(57)【要約】【課題】所望の温度でスナップアクションが起こるように設計することが容易なバイメタル素子を提供する。【解決手段】バイメタル素子１０１は、第１の熱膨張係数を有する第１材料層６１と、前記第１の熱膨張係数よりも大きい第２の熱膨張係数を有する第２材料層６２とが積層された積層体１を含み、積層体１がスナップアクションを行なうバイメタル素子であって、第１材料層６１は開口部２を有し、開口部２の内部は、前記第１の熱膨張係数よりも大きく前記第２の熱膨張係数と同じまたは前記第２の熱膨張係数より小さい第３の熱膨張係数を有する第３材料層６３によって満たされている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の熱膨張係数を有する第１材料層と、前記第１の熱膨張係数よりも大きい第２の熱膨張係数を有する第２材料層とが積層された積層体を含み、前記積層体がスナップアクションを行なうバイメタル素子であって、
前記第１材料層は開口部を有し、前記開口部の内部は、前記第１の熱膨張係数よりも大きく前記第２の熱膨張係数と同じまたは前記第２の熱膨張係数より小さい第３の熱膨張係数を有する第３材料層によって満たされている、バイメタル素子。
【請求項２】
前記第３の熱膨張係数は前記第２の熱膨張係数より小さい、請求項１に記載のバイメタル素子。
【請求項３】
前記第３材料層は、接点を兼ねている、請求項１または２に記載のバイメタル素子。
【請求項４】
基材を備え、前記積層体はスナップアクション可能なように前記基材によって支持されており、前記基材は、前記積層体がスナップアクションを行なうことにより前記積層体に対する接触の有無が切り替わるように保持された固定接点を備える、請求項１から３のいずれかに記載のバイメタル素子。
【請求項５】
前記第３材料層は、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｐｔを主成分とする金属層または合金層を単層構造としたものまたは積層構造としたものである、請求項１から４のいずれかに記載のバイメタル素子。
【請求項６】
前記第３材料層はめっき膜である、請求項１から５のいずれかに記載のバイメタル素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイメタル素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バイメタル素子は、周囲環境の温度変化またはジュール熱による温度変化によりＯＮ／ＯＦＦの切替えを行なうスイッチである。ある種のバイメタル素子は、スイッチ開閉温度にヒステリシスを持たせ、アーク放電による接点へのダメージを軽減するため、スナップアクション（急跳反転）をするように設計されている。具体的には、高熱膨張係数材料と低熱膨張係数材料とを重ね合わせたバイメタル材を、温度がある温度に達すると反転するような３次元形状（ばね構造）に加工している。このようなバイメタル材は、常温では無応力状態であるが温度を上げていくとバイメタル材の面内方向の応力が増大し、その構造の座屈応力に達した時に急跳反転する。一般的には、円や長方形のバイメタル材の一部を高熱膨張材料側が凹となるように変形させた構造が採用される。しかし、その曲率や形状は、動作温度およびヒステリシスに大きく影響することから、その設計、製造は各社のノウハウに依存している。
【０００３】
特開２００２−１８４２７７号公報（特許文献１）には、可動電極体と固定電極体とを備えるサーマルプロテクタが記載されている。可動電極体と固定電極体とは容器内に収納されている。可動電極体は熱応動素子を含む。可動電極体は、熱応動素子がスナップアクション動作を行なうように、中央部をポンチング成形加工したトリメタルまたはバイメタルを含んでいる。容器は、樹脂ベースと、上蓋としての樹脂カバーとからなる。特許文献１では、可動電極体の先端部と樹脂カバーの内面との空間距離は０．３ｍｍ以上０．４ｍｍ未満の範囲が好ましいとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１８４２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スナップアクションをさせるためには、ポンチング加工によって中央に凹凸形状が形成される。一方、バイメタル素子の薄型化が求められている。今後、バイメタル素子をさらに薄い形状とする必要に迫られた場合、ポンチング加工によって中央に形成される凹凸形状も高さの制約を受けることとなる。
