JPH1154016A - Micro relay - Google Patents

Micro relay

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JPH1154016A
JPH1154016A JP21445797A JP21445797A JPH1154016A JP H1154016 A JPH1154016 A JP H1154016A JP 21445797 A JP21445797 A JP 21445797A JP 21445797 A JP21445797 A JP 21445797A JP H1154016 A JPH1154016 A JP H1154016A
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core
plate
base
movable contact
micro relay
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JP21445797A
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Katsumi Hosoya
克己 細谷
Masatoshi Oba
正利 大場
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Omron Corp
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Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐圧が高く、駆動力の大きいマイクロリレー
を提供することにある。 【解決手段】 シリコンウエハからなるベース11と、
このベース11に積層一体化した導電性磁性材からなる
板状芯体13と、この板状芯体13に突設した導電性磁
性材からなる一対の中芯体14,15と、この中芯体1
4,15の周囲にそれぞれ形成された渦巻状フラットコ
イル20,21と、ヒンジ部41,42を介して厚さ方
向に駆動可能に支持され、かつ、前記中芯体14,15
の先端に位置する固定接点34,35に接離可能に対向
する可動接点片43とから構成されている。
(57) [Problem] To provide a micro relay having a high withstand voltage and a large driving force. A base 11 made of a silicon wafer is provided.
A plate-shaped core 13 made of a conductive magnetic material laminated and integrated on the base 11; a pair of cores 14 and 15 made of a conductive magnetic material protruding from the plate-shaped core 13; Body 1
Spiral flat coils 20, 21 formed around the periphery of the core members 4, 15, respectively, and are supported so as to be drivable in the thickness direction via hinge portions 41, 42.
And a movable contact piece 43 that is opposed to the fixed contacts 34 and 35 located at the tips of the movable contacts 43.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はマイクロリレー、特
に、半導体プロセスで製造するマイクロリレーに関す
る。
The present invention relates to a microrelay, and more particularly to a microrelay manufactured by a semiconductor process.

【0002】[0002]

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、マ
イクロリレーとしては、例えば、特開平2−10022
4号公報に記載の静電式リレーがある。すなわち、電気
絶縁性の基板主面にスペーサ手段を介して対向配設され
た単結晶半導体基材に枢支されて先端側が基板主面側へ
回動変位可能に設定された可動片を半導体基材から形成
する。一方、前記可動片に対向して基板主面に可動片と
で駆動用対向電極を構成する固定側電極層を形成し、可
動片に電気絶縁膜を介して可動接点層を形成して可動接
点層に開閉される固定接点層を基板主面に形成したもの
である。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a micro relay, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei.
There is an electrostatic relay described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4 (1999) -86. That is, a movable piece pivotally supported by a single-crystal semiconductor substrate disposed opposite to an electrically insulating substrate main surface via a spacer means and whose tip side is set to be rotationally displaceable toward the substrate main surface side. Formed from material. On the other hand, a movable contact layer is formed on the main surface of the substrate so as to face the movable piece and forms a driving counter electrode with the movable piece, and a movable contact layer is formed on the movable piece via an electrical insulating film. The fixed contact layer which is opened and closed by the layers is formed on the main surface of the substrate.

【0003】しかしながら、静電引力は距離の2乗に反
比例する。このため、前述の静電式リレーでは、大きな
静電引力を得るべく、可動接点と固定接点とを接近させ
ると、所望の耐圧を確保できない。一方、所望の耐圧を
確保すべく、可動接点と固定接点との接点間距離を大き
くすると、静電引力が小さくなり、可動片の動作特性が
低下するという問題点がある。
However, the electrostatic attraction is inversely proportional to the square of the distance. For this reason, in the aforementioned electrostatic relay, if the movable contact and the fixed contact are brought close to each other in order to obtain a large electrostatic attraction, a desired withstand voltage cannot be secured. On the other hand, if the distance between the movable contact and the fixed contact is increased in order to secure a desired withstand voltage, there is a problem that the electrostatic attraction decreases and the operating characteristics of the movable piece deteriorate.

【0004】本発明は、前記問題点に鑑み、高い耐圧お
よび大きな駆動力を兼ね備えたマイクロリレーを提供す
ることを目的とする。
[0004] In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a micro relay having both a high withstand voltage and a large driving force.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明にかかるマイクロ
リレーは、前記目的を達成するため、半導体基板からな
るベースと、このベースに積層一体化した導電性磁性材
からなる板状芯体と、この板状芯体に突設した導電性磁
性材からなる中芯体と、この中芯体の周囲に形成された
少なくとも一層の渦巻状フラットコイルと、ヒンジ部を
介して厚さ方向に駆動可能に支持され、かつ、前記中芯
体の先端に位置する固定接点に接離可能に対向する可動
接点片とからなる構成としてある。また、前記板状芯体
に一対の中芯体を突設しておいてもよい。
In order to achieve the above object, a microrelay according to the present invention comprises: a base made of a semiconductor substrate; a plate-shaped core made of a conductive magnetic material laminated and integrated on the base; A core made of a conductive magnetic material protruding from the plate-shaped core, at least one spiral flat coil formed around the core, and can be driven in the thickness direction via a hinge. And a movable contact piece which is detachably opposed to the fixed contact located at the tip of the core body. In addition, a pair of cores may be protruded from the plate-shaped core.

