スイッチおよびそれを備えたリレー装置
【課題】オフ時のアイソレーションを改善することができるスイッチおよびそれを備えたリレー装置を提供する。
【解決手段】基板１０の上面１００には、接続するストリップ導体からなり入力端子１３−出力端子１４間に切れ目１１３によって分断された信号伝送路を形成する線路導体１１と、線路導体１１とは所定の間隔を空けて配置された接地パッドとが形成されている。可動子２１は、線路導体１１における切れ目１１３の両側に対して接離する主接点３１と、線路導体１１および接地パッドに対して接離する補助接点３２とを有している。可動子２１は、主接点３１を線路導体１１に接触させ、且つ補助接点３２を線路導体１１から離間させるオン位置と、主接点３１を線路導体１１から離間させ、且つ補助接点３２を線路導体１１および接地パッドに接触させるオフ位置との間で移動する。
【解決手段】基板１０の上面１００には、接続するストリップ導体からなり入力端子１３−出力端子１４間に切れ目１１３によって分断された信号伝送路を形成する線路導体１１と、線路導体１１とは所定の間隔を空けて配置された接地パッドとが形成されている。可動子２１は、線路導体１１における切れ目１１３の両側に対して接離する主接点３１と、線路導体１１および接地パッドに対して接離する補助接点３２とを有している。可動子２１は、主接点３１を線路導体１１に接触させ、且つ補助接点３２を線路導体１１から離間させるオン位置と、主接点３１を線路導体１１から離間させ、且つ補助接点３２を線路導体１１および接地パッドに接触させるオフ位置との間で移動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として高周波信号のオン・オフに用いられるスイッチおよびそれを備えたリレー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種のスイッチとして、たとえばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて半導体製造プロセスにより作製される小型の機械式スイッチからなるＭＥＭＳスイッチが知られている。ＭＥＭＳスイッチは、携帯電話等の技術分野において、高周波の送受信信号の接続の切り換えなどに用いられている。
【０００３】
この種のスイッチとしては、基板と、基板に少なくとも一箇所が支持された駆動アームとを備えたスイッチが提案されている（たとえば特許文献１参照）。特許文献１に記載のスイッチは、駆動アームを駆動することによって、駆動アームの先端に設けられている接続電極をもって、基板上の隣り合う端子電極間の電気的接続を制御する。
【０００４】
また、他の構成として、固定基板上に、その端部が固定接点である一対の信号線が端部を対向させるように配置されており、固定基板に支持された可動基板に可動接点が配置されたマイクロリレーが提案されている（たとえば特許文献２参照）。特許文献２に記載のマイクロリレーでは、可動接点は、各固定接点と対向し、両固定接点と接触することにより、一対の信号線を電気的に接続する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０２７１１号公報
【特許文献２】特開２００８−２０４７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述の構成では、オフ時に、一対の信号線（または端子電極）は物理的に分離しているものの、高周波の信号であれば信号の一部を通過させてしまう可能性があり、十分なアイソレーション（絶縁性能）を確保できない。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されており、オフ時のアイソレーションを改善することができるスイッチおよびそれを備えたリレー装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のスイッチは、入力端子および出力端子が設けられた基板と、前記基板に対して移動可能に支持されている可動子とを備え、前記基板の一表面には、ストリップ導体からなり前記入力端子と前記出力端子との間に切れ目によって分断された信号伝送路を形成する線路導体と、前記線路導体とは所定の間隔を空けて配置された接地パッドとが形成されており、前記可動子のうち前記基板の前記一表面に対向する面には、前記線路導体における前記切れ目の両側に対して接離する主接点と、前記線路導体および前記接地パッドに対して接離する補助接点とが設けられており、前記可動子は、前記主接点を前記線路導体における前記切れ目の両側に接触させ、且つ前記補助接点を前記線路導体および前記接地パッドの両方から離間させるオン位置と、前記主接点を前記線路導体における前記切れ目の両側から離間させ、且つ前記補助接点を前記線路導体および前記接地パッドの両方に接触させるオフ位置との間で移動することを特徴とする。
【０００９】
このスイッチにおいて、前記可動子は、板状であって前記基板の前記一表面に沿って配置され、前記線路導体に沿った一方向の中央部を支点として回転することにより、前記一方向の各端部を前記基板に接触させる２つの位置の間で移動可能な接点保持部を有しており、前記接点保持部の前記２つの位置の各々が前記オン位置と前記オフ位置とのいずれかになるように、前記主接点と前記補助接点とは、前記接点保持部の前記一方向の両端部に分かれて設けられていることが望ましい。
【００１０】
このスイッチにおいて、前記可動子は、板状であって前記基板の前記一表面に沿って配置され、前記一方向の中央部を支点として回転することにより、前記一方向の各端部を前記基板に接触させる２つの位置の間で移動可能な主板部をさらに有しており、前記主板部と前記接点保持部とは前記一方向の一端部同士が連結されており、前記接点保持部の支点は、前記一方向において前記主板部の支点と前記一端部との間に位置することがより望ましい。
【００１１】
このスイッチにおいて、前記基板の前記一表面とは反対側の面に接地層が形成されており、前記線路導体は、前記一表面のうち前記基板の厚み方向において前記接地層と重なる領域を通るように形成されており、前記接地パッドは、前記基板を厚み方向に貫通する貫通導体を介して前記接地層と電気的に接続されていることがより望ましい。
【００１２】
このスイッチにおいて、前記基板の前記一表面には、前記線路導体の短手方向の両側に前記線路導体に沿って配置された一対の接地導体が形成されており、前記接地導体の少なくとも一部は前記接地パッドを構成することがより望ましい。
【００１３】
本発明のリレー装置は、上記いずれかのスイッチと、前記可動子を駆動する駆動装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、オフ時に補助接点が線路導体および接地パッドの両方に接触することにより線路導体と接地パッドとを短絡するので、オフ時のアイソレーションを改善することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１に係るスイッチの概略構成を示す断面図である。
【図２】実施形態１に係るスイッチの構成を示し、（ａ）は基板および可動子ブロックの斜視図、（ｂ）は基板の斜視図である。
【図３】実施形態１に係るスイッチの動作を示し、（ａ）はオン時、（ｂ）はオフ時の説明図である。
【図４】実施形態１に係るスイッチの要部を示す斜視図である。
【図５】実施形態１に係るスイッチの動作を示す説明図である。
【図６】実施形態２に係るスイッチの基板を示す斜視図である。
【図７】実施形態２に係るスイッチの要部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施形態１）
本実施形態のスイッチ１は、図２（ａ）に示すように、矩形板状の基板１０と、基板１０に対して移動可能に支持された可動子２１を有する可動子ブロック２０とを備えている。このスイッチ１は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて半導体製造プロセスにより作製される小型の機械式スイッチからなるＭＥＭＳスイッチであって、主として高周波信号のオン・オフに用いられる。ここでは、可動子ブロック２０が、単結晶シリコンのシリコン基板からなる半導体基板を加工することによって形成されている。
【００１７】
可動子ブロック２０は、外周形状が略同一である板状の基板１０とカバー４０との間に挟み込まれることにより、基板１０およびカバー４０と共に直方体状のケースを構成する。基板１０およびカバー４０は耐熱ガラスやセラミックのような絶縁材料を用いて形成されている。可動子ブロック２０、基板１０、カバー４０の外周形状は、いずれも一方向に長い長方形状である。基板１０およびカバー４０の各々は、可動子ブロック２０の一部を構成する後述のフレーム２２に対して接合される。
【００１８】
以下では、基板１０の長手方向を「Ｘ方向」、短手方向を「Ｙ方向」、厚み方向を「Ｚ方向」として説明するが、スイッチ１の使用時の向きを限定する趣旨ではない。