【０００６】
従来知られているように中央部をポンチング成形加工したトリメタルまたはバイメタルの素子を採用し、これによってスナップアクションを行なわせようとする場合、動作温度を変えるためには３次元形状を変える必要がある。しかし、高さの制約を受ける状況下では、自由な３次元形状が採用できない場合もあり、形状設計が難しくなる。
【０００７】
そこで、本発明は、所望の温度でスナップアクションが起こるように設計することが容易なバイメタル素子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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に基づくバイメタル素子は、第１の熱膨張係数を有する第１材料層と、前記第１の熱膨張係数よりも大きい第２の熱膨張係数を有する第２材料層とが積層された積層体を含み、前記積層体がスナップアクションを行なうバイメタル素子であって、前記第１材料層は開口部を有し、前記開口部の内部は、前記第１の熱膨張係数よりも大きく前記第２の熱膨張係数と同じまたは前記第２の熱膨張係数より小さい第３の熱膨張係数を有する第３材料層によって満たされている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１材料層に設けられた開口部が第３材料層によって満たされているので、所望の温度でスナップアクションが起こるように設計することが容易なバイメタル素子とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に基づく実施の形態１におけるバイメタル素子の側面図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態１におけるバイメタル素子の平面図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態１におけるバイメタル素子の断面図である。
【図４】本発明に基づく実施の形態２におけるバイメタル素子のＯＮ状態での断面図である。
【図５】本発明に基づく実施の形態２におけるバイメタル素子のＯＦＦ状態での断面図である。
【図６】本発明に基づく実施の形態３におけるバイメタル素子の製造方法の第１の工程の説明図である。
【図７】本発明に基づく実施の形態３におけるバイメタル素子の製造方法の第２の工程の説明図である。
【図８】本発明に基づく実施の形態３におけるバイメタル素子の製造方法の第３の工程の説明図である。
【図９】本発明に基づく実施の形態３におけるバイメタル素子の製造方法の第４の工程の説明図である。
【図１０】本発明に基づく実施の形態３におけるバイメタル素子の製造方法の第５の工程の説明図である。
【図１１】本発明に基づく実施の形態３におけるバイメタル素子の製造方法の第６の工程の説明図である。
【図１２】本発明に基づく実施の形態３におけるバイメタル素子の製造方法の第７の工程の説明図である。
【図１３】本発明に基づく実施の形態３におけるバイメタル素子の製造方法の第８の工程の説明図である。
【図１４】本発明に基づく実施の形態４におけるバイメタル素子のＯＮ状態の断面図である。
【図１５】本発明に基づく実施の形態４におけるバイメタル素子のＯＦＦ状態の断面図である。
【図１６】本発明に基づく実施の形態５におけるバイメタル素子の斜視図である。
【図１７】本発明に基づく実施の形態５におけるバイメタル素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面において示す寸法比は、必ずしも忠実に現実のとおりを表しているとは限らず、説明の便宜のために寸法比を誇張して示している場合がある。
【００１２】
以下の説明において、上または下の概念に言及する際には、絶対的な上または下を意味するものではなく、図示された姿勢の中での相対的な上または下を意味するものである。
【００１３】
（実施の形態１）
