(57)【要約】【課題】構造が簡単で、小型かつ安価に、容易に製造することができるとともに、長期間にわたって安定した高い開閉能力と接触信頼性とを確保することができるマイクロリレー、およびこのマイクロリレーを備えた装置を提供する。【解決手段】閉成および／または開離を行う固定接点１３ａ，１４ａおよび可動接点２８に対して、これらを支持する固定基板１０および可動基板２０に突起部１および傾斜面部を有する凹部２を設ける。固定接点１３ａ，１４ａおよび可動接点２８が閉成および／または開離を行うときに、突起部１を傾斜面部で滑らせて、可動接点２８と固定接点１３ａ，１４ａとが接触した状態で互いに摺接させる。【選択図】        図２
2004214135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに閉成および開離を行う、第１の接触面を有する第１の接触部および第２の接触面を有する第２の接触部と、
上記第１の接触部と上記第２の接触部との少なくとも一方に電気的に接続され、上記第１の接触部と上記第２の接触部との閉成により、上記第１の接触部および上記第２の接触部を介して導通する、互いに分離した複数の信号線とを有し、
上記第１の接触部と上記第２の接触部とが閉成されて、上記第１の接触面と上記第２の接触面とが接触するときに、上記第１の接触面と上記第２の接触面とが、互いの面に沿って、ずれ移動を生じるように構成されている
ことを特徴とするマイクロリレー。
【請求項２】
上記第１の接触部を有する第１の基板と、
上記第２の接触部を有する第２の基板とを有し、
上記第１の接触部と上記第２の接触部とが互いに接触可能に対向するように、上記第１の基板および上記第２の基板が配置され、
上記第１の基板における上記第２の基板に対向する側の第１の主面に、上記第１の主面に対して傾きを有する傾斜面部が少なくとも１つ以上設けられ、
上記第２の基板における上記第１の基板に対向する側の第２の主面の第１の基板の傾斜面部に対向する箇所に、上記傾斜面部に当接可能な突起部が設けられ、
上記第１の接触部と上記第２の接触部との接触時に、上記突起部が、上記傾斜面部に当接しつつ滑ることにより上記ずれ移動を生じさせる
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】
上記傾斜面部が、上記第１の主面に対して凹部状に形成された部分からなる
ことを特徴とする請求項２記載のマイクロリレー。
【請求項４】
上記傾斜面部が、上記第１の主面に対して凸部状に形成された部分からなる
ことを特徴とする請求項２記載のマイクロリレー。
【請求項５】
上記突起部における上記第１の基板側の一端が傾斜面を有して形成され、上記突起部の傾斜面が上記傾斜面部に当接可能に構成されている
ことを特徴とする請求項２記載のマイクロリレー。
【請求項６】
上記第１の接触部と上記第２の接触部との閉成が、静電力に基づいた静電駆動により行われる
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７】
請求項１〜６のいずれか１項記載のマイクロリレーを備え、
上記マイクロリレーにより信号の開閉を行う
ことを特徴とするマイクロリレーを備えた装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロリレーおよびマイクロリレーを備えた装置に関し、特に、固定電極と可動電極との間において、固定接点と可動接点とが接離することによりスイッチング素子となるマイクロリレーに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、静電マイクロリレーとして、特許文献１に記載されたものが知られている。この従来技術による静電マイクロリレーを図１０に示す。なお、図１０において、静電マイクロリレーの斜視図を図１０Ａに示し、ｂ−ｂ線に沿った断面図を図１０Ｂに示す。
【０００３】
図１０Ａに示すように、従来技術による静電マイクロリレーは、主に、固定基板２０１と可動基板２０２とから構成されている。
【０００４】
一方の固定基板２０１には、絶縁膜２０３が被覆された固定電極２０４と、２本の信号線２０５とが主に設けられている。これらの信号線２０５は、所定間隔を隔てて設けられており、近接した端部により、一組の固定接点２０６が構成されている。
【０００５】
他方の可動基板２０２は、固定基板２０１に接合させるアンカ２０７により、弾性的に支持されている。また、可動基板２０２における、それぞれの固定電極２０４および固定接点２０６に対応する位置には、それぞれ可動電極２０８および可動接点２０９が形成されている。
【０００６】
この従来技術による静電マイクロリレーは、固定電極２０４と可動電極２０８との間に電圧が印加されることにより、静電引力が生じ、可動基板２０２が固定基板２０１側に引き寄せられ、これによって、可動接点２０９が、可動接点２０９と固定接点２０６とを結ぶ線（図１０Ｂ中、垂直下方）に沿って、それぞれの固定接点２０６と閉成し、２本の信号線２０５を電気的に接続する。
【０００７】
