(57)【要約】【課題】製造が容易なマイクロリレーを提供する。【解決手段】固定接点４１が設けられた基板１と、可動接点４２が設けられたアーマチュア部２３を有し閉磁路を構成する磁性体ブロック２と、基板１に設けられて可動接点４２を固定接点４１に離接させるように磁性体ブロック２を励磁するコイル６とを備える。磁性体ブロック２が構成する閉磁路内には、コイル６への通電が停止された後に可動接点４２と固定接点４１とが接触した状態を維持する磁界を生じさせる永久磁石３が設けられている。永久磁石３を、磁性体ブロック２上への磁性体の堆積によって形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に固定接点が設けられた基板と、
磁性体からなり可動接点が設けられ弾性復帰した状態では可動接点が固定接点から離間するように基板に対して保持され可動接点を固定接点に接触導通させるように弾性変形可能なアーマチュアと、
磁性体からなり基板に保持されたヨークと、
可動接点と固定接点との離接を切り替えるようにアーマチュアを駆動する磁界を発生させるようにヨークを励磁するコイルと、
ヨーク上への磁性体の堆積によって形成されアーマチュアに対し可動接点を固定接点に接触させる方向に作用する向きの磁界を発生させるように着磁された永久磁石とを備えることを特徴とするマイクロリレー。
【請求項２】
基板は複数枚のセラミックスシートが積層されてなり、
コイルは、基板を構成するセラミックスシート間に設けられた導電パターンで構成されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロリレー。
【請求項３】
基板に固着されてアーマチュアと固定接点とをそれぞれ覆うカバーを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のマイクロリレー。
【請求項４】
カバーは、
基板に対向するカバー基板と、
カバー基板に保持されてアーマチュアを挟んでヨークの反対側に位置するカバーヨークと、
可動接点を固定接点から引き離す方向にアーマチュアを駆動する磁界を発生させるようにカバーヨークを励磁するカバーコイルとを有することを特徴とする請求項３記載のマイクロリレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、コイルと、継鉄と、永久磁石と、固定接点と、可動接点が設けられてコイルへの通電に応じて可動接点と固定接点との離接を切り替えるように変位するアーマチュアとを備える電磁リレーとして、製造に半導体プロセスの技術を用いることにより小型化したマイクロリレーが提供されている。
【０００３】
この種のマイクロリレーとして、例えば図７（ａ）（ｂ）に示すものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上下左右は図７（ａ）を基準として詳しく説明すると、このマイクロリレーは、基板９０と、基板９０の上面に設けられた多層基板９１と、多層基板９１内において軸方向を上下方向に向けて形成されたコイル９２と、多層基板９１の上面においてコイル９２の中央の上側から上方に突設された台座９３と、導電性と磁性とを有する材料からなり台座９３の上側に設けられて多層基板９１との間に隙間を空けて右方に突設され右端部を左端部に対して上下に変位させるように弾性変形可能なアーマチュア９４と、アーマチュア９４の右端部の下側において多層基板９１の上面に設けられた固定接点９５と、基板９０の下面に接合され上向きの磁束を生じさせる永久磁石９６とを備える。コイル９２は、多層基板９１を構成する絶縁体の層の間に構成された導電パターンからなり、図７（ｂ）に示すように渦巻き形状となっている。
【０００５】
上記従来例の動作を説明する。永久磁石９６と同じ向きの磁束を生じさせる向きでコイル９２に通電されると、アーマチュア９４の右端部に作用する下向きの磁力により、アーマチュア９４は自身のばね力に抗して右端部を下方へ変位させて固定接点９５に接触導通させる（接点がオンされる）。その後は、コイル９２の通電が停止されても、永久磁石９６の磁力がアーマチュア９４のばね力を上回ることにより、接点がオンされた上記の状態が維持される。
【０００６】
接点がオンされた状態で、永久磁石９６の逆向きの磁束を生じさせる向きでコイル９２に通電されると、アーマチュア９４の右端部に作用する磁力が弱まってアーマチュア９４のばね力を下回ることにより、アーマチュア９４は弾性復帰して固定接点９５から離れる（接点がオフされる）。
【特許文献１】米国特許第６８９４５９２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、永久磁石を例えば貼着によって基板に一体化させると、製造コストが比較的に高くなってしまう。
【０００８】
