(57)【要約】【課題】可動接点の変位を検査可能なＭＥＭＳリレーを提供する。【解決手段】ＭＥＭＳリレーは、ガラス基板１０の一表面側に固定接点１４の対が設けられたベース基板１と、ガラス基板１０の上記一表面側でベース基板１に対向配置されたカバー基板３と、ベース基板１とカバー基板３との間に配置された可動部形成基板２とを備えている。可動部形成基板２は、ベース基板１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に支持された可動ブロック２ａとを有している。可動ブロック２ａは、固定接点１４の対に接離する可動接点２７が設けられた接点保持部２８を有し、接点保持部２８に、ガラス基板１０の他表面側からレーザビームを照射可能なターゲット部５が設けられている。【選択図】図１
2013089378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板の一表面側に固定接点の対が設けられたベース基板と、前記ガラス基板の前記一表面側で前記ベース基板に対向配置されたカバー基板と、前記ベース基板と前記カバー基板との間に配置された可動部形成基板とを備え、前記可動部形成基板は、前記ベース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支持された可動ブロックとを有し、前記可動ブロックは、前記固定接点の対に接離する可動接点が設けられた接点保持部を有し、前記接点保持部に、前記ガラス基板の他表面側からレーザビームを照射可能なターゲット部が設けられてなることを特徴とするＭＥＭＳリレー。
【請求項２】
前記可動ブロックは、前記フレーム部に第１ばね部を介して支持された可動部と、前記可動部に第２ばね部を介して支持された前記接点保持部とを有し、前記ガラス基板の前記一表面から前記ターゲット部までの高さと前記一表面から前記第２ばね部における前記接点保持部側の端部までの高さとが略同じであることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳリレー。
【請求項３】
前記固定接点の幅寸法よりも前記接点保持部の幅寸法を大きく設定してあ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】
前記ターゲット部は、前記接点保持部よりも前記レーザビームに対する反射率の高い材料により形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＭＥＭＳリレー。
【請求項５】
前記接点保持部の複数箇所に前記ターゲット部が設けられてな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。
【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、電磁石装置を備えた電磁式のマイクロリレーが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、図８に示すように、ボディ２０１と、アーマチュアブロック２０２と、カバー２０３と、電磁石装置２０４とを備えたマイクロリレーが記載されている。
【０００４】
ここで、ボディ２０１は、ボディ本体２０１Ａと、薄膜２０１Ｂとからなる。また、ボディ本体２０１は、ガラスにより形成されている。ボディ２０１は、長手方向の両端部の各々に一対の固定接点２１４，２１４が設けられている。また、ボディ２０１は、電磁石装置２０４を収納する収納部が形成されている。アーマチュアブロック２０２は、各一対の固定接点２１４，２１４ごとに接離可能な２つの可動接点（図示せず）が設けられている。また、カバー２０３は、耐熱ガラスにより形成されている。カバー２０３には、アーマチュア部２２３の可動範囲を確保するための凹部（図示せず）が設けられている。
【０００５】
また、特許文献１には、アーマチュアブロック２０２として、図９〜図１１に示す構成のものが記載されている。
【０００６】
このアーマチュアブロック２０２は、矩形枠状のフレーム部２２１と、フレーム部２２１の内側に配置されて４つの弾性部２２２を介して揺動自在に支持されたアーマチュア部２２３とを有している。ここにおいて、アーマチュアブロック２０２は、アーマチュア部２２３に可動接点２２７が設けられている。また、アーマチュア部２２３は、一面側に磁性体２２４が配置された磁性体保持部２２３ａと、磁性体保持部２２３ａの短手方向の両端の中央部から短手方向へ延設された延設部２２３ｂとを有している。また、アーマチュア部２２３は、各延設部２２３ｂにおけるボディ２０１側の一面に、突起２２３ｃが突設されている。
【０００７】
アーマチュアブロック２０２は、シリコン基板をエッチングして形成されている。そして、アーマチュアブロック２０２は、磁性体保持部２２３ａの上記一面側に配置された磁性体２２４と磁性体保持部２２３ａの他面側に配置された接合補助部材２２５とを結合することで、磁性体２２４が磁性体保持部２２３ａに保持されている。特許文献１には、磁性体２２４と接合補助部材２２５とを互いに結合させる方法として、接合補助部材２２５の一部を熱によって溶融させ結合穴２２９を通じて磁性体２２４に溶着させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２１００６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のマイクロリレーでは、接合補助部材２２５と磁性体板２２４との溶着に伴う残留応力に起因して磁性体保持部２２３ａに反りが生じることがあった。このため、上述のマイクロリレーでは、可動接点２２７と一対の固定接点２１４，２１４との距離や、可動接点２２７と一対の固定接点２１４，２１４との接触圧が、それぞれの設計値からばらついて、動作特性や寿命がばらついてしてしまう懸念があった。
