JPH052976A

JPH052976A - 静電リレー

Info

Publication number: JPH052976A
Application number: JP15353691A
Authority: JP
Inventors: Koichi Aizawa; 浩一相澤; Atsushi Sakai; 淳阪井; Keiji Kakinote; 啓治柿手; Hiromi Nishimura; 広海西村; Fumihiro Kasano; 文宏笠野; Takayoshi Awai; 崇善粟井
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1991-06-25
Filing date: 1991-06-25
Publication date: 1993-01-08

Abstract

(57)【要約】【目的】外部の電磁界に影響され難く、かつ、熱衝撃
に強く、さらに、駆動電極間のギャップ精度の向上が図
れる静電リレーを提供する。【構成】可動側基体Ａの裏側に設けられた可動接点２
と固定側基体Ｂの表側に設けられた固定接点３が対面す
るようにして前記可動側基体Ａと固定側基体Ｂとが配置
され、前記可動側基体Ａが裏面に前記可動接点２を有す
る可動部１２とこの可動部１２を可動接点２と固定接点
３が接離する変位可能に支持する支持部１３とを備えて
おり、前記両基体Ａ，Ｂにおける駆動電極への駆動電圧
印加により発生する静電力で前記可動部１２が変位して
接点の接離がなされるようになっている静電リレーにお
いて、前記可動側基体Ａと固定側基体Ｂとがともに導電
性材料からなっていて、少なくとも一方の基体Ｂが半導
体基板で出来ており、この半導体基板に形成された逆導
電型不純物高濃度領域が一方の駆動電極２２となってい
ることを特徴とする静電リレー１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、静電力（クーロン
力）を利用して接点の接離を行う静電リレーに関する。

【０００２】

【従来の技術】静電リレーは、電磁リレーとは違って電
磁コイルを必要とせず、より小型化が図れることから、
開発が盛んに進められている。素子サイズ１０ｍｍ□以
下のものが可能である。図１２および図１３は、従来の
静電リレーをあらわす。この静電リレー１９１では、可
動側基体Ａの裏側に設けられた可動接点１９４と固定側
基体Ｂの表側に設けられた固定接点１９７が対面するよ
うにして前記可動側基体Ａと固定側基体Ｂが配置されて
いる。これら両基体Ａ，ＢはスペーサＣを介して接合さ
れている。

【０００３】可動側基体Ａは裏面に可動接点１９４を備
えた可動板（可動部）１９２とこの可動板１９２を可動
接点１９４と固定接点１９７が接離する変位可能に支持
する支持部（枠部）１９３からなる。そして、可動側基
体Ａの駆動電極を兼ねる可動板１９２と固定側基体Ｂの
駆動電極１９８の間への駆動電圧印加により発生する静
電力で前記可動板１９２が固定側基体Ｂに近づいて前記
両接点１９４，１９７が接触し、静電力の消滅に伴い前
記可動板１９２が自身のバネ性で元の水平状態に復元す
ることにより固定側基体Ｂから遠ざかり前記両接点１９
４，１９７が離れるようになっている。

【０００４】可動基体Ａはシリコン基板を選択エッチン
グ等の微細加工手段で加工することにより必要な構造部
分の作り込みがなされており、一方、固定側基体Ｂはガ
ラス基板である。可動接点１９４や固定接点１９７、あ
るいは、固定側駆動電極１９８は、金属薄膜形成・パタ
ーンニング等により形成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような構造およ
び動作から分かるように、静電リレーは、写真製版技術
や微細加工技術等の半導体素子の製造技術を利用して製
造することができるので、極めて小型のものが製造で
き、従来の電磁リレーに比べて体積を１／１０以下にす
ることも可能になり、また、高速動作が可能で、使用時
の発熱が非常に小さく、低コストで大量生産することが
できる等の利点がある。

【０００６】しかしながら、上記の静電リレーは、外部
の電磁界に影響されやすいという問題や熱衝撃に弱いと
いう問題がある。上記の静電リレーは、固定側基体Ｂの
ガラス基板が絶縁材であるため、外部からの電磁誘導が
強く影響する場や強電界の場に静電リレーが置かれた場
合、駆動電圧による静電力が変動して誤動作するのであ
る。

