(57)【要約】【課題】  小型化が容易で、良好な高周波特性が得られる継電器を実現する。【解決手段】  絶縁性を有するベース基板に設けられ第１，第２の信号経路と、ベース基板に設けられこの第１，第２の信号経路の一端に間隔を置いて一端側が対向して配置された第３の信号経路と、第１，第２，第３の信号経路の一端部にそれぞれ設けられた電気接点部と、ベース基板に設けられ電気接点を挟んで設けられた第１，第２の固定電極と、ベース基板にスペーサを介して接合され導電性を有する第１の可動接触片基板と、第１，第２の固定電極と電気接点とに対向しこの第１の可動接触片基板を切欠いて形成され可動接触片基板にトーションバーで支持された可動電極板と、可動電極板にそれぞれ絶縁膜を介して設けられトーションバーを中心とする可動電極板の回動により第１と第３の信号経路あるいは，第２と第３の信号経路の接続をする第１，第２の可動接触片とを有する継電器である。【選択図】                    図１
2005166512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を伝達あるいは切換える継電器において、
絶縁性を有するベース基板に設けられた第１，第２の信号経路と、
前記ベース基板に設けられこの第１，第２の信号経路の一端に間隔を置いて一端側が対向して配置された第３の信号経路と、
前記第１，第２，第３の信号経路の前記一端部にそれぞれ設けられた電気接点部と、
前記ベース基板に設けられ前記電気接点を挟んで設けられた第１，第２の固定電極と、
前記ベース基板にスペーサを介して接合され導電性を有する第１の可動接触片基板と、
前記第１，第２の固定電極と前記電気接点とに対向しこの第１の可動接触片基板を切欠いて形成され前記可動接触片基板にトーションバーで支持された可動電極板と、
この可動電極板にそれぞれ絶縁膜を介して設けられ前記トーションバーを中心とする可動電極板の回動により第１と第３の信号経路あるいは，第２と第３の信号経路の接続をする第１，第２の可動接触片と
を具備したことを特徴とする継電器。
【請求項２】
前記第１の可動接触片基板と前記可動電極板と前記トーションバーとは、シリコン基板あるいはＳＯＩ基板の活性層をエッチング加工して形成されたこと
を特徴とする請求項１記載の継電器。
【請求項３】
前記絶縁膜は酸化シリコン、窒化シリコンあるいはポリイミド膜が使用されたこと
を特徴とする請求項１または請求項２記載の継電器。
【請求項４】
前記第１，第２の可動接触片は、前記絶縁膜上にスパッタリング、蒸着あるいはメッキにより金属を成膜しフォトリソグラフィにより形成されたこと
を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の継電器。
【請求項５】
信号を伝達あるいは切換える継電器において、
絶縁性を有するベース基板に設けられた第１，第２の信号経路と、
前記ベース基板に設けられこの第１，第２の信号経路の一端に間隔を置いて一端側が対向して配置された第３の信号経路と、
前記第１，第２，第３の信号経路の前記一端部にそれぞれ設けられた電気接点部と、
前記ベース基板に設けられ前記電気接点を挟んで設けられた第１，第２の固定電極と、
前記ベース基板にスペーサを介して接合され絶縁性を有する第２の可動接触片基板と、
前記第１，第２の固定電極と前記電気接点とに対向しこの第２の可動接触片基板を切欠いて形成され前記可動接触片基板にトーションバーで支持された可動絶縁板と、
この可動絶縁板にそれぞれ設けられ前記トーションバーを中心とする可動絶縁板の回動により第１と第３の信号経路あるいは，第２と第３の信号経路の接続をする第３，第４の可動接触片と、
前記第１，第２の固定電極に対向して前記可動絶縁板に設けられた第１，第２の可動電極と
を具備したことを特徴とする継電器。
【請求項６】
前記第２の可動接触片基板は、ガラス基板あるいは酸化シリコン、窒化シリコンの絶縁膜を成膜したシリコン基板が使用されたこと
を特徴とする請求項５記載の継電器。
【請求項７】
前記第２の可動接触片基板と前記可動絶縁板と前記トーションバーとは、ガラス基板あるいは酸化シリコン、窒化シリコンの絶縁膜を成膜したシリコン基板をエッチング加工して形成されたこと
を特徴とする請求項５または請求項６記載の継電器。
【請求項８】
前記第２の可動接触片基板の周縁にそれぞれ設けられた第１，第２の取り出し電極と、