【００１０】
そこで、本願発明者らは、アーマチュアブロック２０２とボディ２０１およびカバー２０３とをそれぞれ結合した後の検査として、可動接点２２７の変位を測定することを考えた。しかしながら、上述のマイクロリレーでは、カバー２０３の凹部がサンドブラスト法により形成されているので、凹部の内底面が、すりガラス状の粗面になっている。このため、上述のマイクロリレーでは、レーザ変位計などの検査装置を利用して可動接点２２７の変位の測定を行なおうとしても、レーザビームが乱反射してしまうから、可動接点２２７の変位を測定することができず、信頼性を高めることが難しかった。
【００１１】
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、可動接点の変位を検査可能な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】
【００１２】
本発明のＭＥＭＳリレーは、ガラス基板の一表面側に固定接点の対が設けられたベース基板と、前記ガラス基板の前記一表面側で前記ベース基板に対向配置されたカバー基板と、前記ベース基板と前記カバー基板との間に配置された可動部形成基板とを備え、前記可動部形成基板は、前記ベース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支持された可動ブロックとを有し、前記可動ブロックは、前記固定接点の対に接離する可動接点が設けられた接点保持部を有し、前記接点保持部に、前記ガラス基板の他表面側からレーザビームを照射可能なターゲット部が設けられてなることを特徴とする。
【００１３】
このＭＥＭＳリレーにおいて、前記可動ブロックは、前記フレーム部に第１ばね部を介して支持された可動部と、前記可動部に第２ばね部を介して支持された前記接点保持部とを有し、前記ガラス基板の前記一表面から前記ターゲット部までの高さと前記一表面から前記第２ばね部における前記接点保持部側の端部までの高さとが略同じであることが好ましい。
【００１４】
このＭＥＭＳリレーにおいて、前記固定接点の幅寸法よりも前記接点保持部の幅寸法を大きく設定してあることが好ましい。
【００１５】
このＭＥＭＳリレーにおいて、前記ターゲット部は、前記接点保持部よりも前記レーザビームに対する反射率の高い材料により形成されてなることが好ましい。
【００１６】
このＭＥＭＳリレーにおいて、前記接点保持部の複数箇所に前記ターゲット部が設けられてなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のＭＥＭＳリレーにおいては、可動接点の変位を検査可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は実施形態のＭＥＭＳリレーの概略分解斜視図、（ｂ）は実施形態のＭＥＭＳリレーの要部概略平面図、（ｃ）は実施形態のＭＥＭＳリレーの要部概略下面図である。
【図２】実施形態のＭＥＭＳリレーにおける可動部形成基板の概略分解斜視図である。
【図３】実施形態のＭＥＭＳリレーにおける可動部形成基板の概略斜視図である。
【図４】（ａ）は実施形態のＭＥＭＳリレーにおける可動部形成基板の概略平面図、（ｂ）は可動部形成基板の要部概略断面図、（ｃ）は可動部形成基板の要部概略下面図である。
【図５】実施形態のＭＥＭＳリレーのベース基板側から見た概略斜視図である。
【図６】実施形態のＭＥＭＳリレーの検査方法の説明図である。
【図７】実施形態のＭＥＭＳリレーの他の構成例の要部概略下面図である。
【図８】従来例のマイクロリレーの概略分解斜視図である。
【図９】他の従来例のマイクロリレーにおけるアーマチュアブロックの概略平面図である。
【図１０】他の従来例のマイクロリレーにおけるアーマチュアブロックの要部概略断面図である。
【図１１】他の従来例のマイクロリレーにおけるアーマチュアブロックの概略分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、図１〜図５に基づいて本実施形態のＭＥＭＳリレーについて説明する。
【００２０】
ＭＥＭＳリレーは、ガラス基板１０の一表面側に固定接点１４の対が設けられたベース基板１と、ガラス基板１０の上記一表面側でベース基板１に対向配置されたカバー基板３と、ベース基板１とカバー基板３との間に配置された可動部形成基板２とを備えている。
【００２１】
可動部形成基板２は、ベース基板１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に支持された可動ブロック２ａとを有している。
【００２２】
可動ブロック２ａは、固定接点１４の対に接離する可動接点２７が設けられた接点保持部２８を有し、接点保持部２８に、ガラス基板１０の他表面側からレーザビームＬＢ（図６参照）を照射可能なターゲット部５が設けられている。
【００２３】
ＭＥＭＳリレーは、電磁駆動式のマイクロリレーであり、可動部形成基板２に、磁性体板からなるアーマチュア２４が設けられ、アーマチュア２４を駆動する電磁石装置４を備えている。この電磁石装置４は、ベース基板１に形成された収納部１６に収納されている。
【００２４】