【０００７】また、可動側基体Ａのシリコン基板と固定
側基体Ｂのガラス基板は熱膨係数が大きく異なってお
り、熱衝撃を受けた際の両基体Ａ，Ｂの寸法変動量の差
が大きく大きな歪みや応力が発生するため、破損してし
まうのである。それに、従来の静電リレーでは、駆動電
極間のギャップの誤差が大きく、このギャップ量に比例
する駆動用の静電力のバラツキが大きいという問題もあ
る。静電力が一定していないと安定した駆動力が得られ
ず正常な動作が期待できない。従来、少なくとも一方の
駆動電極を基体表面の絶縁膜の上に形成しており、絶縁
膜の厚み精度や駆動電極用の金属膜厚み精度が中々出な
いなどのため、駆動電極間のギャップ精度が上がらない
のである。

【０００８】この発明は、上記事情に鑑み、外部の電磁
界に影響され難く、かつ、熱衝撃に強く、さらに、駆動
電極間のギャップ精度の向上が図れる静電リレーを提供
することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１〜６記載の静電
リレーは、前記課題を解決するため、可動側基体の裏側
に設けられた可動接点と固定側基体の表側に設けられた
固定接点が対面するようにして前記可動側基体と固定側
基体とが配置され、前記可動側基体が裏面に前記可動接
点を有する可動部とこの可動部を可動接点と固定接点が
接離する変位可能に支持する支持部とを備えており、前
記両基体における駆動電極への駆動電圧印加により発生
する静電力で前記可動部が変位して接点の接離がなされ
るようになっている静電リレーにおいて、前記可動側基
体と固定側基体とがともに導電性材料からなっていて、
少なくとも一方の基体が半導体基板で出来ており、この
半導体基板に形成された逆導電型不純物高濃度領域を一
方の駆動電極とするようにする。

【００１０】導電性材料からなる基体としては、例え
ば、請求項２のように、シリコン基板が挙げられる。さ
らに、好ましい形態例としては、請求項３のように、半
導体基板の逆導電型不純物高濃度領域以外の部分と他の
基体とが電気的に接続され同電位となっている態様、請
求項４のように、半導体基板では、駆動電極用の逆導電
型不純物高濃度領域の側方の位置にガードリング領域用
の逆導電型不純物高濃度領域（半導体基板と逆導電型）
が形成されている態様が挙げられる。ガードリング領域
は一重でもよいが多重であることが好ましい。

【００１１】さらに、静電リレーの利用性を高めるため
の形態例として、請求項５のように、可動側基体および
／または固定側基体に駆動用回路部を設けた態様、ある
いは請求項６のように、可動側駆動電極と固定側駆動電
極の間に静電力を増すためのエレクトレットが設けられ
ている態様が挙げられる。また、静電リレーの場合、必
要な静電力を得るための駆動電圧が高め（普通、数十Ｖ
〜数百Ｖ）であるために使い難く、駆動電圧の低下が望
まれている。通常の電子回路では信号電圧は数Ｖ〜十数
Ｖ程度なので、昇圧回路が必要となる。駆動電圧の低下
は外付回路の不用化ないし軽減化をもたらす。

【００１２】それに、従来の静電リレーは、可動側・固
定側の二つの駆動電極の間に印加する駆動電圧によって
発生する静電力（クーロン力）で動作するものである
が、十分な接点圧を確保するために両駆動電極間の距離
を短くしている。静電力は両駆動電極間の距離の２乗に
逆比例する一方、接点圧が静電力に比例するからであ
る。しかし、両駆動電極間の距離を短くしているため、
接点間の耐圧がどうしても低くなる。

【００１３】エレクトレットの採用は、駆動電圧の低下
や接点間の耐圧の向上をもたらすのである。このエレク
トレットは、正および／または負の電荷を有しかつその
和が０でない電荷を保持する絶縁体が挙げられるが、こ
れに限らない。エレクトレットには様々な材質・厚みも
のが挙げられる。例えば、厚み５μｍのポリプロピレン
でコロナ放電で帯電させたものが例示される。

