(57)【要約】各電気接点が導電性液体(126)を支持する２つの濡れ性の電気接点(118,120)を有する電気リレー。濡れ性のスイッチフィンガー(114)はアクチュエータ(130,132,140)の作用により、曲げられていない位置から第１の位置及び第２の位置へ動かされる。第１の位置においてスイッチフィンガー(114)は導電性液体(126)に接触し、接点とスイッチとの間を導電性液体で濡らすことにより、接点間に電気回路を形成する。第２の位置においてスイッチフィンガー(114)は第１、第２の接点とスイッチフィンガーとの間を導電性液体(126)で濡らすことがなく、第１の接点と第２の接点との間の電気回路は切断される。スイッチフィンガー(114)は圧電素子(130,132,140)の作用によって偏向すなわち曲げられた梁部材の自由端に配置される。
2006523923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチングキャビティ（１１６）を取り囲むリレー・ハウジングと、
前記スイッチングキャビティ（１１６）内に設けられ、濡れ性の表面を有する第１の電気接点（１１８）と、
前記スイッチングキャビティ（１１６）内に設けられ、前記第１の電気接点（１１８）から隙間を空けて配置され、濡れ性の表面を有する第２の電気接点（１２０）と、
前記第１の電気接点（１１８）及び前記第２の電気接点（１２０）を濡らし、それらに接触する導電性液体（１２６）と、
前記スイッチングキャビティ（１１６）内の前記リレー・ハウジングに取り付けられた固定端と、自由端とを有する梁部材（１１２）と、
前記梁部材（１１２）の自由端に取り付けられ、前記導電性液体（１２６）に接触するように移動可能な、濡れ性のスイッチフィンガー（１１４）と、
前記梁部材（１１２）を横方向に動かすように構成され、前記スイッチフィンガー（１１４）を曲げられていない位置から第１の位置へ動かしたときに、前記第１及び第２の接点と前記スイッチフィンガーとの間が前記導電性液体（１２６）で濡れ、前記第１の接点と前記第２の接点との間に電気回路が形成され、前記スイッチフィンガー（１１４）を第２の位置へ動かしたときに、前記第１及び第２の接点と前記スイッチフィンガーとの間が前記導電性液体（１２６）で濡れることがなく、前記第１の接点と前記第２の接点との間の電気回路が切断されるように構成される、圧電アクチュエータ（１３０、１３２、１４０）と
からなる電気リレー。
【請求項２】
前記スイッチフィンガー（１１４）の曲げられていない位置、及び前記導電性液体（１２６）の体積は、前記第１の位置から前記曲げられていない位置への前記スイッチフィンガー（１１４）の移動により、前記導電性液体（１２６）によって形成された電気回路が切断されないように選択される、請求項１に記載の電気リレー。
【請求項３】
前記スイッチフィンガー（１１４）の曲げられていない位置、及び前記導電性液体（１２６）の体積は、前記第１の位置から前記第２第１の位置への前記スイッチフィンガの移動により、前記導電性液体（１２６）によって形成された前記電気回路が切断されるように選択される、請求項１に記載の電気リレー。
【請求項４】
前記圧電アクチュエータは、前記梁部材（１１２）の第１の面に取り付けられた第１の圧電素子（１３０、１３２）からなり、該第１の圧電素子は、前記梁部材（１１２）に対して平行な縦モードで変形することにより、前記梁部材を曲げるように構成される、請求項１に記載の電気リレー。
【請求項５】
前記圧電アクチュエータは、前記スイッチングキャビティ（１１６）の内壁と、前記梁部材（１１２）の前記自由端と前記固定端との間の領域との間に作用する圧電素子（１４０）からなり、該圧電素子は、前記梁部材（１１２）に対して実質的に垂直な縦モードで変形することにより、前記梁部材を曲げるように構成される、請求項１に記載の電気リレー。
【請求項６】
前記導電性液体（１２６）は液体金属である、請求項１に記載の電気リレー。
【請求項７】
前記濡れ性のフィンガー（１１４）は導電性である、請求項１に記載の電気リレー。
【請求項８】
前記リレー・ハウジングは、
前記第１の電気接点（１１８）及び前記第２の電気接点（１２０）への電気接続（１０８）、並びに前記圧電アクチュエータ（１３０、１３２、１４０）への電気接続（１１０）を支持する基板層（１０６）と、
キャップ層（１０２）と、
前記基板層（１０６）と前記キャップ層（１０２）の間に配置され、内部に前記スイッチングキャビティ（１１６）が形成される、圧電層（１０４）と
からなる、請求項１に記載の電気リレー。
【請求項９】