【００１９】
基板１０は、図２（ｂ）に示すように、厚み方向における可動子ブロック２０側の一表面（以下、「上面」という）１００に、第１および第２の線路導体１１１，１１２、並びに第１および第２の接地パッド１２１，１２２が形成されている。基板１０の厚み方向における他面（以下、「下面」という）には、第１および第２の入力端子１３１，１３２、並びに第１および第２の出力端子１４１，１４２が形成されている。さらに、基板１０の下面には、第１および第２の接地層１５１，１５２が形成されている。各線路導体１１１，１１２、各接地パッド１２１，１２２、各入力端子１３１，１３２、各出力端子１４１，１４２、各接地層１５１，１５２はいずれも導電性材料からなる。なお、図２（ｂ）では基板１０以外の図示を省略している。
【００２０】
ここで、本実施形態のスイッチ１は、基板１０の上面１００の中心を通るＺ方向に沿った回転軸回りで２回回転対称の回転対称性を持つ。そのため、Ｙ方向の中心線を挟んで反対側に位置する線路導体１１１、接地パッド１２１、入力端子１３１、出力端子１４１、接地層１５１と、線路導体１１２、接地パッド１２２、入力端子１３２、出力端子１４２、接地層１５２とは構成および機能が共通する。そこで、以下、両者を特に区別しないときには、線路導体１１１，１１２を「線路導体１１」、接地パッド１２１，１２２を「接地パッド１２」、入力端子１３１，１３２を「入力端子１３」、出力端子１４１，１４２を「出力端子１４」、接地層１５１，１５２を「接地層１５」とし、Ｙ方向の中心線の片側について説明する。
【００２１】
第１の入力端子１３１および第１の出力端子１４１は、基板１０におけるＹ方向の一端縁（図２（ｂ）の下端縁）寄りの位置に配置されている。第２の入力端子１３２および第２の出力端子１４２は、基板１０におけるＹ方向の他端縁（図２（ｂ）の上端縁）寄りの位置に配置されている。入力端子１３と出力端子１４とはＸ方向に並ぶように、第１の入力端子１３１がＸ方向の一端部（図２（ｂ）の右端部）、第１の出力端子１４１がＸ方向の他端部（図２（ｂ）の左端部）に配置されている。また、第２の入力端子１３２はＸ方向の他端部、第２の出力端子１４２はＸ方向の一端部に配置されている。
【００２２】
線路導体１１は、入力端子１３および出力端子１４に対応する位置において、Ｘ方向に延長された帯状に形成されている。線路導体１１は、基板１０を厚み方向に貫通する貫通導体１６を介して長手方向の両端部が入力端子１３、出力端子１４に接続されたストリップ導体からなり、入力端子１３−出力端子１４間に一部が切れ目１１３にて分断された信号伝送路を形成する。つまり、線路導体１１は、切れ目１１３を含んでおり、切れ目１１３の両側間が非導通の状態では、この切れ目１１３にて入力端子１３−出力端子１４間の信号伝送路が分断される。貫通導体１６は、内側に導電性材料が充填されたスルーホールからなる。
【００２３】
ここで、切れ目１１３は、線路導体１１のうち入力端子１４寄りの位置に形成されている。つまり、第１の線路導体１１１においては、切れ目１１３はＸ方向の一端部（図２（ｂ）の右端部）寄りの位置に配置され、第２の線路導体１１２においては、切れ目１１３はＸ方向の他端部（図２（ｂ）の左端部）寄りの位置に配置されている。
【００２４】
接地層１５は、線路導体１１に対応する位置に形成されている。具体的には、第１の接地層１５１は、基板１０の下面におけるＹ方向の一端縁から所定幅の領域のうち、第１の入力端子１３１および第１の出力端子１４１を除く略全域に形成されている。第２の接地層１５２は、基板１０の下面におけるＹ方向の他端縁から所定幅の領域のうち、入力端子１３２および出力端子１４２を除く略全域に形成されている。これにより、線路導体１１は、上面１００のうち基板１０の厚み方向において接地層１５と重なる領域を通ることになる。なお、接地層１５は、入力端子１３、出力端子１４とは電気的に絶縁されている。
【００２５】
ここにおいて、スイッチ１は、入力端子１３、出力端子１４、接地層１５が外部回路（図示せず）に対して電気的に接続された状態で使用される。具体的には、入力端子１３は外部回路の信号出力端に接続され、出力端子１４は外部回路の信号入力端に接続され、接地層１５は回路グランド（ＧＮＤ）に接続される。これにより、各線路導体１１１，１１２は、第１の入力端子１３１−第１の出力端子１４１間、および第２の入力端子１３２−第２の出力端子１４２間の各々に、マイクロストリップライン（ＭＳＬ：Micro Strip Line）構造の信号伝送路を形成する。
【００２６】
第１の接地パッド１２１は、第１の線路導体１１１の短手方向の側方（図２（ｂ）の上方）に、線路導体１１１とは所定の間隔を空けて隣接するように配置されている。第２の接地パッド１２２は、第２の線路導体１１２の短手方向の側方（図２（ｂ）の下方）に、線路導体１１２とは所定の間隔を空けて隣接するように配置されている。接地パッド１２は略正方形状に形成されており、基板１０を厚み方向に貫通する貫通導体１６を介して接地層１５に接続される。これら接地パッド１２は、Ｘ方向においては基板１０の略中央に位置する。ただし、後述する接点保持部２３１，２３２が支持ばね２５１，２５２と干渉しないように、接地パッド１２は、基板１０のＸ方向の中心線よりもやや入力端子１４寄りの位置に配置されている。
【００２７】
可動子ブロック２０は、図２（ａ）に示すように、矩形枠状のフレーム２２と、フレーム２２の内側に配置された板状の可動子２１とを有している。フレーム２２は、厚み方向の一面（以下、「下面」という）に基板１０が接合され、他面（以下、「上面」という）にカバー４０が接合されることにより、基板１０およびカバー４０と共にケースを構成する。
【００２８】
可動子２１は、矩形板状の主板部２１０と、主板部２１０のＹ方向の両側に位置する第１および第２の接点保持部２３１，２３２と、各接点保持部２３１，２３２を主板部２１０に連結する連結片２４１，２４２とを有している。可動子２１は、主板部２１０のＹ方向の両端面におけるＸ方向の中央部が支持ばね２５１，２５２を介してフレーム２２に連結されることにより、フレーム２２に支持されている。支持ばね２５１，２５２はねじれ変形可能であって、主板部２１０は、支持ばね２５１，２５２を支点として、支持ばね２５１，２５２をねじれ変形させながらＸ方向の中心線回りで回転する。そのため、主板部２１０は、支持ばね２５１，２５２を支点として、Ｘ方向の一端部を基板１０に接触させる第１の位置と、Ｘ方向の他端部を基板１０に接触させる第２の位置との間でシーソー動作する。言い換えれば、主板部２１０は、シーソー動作によりＸ方向の両端部を基板１０に対して交互に接触させる。なお、主板部２１０のＸ方向の両端部は、基板１０に対して完全には接触しなくてもよく、シーソー動作に伴い基板１０に対して接近したり離れたりする、つまり基板１０との距離が変化するだけであってもよい。
【００２９】
ここで、Ｙ方向の中心線を挟んで反対側に位置する第１の接点保持部２３１と第２の接点保持部２３２とは構成および機能が共通し、同様に、連結片２４１と連結片２４２とは構成および機能が共通する。そこで、以下、両者を特に区別しないときには、接点保持部２３１，２３２を「接点保持部２３」とし、連結片２４１，２４２を「連結片２４」として、Ｙ方向の中心線の片側について説明する。
【００３０】
接点保持部２３は、板状であって基板１０の上面１００に沿って配置されている。接点保持部２３は、Ｘ方向の長さ寸法が主板部２１０に比べて小さく設定されており、本実施形態では、主板部２１０の半分よりもやや小さい長さ寸法に設定されている。第１の接点保持部２３１は、Ｙ方向における主板部２１０の一方（図２（ａ）の下方）であって、Ｘ方向における支持ばね２５１の一側方（図２（ａ）の右方）に配置されている。第２の接点保持部２３２は、Ｙ方向における主板部２１０の他方（図２（ａ）の上方）であって、Ｘ方向における支持ばね２５２の他側方（図２（ａ）の左方）に配置されている。
【００３１】
主板部２１０と接点保持部２３とは、Ｘ方向の一端部同士が連結片２４によって連結されている。つまり、第１の接点保持部２３１は、図２（ａ）における右端部が連結片２４１にて主板部２１０と連結され、第２の接点保持部２３２は、図２（ａ）における左端部が連結片２４２にて主板部２１０と連結されている。
【００３２】
また、接点保持部２３は、上面におけるＸ方向の中央部に支点突起２６を有しており、この支点突起２６の先端部をカバー４０に当接させることにより、支点突起２６を支点として回転する。そのため、接点保持部２３は、支点突起２６を支点として、Ｘ方向の基端部（主板部２１０と連結された端部）２７１を基板１０に接触させるオン位置と、Ｘ方向の先端部（基端部２７１と反対側の端部）２７２を基板１０に接触させるオフ位置との間でシーソー動作する。言い換えれば、接点保持部２３は、シーソー動作によりＸ方向の両端部を基板１０に対して交互に接触させる。
【００３３】
