(57)【要約】【課題】接点材料に軟質金属を用いた場合であっても接点同士が固着することを防ぐことができる接点構造とマイクロリレーを提供することを目的とする。【解決手段】この接点構造は固定接点１と可動接点２が接離され安定接触状態で通電される接点構造であって、可動接点２が固定接点１に接触する際に固定接点１に対して傾斜を有する状態で接触する段階を経ることで、前記安定接触状態における前記両接点の接触部位３ａと前記安定接触状態に至る前における前記両接点の接触部位３ｂとが一致しないことを特徴とする。接触時の衝突で一点に加わった力を分散させることができるという効果がある。これにより接点材料に軟質金属を用いた場合であっても接点の固着を生じさせにくくすることができる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点と可動接点が接離され安定接触状態で通電される接点構造であって、
前記可動接点が前記固定接点に接触する際に前記固定接点に対して傾斜を有する状態で接触する段階を経ることで、
前記安定接触状態における前記両接点の接触部位と前記安定接触状態に至る前における前記両接点の接触部位とが一致しないことを特徴とする接点構造。
【請求項２】
前記可動接点は揺動アームの揺動先端側に設けられており、
前記可動接点が前記固定接点に接触する際に前記揺動アームの揺動基端側が先に接触する段階を経ることで、
前記安定接触状態における前記両接点の接触部位と前記安定接触状態に至る前における前記両接点の接触部位とが一致しないことを特徴とする請求項１記載の接点構造。
【請求項３】
前記揺動アームは撓み部を有し、
前記可動接点は撓み部を介して前記揺動アームに設けられており、
前記揺動アームの揺動時に前記撓み部が撓んで前記可動接点の揺動先端側がその慣性により遅れて動作することで前記可動接点が揺動基端側から前記固定接点に接触し、
前記可動接点が前記固定接点に接触する際に前記揺動アームの揺動基端側が先に接触する段階を経ることを特徴とする請求項２に記載の接点構造。
【請求項４】
前記揺動アームの先端には流体抵抗をうける翼片が設けられており、
前記可動接点の揺動先端側が流体抵抗により遅れて動作することで前記可動接点が揺動基端側から前記固定接点に接触し、
前記可動接点が前記固定接点に接触する際に前記揺動アームの揺動基端側が先に接触する段階を経ることを特徴とする請求項２または３に記載の接点構造。
【請求項５】
前記翼片を前記揺動アームの側方に偏在させることにより、
前記可動接点の側方側が流体抵抗により遅れて動作することで前記可動接点が前記側方側と反対の側方側から前記固定接点に接触し、
前記可動接点が前記固定接点に接触する際に前記揺動アームの揺動基端側かつ前記反対の側方側が先に接触する段階を経ることを特徴とする請求項４に記載の接点構造。
【請求項６】
前記固定接点を両側に有する基板よりなるベースと、
磁性材料よりなるアーマチュアが前記ベースと反対の面に接合され前記固定接点と接離する前記可動接点を両側に有する前記揺動アームと該揺動アームを開口内に配置したフレームとを有する可動基板部と、
前記フレームの前記開口を閉塞するカバーと、
前記アーマチュアを吸引する磁場を発生させる電磁石装置を有し前記可動接点が前記固定接点に対して接離するように前記揺動アームを揺動させる駆動装置とを備え、
前記アーマチュアは揺動自在に配置されることにより両側部分各々が前記揺動アームとして相反する方向に揺動するものであることを特徴とする
請求項２乃至５に記載の接点構造を有するマイクロリレー。
【請求項７】
前記駆動装置は、前記カバーに設けられ、
前記ベースの前記一面の反対面側には、前記駆動装置の前記電磁石装置に通電するための駆動電極が形成され、
前記ベースと前記フレームと前記カバーには、前記駆動電極と前記電磁石装置とを電気的に接続する配線路が形成されていることを特徴とする請求項６に記載のマイクロリレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、接点構造とマイクロ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、特開２０１０−１５３３１７号公報（特許文献１）である。
【０００３】
この従来例は基板よりなるベースを備えたマイクロリレーである。このマイクロリレーは固定接点を有して基板よりなるベースと、可動接点を有しベースの厚み方向の一表面側に設けられる機能部と、機能部におけるベース側とは反対側に設けられるカバーと、駆動装置とを備えている。機能部は主として可動部と、フレームからなる。
そして注目すべきは上記駆動装置は、上記カバーに設けられ、上記ベースの厚み方向の他面側には、上記駆動装置の電磁石装置に通電するための駆動電極が形成され、上記ベースと上記フレームと上記カバーには、上記駆動電極と上記電磁石装置とを電気的に接続する配線路が形成されていることを特徴とする点である。