電気リレーの電気回路を第１の接点（１１８）と第２の接点（１２０）との間で切り替える方法であって、該第１の接点及び該第２の接点が第１の導電性液体（１２６）で濡らされているものにおいて、
前記回路を形成する場合、
アクチュエータ（１３０、１３２、１４０）を通電し、濡れ性のフィンガー（１１４）を第１の位置へ動かし、その位置で前記濡れ性のフィンガー（１１４）が前記導電性液体（１２６）に接触し、前記第１（１１８）及び第２（１２０）の接点と前記濡れ性のフィンガー（１１４）との間を前記導電性液体（１２６）で濡らし、
前記回路を切断する場合、
前記アクチュエータ（１３０、１３２、１４０）を通電し、濡れ性のフィンガー（１１４）を第２の位置へ動かし、その位置で前記第１（１１８）及び第２（１２０）の接点と前記濡れ性のフィンガー（１１４）との間が前記導電性液体（１２６）で濡れないようにすることからなる方法。
【請求項１０】
前記回路を形成する場合、
前記濡れ性のフィンガー（１１４）が前記第１の位置まで移動した後、前記アクチュエータ（１３０、１３２、１４０）の通電を中止し、
前記回路を切断する場合、
前記濡れ性のフィンガー（１１４）が前記第２の位置まで移動した後、前記アクチュエータ（１３０、１３２、１４０）の通電を中止すること
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、番号順に列挙された下記のような識別番号によって識別される同時係続中の米国特許出願に関連する。これらの米国特許出願は譲受人が本願と同じであり、本願に関連し、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
２００２年５月２日に出願された「Piezoelectrical Actuated Liquid Metal Switch」と題するシリアル番号１０／１３７、６９１によって識別される出願１００１０４４８−１。
本願と同じ出願日の「Bending Mode Latching Relay」と題する出願１００１０５２９−１。
本願と同じ出願日の「High Frequency Bending Mode Latching Relay」と題する出願１００１０５３１−１。
２００２年５月２日に出願された「Piezoelectrically Actuated Liquid Metal Switch」と題するシリアル番号１０／１４２、０７６によって識別される出願１００１０５７０−１。
本願と同じ出願日の「High-frequency, Liquid Metal, Latching Relay with Face Contact」と題する出願１００１０５７１−１。
本願と同じ出願日の「Liquid Metal, Latching Relay with Face Contact」と題する出願１００１０５７２−１。
本願と同じ出願日の「Insertion Type Liquid Metal Latching Relay」と題する出願１００１０５７３−１。
本願と同じ出願日の「High-frequency, Liquid Metal, Latching Relay Array」と題する出願１００１０６１７−１。
本願と同じ出願日の「Insertion Type Liquid Metal Latching Relay Array」と題する出願１００１０６１８−１。
本願と同じ出願日の「Liquid Metal Optical Relay」と題する出願１００１０６３４−１。
２００１年１０月３１日に出願された「A Longitudinal Piezoelectric Optical Latching Relay」と題するシリアル番号０９／９９９、５９０によって識別される出願１００１０６４０−１。
本願と同じ出願日の「Shear Mode Liquid Metal Switch」と題する出願１００１０６４３−１。
本願と同じ出願日の「Bending Mode Liquid Metal Switch」と題する出願１００１０６４４−１。
本願と同じ出願日の「A Longitudinal Mode Optical Latching Relay」と題する出願１００１０６５６−１。
本願と同じ出願日の「Method and Structure fora Pusher-Mode Piezoelectrically Actuated Liquid Metal Switch」と題する出願１００１０６６３−１。
本出願と同じ出願日の「Method and Structure for a Pusher-Mode Piezoelectrically Actuated Liquid Metal Optical Switch」と題する出願１００１０６６４−１。
