JP2008140784A - Electric contact device, and its manufacturing method - Google Patents

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Noboru Wakatsuki
昇 若月
Yu Yonezawa
遊 米澤
Yoshio Sato
良夫 佐藤
Tadashi Nakatani
忠司 中谷
Tsutomu Miyashita
勉 宮下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric contact device which can suitably suppress generation of arc discharge at the contact. <P>SOLUTION: The electric contact device is equipped, for example, with a plurality of branch units connected parallelly to each other. The plurality of branch units each contains the electric contact composed of a first contact portion C1 and a second contact portion C2 which open and close mechanically and having a contact resistance to prohibit the discharge current from flowing in the branch unit. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、機械的に開閉する電気接点を有してスイッチやリレーなどに適用することのできる電気接点装置、および、その製造方法に関する。   The present invention relates to an electrical contact device that can be applied to a switch, a relay, or the like having an electrical contact that opens and closes mechanically, and a method for manufacturing the electrical contact device.

電気接点は、接点対の機械的な開閉動作により電流の通路を機械的に接続および切断するための電子回路要素であり、スイッチやリレーなどに適用される。電気接点を利用して構成されるスイッチやリレーは、開状態において電気接点間が機械的に開離するので、電気抵抗の極めて大きな良好な開状態を達成することができるという特長を有する。そのため、そのような機械的開閉式のスイッチおよびリレーは、情報機器、産業機械、自動車、家電などのあらゆる分野において、電源、アクチュエータ、センサなどを含む回路を開閉する手段として広く使用されている。   An electrical contact is an electronic circuit element for mechanically connecting and disconnecting a current path by a mechanical opening / closing operation of a contact pair, and is applied to a switch, a relay, or the like. The switches and relays configured using the electrical contacts have a feature that an excellent open state with extremely large electrical resistance can be achieved because the electrical contacts are mechanically separated in the open state. Therefore, such mechanical open / close switches and relays are widely used as means for opening and closing circuits including power supplies, actuators, sensors, and the like in various fields such as information equipment, industrial machines, automobiles, and home appliances.

図２２および図２３は、機械的開閉式の従来の電気接点装置Ｘ５を表す。電気接点装置Ｘ５は、可動子７１および固定子７２を備える。   FIG. 22 and FIG. 23 show a conventional electrical contact device X5 of a mechanical opening / closing type. The electrical contact device X5 includes a mover 71 and a stator 72.

可動子７１は、導体片７３と、当該導体片７３の一端付近に設けられた接点７４と、導体片７３に装着されたソケット７５とからなり、単一の導体片７３に一つの接点７４が設けられたいわゆる単子接点構造を有する。接点７４は導体よりなり、ソケット７５は樹脂製である。導体片７３の他端付近には、編組銅線よりなるリード７６が電気的かつ機械的に接続されている。リード７６は、図外の回路に電気的に接続されている。また、ソケット７５にはピン７７が挿通されており、可動子７１は、ピン７７を軸芯として回動可能である。ピン７７はケース（図示略）に固定されている。可動子７１の回動動作は、励磁コイルなどを含んで構成される所定の駆動機構（図示略）により達成される。   The mover 71 includes a conductor piece 73, a contact point 74 provided near one end of the conductor piece 73, and a socket 75 attached to the conductor piece 73, and one contact point 74 is provided on the single conductor piece 73. It has a so-called single contact structure provided. The contact 74 is made of a conductor, and the socket 75 is made of resin. Near the other end of the conductor piece 73, a lead 76 made of braided copper wire is electrically and mechanically connected. The lead 76 is electrically connected to a circuit outside the figure. A pin 77 is inserted into the socket 75, and the mover 71 can rotate about the pin 77 as an axis. The pin 77 is fixed to a case (not shown). The rotational movement of the mover 71 is achieved by a predetermined drive mechanism (not shown) including an exciting coil and the like.

固定子７２は、導体片７８と、導体よりなる接点７９とからなる。導体片７８は図外の回路に電気的に接続されている。接点７９は、可動子７１の回動動作における接点７３の軌道上に配されている。   The stator 72 includes a conductor piece 78 and a contact 79 made of a conductor. The conductor piece 78 is electrically connected to a circuit outside the figure. The contact 79 is disposed on the track of the contact 73 in the rotation operation of the mover 71.