【0006】半導体基板からなるベースと、相互に絶縁
状態で、かつ、前記ベースに積層一体化された導電性磁
性材からなる一対の板状芯体と、この板状芯体にそれぞ
れ突設した中芯体と、この中芯体の周囲にそれぞれ形成
された少なくとも一層の渦巻状フラットコイルと、ヒン
ジ部を介して厚さ方向に駆動可能に支持され、かつ、一
対の前記中芯体の先端に位置する固定接点に接離可能に
対向する可動接点片とからなる構成であってもよい。
[0006] A base made of a semiconductor substrate, a pair of plate-shaped cores made of a conductive magnetic material insulated from each other and integrated with the base, and projecting from the plate-shaped cores, respectively. A core body, at least one spiral flat coil formed around the core body, and supported so as to be drivable in a thickness direction via a hinge portion, and a pair of tips of the core body , And a movable contact piece that is detachably opposed to the fixed contact located at the position.

【0007】前記フラットコイルが、絶縁層と渦巻状導
電層とを交互に積層一体化して形成した複数層であって
もよい。
[0007] The flat coil may be a plurality of layers formed by alternately stacking and integrating insulating layers and spiral conductive layers.

【0008】また、前記板状芯体は、前記ベースの上面
に形成した凹所に積層一体化して埋設してもよい。
[0008] The plate-shaped core may be laid and integrated in a recess formed on the upper surface of the base.

【0009】前記可動接点片は一対のヒンジ部で支持し
てもよく、さらに、前記ヒンジ部はクランク状に屈曲し
ていてもよい。
The movable contact piece may be supported by a pair of hinges, and the hinge may be bent in a crank shape.

【0010】前記板状芯体が、前記ベースの裏面から、
このベースに設けた貫通孔を介してベースの表面に迫り
出すように積層一体化されるとともに、前記中芯体が、
前記貫通孔から露出する板状芯体の露出面に突設された
構成であってもよい。
[0010] The plate-shaped core body is formed from a back surface of the base.
While being laminated and integrated so as to protrude to the surface of the base through a through hole provided in the base, the core body,
It may be configured to protrude from an exposed surface of the plate-shaped core body exposed from the through hole.

【0011】複数枚の前記可動接点片を同一平面上に配
置し、かつ、電気接続して複数の電気回路を任意に開閉
できるマトリックスタイプのマイクロリレーとしてもよ
い。
A plurality of movable contact pieces may be arranged on the same plane, and may be electrically connected to form a matrix type microrelay capable of arbitrarily opening and closing a plurality of electric circuits.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる実施形態を
図1ないし図14の添付図面に従って説明する。第1実
施形態は、図1ないし図10に示すように、チップ状マ
イクロリレー10を箱形セラミックパッケージ50内に
収納し、セラミックカバー60で密閉する場合である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings of FIGS. In the first embodiment, as shown in FIGS. 1 to 10, the chip-shaped microrelay 10 is housed in a box-shaped ceramic package 50 and sealed with a ceramic cover 60.

【0013】前記マイクロリレー10は、図3に示すよ
うに、ベース11に積層一体化した板状芯体13に一対
の中芯体14,15および補助ヨーク16を突設したも
のである。そして、前記中芯体14,15の周囲にはフ
ラットコイル20,21をそれぞれ形成し、前記中芯体
14,15の先端には固定接点34,35をそれぞれ設
けてある。さらに、前記固定接点34,35には、一対
のヒンジばね41,42を介して可動接点片43が接離
可能に対向している。
As shown in FIG. 3, the microrelay 10 has a plate-like core 13 laminated and integrated with a base 11 and a pair of middle cores 14, 15 and an auxiliary yoke 16 protruding therefrom. Flat coils 20 and 21 are formed around the cores 14 and 15, respectively, and fixed contacts 34 and 35 are provided at the tips of the cores 14 and 15, respectively. Further, a movable contact piece 43 is opposed to the fixed contacts 34 and 35 via a pair of hinge springs 41 and 42 so as to be able to come and go.

【0014】箱形セラミックパッケージ50は、その底
面の対向する隅部に接続用段部51,52を形成してあ
る。そして、前記段部51の表面にリード端子用接続パ
ッド53,54,55,56を所定のピッチで設けてあ
る。前記リード端子の外側端部は図示しないプリント基
板に表面実装できるようにセラミックパッケージ50の
底面に延在している。さらに、前記セラミックパッケー
ジ50は、その開口縁部に設けた環状の突条57をシー
ル剤を介してセラミックカバー60で密封可能となって
いる。
The box-shaped ceramic package 50 has connecting step portions 51 and 52 at opposite corners on the bottom surface. Then, lead terminal connection pads 53, 54, 55, 56 are provided on the surface of the step portion 51 at a predetermined pitch. The outer ends of the lead terminals extend to the bottom surface of the ceramic package 50 so that they can be surface-mounted on a printed board (not shown). Further, the ceramic package 50 can be hermetically sealed with a ceramic cover 60 through an annular ridge 57 provided at an opening edge of the ceramic package 50 via a sealant.