そして、この電圧の印加を終了させて静電引力が消失されると、弾性力の復元力により可動基板２０２を固定基板２０１から離間させて元の状態に復帰させる。さらに、この弾性力により、可動接点２０９が垂直に持ち上げられ、固定接点２０６から開離されて２本の信号線２０５の電気的接続が遮断される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−１１３７９２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術によるマイクロリレーにおいては、次のような問題があった。
【００１０】
すなわち、可動接点２０９と固定接点２０６とは、互いに移動方向（図１０Ｂ中、垂直方向）に接離する。これにより、これらの２つの接点は、常に同じ箇所で接触が行われる。そのため、長時間または多数回の接点開閉が行われると、接点間に異物が生じたり、接点表面に酸化膜が発生したりすることがある。
【００１１】
このような接点間における異物や酸化膜の発生は、接触抵抗の増加や、導通不良の原因となる。これによって、静電マイクロリレーにおける接触抵抗を、長期間にわたって安定させることが困難となっていた。
【００１２】
そこで、本発明者が鋭意検討を行った結果、異物や酸化膜を破壊することにより、安定した接触抵抗を確保する方法を想起した。すなわち、静電マイクロリレーにおける可動接点と固定接点とを強力に接触させて、異物や酸化膜を破壊する方法を想起した。
【００１３】
ところが、本発明者の知見によると、静電マイクロリレーにおける可動接点と固定接点との接触力を増大させると、かえって、粘着や溶着などが発生してしまう。そのため、可動接点２０９を固定接点２０６から確実に開離させるためには、接点閉成時に発生している復帰のための弾性力を大きくする必要が生じる。
【００１４】
さらに、復帰のための弾性力を大きくすると、この大きな弾性力に逆らって接点を確実に閉成させるために、可動電極２０８と固定電極２０４との間に発生させる静電引力を増大する必要が生じてしまう。
【００１５】
そして、この静電引力を増大させるためには、電極間に印加する電圧、すなわち駆動電圧を大きくしたり、対向する電極面積を大きくしたり、電極の間隙寸法を小さくしたり、エレクトレットを用いたりするなどによって対処する必要がある。
【００１６】
ところが、その結果、占有体積の増大を招き、接点耐圧の低下が生じてしまい、構造や製造工程が複雑になり、ひいては製品のコストアップを招来するという問題が生じてしまう。
【００１７】
また、駆動方式も、上述した静電駆動以外に、電磁駆動、熱駆動や圧電駆動などを挙げることができるが、いずれの方式を採用する場合も、上述した異物の破壊や酸化膜の除去などを実現するためには、電流を多く流したり、入力を大きくしたりする方法を採用せざるを得なかった。このような理由により、消費電力が大きくなるのみならず、搭載可能な機器も制限されてしまう。
【００１８】
したがって、この発明の目的は、構造が簡単で、小型かつ安価に、容易に製造することができるとともに、長期間にわたって安定した高い開閉能力と接触信頼性とを確保することが可能なマイクロリレー、およびこのマイクロリレーを備えた装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、
閉成および／または開離を行う少なくとも２つの接点に対して、閉成および／または開離を行う際に、２つの接点を、接触した状態で互いに摺動させる
ことを特徴とするものである。
【００２０】
具体的に、この発明の第１の発明は、
互いに閉成および開離を行う、第１の接触面を有する第１の接触部および第２の接触面を有する第２の接触部と、
第１の接触部と第２の接触部との少なくとも一方に電気的に接続され、第１の接触部と第２の接触部との閉成により、第１の接触部および第２の接触部を介して導通する、互いに分離した複数の信号線とを有し、
第１の接触部と第２の接触部とが閉成されて、第１の接触面と第２の接触面とが接触するときに、第１の接触面と第２の接触面とが、互いの面に沿って、ずれ移動を生じるように構成されている
ことを特徴とするマイクロリレーである。
【００２１】
この第１の発明において、典型的には、第１の接触部と第２の接触部とが開離する際にも、第１の接触面と第２の接触面との間にずれ移動による摺動が生じるように構成されている。
【００２２】
この第１の発明によれば、マイクロリレーにおける接点の閉成時に、第１の接触部と第２の接触部とが接触した状態で、相対的に横ずれを生じさせることができる。そのため、この横ずれによって接点表面の異物や表面の酸化膜を除去することができ、接点表面を清掃する効果、すなわちワイピング効果を得ることができる。これにより、それぞれの接点を常に清浄な面に維持することができ、これらの清浄な面同士が接触するようにできるため、長期間にわたり、高い接触信頼性を得ることができる。
【００２３】
この発明の第２の発明は、
互いに閉成および開離を行う、第１の接触面を有する第１の接触部および第２の接触面を有する第２の接触部と、第１の接触部と第２の接触部の少なくとも一方に電気的に接続され、第１の接触部と第２の接触部との閉成により第１の接触部および第２の接触部を介して導通する、互いに分離した複数の信号線とを有し、第１の接触部と第２の接触部とが閉成されて、第１の接触面と第２の接触面とが接触するとともに、第１の接触面と第２の接触面とが、互いの面に沿って、ずれ移動を生じるように、少なくとも構成されたマイクロリレーにより、信号の開閉を行う
ことを特徴とするマイクロリレー搭載装置である。
【００２４】
