JP4107245B2 - Micro relay - Google Patents
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Description
本発明は、半導体微細加工技術で形成されるマイクロリレーに関するものである。 The present invention relates to a microrelay formed by a semiconductor microfabrication technique.
特許文献1には、半導体微細加工技術を用いて形成されたマイクロリレーが開示されている。このマイクロリレーは、電磁石装置を備えたボディ(セラミック基板)と、このボディにスペーサを介して接合されるアーマチュアブロック(Si基板)とを備える。このアーマチュアブロックは、磁性体を備えてアーマチュアを構成するアーマチュア基板(可動片)とアーマチュア基板の全周を包囲してアーマチュア基板を揺動自在に支持するフレームとを一体に備える形状になっている。アーマチュア基板は、幅方向の両側の長手方向の中心が一対の弾性片(枢支部)によって上記フレームに連結されており、弾性片を軸としてシーソー動作する。
ところで、上記従来のマイクロリレーでは、弾性片の支持力が弱いとアーマチュア基板が電磁石装置に吸着してしまい、逆に弾性片の支持力が強いとアーマチュア基板がシーソー動作しないなどの課題がある。 By the way, in the above conventional micro relay, there is a problem that if the supporting force of the elastic piece is weak, the armature substrate is attracted to the electromagnet device, and conversely, if the supporting force of the elastic piece is strong, the armature substrate does not perform a seesaw operation.
この点に鑑みて、本出願人は、アーマチュア基板が安定して動作すると共にばね定数も自由に設定できるマイクロリレーを別途提案している(特願2003−284187)。このマイクロリレーは、アーマチュア基板、および、その両側部の中央側と凹凸嵌合すると共にそれら中央側の各両側を弾性保持する枠状のフレームを一体に有するアーマチュアブロックと、このアーマチュアブロックを一の面に載置する形状に形成されるボディと、このボディの収納部に収納される電磁石装置と、カバーと、アーマチュアのシーソ動の支点となる支点部(突起部)とを備える構成になっている。 In view of this point, the present applicant has separately proposed a micro relay capable of stably operating the armature board and freely setting the spring constant (Japanese Patent Application No. 2003-284187). This microrelay has an armature board, an armature block integrally formed with a frame-like frame that is concavo-convexly fitted to the center side of both sides thereof and elastically holds both sides of the center side, and the armature block. It is configured to include a body formed in a shape to be placed on the surface, an electromagnet device housed in the housing portion of the body, a cover, and a fulcrum portion (protrusion portion) serving as a fulcrum for armature seesaw movement. Yes.
この構成では、アーマチュア基板の両側部の中央側がフレームと凹凸嵌合し、それら中央側の各両側がフレームに弾性保持されることにより、アーマチュア基板の安定なシーソ動が可能となる。また、アーマチュア基板は、支点部によりボディに吸着されることがないので、フレームにより弾性保持される部分(弾性片)のばね定数を自由に設定(小さく設定)することができる。 In this configuration, the center side of both side portions of the armature substrate is concavo-convexly engaged with the frame, and the both sides of the center side are elastically held by the frame, thereby enabling stable seesaw movement of the armature substrate. Further, since the armature substrate is not attracted to the body by the fulcrum portion, the spring constant of the portion (elastic piece) elastically held by the frame can be freely set (set small).
しかし、上記マイクロリレーには、振動ないし衝撃が加わると、アーマチュア基板がその影響を受けるという課題があった。すなわち、フレームの枠内面に沿った各方向へのアーマチュア基板の移動は、アーマチュア基板の両側部の中央側と凹凸嵌合するフレームで規制されるが、その枠内面に対する法線方向へのアーマチュア基板の移動が規制されないので、その法線方向にアーマチュア基板が動くという問題があった。 However, the micro relay has a problem that the armature substrate is affected by vibration or impact. That is, the movement of the armature substrate in each direction along the frame inner surface of the frame is restricted by the frame that is unevenly fitted to the center side of both sides of the armature substrate, but the armature substrate in the normal direction to the inner surface of the frame Since the movement of the armature is not regulated, there is a problem that the armature substrate moves in the normal direction.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、アーマチュア基板が安定して動作すると共にばね定数も自由に設定できるほか、耐振動および耐衝撃性能を向上させることができるマイクロリレーを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a micro relay capable of stably operating an armature substrate and freely setting a spring constant and improving vibration resistance and shock resistance performance. For the purpose.
