점부(C4)를 갖는 제2 접촉자와, 접점부(C1, C3)로 이루어지는 전기 접점(SA)을 포함하고 또한 전기 접점(SA)의 폐쇄 상태에서 상대적으로 저 저항인 지로(YA), 및 접점부(C2, C4)로 이루어지는 전기 접점(SB)을 포함하고 또한 전기 접점(SB)의 폐쇄 상태에서 상대적으로 고 저항인 지로(YB)가 병렬로 배치된 회로 구성(Y1)을 구비한다. 제1 접촉자 및 제2 접촉자가 접근해 가는 폐성(closing) 동작에서, 접점부(C2)와 접점부(C4)가 접촉한 후에, 접점부(C1)와 접점부(C3)가 접촉한다. 제1 접촉자 및 제2 접촉자가 이반해 가는 개리(opening) 동작에서, 접점부(C1)와 접점부(C3)가 이격한 후에, 접점부(C2)와 접점부(C4)가 이격한다.
전기 접점 장치, 접촉자, 접촉 저항, 전기 접점, 평면 전극,

Description

전기 접점 장치{ELECTRIC CONTACT DEVICE}
본 발명은 기계적으로 개폐하는 전기 접점을 가지고 스위치나 릴레이 등에 적용할 수 있는 전기 접점 장치에 관한 것이다.
전기 접점은 접점쌍의 기계적인 개폐 동작에 의해 전류의 통로를 기계적으로 접속 및 절단하기 위한 전자 회로 요소이며, 스위치나 릴레이 등에 적용된다. 전기 접점을 이용하여 구성되는 스위치나 릴레이는 개방 상태에서는 전기 접점 사이가 기계적으로 이격하기 때문에 전기저항이 매우 큰 양호한 개방 상태를 달성할 수 있다고 하는 특징을 갖는다. 그 때문에 그와 같은 기계적 개폐식의 스위치 및 릴레이는 정보 기기, 산업 기계, 자동차, 가전 등의 모든 분야에 있어서 전원, 액튜에이터, 센서 등을 포함하는 회로를 개폐하는 수단으로서 널리 사용되고 있다.
도 12 및 도 13은 기계적 개폐식의 종래의 전기 접점 장치(X3)를 나타낸다. 전기 접점 장치(X3)는 가동자(71) 및 고정자(72)를 구비한다.
가동자(71)는 도체편(73)과, 이 도체편(73)의 일단 부근에 설치된 접점(74)과, 도체편(73)에 장착된 소켓(75)을 포함하고, 단일의 도체편(73)에 하나의 접점(74)이 설치되어 있다. 접점(74)은 도체로 이루어지고, 소켓(75)은 수지제이다. 도체편(73)의 타단 부근에는 예를 들면 편조 동선으로 이루어지는 리드(76)가 전기 적 기계적으로 접속되어 있다. 리드(76)는 도면 외의 회로에 전기적으로 접속되어 있다. 또한 소켓(75)에는 핀(77)이 삽입 관통되어 있고, 가동자(71)는 핀(77)을 축심으로 하여 회전 이동가능하다. 핀(77)은 전기 접점 장치(X3)를 포위하는 소정의 케이스(도시 생략)에 고정되어 있다. 가동자(71)의 회전 이동 동작은 여자 코일 등을 포함하여 구성되는 소정의 구동 기구(도시 생략)에 의해 달성된다.
고정자(72)는 도체편(78)과, 도체로 이루어지는 접점(79)을 포함한다. 도체편(78)은 도면 외의 회로에 전기적으로 접속되어 있다. 접점(79)은 가동자(71)의 회전 이동 동작에 있어서의 접점(73)의 궤도상에 배치되어 있다.
이러한 구조를 갖는 전기 접점 장치(X3)의 접점(74) 및 접점(79) 사이에 소정의 전압이 인가되어 있는 상태에서 가동자(71)가 고정자(72)로 회전 이동하여 도 13에 도시한 바와 같이 접점(74) 및 접점(79)이 접촉하면, 전류는 예를 들면 도체편(78)으로부터 접점(79), 접점(74), 및 도체편(73)을 통하여 리드(76)로 흐른다. 이 후, 가동자(71)가 고정자(72)로부터 이반하는 방향으로 회전 이동하여 도 12에 도시한 바와 같이 접점(74) 및 접점(79)이 이격하면, 통전은 정지된다. 이와 같이 해서 전기 접점 장치(X3)는 전류 통로의 접속 및 절단을 실행한다.
전기 접점의 기술 분야에서는 폐쇄 상태에 있는 접점 사이에 임계값(최소 방전 전류) 이상의 전류가 흐르고 있는 상태 또는 임계값(최소 방전 전압) 이상의 전위차가 발생되어 있는 상태에서, 접점쌍을 이격하면, 접점 사이에 아크 방전이 발생하는 것이 알려져 있다. 예를 들면 임계값 이상의 전류가 흐르고 있는 상태에서 접점쌍을 이격할 때, 우선 개리(開離)(opening)가 진행됨에 따라서 접점 사이의 접 촉 면적은 점차 축소되고, 접점 사이를 흐르는 전류는 집중되어 간다. 전류의 집중화에 기인하여 접점의 온도가 상승하여 접점 표면이 용융된다. 그 때문에 접점쌍이 개리한 후라도 이격 거리가 짧은 동안은 용융한 접점 재료에 의해 그 접점 사이가 걸쳐진다. 즉, 접점 사이에 브릿지가 형성된다. 이 브릿지에서 금속 증기가 발생하고, 금속 증기를 매개로 해서 아크 방전이 개시된다. 아크 방전은 주위 기체를 매개로 하는 방전 현상으로 이행한 후, 접점쌍이 충분한 거리로 이격했을 때에 절단된다. 이러한 개리 시 아크와 대략 같은 기구로, 전기 접점의 폐성(closing) 시에 있어서도 아크 방전이 발생하는 경우가 있다. 전기 접점의 폐성 시에 있어서는 접점쌍은 간헐적 개폐 동작(bounce)을 반복하기 때문이다.
도 14는 아크 방전 발생 확률의 접점간 전류 의존성의 일례를 나타내는 그래프이다. 본 그래프에서는 금으로 이루어지는 접점쌍을 소정의 가압력(10mN, 100mN, 또는 200mN)으로 접촉시켜, 접점 사이에 36V의 전압을 인가하면서 그 접점쌍을 개리시킬 때에 아크 방전이 발생할 확률이 플롯되어 있다. 36V 정전압 전원에 전기 접점을 접속하고, 이 전기 접점과 직렬로 접속한 저항의 값을 변화시킴으로써 통전 전류를 변화시키고 있다. 접점간의 실질적인 접촉 면적은 수십㎛2 이하로 추정된다. 횡축은 폐쇄 상태에서 접점 사이를 흐른 전류를 나타내고, 종축은 아크 방전 발생 확률을 나타낸다. 어느 가압력에 있어서도 통전 전류가 0.6A 이상이 되면 아크 방전 발생율은 대략 100%이다. 한편, 통전 전류가 0.1A 이하에서는 아크 방전 발생율은 대략 0%이다. 이 그래프에 관한 상세한 정보는 Yu Yonezawa et al.(Japanese Journal of Applied Physics, 응용 물리학회, 2002년 7월, 제41권, 파트 1, No.7A, p4760 내지 4765)에 게재되어 있다.
도 14의 그래프로부터는 아크 방전을 야기하기 위한 가장 작은 방전 전류(최소 아크 전류)(Imin)가 0.1 내지 0.6A 사이에 존재하는 것을 이해할 수 있다. 최소 방전 전류(Imin)는 재료종에 의존하는 값을 취하는 것이 알려져 있다. 마찬가지로 아크 방전을 야기하기 위한 가장 작은 방전 전압(최소 아크 전압)(Vmin)도 존재하고, 최소 방전 전압(Vmin)에 대해서도 재료종에 의존하는 값을 취하는 것이 알려져 있다. 금으로 이루어지는 접점쌍에 대해서는 예를 들면 최소 방전 전류(Imin)는 0.38A이며, 최소 방전 전압(Vmin)은 15V인 것이 보고되어 있다. 단, 실제로 측정되는 Imin이나 Vmin은 접점쌍 사이에 있어서의 공간의 전하 상태나, 접점 표면의 상태 등으로부터의 영향을 받아 반드시 일정하지 않다.
전기 접점 장치(X3)의 폐쇄 상태에서는 부하 회로(통전을 목적으로 하는 도면 외의 회로)가 필요로 하는 전류 전부가 접점(74) 및 접점(79) 사이를 통과한다. 그 때문에 부하 회로가 필요로 하는 전류가 최소 방전 전류 이상이면, 개리 시에는 접점(74)과 접점(79) 사이에 아크 방전이 발생한다. 부하 회로가 필요로 하는 전류가 전기 접점 장치(X3)의 최소 방전 전류 이상인 경우는 많다.
아크 방전의 발생 및 절단은 접점(74, 79)을 구성하는 재료의 용융, 증발 및 재응고를 수반하고, 접점 재료의 소모 및 전이, 및 접점(74) 및 접점(79) 사이의 접촉 저항의 변동을 야기해 버린다. 그 때문에 접점(74) 및 접점(79) 사이에 생기는 아크 방전의 횟수가 증가할수록, 전기 접점 장치(X3)의 신뢰성은 저하하는 경향 이 있고, 수명은 짧아지는 경향이 있다. 대전류를 통전 및 차단하기 위해 전기 접점 장치(X3)를 사용하는 경우에는 신뢰성 저하 및 단명화는 특히 현저해진다.
