WO2004017349A1

WO2004017349A1 - マイクロリレー

Info

Publication number: WO2004017349A1
Application number: PCT/JP2003/009724
Authority: WO
Inventors: Kouji Sakai; Hideki Enomoto; Naoki Okumura; Tsutomu Shimomura; Masami Hori
Original assignee: Matsushita Electric Works, Ltd.
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2004-02-26
Also published as: CN1260762C; AU2003252752A1; US20050156696A1; KR100547217B1; EP1441375A1; US7102473B2; JPWO2004017349A1; KR20040053243A; EP1441375A4; JP4020120B2; CN1578997A

Abstract

このマイクロリレーは、ボディ１と、アーマチュアブロック３と、カバー４とを備える。ボディ１は電磁石機構２を備え、シリコンとガラスの何れか一方で形成される。カバー４も、シリコンとガラスの何れか一方で形成される。アーマチュアブロック３は、シリコンで形成され、アーマチュア基板３０とこのアーマチュア基板３０の全周を包囲してアーマチュア基板３０を揺動自在に支持するフレーム３１とを一体に備える。アーマチュア基板３０は、下面に磁性体３２が備えられてアーマチュア３００を構成する。アーマチュア３００の揺動により固定接点１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂと可動接点３３Ｂとが接離する。そして、フレーム３１がその全周にわたってボディ１の周縁部１９とカバー４の周縁部４１とに直接接合することで、ボディ１とカバー４との間でフレーム３１に囲まれた密閉空間が形成され、この密閉空間内に、アーマチュア３００および固定接点１４，１５、可動接点３３Ｂが収容されている。

Description

明細書

マイクロリレ一技術分野

本発明は、半導体微細加工技術を用いて形成されたマイクロリレーに関するものである。特に、接点機構が密閉空間内で動作する密閉式のマイクロリレーに関する。背景技術

一般にマイクロリレーは、電磁石機構と、ァーマチュアと、上記ァーマチュアの揺動により固定接点と可動接点とが接離する接点機構とを備える。マイクロリレーは、固定接点や可動接点にゴミゃ埃が付着するのを防止したり,，接点の開閉性能を向上させるために、上記接点機構を密閉空間内に配置して使用するのが好ましい。そのため、従来のマイクロリレーは、ボディとカバーとで形成された空間内にァーマチュアおよび接点機構を収容し、ボディとカバーとをシール剤で封止していた。

しかしながら、マイクロリレーの小型化が進むとシール剤で封止するのが困難となり、またシール剤のコストやシール工程に要する時間も無駄であった。発明の開示

本発明は上記の問題点を解決するために為されたものであって、小型で容易に作製できる密閉式のマイクロリレーを提供することを目的とする。

本発明にかかるマイクロリレーは、ボディと、カバーと、ァーマチュアブロックと、接点機構とを備える。上記ボディは電磁石機構を備え、シリコンとガラスの何れか一方で形成される。上記カバーも、シリコンとガラスの何れか一方で形成される。上記ァーマチュアブロックは、シリコンで形成され、ァーマチュア基板とこのァーマチュア基板の全周を包囲してァ一マチュア基板を揺動自在に支持するフレームとを一体に備える。上記ァ一マチュア基板は、表面に磁性体が備えられてァーマチュァを構成する。上記接点機構は、上記ァ一マチュアの揺動により固定接点と可動接点とが接離する。そして、上記フレームがその全周にわたつて上記ボディの周縁部と上記カバーの周縁部とに直接接合することで、上記ボディと上記カバーとの間で上記フレームに囲まれた密閉空間が形成され、この密閉空間内に、上記ァーマチュアおよび上記接点機構が収容されている。

従って、このマイクロリレーは、上記ボディと上記カバーとが上記フレームに直接接合されているため、上記ボディとカバーとをシール剤を用いて封止することなく、上記ァーマチュアおよび上記接点機構を密閉空間内に収容することができる。上記ボディと上記フレームおよび上記カバーと上記フレームとの接合は、シリコンとガラス、または、シリコンとシリコンとの接合となるので、既知の接合方法を用いて容易に接合することができる。また、シリコンやガラスの加工に半導体微細加工技術を用いることで、容易に小型化することもできる。上記電磁石機構は、通電した時に生じる磁界の磁路を形成するヨークを備え、上記ボディは、その上下両面に貫通するように形成された貫通孔を有し、ボディの上面側で上記貫通孔を閉じる薄膜が設けられてボディの下面側に上記ヨークを収容する収容凹部が形成されるのが好ましい。上記薄膜は、シリコンとガラスの何れか一方で形成され、上記ボディと密着接合することで上記密閉空間を上記収容凹部から遮断する。