この第２の発明によるマイクロリレー搭載装置としては、例えば、マイクロリレーにより、無線電波信号の開閉が行われる無線通信装置と、マイクロリレーにより、測定対象物と測定器との間の信号の開閉が行われる計測装置とを含む。
【００２５】
この発明において、典型的には、第１の接触部を有する第１の基板と、第２の接触部を有する第２の基板とを有し、第１の接触部と第２の接触部とが互いに接触可能に対向するように、第１の基板および第２の基板が配置され、第１の基板における第２の基板に対向する側の第１の主面に、面に対して傾きを有する傾斜面部が少なくとも１つ以上設けられ、第２の基板における第１の基板に対向する側の第２の主面の第１の基板の傾斜面部に対向する箇所に、傾斜面部に当接可能な突起部が設けられ、第１の接触部と第２の接触部との接触時に、突起部が、傾斜面に当接しつつ滑ることにより、横ずれといわれるずれ移動が生じる。
【００２６】
そして、この発明において、典型的には、傾斜面部は、第１の主面に対して凹部状に形成された部分からなる。
【００２７】
また、この発明において、典型的には、傾斜面部が、第１の主面に対して凸部状に形成された部分からなる。
【００２８】
また、この発明において、突起部における第２の基板側の一端が傾斜面に形成され、突起部の傾斜面と傾斜面部とが当接可能に構成されている。
【００２９】
この発明において、第１の基板と第２の基板とは、互いに対向するように配置されている。そして、これらの第１の基板および第２の基板は、第１の基板を固定された固定基板とし、第２の基板を固定基板に対して可動な可動基板とすることが可能であり、反対に、第１の基板を可動基板とし、第２の基板を固定基板とすることも可能である。これとともに、第１の接触部を固定接点とし第２の接触部を可動接点としたり、第２の接触部を固定接点とし第１の接触部を可動接点としたりすることが可能である。
【００３０】
この発明において、典型的には、第１の接触部と第２の接触部との閉成が、静電力に基づいた静電駆動により行われる。すなわち、この発明において、典型的には、マイクロリレーは、静電アクチュエータである。
【００３１】
この場合の構成においては、第１の接触部を、弾性変形する支持部に支持された一方の可動電極の部分とし、第２の接触部を、他方の固定電極の部分として、これらの電極間に電圧を印加して静電引力を発生させると、第１の基板は、支持部から延びる部分が全体的に弾性変形し、第１の接触部が第２の接触部に接触して閉成する。
【００３２】
そして、これらの接点が閉成した後、可動電極が固定電極まで引き込まれて、接点を押さえ込み接触力を得る。このとき、突起部と傾斜面部とが当接し、これらが当接しつつ突起部が傾斜面部を滑ることにより、電極面方向に横ずれが生じる。この横ずれにより、可動接点にも横ずれが生じ、接点接触部でワイピング効果が得られ、接点の表面を清掃する効果が得られる。
【００３３】
また、印加電圧を除去すると、可動基板と固定基板との間に作用する静電引力が消失するため、第１の基板が支持部の弾性力により電圧印加のされる前の状態に戻ろうとする。これに伴って、互いに当接していた接点が横ずれ移動をも復帰させるように引き剥がされ、面に沿った方向にも力が働くため、このときにもワイピング効果が生じ、耐接点粘着性や耐接点溶着性を向上させることができる。
【００３４】
なお、静電駆動のみならず、電磁駆動や熱駆動、圧電駆動の場合においても、微小負荷のまま、この発明による構成を採用することにより、安定した接点開閉動作が得ることができるので、余分な電力消耗を生じることはない。
【００３５】
また、開離時には、第１の基板と第２の基板との間の、閉成時に作用していた閉成力が消失するため、第２の基板は弾性力により開成時の状態に復帰しようとする。その際、当接していた第１の接触部が第２の接触部から開離する。このとき、接触時に横ずれを発生させるために作用していた力は、復元力を有する力であるため、第１の接触部には第２の接触部に対して、開閉方向のみならず横ずれ移動の方向にも復元力が働く。これにより、単に、接点を開閉方向に移動させるだけの場合に比して、接点を開離させる力が大きくなるため、耐接点粘着性や耐接点溶着性を向上させることができ、高い開閉能力が得ることが可能となる。
【００３６】
上述のように構成されたこの発明によるマイクロリレーによれば、第１の接触部と第２の接触部とが閉成され、第１の接触面と第２の接触面とが接触するときに、これらの接触面が互いの面に沿ってずれ移動を生じて、摺動するように構成されていることにより、第１の基板または第２の基板を駆動する際に存在する接触方向の力を、第１の接触面または第２の接触面に平行な方向の力に変換することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
【００３８】
まず、この発明の第１の実施形態によるマイクロリレーについて説明する。この第１の実施形態においては、マイクロリレーとして静電マイクロリレーを例に説明する。図１に、この実施形態による静電マイクロリレーを示す。
【００３９】
図１Ａに示すように、この一実施形態による静電マイクロリレーは、固定基板１０の一面に、可動基板２０を所定の間隔を保って一体化した構成を有している。
【００４０】
図１Ｂに示すように、固定基板１０は、ガラス基板１１の上面に、少なくとも、固定電極１２と、２本の信号線１３，１４とが設けられて構成されている。
【００４１】