上記課題を解決するための請求項1記載の発明は、半導体微細加工技術で形成されるマイクロリレーであって、アーマチュア基板、および、その全周を包囲しその一方の両側部の中央側と凹凸嵌合すると共にそれら中央側の各両側を弾性保持する矩形枠状のフレームを、一体に有する形状にシリコン基板により形成され、前記アーマチュア基板の他方の両側部のうち少なくとも一方の側部に形成される可動接点と、前記アーマチュア基板に固着されてアーマチュアを構成する磁性体とを有するアーマチュアブロックと、このアーマチュアブロックを一の面に載置する形状に形成され、中央に収納部を有すると共に、その収納部を挟む両端部のうち少なくとも一方の端部の前記一の面に、前記アーマチュア基板の少なくとも一方の側部に形成される可動接点と対向配置され互いに離隔する一対の固定接点を有するボディと、このボディの収納部に収納され、前記ボディの少なくとも一方の端部に配置される一対の固定接点に対して、前記アーマチュア基板の少なくとも一方の側部に形成される可動接点を接離する電磁石装置と、前記ボディの一の面に載置される前記アーマチュアブロックの面の裏面を覆う箱状に形成されるカバーと、前記アーマチュアと前記ボディとの間における前記アーマチュア基板の一方の両側部の中央側に対応する箇所に設けられ、前記電磁石装置によって前記固定接点に対して前記可動接点が接離する際の前記アーマチュアのシーソ動の支点となる支点部と、前記カバーの内部底面および前記アーマチュアのうち、少なくとも一方における前記シーソ動の支点軸に対応する箇所に設けられ、前記カバーの内部底面に対する前記アーマチュアの最小離隔距離を低減する凸部ストッパとを備え、前記ボディは、当該ボディの少なくとも一方の端部に配置される一対の固定接点とそれぞれ電気的に接続される一対の固定接点用スルーホールと、当該ボディの前記一の面の周部に形成されるグランドパターンと、このグランドパターンと電気的に接続されるグランド用スルーホールと、当該ボディにおける前記一の面の裏面側に設けられ、前記一対の固定接点用スルーホールおよび前記グランド用スルーホールとそれぞれ電気的に接続される一対の固定接点用バンプおよびグランド用バンプとを有し、前記カバーには少なくとも前記アーマチュアブロック側を覆う金属薄膜が固着され、その金属薄膜は、前記フレームの両側部のうち少なくとも前記可動接点が形成される側の側部の内面において前記フレームの一面から他面にかけて形成された金属薄膜を介して、前記可動接点および前記固定接点が収容される空間より外方に張り出した、前記ボディのグランドパターンの外方張出部において、前記ボディのグランドパターンと電気的に接続され、前記可動接点、前記固定接点および、前記固定接点と前記固定接点用スルーホールとの間を電気的に接続する配線路を前記カバーの前記金属薄膜によりシールドすることを特徴とする。
The invention according to
この構成では、アーマチュア基板の両側部の中央側がフレームと凹凸嵌合し、それら中央側の各両側がフレームに弾性保持されることにより、アーマチュア基板の安定なシーソ動が可能となる。また、アーマチュア基板は、支点部によりボディに吸着されることがないので、フレームにより弾性保持される部分のばね定数を自由に設定することができる。しかも、フレームの枠内面に沿った各方向へのアーマチュア基板の移動が、アーマチュア基板の一方の両側部の中央側と凹凸嵌合するフレームで規制されると共に、その枠内面に対する法線方向へのアーマチュア基板の移動が、支点部および凸部ストッパで規制されることにより、耐振動および耐衝撃性能を向上させることができる。しかも、可動接点、固定接点および配線路をカバーの金属薄膜によりシールドすることができるので、信号線の高周波特性を良くすることができ、EMC特性の優れたマイクロリレーを提供することができる。 In this configuration, the center side of both side portions of the armature substrate is concavo-convexly engaged with the frame, and the both sides of the center side are elastically held by the frame, thereby enabling stable seesaw movement of the armature substrate. Further, since the armature substrate is not attracted to the body by the fulcrum portion, the spring constant of the portion elastically held by the frame can be freely set. In addition, the movement of the armature substrate in each direction along the inner surface of the frame is restricted by a frame that is unevenly fitted to the center side of one side of the armature substrate, and in the normal direction to the inner surface of the frame. The movement of the armature substrate is restricted by the fulcrum portion and the convex portion stopper, so that the vibration resistance and the shock resistance performance can be improved. In addition, since the movable contact, the fixed contact and the wiring path can be shielded by the metal thin film of the cover, the high frequency characteristics of the signal line can be improved, and a micro relay having excellent EMC characteristics can be provided.