ＭＥＭＳリレーは、アーマチュア２４を電磁石装置４によって駆動することにより、ベース基板１の上記一表面側に設けられた固定接点１４の対と可動部形成基板２に設けられた可動接点２７とが接離する。なお、本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、ベース基板１およびカバー基板３の外形サイズを、可動部形成基板２の外形サイズと同じ外形サイズに設定してある。
【００２５】
以下、ＭＥＭＳリレーの各構成要素について詳細に説明する。
【００２６】
ベース基板１は、ガラス基板１０（以下、第１のガラス基板１０とも称する）が矩形板状に形成されており、外周形状が矩形状となっている。第１のガラス基板１０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。
【００２７】
上述のベース基板１は、第１のガラス基板１０の上記一表面側において、第１のガラス基板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、第１のガラス基板１０の上記一表面側において、第１のガラス基板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の各々の一端部に、上述の固定接点１４が設けられ、各信号線１３の各々の他端部が、第１のガラス基板１０の厚み方向に貫設された貫通孔配線１５と電気的に接続されている。
【００２８】
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、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することができるが、それ以外の材料を採用してもよい。また、固定接点１４の材料としては、信号線１３と同じ材料を採用することができるが、それ以外の材料を採用してもよい。また、固定接点１４は、単層膜に限らず、多層積層膜でもよい。
【００２９】
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貫通孔１２（図５参照）は、第１のガラス基板１０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、貫通孔１２の内面に沿って形成され第１のガラス基板１０の上記一表面側において貫通孔１２を閉塞している。
【００３０】
また、ベース基板１は、電磁石装置４を収納する収納部１６が形成されている。ここで、ベース基板１は、第１のガラス基板１０の中央部に、電磁石装置４が挿入される開口部１７が貫設されている。また、ベース基板１は、第１のガラス基板１０の上記一表面側に、開口部１７を閉塞する薄膜状の蓋体部１８が接合されている。要するに、ベース基板１は、開口部１７の内周面と蓋体部１８とで囲まれた空間が収納部１６を構成している。これにより、本実施形態のＭＥＭＳリレーは、ベース基板１と可動部形成基板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っている。なお、蓋体部１８の材料としては、Ｓｉを採用している。蓋体部１８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。
【００３１】
上述の開口部１７は、第１のガラス基板１０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、ベース基板１は、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１のガラス基板１０の上記一表面における開口部１７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１７および貫通孔１２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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。電磁石装置４は、この電磁力によって、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。
【００３５】
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，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１８に当接する形で収納部１６に収納されている。これにより、ＭＥＭＳリレーは、永久磁石４１の上記他方の磁極面とヨーク４０の両側片４０ｂ，４０ｂの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。
【００３６】
また、電磁石装置４は、細長の矩形板状に形成されたプリント基板４３を備えている。このプリント基板４３は、絶縁性基板４３ａの一表面における長手方向の両端部それぞれに導体パターン４３ｂ，４３ｂが形成されており、各導体パターン４３ｂ，４３ｂにおいて円形状に形成された部位が外部接続用電極４３ｂａ，４３ｂａを構成し、矩形状に形成された部位がコイル接続部４３ｂｂ，４３ｂｂを構成している。ここにおいて、コイル接続部４３ｂｂ，４３ｂｂには、コイル４２，４２の端末が接続される。コイル４２，４２は、外部接続用電極４３ｂａ，４３ｂａ間に電源を接続してコイル４２，４２へ励磁電流を流したときにヨーク４０の両側片４０ｂ，４０ｂの先端面が互いに異なる磁極となるように接続されている。
【００３７】
可動部形成基板２は、シリコン基板からなる半導体基板２０を用いて形成されている。半導体基板２０は、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。
