JP4069869B2 - マイクロリレーおよびこれを用いたマトリクスリレー - Google Patents

Description

本発明は、マイクロリレーおよびこれを用いたマトリクスリレーに関するものである。

従来から、静電駆動型のマイクロリレーに比べて駆動力を大きくできるマイクロリレーとして、電磁石装置の電磁力を利用してアーマチュアを駆動し接点を開閉するようにしたマイクロリレーが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここにおいて、上記特許文献１に開示されたマイクロリレーは、厚み方向の一表面側において長手方向の両端部に各一対の固定接点が設けられ且つ２つの電磁石装置が挿入される２つの挿入孔が長手方向に離間して形成された矩形板状のセラミック基板からなるベース基板と、矩形枠状のフレーム部およびフレーム部の内側に配置されて一対の枢支部を介してフレーム部に揺動自在に支持され各電磁石装置に対向する部位それぞれに永久磁石が設けられたアーマチュアおよびアーマチュアの両端部に固着された可動接点を有するアーマチュアブロックと、ベース基板の周部とアーマチュアブロックのフレーム部との間に介在する矩形枠状のスペーサとを備えている。なお、上記特許文献１に開示されたマイクロリレーでは、静電駆動型のマイクロリレーに比べて駆動力を大きくできるので、接点圧を大きくできて耐衝撃性および信頼性を高めることができるという利点や、アーマチュアの駆動ストロークを大きくできて接点開成時の可動接点と固定接点との間の距離を大きくすることができて高周波特性（アイソレーション特性）の向上を図れるという利点や、低電圧駆動が可能となるという利点などがある。
特開平５−１１４３４７号公報

ところで上記特許文献１に開示されたマイクロリレーでは、固定接点と可動接点との間に異物などが侵入し、接触不良などの不具合が発生する虞があった。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、接触信頼性の向上が可能なマイクロリレーおよびこれを用いたマトリクスリレーを提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、基板をマイクロマシニング技術により加工して形成されるアーマチュアブロック、アーマチュアブロックに含まれるアーマチュアにより変位可能な可動接点、可動接点と接離する固定接点を密封状態で収納する接点チャンバと、接点チャンバ内のアーマチュアを電磁力によって駆動する電磁石装置とを備え、接点チャンバは、電磁石装置を収納する収納部が形成され且つ厚み方向の一表面側において長手方向の両端部に固定接点が設けられた矩形状のガラス製のベース基板と、ベース基板の前記一表面側に固着される枠状のシリコン製のフレーム部およびフレーム部の内側に配置されてアーマチュアの短手方向の両側縁の中央部にそれぞれ設けた一対のシリコン製の支持ばね部を介してフレーム部に揺動自在に支持されるアーマチュアおよびアーマチュアに接圧ばね部を介して支持され可動接点が設けられた可動接点基台部を有する前記アーマチュアブロックと、アーマチュアブロックにおけるベース基板とは反対側で周部がフレーム部に固着されたガラス製のカバーとを有し、
アーマチュアは、矩形板状の可動基台部と、可動基台部におけるベース基板との対向面に固着された磁性体からなる矩形板状の磁性体部とで構成され、
可動基台部は、前記長手方向と交差する短手方向の両側縁の中央部から矩形状の可動基台部突片が連続一体に延設され、フレーム部の内周面において可動基台部から延設された可動基台部突片に対応する部位からも矩形状のフレーム部突片が連続一体に延設されて、可動基台部から延設された可動基台部突片とフレーム部から延設されたフレーム部突片とは互いの先端面同士が対向し、可動基台部から延設された各可動基台部突片の先端面には凸部が形成されており、フレーム部から延設された各フレーム部突片の先端面には、凸部が入り込む凹部が形成されているとともに可動基台部から延設された各可動基台部突片におけるベース基板との対向面からはアーマチュアの揺動支点となる支点突起がそれぞれ突設されてなり、可動基台部の両側縁部において前記可動基台部突片を一対の支持ばね部の間に配置したことを特徴とする。