請求項2記載の発明は、請求項1記載のマイクロリレーにおいて、前記アーマチュアブロックは、前記可動接点として、前記アーマチュア基板の他方の両側部にそれぞれ形成される両可動接点を有し、前記ボディは、前記一対の固定接点として、前記収納部を挟む両端部のうち、一方の端部の前記一の面に、前記両可動接点の一方と対向配置され互いに離隔する一対の固定接点と、他方の端部の前記一の面に、前記両可動接点の他方と対向配置され互いに離隔する一対の固定接点とを有すると共に、それら各々の一対の固定接点に対応して、前記一対の固定接点用スルーホールと、前記グランドパターンと、前記グランド用スルーホールと、前記一対の固定接点用バンプと、前記グランド用バンプとを有することを特徴とする。この構成では、交互に開閉する2回路の接点、例えば常開、常閉接点を有するマイクロリレーを提供することができる。 According to a second aspect of the present invention, in the microrelay according to the first aspect , the armature block has, as the movable contact, both movable contacts formed on both sides of the other armature substrate, and the body As the pair of fixed contacts, a pair of fixed contacts that are arranged opposite to one of the two movable contacts and spaced apart from each other on one surface of one end portion of the both ends sandwiching the storage portion, and the other The one surface of the end portion has a pair of fixed contacts arranged opposite to the other of the movable contacts and spaced apart from each other, and the pair of fixed contact throughs corresponding to each of the pair of fixed contacts It has a hole, the ground pattern, the ground through hole, the pair of fixed contact bumps, and the ground bump. With this configuration, it is possible to provide a micro relay having two circuit contacts that alternately open and close, for example, a normally open contact and a normally closed contact.
請求項3記載の発明は、請求項1又は2に記載のマイクロリレーにおいて、前記カバーの全部または一部に金属薄膜が固着され、その金属薄膜はレーザでマーキングされていることを特徴とする。この構成では、小型であって面サイズが数ミリであっても、視認性の良いマーキングが可能となる。 According to a third aspect of the invention, in the microrelay according to the first or second aspect, a metal thin film is fixed to all or a part of the cover, and the metal thin film is marked with a laser. With this configuration, even if the surface is a few millimeters in size, marking with high visibility is possible.
本発明によれば、アーマチュア基板が安定して動作すると共にばね定数も自由に設定できるほか、耐振動および耐衝撃性能を向上させることができる。 According to the present invention, the armature substrate can operate stably, the spring constant can be set freely, and the vibration resistance and shock resistance performance can be improved.
図1は本発明による一実施形態のマイクロリレーの断面図(a)およびその一部拡大図(b)、図2は同マイクロリレーの分解斜視図、図3は同マイクロリレーを下側から見た斜視図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view (a) and a partially enlarged view (b) of a microrelay according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the microrelay, and FIG. FIG.
本実施形態のマイクロリレーは、例えば半導体微細加工技術で形成され、図2、図3に示すように、ボディ1と、電磁石装置2と、アーマチュアブロック3と、カバー4とを備える。