ここにおいて、接点保持部２３の基端部２７１は、連結片２４によって主板部２１０に連結されているので、主板部２１０がシーソー動作すると、主板部２１０のＸ方向の両端部の移動に連動して接点保持部２３もシーソー動作する。接点保持部２３は、Ｘ方向の長さ寸法が主板部２１０に比べて小さいので、接点保持部２３の支点（支点突起２６）は、Ｘ方向において主板部２１０の支点（支持ばね２５１，２５２）と基端部２７１との間に位置する。
【００３４】
すなわち、主板部２１０が第１の接点保持部２３１に連結されている一端部を基板１０に接触させる第１の位置にあれば、第１の接点保持部２３１はオン位置に位置し、第２の接点部２３２はオフ位置に位置する。一方、主板部２１０が第２の接点保持部２３２に連結されている他端部を基板１０に接触させる第２の位置にあれば、第２の接点保持部２３２はオン位置に位置し、第１の接点保持部２３１はオフ位置に位置する。このように、第１の接点保持部２３１と第２の接点保持部２３２とは、主板部２１０のシーソー動作に連動して、交互にオン位置とオフ位置とが入れ替わることになる。
【００３５】
ところで、可動子２１は、図１に示すように、接点保持部２３１，２３２のうち基板１０の上面１００と対向する面に、導電性材料からなり可動子２１の移動に伴って線路導体１１に対して接離する主接点３１１，３１２と補助接点３２１，３２２とを有している。なお、図１は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図であって、図１ではフレーム２２の図示を省略している。
【００３６】
ここで、Ｙ方向の中心線を挟んで反対側に位置する第１の主接点３１１と第２の主接点３１２とは構成および機能が共通し、同様に、第１の補助接点３２１と第２の補助接点３２２とは構成および機能が共通する。そこで、以下、両者を特に区別しないときには、主接点３１１，３１２を「主接点３１」とし、補助接点３２１，３２２を「補助接点３２」として、Ｙ方向の中心線の片側について説明する。
【００３７】
主接点３１は、線路導体１１における切れ目１１３の両側に対して接離し、補助接点３２は、線路導体１１および接地パッド１２に対して接離する。第１の主接点３１１は第１の接点保持部２３１の基端部２７１に設けられ、第１の補助接点３２１は第１の接点保持部２３１の先端部２７２に設けられている。同様に、第２の主接点３１２は第２の接点保持部２３２の基端部２７１に設けられ、第２の補助接点３２２は第２の接点保持部２３２の先端部２７２に設けられている。
【００３８】
より詳しくは、第１の主接点３１１は第１の線路導体１１１上の切れ目１１３とＺ方向に重なる位置に配置され、第１の補助接点３２１は第１の線路導体１１１の一部および第１の接地パッド１２１の一部の両方とＺ方向に重なる位置に配置されている。同様に、第２の主接点３１２は第２の線路導体１１２上の切れ目１１３とＺ方向に重なる位置に配置され、第２の補助接点３２２は第２の線路導体１１２の一部および第２の接地パッド１２２の一部の両方とＺ方向に重なる位置に配置されている。
【００３９】
上述したような構成により、主接点３１と補助接点３２とは、接点保持部２３のシーソー動作に伴って、交互に線路導体１１に接触する。つまり、接点保持部２３がオン位置にあれば、主接点３１が線路導体１１における切れ目１１３の両側に接触し、且つ補助接点３２が線路導体１１および接地パッド１２の両方から離れることになる。一方、接点保持部２３がオフ位置にあれば、主接点３１が線路導体１１における切れ目１１３の両側から離れ、且つ補助接点３２が線路導体１１および接地パッド１２の両方に接触することになる。
【００４０】
図１の例では、主板部２１０が第１の位置にあるため、第１の接点保持部２３１がオン位置、第２の接点保持部２３２がオフ位置にある。したがって、図１の状態では、第１の主接点３１１が第１の線路導体１１１における切れ目１１３の両側に接触し、且つ第１の補助接点３２１が第１の線路導体１１１および第１の接地パッド１２１の両方から離れることになる。一方で、第２の主接点３１２は第２の線路導体１１２における切れ目１１３の両側から離れ、且つ第２の補助接点３２２が第２の線路導体１１２および第２の接地パッド１２２の両方に接触することになる。なお、接点保持部２３は、基板１０に平行な平衡位置にある状態で、主接点３１および補助接点３２と線路導体１１との間に所定のギャップが確保されるように、厚み寸法が設定される。
【００４１】
ここにおいて、図３（ａ）に示すように、主接点３１が線路導体１１における切れ目１１３の両側に接触し、且つ補助接点３２が線路導体１１および接地パッド１２の両方から離れた状態では、入力端子１３−出力端子１４間に信号が通過する。要するに、図３（ａ）の状態では、線路導体１１における切れ目１１３の両側間が主接点３１を介して導通するので、線路導体１１は、主接点３１と共に入力端子１３−出力端子１４間に信号伝送路を形成する。このとき、線路導体１１は、接地パッド１２とは電気的に絶縁されており回路グランドから切り離されているので、入力端子１３−出力端子１４間に信号を通過させる。
【００４２】
一方、図３（ｂ）に示すように、主接点３１が線路導体１１における切れ目１１３の両側から離れ、且つ補助接点３２が線路導体１１および接地パッド１２の両方に接触した状態では、入力端子１３−出力端子１４間を通過する信号は遮断される。要するに、図３（ｂ）の状態では、線路導体１１における切れ目１１３の両側間が非導通であるので、線路導体１１は、この切れ目１１３にて入力端子１３−出力端子１４間の信号伝送路が分断される。さらに、このとき、線路導体１１と接地パッド１２とは補助接点３２を介して電気的に短絡し、線路導体１１は回路グランドに短絡されるので、入力端子１３−出力端子１４間において線路導体１１を通る信号は遮断されることになる。
【００４３】
すなわち、接点保持部２３がシーソー動作し、主接点３１、補助接点３２が、線路導体１１、接地パッド１２に対して接離することにより、入力端子１３−出力端子１４間のオン・オフ状態は切り替わる。要するに、接点保持部２３がオン位置にあるとき、信号は入力端子１３−出力端子１４間を通過することができ、接点保持部２３がオフ位置にあるとき、入力端子１３−出力端子１４間において信号は遮断される。
【００４４】
また、本実施形態では、接点保持部２３は、図４に示すように、基端部２７１において主接点３１が設けられた部位と連結片２４との間に、他よりも薄肉に形成され可撓性が付与された接圧ばね２７３を有している。さらに、接点保持部２３は、基端部２７１と先端部２７２とをつなぐ部分も、他よりも薄肉に形成され可撓性が付与された接圧ばね２７４として機能する。これにより、接点保持部２３がオン位置に位置し主接点３１が線路導体１１に接触した状態では、接圧ばね２７３が撓むことによって、主接点３１の接圧が確保される。接点保持部２３がオフ位置に位置し補助接点３２が線路導体１１および接地パッド１２に接触した状態では、接圧ばね２７４が撓むことによって、補助接点３２の接圧が確保される。
【００４５】
さらに、本実施形態のスイッチ１は、可動子２１を上述したようにシーソー動作させる駆動装置（図示せず）と共に、リレー装置を構成する。駆動装置は、主板部２１０に取り付けられる磁性体材料からなるアマチュア（図示せず）と、基板１０に設けられる電磁石装置（図示せず）とを有し、電磁石装置でアマチュアを吸引することによって主板部２１０を傾ける。ただし、駆動装置は、電磁駆動型に限らず、たとえば対向する電極間に駆動電圧を印加したときに生じる静電引力により主板部２１０を駆動する静電駆動型であってもよい。
【００４６】
なお、可動子２１のシーソー動作が妨げられないように、可動子２１は、フレーム２２よりも薄く、且つ基板１０との間に十分なギャップを確保できる厚み寸法に設定されている。また、カバー４０は、可動子２１との対向面に可動子２１との干渉を回避するための逃し凹所（図示せず）が形成されている。
【００４７】
以上説明した構成のスイッチ１によれば、入力端子１３−出力端子１４間は、線路導体１１に対して、主接点３１および補助接点３２が接離することによりオン・オフ状態が切り替わる。主接点３１は、線路導体１１における切れ目１１３の両側に対して接離し、補助接点３２は、線路導体１１および接地パッド１２に対して接離する。このスイッチ１は、オフ時に、主接点３１が線路導体１１から離れるだけでなく、補助接点３２が線路導体１１および接地パッド１２に接触して線路導体１１と接地パッド１２とを短絡する。
【００４８】
したがって、本実施形態のスイッチ１では、オフ時に、図５に実線で示すように線路導体１１が分断されるだけでなく、線路導体１１が回路グランドに短絡され、入力端子１３−出力端子１４間を通る信号を確実に遮断することができる。すなわち、スイッチ１は、オフ時に入力端子１３から高周波の信号が入力され、この信号の一部が線路導体１１の切れ目１１３を通過することがあっても、通過した信号を回路グランドに逃すことができる。結果的に、補助接点３２のない構成に比べて、オフ時のアイソレーション（絶縁性能）を改善することができるという利点がある。
【００４９】