固定電極１２の表面は、絶縁膜１６により被覆されている。また、信号線１３，１４は、同一直線上に配置されている。そして、これらの信号線１３，１４の一方の一端部が、所定間隔を隔てた固定接点１３ａ，１４ａを構成している。他方、それぞれの信号線１３，１４の他端部は、接続パッド１２ｂ１，１２ｂ２，１２ｂ３，１２ｂ４に電気的に接続されている。
【００４２】
また、固定電極１２は、信号線１３，１４の周辺の領域に、これを囲むようにして所定の距離を有して設けられている。この固定電極１２は、固定接点１３ａ，１４ａの間を通じて、互いに接続されている。また、この固定電極１２は、信号線１３，１４を伝送する高周波信号のＧＮＤ電極（接地電極）と兼用されることにより、コプレナ構造を構成している。
【００４３】
すなわち、これらの信号線１３，１４に高周波信号を流したときに発生する電気力線は、固定接点１３ａ，１４ａ間のＧＮＤ電極において終端される。これにより、アイソレーション特性を向上させることができる。なお、このアイソレーション特性とは、接点開放時、信号線間における高周波信号の漏れがどの程度存在するのかを示すものである。そして、アイソレーション特性の向上とは、固定接点１３ａ，１４ａ間の高周波信号の漏れの低減を意味する。
【００４４】
他方、可動基板２０は、ほぼ矩形板状のシリコン（Ｓｉ）基板が加工されて、アンカ２１ａ，２１ｂ、第１弾性支持部２２、可動電極２３、第２弾性支持部２４、可動接点部２５が形成されて構成されている。
【００４５】
すなわち、この可動基板２０においては、固定基板１０の上面縁部に接合されるアンカ２１ａ，２１ｂから側方に延在する２本の第１梁部としての第１弾性支持部２２に、可動電極２３が均等に支持されている。
【００４６】
アンカ２１ａ，２１ｂは、互いに可動接点部２５に対してほぼ点対称となる位置に設けられており、固定基板１０の上面における２箇所の位置に、それぞれ立設可能に構成されている。なお、一方のアンカ２１ｂは、固定基板１０の上面に設けられた配線１５ａを介して、接続パッド１５ｂに電気的に接続されている。
【００４７】
また、第１弾性支持部２２は、アンカ２１ａ，２１ｂの上端部が延長された形状に形成されており、アンカ２１ａ，２１ｂから可動基板２０の両側縁部に沿って設けられたスリット２２ａにより形成されている。また、この第１弾性支持部２２は、アンカ２１ａ，２１ｂに比して厚さが小さく、固定基板１０との間において、所定の間隔を有している。
【００４８】
また、可動電極２３は、アンカ２１ａ，２１ｂに対して第１弾性支持部２２の反対側の端部により支持されており、固定電極１２に対して、所定の間隔を持って対向するように配置されている。
【００４９】
これにより、可動電極２３が、固定電極１２と可動電極２３との間に電圧を印加することにより発生する静電引力によって、固定電極１２側に引き寄せられるように構成されている。
【００５０】
また、可動電極２３には、中央部に、一対の連結部からなる第２梁部としての第２弾性支持部２４が形成されている。そして、可動基板２０は、弾性支持された可動電極２３の中央部に、第２弾性支持部２４を介して可動接点部２５が弾性支持されて構成されている。
【００５１】
これらの第２弾性支持部２４および可動接点部２５は、可動基板２０の両端縁部中央から中央部に向かって設けた切欠部２６により切り欠かれた分の残部から構成される。この第２弾性支持部２４は、可動電極２３と可動接点部２５とを連結する幅狭の梁であり、接点閉成時、第１弾性支持部２２よりも大きな弾性力を確保可能に構成されている。
【００５２】
また、可動接点部２５の固定基板１０側の面の中央には、絶縁膜２７を介して可動接点２８が設けられている。この可動接点２８は、固定接点１３ａ，１４ａに対向して、接離可能に設けられている。そして、この可動接点２８が、分離したそれぞれの固定接点１３ａ，１４ａと閉成されて、信号線１３，１４を、互いに電気的に接続するように構成されている。
【００５３】
また、可動電極２３においては、少なくとも信号線１３，１４に対向する部分が切欠部２６により除去されている。したがって、可動電極２３を介した信号線１３，１４間の容量結合が存在しないため、アイソレーション特性を向上させることができる。
【００５４】
また、この第１の実施形態においては、固定電極１２の形成された領域内に、絶縁膜１６の上面から突出したピン状の突起部１が設けられている。この突起部１は、例えば直方体形状や円柱形状や斜面形状を有している。なお、この突起部１は、接点の開成および閉成を妨げない限りにおいて、接点に可能な限り近い位置に設けることが望ましい。
【００５５】
他方、図１Ｂに示すように、可動電極２３側には、固定電極１２の対向面における突起部１の鏡像位置に、窪み状の傾斜面部としての凹部２が形成されている。この窪み状の凹部２の側部は、電極形成面に対して傾斜した傾斜面を有する窪み状に形成されている。ここで、突起部１と凹部２との互いの位置関係を図２Ａに示す。
【００５６】
すなわち、図２Ａに示すように、固定電極１２に形成された突起部１と、可動電極２３に形成された凹部２とは、ほぼ対向する位置に形成されている。また、突起部１は、その上端が、凹部２の開口部分の内側になるとともに、凹部２の窪みの頂点に対してずれた位置になるよう設けられている。
【００５７】
