(57)【要約】【課題】電極間を確実に接続することが可能なリレーを実現すること。【解決手段】液体金属を用いたリレーにおいて、断面の形状が連続する曲線である微小流路を有し、この微小流路内に流路方向に沿って複数の電極が形成される電極部と、前記微小流路の一部に充填される液体金属と、気体が封入されるヒータ室と前記気体を加熱するヒータとを有し、前記気体の気圧を前記微小流路の両端から前記液体金属にそれぞれ加える２つのヒータ部とを備える。【選択図】                    図１
2008198523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体金属を用いたリレーにおいて、
断面の形状が連続する曲線である微小流路を有し、この微小流路内に流路方向に沿って複数の電極が形成される電極部と、
前記微小流路の一部に充填される液体金属と、
気体が封入されるヒータ室と前記気体を加熱するヒータとを有し、前記気体の気圧を前記微小流路の両端から前記液体金属にそれぞれ加える２つのヒータ部と
を備えたことを特徴とするリレー。
【請求項２】
液体金属を用いたリレーにおいて、
断面の形状が連続する曲線である微小流路を有し、この微小流路内に流路方向に沿って複数の電極が形成される電極部と、
前記微小流路の一部に充填される液体金属と、
微小流路の両端に形成される仕切り部と、
気体が封入されるヒータ室と前記気体を加熱するヒータとを有し、前記気体の気圧を前記仕切り部を介して前記微小流路の両端から前記液体金属にそれぞれ加える２つのヒータ部と
を備えたことを特徴とするリレー。
【請求項３】
前記電極部が、
電極と絶縁体とが複数回積層され積層方向に貫通する前記微小流路が形成されることを特徴とする
請求項１若しくは請求項２記載のリレー。
【請求項４】
前記微小流路が、
断面の形状の一部分が直線であることを特徴とする
請求項１若しくは請求項２記載のリレー。
【請求項５】
前記液体金属が、
水銀、ＧａＩｎ若しくはＧａＩｎＳｎであることを特徴とする
請求項１若しくは請求項２記載のリレー。
【請求項６】
液体金属を用いたリレーの製造方法であって、
電極層と絶縁層とを複数回積層し積層方向に断面の形状が連続する曲線である微小流路を形成して電極部を製造する第１の工程と、
溝を有する基板、ヒータ及び微小孔を有する基板とを順次積層してヒータ部を製造する第２の工程と、
前記微小流路の一部に液体金属を充填し、前記微小流路の両端の開口部と２つの前記ヒータ部の前記微小孔をそれぞれ繋いで２つの前記ヒータ部内に気体を封入する第３の工程とから成るリレーの製造方法。
【請求項７】
前記第１乃至第３の工程において複数個のリレーを一体化して製造した後に、個々のリレーを切り出すことを特徴とする
請求項６記載のリレー製造方法。
【請求項８】
前記微小流路が、
断面の形状の一部が直線であることを特徴とする
請求項７記載のリレー製造方法。
【請求項９】
前記液体金属が、
水銀、ＧａＩｎ若しくはＧａＩｎＳｎであることを特徴とする
請求項８記載のリレー製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体金属を用いたリレーとその製造方法に関して、特に電極間を確実に接続することが可能なリレーとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液体金属を用いたリレーとその製造方法に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００―１９５３８９号公報
【特許文献２】特開２００１―１８５０１７号公報
【特許文献３】特開２００５―１４２１４２号公報
【０００４】
図１１はこのような従来のリレーの一例を示す平面図及び説明図である。図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）はリレーの構成を説明する説明図である。ちなみに、図１１に示すリレーはＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術によって実現されるリレーである。
【０００５】
図１１において、１はガラス等で形成される基板、２はガラス等で形成され基板１と貼り合わされて微小流路を構成する溝を有する基板、３、４はヒータ、５、６及び７は電極、８は水銀等の液体金属（以下、水銀）である。
【０００６】
例えば、基板１上にはヒータ３及び４が所定の間隔を隔てて並列に形成される。基板１上のヒータ３とヒータ４との間には電極５、６及び７が並列にそれぞれ形成される。
【０００７】
基板１及びヒータ３、４上に溝が設けられた基板２が形成される。また、基板２はヒータ３及び４が基板２の溝の両端に位置するように形成される。
【０００８】
基板２の溝は開口部分が基板１で覆われて、図１１中”ＭＦ１００”に示す微小流路及び図１１中”ＭＦ１００”に示す微小流路の両端の開口部と繋がる図１１中”ＣＭ１００”及び”ＣＭ１０１”に示すヒータ室がそれぞれ構成される。
【０００９】
すなわち、図１１中”ＣＭ１００”及び”ＣＭ１０１”に示すヒータ室にはヒータ３及び４がそれぞれ設けられることになる。
【００１０】