【００１４】前述のように、静電リレーの場合、普通、
数十Ｖ〜数百Ｖの駆動電圧が必要とされるので、駆動電
圧発生用の昇圧回路が必要となる。また、駆動電圧の解
除後、駆動電極の間に蓄積された電荷を放電させないと
接点が開かないため、通常、放電回路も要求される。静
電リレー自体は小型でも、他に昇圧回路や放電回路等の
外付回路を付加する必要があるため使い難いのである。
駆動用回路部の基体への搭載は、外付回路の付加の軽減
をもたらす。

【００１５】駆動用回路部の具体的形態例としては、放
電回路を有する態様や、駆動電圧発生用昇圧回路の少な
くとも一部を有する態様が挙げられる。駆動用回路部は
駆動に必要な全ての回路を備えている必要はなく一部の
回路だけを有していてもよい。例えば、昇圧回路の一部
と放電回路を有するという態様もある。もちろん、駆動
に必要な全ての回路を有している態様が望ましい。な
お、駆動用回路部は、可動側基体あるいは固定側基体の
どちらに設けられてもよいし、分割して両基体にまたが
って設けるようにしてもよい。

【００１６】次に、駆動用回路部の具体的構成例につい
て説明する。駆動用回路部は、通常、図９にみるよう
に、昇圧回路と放電回路とを備え、信号電圧が昇圧回路
で昇圧され駆動電圧として可動側駆動電極１６と固定側
駆動電極２２の間に印加される。なお、放電回路は、駆
動電圧印加時には放電動作を行わないことは言うまでも
ない。そして、駆動電圧印加が停止された時には放電回
路が駆動電極１６，２２の間に蓄積された電荷を速やか
に放電させる。

【００１７】駆動用回路部のより具体的な回路例を図１
０に示す。図１０の場合、発光ダイオード（発光素子）
１００と、この発光ダイオード１００の光を受けて起電
力を発生する複数の光電池１０２・・・が直列接続され
たフォトセルアレイ１０１とで昇圧回路が構成され、ノ
ーマリイオフ型ＮＰＮトランジスタ１０３、抵抗１０４
およびダイオード１０５で放電回路が構成されている。

【００１８】図１０の駆動用回路部の動作は、以下の通
りである。低い信号電圧で発光ダイオード１００を発光
させるとフォトセルアレイ１０１で信号電圧より高い駆
動電圧が発生する。必要な高さの電圧が得られるように
光電池１０２の数が調整されているのである。駆動電圧
の発生中は、トランジスタ１０３はオフ状態であり、駆
動電圧が両駆動電極１６，２２の間に正常にかかり充電
される。信号電圧が消滅すると駆動電圧はなくなるが、
駆動電極１６，２２の間の蓄積電荷による電圧でトラン
ジスタ１０３がオン状態になると共に蓄積電荷の放電が
始まる。

【００１９】駆動回路部は、上記のものに限らない。例
えば、昇圧回路として、ｎ個のダイオードとｎ個のコン
デンサを直並列接続したチャージポンプ式の回路や薄膜
トランスとダイオードとコンデンサの整流部を組み合わ
せた薄膜トランス型整流昇圧回路などが使える。ただ、
これらの昇圧回路は交流信号電圧を入力とする。

【００２０】

【作用】この発明の静電リレーでは、可動側基体と固定
側基体の両方ともが導電性材料である。そのため、熱膨
張率の差が小さく熱衝撃を受けた際に生ずる歪みや応力
が小さくなるために熱衝撃に対し強く、両導電性基体に
挟まれた区間は電気的シールド区間となるために外部の
電磁界の影響が軽減され外的要因による誤動作が起り難
い。