【0015】次に、マイクロリレー10の製造方法につ
いて説明する。なお、通常、シリコンウェハ上には複数
個のマイクロリレーが同時に形成されるが、説明の便宜
上、1個のマイクロリレーを製造する場合について説明
する。まず、図4(a)に示すように、ベース11とな
るシリコンウェハをエッチングして凹所12を形成した
後(図4(b))、この凹所12に無電界メッキで導電
性磁性材からなる板状芯体13を形成し、その表面を研
磨して平坦にする(図4(c))。そして、前記板状芯
体13の表面に一対のフラットコイル20,21を形成
する。
Next, a method of manufacturing the micro relay 10 will be described. Usually, a plurality of micro relays are simultaneously formed on a silicon wafer, but for convenience of explanation, a case where one micro relay is manufactured will be described. First, as shown in FIG. 4A, a silicon wafer serving as a base 11 is etched to form a recess 12 (FIG. 4B), and then the conductive magnetic material is formed in the recess 12 by electroless plating. Is formed, and its surface is polished and flattened (FIG. 4C). Then, a pair of flat coils 20 and 21 are formed on the surface of the plate-shaped core 13.

【0016】前記フラットコイル20,21は、図7に
示すように、前記板状芯体13の表面に絶縁層22を形
成した後、渦巻状導電層23を形成する。さらに、この
導電層23を、その両端部を除き、絶縁層24で被覆す
る。ついで、図8に示すように、露出する前記渦巻状導
電層23の一端23aに他の渦巻状導電層25の端部2
5aを重ねて形成することにより、電気接続する。以
後、同様の半導体プロセスで絶縁層26,渦巻状導電層
27,絶縁層28を形成することにより、フラットコイ
ル20,21が完成する。ただし、隣り合うフラットコ
イル20,21は相互に電気接続され、かつ、反対方向
の磁束を発生するように形成されている。
As shown in FIG. 7, in the flat coils 20 and 21, an insulating layer 22 is formed on the surface of the plate-shaped core 13, and then a spiral conductive layer 23 is formed. Further, the conductive layer 23 is covered with an insulating layer 24 except for both ends. Next, as shown in FIG. 8, one end 23a of the exposed spiral conductive layer 23 is connected to the end 2a of another spiral conductive layer 25.
The electrical connection is made by forming the layers 5a in an overlapping manner. Thereafter, the flat coils 20 and 21 are completed by forming the insulating layer 26, the spiral conductive layer 27, and the insulating layer 28 in the same semiconductor process. However, the adjacent flat coils 20 and 21 are formed so as to be electrically connected to each other and generate a magnetic flux in the opposite direction.

【0017】ついで、図5に示すように、板状芯体13
の表面に電界メッキで導電性磁性材からなる中芯体1
4,15および補助ヨーク16を形成する(図5
(a))。さらに、所定の部分を除き、絶縁層30を形
成した後、ワイヤボンディングするための固定接点用接
続パッド31a,31bおよびフラットコイル用接続パ
ッド32a,32bを形成する(図5(b)、図9)。
ついで、絶縁層33を形成する(図5(c))。
Next, as shown in FIG.
Core 1 made of conductive magnetic material by electroplating on the surface of
4 and 15 and the auxiliary yoke 16 (FIG. 5)
(A)). After the insulating layer 30 is formed except for a predetermined portion, connection pads 31a and 31b for fixed contacts and connection pads 32a and 32b for flat coils for wire bonding are formed (FIGS. 5B and 9). ).
Next, an insulating layer 33 is formed (FIG. 5C).

【0018】そして、中芯体14,15の先端部に導電
材をメッキして固定接点34,35を形成する(図6
(a)、図10)。さらに、前記絶縁層33に可動接点
用接続パッド36a,36bを形成する。ついで、スペ
ーサ部形成用電極37を形成し、厚肉のスペーサ部38
をメッキで形成した後、樹脂材をコーティングして犠牲
層39を形成する(図6(b))。そして、前記スペー
サ部38および前記犠牲層39の表面に、補助ヨーク4
0および一対のヒンジ部41,42、可動接点片43と
なる導電層をそれぞれ形成した後、前記犠牲層39を除
去して一対のヒンジ部41,42および可動接点片43
を形成する。最後に、ダイシングでシリコンウェハから
なるベース11を個々に切り離し、チップ状マイクロリ
レー10が完成する。
Then, fixed contacts 34 and 35 are formed by plating a conductive material on the tips of the cores 14 and 15 (FIG. 6).
(A), FIG. 10). Further, movable contact connection pads 36a and 36b are formed on the insulating layer 33. Next, a spacer portion forming electrode 37 is formed, and the thick spacer portion 38 is formed.
Is formed by plating, and a resin material is coated to form a sacrificial layer 39 (FIG. 6B). The auxiliary yoke 4 is provided on the surfaces of the spacers 38 and the sacrificial layer 39.
After forming the conductive layers to be the 0 and the pair of hinge portions 41 and 42 and the movable contact piece 43, the sacrificial layer 39 is removed and the pair of hinge portions 41 and 42 and the movable contact piece 43 are formed.
To form Finally, the bases 11 made of a silicon wafer are individually cut off by dicing, and the chip-shaped micro relay 10 is completed.