また、図１１中”ＭＦ１００”に示す微小流路は、図１１中”ＴＨ１００”、”ＴＨ１０１”、”ＴＨ１０２”及び”ＴＨ１０３”に示す絞り部が所定の間隔で形成される。
【００１１】
ちなみに、図１１中”ＴＨ１００”、”ＴＨ１０１”、”ＴＨ１０２”及び”ＴＨ１０３”に示す絞り部の断面積は、図１１中”ＦＰ１００”、”ＦＰ１０１”及び”ＦＰ１０２”に示す流路部の断面積よりもそれぞれ小さく形成される。
【００１２】
このため、図１１中”ＭＦ１００”に示す微小流路は、図１１中”ＴＨ１００”、”ＴＨ１０１”、”ＴＨ１０２”及び”ＴＨ１０３”に示す絞り部により、図１１中”ＦＰ１００”、”ＦＰ１０１”及び”ＦＰ１０２”に示す流路部にそれぞれ仕切られる。
【００１３】
図１１中”ＭＦ１００”に示す微小流路には水銀８が充填される。例えば、図１１に示すように、水銀８は図１１中”ＦＰ１００”及び”ＦＰ１０１”に示す流路部内に充填される。
【００１４】
また、図１１中”ＦＰ１００”、”ＦＰ１０１”及び”ＦＰ１０２”に示す流路部は電極５、６及び７にそれぞれ接する。例えば、図１１に示すように、電極５と電極６との間は水銀８を介して接続される。
【００１５】
このように、基板２の溝は開口部分が基板１で覆われて、水銀８が充填された図１１中”ＭＦ１００”に示す微小流路及び図１１中”ＣＭ１００”及び”ＣＭ１０１”に示すヒータ室がそれぞれ構成される。
【００１６】
ここで、図１１に示す従来例を図１２を用いて説明する。図１２は従来のリレーの動作を説明する説明図である。３、４、５、６、７及び８は図１１と同一符号を付してある。図１２（ａ）は電極の接続状態を説明する説明図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の状態から水銀が移動した時の電極の接続状態を説明する説明図、図１２（ｃ）は図１２（ｂ）の状態から水銀が移動した時の電極の接続状態を説明する説明図である。
【００１７】
例えば、図１２（ａ）に示すように、水銀８は図１２中”ＦＰ１００”及び”ＦＰ１０１”に示す流路部内に位置する。すなわち、水銀８を介して電極５と電極６との間は接続されている。また、電極６と電極７との間は接続されていない。
【００１８】
言い換えれば、電極５と電極６との間は通電状態（ＯＮ状態）、電極６と電極７との間は非通電状態（ＯＦＦ状態）となっている。
【００１９】
図１２中”ＣＭ１００”に示すヒータ室内のヒータ３へ電力が供給されると、ヒータ３は図１２中”ＣＭ１００”に示すヒータ室内の気体（図示せず）を加熱する。
【００２０】
図１２中”ＣＭ１００”に示すヒータ室内の気体（図示せず）は、ヒータ３の熱で膨張する。
【００２１】
そして、図１２（ｂ）に示すように、ヒータ３の熱で膨張した気体により、水銀８は矢印”Ａ”の方向に移動させられる。
【００２２】
この場合、水銀８は図１２中”ＦＰ１０１”及び”ＦＰ１０２”に示す流路部に移動させられ、電極６と電極７との間は水銀８を介して接続される。
【００２３】
言い換えれば、電極５と電極６との間は非通電状態（ＯＦＦ状態）、電極６と電極７との間は通電状態（ＯＮ状態）となっている。
【００２４】
また、図１２中”ＦＰ１０３”に示す流路部内の気体（図示せず）は、水銀８の移動に伴い図１２中”ＣＭ１０１”に示すヒータ室に移動させられる。
【００２５】
このように、図１２中”ＦＰ１０３”に示す流路部内の気体（図示せず）が図１２中”ＣＭ１０１”に示すヒータ室に移動させられることにより、図１２中”ＣＭ１０１”に示すヒータ室内の圧力が上昇する。
【００２６】
次に、ヒータ３への電力供給が止められ、図１２中”ＣＭ１０１”に示すヒータ室内のヒータ４へ電力が供給されると、図１２中”ＣＭ１００”に示すヒータ室内の膨張していた気体（図示せず）が収縮し、ヒータ４の熱により図１２中”ＣＭ１０１”に示すヒータ室内の気体（図示せず）が膨張する。
【００２７】
そして、図１２（ｃ）に示すように、この膨張した気体によって水銀８は矢印”Ｂ”の方向に移動させられる。
【００２８】
この場合、水銀８は図１２中”ＦＰ１００”及び”ＦＰ１０１”に示す流路部に移動され、電極５と電極６との間が水銀８を介して接続される。
【００２９】
すなわち、電極５と電極６との間は通電状態（ＯＮ状態）、電極６と電極７との間は非通電状態（ＯＦＦ状態）となり、図１２（ａ）と同じ電極の接続状態に戻ることになる。
【００３０】
この結果、電極が形成された微小流路内に水銀が充填され、微小流路の両端の開口部と繋がるヒータ室内のヒータの熱により気体が膨張し、この膨張した気体が水銀を移動させることにより、電極の接続状態を選択することが可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
しかし、図１１等に示す従来例では、水銀と微小流路との間に隙間があることにより、微小流路内の圧力に影響を与えてしまい水銀が常に一定に移動できないといった問題があった。
【００３２】
例えば、従来のリレーの水銀と微小流路との隙間について図１３を用いて説明する。図１３は従来のリレーの微小流路内の水銀と隙間の関係を説明する説明図である。１、２及び８は図１１と同一符号を付してある。
【００３３】
