(57)【要約】【課題】動作安定性を向上させることが可能なＭＥＭＳリレーを提供する。【解決手段】ベース基板１、第２可動部形成基板５、第１可動部形成基板２、およびカバー基板３を備える。第１可動部形成基板２のアーマチュア２４を電磁石装置４によって動かすことで、ベース基板１の固定接点１４と第２可動部形成基板５の可動接点５４とが接離する。第１可動部形成基板２は、フレーム部２１に第１支持ばね部２２を介して揺動自在に支持された第１可動部２３を有し、第１可動部２３において固定接点１４に対向する部位から凸部２７が突設されている。第２可動部形成基板５は、ベース部５１において固定接点１４を露出させる開口部５３の内側に配置され固定接点１４に接離する可動接点５４が設けられた第２可動部５５と、ベース部５１と第２可動部５５とを連結し第２可動部５５をベース部５１の厚み方向に変位可能とする複数の第２支持ばね部５６とを有する。【選択図】図１
2012212580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み方向の一表面側に固定接点が設けられたベース基板と、前記ベース基板の前記一表面側に配置されたカバー基板と、前記カバー基板に収納された電磁石装置と、前記ベース基板と前記カバー基板との間に配置された第１可動部形成基板と、前記ベース基板と前記第１可動部形成基板との間に配置された第２可動部形成基板とを備え、前記第１可動部形成基板は、前記第２可動部形成基板と前記カバー基板との間に介在するフレーム部と、前記フレーム部の内側に配置され前記フレーム部に第１支持ばね部を介して揺動自在に支持された第１可動部と、前記第１可動部における前記電磁石装置側である一面側に配置され前記電磁石装置とともに磁気回路を構成する磁性体板からなるアーマチュアとを有し、前記第１可動部において前記固定接点に対向する部位から前記固定接点側へ凸部が突設されてなり、前記第２可動部形成基板は、前記ベース基板と前記第１可動部形成基板との間に介在するベース部と、前記ベース部において前記固定接点を露出させる開口部の内側に配置され前記固定接点に接離する可動接点が前記固定接点側に設けられた第２可動部と、前記ベース部と前記第２可動部とを連結し前記第２可動部を前記ベース部の厚み方向に変位可能とする複数の第２支持ばね部とを有し、前記第２可動部が前記凸部により押圧された状態で前記可動接点が前記固定接点に接触することを特徴とするＭＥＭＳリレー。
【請求項２】
前記第２可動部における前記第１可動部側に、衝撃緩和層が設けられてなることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳリレー。
【請求項３】
前記凸部の表面が凸曲面状に形成されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＭＥＭＳリレー。
【請求項４】
前記第２可動部形成基板は、前記第２可動部に対して少なくとも３つの前記支持ばね部を備えることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳリレー。
【請求項５】
前記第２支持ばね部は、前記第２可動部の厚み方向に沿った前記第２可動部の中心線の回りで捩れ変形が可能な形状であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のＭＥＭＳリレー。
【請求項６】
前記第２支持ばね部は、前記第２可動部の外側面および前記開口部の内側面から離間し前記第２可動部の外周方向に沿って配置された円弧状の第１部位と、前記第１部位の一端部と前記第２可動部とを連結した第２部位と、前記第１部位の他端部と前記ベース部とを連結した第３部位とを有し、前記第２可動部に連結された前記第２支持ばね部は、前記第２可動部の厚み方向に沿った前記第２可動部の中心線に対して回転対称となるように形成されてなることを特徴とする請求項５記載のＭＥＭＳリレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）リレーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高周波用小型リレーとして、半導体微細加工技術を利用して形成されたＭＥＭＳリレーなどのマイクロリレーが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、図１３〜図１５に示すように、ベース１００と、ベース１００の一面側に設けられる機能部２００と、機能部２００におけるベース１００側とは反対側に設けられるカバー３００と、駆動装置４００とを備えたマイクロリレーが開示されている。
【０００４】
ベース１００は、例えば、ガラス基板により形成されている。そして、ベース１００の上記一面側における長手方向の両端側それぞれには、一対の伝送線路１１１が形成されている。
【０００５】
また、ベース１００の上記一面側には、伝送線路１１１に電気的に接続される複数の固定接点１１２が形成されている。
【０００６】
機能部２００は、可動部２０１と、フレーム２２０とを有している。なお、フレーム２２０の外形サイズは、ベース１００の外形サイズを等しくしてある。
【０００７】
可動部２０１は、矩形板状に形成された本体部２１０を有している。この本体部２１０の長手方向の両端部それぞれの中央部には、接点用突片２１１が突設されている。接点用突片２１１におけるベース１００との対向面（図１５（ｂ）参照）には、可動接点２１２が設けられている。可動接点２１２は、一対の固定接点１１２それぞれに接触した際に当該一対の固定接点１１２間を短絡するように構成されている。
【０００８】
一方、本体部２１０の短手方向の両端部それぞれの中央部には、支点用突片２１３が突設されている。この支点用突片２１３におけるカバー３００との対向面（図１５（ａ）参照）には、支点突起２１４が設けられている。支点突起２１４は、可動部２０１の揺動動作（シーソ動作）の支点として用いられる。
【０００９】
このような可動部２０１は、複数（図示例では４つ）の支持片２２４によりフレーム２２０と一体に連結されている。４つの支持片２２４は、本体部２１０の中心に対して点対称となるように配置されている。
【００１０】
可動部２０１の本体部２１０におけるカバー３００との対向面には、アーマチュア２５０が設けられている。アーマチュア２５０は、駆動装置４００の電磁石装置４４１が発生する磁場により可動部２０１を揺動させるために用いられる。アーマチュア２５０は、本体部２１０に接合されている。また、可動部２０１におけるベース１００との対向面側には、レシジュアル（レシジャル）２６０が設けられている。
【００１１】
このような機能部２００は、可動接点２１２と一対の固定接点１１２とがそれぞれ対向する形で、フレーム２２０をベース１００に接合することによって、ベース１００の上記一面側に取り付けられる。
【００１２】
カバー３００は、絶縁性材料、例えば、ガラス基板により形成されている。カバー３００の外形サイズは、ベース１００の外形サイズと等しくしてある。カバー３００におけるフレーム２２０側とは反対側の面の中央部には、カバー３００を厚み方向に貫通する開孔部３３１が形成されている。開孔部３３１は、駆動装置４００を収容できる大きさに形成されている。このカバー３００におけるフレーム２２０側の面には、開孔部３３１全体を閉塞する閉塞板３３２が密着接合されている。
【００１３】
駆動装置４００は、アーマチュア２５０を吸引する磁場を発生させる電磁石装置４４１と、可動部２０１をラッチするための永久磁石４４２とを備えている。ここで、駆動装置４００は、可動接点２１２が一対の固定接点１１２に対して接離するように可動部２０１を揺動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１０−１５３３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述のマイクロリレーでは、可動部２０１が揺動動作して可動接点２１２が一対の固定接点１１２に対して接離するので、可動接点２１２と各固定接点１１２との接触面積の各々が、可動接点２１２と各固定接点１１２との対向面積よりも小さくなり、接触抵抗が増加してしまう懸念がある。