The micro relay of the present embodiment is formed by, for example, a semiconductor micromachining technique, and includes a
ボディ1は、ガラスからなる矩形板状であって、図4に示すように、四隅の近傍には、ボディ1の上下両面に貫通するスルーホール10A,10B,10C,10Dが形成されていると共に、長手方向の両端部の中央縁部にスルーホール10E,10Fが形成されている。各スルーホール10A〜10Fの内周面には、マイクロリレーを実装するプリント基板の電気回路(図示せず)と固定接点14A,14B,15A,15Bおよびグランドパターン14C,15Cとを電気接続するための電気経路11A〜11Fが形成されている。各電気経路11A〜11Fは、クロム、チタン、白金、コバルト、ニッケル、金、銅、金とコバルトの合金、またはこれらの合金等からなり、めっき、蒸着、スパッタ等により形成されている。各スルーホール10A〜10Fの両端の開口部周縁には、各電気経路11A〜11Fと電気接続されたランド12が形成されている。図3に示すように、ボディ1の下面側のランド12には、金、銀、銅、半田などの導電性材料からなるバンプ13が載せられ、各スルーホール10A〜10Fの下面開口を塞ぐように、熱などで密着接合されている。
The
ボディ1の上面には、図4に示すように、2対の固定接点14A,14B、15A,15Bと、グランドパターン14C,15Cとが形成されている。各固定接点14A,14B,15A,15Bとグランドパターン14C,15Cは、少なくともその表面が、クロム、チタン、白金、コバルト、ニッケル、金、銅、金とコバルトの合金、またはこれらの合金等により形成されている。固定接点14A,14Bは、2つのスルーホール10A,10Bに挟まれるようにして並設されている。そして、一方の固定接点14Aは、スルーホール10Aのランド12と電気接続され、他方の固定接点14Bはスルーホール10Bのランド12と電気接続されている。スルーホール10Eは、一対の固定接点14A,14B間の外寄りに設けられ、スルーホール10Eのランド12と電気的に接続されたグランドパターン14C,14Cがスルーホール10A,10Bの側に延設されている。同様に、固定接点15A,15Bは、2つのスルーホール10C,10Dに挟まれるようにして並設され、一方の固定接点15Aは、スルーホール10Cのランド12と電気接続され、他方の固定接点15Bはスルーホール10Dのランド12と電気接続されている。スルーホール10Fは、一対の固定接点15A,15B間の外寄りに設けられ、スルーホール10Fのランド12と電気的に接続されたグランドパターン15C,15Cがスルーホール10C,10Dの側に延設されている。
On the upper surface of the
ボディ1の中央には、ボディ1の上下両面に貫通した十字形の貫通孔16が設けられ、薄膜17がボディ1の上面側で貫通孔16を閉じるようにボディ1に密着接合されている(図2)。これにより、ボディ1の下面側に電磁石装置2を収納する収容凹部18(収納部)が形成される(図3)。また、薄膜17A〜17Fがスルーホール10A〜10Fを閉じるようにボディ1に密着接合されている(図2)。薄膜17,17A〜17Fは、シリコンまたはガラスで形成され、エッチングまたは研磨などの加工を施すことで5〜50μm程度、好ましくは20μm程度の厚さに形成される。貫通孔16は、ボディ1の下面から上面にかけて徐々に断面積が小さくなるテーパー形状に形成されており、これにより、電磁石装置2を収容し易くしている。
In the center of the
電磁石装置2は、図2に示すように、ヨーク20と、永久磁石21と、コイル22A,22Bと、基板23とからなる。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、矩形板状の中央片20Aの両端から、矩形板状の脚片20B,20Cがそれぞれ立ち上がったコ字状に形成されている。永久磁石21は、直方体形状であって、背中合わせの磁極面21A,21B(図5参照)が互いに異極となるように着磁されている。永久磁石21は、一方の磁極面21Bがヨーク20の中央片20Aの中央に当接し、他方の磁極面21Aが脚片20B,20Cの先端と同じ高さになるようにヨーク20に取着されている。コイル22Aは、脚片20Bと永久磁石21との間で中央片20Aに直接巻回され、その端面が脚片20Bおよび永久磁石21に当接することにより左右方向の移動を規制されている。同様にコイル22Bは、脚片20Cと永久磁石21との間で中央片20Aに直接巻回され、その端面が脚片20Cおよび永久磁石21に当接することにより左右方向の移動を規制されている。基板23は矩形状であり、ヨーク20の中央片20Aの下面に中央片20Aと直交するように接合される。基板23は、下面に導電部23Aを有し(図3参照)、コイル22の先端が導電部23Aに電気接続されている。導電部23Aには、マイクロリレーを実装するプリント基板の電気回路(図示せず)とコイル22とを電気接続するバンプ24が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
電磁石装置2は、脚片20B,20Cの先端を上向きにして、収容凹部18に収容される。この時、図5および図6に示すように、薄膜17の下面には凹部または凸部からなる位置決め部17Aが形成されており、電磁石装置2は、脚片20B,20Cの先端および永久磁石21の磁極面21Aを位置決め部17Aに凹凸嵌合させることで、収容凹部18内に精確に位置決めされて収容される。なお、薄膜17の下面を平面とし、薄膜17の下面に電磁石装置2の脚片20B,20Cの先端および永久磁石21の磁極面21Aに密着して収納してもよい(図7参照)。また、ヨーク20は、コ字状に限らず、図7に示すようなH字状でもよい。