【００３８】
可動部形成基板２は、ベース基板１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ばね部（支持ばね部）２２を介して揺動自在に支持された可動部２３とを有している。また、可動部形成基板２は、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。ここで、プレート２５は、可動部２３の厚み方向に貫通した貫通孔２９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、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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
可動部形成基板２は、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、可動部形成基板２とベース基板１とを固着した状態においてアーマチュア２４とベース基板１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、可動部２３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されている。
【００４２】
本実施形態では、フレーム部２１の厚さを２００μｍ、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、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、半導体基板２０の厚さ寸法に基づいて、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、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。
【００４３】
上述の可動部形成基板２は、フレーム部２１が、矩形枠状に形成され、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、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、可動部２３の長手方向の中央部において、当該プレート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。
【００４４】
第１ばね部２２は、可動部２３の短手方向の両側縁側の各々において可動部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ばね部２２は、一端部が可動部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、可動部形成基板２は、可動部２３が揺動する際に各第１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ばね部２２が破損するのを抑制することが可能となる。
【００４５】
また、可動部形成基板２は、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。また、可動部形成基板２は、フレーム部２１の内周面において可動部２３の各第１突片２３ａの各々に対応する各部位から、矩形状の第２突片２１ａが１つずつ延設されている。すなわち、可動部形成基板２は、１対１で対応する第１突片２３ａと第２突片２１ａとの、互いの先端面同士が対向している。可動部２３から延設された各第１突片２３ａの各々の先端面には、凸部２３ｂが形成されている。一方、フレーム部２１から延設された各第２突片２１ａの各々の先端面には、凸部２３ｂが入り込む凹部２１ｂが形成されている。したがって、可動部形成基板２は、凸部２３ｂが凹部２１ｂの内周面に当接することにより、フレーム部２１の厚み方向に直交する面内における可動部２３の移動が規制される。可動部２３の同一の側縁側にある２つの第１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。
【００４６】
可動部形成基板２は、可動部２３の各第１突片２３ａにおけるベース基板１との対向面に、支点突起２３ｃ（図２参照）が突設されている。支点突起２３ｃは、可動部２３が当該可動部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、可動部形成基板２は、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がベース基板１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。
【００４７】
また、可動部形成基板２は、可動部２３の４隅から当該可動部２３の短手方向の両側に向かって矩形状の第３突片２３ｄが延設され、各第３突片２３ｄにおけるベース基板１との対向面には、可動部２３の揺動範囲を規制するストッパ部２３ｅ（図２参照）が形成されている。これらのストッパ部２３ｅは、ベース基板１の上記一表面と接触することにより、可動部２３の変位量を制限する。これにより、ＭＥＭＳリレーは、アーマチュア２４と蓋体部１８とが接触することを回避することが可能となり、アーマチュア２４や蓋体部１８が破損するのを防止することが可能となる。
【００４８】
