(57)【要約】【課題】アーマチュア部及び磁性体の反りを低減することのできるマイクロリレーを提供する。【解決手段】矩形枠状のフレーム部３１及びフレーム部３１に対して揺動可能なアーマチュア部３０を有するアーマチュアブロック３と、アーマチュア部３０の磁性体保持部３０ａに結合した磁性体３２と、磁性体３２を吸引することでアーマチュア部３０を揺動させる電磁石装置２と、電磁石装置２を収納するとともにアーマチュアブロック３のフレーム部３１に結合するボディ１と、磁性体保持部３０ａの磁性体３２が結合される面と反対側の面に接合される補強部材５とを備え、補強部材５をその長手方向の長さが短手方向の長さよりも長くなるように形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルへの励磁電流に応じて電磁力を発生する電磁石装置と、電磁石装置を収納する収納部が設けられ且つ厚み方向の一表面側に固定接点が設けられたボディと、ボディの前記一表面に結合される枠状のフレーム部及びフレーム部に揺動自在に支持されるアーマチュア部及びアーマチュア部に結合されて電磁石装置の電磁力によって吸引される磁性体及びアーマチュア部が揺動した際に固定接点と接離する可動接点を有するアーマチュアブロックとを備え、アーマチュア部のボディと対向する一面には、ボディに当接し且つアーマチュア部が揺動する際の支点となる支点突起が設けられ、アーマチュア部の前記一面と反対側の面においてアーマチュア部に接合される補強部材を備えたマイクロリレーであって、前記補強部材は、アーマチュア部の揺動する軸と直交する方向の長さがアーマチュア部の揺動する軸方向の長さよりも長く形成されたことを特徴とするマイクロリレー。
【請求項２】
前記補強部材は、アーマチュア部の揺動する軸と直交する方向における両端部で接合されることを特徴とする請求項１記載のマイクロリレー。
【請求項３】
前記補強部材は、略多角形状であって、各角部の近傍において接合されることを特徴とする請求項１記載のマイクロリレー。
【請求項４】
前記補強部材は、アーマチュア部の揺動する軸と直交する方向における略中央部で且つアーマチュア部の揺動する軸方向における両端部で接合されることを特徴とする請求項２又は３記載のマイクロリレー。
【請求項５】
前記磁性体は、略矩形状であって、各角部を切り欠いて形成されることを特徴とする請求項２又は４記載のマイクロリレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロリレーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体プロセスを用いて製造されるマイクロリレーとして、電磁石装置を備え、磁性体が取り付けられ且つ可動接点が設けられたアーマチュア部を電磁石装置の磁力によって駆動することにより可動接点を固定接点に離接させる電磁式のマイクロリレーが提供されており、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。この従来例は、図７に示すように、矩形枠状のフレーム部３１及びフレーム部３１に対して揺動可能なアーマチュア部３０を有するアーマチュアブロック３と、アーマチュア部３０に結合した磁性体３２と、磁性体３２を吸引することでアーマチュア部３０を揺動させる電磁石装置２と、電磁石装置２を収納するとともにアーマチュアブロック３のフレーム部３１に結合するボディ１とを備える。尚、以下の説明では図７における上下を上下方向と定めるものとする。
【０００３】
ボディ１は、ボディ本体１ａと、ボディ本体１ａの上面に結合する薄膜１ｂとから成る。ボディ本体１ａは、ガラスから成る略直方体形状であって、四隅の近傍にはそれぞれスルーホール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが厚み方向に貫設されている。各スルーホール１０ａ〜１０ｄには、それぞれ内面に導電膜１１ａ〜１１ｄを設けてある。各導電膜１１ａ〜１１ｄは、それぞれ例えばクロム、チタン、白金、コバルト、ニッケル、銅、金、又はこれらの合金から成り、めっき、蒸着、スパッタリング等により形成されている。各スルーホール１０ａ〜１０ｄの厚み方向における両端の開口部周辺には、それぞれ導電膜１１ａ〜１１ｄに電気的に接続されたランド１２が設けられ、ボディ１の下面側の各ランド１２には、それぞれプリント配線板（図示せず）への表面実装に用いられるバンプ１３が設けられている。各バンプ１３は、それぞれ例えば金、銀、銅、はんだ等の導電性材料から成り、スルーホール１０ａ〜１０ｄを塞ぐ形でランド１２に載せられ、熱溶着によって結合されている。
【０００４】
