リレー
【課題】製造時や使用時に高温環境に置かれても可動接点並びに固定接点の電気抵抗の増大を抑えるとともに接点同士が固着することを防ぐ。
【解決手段】固定接点１４は、相手方との接触面を含む先端部１４ａが白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金で形成され、可動接点３９は、相手方との接触面を含む先端部３９ａが金又は金合金で形成されている。故に、白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金からなる固定接点１４の先端部１４ａは陽極接合時の高温環境を経た後でも高い硬度が維持できるため、接点同士の固着を防ぐことができ、また、金又は金合金からなる可動接点３９の先端部３９ａには絶縁性皮膜が形成され難いため、製造時や使用時に高温環境に置かれても接点の電気抵抗が増大することを抑えることができる。
【解決手段】固定接点１４は、相手方との接触面を含む先端部１４ａが白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金で形成され、可動接点３９は、相手方との接触面を含む先端部３９ａが金又は金合金で形成されている。故に、白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金からなる固定接点１４の先端部１４ａは陽極接合時の高温環境を経た後でも高い硬度が維持できるため、接点同士の固着を防ぐことができ、また、金又は金合金からなる可動接点３９の先端部３９ａには絶縁性皮膜が形成され難いため、製造時や使用時に高温環境に置かれても接点の電気抵抗が増大することを抑えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一表面に固定接点が形成されたガラス基板と、固定接点が形成されている前記表面側でガラス基板に陽極接合される半導体基板と、半導体基板におけるガラス基板との対向面に形成されて固定接点と接離自在に接触する可動接点とを備えたリレーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、一表面に固定接点が形成されたガラス基板と、固定接点が形成されている前記表面側でガラス基板に陽極接合される半導体基板と、半導体基板におけるガラス基板との対向面に形成されて固定接点と接離自在に接触する可動接点とを備えたリレーとして、電磁石装置の電磁力を利用してアーマチュアを駆動し接点を開閉するようにしたマイクロリレーが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載されているマイクロリレーは、ガラス基板を加工してなるボディと、電磁石装置と、シリコン基板のような半導体基板を半導体微細加工プロセスにより加工することで形成されるアーマチュアブロックと、ガラス基板を加工してなるカバーとを備える。アーマチュアブロックは矩形枠状のフレーム部と、複数の支持ばねを介してフレーム部に揺動自在に支持されたアーマチュアとを有し、アーマチュアブロックを両側から挟むようにしてフレーム部をボディ及びカバーに陽極接合することでマイクロリレーが構成されている。ここで、陽極接合とは重ね合わせた基板を加熱してガラス側を軟化させると同時にシリコン側を陽極として両者の間に高電圧を印加することで電気的二重層を発生させ
、静電引力により基板同士を接合する接合方法であって、可動イオンを含むガラスとシリコン基板を密着接合する方法として一般的に用いられている。
【特許文献１】特開２００５−５０７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来のマイクロリレーにおける可動接点及び固定接点は、一般的な接点材料（例えば、金、ニッケル、銅、クロムなどの合金）で形成されていたが、アーマチュアブロックとボディ及びカバーとの陽極接合時に加熱（通常は４００℃以上）されることで両接点の接触面が酸化してしまい、電気抵抗が増大してしまうという問題があった。さらに、接点材料にＡｕ−Ｃｏ合金を使用している場合、電気抵抗の増大に伴ってコバルトが接点表面に析出して酸化膜（絶縁性皮膜）を形成し、しかも、上述のようなマイクロリレーでは接点圧が元々低いために接点表面に形成された絶縁性皮膜を突き破ることが困難であるから、接触信頼性が低下するという問題もあった。一方、電気抵抗を低減するために接点表面における金の含有率を高くすると、陽極接合時の加熱により硬度が低下してしまうために接点同士が固着（スティッキング）する虞があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造時や使用時に高温環境に置かれても可動接点並びに固定接点の電気抵抗の増大を抑えるとともに接点同士が固着することを防ぐことができる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】
【０００６】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、一表面に固定接点が形成されたガラス基板と、固定接点が形成されている前記表面側でガラス基板に陽極接合される半導体基板と、半導体基板におけるガラス基板との対向面に形成されて固定接点と接離自在に接触する可動接点とを備えたリレーにおいて、固定接点並びに可動接点の一方は、相手方との接触面を含む先端部が白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金で形成され、固定接点並びに可動接点の他方は、相手方との接触面を含む先端部が金又は金合金で形成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、固定接点又は可動接点のうちで先端部が金又は金合金で形成されている接点は、先端部とガラス基板又は半導体基板との間に介装される金属製の下地部と、先端部と下地部の間に介装されて下地部を形成する金属材料の拡散を防止する拡散阻止部とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、先端部を形成する金合金がＡｕ−Ｎｉ合金又はＡｕ−Ｐｄ合金であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかの発明において、先端部を形成する白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金がロジウム、ルテニウム、白金の何れか若しくはこれらの合金であることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかの発明において、固定接点又は可動接点のうちで先端部が白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金で形成されている接点は、銀又はニッケル又は金若しくは当該３種類の金属のうち少なくとも２種類の合金あるいは当該３種類のうちの少なくとも２種類を積層したものの何れかからなり先端部とガラス基板又は半導体基板との間に介装される下地部と、先端部と下地部との間に介装されて両者の密着性を高めるストライク部とを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１〜５の何れかの発明において、固定接点又は可動接点のうちで先端部が金又は金合金で形成されている接点は、銀又はニッケル又は金若しくは当該３種類の金属のうち少なくとも２種類の合金あるいは当該３種類のうちの少なくとも２種類を積層したものの何れかからなり先端部とガラス基板又は半導体基板との間に介装される下地部と、先端部と下地部の間に介装されて下地部を形成する金属材料の拡散を防止する拡散阻止部とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項２又は６の発明において、拡散阻止部が白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金若しくはＮｉ−Ｂで形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項１〜７の何れかの発明において、先端部を形成する白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金は、硫黄の含有率が１原子パーセント以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金からなる接点の先端部は陽極接合時の高温環境を経た後でも高い硬度が維持できるため、接点同士の固着を防ぐことができ、また、金又は金合金からなる接点の先端部には絶縁性皮膜が形成され難いため、製造時や使用時に高温環境に置かれても接点の電気抵抗が増大することを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図１〜図９を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