この場合、上記収容凹部と上記密閉空間とは上記薄膜のみで隔てられているため、上記収容凹部に収容された上記ヨークと上記密閉空間内に収容された上記ァーマチュアとの磁気ギャップを小さくすることができ、上記密閉空間の気密性を保ったまま電磁石機構の吸引力を大きくすることができる。また、薄膜の厚さを調節することで、吸引力を調節することもできる。また、上記ボディは、その上下両面に貫通するスルーホールと、上記スルーホール内に形成されマイクロリレーを実装するプリン卜基板の電気回路および上記密閉空間内の接点機構を電気接続するための電気経路と、上記スルーホールの開口を閉塞する閉塞手段とを備えるのも好ましい。

この場合、上記電気経路を介して上記接点機構とマイクロリレーを実装するプリン卜基板の電気回路とを容易に電気接続することが可能となリ、さらに、上記閉塞手段を設けることで、上記密閉空間内の気密性を保つこともできる。

上記閉塞手段を、上記スルーホールの下面開口に設けられたバンプとすると、上記スルーホールを閉塞しながら、プリント基板にフリツプチップ接合を用いてマイク口リレーを実装することが可能となる。また、上記ァーマチュア基板の肉厚は上記フレームの肉厚よりも小さく、上記フレームの下面に対して上記ァーマチュアの下面が凹むようにァーマチュア基板がフレームに保持されて、上記ァーマチュアの下面と上記ボディとの間に、ァーマチュアの揺動を収容する空間を形成するのが好ましい。

この場合、上記ボディと上記ァーマチュア基板とを接合するだけで、上記ァーマチュアの下面と上記ボディとの間にァーマチュアの揺動を収容する空間を確保できる。また、上記ァーマチュア基板は、弾性変形可能な弾性片によって上記フレームに支持されており、上記弾性片は、一端が上記ァーマチュア基板に一体に形成結合されると共に他端が上記フレームに一体に形成結合され、上記一端と上記他端との間に上記フレームと同一平面で蛇行する蛇行部を有するのも好ましい。

この場合、限られた上記フレーム内の空間において上記弾性片を長く形成することができ、上記ァーマチュア基板がシーソー動作する時に上記弾性片がねじられることで生じるばね力のばね定数を適切に小さくできる。上記弾性片に加えられる応力も分散できる。

上記蛇行部は、少なくとも 1つの U字形の形状を含む形とすれば、上記弾性片を効率的に長く形成することができる。さらに、上記ァーマチュア基板と上記ボディの対向面のうち何れか一方に突起部を形成し、上記ァーマチュア基板は、上記突起部の頂点を支点としてシーソー動作するのが好ましい。この場合、上記ァーマチュア基板は、上記突起部を介してボディにも支持されるので、安定してシーソー勖作することができる。また、上記突起部が上記ァーマチュアと上記ボディとの間に設けられているので、電磁石機構の吸引力が強くて上記ァーマチュア全体がボディに吸着され揺動しなくなる事態を防止できる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1 の実施形態に係るマイクロリレーの分解斜視図である。

図 2は、同上を下側からみた斜視図である。

図 3は、同上のボディの分解斜視図である。

図 4と図 5は,，同上の薄板とヨークとの嵌合を示す模式図である。

図 6は、同上のァ一マチュアブロックを下側から見た分解斜視図である, 図 7は、同上のァーマチュアブロックを上側からみた図である。図 8は、同上のカバーを開けた状態の分解斜視図である。