上記特許文献１に示すものでは、貫通孔配線を短くすることができて、高周波特性を向上することができる。また、駆動装置と固定接点との距離を離すことができるから、駆動装置の電磁石装置が発生する磁場による影響を低減することができる。また、ベースとフレームとカバーとを土台に利用して、駆動電極と電磁石装置とを電気的に接続する配線路を形成していることで、小型化が図れ、製造容易とすることができる。さらに、ベースに対してカバーが揺れることによって、断線してしまう可能性を低くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５３３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来のマイクロリレーにおける可動接点及び固定接点は、一般的な接点
材料（例えば、金、ニッケル、銅、クロムなどの合金）で形成されていた。中でも、金は低い電気抵抗、高い耐酸化性を有するため、金接点は、優れた電気接点性能を有する。
【０００６】
ここで、マイクロリレー接点においては、硬い材料よりも金のような軟質金属が好ましい。接触時における変形により両接点の接触領域が大きくなり、安定接触が図れるためである。しかしながら軟質金属は、低い硬度に起因して、大きな付着力を生み出す。その結果、接点同士が固着（スティッキング）する虞があるため、短い寿命をもたらす。
本願発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、接点材料に軟質金属を用いた場合であっても接点同士が固着することを防ぐことができる接点構造とマイクロ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】
【０００７】
本願発明の接点構造は、固定接点と可動接点が接離され安定接触状態で通電される接点構造であって、前記可動接点が前記固定接点に接触する際に前記固定接点に対して傾斜を有する状態で接触する段階を経ることで、前記安定接触状態における前記両接点の接触部位と前記安定接触状態に至る前における前記両接点の接触部位とが一致しないことを特徴とする。
この接点構造においては前記可動接点は揺動アームの揺動先端側に設けられており、前記可動接点が前記固定接点に接触する際に前記揺動アームの揺動基端側が先に接触する段階を経ることで、前記安定接触状態における前記両接点の接触部位と前記安定接触状態に至る前における前記両接点の接触部位とが一致しないものであることが好ましい。
【０００８】
この接点構造においては前記揺動アームは撓み部を有し、前記可動接点は撓み部を介して前記揺動アームに設けられており、前記揺動アームの揺動時に前記撓み部が撓んで前記可動接点の揺動先端側がその慣性により遅れて動作することで前記可動接点が揺動基端側から前記固定接点に接触し、前記可動接点が前記固定接点に接触する際に前記揺動アームの揺動基端側が先に接触する段階を経るものであることが好ましい。
この接点構造においては前記揺動アームの先端には流体抵抗をうける翼片が設けられており、前記可動接点の揺動先端側が流体抵抗により遅れて動作することで前記可動接点が揺動基端側から前記固定接点に接触し、前記可動接点が前記固定接点に接触する際に前記揺動アームの揺動基端側が先に接触する段階を経るものであることが好ましい。
この接点構造においては前記翼片を前記揺動アームの側方に偏在させることで、前記可動接点の側方側が流体抵抗により遅れて動作することで前記可動接点が前記側方側と反対の側方側から前記固定接点に接触し、前記可動接点が前記固定接点に接触する際に前記揺動アームの揺動基端側かつ前記反対の側方側が先に接触する段階を経るものであることが好ましい。
【０００９】
本願発明のマイクロリレーは、前記固定接点を両側に有する基板よりなるベースと、磁性材料よりなるアーマチュアが接合され前記固定接点と接離する前記可動接点を両側に有する前記揺動アームと該揺動アームを開口内に配置したフレームとを有する可動基板部と、前記フレームの前記開口を閉塞するカバーと、前記アーマチュアを吸引する磁場を発生させる電磁石装置を有し前記可動接点が前記固定接点に対して接離するように前記揺動アームを揺動させる駆動装置とを備え、前記アーマチュアは揺動自在に配置されることにより両側部分各々が前記揺動アームとして相反する方向に揺動するものであることを特徴とする。
このマイクロリレーにおいては前記駆動装置は、前記カバーに設けられ、前記ベースの前記一面の反対面側には、前記駆動装置の前記電磁石装置に通電するための駆動電極が形成され、前記ベースと前記フレームと前記カバーには、前記駆動電極と前記電磁石装置とを電気的に接続する配線路が形成されているものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明の接点構造は、安定接触状態における両接点の接触部位と前記安定接触状態に至る前における前記両接点の接触部位とが一致しないため、接触時の衝突で一点に加わった力を分散させることができ、接点材料に軟質金属を用いた場合であっても接点の固着を生じさせにくくすることができる。