【0019】次に、図2に示すように、前記マイクロリ
レー10を箱形セラミックパッケージ50内に収納,固
定した後、マイクロリレー10の接続パッド32a,3
1a,32b,36bと、セラミックパッケージ50の
接続パッド53,54,55,56とをワイヤボンディ
ングでそれぞれ電気接続する。さらに、セラミックパッ
ケージ50の環状の突条57にセラミックカバー60を
シール剤を介してシールすることにより、組立作業が完
了する。
Next, as shown in FIG. 2, the micro relay 10 is housed and fixed in a box-shaped ceramic package 50, and then the connection pads 32a, 3
1a, 32b, 36b and the connection pads 53, 54, 55, 56 of the ceramic package 50 are electrically connected by wire bonding, respectively. Further, the assembly operation is completed by sealing the ceramic cover 60 to the annular protrusion 57 of the ceramic package 50 via a sealant.

【0020】次に、前述の構成を有するマイクロリレー
10の動作について説明する。まず、フラットコイル2
0,21に電圧が印加されておらず、励磁されていない
場合、ヒンジ部41,42のバネ力により、可動接点片
43が固定接点34,35から開離している。そして、
前記接続パッド32a,32bを介してフラットコイル
20,21に電圧を印加して励磁すると、相互に反対方
向の磁束が生じ、中芯体14,固定接点34、可動接点
片43、固定接点35、中芯部15、板状芯体13を介
して磁気回路が閉成される。このため、ヒンジ部41,
42のバネ力に抗して可動接点片43が固定接点34,
35に吸引されて吸着する。この結果、接続パッド31
a、補助ヨーク16、板状芯体13、中芯体14,1
5、固定接点34,35、可動接点片43、ヒンジ部4
1,42、スペーサ38、可動接点用接続パッド36b
を介して電気回路が閉成される。ついで、フラットコイ
ル20,21に対する電圧の印加を停止して励磁を解く
と、ヒンジ部41,42のばね力で可動接点片43が元
の状態に復帰する。
Next, the operation of the micro relay 10 having the above configuration will be described. First, flat coil 2
When no voltage is applied to 0 and 21 and the magnets are not excited, the movable contact piece 43 is separated from the fixed contacts 34 and 35 by the spring force of the hinge portions 41 and 42. And
When a voltage is applied to the flat coils 20 and 21 via the connection pads 32a and 32b to excite them, magnetic fluxes in opposite directions are generated, and the core 14, the fixed contact 34, the movable contact piece 43, the fixed contact 35, The magnetic circuit is closed via the middle core 15 and the plate-shaped core 13. For this reason, the hinge portion 41,
The movable contact piece 43 is fixed against the spring force of the fixed contact 34,
It is sucked and absorbed by 35. As a result, the connection pad 31
a, auxiliary yoke 16, plate-shaped core 13, medium core 14, 1
5, fixed contacts 34, 35, movable contact piece 43, hinge part 4
1, 42, spacer 38, connection pad 36b for movable contact
The electric circuit is closed via. Next, when the application of the voltage to the flat coils 20 and 21 is stopped and the excitation is released, the movable contact piece 43 returns to the original state by the spring force of the hinge portions 41 and 42.

【0021】本実施形態によれば、フラットコイル2
0,21で生じた磁束が漏れず、すべての磁力を可動接
点片43の駆動に利用できる。このため、磁気効率が高
く、省エネルギーのマイクロリレー10が得られるとい
う利点がある。
According to this embodiment, the flat coil 2
The magnetic flux generated at 0 and 21 does not leak, and all the magnetic force can be used for driving the movable contact piece 43. For this reason, there is an advantage that the microrelay 10 having high magnetic efficiency and energy saving can be obtained.

【0022】第2実施形態は、図11に示すように、一
つの固定接点34を有するチップ状マイクロリレー10
に適用した場合である。そして、チップ状マイクロリレ
ー10は箱形セラミックパッケージ50内に収納され、
セラミックカバー60で密閉される。すなわち、前記マ
イクロリレー10は、図12に示すように、ベース11
に積層一体化した板状芯体13の中央に中芯体14を突
設してある。そして、この中芯体14は、その周囲にフ
ラットコイル20、補助ヨーク部16を形成し、その先
端に固定接点34を設けてある。さらに、前記固定接点
34には、一対のヒンジばね41,42を介して可動接
点片43が接離可能に対向している。
In the second embodiment, as shown in FIG. 11, a chip-shaped micro relay 10 having one fixed contact 34 is used.
This is the case when applied to. Then, the chip-shaped micro relay 10 is housed in a box-shaped ceramic package 50,
It is sealed with a ceramic cover 60. That is, as shown in FIG.
A core 14 protrudes from the center of the plate-shaped core 13 laminated and integrated. The core 14 has a flat coil 20 and an auxiliary yoke 16 formed around it, and a fixed contact 34 is provided at the tip. Further, a movable contact piece 43 is opposed to the fixed contact 34 via a pair of hinge springs 41 and 42 so as to be able to contact and separate therefrom.