このような構造を有する電気接点装置Ｘ５に所定の電圧が印加されている状態において、可動子７１が固定子７２へと回動して、図２３に示すように接点７４および接点７９が接触すると、電流は、例えば、導体片７８から、接点７９、接点７４および導体片７３を介して、リード７６へと流れる。この後、可動子７１が固定子７２から離反する方向へ回動して、図２２に示すように接点７４および接点７９が開離すると、通電は停止される。このようにして、電気接点装置Ｘ５は、電流通路の接続および切断を実行する。   In a state where a predetermined voltage is applied to the electrical contact device X5 having such a structure, when the movable element 71 rotates to the stator 72, the contact 74 and the contact 79 come into contact as shown in FIG. The current flows from the conductor piece 78 to the lead 76 via the contact 79, the contact 74 and the conductor piece 73, for example. Thereafter, when the mover 71 rotates in a direction away from the stator 72 and the contact 74 and the contact 79 are separated as shown in FIG. 22, the energization is stopped. In this way, the electrical contact device X5 performs connection and disconnection of the current path.

電気接点の技術の分野においては、閉状態にある接点間に閾値（最小放電電流）以上の電流が流れている状態あるいは閾値（最小放電電圧）以上の電位差が生じている状態で、接点対を開離すると、接点間にアーク放電が発生することが知られている。例えば閾値以上の電流が流れている状態で接点対を開離する際、まず、開離が進行するにつれて接点間の接触面積は次第に縮小し、接点間を流れる電流は集中していく。電流の集中化に起因して接点の温度は上昇し、接点表面は溶融する。そのため、接点対が開離した後でも離隔距離が短い間は、溶融した接点材料により当該接点間は掛け渡される。すなわち、接点間にブリッジが形成される。このブリッジから金属蒸気が発生し、当該金属蒸気を媒介としてアーク放電が開始する。アーク放電は、周囲気体を媒介とする放電現象へと移行した後、接点対が充分な距離で離隔したときに切断される。   In the field of electrical contact technology, a contact pair is operated in a state where a current exceeding a threshold (minimum discharge current) flows between contacts in a closed state or a potential difference exceeding a threshold (minimum discharge voltage) is generated. It is known that arcing occurs between the contacts when the electrodes are separated. For example, when the contact pair is opened while a current exceeding the threshold value is flowing, first, the contact area between the contacts gradually decreases as the separation proceeds, and the current flowing between the contacts is concentrated. Due to the current concentration, the contact temperature rises and the contact surface melts. Therefore, as long as the separation distance is short even after the contact pair is opened, the contact is stretched by the molten contact material. That is, a bridge is formed between the contacts. Metal vapor is generated from the bridge, and arc discharge is started through the metal vapor. The arc discharge is cut when the contact pair is separated by a sufficient distance after transitioning to a discharge phenomenon mediated by the surrounding gas.

図２４は、アーク放電発生確率の接点間電流依存性の一例を表すグラフである。本グラフにおいては、金よりなる接点対を所定の押圧力（１０ｍＮ、１００ｍＮ、または２００ｍＮ）で接触させ、接点間に３６Ｖの電圧を印加しながら当該接点対を開離させる際にアーク放電の発生する確率が、プロットされている。３６Ｖ定電圧電源に電気接点を接続し、当該電気接点と直列に接続した抵抗の値を変化させることによって、通電電流を変化させている。接点間の実質的な接触面積は、数十μｍ2以下と推定される。横軸は、閉状態において接点間を流れた電流を表し、縦軸は、アーク放電発生確率を表す。いずれの押圧力においても、通電電流が０．６Ａ以上となるとアーク放電発生率は略１００％である。一方，通電電流が０．１Ａ以下では、アーク放電発生率は略０％である。このグラフに関する詳細な情報は、非特許文献１に掲載されている。 FIG. 24 is a graph showing an example of dependency of arc discharge occurrence probability on current between contacts. In this graph, arc discharge occurs when a contact pair made of gold is brought into contact with a predetermined pressing force (10 mN, 100 mN, or 200 mN) and the contact pair is opened while a voltage of 36 V is applied between the contacts. The probability of doing is plotted. The electrical current is changed by connecting an electrical contact to a 36V constant voltage power source and changing the value of the resistor connected in series with the electrical contact. The substantial contact area between the contacts is estimated to be several tens of μm 2 or less. The horizontal axis represents the current flowing between the contacts in the closed state, and the vertical axis represents the probability of arc discharge occurrence. In any pressing force, the arc discharge occurrence rate is approximately 100% when the energization current is 0.6 A or more. On the other hand, when the energizing current is 0.1 A or less, the arc discharge occurrence rate is approximately 0%. Detailed information regarding this graph is published in Non-Patent Document 1.