すなわち、固定電極１２と可動電極２３との間に電圧を印加せず、静電引力が発生していない状態では、第１弾性支持部２２は、弾性変形することなく、アンカ２１ａ，２１ｂから水平に延びた状態を維持する。これにより、可動基板２０は、固定基板１０と所定間隔を保って対向する。このとき、可動接点２８は、固定接点１３ａ，１４ａから開離している。また、突起部１は凹部２の斜面部とは当接していない。
【００５８】
その後、それぞれの固定電極１２および可動電極２３の間に電圧を印加することにより、静電引力を発生させると、図２Ｂに示すように、可動基板２０が固定基板１０に吸引され、第２の弾性支持部２４に比して弾性力が小さい第１弾性支持部２２がまず弾性変形する。そして、可動基板２０が固定基板１０に接近し、可動接点２８が固定接点１３ａ，１４ａに接触するとともに、突起部１が凹部２の斜面部に当接する。
【００５９】
続いて、可動電極２３と固定電極１２との間の静電引力により、可動基板２０はさらに固定基板１０に吸引される。その結果、突起部１が凹部２の斜面部を滑り、第１弾性支持部２２および第２弾性支持部２４がたわんで、可動電極２３は固定電極１２に対して水平方向に移動する。これにより、可動接点２８は固定接点１３ａ，１４ａ上を水平方向に摺動する。
【００６０】
そして、図２Ｃに示すように、可動電極２３が固定電極１２を被覆する絶縁膜１６に吸着される。このとき、可動接点２８の摺動は終了し安定した接触状態になる。
【００６１】
すなわち、固定電極１２と可動電極２３とが互いに引き寄せられて可動接点２８と固定接点１３ａ，１４ａが閉成するとき、接点が当接する時点または当接後において、突起部１と凹部２の側部の傾斜面とが当接する。その後、凹部２の傾斜面と突起部１の当接した一端とが相対的に滑り、これによって、可動電極２３全体が横ずれ移動を生じる。
【００６２】
そして、図２Ｃに示すように、突起部１の当接した一端は、凹部２の頂点部分まで滑り続け、最終的に凹部２内に収まる。このように、突起部１が凹部２の頂点部分に向けて滑り続ける間に、可動基板２０側の接点（可動接点２８）と固定基板１０側の接点（固定接点１３ａ，１４ａ）とが接触しつつ、互いに横ずれ移動を生じ、接点押し込み時に可動接点２８が横ずれ移動するため、接点におけるワイピング効果が得られ、接点を清掃する効果を得ることができる。
【００６３】
その後、固定電極１２と可動電極２３との間の印加電圧を除去すると、接点開離力として、第１弾性支持部２２および第２弾性支持部２４の弾性力のみならず、横ずれによるせん断力をも作用する。そして、固定電極１２と可動電極２３とが開離する場合は、図２Ｃに示す状態から、図２Ｂに示す状態を経て、図２Ａに示すように、互いに所定間隔を隔てる位置まで復帰する。
【００６４】
このように、第１弾性支持部２２および第２弾性支持部２４の弾性力のみならず、横ずれによるせん断力も作用することにより、万が一、接点間に粘着や溶着などが発生した場合であっても、開離を確実に行うことが可能となる。
【００６５】
次に、上述した凹部２について図面を参照しつつ説明する。図３に、可動基板２０に形成された凹部２を示す。なお、図３において、可動電極２０を図３Ａに示し、この凹部２の形状の例を図３Ｂおよび図３Ｃに示す。
【００６６】
図３Ａに示すように、凹部２は、可動電極２３のアンカ２１ａ，２１ｂが設けられた側の面に形成されている。そして、この凹部２は、図３Ｂに示すような四角錐状や、図３Ｃに示すような円錐状に形成される。
【００６７】
そして、図３Ｂに示す四角錐形状を形成する４面における電極形成面に対する角度θは、上述したワイピング効果を得るためには、０°より大きく９０°未満（０°＜θ＜９０°）であればよい。
【００６８】
また、後述するこのマイクロリレーの製造プロセスに基づくと、電極形成面に対する角度θは、１５．８０°以上８７．８８°以下（１５．８０°≦θ≦８７．８８°）が望ましい。さらに、上述した突起部１の一端との接触時に滑り性を保ちつつ、このマイクロリレーの駆動力を勘案して突起部１に作用する力をできる限り小さくするために、好適には、４５°±１０°（３５°≦θ≦５５°）がより好ましい。この第１の実施形態においては、製造プロセスの簡便性および加工精度も考慮して、電極形成面に対する上述の角度θが、例えば５４．７°近傍になるように形成されている。
【００６９】
同様に、図３Ｃに示す円錐形状の凹部２の円錐側面における、電極形成面に対する角度θに関しても、四角錐の場合と同様の理由から、典型的には、０°より大きく９０°未満（０°＜θ＜９０°）、好適には、１５．８０°以上８７．８８°以下（１５．８０°≦θ≦８７．８８°）、より好適には、４５°±１０°（３５°≦θ≦５５°）である。なお、図３Ｃに示すように、凹部２の窪みの形状が円錐形状である場合においても、角度θは、凹部２を形成する際のエッチング条件およびエッチングする面の面方位を考慮して決定してもよい。
【００７０】
次に、以上のように構成されたこの第１の実施形態によるマイクロリレーの製造方法について、図面を参照しつつ説明する。図４に、この第１の実施形態によるマイクロリレーの製造プロセスを示す。
【００７１】
すなわち、まず一方の固定基板１０において、図４Ａに示すガラス基板１１に、図４Ｂに示すように、固定電極１２および固定接点１３ａ，１４ａを含む信号線１３，１４を形成する。これとともに、図４中図示省略したプリント配線および接続パッドをそれぞれ形成する。
【００７２】