The
アーマチュアブロック3は、50〜300μm程度、好ましくは200μm程度の厚みを有するシリコン基板をエッチングして形成され、図2,図8,図9に示すように、アーマチュア基板30と、アーマチュア基板30の全周を包囲してアーマチュア基板30を揺動自在に支持するフレーム31とを一体に備える。アーマチュア基板30の下面には、矩形板状の磁性体32が接合され、アーマチュア300を構成する。
The
アーマチュア基板30は、下面に磁性体32が接合される矩形状の磁性体保持部30Aと、下面に例えば上記固定接点と同様に形成される可動接点33A,33Bが固着される可動接点部30B,30Bとからなる。これら可動接点は例えば上記固定接点と同様に形成される。可動接点部30Bは、磁性体保持部30Aの長手方向の両側において、弾性変形可能なヒンジ片34によって磁性体保持部30Aに支持されている。
The
磁性体保持部30Aは、幅方向の両側が、弾性変形可能な弾性片35によってフレーム31に支持されている。弾性片35は、アーマチュア基板30のシーソー動作の軸X(支点軸)を中心として、線対称に4ヶ所設けられている。各弾性片35は、一端が磁性体保持部30Aに一体に形成結合されると共に他端がフレーム31に一体に形成結合されており、上記一端と上記他端との間に、フレーム31と同一平面上でU字形に多数蛇行した蛇行部35Aが形成されている。蛇行部35Aを設けることで、弾性片35を長く形成することができ、アーマチュア基板30がシーソー動作する時に弾性片35がねじられることで生じるばね力のばね定数を適切に小さくできる。弾性片35に加えられる応力も分散できる。弾性片35は、肉厚がフレーム31の肉厚よりも小さく形成され、幅が、上記肉厚よりも小さく形成されている。
Both sides in the width direction of the magnetic
また、磁性体保持部30Aは、幅方向の両側の中央部に延設片36が形成されている。延設片36のフレーム31に対向する部位には凸部36Aが設けられ、凸部36Aに対向するフレーム31の内周面には凹部37Aを有する延設片37が設けられる。凸部36Aと凹部37Aとは、フレーム31と同一平面で凹凸嵌合することにより、アーマチュア基板30が水平方向に移動するのを規制する移動規制部301を構成する。さらに、延設片36の下面には、図8に示したように、アーマチュア基板30のシーソー動作の支点となる突起部36B(支点部)が形成されている。なお、凸部36A,凹部37Aは、それぞれ逆であってもよく、凹凸嵌合は各一対に限らず、複数対でもよい。
Further, the magnetic
さらに、磁性体保持部30Aの四隅には、第2の延設片38が形成されている。第2の延設片38の下面には、アーマチュア基板30のシーソー動作のストッパーとなる第2の突起部38Aが形成されている。第2の突起部38Aは、アーマチュア基板30を水平にした時に、対向するボディ1の上面と所定の間隔を有するように形成されている。
Further, second extending
また、フレーム31は、下方に矩形状の開口を有する箱状になっているが、図8,図9に示すように、その短手方向の両側部311,312の内面から上下面にかけて、金属薄膜311A,312Aが形成されている。これら金属薄膜311A,312Aは、例えば可動接点33A,33B以外のアーマチュアブロック3を絶縁膜で覆った後、その絶縁膜上に形成される。なお、可動接点33A,33Bは、金属薄膜311A,312Aと同時に上記固定接点と同様に形成してもよい。
The
磁性体32は、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形成され、接着、溶接、熱着、ロウ付けなどの方法で、磁性体保持部30Aに接合される。磁性体32を機械加工により形成することで、厚みを大きくして吸引力を向上させることができる。
The
アーマチュア基板30の肉厚は、フレーム31の肉厚よりも小さく形成されており、フレーム31の下面に対してアーマチュア300の下面(すなわち、磁性体32の下面および可動接点33A,33Bの下面。)が凹むようにアーマチュア基板30がフレーム31の上側に保持されている。これにより、後述するように、フレーム31をボディ1に接合した際に、アーマチュア300の下面とボディ1との間に、アーマチュア300の揺動を収容する空間が形成される。
The thickness of the
カバー4は、パイレックス(R)のような耐熱ガラスにより矩形板状に形成され、下面には、図10に示すように、アーマチュア300の揺動を収容するための凹部40が設けられている。
The
そして、カバー4の内部底面40Aおよびアーマチュア300のうち、少なくとも一方におけるシーソ動の支点軸に対応する箇所に、凸部ストッパ41が設けられる。本実施形態では、カバー4の内部底面40Aの中央に凸部ストッパ41が設けられ、図1に示すように、カバー4の内部底面40Aに対するアーマチュア(アーマチュア基板30)の最小離隔距離MDを数μm〜数十μmに低減している。
And the
また、カバー4の全面には金属薄膜4Aが固着され、金属薄膜4Aは、アーマチュアブロック3の金属薄膜311A,312Aを介して、ボディのグランドパターン14C,15Cと電気的に接続される。また、カバー4の上面は、レーザでマーキングされている。
A metal