また、スイッチ１のオン時には、補助接点３２は、線路導体１１および接地パッド１２から離れるので、図５に破線で示すように線路導体１１は回路グランドから切り離され、入力端子１３−出力端子１４間を通る信号が遮られることはない。
【００５０】
しかも、本実施形態では、主接点３１と補助接点３２とは、Ｘ方向の中央部を支点にシーソー動作する接点保持部２３に設けられているので、必然的に互い違いに線路導体１１と接触することになる。つまり、比較的簡単な構成で、主接点３１と補助接点３２とが同時に線路導体１１に接触することを回避できる。
【００５１】
さらに、接点保持部２３は、Ｘ方向の中央部を支点にシーソー動作する主板部２１０と、Ｘ方向の一端部同士が連結されているので、主板部２１０のシーソー動作に連動してオン位置とオフ位置との切り替えが可能になる。ここで、本実施形態のように、主板部２１０のＸ方向の各端部に第１の接点保持部２３１と第２の接点保持部２３２とが連結されている構成では、主板部２１０のシーソー動作のみで２組の接点保持部２３のオン位置・オフ位置を切り替えることができる。
【００５２】
また、本実施形態では、線路導体１１は、上面１００のうち基板１０の厚み方向において基板１０下面に形成された接地層１５と重なる領域を通ることにより、マイクロストリップライン構造の信号伝送路を形成する。したがって、スイッチ１は、高周波特性に優れた信号伝送路を実現することができ、携帯電話等の高周波機器に特に適した構成となる。
【００５３】
ところで、本実施形態では、補助接点３２が、線路導体１１のうち切れ目１１３よりも出力端子１４寄りの位置で線路導体１１と接触する構成を例示したが、これに限らず、補助接点３２は切れ目１１３より入力端子１３寄りの位置で線路導体１１と接触してもよい。すなわち、Ｘ方向において線路導体１１上の切れ目１１３の位置と接地パッド１２の位置とが入れ替えられ、且つ接点保持部２３の先端部２７２に主接点３１、基端部２７１に補助接点３２が配置されていてもよい。
【００５４】
（実施形態２）
本実施形態のスイッチ１は、入力端子１３−出力端子１４間に信号伝送路を形成する線路導体１１が、コプレナー線路（ＣＰＷ：Coplanar Waveguide）構造である点が実施形態１のスイッチ１と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については共通の符号を付して説明を適宜省略する。
【００５５】
本実施形態では、図６に示すように基板の上面１００において、線路導体１１の短手方向の両側に配置され、線路導体１１に沿って延長された帯状の接地導体１７１〜１７４（以下、各々を特に区別しないときには単に「接地導体１７」という）が形成されている。各接地導体１７、線路導体１１とは所定の間隔を空けて隣接するように配置されている。なお、図６では基板１０以外の図示を省略している。
【００５６】
接地導体１７は、基板１０を厚み方向に貫通する貫通導体１６を介して接地層１５と電気的に接続されている。ここで、貫通導体１６は個々の接地導体１７に対して複数箇所（図６の例では９箇所）設けられており、各接地導体１７と接地層１５とを複数箇所で接続する。なお、接地導体１７は、線路導体１１に比べて長手方向（Ｘ方向）に長く形成されている。
【００５７】
これにより、同一平面（上面１００）上で、第１の線路導体１１１の両側には回路グランドに接続された一対の接地導体１７１，１７２が形成され、第２の線路導体１１２の両側には回路グランドに接続された一対の線路導体１７３，１７４が形成されることになる。したがって、各線路導体１１１，１１２は、第１の入力端子１３１−第１の出力端子１４１間、および第２の入力端子１３２−第２の出力端子１４２間の各々に、コプレナー線路構造の信号伝送路を形成する。
【００５８】
ところで、本実施形態では、図７に示すように、接地導体１７の少なくとも一部が、補助接点３２と接離する接地パッドを構成している。図７の例では、基板１０の上面１００のＹ方向に両線路導体１１１，１１２の内側に配置された各接地導体１７２，１７３の長手方向の略中央部が、接地パッドを構成する。
【００５９】
すなわち、第１の補助接点３２１は、基板１０の上面１００に設けられた第１の線路導体１１１の一部および接地導体１７２の一部の両方とＺ方向に重なる位置に配置されている。第２の補助接点３２２は、基板１０の上面１００に設けられた第２の線路導体１１２の一部および接地導体１７３の一部の両方とＺ方向に重なる位置に配置されている。
【００６０】
これにより、補助接点３２が線路導体１１および接地導体１７に対して接離することにより、線路導体１１と回路グランドとが短絡した状態と線路導体１１が回路グランドから切り離された状態とが切り替わる。要するに、可動子２１がオン位置にあれば、補助接点３２は線路導体１１および接地導体１７の両方から離れ、線路導体１１が回路グランドから切り離される。一方、可動子２１がオフ位置にあれば、補助接点３２が線路導体１１および接地導体１７の両方に接触し、線路導体１１と接地導体１７とは補助接点３２を介して短絡する。
【００６１】
以上説明した本実施形態のスイッチ１によれば、線路導体１１は、同一平面（上面１００）上で、一対の接地導体１７に挟まれた領域を通ることにより、コプレナー線路構造の信号伝送路を形成する。したがって、スイッチ１は、高周波特性に優れた信号伝送路を実現することができ、携帯電話等の高周波機器に特に適した構成となる。
【００６２】
また、線路導体１１は、上面１００のうち基板１０の厚み方向において基板１０下面に形成された接地層１５と重なる領域を通るので、高周波特性により優れた信号伝送路を実現することができる。さらに、接地導体１７は接地層１５に対して複数箇所で接続されているので、線路導体１１および接地導体１７の両方に補助接点３２が接触したオフ時の入力端子１３−出力端子１４間のアイソレーション（絶縁性能）が向上するという利点がある。
【００６３】
また、本実施形態のスイッチ１においても、可動子２１をシーソー動作させる駆動装置（図示せず）と共に、リレー装置を構成する。
【００６４】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【符号の説明】
【００６５】
１ スイッチ
１０ 基板
１１，１１１，１１２ 線路導体
１２，１２１，１２２ 接地パッド
１３，１３１，１３３ 入力端子
１４，１４１，１４２ 出力端子
１５，１５１，１５２ 接地層
１６ 貫通導体
１７，１７１〜１７４ 接地導体
２１ 可動子
２３，２３１，２３２ 接点保持部
３１，３１１，３１２ 主接点
３２，３２１，３２２ 補助接点
１００ 上面（一表面）
１１３ 切れ目
２１０ 主板部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として高周波信号のオン・オフに用いられるスイッチおよびそれを備えたリレー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種のスイッチとして、たとえばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて半導体製造プロセスにより作製される小型の機械式スイッチからなるＭＥＭＳスイッチが知られている。ＭＥＭＳスイッチは、携帯電話等の技術分野において、高周波の送受信信号の接続の切り換えなどに用いられている。
【０００３】
この種のスイッチとしては、基板と、基板に少なくとも一箇所が支持された駆動アームとを備えたスイッチが提案されている（たとえば特許文献１参照）。特許文献１に記載のスイッチは、駆動アームを駆動することによって、駆動アームの先端に設けられている接続電極をもって、基板上の隣り合う端子電極間の電気的接続を制御する。
【０００４】
また、他の構成として、固定基板上に、その端部が固定接点である一対の信号線が端部を対向させるように配置されており、固定基板に支持された可動基板に可動接点が配置されたマイクロリレーが提案されている（たとえば特許文献２参照）。特許文献２に記載のマイクロリレーでは、可動接点は、各固定接点と対向し、両固定接点と接触することにより、一対の信号線を電気的に接続する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０２７１１号公報