この発明によれば、固定接点並びに可動接点をアーマチュアブロックとともに密封状態で接点チャンバに収納しているため、固定接点と可動接点との間に異物などが侵入するのを防ぐことができて接触信頼性の向上が図れる。また、ガラス製のベース基板及びカバーと、シリコン製のフレーム部とが陽極接合によって接合可能であるから製造工程の簡素化並びにコストダウンが図れる。しかも、アーマチュアを支持する支持ばね部をシリコン製とすることで長寿命化が図れる。さらに、アーマチュアの可動基台部から延設した各可動基台部突片の先端面に形成された凸部がフレーム部から延設された各フレーム部突片の先端面に形成された凹部の内周面に当接することでフレーム部の厚み方向に直交する面内におけるアーマチュアの移動が規制でき、しかも、アーマチュアの可動基台部から延設した各可動基台部突片におけるベース基板との対向面から支点突起を突設してあるので、このような一対の支点突起を設けることでアーマチュアの揺動動作をより安定させることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、ベース基板の前記一表面側における固定接点の近傍に接地用の導電パターンを形成したことを特徴とする。

この発明によれば、固定接点の近傍に接地用の導電パターンを形成することで高周波特性の向上が図れる。

請求項３の発明は、上記目的を達成するために、請求項１又は２記載のマイクロリレーを用いたマトリクスリレーであって、多数個のマイクロリレーが縦横に並べて設けられたウエハから縦又は横の少なくとも何れか一方向に複数個のマイクロリレーが並ぶように切り取られてなることを特徴とする。

この発明によれば、固定接点並びに可動接点をアーマチュアとともに密封状態で接点チャンバに収納しているため、固定接点と可動接点との間に異物などが侵入するのを防ぐことができてマトリクスリレーの接触信頼性の向上が図れる。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、マイクロリレーは、ベース基板の厚み方向の他表面側における両端部に固定接点に接続された一対の接点端子が設けられるとともに接地用の導電パターンに接続された接地用端子が設けられてなり、各接点端子と接地用端子との間のピッチを縦方向又は横方向に隣り合う複数のマイクロリレーの接点端子同士のピッチと略同一としたことを特徴とする。

この発明によれば、隣り合う複数のマイクロリレー間においては接点端子同士並びに接点端子と接地用端子との間のピッチが略同一となるから、マトリクスリレーを実装するプリント配線板の配線パターンの設計が容易になる。

本発明によれば、固定接点並びに可動接点をアーマチュアブロックとともに密封状態で接点チャンバに収納しているため、固定接点と可動接点との間に異物などが侵入するのを防ぐことができて接触信頼性の向上が図れ、また、ガラス製のベース基板及びカバーと、シリコン製のフレーム部とが陽極接合によって接合可能であるから製造工程の簡素化並びにコストダウンが図れるとともに、アーマチュアを支持する支持ばね部をシリコン製とすることで長寿命化が図れ、さらに、アーマチュアの可動基台部から延設した各可動基台部突片の先端面に形成された凸部がフレーム部から延設された各フレーム部突片の先端面に形成された凹部の内周面に当接することでフレーム部の厚み方向に直交する面内におけるアーマチュアの移動が規制でき、しかも、アーマチュアの可動基台部から延設した各可動基台部突片におけるベース基板との対向面から支点突起を突設してあるので、このような一対の支点突起を設けることでアーマチュアの揺動動作をより安定させることができるという効果がある。

以下、本実施形態のマイクロリレーについて図１〜図６を参照しながら説明する。

本実施形態のマイクロリレーは、シリコン基板をマイクロマシニング技術により加工して形成されるアーマチュア３０、アーマチュア３０により変位可能な可動接点、可動接点と接離する固定接点１４を密封状態で収納する接点チャンバと、接点チャンバ内のアーマチュア３０を電磁力によって駆動する電磁石装置２とで構成される。接点チャンバは、矩形板状のガラス基板からなり厚み方向の一面側において長手方向の両端部それぞれに各一対の固定接点１４が設けられたベース基板１と、ベース基板１の上記一表面側に固着される枠状（矩形枠状）のフレーム部３１およびフレーム部３１の内側に配置されて４本の支持ばね部３２を介してフレーム部３１に揺動自在に支持され電磁石装置２により駆動されるアーマチュア３０およびアーマチュア３０にそれぞれ２本の接圧ばね部３５を介して支持されそれぞれ可動接点（図示せず）が設けられた２つの可動接点基台部３４を有するアーマチュアブロック３と、アーマチュアブロック３におけるベース基板１とは反対側で周部がフレーム部３１に固着された矩形板状のガラス基板からなるカバー４とを備えている。