本願発明のマイクロリレーは接点の固着を生じにくい接点構造を用いているため、長寿命化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本願発明の実施形態１であるマイクロリレーの全体を示す斜視図である。
【図２】本願発明の実施形態１であるマイクロリレーの一部を切り欠いた斜視図である。
【図３】本願発明の実施形態１であるマイクロリレーの全体を示す分解斜視図である。
【図４】本願発明の実施形態１の揺動アームを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。
【図５】本願発明の実施形態１であるマイクロリレーの一部を切り欠いた斜視図である。
【図６】本願発明の実施形態１であるマイクロリレーの支点突起。（ａ１）（ｂ１）（ｃ１）が揺動アームの長手方向を正面とした場合の側面図であり（ａ２）（ｂ２）（ｃ２）が正面図である。
【図７】本願発明の実施形態１であるマイクロリレーの接点構造を示す模式図である。
【図８】本願発明の実施形態１であるマイクロリレーの接点構造を示す平面図と側面図である。
【図９】本願発明の実施形態１であるマイクロリレーの接点構造の接触を示す模式図である。
【図１０】本願発明の実施形態２であるマイクロリレーの接点構造を示す模式図である。
【図１１】本願発明の実施形態２であるマイクロリレーの接点構造を示す平面図と側面図である。
【図１２】本願発明の実施形態２であるマイクロリレーの接点構造の接触を示す模式図である。
【図１３】本願発明の実施形態３であるマイクロリレーの接点構造を示す模式図である。
【図１４】本願発明の実施形態３であるマイクロリレーの接点構造を示す平面図と側面図である。
【図１５】本願発明の実施形態３であるマイクロリレーの接点構造の接触を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本願発明の実施形態について説明する。
（実施形態１）
図１〜９は実施形態１にかかる接点構造およびマイクロリレーを示している。
【００１３】
図７〜９に示すとおり、この接点構造は固定接点１と可動接点２が接離され安定接触状態で通電される接点構造であって、可動接点２が固定接点１に接触する際に固定接点１に対して傾斜を有する状態で接触する段階を経ることで、前記安定接触状態における前記両接点の接触部位３ａと前記安定接触状態に至る前における前記両接点の接触部位３ｂとが一致しないことを特徴とする。
【００１４】
また、可動接点２は揺動アーム４の揺動先端側に設けられており、可動接点２が固定接点１に接触する際に揺動アーム４の揺動基端側が先に接触する段階を経ることで、前記安定接触状態における前記両接点の接触部位３ａと前記安定接触状態に至る前における前記両接点の接触部位３ｂとが一致しないことを特徴とする。
【００１５】
また、揺動アーム４は撓み部を有し、可動接点２は撓み部５を介して揺動アーム４に設けられており、揺動アーム４の揺動時に撓み部５が撓んで可動接点２の揺動先端側がその慣性により遅れて動作することで可動接点２が揺動基端側から固定接点１に接触し、可動接点２が固定接点１に接触する際に揺動アーム４の揺動基端側が先に接触する段階を経ることを特徴とする。
【００１６】
また、図１〜６のように、このマイクロリレーは固定接点１を両側に有する基板よりなるベース７と、磁性材料よりなるアーマチュア８が接合され固定接点１と接離する可動接点２を両側に有する揺動アーム４と該揺動アーム４を開口内に配置したフレーム９とを有する可動基板部１０と、フレーム９の前記開口を閉塞するカバー１１と、アーマチュア８を吸引する磁場を発生させる電磁石装置１２を有し可動接点２が固定接点１に対して接離するように揺動アーム４を揺動させる駆動装置１３とを備え、アーマチュア８は揺動自在に配置されることにより両側部分各々が揺動アーム４と一体となってその両端が相反する方向に揺動するものであることを特徴とする。
【００１７】
また、図２のように、駆動装置１３は、カバー１１に設けられ、ベース７の前記一面の反対面側には、駆動装置１３の電磁石装置１２に通電するための駆動電極１４が形成され、ベース７とフレーム９とカバー１１には、駆動電極１４と電磁石装置１２とを電気的に接続する配線１５が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
以下、実施形態１のより具体的な説明を行う。
【００１９】
図１〜６は本実施形態のマイクロリレーを示す。
【００２０】
ベース７は例えば、直方体状のガラス基板により形成されている。ベース７の一面側における長手方向両端側それぞれには固定電極１が形成されている。
【００２１】
可動基板部１０はフレーム９と揺動アーム４とアーマチュア８を有する。フレーム９は、矩形枠状に形成されている。このフレーム９の開口内には、アーマチュア８が接合された揺動アーム４が配置される。