ボディ本体１ａの上面には、それぞれランド１２と一対一に電気的に接続された２対の固定接点１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂが設けられている。これら固定接点１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂは、それぞれ例えばクロム、チタン、白金、コバルト、ニッケル、銅、金、又はこれらの合金から成る。
【０００５】
ボディ本体１ａの中央部には、略十字型の貫通穴１６が厚み方向に貫設されており、該貫通穴１６の開口を覆う形で薄膜１ｂがボディ本体１ａの上面に接合されている。薄膜１ｂはシリコン又はガラスから成り、エッチング又は研磨によって５〜５０μｍ程度、好ましくは２０μｍ程度の厚さ寸法に形成されている。薄膜１ｂの下側には、電磁石装置２が収納される収納部１８が形成されている。貫通穴１６の内面は、上方に向かって貫通穴１６の断面積が徐々に小さくなるように傾斜しており、電磁石装置２を収納し易くしている。
【０００６】
電磁石装置２は、ヨーク２０と、永久磁石２１と、コイル２２ａ，２２ｂと、基板２３とから成る。ヨーク２０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り、略矩形状の中央片２０ａの長手方向の両端から、略矩形状の脚片２０ｂ，２０ｃがそれぞれ上方に立ち上がった略コ字状に形成されている。永久磁石２１は略直方体形状であって、互いに背向する磁極面が互いに異なる極となるように着磁されている。永久磁石２１は、ヨーク２０の中央片２０ａの上面の略中央に一方の磁極面を当接させて取り付けられており、他方の磁極面は脚片２０ｂ，２０ｃの先端面と略面一となっている。コイル２２ａ，２２ｂは、それぞれ脚片２０ｂ，２０ｃと永久磁石２１との間で中央片２０ａに直接巻回されている。基板２３は略矩形状であり、長手方向をヨーク２０の中央片２０ａの長手方向に直交させる向きで中央片２０ａの下面に接合されている。基板２３の下面の長手方向の両端部には、それぞれ導電膜（図示せず）が設けられ、該導電膜にコイル２２ａ，２２ｂの両端がそれぞれ電気的に接続されている。また、各導電膜上には、それぞれプリント配線板への表面実装に用いられるバンプ（図示せず）が設けられている。電磁石装置２は、ヨーク２０の中央片２０ａの長手方向とボディ１の長手方向とを一致させて収納部１８に収納され、電磁石装置２と収納部１８の内面との間に合成樹脂（図示せず）を充填することでボディ１に保持されている。
【０００７】
アーマチュアブロック３は、５０〜３００μｍ程度、好ましくは２００μｍ程度の厚さ寸法を有するシリコン基板をエッチングして形成され、アーマチュア部３０と、アーマチュア部３０の全周を包囲してアーマチュア部３０を支持するフレーム部３１とを一体に備える。アーマチュア部３０の下面には、図８に示すように略矩形状の磁性体３２が接合される。
【０００８】
アーマチュア部３０は、図７，８に示すように、下面（図８における上面）に磁性体３２が接合される略矩形状の磁性体保持部３０ａと、下面に可動接点３３ａ，３３ｂが固着される可動接点部３０ｂとから成る。可動接点部３０ｂは、磁性体保持部３０ａの長手方向の両側において、弾性を有する連結部３４を介して磁性体保持部３０ａに支持されている。磁性体保持部３０ａは、短手方向の両側が、弾性を有する弾性部３５を介してフレーム部３１に支持されている。弾性部３５は、磁性体保持部３０ａの短手方向の両側に２個ずつ計４個設けられている。弾性部３５は、それぞれ一端が磁性体保持部３０ａの短手方向の端面に連結されるとともに他端がフレーム部３１の内周面に連結されている。尚、弾性部３５は、その厚み寸法をフレーム部３５の厚み寸法よりも小さくしている。
【０００９】
磁性体保持部３０ａの長手方向の略中央部であって短手方向の両端には、それぞれ延設部３６を磁性体保持部３０ａの短手方向へ突設してあり、各延設部３６の先端にはそれぞれ凸部３６ａを突設している。更に、フレーム部３１の内周面において延設部３６の先端面に対向する各部には、それぞれ延設部３７が内側へ突設され、各延設部３７の先端面にはそれぞれ磁性体保持部３０ａの凸部３６ａが挿入される凹部３７ａを設けてある。而して、凸部３６ａが凹部３７ａ内に位置することにより、フレーム部３１に対するアーマチュア部３０の移動が制限される。また、延設部３６の下面には、それぞれ支点突起３６ｂが下方へ突設されている。更に、磁性体保持部３０ａの四隅には、それぞれ第二の延設部３８が延設されており、各第二の延設部３８の下面には、それぞれ突起３８ａが下方へ突設されている。尚、アーマチュア部３０は、厚み寸法がフレーム部３１の厚み寸法よりも小さくなるように形成され、突起３８ａの下面及び磁性体３２の下面がフレーム部３１の下面よりも上側に位置するようになっている。
【００１０】
磁性体３２は、電磁軟鉄、電磁ステンレス、パーマロイ、フェライトなどの磁性材料を機械加工して形成され、例えば、その上面と磁性体保持部３０ａの下面との間に低融点ガラスを介在させた状態で加熱して低融点ガラスを溶融させた後、冷却することで磁性体保持部３０ａの下面に結合される。