（構成）
図１〜図３を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるバイメタル素子について説明する。本実施の形態におけるバイメタル素子１０１の側面図を、各部の寸法と共に図１に示す。バイメタル素子１０１の平面図を図２に示す。バイメタル素子１０１の断面図を図３に示す。
【００１４】
本実施の形態におけるバイメタル素子１０１は、第１の熱膨張係数を有する第１材料層６１と、前記第１の熱膨張係数よりも大きい第２の熱膨張係数を有する第２材料層６２とが積層された積層体１を含み、積層体１がスナップアクションを行なうバイメタル素子である。第１材料層６１は開口部２を有し、開口部２の内部は、前記第１の熱膨張係数よりも大きく前記第２の熱膨張係数と同じまたは前記第２の熱膨張係数より小さい第３の熱膨張係数を有する第３材料層６３によって満たされている。
【００１５】
バイメタル素子１０１は、図１〜図３に示すように、上面１ｕおよび斜面３を有する形状をしている。すなわち、バイメタル素子１０１は、円錐台の上面および外周面に相当する形状を有している。言い換えれば、バイメタル素子１０１は平坦な底を有する皿を裏返したような形状を有する。バイメタル素子１０１の形状は、中実形状ではなく薄いものであるが、その形状の特徴は円錐台に似ているので、略円錐台形状ということができる。
【００１６】
図１に示すようにバイメタル素子１０１の外周縁４には２層構造の断面が表れていてもよい。本実施の形態では、積層体１はバイメタル素子１０１のほぼ全体をなすものである。
【００１７】
ここで示す寸法はあくまで一例である。ここでは、図１に示すように、上面１ｕの直径は０．２ｍｍ、外周縁４の直径は１．６ｍｍ、斜面３の高さは０．０２ｍｍである。図２および図３に示すように、上から見たときには第１材料層６１の開口部２が中央に見える。第１材料層６１、第２材料層６２および第３材料層６３の厚みはそれぞれ１０μｍである。開口部２の直径は０．１ｍｍまたは０．１５ｍｍである。
【００１８】
本実施の形態では、第１の熱膨張係数を有する第１材料層６１は、ＮｉおよびＦｅの合金によって形成した。第１の熱膨張係数は１．１ｐｐｍ／Ｋである。
【００１９】
第１の熱膨張係数よりも大きい第２の熱膨張係数を有する第２材料層６２は、Ｃｕによって形成した。第２の熱膨張係数は１６．５ｐｐｍ／Ｋである。
【００２０】
第３の熱膨張係数を有する第３材料層６３は、Ｎｉによって形成した。第３の熱膨張係数は１３．４ｐｐｍ／Ｋである。
【００２１】
（シミュレーション）
効果を検証するために、外形は同じで第３材料層に関する条件を違えた試料１〜３を用意し、シミュレーションを行なった。
【００２２】
試料１として、開口部２および第３材料層を設けず上面１ｕの全域を第１材料層６１が覆っている構造のものを用意した。試料１は、本発明を適用していない例であり、比較例に相当する。
【００２３】
試料２としては、開口部２の直径が０．１ｍｍとなっており、開口部２内が第３材料層６３で満たされているものを用意した。
【００２４】
試料３としては、開口部２の直径が０．１５ｍｍとなっており、開口部２内が第３材料層６３で満たされているものを用意した。試料２，３においては、開口部２は第１材料層６１の中央に設けられている。
【００２５】
図１〜図３に示すような略円錐台形状のバイメタルディスクの座屈応力は、有限要素法による計算結果からすると１５ＭＰａである。図１〜図３に示す形状のバイメタルディスクは、１５ＭＰａを超えたときにスナップアクションをするとみなすことができる。基準温度から相対的に４５℃だけ上がったときにスナップアクションをするものと想定し、この温度にしたときの面内方向にかかる応力を有限要素法で計算した。その結果、試料１では１４ＭＰａ、試料２では２０ＭＰａ、試料３では２４ＭＰａであった。この計算結果から、比較例としての試料１ではスナップアクションするために必要な座屈応力には達しなかったが、第３材料層６３を設けた試料２および３ではスナップアクションするために十分な座屈応力が生じていることがわかった。
【００２６】