上述のように構成されたボディ1、アーマチュアブロック3、カバー4は、アーマチュアブロック3のフレーム31がその全周にわたってボディ1の周縁部19とカバー4の周縁部42とに、陽極接合などの方法で直接接合される。そして、図1に示すように、ボディ1とカバー4との間でフレーム31に囲まれた密閉空間Sが形成され、密閉空間S内にアーマチュア300および可動接点33A,33Bおよび固定接点14A,14B,15A,15Bが収容される。可動接点33A,33Bと、固定接点14A,14B,15A,15Bとは、アーマチュア300の揺動により接離する接点機構302を構成する。アーマチュアブロック3の突起部36Bは、その頂点が薄膜17に当接している。
The
次に、このマイクロリレーの動作について説明する。コイル22A,22Bに一方向から通電すると、磁性体32が一方の脚片20Bに吸引され、アーマチュア300は、突起部36Bの頂点を支点として、シーソー動作を行う。アーマチュア300のシーソー動作は、第2の延設片38の下面に設けられたストッパーとしての第2の突起部38Aがボディ1の上面に当接することで止まる。第2の突起部38Aを設けることで、磁性体32と薄膜17とが直接衝突し磁性体32または/および薄膜17が破損する事態を防止している。この時、可動接点部30Bの下面に設けられた可動接点33Aは、対向する一対の固定接点14A,14Bと当接し、固定接点14A,14B間を閉じる。可動接点33Aは、ヒンジ片34の弾性により、適度な接点圧を得ている。第2の突起部38Aとボディ1との距離を調節することで、可動接点33A,33Bの押し込み量を調節できる。コイル22A,22Bの通電を停止しても、永久磁石21から発生され磁性体32→脚片20B→永久磁石21という閉磁路を通る磁束により、アーマチュア300は、同一状態を維持している。
Next, the operation of this micro relay will be described. When the
次に、コイル22A,22Bの通電方向を逆にすると、磁性体32が他方の脚片20Cに吸引され、弾性片35のねじり復帰力も加わって、アーマチュア300は、突起部36Bの頂点を支点として、反対方向にシーソー動作を行う。この時、可動接点部30Bの下面に設けられた可動接点33Bは、対向する一対の固定接点15A,15Bと当接し、固定接点15A,15B間を閉じる。可動接点33Bは、ヒンジ片34の弾性により、適度な接点圧を得ている。コイル22A,22Bの通電を停止しても、永久磁石21から発生され磁性体32→脚片20C→永久磁石21という閉磁路を通る磁束により、アーマチュア300は、同一状態を維持している。すなわち、本実施形態のマイクロリレーは、常開接点と常閉接点とを一組づつ備えたラッチング型のリレーとして構成されている。
Next, when the energizing directions of the
上述したように、本マイクロリレーのアーマチュア基板30は、弾性片35によってフレーム31に支持されると共に移動規制部301によって水平方向への移動を規制された状態で、突起部36Bの頂点を支点としてシーソー動作するため、安定したシーソー動作を行うことができる。また、アーマチュア基板30は、突起部36Bがあるためボディ1に吸着されることがないので、弾性片35のばね定数を自由に設定(小さく設定)することもできる。マイクロリレーをプリント基板(図示せず)に実装するには、ボディ1の下面のバンプ13およびバンプ24をフリップチップ接合すればよい。
As described above, the
また、フレーム41の枠内面に沿った各方向へのアーマチュア基板30の移動が、アーマチュア基板30の一方の両側部の中央側と凹凸嵌合するフレーム31で規制されると共に、その枠内面に対する法線方向へのアーマチュア基板30の移動が、突起部36B(支点部)および凸部ストッパ41で規制されることにより、耐振動および耐衝撃性能を向上させることができる。
In addition, the movement of the
さらに、カバー4には金属薄膜4Aが固着され、金属薄膜4Aがボディ1のグランドパターン14C,15Cとこれらの外方張出部141C,151Cにおいて電気的に接続されているため、可動接点33A,33B、固定接点14A,14B,15A,15Bおよび配線路をカバー4の金属薄膜4Aによりシールドすることができるので、信号線の高周波特性を良くすることができ、EMC特性の優れたマイクロリレーを提供することができる。また、マイクロリレーが小型であって面サイズが数ミリであっても、視認性の良いマーキングが可能となる。
Further, the metal
なお、本実施形態では、カバー4の全面に金属薄膜4Aが固着される構成になっているが、これに限らず、図10に示す内部底面40A側(例えばラインL内の全面)に、少なくともアーマチュアブロック3側を覆う金属薄膜4Aが固着される構成であれば、EMC特性の優れたマイクロリレーを提供することができる。
In the present embodiment, the metal
また、スルーホール10A〜10Fは、ボディ1の上下両面からブラスト加工、エッチング、ドリル加工または超音波加工により形成するのが好ましい。一般に、ブラスト加工またはエッチング加工によりスルーホールを形成すれば、先細りのテーパー形状となる。そこで、ボディ1の上下両面からスルーホールを形成すれば、ブラスト加工またはエッチングの場合は、図11(a)のようにボディ1の表面の開口を大きくせずにスルーホールを形成できる。ドリル加工または超音波加工の場合は、図11(b)のようにストレートの孔の形成が可能となり、テーパ形状より更に小型化が可能となる。
The through
また、本実施形態では、ボディおよびカバーはガラスで形成したが、シリコンで形成しても良い。 In the present embodiment, the body and the cover are made of glass, but may be made of silicon.