【００１１】
アーマチュア部３０には、図８に示すように、長手方向の略中央部において２つの結合穴３９が短手方向に沿って貫設されており、また、該結合穴３９の上側の開口を覆うように補強部材５が結合されている。補強部材５は、長手方向がアーマチュア部３０の揺動軸に沿った細長い形状に形成されており、磁性体３２との間でアーマチュア部３０の磁性体保持部３０ａを挟み、アーマチュア部３０に接合するとともに結合穴３９を介して磁性体３２と接合することで、磁性体３２をアーマチュア部３０に保持する。また、補強部材５は、その長手方向の両端部がそれぞれ延設部３６の上面に当接している。而して、補強部材５は、支点突起３６ｂの突出方向である下方から見て支点突起３６ｂに重なる範囲と重ならない範囲とでアーマチュア部３０に当接することでアーマチュア部３０を補強している。
【００１２】
アーマチュアブロック３は、例えばフレーム部３１の下面がボディ１の上面に陽極接合されることによってボディ１に結合される。ここにおいて、支点突起３６ｂはボディ１の上面に当接し、アーマチュア部３０は支点突起３６ｂを支点として支点突起３６ｂ同士を結ぶ直線を軸（以下、「揺動軸」と呼ぶ）とする揺動が可能となっている。また、各可動接点３３ａ，３３ｂはそれぞれ１組の固定接点１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂに対向し、突起３８ａの先端面はボディ１の上面に離間して対向する。更に、磁性体３２は、上方から見てアーマチュア部３０の揺動軸を挟んで互いに異なる側に位置する各部が、互いに異なる脚片２０ｂ，２０ｃの先端面に対しそれぞれ薄膜１ｂを挟んで対向する。
【００１３】
アーマチュアブロック３の上側は、例えばパイレックス（登録商標）のような耐熱ガラスから成る略直方体状のカバー４によって覆われる。カバー４は、例えば陽極接合によってフレーム部３１の上面に接合され、カバー４の下面には、アーマチュア部３０の可動範囲を確保するための凹部（図示せず）が設けられている。
【００１４】
以下、上記のマイクロリレーの動作を説明する。コイル２２ａ，２２ｂに通電すると、磁性体３２が通電方向に応じた一方の脚片２０ｂに吸引され、アーマチュア部３０は、支点突起３６ｂを支点として揺動し、一方の可動接点３３ａを一対の固定接点１４ａ，１４ｂに接触導通させる。ここにおいて、固定接点１４ａ，１４ｂ間は可動接点３３ａを介して電気的に接続される。このとき、可動接点３３ａの固定接点１４ａ，１４ｂに対する接触圧は連結部３４の弾性により適度に保たれている。また、突起３８ａがボディ１の上面に当接することにより、アーマチュア部３０の可動範囲が制限され、磁性体３２と薄膜１ｂとの接触による破損が防止されている。コイル２２ａ，２２ｂへの通電を停止すると、永久磁石２１→磁性体３２→脚片２０ｂ→永久磁石２１という閉磁路を通る磁束により、アーマチュア部３０の姿勢は維持される。
【００１５】
次に、コイル２２ａ，２２ｂへの通電方向を逆にすると、弾性部３５の弾性力と、磁性体３２が他方の脚片２０ｃに吸引される力とにより、アーマチュア部３０は、支点突起３６ｂを支点として上記とは反対側へ揺動し、他方の可動接点３３ｂを別の一対の固定接点１５ａ，１５ｂに接触導通させる。ここにおいて、固定接点１５ａ，１５ｂ間は可動接点３３ｂを介して電気的に接続される。コイル２２ａ，２２ｂへの通電を停止すると、永久磁石２１→磁性体３２→脚片２０ｃ→永久磁石２１という閉磁路を通る磁束により、アーマチュア部３０の姿勢は維持される。
【特許文献１】特開２００６−２１００６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記従来例では、アーマチュア部３０の長手方向における略中央部を補強部材５と磁性体３２とで挟持しているので、アーマチュア部３０及び磁性体３２各々の長手方向の両端部が反ることでアーマチュア部３０と磁性体３２との間に隙間が生じてしまい、接点の開閉能力に影響を与える虞があった。
【００１７】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、アーマチュア部及び磁性体の反りを低減することのできるマイクロリレーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、コイルへの励磁電流に応じて電磁力を発生する電磁石装置と、電磁石装置を収納する収納部が設けられ且つ厚み方向の一表面側に固定接点が設けられたボディと、ボディの前記一表面に結合される枠状のフレーム部及びフレーム部に揺動自在に支持されるアーマチュア部及びアーマチュア部に結合されて電磁石装置の電磁力によって吸引される磁性体及びアーマチュア部が揺動した際に固定接点と接離する可動接点を有するアーマチュアブロックとを備え、アーマチュア部のボディと対向する一面には、ボディに当接し且つアーマチュア部が揺動する際の支点となる支点突起が設けられ、アーマチュア部の前記一面と反対側の面においてアーマチュア部に接合される補強部材を備えたマイクロリレーであって、前記補強部材は、アーマチュア部の揺動する軸と直交する方向の長さがアーマチュア部の揺動する軸方向の長さよりも長く形成されたことを特徴とする。