図１３に示すように、図１３中”ＭＦ１０１”に示す微小流路では、水銀８が表面張力によって丸みを帯びることにより、図１３中”ＭＦ１０１”に示す微小流路と水銀８との間に図１３中”ＣＬ１００”、”ＣＬ１０１”、”ＣＬ１０２”及び”ＣＬ１０３”に示す隙間ができてしまう。
【００３４】
このように、水銀と微小流路との間に隙間があることにより、ヒータがヒータ室内の気体を加熱して気体を膨張させ、気体の圧力を加えて水銀を移動させる際に、微小流路及びヒータ室内の圧力に影響を与えてしまい、常に一定の圧力によって水銀を移動させることができない。
【００３５】
このため、水銀と微小流路との間に隙間があり常に一定の圧力によって水銀を移動させられないことにより、確実に電極と電極との間の通電状態を遷移させることができずに電極間を確実に接続できないといった問題があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、電極間を確実に接続することが可能なリレーを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
上記のような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
液体金属を用いたリレーにおいて、断面の形状が連続する曲線である微小流路を有し、この微小流路内に流路方向に沿って複数の電極が形成される電極部と、前記微小流路の一部に充填される液体金属と、気体が封入されるヒータ室と前記気体を加熱するヒータとを有し、前記気体の気圧を前記微小流路の両端から前記液体金属にそれぞれ加える２つのヒータ部とを備えたことにより、電極間を確実に接続することが可能となる。
【００３７】
請求項２記載の発明は、
液体金属を用いたリレーにおいて、断面の形状が連続する曲線である微小流路を有し、この微小流路内に流路方向に沿って複数の電極が形成される電極部と、前記微小流路の一部に充填される液体金属と、微小流路の両端に形成される仕切り部と、気体が封入されるヒータ室と前記気体を加熱するヒータとを有し、前記気体の気圧を前記仕切り部を介して前記微小流路の両端から前記液体金属にそれぞれ加える２つのヒータ部とを備えたことにより、電極間を確実に接続することが可能となる。
【００３８】
請求項３記載の発明は、
請求項１若しくは請求項２記載の発明であるリレーにおいて、
前記電極部が、電極と絶縁体とが複数回積層され積層方向に貫通する前記微小流路が形成されることにより、電極間を確実に接続することが可能となる。
【００３９】
請求項４記載の発明は、
請求項１若しくは請求項２記載の発明であるリレーにおいて、
前記微小流路が、断面の形状の一部が直線であることにより、電極間を確実に接続することが可能となる。
【００４０】
請求項５記載の発明は、
請求項１若しくは請求項２記載の発明であるリレーにおいて、
前記液体金属が、水銀、ＧａＩｎ若しくはＧａＩｎＳｎであることにより、電極間を確実に接続することが可能となる。
【００４１】
請求項６記載の発明は、
液体金属を用いたリレーの製造方法であって、
電極層と絶縁層とを複数回積層し積層方向に断面の形状が連続する曲線である微小流路を形成して電極部を製造する第１の工程と、溝を有する基板、ヒータ及び微小孔を有する基板とを順次積層してヒータ部を製造する第２の工程と、前記微小流路の一部に液体金属を充填し、前記微小流路の両端の開口部と２つの前記ヒータ部の前記微小孔をそれぞれ繋いで２つの前記ヒータ部内に気体を封入する第３の工程とから成ることにより、電極間を確実に接続することが可能となる。
【００４２】
請求項７記載の発明は、
請求項６記載の発明であるリレーの製造方法であって、
前記第１乃至第３の工程において複数個のリレーを一体化して製造した後に、個々のリレーを切り出すことにより、電極間を確実に接続することが可能となる。
【００４３】
請求項８記載の発明は、
請求項６記載の発明であるリレーの製造方法であって、
前記微小流路が、断面の形状の一部が直線であることにより、電極間を確実に接続することが可能となる。
【００４４】
請求項９記載の発明は、
請求項６記載の発明であるリレーの製造方法であって、
前記液体金属が、水銀、ＧａＩｎ若しくはＧａＩｎＳｎであることにより、電極間を確実に接続することが可能となる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば次のような効果がある。
請求項１、２、３、４、５、６、７、８及び請求項９の発明によれば、断面が連続した曲線から成る微小流路を有する電極部の微小流路の流路方向に沿って複数の電極が形成され、液体金属が微小流路内に充填され、ヒータが２つのヒータ室内の気体を加熱してヒータ室内の気体の気圧を微小流路の両端からそれぞれ加えて液体金属を移動させることにより、電極間を確実に接続することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係るリレーの一実施例を示す構成図である。図１（ａ）はリレーの平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ方向からみた側面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。ちなみに、図１に示すリレーはＭＥＭＳ技術によって実現されるリレーである。