【００１６】
また、上述のマイクロリレーでは、上述の接触面積が小さいことにより、可動接点２１２が一対の固定接点１１２に接触しているときの接触抵抗、接触圧などが、ばらついて、動作特性や寿命がばらついてしまう懸念がある。
【００１７】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、動作安定性を向上させることが可能なＭＥＭＳリレーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のＭＥＭＳリレーは、厚み方向の一表面側に固定接点が設けられたベース基板と、前記ベース基板の前記一表面側に配置されたカバー基板と、前記カバー基板に収納された電磁石装置と、前記ベース基板と前記カバー基板との間に配置された第１可動部形成基板と、前記ベース基板と前記第１可動部形成基板との間に配置された第２可動部形成基板とを備え、前記第１可動部形成基板は、前記第２可動部形成基板と前記カバー基板との間に介在するフレーム部と、前記フレーム部の内側に配置され前記フレーム部に第１支持ばね部を介して揺動自在に支持された第１可動部と、前記第１可動部における前記電磁石装置側である一面側に配置され前記電磁石装置とともに磁気回路を構成する磁性体板からなるアーマチュアとを有し、前記第１可動部において前記固定接点に対向する部位から前記固定接点側へ凸部が突設されてなり、前記第２可動部形成基板は、前記ベース基板と前記第１可動部形成基板との間に介在するベース部と、前記ベース部において前記固定接点を露出させる開口部の内側に配置され前記固定接点に接離する可動接点が前記固定接点側に設けられた第２可動部と、前記ベース部と前記第２可動部とを連結し前記第２可動部を前記ベース部の厚み方向に変位可能とする複数の第２支持ばね部とを有し、前記第２可動部が前記凸部により押圧された状態で前記可動接点が前記固定接点に接触することを特徴とする。
【００１９】
このＭＥＭＳリレーにおいて、前記第２可動部における前記第１可動部側に、衝撃緩和層が設けられてなることが好ましい。
【００２０】
このＭＥＭＳリレーにおいて、前記凸部の表面が凸曲面状に形成されてなることが好ましい。
【００２１】
このＭＥＭＳリレーにおいて、前記第２可動部形成基板は、前記第２可動部に対して少なくとも３つの前記支持ばね部を備えることが好ましい。
【００２２】
このＭＥＭＳリレーにおいて、前記第２支持ばね部は、前記第２可動部の厚み方向に沿った前記第２可動部の中心線の回りで捩れ変形が可能な形状であることが好ましい。
【００２３】
このＭＥＭＳリレーにおいて、前記第２支持ばね部は、前記第２可動部の外側面および前記開口部の内側面から離間し前記第２可動部の外周方向に沿って配置された円弧状の第１部位と、前記第１部位の一端部と前記第２可動部とを連結した第２部位と、前記第１部位の他端部と前記ベース部とを連結した第３部位とを有し、前記第２可動部に連結された前記第２支持ばね部は、前記第２可動部の厚み方向に沿った前記第２可動部の中心線に対して回転対称となるように形成されてなることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のＭＥＭＳリレーにおいては、動作安定性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態１のＭＥＭＳリレーの概略断面図である。
【図２】同上のＭＥＭＳリレーの概略分解斜視図である。
【図３】同上のＭＥＭＳリレーを示し、一部破断した概略斜視図である。
【図４】同上のＭＥＭＳリレーを示し、カバー基板側から見た概略斜視図である。
【図５】同上のＭＥＭＳリレーにおける第１可動部形成基板を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略下面図である。
【図６】同上のＭＥＭＳリレーにおける第１可動部形成基板の要部断面図である。
【図７】同上のＭＥＭＳリレーにおける第２可動部形成基板を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略下面図である。
【図８】実施形態２のＭＥＭＳリレーの概略断面図である。
【図９】同上のＭＥＭＳリレーにおける要部の形成方法を説明するための主要工程断面図である。
【図１０】同上のＭＥＭＳリレーにおける第２可動部形成基板の他の構成例を示す概略平面図である。
【図１１】同上のＭＥＭＳリレーにおける第２可動部形成基板の他の構成例を示す概略平面図である。
【図１２】同上のＭＥＭＳリレーにおける第２可動部形成基板の他の構成例を示す概略平面図である。
【図１３】従来例のマイクロリレーの分解斜視図である。
【図１４】従来例のマイクロリレーの一部を切り欠いた斜視図である。
【図１５】従来例のマイクロリレーにおける機能部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施形態１）
以下、本実施形態のＭＥＭＳリレーについて図１〜図７を参照しながら説明する。
【００２７】
ＭＥＭＳリレーは、ベース基板１と、ベース基板１の厚み方向の一表面側に配置されたカバー基板３と、カバー基板３に形成された収納部３６に収納された電磁石装置４と、ベース基板１とカバー基板３との間に配置された第１可動部形成基板２と、ベース基板１と第１可動部形成基板２との間に配置された第２可動部形成基板５とを備えている。要するに、ＭＥＭＳリレーは、ベース基板１に近い側から順に、第２可動部形成基板５、第１可動部形成基板２、カバー基板３が配置されている。このＭＥＭＳリレーは、第１可動部形成基板２に設けられた磁性体板からなるアーマチュア２４を電磁石装置４によって動かすことにより、ベース基板１の上記一表面側に設けられた固定接点１４と第２可動部形成基板５に設けられた可動接点５４とが接離する。つまり、ＭＥＭＳリレーは、電磁駆動式のリレーである。なお、本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、ベース基板１と第２可動部形成基板５と第１可動部形成基板２とカバー基板３とで、外形サイズを同じに設定してある。
【００２８】
以下、ＭＥＭＳリレーの各構成要素について詳細に説明する。
【００２９】
ベース基板１は、絶縁性基板の一種であるガラス基板からなる第１の基板１０を用いて形成されている。第１の基板１０は、ガラス基板に限らず、例えば、高抵抗率のシリコン基板や、低温同時焼成セラミック基板（Low Temperature Co-fired Ceramic Substrate：ＬＴＣＣ基板）を用いてもよい。第１の基板１０として用いるガラス基板のガラス材料としては、硼珪酸ガラスを採用しているが、これに限らず、ソーダガラス、無アルカリガラス、石英ガラスなどを採用してもよい。硼珪酸ガラスとしては、例えば、パイレックス（登録商標）やテンパックス（登録商標）を採用することができる。また、高抵抗率のシリコン基板としては、例えば、ＭＥＭＳリレーを高周波信号の伝送用に用いる場合、抵抗率がより高い方が好ましく、例えば、伝送対象の高周波信号の周波数が６ＧＨｚであれば、抵抗率が１００Ωｃｍ以上であることが好ましく、１０００Ωｃｍ以上であることがより好ましい。また、伝送対象の高周波信号の周波数が高いほど、抵抗率が高い方が好ましい。
【００３０】
上述のベース基板１は、矩形板状に形成されており、上記一表面側において第１の基板１０の長手方向の両端部それぞれに一対の信号線１３，１３が形成されている。ここで、各一対の信号線１３，１３は、ベース基板１の上記一表面側において第１の基板１０の短手方向に沿って配置されている。また、ベース基板１は、各信号線１３それぞれの一端部に、上述の固定接点１４が設けられ、各信号線１３それぞれの他端部が、第１の基板１０の厚み方向に貫設された貫通孔配線１５（図２参照）と電気的に接続されている。