図 9は、同上の断面図である。

図 1 0は、同上の電磁石機構の別の構成を示す図である。

図 1 1 は、同上の突起部の別の構成を示す図である。

図 1 2は、同上の蛇行部の別の構成を示す図である。

國 1 3は、本発明の第 2の実施形態に係るマイクロリレーの分解斜視図である。

図 1 4は、同上を下側から見た分解斜視図である。

図 1 5は、同上のボディの別の構成を示す図である。

図 1 6は、本発明の第 3の実施形態に係るマイクロリレーの分解斜視図である。

図 1 7は、同上をカバーを下にして見た分解斜視図である。

図 1 8は、同上の断面図である。発明を実施するための最良の形態

本発明を詳細に説明するために、添付の図面に従ってこれを説明する。図 1 に、本発明の第 1の実施形態に係るマイクロリレーを示す。このマイクロリレーは、ボディ 1 と、電磁石機構 2と、ァーマチュアブロック 3と、カバー 4とを備える。

ボディ 1は、矩形板状のガラス基板であって、四隅の近傍には、ポディ 1の上下両面に貫通したスルーホール 1 0 A， 1 0 B , 1 0 C , 1 0 Dが形成されている。各スルーホール 1 0 A〜 1 0 Dの内周面には、マイク口リレーを実装するプリント基板の電気回路（図示せず）と後述する固定接点とを電気接続するための電気経路 1 1 A〜 1 1 Dが形成されている。各電気経路 1 1 A〜1 1 Dは、クロム、チタン、白金、コバル卜、ニッケル、金、金とコバルトの合金、又はこれらの合金等からなり、めっき、蒸着、スパッタ等により形成されている。各スルーホール Ί 0 A〜 1 0 Dの両端の開口部周縁には、各電気経路 1 1 A~ 1 1 Dと電気接続されたランド 1 2が形成されている。図 2に示すように、ボディ 1 の下面側のランド〗 2には、金、銀、銅、半田などの導電性材料からなるバンプ 1 3が載せられ、各スルーホール 1 0 A〜1 O Dの下面開口を塞ぐように、熱などで密着接合されている。

ボディ 1の上面には、 2対の固定接点 1 4 A， 1 4 B、 1 5 A， 1 5 Bが形成されている。各固定接点 1 4 A， 1 4 B, 1 5 A, 1 5 Bは、少なくともその表面が、クロム、チタン、白金、コバルト、ニッケル、金、金とコバルトの合金、又はこれらの合金等にょリ形成されている。固定接点 1 4 A， 1 4 Bは、 2つのスルーホール 1 0 A， 1 0 Bに挟まれるようにして並設されている。そして、一方の固定接点 1 4 Aは、スルーホール 1 O Aのランド 1 2と電気接続され、他方の固定接点 1 4 B はスルーホール 1 0 Bのランド 1 2と電気接続されている。同様に、固定接点 1 5 A， 1 5 Bは、 2つのスルーホール 1 0 C， 1 0 Dに挟まれるようにして並設され、一方の固定接点 1 5 Aは、スルーホール 1 0 C のランド 1 2と電気接続され、他方の固定接点 1 5 Bはスルーホール 1 0 Dのランド 1 2と電気接続されている。ボディ 1の中央には、図 3に示すように、ボディ 1の上下両面に貫通した十字形の貫通孔 1 6が設けられ、薄膜 1 7がボディ 1の上面側で貫通孔 1 6を閉じるようにボディ 1 に密着接合されている。これにより、ボディ 1の下面側に電磁石機構 2を収納する収容凹部 1 8が形成される (図 2参照。）。薄膜 1 7は、シリコンまたはガラスで形成され、エツチングまたは研磨などの加工を施すことで 5〜 5 0 μ ιτι程度、好ましくは 2 0 程度の厚さに形成される。

電磁石機構 2は、ヨーク 2 0と、永久磁石 2 1 と、コイル 2 2 A , 2 2 Bと、基板 2 3とからなる。ヨーク 2 0は、電磁軟鉄などの鉄板を曲げ加工あるいは鍛造加工することによリ、矩形板状の中央片 2 0 Aの両端から、矩形板状の脚片 2 0 B , 2 0 Cがそれぞれ立ち上がった形状に形成されている。永久磁石 2 1は、直方体形状であって、背中合わせの磁極面 2 1 A , 2 1 B (磁極面 2 1 Bは、図示せず。）が互いに異極となるように着磁されている。永久磁石 2 1は、一方の磁極面 2 1 Bがョーク 2 0の中央片 2 O Aの中央に当接し、他方の磁極面 2 1 Aが脚片 2 0 B， 2 0 Cの先端と同じ高さになるようにヨーク 2 0に取着されている。コイル 2 2 A， 2 2 Bは、脚片 2 0 B , 2 0 Cと永久磁石 2 1 との間で、中央片 2 0 Aに直接巻回される。基板 2 3は矩形状であり、ョーク 2 0の中央片 2 O Aの下面に中央片 2 O Aと直交するように接合される。基板 2 3は、下面に導電部 2 3 Aを有し（図 2参照）、コイル 2 2 の末端が導電部 2 3 Aに電気接続されている。導電部 2 3 Aには、マイクロリレーを実装するプリント基板の電気回路（図示せず）とコイル 2 2とを電気接続するバンプ 2 4が設けられている。