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、製造コストの低減が可能な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】
【０００９】
請求項１の発明は、一方の面に固定接点が設けられた基板と、磁性体からなり可動接点が設けられ弾性復帰した状態では可動接点が固定接点から離間するように基板に対して保持され可動接点を固定接点に接触導通させるように弾性変形可能なアーマチュアと、磁性体からなり基板に保持されたヨークと、可動接点と固定接点との離接を切り替えるようにアーマチュアを駆動する磁界を発生させるようにヨークを励磁するコイルと、ヨーク上への磁性体の堆積によって形成されアーマチュアに対し可動接点を固定接点に接触させる方向に作用する向きの磁界を発生させるように着磁された永久磁石とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、永久磁石が堆積によって形成されていることにより、永久磁石を接着によって形成する場合に比べて製造コストの低減が可能となる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、基板は複数枚のセラミックスシートが積層されてなり、コイルは、基板を構成するセラミックスシート間に設けられた導電パターンで構成されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、基板が複数枚のセラミックスシートが積層されてなることにより、比較的に良好な高周波特性が得られる。また、基板を構成するセラミックスシート間にコイルが設けられていることにより、コイルを基板の外に形成する場合に比べ、コイルの巻数の増加や小型化が可能となる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、基板に固着されてアーマチュアと固定接点とをそれぞれ覆うカバーを備えることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、カバーによってアーマチュアや固定接点が保護される。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、カバーは、基板に対向するカバー基板と、カバー基板に保持されてアーマチュアを挟んでヨークの反対側に位置するカバーヨークと、可動接点を固定接点から引き離す方向にアーマチュアを駆動する磁界を発生させるようにカバーヨークを励磁するカバーコイルとを有することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、可動接点を固定接点から引き離す方向にコイルに通電する際にカバーコイルにも通電することにより、スティッキングを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、永久磁石が堆積によって形成されていることにより、永久磁石を接着によって形成する場合に比べて製造コストの低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
本実施形態は、図１に示すように、基板１を備える。以下、上下左右は図１を基準として説明する。つまり、基板１の厚さ方向を上下方向と呼ぶ。また、図１の左下−右上方向を前後方向と呼ぶ。
【００２０】
基板１には、導電性を有する磁性体からなり全体として環形状であって閉磁路を構成する磁性体ブロック２が保持されている。磁性体ブロック２の材料としては、例えば鉄ニッケル合金を用いることができる。
【００２１】
磁性体ブロック２は、基板１の下面上に形成された本体部２０と、本体部２０の右端部から基板１内を上方へ突設された第１の脚部２１と、本体部２０の左端部から基板１内を上方に突設されて上端部が基板１の上面よりも上方に突出する第２の脚部２２と、第２の脚部２２の上端部から右方に突設されて基板１の上面に対し間に隙間を空けて対向するアーマチュア部２３とを有する。つまり、磁性体ブロック２において、本体部２０と第１の脚部２１と第２の脚部２２とが請求項におけるヨークを構成し、アーマチュア部２３が請求項におけるアーマチュアを構成している。また、第１の脚部２１の上端は基板１の上面よりも下側に位置しており、第１の脚部２１の上面には、Ｎ極を上方に向けてＳ極を下方に向けた永久磁石３が設けられている。永久磁石３の上面は、基板１の上面と略面一となっている。上記のような磁性体ブロック２の脚部２１，２２は、基板１に設けた穴の内面への磁性体のめっきにより形成することができる。また、アーマチュア部２３は、例えば、基板１上に形成した犠牲層（図示せず）上にアーマチュア部２３となる磁性体の層を堆積によって形成した後、犠牲層をエッチングで除去することによって形成することができる。
