JPH031419A

JPH031419A - 信号用リレー

Info

Publication number: JPH031419A
Application number: JP1190407A
Authority: JP
Inventors: Jon C Mutton; ジョン・シー・ムトン
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1988-07-28
Filing date: 1989-07-21
Publication date: 1991-01-08
Anticipated expiration: 2009-06-08
Also published as: JPH0644443B2; US4839619A; EP0352884A2; EP0352884A3

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はリレーに関し、特にマイクロ波の周波数におけ
る特性インピーダンスを保持する能力を有する信号用リ
レーに関する。

〔従来の技術〕

マイクロ波への応用における現在のある種のリレーは、
基板上の接触導電路と電気的に接触する接触導電路を有
するワイパーを用いている。このようなマイクロ波リレ
ーは、「集積されたパッドスイッチ」と題するグレルマ
ンらによる米国特許出願番号０６／７２８１３０のなか
で記述されている。特に、このグレルマンの出願におけ
る第３図は、マイクロストリップ線のパターンを有する
基板及び接触導電路のパターンを有するワイパーとを開
示している。ワイパーを回転させると、基板上の接触導
電路のパターンとワイパーの接触導電路のパターンとが
異なった導電接触をする。この種のスイッチは、優れた
高周波特性を有し、アッテネータ回路またはぞの類いに
用いられてもよい。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来のリレー構造が有する問題は、ワイパー
が様々な導電接触をするように基板上を摺動するという
点にある。長い使用寿命をもたせると共に、駆動力を小
さくするため、ワイパー及び基板の表面は、きわめて滑
らかで硬く、摩擦が少ないのでなければならない。ハイ
ブリッド回路にみられる最も普通の基板は、セラミック
であり、硬いが、滑らかさに欠け、それゆえ摩擦係数が
、比較的高い。接続の電気抵抗が低いことと使用寿命が
長いこととの間には、基本的な矛盾が存在する。すなわ
ち、接触部分の電気抵抗を小さくするためには、接触部
分に大きな垂直力を必要とするが、これは、摩耗を促進
し、使用寿命をみじかくする。一方便用寿命を長くする
ためには、垂直力は小さくしなければならないが、そう
すると電気的接触が不充分になる。

そこで本発明の目的は、優れた周波数特性を有し、ワイ
パーと基板との摩擦に起因する摩耗を防ぎ、使用寿命を
長くすることのできる信号用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〕

本発明によれば、基板上のマイクロストリップパターン
と選択的に接触するためのマイクロストリップパターン
を含むロータを有する広帯域用リレーが提供される。摩
耗を最少限度に抑え、かつ高い周波数特性を維持するた
めにも、ロータは、基板上のマイクロストリップパター
ンとの相対位置を変更するときは、上昇し、回転し、そ
して下降することになる。

好適な実施例においては、基板は、グランド面及び所望
の特性インピーダンスを有するマイクロストリップ伝送
線を構成する一組またはパターンの導電路を具えている
。導電路のパターンは、ギャップを有する主導電路、第
１及び第２の接触導電路の対を含んでいる。基板には、
Ｃ字型のステータすなわち２本のポールピース、コアピ
ン、及びコイルを含む電磁石が結合している。ステータ
のギャップ内には、ロータがあって、基板上の導電路パ
ターンと接触する接触導電路のパターンを具えた誘電体
層を含んでいる。このロータは、さらにアマチュアと結
合した十字状の永久磁石構体を含んでいる。これら２つ
の構成要素は、エラストマ層によって誘電体層から隔離
されている。

〔作用］第１の安定状態においては、電磁石は駆動状態ではなく
、ロータは、基板のマイクロストリップパターンと第１
位置、すなわち、主導電路から第１の接触導電路へとつ
ながるべ（接触している。

リレーを第２の安定状態に置くためには、電磁石を駆動
し、同時にアマチュアをひきつけるとともに永久磁石構
体の２本の腕を反発させ、これによってロータを上昇さ
せる。残りの２本の腕のひきつけと関連した反発によっ
て、ロータを所望の第２位置まで回転させ、電磁石の駆
動を停止させる。

ここでロータを下降させ、基板のマイクロストリップパ
ターンと接触させると、主導電路は、第２の導電路対と
接続することになる。

〔実施例〕

第１図は、本発明による信号用リレー（１０）の分解斜
視図である。基板（１２）は、通常のハイブリッド基板
、回路基板、またはマイクロストリップ導電路を設ける
ことのできるなんらかの搭載面として描かれている。主
導電路（１６）は、第１の導電路対（１４）または第２
の導電路対（１８）と接続するものとする。第１の導電
路対（１４）または第２の導電路対（１８）は、短絡回
路、アッテネータ回路または主導電路（１６）と直列に
つながることが望まれるその他の回路と接続してもよい
。