【特許文献２】特開２００８−２０４７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述の構成では、オフ時に、一対の信号線（または端子電極）は物理的に分離しているものの、高周波の信号であれば信号の一部を通過させてしまう可能性があり、十分なアイソレーション（絶縁性能）を確保できない。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されており、オフ時のアイソレーションを改善することができるスイッチおよびそれを備えたリレー装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のスイッチは、入力端子および出力端子が設けられた基板と、前記基板に対して移動可能に支持されている可動子とを備え、前記基板の一表面には、ストリップ導体からなり前記入力端子と前記出力端子との間に切れ目によって分断された信号伝送路を形成する線路導体と、前記線路導体とは所定の間隔を空けて配置された接地パッドとが形成されており、前記可動子のうち前記基板の前記一表面に対向する面には、前記線路導体における前記切れ目の両側に対して接離する主接点と、前記線路導体および前記接地パッドに対して接離する補助接点とが設けられており、前記可動子は、前記主接点を前記線路導体における前記切れ目の両側に接触させ、且つ前記補助接点を前記線路導体および前記接地パッドの両方から離間させるオン位置と、前記主接点を前記線路導体における前記切れ目の両側から離間させ、且つ前記補助接点を前記線路導体および前記接地パッドの両方に接触させるオフ位置との間で移動することを特徴とする。
【０００９】
このスイッチにおいて、前記可動子は、板状であって前記基板の前記一表面に沿って配置され、前記線路導体に沿った一方向の中央部を支点として回転することにより、前記一方向の各端部を前記基板に接触させる２つの位置の間で移動可能な接点保持部を有しており、前記接点保持部の前記２つの位置の各々が前記オン位置と前記オフ位置とのいずれかになるように、前記主接点と前記補助接点とは、前記接点保持部の前記一方向の両端部に分かれて設けられていることが望ましい。
【００１０】
このスイッチにおいて、前記可動子は、板状であって前記基板の前記一表面に沿って配置され、前記一方向の中央部を支点として回転することにより、前記一方向の各端部を前記基板に接触させる２つの位置の間で移動可能な主板部をさらに有しており、前記主板部と前記接点保持部とは前記一方向の一端部同士が連結されており、前記接点保持部の支点は、前記一方向において前記主板部の支点と前記一端部との間に位置することがより望ましい。
【００１１】
このスイッチにおいて、前記基板の前記一表面とは反対側の面に接地層が形成されており、前記線路導体は、前記一表面のうち前記基板の厚み方向において前記接地層と重なる領域を通るように形成されており、前記接地パッドは、前記基板を厚み方向に貫通する貫通導体を介して前記接地層と電気的に接続されていることがより望ましい。
【００１２】
このスイッチにおいて、前記基板の前記一表面には、前記線路導体の短手方向の両側に前記線路導体に沿って配置された一対の接地導体が形成されており、前記接地導体の少なくとも一部は前記接地パッドを構成することがより望ましい。
【００１３】
本発明のリレー装置は、上記いずれかのスイッチと、前記可動子を駆動する駆動装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、オフ時に補助接点が線路導体および接地パッドの両方に接触することにより線路導体と接地パッドとを短絡するので、オフ時のアイソレーションを改善することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１に係るスイッチの概略構成を示す断面図である。
【図２】実施形態１に係るスイッチの構成を示し、（ａ）は基板および可動子ブロックの斜視図、（ｂ）は基板の斜視図である。
【図３】実施形態１に係るスイッチの動作を示し、（ａ）はオン時、（ｂ）はオフ時の説明図である。
【図４】実施形態１に係るスイッチの要部を示す斜視図である。
【図５】実施形態１に係るスイッチの動作を示す説明図である。
【図６】実施形態２に係るスイッチの基板を示す斜視図である。
【図７】実施形態２に係るスイッチの要部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施形態１）
本実施形態のスイッチ１は、図２（ａ）に示すように、矩形板状の基板１０と、基板１０に対して移動可能に支持された可動子２１を有する可動子ブロック２０とを備えている。このスイッチ１は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて半導体製造プロセスにより作製される小型の機械式スイッチからなるＭＥＭＳスイッチであって、主として高周波信号のオン・オフに用いられる。ここでは、可動子ブロック２０が、単結晶シリコンのシリコン基板からなる半導体基板を加工することによって形成されている。
【００１７】
可動子ブロック２０は、外周形状が略同一である板状の基板１０とカバー４０との間に挟み込まれることにより、基板１０およびカバー４０と共に直方体状のケースを構成する。基板１０およびカバー４０は耐熱ガラスやセラミックのような絶縁材料を用いて形成されている。可動子ブロック２０、基板１０、カバー４０の外周形状は、いずれも一方向に長い長方形状である。基板１０およびカバー４０の各々は、可動子ブロック２０の一部を構成する後述のフレーム２２に対して接合される。
【００１８】
以下では、基板１０の長手方向を「Ｘ方向」、短手方向を「Ｙ方向」、厚み方向を「Ｚ方向」として説明するが、スイッチ１の使用時の向きを限定する趣旨ではない。
【００１９】
基板１０は、図２（ｂ）に示すように、厚み方向における可動子ブロック２０側の一表面（以下、「上面」という）１００に、第１および第２の線路導体１１１，１１２、並びに第１および第２の接地パッド１２１，１２２が形成されている。基板１０の厚み方向における他面（以下、「下面」という）には、第１および第２の入力端子１３１，１３２、並びに第１および第２の出力端子１４１，１４２が形成されている。さらに、基板１０の下面には、第１および第２の接地層１５１，１５２が形成されている。各線路導体１１１，１１２、各接地パッド１２１，１２２、各入力端子１３１，１３２、各出力端子１４１，１４２、各接地層１５１，１５２はいずれも導電性材料からなる。なお、図２（ｂ）では基板１０以外の図示を省略している。
【００２０】
ここで、本実施形態のスイッチ１は、基板１０の上面１００の中心を通るＺ方向に沿った回転軸回りで２回回転対称の回転対称性を持つ。そのため、Ｙ方向の中心線を挟んで反対側に位置する線路導体１１１、接地パッド１２１、入力端子１３１、出力端子１４１、接地層１５１と、線路導体１１２、接地パッド１２２、入力端子１３２、出力端子１４２、接地層１５２とは構成および機能が共通する。そこで、以下、両者を特に区別しないときには、線路導体１１１，１１２を「線路導体１１」、接地パッド１２１，１２２を「接地パッド１２」、入力端子１３１，１３２を「入力端子１３」、出力端子１４１，１４２を「出力端子１４」、接地層１５１，１５２を「接地層１５」とし、Ｙ方向の中心線の片側について説明する。
【００２１】
第１の入力端子１３１および第１の出力端子１４１は、基板１０におけるＹ方向の一端縁（図２（ｂ）の下端縁）寄りの位置に配置されている。第２の入力端子１３２および第２の出力端子１４２は、基板１０におけるＹ方向の他端縁（図２（ｂ）の上端縁）寄りの位置に配置されている。入力端子１３と出力端子１４とはＸ方向に並ぶように、第１の入力端子１３１がＸ方向の一端部（図２（ｂ）の右端部）、第１の出力端子１４１がＸ方向の他端部（図２（ｂ）の左端部）に配置されている。また、第２の入力端子１３２はＸ方向の他端部、第２の出力端子１４２はＸ方向の一端部に配置されている。
【００２２】
線路導体１１は、入力端子１３および出力端子１４に対応する位置において、Ｘ方向に延長された帯状に形成されている。線路導体１１は、基板１０を厚み方向に貫通する貫通導体１６を介して長手方向の両端部が入力端子１３、出力端子１４に接続されたストリップ導体からなり、入力端子１３−出力端子１４間に一部が切れ目１１３にて分断された信号伝送路を形成する。つまり、線路導体１１は、切れ目１１３を含んでおり、切れ目１１３の両側間が非導通の状態では、この切れ目１１３にて入力端子１３−出力端子１４間の信号伝送路が分断される。貫通導体１６は、内側に導電性材料が充填されたスルーホールからなる。
【００２３】
ここで、切れ目１１３は、線路導体１１のうち入力端子１４寄りの位置に形成されている。つまり、第１の線路導体１１１においては、切れ目１１３はＸ方向の一端部（図２（ｂ）の右端部）寄りの位置に配置され、第２の線路導体１１２においては、切れ目１１３はＸ方向の他端部（図２（ｂ）の左端部）寄りの位置に配置されている。
【００２４】
接地層１５は、線路導体１１に対応する位置に形成されている。具体的には、第１の接地層１５１は、基板１０の下面におけるＹ方向の一端縁から所定幅の領域のうち、第１の入力端子１３１および第１の出力端子１４１を除く略全域に形成されている。第２の接地層１５２は、基板１０の下面におけるＹ方向の他端縁から所定幅の領域のうち、入力端子１３２および出力端子１４２を除く略全域に形成されている。これにより、線路導体１１は、上面１００のうち基板１０の厚み方向において接地層１５と重なる領域を通ることになる。なお、接地層１５は、入力端子１３、出力端子１４とは電気的に絶縁されている。
【００２５】