電磁石装置２はヨーク２０に巻回されたコイル２２，２２への励磁電流に応じて磁束を発生するものである。ヨーク２０は、２つのコイル２２，２２が直接巻回される細長の矩形板状のコイル巻回部２０ａと、コイル巻回部２０ａの長手方向の両端部それぞれからアーマチュア３０に近づく向きに延設されコイル２２，２２への励磁電流に応じて互いの先端面が異極に励磁される一対の脚片２０ｂ，２０ｂと、ヨーク２０の両脚片２０ｂ，２０ｂの間でコイル巻回部２０ａの長手方向の中央部に重ねて配置された矩形板状の永久磁石２１と、細長の矩形板状であってヨーク２０のコイル巻回部２０ａにおける永久磁石２１との対向面とは反対側でコイル巻回部２０ａと直交するようにコイル巻回部２０ａに固着されるプリント基板２３とを備えている。なお、ヨーク２０は、電磁軟鉄などの鉄板を曲げ加工あるいは鋳造加工することにより形成されており、両脚片２０ｂ，２０ｂの断面が矩形状に形成されている。

永久磁石２１は、コイル巻回部２０ａとの重ね方向（厚み方向）の両面それぞれの磁極面が異極に着磁されており、一方の磁極面がヨーク２０のコイル巻回部２０ａに当接し、他方の磁極面がヨーク２０の両脚片２０ｂ，２０ｂの先端面と同一平面上に位置するように厚み寸法を設定してある。

また、各コイル２２，２２はそれぞれ、永久磁石２１とヨーク２０の脚片２０ｂ，２０ｂとによって長軸方向（つまり、コイル巻回部２０ａの長手方向）への移動が規制される。プリント基板２３は、絶縁基板２３ａの一表面における長手方向の両端部に導電パターン２３ｂが形成されており、各導電パターン２３ｂにおいて円形状に形成された部位が外部接続用電極を構成し、矩形状に形成された部位がコイル接続部を構成している。ここにおいて、コイル接続部には、コイル２２，２２の端末が接続されるが、コイル２２，２２は、外部接続用電極間に電源を接続してコイル２２，２２へ励磁電流を流したときにヨーク２０の両脚片２０ｂ，２０ｂの先端面が互いに異なる磁極となるように接続されている。なお、各導電パターン２３ｂにおける外部接続用電極には、導電性材料（例えば、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，半田など）からなるバンプ２４が適宜固着されるが、バンプ２４を固着する代わりに、ボンディングワイヤをボンディングしてもよい。

ベース基板１は、パイレックス（登録商標）のような耐熱ガラスにより形成されており、外周形状が矩形状であって、中央部には厚み方向に貫通し電磁石装置２を収納する収納孔１６が貫設され、四隅の各近傍と長手方向両端部の中央付近には厚み方向に貫通するスルーホール１０が貫設されている。また、ベース基板１の厚み方向の両面であって各スルーホール１０それぞれの周縁にはランド１２が形成されている。ここに、ベース基板１の厚み方向において重なるランド１２同士はスルーホール１０の内周面に被着された導電性材料（例えば、Ｃｕ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ａｕ，あるいはこれらの合金など）からなる導体層（図示せず）により電気的に接続されている。また、ベース基板１の厚み方向の他表面側の各ランド１２にはバンプ１３が適宜固着されており、バンプ１３をランド１２に固着することによって、ベース基板１の上記他表面側ではスルーホール１０の開口面がバンプ１３により覆われる。スルーホール１０の開口面は円形状であって、ベース基板１の上記一表面には、それぞれスルーホール１０の開口面およびランド１２を覆う６枚のシリコン薄膜からなる蓋体１９が固着されている。