本実施形態のリレーは、シリコン基板をマイクロマシニング技術により加工して形成されるアーマチュア３０、アーマチュア３０により変位可能な可動接点３９、可動接点３９と接離する固定接点１４を、ボディ１とカバー４とアーマチュアブロック３で構成される密閉空間に収納し、電磁石装置２の電磁力でアーマチュア３０を駆動するものである。ボディ１は矩形板状のガラス基板からなり、厚み方向の一面側において長手方向の両端部それぞれに各一対の固定接点１４が設けられている。アーマチュアブロック３は、ボディ１の上記一表面側に固着される枠状（矩形枠状）のフレーム部３１と、フレーム部３１の内側に配置されて４本の支持ばね部３２を介してフレーム部３１に揺動自在に支持され、電磁石装置２が発生する電磁力により駆動されるアーマチュア３０と、アーマチュア３０にそれぞれ２本の接圧ばね部３５を介して支持されそれぞれ可動接点３９が設けられた２つの可動接点基台部３４とを有する。また、カバー４は矩形板状のガラス基板からなり、アーマチュアブロック３におけるボディ１とは反対側で周部がフレーム部３１に固着される。
【００１７】
電磁石装置２はヨーク２０に巻回されたコイル２２，２２への励磁電流に応じて磁束を発生するものである。ヨーク２０は、２つのコイル２２，２２が直接巻回される細長の矩形板状のコイル巻回部２０ａと、コイル巻回部２０ａの長手方向の両端部それぞれからアーマチュア３０に近づく向きに延設されコイル２２，２２への励磁電流に応じて互いの先端面が異極に励磁される一対の脚片２０ｂ，２０ｂと、ヨーク２０の両脚片２０ｂ，２０ｂの間でコイル巻回部２０ａの長手方向の中央部に重ねて配置された矩形板状の永久磁石２１と、細長の矩形板状であってヨーク２０のコイル巻回部２０ａにおける永久磁石２１との対向面とは反対側でコイル巻回部２０ａと直交するようにコイル巻回部２０ａに固着されるプリント基板２３とを備えている。なお、ヨーク２０は、電磁軟鉄などの鉄板を曲げ加工あるいは鋳造加工することにより形成されており、両脚片２０ｂ，２０ｂの断面が矩形状に形成されている。
【００１８】
永久磁石２１は、コイル巻回部２０ａとの重ね方向（厚み方向）の両面それぞれの磁極面が異極に着磁されており、一方の磁極面がヨーク２０のコイル巻回部２０ａに当接し、他方の磁極面がヨーク２０の両脚片２０ｂ，２０ｂの先端面と同一平面上に位置するように厚み寸法を設定してある。
【００１９】
また、各コイル２２，２２はそれぞれ、永久磁石２１とヨーク２０の脚片２０ｂ，２０ｂとによって長軸方向（つまり、コイル巻回部２０ａの長手方向）への移動が規制される。プリント基板２３は、絶縁基板２３ａの一表面における長手方向の両端部に導電パターン２３ｂが形成されており、各導電パターン２３ｂにおいて円形状に形成された部位が外部接続用電極を構成し、矩形状に形成された部位がコイル接続部を構成している。ここにおいて、コイル接続部には、コイル２２，２２の端末が接続されるが、コイル２２，２２は、外部接続用電極間に電源を接続してコイル２２，２２へ励磁電流を流したときにヨーク２０の両脚片２０ｂ，２０ｂの先端面が互いに異なる磁極となるように接続されている。なお、各導電パターン２３ｂにおける外部接続用電極には、導電性材料（例えば、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，半田など）からなるバンプ２４が適宜固着されるが、バンプ２４を固着する代わりに、ボンディングワイヤをボンディングしてもよい。
【００２０】
ボディ１は耐熱ガラスにより形成されており、外周形状が矩形状であって、中央部には厚み方向に貫通し電磁石装置２を収納する収納孔１６が貫設され、四隅の各近傍と長手方向両端部の中央付近には厚み方向に貫通するスルーホール１０が貫設されている。また、ボディ１の厚み方向の両面であって各スルーホール１０それぞれの周縁にはランド１２が形成されている。ここに、ボディ１の厚み方向において重なるランド１２同士はスルーホール１０の内周面を導電性材料（例えば、Ｃｕ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ａｕ，あるいはこれらの合金など）でめっきしてなるめっき層１０ａにより電気的に接続されている。また、ボディ１の厚み方向の他表面側の各ランド１２にはバンプ１３が適宜固着されており、バンプ１３をランド１２に固着することによって、ボディ１の上記他表面側ではスルーホール１０の開口面がバンプ１３により覆われる。スルーホール１０の開口面は円形状であって、ボディ１の上記一表面には、それぞれスルーホール１０の開口面を閉塞する導電パターン１８が設けられている。
【００２１】
また、上述の各一対の固定接点１４は、ボディ１の長手方向の両端部においてボディ１の短手方向に離間して形成された２つのスルーホール１０の間で上記短手方向に並設されており、上記短手方向両端のスルーホール１０の周縁に形成されたランド１２と導電パターン１８を介して電気的に接続されている。さらに、ボディ１の長手方向両端部における固定接点１４の近傍には、上記短手方向に沿った幅細形状であって中央のスルーホール１０の周縁に形成されたランド１２と接続された接地用導電パターン１８’が設けられており、中央のスルーホール１０も接地用導電パターン１８’によって閉塞されている。
【００２２】
また、収納孔１６の開口面は十字状であって、ボディ１の上記一表面側には、収納孔１６を閉塞するシリコン薄膜からなる蓋体１７が固着されている。すなわち、電磁石装置２は、ヨーク２０の両脚片２０ｂ，２０ｃの各先端面が蓋体１７と対向する形で収納孔１６に挿入される。なお、本実施形態では、収納孔１６の内周面と蓋体１７とで囲まれる空間が電磁石装置２を収納する収納部を構成しており、電磁石装置２は、永久磁石２１がボディ１の厚み寸法内でアーマチュア３０とヨーク２０とにより形成される磁路中に設けられ、プリント基板２３における絶縁基板２３ａの表面がボディ１の上記他表面と略面一となっている。
【００２３】
アーマチュアブロック３は、シリコン基板からなる半導体基板を半導体微細加工プロセスにより加工することによって、上述の矩形枠状のフレーム部３１と、上述の４本の支持ばね部３２と、フレーム部３１の内側に配置されアーマチュア３０の一部を構成する矩形板状の可動基台部３０ａと、上述の４本の接圧ばね３５と、上述の２つの可動接点基台部３４とを形成してあり、可動基台部３０ａと、可動基台部３０ａにおけるボディ１との対向面に固着された磁性体（例えば、軟鉄、電磁ステンレス、パーマロイなど）からなる矩形板状の磁性体部３０ｂとでアーマチュア３０を構成している。したがって、アーマチュア３０が４本の支持ばね部３２を介してフレーム部３１に揺動自在に支持されている。なお、可動基台部３０ａはフレーム部３１よりも薄肉であり、アーマチュア３０の厚み寸法は、アーマチュアブロック３とボディ１とを固着した状態においてアーマチュア３０の磁性体部３０ｂと蓋体１７との間に所定のギャップが形成されるように設定されている。
【００２４】
上述の支持ばね部３２は、可動基台部３０ａの短手方向の両側面側で可動基台部３０ａの長手方向に離間して２箇所に形成されている。各支持ばね部３２は、一端部がフレーム部３１に連続一体に連結され他端部が可動基台部３０ａに連続一体に連結されている。なお、各支持ばね部３２は、平面形状において上記一端部と上記他端部との間の部位を同一面内で蛇行した形状に形成することにより長さ寸法を長くしてあり、アーマチュア３０が揺動する際に各支持ばね部３２にかかる応力を分散させることができ、各支持ばね部３２が破損するのを防止することができる。
【００２５】