ここにおいて、スイッチ１は、入力端子１３、出力端子１４、接地層１５が外部回路（図示せず）に対して電気的に接続された状態で使用される。具体的には、入力端子１３は外部回路の信号出力端に接続され、出力端子１４は外部回路の信号入力端に接続され、接地層１５は回路グランド（ＧＮＤ）に接続される。これにより、各線路導体１１１，１１２は、第１の入力端子１３１−第１の出力端子１４１間、および第２の入力端子１３２−第２の出力端子１４２間の各々に、マイクロストリップライン（ＭＳＬ：Micro Strip Line）構造の信号伝送路を形成する。
【００２６】
第１の接地パッド１２１は、第１の線路導体１１１の短手方向の側方（図２（ｂ）の上方）に、線路導体１１１とは所定の間隔を空けて隣接するように配置されている。第２の接地パッド１２２は、第２の線路導体１１２の短手方向の側方（図２（ｂ）の下方）に、線路導体１１２とは所定の間隔を空けて隣接するように配置されている。接地パッド１２は略正方形状に形成されており、基板１０を厚み方向に貫通する貫通導体１６を介して接地層１５に接続される。これら接地パッド１２は、Ｘ方向においては基板１０の略中央に位置する。ただし、後述する接点保持部２３１，２３２が支持ばね２５１，２５２と干渉しないように、接地パッド１２は、基板１０のＸ方向の中心線よりもやや入力端子１４寄りの位置に配置されている。
【００２７】
可動子ブロック２０は、図２（ａ）に示すように、矩形枠状のフレーム２２と、フレーム２２の内側に配置された板状の可動子２１とを有している。フレーム２２は、厚み方向の一面（以下、「下面」という）に基板１０が接合され、他面（以下、「上面」という）にカバー４０が接合されることにより、基板１０およびカバー４０と共にケースを構成する。
【００２８】
可動子２１は、矩形板状の主板部２１０と、主板部２１０のＹ方向の両側に位置する第１および第２の接点保持部２３１，２３２と、各接点保持部２３１，２３２を主板部２１０に連結する連結片２４１，２４２とを有している。可動子２１は、主板部２１０のＹ方向の両端面におけるＸ方向の中央部が支持ばね２５１，２５２を介してフレーム２２に連結されることにより、フレーム２２に支持されている。支持ばね２５１，２５２はねじれ変形可能であって、主板部２１０は、支持ばね２５１，２５２を支点として、支持ばね２５１，２５２をねじれ変形させながらＸ方向の中心線回りで回転する。そのため、主板部２１０は、支持ばね２５１，２５２を支点として、Ｘ方向の一端部を基板１０に接触させる第１の位置と、Ｘ方向の他端部を基板１０に接触させる第２の位置との間でシーソー動作する。言い換えれば、主板部２１０は、シーソー動作によりＸ方向の両端部を基板１０に対して交互に接触させる。なお、主板部２１０のＸ方向の両端部は、基板１０に対して完全には接触しなくてもよく、シーソー動作に伴い基板１０に対して接近したり離れたりする、つまり基板１０との距離が変化するだけであってもよい。
【００２９】
ここで、Ｙ方向の中心線を挟んで反対側に位置する第１の接点保持部２３１と第２の接点保持部２３２とは構成および機能が共通し、同様に、連結片２４１と連結片２４２とは構成および機能が共通する。そこで、以下、両者を特に区別しないときには、接点保持部２３１，２３２を「接点保持部２３」とし、連結片２４１，２４２を「連結片２４」として、Ｙ方向の中心線の片側について説明する。
【００３０】
接点保持部２３は、板状であって基板１０の上面１００に沿って配置されている。接点保持部２３は、Ｘ方向の長さ寸法が主板部２１０に比べて小さく設定されており、本実施形態では、主板部２１０の半分よりもやや小さい長さ寸法に設定されている。第１の接点保持部２３１は、Ｙ方向における主板部２１０の一方（図２（ａ）の下方）であって、Ｘ方向における支持ばね２５１の一側方（図２（ａ）の右方）に配置されている。第２の接点保持部２３２は、Ｙ方向における主板部２１０の他方（図２（ａ）の上方）であって、Ｘ方向における支持ばね２５２の他側方（図２（ａ）の左方）に配置されている。
【００３１】
主板部２１０と接点保持部２３とは、Ｘ方向の一端部同士が連結片２４によって連結されている。つまり、第１の接点保持部２３１は、図２（ａ）における右端部が連結片２４１にて主板部２１０と連結され、第２の接点保持部２３２は、図２（ａ）における左端部が連結片２４２にて主板部２１０と連結されている。
【００３２】
また、接点保持部２３は、上面におけるＸ方向の中央部に支点突起２６を有しており、この支点突起２６の先端部をカバー４０に当接させることにより、支点突起２６を支点として回転する。そのため、接点保持部２３は、支点突起２６を支点として、Ｘ方向の基端部（主板部２１０と連結された端部）２７１を基板１０に接触させるオン位置と、Ｘ方向の先端部（基端部２７１と反対側の端部）２７２を基板１０に接触させるオフ位置との間でシーソー動作する。言い換えれば、接点保持部２３は、シーソー動作によりＸ方向の両端部を基板１０に対して交互に接触させる。
【００３３】
ここにおいて、接点保持部２３の基端部２７１は、連結片２４によって主板部２１０に連結されているので、主板部２１０がシーソー動作すると、主板部２１０のＸ方向の両端部の移動に連動して接点保持部２３もシーソー動作する。接点保持部２３は、Ｘ方向の長さ寸法が主板部２１０に比べて小さいので、接点保持部２３の支点（支点突起２６）は、Ｘ方向において主板部２１０の支点（支持ばね２５１，２５２）と基端部２７１との間に位置する。
【００３４】
すなわち、主板部２１０が第１の接点保持部２３１に連結されている一端部を基板１０に接触させる第１の位置にあれば、第１の接点保持部２３１はオン位置に位置し、第２の接点部２３２はオフ位置に位置する。一方、主板部２１０が第２の接点保持部２３２に連結されている他端部を基板１０に接触させる第２の位置にあれば、第２の接点保持部２３２はオン位置に位置し、第１の接点保持部２３１はオフ位置に位置する。このように、第１の接点保持部２３１と第２の接点保持部２３２とは、主板部２１０のシーソー動作に連動して、交互にオン位置とオフ位置とが入れ替わることになる。
【００３５】
ところで、可動子２１は、図１に示すように、接点保持部２３１，２３２のうち基板１０の上面１００と対向する面に、導電性材料からなり可動子２１の移動に伴って線路導体１１に対して接離する主接点３１１，３１２と補助接点３２１，３２２とを有している。なお、図１は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図であって、図１ではフレーム２２の図示を省略している。
【００３６】
ここで、Ｙ方向の中心線を挟んで反対側に位置する第１の主接点３１１と第２の主接点３１２とは構成および機能が共通し、同様に、第１の補助接点３２１と第２の補助接点３２２とは構成および機能が共通する。そこで、以下、両者を特に区別しないときには、主接点３１１，３１２を「主接点３１」とし、補助接点３２１，３２２を「補助接点３２」として、Ｙ方向の中心線の片側について説明する。
【００３７】
主接点３１は、線路導体１１における切れ目１１３の両側に対して接離し、補助接点３２は、線路導体１１および接地パッド１２に対して接離する。第１の主接点３１１は第１の接点保持部２３１の基端部２７１に設けられ、第１の補助接点３２１は第１の接点保持部２３１の先端部２７２に設けられている。同様に、第２の主接点３１２は第２の接点保持部２３２の基端部２７１に設けられ、第２の補助接点３２２は第２の接点保持部２３２の先端部２７２に設けられている。
【００３８】
より詳しくは、第１の主接点３１１は第１の線路導体１１１上の切れ目１１３とＺ方向に重なる位置に配置され、第１の補助接点３２１は第１の線路導体１１１の一部および第１の接地パッド１２１の一部の両方とＺ方向に重なる位置に配置されている。同様に、第２の主接点３１２は第２の線路導体１１２上の切れ目１１３とＺ方向に重なる位置に配置され、第２の補助接点３２２は第２の線路導体１１２の一部および第２の接地パッド１２２の一部の両方とＺ方向に重なる位置に配置されている。
【００３９】
上述したような構成により、主接点３１と補助接点３２とは、接点保持部２３のシーソー動作に伴って、交互に線路導体１１に接触する。つまり、接点保持部２３がオン位置にあれば、主接点３１が線路導体１１における切れ目１１３の両側に接触し、且つ補助接点３２が線路導体１１および接地パッド１２の両方から離れることになる。一方、接点保持部２３がオフ位置にあれば、主接点３１が線路導体１１における切れ目１１３の両側から離れ、且つ補助接点３２が線路導体１１および接地パッド１２の両方に接触することになる。
【００４０】
図１の例では、主板部２１０が第１の位置にあるため、第１の接点保持部２３１がオン位置、第２の接点保持部２３２がオフ位置にある。したがって、図１の状態では、第１の主接点３１１が第１の線路導体１１１における切れ目１１３の両側に接触し、且つ第１の補助接点３２１が第１の線路導体１１１および第１の接地パッド１２１の両方から離れることになる。一方で、第２の主接点３１２は第２の線路導体１１２における切れ目１１３の両側から離れ、且つ第２の補助接点３２２が第２の線路導体１１２および第２の接地パッド１２２の両方に接触することになる。なお、接点保持部２３は、基板１０に平行な平衡位置にある状態で、主接点３１および補助接点３２と線路導体１１との間に所定のギャップが確保されるように、厚み寸法が設定される。