【００２２】
また、アーマチュア部２３の右端は第１の脚部２１よりも右方に突出しており、基板１の上面において、アーマチュア部２３の右端部の下側には、固定接点４１が設けられている。アーマチュア部２３の右端部の下面には可動接点４２が設けられており、アーマチュア部２３は、左端部に対して右端部を下方へ変位させるように曲がって可動接点４２を固定接点４１に接触導通させるように弾性変形可能となっている。また、図３（ａ）に示すように、アーマチュア部２３において可動接点４２が設けられた右端部の前後の寸法は、他の部位の前後の寸法よりも小さくなっている。なお、本実施形態のようにアーマチュア２３が導電性を有する場合、可動接点４２を特に設けず、アーマチュア２３を可動接点として兼用してもよい。
【００２３】
さらに、基板１には、導電材料からなり一端が固定接点４１に電気的に接続され他端が基板１の下面に露出した導電部４１ａが設けられており、導電部４１ａの下側には、球形状のはんだからなり導電部４１ａを介して固定接点４１に電気的に接続された固定側バンプ５１が設けられている。さらに、磁性体ブロック２の本体部２０の下側には、球形状のはんだからなり磁性体ブロック２を介して可動接点４２に電気的に接続された可動側バンプ５２が設けられている。つまり、固定接点４１と可動接点４２との離接（接点の開閉）が切り替わると、固定側バンプ５１と可動側バンプ５２との間の電気的接続のオンオフが切り替わる。
【００２４】
ここで、基板１は、複数のセラミックスシートが積層されてなる低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）基板であって、基板１には、それぞれセラミックスシート間に形成された複数個（図では９個）の螺旋形状の導電パターンが互いに電気的に接続されてなるコイル６が設けられている。さらに、基板１の下面には、それぞれ球形状のはんだからなりコイル６の一端ずつに電気的に接続された２個のコイル用バンプ５３ａ，５３ｂが設けられている。本実施形態では、基板１が上記のようにセラミックスで構成されていることにより、比較的に良好な高周波特性を得ることができる。また、基板１を構成するセラミックスシート間にコイル６が設けられていることにより、コイル６を基板１の外に形成する場合に比べ、コイル６の巻数の増加や小型化が可能となっている。
【００２５】
さらに、基板１には、基板１の上面を覆ってアーマチュア部２３や可動接点４２や固定接点４１を保護するカバー７が被着されている。カバー７は、厚さ方向を上下方向に向けた直方体形状であって上方から見た寸法形状が基板１と略同じカバー基板７０と、カバー基板７０の下面の周縁部に接合された長方形の環状のスペーサ７１とで構成されている。スペーサ７１により、カバー基板７０と基板１との間には、磁性体ブロック２のアーマチュア部２３や固定接点４１や可動接点４２が収納される密閉空間が構成されている。カバー７を基板１に接合する際に加熱する場合には、熱応力を低減するために、カバー基板７０の材料として基板１と同じ材料を用いることが望ましい。
【００２６】
本実施形態の動作を説明する。磁性体ブロック２内に永久磁石３と同じ向きの磁束が生じるような方向でコイル用バンプ５３ａ，５３ｂを介してコイル６に通電すると、アーマチュア部２３は右端部が下方に吸引されることによりアーマチュア部２３のばね力に抗して右端部を下方へ変位させるように弾性変形し、ここにおいて可動接点４２は固定接点４１に接触導通して（接点がオンされて）、可動側バンプ５２と固定側バンプ５１とは可動接点４２と固定接点４１とを介して電気的に接続される。その後は、コイル６への通電が停止されても、永久磁石３の磁力により上記の状態は維持される。
【００２７】
逆に、可動接点４２が固定接点４１に接触導通した状態で、磁性体ブロック２内に永久磁石３の逆向きの磁束が生じるような方向でコイル用バンプ５３ａ，５３ｂを介してコイル６に通電すると、磁性体ブロック２の磁束が減少する。すると、アーマチュア部２３の右端部に作用する下向きの力がアーマチュア部２３のばね力を下回ることにより、アーマチュア部２３は弾性復帰し、ここにおいて可動接点４２は固定接点４１から離れ（接点がオフされ）、可動側バンプ５２と固定側バンプ５１との電気的接続は切断される。
【００２８】
ここで、永久磁石３は、エアロゾル・デポジション法や、パルスレーザ・デポジション（ＰＬＤ）法や、めっきや、スクリーンプリントといった周知の方法により磁性体ブロック２上に堆積させた磁性体の層を研磨して着磁することにより形成されている。永久磁石３の材料としては、磁性体ブロック２より保磁力の大きい周知の材料を用いることができる。
【００２９】
上記構成によれば、永久磁石３を堆積によって形成したことにより、永久磁石を接着によって形成する場合に比べて製造コストを低減することができる。