スナップアクションをする温度差は、常温に対する相対的な上昇温度として把握することができる。一方、試料１〜３でスナップアクションをする温度差は、計算によると、＋４７℃、＋３４℃、＋２８℃であることがわかった。このように、３次元形状の外形は同じであっても、異なる温度で動作する温度スイッチが実現できることがわかった。
【００２７】
（作用・効果）
本実施の形態では、バイメタル素子の２層構造のうち熱膨張係数が小さい方の層の中に開口部を設けてその内部に第３の熱膨張係数を有する第３材料層を配置しているので、バイメタル素子の内部に生じる座屈応力を高めることができ、従来と同じ外形であっても従来より小さい温度差でスナップアクションをするバイメタル素子とすることができる。
【００２８】
第１材料層の中に挿入するようにして配置された第３材料層は熱膨張係数が第１材料層に比べて大きいので、温度を上げたときに厚み方向と面内方向との両方に広がろうとする。第３材料層の膨張の影響で、熱膨張係数が小さい第１材料層にも面内方向の応力が作用し、第１材料層が座屈しやすくなる。試料２，３では試料１に比べて小さな温度差でもスナップアクションが起こるようになったのは、このような原理によるものと考えられる。
【００２９】
試料２と試料３とを比較すると、第３材料層６３が収まる開口部２の直径の違いがあるのみで、全体の外形は同じであるが、スナップアクションが起こる温度は異なっている。このように開口部２の直径を適宜変化させることにより、スナップアクションが起こる温度を調節することができるので、所望の温度でスナップアクションが起こるバイメタル素子を容易に実現することができる。したがって、本実施の形態では、所望の温度でスナップアクションが起こるように設計することが容易となる。
【００３０】
本実施の形態で示したように、第３の熱膨張係数は第２の熱膨張係数より小さいことが好ましい。本実施の形態では、第３の熱膨張係数は、第１の熱膨張係数よりも大きく、第２の熱膨張係数と同じであるか、または、第２の熱膨張係数より小さいものとしていたが、実際には、第３の熱膨張係数は第２の熱膨張係数より小さいことが好ましい。このような構成になっていた方が積層体１の座屈が生じやすくなり、スナップアクションが起こりやすくなるので、所望の温度でスナップアクションが起こるバイメタル素子の設計が容易となる。
【００３１】
（実施の形態２）
（構成）
図４〜図５を参照して、本発明に基づく実施の形態２におけるバイメタル素子について説明する。本実施の形態におけるバイメタル素子１０２の断面図を図４に示す。
【００３２】
バイメタル素子１０２は、基材１０と、基材１０の一方の主表面１０ｕの側に保持された積層体１とを備える。積層体１の構成は、実施の形態１で説明したものと基本的に同様である。積層体１は、図３に比べて上下を逆にした姿勢でスペーサ１２，１３によって支持されている。基材１０は、たとえば板状の部材である。基材１０は、たとえば絶縁性の基板である。基材１０の積層体１とは反対側の主表面１０ｖには、バイメタル素子１０２を他の物体に実装する際に電気的接続に用いるための電極７ａ，７ｂが設けられている。主表面１０ｕには伝送路８ａ，８ｂが配置されている。伝送路８ａの一端は、基材１０の中央部に達しており、この端部では伝送路８ａの上面に固定接点９が配置されている。基材１０を貫通するように貫通ビア６ａ，６ｂが配置されている。伝送路８ａの固定接点９とは反対側の端部と電極７ａとは、貫通ビア６ａによって電気的に接続されている。伝送路８ｂと電極７ｂとは、貫通ビア６ｂによって電気的に接続されている。伝送路８ｂの貫通ビア６ｂとは反対側の端部には配線１１が接続されている。積層体１は、スペーサ１２，１３によって基材１０の主表面１０ｕから離隔するように支持されている。配線１１はスペーサ１３に沿って延在することによって積層体１に達しており、配線１１は積層体の第１材料層６１および第２材料層６２のうちいずれか一方に電気的に接続されている。図４に示した例では、配線１１は第２材料層６２に接続されている。配線１１は第２材料層６２と一体的に形成されたものであってもよい。実施の形態１で述べたように、第１材料層６１はＮｉおよびＦｅの合金によって形成され、第２材料層６２はＣｕによって形成されている。
【００３３】