また、可動部形成基板２は、可動部２３の長手方向の両側に接点保持部２８，２８が配置されている。各接点保持部２８は、一対の第２ばね部（接圧ばね部）２６，２６を介して可動部２３に支持されている。各接点保持部２８には、ベース基板１の厚み方向において対向する一対の固定接点１４，１４に接離する可動接点２７が設けられている。可動接点２７の材料としては、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することができるが、それ以外の材料を採用してもよい。可動接点２７は、単層膜でもよいし、多層積層膜でもよい。
【００４９】
各接点保持部２８の厚さ寸法は、フレーム部２１の厚さ寸法よりも小さく且つ可動部２３の厚さ寸法よりも大きな値に設定してある。また、接点保持部２８の厚み方向において重なる接点保持部２８と可動接点２７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。各接点保持部２８は、平面視形状が細長の矩形状であり、短手方向が可動部２３の長手方向に一致するように配置されている。
【００５０】
各第２ばね部２６は、一方の端部が可動部２３の長手方向に沿った側縁に連結され、他方の端部が接点保持部２８の短手方向に沿った側縁に連結されており、上記一方の端部と上記他方の端部との間の中間部の一部を、可動部２３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ばね部２６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ばね部２６の長さを適当な長さとして各第２ばね部２６のばね力を適宜設定することにより、各可動接点２７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、各可動接点２７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。
【００５１】
可動部形成基板２は、フレーム部２１が、ベース基板１およびカバー基板３と接合されている。これにより、可動部形成基板２は、各可動接点２７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１（ａ）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２７を第１可動接点２７ａ、図１（ａ）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２７を第２可動接点２７ｂと称することもある。
【００５２】
可動部形成基板２は、アーマチュア２４の動作（揺動）に伴って、第１可動接点２７ａ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２７ｂ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２７ａ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２７ｂ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。
【００５３】
ここで、可動部形成基板２の基礎となる半導体基板２０として、上述のダブルＳＯＩ基板を用いれば、可動部２３とベース基板１との距離をベース基板１側のシリコン層の厚みによって規定することが可能となる。これにより、ＭＥＭＳリレーは、可動接点２７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２７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り、また、アーマチュア２４と電磁石装置４との距離（磁気ギャップ長）を高精度に設定することが可能となる。
【００５４】
また、カバー基板３は、ガラス基板３０（以下、第２のガラス基板３０とも称する）を用いて形成されている。カバー基板３は、第２のガラス基板３０の代わりに、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２のガラス基板３０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。
【００５５】
カバー基板３は、第２のガラス基板３０における可動部形成基板２との対向面に、可動部２３の揺動空間を確保する凹所（図示せず）が形成されている。この凹所は、例えば、サンドブラスト法などにより形成することができる。
【００５６】
ここで、本実施形態のＭＥＭＳリレーの動作について説明する。
【００５７】
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の上記一端部に近い可動接点２７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の他端部に近い可動接点２７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２７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。
【００５８】
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の上記他端部に近い可動接点２７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可動接点２７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の上記他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２７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。