【００４７】
９はガラス等の絶縁体である基板、１０は水銀、ＧａＩｎ（ガリウム・インジリウム）、ＧａＩｎＳｎ（ガリウム・インジリウム・スズ）などの液体金属、１１、１２及び１３は炭素、タンタル、モリブデン、タングステンなどの電極、１４及び１５はヒータである。また、基板９、液体金属１０、電極１１、１２及び１３、ヒータ１４及び１５はリレー１００を構成する。
【００４８】
例えば、基板９には断面が円形である図１中”ＭＦ１１０”に示す微小流路及び図１中”ＭＦ１１０”に示す微小流路の両端の開口部と繋がる図１中”ＣＭ１１０”及び”ＣＭ１１１”に示すヒータ室がそれぞれ形成される。
【００４９】
ちなみに、図１中”ＭＦ１１０”に示す微小流路の断面積は、図１中”ＣＭ１１０”及び”ＣＭ１１１”に示すヒータ室の断面積よりもそれぞれ小さく形成される。
【００５０】
図１中”ＭＦ１１０”に示す微小流路の内壁には流路方向に沿って電極１１、１２及び１３がそれぞれ形成される。例えば、図１に示すように、電極１１、１２及び１３は、図１中”ＭＦ１１０”に示す微小流路の内壁に流路方向に沿って所定の間隔にそれぞれ形成される。
【００５１】
また、液体金属１０が図１中”ＭＦ１１０”に示す微小流路内に充填される。そして、電極１１と電極１２との間は液体金属１０を介して接続される。
【００５２】
図１中”ＣＭ１１０”及び”ＣＭ１１１”に示すヒータ室内にはヒータ１４及び１５がそれぞれ設けられると共に、空気や窒素ガスなどの気体（図示せず）が封入される。
【００５３】
また、電極１１、１２及び１３の表面は、例えば液体金属などによりそれぞれ濡れている。
【００５４】
ここで、図１に示す本発明に係るリレーの動作について図２を用いて説明する。図２は本発明に係るリレーの動作を説明する説明図である。１０、１１、１２、１３、１４及び１５は図１と同一符号を付してある。
【００５５】
例えば、図２（ａ）に示すように、液体金属１０は図２中”ＭＦ１１０”に示す微小流路内で液体金属１０を介して電極１１と電極１２との間が接続される位置に配置される。また、電極１２と電極１３との間は接続されていない。
【００５６】
言い換えれば、電極１１と電極１２との間は通電状態（ＯＮ状態）、電極１２と電極１３との間は非通電状態（ＯＦＦ状態）となっている。
【００５７】
図２中”ＣＭ１１０”に示すヒータ室内のヒータ１４へ電力が供給されると、ヒータ１４は図２中”ＣＭ１１０”に示すヒータ室内の気体（図示せず）を加熱する。
【００５８】
図２中”ＣＭ１１０”に示すヒータ室内の気体（図示せず）は、ヒータ１４の熱で膨張する。
【００５９】
そして、図２（ｂ）に示すように、ヒータ１４の熱で膨張した気体により、液体金属１０は矢印”Ａ”の方向に移動させられる。
【００６０】
この場合、液体金属１０は、図２中”ＭＦ１１０”に示す微小流路内で図２中”ＣＭ１１１”に示すヒータ室側に移動させられる。
【００６１】
このため、電極１２と電極１３との間は液体金属１０を介して接続される。言い換えれば、電極１１と電極１２との間は非通電状態（ＯＦＦ状態）、電極１２と電極１３との間は通電状態（ＯＮ状態）となっている。
【００６２】
また、図２中”ＭＦ１１０”に示す微小流路内の気体（図示せず）は、液体金属１０の移動に伴い図２中”ＣＭ１１１”に示すヒータ室に移動させられる。
【００６３】
このように、図２中”ＭＦ１１０”に示す微小流路内の気体（図示せず）が図２中”ＣＭ１１１”に示すヒータ室に移動させられることにより、図２中”ＣＭ１１１”に示すヒータ室内の圧力が上昇する。
【００６４】
次に、ヒータ１４への電力供給が止められ、図２中”ＣＭ１１１”に示すヒータ室内のヒータ１５へ電力が供給されると、図２中”ＣＭ１１０”に示すヒータ室内の膨張していた気体（図示せず）が収縮し、ヒータ１５の熱により図２中”ＣＭ１１１”に示すヒータ室内の気体（図示せず）が膨張する。
【００６５】
そして、図２（ｃ）に示すように、ヒータ１５の熱で膨張した気体により、液体金属１０は矢印”Ｂ”の方向に移動させられる。
【００６６】
この場合、図２中”ＭＦ１１０”に示す微小流路内で液体金属１０は図２中”ＣＭ１１０”に示すヒータ室側に移動させられ、電極１１と電極１２との間が液体金属１０を介して接続される。
【００６７】
すなわち、電極１１と電極１２との間は通電状態（ＯＮ状態）、電極１２と電極１３との間は非通電状態（ＯＦＦ状態）となり、図２（ａ）と同じ電極の接続状態に戻ることになる。
【００６８】
このため、ヒータ１４及び１５の熱で膨張した図２中”ＣＭ１１０”及び”ＣＭ１１１”に示すヒータ室内の気体の気圧を図２中”ＭＦ１１０”に示す微小流路の両端から液体金属１０に加えることにより、液体金属１０を移動させて電極の接続状態を遷移することが可能となる。
【００６９】
また、微小流路の断面が円形であり、液体金属と微小流路との間に隙間が生じないことにより、常に一定の圧力によって液体金属を移動させ、確実に電極と電極との間の通電状態を遷移させることが可能となる。
【００７０】