또한 종래의 전기 접점 장치(X3)에서는 폐쇄 상태로 충분히 작은 접촉 저항을 달성하기 위해, 접점(74, 79)은 저 저항인 구리 기재와, 저 저항이며 내식성을 갖고 기재를 피복하는 금속 피막(Au, Ag, Pd, Pt 등)에 의해 구성되는 경우가 많다. 그러나, 이들 저 저항 금속은 비교적 낮은 융점을 갖기 때문에, 아크 방전 시에 생기는 열에 의해 용융되기 쉽고, 따라서 소모 및 전이하기 쉽다. 아크 방전 시에 생기는 열에 의해서도 용융되기 어려운 금속 재료는 비교적 큰 저항을 갖기 때문에 접촉 저항을 저하시키는 것이 중요한 과제인 종래의 전기 접점 장치(X3)에 있어서, 고융점의 금속 재료를 접점 구성 재료로서 채용하는 것은 실용상 곤란하다.
본 발명은 이러한 사정하에서 생각해낸 것으로써, 접점 사이에 아크 방전이 발생하는 것을 적절하게 억제할 수 있는 전기 접점 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 측면에 따르면 전기 접점 장치가 제공된다. 이 전기 접점 장치는 제1 접점부 및 제2 접점부를 갖는 제1 접촉자와, 제1 접점부에 대향하는 제3 접점부, 및 제2 접점부에 대향하는 제4 접점부를 갖는 제2 접촉자와, 제1 접점부 및 제3 접점부로 이루어지는 제1 전기 접점을 포함하고 또한 상기 제1 전기 접점의 폐쇄 상태에 있어서 상대적으로 작은 저항을 갖는 제1 지로(branch), 및 제2 접점부 및 제4 접점부로 이루어지는 제2 전기 접점을 포함하고 또한 상기 제2 전기 접점의 폐쇄 상태에 있어서 상대적으로 큰 저항을 갖는 제2 지로가 병렬로 배치된 회로 구성을 구비한다. 본 장치는 제1 접촉자 및 제2 접촉자가 접근해 가는 폐성 동작에 있어서, 제2 접점부와 제4 접점부가 당접한 후에, 제1 접점부와 제3 접점부가 당접하고, 또한 제1 접촉자 및 제2 접촉자가 이반해 가는 개리 동작에 있어서, 제1 접점부와 제3 접점부가 이격한 후에 제2 접점부와 제4 접점부가 이격하도록 구성되어 있다.
도 1은 본 발명의 제1 측면에 따른 전기 접점 장치가 갖는 회로 구성(Y1)을 나타낸다. 회로 구성(Y1)은 서로 병렬로 접속되어 있는 제1 지로(YA) 및 제2 지로(YB)를 갖는다.
제1 지로(YA)는 제1 접점부(C1) 및 제3 접점부(C3)로 이루어지는 제1 전기 접점(SA)과, 이것에 직렬로 배치되어 있는 저항(Ra)을 포함한다. 저항(Ra)은 실질적으로 0Ω인 저항을 포함한다. 제1 접점부(C1) 및 제3 접점부(C3)가 폐쇄되어 있는 상태, 즉 제1 전기 접점(SA)의 폐쇄 상태에 있어서, 제1 전기 접점(SA)은 접촉 저항(Ra')을 갖는다. 따라서, 제1 지로(YA)는 제1 전기 접점(SA)의 폐쇄 상태에 있어서 총 저항(RA)(=Ra+Ra')을 갖는다.
제2 지로(YB)는 제2 접점부(C2) 및 제4 접점부(C4)로 이루어지는 제2 전기 접점(SB)과, 이것에 직렬로 배치되어 있는 저항(Rb)을 포함한다. 저항(Rb)은 실질적으로 0Ω인 저항을 포함한다. 제2 접점부(C2) 및 제4 접점부(C4)가 폐쇄되어 있는 상태, 즉 제2 전기 접점(SB)의 폐쇄 상태에서 제2 전기 접점(SB)은 접촉 저항(Rb')을 갖는다. 따라서, 제2 지로(YB)는 제2 전기 접점(SB)의 폐쇄 상태에서 총 저항(RB)(=Rb+Rb')을 갖는다. 제2 지로(YB)의 총 저항(RB)은 제1 지로(YA)의 총 저항(RA)보다도 크게 설정되어 있다.
도 2A 내지 도 2C는 본 발명의 제1 측면에 따른 전기 접점 장치가 개폐 동작을 할 때의, 동작의 과정에 있어서의 회로 구성(Y1)의 변화를 나타낸다. 동작 시에 있어서 단자(E1, E2) 사이에 전원에 의해 인가되는 소정의 전압(DC 또는 AC)을 Vin으로 한다. 또한 동작 시에 있어서 전기 접점 장치에 직렬로 배치되는 입력 임피던스 또는 출력 임피던스를 R1 또는 R2로 한다. R1 및 R2는 예를 들면 통전 목적의 부하 회로의 임피던스에 상당하고, 부하 회로의 구성에 따라서 크게 다를 수 있지만, 적어도 전기 접점 장치 전체의 저항보다도 충분히 큰 값(예를 들면 10Ω 이상)을 갖는 경우가 많다.
도 2A는 본 전기 접점 장치의 개리 상태를 나타내고, 개리 상태에서는 양 전기 접점(SA, SB)이 개방 상태에 있다. 도 2B는 본 전기 접점 장치의 천이 상태를 나타내고, 이 천이 상태에서는 제1 전기 접점(SA)은 개방 상태에 있고 또한 제2 전기 접점(SB)은 폐쇄 상태에 있다. 도 2C는 본 전기 접점 장치의 폐성 상태를 나타내고, 폐성 상태에서는 양 전기 접점(SA, SB)이 폐쇄 상태에 있다.
개리 상태(도 2A)에 있어서, 단자(E1, E2) 사이에 Vin을 인가하고 있으면, 서로 병렬인 제1 지로(YA) 및 제2 지로(YB)에는 동일한 전압이 인가된다.
단자(E1, E2) 사이에 Vin을 인가하고 있는 상태에서, 접점부(C1, C3)를 갖는 제1 접촉자 및 접점부(C2, C4)를 갖는 제2 접촉자가 접근하도록 폐성 동작하면, 우선 도 2B에 도시한 바와 같이 제2 전기 접점(SB)이 폐쇄 상태가 된다. 그 결과, 총 저항(RB)(=Rb+Rb')에 따른 전류가 제2 지로(YB)를 통과하게 된다. 통과 전류는 RB가 클수록 작다. 따라서 RB를 충분히 크게 설정함으로써, 제2 지로(YB)의 제2 전기 접점(SB)을 통과하는 전류를 전기 접점(SB)의 최소 방전 전류보다도 작게 설정할 수 있어, 도 2B에 도시한 바와 같이 제2 전기 접점(SB)이 폐쇄 상태가 되는 순간에 제2 접점부(C2) 및 제3 접점부(C4) 사이에 바운스가 생기더라도 아크 방전의 발생을 적절하게 억제하는 것이 가능하게 된다.
천이 상태에서, 제1 접촉자 및 제2 접촉자가 더욱 접근하도록 폐성 동작을 계속하면, 도 2C에 도시한 바와 같이 제1 전기 접점(SA)이 폐쇄 상태가 된다. 그 결과, 총 저항(RA)(=Ra+Ra')에 따른 전류가 제2 지로(YA)를 통과하게 된다. 제2 지로(YA)의 총 저항(RA)은 제2 지로(YB)의 총 저항(RB)보다도 작고, 따라서 제1 전기 접점(SA)이 폐쇄 상태가 되면, 제1 지로(YA)에는 제2 지로(YB)에 의해서도 큰 전류가 흐른다. 그러나, 제1 전기 접점(SA)의 접점부 사이에 인가되어 있는 전압은 천이 상태(도 2B)에서는 개리 상태(도 2A)보다도 작기 때문에 제1 전기 접점(SA)이 폐쇄 상태가 되는 순간에는 아크 방전의 발생은 억제된다. 천이 상태에서, 제1 전기 접점(SA)의 접점부 사이에 인가되는 전압이 충분히 작아지도록 본 전기 접점 장치가 조정된다. 그와 같은 조정은 예를 들면 제2 지로(YB)에 있어서의 총 저항(RB)을 조절함으로써 행할 수 있다.
양 전기 접점(SA, SB)이 폐쇄 상태에 있는 경우에는, 양 지로(YA, YB)의 저항(RA, RB)에 따른 원하는 전류가 본 전기 접점 장치를 통과하게 된다.
본 전기 접점 장치의 폐성 상태에서, 제1 접촉자 및 제2 접촉자가 이반하도록 개리 동작하면, 우선 도 2B에 도시한 바와 같이 제1 전기 접점(SA)이 개방 상태가 된다. 제1 전기 접점(SA)이 개방 상태가 되는 순간, 제2 전기 접점(SB)이 폐쇄 상태에 있기 때문에, 제1 전기 접점(SA)의 접점부간 전압이 급격히 상승하는 것은 억제된다. 그 결과, 제1 전기 접점(SA)이 개방 상태가 되는 순간에 아크 방전의 발생은 억제된다.
천이 상태에서, 제1 접촉자 및 제2 접촉자가 더욱 이반하도록 개리 동작을 계속하면, 도 2A에 도시한 바와 같이 제1 전기 접점(SA) 외에 제2 전기 접점(SB)도 개방 상태가 된다. 이 때, 제2 전기 접점(SB)이 폐쇄 상태가 되는 순간에 아크 방전의 발생이 억제되는 것과 같은 이유에 기인하여 아크 방전의 발생은 억제된다.