【００４１】
ここにおいて、図３（ａ）に示すように、主接点３１が線路導体１１における切れ目１１３の両側に接触し、且つ補助接点３２が線路導体１１および接地パッド１２の両方から離れた状態では、入力端子１３−出力端子１４間に信号が通過する。要するに、図３（ａ）の状態では、線路導体１１における切れ目１１３の両側間が主接点３１を介して導通するので、線路導体１１は、主接点３１と共に入力端子１３−出力端子１４間に信号伝送路を形成する。このとき、線路導体１１は、接地パッド１２とは電気的に絶縁されており回路グランドから切り離されているので、入力端子１３−出力端子１４間に信号を通過させる。
【００４２】
一方、図３（ｂ）に示すように、主接点３１が線路導体１１における切れ目１１３の両側から離れ、且つ補助接点３２が線路導体１１および接地パッド１２の両方に接触した状態では、入力端子１３−出力端子１４間を通過する信号は遮断される。要するに、図３（ｂ）の状態では、線路導体１１における切れ目１１３の両側間が非導通であるので、線路導体１１は、この切れ目１１３にて入力端子１３−出力端子１４間の信号伝送路が分断される。さらに、このとき、線路導体１１と接地パッド１２とは補助接点３２を介して電気的に短絡し、線路導体１１は回路グランドに短絡されるので、入力端子１３−出力端子１４間において線路導体１１を通る信号は遮断されることになる。
【００４３】
すなわち、接点保持部２３がシーソー動作し、主接点３１、補助接点３２が、線路導体１１、接地パッド１２に対して接離することにより、入力端子１３−出力端子１４間のオン・オフ状態は切り替わる。要するに、接点保持部２３がオン位置にあるとき、信号は入力端子１３−出力端子１４間を通過することができ、接点保持部２３がオフ位置にあるとき、入力端子１３−出力端子１４間において信号は遮断される。
【００４４】
また、本実施形態では、接点保持部２３は、図４に示すように、基端部２７１において主接点３１が設けられた部位と連結片２４との間に、他よりも薄肉に形成され可撓性が付与された接圧ばね２７３を有している。さらに、接点保持部２３は、基端部２７１と先端部２７２とをつなぐ部分も、他よりも薄肉に形成され可撓性が付与された接圧ばね２７４として機能する。これにより、接点保持部２３がオン位置に位置し主接点３１が線路導体１１に接触した状態では、接圧ばね２７３が撓むことによって、主接点３１の接圧が確保される。接点保持部２３がオフ位置に位置し補助接点３２が線路導体１１および接地パッド１２に接触した状態では、接圧ばね２７４が撓むことによって、補助接点３２の接圧が確保される。
【００４５】
さらに、本実施形態のスイッチ１は、可動子２１を上述したようにシーソー動作させる駆動装置（図示せず）と共に、リレー装置を構成する。駆動装置は、主板部２１０に取り付けられる磁性体材料からなるアマチュア（図示せず）と、基板１０に設けられる電磁石装置（図示せず）とを有し、電磁石装置でアマチュアを吸引することによって主板部２１０を傾ける。ただし、駆動装置は、電磁駆動型に限らず、たとえば対向する電極間に駆動電圧を印加したときに生じる静電引力により主板部２１０を駆動する静電駆動型であってもよい。
【００４６】
なお、可動子２１のシーソー動作が妨げられないように、可動子２１は、フレーム２２よりも薄く、且つ基板１０との間に十分なギャップを確保できる厚み寸法に設定されている。また、カバー４０は、可動子２１との対向面に可動子２１との干渉を回避するための逃し凹所（図示せず）が形成されている。
【００４７】
以上説明した構成のスイッチ１によれば、入力端子１３−出力端子１４間は、線路導体１１に対して、主接点３１および補助接点３２が接離することによりオン・オフ状態が切り替わる。主接点３１は、線路導体１１における切れ目１１３の両側に対して接離し、補助接点３２は、線路導体１１および接地パッド１２に対して接離する。このスイッチ１は、オフ時に、主接点３１が線路導体１１から離れるだけでなく、補助接点３２が線路導体１１および接地パッド１２に接触して線路導体１１と接地パッド１２とを短絡する。
【００４８】
したがって、本実施形態のスイッチ１では、オフ時に、図５に実線で示すように線路導体１１が分断されるだけでなく、線路導体１１が回路グランドに短絡され、入力端子１３−出力端子１４間を通る信号を確実に遮断することができる。すなわち、スイッチ１は、オフ時に入力端子１３から高周波の信号が入力され、この信号の一部が線路導体１１の切れ目１１３を通過することがあっても、通過した信号を回路グランドに逃すことができる。結果的に、補助接点３２のない構成に比べて、オフ時のアイソレーション（絶縁性能）を改善することができるという利点がある。
【００４９】
また、スイッチ１のオン時には、補助接点３２は、線路導体１１および接地パッド１２から離れるので、図５に破線で示すように線路導体１１は回路グランドから切り離され、入力端子１３−出力端子１４間を通る信号が遮られることはない。
【００５０】
しかも、本実施形態では、主接点３１と補助接点３２とは、Ｘ方向の中央部を支点にシーソー動作する接点保持部２３に設けられているので、必然的に互い違いに線路導体１１と接触することになる。つまり、比較的簡単な構成で、主接点３１と補助接点３２とが同時に線路導体１１に接触することを回避できる。
【００５１】
さらに、接点保持部２３は、Ｘ方向の中央部を支点にシーソー動作する主板部２１０と、Ｘ方向の一端部同士が連結されているので、主板部２１０のシーソー動作に連動してオン位置とオフ位置との切り替えが可能になる。ここで、本実施形態のように、主板部２１０のＸ方向の各端部に第１の接点保持部２３１と第２の接点保持部２３２とが連結されている構成では、主板部２１０のシーソー動作のみで２組の接点保持部２３のオン位置・オフ位置を切り替えることができる。
【００５２】
また、本実施形態では、線路導体１１は、上面１００のうち基板１０の厚み方向において基板１０下面に形成された接地層１５と重なる領域を通ることにより、マイクロストリップライン構造の信号伝送路を形成する。したがって、スイッチ１は、高周波特性に優れた信号伝送路を実現することができ、携帯電話等の高周波機器に特に適した構成となる。
【００５３】
ところで、本実施形態では、補助接点３２が、線路導体１１のうち切れ目１１３よりも出力端子１４寄りの位置で線路導体１１と接触する構成を例示したが、これに限らず、補助接点３２は切れ目１１３より入力端子１３寄りの位置で線路導体１１と接触してもよい。すなわち、Ｘ方向において線路導体１１上の切れ目１１３の位置と接地パッド１２の位置とが入れ替えられ、且つ接点保持部２３の先端部２７２に主接点３１、基端部２７１に補助接点３２が配置されていてもよい。
【００５４】
（実施形態２）
本実施形態のスイッチ１は、入力端子１３−出力端子１４間に信号伝送路を形成する線路導体１１が、コプレナー線路（ＣＰＷ：Coplanar Waveguide）構造である点が実施形態１のスイッチ１と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については共通の符号を付して説明を適宜省略する。
【００５５】
本実施形態では、図６に示すように基板の上面１００において、線路導体１１の短手方向の両側に配置され、線路導体１１に沿って延長された帯状の接地導体１７１〜１７４（以下、各々を特に区別しないときには単に「接地導体１７」という）が形成されている。各接地導体１７、線路導体１１とは所定の間隔を空けて隣接するように配置されている。なお、図６では基板１０以外の図示を省略している。
【００５６】
接地導体１７は、基板１０を厚み方向に貫通する貫通導体１６を介して接地層１５と電気的に接続されている。ここで、貫通導体１６は個々の接地導体１７に対して複数箇所（図６の例では９箇所）設けられており、各接地導体１７と接地層１５とを複数箇所で接続する。なお、接地導体１７は、線路導体１１に比べて長手方向（Ｘ方向）に長く形成されている。
【００５７】
これにより、同一平面（上面１００）上で、第１の線路導体１１１の両側には回路グランドに接続された一対の接地導体１７１，１７２が形成され、第２の線路導体１１２の両側には回路グランドに接続された一対の線路導体１７３，１７４が形成されることになる。したがって、各線路導体１１１，１１２は、第１の入力端子１３１−第１の出力端子１４１間、および第２の入力端子１３２−第２の出力端子１４２間の各々に、コプレナー線路構造の信号伝送路を形成する。
【００５８】
ところで、本実施形態では、図７に示すように、接地導体１７の少なくとも一部が、補助接点３２と接離する接地パッドを構成している。図７の例では、基板１０の上面１００のＹ方向に両線路導体１１１，１１２の内側に配置された各接地導体１７２，１７３の長手方向の略中央部が、接地パッドを構成する。