また、可動基台部３０ａは、短手方向の両側縁の中央部から矩形状の突片３６が連続一体に延設され、フレーム部３１の内周面において突片３６に対応する部位からも矩形状の突片３７が連続一体に延設されている。すなわち、可動基台部３０ａから延設された突片３６とフレーム部３１から延設された突片３７とは互いの先端面同士が対向している。ここに、可動基台部３０ａから延設された各突片３６の先端面には凸部３６ａが形成されており、フレーム部３１から延設された各突片３７の先端面には、凸部３６ａが入り込む凹部３７ａが形成されている。したがって、凸部３６ａが凹部３７ａの内周面に当接することでフレーム部３１の厚み方向に直交する面内におけるアーマチュア３０の移動が規制される。なお、アーマチュア３０の同一の側縁側に配設される２つの支持ばね部３２は、突片３６の両側に位置している。
【００２６】
また各突片３６におけるボディ１との対向面には支点突起４０がそれぞれ突設されており、これら一対の支点突起４０を設けることでアーマチュア３０の揺動動作をより安定させることができる。なお、ボディ１に当接する支点突起４０の先端部には、摩耗や割れあるいは欠けなどを低減するために、金属薄膜からなる保護膜４１が形成されている。
【００２７】
また、アーマチュアブロック３は、アーマチュア３０の長手方向においてアーマチュア３０の両端部とフレーム部３１との間にそれぞれ可動接点基台部３４が配置されており、各可動接点基台部３４におけるボディ１との対向面に導電性材料からなる可動接点３９が固着されている。ここに、可動接点基台部３４は上述の２本の接圧ばね部３５を介して可動基台部３０ａに支持されている。なお、可動基台部３０ａは上述のように矩形板状に形成されており、磁性体部３０ｂの変位量を制限するストッパ部３３が四隅それぞれから連続一体に延設されており、接圧ばね部３５の平面形状は、ストッパ部３３の外周縁の３辺に沿ったコ字状に形成されている。このストッパ部３３は、ボディ１の上記一表面と接触することにより磁性体部３０ｂの変位量を制限する。なお、アーマチュアブロック３は、上述の説明から分かるように、フレーム部３１、可動基台部３０ａ、支持ばね部３２、可動接点保持部３４、接圧ばね部３５が上述の半導体基板の一部により構成されている。また、カバー４は耐熱ガラスにより構成されており、アーマチュアブロック３との対向面にアーマチュア３０の揺動空間を確保する凹所(図示せず)が形成されている。
【００２８】
次に、本実施形態のリレーの製造方法について簡単に説明する。
【００２９】
本実施形態のリレーの製造にあたっては、半導体基板たるシリコン基板をリソグラフィ技術、エッチング技術などの半導体微細加工プロセス（マイクロマシンニング技術）により加工してフレーム部３１、支持ばね部３２、接圧ばね部３５、可動接点基台部３４、アーマチュア３０の一部を構成する可動基台部３０ａを形成した後で可動基台部３０ａにおいてボディ１側となる一面に磁性体からなる磁性体部３０ｂを固着し且つ可動接点基台部３４に可動接点３９を固着することでアーマチュアブロック３を形成するアーマチュアブロック形成工程と、アーマチュアブロック形成工程にて形成したアーマチュアブロック３とボディ１およびカバー４を陽極接合により固着することでボディ１とカバー４とアーマチュアブロック３のフレーム部３１とで囲まれる空間を密封する密封工程と、密封工程の後でボディ１の収納部に電磁石装置２を収納してボディ１に固定する電磁石装置配設工程とを備えている。
【００３０】
ここにおいて、ボディ１の形成にあたっては、ボディ１となるガラス基板において収納部に対応する部位に厚み方向に貫通する収納孔１６を形成するとともにガラス基板の四隅近傍並びに長手方向両端部の中央に厚み方向に貫通するスルーホール１０を形成した後、ボディ１の一表面側に導電材料を部分的にめっきすることでランド１２、固定接点１４、導電パターン１８，１８’、めっき層１０ａを一体に形成してから、上記ガラス基板において固定接点１４を設けた側の表面に収納孔１６を覆う薄膜（例えば、シリコン薄膜、ガラス薄膜など）を固着し、当該薄膜をパターニングすることによって収納孔１６の開口面を閉塞する蓋体１７を形成すればよい。なお、収納孔１６はエッチング法やサンドブラスト法などにより形成すればよい。
【００３１】
また、カバー４の形成にあたっては、カバー４となるガラス基板においてエッチング法やサンドブラスト法などにより凹所を形成すればよい。そして、アーマチュアブロック３のフレーム部３１にボディ１及びカバー４を陽極接合することでボディ１とカバー４とフレーム部３１とで構成される空間を密閉すれば、本実施形態のリレーが完成する。
【００３２】
以下、本実施形態のリレーの動作について説明する。
【００３３】
本実施形態のリレーでは、コイル２２，２２への通電が行われると、磁化の向きに応じて磁性体部３０ｂの長手方向の一端部がヨーク２０の一方の脚片２０ｂに吸引されてアーマチュア３０が揺動しアーマチュア３０の一端側の可動接点基台部３４に固着された可動接点３９が対向する一対の固定接点１４，１４に所定の接点圧で接触する。この状態で通電を停止しても、永久磁石２１の発生する磁束により、吸引力が維持され、そのままの状態が保持される。
【００３４】
また、コイル２２，２２への通電方向を逆向きにすると、アーマチュア３０の磁性体部３０ｂがヨーク２０の他方の脚片２０ｂに吸引されてアーマチュア３０が揺動しアーマチュア３０の他端側の可動接点基台部３４に保持された可動接点３９が対向する一対の固定接点１４，１４に所定の接点圧で接触する。この状態で通電を停止しても、永久磁石２１の発生する磁束により、吸引力が維持され、そのままの状態が保持される。
【００３５】
次に、本発明の要旨である固定接点１４並びに可動接点３９の構造について説明する。固定接点１４は、図１に示すように白金族元素の金属（特に、ロジウム、ルテニウム、白金の何れかが望ましい。）又は白金族元素を含む合金で形成された先端部１４ａと、銀又はニッケル又は金若しくは当該３種類の金属のうち少なくとも２種類の合金（例えば、Ａｕ−Ｎｉ合金）あるいは当該３種類の金属のうち少なくとも２種類の金属を積層したものの何れかからなる下地部１４ｂと、先端部１４ａと下地部１４ｂの間に介装されて両者の密着性を高めるストライク部１４ｃとを積層したような多層構造を有している。但し、下地部１４ｂとガラス基板（ボディ１）との間には金めっき層１４ｅを介してクロムめっき層１４ｄが形成されており、クロムが金や銀に比較してガラス基板との密着性に優れることから、クロムめっき層１４ｄによってボディ１と下地部１４ｂとの密着性を高めることができる。また、ストライク部１４ｃは下地部１４ｂの表面に金をストライクめっきすることによって形成されるものであって、先端部１４ａを形成するロジウム等の白金族元素の金属又はその合金と下地部１４ｂとの密着性を高める機能を有している。なお、２種類の金属（例えば、金とニッケル）を積層して下地部１４ｂを形成する場合、大部分をニッケルで形成して先端部１４ａに最も近い表層部分のみに金を積層した構造（例えば、金とニッケルの比率が１：９程度）とすることが材料コストを削減する上で望ましい。
【００３６】
ここで、リレーに用いられる一般的な接点の構造は、例えば、接触面から順に金、ニッケル、銅、クロムの各金属を積層したような構造となっているが、既に説明したように本発明に係るリレーではアーマチュアブロック３のフレーム部３１にカバー４を陽極接合する際にリフロー炉の温度（おおよそ２００℃）よりも十分に高い高温環境（例えば、４００℃）に長時間（例えば、１時間）晒されることから、加熱によって各金属が拡散し且つ酸化され、接触面から順に酸化ニッケル−酸化銅−金の合金、銅−金の合金、銅−クロムの合金を積層したような構造となり、接点の電気抵抗が増大するとともに硬度が低下して導通不良や接点同士の固着（スティッキング）などの不具合が生じる虞がある。
【００３７】
そこで本発明者らは、製造プロセスや使用状態で高温環境に長時間晒された場合でも電気抵抗の増大による導通不良や固着などが起こらない接点材料を種々検討し、固定接点１４の先端部１４ａを白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金で形成すれば、上述の導通不良やスティッキングなどの不具合の発生が防止できることを見いだした。すなわち、接触面を含む先端部１４ａを相対的に硬い金属である白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金で形成することによってスティッキングが防止でき、しかも、白金族元素は酸化し難いから酸化膜（絶縁性皮膜）が形成されず、電気抵抗の増大による導通不良が防止できる。
【００３８】