この第１，第２の取り出し電極と前記第１，第２の可動電極とをそれぞれトーションバーの上を経由して電気的に接続する第１，第２の接続リードと
を具備したことを特徴とする請求項５乃至請求項７の何れかに記載の継電器。
【請求項９】
前記第３，第４の可動接触片と前記第１，第２の可動電極と前記第１，第２の取り出し電極と前記第１，第２の接続リードとは、同時にまたは別々にスパッタリング、蒸着、メッキにより金属を成膜しフォトリソグラフィにより形成されたこと
を特徴とする請求項５乃至請求項８の何れかに記載の継電器。
【請求項１０】
前記第１，第２，第３の信号経路と前記電気接点と前記第１，第２の固定電極とは、同時にまたは別々にスパッタリング、蒸着あるいはメッキにより、前記ベース基板上に金属を成膜しフォトリソグラフィにより形成されたこと
を特徴とする請求項１乃至請求項９の何れかに記載の継電器。
【請求項１１】
前記電気接点部は、前記第１，第２，第３の信号経路の端部上に電気接点用材が積層されて形成されたこと
を特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の継電器。
【請求項１２】
前記第１，第２，第３の信号経路の両脇に設けられ前記第１，第２，第３の信号経路とＣＰＷ構造を構成するグラウンドパターン
を具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れかに記載の継電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型化が容易で、小消費電力で、良好な高周波特性が得られる継電器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
継電器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。
【非特許文献１】眞野國夫編、リレーハンドブック、森北出版、1992年7月8日発行  第1版第1刷          pp.179〜pp.180、
【０００３】
リレー、特に、高周波リレーでは、インピーダンスマッチングとアイソレーションを考慮した構造設計が重要である。
高周波リレーでは、通常その特性インピーダンスは５０Ω若しくは７５Ωである。
伝送線路が“開”の時のアイソレーション（信号分離）特性を向上させる目的で、高周波リレーでは、通常２点切り接点構造が採用されている。
【０００４】
図８はこのような従来の継電器の一例を示す要部構成説明図である。
図において、１はベース、２は接点ブロックである。
３は接点ブロックに設けられた接点端子である。
４は接点ブロック２に対向して設けられた可動接触片である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような装置においては、構造が複雑となり小型軽量化が困難となる。
【０００６】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、小型化が容易で、良好な高周波特性が得られる継電器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】
【０００７】
このような課題を解決するために、本発明では、請求項１の継電器においては、
信号を伝達あるいは切換える継電器において、
絶縁性を有するベース基板に設けられた第１，第２の信号経路と、前記ベース基板に設けられこの第１，第２の信号経路の一端に間隔を置いて一端側が対向して配置された第３の信号経路と、前記第１，第２，第３の信号経路の前記一端部にそれぞれ設けられた電気接点部と、前記ベース基板に設けられ前記電気接点を挟んで設けられた第１，第２の固定電極と、前記ベース基板にスペーサを介して接合され導電性を有する第１の可動接触片基板と、前記第１，第２の固定電極と前記電気接点とに対向しこの第１の可動接触片基板を切欠いて形成され前記可動接触片基板にトーションバーで支持された可動電極板と、この可動電極板にそれぞれ絶縁膜を介して設けられ前記トーションバーを中心とする可動電極板の回動により第１と第３の信号経路あるいは，第２と第３の信号経路の接続をする第１，第２の可動接触片とを具備したことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２においては、請求項１記載の継電器において、