また、上述の各一対の固定接点１４は、ベース基板１の長手方向の両端部においてベース基板１の短手方向に離間して形成された２つのスルーホール１０の間で上記短手方向に並設されており、上記短手方向両端のスルーホール１０の周縁に形成されたランド１２と導電パターン１８を介して電気的に接続されている。さらに、ベース基板１の長手方向両端部における固定接点１４の近傍には、上記短手方向に沿った幅細形状であって中央のスルーホール１０の周縁に形成されたランド１２と接続された接地用導電パターン１８’が設けられている。ここに、固定接点１４、導電パターン１８，１８’およびランド１２の材料としては、例えば、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕ，あるいはこれらの合金などの導電性材料を採用すればよく、バンプ１３の材料としては、例えば、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，半田などの導電性材料を採用すればよい。なお、上述のスルーホール１０および収納孔１６は、例えば、サンドブラスト法やエッチング法などによって形成すればよく、上述の導体層は、例えば、めっき法、蒸着法、スパッタ法などによって形成すればよい。なお、本実施形態では、スルーホール１０の開口面を蓋体１９で閉塞し、ベース基板１の上記他表面側におけるランド１２を接続用電極としている。

また、収納孔１６の開口面は十字状であって、ベース基板１の上記一表面側には、収納孔１６を閉塞するシリコン薄膜からなる蓋体１７が固着されている。すなわち、電磁石装置２は、ヨーク２０の両脚片２０ｂ，２０ｃの各先端面が蓋体１７と対向する形で収納孔１６に挿入される。なお、本実施形態では、収納孔１６の内周面と蓋体１７とで囲まれる空間が電磁石装置２を収納する収納部を構成しており、電磁石装置２は、永久磁石２１がベース基板１の厚み寸法内でアーマチュア３０とヨーク２０とにより形成される磁路中に設けられ、プリント基板２３における絶縁基板２３ａの表面がベース基板１の上記他表面と略面一となっている。なお、蓋体１７，１９は、シリコン基板をエッチングや研磨などで薄膜化することにより形成したシリコン薄膜により構成されており、厚み寸法を２０μｍに設定してある。ここに、蓋体１７の厚み寸法は２０μｍに限定するものではなく、例えば、５μｍ〜５０μｍ程度の範囲内で適宜設定すればよい。また、蓋体１７，１９は、シリコン薄膜に限らず、ガラス基板をエッチングや研磨などで薄膜化することにより形成したガラス薄膜により構成してもよい。

収納孔１６は、ベース基板１の上記一表面から上記他表面に近づくにつれて徐々に開口面積が大きくなるテーパ形状となっており、ベース基板１の上記他表面側から電磁石装置２を挿入しやすく、且つ、ベース基板１の上記一表面における収納孔１６の開口面積を比較的小さくすることができる。

アーマチュアブロック３は、シリコン基板からなる半導体基板を半導体微細加工プロセスにより加工することによって、上述の矩形枠状のフレーム部３１と、上述の４本の支持ばね３２と、フレーム部３１の内側に配置されアーマチュア３０の一部を構成する矩形板状の可動基台部３０ａと、上述の４本の接圧ばね３５と、上述の２つの可動接点基台部３４とを形成してあり、可動基台部３０ａと、可動基台部３０ａにおけるベース基板１との対向面に固着された磁性体（例えば、軟鉄、電磁ステンレス、パーマロイなど）からなる矩形板状の磁性体部３０ｂとでアーマチュア３０を構成している。したがって、アーマチュア３０が４本の支持ばね部３２を介してフレーム部３１に揺動自在に支持されている。なお、可動基台部３０ａはフレーム部３１よりも薄肉であり、アーマチュア３０の厚み寸法は、アーマチュアブロック３とベース基板１とを固着した状態においてアーマチュア３０の磁性体部３０ｂと蓋体１７との間に所定のギャップが形成されるように設定されている。