一方、可動接点３９についても固定接点１４と事情は同じであるから、本来ならば固定接点１４と同一構造、すなわち、少なくとも固定接点１４と接触する先端部分を白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金で形成することが望ましい。しかしながら、固定接点１４と可動接点３９の接触面の接点材料が同一であると、固定接点１４と可動接点３９が接離を繰り返すうちに両者の間で接点材料の金属が転移して接触不良を起こす可能性がある。そこで本実施形態では、固定接点１４との接触面を含む可動接点３９の先端部を金又は金合金で形成することにより、可動接点３９の電気抵抗を増大させずに固定接点１４との接離に伴う金属の転移を防止している。
【００３９】
すなわち可動接点３９は、図１に示すように金又は金合金（例えば、Ａｕ−Ｎｉ合金やＡｕ−Ｐｄ合金）で形成された先端部３９ａと、銀又はニッケル又は金若しくは当該３種類の金属のうち少なくとも２種類の合金（例えば、Ａｕ−Ｎｉ合金）あるいは当該３種類の金属のうち少なくとも２種類の金属を積層したものの何れかからなる下地部３９ｂと、先端部３９ａと下地部３９ｂの間に介装されて下地部３９ｂを形成する金属材料（銀又はニッケル又は金）の先端部３９ａへの拡散を防止する拡散阻止部３９ｃとを積層したような多層構造を有している。但し、下地部３９ｂとシリコン基板（可動接点基台部３４）との間には、固定接点１４と同様に金めっき層３９ｅを介してクロムめっき層３９ｄが形成されており、クロムが金や銀に比較して半導体基板との密着性にも優れることから、クロムめっき層３９ｄによって可動接点基台部３４と下地部３９ｂとの密着性を高めることができる。また、金めっき層３９ｅの表面を粗面とし、いわゆるアンカー効果によって下地部３９ｂとの密着性向上を図っている。なお、先端部３９ａを金単体で形成すると十分な硬さが得にくく固着等が発生する虞があるため、最低でも１０％程度の金以外の硬い金属（例えば、ニッケルや鉛）を含有する金合金で形成することが望ましい。一方、ニッケルや鉛などの金以外の金属単体では先端部３９ａの表面に酸化膜（絶縁性被膜）が形成されて接触抵抗が増大してしまう虞があるので、酸化されない金を最低でも１０％程度含有する必要がある。したがって、先端部３９ａを金合金で形成する場合、金と金以外の硬い金属との合金比率は１：９〜９：１の範囲に設定することが望ましい。
【００４０】
ここで、拡散阻止部３９ｃは白金族元素の金属（例えば、白金）若しくはＮｉ−Ｂで形成されており、特にアーマチュアブロック３のフレーム部３１にカバー４を陽極接合する際の下地部３９ｂを形成する金属（銀又はニッケル又は金）の拡散を阻止している。つまり、拡散阻止部３９ｃがない場合、下地部３９ｂを形成する金属が拡散して先端部３９ａを形成する金属と合金化し、先端部３９ａの硬度が低下したり、先端部３９ａ表面に酸化膜（絶縁性皮膜）が形成されて接触信頼性が低下する虞があるが、上述のように拡散阻止部３９ｃを先端部３９ａと下地部３９ｂとの間に介装することで先端部３９ａの硬度低下や絶縁性皮膜形成による接触信頼性低下を防止することができる。特に本実施形態のようなリレーでは、その構造上、固定接点１４と可動接点３９の接触圧が非常に小さいために表面に形成された絶縁性皮膜を突き破ることが困難であるから、先端部３９ａの表面に酸化膜（絶縁性皮膜）が形成されるのを防ぐ効果が大きいと言える。なお、拡散阻止部３９ｃをＮｉ−Ｂで形成すれば、白金族元素の金属で形成する場合に比較して材料費が安価であり、また製造プロセスの時間が相対的に短いからコストダウンが図れるという利点がある。なお、拡散阻止部３９ｃをＮｉ−Ｂで形成する場合、ニッケルの含有率が低くなるほど拡散阻止性能が低下するので、少なくとも８０ａｔ％（原子パーセント）以上は必要であり、したがって、拡散阻止部３９ｃをＮｉ−Ｂで形成する場合、ＮｉとＢとの合金比率は８０％：２０％〜９５％：５％の範囲に設定することが望ましい。
【００４１】
ところで、金属をめっきする際に応力緩和用の添加物として硫黄が添加される場合があるが、先端部１４ａを形成する白金族元素の金属又はその合金に硫黄を添加すると、陽極接合時に先端部１４ａ表面に絶縁性皮膜である硫化膜が形成されて電気抵抗が増大してしまう虞がある。従って、先端部１４ａを形成する白金族元素の金属又はその合金には添加物として含まれる硫黄が少ない（例えば、硫黄の含有率が１原子パーセント以下）ことが望ましい。
【００４２】
なお、金の硬度（ビッカース硬度）が約７０Ｈｖであるのに対し、Ａｕ−Ｎｉ合金の硬度が約１６０Ｈｖ、Ａｕ−Ｐｄ合金の硬度が約３００Ｈｖであるから、スティッキングを防止するためには、金よりもＡｕ−Ｎｉ合金、さらにＡｕ−Ｎｉ合金よりもＡｕ−Ｐｄ合金で先端部１４ａを形成する方が望ましいと言える。また、上述した固定接点１４の構造と可動接点３９の構造とを相互に入れ替えても同様の効果を奏することはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態における固定接点及び可動接点を示す断面図である。
【図２】同上の分解斜視図である。
【図３】同上におけるボディを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ’線断面矢視図である。
【図４】同上の背面斜視図である。
【図５】（ａ）は同上におけるアーマチュアブロックの正面図、（ｂ）は同上におけるアーマチュアブロックの背面図である。
【図６】同上におけるアーマチュアブロックの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ ボディ（ガラス基板）
１４ 固定接点
１４ａ 先端部（白金族元素の金属又はその合金）
１４ｂ 下地部
１４ｃ ストライク部（金）
３４ 可動接点基台部（シリコン基板）
３９ 可動接点
３９ａ 先端部（金又は金合金）
３９ｂ 下地部
３９ｃ 拡散阻止部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一表面に固定接点が形成されたガラス基板と、固定接点が形成されている前記表面側でガラス基板に陽極接合される半導体基板と、半導体基板におけるガラス基板との対向面に形成されて固定接点と接離自在に接触する可動接点とを備えたリレーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、一表面に固定接点が形成されたガラス基板と、固定接点が形成されている前記表面側でガラス基板に陽極接合される半導体基板と、半導体基板におけるガラス基板との対向面に形成されて固定接点と接離自在に接触する可動接点とを備えたリレーとして、電磁石装置の電磁力を利用してアーマチュアを駆動し接点を開閉するようにしたマイクロリレーが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載されているマイクロリレーは、ガラス基板を加工してなるボディと、電磁石装置と、シリコン基板のような半導体基板を半導体微細加工プロセスにより加工することで形成されるアーマチュアブロックと、ガラス基板を加工してなるカバーとを備える。アーマチュアブロックは矩形枠状のフレーム部と、複数の支持ばねを介してフレーム部に揺動自在に支持されたアーマチュアとを有し、アーマチュアブロックを両側から挟むようにしてフレーム部をボディ及びカバーに陽極接合することでマイクロリレーが構成されている。ここで、陽極接合とは重ね合わせた基板を加熱してガラス側を軟化させると同時にシリコン側を陽極として両者の間に高電圧を印加することで電気的二重層を発生させ
、静電引力により基板同士を接合する接合方法であって、可動イオンを含むガラスとシリコン基板を密着接合する方法として一般的に用いられている。
【特許文献１】特開２００５−５０７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来のマイクロリレーにおける可動接点及び固定接点は、一般的な接点材料（例えば、金、ニッケル、銅、クロムなどの合金）で形成されていたが、アーマチュアブロックとボディ及びカバーとの陽極接合時に加熱（通常は４００℃以上）されることで両接点の接触面が酸化してしまい、電気抵抗が増大してしまうという問題があった。さらに、接点材料にＡｕ−Ｃｏ合金を使用している場合、電気抵抗の増大に伴ってコバルトが接点表面に析出して酸化膜（絶縁性皮膜）を形成し、しかも、上述のようなマイクロリレーでは接点圧が元々低いために接点表面に形成された絶縁性皮膜を突き破ることが困難であるから、接触信頼性が低下するという問題もあった。一方、電気抵抗を低減するために接点表面における金の含有率を高くすると、陽極接合時の加熱により硬度が低下してしまうために接点同士が固着（スティッキング）する虞があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造時や使用時に高温環境に置かれても可動接点並びに固定接点の電気抵抗の増大を抑えるとともに接点同士が固着することを防ぐことができる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】