前記第１の可動接触片基板と前記可動電極板と前記トーションバーとは、シリコン基板あるいはＳＯＩ基板の活性層をエッチング加工して形成されたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３においては、請求項１または請求項２記載の継電器において、
前記絶縁膜は酸化シリコン、窒化シリコンあるいはポリイミド膜が使用されたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４においては、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の継電器において、
前記第１，第２の可動接触片は、前記絶縁膜上にスパッタリング、蒸着あるいはメッキにより金属を成膜しフォトリソグラフィにより形成されたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項５においては、
信号を伝達あるいは切換える継電器において、
絶縁性を有するベース基板に設けられた第１，第２の信号経路と、前記ベース基板に設けられこの第１，第２の信号経路の一端に間隔を置いて一端側が対向して配置された第３の信号経路と、前記第１，第２，第３の信号経路の前記一端部にそれぞれ設けられた電気接点部と、前記ベース基板に設けられ前記電気接点を挟んで設けられた第１，第２の固定電極と、前記ベース基板にスペーサを介して接合され絶縁性を有する第２の可動接触片基板と、前記第１，第２の固定電極と前記電気接点とに対向しこの第２の可動接触片基板を切欠いて形成され前記可動接触片基板にトーションバーで支持された可動絶縁板と、この可動絶縁板にそれぞれ設けられ前記トーションバーを中心とする可動絶縁板の回動により第１と第３の信号経路あるいは，第２と第３の信号経路の接続をする第３，第４の可動接触片と、前記第１，第２の固定電極に対向して前記可動絶縁板に設けられた第１，第２の可動電極とを具備したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項６においては、請求項５記載の継電器において、
前記第２の可動接触片基板は、ガラス基板あるいは酸化シリコン、窒化シリコンの絶縁膜を成膜したシリコン基板が使用されたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項７においては、請求項５または請求項６記載の継電器において、
前記第２の可動接触片基板と前記可動絶縁板と前記トーションバーとは、ガラス基板あるいは酸化シリコン、窒化シリコンの絶縁膜を成膜したシリコン基板をエッチング加工して形成されたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項８においては、請求項５乃至請求項７の何れかに記載の継電器において、
前記第２の可動接触片基板の周縁にそれぞれ設けられた第１，第２の取り出し電極と、この第１，第２の取り出し電極と前記第１，第２の可動電極とをそれぞれトーションバーの上を経由して電気的に接続する第１，第２の接続リードとを具備したことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項９においては、請求項５乃至請求項８の何れかに記載の継電器において、
前記第３，第４の可動接触片と前記第１，第２の可動電極と前記第１，第２の取り出し電極と前記第１，第２の接続リードとは、同時にまたは別々にスパッタリング、蒸着、メッキにより金属を成膜しフォトリソグラフィにより形成されたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項１０においては、請求項１乃至請求項９の何れかに記載の継電器において、
前記第１，第２，第３の信号経路と前記電気接点と前記第１，第２の固定電極とは、同時にまたは別々にスパッタリング、蒸着あるいはメッキにより、前記ベース基板上に金属を成膜しフォトリソグラフィにより形成されたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項１１においては、請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の継電器において、
前記電気接点部は、前記第１，第２，第３の信号経路の端部上に電気接点用材が積層されて形成されたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項１２においては、請求項１乃至請求項１１の何れかに記載の継電器において、