【００３１】
なお、本実施形態のＭＥＭＳリレーは、ベース基板１と第２可動部形成基板５と第１可動部形成基板２とカバー基板３とに亘って形成され信号線１３を囲む接地導体（図示せず）を備えている。
【００３２】
また、信号線１３は、金属層（例えば、Ａｕ層）により構成されている。信号線１３の材料としては、Ａｕを採用しているが、Ａｕに限らず、例えば、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｏｓの群から選択される１種あるいはこれらの合金を採用してもよい。
【００３３】
固定接点１４の材料としては、例えば、Ａｕなどの導電性が良好な金属材料を採用することが好ましい。また、固定接点１４は、例えば、スパッタ法、電気めっき法、真空蒸着法などを利用して形成すればよい。なお、固定接点１４は、単層構造に限らず、多層構造でもよい。また、固定接点１４の材料は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕや、これらの合金などを採用してもよい。
【００３４】
また、ベース基板１において上述の貫通孔配線１５が内側に設けられた第１貫通孔（図示せず）は、ベース基板１の上記一表面から上記他表面に近づくにつれて開口面積が徐々に大きくなるテーパ形状に形成されている。ここで、貫通孔配線１５は、第１貫通孔の内面に沿って形成されベース基板１の上記一表面側において第１貫通孔を閉塞している。
【００３５】
カバー基板３は、ガラス基板からなる第２の基板３０を用いて形成されているが、第２の基板３０は、第１の基板１０と同様に、ガラス基板に限らず、高抵抗率のシリコン基板や、ＬＴＣＣ基板を用いてもよい。
【００３６】
上述のカバー基板３は、中央部に、上述の電磁石装置４が収納する収納部３６が形成されている。ここで、カバー基板３は、第２の基板３０の中央部に、厚み方向に貫通し電磁石装置４が挿入される開口部３７が形成されている。また、カバー基板３は、第２の基板３０における第１可動部形成基板２側の一表面側に、開口部３７を閉塞する蓋体部３８が接合されている。要するに、カバー基板３は、開口部３７の内周面と蓋体部３８とで囲まれた空間が収納部３６を構成している。しかして、本実施形態のＭＥＭＳリレーは、ベース基板１と第２可動部形成基板５のベース部５１と第１可動部形成基板２のフレーム部２１とカバー基板３とで囲まれた空間を、気密空間とすることが可能となる。なお、蓋体部３８の材料としては、Ｓｉを採用している。蓋体部３８の厚さは、電磁石装置４からアーマチュア２４に作用させる吸引力などの観点から５μｍ〜５０μｍ程度が好ましく、蓋体部１８の機械的強度などの観点から２０μｍ〜３０μｍ程度がより好ましい。
【００３７】
カバー基板３の開口部３７は、第２の基板３０の上記一表面から他表面に近づくにつれて開口面積が徐々に大きくなるテーパ形状となっている。しかして、カバー基板３は、第１可動部形成基板２側とは反対側から電磁石装置４を挿入し易く、且つ、第２の基板３０の上記一表面における開口部３７の開口面積を比較的小さくすることができる。なお、上述の開口部３７は、例えば、サンドブラスト法やエッチング法などによって形成すればよい。
【００３８】
電磁石装置４は、Ｕ字状のヨーク４０と、ヨーク４０に巻回された２つのコイル４２，４２とを備えている。ヨーク４０は、両コイル４２，４２が直接巻回される細長の矩形板状のコイル巻回部４０ａと、コイル巻回部４０ａの長手方向の両端部それぞれからコイル巻回部４０ａの厚み方向に延設された側片４０ｂ，４０ｂとを有している。そして、ヨーク４０は、コイル４２，４２への励磁電流に応じて一対の側片４０ｂ，４０ｂの互いの先端面が異極に励磁される。なお、ヨーク４０は、電磁軟鉄などの鉄板を曲げ加工、鋳造加工、プレス加工などにより加工することによって形成されており、両側片４０ｂ，４０ｂの断面が矩形状となっている。
【００３９】
また、電磁石装置４は、ヨーク４０の両側片４０ｂ，４０ｂの間でコイル巻回部４０ａの長手方向の中央部に重ねて配置された矩形板状の永久磁石４１を備えている。しかして、電磁石装置４は、永久磁石４１とヨーク４０の側片４０ｂ，４０ｂとによって、コイル巻回部４０ａの長手方向への各コイル４２，４２の移動が規制される。
【００４０】
上述の電磁石装置４は、２つのコイル４２，４２に励磁電流を通電したときに電磁力を発生するものであり、当該電磁力によって、矩形板状のアーマチュア２４の長手方向の両端部のうちの一方を吸引する吸引力、当該両端部のうちの他方を反発する反発力を発生させることができる。
【００４１】
永久磁石４１は、厚み方向の両面それぞれの磁極面が異極に着磁されており、一方の磁極面がヨーク４０のコイル巻回部４０ａに当接し、他方の磁極面がヨーク４０の両側片４０ｂ，４０ｂの先端面と同一平面上に位置するように厚み寸法を設定してある。ここにおいて、電磁石装置４は、ヨーク４０の両側片４０ｂの各先端面および永久磁石４１の上記他方の磁極面が蓋体部３８に当接する形で収納部３６に収納されている。しかして、ＭＥＭＳリレーは、電磁石装置４における永久磁石４１の上記他方の磁極面とヨーク４０の両側片４０ｂの各先端面とを同一平面上に位置させることができるので、電磁石装置４とアーマチュア２４との間のギャップ長の精度を高めることが可能となる。
【００４２】
また、電磁石装置４は、絶縁性樹脂からなる断面Ｕ字状の端子保持部４４の両側片４４ｂの各々からコイル端子４５が突出した端子ブロック４６を備えている。電磁石装置４は、平面視において、端子保持部４４の中央片４４ａがヨーク４０のコイル巻回部４０ａと直交するようにコイル巻回部４０ａにおける永久磁石４１側とは反対側に配設されている。ここにおいて、各コイル端子４５には、各コイル４２の端末が接続されており、一対のコイル端子４５間に電圧を印加することで、両コイル４２に電流が流れる。
【００４３】
また、カバー基板３は、第１可動部形成基板２側とは反対側の表面に各コイル端子４５の各々が電気的に接続される金属膜からなる配線パターン（導体パターン）３４が形成されている。そして、電磁石装置４は、各配線パターン３４の各々の一端部に、コイル端子４５が半田付けなどによって接合され電気的に接続されている。一方、各配線パターン３４の各々の他端部は、ベース基板１の上記他表面側に設けられた駆動用の外部接続電極１９（図３参照）と電気的に接続されている。ここにおいて、各配線パターン３４と駆動用の各外部接続電極１９とは、カバー基板３、第１可動部形成基板２、第２可動部形成基板５、ベース基板１それぞれに形成された通電用の貫通孔配線３１５、２１５、５１５、１１５を介して電気的に接続されている。なお、カバー基板３の貫通孔配線３１５と第１可動部形成基板２の貫通孔配線２１５とは、カバー基板３と第１可動部形成基板２との互いの対向面側に形成されている接続用金属層（図示せず）同士を接合することにより電気的に接続されている。同様に、第１可動部形成基板２の貫通孔配線２１５と第２可動部形成基板５の貫通孔配線５１５とは、第１可動部形成基板２と第２可動部形成基板５との互いの対向面側に形成されている接続用金属層（図示せず）同士を接合することにより電気的に接続されている。同様に、第２可動部形成基板５の貫通孔配線５１５とベース基板１の貫通孔配線１１５とは、第２可動部形成基板５とベース基板１との互いの対向面側に形成されている接続用金属層（図示せず）同士を接合することにより電気的に接続されている。
【００４４】
第１可動部形成基板２は、後述のように第１半導体基板２０を用いて形成されており、第１半導体基板２０に形成されている第１絶縁膜（図示せず）により、第１半導体基板２０の同じ面側に形成されている接続用金属層が互いに電気的に絶縁されている。各接続用金属層は、第１絶縁膜上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されている。各接続用金属層は、Ａｕ膜と第１絶縁膜との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。また、各接続用金属層は、Ａｕ膜の代わりに、例えば、Ａｌ膜やＣｕ膜を採用してもよい。また、Ｔｉ膜の膜厚は例えば１５ｎｍ〜５０ｎｍ程度の範囲、Ｔｉ膜上のＡｕ膜の膜厚は例えば２００〜５００ｎｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。対応する接続用金属層同士を例えば常温接合法により接合する場合、Ａｕ膜の膜厚は、接合歩留まりの向上を図るうえで、２００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲においては、より大きな値の方が好ましい。