이와 같이, 본 발명의 제1 측면에 따른 전기 접점 장치에 의하면, 원하는 대전류를 통과시키기 위한 저 저항인 제1 지로(YA)에 있어서의 제1 전기 접점(SA)을 폐쇄하기 전에, 고 저항인 제2 지로(YB)에 있어서의 제2 전기 접점(SB)을 폐쇄함으로써, 장치 전체에 있어서 폐성 시 아크 방전의 발생을 억제할 수 있다. 이와 함께 본 발명의 제1 측면에 따른 전기 접점 장치에 의하면, 원하는 대전류를 통과시키기 위한 저 저항인 제1 지로(YA)에 있어서의 제1 전기 접점(SA)을 개방한 후에, 고 저항인 제2 지로(YB)에 있어서의 제2 전기 접점(SB)을 개방함으로써, 장치 전체에 있어서의 개리 시 아크 방전의 발생을 억제할 수 있다. 부가해서, 본 발명의 제1 측면에 따른 전기 접점 장치에 의하면, 아크 방전의 발생이 억제되는 이러한 동작을 제1 접촉자 및 제2 접촉자의 접근 구동 및 이격 구동에 의해 달성할 수 있다.
본 발명의 제1 측면에 있어서, 바람직하게는 제1 전기 접점이 개방 상태이고 또한 제2 전기 접점이 개방 상태인 개리 상태에 있어서는, 제1 접점부 및 제3 접점부 사이의 이격 거리는 제2 접점부 및 제4 접점부 사이의 이격 거리보다 길다. 이러한 구성은 제1 전기 접점 및 제2 전기 접점의 개폐를 적절하게 다른 타이밍으로 행하는 데 적합하다.
바람직하게는, 제2 지로는 제2 전기 접점의 접촉 저항보다 큰 저항을 가지고 제2 전기 접점에 대해서 직렬로 배치된 저항체를 포함한다. 본 구성은 전술한 회로 구성(Y1)에 있어서 저항(Rb)이 유의한 저항값을 갖는 것을 의미한다.
바람직하게는, 제2 전기 접점의 접촉 저항은 제1 전기 접점의 접촉 저항보다 크다.
바람직하게는, 제2 접점부 및/또는 제4 접점부는 Ta, W, C, Mo에서 선택되는 금속 원소를 포함하는 금속, 산화물, 또는 질화물로 이루어진다. Ta, W, C, Mo에서 선택되는 금속 원소를 포함하는 금속, 산화물, 또는 질화물은 전기 접점을 구성하는 데 적합한 높은 융점이나 비점을 갖는 경향이 있다. 또한 바람직하게는, 제2 접점부 및/또는 제4 접점부는 3000℃ 이상의 융점을 갖는 재료로 이루어진다.
전기 접점의 기술 분야에서는 종래 접촉 저항을 낮추는 것이 전기 접점의 필수 사항이라고 생각되어져 왔다. 그 때문에 접점을 구성하기 위한 금속 재료로서는 Cu, Au, Ag, Pd, Pt 등의 도전성이 높은 금속이나 그 합금이 다용되어 왔다. 그러나, 본 발명의 구성에서는 제2 지로마다 어느 정도의 저항을 필요로 하므로, 저항이 높기 때문에 접점 재료로서는 실용적이지 않았던 금속 재료로부터도 접점 재료의 선택이 가능하다. 따라서 본 발명에서는 고 저항이더라도 융점이나 비점이 높은 재료를 접점 재료로서 사용할 수 있다. 융점이나 비점이 높은 재료에 의해 접점을 형성하면, 용융이나 증발에 의한 접점 구성 재료의 소모 및 전이가 억제되어 접점의 열화를 적절하게 방지할 수 있다.
바람직하게는 제3 접점부 및 제4 접점부는 단일의 평면 전극에 포함된다.
본 발명의 제2 측면에 따르면 다른 전기 접점 장치가 제공된다. 이 전기 접점 장치는 복수의 제1 접점부 및 복수의 제2 접점부를 갖는 제1 접촉자와, 각각이 하나의 제1 접점부에 대향하는 복수의 제3 접점부, 및 각각이 하나의 제2 접점부에 대향하는 복수의 제4 접점부를 갖는 제2 접촉자와, 제1 접점부 및 제3 접점부로 이루어지는 제1 전기 접점을 포함하고 또한 상기 제1 전기 접점의 폐쇄 상태에 있어서 상대적으로 작은 저항을 갖는 복수의 제1 지로, 및 제2 접점부 및 제4 접점부로 이루어지는 제2 전기 접점을 포함하고 또한 상기 제2 전기 접점의 폐쇄 상태에 있어서 상대적으로 큰 저항을 갖는 복수의 제2 지로가 병렬로 배치된 회로 구성을 구비한다. 본 장치는 제1 접촉자 및 제2 접촉자가 접근해 가는 폐성 동작에 있어서, 모든 제2 전기 접점의 제2 접점부와 제4 접점부가 당접한 후에, 모든 제1 전기 접점의 제1 접점부와 제3 접점부가 당접하고, 또한 제1 접촉자 및 제2 접촉자가 이반해 가는 개리 동작에 있어서 모든 제1 전기 접점의 제1 접점부와 제3 접점부가 이격한 후에, 모든 제2 전기 접점의 제2 접점부와 제4 접점부는 이격하도록 구성되어 있다.
도 3은, 본 발명의 제2 측면에 따른 전기 접점 장치가 갖는 회로 구성(Y2)을 나타낸다. 회로 구성(Y2)은 복수의 제1 지로(YAi)(i=1, 2, 3, …, m) 및 복수의 제2 지로(YBi)(i=1, 2, 3, …, n)를 갖고, 이들 지로(YAi, YBi)는 서로 병렬로 배치되어 있다.
제1 지로(YAi)는 제1 접점부(C1i) 및 제3 접점부(C3i)로 이루어지는 제1 전기 접점(SAi)과, 이것에 직렬로 배치되어 있는 저항(Rai)을 포함한다. 저항(Rai)은 실질적으로 0Ω인 저항을 포함한다. 제1 접점부(C1i) 및 제3 접점부(C3i)가 폐쇄되어 있는 상태, 즉 제1 전기 접점(SAi)의 폐쇄 상태에 있어서, 제1 전기 접점(SAi)은 접촉 저항(Ra'i)을 갖는다. 따라서 제1 지로(YAi)는 제1 전기 접점(SAi)의 폐쇄 상태에서 총 저항(RAi)(=Rai+Ra'i)을 갖는다.
제2 지로(YBi)는 제2 접점부(C2i) 및 제4 접점부(C4i)로 이루어지는 제2 전기 접점(SBi)과, 이것에 직렬로 배치되어 있는 저항(Rbi)을 포함한다. 저항(Rbi)은 실질적으로 0Ω인 저항을 포함한다. 제2 접점부(C2i) 및 제4 접점부(C4i)가 폐쇄되어 있는 상태, 즉 제2 전기 접점(SBi)의 폐쇄 상태에서 제2 전기 접점(SBi)은 접촉 저항(Rb'i)을 갖는다. 따라서 제2 지로(YBi)는 제2 전기 접점(SBi)의 폐쇄 상태에서 총 저항(RBi)(=Rbi+Rb'i)을 갖는다. 제2 지로(YBi)의 총 저항(RBi)은 제1 지로(YAi)의 총 저항(RAi)보다도 크게 설정되어 있다. 회로 구성(Y2)은 등가 회로로서 회로 구성(Y1)으로 나타낼 수도 있다.
도 4A 내지 도 4C는, 본 발명의 제2 측면에 따른 전기 접점 장치가 개폐 동작할 때의, 그 동작의 과정에 있어서의 회로 구성(Y2)의 변화를 나타낸다. 동작 시에 있어서 단자(E1, E2) 사이에 전원에 의해 인가되는 소정의 전압(DC 또는 AC)을 Vin으로 한다. 또한 동작 시에 있어서 전기 접점 장치에 직렬로 배치되는 입력 임피던스 또는 출력 임피던스를 R1 또는 R2로 한다. R1 및 R2는 예를 들면 통전 목적의 부하 회로의 임피던스에 상당하고, 이 부하 회로의 구성에 따라서 크게 다를 수 있다.
도 4A는 본 전기 접점 장치의 개리 상태를 나타내고, 이 개리 상태에서는 모든 전기 접점(SAi, SBi)이 개방 상태에 있다. 도 2B는 본 전기 접점 장치의 천이 상태를 나타내고, 이 천이 상태에서는 모든 제1 전기 접점(SAi)은 개방 상태에 있고 또한 모든 제2 전기 접점(SBi)은 폐쇄 상태에 있다. 도 2C는 본 전기 접점 장치의 폐성 상태를 나타내고, 이 폐성 상태에서는 모든 전기 접점(SAi, SBi)이 폐쇄 상태에 있다.
개리 상태(도 4A)에서 단자(E1, E2) 사이에 Vin을 인가하고 있으면, 서로 병렬인 복수의 제1 지로(YAi) 및 복수의 제2 지로(YBi)에는 동일한 전압이 인가된다.
단자(E1, E2) 사이에 Vin을 인가하고 있는 상태에서, 접점부(C1i, C3i)(i=1, 2, 3, …, m)를 갖는 제1 접촉자 및 접점부(C2i, C4i)(i=1, 2, 3, …, n)를 갖는 제2 접촉자가 접근하도록 폐성 동작하면, 우선 도 2B에 도시한 바와 같이 모든 제2 전기 접점(SBi)이 폐쇄 상태가 된다. 그 결과, 총 저항(RBi)에 따른 전류가 각 제2 지로(YBi)를 통과하게 된다. 통과 전류는 RBi가 클수록 작다. 따라서 RBi를 충분히 크게 설정함으로써, 각 제2 지로(YBi)의 제2 전기 접점(SBi)을 통과하는 전류를 그 전기 접점(SBi)의 최소 방전 전류보다도 작게 설정할 수 있고, 각 제2 전기 접점(SBi)이 폐쇄 상태가 되는 순간에 제2 접점부(C2i) 및 제3 접점부(C4i) 사이에 바운스가 생기더라도 아크 방전의 발생을 적절하게 억제할 수 있다.