前記第１，第２，第３の信号経路の両脇に設けられ前記第１，第２，第３の信号経路とＣＰＷ(Coplanar Waveguide)構造を構成するグラウンドパターンを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、次のような効果がある。
マイクロマシニング技術を利用でき、小型軽量化出来る継電器が得られる。
静電アクチュエータ技術を利用でき、従来型リレーと比較して構造が単純化でき、安価な継電器が得られる。
【００２０】
静電アクチュエータ技術を利用でき、従来型リレーと比較して消費電力を大幅に削減できる継電器が得られる。従来型リレーの消費電力は、100〜1000ｍＷ程度である。理想的静電アクチュエータでは、電力を消費しない。
【００２１】
接点切換部分を小型化できるため、高周波素子として有利な継電器が得られる。基本的に、高周波素子では、小さいほど特性がよい（素子の大きさが、対象とする信号の波長よりも十分小さい）。動作スピードも向上する継電器が得られる。
【００２２】
電気接点が２点切り構成のため、良好なアイソレーション特性が期待できる継電器が得られる。
信号路にＣＰＷ構造を容易に採用出来、インピーダンスマッチングをとることにより、良好なVSWR特性を実現できる継電器が得られる。
【００２３】
信号路から分岐する配線は、その先端が開放であってもスタブとなり、高周波特性を悪化させる。接点構造を微小化する事により、スタブとなる線長を短くすることが可能になり、特性の周波数依存性が小さくなり、高周波特性が良好な継電器が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、図２，図３は図１の部品説明図である。
図２において、第１，第２の信号経路１２，１３は、絶縁性を有するベース基板１１に設けられている。
【００２５】
第３の信号経路１４は、ベース基板１１に設けられ、第１，第２の信号経路１２，１３の一端に間隔を置いて、一端側が対向して配置されている。
電気接点部１５は、第１，第２，第３の信号経路１２，１３，１４の前記一端部にそれぞれ設けられている。
【００２６】
第１，第２の固定電極１６，１７は、ベース基板１１に設けられ、電気接点１５を挟んで設けられている。
図３に示す如く、第１の可動接触片基板２１は、ベース基板１１にスペーサ３１を介して接合され導電性を有する。
【００２７】
可動電極板２２は、第１，第２の固定電極１６，１７と電気接点１５とに対向し、第１の可動接触片基板２１を切欠いて形成され、可動接触片基板２１にトーションバー２３で支持されている。
第１，第２の可動接触片２４，２５は、可動電極板２２にそれぞれ絶縁膜２６を介して設けられ、トーションバー２３を中心とする可動電極板２２の回動により、第１と第３の信号経路１２，１４あるいは，第２と第３の信号経路１３，１４の接続をする。
【００２８】
この場合は、第１の可動接触片基板２１と可動電極板２２とトーションバー２３とは、シリコン基板あるいはＳＯＩ基板の活性層をエッチング加工して形成されている。
また、絶縁膜２６は酸化シリコン、窒化シリコンあるいはポリイミド膜が使用されている。
【００２９】
また、第１，第２の可動接触片２４，２５は、絶縁膜２６上にスパッタリング、蒸着あるいはメッキにより金属を成膜し、フォトリソグラフィにより形成されている。
また、この場合は、第１，第２，第３の信号経路１２，１３，１４と電気接点１５と第１，第２の固定電極１６，１７とは、同時に、または別々にスパッタリング、蒸着あるいはメッキにより、ベース基板１１上に金属を成膜し、フォトリソグラフィにより形成されている。
【００３０】
また、電気接点部１５は、第１，第２，第３の信号経路１２，１３，１４の端部上に電気接点用材が積層されて形成さている。
【００３１】
以上の構成において、図１に示す如く、ベース基板１１（図２参照）と第１の可動接触片基板２１（図３参照）を、スペーサ３１を挟んで接合する。
その際、これら２つの基板は、電気的に分離されていなければならない。
第１の固定電極１６または第２の固定電極１７の一方と、可動電極板２２の間に電圧を印加する。
【００３２】
電圧が印加された固定電極１６，１７と可動電極板２２とには、静電引力が働き、可動電極板２２を駆動する。