【００４５】
ところで、第１可動部形成基板２は、一表面側におけるフレーム部２１の周部の全周に亘って、カバー基板３と接合するための接合用金属層２３８（図２および図５（ａ）参照）が形成され、他表面側におけるフレーム部２１の周部の全周に亘って、第２可動部形成基板５と接合するための接合用金属層２１８（図５（ｂ）参照）が形成されている。これに対して、カバー基板３は、第１可動部形成基板２との対向面側の周部の全周に亘って、接合用金属層２３８に接合される接合用金属層（図示せず）が形成されている。また、第２可動部形成基板５は、第１可動部形成基板２との対向面側の周部の全周に亘って、接合用金属層２１８に接合される接合用金属層５３８（図７（ａ）参照）が形成され、ベース基板１との対向面側の周部の全周に亘って、ベース基板１の接合用金属層１１８（図２参照）に接合される接合用金属層５１８（図７（ｂ）参照）が形成されている。接合用金属層５１８は、Ｔｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されている。接合用金属層５１８は、Ａｕ膜と第１の基板１０との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。また、接合用金属層５１８は、Ａｕ膜の代わりに、Ａｌ膜やＣｕ膜を採用してもよい。また、Ｔｉ膜の膜厚は例えば１５ｎｍ〜５０ｎｍ程度の範囲、Ｔｉ膜上のＡｕ膜の膜厚は例えば２００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。
【００４６】
また、第１可動部形成基板２の各接合用金属層２１８，２３８は、第１絶縁膜上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されている。各接合用金属層２１８，２３８は、Ａｕ膜と第１絶縁膜との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。また、各接合用金属層２１８，２３８は、Ａｕ膜の代わりに、Ａｌ膜やＣｕ膜を採用してもよい。また、Ｔｉ膜の膜厚は例えば１５ｎｍ〜５０ｎｍ程度の範囲、Ｔｉ膜上のＡｕ膜の膜厚は例えば２００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。
【００４７】
また、第２可動部形成基板５は、後述のように第２半導体基板５０を用いて形成されており、第２半導体基板５０に形成されている第２絶縁膜（図示せず）により、第２半導体基板５０の同じ面側に形成された接続用金属層が互いに電気的に絶縁されている。各接続用金属層は、第２絶縁膜上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されている。各接続用金属層は、Ａｕ膜と第２絶縁膜との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。また、各接続用金属層は、Ａｕ膜の代わりに、例えば、Ａｌ膜やＣｕ膜を採用してもよい。また、Ｔｉ膜の膜厚は例えば１５ｎｍ〜５０ｎｍ程度の範囲、Ｔｉ膜上のＡｕ膜の膜厚は例えば２００〜５００ｎｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。対応する接続用金属層同士を例えば常温接合法により接合する場合、Ａｕ膜の膜厚は、接合歩留まりの向上を図るうえで、２００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲においては、より大きな値の方が好ましい。
【００４８】
また、第２可動部形成基板５の各接合用金属層５１８，５３８は、第２絶縁膜上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されている。各接合用金属層５１８，５３８は、Ａｕ膜と第２絶縁膜との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。また、各接合用金属層５１８，５３８は、Ａｕ膜の代わりに、Ａｌ膜やＣｕ膜を採用してもよい。また、Ｔｉ膜の膜厚は例えば１５ｎｍ〜５０ｎｍ程度の範囲、Ｔｉ膜上のＡｕ膜の膜厚は例えば２００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。
【００４９】
なお、第１可動部形成基板２と第２可動部形成基板５およびカバー基板３との接合方法、第２可動部形成基板５とベース基板１との接合方法は、互いの接合表面を活性化してから互いの接合表面を重ね合わせて常温下で適宜の荷重を印加することにより直接接合する上述の常温接合法に限らず、例えば、互いの接合表面を活性化した後で５０〜３００℃程度の加熱を行いながら適宜の荷重を印加することにより接合する直接接合法を採用してもよい。
【００５０】
第１可動部形成基板２は、高抵抗率のシリコン基板からなる第１半導体基板２０を用いて形成されている。ここで、高抵抗率のシリコン基板としては、例えば、ＭＥＭＳリレーを高周波信号の伝送用に用いる場合、抵抗率がより高い方が好ましく、例えば、伝送対象の高周波信号の周波数が６ＧＨｚであれば、抵抗率が１００Ωｃｍ以上であることが好ましく、１０００Ωｃｍ以上であることがより好ましい。また、伝送対象の高周波信号の周波数が高いほど、抵抗率が高い方が好ましい。第１半導体基板２０は、高抵抗率のシリコン基板に限らず、例えば、シリコン層／絶縁層（ＳｉＯ２層）／シリコン層の３層構造を有するＳＯＩ（Silicon  On  Insulator）基板や、シリコン層／絶縁層（ＳｉＯ２層）／シリコン層／絶縁層（ＳｉＯ２層）／シリコン層の５層構造（ダブルＳＯＩ構造）を有するダブルＳＯＩ基板などを用いてもよいが、各シリコン層は高抵抗率のシリコン層であることが好ましい。
【００５１】
第１可動部形成基板２は、第２可動部形成基板５とカバー基板３との間に介在するフレーム部２１と、フレーム部２１の内側に配置されフレーム部２１に４つの第１支持ばね部２２を介して揺動自在に支持された第１可動部２３とを有している。また、第１可動部形成基板２は、第１可動部２３における一面側（電磁石装置４側）に配置され電磁石装置４とともに磁気回路を構成する上述のアーマチュア２４と、アーマチュア２４の中央部との間に第１可動部２３を挟んで配置されたプレート２５とを有している。
【００５２】
アーマチュア２４を構成する磁性体板の材料としては、鉄−コバルト合金からなる磁性体材料を採用しているが、これに限らず、例えば、電磁軟鉄、電磁ステンレス、パーマロイなどの磁性体材料であればよい。
【００５３】
また、プレート２５の材料としては、フェライト系ステンレス鋼の一種であるＳＵＳ４３０を採用しているが、これに限らず、例えば、ＳＵＳ４３０以外のステンレス鋼や、金属、合金などを採用してもよい。
【００５４】
プレート２５は、第１可動部２３の厚み方向に貫通した第２貫通孔２９（図２、図５および図６参照）を通してアーマチュア２４に溶接されている。プレート２５をアーマチュア２４に溶接するにあたっては、第１可動部２３の上記一面側にアーマチュア２４を配置し他面側にプレート２５を配置した状態で、プレート２５において第２貫通孔２９に対応する部分にレーザ光を照射してプレート２５を局所的に溶融させてアーマチュア２４に溶接させるようにしている。要するに、プレート２５は、アーマチュア２４にレーザ溶接法により溶接されている。なお、レーザ溶接法により溶接する際のレーザ光源としては、例えば、ＹＡＧレーザを用いればよいが、これに限定するものではなく、例えば、プレート２５の材料に応じて適宜変更してもよい。