電磁石機構 2は、脚片 2 0 B， 2 0 Cの先端を上向きにして、収容凹部 1 8に収容される。この時、図 4または図 5に示すように、薄膜 1 7 の下面には凹部または凸部からなる位置決め部 1 7 Aが形成されており、電磁石機構 2は、脚片 2 0 Bの先端および永久磁石 2 1の磁極面 2 1 A を位置決め部 1 7 Aに凹凸嵌合させることで、収容凹部 1 8に精確に位置決めされて収容される。

ァーマチュアブロック 3は、 5 0〜 3 0 0 / m程度、好ましくは 2 0 0 程度の厚みを有するシリコン基板をエッチングして形成され、ァ一マチュア基板 3 0と、ァーマチュア基板 3 0の全周を包囲してァ一マチユア基板 3 0を揺動自在に支持するフレーム 3 1 とを一体に備える。ァーマチュア基板 3 0の下面には、図 6に示すように矩形板状の磁性体 3 2が接合され、ァーマチュア基板 3 0と磁性体 3 2とでァーマチュア 3 0 0を構成する。

ァーマチュア基板 3 0は、図 6および図 7に示すように、下面に磁性体 3 2が接合される矩形状の磁性体保持部 3 O Aと下面に可動接点 3 3 A , 3 3 Bが固着される可動接点部 3 0 Bとからなる。可動接点部 3 0 Bは、磁性体保持部 3 0 Aの長手方向の両側において、弾性変形可能なヒンジ片 3 4によつて磁性体保持部 3 0 Aに支持されている。

磁性体保持部 3 O Aは、幅方向の両側が、弾性変形可能な弾性片 3 5 によってフレーム 3 Ί に支持されている。弾性片 3 5は、ァ一マチュア基板 3 0のシーソー動作の軸 Xを中心として、線対称に 4ケ所設けられている。各弾性片 3 5は、一端が磁性体保持部 3 O Aに一体に形成結合されると共に他端がフレーム 3 1 に一体に形成結合されており、上記一端と上記他端との間に、フレーム 3 1 と同一平面上で U字形に多数蛇行した蛇行部 3 5 Aが形成されている。

また、磁性体保持部 3 O Aは、幅方向の両側の中央部に延設片 3 6が形成されている。延設片 3 6のフレーム 3 1に対向する部位には凸部 3 6 Aが設けられ、凸部 3 6 Aに対向するフレーム 3 1の内周面には凹部 3 7 Aを有する延設片 3 7が設けられる。凸部 3 6 Aと凹部 3 7 Aとは、フレーム 3 1 と同一平面で IH]凸嵌合することにより、ァーマチュア基板 3 0の水平方向の移動を規制する移動規制部 3 0 1 を構成する。さらに、延設片 3 6の下面には、ァーマチュア基板 3 0のシーソー動作の支点となる突起部 3 6 Bが形成されている。

さらに、磁性体保持部 3 0 Aの四隅には、第 2の延設片 3 8が形成されている。第 2の延設片 3 8の下面には、ァ一マチュア基板 3 0のシーソー動作のストッパーとなる第 2の突起部 3 8 Aが形成されている。

磁性体 3 2は、電磁軟鉄、電磁ステンレス、パーマロイなどの磁性材料を機械加工して形成され、接着、溶接、熱着、ロウ付けなどの方法で、磁性体保持部 3 0 Aに接合される。

ァーマチュア基板 3 0の肉厚は、フレーム 3 1の肉厚よりも小さく形成されており、フレーム 3 1の下面に対してァ一マチュア 3 0 0の下面 (すなわち、磁性体 3 2の下面および可動接点 3 3 A , 3 3 Bの下面。）が凹むようにァーマチュア基板 3 0がフレーム 3 1の上側に保持されている。これにより、後述するように、フレーム 3 Ίをボディ 1 に接合した際に、ァーマチュア 3 0 0の下面とボディ 1 との間に、ァーマチユア 3 0 0の揺動を収容する空間が形成される。