第１図に示すように、ステータは、ハウジング（３５）
、２本のポールピース（３４）、コイル（３８）及びコ
アピン（３６）を含んでいる。コイルは、コアピン（３
６）を取り巻き、磁気的なポールピースとともに電磁石
を形成している。ステークが組み立てられ、駆動される
と、磁気のＮ極とＳ極がコアピン（３６）とは接触して
いないポールピース（３４）の端部に発生する。ポール
ピース（３４）の同じ側の端部は、ロータが挿入される
隙間（ポールギャップ）がある。係止ピン（２０）は、
基板（１２）に取り付けられ、以下に説明するようなロ
ータの一定以上の回転を阻止する。

ハウジング（３５）は、基板アセンブリ全体を基板に位
置付け、固定する役割を担っている。このため、ボール
ギャップは、中心軸に対して対称に位置する。ハウジン
グ（３５）は、回転に制限を与えるために水平な部分を
含み、係止ピン（２０）と同様な機能を果たさせてもよ
い。

第１図には、ロータが示されていて、これには、十字状
の永久磁石構体（３２）、スペーサ（３０）磁気的なア
マチュア（２８）、エラストマ層（２６）そして可撓性
誘電層（２４）が含まれている。ロータは、基板の接触
導電路と接触するための（可撓性誘電層（２４）を通し
て見ることのできる）接触導電路を具えている。アセン
ブリにおいては、これら要素の各々は、−緒にされ、ロ
ータのアセンブリ全体は、軸（２２）に回転可能に取り
付けられる。この軸（２２）は基板（１２）に取り付け
られる十字状の永久磁石構体は、４本の「腕」を具え、
これらは永久磁石であり、軸方向に整列している。これ
らの磁石は、対角線上の相手と対をなしており、各対の
間でなす角度は９０度以下である。対の各磁石は、軸方
向に整列しているが、対向する磁石はＮ極とＳ極である
。もう一方の磁石の対も、軸方向に整列しているが、Ｎ
極とＳ極の配置が先の磁石の対と逆になっている。永久
磁石構体（３２）は、これをポールピース（３４）に対
して適当な高さに維持するためのスペーサ（３０）に取
り付けられる。磁気的なアマチュア（２日）は、スペー
サ（３０）に取り付けられる。

永久磁石構体（３２）及び磁気的なアマチュア（２８）
は、ステータによって相互作用をきたし、以下に述べる
ようなロータの上昇、回転、下降を行う。エラストマ層
（２６）は、磁気的なアマチュア（２８）及び基板（１
２）上の接触導電路と接触するための接触導電路のパタ
ーンを含む可撓性誘電体層（２４）との間に配置される
。エラストマ層（２６）の目的は、なんらかの軽度の不
完全さ、すなわちアセンブリの位置合わせの誤差を補い
ながら、低い誘電定数による機械的な接続をはかること
にある。

リレーの切替えは、ロータ上にて駆動されるステータに
よって発生する磁気の力によって制御される。第１の安
定状態において、ステータは、駆動されておらず、可撓
性誘電体層（２４）上の接触導電路のパターンは、基板
（１２）上の接触導電路のパターンと電気的な接触をし
ている。このとき、主導電路（１６）は、第１の接触導
電路の対（１４）を経由している。この第１の位置にお
いて、スペーサ（３０）は、十字状の永久磁石構体（３
２）がポールピース（３４）の端部のちょうど真上に位
置するように設計されている。十字状の永久磁石構体（
３２）は、ポールピース（３４）によって強烈にひきつ
けられており、これによりロータアセンブリ全体が下方
に押しやられ、エラストマ層（２６）を圧縮し、可撓性
誘電体層（２４）の接触導電路及び基板（１２）の接触
導電路を導電接続させる。適切な方向に電流を流すこと
によってステータを駆動すると、永久磁石構体（３２）
とポールピース（３４）との間に反発力が生じ、同時に
ポールピース（３４）と磁気的なアマチュア（２８）と
の間に引力が生じる。

これら２種類の力の相互作用により、ロータが上昇し、
基板（１２）上の接触導電路と誘電体層（２４）上の接
触導電路との電気的接続を断つ。

ポールピース（３４）によっておよぼされる磁力及び永
久磁石構体の磁石の対同士のなす鋭利な角度とによって
、ロータが同時に回転する。ロータは、永久磁石構体（
３２）が、隣の磁石の対と位置合わせされるようになる
まで回転する。しかしながら、この回転は、係止ピン（
２０）によってその状態に至るまでに止まってしまう。

この回転停止によって、位置が正確に決まる。ステータ
に通電されているかぎり、永久磁石構体（３２）とポー
ルピース（３４）との間に下方に向かう力が存在する。

また、ポールピース（３４）と磁気的なアマチュア（２
８）との間にも上方に向かう力が存在する。リレーの寸
法、特にスペーサ（３０）の長さは、コイルに電流が流
れている限りロータが浮き上がった状態となるように、
上向きの力は下向きの力を超えるようになっている。電
流が流れなくなると、ロータは、第２の位置に回転して
、永久磁石構体（３２）のポールピース（３４）への引
力によって、再び押し下げられる。この第２の安定状態
では、エラストマ層（２６）は、再び圧縮され、誘電体
層（２４）及び基板（１２）の接触導電路は、導電状態
となるが、方向は異なっている。