２００２年１２月１２日に出願された「Switch and Production Thereof」と題するシリアル番号１０／３１７、５９７によって識別される出願１００１０７９０−１。
本願と同じ出願日の「High Frequency Latching Relay with Bending Switch Bar」と題する出願１００１１０５５−１。
本願と同じ出願日の「Latching Relay with Switch Bar」と題する出願１００１１０５６−１。
本願と同じ出願日の「High Frequency Push-mode Latching Relay」と題する出願１００１１０６４−１。
本願と同じ出願日の「Push-mode Latching Relay」と題する出願１００１１０６５−１。
本願と同じ出願日の「Closed Loop Piezoelectric Pump」と題する出願１００１１１２１−１。
２００２年５月２日に出願された「Solid Slug Longitudinal Piezoelectric Latching Relay」と題するシリアル番号１０／１３７、６９２によって識別される出願１００１１３２９−１。
本願と同じ出願日の「Method and Structure for a Slug Pusher-Mode Piezoelectrically Actuated Liquid Metal Switch」と題する出願１００１１３４４−１。
本願と同じ出願日の「Method and Structure for a Slug Assisted Longitudinal Piezoelectrically Actuated Liquid Metal Optical Switch」と題する出願１００１１３４５−１。
本願と同じ出願日の「Method and Structure for a Slug Assisted Pusher-Mode Piezoelectrically Actuated Liquid Metal Optical Switch」と題する出願１００１１３９７−１。
本願と同じ出願日の「Polymeric Liquid Metal Switch」と題する出願１００１１３９８−１。
本願と同じ出願日の「Polymeric Liquid Metal Optical Switch」と題する出願１００１１４１０−１。
本願と同じ出願日の「Longitudinal Electromagnetic Latching Optical Relay」と題する出願１００１１４３６−１。
本願と同じ出願日の「Longitudinal Electromagnetic Latching Relay」と題する出願１００１１４３７−１。
本願と同じ出願日の「Damped Longitudinal Mode Optical Latching Relay」と題する出願１００１１４５８−１。
本願と同じ出願日の「Damped Longitudinal Mode Latching Relay」と題する出願１００１１４５９−１。
２００２年１２月１２日に出願された「Switch and Method for Producing the Same」と題するシリアル番号１０／３１７、９６３によって識別される出願１００２００１３−１。
２００２年３月２８日に出願された「Piezoelectric Optical Relay」と題するシリアル番号１０／１０９、３０９によって識別される出願１００２００２７−１。
２００２年１０月８日に出願された「Electrically Isolated Liquid Metal Micro-Switches for Integrally Shielded Microcircuits」と題するシリアル番号１０／２６６，８７２によって識別される出願１００２００７１−１。
２００２年４月１０日に出願された「Piezoelectric Optical Demultiplexing Switch」と題するシリアル番号１０／１１９，５０３によって識別される出願１００２００７３−１。
２００２年１２月１２日に出願された「Volume Adjustment Apparatus and Method for Use」と題するシリアル番号１０／３１７，２９３によって識別される出願１００２０１６２−１。
本願と同じ出願日の「Method and Apparatus for Maintaining a Liquid Metal Switch in a Ready-to-Switch Condition」と題する出願１００２０２４１−１。