カバー 4は、パイレックス（R ) のような耐熱ガラスにより矩形板状に形成され、下面には図 8に示すように、ァーマチュア 3 0 0の揺動を収容するための凹部 4 0が設けられている。

上述のように構成されたボディ 1、ァ一マチュアブロック 3、カバー 4は、ァーマチュアブロック 3のフレーム 3 1がその全周にわたってボディ 1の周縁部 1 9とカバー 4の周緣部 4 1 とに、陽極接合などの方法で直接接合される。そして、図 9に示すように、ボディ 1 とカバ一 4との間でフレーム 3 1 に囲まれた密閉空間 Sが形成され、密閉空間 S内にァーマチュア 3 0 0および可動接点 3 3 A , 3 3 Bおよび固定接点 1 4 A， 1 4 B , 1 5 A , 1 5 Bが収容される。可動接点 3 3 A， 3 3 Bと、固定接点 1 4 A， 1 4 B , 1 5 A , 1 5 Bとは、ァーマチュア 3 0 0の揺動により接離する接点機構 3 0 2を構成する。ァーマチュアブロック 3の突起部 3 6 Bは、その頂点が薄膜 1 7に当接している。

次に、このマイクロリレーの動作について説明する。

コイル 2 2 A， 2 2 Bに一方向から通電すると、磁性体 3 2がー方の脚片 2 0 Bに吸引され、ァーマチュア 3 0 0は、突起部 3 6 Bの頂点を支点として、シーソー動作を行う。ァーマチュア 3 0 0のシーソー動作は、第 2の延設片 3 8の下面に設けられたストッパーとしての第 2の突起部 3 8 Aがボディ 1の上面に当接することで止まる。この時、可動接点部 3 0 Bの下面に設けられた可動接点 3 3 Aは、対向する一対の固定接点 1 4 A， 1 4 Bと当接し、固定接点 Ί 4 A， 1 4 B間を閉じる。可動接点 3 3 Aは、ヒンジ片 3 4の弾性にょリ、適度な接点圧を得ている。コイル 2 2 A , 2 2 Bの通電を停止しても、永久磁石 2 1から発生され磁性体 3 2→脚片 2 0 B→永久磁石 2 1 という閉磁路を通る磁束により、ァ一マチュア 3 0 0は、同一状態を維持している。

次に、コイル 2 2 A , 2 2 Bの通電方向を逆にすると、磁性体 3 2が他方の脚片 2 D Cに吸引され、弾性片 3 5のねじリ復帰力も加わって、ァーマチュア 3 0 0は、突起部 3 6 Bの頂点を支点として、反対方向にシーソー動作を行う。この時、可動接点部 3 0 Bの下面に設けられた可動接点 3 3 Bは、対向する一対の固定接点 1 5 A , 1 5 Bと当接し、固定接点 1 5 A , 1 5 B間を閉じる。可動接点 3 3 Bは、ヒンジ片 3 4の弾性により、適度な接点圧を得ている。コイル 2 2 A， 2 2 Bの通電を停止しても、永久磁石 2 1から発生され磁性体 3 2→脚片 2 0 C→永久磁石 2 1 という閉磁路を通る磁束により、ァーマチュア 3 0 0は、同一状態を維持している。すなわち、本実施形態のマイクロリレーは、常開接点と常閉接点とを一組づっ備えたラッチング型のリレーとして構成されている。

上述したように、本マイクロリレーの構成によると、ボディ 1 とカバ一 4とを、ァ一マチュアブロック 3を挟むようにしてフレーム 3 1 に直接接合することで、密閉式のマイクロリレーを容易に作製できる。通常の半導体製造プロセスと同様に、ウェハ上に多数のボディ 1を形成し、別のウェハ上に多数のァーマチュアプロック 3を形成し、さらに別のゥェハ上に多数のカバー 4を形成し、それらのウェハを重ね合わせるようにして、同時に多数のマイクロリレーを形成するのが望ましい。ボディ Ίゃァーマチュアブロック 3、カバー 4の加工は、半導体微細加工技術を用いることで容易に小型化が可能である。マイクロリレーをプリン卜基板（図示せず）に実装するには、ボディ 1の下面のバンプ 1 3およびバンプ 2 4をフリップチップ接合すればよい。なお、ァーマチュア 3 0 0は、突起部 3 6 Bがあることによりボディ 1 に吸着されることないので、弾性片 3 5のばね定数を自由に小さく設定することもできる。突起部 3 6 Bを設けたことで、ァーマチュア 3 0 0の揺動が^段によくなつた。