천이 상태에서, 제1 접촉자 및 제2 접촉자가 더욱 접근하도록 폐성 동작을 계속하면, 도 4C에 도시한 바와 같이 모든 제1 전기 접점(SAi)이 폐쇄 상태가 된다. 그 결과, 총 저항(RAi)에 따른 전류가 각 제2 지로(YAi)를 통과하게 된다. 제2 지로(YAi)의 총 저항(RAi)은 제2 지로(YBi)의 총 저항(RBi)보다도 작고, 따라서 제1 전기 접점(SAi)이 폐쇄 상태가 되면, 제1 지로(YAi)에는 제2 지로(YBi)에 의해서도 큰 전류가 흐른다. 그러나, 제1 전기 접점(SAi)의 접점부 사이에 인가되어 있는 전압은 천이 상태(도 2B)에서는 개리 상태(도 2A)보다도 작기 때문에, 제1 전기 접점(SAi)이 폐쇄 상태가 되는 순간에는 아크 방전의 발생은 억제된다. 천이 상태에서 제1 전기 접점(SAi)의 접점부 사이에 인가되는 전압이 충분히 작아지도록 본 전기 접점 장치는 조정된다. 그와 같은 조정은 예를 들면 제2 지로(YBi)에 있어서의 총 저항(RBi)을 조절함으로써 행할 수 있다.
모든 전기 접점(SAi, SBi)이 폐쇄 상태에 있는 경우, 모든 지로(YAi, YBi)의 저항(RAi, RBi)에 따른 원하는 전류가 본 전기 접점 장치를 통과하게 된다.
본 전기 접점 장치의 폐성 상태에서, 제1 접촉자 및 제2 접촉자가 이반하도록 개리 동작하면, 우선 도 4B에 도시한 바와 같이 모든 제1 전기 접점(SAi)이 개방 상태가 된다. 각 제1 전기 접점(SAi)이 개방 상태가 되는 순간, 모든 제2 전기 접점(SBi)이 여전히 폐쇄 상태에 있기 때문에, 각 제1 전기 접점(SAi)의 접점간 전압이 급격히 상승하는 것은 억제된다. 그 결과, 각 제1 전기 접점(SAi)이 개방 상태가 되는 순간에 아크 방전의 발생은 억제된다.
천이 상태에서 제1 접촉자 및 제2 접촉자가 더욱 이반하도록 개리 동작을 계속하면, 도 4A에 도시한 바와 같이 모든 제1 전기 접점(SAi) 외에 모든 제2 전기 접점(SBi)도 개방 상태가 된다. 이 때, 각 제2 전기 접점(SBi)이 폐쇄 상태가 되는 순간에 아크 방전의 발생이 억제되는 것과 같은 이유에 기인하여 아크 방전의 발생은 억제된다.
이와 같이, 본 발명의 제2 측면에 따른 전기 접점 장치에 의하면, 원하는 대전류를 통과시키기 위한 복수의 저 저항인 제1 지로(YAi)에 있어서의 각 제1 전기 접점(SAi)을 폐쇄하기 전에, 모두 고 저항인 제2 지로(YBi)에 있어서의 제2 전기 접점(SBi)을 폐쇄함으로써, 장치 전체에 있어서의 폐성 시 아크 방전의 발생을 억제할 수 있다. 이와 함께, 본 발명의 제2 측면에 따른 전기 접점 장치에 의하면, 원하는 대전류를 통과시키기 위한 모두 저 저항인 제1 지로(YAi)에 있어서의 제1 전기 접점(SAi)을 개방한 후에, 복수의 고 저항인 제2 지로(YBi)에 있어서의 각 제2 전기 접점(SBi)을 개방함으로써, 장치 전체에 있어서의 개리 시 아크 방전의 발생을 억제할 수 있다. 부가해서, 본 발명의 제2 측면에 따른 전기 접점 장치에 의하면, 아크 방전의 발생이 억제되는 이러한 동작을 제1 접촉자 및 제2 접촉자의 접근 구동 및 이반 구동에 의해 달성할 수 있다. 각각이 전기 접점을 포함하여 서로 병렬로 배치된 복수의 지로를 갖고, 이 복수의 전기 접점이 일괄적으로 개폐되는 전기 접점 장치의 다른 기술적 이점에 대해서는 일본 특허출원 제2002-367325호에 따른 공보에 개시되어 있다.
본 발명의 제2 측면에 있어서, 바람직하게는 모든 제1 전기 접점이 개방 상태이며 또한 모든 제2 전기 접점이 개방 상태인 개리 상태에서는 모든 제1 전기 접점에 있어서의 제1 접점부 및 제3 접점부 사이의 이격 거리는, 모든 제2 전기 접점에 있어서의 제2 접점부 및 제4 접점부 사이의 이격 거리보다 길다. 이러한 구성은 제1 전기 접점 및 제2 전기 접점의 개폐를 적절한 타이밍으로 행하는 데 적합하다.
바람직하게는, 제2 지로는 제2 전기 접점의 접촉 저항보다 큰 저항을 가지고 제2 전기 접점에 대해서 직렬로 배치된 저항체를 포함한다. 본 구성은 전술한 회로 구성(Y2)에 있어서 저항(Rbi)이 유의한 저항값을 갖는 것을 의미한다.
바람직하게는, 제2 전기 접점의 접촉 저항은 제1 전기 접점의 접촉 저항보다 크다.
바람직하게는, 제2 접점부 및/또는 제4 접점부는 Ta, W, C, Mo에서 선택되는 금속 원소를 포함하는 금속, 산화물, 또는 질화물로 이루어진다.
바람직하게는, 제1 접촉자는 제1면 및 이것과는 반대의 제2면을 갖는 베이스부와, 이 베이스부의 제1면 위에 설치되고 또한 제1 접점부를 각각이 돌출단에 갖는 복수의 돌기부와, 제1면 위에 설치되고 또한 복수의 제2 접점부를 포함하는 제1 평면 전극을 갖고, 제2 접촉자는 복수의 돌기부의 돌출단 및 제1 평면 전극이 접촉 가능한, 복수의 제3 접점부 및 복수의 제4 전극부를 포함하는 제2 평면 전극을 갖는다.
이러한 구성에서는 제1 접촉자 및 제2 접촉자를 상대적으로 접근시켜, 모든 돌기부의 돌출단(제1 접점부)을 제2 평면 전극(복수의 제3 접점부)에 접촉시킴으로써 도 4B에 도시하는 천이 상태를 달성한다. 제1 접촉자 및 제2 접촉자를 더욱 접근시킴으로써, 제1 평면 전극(복수의 제2 접점부) 및 제2 평면 전극(복수의 제4 접점부)을 접촉시켜 도 4C에 도시하는 폐성 상태를 달성한다. 폐성 상태가 달성된 후의 개리 동작에서는 제1 접촉자 및 제2 접촉자를 상대적으로 이반시키고, 제1 평면 전극 및 제2 평면 전극을 이격시킴으로써 도 4B에 도시하는 천이 상태가 달성된다. 제1 접촉자 및 제2 접촉자를 더욱 이격시키면, 모든 돌기부의 돌출단이 평면 전극으로부터 이격하여 도 4A에 도시하는 개리 상태가 달성된다.
제1 접촉자 및 제2 접촉자의 상대 동작은 고정된 제2 접촉자에 대해서 제 접촉자를 구동함으로써 달성할 수 있고, 고정된 제1 접촉자에 대해서 제2 접촉자를 구동함으로써 달성할 수 있다. 또한, 상대 동작은 제1 접촉자 및 제2 접촉자 쌍방을 구동함으로써 달성할 수 있다. 또한, 베이스부 및 복수의 돌기부를 갖는 제1 접촉자의 제작에 있어서는 예를 들면 실리콘 기판 등의 재료 기판 등을 에칭 가공하는 마이크로머시닝 기술을 이용할 수 있다. 마이크로머시닝 기술에 의하면, 예를 들면 1만 이상의 극히 다수의 돌기부라도 베이스부에 대해서 일괄해서 형성하는 것이 가능하다. 따라서 마이크로머시닝 기술을 이용하면, 전기 접점 장치에서 극히 다수의 서로 병렬인 제2 지로를 형성하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 제2 지로는 제2 전기 접점의 접촉 저항보다 큰 저항을 가지고 제2 전기 접점에 대해서 직렬로 배치된 저항체부를 더 포함하고, 이 저항체부는 베이스부 및 돌기부의 내부에 구성되어 있다. 본 구성은 전술한 회로 구성(Y2)에 있어서 저항(Rbi)이 유의한 저항값을 갖는 것을 의미한다.
바람직하게는, 베이스부 및 돌기부는 실리콘 재료로 이루어지고, 베이스부 및 돌기부에 있어서의 적어도 저항체부에는 불순물이 도핑되어 있다. 실리콘 재료로서는 예를 들면 단결정 실리콘, 폴리실리콘, 및 이들에 불순물을 도핑한 것을 들 수 있다. 베이스부 및 돌기부는 예를 들면 마이크로머시닝 기술 등에 의해 실리콘 기판으로 성형할 수 있다. 이 경우, 베이스부 및 돌기부의 내부에 대해서 필요에 따라 P, As, B 등의 불순물을 도핑함으로써, 저항체부가 형성되는 개소에 있어서의 저항값을 상승 또는 저하시키고, 그 결과, 원하는 저항값을 갖는 저항체부를 형성할 수 있다.