この結果、電極が形成された微小流路内に液体金属が充填され、ヒータがヒータ室内の気体を加熱してヒータ室内の気体の気圧を微小流路の両端からそれぞれ加えて液体金属を移動させることにより、電極間を確実に接続することが可能となる。
【００７１】
また、電極の表面が液体金属で濡れ、表面張力によって液体金属を所定の位置で維持することにより、ラッチング機構を実現しリレーの消費電力を低減させることが可能となる。
【００７２】
なお、図１等に示す実施例では、電極１１、１２及び１３が内壁に形成されると共に液体金属１０が充填される微小流路が構成されると例示されているが、特にこれに限定されるものではなく、複数の電極及び複数の絶縁体によって形成される微小流路が構成されるものであっても構わない。
【００７３】
例えば、複数の電極及び複数の絶縁体によって形成される微小流路を有するリレーについて図３を用いて説明する。図３は本発明に係るリレーの一実施例を示す構成図である。図３（ａ）はリレーの平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ方向からみた側面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００７４】
図３において１６、２０、２１及び２５は基板、１７、１９、２２及び２４は接着剤、１８及び２３はヒータ、２６、２８及び３０は炭素、タンタル、モリブデン、タングステンなどの電極、２７及び２９は絶縁体、３１は水銀、ＧａＩｎ（ガリウム・インジリウム）、ＧａＩｎＳｎ（ガリウム・インジリウム・スズ）などの液体金属である。
【００７５】
また、ヒータ１８及び２３、液体金属３１、電極２６、２８及び３０、絶縁体２７及び２９、接着剤１７、１９、２２及び２４、基板１６、２０、２１及び２５はリレー１０１を構成する。
【００７６】
１１０は、基板１６、接着剤１７、ヒータ１８、接着剤１９及び基板２０が順次積層されて構成されるヒータ部、１１１は基板２１、接着剤２２、ヒータ２３、接着剤２４及び基板２５が順次積層されて構成されるヒータ部である。
【００７７】
１２０は、電極２６、絶縁体２７、電極２８、絶縁体２９及び電極３０が順次積層されて構成される電極部である。
【００７８】
すなわち、図３に示すように、ヒータ部１１０、１１１及び電極部１２０はリレー１０１を構成することになる。
【００７９】
電極部１２０は、電極２６、絶縁体２７、電極２８、絶縁体２９及び電極３０が積層された方向に貫通された図３中”ＭＦ１１０”に示す微小流路が形成される。図３中”ＭＦ１１０”に示す微小流路内には、液体金属３１が充填される。
【００８０】
電極部１２０の図３中”ＭＦ１１０”に示す微小流路の両端にヒータ部１１０及び１１１がそれぞれ形成される。
【００８１】
ヒータ部１１０及び１１１には、図３中”ＭＦ１１０”に示す微小流路の両端の開口部と繋がると共にヒータ１８及び２３が設けられる図３中”ＣＭ１１０”及び”ＣＭ１１１”に示すヒータ室が形成される。
【００８２】
ちなみに、図３中”ＭＦ１１０”に示す微小流路の口径は、図３中”ＣＭ１１０”及び”ＣＭ１１１”に示すヒータ室の口径よりも小さく形成される。
【００８３】
このように、電極部１２０の液体金属３１が充填された図３中”ＭＦ１１０”に示す微小流路の両端にヒータ部１１０及び１１１が形成され、図３中”ＭＦ１１０”に示す微小流路の両端の開口部と繋がると共にヒータ１８及び２３が設けられる図３中”ＣＭ１１０”及び”ＣＭ１１１”に示すヒータ室とがそれぞれ形成されることにより、リレー１０１が形成される。
【００８４】
また、図３に示す本発明に係るリレーの一実施例の製造方法について図４、図５、図６、図７、図８、図９及び図１０を用いて説明する。
【００８５】
図４〜図１０は本発明に係るリレーの一実施例の製造工程を説明する説明図である。図４（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）及び図１０（ａ）はそれぞれリレーの製造工程の平面図、図４（ｂ）、図５（ｂ）、図６（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ｂ）、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）はそれぞれリレーの製造工程の断面図（図４（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）及び図１０（ａ）のＡ−Ａ断面図）である。
【００８６】
図４〜図１０において３２、３４及び３６は炭素、タンタル、モリブデン、タングステンなどの電極層、３３及び３５は絶縁層、３７、３８、４１及び４４はガラス等の絶縁体である基板、３９、４０、４２及び４５は接着剤、４３及び４６はヒータ、４７、４８、４９は水銀、ＧａＩｎ（ガリウム・インジリウム）、ＧａＩｎＳｎ（ガリウム・インジリウム・スズ）などの液体金属である。また、図９及び図１０において１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７，２８、２９、３０、３１、１１０及び１１１は図１と同一符号を付してある。
【００８７】
まず、図４（ｂ）に示すように、電極層３２上に絶縁層３３が、絶縁層３３上に電極層３４が、電極層３４上に絶縁層３５が、絶縁層３５上に電極層３６がそれぞれ積層される。