【００３０】
なお、永久磁石３の位置は、可動接点４２と固定接点４１との接触状態を維持させるための磁力をアーマチュア部２３に作用させることができる位置であれば上記に限られないが、永久磁石３の磁束を有効に利用するためには、永久磁石３は上記のように磁性体ブロック２が構成する閉磁路中に設けることが望ましい。
【００３１】
また、接点のオフ時にアーマチュア２３の弾性力が不足して可動接点４２が固定接点４１に接触導通したままとなる、いわゆるスティッキングを抑制するために、図４、図５（ａ）（ｂ）及び図６（ａ）（ｂ）に示すように、接点のオフ時にアーマチュア２３に上向きの磁力を作用させるためのカバーヨーク７２と永久磁石７３とカバーコイル７４とを、それぞれカバー基板７０に設けてもよい。詳しく説明すると、カバーヨーク７２は磁性体からなり、上下に扁平であってカバー基板７０の上面に露出する本体部７２ａと、本体部７２ａの右端部からカバー基板７０内を下方へ突設され下端がカバー基板７０の下面よりも上側に位置する第１の脚部７２ｂと、本体部７２ａの左端部からカバー基板７０内を下方へ突設され下端面がカバー基板７０の下面と略面一となる第２の脚部７２ｃとを有する。カバー基板７０は基板１と同様の積層基板であって、カバーコイル７４は、コイル６と同様に、それぞれカバー基板７０を構成するセラミックシート間に形成され上下方向から見て第２の脚部７２ｃを周回する渦巻形状の複数個（図では９個）の導電パターンが互いに電気的に接続されてなる。また、永久磁石７３は、第１の脚部７２ｂの下側において、下面をカバー基板７０の下面と略面一とする形で、基板１側の永久磁石３と同様に、Ｎ極を上方に向けてＳ極を下方に向けて形成されている。カバー７側の永久磁石７３は、基板１側の永久磁石３の上側に位置し、カバーヨーク７２の第２の脚部７２ｃは、磁性体ブロック２の第２の脚部２２の上側に位置している。さらに、図５（ｂ）に示すように、カバー基板７０の下面（図５（ｂ）における上面）には、下面がスペーサ７１の上面と略面一となる接続部７０ａが突設され、接続部７０ａ内には、導電材料からなりカバーコイル７４に電気的に接続された導電部７０ｂが設けられている。なお、図５（ｂ）には導電部７０ｂを１個のみ図示しているが、実際には導電部７０ｂはカバーコイル７４の一端部ずつに対応した２個が設けられる。基板１には、上面においてカバー７の一方の導電部７０ｂに対応した位置と下面とにそれぞれ露出した導電部（図示せず）が設けられており、図６（ｂ）に示すように、この導電部とカバー７の導電部７０ｂとを介してカバーコイル７４の一端に電気的に接続された球形状のはんだからなるコイルバンプ５３ｃが、基板１の下面に設けられている。カバーコイル７４の他端は、カバー７の他方の導電部７０ｂを介して例えば基板１側のコイル６の一端に電気的に接続される。
【００３２】
図４〜図６の形態では、接点をオフする際には、磁性体ブロック２に永久磁石３の逆向きの磁束が生じる向きでコイル６に通電するとともに、カバーヨーク７２に永久磁石７３と同じ向きの磁束が生じる向きでカバーコイル７４に通電すれば、アーマチュア部２３に対して下向きの磁力が弱まるだけでなく上向きの磁力が作用することにより、確実に可動接点４２を固定接点４１から引き剥がすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態を示す、一部破断した斜視図である。
【図２】（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上のカバーを示す互いに異なる方向から見た一部破断した斜視図である。
【図３】（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上においてカバーが取り付けられていない状態を示す互いに異なる方向から見た一部破断した斜視図である。
【図４】同上の別の形態を示す、一部破断した斜視図である。
【図５】（ａ）（ｂ）はそれぞれ図４の形態のカバーを示す互いに異なる方向から見た一部破断した斜視図である。
【図６】（ａ）（ｂ）はそれぞれ図４の形態においてカバーが取り付けられていない状態を示す互いに異なる方向から見た一部破断した斜視図である。
【図７】（ａ）（ｂ）はそれぞれ従来例の構造を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  基板
２  磁性体ブロック
３  永久磁石
６  コイル
７  カバー
２３  アーマチュア部
４１  固定接点
４２  可動接点
７２  カバーヨーク
７４  カバーコイル
【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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