上述の支持ばね部３２は、可動基台部３０ａの短手方向の両側面側で可動基台部３０ａの長手方向に離間して２箇所に形成されている。各支持ばね部３２は、一端部がフレーム部３１に連続一体に連結され他端部が可動基台部３０ａに連続一体に連結されている。なお、各支持ばね部３２は、平面形状において上記一端部と上記他端部との間の部位を同一面内で蛇行した形状に形成することにより長さ寸法を長くしてあり、アーマチュア３０が揺動する際に各支持ばね部３２にかかる応力を分散させることができ、各支持ばね部３２が破損するのを防止することができる。

また、可動基台部３０ａは、短手方向の両側縁の中央部から矩形状の可動基台部突片３６が連続一体に延設され、フレーム部３１の内周面において可動基台部突片３６に対応する部位からも矩形状のフレーム部突片３７が連続一体に延設されている。すなわち、可動基台部３０ａから延設された可動基台部突片３６とフレーム部３１から延設された突片３７とは互いの先端面同士が対向している。ここに、可動基台部３０ａから延設された各可動基台部突片３６の先端面には凸部３６ａが形成されており、フレーム部３１から延設された各フレーム部突片３７の先端面には、凸部３６ａが入り込む凹部３７ａが形成されている。したがって、凸部３６ａが凹部３７ａの内周面に当接することでフレーム部３１の厚み方向に直交する面内におけるアーマチュア３０の移動が規制される。なお、アーマチュア３０の同一の側縁側に配設される２つの支持ばね部３２は、可動基台部突片３６の両側に位置している。

また、アーマチュアブロック３は、アーマチュア３０の長手方向においてアーマチュア３０の両端部とフレーム部３１との間にそれぞれ可動接点基台部３４が配置されており、各可動接点基台部３４におけるベース基板１との対向面に導電性材料からなる可動接点（図示せず）が固着されている。ここに、可動接点基台部３４は上述の２本の接圧ばね部３５を介して可動基台部３０ａに支持されている。なお、可動基台部３０ａは上述のように矩形板状に形成されており、磁性体部３０ｂの変位量を制限するストッパ部３３が四隅それぞれから連続一体に延設されており、接圧ばね部３５の平面形状は、ストッパ部３３の外周縁の３辺に沿ったコ字状に形成されている。このストッパ部３３は、ベース基板１の上記一表面と接触することにより磁性体部３０ｂの変位量を制限する。

なお、アーマチュアブロック３は、上述の説明から分かるように、フレーム部３１、可動基台部３０ａ、支持ばね部３２、可動接点保持部３４、接圧ばね部３５が上述の半導体基板の一部により構成されている。半導体基板としては、例えば厚み寸法が２００μｍ程度のシリコン基板を用いればよいが、当該厚み寸法は特に限定するものではなく、例えば、５０μｍ〜３００μｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。

また、可動接点基台部３４の厚み寸法と可動接点の厚み寸法との合計寸法についても、接点開成状態において可動接点と固定接点１４との間の距離が所定距離となるように設定されている。

カバー４は、パイレックス（登録商標）のような耐熱ガラスにより構成されており、アーマチュアブロック３との対向面にアーマチュア３０の揺動空間を確保する凹所４ａが形成されている。

ところで、上述のアーマチュアブロック３のフレーム部３１におけるベース基板１との対向面の周部には全周に亙って接合用金属薄膜３８ｂが形成され、カバー４との対向面の周部には全周に亙って接合用金属薄膜３８ａが形成されている。また、ベース基板１におけるアーマチュアブロック３との対向面の周部にも全周に亙って接合用金属薄膜１５が形成され、カバー４におけるアーマチュアブロック３との対向面の周部にも全周に亙って接合用金属薄膜（図示せず）が形成されている。したがって、アーマチュアブロック３とベース基板１およびカバー４とを陽極接合により気密的に接合することができ、ベース基板１とカバー４とフレーム部３１とで構成される接点チャンバの内部空間の気密性が向上できるものである。