【００５５】
ここで、第１可動部２３には、上述の第２貫通孔２９が２つ形成されている。これら２つの第２貫通孔２９は、第１可動部２３の長手方向の中央部において第１可動部２３の短手方向に沿った中心線上で並んで形成されている。また、各第２貫通孔２９は、円形状の開口形状となっている。これに対して、プレート２５は、長手方向の寸法が、第１可動部２３の短手方向の寸法よりも大きな値に設定されている。また、プレート２５は、長手方向の中間部における短手方向の寸法が、第２貫通孔２９の内径よりも大きな値に設定されている。なお、第２貫通孔２９の開口形状は特に限定するものではない。要するに、プレート２５の短手方向の寸法は、第１可動部２３の長手方向における第２貫通孔２９の最大寸法よりも大きな値であればよい。
【００５６】
そして、プレート２５は、アーマチュア２４に２箇所が溶接されている。なお、溶接箇所は、２箇所に限定するものではない。
【００５７】
ところで、第１可動部形成基板２は、第１可動部２３とアーマチュア２４とプレート２５とを含む部分が、第１可動部２３の短手方向に沿った中心線に対して対称となり、且つ、第１可動部２３の長手方向に沿った中心線に対して対称となるように、第１可動部２３におけるアーマチュア２４の配置領域を規定し、第１可動部２３におけるプレート２５の配置領域を規定している。要するに、本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、第１可動部２３の重心とアーマチュア２４およびプレート２５各々の重心とが一直線上に位置するように上記各配置領域を規定している。さらに、第１可動部形成基板２は、フレーム部２１の内側のブロック全体が、第１可動部２３の短手方向に沿った中心線に対して対称となり、且つ、第１可動部２３の長手方向に沿った中心線に対して対称となるように、各第１支持ばね部２２、各第２突片２８の形状および配置を規定してある。
【００５８】
また、第１可動部形成基板２は、図６に示すように、アーマチュア２４を位置決めする第１突起２３ｆと、プレート２５を位置決めする第２突起２３ｇとを、第１可動部２３に一体に設けることが好ましい。
【００５９】
第１突起２３ｆの突出寸法は、第１突起２３ｆがアーマチュア２４の揺動範囲を狭めないように、アーマチュア２４の厚さ寸法よりも小さい方が好ましい。例えば、アーマチュア２４の厚さ寸法が１００μｍの場合、第１突起２３ｆの突出寸法は、１０μｍ程度であれば十分である。なお、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。
【００６０】
また、第２突起２３ｇの突出寸法は、第２突起２３ｇがプレート２５の揺動範囲を狭めないように、プレート２５の厚さ寸法よりも小さい方が好ましい。例えば、プレート２５の厚さ寸法が１００μｍの場合、第２突起２３ｇの突出寸法は、１０μｍ程度であれば十分である。なお、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。
【００６１】
また、第１可動部形成基板２は、第１突起２３ｆおよび第２突起２３ｇの各々を複数備えていることが好ましい。要するに、第１可動部形成基板２は、複数の第１突起２３ｆが、アーマチュア２４の外周に沿って配置され、複数の第２突起２３ｇが、プレート２５の外周に沿って配置されていることが好ましい。各第１突起２３ｆおよび各第２突起２３ｇは、各々、平面形状を矩形状としてあるが、これらの形状は矩形状に限らず、例えば、円形状、三角形状、多角形状でもよい。
【００６２】
上述のアーマチュア２４およびプレート２５については、各々、打ち抜き加工などの機械加工技術を利用して形成してある。
【００６３】
一方、第１可動部形成基板２は、アーマチュア２４およびプレート２５以外の構成要素を、マイクロマシニング技術などを利用して形成してある。つまり、第１可動部形成基板２のアーマチュア２４およびプレート２５以外の構成要素の大部分は、半導体プロセス技術を利用して形成してある。
【００６４】
第１可動部形成基板２は、第１可動部２３の厚みがフレーム部２１の厚みよりも薄く、アーマチュア２４の厚み寸法を、第１可動部形成基板２とカバー基板３とを固着した状態においてアーマチュア２４とカバー基板３との間に適宜の空隙が形成されるように設定してある。また、プレート２５の厚み寸法は、第１可動部２３と第２可動部形成基板５との間に適宜の空隙が形成されるように設定されている。
【００６５】
本実施形態では、フレーム部２１の厚さを２００μｍ、第１可動部２３の厚さを５０μｍ、アーマチュア２４の厚さを１００μｍ、プレート２５の厚さを１００μｍに設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。例えば、第１半導体基板２０としてシリコン基板を用いる場合、このシリコン基板の基礎となるシリコンウェハの厚さに応じて適宜変更してもよく、例えば、５０μｍ〜１０００μｍ程度の範囲で設定してもよく、第１半導体基板２０の厚さ寸法に基づいて、第１可動部２３の厚さ、アーマチュア２４の厚さ、およびプレート２５の厚さ、それぞれを適宜変更すればよい。ただし、アーマチュア２４の厚さ寸法は、電磁石装置４による所望の吸引力を確保するように設定する必要がある。これに対して、第１可動部２３およびプレート２５それぞれの厚さ寸法は、ＭＥＭＳリレーの小型化を図るなどの観点からは小さい方が好ましい。
【００６６】
上述の第１可動部形成基板２は、フレーム部２１が、矩形枠状に形成され、第１可動部２３が、矩形板状に形成されている。また、アーマチュア２４は、第１可動部２３よりも小さな矩形板状に形成されている。また、プレート２５は、長手方向の寸法が第１可動部２３の短手方向の寸法よりもやや大きな細長の板状に形成されており、長手方向の両端部が先細り状の形状となっている。そして、プレート２５は、第１可動部２３の長手方向の中央部において、プレート２５の長手方向を可動部２３の短手方向に合わせて配置されている。なお、プレート２５の形状は、特に限定するものではなく、例えば、長方形状でもよいし、菱形状でもよい。
【００６７】
第１支持ばね部２２は、第１可動部２３の短手方向の両側縁側の各々において第１可動部２３の長手方向に離間した２箇所に形成されている。各第１支持ばね部２２は、一端部が第１可動部２３に連結され他端部がフレーム部２１の内周面に連結されている。各第１支持ばね部２２は、平面形状において上記一端部と上記他端部との間の部位を同一面内で蛇行した形状に形成することにより長さ寸法を長くしてある。これにより、第１可動部形成基板２は、第１可動部２３が揺動する際に各第１支持ばね部２２の各々に発生する応力を各々で分散させることが可能となり、各第１支持ばね部２２が破損するのを抑制することが可能となる。
【００６８】
また、第１可動部形成基板２は、第１可動部２３の短手方向の両側縁それぞれの中央部から矩形状の第１突片２３ａが１つずつ延設されている。ここにおいて、第１可動部２３の同一の側縁側にある２つの第１支持ばね部２２は、同一の側縁から延設されている第１突片２３ａの両側に位置している。
【００６９】
第１可動部形成基板２は、第１可動部２３の各第１突片２３ａにおけるカバー基板３との対向面に、支点突起２３ｃ（図２参照）が突設されている。この支点突起２３ｃは、第１可動部２３が第１可動部２３に一体化されているアーマチュア２４とともに揺動（回動）する際の支点として機能する。要するに、第１可動部形成基板２は、第１可動部２３の短手方向において離間して配置された２つの支点突起２３ｃがカバー基板３における第１可動部形成基板２側の一表面に当接しており、一対の支点突起２３ｃ，２３ｃを結ぶ直線を回動軸として回動可能となっている。要するに、第１可動部形成基板２は、支点突起２３ｃが、第１突片２３ａとカバー基板３との間に介在しており、第１可動部２３が、支点突起２３ｃを介してカバー基板３に支持されることとなる。