【００２２】
アーマチュア８は、駆動装置１３の電磁石装置１２が発生する磁場により揺動アーム４を揺動させるために用いられる。アーマチュア８は、例えば、電磁軟鉄、電磁ステンレス、パーマロイなどの磁性材料を機械加工して矩形板状に形成され、接着、溶接、熱着、ロウ付けなどの方法で、揺動アーム４に接合されている。
【００２３】
一方、可動側である揺動アーム４の中央部には、支点突起１６が固定側であるカバー１１の一部の閉塞板１８に接触するように、アーマチュア８を貫通して設けられている。なお、この支点突起１６は、可動側である揺動アーム４の揺動動作（シーソ動作）の支点として用いられているが、一般的には可動側もしくは固定側のいずれか一方側に設けられていれば足りる。
【００２４】
ここで揺動アーム４の支点突起１６は図６ａの様に対向面である閉塞板１８と曲面で接する。曲面で接することにより支点部４の磨耗、角部の損傷を起こりにくくしている。この場合、例えば図６ｂまたは図６ｃの様に支点４は半球形状、または揺動アーム４の側方に底面を有する半円柱状であることが考えられる。さらに、支点突起１６の表面は金属等の耐摩耗性、摺動性に優れた材料でコーティングされている。これにより支点突起１６の磨耗を更に低減することができる。
【００２５】
また、揺動アーム４におけるベース７との対向面（図３における下面）側には、レシジュアル１７が設けられている。このレシジュアル１７は、揺動アーム４とベース７との距離を好適な距離に設定するために使用される。
【００２６】
カバー１１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１１の外形サイズは、ベース７の外形サイズと等しくしてある。このようにカバー１１は、フレーム９の開口を閉塞できる大きさの板状に形成されている。カバー１１におけるベース７側とは反対側の面（図３における上面）の中央部には、駆動装置１３を収容するための凹部が形成されており、凹部の底面は閉塞板１８が密着接合されることで形成されている。閉塞板１８は、例えば、厚みが５〜５０μｍ程度（好ましくは２０μｍ程度）に形成されたシリコン板やガラス板などの薄板からなる。
【００２７】
このようなカバー１１は、フレーム９におけるベース７側とは反対側の面（図３における上面）に接合される。
【００２８】
駆動装置１３は、揺動アーム４を吸引する磁場を発生させる電磁石装置１２と、揺動アーム４をラッチするための永久磁石１９とを備えている。
【００２９】
電磁石装置１２は、主として、ヨーク２０と、一対のコイル２１とを備えている。このようなヨーク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形成されている。永久磁石１９は、直方体状に形成され、厚み方向の一面側と他面側とが互いに異極となるように着磁されている。この永久磁石１９は、ヨーク２０のベース７側表面に当接させるようにして、取り付けられる。一対のコイル２１は、ヨーク２０の周囲に形成され永久磁石１９の側面側の部位それぞれに配置される。
【００３０】
また、駆動装置１３には、一対のコイル端子２２が設けられている。一対のコイル端子２２間に電圧を印加することで、両コイル２１に電流が流れる。このような駆動装置１３は、カバー１１の上記凹部に収納される。
【００３１】
カバー１１におけるベース７側とは反対側の面には、略Ｚ字状の配線１５が形成されている。配線１５の一端部には、コイル端子２２が半田付けなどによって電気的に接続されおり、他端部は図２に示すとおりカバー１１、フレーム９、ベース７を貫通してベース７のカバー１１とは反対面側に形成された、駆動電極１４に接続されている。
【００３２】
ここで本実施形態のマイクロリレーの接点構造を図７〜9に示す。
【００３３】
固定接点１、可動接点２は安定接触状態においては図９（ｂ）のように３ａの部位が接触している。一方で前記安定接触状態に至る前においては図９（ａ）のように３ｂの部位が接触している。このように固定接点１に対して傾斜を有する状態で接触する段階を経ることで３ｂの部位に集中する衝突時の衝撃を３ａの部位全体に分散させることで瞬間的に加わる圧力を緩和することができ、スティッキングの発生を低減することが可能となる。
【００３４】
両接点は、一般的な接点材料（例えば、金、ニッケル、銅、クロムなど及びそれらの合金）で形成されてなる。なお、例えば、両接点の表面全体は金などに代表される軟質金属で形成し、３ｂの部位をスティッキングが発生しにくい硬質金属とすることも可能である。これにより衝突時の衝撃が集中する３ｂにおいてスティッキングの発生をさらに低減しつつ、接点全体としては安定した接触抵抗をもたらす軟質金属による接触を実現することが可能となる。
【００３５】