바람직하게는, 베이스부의 제2면에는 복수의 저항체부와 전기적으로 접속하는 공통 전극이 설치되어 있다.
바람직하게는 베이스부는 전기 접점마다 그 전기 접점의 폐쇄 상태에 있어서 제1 접점부 및 제3 접점부 사이에 생기는 접촉항력을 흡수하기 위한 가요 구조를 갖는다. 이 경우, 바람직하게는 베이스부는 가요 구조로서 한쪽 고정 대들보부를 갖고, 돌기부는 한쪽 고정 대들보부 위에 설치되어 있다. 이러한 구성은 제1 전기 접점 및 제2 전기 접점의 개폐를 적절하게 다른 타이밍으로 행하는 데 적합하다.
도 1은 본 발명의 제1 측면에 따른 전기 접점 장치에서의 회로 구성을 나타 내는 도면.
도 2A 내지 도 2C는 본 발명의 제1 측면에 따른 전기 접점 장치가 개폐 동작할 때의 동작의 과정에 있어서의 회로 구성의 변화를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 제2 측면에 따른 전기 접점 장치에서의 회로 구성을 나타내는 도면.
도 4A 내지 도 4C는 본 발명의 제2 측면에 따른 전기 접점 장치가 개폐 동작할 때의, 동작의 과정에 있어서의 회로 구성의 변화를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 전기 접점 장치를 나타내는 도면.
도 6은 도 5에 도시하는 전기 접점 장치의 제1 접촉자의 평면도.
도 7A 내지 도 7D는 도 5에 도시하는 전기 접점 장치의 제1 접촉자의 제조 방법에 있어서의 일부의 공정을 나타내는 도면.
도 8A 내지 도 8D는 도 7D 후에 계속되는 공정을 나타내는 도면.
도 9A 내지 도 9D는 도 8D 후에 계속되는 공정을 나타내는 도면.
도 10A 내지 도 10C는 도 5에 도시하는 전기 접점 장치의 폐성 과정 및 개리 과정을 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 전기 접점 장치를 나타내는 도면.
도 12는 개방 상태에 있는 종래의 전기 접점 장치를 나타내는 도면.
도 13은 폐쇄 상태에 있는 도 12의 전기 접점 장치를 나타내는 도면.
도 14는 아크 방전 발생 확률의 접점 사이 전류 의존성의 일례를 나타내는 그래프.
도 5 및 도 6은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 전기 접점 장치(X1)를 나타낸다. 전기 접점 장치(X1)는 제1 접촉자(10) 및 제2 접촉자(20)를 구비한다. 제1 접촉자(10)는 베이스부(11)와, 복수의 돌기부(12)와, 복수의 평면 전극부(13)와, 배선부(14)를 갖는다.
베이스부(11)는 리어부(11a)와, 프레임부(11b)와, 복수의 공통 고정부(11c)와, 복수의 대들보부(11d)를 갖는다. 이들은 후술하는 바와 같이 마이크로머시닝 기술에 의해 소정의 적층 구조를 갖는 단일의 재료 기판으로 일체적으로 성형된 것이다.
리어부(11a)는 제1 접촉자(10) 내지 베이스부(11)의 강성을 확보하기 위한 부위이다.
프레임부(11b)는 리어부(11A) 위에서 그 주연에 설치되어 있다.
복수의 공통 고정부(11c)는 리어부(11a) 위에서 서로 평행하게 배치되어 있다. 대들보부(11d)는 각각 그 한 쪽 단부가 공통 고정부(11c)에 고정되어 있다. 즉, 대들보부(11d)는 한쪽 고정 들보 구조를 갖는다. 복수의 대들보부(11d)는 서로 병행적이다. 도 5에서는 도면의 명확화의 관점에서 공통 고정부(11c)와 대들보부(11d)의 경계를 파선으로 나타낸다. 도 6에서는 도면의 간결화의 관점에서 공통 고정부(11c) 및 대들보부(11d)의 일부를 생략한다.
복수의 돌기부(12)는, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 2차원 어레이 형상으로 배열되어 있고, 각각 본 실시 형태에서는 대략 원추형상을 가지고 대들보부 (11d) 위에 설치되어 있다. 돌기부의 배치 개수는 예를 들면 100개 내지 10만개이다. 돌기부(12)의 배치 개수에 따라서 대들보부(11d)의 배치 개수도 100개 내지 10만개이다. 베이스부(11)로부터의 돌기부(12)의 높이는 예를 들면 1 내지 300㎛이며, 원추형상의 저면의 직경은 예를 들면 1 내지 300㎛이다. 돌기부(12)의 높이와 저면의 직경은 같은 정도인 것이 바람직하다. 돌기부(12)의 표면은 고융점이면서 고비점인 금속으로 코팅되어 있을 수 있다. 그와 같은 금속으로서는 W나 Mo을 채용할 수 있다.
공통 고정부(11c) 중 적어도 상방부, 대들보부(11d), 및 돌기부(12)는 소정의 도전성을 갖는 동일 재료로 이루어진다.
평면 전극부(13)는, 공통 고정부(11c) 중 적어도 상방부, 대들보부(11d), 및 돌기부(12)보다도 저항이 낮은 도전 재료로 이루어지고, 예를 들면 0.5 내지 2㎛의 두께를 갖는다. 각 평면 전극부(13)는 공통 고정부(11c) 위에 설치되어 있고, 복수의 평면 전극부(13)는 서로 병렬로 배치되어 있다. 평면 전극부(13)는 본 실시 형태에서는 대들보부(11d) 및 돌기부(12)에 대한 급전용의 배선으로서 이용하는 것이 가능하다.
배선부(14)는 프레임부(11b) 위에 설치되어 있고, 평면 전극부(13)와는 일체의 금속막을 포함한다. 도 6에서는 프레임부(11b) 및 공통 고정부(11c) 위에 설치되어 있는 금속막 패턴에 있어서의, 평면 전극부(13)와 배선부(14)의 경계를 파선으로 나타낸다.
제2 접촉자(20)는 기판(21) 및 공통 평면 전극(22)을 갖는다. 기판(21)은 예를 들면 실리콘 기판이다. 공통 평면 전극(22)은 바람직하게는 W나 Mo 등의 고융점이면서 고비점인 금속을 포함한다. 예를 들면 돌기부(12)가 고융점 금속으로 피복되어 있음으로써, 돌기부(12)에 있어서 충분하게 방전 방지 대책이 취해지고 있는 경우에는 공통 평면 전극(22)은 Cu, Au, Ag, Pd, Pt로 이루어지는 군에서 선택되는 저 저항인 금속, 또는 이들을 포함하는 합금에 의해 구성할 수 있다. 본 발명에서는 제2 접촉자(20)에 대해서 이러한 구성 대신에 공통 평면 전극(22)에 관해서 상게한 금속에 의해 전체가 구성되어 있을 수 있다.
도 7A에서 도 9D는, 전기 접점 장치(X1)의 제1 접촉자(10)의 제조 방법을 나타낸다. 이 방법은 마이크로머시닝 기술에 의해서 제1 접촉자(10)를 제조하기 위한 한 방법이다. 도 7A 내지 도 9D에 있어서는, 부분 단면에 의해서 제1 접촉자(10)의 형성 과정을 나타낸다.
제1 접촉자(10)의 제조에 있어서는 우선 도 7A에 도시하는 것 같은 기판(S)을 준비한다. 기판(S)은 예를 들면 SOI(Silicon on Insulator) 기판이며, 제1층(31), 제2층(32), 및 이들 사이에 끼워진 중간층(33)을 포함하는 적층 구조를 갖는다. 본 실시 형태에서는 예를 들면 제1층(31)의 두께는 20㎛이며, 제2층(32)의 두께는 200㎛이며, 중간층(33)의 두께는 2㎛이다.
제1층(31) 및 제2층(32)은 실리콘 재료로 이루어지고, 필요에 따라 예를 들면 P이나 As 등의 n형 불순물을 도핑함으로써 도전성이 부여되어 있다. 이들 도전성의 부여에서는 B 등의 p형의 불순물을 이용할 수 있다. 또한 이들 n형 불순물 및 p형 불순물을 함께 도핑함으로써, 실리콘 재료의 소정의 일부 이상에 있어서의 저항값을 높일 수 있다.
중간층(33)은 본 실시 형태에서는 절연성의 물질을 포함한다. 그와 같은 절연 물질로서는 예를 들면 산화 실리콘이나 질화 실리콘 등을 채용할 수 있다. 중간층(33)을 절연 물질에 의해 구성하면, 기판(S)에서 성형되는 대들보부(11d) 및 돌기부(12)와 리어부(11a)를 전기적으로 양호하게 분리할 수 있다. 단, 본 발명에서는 중간층(33)을 도전성 물질에 의해 구성할 수 있다. 이 경우, 평면 전극부(13)를 대들보부(11d) 및 돌기부(12)에의 급전용의 배선으로서 이용하지 않고서, 그와 같은 급전용의 배선을 리어부(11a) 위에 설치하는 것이 가능하게 된다.
다음에, 도 7B에 도시한 바와 같이, 제1층(31) 위에 돌기부(12) 형성용의 레지스트 패턴(34)을 형성한다. 구체적으로는 실리콘 기판(S) 위에 액상의 포토레지스트를 스핀 코팅법에 의해 성막하고, 노광 및 현상을 거쳐 레지스트 패턴(34)을 형성한다. 레지스트 패턴(34)에 포함되는 각 마스크는 형성 목적의 돌기부(12)의 형상에 따라 원형이다. 원형 마스크의 직경은 돌기부(12)의 높이의 2배 정도인 것이 바람직하다. 포토레지스트로서는, 예를 들면 AZP4210(클라리언트 재팬제)나 AZ1500(클라리언트 재팬제)을 사용할 수 있다. 후술의 레지스트 패턴에 대해서도 이러한 포토레지스트의 성막 및 그 후의 노광 처리 및 현상 처리를 거쳐 형성된다.