【００７０】
また、第１可動部形成基板２は、第１可動部２３の長手方向への第１可動部２３の移動を規制する４つの移動規制部２１ｃがフレーム部２１から内方へ突設されている。
【００７１】
また、第１可動部形成基板２の第１可動部２３は、長手方向の両端部の各々から延設された第２突片２８を有しており、各第２突片２８において一対の固定接点１４，１４に対向する部位から一対の固定接点１４，１４側へ凸部２７が突設されている。なお、図１の例では、凸部２７の先端面を平面状の形状としてある。
【００７２】
第２可動部形成基板５は、ベース基板１と第１可動部形成基板２との間に介在するベース部５１を有している。また、第２可動部形成基板５は、ベース５１の長手方向の中央部に矩形状の開口部５２（以下、第１開口部５２と称する）が形成されており、ベース５１の長手方向の両側の各々に、一対の固定接点１４，１４を露出させる開口部５３（以下、第２開口部５３と称する）が形成されている。また、第２可動部形成基板５は、各開口部５３の各々の内側に配置された第２可動部５５を有している。各第２可動部５５におけるベース基板１側（一対の固定接点１４，１４側）には、一対の固定接点１４，１４に接離する可動接点５４（図７（ｂ）参照）が設けられている。また、第２可動部形成基板５は、各開口部５３の内側に、ベース部５１と第２可動部５５とを連結し第２可動部５５をベース部５１の厚み方向に変位可能とする複数（ここでは、２つ）の第２支持ばね部５６を有している。そして、第２可動部形成基板５は、第２可動部５５が第１可動部形成基板２の凸部２７により押圧された状態で可動接点５４が一対の固定接点１４，１４に接触するように、第２可動部５５および第２支持ばね部５６の形状および寸法を設定してある。
【００７３】
可動接点５４の先端面（以下、可動接触面とも称する）および一対の固定接点１４，１４の先端面（以下、固定接触面とも称する）は、平面状に形成されている。また、第２可動部５５は、可動接触面と固定接触面とが略平行になるように、上述の複数の支持ばね部５６により支持されている。ここにおいて、第２可動部５５に連結された第２支持ばね部５６は、第２可動部５５の厚み方向に沿った第２可動部５５の中心線に対して回転対称となるように形成されている。
【００７４】
可動接点５４は、固定接点１４と同様に、Ａｕなどの導電性が良好な金属材料からなる金属膜により構成されている。なお、可動接点５４は、スパッタ法や、電気めっき法、真空蒸着法などを利用して形成すればよい。可動接点５４は、単層構造に限らず、多層構造でもよく、例えば、Ｔｉ膜とＡｕ膜との積層膜でもよい。また、可動接点５４の材料は、Ａｕに限らず、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕや、これらの合金などを採用してもよい。
【００７５】
第２可動部５５の厚さ寸法は、ベース部５１の厚さ寸法よりも小さく且つ第２支持ばね部５６の厚さ寸法よりも大きな値に設定してある。また、厚み方向において重なる第２可動部５５と可動接点５４とを合わせた厚さ寸法も、このような条件を満たす値に設定してある。各第２可動部５５は、平面視形状が矩形状であり、短手方向がベース部５１の長手方向に一致するように配置されている。
【００７６】
第２支持ばね部２６は、一端部がベース部５１における第２開口部５３の内側面に連結され、他端部が第２可動部５５の側縁に連結されており、上記一端部と上記他端部との間の中間部を、第２可動部５５の厚み方向に直交する面内で蛇行した形状としてある。また、各第２支持ばね部５６の長さは、同じとしてある。しかして、本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、各第２支持ばね部５６の長さを適当な長さとして各第２支持ばね部５６のばね力を適宜設定することにより、可動接点５４と対応する一対の固定接点１４，１４との接点圧を所望の大きさに設定することが可能となり、可動接点５４と対応する一対の固定接点１４，１４との接触信頼性を向上させることが可能となる。
【００７７】
第２可動部形成基板５は、ベース部５１の周部が、ベース基板１および第１可動部形成基板２と接合されている。これにより、第２可動部形成基板５は、各可動接点５４が、対応する一対の固定接点１４，１４に対向し当該一対の固定接点１４，１４間を短絡する位置と開放する位置との間で変位可能となっている。ここで、説明を簡単にするために、図２において右側に位置している一対の固定接点１４，１４を一対の第１固定接点１４ａ，１４ａ、第１固定接点１４ａ，１４ａに対応する可動接点５４を第１可動接点５４ａ、図２において左側に位置している一対の固定接点１４，１４を一対の第２固定接点１４ｂ，１４ｂ、第２固定接点１４ｂ，１４ｂに対応する可動接点５４を第２可動接点５４ｂと称することもある。
【００７８】
第２可動部形成基板５は、アーマチュア２４の動作（揺動）に伴って、第１可動接点５４ａが一対の第１固定接点１４ａ，１４ａ間を短絡し且つ第２可動接点５４ｂが一対の第２固定接点１４ｂ，１４ｂ間を開放した第１状態と、第１可動接点５４ａが一対の第１固定接点１４ａ，１４ａ間を開放し且つ第２可動接点５４ｂが一対の第２固定接点１４ｂ，１４ｂ間を短絡した第２状態とが交互に現われる。
【００７９】
第２可動部形成基板５は、高抵抗率のシリコン基板からなる第２半導体基板５０を用いて形成されている。ここで、高抵抗率のシリコン基板としては、例えば、ＭＥＭＳリレーを高周波信号の伝送用に用いる場合、抵抗率がより高い方が好ましく、例えば、伝送対象の高周波信号の周波数が６ＧＨｚであれば、抵抗率が１００Ωｃｍ以上であることが好ましく、１０００Ωｃｍ以上であることがより好ましい。また、伝送対象の高周波信号の周波数が高いほど、抵抗率が高い方が好ましい。第２半導体基板５０は、高抵抗率のシリコン基板に限らず、例えば、シリコン層／絶縁層（ＳｉＯ２層）／シリコン層の３層構造を有するＳＯＩ（Silicon  On  Insulator）基板や、シリコン層／絶縁層（ＳｉＯ２層）／シリコン層／絶縁層（ＳｉＯ２層）／シリコン層の５層構造（ダブルＳＯＩ構造）を有するダブルＳＯＩ基板などを用いてもよいが、各シリコン層は高抵抗率のシリコン層であることが好ましい。
【００８０】
ここで、第２可動部形成基板５の基礎となる第２半導体基板５０として、ＳＯＩ基板やダブルＳＯＩ基板などを用いれば、可動接点５４と対応する一対の固定接点１４，１４とが開放されている状態での可動接点５４と一対の固定接点１４，１４との間の距離（絶縁距離）を高精度に設定することが可能となる。
【００８１】
ここで、本実施形態のＭＥＭＳリレーの動作について説明する。
【００８２】
本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、コイル４２，４２への通電が行われると、磁化の向きに応じてアーマチュア２４の長手方向の一端部がヨーク４０の一方の側片４０ｂに吸引される。これにより、ＭＥＭＳリレーは、アーマチュア２４の他端部に近い第２突片２８の凸部２７により第２可動部５５が押圧され第２可動部５５の可動接点５４が対応する一対の固定接点１４，１４に接触し、且つ、アーマチュア２４の上記一端部に近い第２突片２８の凸部２７により第２可動部５５が押圧されず第２可動部５５の可動接点５４が対応する一対の固定接点１４，１４から離れた状態となる。この状態では、コイル４２，４２への通電を停止しても、永久磁石４１の発生する磁束により、アーマチュア２４の上記一端部に対する吸引力が維持され、アーマチュア２４の上記他端部に近い可動接点５４と対応する一対の固定接点１４，１４とが接触した状態が保持される。
【００８３】