【００８８】
そして、電極層３６上に保護膜（図示せず）が形成され、保護膜（図示せず）上であって断面が円形の微小孔を形成する領域には穴があけられる。さらに、電極層３６にアルミナ等の超微粒子を吹き付けて穴あけ加工を行うといったサンドブラスト加工が施されることにより、電極層３２、絶縁層３３、電極層３４、絶縁層３５及び電極層３６が積層された方向に貫通された図４中”ＭＦ１１０”、”ＭＦ１１１”、”ＭＦ１１２”及び”ＭＦ１１３”に示す微小流路がそれぞれ形成される。
【００８９】
このように、電極層３２、絶縁層３３、電極層３４、絶縁層３５及び電極層３６が順次積層され、積層された方向に貫通された図４中”ＭＦ１１０”、”ＭＦ１１１”、”ＭＦ１１２”及び”ＭＦ１１３”に示す微小流路がそれぞれ形成されることにより、電極部１２０が形成される。
【００９０】
次に、別途図示しないが、予め基板３７（基板３８）に断面が円形の複数の微小孔が形成される。そして、基板３７（基板３８）はそれぞれ電極層３２の裏面及び電極層３６の表面にそれぞれ貼り合わされる。
【００９１】
例えば、基板３７（基板３８）上に保護膜（図示せず）が形成され、保護膜（図示せず）上であって断面が円形の微小孔を形成する領域には穴があけられる。そして、基板３７（基板３８）にサンドブラスト加工が施され、断面が円形の複数の微小孔がそれぞれ形成される。
【００９２】
この時、基板３７及び３８の複数の微小孔の口径は、図５中”ＭＦ１１０”、”ＭＦ１１１”、”ＭＦ１１２”及び”ＭＦ１１３”に示す微小流路の口径よりもそれぞれ大きく形成される。
【００９３】
そして、図５に示すように、電極層３２の裏面に図５中”ＭＦ１１０”、”ＭＦ１１１”、”ＭＦ１１２”及び”ＭＦ１１３”に示す微小流路と基板３７に形成される複数の微小孔との断面の中心点が合うように基板３７が接着等によって貼り合わされる。
【００９４】
また、電極層３６の表面に図５中”ＭＦ１１０”、”ＭＦ１１１”、”ＭＦ１１２”及び”ＭＦ１１３”に示す微小流路と基板３８に形成される複数の微小孔との断面の中心点が合うように基板３８が接着等によって貼り合わされる。
【００９５】
次に、図６に示すように、基板３７の裏面及び基板３８の表面に接着剤３９及び接着剤４０がそれぞれ塗布される。
【００９６】
一方、これまでに形成された電極部１２０、基板３７及び３８から一旦離れ、ヒータ部１１０及び１１１の形成される工程について図７、図８及び図９を用いて説明する。
【００９７】
図７に示すように、基板４１（基板４４）上に保護膜（図示せず）が形成され、保護膜（図示せず）上であって断面が円形の微小孔を形成する領域には穴があけられる。そして、基板４１（基板４４）にサンドブラスト加工が施され、断面が円形の複数の溝がそれぞれ形成される。
【００９８】
この時、基板４１（基板４４）の複数の溝の口径は、基板３７（基板３８）に形成される複数の微小孔の口径と同じ大きさに形成される。
【００９９】
また、図７に示すように、基板４１（基板４４）上であって複数の溝が形成されていない領域に接着剤４２（接着剤４５）が塗布される。
【０１００】
そして、図８に示すように、予め形成されたヒータ４３（ヒータ４６）が接着剤４２（接着剤４５）上に設けられる。すなわち、ヒータ４３（ヒータ４６）は接着剤４２（接着剤４５）を介して基板４１（基板４４）と貼り合わされる。
【０１０１】
次に、図９に示すように、液体金属３１、４７、４８及び４９が図９中”ＭＦ１１０”、”ＭＦ１１１”、”ＭＦ１１２”及び”ＭＦ１１３”に示す微小流路に注入されてそれぞれ微小流路内に留まる。
【０１０２】
また、接着剤４２を介して基板４１と貼り合わされたヒータ４３が、接着剤３９を介して基板３７と貼り合わされる。この時、基板３７は、基板４１の溝と基板３７の微小孔との断面の中心点が合うようにヒータ４３と貼り合わされる。
【０１０３】
この場合、基板４１の溝と基板３７の微小孔との断面の中心点を合わせて貼り合わされることにより、基板４１の溝と基板３７の微小孔とによって構成される図９中”ＣＭ１１０”、”ＣＭ１１２”、”ＣＭ１１４”及び”ＣＭ１１６”に示すヒータ室内にヒータ４３が設けられることになる。
【０１０４】
このため、基板４１、ヒータ４３及び基板３７がそれぞれ接着剤４２及び３９を介して貼り合わされることにより、ヒータ部１１０が構成される。
【０１０５】
同様に、接着剤４５を介して基板４４と貼り合わされたヒータ４６が、接着剤４０を介して基板３８と貼り合わされる。この時、基板３８は、基板３８の微小孔と基板４４の溝との断面の中心点が合うようにヒータ４６と貼り合わされる。
【０１０６】
この場合、基板３８の微小孔と基板４４の溝との断面の中心点が合うように貼り合わされることにより、基板３８の微小孔と基板４４の溝とによって構成される図９中”ＣＭ１１１”、”ＣＭ１１３”、”ＣＭ１１５”及び”ＣＭ１１７”に示すヒータ室内にヒータ４６が設けられることになる。
【０１０７】
このため、基板３８、ヒータ４６及び基板４４がそれぞれ接着剤４０及び４５を介して貼り合わされることにより、ヒータ部１１１が構成される。
【０１０８】