積層体１は、実施の形態１で説明したものと同様の構造であり、第１材料層６１の開口部２を満たすように第３材料層６３が配置されている。第３材料層６３はＮｉによって形成されている。図４においては、伝送路８ａの端部に設けられた固定接点９と第３材料層６３とは、導通する程度に当接している。
【００３４】
バイメタル素子１０２においては、第３材料層６３は、接点を兼ねている。
図４では、バイメタル素子１０２において導通が確保されている状態、すなわちＯＮ状態を示していた。一方、バイメタル素子１０２において、スナップアクションをしたことにより導通が遮断された状態、すなわちＯＦＦ状態を図５に示す。積層体１に含まれる第１材料層６１および第２材料層６２が熱膨張したことにより熱膨張係数の差により積層体１の形状が反転し、その結果、固定接点９と積層体１とが離れている。バイメタル素子１０２は、与えられた温度に応じて図４に示す状態と図５に示す状態との間を可逆的に行き来することができる。
【００３５】
（作用・効果）
本実施の形態では、第１材料層６１よりも第２材料層６２の方が電気抵抗が低いので、積層体１内を流れる電流は主に第２材料層６２を流れる。余分な発熱を避けるためには、電気抵抗が高い第１材料層６１にはあまり電流が流れない方が好ましい。
【００３６】
本実施の形態では、第３材料層６３が接点を兼ねているので、第３材料層６３に電気抵抗の低い材料を選択することができ、固定接点９と第２材料層６２との間で流れる電流の通り道は第３材料層６３に集中させることができる。これにより、積層体１のうち第１材料層６１にはあまり電流が流れないようにすることができ、余分な発熱を避けることができる。
【００３７】
従来技術では、バイメタル材と接点となる部材とを別々の２つの部品として用意して接合していたのに対して、本実施の形態で示したように、積層体１を作製する際に、第３材料層６３までを含めて一括して作製することとすれば、部品点数を減らすことも可能となる。その結果、組立が容易となる。また、コストダウンにもつながる。
【００３８】
特に、第３材料層６３は、めっきによって形成することも可能である。第３材料層６３をめっきによって形成すれば、第３材料層６３と第２材料層６２との間は隙間なく接合された構造を作製することができる。もし第３材料層６３と第２材料層６２との間に隙間があると、電流が流れる際に発熱の原因となる場合があるが、そのような隙間なく形成された第３材料層６３は電流の通り道として適している。
【００３９】
本実施の形態で示したように、バイメタル素子は、基材１０を備え、積層体１はスナップアクション可能なように基材１０によって支持されており、基材１０は、積層体１がスナップアクションを行なうことにより積層体１に対する接触の有無が切り替わるように保持された固定接点９を備えることが好ましい。このような構成が既に用意されていれば、スナップアクションによるＯＮ／ＯＦＦの切替えが固定接点への接触／非接触によって明確にできるので、使用しやすいバイメタル素子とすることができる。
【００４０】
なお、実施の形態１，２のいずれでもいえることであるが、第３材料層６３は、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｐｔを主成分とする金属層または合金層を単層構造としたものまたは積層構造としたものであることが好ましい。この構成を採用することにより、第３材料層は電気抵抗が少ないものとすることができ、第３材料層を接点として利用することにも適しているからである。
【００４１】
（実施の形態３）
既に実施の形態２においても述べたように、第３材料層６３はめっき膜であることが好ましい。第３材料層６３がめっき膜として形成されたものであれば、隙間なく精度良く形成することができるからである。
【００４２】
本発明に基づく実施の形態３としては、第３材料層をめっき膜として形成する際の製造方法について、図６〜図１３を参照して説明する。
【００４３】