本願と同じ出願日の「A Longitudinal Mode Solid Slug Optical Latching Relay」と題する出願１００２０２４２−１。
本願と同じ出願日の「Reflecting Wedge Optical Wavelength Multiplexer/Demultiplexer」と題する出願１００２０４７３−１。
本願と同じ出願日の「Method and Structure for a Solid Slug Caterpillar Piezoelectric Relay」と題する出願１００２０５４０−１。
本願と同じ出願日の「Method and Structure for a Solid Slug Caterpillar Piezoelectric Optical Relay」と題する出願１００２０５４１−１。
本願と同じ出願日の「Inserting-fingerf Liquid Metal Relay」と題する出願１００３０４３８−１。
本願と同じ出願日の「Pressure Actuated Optical Latching Relay」と題する出願１００３０５２１−１。
本願と同じ出願日の「Pressure Actuated Solid Slug Optical Latching Relay」と題する出願１００３０５２２−１。
本願と同じ出願日の「Method and Structure for a Slug Caterpillar Piezoelectric Reflective Optical Relay」と題する出願１００３０５４６−１。
【０００３】
本発明は、電気的切り換えを行うための微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）の分野に関し、特に、圧電駆動式液体金属リレーに関する。
【背景技術】
【０００４】
水銀などの液体金属は電気スイッチに使用され、２つの導体間の電気経路として使用されている。水銀サーモスタットスイッチはその一例であり、水銀サーモスタットスイッチでは、温度に反応するバイメタル・ストリップコイルが、水銀を格納する細長いキャビティの角度を変更する。水銀は表面張力が高いため、キャビティ内で一個の小滴を形成する。水銀の小滴は、重力により、キャビティの角度に応じて、電気接点を有するキャビティの一端、又は他端に移動する。手動式液体金属スイッチでは、キャビティ内の水銀の滴を移動させるために、永久磁石が使用される。
【０００５】
液体金属はリレーにも使用される。液体金属の小滴は、静電気力、熱膨張／収縮による幾何学的形状変化、磁気流体学的力などを含む、様々な方法で移動させることが出来る。
【０００６】
大電流の高速切り換えは種々の装置で行われているが、電流が遮断されたときにアーク放電が発生することから、固体接点を利用するリレーにとっては問題がある。アーク放電は接点を破損させ電極表面に穴を開けるため、接点の導電性は低下する。
【０００７】
従来の圧電リレーは、ラッチ手段を利用するスイッチをラッチまたは他の方法で作動させるために、圧電材料の残留電荷をラッチしたり使用することはない。
【０００８】
液体金属をスイッチング素子として使用し、加熱によるガスの膨張で液体金属を動かし、切り換え手段を作動させるマイクロスイッチが開発されている。液体金属は他のマイクロマシン加工技術に比べて、切り換え手段を微細溶接したりオーバーヒートさせたりすることなく、金属同士の接点を使用して比較的大電力（約１００ｍＷ）を切り替える機能を有するなど、いくつかの利点を持つ。しかしながら、加熱ガスの使用にはいくつかの欠点がある。加熱ガスは、スイッチの状態を変更するために比較的大量のエネルギを必要とし、切り換えのデューティサイクルが大きい場合は、切り換えによって発生する熱を効率的に発散させる必要がある。また、動作速度も遅く、最大速度は数百ヘルツに制限される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
導電性液体を切り換え手段として使用した電気リレーアレイを開示する。このリレーは圧電素子を使用して、導電性で濡れ性のスイッチフィンガーを動かし、２つの固定電気接点によって支持された導電性液滴に接触させる。導電性液体は固定電気接点とスイッチフィンガーの間を濡らし、電気回路を形成する。電気回路は導電性液体の表面張力によって維持され、ラッチ手段として機能する。スイッチフィンガーを引っ込めると、この表面張力結合は切断され、回路は開いた状態になる。リレーアレイは、マイクロマシン加工技術で製造出来るように修正することも出来る。
【００１０】