また、図９中”ＭＦ１１０”に示す微小流路の両端の開口部は図９中”ＣＭ１１０”及び”ＣＭ１１１”に示すヒータ室と、図９中”ＭＦ１１１”に示す微小流路の両端の開口部は図９中”ＣＭ１１２”及び”ＣＭ１１３”に示すヒータ室とそれぞれ繋がっている。
【０１０９】
さらに、図９中”ＭＦ１１２”に示す微小流路の両端の開口部は図９中”ＣＭ１１４”及び”ＣＭ１１５”に示すヒータ室と、図９中”ＭＦ１１３”に示す微小流路の両端の開口部は図９中”ＣＭ１１６”及び”ＣＭ１１７”に示すヒータ室とそれぞれ繋がっている。
【０１１０】
このように、電極部１２０の液体金属が充填された複数の微小流路の両端にヒータ部１１０及び１１１がそれぞれ形成されることにより、液体金属３１、４７、４８及び４９は図９中”ＭＦ１１０”、”ＭＦ１１１”、”ＭＦ１１２”及び”ＭＦ１１３”に示す微小流路にそれぞれ充填される。
【０１１１】
また、図９中”ＣＭ１１０”、”ＣＭ１１１”、”ＣＭ１１２”、”ＣＭ１１３”、”ＣＭ１１４”、”ＣＭ１１５”、”ＣＭ１１６”及び”ＣＭ１１７”に示すヒータ室内に気体が封入される。
【０１１２】
次に、ヒータ部１１０、電極部１２０及びヒータ部１１１によって形成された基板が、液体金属が充填された微小流路及び微小流路の両端の開口部に繋がる２つのヒータ室を有するリレーが複数個形成されるように、レーザ光を用いたレーザカット、若しくは、ダイジングによって、基板４１、ヒータ４３、基板３７、電極層３２、絶縁層３３、電極層３４、絶縁層３５、電極層３６、基板３８、ヒータ４６及び基板４４が積層された方向にそれぞれ切断される。
【０１１３】
例えば、リレーの断面が図９中”ＣＭ１１１”、”ＣＭ１１３”、”ＣＭ１１５”及び”ＣＭ１１７”に示すヒータ室の断面よりも大きく形成されるように、基板４１、ヒータ４３、基板３７、電極層３２、絶縁層３３、電極層３４、絶縁層３５、電極層３６、基板３８、ヒータ４６及び基板４４が積層された方向にそれぞれ切断される。
【０１１４】
このため、電極部１２０、ヒータ部１１０及び１１１によって形成された基板が切断されて個々のリレーが切り出されることにより、図１０に示すようなリレー１０１が形成される。
【０１１５】
また、図３に示す本発明に係るリレーの動作は、図１に示した動作と同様の動作であるため説明を省略する。
【０１１６】
このように、微小流路の断面が円形に形成されて液体金属と微小流路との間に隙間が生じないことにより、常に一定の圧力によって液体金属を移動させ、確実に電極と電極との間の通電状態を遷移させることが可能となる。
【０１１７】
この結果、複数の電極及び複数の絶縁体により形成された電極部の微小流路内に液体金属が充填され、ヒータがヒータ室内の気体を加熱してヒータ室内の気体の気圧を微小流路の両端からそれぞれ加えて液体金属を移動させることにより、電極間を確実に接続することが可能となる。
【０１１８】
また、電極の表面が液体金属で濡れ、表面張力によって液体金属を所定の位置で維持することにより、ラッチング機構を実現しリレーの消費電力を低減させることが可能となる。
【０１１９】
また、電極層と絶縁層とを複数回積層し、積層方向に断面が円形の微小流路を作成することにより、電極部従来の一般的なＭＥＭＳ技術で作成される薄く細く長い薄膜電極よりも電極の抵抗を小さくすることが可能となる。
【０１２０】
また、電極層と絶縁層とが複数回積層された電極部とヒータ及び微小孔を有する基板と溝が形成される基板とが順次積層されてダイジングなどにより個々のリレーが切り出されてリレーが形成されることにより、電極及びヒータの切り出し面にポゴピンなどの接触子を設けて電源と接続することが可能となる。
【０１２１】
また、図１等に示す実施例では、水銀、ＧａＩｎ、若しくは、ＧａＩｎＳｎなどの液体金属が微小流路に充填されると例示されているが、特にこれに限定されるものではなく、電極間を確実に接続することが可能であればどのような液体金属であっても構わない。
【０１２２】
また、図１等に示す実施例では、電極１１と電極１２、若しくは、電極１２と電極１３といった電極の組が例示されているが、特にこれに限定されるものではなく、電極の組が１個以上から構成されるものであっても構わない。
【０１２３】
また、図１等に示す実施例では、微小流路の断面が円形であると例示されているが、特にこれに限定されるものではなく、微小流路と液体金属との間に隙間が生じないものであれば、微小流路の断面の形状は連続する曲線、若しくは、連続する曲線であってその一部が直線から成る形状であっても構わない。
【０１２４】
また、図１等に示す実施例では、微小流路の内壁面には流路方向に沿って所定の間隔で電極１２、１３及び１４がそれぞれ形成されると例示されているが、特にこれに限定されるものではなく、液体金属３１を介して電極と電極とが接続されるのであれば、電極は微小流路の内壁面の一部分に形成されるものであっても構わない。
【０１２５】
また、図３等に示す実施例では、電極層３２、絶縁層３３、電極層３４、絶縁層３５及び電極層３６にサンドブラスト加工が施されることにより微小流路が形成されると例示されているが、特にこれに限定されるものではなく、超音波加工、レーザ加工によって微小流路が形成されるものであっても構わない。
【０１２６】