また、本実施形態では、永久磁石21を用いた有極型の電磁石装置2を示したが、永久磁石を用いない無極型の電磁石装置を用いても良い。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、突起部36Bは、アーマチュア基板30の下面(延設片36の下面)に設けられる構成になっているが、図12に示すように、薄膜17の上面に設けられ、その薄膜17の上面に設けられた突起部36Bの頂点を支点にアーマチュア基板30がシーソー動作するようにしても良い。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、ストッパーとしての第2の突起部38Aは、第2の延設片38の下面に設けられる構成になっているが、図13に示すように、薄膜17の上面に設けられる構成でも良い。また、第2の突起部38Aを設ける替わりに、薄膜17の上面に金属薄膜を設けて、アーマチュア300と接触する薄膜17の部位を保護してもよい。
In the present embodiment, the
また、図14に示すように、プリント基板23の周囲に、巻線の径よりも幅の大きいくびれ部25を設けてコイル22A,22Bの末端をくびれ部25に巻きつけ、コイルの末端の処理がし易くなるようにしても良い。
Further, as shown in FIG. 14, a
1 ボディ
2 電磁石装置
3 アーマチュアブロック
4 カバー
10A〜10F スルーホール
11A〜11F 電気経路
12 ランド
13 バンプ
14A,14B 固定接点
14C グランドパターン
15A,15B 固定接点
15C グランドパターン
17 薄膜
20 ヨーク
21 永久磁石
22A,22B コイル
30 アーマチュア基板
31 フレーム
32 磁性体
33A,33B 可動接点
34 ヒンジ片
35 弾性片
36B 突起部
300 アーマチュア
302 接点機構
4 カバー
41 凸部ストッパ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
アーマチュア基板、および、その全周を包囲しその一方の両側部の中央側と凹凸嵌合すると共にそれら中央側の各両側を弾性保持する矩形枠状のフレームを、一体に有する形状にシリコン基板により形成され、前記アーマチュア基板の他方の両側部のうち少なくとも一方の側部に形成される可動接点と、前記アーマチュア基板に固着されてアーマチュアを構成する磁性体とを有するアーマチュアブロックと、
このアーマチュアブロックを一の面に載置する形状に形成され、中央に収納部を有すると共に、その収納部を挟む両端部のうち少なくとも一方の端部の前記一の面に、前記アーマチュア基板の少なくとも一方の側部に形成される可動接点と対向配置され互いに離隔する一対の固定接点を有するボディと、
このボディの収納部に収納され、前記ボディの少なくとも一方の端部に配置される一対の固定接点に対して、前記アーマチュア基板の少なくとも一方の側部に形成される可動接点を接離する電磁石装置と、
前記ボディの一の面に載置される前記アーマチュアブロックの面の裏面を覆う箱状に形成されるカバーと、
前記アーマチュアと前記ボディとの間における前記アーマチュア基板の一方の両側部の中央側に対応する箇所に設けられ、前記電磁石装置によって前記固定接点に対して前記可動接点が接離する際の前記アーマチュアのシーソ動の支点となる支点部と、
前記カバーの内部底面および前記アーマチュアのうち、少なくとも一方における前記シーソ動の支点軸に対応する箇所に設けられ、前記カバーの内部底面に対する前記アーマチュアの最小離隔距離を低減する凸部ストッパと
を備え、
前記ボディは、当該ボディの少なくとも一方の端部に配置される一対の固定接点とそれぞれ電気的に接続される一対の固定接点用スルーホールと、当該ボディの前記一の面の周部に形成されるグランドパターンと、このグランドパターンと電気的に接続されるグランド用スルーホールと、当該ボディにおける前記一の面の裏面側に設けられ、前記一対の固定接点用スルーホールおよび前記グランド用スルーホールとそれぞれ電気的に接続される一対の固定接点用バンプおよびグランド用バンプとを有し、
前記カバーには少なくとも前記アーマチュアブロック側を覆う金属薄膜が固着され、その金属薄膜は、前記フレームの両側部のうち少なくとも前記可動接点が形成される側の側部の内面において前記フレームの一面から他面にかけて形成された金属薄膜を介して、前記可動接点および前記固定接点が収容される空間より外方に張り出した、前記ボディのグランドパターンの外方張出部において、前記ボディのグランドパターンと電気的に接続され、前記可動接点、前記固定接点および、前記固定接点と前記固定接点用スルーホールと
の間を電気的に接続する配線路を前記カバーの前記金属薄膜によりシールドする
ことを特徴とするマイクロリレー。 A micro relay formed by semiconductor micromachining technology,
A silicon substrate in a shape that integrally includes an armature substrate and a rectangular frame frame that surrounds the entire circumference of the armature substrate and fits with the central side of one side of the armature and elastically holds both sides of the central side. An armature block that is formed and has a movable contact formed on at least one side of the other two sides of the armature substrate, and a magnetic body that is fixed to the armature substrate and constitutes the armature;
The armature block is formed in a shape to be placed on one surface, and has a storage portion at the center, and at least one end of at least one of both end portions sandwiching the storage portion has at least one of the armature substrates. A body having a pair of fixed contacts arranged opposite to each other and movable contacts formed on one side;
An electromagnet device that is accommodated in and separated from at least one side portion of the armature substrate with respect to a pair of fixed contacts that are accommodated in the accommodating portion of the body and disposed at at least one end of the body. When,