【００５９】
すなわち、第１の補助接点３２１は、基板１０の上面１００に設けられた第１の線路導体１１１の一部および接地導体１７２の一部の両方とＺ方向に重なる位置に配置されている。第２の補助接点３２２は、基板１０の上面１００に設けられた第２の線路導体１１２の一部および接地導体１７３の一部の両方とＺ方向に重なる位置に配置されている。
【００６０】
これにより、補助接点３２が線路導体１１および接地導体１７に対して接離することにより、線路導体１１と回路グランドとが短絡した状態と線路導体１１が回路グランドから切り離された状態とが切り替わる。要するに、可動子２１がオン位置にあれば、補助接点３２は線路導体１１および接地導体１７の両方から離れ、線路導体１１が回路グランドから切り離される。一方、可動子２１がオフ位置にあれば、補助接点３２が線路導体１１および接地導体１７の両方に接触し、線路導体１１と接地導体１７とは補助接点３２を介して短絡する。
【００６１】
以上説明した本実施形態のスイッチ１によれば、線路導体１１は、同一平面（上面１００）上で、一対の接地導体１７に挟まれた領域を通ることにより、コプレナー線路構造の信号伝送路を形成する。したがって、スイッチ１は、高周波特性に優れた信号伝送路を実現することができ、携帯電話等の高周波機器に特に適した構成となる。
【００６２】
また、線路導体１１は、上面１００のうち基板１０の厚み方向において基板１０下面に形成された接地層１５と重なる領域を通るので、高周波特性により優れた信号伝送路を実現することができる。さらに、接地導体１７は接地層１５に対して複数箇所で接続されているので、線路導体１１および接地導体１７の両方に補助接点３２が接触したオフ時の入力端子１３−出力端子１４間のアイソレーション（絶縁性能）が向上するという利点がある。
【００６３】
また、本実施形態のスイッチ１においても、可動子２１をシーソー動作させる駆動装置（図示せず）と共に、リレー装置を構成する。
【００６４】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【符号の説明】
【００６５】
１ スイッチ
１０ 基板
１１，１１１，１１２ 線路導体
１２，１２１，１２２ 接地パッド
１３，１３１，１３３ 入力端子
１４，１４１，１４２ 出力端子
１５，１５１，１５２ 接地層
１６ 貫通導体
１７，１７１〜１７４ 接地導体
２１ 可動子
２３，２３１，２３２ 接点保持部
３１，３１１，３１２ 主接点
３２，３２１，３２２ 補助接点
１００ 上面（一表面）
１１３ 切れ目
２１０ 主板部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子および出力端子が設けられた基板と、前記基板に対して移動可能に支持されている可動子とを備え、
前記基板の一表面には、ストリップ導体からなり前記入力端子と前記出力端子との間に切れ目によって分断された信号伝送路を形成する線路導体と、前記線路導体とは所定の間隔を空けて配置された接地パッドとが形成されており、
前記可動子のうち前記基板の前記一表面に対向する面には、前記線路導体における前記切れ目の両側に対して接離する主接点と、前記線路導体および前記接地パッドに対して接離する補助接点とが設けられており、
前記可動子は、前記主接点を前記線路導体における前記切れ目の両側に接触させ、且つ前記補助接点を前記線路導体および前記接地パッドの両方から離間させるオン位置と、前記主接点を前記線路導体における前記切れ目の両側から離間させ、且つ前記補助接点を前記線路導体および前記接地パッドの両方に接触させるオフ位置との間で移動することを特徴とするスイッチ。
【請求項２】
前記可動子は、板状であって前記基板の前記一表面に沿って配置され、前記線路導体に沿った一方向の中央部を支点として回転することにより、前記一方向の各端部を前記基板に接触させる２つの位置の間で移動可能な接点保持部を有しており、
前記接点保持部の前記２つの位置の各々が前記オン位置と前記オフ位置とのいずれかになるように、前記主接点と前記補助接点とは、前記接点保持部の前記一方向の両端部に分かれて設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ。
【請求項３】
前記可動子は、板状であって前記基板の前記一表面に沿って配置され、前記一方向の中央部を支点として回転することにより、前記一方向の各端部を前記基板に接触させる２つの位置の間で移動可能な主板部をさらに有しており、
前記主板部と前記接点保持部とは前記一方向の一端部同士が連結されており、前記接点保持部の支点は、前記一方向において前記主板部の支点と前記一端部との間に位置することを特徴とする請求項２に記載のスイッチ。
【請求項４】
前記基板の前記一表面とは反対側の面に接地層が形成されており、前記線路導体は、前記一表面のうち前記基板の厚み方向において前記接地層と重なる領域を通るように形成されており、
前記接地パッドは、前記基板を厚み方向に貫通する貫通導体を介して前記接地層と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項５】
前記基板の前記一表面には、前記線路導体の短手方向の両側に前記線路導体に沿って配置された一対の接地導体が形成されており、
前記接地導体の少なくとも一部は前記接地パッドを構成することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のスイッチと、前記可動子を駆動する駆動装置とを備えることを特徴とするリレー装置。
【請求項１】
入力端子および出力端子が設けられた基板と、前記基板に対して移動可能に支持されている可動子とを備え、
前記基板の一表面には、ストリップ導体からなり前記入力端子と前記出力端子との間に切れ目によって分断された信号伝送路を形成する線路導体と、前記線路導体とは所定の間隔を空けて配置された接地パッドとが形成されており、
前記可動子のうち前記基板の前記一表面に対向する面には、前記線路導体における前記切れ目の両側に対して接離する主接点と、前記線路導体および前記接地パッドに対して接離する補助接点とが設けられており、
前記可動子は、前記主接点を前記線路導体における前記切れ目の両側に接触させ、且つ前記補助接点を前記線路導体および前記接地パッドの両方から離間させるオン位置と、前記主接点を前記線路導体における前記切れ目の両側から離間させ、且つ前記補助接点を前記線路導体および前記接地パッドの両方に接触させるオフ位置との間で移動することを特徴とするスイッチ。
【請求項２】
前記可動子は、板状であって前記基板の前記一表面に沿って配置され、前記線路導体に沿った一方向の中央部を支点として回転することにより、前記一方向の各端部を前記基板に接触させる２つの位置の間で移動可能な接点保持部を有しており、
前記接点保持部の前記２つの位置の各々が前記オン位置と前記オフ位置とのいずれかになるように、前記主接点と前記補助接点とは、前記接点保持部の前記一方向の両端部に分かれて設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ。
【請求項３】
前記可動子は、板状であって前記基板の前記一表面に沿って配置され、前記一方向の中央部を支点として回転することにより、前記一方向の各端部を前記基板に接触させる２つの位置の間で移動可能な主板部をさらに有しており、
前記主板部と前記接点保持部とは前記一方向の一端部同士が連結されており、前記接点保持部の支点は、前記一方向において前記主板部の支点と前記一端部との間に位置することを特徴とする請求項２に記載のスイッチ。
【請求項４】
前記基板の前記一表面とは反対側の面に接地層が形成されており、前記線路導体は、前記一表面のうち前記基板の厚み方向において前記接地層と重なる領域を通るように形成されており、
前記接地パッドは、前記基板を厚み方向に貫通する貫通導体を介して前記接地層と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項５】
前記基板の前記一表面には、前記線路導体の短手方向の両側に前記線路導体に沿って配置された一対の接地導体が形成されており、
前記接地導体の少なくとも一部は前記接地パッドを構成することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のスイッチと、前記可動子を駆動する駆動装置とを備えることを特徴とするリレー装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２１２５８３（Ｐ２０１２−２１２５８３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７８１３３（Ｐ２０１１−７８１３３）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
[ Back to top ]