다음에, 레지스트 패턴(34)을 마스크로 하여, 제1층(31)에 대해서 소정의 깊이까지 등방성 에칭을 한다. 이 에칭은 반응성 이온 에칭(RIE)에 의해 행할 수 있다. 이에 의해, 도 7C에 도시한 바와 같이 복수의 돌기부(12)가 형성된다. 도면의 명확화의 관점에서 돌기부(12)와 그 하방의 재료부 사이의 계면을 실선으로 나 타낸다.
다음에, 도 7D에 도시한 바와 같이, 예를 들면 박리액을 작용시킴으로써, 제1층(31)으로부터 레지스트 패턴(34)을 박리한다. 박리액으로서는 AZ 리무버 700(클라리언트 재팬제)를 사용할 수 있다. 후술의 레지스트 패턴의 박리에 대해서도 이 박리액을 사용할 수 있다.
다음에, 도 8A에 도시한 바와 같이, 제1층(31) 위에 레지스트 패턴(35)을 형성한다. 레지스트 패턴(35)은 제1층(31)에 있어서 전술한 프레임부(11b), 공통 고정부(11c), 및 대들보부(11d)로 가공되는 개소를 마스크하기 위한 것으로, 돌기부(12)를 덮는다.
다음에, 도 8B에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(35)을 마스크로 하여 제1층(31)에 대해서 중간층(33)에 이를 때까지 이방성 에칭을 한다. 이방성 에칭으로서는 Deep-RIE 등을 채용할 수 있다.
다음에, 도 8C에 도시한 바와 같이 대들보부(11d)의 하방의 중간층(33)을 웨트 에칭에 의해 제거한다. 중간층(33)이 산화 실리콘을 포함하는 경우, 에칭액으로서는 불산 등을 사용할 수 있다. 본 에칭 공정에서는 레지스트 패턴(35)으로 덮인 대들보부(11d)의 아래쪽으로 언더 컷이 들어가도록 에칭 처리를 한다. 본 공정을 거침으로써 프레임부(11b), 공통 고정부(11c), 및 대들보부(11d)의 외곽 형상이 완성된다 그 후, 도 8D에 도시한 바와 같이 기판(S)에서 레지스트 패턴(35)을 제거한다.
다음에, 도 9A에 도시한 바와 같이, 예를 들면 증착법에 의해 기판(S)에 대 해서 금속막(36)을 형성한다. 이 금속으로서는 예를 들면 Au, Cu, Al 등의 Si보다도 충분히 저항이 작은 금속을 채용한다. 다음에, 도 9B에 도시한 바와 같이 공통 고정부(11c) 위에 레지스트 패턴(37)을 형성한다. 레지스트 패턴(37)은 금속막(36)에 있어서 평면 전극부(13) 및 배선부(14)로 가공되게 되는 개소를 마스크하기 위한 것으로, 프레임부(11b) 위에도 형성된다.
다음에, 레지스트 패턴(37)을 마스크로 하여 금속막(36)에 대해서 웨트 에칭을 실시함으로써, 도 9C에 도시한 바와 같이 평면 전극부(13)를 형성한다. 이 때, 프레임부(11b) 위에는 배선부(14)가 형성된다. 에칭액으로서는 실리콘 재료 등을 부당하게 에칭하지 않는 것이 사용된다. 그 후, 도 9D에 도시한 바와 같이 기판(S)에서 레지스트 패턴(37)을 제거한다. 도 7A 내지 도 9D에 도시하는 일련의 공정을 거침으로써 전기 접점 장치(X1)의 제1 접촉자(10)가 제작된다.
한편, 제2 접촉자(20)는 기판(21)에 대해서 소정의 금속을 증착시켜 공통 평면 전극(22)을 형성함으로써 제작할 수 있다. 또는, 제2 접촉자(20)는 기판(21)에 대해서 소정의 금속판 또는 금속박을 접합하여 공통 평면 전극(22)을 형성함으로써 제작할 수 있다.
제1 접촉자(10) 및 제2 접촉자(20)는, 이들이 근접해 가는 폐성 동작 및 이들이 이반해 가는 개리 동작을 실현하도록 상대 동작이 가능하게 구성되어 있다. 제1 접촉자(10) 및 제2 접촉자(20)의 상대 동작은, 고정된 제2 접촉자(20)에 대해서 제1 접촉자(10)를 구동함으로써 달성된다. 또는. 이 상대 동작은 고정된 제1 접촉자(10)에 대해서 제2 접촉자(20)를 구동함으로써 달성해도 된다. 또는, 상대 동작은 제1 접촉자(10) 및 제2 접촉자(20) 쌍방을 구동함으로써 달성해도 된다. 제1 접촉자(10) 및/또는 제2 접촉자(20)의 구동 수단으로서는 종래의 릴레이에 있어서 가동부의 구동 수단으로서 채용되어 있는 예를 들면 전자석을 이용한 액튜에이터를 채용할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 전기 접점 장치(X1)에서는 도 3에 도시하는 회로 구성(Y2)이 형성되어 있다. 구체적으로는 각 평면 전극부(13)는 회로 구성(Y2)에 있어서의 제1 접점부(C1i)를 구성하고, 공통 평면 전극(22)에 있어서 각 평면 전극부(13)에 대향하는 개소는 제3 접점부(C3i)를 구성한다. 따라서 각 평면 전극부(13), 및 공통 평면 전극(22)에 있어서 각 평면 전극부(13)에 대향하는 개소는 제1 전기 접점(SAi)을 구성하고, 이것들의 접촉 저항은 Ra'i에 상당한다. 또한 평면 전극부(13) 및 배선부(14)의 내부 저항은 저항(Rai)에 상당한다. 저항(Rai)은 본 실시 형태에서는 실질적으로 OΩ이다.
제1 접촉자(10)의 각 돌기부(12)의 돌출단은 회로 구성(Y2)에 있어서의 제2 접점부(C2i)에 상당하고, 공통 평면 전극(22)에 있어서 각 돌기부(12)에 대향하는 개소는 제4 접점부(C4i)에 상당한다. 따라서 각 돌기부(12)의 돌출단, 및 공통 평면 전극(22)에 있어서 각 돌기부(12)가 대향하는 개소는 제2 전기 접점(SBi)을 구성하고, 이것들의 접촉 저항은 Rb'i에 상당한다. 또한 돌기부(12)의 돌출단에서 대들보부(11d)를 통과해서 평면 전극부(13)에 이르는 재료부는 저항(Rbi)에 상당한다.
도 10A 내지 도 10C는, 전기 접점 장치(X1)의 동작에 있어서의 폐성 과정 및 개리 과정을 나타낸다. 전기 접점 장치(X1)의 동작에서는 도 4A 내지 도 4C를 참조하여 설명한 바와 같이, 전기 접점 장치(X1)에 대해서 소정의 부하가 직렬로 배치된 상태에서 부하를 수반하는 전기 접점 장치(X1)에 대해서 소정의 전압(Vin)이 인가된다.
전기 접점 장치(X1)의 개리 상태에서는, 제1 접촉자(10) 및 제2 접촉자(20)는 도 10A에 도시한 바와 같이 배치되어 있다. 모든 돌기부(12) 및 모든 평면 전극부(13)와 공통 평면 전극(22)은 이격되어 있다. 즉, 도 4A에 도시한 바와 같이 모든 제1 전기 접점(SAi)(i=1, 2, 3, …, m) 및 모든 제2 전기 접점(SBi)(i=1, 2, 3, …, n)은 개방 상태에 있다. 따라서, 개리 상태에서는 부하 회로(통전을 목적으로 하는 도면 외의 회로)에는 전류는 흐르지 않는다.
개리 상태에 있어서의 평면 전극부(13)와 공통 평면 전극(22)의 이격 거리를 D1로 하고, 돌기부(12)와 공통 평면 전극(22)의 이격 거리를 D2라고 하면, D1>D2가 성립한다.
당초에는 개리 상태에 있는 제1 접촉자(10) 및 제2 접촉자(20)가 접근하도록 폐성 동작하면, 우선, 모든 돌기부(12)가 공통 평면 전극(22)에 접촉하여 모든 제2 전기 접점(SBi)이 폐쇄 상태가 되고, 전기 접점 장치(X1)는 도 10B에 도시하는 것 같은 천이 상태에 이른다. 이 때, 제2 전기 접점(SBi)을 갖는 제2 지로(YBi)는 충분히 큰 Rbi를 가지고 따라서 충분히 큰 총 저항(RBi)을 갖는다. 따라서 돌기부(12)가 공통 평면 전극(22)에 접촉하는 순간의 아크 방전의 발생은 적절하게 억제된다. 전기 접점 장치(X1)가 천이 상태에 있는 미소한 기간에는 모든 제2 전기 접 점(SBi)을 전류가 통과하고, 전기 접점 장치(X1)의 전체를 미소한 전류가 통과한다.
천이 상태를 거친 후, 제1 접촉자(10) 및 제2 접촉자(20)가 더욱 접근하도록 폐성 동작을 계속하면, 모든 돌기부(12)가 공통 평면 전극(22)에 접촉하여 모든 제2 전기 접점(SBi)이 폐쇄 상태가 되는 동시에 모든 평면 전극부(13)가 공통 평면 전극(22)에 접촉하여 모든 제1 전기 접점(SAi)이 폐쇄 상태가 되고, 전기 접점 장치(X1)는 도 10C에 도시한 바와 같이 폐성 상태에 이른다. 제1 전기 접점(SAi)의 접점부(C1i, C3i) 사이에 인가되어 있는 전압은 천이 상태(도 10B)에서는 개리 상태(도 10A)보다도 작기 때문에 공통 전극부(13)가 공통 평면 전극(22)에 접촉하는 순간의 아크 방전의 발생은 적절하게 억제된다. 천이 상태에서 제1 전기 접점(SAi)의 접점부 사이에 인가되는 전압이 충분히 작아지도록 전기 접점 장치(X1)가 조정되어 있다.