【００２１】それに、少なくとも一方の基体が半導体基
板で出来ており、この半導体基板に形成された逆導電型
不純物高濃度領域が一方の駆動電極となっている。した
がって、例えば、他方の基体そのものを他方の駆動電極
とすれば、基体表面の絶縁膜の上に駆動電極を設ける構
成をとらずに済む。その結果、駆動電極間のギャップ精
度の向上を図れ、安定した駆動力を得ることができるよ
うになる。一方の駆動電極の逆導電型不純物高濃度領域
は他方の駆動電極と半導体基板の電極以外の導電性部分
で囲まれ電気的にシールドされた恰好でとなっており、
外部の電磁界の影響軽減効果は損なわれない。

【００２２】可動側基体と固定側基体が共にシリコン基
板であれば、両基体の熱膨張率が同一であるため、熱衝
撃を受けた際の歪みや応力が極めて僅かであるため、熱
衝撃に対し著しく強くなる。また、シリコン基板の場合
は、駆動用回路部のためのトランジスタや抵抗等の素子
を作り込むのに利用することもできる。駆動回路も含め
全体を極めて小型のものにすることが可能となる。

【００２３】可動側基体と固定側基体が同電位にある場
合、両基体の間は常に電界がかからない状態が確実に維
持されることになるため、非常に安定性が高い。駆動電
極用の逆導電型不純物高濃度領域の側方の位置にガード
リング領域用の逆導電型不純物高濃度領域があれば、不
純物高濃度領域を使う駆動電極の耐圧が高くなるという
利点がある。両不純物高濃度領域は同時形成も可能であ
る。

【００２４】さらに、駆動用回路部が基体に設けられて
いれば、その分、外付回路の付加が不要ないし軽減され
ることとなり、使い易くなる。また、固定側駆動電極と
可動側駆動電極の間にはエレクトレットがあって静電力
が増すため、その分、駆動電圧を下げたり、接点ギャッ
プを大きくし接点間耐圧の向上を図ることができる。駆
動電圧や接点ギャップがそのままでよければ接点圧を大
きくすることができる。

【００２５】

【実施例】以下、この発明の実施例を、図面を参照しな
がら詳しく説明する。この発明は、下記の実施例に限ら
ないことは言うまでもない。 −実施例１− 図１は、実施例１にかかる静電リレーの要部構成をあら
わす。図２は、実施例１の静電リレー全体を上方からみ
た状態をあらわす。図３は、図２のＸ−Ｘ断面をあらわ
す。

【００２６】実施例１の静電リレー１では、可動側基体
Ａの裏側に設けられた可動接点２と固定側基体Ｂの表側
に設けられた固定接点３が対面するようにして、両基体
Ａ，Ｂが配置されている。これら両基体Ａ，Ｂは接合面
Ｄで電気的導通がとれるようにして結合されている。こ
の場合、接合面に金とシリコンの合金層を形成した後、
二つの基体を加熱圧着して結合する金共晶法を用いた。
この他の結合方法もあるが、電気的導通がとれない結合
方法を用いた場合は、結合の後で電気的導通をとる処理
を基体Ａ，Ｂに対して行うようにする。

【００２７】可動側基体Ａは裏面に可動接点２を備えた
可動板（可動部）１２とこの可動板１２を可動接点２と
固定接点３が接離する変位可能に支持する支持部（枠
部）１３からなる。可動板１２はＴ字型連結部１４で支
持部１３とつながって変位可能な支持状態が実現されて
いるのである。可動板１２は、例えば、厚み３０μｍで
あって、支持部１３の底から僅かに窪んだ位置、例えば
２０μｍ引っ込んだ位置にある。

【００２８】可動側基体Ａは（１００）面を表面にもつ
シリコン単結晶基板からなり、上記のような構造は、水
酸化カリウムの水溶液エッチャントとマスク材料として
窒化シリコン膜を用いることで比較的容易に作ることが
できる。可動板１２の裏面（固定側基体Ｂ側の面）は絶
縁膜１５が形成されている。絶縁膜１５上の先端域には
金属薄膜からなる可動接点２がパターン形成されてい
る。