また、図３等に示す実施例では、電極層３２、絶縁層３３、電極層３４、絶縁層３５及び電極層３６は接着等により貼り合わされると例示されているが、特にこれに限定されるものではなく、熱圧着、陽極接合及び低融点ガラスを用いた接合等によって貼り合わされるものであっても構わない。
【０１２７】
また、図３等に示す実施例では、ヒータ部１１０は基板３７、ヒータ４３、接着剤３９、４５及び基板４１が順次積層されて構成されると例示されているが、特にこれに限定されるものではなく、接着剤を構成要素としないものであっても構わない。
【０１２８】
また、図３等に示す実施例では、複数個の微小流路を有する電極部が形成され、これらの微小流路の両端とそれぞれ繋がるヒータ室を有するヒータ部が形成され、個々のリレーが切り出されて複数個のリレーが製造されると例示されているが、特にこれに限定されるものではなく、リレーが１個製造されるものであっても構わない。
【０１２９】
また、図３等に示す実施例では、電極部１２０の表面及び裏面に基板３７及び３８をそれぞれ形成し、さらに、基板３７の裏面及び基板３８の表面にヒータ４３及びヒータ４６をそれぞれ形成すると例示されているが、特にこれに限定されるものではなく、予め２つのヒータ部をそれぞれ形成し、その後、電極部の微小流路の開口部の両端と２つのヒータ部の微小孔とをそれぞれ繋いで２つのヒータ部内に気体を封入するように形成するものであっても構わない。
【０１３０】
また、図１等に示す実施例では、図１中”ＭＦ１１０”に示す微小流路及び図１中”ＭＦ１１０”に示す微小流路の両端の開口部と繋がる図１中”ＣＭ１１０”及び”ＣＭ１１１”に示すヒータ室がそれぞれ形成されると例示されているが、特にこれに限定されるものではなく、微小流路の両端にアパーチャ及びメッシュなどで構成される仕切り部がそれぞれ形成されるものであっても構わない。
【０１３１】
この場合、仕切り部の穴径は液体金属が表面張力により入り込むことが出来ない程度に小さく形成される。このため、液体金属が仕切り部に入り込むことが出来ないことにより、液体金属は微小流路内に留まることが可能となる。
【０１３２】
また、図３等に示す実施例では、電極部１２０、ヒータ部１１０及び１１１によって形成された基板から個々のリレーが切り出されてリレー１０１が形成されると例示されているが、特にこれに限定されるものではなく、電極及びヒータがリレーの切り出し面の１つ以上の面に露出するように形成されるものであっても構わない。
【０１３３】
この場合、電極及びヒータがリレーの切り出し面の１つ以上の面に露出するように形成されることにより、電極及びヒータの切り出し面にポゴピンなどの接触子を設けて電源と接続することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明に係るリレーの一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明に係るリレーの動作を説明する説明図である。
【図３】本発明に係るリレーの一実施例を示す構成図である。
【図４】本発明に係るリレーの一実施例の製造工程を説明する説明図である。
【図５】本発明に係るリレーの一実施例の製造工程を説明する説明図である。
【図６】本発明に係るリレーの一実施例の製造工程を説明する説明図である。
【図７】本発明に係るリレーの一実施例の製造工程を説明する説明図である。
【図８】本発明に係るリレーの一実施例の製造工程を説明する説明図である。
【図９】本発明に係るリレーの一実施例の製造工程を説明する説明図である。
【図１０】本発明に係るリレーの一実施例の製造工程を説明する説明図である。
【図１１】従来のリレーの一例を示す平面図及び断面図である。
【図１２】従来のリレーの動作を説明する説明図である。
【図１３】従来のリレーの微小流路内の水銀と隙間の関係を説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１、２、９、１６、２０、２１、２５、３７、３８、４１、４４  基板
３、４、１４、１５、１８、２３、４３、４６  ヒータ
５、６、７、１１、１２、１３、２６、２８、３０  電極
８  水銀
１０、３１、４７、４８、４９  液体金属
２７、２９  絶縁体
１７、１９、２２、２４、３９、４０、４２、４５  接着剤
３２、３４、３６  電極層
３３、３５  絶縁層
１００、１０１  リレー
１１０、１１１  ヒータ部
１２０  電極部
【図１】
2008198523.tif 000003
【図２】
2008198523.tif 000004
【図３】
2008198523.tif 000005
【図４】
2008198523.tif 000006
【図５】
2008198523.tif 000007
【図６】
2008198523.tif 000008
【図７】
2008198523.tif 000009
【図８】
2008198523.tif 000010
【図９】
2008198523.tif 000011
【図１０】
2008198523.tif 000012
【図１１】
2008198523.tif 000013
【図１２】
2008198523.tif 000014
【図１３】
2008198523.tif 000015