可動電極板２２上に形成された可動接触片２４，２５は、第１の信号経路１２または第２の信号経路１３の一方と、第３の信号経路１４の電気接点を短絡し、閉回路を実現する。
【００３３】
電圧が印加された固定電極１６，１７と可動電極板２２が直接接触（ショート）すると、これら電極間に印加された電圧が低下するため、可動接触片２４，２５がベース基板１１に押し付けられる力が小さくなってしまう。
よって、固定電極１６，１７と可動電極板２２が直接接触しない構造とするか、これら電極板１６，１７，２２の少なくとも一方の表面に、絶縁膜を形成しなければならない。
【００３４】
この結果、
マイクロマシニング技術を利用でき、小型軽量化出来る継電器が得られる。
静電アクチュエータ技術を利用でき、従来型リレーと比較して構造が単純化でき、安価な継電器が得られる。
【００３５】
静電アクチュエータ技術を利用でき、従来型リレーと比較して消費電力を大幅に削減できる継電器が得られる。従来型リレーの消費電力は、100〜1000ｍＷ程度である。理想的静電アクチュエータでは、電力を消費しない。
【００３６】
接点切換部分を小型化できるため、高周波素子として有利な継電器が得られる。基本的に、高周波素子では、小さいほど特性がよい（素子の大きさが、対象とする信号の波長よりも十分小さい）。動作スピードも向上する継電器が得られる。
電気接点が２点切り構成のため、良好なアイソレーション特性が期待できる継電器が得られる。
【００３７】
信号路にＣＰＷ構造を容易に採用出来、インピーダンスマッチングをとることにより、良好なVSWR特性を実現できる継電器が得られる。
信号路から分岐する配線は、その先端が開放であってもスタブとなり、高周波特性を悪化させる。接点構造を微小化する事により、スタブとなる線長を短くすることが可能になり、特性の周波数依存性が小さくなり、高周波特性が良好な継電器が得られる。
【００３８】
図４は本発明の他の実施例の要部構成説明図、図５は図４の部品説明図である。
である。
本実施例においては、第２の可動接触片基板４１は、前記ベース基板１１にスペーサ３１を介して接合され絶縁性を有する。
【００３９】
可動絶縁板４２は、第１，第２の固定電極１６，１７と電気接点１５とに対向し、第２の可動接触片基板４１を切欠いて形成され、可動接触片基板４１にトーションバー４３で支持されている。
【００４０】
第３，第４の可動接触片４４，４５は、可動絶縁板４２にそれぞれ設けられ、トーションバー４３を中心とする可動絶縁板の回動により、第１と第３の信号経路１２，１４あるいは，第２と第３の信号経路１３，１４の接続をする。
第１，第２の可動電極４６，４７は、第１，第２の固定電極１６，１７に対向して、可動絶縁板４２に設けられている。
【００４１】
第１，第２の取り出し電極４８，４９は、第２の可動接触片基板４１の周縁にそれぞれ設けられている。
第１，第２の接続リード５１，５２は、第１，第２の取り出し電極４８、４９と第１，第２の可動電極４６，４７とをそれぞれトーションバー４３の上を経由して電気的に接続する。
【００４２】
この場合は、第３，第４の可動接触片４４，４５と第１，第２の可動電極４６，４７と第１，第２の取り出し電極４８，４９と第１，第２の接続リード５１，５２とは、同時にまたは別々にスパッタリング、蒸着、メッキにより金属を成膜しフォトリソグラフィにより形成されている。
【００４３】
この場合は、第２の可動接触片基板４１は、ガラス基板あるいは酸化シリコン、窒化シリコンの絶縁膜を成膜したシリコン基板が使用されている。
また、第２の可動接触片基板４１と可動絶縁板４２とトーションバー４３とは、ガラス基板あるいは酸化シリコン、窒化シリコンの絶縁膜を成膜したシリコン基板を、エッチング加工して形成されている。
【００４４】
以上の構成において、図４に示す如く、ベース基板１１（図２参照）と第２の可動接触片基板４１（図５参照）を、スペーサ３１を挟んで接合する。
第１の固定電極１６または第２の固定電極１７の一方と、第１，第２の可動電極４６，４７の一方との間に電圧を印加する。
【００４５】
電圧が印加された固定電極１６，１７と第１，第２の可動電極４６，４７とには、静電引力が働き、可動絶縁板４２を駆動する。
可動絶縁板４２上に形成された可動接触片４４，４５は、第１の信号経路１２または第２の信号経路１３の一方と、第３の信号経路１４の電気接点を短絡し、閉回路を実現する。
【００４６】
この結果、
マイクロマシニング技術を利用でき、小型軽量化出来る継電器が得られる。