【００２９】固定側基体Ｂはｐ型シリコン単結晶基板か
らなり、可動板１２と対面する箇所に絶縁膜２１が形成
されていて、この絶縁膜２１の先端域に金属薄膜からな
る固定接点３がパターン形成されている。勿論、固定接
点３は可動接点２と対面するパターンで形成されてい
る。固定接点３の先端には接続端子３０、３０がそれぞ
れ設けられている。また、図３にみるように、支持部１
３の底の一部が、例えば２０μｍほど窪んでいて固定接
点３の接続ラインと支持部１３が接触しないようになっ
ている。

【００３０】可動側基体Ａでは可動板１２が可動側駆動
電極となっている。基体自体が駆動電極を兼ねているの
である。駆動電圧は導入端子１９から導入される。この
場合、可動側の駆動電極用の金属パターン形成や絶被覆
形成が省略できる利点がある。固定側基体Ｂでは表面部
分の逆導電型不純物高濃度領域（不純物ドープ域）が固
定側駆動電極２２である。駆動電極２２の表面は絶縁膜
２１で覆われていて、接続ライン２２ａの先端の位置に
絶縁膜２１の窓が開いており、ここで導入端子２５とコ
ンタクトしている。駆動電圧は端子１９、２５間に加え
られることは言うまでもない。なお、固定側駆動電極２
２の側方にはガードリング用の逆導電型不純物高濃度領
域２４も形成されている。

【００３１】接点２，３、絶縁膜１５，２１、導入端子
１９，２５、駆動電極２２は、よく知られている薄膜形
成プロセス、半導体プロセス、フォトリソグラフィー技
術等を用いて形成できる。また、それらの材料も、目的
に応じて種々選択できる。接点２，３、真空蒸着法によ
る厚み０．５μｍの金薄膜をフォトリソグラフィー技術
でパターン化したものである。絶縁膜１５は、常圧ＣＶ
Ｄ法で厚み１μｍの酸化シリコン薄膜を堆積しフォトリ
ソグラフィー技術でパターン化したものである。絶縁膜
２１は、熱酸化法で厚み１μｍの酸化シリコン薄膜を堆
積しフォトリソグラフィー技術でパターン化したもので
ある。端子１９，２５は、真空蒸着法による厚み１μｍ
の金属（例えば、アルミニウム）薄膜をフォトリソグラ
フィー技術でパターン化したものである。駆動電極２２
用の不純物高濃度領域は、ｐ型シリコン単結晶基板に対
し、リンを５×１０¹⁴／ｃｍ³の濃度で拡散深さ約１０
μｍにてドープすることにより形成したｎ型不純物領域
である。

【００３２】可動側基体Ａと固定側基体Ｂの非駆動電極
領域は電気的接続され同電位であり、電気的シールドは
十分なものとなっている。なお、この実施例の静電リレ
ー１では、固定側駆動電極が正となる向きの駆動電圧を
印加する必要がある。ｐ型シリコン単結晶基板における
ｐｎ接合が逆バイアスとなるようにするのである。 −実施例２− 図４は、実施例２にかかる静電リレーの要部構成をあら
わす。図５は、実施例２の静電リレー全体を上方からみ
た状態をあらわす。

【００３３】実施例２の静電リレー１は、実施例１の静
電リレーにおいて、駆動電極用可動部１２と駆動電極２
２の間にエレクトレット８を追加したものである。図５
にみるように、略駆動電極と同程度の大きさのエレクト
レット８が絶縁膜２１の上に駆動電極に相対するように
して積まれているのである。実施例１と同一の番号を付
したものは実施例１の場合と同じものであるので説明は
省略する。

【００３４】但し、可動板１２は、厚み３０μｍであっ
て支持部１３の底から５０μｍ引っ込んだ位置にあると
ともに、支持部１３の底の一部が５０μｍほど窪んでい
て固定接点３の接続ラインが支持部１３に接触しないよ
うになっている。実施例２のエレクトレット８は比誘電
率が約２であってポリプロピレンで厚み５μｍである。
エレクトレット８に保持する電荷は、そのリレーに持た
せる動作状態に合わせて選ばれるが、この実施例２の場
合、エレクトレット８の可動側駆動電極１６側を負に逆
の側を正に帯電させ、かつ、それらの電荷量の合計が０
となるようにしている。帯電方法も色々あるが、この場
合はコロナ放電を用いる方法である。