新規な特徴であると考えられる本発明の特徴は特許請求の範囲に記載されている。ただし、本発明そのもの、本発明の好ましい使用形態、本発明の他の目的及び利点は、実施例に関する下記の詳細な説明を添付の図面と共に参照すると、最も良く理解できるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明には多数の非常に様々な形の実施形態があり、１以上の具体的な実施形態が図面に描かれ、明細書に詳細に記載されているが、本明細書の開示は、発明の原理の例として示すものであり、発明を図示説明した特定の実施形態に制限するためのものとして解釈してはならない。下記の説明では、複数の図面を通じて、同じ部材、似たような部材、又は対応する部材に、同じ参照符号が使用される。
【００１２】
本発明は、導電性で濡れ性のフィンガーの作用によって２つの固定接点間に導電性液体ブリッジが形成される、電気リレーに関する。導電性液体には、水銀やガリウム合金などの液体金属が使用される。フィンガーは梁部材の一端に取り付けられ、梁部材の他端はリレーの基板に固定される。梁部材および梁部材に取り付けられたフィンガーは、梁部材を動かす１以上の圧電素子の作用によって動かされる。圧電素子は、梁部材を曲げる働き、すなわち屈曲させる働きをする。
【００１３】
図１は本発明のリレーの一実施形態を示す側面図である。リレーは、キャップ層１０２、圧電層１０４、及び基板層１０６の３層からなる。基板層１０６はスイッチへの電気接続１０８と、圧電アクチュエータ及び関連回路への電気接続１１０とを支持している。これらの３つの層が、リレー・ハウジングを形成する。
【００１４】
図２は図１のリレーの平面図である。破線は、可動梁部材１１２や、可動梁部材１１２の自由端に取り付けられたスイッチフィンガー１１４のような、隠れた部分の構造を示している。これらの要素は、リレーの圧電層にあるスイッチングキャビティ１１６の中に配置される。また、導電性液体の小滴を支持する濡れ性の表面を有する２つの電気接点１１８及び１２０も、図示されている。次に、３−３及び４−４に沿って見た断面について、図３及び図４をそれぞれ参照して説明する。
【００１５】
図３は図２において３−３に沿って見たときの断面図である。可動梁部材１１２は、その一端が圧電層１０４の基板に固定される。梁部材の自由端はスイッチフィンガー１１４を支持する。これらの要素は、スイッチングキャビティ１１６の中に配置される。接点１２０は濡れ性のないパッド１２４を介して基板１０６に取り付けられる。他方の接点（図２の１１８）は濡れ性のないパッド１２２を介して基板１０６に取り付けられる。これらの電気接点はスイッチングキャビティのくぼみの中に配置される。接点は一定量の導電性液体１２６を支持する濡れ性の表面を有する。この一定量の導電性液体は、濡れ性のフィンガーが無い状態で、各接点の上に導電性液体の別々の小滴が形成されるように選択される。これらの接点はコネクタ１０８に電気接続される。コネクタ１０８により、リレーを介して信号をルーティングすることが可能になる。梁部材１１２は圧電アクチュエータの作用によって動かされる。コネクタ１１０はスイッチングキャビティ内の接点パッド１２８に電気接続され、制御信号はコネクタ１１０を介して圧電アクチュエータに接続される。
【００１６】
図４は図２において４−４に沿って見たときの断面図である。スイッチフィンガー１１４は可動梁部材１１２の自由端に取り付けられ、電気接点及びそれに支持された液体小滴１２６の近くに配置される。導電性液体１２６は濡れ性のないパッド１２４は濡らさない。この実施形態の場合、梁部材１１２は、梁部材の側面に取り付けられた、梁部材を曲げる働きをする圧電素子１３０の作用によって動かされる。
【００１７】
図５はキャップ層１０２を除去した状態のリレーを示す平面図である。液体金属が電気接点間の空隙にブリッジを形成していないので、スイッチは開いた状態にある。この実施形態の場合、可動梁部材１１２は、梁部材の両側面に取り付けられた圧電素子１３０及び１３２の作用を受ける。圧電素子１３０が梁部材の長手方向に伸長したり、圧電素子１３２が梁部材の長手方向に収縮したりすると、梁部材が曲がり、梁部材の自由端及びそこに取り付けられたスイッチフィンガーが、矢印１３４に示す方向に動かされる。圧電素子は単独で使用してもよいし協同して使用してもよい。圧電素子に供給される制御信号は、接触パッド１２８を介して供給される。
【００１８】
図６はキャップ層１０２を除去した状態のリレーを示す平面図である。スイッチは閉じた状態にある。梁部材１１２は圧電素子１３０及び１３２の作用によって曲げられ、スイッチフィンガー１１４が、導電性液体１２６に接触している。導電性液体１２６は濡れ性のフィンガーの表面を濡らし、２つの固定電気接点の間に導電性ブリッジが形成されている。これにより２つの電気接点間に電気接続が形成され、回路は閉じた状態になる。スイッチフィンガーは非導電性であってもよいが、スイッチフィンガーを導電性にすれば接続による電気抵抗は軽減される。