【0023】本実施形態では、固定接点用接続パッド3
1の両側にフラットコイル用接続パッド32a,32b
を配置し、さらに、その両側に可動接点片用接続パッド
36a,36bを設けてある。他方、ベース10の対向
する片側縁部にも同様に接続パッド31,32a,32
b,36a,36bを設けてある。これは、接続作業に
おける方向性を無くし、作業の効率化を図るためであ
る。
In the present embodiment, the connection pads 3 for fixed contacts are used.
1 on both sides of flat coil connection pads 32a, 32b
Are further provided, and connection pads 36a and 36b for movable contact pieces are provided on both sides thereof. On the other hand, the connection pads 31, 32a, 32
b, 36a and 36b are provided. This is to eliminate the directionality in the connection work and to improve the work efficiency.

【0024】前記箱形セラミックパッケージ50は、第
1実施形態と同様、その底面の対向する隅部に接続用段
部51(図示せず),52を形成してある。そして、前
記段部51,52の表面には、リード端子用接続パッド
53,54を所定のピッチでそれぞれ設けてある。前記
リード端子の外側端部は図示しないプリント基板に表面
実装できるようにセラミックパッケージ50の底面に延
在している。さらに、前記セラミックパッケージ50
は、その開口縁部に設けた環状の突条57にシール剤を
介してセラミックカバー60で密封可能となっている。
なお、第2実施形態にかかるマイクロリレー10の製造
方法は、前述の第1実施形態とほぼ同様であるので、説
明を省略する。
As in the first embodiment, the box-shaped ceramic package 50 has connection step portions 51 (not shown) and 52 at opposite corners of the bottom surface. On the surfaces of the steps 51 and 52, connection pads 53 and 54 for lead terminals are provided at a predetermined pitch, respectively. The outer ends of the lead terminals extend to the bottom surface of the ceramic package 50 so that they can be surface-mounted on a printed board (not shown). Further, the ceramic package 50
Can be hermetically sealed with a ceramic cover 60 via a sealant on an annular ridge 57 provided at the opening edge.
The method for manufacturing the microrelay 10 according to the second embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.

【0025】次に、第2実施形態の動作について説明す
る。まず、フラットコイル20に電圧が印加されておら
ず、励磁されていない場合、ヒンジ部41,42のバネ
力により、可動接点片43が固定接点34から開離して
いる。そして、前記接続パッド32a,32bを介して
フラットコイル20に電圧を印加して励磁すると、磁束
が生じ、中芯体14、固定接点34、可動接点片43、
ヒンジ部41,42、補助ヨーク40、スペーサ38、
補助ヨーク16、および、板状芯体13を介して磁気回
路が閉成される。このため、ヒンジ部41,42のバネ
力に抗して可動接点片43が固定接点34に吸引されて
吸着する。この結果、接続パッド31、補助ヨーク1
6、板状芯体13、中芯体14、固定接点34、可動接
点片43、ヒンジ部41,42、補助ヨーク40、スペ
ーサ38、可動接点用接続パッド36bを介して電気回
路が閉成される。ついで、フラットコイル20,21に
対する電圧の印加を停止して励磁を解くと、ヒンジ部4
1,42のばね力で可動接点片43が元の状態に復帰す
る。
Next, the operation of the second embodiment will be described. First, when no voltage is applied to the flat coil 20 and the flat coil 20 is not excited, the movable contact piece 43 is separated from the fixed contact 34 by the spring force of the hinge portions 41 and 42. When a voltage is applied to the flat coil 20 through the connection pads 32a and 32b to excite it, a magnetic flux is generated, and the core 14, the fixed contact 34, the movable contact piece 43,
Hinge portions 41 and 42, auxiliary yoke 40, spacer 38,
The magnetic circuit is closed via the auxiliary yoke 16 and the plate-shaped core 13. Therefore, the movable contact piece 43 is attracted to the fixed contact 34 and is attracted by the spring force of the hinge portions 41 and 42. As a result, the connection pad 31, the auxiliary yoke 1
6. The electric circuit is closed via the plate-shaped core 13, the core 14, the fixed contact 34, the movable contact piece 43, the hinge portions 41 and 42, the auxiliary yoke 40, the spacer 38, and the movable contact connection pad 36b. You. Next, when the application of the voltage to the flat coils 20 and 21 is stopped and the excitation is released, the hinge 4
The movable contact piece 43 returns to the original state by the spring force of 1, 42.