また、ストッパーとして第 2の突起部 3 8 Aを設けることで、磁性体 3 2と薄膜 1 7とが直接衝突し磁性体 3 2または/および薄膜 1 7が破損する事態を防止している。第 2の突起部 3 8 Aとボディ 1 との距離を調節することで、可動接点 3 3 A， 3 3 Bの押し込み量も調節できる。また、カバ— 4にァーマチュア 3 0 0の揺動を収容するための凹部 4 0を設けたように、ボディ 1 にもァーマチュア 3 0 0の揺動を収容するための凹部を設けると、ボディ 1は収容凹部 1 8のスペースを確保する必要もあるためボディ 1を大きくせざるを得ないが、本マイクロリレーではボディ〗に凹部を設ける必要がないため、より小型化できる。

また、本実施形態では、永久磁石 2 1 を用いた有極型の電磁石機構 2 P T/JP2003/009724

14 を示したが、図 1 0に示すように、永久磁石を用いない無極型の電磁石機構 2を用いても良い。

また、本実施形態では、突起部 3 6 Bをァ一マチュア基板 3 0の下面 (延設片 3 6の下面）に設けたが、突起部 3 6 Bの替わりに、図 1 1 に示すように、薄膜 1 7の上面に突起部 1 7 Bを設け、ァーマチュア基板 3 0が突起部 1 7 Bの頂点に当接してシーソー動作するようにしても良い。

また、本実施形態では、ボディおよびカバーはガラスで形成したが、シリコンで形成しても良い。

また、蛇行部 3 5 Aの形状は、例えば、図1 2 ( a ) 〜（e ) に示すような形状でもよい。蛇行部 3 5 Aの幅や形状は、弾性片 3 5に要求されるばね定数の大きさに応じて決定すればよい。その時、蛇行部 3 5 A の長さを長く形成しておくと、弾性片 3 5に加えられる応力を分散できる。図 1 3に、本発明の第 2の実施形態に係るマイクロリレーを示す。このマイクロリレーは、コイルがボディの表面に形成されたタイプでぁリ、第 1の実施形態と共通する箇所には同じ符号を付して説明を省略する。コイル 2 2 A , 2 2 Bは、ガラスからなるボディ 1の表面に螺旋形の配線パターンをパターニングして形成されており、それぞれの末端の一方同士が接続されると共に、コイル 2 2 Aの他方の末端がスルーホール 1 0 Dのランド 1 2に接続され、コイル 2 2 Bの他方の末端がスルーホ —ル 1 0 Cのランド 1 2に接続されている。コイル 2 2 A , 2 2 Bは、フォトリソグラフィによリアルミの薄膜を形成する工程と、 T E O Sを反応源とする C V D法により上記アルミの薄膜上に絶縁膜（酸化シリコン膜）を形成する工程とを繰り返すことで、積層構造を有するように形成される。

ポディ 1の下面には、図 1 4に示すように、ヨーク 2 0および永久磁石 2 1を収容する収容凹部 1 8が、ブラス卜加工により形成されている。ァーマチュア基板 3 0は、シリコンからなる矩形板状であり、上面全体にスパッタ、蒸着、めっき等の方法で磁性体 3 2が形成されて、ァーマチュア 3 0 0を構成している。ァーマチュア基板 3 0の下面には、長手方向の一端部に矩形板状の可動接点 3 3 Aが固着されている。ァーマチユア基板 3 0は、幅方向の両側で長手方向の中心が弾性片 3 5によつてフレーム 3 1 に支持されている。ァーマチュア基板 3 0の肉厚および弾性片 3 5の肉厚は、フレーム 3 1の肉厚よりも小さく形成されており、フレーム 3 1の下面に対してァーマチュア 3 0 0の下面が凹むようにァ一マチュア基板 3 0がフレーム 3 1の上側に保持されている。ァーマチユア 3 0 0は，弾性片 3 5を軸としてシーソー動作を行う。