A cover formed in a box shape covering the back surface of the surface of the armature block placed on one surface of the body;
The armature is provided at a position corresponding to the center side of one side of the armature substrate between the armature and the body, and when the movable contact is brought into contact with and separated from the fixed contact by the electromagnet device. A fulcrum part which becomes a fulcrum of seesaw movement,
A convex stopper provided at a position corresponding to a fulcrum shaft of the seesaw movement in at least one of the inner bottom surface of the cover and the armature, and a convex stopper for reducing the minimum separation distance of the armature with respect to the inner bottom surface of the cover;
The body is formed in a pair of fixed contact through holes electrically connected to a pair of fixed contacts disposed at at least one end of the body, and in a peripheral portion of the one surface of the body. A ground pattern electrically connected to the ground pattern, the pair of fixed contact through holes and the ground through hole provided on the back side of the one surface of the body. Each has a pair of fixed contact bumps and ground bumps that are electrically connected,
A metal thin film covering at least the armature block side is fixed to the cover, and the metal thin film extends from one surface of the frame to the inner surface of at least the side portion of the frame where the movable contact is formed. The body ground pattern is electrically connected to the body ground pattern in an outward projecting portion of the body ground pattern, which projects outward from the space in which the movable contact and the fixed contact are accommodated through a metal thin film formed over the surface. And the movable contact, the fixed contact, and the fixed contact and the through hole for the fixed contact
A microrelay characterized in that a wiring path that electrically connects the two is shielded by the metal thin film of the cover.
前記ボディは、前記一対の固定接点として、前記収納部を挟む両端部のうち、一方の端部の前記一の面に、前記両可動接点の一方と対向配置され互いに離隔する一対の固定接点と、他方の端部の前記一の面に、前記両可動接点の他方と対向配置され互いに離隔する一対の固定接点とを有すると共に、それら各々の一対の固定接点に対応して、前記一対の固定接点用スルーホールと、前記グランドパターンと、前記グランド用スルーホールと、前記一対の固定接点用バンプと、前記グランド用バンプとを有する
ことを特徴とする請求項1記載のマイクロリレー。 The armature block has, as the movable contact, both movable contacts formed respectively on the other both sides of the armature substrate,
The body has a pair of fixed contacts that are arranged opposite to one of the two movable contacts on the one surface of one end of the both ends sandwiching the storage portion as the pair of fixed contacts and spaced apart from each other. A pair of fixed contacts arranged opposite to the other of the movable contacts and spaced apart from each other on the one surface of the other end, and the pair of fixed contacts corresponding to each of the pair of fixed contacts The micro relay according to claim 1, comprising a contact through hole, the ground pattern, the ground through hole, the pair of fixed contact bumps, and the ground bump.
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