【００１９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、補強部材は、アーマチュア部の揺動する軸と直交する方向における両端部で接合されることを特徴とする。
【００２０】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、補強部材は、略多角形状であって、各角部の近傍において接合されることを特徴とする。
【００２１】
請求項４の発明は、請求項２又は３の発明において、補強部材は、アーマチュア部の揺動する軸と直交する方向における略中央部で且つアーマチュア部の揺動する軸方向における両端部で接合されることを特徴とする。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項２又は４の発明において、磁性体は、略矩形状であって、各角部を切り欠いて形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明によれば、補強部材をアーマチュア部の揺動する軸と直交する方向の長さがアーマチュア部の揺動する軸方向の長さよりも長くなるように形成したので、アーマチュア部の前記直交方向における強度を高めることができ、したがってアーマチュア部の前記直交方向における両端部の反りを低減することができる。
【００２４】
請求項２の発明によれば、補強部材を前記直交方向における両端部で接合したので、アーマチュア部の前記直交方向における両端部の反りを低減することができる。
【００２５】
請求項３の発明によれば、補強部材が略多角形状であって、補強部材の各角部の近傍において接合したので、アーマチュア部の前記直交方向における両端部の反りを低減するとともに、各角部での反りを低減することができる。
【００２６】
請求項４の発明によれば、補強部材を前記直交方向における略中央部で且つ前記軸方向における両端部で接合したので、補強部材の前記直交方向における略中央部の変形を防止することができる。
【００２７】
請求項５の発明によれば、磁性体が略矩形状であって、磁性体の各角部を切り欠いて形成したので、磁性体が変形した際に角部が突出するのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係るマイクロリレーの各実施形態について図面を用いて説明する。但し、各実施形態の基本的構成は従来例と共通であるので、従来例と共通する部位には同一の符号を付して説明を省略する。また、以下の各実施形態の説明では、図１（ａ）における紙面手前側を上方向、紙面奥側を下方向と定めるものとする。
【００２９】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について図面を用いて説明する。本実施形態はアーマチュアブロック３の補強部材５に特徴があり、図１（ａ）に示すように、従来例の補強部材５と比べて補強部材５の長手方向の長さが長くなるように形成されており、結果として長手方向の長さが短手方向の長さよりも長くなっている。したがって、アーマチュア部３０の磁性体保持部３０ａの長手方向における強度を高めることができるので、磁性体保持部３０の長手方向における両端部の反りを低減することができる。
【００３０】
尚、補強部材５の形状は上記の形状に限定される必要は無く、例えば図１（ｂ）に示すように、補強部材５の長手方向における略中央線上で且つ短手方向における両端部からそれぞれ延設部３６と当接する略三角形状の第一の延設片５ａを延設しても構わない。更には、図１（ｃ）に示すように、補強部材５の長手方向における両端縁からそれぞれ第二の延設部３８と当接する略矩形状の第二の延設片５ｂを延設しても構わない。
【００３１】
ところで、上記の各補強部材５は、何れも磁性体保持部３０ａの長手方向における略中央線上で且つ短手方向における両端部にそれぞれ貫設された結合穴３９を介して磁性体３２と結合されているが、例えば図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、磁性体保持部３０ａの短手方向における略中央線上で且つ長手方向における両端部にそれぞれ結合穴３９を貫設して磁性体３２と補強部材５とを結合するようにしても構わない。この場合、磁性体保持部３０ａだけでなく磁性体３２の長手方向における両端部の反りも低減することができる。但し、このように結合箇所を変更すると、磁性体保持部３０ａ及び磁性体３２の短手方向における両側縁の反りが生じる虞があり、また略中央部での変形が生じる虞がある。