ボディ 1、ァーマチュアブロック 3、カバー 4は、第 1の実施形態と同様に、ァ一マチュアブロック 3のフレーム 3 1がその全周にわたってボディ 1の周緣部 1 9とカバー 4の周縁部 4 1 とに直接接合され、接点を一組備えた密閉式のマイクロリレーを構成する。

このようにコイル 2 2 A， 2 2 Bをボディ 1の表面に直接形成することで、より小型化したマイクロリレーを作製できる。

なお、スルーホール 1 0 A〜1 0 Dは、パンプ 1 3により閉塞されているが、例えば、フリップチップ接合の際に溶融したバンプ〗 3とランド 1 2との間に隙間が生じる恐れがある場合は、図 1 5に示すように、閉塞手段としての蓋体 5を新たに設けて、スルーホール 1 0 Α ~ Ί 0 D の上面開口を閉塞するようにしてもよい。蓋体 5は、ァーマチュアプロック 3の形成時に、シリコン基板から分離して形成するのが好ましい。図 1 6は、本発明の第 3の実施形態に係るマイクロリレーを示す。第 2の実施形態のマイクロリレーのようにコイルをボディ上に形成すると、リレーを小型化できるものの、第 1の実施形態のように巻線を巻回したマイクロリレーと比較して、吸引力が低下しがちである。そこで本実施形態では、固定接点をボディではなくカバーに形成することで、巻線と固定接点とが干渉することなく巻線を大きく形成できるようにした。第 1または第 2の実施形態と共通する箇所には同じ符号を付して説明を省略する。

ボディ 1の上面には、コイル 2 2 Α , 2 2 Βおよび電極パッド 6 Α， 6 Βが形成されている。電極パッド 6 Α， 6 Βは、コイル 2 2 Βの幅方向の両側に設けられている。それぞれコイル 2 2 Α， 2 2 Βの末端の一方同士が接続されると共に、コイル 2 2 Αの他方の末端が電極パッド 6 Aに接続され、コイル 2 2 Bの他方の末端が電極パッド 6 Bに接続されている。ァーマチュア基板 3 0は、上面の長手方向の一端部に矩形板状の可動接点 3 3 Aが固着され、図 1 7に示すように、下面には磁性体 3 2が形成されている。ァーマチュア基板 3 0の肉厚および弾性片 3 5の肉厚はフレーム 3 1の肉厚よリも小さく形成されており、フレーム 3 1の下面および上面に対してァーマチュア 3 0 0の下面および上面が凹むように、ァーマチュア基板 3 0がフレーム 3 1の高さ方向の中央に保持されている。

カバー 4の四隅の近傍には、カバー 4の上下両面に貫通したスルーホール 1 0 A〜1 0 Dが形成されている。各スルーホール 1 0 A〜1 0 D の内周面には, 第 1および第 2の実施形態と同様に電気絰路 1 1 A〜1 1 Dが形成され、各スルーホール 1 0 A〜1 0 Dの両端の開口部周縁には、ランド 1 2が形成されている。カバー 1の上面側のランド 1 2には、各スルーホール 1 O A〜 0 Dの上面開口を塞ぐように、バンプ 1 3が密着接合されている。

カバー 4の下面には、 2つのスルーホール 1 0 C， 1 0 Dに挟まれるようにして、 '一対の固定接点 1 4 A， 1 4 Bが形成されている。一方の固定接点 1 4 Aは、スルーホール 1 0 Cのランド 1 2と電気接続され、他方の固定接点 1 4 Bはスルーホール 1 0 Dのランド 1 2と電気接続されている。また、カバー 4の下面には、電極パッド 7 A， 7 Bが形成されている。一方の電極パッド 7 Aは、スルーホール 1 O Aとスルー木一ル 1 0 Cとの'間でスルーホール 1 O Aの近傍に設けられ、スルーホール 1 0 Aのランド 1 2と電気接続されている。他方の電極パッド 7 Bは、スルーホール 1 O Bとスルーホール 1 0 Dとの間でスルーホール〗 0 B の近傍に設けられ、スルーホール 1 0 Bのランド 1 2と電気接続されている。そして、電極パッド 7 A， 7 Bのそれぞれの表面には、銅からなる金属バンプ, 8が形成されている。