【００５９】
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。
【００６０】
上述の可動部形成基板２のフレーム部２１とベース基板１およびカバー基板３とは、それぞれ、陽極接合法により接合されている。
【００６１】
また、可動部２３には、上述の貫通孔２９が２つ形成されている。これら２つの貫通孔２９は、可動部２３の長手方向の中央部において可動部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、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、貫通孔２９の内径よりも大きな値に設定されている。なお、各貫通孔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、可動部２３の上記他面における貫通孔２９の最大寸法（可動部２３の長手方向における貫通孔２９の最大寸法）よりも大きな値であればよい。
【００６２】
そして、プレート２５は、可動部２３の各貫通孔２９を通してアーマチュア２４に溶接されている。要するに、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。
【００６３】
可動部形成基板２は、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、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、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、可動部２３に対するアーマチュア２４およびプレート２５それぞれの配置領域が規定されている。要するに、本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、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、可動部形成基板２は、フレーム部２１の内側の可動ブロック２ａが、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、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ばね部２２、各第２ばね部２６、各接点保持部２８の形状および配置を規定してある。
【００６４】
また、可動部形成基板２は、可動部２３に、可動部２３の上記一面から突設されアーマチュア２４を位置決めする第１突起２３ｇと、可動部２３の上記他面から突設されプレート２５を位置決めする第２突起２３ｆとが一体に設けられている。
【００６５】
第１突起２３ｇの突出寸法は、第１突起２３ｇ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。
【００６６】
また、第２突起２３ｆの突出寸法は、第２突起２３ｆ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。
【００６７】
また、可動部形成基板２は、第１突起２３ｇおよび第２突起２３ｆをそれぞれ複数備えている。可動部形成基板２は、複数の第１突起２３ｇが、可動部２３の上記一面側においてアーマチュア２４の規定の配置領域を囲むように配置され、複数の第２突起２３ｆが、可動部２３の上記他面側においてプレート２５の規定の配置領域を囲むように配置されていることが好ましい。要するに、可動部形成基板２は、複数の第１突起２３ｇ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２３ｆが、プレート２５の外周に沿って配置されている。本実施形態では、第１突起２３ｇの数を８個、第２突起２３ｆの数を６個としてあるが、これらの数は特に限定するものではない。
【００６８】
ただし、第１突起２３ｇは、可動部２３の上記一面側において、可動部２３の短手方向に沿った中心線に対して線対称に配置され、且つ、可動部２３の長手方向に沿った中心線に対して線対称に配置されていることが好ましい。また、第２突起２３ｆは、可動部２３の上記他面側において、可動部２３の短手方向に沿った中心線に対して線対称に配置され、且つ、可動部２３の長手方向に沿った中心線に対して線対称に配置されていることが好ましい。
【００６９】
各第１突起２３ｇおよび各第２突起２３ｆ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。また、複数の第１突起２３ｇは、全てが同じ形状である必要はない。また、複数の第２突起２３ｆは、全てが同じ形状である必要はない。また、第１突起２３ｇについては、可動部２３の上記一面側においてアーマチュア２４の規定の配置領域を囲む枠状の形状として１個だけにしてもよい。また、第２突起２３ｆについては、可動部２３の上記他面側においてプレート２５の規定の配置領域を囲む枠状の形状として１個だけにしてもよい。
【００７０】