撓み部５はマイクロマシニング技術によって半導体からなる揺動アーム４と一体にして短形枠状に形成されてなる。撓み部５を介して可動接点２が揺動アーム４の揺動先端側に設けられることで容易に傾斜を有して、揺動基端側から固定接点１に接触することができる。なお、揺動アーム自体を可撓性を有する形状、構造に加工することで、撓み部５を別途設けることなく本願発明の目的を達成することもできる。この場合、例えば、揺動アーム４の揺動先端側の太さを揺動基端側に比べ細くすること等が考えられる。
【００３６】
本実施形態によれば、可動接点２が固定接点１に対して傾斜を有して接触する段階を経て両接点が接触することで、接触時の衝突で一点に加わった力を分散させることができ、接点材料に軟質金属を用いた場合であっても接点の固着を生じさせにくくすることができるため、接点の耐スティッキング性と接触抵抗安定性の両方を実現することができ、長寿命化を実現することができる。また、揺動アーム４の揺動先端側に可動接点２を設けることで揺動基端側を容易に先に接触させることができる。また、可動接点２を、撓み部５を介して揺動アーム４に設けることで可動接点を容易に傾斜させることができる。
（実施形態２）
図１０〜１２は実施形態２にかかるマイクロリレーの接点構造を示している。
【００３７】
この接点構造は、揺動アーム４の先端には流体抵抗をうける翼片６が設けられており、可動接点２の揺動先端側が流体抵抗により遅れて動作することで可動接点２が揺動基端側から固定接点１に接触し、可動接点２が固定接点１に接触する際に揺動アーム４の揺動基端側が先に接触する段階を経ることを特徴とするという点で、実施形態１に記載した接点構造と相違するがその他の構成は同様である。
【００３８】
以下、実施形態２のより具体的な説明を行う。
【００３９】
翼片６はマイクロマシニング技術によって半導体からなる揺動アーム４と一体に形成されてなる。翼片６を設けることで流体抵抗をうけ、可動接点２が揺動アーム４に遅れて動作し、より傾斜を有して固定接点１に接触しやすくすることが可能となる。
【００４０】
本実施形態によれば、翼片６を設けることで可動接点２の揺動先端側が流体抵抗により遅れて動作させることができるため、翼片６を設けない場合と比較して両接点の接触時に、可動接点２により大きな傾斜をつけることができ接触時の衝突で加わる力をより分散させやすくすることができるため、接点の耐スティッキング性と接触抵抗安定性を容易に実現することができ、長寿命化を容易に実現することができる。
（実施形態３）
図１３〜１５は実施形態２にかかるマイクロリレーの接点構造を示している。
【００４１】
この接点構造は、翼片６を揺動アーム４の側方に偏在させることにより、可動接点２の側方側が流体抵抗により遅れて動作することで可動接点２が前記側方側と反対の側方側から固定接点１に接触し、可動接点２が固定接点１に接触する際に揺動アーム４の揺動基端側かつ前記反対の側方側が先に接触する段階を経ることを特徴とするという点で、実施形態２に記載した接点構造と相違するがその他の構成は同様である。
【００４２】
以下、実施形態３のより具体的な説明を行う。
【００４３】
翼片６を揺動アーム４の側方に偏在させることで揺動アーム４の揺動基端側かつ翼片６が偏在した側方と反対の側方側の部位３ｃにおいて図１５（ａ）のように固定接点１と可動接点２を最初に接触させることができる。これにより３ｃ→３ｂ→３ａの順に両接点が接触し、衝突時の衝撃をより緩和することが可能となり、接触時の衝突で加わる力をより分散させることができるため、更なる接点の耐スティッキング性と接触抵抗安定性を実現することができ、長寿命化を実現することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１    固定接点
２    可動接点
３ａ  安定接触状態における両接点の接触部位
３ｂ  前記安定接触状態に至る前における両接点の接触部位
３ｃ  両接点の最初の接触部位
４    揺動アーム
５    撓み部
６    翼片
７    ベース
８    アーマチュア
９    フレーム
１０  駆動基板部
１１  カバー
１２  電磁石装置
１３  駆動装置
１４  駆動電極
１５  配線
１６  支点突起
１７  レシジュアル
１８  閉塞板
１９  永久磁石
２０  ヨーク
２１  コイル
２２  コイル端子
【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】
2012155993.tif 000009
【図８】
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【図９】
2012155993.tif 000011
【図１０】
2012155993.tif 000012
【図１１】
2012155993.tif 000013
【図１２】
2012155993.tif 000014
【図１３】
2012155993.tif 000015
【図１４】
2012155993.tif 000016
【図１５】
2012155993.tif 000017