【０００６】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、一表面に固定接点が形成されたガラス基板と、固定接点が形成されている前記表面側でガラス基板に陽極接合される半導体基板と、半導体基板におけるガラス基板との対向面に形成されて固定接点と接離自在に接触する可動接点とを備えたリレーにおいて、固定接点並びに可動接点の一方は、相手方との接触面を含む先端部が白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金で形成され、固定接点並びに可動接点の他方は、相手方との接触面を含む先端部が金又は金合金で形成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、固定接点又は可動接点のうちで先端部が金又は金合金で形成されている接点は、先端部とガラス基板又は半導体基板との間に介装される金属製の下地部と、先端部と下地部の間に介装されて下地部を形成する金属材料の拡散を防止する拡散阻止部とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、先端部を形成する金合金がＡｕ−Ｎｉ合金又はＡｕ−Ｐｄ合金であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかの発明において、先端部を形成する白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金がロジウム、ルテニウム、白金の何れか若しくはこれらの合金であることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかの発明において、固定接点又は可動接点のうちで先端部が白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金で形成されている接点は、銀又はニッケル又は金若しくは当該３種類の金属のうち少なくとも２種類の合金あるいは当該３種類のうちの少なくとも２種類を積層したものの何れかからなり先端部とガラス基板又は半導体基板との間に介装される下地部と、先端部と下地部との間に介装されて両者の密着性を高めるストライク部とを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１〜５の何れかの発明において、固定接点又は可動接点のうちで先端部が金又は金合金で形成されている接点は、銀又はニッケル又は金若しくは当該３種類の金属のうち少なくとも２種類の合金あるいは当該３種類のうちの少なくとも２種類を積層したものの何れかからなり先端部とガラス基板又は半導体基板との間に介装される下地部と、先端部と下地部の間に介装されて下地部を形成する金属材料の拡散を防止する拡散阻止部とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項２又は６の発明において、拡散阻止部が白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金若しくはＮｉ−Ｂで形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項１〜７の何れかの発明において、先端部を形成する白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金は、硫黄の含有率が１原子パーセント以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金からなる接点の先端部は陽極接合時の高温環境を経た後でも高い硬度が維持できるため、接点同士の固着を防ぐことができ、また、金又は金合金からなる接点の先端部には絶縁性皮膜が形成され難いため、製造時や使用時に高温環境に置かれても接点の電気抵抗が増大することを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図１〜図９を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
本実施形態のリレーは、シリコン基板をマイクロマシニング技術により加工して形成されるアーマチュア３０、アーマチュア３０により変位可能な可動接点３９、可動接点３９と接離する固定接点１４を、ボディ１とカバー４とアーマチュアブロック３で構成される密閉空間に収納し、電磁石装置２の電磁力でアーマチュア３０を駆動するものである。ボディ１は矩形板状のガラス基板からなり、厚み方向の一面側において長手方向の両端部それぞれに各一対の固定接点１４が設けられている。アーマチュアブロック３は、ボディ１の上記一表面側に固着される枠状（矩形枠状）のフレーム部３１と、フレーム部３１の内側に配置されて４本の支持ばね部３２を介してフレーム部３１に揺動自在に支持され、電磁石装置２が発生する電磁力により駆動されるアーマチュア３０と、アーマチュア３０にそれぞれ２本の接圧ばね部３５を介して支持されそれぞれ可動接点３９が設けられた２つの可動接点基台部３４とを有する。また、カバー４は矩形板状のガラス基板からなり、アーマチュアブロック３におけるボディ１とは反対側で周部がフレーム部３１に固着される。
【００１７】
電磁石装置２はヨーク２０に巻回されたコイル２２，２２への励磁電流に応じて磁束を発生するものである。ヨーク２０は、２つのコイル２２，２２が直接巻回される細長の矩形板状のコイル巻回部２０ａと、コイル巻回部２０ａの長手方向の両端部それぞれからアーマチュア３０に近づく向きに延設されコイル２２，２２への励磁電流に応じて互いの先端面が異極に励磁される一対の脚片２０ｂ，２０ｂと、ヨーク２０の両脚片２０ｂ，２０ｂの間でコイル巻回部２０ａの長手方向の中央部に重ねて配置された矩形板状の永久磁石２１と、細長の矩形板状であってヨーク２０のコイル巻回部２０ａにおける永久磁石２１との対向面とは反対側でコイル巻回部２０ａと直交するようにコイル巻回部２０ａに固着されるプリント基板２３とを備えている。なお、ヨーク２０は、電磁軟鉄などの鉄板を曲げ加工あるいは鋳造加工することにより形成されており、両脚片２０ｂ，２０ｂの断面が矩形状に形成されている。
【００１８】
永久磁石２１は、コイル巻回部２０ａとの重ね方向（厚み方向）の両面それぞれの磁極面が異極に着磁されており、一方の磁極面がヨーク２０のコイル巻回部２０ａに当接し、他方の磁極面がヨーク２０の両脚片２０ｂ，２０ｂの先端面と同一平面上に位置するように厚み寸法を設定してある。
【００１９】
また、各コイル２２，２２はそれぞれ、永久磁石２１とヨーク２０の脚片２０ｂ，２０ｂとによって長軸方向（つまり、コイル巻回部２０ａの長手方向）への移動が規制される。プリント基板２３は、絶縁基板２３ａの一表面における長手方向の両端部に導電パターン２３ｂが形成されており、各導電パターン２３ｂにおいて円形状に形成された部位が外部接続用電極を構成し、矩形状に形成された部位がコイル接続部を構成している。ここにおいて、コイル接続部には、コイル２２，２２の端末が接続されるが、コイル２２，２２は、外部接続用電極間に電源を接続してコイル２２，２２へ励磁電流を流したときにヨーク２０の両脚片２０ｂ，２０ｂの先端面が互いに異なる磁極となるように接続されている。なお、各導電パターン２３ｂにおける外部接続用電極には、導電性材料（例えば、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，半田など）からなるバンプ２４が適宜固着されるが、バンプ２４を固着する代わりに、ボンディングワイヤをボンディングしてもよい。
【００２０】