【0026】第3実施形態は、図13に示すように、半
導体基板の裏面に半導体プロセスを施して板状芯体を形
成する場合である。すなわち、ベース11となる単結晶
シリコンウエハの表裏面にエッチングマスク71,72
を形成し、ディープエッチングを施して貫通孔73を形
成する(図13(c))。そして、エッチングマスクを
除去して全表面に熱酸化膜(図示せず)を形成し、金属
を蒸着させてメッキ下地74を形成する(図13
(d))。ついで、導電性磁性材をメッキして第1層状
芯体75を形成した後、ベース11から突出する導電性
磁性材を研磨して面一にする(図13(e),
(f))。さらに、前述の実施形態と同様の半導体プロ
セスでフラットコイル20を形成した後、導電性磁性材
をメッキして第2層状芯体76および中芯体77を形成
する(図13(g),(h))。最後に、フラットコイ
ル20の表面をリフトオフ用樹脂膜78で被覆し、中芯
体77の先端部に金メッキを施して固定接点79を形成
した後、前記樹脂膜78を除去してコイル接点プレート
80が完成する(図13(i))。
In the third embodiment, as shown in FIG. 13, a plate-shaped core is formed by performing a semiconductor process on the back surface of a semiconductor substrate. That is, the etching masks 71 and 72 are formed on the front and back surfaces of the single crystal silicon wafer serving as the base 11.
Is formed and deep etching is performed to form a through hole 73 (FIG. 13C). Then, the etching mask is removed to form a thermal oxide film (not shown) on the entire surface, and a metal is deposited to form a plating base 74 (FIG. 13).
(D)). Next, after the conductive magnetic material is plated to form the first layered core body 75, the conductive magnetic material protruding from the base 11 is polished to a level (FIG. 13E,
(F)). Further, after the flat coil 20 is formed by the same semiconductor process as in the above-described embodiment, a conductive magnetic material is plated to form the second layered core 76 and the intermediate core 77 (FIGS. 13 (g) and (g). h)). Finally, the surface of the flat coil 20 is covered with a lift-off resin film 78, and the distal end of the core 77 is plated with gold to form a fixed contact 79. Then, the resin film 78 is removed and the coil contact plate 80 is removed. Is completed (FIG. 13 (i)).

【0027】本実施形態によれば、半導体基板に第1,
第2層状芯体75,76、中芯体77およびフラットコ
イル20を半導体プロセスだけで一体に形成できる。こ
のため、部品点数,生産工数が減少するだけでなく、組
立精度の高いリレーが得られる。なお、本実施形態によ
れば、板状芯体を第1,第2層状芯体で構成する場合に
ついて説明したが、必ずしもこれに限らず、単層構造と
してもよい。
According to this embodiment, the first and second semiconductor substrates are provided.
The second layered cores 75, 76, the core 77, and the flat coil 20 can be integrally formed only by a semiconductor process. For this reason, not only the number of parts and the number of production steps are reduced, but also a relay with high assembling accuracy can be obtained. In addition, according to this embodiment, the case where the plate-shaped core is constituted by the first and second layered cores has been described. However, the present invention is not necessarily limited to this, and may have a single-layer structure.

【0028】また、前述の実施形態では、板状芯体およ
び中芯体を別々に形成する場合について説明したが、必
ずしもこれに限らず、例えば、シリコンウェハに導電性
磁性材を肉厚にメッキした後、エッチングを施して不要
な部分を除去し、板状芯体および中芯体を同時に切り出
してもよい。
In the above-described embodiment, the case where the plate-shaped core and the core are separately formed has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a conductive magnetic material is plated on a silicon wafer to a large thickness. After that, etching may be performed to remove unnecessary portions, and the plate-shaped core and the core may be cut out at the same time.