ここでは、積層体のうち中央部に注目して説明する。積層体を構成する材料層はいずれも薄いものであるので、通常は何らかの犠牲層を用いてその上に形成する。まず、図６に示すように犠牲層１４の上面を覆うように公知技術により第２材料層６２を形成する。図７に示すように、第２材料層６２の上面にレジストパターン３１を形成する。レジストパターン３１は一旦全面を覆うように形成した後に不要部分を除去することによって得ることができる。レジストパターン３１はのちに開口部２となる領域のみを覆うように形成されている。図８に示すように、レジストパターン３１をマスクとして、第２材料層６２の上面にめっきを行なう。これによりレジストパターン３１によって覆われていない領域を覆うように第１材料層６１が形成される。レジストパターン３１を除去することによって、図９に示すように第１材料層６１に開口部２が形成される。図１０に示すように、全面を覆うようにレジスト層３２を形成する。レジスト層３２をパターニングすることによって、図１１に示すように開口部１５を有するレジストパターン３３を形成する。開口部１５は、第１材料層６１の開口部２と一致する領域に形成される。図１２に示すように、第２材料層６２を給電層として電解めっき法を行なうことにより、第３材料層６３を形成する。第３材料層６３は、第１材料層６１の開口部２を満たすように形成される。第３材料層６３は、第１材料層６１と同じ厚みまで成長させる。レジストパターン３３および犠牲層１４を除去することにより、図１３に示すように、第１材料層６１、第２材料層６２および第３材料層６３が組み合わさった構造体を得る。
【００４４】
積層体１に斜面３（図１参照）を形成する場合は、図１３に示した構造体に適宜プレス加工を行なえばよい。行なうのは、プレス加工に代えてポンチング加工であってもよい。
【００４５】
あとは適宜必要に応じて処理を行なうことにより、実施の形態１で説明したバイメタル素子１０１も、実施の形態２で説明したバイメタル素子１０２も、得ることができる。
【００４６】
（実施の形態４）
（構成）
図１４〜図１５を参照して、本発明に基づく実施の形態４におけるバイメタル素子について説明する。本実施の形態におけるバイメタル素子１０３の断面図を図１４に示す。
【００４７】
バイメタル素子１０３は、基本的な構成は、実施の形態２で示したバイメタル素子１０２と同様であるが、スペーサ１２，１３によって保持されている積層体１の構成が２層構造ではなく３層構造であるという点で大きく異なる。積層体１は、基板１０から近い側から順に、第１材料層６１と抵抗調整層６４と第２材料層６２ｉとが積層された構造となっている。第１材料層６１は、第１の熱膨張係数を有する材料層であり、Ｆｅ−Ｎｉ合金からなる厚み１０μｍの層である。抵抗調整層６４は、Ｃｕからなる厚み５μｍの層である。第２材料層６２ｉは、第１の熱膨張係数よりも大きい第２の熱膨張係数を有する材料層であり、Ｍｎ−Ｃｕ−Ｎｉ合金からなる厚み１０μｍの層である。第１材料層６１の中央部の２ヶ所に、０．４ｍｍ角の開口部２をそれぞれ設け、これら２ヶ所の開口部２を満たすように、第１の熱膨張係数よりも大きく第２の熱膨張係数と同じまたは第２の熱膨張係数より小さい第３の熱膨張係数を有する第３材料層６３ｉ１，６３ｉ２が配置されている。第３材料層６３ｉ１，６３ｉ２は、Ｎｉ層である。第３材料層６３ｉ１，６３ｉ２の表面には、Ａｕ−Ｃｏ合金層（図示省略）が成膜されている。Ａｕ−Ｃｏ合金層はＮｉ層に比べてきわめて薄いものである。
【００４８】
なお、バイメタル素子１０３のように３層構造の積層体を備えるものは、「トリメタル」または「トリメタル素子」と呼ばれることもあるが、これも「バイメタル素子」の一形態であるものとする。
【００４９】
基材１０の主表面１０ｕに伝送路８ａ，８ｂが配置されており、伝送路８ａ，８ｂのうち基材１０の中央に近い方の端部にはそれぞれ固定接点９ａ，９ｂが配置されている。第３材料層６３ｉ１，６３ｉ２は、抵抗調整層６４と接している。図１４に示した状態では、積層体１の形状は下に凸となっており、第３材料層６３ｉ１，６３ｉ２は、固定接点９ａ，９ｂと当接している。ここで示した例のように、第３材料層６３ｉ１，６３ｉ２は、Ａｕ−Ｃｏ合金層（図示省略）を介して固定接点９ａ，９ｂと当接していてもよい。
【００５０】
図１４では、バイメタル素子１０３において導通が確保されている状態、すなわちＯＮ状態を示している。この状態では、電極７ａ、貫通ビア６ａ、伝送路８ａ、固定接点９ａ、第３材料層６３ｉ１、抵抗調整層６４、第３材料層６３ｉ２、固定接点９ｂ、伝送路８ｂ、貫通ビア６ｂ、電極７ｂの順に連なることによって、電流の通り道が確保されている。一方、バイメタル素子１０３において、スナップアクションをしたことにより導通が遮断された状態、すなわちＯＦＦ状態を図１５に示す。この状態では、第３材料層６３ｉ１，６３ｉ２が固定接点９ａ，９ｂから離れるので、固定接点９ａ，９ｂ間を電気的に結ぶものはなくなり、電極７ａ，７ｂ間の導通が遮断される。