その結果、本実施形態のマイクロリレーは、ベース基板１と、カバー４と、ベース基板１とカバー４との間に介在するフレーム部３１とで構成される接点チャンバ内部の気密空間内に、アーマチュア３０、可動接点３３、固定接点１４が収納される。なお、上述の接合用金属薄膜１５，３８ａ，３８ｂの材料としては、例えば、Ａｕ，Ａｌ−Ｓｉなどを採用すればよい。

以上説明した本実施形態のマイクロリレーをプリント配線板のような実装基板５０に実装する際には、図６に示すように、例えばベース基板１の上記他表面側において露出した２個のバンプ２４、固定接点１４に接続された４個のバンプ１３、並びに接地用導電パターン１８’に接続された２個のバンプ１３のそれぞれを上記実装基板５０の一表面側に形成された導体パターン５１，５２，５３に接続すればよい。なお、導体パターン５１は電磁石装置２のコイル２２，２２に通電するための通電路となり、導体パターン５２は各一対の固定接点１４，１４を介して通電するための通電路となり、導体パターン５３はグランドに接続される接地面となる。ここで、導体パターン５１，５２を除くマイクロリレーの実装範囲を接地面（導体パターン５３）で覆うことにより、マイクロリレーの高周波特性の向上を図っている。

次に、本実施形態のマイクロリレーの製造方法について簡単に説明する。

本実施形態のマイクロリレーの製造にあたっては、半導体基板たるシリコン基板をリソグラフィ技術、エッチング技術などの半導体微細加工プロセス（マイクロマシンニング技術）により加工してフレーム部３１、支持ばね部３２、接圧ばね部３５、可動接点基台部３４、アーマチュア３０の一部を構成する可動基台部３０ａを形成した後で可動基台部３０ａにおいてベース基板１側となる一面に磁性体からなる磁性体部３０ｂを固着し且つ可動接点基台部３４に可動接点を固着することでアーマチュアブロック３を形成するアーマチュアブロック形成工程と、アーマチュアブロック形成工程にて形成したアーマチュアブロック３とベース基板１およびカバー４を陽極接合により固着することでベース基板１とカバー４とアーマチュアブロック３のフレーム部３１とで囲まれる空間を密封して接点チャンバを形成する密封工程と、密封工程の後でベース基板１の収納部に電磁石装置２を収納してベース基板１に固定する電磁石装置配設工程とを備えている。

ここにおいて、ベース基板１の形成にあたっては、ベース基板１の基礎となる基板たるガラス基板において収納部に対応する部位に厚み方向に貫通する収納孔１６を形成するとともにガラス基板の四隅近傍に厚み方向に貫通するスルーホール１０を形成した後、ランド１２、固定接点１４、導電パターン１８，１８’、導体層などを形成してから、上記ガラス基板において固定接点１４を設けた側の表面に収納孔１６およびスルーホール１０の両方を覆う薄膜（例えば、シリコン薄膜、ガラス薄膜など）を固着し、当該薄膜をパターニングすることによって収納孔１６およびスルーホール１０それぞれの開口面を個別に閉塞する蓋体１７，１９を形成すればよい。なお、収納孔１６およびスルーホール１０はエッチング法やサンドブラスト法などにより形成すればよい。

また、カバー４の形成にあたっては、カバー４の基礎となる基板たるガラス基板において凹所４ａを形成した後、接合用金属薄膜を形成すればよい。ここに、凹所４ａはエッチング法やサンドブラスト法などにより形成すればよい。なお、本実施形態では、ベース基板１およびカバー４それぞれがガラス基板を加工することにより形成されているが、ベース基板１とカバー４との一方あるいは両方を、シリコン基板を加工することにより形成してもよい。

以下、本実施形態のマイクロリレーの動作について説明する。

本実施形態のマイクロリレーでは、コイル２２，２２への通電が行われると、磁化の向きに応じて磁性体部３０ｂの長手方向の一端部がヨーク２０の一方の脚片２０ｂに吸引されてアーマチュア３０が揺動しアーマチュア３０の一端側の可動接点基台部３４に固着された可動接点が対向する一対の固定接点１４，１４に所定の接点圧で接触する。この状態で通電を停止しても、永久磁石２１の発生する磁束により、吸引力が維持され、そのままの状態が保持される。