【0029】第4実施形態は、図14に示すように、第
2実施形態にかかる4個のマイクロリレー10を組み合
わせてマトリックスリレーを形成した場合である。本実
施形態によれば、連続する導電性薄膜から形成された4
枚の可動接点片43は、それぞれ独立して駆動するよう
に形成されている。このため、所定のコイル端子32
a,32bに電圧を印加してフラットコイル20を励磁
することにより、所望の電気回路を任意に開閉できる。
なお、この実施形態によれば、第2実施形態にかかる4
個のマイクロリレーを組み合わせる場合について説明し
たが、必ずしもこれに限らず、例えば、他の実施形態に
かかかる同一あるいは異なる複数個のマイクロリレーを
組み合わせてもよい。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 14, a matrix relay is formed by combining four micro relays 10 according to the second embodiment. According to the present embodiment, 4 layers formed from a continuous conductive thin film are used.
The movable contact pieces 43 are formed so as to be driven independently. Therefore, the predetermined coil terminal 32
A desired electric circuit can be arbitrarily opened and closed by applying a voltage to a and 32b to excite the flat coil 20.
According to this embodiment, 4 according to the second embodiment is used.
Although a case has been described in which a plurality of micro relays are combined, the present invention is not necessarily limited to this. For example, a plurality of the same or different micro relays according to other embodiments may be combined.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1の発明によれば、フラットコイルに生じる電磁力を利
用して可動接点片を駆動できる。このため、従来例にか
かる静電式リレーよりも大きな駆動力が得られる。この
結果、固定接点と可動接点片との接点間距離を大きくで
き、耐圧性が向上する。また、すべての工程を半導体プ
ロセスで処理できるので、極めて小型のマイクロリレー
が得られる。請求項2の発明によれば、板状芯体に突設
した一対の中芯体を介して磁気回路を形成できる。この
ため、フラットコイルに生じた磁束を漏らすことなく、
すべて利用でき、磁気効率の良いマイクロリレーが得ら
れるる請求項3の発明によれば、一対の固定接点が相互
に絶縁状態であり、これらに可動接点片を接触させて電
気回路を閉成できる。このため、固定接点と可動接点片
との接点間距離が実質的に2倍となり、耐圧の高いマイ
クロリレーが得られる。請求項4の発明によれば、多層
の渦巻状フラットコイルが得られるので、電磁力が大き
く、かつ、小型のマイクロリレーが得られる。請求項5
のマイクロリレーによれば、板状芯体がベースに埋設さ
れているので、より一層薄型のマイクロリレーが得られ
る。請求項6の発明によれば、一対のヒンジ部で可動接
点が支持される。このため、可動接点の支持バランスが
良くなり、片当たりの少ないマイクロリレーが得られ
る。請求項7のマイクロリレーによれば、ヒンジ部の支
点間距離が実質的に長くなる。このため、接点間距離が
長くなり、可動接点片を小さな駆動力で駆動できるの
で、応答特性の良いマイクロリレーが得られる。請求項
8のマイクロリレーによれば、ベースの表裏面から板状
芯体および中芯体を形成できるので、製造の自由度が広
がり、製造が容易になる。請求項9のマイクロリレーに
よれば、複数の電気回路を任意に開閉でき、マトリック
スタイプのマイクロリレーが得られるという効果があ
る。
As is apparent from the above description, according to the first aspect of the present invention, the movable contact piece can be driven by utilizing the electromagnetic force generated in the flat coil. For this reason, a larger driving force can be obtained than in the conventional electrostatic relay. As a result, the distance between the fixed contact and the movable contact piece can be increased, and the pressure resistance is improved. Further, since all the steps can be processed by a semiconductor process, an extremely small micro relay can be obtained. According to the second aspect of the present invention, a magnetic circuit can be formed via a pair of cores projecting from the plate-shaped core. For this reason, without leaking the magnetic flux generated in the flat coil,
According to the third aspect of the present invention, a microrelay with high magnetic efficiency which can be used in all cases can be obtained, a pair of fixed contacts are insulated from each other, and a movable contact piece can be brought into contact with them to close an electric circuit. . Therefore, the distance between the fixed contact and the movable contact piece is substantially doubled, and a micro-relay with high withstand voltage can be obtained. According to the invention of claim 4, since a multilayer spiral flat coil can be obtained, a small-sized microrelay having a large electromagnetic force can be obtained. Claim 5
According to the microrelay, since the plate-shaped core is embedded in the base, a thinner microrelay can be obtained. According to the invention of claim 6, the movable contact is supported by the pair of hinge portions. For this reason, the support balance of the movable contact is improved, and a microrelay with less contact per side is obtained. According to the micro relay of claim 7, the distance between the fulcrum points of the hinge portion is substantially increased. For this reason, the distance between the contacts becomes long, and the movable contact piece can be driven with a small driving force, so that a micro relay having good response characteristics can be obtained. According to the microrelay of the eighth aspect, since the plate-shaped core and the core can be formed from the front and back surfaces of the base, the degree of freedom of manufacturing is expanded and the manufacturing is facilitated. According to the micro relay of the ninth aspect, there is an effect that a plurality of electric circuits can be arbitrarily opened and closed, and a matrix type micro relay can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本願発明にかかるマイクロリレーの第1実施
形態を示す分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a first embodiment of a micro relay according to the present invention.

【図2】 図1で示したマイクロリレーを示し、図
(a)は平面図、図1(b)は回路図である。
2A and 2B show the microrelay shown in FIG. 1, wherein FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a circuit diagram.

【図3】 図1で示したマイクロリレーの部分破断斜視
図である。
FIG. 3 is a partially cutaway perspective view of the micro relay shown in FIG.

【図4】 図1で示したマイクロリレーの製造工程を説
明するための断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the micro relay shown in FIG.

【図5】 図1で示したマイクロリレーの製造工程を説
明するための断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the micro relay shown in FIG.

【図6】 図1で示したマイクロリレーの製造工程を説
明するための断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the micro relay shown in FIG.

【図7】 第1実施形態にかかるフラットコイルの製造
工程を説明するための端面図である。
FIG. 7 is an end view for explaining the manufacturing process of the flat coil according to the first embodiment.

【図8】 第1実施形態にかかるフラットコイルを示す
部分破断斜視図である。
FIG. 8 is a partially broken perspective view showing the flat coil according to the first embodiment.

【図9】 図1で示したマイクロリレーの中間品を示
し、図(a)は斜視図、図(b)は要部断面図である。
9 shows an intermediate product of the micro relay shown in FIG. 1, wherein FIG. 9 (a) is a perspective view and FIG. 9 (b) is a sectional view of a main part.

【図10】 図1で示したマイクロリレーの中間品の斜
視図である。
FIG. 10 is a perspective view of an intermediate product of the micro relay shown in FIG.

【図11】 第2実施形態の分解斜視図である。FIG. 11 is an exploded perspective view of the second embodiment.

【図12】 図11で示したマイクロリレーの部分破断
斜視図である。
FIG. 12 is a partially broken perspective view of the micro relay shown in FIG.

【図13】 第3実施形態にかかるマイクロリレーの製
造工程を説明するための断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the micro relay according to the third embodiment.