【００５１】
（作用・効果）
本実施の形態では、積層体１に含まれる３層のうちで抵抗調整層６４が最も電気抵抗が低いので、積層体１内を流れる電流は主に抵抗調整層６４を流れる。したがって、第３材料層６３ｉ１，６３ｉ２間を流れる電流は抵抗調整層６４を流れる。こうして積層体１内における余分な発熱を避けることができる。
【００５２】
本実施の形態では、積層体１の中央部に２つの開口部を設けて第３材料層６３ｉ１，６３ｉ２を配置しているので、スペーサ１２，１３のいずれにも実施の形態１で示したような配線１１を設ける必要がない。したがって、積層体１を支持するための部材は単純な構造のもので足りる。本実施の形態では、電気抵抗が低い材料を用いて抵抗調整層６４を形成することができ、電流の通り道の役割は専ら抵抗調整層６４に担わせることができるので、第１材料層６１、第２材料層６２ｉの材料は電気抵抗を気にすることなく自由に選択することができる。したがって、設計の自由度が高まる。
【００５３】
（実施の形態５）
（構成）
図１６〜図１７を参照して、本発明に基づく実施の形態５におけるバイメタル素子について説明する。本実施の形態におけるバイメタル素子１０４の斜視図を図１６に示す。バイメタル素子１０４の断面図を図１７に示す。
【００５４】
バイメタル素子１０４は、第１の熱膨張係数を有する第１材料層６１と、前記第１の熱膨張係数よりも大きい第２の熱膨張係数を有する第２材料層６２とが積層された積層体１を含む。積層体１がスナップアクションを行なうバイメタル素子である。第１材料層６１は開口部２を有し、開口部２の内部は、前記第１の熱膨張係数よりも大きく前記第２の熱膨張係数と同じまたは前記第２の熱膨張係数より小さい第３の熱膨張係数を有する第３材料層６３によって満たされている。図１６に示すように、バイメタル素子１０４においては、積層体１は曲面１６を有する。すなわち、バイメタル素子１０４は、球面の一部のような立体的曲面形状を有する。曲面１６は球面の一部であってもよいが、それ以外の曲面であってもよい。
【００５５】
本実施の形態では、第１の熱膨張係数を有する第１材料層６１は、ＮｉおよびＦｅの合金によって形成した。第１の熱膨張係数よりも大きい第２の熱膨張係数を有する第２材料層６２は、Ｃｕによって形成した。第３の熱膨張係数を有する第３材料層６３は、Ｎｉによって形成した。
【００５６】
（作用・効果）
本実施の形態においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
本実施の形態で示したような曲面１６を有する積層体１を、実施の形態２，３で示したように基板と組み合わせることによってバイメタル素子としてもよい。
【００５８】
なお、上記実施の形態のうち複数を適宜組み合わせて採用してもよい。
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００５９】
１  積層体、１ｕ  上面、２  開口部、３  斜面、４  外周縁、６ａ，６ｂ  貫通ビア、７ａ，７ｂ  電極、８ａ，８ｂ  伝送路、９，９ａ，９ｂ  固定接点、１０  基材、１０ｕ，１０ｖ  主表面、１１  配線、１２，１３  スペーサ、１４  犠牲層、１５  （レジストパターンの）開口部、１６  曲面、３１，３３  レジストパターン、３２  レジスト層、６１  第１材料層、６２，６２ｉ  第２材料層、６３，６３ｉ１，６３ｉ２  第３材料層、６４  抵抗調整層、１０１，１０２，１０３，１０４  バイメタル素子。
【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】
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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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