ボディ１は耐熱ガラスにより形成されており、外周形状が矩形状であって、中央部には厚み方向に貫通し電磁石装置２を収納する収納孔１６が貫設され、四隅の各近傍と長手方向両端部の中央付近には厚み方向に貫通するスルーホール１０が貫設されている。また、ボディ１の厚み方向の両面であって各スルーホール１０それぞれの周縁にはランド１２が形成されている。ここに、ボディ１の厚み方向において重なるランド１２同士はスルーホール１０の内周面を導電性材料（例えば、Ｃｕ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ａｕ，あるいはこれらの合金など）でめっきしてなるめっき層１０ａにより電気的に接続されている。また、ボディ１の厚み方向の他表面側の各ランド１２にはバンプ１３が適宜固着されており、バンプ１３をランド１２に固着することによって、ボディ１の上記他表面側ではスルーホール１０の開口面がバンプ１３により覆われる。スルーホール１０の開口面は円形状であって、ボディ１の上記一表面には、それぞれスルーホール１０の開口面を閉塞する導電パターン１８が設けられている。
【００２１】
また、上述の各一対の固定接点１４は、ボディ１の長手方向の両端部においてボディ１の短手方向に離間して形成された２つのスルーホール１０の間で上記短手方向に並設されており、上記短手方向両端のスルーホール１０の周縁に形成されたランド１２と導電パターン１８を介して電気的に接続されている。さらに、ボディ１の長手方向両端部における固定接点１４の近傍には、上記短手方向に沿った幅細形状であって中央のスルーホール１０の周縁に形成されたランド１２と接続された接地用導電パターン１８’が設けられており、中央のスルーホール１０も接地用導電パターン１８’によって閉塞されている。
【００２２】
また、収納孔１６の開口面は十字状であって、ボディ１の上記一表面側には、収納孔１６を閉塞するシリコン薄膜からなる蓋体１７が固着されている。すなわち、電磁石装置２は、ヨーク２０の両脚片２０ｂ，２０ｃの各先端面が蓋体１７と対向する形で収納孔１６に挿入される。なお、本実施形態では、収納孔１６の内周面と蓋体１７とで囲まれる空間が電磁石装置２を収納する収納部を構成しており、電磁石装置２は、永久磁石２１がボディ１の厚み寸法内でアーマチュア３０とヨーク２０とにより形成される磁路中に設けられ、プリント基板２３における絶縁基板２３ａの表面がボディ１の上記他表面と略面一となっている。
【００２３】
アーマチュアブロック３は、シリコン基板からなる半導体基板を半導体微細加工プロセスにより加工することによって、上述の矩形枠状のフレーム部３１と、上述の４本の支持ばね部３２と、フレーム部３１の内側に配置されアーマチュア３０の一部を構成する矩形板状の可動基台部３０ａと、上述の４本の接圧ばね３５と、上述の２つの可動接点基台部３４とを形成してあり、可動基台部３０ａと、可動基台部３０ａにおけるボディ１との対向面に固着された磁性体（例えば、軟鉄、電磁ステンレス、パーマロイなど）からなる矩形板状の磁性体部３０ｂとでアーマチュア３０を構成している。したがって、アーマチュア３０が４本の支持ばね部３２を介してフレーム部３１に揺動自在に支持されている。なお、可動基台部３０ａはフレーム部３１よりも薄肉であり、アーマチュア３０の厚み寸法は、アーマチュアブロック３とボディ１とを固着した状態においてアーマチュア３０の磁性体部３０ｂと蓋体１７との間に所定のギャップが形成されるように設定されている。
【００２４】
上述の支持ばね部３２は、可動基台部３０ａの短手方向の両側面側で可動基台部３０ａの長手方向に離間して２箇所に形成されている。各支持ばね部３２は、一端部がフレーム部３１に連続一体に連結され他端部が可動基台部３０ａに連続一体に連結されている。なお、各支持ばね部３２は、平面形状において上記一端部と上記他端部との間の部位を同一面内で蛇行した形状に形成することにより長さ寸法を長くしてあり、アーマチュア３０が揺動する際に各支持ばね部３２にかかる応力を分散させることができ、各支持ばね部３２が破損するのを防止することができる。
【００２５】
また、可動基台部３０ａは、短手方向の両側縁の中央部から矩形状の突片３６が連続一体に延設され、フレーム部３１の内周面において突片３６に対応する部位からも矩形状の突片３７が連続一体に延設されている。すなわち、可動基台部３０ａから延設された突片３６とフレーム部３１から延設された突片３７とは互いの先端面同士が対向している。ここに、可動基台部３０ａから延設された各突片３６の先端面には凸部３６ａが形成されており、フレーム部３１から延設された各突片３７の先端面には、凸部３６ａが入り込む凹部３７ａが形成されている。したがって、凸部３６ａが凹部３７ａの内周面に当接することでフレーム部３１の厚み方向に直交する面内におけるアーマチュア３０の移動が規制される。なお、アーマチュア３０の同一の側縁側に配設される２つの支持ばね部３２は、突片３６の両側に位置している。
【００２６】
また各突片３６におけるボディ１との対向面には支点突起４０がそれぞれ突設されており、これら一対の支点突起４０を設けることでアーマチュア３０の揺動動作をより安定させることができる。なお、ボディ１に当接する支点突起４０の先端部には、摩耗や割れあるいは欠けなどを低減するために、金属薄膜からなる保護膜４１が形成されている。
【００２７】
また、アーマチュアブロック３は、アーマチュア３０の長手方向においてアーマチュア３０の両端部とフレーム部３１との間にそれぞれ可動接点基台部３４が配置されており、各可動接点基台部３４におけるボディ１との対向面に導電性材料からなる可動接点３９が固着されている。ここに、可動接点基台部３４は上述の２本の接圧ばね部３５を介して可動基台部３０ａに支持されている。なお、可動基台部３０ａは上述のように矩形板状に形成されており、磁性体部３０ｂの変位量を制限するストッパ部３３が四隅それぞれから連続一体に延設されており、接圧ばね部３５の平面形状は、ストッパ部３３の外周縁の３辺に沿ったコ字状に形成されている。このストッパ部３３は、ボディ１の上記一表面と接触することにより磁性体部３０ｂの変位量を制限する。なお、アーマチュアブロック３は、上述の説明から分かるように、フレーム部３１、可動基台部３０ａ、支持ばね部３２、可動接点保持部３４、接圧ばね部３５が上述の半導体基板の一部により構成されている。また、カバー４は耐熱ガラスにより構成されており、アーマチュアブロック３との対向面にアーマチュア３０の揺動空間を確保する凹所(図示せず)が形成されている。
【００２８】
次に、本実施形態のリレーの製造方法について簡単に説明する。
【００２９】
本実施形態のリレーの製造にあたっては、半導体基板たるシリコン基板をリソグラフィ技術、エッチング技術などの半導体微細加工プロセス（マイクロマシンニング技術）により加工してフレーム部３１、支持ばね部３２、接圧ばね部３５、可動接点基台部３４、アーマチュア３０の一部を構成する可動基台部３０ａを形成した後で可動基台部３０ａにおいてボディ１側となる一面に磁性体からなる磁性体部３０ｂを固着し且つ可動接点基台部３４に可動接点３９を固着することでアーマチュアブロック３を形成するアーマチュアブロック形成工程と、アーマチュアブロック形成工程にて形成したアーマチュアブロック３とボディ１およびカバー４を陽極接合により固着することでボディ１とカバー４とアーマチュアブロック３のフレーム部３１とで囲まれる空間を密封する密封工程と、密封工程の後でボディ１の収納部に電磁石装置２を収納してボディ１に固定する電磁石装置配設工程とを備えている。
【００３０】
ここにおいて、ボディ１の形成にあたっては、ボディ１となるガラス基板において収納部に対応する部位に厚み方向に貫通する収納孔１６を形成するとともにガラス基板の四隅近傍並びに長手方向両端部の中央に厚み方向に貫通するスルーホール１０を形成した後、ボディ１の一表面側に導電材料を部分的にめっきすることでランド１２、固定接点１４、導電パターン１８，１８’、めっき層１０ａを一体に形成してから、上記ガラス基板において固定接点１４を設けた側の表面に収納孔１６を覆う薄膜（例えば、シリコン薄膜、ガラス薄膜など）を固着し、当該薄膜をパターニングすることによって収納孔１６の開口面を閉塞する蓋体１７を形成すればよい。なお、収納孔１６はエッチング法やサンドブラスト法などにより形成すればよい。
【００３１】
また、カバー４の形成にあたっては、カバー４となるガラス基板においてエッチング法やサンドブラスト法などにより凹所を形成すればよい。そして、アーマチュアブロック３のフレーム部３１にボディ１及びカバー４を陽極接合することでボディ１とカバー４とフレーム部３１とで構成される空間を密閉すれば、本実施形態のリレーが完成する。
【００３２】
以下、本実施形態のリレーの動作について説明する。
【００３３】