上述のように構成されたボディ〗、ァーマチュアブロック 3、カバー 4は、第 1 および第 2の実施形態と同様に、ァーマチュアブロック 3のフレーム 3 1；がその全周にわたってボディ 1の周縁部〗 9とカバー 4の周縁部 42とに直接接合される。この時、金属バンプ 8の先端は、ァーマチュア 300とフレーム 3 1 との間を通過して、ボディ 1 に設けられた電極パッド 6 A， 6 Bにそれぞれ接触する。これによリ、スルーホール 1 0 A， 1 0 Bから、金属バンプ 8を介してコイル 2 2 A， 2 2 Bに通電することが可能となる。そして、コイル 2 2 A, 2 2 Bと、固定接点 1 4 A, 1 4 Bが别々の基板に形成されているため、コイル 22 A, 22 Bを大きく形成して、吸引力を向上させることが容易にできる。マイク口リレーをプリン卜基板（図示せず）に実装するには、図 1 8に示すように、カバー 4を下側にして、バンプ 1 3をフリップチップ接合すればよい。

Claims

請求の範囲

1 . 以下の構成を備えたマイクロリレー；

電磁石機構を備えたボディ、このボディはシリコンとガラスの何れか一方で形成される、

シリコンとガラスの何れか一方で形成されたカバー、

シリコンで形成されたァーマチュアブロック、このァーマチュアブ口ックは，ァーマチュア基板とこのァーマチュア基板の全周を包囲してァーマチュア基板を揺動自在に支持するフレームとを一体に備え、上記ァーマチュア基板は表面に磁性体が備えられてァーマチュアを構成する、

上記ァーマチュアの揺動により固定接点と可動接点とが接離する接点機構、

上記フレームがその全周にわたって上記ボディの周縁部と上記カバーの周縁部とに直接接合することで、上記ボディと上記カバーとの間で上記フレームに囲まれた密閉空間が形成され、この密閉空間内に、上記ァーマチュアおよび上記接点機構が収容された。

2 . 請求項 1 に記載のマイクロリレーにおいて、

上記電磁石機構は、通電した時に生じる磁界の磁路を形成するヨークを備え、

上記ボディは、その上下両面に貫通するように形成された貫通孔を有し、ボディの上面側で上記貫通孔を閉じる薄膜が設けられてボディの下面側に上記ヨークを収容する収容凹部が形成され、上記薄膜は、シリコンとガラスの何れか一方で形成され、上記ボディと密着接合することで上記密閉空間を上記収容凹部から遮断する。

3 . 請求項 1 に記載のマイクロリレーにおいて、

上記ボディは，その上下両面に貫通するスルーホールと、上記スルーホール内に形成されマイクロリレーを実装するプリント基板の電気回路および上記密閉空間内の接点機構を電気接続するための電気経路と、上記スルーホールの開口を閉塞する閉塞手段とを備えた。

4 . 請求項 3に記載のマイクロリレーにおいて、

上記閉塞手段は、上記スルーホールの下面開口に設けられたバンプである。

5 . 請求項 1 I！こ記載のマイクロリレーにおいて、

上記ァーマチュア基板の肉厚は上記フレームの肉厚よりも小さく、上記フレームの下面に対して上記ァ—マチュアの下面が凹むようにァーマチユア基板がフレームに保持されて、上記ァーマチュアの下面と上記ボディとの間に、アマチュアの揺動を収容する空間を形成する。

6 . 請求項 1 に記載のマイクロリレーにおいて、

上記ァーマチュア基板は、弾性変形可能な弾性片によって上記フレームに支持されており、上記弾性片は、一端が上記ァ一マチュア基板に一体に形成結合されると共に他端が上記フレームに一体に形成結合され、上記一端と上記他端との間に上記フレームと同一平面で蛇行する蛇行部を有する。

7 . 請求項 6に記載のマイクロリレーにおいて、

上記蛇行部は、少なくとも 1つの U字形の形状を含む。

8 . 請求項 1 に記載のマイクロリレーにおいて、

さらに、上記ァーマチュア基板と上記ボディの対向面のうち何れか一方に突起部を形成し、

上記ァーマチュア基板は、上記突起部の頂点を支点としてシーソー動作する。