その後、この固定電極１２上に、絶縁膜１６を形成した後、この絶縁膜１６上の部分に、例えば絶縁体からなる突起部１を形成する。これにより、図４Ｃに示す固定基板１０が形成される。ここで、この絶縁膜１６としては、例えば、比誘電率が３〜４のシリコン酸化（ＳｉＯ２）膜や、比誘電率が７〜８のシリコン窒化（ＳｉＮ，Ｓｉ３Ｎ４）膜などが用いられる。これらの絶縁材料を用いることにより、接点および電極における開閉において、大きな静電引力を得ることができ、接触力を増加させることが可能となる。
【００７３】
他方、可動基板２０においては、図４Ｄに示すように、上面側から、シリコン（Ｓｉ）層３１ａ、酸化シリコン（ＳｉＯ２）層３１ｂ、およびＳｉ層３１ｃが順次積層されたＳＯＩ（Ｓｉ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハの一面に対して、少なくとも凹部２の形成領域に開口を有する、所定のパターン形状のＳｉＯ２層からなるエッチングマスク３２を形成する。なお、エッチングマスクとしては、通常のレジストパターンなどを用いてもよい。
【００７４】
その後、このエッチングマスク３２を用いたウェットエッチング法により、Ｓｉ層３１ｃのエッチングを行う。ここで、このウェットエッチング法においては、エッチング液として、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液が用いられる。
【００７５】
これにより、図４Ｅに示すように、下方側に突出するアンカ２１ａ，２１ｂと、角度θの角度を有する、例えば四角錐形状の凹部２が形成され、接点間ギャップや傾斜面を有する窪みが形成される。ここで、面方位が（１００）のシリコンウェハを用いて、（１１１）の面を異方性ウェットエッチングした場合、もっともエッチング速度が遅くなるため、凹部２を形成する際の傾斜面部の加工精度をもっとも高くすることができる。そして、このときの傾斜角θが５４．７°であるため、この第１の実施形態においては、傾斜角θを５４．７°近傍とするのが好ましい。
【００７６】
また、上述した接点間のずれ移動を好適に生じさせるためには、急峻な傾斜面よりもなだらかな傾斜面を形成するのが望ましい。そこで、異方性ウェットエッチング法により、５４．７°近傍の傾斜面を形成しつつ、自然にエッチングが停止する（１００）面方位のＳｉ層を採用するのが望ましい。
【００７７】
その後、図４Ｆに示すように、ＳＯＩ基板３１の一面の接点間の所定間隔を隔てる領域に、選択的に絶縁膜２７を形成する。その後、この絶縁膜２７上の部分に、可動接点２８を形成する。
【００７８】
次に、図４Ｇに示すように、陽極接合法により、一方のベースとなる可動基板２０と他方の固定基板１０とを、それらの凹部２と突起部１との位置合わせ、および可動接点２８と固定接点１３ａ，１４ａとの位置合わせを行いつつ、接合させて一体化する。
【００７９】
その後、図４Ｈに示すように、ＳＯＩ基板３１の上面を、例えば、水酸化カリウムなどのアルカリエッチング液を用いたウェットエッチング法により、ＳｉＯ２層３１ｂをエッチングストップ層として、エッチングを行うことにより薄膜化する。
【００８０】
次に、フッ素系エッチング液を用いて、ＳｉＯ２層３１ｂを除去することにより、図４Ｉに示すように、Ｓｉ層３１ｃからなる、可動電極２３が形成された可動基板２０を露出させる。
【００８１】
その後、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法などのドライエッチング法により、型抜きエッチングを行う。これにより、切欠部および連結部が形成され、第１弾性支持部２２および第２弾性支持部２４が切り出されて、可動基板２０が完成する。
【００８２】
その後、レーザやカッターを用いたダイシングが行われて、個々のマイクロリレーに裁断され、この第１の実施形態によるマイクロリレーが製造される。
【００８３】
以上説明したように、この第１の実施形態によれば、可動電極２３が固定電極１２に吸着され、接点を押さえ込み、接触力を得るときに、突起部１と凹部２の傾斜面とが当接しつつ突起部１が傾斜面を滑ることにより、可動電極２３がその面方向に横ずれを生じる。このずれ移動により、可動接点にも横ずれが生じ、接点の接触部においてワイピング効果が得られ、接点表面を清掃する効果を得ることができる。
【００８４】
また、印加電圧を除去すると、可動基板２０と固定基板１０との間に作用する静電引力が消失するため、可動基板２０が弾性支持部の弾性力により電圧印加のされる前の状態に戻ろうとする。これに伴って、互いに当接していた接点が横ずれ移動をも復帰させるように引き剥がされ、面に沿った方向にも力が働くため、このときにもワイピング効果が生じ、耐接点粘着性や耐接点溶着性を向上させることができる。
【００８５】
また、静電駆動のみならず、電磁駆動や熱駆動、圧電駆動の場合においても、微小負荷のまま、この発明による構成を採用することにより、安定した接点開閉動作を得ることができるので、余分な電力消耗を生じることがない。
【００８６】
また、開離時には、可動基板２０と固定基板１０との間の、閉成時に作用していた閉成力が消失するため、可動基板２０は弾性力により開成時の状態に復帰しようとする。その際、当接していた可動接点２８が固定接点１３ａ，１４ａから開離する。このとき、接触時に横ずれを発生させるために作用していた力は、復元力を有する力であるため、可動接点２８には、固定接点１３ａ，１４ａに対して、開閉方向のみならず、ずれ移動の方向にも復元力が働く。これにより、単に、接点を開閉方向に移動させるだけの場合に比して、可動接点２８を開離させる力が大きくなるため、耐接点粘着性や耐接点溶着性を向上させることができ、高い開閉能力が得ることが可能となる。