また、第１突起２３ｇは、アーマチュア２４の規定の配置領域との間に所定の第１隙間（例えば、１０μｍ程度）を設けるように形成位置を設計してある。これにより、アーマチュア２４の配置が容易になるとともに、アーマチュア２４の寸法公差などに起因してアーマチュア２４を配置できないような不具合の発生を抑制することが可能となる。また、第２突起２３ｆは、プレート２５の規定の配置領域との間に所定の第２隙間（例えば、１０μｍ程度）を設けるように形成位置を設計してある。これにより、プレート２５の配置が容易になるとともに、プレート２５の寸法公差などに起因してプレート２５を配置できないような不具合の発生を抑制することが可能となる。
【００７１】
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。なお、アーマチュア２４およびプレート２５は、真空チャックなどにより、可動部２３に対して配置する。
【００７２】
一方、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を利用して形成してある。つまり、可動部形成基板２のフレーム部２１、可動部２３、各第１ばね部２２、各第１突片２３ａ、各第２突片２１ａ、各第２ばね部２６、各接点保持部２８、各第１突起２３ｇおよび各第２突起２３ｆは、半導体基板２０（半導体基板２０の基礎となるウェハ）を、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術などの半導体プロセス技術を利用して加工することにより形成してある。したがって、可動部２３に対する各第１突起２３ｇの位置精度は、主に、各第１突起２３ｇをフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して形成する際の、露光工程における重ね合わせ検出マークの重ね合わせ精度（overlay accuracy）と、エッチング工程での寸法シフト（measureshift）とにより決まる。
【００７３】
アーマチュア２４とプレート２５とを溶接するためには、例えば、まず、可動部２３に対して先にアーマチュア２４を位置決めしてから、真空チャックなどによってアーマチュア２４あるいは可動部２３を吸引し、その後、可動部２３に対してプレート２５を位置決めする。続いて、プレート２５において可動部２３の貫通孔２９に対応した部位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プレート２５とアーマチュア２４とを溶接すればよい。
【００７４】
接点保持部２８には、上述のように、ガラス基板１０の他表面側からレーザビームＬＢ（図６参照）を照射可能なターゲット部５が設けられている。ここで、接点保持部２８は、図１（ｃ）に示すように、ベース基板１における対をなす固定接点１４，１４それぞれの投影領域、およびベース基板１における対をなす固定接点１４，１４間の部分の投影領域を避けた部位に、ターゲット部５が設けられている。より具体的には、平面視で対をなす固定接点１４，１４の並設方向に直交する方向において、各固定接点１４，１４の幅寸法よりも接点保持部２８の幅寸法を大きく設定してあり、接点保持部２８において上述の各投影領域を避けた部位に、ターゲット部５を設けてある。また、接点保持部２８において、ターゲット部５を設ける部位は、接点保持部２８において可動接点２７が設けられている部位よりも厚みが薄く、第２ばね部２６と同じ厚さで且つ第２ばね部２６と同じ高さ位置に設けてある。
【００７５】
ターゲット部５は、レーザビームＬＢを効率良く反射可能なミラー面を有する反射膜により構成することが好ましい。レーザビームＬＢとして例えば赤色レーザビームを想定している場合には、反射膜として、例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜を採用することができるが、反射膜の材料は特に限定するものではない。要するに、ターゲット部５は、接点保持部２８の材料（本実施形態では、シリコン）よりもレーザビームＬＢに対する反射率の高い材料により形成されていることが好ましい。ただし、ターゲット部５は、ミラー面を有していればよく、例えば、可動部形成基板２の元となる半導体基板２０を加工する際に、ミラー面の形成が可能なエッチング液によるエッチングを行うことによって、接点保持部２８において上述の各投影領域を避けた部位にミラー面を形成し、接点保持部２８自体がターゲット部５を兼ねるようにしてもよい。
【００７６】
レーザビームＬＢを利用して基準位置から固定接点１４およびターゲット部５それぞれまでの変位を測定する測定装置としては、レーザ変位計（レーザ式変位センサとも呼ばれる）を用いることができる。レーザ変位計のレーザ光源としては、例えば、赤色光を出射する半導体レーザを用いることができる。半導体レーザの出射光の色は、赤色に限らず、可視光であればよい。
【００７７】
また、レーザ変位計としては、図６（ａ）に示すようにレーザビームＬＢをターゲット部５に斜め入射させるタイプのものを用いてもよいし、図６（ｂ）に示すようにレーザビームＬＢをターゲット部５に垂直入射させるタイプのものを用いてもよい。なお、ガラス基板１０とターゲット部５との距離は、レーザ変位計の分解能の観点から、５０μｍ以上に設定することが好ましい。図６（ａ），（ｂ）には、ガラス基板１０と接点保持部２８においてターゲット部５が形成されている部位との距離を“Ｌ１”として記載してある。
【００７８】