また、本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、コイル４２，４２への通電方向を逆向きにすると、アーマチュア２４の長手方向の上記他端部がヨーク４０の他方の側片４０ｂに吸引され、アーマチュア２４の上記一端部に近い可動接点５４が対応する一対の固定接点１４，１４に接触し、且つ、アーマチュア２４の上記一端部に近い第２突片２８の凸部２７により第２可動部５５が押圧され第２可動部５５の可動接点５４が対応する一対の固定接点１４，１４に接触し、且つ、アーマチュア２４の上記他端部に近い第２突片２８の凸部２７により第２可動部５５が押圧されず第２可動部５５の可動接点５４が対応する一対の固定接点１４，１４から離れた状態となる。この状態では、コイル４２，４２への通電を停止しても、永久磁石４１の発生する磁束により、アーマチュア２４の上記一端部に対する吸引力が維持され、アーマチュア２４の上記一端部に近い可動接点５４と対応する一対の固定接点１４，１４とが接触した状態が保持される。
【００８４】
なお、本実施形態のＭＥＭＳリレーは、アーマチュア２４を動かす電磁石装置４として、永久磁石４１を備えた有極型の電磁石装置を用いているので、ラッチング型のリレー（マイクロリレー）を構成している。ただし、ＭＥＭＳリレーは、電磁石装置４として永久磁石４１を備えていない無極型の電磁石装置を用いてもよい。
【００８５】
以上説明したように、本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、第１可動部形成基板２の第１可動部２３において一対の固定接点１４，１４に対向する部位から、一対の固定接点１４，１４側へ凸部２７が突設されている。さらに、本実施形態のＭＥＭＳリレーは、第２可動部形成基板５が、ベース基板１と第１可動部形成基板２との間に介在するベース部５１と、ベース部５１において一対の固定接点１４，１４を露出させる開口部５３の内側に配置され一対の固定接点１４，１４に接離する可動接点５４が一対の固定接点１４，１４側に設けられた第２可動部５５と、ベース部５１と第２可動部５５とを連結し第２可動部５５をベース部５１の厚み方向に変位可能とする複数の第２支持ばね部５６とを有している。そして、本実施形態のＭＥＭＳリレーは、第２可動部５５が凸部２７により押圧された状態で可動接点５４が一対の固定接点１４，１４に接触する。しかして、本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、可動接点５４が固定接点１４，１４に接触しているときの接触抵抗を低減することや、接触圧、接触抵抗などのばらつきを抑制すること可能となり、動作安定性を向上させることが可能となる。また、本実施形態のＭＥＭＳリレーの構成を採用することにより、個々のＭＥＭＳリレー間の動作特性や寿命のばらつきを低減することが可能となる。
【００８６】
また、本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、第２可動部５５が、可動接触面と固定接触面とが略平行になるように、上述の複数の第２支持ばね部５６により支持されているので、可動接点５４が対応する一対の固定接点１４，１４から離れている状態での絶縁距離（ギャップ長）が、ばらつくのを抑制することが可能となり、動作特性や寿命がばらつくのを抑制することが可能となる。
【００８７】
本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、第２可動部５５における第１可動部２３側に、衝撃緩和層（図示せず）を設けることが好ましい。この衝撃緩和層は、例えば、ポリイミド樹脂などの弾性を有する樹脂により形成することが好ましい。本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、衝撃緩和層を設けることにより、第１可動部２３の第２突片２８の凸部２７が第２可動部５５に衝突する際の衝撃を緩和することが可能となり、凸部２７の摩耗を抑制することが可能となる。これにより、本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、凸部２７の摩耗粉などが、可動接点５４と一対の固定接点１４，１４との間に入り込むことや、凸部２７、第２可動部５５などに衝撃に起因した破損が発生することなどを抑制することが可能となり、信頼性を向上させることが可能となる。
【００８８】
（実施形態２）
以下、本実施形態のＭＥＭＳリレーについて図８に基づいて説明する。
【００８９】
本実施形態のＭＥＭＳリレーの基本構成は実施形態１と略同じであり、第１可動部形成基板２の凸部２７の表面が凸曲面状に形成されている点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００９０】
以下、凸部２７の形成方法について図９を参照しながら説明するが、第１可動部形成基板２の基礎となる第１半導体基板２０として、ｐ形のシリコン基板を用いる場合について説明する。
【００９１】
まず、第１半導体基板２０の一表面側（図９（ａ）の下面側）に後述の陽極酸化工程で利用する陽極２５７（図９（ｂ）参照）の基礎となる所定膜厚（例えば、１μｍ）の導電性膜（例えば、Ａｌ膜、Ａｌ−Ｓｉ膜など）からなる導電性層を形成する導電性層形成工程を行う。この導電性層形成工程では、例えばスパッタ法によって第１半導体基板２０の上記一表面上に導電性層を成膜した後、Ｎ２ガスおよびＨ２ガス雰囲気中で導電性層のシンタ（熱処理）を行うことで、導電性層と第１半導体基板２０とのオーミック接触を得る。なお、導電性層の成膜方法はスパッタ法に限らず、例えば蒸着法などを採用してもよい。
【００９２】
導電性層形成工程の後、導電性層に円形状の開孔部２５７ａを設けるように導電性層をパターニングするパターニング工程を行うことによって、図９（ｂ）に示す構造を得る。このパターニング工程では、まず、フォトリソグラフィ技術を利用して第１半導体基板２０の上記一表面側に開孔部２５７ａに対応する部位が開孔されたレジスト層（図示せず）を形成する。その後、レジスト層をマスクとして導電性層の不要部分を例えばウェットエッチング技術あるいはドライエッチング技術によってエッチング除去して開孔部２５７ａを設けることにより導電性層の残りの部分からなる陽極２５７を形成する。その後、レジスト層を除去する。また、上述の導電性層形成工程とパターニング工程とで、所望の曲面形状（ここでは、凸部２７の凸曲面状）に応じて第１半導体基板２０との接触パターンを設計した陽極２５７を第１半導体基板２０の上記一表面側に形成する陽極形成工程を構成している。
【００９３】
上述の陽極形成工程の後、陽極酸化用の電解液中で第１半導体基板２０の他表面側（図９（ａ）の上面側）に対向配置される陰極（図示せず）と陽極２５７との間に通電して第１半導体基板２０の上記他表面側に除去部位となる多孔質シリコンからなる多孔質部２５８を形成する陽極酸化工程（陽極酸化処理）を行うことによって、図９（ｃ）に示す構造を得る。なお、電解液としては、第１半導体基板２０の構成元素であるＳｉの酸化物であるＳｉＯ２をエッチング除去する溶液として、５５ｗｔ％のフッ化水素水溶液とエタノールとを１：１で混合したフッ酸系溶液を用いているが、フッ化水素水溶液の濃度やフッ化水素水溶液とエタノールとの混合比は特に限定するものではない。また、フッ化水素水溶液と混合する液体もエタノールに限らず、メタノール、プロパノール、イソプロパノール（ＩＰＡ）などのアルコールなど、陽極酸化反応で発生した気泡を除去できる液体であれば、特に限定するものではない。
【００９４】
ところで、ｐ形のシリコン基板からなる第１半導体基板２０を上述の陽極酸化工程において多孔質化する際には、ホールをｈ＋、電子をｅ−とすると、以下の反応が起こっていると考えられる。
Ｓｉ＋２ＨＦ＋（２−ｎ）ｈ＋→ＳｉＦ２＋２Ｈ＋＋ｎｅ−
ＳｉＦ２＋２ＨＦ→ＳｉＦ４＋Ｈ２
ＳｉＦ４＋２ＨＦ→ＳｉＨ２Ｆ６