【００３２】
そこで、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、図２（ａ）〜（ｃ）の結合穴３９に加えて磁性体保持部３０ａの長手方向における略中央線上で且つ短手方向における両端部にもそれぞれ結合穴３９を貫設することで、磁性体保持部３０ａ及び磁性体３２の略中央部での変形を防ぐことができる。または、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、磁性体保持部３０ａの四隅にそれぞれ結合穴３９を貫設することで、磁性体保持部３０ａ及び磁性体３２の短手方向における両側縁の反りを低減することができる。しかしながら、前者の場合では、磁性体保持部３０ａ及び磁性体３２の短手方向における両側縁の反りを低減することができず、後者の場合では、磁性体保持部３０ａ及び磁性体３２の略中央部での変形を防ぐことができない。
【００３３】
したがって、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、図４（ａ）〜（ｃ）の結合穴３９に加えて磁性体保持部３０ａの長手方向における略中央線上で且つ短手方向における両端部にもそれぞれ結合穴３９を貫設すれば、磁性体保持部３０ａ及び磁性体３２の長手方向における両端部、短手方向における両側縁、略中央部の各々の反りを低減することができて望ましい。
【００３４】
（実施形態２）
以下、本発明の実施形態２について図面を用いて説明する。本実施形態はアーマチュアブロック３の磁性体３２に特徴があり、図６（ａ）に示すように、磁性体３２が略矩形状に形成されて且つ四隅が略三角形状に切り欠いて形成されている。したがって、磁性体３２が変形する際に磁性体３２の角部が突出するのを防ぐことができる。尚、本実施形態の補強部材５は、実施形態１で示した何れの形状の補強部材５を用いても構わない。また、磁性体３２の四隅を切り欠いているので、磁性体保持部３０ａの結合穴３９は、図６（ｂ）に示すように、磁性体保持部３０ａの短手方向における略中央線上で且つ長手方向の両端部、及び長手方向における略中央線上で且つ短手方向の両端部に各々貫設されるのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るマイクロリレーの実施形態１を示すアーマチュアブロックの上面図で、（ａ）は略矩形状の補強部材を用いた場合を示す図で、（ｂ）は更に第一の延設片を設けた場合を示す図で、（ｃ）は更に第二の延設片を設けた場合を示す図である。
【図２】同上の補強部材の長手方向両端部に結合穴を設けた場合を示すアーマチュアブロックの上面図で、（ａ）は略矩形状の補強部材を用いた場合を示す図で、（ｂ）は更に第一の延設片を設けた場合を示す図で、（ｃ）は更に第二の延設片を設けた場合を示す図である。
【図３】同上の補強部材の長手方向両端部及び長手方向の略中央部に結合穴を設けた場合を示すアーマチュアブロックの上面図で、（ａ）は略矩形状の補強部材を用いた場合を示す図で、（ｂ）は更に第一の延設片を設けた場合を示す図で、（ｃ）は更に第二の延設片を設けた場合を示す図である。
【図４】同上の補強部材の四隅に結合穴を設けた場合を示すアーマチュアブロックの上面図で、（ａ）は略矩形状の補強部材を用いた場合を示す図で、（ｂ）は更に第一の延設片を設けた場合を示す図で、（ｃ）は更に第二の延設片を設けた場合を示す図である。
【図５】同上の補強部材の四隅及び長手方向の略中央部に結合穴を設けた場合を示すアーマチュアブロックの上面図で、（ａ）は略矩形状の補強部材を用いた場合を示す図で、（ｂ）は更に第一の延設片を設けた場合を示す図で、（ｃ）は更に第二の延設片を設けた場合を示す図である。
【図６】本発明に係るマイクロリレーの実施形態２を示す図で、（ａ）は磁性体の斜視図で、（ｂ）はアーマチュアブロックの下面図である。
【図７】従来のマイクロリレーを示す分解斜視図である。
【図８】同上のアーマチュアブロックを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ボディ
２  電磁石装置
３  アーマチュアブロック
３０  アーマチュア部
３１  フレーム部
３２  磁性体
５  補強部材 
【図１】
2008218028.tif 000003
【図２】
2008218028.tif 000004
【図３】
2008218028.tif 000005
【図４】
2008218028.tif 000006
【図５】
2008218028.tif 000007
【図６】
2008218028.tif 000008
【図７】
2008218028.tif 000009
【図８】
2008218028.tif 000010