【００８７】
次に、この発明の第２の実施形態によるマイクロリレーについて説明する。図５に、この第２の実施形態によるマイクロリレーを示す。
【００８８】
図５に示すように、この第２の実施形態においては、可動基板２０の固定電極１２側に、少なくとも１つ以上の第１の突起部１ａを設けるとともに、これに対向する固定電極１２上に第２の突起部１ｂを設ける。
【００８９】
これらの第１の突起部１ａおよび第２の突起部１ｂは、互いに鏡像関係の位置に設けられている。また、これらの第１の突起部１ａと第２の突起部１ｂとの位置関係は、可動接点２８と固定接点１３ａ，１４ａとの閉成時に、これらの第１の突起部１ａと第２の突起部１ｂとが、互いに傾斜面に当接するように設けられる。この場合、第１の突起部１ａおよび第２の突起部１ｂのうちの少なくとも一方が傾斜面を有する構造であれば良く、両方に互いに接触する傾斜面を設けるようにしてもよい。
【００９０】
そのほかの構成については、第１の実施形態におけると同様であるので、その説明を省略する。そして、この第２の実施形態によれば、接点の閉成時に横ずれ移動を生じる構成にしていることにより、第１の実施形態におけると同様の効果を得ることができる。
【００９１】
次に、この発明の第３の実施形態によるマイクロリレーについて説明する。図６に、この第３の実施形態によるマイクロリレーを示す。
【００９２】
この第３の実施形態においては、可動基板２０の固定電極１２側に、少なくとも１つ以上の突起部１と、その対向する固定基板１０または固定電極１２上に傾斜面を有する凹部２を設ける構造を採用する。
【００９３】
そのほかの構成、すなわち、突起部１と凹部２との位置関係や、凹部２の形状や、閉成および開離の原理や動作については、第１の実施形態におけると同様であるので、その説明を省略する。そして、この第３の実施形態によれば、接点の閉成時に横ずれ移動を生じる構成にしていることにより、第１の実施形態におけると同様の効果を得ることができる。
【００９４】
次に、この発明の第４の実施形態によるマイクロリレーについて説明する。図７に、この第４の実施形態によるマイクロリレーを示す。
【００９５】
この第４の実施形態においては、固定基板１０の可動電極２３側に、２つの突起部１ｃ，１ｄと、対向する可動基板２０または可動電極２３上に、これらの突起部１ｃ，１ｄに対して、鏡像関係の位置に、それぞれ傾斜面部を有する凹部２ａ，２ｂを設ける構造を採用する。
【００９６】
そのほかの構成、すなわち、突起部１と凹部２との位置関係や、凹部２の形状や、閉成および開離の原理や動作については、第１の実施形態におけると同様であるので、その説明を省略する。そして、この第４の実施形態によれば、第１の実施形態におけると同様の効果を得ることができるのみならず、２つの突起部１ｃ，１ｄと、これに対応する２つの凹部２ａ，２ｂとをそれぞれ設けていることにより、横ずれ移動を生じさせる力を大きくすることができる。そのため、第１の実施形態によるマイクロリレーに比して、せん断力を大きくすることができるので、接点押し込み時に生じる可動接点２８の横ずれ移動に作用する力を大きくすることができ、可動接点２８と固定接点１３ａ，１４ａとの閉成時におけるワイピング効果、すなわち接点の清掃効果をより向上させることが可能となるとともに、接点間に粘着や溶着などが発生した場合であっても、確実に開離を行うことが可能となる。
【００９７】
次に、第５の実施形態において、この発明によるマイクロリレーを備えた装置について説明する。この第５の実施形態によるマイクロリレー搭載装置の例として、図８に無線通信機を示し、図９に計測器を示す。
【００９８】
すなわち、この発明によるマイクロリレーは、その構造特性により、直流（ＤＣ）から高周波信号までを、低損失で良好に伝達する特性を得ることができる。
【００９９】
そこで、これらの特性を活用して、図８に示すように、この発明によるマイクロリレー１００は、例えば、無線通信機４０において、内部処理回路４１と送受信アンテナ４２との間に接続して設けられる。そして、マイクロリレー１００を、送受信アンテナ４２から高周波信号を受け取って内部処理回路４１に供給したり、内部処理回路４１から送受信アンテナ４２に信号を供給したりする箇所に用いて、アンテナスイッチとして利用することが可能である。
【０１００】
このように、この発明によるマイクロリレー１００をアンテナスイッチとして採用することにより、従来の素子に比して損失を低減することができるので、内部回路に用いられる増幅器などへの負担を低減させることが可能となる。
【０１０１】
また、図９に示すように、計測器５０においては、マイクロリレー１００を、内部処理回路５１から測定対象物５２に至る、それぞれの信号線の途中に接続する。このように、この発明によるマイクロリレー１００を、計測器５０の測定対象物５２と内部処理回路５１との間の信号の出力・供給用リレーとして用いることにより、低損失の伝達特性により従来技術によるスイッチング素子に比して、精度よく信号の伝達を実行することが可能となる。
【０１０２】