【００１９】
図７は、図６において７−７に沿った見たときの断面図である。図中、梁部材１１２の自由端の位置は、図４に示す自由端の位置に比べて垂直方向に変位している。スイッチフィンガー１１４を導電性液体１２６に挿入することにより、２つの導電性液体が結合され、電気接続が形成される。
【００２０】
図８は、閉じた状態でラッチされたリレーをキャップ層１０２を除去した状態で示す平面図である。スイッチフィンガーによって導電性液体接続が形成されると、圧電素子１３０及び１３２の通電は中止され、梁部材１１２は曲げられていない位置に戻る。ただし、電気接点と濡れ性のスイッチフィンガーとの間の液体ブリッジは、導電性液体１２６の表面張力によって維持される。２つの電気接点間の電気接続が維持され、スイッチは閉じた状態でラッチされる。
【００２１】
スイッチを開くためには、濡れ性のスイッチフィンガーを電気接点からもっと遠い位置へ移動させる。図９はこの状態を示している。図９は開いた状態のリレーをキャップ層１０２を除去した状態で示す平面図である。図９を参照すると、圧電素子１３０及び１３２は互いに逆の極性で通電され、圧電素子１３０は収縮し、圧電素子１３２は伸張し、それによって梁部材を曲げ、梁部材の自由端１１２を矢印１３４に示す方向に動かす。スイッチフィンガーは電気接続から離れる方向に動かされ、液体ブリッジを維持する表面張力結合が切断される。導電性液体は２つの体積１２６に分断され、電気回路は切断される。リレー全体の動きなどによる体積力が存在しても、液体の表面張力によって、液体は２つの接点上に保持される。従って、リレーは開いた位置でラッチされる。
【００２２】
図１０は、リレーの基板層１０６を示す平面図である。２つの電気接点１１８及び１２０は濡れ性のないパッドに固定され、濡れ性のないパッドは基板１０６に固定される。電気パッド１２８によって、圧電素子への電気接続が可能になる。パッド及び接点は、既知のマイクロマシン加工技術を使用して基板上に形成される。
【００２３】
図１１は回路基板の側面図である。電気接点１１８及び１２０はそれぞれ濡れ性のないパッド１２２及び１２４に固定され、濡れ性のないパッド１２２及び１２４は基板１０６に固定される。電気接点１１８及び１２０は、基板外面のコネクタ１０８に電気接続される。あるいは、電気コネクタは、基板上のトレースを介して、基板の縁にあるコネクタに接続してもよい。電気パッド１２８は圧電素子への電気接続として機能し、基板外面のコネクタ１１０に電気接続される。
【００２４】
図１２はリレーの代替の実施形態をキャップ層１０２を除去した状態で示す平面図である。スイッチは開いた状態にある。この実施形態の場合、可動梁部材１１２はスイッチングチャネル１１６の側面に取り付けられた圧電アクチュエータ１４０によって動かされる。圧電素子１４０が層の平面内で梁部材に対して垂直に伸張すると、梁部材は矢印１３４に示す方向に動かされる。この実施形態の場合、圧電アクチュエータが梁部材の自由端よりも固定端に近い位置にあるため、圧電素子の動きが梁部材によって増幅され、スイッチフィンガー１１４の変位量が拡大される。他の形式の機械的増幅を使用してもよい。制御信号は、パッド１２８、及び接点１４２、１４４を介して圧電素子に供給される。圧電アクチュエータ１４０は単一の圧電素子であってもよいし、圧電素子のスタックであってもよい。
【００２５】
図１３は、図１３において１３−１３に沿って見た断面図である。圧電素子１４０は接点１４２を介して基板１０４に結合されるとともに、接点１４４を介して梁部材１１２に結合される。圧電素子に電圧を印加すると、圧電素子は伸張モードで変形し（図中の垂直方向に）、梁部材１１２に対して横方向に作用する。その結果、スイッチフィンガー１１４が動かされる。
【００２６】
図１４は、スイッチが閉じた状態の図１２のリレーを示す平面図である。圧電素子１４０は通電され、梁部材１１２を横方向に変位させている。その結果、スイッチフィンガー１１４が導電性流体１２６に接触するところまで動かされ、スイッチフィンガー１１４と２つの電気接点との間が、導電性流体１２６で濡らされている。その結果、電気接点間に電気回路が形成されている。
【００２７】
図１５は、閉じた状態でラッチされたリレーをキャップ層１０２を除去した状態で示す平面図である。スイッチフィンガーによって導電性液体接続が形成されると、圧電素子１４０の通電は中止され、梁部材１１２は曲げられていない位置に戻る。ただし、電気接点と濡れ性のスイッチフィンガーとの間の液体ブリッジは、導電性液体１２６の表面張力によって維持される。２つの電気接点間の電気接続が維持され、スイッチは閉じた状態でラッチされる。