【００３５】このようにして形成したエレクトレット８
を用いた静電リレー１は、駆動電圧を印加しない（印加
電圧０）時は接点２、３が開いた状態に安定するような
シングルモード動作を行い、可動側駆動電極が正の電圧
となるように駆動電圧を印加すると接点が閉じる。エレ
クトレット８のある分、静電力が強まることは言うまで
もない。

【００３６】静電力の強化に関して簡単なモデルに基づ
いて具体的に説明する。静電リレーの駆動電極とエレク
トレットまわりの構成は、図１１にみるように、２枚の
電極ａ，ｂが間隔（ｄ₁＋ｄ₂）隔てて配置され電極ｂ
の上に厚みｄ₂のエレクトレットｃが載った状態で近似
される。但しε₁は空気の誘電率であり、ε₂はエレク
トレットｃの誘電率である。σ_{1 ,}σ₂はエレクトレッ
トの表面電荷である。

【００３７】もし、エレクトレットｃがない場合はｄ₂
＝０として、電極ａに働く力ＦｘがＦｘ＝−ε₁Ａ（Ｖ／ｄ₁）²／２〔但し：Ａは電極およびエレクトレットの面積である〕
となる。一方、エレクトレットｃのある場合は、電極ａ
に働く力Ｆｙが、Ｆｙ＝−ε₁Ａ〔（Ｖａ−Ｖ）／Ｌ〕²／２となる。ここで、エレクトレットｃが表面電荷だけをも
つものとすると、Ｖａ＝σ₂ｄ₂／ε₂，Ｌ＝（ε₁ｄ
₂／ε₂）＋ｄ₁であるから、Ｆｙ＝−ε₁Ａ｛〔（σ
₂ｄ₂／ε₂）−Ｖ〕／〔（ε₁ｄ₂／ε₂）＋
ｄ₁〕｝²／２になる。

【００３８】さらに、σ₁＋σ₂＝０、σ₁＞０、σ₂
＜０とすると、エレクトレットｃの有る場合と無い場合
の比Ｆｙ／Ｆｘは、｛〔（σ₂ｄ₂／ε₂）−Ｖ〕ｄ₁／〔（ε₁ｄ₂／ε₂）＋ｄ₁〕Ｖ｝² ＝｛〔（σ₂ｄ₂／ε₂Ｖ）−１〕／〔（ε₁ｄ₂／ε₂ｄ₁）＋１〕〕｝² であるから、σ₂＜０、Ｖ＞０とすると、１− （σ₂ｄ₂／ε₂Ｖ）＞（ε₁ｄ₂／ε₂ｄ₁）＋１であるから、故に、Ｖ＜−σ₂ｄ₁／ε₁の時、エレク
トレットｃを設けた方が電極ａに働く静電力は強くな
る。

【００３９】例えば、電極間ギャップが３０μｍでエレ
クトレットｃの無い場合のＦｘと電極間ギャップが５０
μｍで表面電荷−５×１０^-4Ｃ／ｍ²、厚み５μｍ、比
誘電率２のエレクトレットｃが有る場合のＦｙは、駆動
電圧が１００Ｖとして、Ｆｘ＝−ε₁×Ａ×１．１×１０¹³÷２Ｆｙ＝−ε₁×Ａ×２．６×１０¹³÷２となり、エレクトレットｃの有る場合の方が電極間ギャ
ップが大きいにもかかわらず倍以上も力が強いのであ
る。そのため、エレクトレットｃの有る場合は前述のよ
うな様々な利点をもつようになる。