また、コイル２２，２２への通電方向を逆向きにすると、アーマチュア３０の磁性体部３０ｂがヨーク２０の他方の脚片２０ｂに吸引されてアーマチュア３０が揺動しアーマチュア３０の他端側の可動接点基台部３４に保持された可動接点が対向する一対の固定接点１４，１４に所定の接点圧で接触する。この状態で通電を停止しても、永久磁石２１の発生する磁束により、吸引力が維持され、そのままの状態が保持される。

以上説明した本実施形態のマイクロリレーによれば、ベース基板１と、カバー４と、ベース基板１とカバー４との間に介在するフレーム部３１とで構成される接点チャンバ内部の気密空間内に、アーマチュア３０、可動接点、固定接点１４を収納しているため、固定接点１４と可動接点との間に異物などが侵入するのを防ぐことができて接触信頼性の向上が図れるものである。しかも、アーマチュア３０を支持する支持ばね部３２をシリコン基板で形成しており、シリコンが略完全結晶体であることから支持ばね部３２の長寿命化が図れるという利点がある。

また、本実施形態のマイクロリレーでは、永久磁石２１がコイル巻回部２０ａの長手方向の中央部におけるアーマチュア３０側に重ねて配置され重ね方向の両面が異極に着磁されているので、アーマチュア３０の長手方向の中心部を中心としてアーマチュア３０が揺動可能となり、耐衝撃性が向上する。さらに、アーマチュア３０の可動基台部３０ａから延設した各可動基台部突片３６におけるベース基板１との対向面から支点突起３６ｂを突設してあるので、このような一対の支点突起３６ｂを設けることでアーマチュア３０の揺動動作をより安定させることができる。

ところで本実施形態のマイクロリレーＡは、上述のアーマチュアブロック３を多数形成したウエハと、上述のベース基板１を多数形成したウエハおよび上述のカバー４を多数形成したウエハとを圧接または陽極接合により固着することにより、図７に示すように多数個のマイクロリレーＡが縦横に並べて設けられたウエハ６０からダイシング工程などによって個々に分割して形成することが可能である。そして、このダイシング工程において、縦又は横の少なくとも何れか一方向に並ぶ複数個のマイクロリレーＡをウエハ６０から切り取ることによりマトリクスリレーＢを構成することが可能である。例えば、図８（ａ）に示すように横１列×縦Ｎ列（Ｎは２以上の整数）に並ぶ複数個のマイクロリレーＡからなるマトリクスリレーＢ１や、同図（ｂ）に示すように横Ｍ列×縦１列（Ｍは２以上の整数）に並ぶ複数個のマイクロリレーＡからなるマトリクスリレーＢ２、あるいは同図（ｃ）に示すように横Ｍ列×縦Ｎ列に並ぶ複数個のマイクロリレーＡからなるマトリクスリレーＢ３が容易に製造できる。しかも、このように縦横に並ぶ複数個のマイクロリレーＡをウエハ６０から切り出してマトリクスリレーＢ１〜Ｂ３を形成すれば、個々のマイクロリレーＡを縦横に並べてプリント配線板に実装することでマトリクスリレーを形成する場合に比較して、上述のように製造が容易であるだけでなく小型化が可能になるという利点がある。

ここで、マトリクスリレーＢ１，Ｂ３を構成する個々のマイクロリレーＡにはベース基板１の厚み方向の他表面側における両端部に固定接点１４，１４に接続された一対の接点端子（バンプ１３）が設けられるとともに接地用の導電パターン１８’に接続された接地用端子（バンプ１３）が設けられており、各接点端子と接地用端子との間のピッチ、すなわち、ベース基板１の長手方向両端部における３個のバンプ１３のピッチａと、縦方向又は横方向に隣り合う複数のマイクロリレーＡの接点端子（両端のバンプ１３）同士のピッチａとを略同一に設定することが望ましい。このようにすれば、マトリクスリレーＢ１，Ｂ３の隣り合う複数のマイクロリレーＡ間においては接点端子同士並びに接点端子と接地用端子との間のピッチａが略同一となるから、マトリクスリレーＢ１，Ｂ３を実装するプリント配線板の配線パターンの設計が容易になるという利点がある。