폐성 상태에서는, 모든 제1 전기 접점(SAi) 및 모든 제2 전기 접점(SBi)을 전류가 통과하고, 전기 접점 장치(X1)의 전체를 부하 회로에 필요한 원하는 대전류가 통과한다.
또한, 폐성 상태에서는, 도 10C에 도시되어 있는 바와 같이, 대들보부(11d)는 휘어진다. 개리 상태에서의 대들보부(11d)와 리어부(11a)의 이격 거리를 D3이라고 하면, 폐성 상태에서 대들보부(11d)가 충분히 휘어지기 위해서는 D3은 D1-D2보다도 충분히 크게 설정해 둘 필요가 있다. ·
이 후, 폐성 상태에 있는 제1 접촉자(10) 및 제2 접촉자(20)가 이반하도록 개리 동작하면, 우선, 모든 돌기부(12)가 공통 평면 전극(22)으로부터 이반하여, 전기 접점 장치(X1)는 도 10B에 도시하는 것 같은 천이 상태가 된다. 각 제1 전기 접점(SAi)이 개방 상태가 되는 순간, 모든 제2 전기 접점(SBi)이 여전히 폐쇄 상태에 있기 때문에, 각 제1 전기 접점(SAi)의 접점간 전압이 급격히 상승하는 것은 억제된다. 그 결과, 각 제1 전기 접점(SAi)이 개방 상태가 되는 순간에 아크 방전의 발생은 억제된다. 전기 접점 장치(X1)가 천이 상태에 있는 미소한 기간에는 모든 제2 전기 접점(SBi)을 전류가 통과하고, 전기 접점 장치(X1)의 전체를 미소한 전류가 통과한다.
이러한 천이 상태를 거친 후, 제1 접촉자(10) 및 제2 접촉자(20)가 더욱 이반하도록 개리 동작을 계속하면, 모든 돌기부(12)가 공통 평면 전극(22)으로부터 이반하여, 전기 접점 장치(X1)는 도 10A에 도시한 바와 같이 개리 상태에 이른다. 이 때, 각 제2 전기 접점(SBi)이 폐쇄 상태가 되는 순간에 아크 방전의 발생이 억제되는 것과 같은 이유에 기인하여, 돌기부(12)가 공통 평면 전극(22)으로부터 이반하는 순간의 아크 방전의 발생은 적절하게 억제된다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 전기 접점 장치(X2)를 나타낸다. 전기 접점 장치(X2)는 제1 접촉자(40) 및 제2 접촉자(50)를 포함한다.
제1 접촉자(40)는 베이스부(41)와, 고정 전극부(42)와, 스프링 전극부(43)를 구비한다. 제1 접촉자(40)가 갖는 이들 부위의 형상은 예를 들면 마이크로머시닝 기술에 의해 단일의 실리콘 기판으로 성형된다.
베이스부(41)는 제1 접촉자(40)의 기재로서 기능하는 부위이다. 고정 전극 부(42)는 적어도 표면이 금속으로 이루어지고, 전극으로서 기능하는 부위이다. 고정 전극부(42) 중 적어도 표면을 구성하기 위한 금속으로서는 예를 들면 은이나 은 합금을 들 수 있다.
본 실시 형태의 전기 접점 장치(X2)는, 고정 전극부(42)의 주위에 8개의 스프링 전극부(43)를 갖는다. 각 스프링 전극부(43)는 접촉부(43a) 및 동체부(43b)를 갖는다. 베이스부(41) 및 각 스프링 전극부(43)는 동일한 실리콘 재료로 일체적으로 형성되어 있고, 동체부(43b)에서의 베이스부(41)측의 기초부는 탄성 변형가능하게 되어 있다. 동체부(43b)는 소정의 저항체를 구성한다. 접촉부(43a)의 표면은 W나 Mo 등의 고융점 금속에 의해 피복되어 있다. 이러한 구성의 스프링 전극부(43)는 자연 상태에서 고정 전극부(42)보다도 베이스부(41)로부터 도면 상방쪽으로 돌출되어 있다.
고정 전극부(42) 중 적어도 표면 및 스프링 전극부(43)는 베이스부(41)의 이면에 설치된 공통 전극(도시 생략)과 전기적으로 접속되어 있다.
제2 접촉자(50)는 금속판이며, 예를 들면 Au, Cu, Al 등의 저 저항 금속을 포함한다.
제1 접촉자(41) 및 제2 접촉자(42)는, 이들이 근접해 가는 폐성 동작 및 이들이 이반해 가는 개리 동작을 실현하도록 상대 이동이 가능하게 구성되어 있다. 제1 접촉자(40) 및 제2 접촉자(50)의 상대 동작은 고정된 제2 접촉자(50)에 대해서 제1 접촉자(40)를 구동함으로써 달성된다. 또는 제1 실시 형태에 관해서 전술한 바와 같이 다른 상대 동작 양태를 채용할 수 있다. 제1 접촉자(40) 및/또는 제2 접촉자(50)의 구동 수단에 대해서는 제1 실시 형태에 관해서 전술한 바와 같다.
이러한 구성을 갖는 전기 접점 장치(X2)에서는 도 3에 도시하는 회로 구성(Y2)이 형성되어 있다. 구체적으로는 고정 전극부(42)는 회로 구성(Y2)에 있어서의 제1 접점부(C11)를 구성하고, 제2 접촉자(50)에 있어서 고정 전극부(42)에 대향하는 개소는 제3 접점부(C31)를 구성한다. 따라서, 고정 전극부(42), 및 제2 접촉자(50)에 있어서 고정 전극부(42)에 대향하는 개소는 단일의 제1 전기 접점(SA1)을 구성하고, 이것들의 접촉 저항은 Ra'1에 상당한다. 또한 고정 전극부(42)의 내부 저항은 저항(Ra1)에 상당한다. 저항(Ra1)은 본 실시 형태에서는 실질적으로 OΩ이다.
제1 접촉자(40)의 각 스프링 전극부(43)의 접촉부(43a)는 회로 구성(Y2)에 있어서의 제2 접점부(C2i)에 상당하고, 제2 접촉자(50)에 있어서 각 접촉부(43a)에 대향하는 개소는 제4 접점부(C4i)에 상당한다. 따라서 각 스프링 전극부(43)의 접촉부(43a), 및 제2 접촉자(50)에 있어서 각 접촉부(43a)가 대향하는 개소는 제2 전기 접점(SBi)을 구성하고, 이것들의 접촉 저항은 Rb'i에 상당한다. 또한 스프링 전극부(43)의 동체부(43b)는 저항(Rbi)에 상당한다.
전기 접점 장치(X2)의 동작에서는, 도 4A 내지 도 4C를 참조하여 설명한 바와 같이 전기 접점 장치(X2)에 대해서 소정의 부하가 직렬로 배치된 상태에서 부하를 수반하는 전기 접점 장치(X2)에 대해서 소정의 전압(Vin)이 인가된다.
전기 접점 장치(X2)의 개리 상태(도 4A)에서는, 고정 전극부(42) 및 모든 스프링 전극부(43)의 접촉부(43a)와 제2 접촉자(50)는 이격되어 있다. 즉, 제1 전기 접점(SA1) 및 모든 제2 전기 접점(SBi)(i=1, 2, 3, …, 8)은 개방 상태에 있다. 따라서 개리 상태에서는 부하 회로(통전을 목적으로 하는 도면 외의 회로)에는 전류는 흐르지 않는다. 이러한 개리 상태에서는, 고정 전극부(42)와 제2 접촉자(50)의 이격 거리는, 접촉부(43a)와 제2 접촉자(50)의 이격 거리보다도 길다.
당초에는 개리 상태에 있는 제1 접촉자(40) 및 제2 접촉자(50)가 접근하도록 폐성 동작하면, 우선, 모든 스프링 전극부(43)의 접촉부(43a)가 제2 접촉자(50)에 접촉하여 모든 제2 전기 접점(SBi)이 폐쇄 상태가 되고, 전기 접점 장치(X2)는 천이 상태(도 4B)에 이른다. 이 때, 제2 전기 접점(SBi)을 갖는 제2 지로(YBi)는 충분히 큰 Rbi를 갖고 따라서 충분히 큰 총 저항(RBi)을 갖는다. 따라서, 접촉부(43a)가 제2 접촉자(50)에 접촉하는 순간의 아크 방전의 발생은 적절하게 억제된다. 전기 접점 장치(X2)가 천이 상태에 있는 미소한 기간에는 모든 제2 전기 접점(SBi)을 전류가 통과하고, 전기 접점 장치(X2)의 전체를 미소한 전류가 통과한다.
천이 상태를 거친 후, 제1 접촉자(40) 및 제2 접촉자(50)가 더욱 접근하도록 폐성 동작을 계속하면, 전기 접점 장치(X2)는 폐성 상태(도 4C)가 된다. 구체적으로는 고정 전극부(42)가 제2 접촉자(50)에 당접하고, 모든 제2 전기 접점(SBi)이 폐쇄 상태가 되는 동시에 제1 전기 접점(SA1)이 폐쇄 상태가 된다. 고정 전극부(42)와 제2 접촉자(50) 사이에 인가되어 있는 전압은 천이 상태(도 4B)에서는 개리 상태(도 4A)보다도 작기 때문에, 고정 전극부(42)가 제2 접촉자(50)에 당접하는 순간의 아크 방전의 발생은 적절하게 억제된다. 천이 상태에서 고정 전극부(42)와 제2 접촉자(50) 사이에 인가되는 전압이 충분히 작아지도록 전기 접점 장치(X2)는 조정되어 있다.