【００４０】−実施例３− 図６は、実施例３にかかる静電リレーの要部構成をあら
わす。図７は、実施例３の静電リレーを上方からみた状
態をあらわす。図８は、実施例３の静電リレーの駆動用
回路部まわりをあらわす。この静電リレー１は、図１０
に示す駆動用回路部を基体に設けている点で先の実施例
１と異なる。リレー機構部分は、実施例１の場合と同じ
構成であるため説明は省略する。ただ、両基体Ａ，Ｂの
結合を導電ペーストにより行っているとともに、駆動電
極２２が接続端子２５を介してフォトダイオードアレイ
１０１のアノードに接続され、可動板１２は絶縁膜２１
の窓にコンタクトする接続端子１８および固定側基体Ｂ
の非駆動電極部分を介してトランジスタ１０３のエミッ
タに接続されている。

【００４１】続いて、駆動用回路部の説明を行う。駆動
用回路部は、固定側基体Ｂの一側を中心に設けられてい
る。この駆動用回路部は、昇圧回路と放電回路を備え
る。昇圧回路は、赤色系の発光ダイオード１００とこの
発光ダイオード１００の光を受けて起電力を発生する多
数の光電池１０２・・・が多数個直列接続されたフォト
セルアレイ１０１とで構成されている。各光電池１０２
はｐｉｎ型アモルファスシリコン光電池素子を３つ積層
したタンデム構成であって、このフォトセルアレイでは
３０セル接続されている。また、放電回路は、ノーマリ
イオフ型ＮＰＮトランジスタ１０３、抵抗１０４および
ダイオード（ないしダイオードアレイ）１０５で構成さ
れている。回路の動作は前述した通りであるため省略す
る。なお、発光ダイオード１００は、フォトセルアレイ
１０１の上に、例えば、透光性絶縁膜を介して積層した
り、空間を隔てて配置したりすることができる。さらに
は、発光ダイオード１００だけを外付にするようにして
もよい。この場合は、昇圧回路は一部だけが内蔵という
形になる。

【００４２】なお、実施例３の静電リレー１の場合、駆
動用回路部の形成工程で同時に駆動電極用の逆導電型不
純物高濃度領域を作り込める。最後に静電リレーの動作
を説明する。実施例１、２の静電リレーの場合は、導入
端子１９、２５の間に駆動電圧が印加されると、駆動電
圧印加による静電力で可動板１２が固定側基体Ｂに近づ
いて接点２、３が接触する。勿論、静電力が消滅する
と、可動板１２が自身のバネ性で元の水平状態に復元す
ることにより固定側基体Ｂから遠ざかり接点２、３が離
れる。

【００４３】実施例３の静電リレーの場合は、発光ダイ
オード１００に信号電圧が印加されると、フォトセルア
レイ１０１に駆動電圧が発生し、これが可動側基体Ａの
可動板１２と固定側基体Ｂの駆動電極２２の間に印加さ
れると同時にトランジスタ１０３がオフになり、駆動電
圧印加による静電力で可動板１２が固定側基体Ｂに近づ
いて接点２、３が接触する。発光ダイオード１００に信
号電圧が印加されなくなると、フォトセルアレイ１０１
での電圧発生が停止するとともにトランジスタ１０３が
オンになり、蓄積電荷が放電され静電力が消滅し、可動
板１２が自身のバネ性で元の水平状態に復元することに
より固定側基体Ｂから遠ざかり接点２、３が離れる。

【００４４】

【発明の効果】以上に述べたように、請求項１〜６記載
の発明にかかる静電リレーでは、熱衝撃を受けた際の歪
みや応力が小さくなるために熱衝撃に対し強くなり、外
部の電磁界の影響が軽減されるために外的要因による誤
動作が起り難くなっており、さらに、駆動電極間のギャ
ップ精度の向上が図れるため、駆動力を安定させられる
ようになり、大変に実用性が高い。

【００４５】請求項２記載の静電リレーの場合は、熱衝
撃を受けた際の歪みや応力が極めて小さくなるため、熱
衝撃に対し著しく強く、また、駆動用回路部の素子の形
成に基板がそのまま利用でき、駆動回路も含め全体を極
めて小型のものにすることが可能となるという利点があ
る。請求項３記載の静電リレーの場合は、両基体の間は
常に電界がかからない状態が維持されることになるた
め、非常に安定性が高い。