実施形態を示す分解斜視図である。 同上を示す斜視図である。 同上の要部分解斜視である。 同上の分解断面図である。 （ａ）は同上のカバーを取り外した状態の平面図、（ｂ）は同上の背面図である。 同上が実装される実装基板の一部省略した平面図である。 同上が形成されたウエハの平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は同上を用いたマトリクスリレーの概略図である。

符号の説明

１ ベース基板
２ 電磁石装置
３ アーマチュアブロック
４ カバー
１０ スルーホール
１４ 固定接点
１６ 収納孔
１７ 蓋体
１９ 蓋体
３０ アーマチュア
３１ フレーム部
３２ 支持ばね部

Claims (4)

1. 基板をマイクロマシニング技術により加工して形成されるアーマチュアブロック、アーマチュアブロックに含まれるアーマチュアにより変位可能な可動接点、可動接点と接離する固定接点を密封状態で収納する接点チャンバと、接点チャンバ内のアーマチュアを電磁力によって駆動する電磁石装置とを備え、接点チャンバは、電磁石装置を収納する収納部が形成され且つ厚み方向の一表面側において長手方向の両端部に固定接点が設けられた矩形状のガラス製のベース基板と、ベース基板の前記一表面側に固着される枠状のシリコン製のフレーム部およびフレーム部の内側に配置されてアーマチュアの短手方向の両側縁の中央部にそれぞれ設けた一対のシリコン製の支持ばね部を介してフレーム部に揺動自在に支持されるアーマチュアおよびアーマチュアに接圧ばね部を介して支持され可動接点が設けられた可動接点基台部を有する前記アーマチュアブロックと、アーマチュアブロックにおけるベース基板とは反対側で周部がフレーム部に固着されたガラス製のカバーとを有し、
   アーマチュアは、矩形板状の可動基台部と、可動基台部におけるベース基板との対向面に固着された磁性体からなる矩形板状の磁性体部とで構成され、
   可動基台部は、前記長手方向と交差する短手方向の両側縁の中央部から矩形状の可動基台部突片が連続一体に延設され、フレーム部の内周面において可動基台部から延設された可動基台部突片に対応する部位からも矩形状のフレーム部突片が連続一体に延設されて、可動基台部から延設された可動基台部突片とフレーム部から延設されたフレーム部突片とは互いの先端面同士が対向し、可動基台部から延設された各可動基台部突片の先端面には凸部が形成されており、フレーム部から延設された各フレーム部突片の先端面には、凸部が入り込む凹部が形成されているとともに可動基台部から延設された各可動基台部突片におけるベース基板との対向面からはアーマチュアの揺動支点となる支点突起がそれぞれ突設されてなり、可動基台部の両側縁部において前記可動基台部突片を一対の支持ばね部の間に配置したことを特徴とするマイクロリレー。
2. ベース基板の前記一表面側における固定接点の近傍に接地用の導電パターンを形成したことを特徴とする請求項１記載のマイクロリレー。
3. 請求項１又は２記載のマイクロリレーを用いたマトリクスリレーであって、多数個のマイクロリレーが縦横に並べて設けられたウエハから縦又は横の少なくとも何れか一方向に複数個のマイクロリレーが並ぶように切り取られてなることを特徴とするマトリクスリレー。
4. マイクロリレーは、ベース基板の厚み方向の他表面側における両端部に固定接点に接続された一対の接点端子が設けられるとともに接地用の導電パターンに接続された接地用端子が設けられてなり、各接点端子と接地用端子との間のピッチを縦方向又は横方向に隣り合う複数のマイクロリレーの接点端子同士のピッチと略同一としたことを特徴とする請求項３記載のマトリクスリレー。

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