本実施形態のリレーでは、コイル２２，２２への通電が行われると、磁化の向きに応じて磁性体部３０ｂの長手方向の一端部がヨーク２０の一方の脚片２０ｂに吸引されてアーマチュア３０が揺動しアーマチュア３０の一端側の可動接点基台部３４に固着された可動接点３９が対向する一対の固定接点１４，１４に所定の接点圧で接触する。この状態で通電を停止しても、永久磁石２１の発生する磁束により、吸引力が維持され、そのままの状態が保持される。
【００３４】
また、コイル２２，２２への通電方向を逆向きにすると、アーマチュア３０の磁性体部３０ｂがヨーク２０の他方の脚片２０ｂに吸引されてアーマチュア３０が揺動しアーマチュア３０の他端側の可動接点基台部３４に保持された可動接点３９が対向する一対の固定接点１４，１４に所定の接点圧で接触する。この状態で通電を停止しても、永久磁石２１の発生する磁束により、吸引力が維持され、そのままの状態が保持される。
【００３５】
次に、本発明の要旨である固定接点１４並びに可動接点３９の構造について説明する。固定接点１４は、図１に示すように白金族元素の金属（特に、ロジウム、ルテニウム、白金の何れかが望ましい。）又は白金族元素を含む合金で形成された先端部１４ａと、銀又はニッケル又は金若しくは当該３種類の金属のうち少なくとも２種類の合金（例えば、Ａｕ−Ｎｉ合金）あるいは当該３種類の金属のうち少なくとも２種類の金属を積層したものの何れかからなる下地部１４ｂと、先端部１４ａと下地部１４ｂの間に介装されて両者の密着性を高めるストライク部１４ｃとを積層したような多層構造を有している。但し、下地部１４ｂとガラス基板（ボディ１）との間には金めっき層１４ｅを介してクロムめっき層１４ｄが形成されており、クロムが金や銀に比較してガラス基板との密着性に優れることから、クロムめっき層１４ｄによってボディ１と下地部１４ｂとの密着性を高めることができる。また、ストライク部１４ｃは下地部１４ｂの表面に金をストライクめっきすることによって形成されるものであって、先端部１４ａを形成するロジウム等の白金族元素の金属又はその合金と下地部１４ｂとの密着性を高める機能を有している。なお、２種類の金属（例えば、金とニッケル）を積層して下地部１４ｂを形成する場合、大部分をニッケルで形成して先端部１４ａに最も近い表層部分のみに金を積層した構造（例えば、金とニッケルの比率が１：９程度）とすることが材料コストを削減する上で望ましい。
【００３６】
ここで、リレーに用いられる一般的な接点の構造は、例えば、接触面から順に金、ニッケル、銅、クロムの各金属を積層したような構造となっているが、既に説明したように本発明に係るリレーではアーマチュアブロック３のフレーム部３１にカバー４を陽極接合する際にリフロー炉の温度（おおよそ２００℃）よりも十分に高い高温環境（例えば、４００℃）に長時間（例えば、１時間）晒されることから、加熱によって各金属が拡散し且つ酸化され、接触面から順に酸化ニッケル−酸化銅−金の合金、銅−金の合金、銅−クロムの合金を積層したような構造となり、接点の電気抵抗が増大するとともに硬度が低下して導通不良や接点同士の固着（スティッキング）などの不具合が生じる虞がある。
【００３７】
そこで本発明者らは、製造プロセスや使用状態で高温環境に長時間晒された場合でも電気抵抗の増大による導通不良や固着などが起こらない接点材料を種々検討し、固定接点１４の先端部１４ａを白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金で形成すれば、上述の導通不良やスティッキングなどの不具合の発生が防止できることを見いだした。すなわち、接触面を含む先端部１４ａを相対的に硬い金属である白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金で形成することによってスティッキングが防止でき、しかも、白金族元素は酸化し難いから酸化膜（絶縁性皮膜）が形成されず、電気抵抗の増大による導通不良が防止できる。
【００３８】
一方、可動接点３９についても固定接点１４と事情は同じであるから、本来ならば固定接点１４と同一構造、すなわち、少なくとも固定接点１４と接触する先端部分を白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金で形成することが望ましい。しかしながら、固定接点１４と可動接点３９の接触面の接点材料が同一であると、固定接点１４と可動接点３９が接離を繰り返すうちに両者の間で接点材料の金属が転移して接触不良を起こす可能性がある。そこで本実施形態では、固定接点１４との接触面を含む可動接点３９の先端部を金又は金合金で形成することにより、可動接点３９の電気抵抗を増大させずに固定接点１４との接離に伴う金属の転移を防止している。
【００３９】
すなわち可動接点３９は、図１に示すように金又は金合金（例えば、Ａｕ−Ｎｉ合金やＡｕ−Ｐｄ合金）で形成された先端部３９ａと、銀又はニッケル又は金若しくは当該３種類の金属のうち少なくとも２種類の合金（例えば、Ａｕ−Ｎｉ合金）あるいは当該３種類の金属のうち少なくとも２種類の金属を積層したものの何れかからなる下地部３９ｂと、先端部３９ａと下地部３９ｂの間に介装されて下地部３９ｂを形成する金属材料（銀又はニッケル又は金）の先端部３９ａへの拡散を防止する拡散阻止部３９ｃとを積層したような多層構造を有している。但し、下地部３９ｂとシリコン基板（可動接点基台部３４）との間には、固定接点１４と同様に金めっき層３９ｅを介してクロムめっき層３９ｄが形成されており、クロムが金や銀に比較して半導体基板との密着性にも優れることから、クロムめっき層３９ｄによって可動接点基台部３４と下地部３９ｂとの密着性を高めることができる。また、金めっき層３９ｅの表面を粗面とし、いわゆるアンカー効果によって下地部３９ｂとの密着性向上を図っている。なお、先端部３９ａを金単体で形成すると十分な硬さが得にくく固着等が発生する虞があるため、最低でも１０％程度の金以外の硬い金属（例えば、ニッケルや鉛）を含有する金合金で形成することが望ましい。一方、ニッケルや鉛などの金以外の金属単体では先端部３９ａの表面に酸化膜（絶縁性被膜）が形成されて接触抵抗が増大してしまう虞があるので、酸化されない金を最低でも１０％程度含有する必要がある。したがって、先端部３９ａを金合金で形成する場合、金と金以外の硬い金属との合金比率は１：９〜９：１の範囲に設定することが望ましい。
【００４０】
ここで、拡散阻止部３９ｃは白金族元素の金属（例えば、白金）若しくはＮｉ−Ｂで形成されており、特にアーマチュアブロック３のフレーム部３１にカバー４を陽極接合する際の下地部３９ｂを形成する金属（銀又はニッケル又は金）の拡散を阻止している。つまり、拡散阻止部３９ｃがない場合、下地部３９ｂを形成する金属が拡散して先端部３９ａを形成する金属と合金化し、先端部３９ａの硬度が低下したり、先端部３９ａ表面に酸化膜（絶縁性皮膜）が形成されて接触信頼性が低下する虞があるが、上述のように拡散阻止部３９ｃを先端部３９ａと下地部３９ｂとの間に介装することで先端部３９ａの硬度低下や絶縁性皮膜形成による接触信頼性低下を防止することができる。特に本実施形態のようなリレーでは、その構造上、固定接点１４と可動接点３９の接触圧が非常に小さいために表面に形成された絶縁性皮膜を突き破ることが困難であるから、先端部３９ａの表面に酸化膜（絶縁性皮膜）が形成されるのを防ぐ効果が大きいと言える。なお、拡散阻止部３９ｃをＮｉ−Ｂで形成すれば、白金族元素の金属で形成する場合に比較して材料費が安価であり、また製造プロセスの時間が相対的に短いからコストダウンが図れるという利点がある。なお、拡散阻止部３９ｃをＮｉ−Ｂで形成する場合、ニッケルの含有率が低くなるほど拡散阻止性能が低下するので、少なくとも８０ａｔ％（原子パーセント）以上は必要であり、したがって、拡散阻止部３９ｃをＮｉ−Ｂで形成する場合、ＮｉとＢとの合金比率は８０％：２０％〜９５％：５％の範囲に設定することが望ましい。
【００４１】
ところで、金属をめっきする際に応力緩和用の添加物として硫黄が添加される場合があるが、先端部１４ａを形成する白金族元素の金属又はその合金に硫黄を添加すると、陽極接合時に先端部１４ａ表面に絶縁性皮膜である硫化膜が形成されて電気抵抗が増大してしまう虞がある。従って、先端部１４ａを形成する白金族元素の金属又はその合金には添加物として含まれる硫黄が少ない（例えば、硫黄の含有率が１原子パーセント以下）ことが望ましい。
【００４２】