【図14】 第4実施形態にかかるマイクロリレーを示
し、図(a)平面図、図(b)は回路図である。
FIG. 14 shows a microrelay according to the fourth embodiment, in which FIG. 14 (a) is a plan view and FIG. 14 (b) is a circuit diagram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…マイクロリレー、11…ベース、12…凹所、1
3…板状芯体、14,15…中芯体、16…補助ヨー
ク、20,21…フラットコイル、31a,31b…固
定接点用接続パッド、32a,32b…フラットコイル
用接続パッド、34,35…固定接点、36a,36b
…可動接点用接続パッド、41,42…ヒンジ部、43
…可動接点片、50…箱形セラミックパッケージ、60
…セラミックカバー、75,76…第1,第2層状芯
体、77…中芯体、79…固定接点。
10 micro relay, 11 base, 12 recess, 1
3 ... plate-shaped core, 14, 15 ... core, 16 ... auxiliary yoke, 20, 21 ... flat coil, 31a, 31b ... fixed contact connection pad, 32a, 32b ... flat coil connection pad, 34, 35 ... Fixed contacts, 36a and 36b
... Connecting pads for movable contacts, 41, 42 ... Hinges, 43
... movable contact piece, 50 ... box-shaped ceramic package, 60
... ceramic cover, 75, 76 ... first and second layered cores, 77 ... middle core, 79 ... fixed contacts.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板からなるベースと、このベー
スに積層一体化した導電性磁性材からなる板状芯体と、
この板状芯体に突設した導電性磁性材からなる中芯体
と、この中芯体の周囲に形成された少なくとも一層の渦
巻状フラットコイルと、ヒンジ部を介して厚さ方向に駆
動可能に支持され、かつ、前記中芯体の先端に位置する
固定接点に接離可能に対向する可動接点片とからなるこ
とを特徴とするマイクロリレー。
1. A base made of a semiconductor substrate, a plate-shaped core made of a conductive magnetic material laminated and integrated on the base,
A core made of a conductive magnetic material protruding from the plate-shaped core, at least one spiral flat coil formed around the core, and can be driven in the thickness direction via a hinge. And a movable contact piece that is supported by the movable contact member and that is detachably opposed to the fixed contact located at the tip of the core body.
【請求項2】 前記板状芯体に一対の中芯体を突設した
ことを特徴とする請求項1に記載のマイクロリレー。
2. The microrelay according to claim 1, wherein a pair of middle cores protrude from the plate-shaped core.
【請求項3】 半導体基板からなるベースと、相互に絶
縁状態で、かつ、前記ベースに積層一体化された導電性
磁性材からなる一対の板状芯体と、この板状芯体にそれ
ぞれ突設した中芯体と、この中芯体の周囲にそれぞれ形
成された少なくとも一層の渦巻状フラットコイルと、ヒ
ンジ部を介して厚さ方向に駆動可能に支持され、かつ、
一対の前記中芯体の先端に位置する固定接点に接離可能
に対向する可動接点片とからなることを特徴とするマイ
クロリレー。
3. A base made of a semiconductor substrate, a pair of plate-shaped cores made of a conductive magnetic material which are insulated from each other and integrated with the base, and projecting from the plate-shaped cores, respectively. The provided core, and at least one spiral flat coil formed around the core, respectively, are supported so as to be drivable in the thickness direction via a hinge portion, and
A micro relay, comprising: a movable contact piece which is detachably opposed to a fixed contact located at a tip of the pair of core bodies.
【請求項4】 前記フラットコイルが、絶縁層と渦巻状
導電層とを交互に積層一体化して形成した複数層である
ことを特徴とする請求項1ないし3に記載のマイクロリ
レー。
4. The micro relay according to claim 1, wherein the flat coil is a plurality of layers formed by alternately stacking and integrating insulating layers and spiral conductive layers.
【請求項5】 前記板状芯体が、前記ベースの上面に形
成した凹所に積層一体化して埋設したことを特徴とする
請求項1ないし4のいずれか1項に記載のマイクロリレ
ー。
5. The microrelay according to claim 1, wherein the plate-shaped core is laminated and integrated in a recess formed on an upper surface of the base.
【請求項6】 前記可動接点片を一対のヒンジ部で支持
したことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項
に記載のマイクロリレー。
6. The micro relay according to claim 1, wherein the movable contact piece is supported by a pair of hinge portions.
【請求項7】 前記ヒンジ部がクランク状に屈曲してい
ることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に
記載のマイクロリレー。
7. The micro relay according to claim 1, wherein the hinge portion is bent in a crank shape.
【請求項8】 前記板状芯体が、前記ベースの裏面か
ら、このベースに設けた貫通孔を介してベースの表面に
迫り出すように積層一体化されるとともに、前記中芯体
が、前記貫通孔から露出する板状芯体の露出面に突設さ
れたことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項
に記載のマイクロリレー。
8. The plate-shaped core body is laminated and integrated so as to protrude from the back surface of the base to the front surface of the base via a through hole provided in the base, and the core body is provided with The microrelay according to any one of claims 1 to 7, wherein the microrelay is protruded from an exposed surface of the plate-shaped core body exposed from the through hole.
【請求項9】 複数枚の前記可動接点片を同一平面上に
配置し、かつ、電気接続して複数の電気回路を任意に開
閉できることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか
1項に記載のマイクロリレー。
9. A method according to claim 1, wherein a plurality of said movable contact pieces are arranged on the same plane, and are electrically connected to open and close a plurality of electric circuits arbitrarily. Micro relay as described.
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