本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、可動接点２７の厚み方向における可動接点２７とターゲット部５を含む平面との距離は、半導体基板２０の加工精度により決まる。したがって、固定接点１４に対する可動接点２７の変位を検査するには、可動接点２７の厚み方向における可動接点２７とターゲット部５を含む平面との距離が設計値通りであると仮定すれば、レーザビームＬＢを利用して基準位置から固定接点１４およびターゲット部５それぞれまでの変位を測定し、その測定結果に基づいて固定接点１４に対する可動接点２７の変位を演算することができる。したがって、ＭＥＭＳリレーの検査では、固定接点１４に対する可動接点２７の変位が所定範囲内にある場合のみ良品と判定し、所定範囲外に有る場合には不良品と判定するようにすれば、ＭＥＭＳリレーの信頼性の向上を図ることが可能となる。また、本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、レーザ変位計により基準位置から固定接点１４およびターゲット部５それぞれまでの変位を測定することによって、可動接点２７の動作を間接的に確認することが可能となる。
【００７９】
以上説明した本実施形態のＭＥＭＳリレーは、ガラス基板１０の一表面側に固定接点１４の対が設けられたベース基板１と、ガラス基板１０の上記一表面側でベース基板１に対向配置されたカバー基板３と、ベース基板１とカバー基板３との間に配置された可動部形成基板２とを備えている。可動部形成基板２は、ベース基板１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に支持された可動ブロック２ａとを有している。可動ブロック２ａは、固定接点１４の対に接離する可動接点２７が設けられた接点保持部２８を有し、接点保持部２８に、ガラス基板１０の他表面側からレーザビームを照射可能なターゲット部５が設けられている。しかして、本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、可動接点２７の変位を検査可能となり、信頼性を向上させることが可能となる。
【００８０】
また、本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、可動ブロック２ａが、フレーム部２１に第１ばね部２２を介して支持された可動部２３と、可動部２３に第２ばね部２６を介して支持された接点保持部２８とを有している。そして、ＭＥＭＳリレーは、ガラス基板１０の上記一表面からターゲット部５までの高さと上記一表面から第２ばね部２６における接点保持部２８側の端部までの高さとが略同じである。これにより、ＭＥＭＳリレーは、固定接点１４と可動接点１７との距離に関わらず、ターゲット部５の変位を測定することが可能となる。また、ガラス基板１０の上記一表面からターゲット部５までの高さと上記一表面から可動接点２７までの高さとを同じとする場合に比べて、固定接点１４，１４と可動接点２７との接触信頼性を向上させることが可能となる。
【００８１】
また、本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、平面視で対をなす固定接点１４，１４の並設方向に直交する方向において、各固定接点１４，１４の幅寸法よりも接点保持部２８の幅寸法を大きく設定してある。これにより、ＭＥＭＳリレーは、接点保持部２８において、対をなす固定接点１４，１４それぞれの投影領域およびベース基板１における対をなす固定接点１４，１４間の部分の投影領域を避けた部位に、ターゲット部５を設けることができる。
【００８２】
また、本実施形態のＭＥＭＳリレーは、ターゲット部５が、接点保持部２８よりもレーザビームＬＢに対する反射率の高い材料により形成されていることが好ましい。これにより、本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、レーザ変位計によるターゲット部５の変位の測定精度を向上させることが可能となり、結果的に、可動接点２７の変位の検査精度を向上させることが可能となる。
【００８３】
また、ＭＥＭＳリレーは、図７に示すように、接点保持部２８の複数箇所にターゲット部５が設けられたものとしてもよい。これにより、本実施形態のＭＥＭＳリレーでは、レーザ変位計によりターゲット部５の変位をより確実に測定することが可能となる。また、レーザ変位計による測定にあたっては、複数のターゲット部５それぞれの変位を測定して平均値を求めるようにしてもよい。
【００８４】
上述の実施形態で説明したＭＥＭＳリレーは、２つの可動接点２７と、各可動接点２７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２７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２７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。
【００８５】
また、上述の実施形態では、ＭＥＭＳリレーとして、電磁駆動式のＭＥＭＳリレーを例示したが、これに限らず、例えば、静電駆動式のＭＥＭＳリレーや、圧電駆動式のＭＥＭＳリレーでもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１  ベース基板
２  可動部形成基板
２ａ  可動ブロック
３  カバー基板
５  ターゲット部
１０  ガラス基板
１４  固定接点
２１  フレーム部
２２  第１ばね部
２３  可動部
２４  アーマチュア
２６  第２ばね部
２７  可動接点
２８  接点保持部
【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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