폐성 상태에서는, 제1 전기 접점(SA1) 및 모든 제2 전기 접점(SBi)을 전류가 통과하고, 전기 접점 장치(X2)의 전체를 부하 회로에 필요한 원하는 대전류가 통과한다. 또한 폐성 상태에서는, 스프링 전극부(43)에 있어서의 동체부(43b)의 기초부는 베이스부(41)에 대해서 탄성 변형한다.
이 후, 폐성 상태에 있는 제1 접촉자(40) 및 제2 접촉자(50)가 이반하도록 개리 동작하면, 우선 고정 전극부(42)가 제2 접촉자(50)로부터 이반하여 제1 전기 접점(SA1)은 개방 상태가 되고, 전기 접점 장치(X2)는 천이 상태(도 4B)가 된다. 제1 전기 접점(SA1)이 개방 상태가 되는 순간, 모든 제2 전기 접점(SBi)이 여전히 폐쇄 상태에 있기 때문에, 제1 전기 접점(SA1)의 접점간 전압이 급격히 상승하는 것은 억제된다. 그 결과, 제1 전기 접점(SA1)이 개방 상태가 되는 순간에 아크 방전의 발생은 억제된다. 전기 접점 장치(X2)가 천이 상태에 있는 미소한 기간에는 모든 제2 전기 접점(SBi)을 전류가 통과하고, 전기 접점 장치(X2)의 전체를 미소한 전류가 통과한다.
이러한 천이 상태를 거친 후, 제1 접촉자(40) 및 제2 접촉자(50)가 더욱 이반하도록 개리 동작을 계속하면, 모든 스프링 전극부(43)의 접촉부(43a)가 제2 접촉자(50)로부터 이반하여, 전기 접점 장치(X2)는 개리 상태(도 4A)로 되돌아간다. 이 때, 각 제2 전기 접점(SBi)이 폐쇄 상태가 되는 순간에 아크 방전의 발생이 억제되는 것과 같은 이유에 기인하여, 접촉부(43a)가 제2 접촉자(50)로부터 이반하는 순간의 아크 방전의 발생은 적절하게 억제된다.
본 발명에 따른 전기 접점 장치(X1, X2)에 의하면, 전기 접점에서의 아크 방전의 발생을 적절하게 억제할 수 있어, 장치의 장기 수명화를 도모할 수 있다. 또한 본 발명의 전기 접점 장치(X1, X2)에서는 전기 접점의 온/오프 동작에 수반하여 발생하는 유도 전압이 억제되므로, 전기 접점의 온/오프 동작으로 생길 수 있는 전자 노이즈를 충분히 저감할 수 있다. 따라서 본 발명의 전기 접점 장치(X1, X2)는 대전류 용도의 릴레이 등에 있어서도 적합하게 이용하는 것이 가능하다.

Claims (17)

  1. 제1 접점부 및 제2 접점부를 갖는 제1 접촉자와,
    상기 제1 접점부에 대향하는 제3 접점부, 및 상기 제2 접점부에 대향하는 제4 접점부를 갖는 제2 접촉자와,
    상기 제1 접점부 및 상기 제3 접점부로 이루어지는 제1 전기 접점을 포함하고 또한 상기 제1 전기 접점의 폐쇄 상태에 있어서 상대적으로 작은 저항을 갖는 제1 지로(branch), 및 상기 제2 접점부 및 상기 제4 접점부로 이루어지는 제2 전기 접점을 포함하고 또한 상기 제2 전기 접점의 폐쇄 상태에 있어서 상대적으로 큰 저항을 갖는 제2 지로가 병렬로 배치된 회로 구성
    을 구비하고,
    상기 제1 접촉자 및 상기 제2 접촉자가 접근해 가는 폐성 동작에 있어서, 상기 제2 접점부와 상기 제4 접점부가 당접한 후에, 상기 제1 접점부와 상기 제3 접점부가 당접하고, 또한 상기 제1 접촉자 및 상기 제2 접촉자가 이반해 가는 개리(開離) 동작에 있어서, 상기 제1 접점부와 상기 제3 접점부가 이격한 후에, 상기 제2 접점부와 상기 제4 접점부가 이격하는 전기 접점 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전기 접점이 개방 상태이며 또한 상기 제2 전기 접점이 개방 상태인 개리 상태에서는, 상기 제1 접점부 및 상기 제3 접점부 사이의 이격 거리는, 상 기 제2 접점부 및 상기 제4 접점부 사이의 이격 거리보다 긴 전기 접점 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 지로는, 상기 제2 전기 접점의 접촉 저항보다 큰 저항을 갖고, 상기 제2 전기 접점에 대해서 직렬로 배치된 저항체를 포함하는 전기 접점 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전기 접점의 접촉 저항은, 상기 제1 전기 접점의 접촉 저항보다 큰 전기 접점 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 접점부 및/또는 상기 제4 접점부는, Ta, W, C, Mo에서 선택되는 금속 원소를 포함하는 금속, 산화물, 또는 질화물로 이루어지는 전기 접점 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제3 접점부 및 상기 제4 접점부는, 단일의 평면 전극에 포함되는 전기 접점 장치.
  7. 복수의 제1 접점부 및 복수의 제2 접점부를 갖는 제1 접촉자와,
    각각이 하나의 상기 제1 접점부에 대향하는 복수의 제3 접점부, 및 각각이 하나의 상기 제2 접점부에 대향하는 복수의 제4 접점부를 갖는 제2 접촉자와,
    상기 제1 접점부 및 상기 제3 접점부로 이루어지는 제1 전기 접점을 포함하고 또한 상기 제1 전기 접점의 폐쇄 상태에 있어서 상대적으로 작은 저항을 갖는 복수의 제1 지로, 및 상기 제2 접점부 및 상기 제4 접점부로 이루어지는 제2 전기 접점을 포함하고 또한 상기 제2 전기 접점의 폐쇄 상태에 있어서 상대적으로 큰 저항을 갖는 복수의 제2 지로가 병렬로 배치된 회로 구성
    을 구비하고,
    상기 제1 접촉자 및 상기 제2 접촉자가 접근해 가는 폐성 동작에 있어서, 모든 상기 제2 전기 접점의 상기 제2 접점부와 상기 제4 접점부가 당접한 후에, 모든 상기 제1 전기 접점의 상기 제1 접점부와 상기 제3 접점부가 당접하고, 또한 상기 제1 접촉자 및 상기 제2 접촉자가 이반해 가는 개리 동작에 있어서, 모든 상기 제1 전기 접점의 상기 제1 접점부와 상기 제3 접점부가 이격한 후에, 모든 상기 제2 전기 접점의 상기 제2 접점부와 상기 제4 접점부가 이격하는 전기 접점 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    모든 상기 제1 전기 접점이 개방 상태이며 또한 모든 상기 제2 전기 접점이 개방 상태인 개리 상태에서는, 모든 상기 제1 전기 접점에 있어서의 상기 제1 접점부 및 상기 제3 접점부 사이의 이격 거리는, 모든 상기 제2 전기 접점에 있어서의 상기 제2 접점부 및 상기 제4 접점부 사이의 이격 거리보다 긴 전기 접점 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 지로는 상기 제2 전기 접점의 접촉 저항보다 큰 저항을 갖고, 상기 제2 전기 접점에 대해서 직렬로 배치된 저항체를 포함하는 전기 접점 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제2 전기 접점의 접촉 저항은 상기 제1 전기 접점의 접촉 저항보다 큰 전기 접점 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제2 접점부 및/또는 상기 제4 접점부는, Ta, W, C, Mo에서 선택되는 금속 원소를 포함하는 금속, 산화물, 또는 질화물로 이루어지는 전기 접점 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제1 접촉자는 제1면 및 이것과는 반대의 제2면을 갖는 베이스부와, 상기 베이스부의 상기 제1 면 위에 설치되고 또한 상기 제1 접점부를 각각이 돌출단에 갖는 복수의 돌기부와, 상기 제1면 위에 설치되고 또한 상기 복수의 제2 접점부를 포함하는 제1 평면 전극을 갖고, 상기 제2 접촉자는 상기 복수의 돌기부의 돌출단 및 상기 제1 평면 전극이 당접 가능한, 상기 복수의 제3 접점부 및 상기 복수의 제4 전극부를 포함하는 제2 평면 전극을 갖는 전기 접점 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 지로는 상기 제2 전기 접점의 접촉 저항보다 큰 저항을 갖고, 상기 제2 전기 접점에 대해서 직렬로 배치된 저항체부를 포함하고, 상기 저항체부는 상기 베이스부 및 상기 돌기부의 내부에 구성되어 있는 전기 접점 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 베이스부 및 상기 돌기부는 실리콘 재료로 이루어지고, 상기 베이스부 및 상기 돌기부에 있어서의 적어도 상기 저항체부에는 불순물이 도핑되어 있는 전기 접점 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 베이스부의 상기 제2면에는 복수의 상기 저항체부와 전기적으로 접속하는 공통 전극이 설치되어 있는 전기 접점 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 베이스부는 상기 전기 접점마다, 상기 전기 접점의 폐쇄 상태에 있어서 상기 제1 접점부 및 상기 제3 접점부 사이에 생기는 접촉항력을 흡수하기 위한 가요 구조를 갖는 전기 접점 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 베이스부는 상기 가요 구조로서 한쪽 고정 대들보부를 갖고, 상기 돌기부는 상기 한쪽 고정 대들보부 위에 설치되어 있는 전기 접점 장치.
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