すなわち、ｐ形のシリコン基板の陽極酸化では、Ｆイオンの供給量とホールｈ＋の供給量との兼ね合いで多孔質化あるいは電解研磨が起こることが知られており、Ｆイオンの供給量の方がホールの供給量よりも多い場合には多孔質化が起こり、ホールｈ＋の供給量がＦイオンの供給量よりも多い場合には電解研磨が起こる。したがって、第１半導体基板２０としてｐ形のシリコン基板を用いている場合には、陽極酸化による多孔質化の速度はホールｈ＋の供給量で決まるから、第１半導体基板２０中を流れる電流の電流密度で多孔質化の速度が決まり、多孔質部２５８の厚みが決まることになる。本実施形態では、第１半導体基板２０の上記他表面側では、陽極２５７の開孔部２５７ａの中心線（第１半導体基板２０の厚み方向に沿った中心線）から離れるほど電流密度が徐々に大きくなるような電流密度の面内分布を有することとなる。したがって、第１半導体基板２０の上記他表面側に形成される多孔質部２５８は、陽極２５７の開孔部２５７ａの中心線に近くなるほど徐々に薄くなっている。なお、上述の電流密度の面内分布は、陽極２５７と陰極との間に通電しているときに陽極２５７と第１半導体基板２０との接触パターンなどにより決まる第１半導体基板２０内の電界強度の分布に応じて発生し、電界強度が強いほど電流密度が大きくなり、電界強度が弱いほど電流密度が小さくなる。
【００９５】
上述の陽極酸化工程の終了後、多孔質部２５８を除去する多孔質部除去工程を行う。ここにおいて、多孔質シリコンからなる多孔質部２５８を除去するエッチング液としてアルカリ系溶液（例えば、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＴＭＡＨなどの水溶液）やＨＦ系溶液を用いれば、多孔質部２５８を除去する多孔質部除去工程において、Ａｌ膜やＡｌ−Ｓｉ膜により形成されている陽極２５７もエッチング除去することができ、図９（ｄ）に示すような凸曲面状の表面を有する凸部２７を形成することができる。なお、多孔質部２５８を除去する多孔質部除去工程と、陽極２５７を除去する陽極除去工程とを別々に行ってもよい。また、多孔質シリコンからなる多孔質部２５８を除去する多孔質部除去工程においてエッチング液としてアルカリ系溶液を用いる場合には、エッチング液を加熱せずに室温でも多孔質部２５８をエッチング除去することができる。
【００９６】
上述の凸部２７の形成方法によれば、陽極形成工程にて形成する陽極２５７と第１半導体基板２０との接触パターンにより陽極酸化工程において第１半導体基板２０に流れる電流の電流密度の面内分布が決まる。したがって、陽極酸化工程にて形成する多孔質部２５８の厚みの面内分布を制御することができて厚みが連続的に変化した多孔質部２５８を形成することが可能であり、当該多孔質部２５８を多孔質部除去工程にて除去することで所望の凸曲面状の表面を有する凸部２７が形成されるから、任意形状で且つ滑らかな凸曲面状の表面を有する凸部２７を容易に形成することができる。
【００９７】
上述の凸部２７の形成方法では、陽極形成工程において円形状の開孔部２５７ａが設けられた陽極２５７を形成しており、凸部２７の凸曲面状を非球面状の一部により構成される形状としてあるが、これに限らず、球面の一部により構成される形状としてもよい。また、開孔部２５７ａの形状を円形状ではなくて長方形状の形状とすれば、凸部２７として半円柱状の凸部２７を形成することも可能である。
【００９８】
以上説明した本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、第１可動部形成基板２の凸部２７の表面が凸曲面状に形成されているので、実施形態１に比べて、可動接点５４が固定接点１４，１４に接触しているときの接触抵抗を低減すること、接触抵抗、接触圧などのばらつきを抑制することが可能となり、動作安定性を向上させることが可能となる。
【００９９】
ところで、実施形態１，２では、１つの第２可動部５５に対して２つの第２支持ばね部５６を設けてあるが、第２支持ばね部５６の数は２つに限らず、例えば、図１０に示すように、４つでもよい。ここで、図１０の例では、第２可動部５５の平面視形状を円形状としてあるが、第２可動部５５の平面視形状は特に限定するものではない。なお、可動接点５４を固定接点１４，１４に安定して接触させる観点からは、第２支持ばね部５６の数は２つよりは３つ以上が好ましい。ただし、第２支持ばね部５６の形状によっては、第２支持ばね部５６を１つとしてもよい。例えば、第２支持ばね部５６をスパイラル状の形状とすれば、第２支持ばね部５６を１つとしても、可動接点５４が固定接点１４，１４に接触しているときの接触抵抗を低減すること、接触抵抗、接触圧などのばらつきを抑制することが可能となり、動作安定性を向上させることが可能となる。
【０１００】
また、第２支持ばね部５６の形状は、第２可動部５５の厚み方向に直交する面内で蛇行した形状やスパイラル状の形状に限らず、例えば、図１１や図１２に示すように、第２可動部５５の厚み方向に沿った第２可動部５５の中心線の回りで捩れ変形が可能な形状でもよい。図１１と図１２とは、第２支持ばね部５６の形状が同じで数が相違するだけである。すなわち、図１１では、第２可動部５５に対して２つの第２支持ばね部５６が連結され、図１２では、第２可動部５５に対して３つの第２支持ばね部５６が連結されている。ここで、図１１および図１２の各例では、第２可動部５５の平面視形状を円形状としてある。
【０１０１】
図１１や図１２に示した第２支持ばね部５６は、第２可動部５５の外側面および開口部５３の内側面から離間し第２可動部５５の外周方向に沿って配置された円弧状の第１部位５６ａと、第１部位５６ａの一端部と第２可動部５５とを連結した第２部位５６ｂと、第１部位５６ａの他端部とベース部５１とを連結した第３部位５６ｃとを有している。また、第２可動部５５に連結された第２支持ばね部５６は、第２可動部５５の厚み方向に沿った第２可動部５５の中心線に対して回転対称となるように形成されている。図１１では、第２支持ばね部５６が、２回回転対称となるように形成され、図１２では、第２支持ばね部５６が、３回回転対称となるように形成されている。
【０１０２】
図１１や図１２の第２可動部形成基板５を用いれば、第２支持ばね部２６が、第２可動部５５の厚み方向に沿った第２可動部５５の中心線の回りで捩れ変形が可能な形状に形成されているので、可動接点５４を一対の固定接点１４，１４から離す際に可動接点５４が一対の固定接点１４，１４から離れやすくなる。これにより、可動接点５４が一対の固定接点１４，１４に固着されて離れなくなる不具合が発生するのを抑制することが可能となり、信頼性を向上させることが可能となる。
【０１０３】
ところで、実施形態１，２では、２つの可動接点５４と、各可動接点５４の各々に対して対応する一対の固定接点１４，１４が設けられているが、対応する可動接点５４と固定接点１４との数は１対２に限らず、例えば、１対１でもよい。また、可動接点５４と対応する固定接点１４との組も２組に限らず、１組でもよい。
【０１０４】
また、実施形態１，２では、ベース基板１と第２可動部形成基板５と第１可動部形成基板２とカバー基板３とで、外形サイズを同じに設定してあるが、これに限らない。例えば、ベース基板１とカバー基板３との各々の外形サイズを第２可動部形成基板５および第１可動部形成基板２よりも大きく設定し、且つ、カバー基板３に第２可動部形成基板５および第１可動部形成基板２を囲む枠状の外側フレーム部を一体に設けてカバー基板３をキャップ状の形状とし、カバー基板３の外側フレーム部をベース基板１に接合するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１  ベース基板
２  第１可動部形成基板
３  カバー基板
４  電磁石装置
５  第２可動部形成基板
１４  固定接点
２１  フレーム部
２２  第１支持ばね部
２３  第１可動部
２４  アーマチュア
２７  凸部
５１  ベース部
５３  開口部
５４  可動接点
５５  第２可動部
５６  第２支持ばね部
５６ａ  第１部位
５６ｂ  第２部位
５６ｃ  第３部位
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2012212580.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2012212580.tif 000016
【図１５】
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