なお、金の硬度（ビッカース硬度）が約７０Ｈｖであるのに対し、Ａｕ−Ｎｉ合金の硬度が約１６０Ｈｖ、Ａｕ−Ｐｄ合金の硬度が約３００Ｈｖであるから、スティッキングを防止するためには、金よりもＡｕ−Ｎｉ合金、さらにＡｕ−Ｎｉ合金よりもＡｕ−Ｐｄ合金で先端部１４ａを形成する方が望ましいと言える。また、上述した固定接点１４の構造と可動接点３９の構造とを相互に入れ替えても同様の効果を奏することはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態における固定接点及び可動接点を示す断面図である。
【図２】同上の分解斜視図である。
【図３】同上におけるボディを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ’線断面矢視図である。
【図４】同上の背面斜視図である。
【図５】（ａ）は同上におけるアーマチュアブロックの正面図、（ｂ）は同上におけるアーマチュアブロックの背面図である。
【図６】同上におけるアーマチュアブロックの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ ボディ（ガラス基板）
１４ 固定接点
１４ａ 先端部（白金族元素の金属又はその合金）
１４ｂ 下地部
１４ｃ ストライク部（金）
３４ 可動接点基台部（シリコン基板）
３９ 可動接点
３９ａ 先端部（金又は金合金）
３９ｂ 下地部
３９ｃ 拡散阻止部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一表面に固定接点が形成されたガラス基板と、固定接点が形成されている前記表面側でガラス基板に陽極接合される半導体基板と、半導体基板におけるガラス基板との対向面に形成されて固定接点と接離自在に接触する可動接点とを備えたリレーにおいて、
固定接点並びに可動接点の一方は、相手方との接触面を含む先端部が白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金で形成され、固定接点並びに可動接点の他方は、相手方との接触面を含む先端部が金又は金合金で形成されていることを特徴とするリレー。
【請求項２】
固定接点又は可動接点のうちで先端部が金又は金合金で形成されている接点は、先端部とガラス基板又は半導体基板との間に介装される金属製の下地部と、先端部と下地部の間に介装されて下地部を形成する金属材料の拡散を防止する拡散阻止部とを有することを特徴とする請求項１記載のリレー。
【請求項３】
先端部を形成する金合金がＡｕ−Ｎｉ合金又はＡｕ−Ｐｄ合金であることを特徴とする請求項２記載のリレー。
【請求項４】
先端部を形成する白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金がロジウム、ルテニウム、白金の何れか若しくはこれらの合金であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のリレー。
【請求項５】
固定接点又は可動接点のうちで先端部が白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金で形成されている接点は、銀又はニッケル又は金若しくは当該３種類の金属のうち少なくとも２種類の合金あるいは当該３種類のうちの少なくとも２種類を積層したものの何れかからなり先端部とガラス基板又は半導体基板との間に介装される下地部と、先端部と下地部との間に介装されて両者の密着性を高めるストライク部とを有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のリレー。
【請求項６】
固定接点又は可動接点のうちで先端部が金又は金合金で形成されている接点は、銀又はニッケル又は金若しくは当該３種類の金属のうち少なくとも２種類の合金あるいは当該３種類のうちの少なくとも２種類を積層したものの何れかからなり先端部とガラス基板又は半導体基板との間に介装される下地部と、先端部と下地部の間に介装されて下地部を形成する金属材料の拡散を防止する拡散阻止部とを有することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のリレー。
【請求項７】
拡散阻止部が白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金若しくはＮｉ−Ｂで形成されていることを特徴とする請求項２又は６記載のリレー。
【請求項８】
先端部を形成する白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金は、硫黄の含有率が１原子パーセント以下であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のリレー。
【請求項１】
一表面に固定接点が形成されたガラス基板と、固定接点が形成されている前記表面側でガラス基板に陽極接合される半導体基板と、半導体基板におけるガラス基板との対向面に形成されて固定接点と接離自在に接触する可動接点とを備えたリレーにおいて、
固定接点並びに可動接点の一方は、相手方との接触面を含む先端部が白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金で形成され、固定接点並びに可動接点の他方は、相手方との接触面を含む先端部が金又は金合金で形成されていることを特徴とするリレー。
【請求項２】
固定接点又は可動接点のうちで先端部が金又は金合金で形成されている接点は、先端部とガラス基板又は半導体基板との間に介装される金属製の下地部と、先端部と下地部の間に介装されて下地部を形成する金属材料の拡散を防止する拡散阻止部とを有することを特徴とする請求項１記載のリレー。
【請求項３】
先端部を形成する金合金がＡｕ−Ｎｉ合金又はＡｕ−Ｐｄ合金であることを特徴とする請求項２記載のリレー。
【請求項４】
先端部を形成する白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金がロジウム、ルテニウム、白金の何れか若しくはこれらの合金であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のリレー。
【請求項５】
固定接点又は可動接点のうちで先端部が白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金で形成されている接点は、銀又はニッケル又は金若しくは当該３種類の金属のうち少なくとも２種類の合金あるいは当該３種類のうちの少なくとも２種類を積層したものの何れかからなり先端部とガラス基板又は半導体基板との間に介装される下地部と、先端部と下地部との間に介装されて両者の密着性を高めるストライク部とを有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のリレー。
【請求項６】
固定接点又は可動接点のうちで先端部が金又は金合金で形成されている接点は、銀又はニッケル又は金若しくは当該３種類の金属のうち少なくとも２種類の合金あるいは当該３種類のうちの少なくとも２種類を積層したものの何れかからなり先端部とガラス基板又は半導体基板との間に介装される下地部と、先端部と下地部の間に介装されて下地部を形成する金属材料の拡散を防止する拡散阻止部とを有することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のリレー。
【請求項７】
拡散阻止部が白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金若しくはＮｉ−Ｂで形成されていることを特徴とする請求項２又は６記載のリレー。
【請求項８】
先端部を形成する白金族元素の金属又は白金族元素を含む合金は、硫黄の含有率が１原子パーセント以下であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のリレー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２５８０９９（Ｐ２００７−２５８０９９Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８３８２７（Ｐ２００６−８３８２７）
【出願日】平成１８年３月２４日（２００６．３．２４）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２４日（２００６．３．２４）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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