【００４６】請求項４記載の静電リレーの場合は、不純
物高濃度領域を使う駆動電極の耐圧が高く、より実用性
が高い。請求項５記載の静電リレーの場合は、駆動用回
路部が基体に設けられている分、外付回路の付加が省略
ないし軽減できることから、使いやすいという利点があ
る。

【００４７】請求項６記載の静電リレーの場合は、エレ
クトレットがあって静電力が増すため、その分、駆動電
圧を下げたり、接点ギャップを大きくし接点間耐圧の向
上を図ったりすることができるから、非常に実用性が高
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１にかかる静電リレーの要部構成をあら
わす断面図である。

【図２】実施例１の静電リレーを上方からみた状態をあ
らわす平面図である。

【図３】図２のＸ−Ｘ断面図である。

【図４】実施例２にかかる静電リレーの要部構成をあら
わす断面図である。

【図５】実施例２の静電リレーを上方からみた状態をあ
らわす平面図である。

【図６】実施例３にかかる静電リレーの要部構成をあら
わす断面図である。

【図７】実施例３の静電リレーを上方からみた状態をあ
らわす平面図である。

【図８】実施例３の静電リレーの駆動用回路部の詳細を
あらわす平面図である。

【図９】この発明の静電リレーの駆動用回路部の構成例
をあらわすブロック図である。

【図10】この発明の静電リレーの駆動用回路部の具体的
構成例をあらわす回路図である。

【図11】静電リレーの駆動電極とエレクトレットまわり
のモデル構成をあらわす概略断面図である。

【図12】従来の静電リレーをあらわす平面図である。

【図13】従来の静電リレーをあらわす断面図である。

【符号の説明】

１静電リレー２可動接点３固定接点８エレクトレット１２可動部１３支持部２２固定側駆動電極（逆導電型不純物高濃度領域）Ａ可動側基体Ｂ固定側基体

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【手続補正書】

【提出日】平成３年９月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】駆動回路部は、上記のものに限らない。例
えば、昇圧回路として、ｎ個のダイオードとｎ個のコン
デンサを直並列接続したチャージポンプ式の回路や薄膜
トランスとダイオードとコンデンサの整流部を組み合わ
せた薄膜トランス型整流昇圧回路などが使える。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西村広海大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者笠野文宏大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者粟井崇善大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可動側基体の裏側に設けられた可動接点
と固定側基体の表側に設けられた固定接点が対面するよ
うにして前記可動側基体と固定側基体とが配置され、前
記可動側基体が裏面に前記可動接点を有する可動部とこ
の可動部を可動接点と固定接点が接離する変位可能に支
持する支持部とを備えており、前記両基体における駆動
電極への駆動電圧印加により発生する静電力で前記可動
部が変位して接点の接離がなされるようになっている静
電リレーにおいて、前記可動側基体と固定側基体とがと
もに導電性材料からなっていて、少なくとも一方の基体
が半導体基板で出来ており、この半導体基板に形成され
た逆導電型不純物高濃度領域が一方の駆動電極となって
いることを特徴とする静電リレー。
【請求項２】可動側基体と固定側基体がシリコン基板
である請求項１記載の静電リレー。
【請求項３】半導体基板の逆導電型不純物高濃度領域
以外の部分と他の基体とが電気的に接続され同電位とな
っている請求項１または２記載の静電リレー。
【請求項４】半導体基板では、駆動電極用の逆導電型
不純物高濃度領域の側方の位置にガードリング領域用の
逆導電型不純物高濃度領域が形成されている請求項１か
ら３までのいずれかに記載の静電リレー。
【請求項５】可動側基体および／または固定側基体に
駆動用回路部が設けられている請求項１から４までのい
ずれかに記載の静電リレー。
【請求項６】可動側駆動電極と固定側駆動電極の間に
静電力を増すためのエレクトレットが設けられている請
求項１から５までのいずれかに記載の静電リレー。