【００２８】
スイッチを開くためには、濡れ性のスイッチフィンガーを電気接点からもっと遠い位置へ移動させる。図１６はこの状態を示している。図１６は、開いた状態のリレーをキャップ層１０２を除去した状態で示す平面図である。図１６を参照すると、圧電素子１４０は逆の極性で通電され、圧電素子は収縮し、梁部材を横方向に引っ張る。その結果、梁部材１１２の自由端は矢印１３４に示す方向に動かされる。スイッチフィンガーは電気接続から離れる方向に動かされ、液体ブリッジを維持する表面張力結合が切断される。導電性液体は２つの体積１２６に分断され、電気回路は切断される。リレー全体の動きなどによる体積力が存在しても、液体の表面張力によって、液体は２つの接点上に保持される。従って、リレーは開いた位置でラッチされる。
【００２９】
図１７は、図１０〜図１６に示したリレーの基板層１０６を示す平面図である。２つの電気接点１１８及び１２０は濡れ性のないパッドに固定され、濡れ性のないパッドは基板１０６に固定される。電気パッド１２８によって、圧電素子の両端への電気接続が可能になる。パッド及び接点は、既知のマイクロマシン加工技術を使用して基板上に形成される。
【００３０】
本発明は特定の実施形態に関して説明されているが、当業者であれば上記の説明に照らして多くの代替、修正、置換、変形が明らかであろう。従って本発明は、そうした代替、修正、変形も、添付の特許請求の範囲に含めることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態によるリレーを示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるリレーを示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるリレーを示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による開いた状態のリレーを示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による開いた状態でラッチされたリレーを示す平面図である。
【図６】本発明の一実施形態による閉じた状態のリレーを示す平面図である。
【図７】本発明の一実施形態による閉じた状態のリレーを示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態による閉じた状態でラッチされたリレーを示す平面図である。
【図９】本発明の一実施形態による開いた状態のリレーを示す平面図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるリレーの回路基板を示す平面図である。
【図１１】本発明の一実施形態によるリレーの回路基板を示す側面図である。
【図１２】本発明の一実施形態による開いた状態のリレーを示す平面図である。
【図１３】本発明の一実施形態によるリレーを示す断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態による閉じた状態のリレーを示す平面図である。
【図１５】本発明の一実施形態による閉じた状態でラッチされたリレーを示す平面図である。
【図１６】本発明の一実施形態による開いた状態のリレーを示す平面図である。
【図１７】本発明の一実施形態によるリレーの回路基板を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０２  キャップ層
１０４  圧電層
１０６  基板層
１０８、１１０  電気接続
１１２  梁部材
１１４  スイッチフィンガー
１１６  スイッチングキャビティ
１１８、１２０  電気接点
１２２、１２４  濡れ性のないパッド
１２６  導電性液体
１２８  接点パッド
１３０、１３２  圧電素子
１４０  圧電アクチュエータ
１４２、１４４  接点
【図１】
2006523923.tif 000003
【図２】
2006523923.tif 000004
【図３】
2006523923.tif 000005
【図４】
2006523923.tif 000006
【図５】
2006523923.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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