第２図は、ロータの接触導電路と基板の接触導電路との
接触の形態を、２つの安定状態（コイルに電流は流れて
いない）のときで示したものである。主導電路（１６）
、第１導電路対（１４）、第２導電路対（１８）及び係
止ピン（２０）は、第１図のものが示されている。しか
しながら、接触導電路（２４′）を透視するロータの外
形だけは示している。この接触導電路のパターンは、３
個の個別の導電路からなっており、それぞれは、他の２
つと６０度の角度をなしていることに注意されたい。こ
の角度は６０度の角度に限定されるものではない。特に
、主導電路と結合していない回路を短絡してしまうこと
が望ましくない場合にそうである。ロータの切替え機能
についてのいっそうの理解は、第２図の導電路パターン
に注意を払うことによって得られる。第１の安定状態で
は、ロータの導電路のパターン（２４”）は、回路（４
０）と接続している第１の接触導電路対（１４）と導電
接続しており、これで主導電路（１６）と直列関係にな
っている。回路（４２）は、主導電路（１６）とはつな
がっておらず、第２の接触導電路対（１８）は、誘電体
層の接触導電路（２４°）によって短絡している。ロー
タの導電路パターン（２４°）の回転は、係止ピン（２
０）によって制限されていることに注意されたい。同様
に、第２図は、第２の安定状態のりレーも示している。

この導電路パターン（２４Ｍは、主導電路（１６）と直
列関係にある回路（４６）と接続している第２の接触導
電路対（１８）と電気的接触をしている。回路（４４）
は、主導電路（１６）とは接続しておらず、第１の接触
導電路対（１４）は、誘電体層の導電路パターン（２４
’）によって短絡している。ロータの導電路パターン（
２４’）の回転は、係止ピンによって制限されているこ
とに注意されたい。ただし、方向は前とは逆である。

第３図は、組み立てられた信号用リレーの斜視図である
。ここでは、ロータとステータとの適切な関係が明瞭に
示されている。十字状の永久磁石構体（３２）は、ポー
ルピース（３４）の上方にある。ハウジング（３５）及
び一つのポールピース（３４）は、操作を適切に行うの
に必要な場所を露出させるために切除しである。磁気的
なアマチュア（２８）及び誘電体層（２４）は、ポール
ピース（３４）の下方にあり、スペーサ（３ｏ）によっ
て隔たれている。

最高の性能を実現するために、基本的な信号用リレーの
構造をやや変更してもよい。エラストマ層の有効な誘電
率を補償するために、誘電体層（２４）の接触導電路の
幅及び誘電体層（２４）の下にある基板の接触導電路の
幅を狭くしてもよい。接触の切替え動作を少な（するに
は、係止ピン（２０）をやや動かすとよい。こうすると
、ロータが、閉じた接触位置のいずれに向かって動いて
も、ロータが回転するようになる。最後に、接触抵抗を
減少させ、接触の信転性を高めるには、径の小さな接触
ワイアの小片を、ステータの縁に垂直に接合し、ロータ
がクロスバ−（ＣＲＯ３ＳＢＡＲ）接触構造を形成して
接触するようにするとよい。

〔発明の効果〕

本発明により、ワイパーと基板との摩擦に起因する摩耗
を防ぐことができるので、使用寿命を長くすることので
きるとともに、接触の信頬性が高まり、広帯域信号のた
めのリレーとしても使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による信号用リレー（１０）の分解斜
視図、第２図は、ロータの接触導電路と基板の接触導電
路との接触の形態を、２つの安定状態（コイルに電流は
流れていない）のときで示した図、第３図は、組み立て
られた信号用リレーの斜視図である。これらの図において、（１２）が基板、（１４）（１６
）、（Ｉ　Ｑ）が第１接触導電路パターン、（２４）が
誘電体層、（３２）が永久磁石構体、（３４）、（３６
）、（３８）が電磁石である。代理人松隈秀盛

Claims

【特許請求の範囲】主面に第１接触導電路パターンを有する基板と、該基板
の上記主面上に固定的に設けられ、間隔をおいて設けら
れた２つの磁極を有し、通電によって選択的に磁化する
ことのできる電磁石と、隣合う磁極が相反する極性とな
るよう配置された２組の永久磁石からなり、上記電磁石
の２つの磁極の近傍に配置され、該２つの磁極と磁気的
な作用関係にある永久磁石構体と、上記基板の接触導電路と接触可能な第２接触導電路パタ
ーンを有し、該永久磁石構体と機械的に結合した誘電体
層とを具え、上記電磁石の磁化によって、上記誘電体層を、上記基板
に対して離間させ、回転させ、再び接触させることによ
って、上記第１接触導電路パターン及び第２接触導電路
パターンの接続状態を選択的に切替えることを特徴とす
る信号用リレー。