また、上述した無線通信機４０や計測器５０においては、複数個の伝達素子が使用されることが多い。そのため、小型、低消費電力であることにより、スペース効率やエネルギー消費効率の観点においても大きな利点を得ることが可能となる。
【０１０３】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０１０４】
例えば、上述の実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
【０１０５】
例えば上述の第１〜第４の実施形態においては、この発明を、静電マイクロリレー（静電アクチュエータ）に適用する例について説明したが、必ずしも静電アクチュエータに限定するものではなく、この発明を、圧電アクチュエータや、熱アクチュエータ、電磁アクチュエータに適用することも可能である。
【０１０６】
また、例えば上述した第１の実施形態においては、固定基板の支持基体としてガラス基板を用いているが、必ずしもガラス基板に限るものではなく、少なくとも一主面が、絶縁膜などにより被覆された単結晶シリコン基板を用いることも可能である。
【０１０７】
また、上述した第１の実施形態においては、可動基板２０を構成するＳｉ層３１ｃとして、（１００）面方位のＳｉ層を採用しているが、そのほかの面方位のＳｉ層を採用することも可能である。
【０１０８】
また、上述の第１の実施形態によるマイクロリレーの製造方法においては、凹部２を、ウェットエッチング法により形成した４角錐形状の窪みとしているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、ドライエッチング法によって容易に形成可能な、図３Ｃに示すような、円錐形状の窪みにすることも可能である。このように、凹部２を円錐形状の窪みから形成することにより、対面する突起部１とのアライメントずれを低減することができ、ワイピング効果をより効果的に得ることができる。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の第１の発明によれば、閉成および／または開離を行う少なくとも２つの接点に対して、閉成および／または開離を行う際に、２つの接点を、接触した状態で互いに摺接させるようにしていることにより、簡単な構成で大型化することなく、容易に接触信頼性を向上させることができる。
【０１１０】
また、この発明の第２の発明によれば、この発明によるマイクロリレーを無線通信機や、計測器などの、外部信号と内部回路との伝達素子として用いることにより、マイクロリレー搭載装置を、長期間に渡り安定したスイッチング機能を維持することができ、信号を長期間に渡って信頼性を維持しつつ安定して開閉することができる装置として提供することができ、これらの装置において、低損失かつ小型で、低消費電力による高効率化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態によるマイクロリレーを示す斜視図である。
【図２】この発明の第１の実施形態によるマイクロリレーの動作を示す断面図である。
【図３】この発明の第１の実施形態によるマイクロリレーの可動電極側に設けられる可動基板およびこれに形成される凹部を示す斜視図である。
【図４】この発明の第１の実施形態によるマイクロリレーの製造方法を説明するための断面図である。
【図５】この発明の第２の実施形態によるマイクロリレーを示す斜視図である。
【図６】この発明の第３の実施形態によるマイクロリレーを示す斜視図である。
【図７】この発明の第４の実施形態によるマイクロリレーを示す斜視図である。
【図８】この発明の第５の実施形態によるマイクロリレー搭載装置の一例としての無線通信機を示すブロック図である。
【図９】この発明の第５の実施形態によるマイクロリレー搭載装置の一例としての計測器を示すブロック図である。
【図１０】従来技術によるマイクロリレーを示す斜視図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  突起部
２，２ａ，２ｂ  凹部
１０  固定基板
１１  ガラス基板
１２  固定電極
１２ｂ１，１２ｂ２，１２ｂ３，１２ｂ４，１５ｂ  接続パッド
１３，１４  信号線
１３ａ，１４ａ  固定接点
１５ａ  配線
１６，２７  絶縁膜
２０  可動基板
２１ａ，２１ｂ  アンカ
２２  第１弾性支持部
２２ａ  スリット
２３  可動電極
２４  第２弾性支持部
２５  可動接点部
２６  切欠部
２８  可動接点
３１  ＳＯＩ基板
３１ａ，３１ｃ  シリコン層
３１ｂ  シリコン酸化層
３２  エッチングマスク
４０  無線通信機
４１，５１  内部処理回路
４２  送受信アンテナ
５０  計測器
５２  測定対象物
１００  マイクロリレー
【図１】
2004214135.tif 000003
【図２】
2004214135.tif 000004
【図３】
2004214135.tif 000005
【図４】
2004214135.tif 000006
【図５】
2004214135.tif 000007
【図６】
2004214135.tif 000008
【図７】
2004214135.tif 000009
【図８】
2004214135.tif 000010
【図９】
2004214135.tif 000011
【図１０】
2004214135.tif 000012