静電アクチュエータ技術を利用でき、従来型リレーと比較して構造が単純化でき、安価な継電器が得られる。
【００４７】
静電アクチュエータ技術を利用でき、従来型リレーと比較して消費電力を大幅に削減できる継電器が得られる。従来型リレーの消費電力は、100〜1000ｍＷ程度である。理想的静電アクチュエータでは、電力を消費しない。
【００４８】
接点切換部分を小型化できるため、高周波素子として有利な継電器が得られる。基本的に、高周波素子では、小さいほど特性がよい（素子の大きさが、対象とする信号の波長よりも十分小さい）。動作スピードも向上する継電器が得られる。
【００４９】
電気接点が２点切り構成のため、良好なアイソレーション特性が期待できる継電器が得られる。
信号路にＣＰＷ構造を容易に採用出来、インピーダンスマッチングをとることにより、良好なVSWR特性を実現できる継電器が得られる。
【００５０】
信号路から分岐する配線は、その先端が開放であってもスタブとなり、高周波特性を悪化させる。接点構造を微小化する事により、スタブとなる線長を短くすることが可能になり、特性の周波数依存性が小さくなり、高周波特性が良好な継電器が得られる。
可動絶縁板４２上に、可動電極４６，４７が設けられたので、図１実施例よりも、高周波特性（アイソレーション、VSWR特性）が優れた継電器が得られる。
【００５１】
図６は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
本実施例においては、誘電体６１上において、信号路１２，１３，１４の両脇にグランドパターン６２を配置したものである。
【００５２】
信号路１２，１３，１４にＣＰＷ構造が容易に採用出来、信号路１２，１３，１４とグランドパターン６２の厚さＴ、信号路１２，１３，１４の幅Ｗ、信号路１２，１３，１４からグランドパターン６２までの間隔Ｇ、誘電体６１の厚さＨを適切に設定し、インピーダンスマッチングをとることにより、良好なVSWR特性を実現することが出来る継電器が得られる。
【００５３】
図７は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
本実施例においては、固定電極１６，１７とグランドパターン６２を共通にすることも可能である。
図1、図４実施例に比べて、より良好なVSWR特性を実現することが出来る継電器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】図１の部品説明図である。
【図３】図１の部品説明図である。
【図４】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図５】図４の部品説明図である。
【図６】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図７】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図８】従来の継電器の一例を示す要部構成説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１１    ベース基板
１２    第１の信号経路
１３    第２の信号経路
１４    第３の信号経路
１５    電気接点部
１６    第１の固定電極
１７    第２の固定電極
２１    第１の可動接触片基板
２２    可動電極板
２３    トーションバー
２４    第１の可動接触片
２５    第２の可動接触片
２６    絶縁膜
３１    スペーサ
４１    第２の可動接触片基板
４２    可動絶縁板
４３    トーションバー
４４    第３の可動接触片
４５    第４の可動接触片
４６    第１の可動電極
４７    第２の可動電極
４８    第１の取り出し電極
４９    第２の取り出し電極
５１    第１の接続リード
５２    第２の接続リード
６１    誘電体
６２    グランドパターン
Ｇ      信号路１２，１３，１４からグランドパターン６２までの間隔
Ｈ      誘電体６１の厚さ
Ｔ      信号路１２，１３，１４とグランドパターン６２の厚さ
Ｗ      信号路１２，１３，１４の幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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