米澤遊（Yu Yonezawa）、若月昇（Noboru WakaTsuki)、「ジャパニーズジャーナル・オブ・アプライドフィズィクス (Japanese Journal of Applied Physics)」、応用物理学会（The Japan Society of Applied Physics）、２００２年７月、第４１巻、パート１、Ｎｏ.７Ａ、ｐ４７６０〜４７６５Yu Yonezawa, Noboru WakaTsuki, “Japanese Journal of Applied Physics”, The Japan Society of Applied Physics, July 2002, Volume 41, Part 1, No. 7A, p 4760-4765

図２４のグラフからは、アーク放電を引き起こすための最も小さな放電電流（最小アーク電流）Ｉminは、０．１〜０．６Ａの間に存在することが理解できる。最小放電電流Ｉminは、材料種に依存する値をとることが知られている。同様に、アーク放電を引き起こすための最も小さな放電電圧（最小アーク電圧）Ｖminも存在し、最小放電電圧Ｖminについても、材料種に依存する値をとることが知られている。金よりなる接点対については、例えば、最小放電電流Ｉminは０．３８Ａであり、最小放電電圧Ｖminは１５Ｖであることが報告されている。ただし、実際に測定されるＩminやＶminは、接点対の間における空間の電荷状態、接点表面の状態などからの影響を受け、必ずしも一定でなくバラツキを有する。   From the graph of FIG. 24, it can be understood that the smallest discharge current (minimum arc current) Imin for causing arc discharge exists between 0.1 and 0.6 A. It is known that the minimum discharge current Imin takes a value depending on the material type. Similarly, there is a minimum discharge voltage (minimum arc voltage) Vmin for causing arc discharge, and the minimum discharge voltage Vmin is also known to take a value depending on the material type. For a contact pair made of gold, for example, it has been reported that the minimum discharge current Imin is 0.38 A and the minimum discharge voltage Vmin is 15V. However, Imin and Vmin that are actually measured are affected by the charge state of the space between the contact pair, the contact surface state, and the like, and are not necessarily constant and have variations.

電気接点装置Ｘ５の閉状態では、負荷回路（通電を目的とする図外の回路）が必要とする電流の全てが接点７４および接点７９の間を通過する。そのため、負荷回路が必要とする電流が最小放電電流以上であると、開離時には当該接点７４よび接点７９の間にアーク放電が発生してしまう。負荷回路が必要とする電流が電気接点装置Ｘ５の最小放電電流以上である場合は多い。   In the closed state of the electrical contact device X5, all of the current required by the load circuit (a circuit not shown for energization) passes between the contact 74 and the contact 79. Therefore, if the current required by the load circuit is equal to or greater than the minimum discharge current, arc discharge occurs between the contact 74 and the contact 79 at the time of opening. In many cases, the current required by the load circuit is equal to or greater than the minimum discharge current of the electrical contact device X5.

アーク放電の発生および切断は、接点７４，７９を構成する材料の溶融、蒸発および再凝固を伴い、接点材料の消耗および転移、並びに、接点７４および接点７９の間の接触抵抗の変動を引き起こしてしまう。そのため、接点７４および接点７９の間に生ずるアーク放電の回数が増加するほど、電気接点装置Ｘ５の信頼性は低下する傾向にあり、寿命は短くなる傾向にある。大電流を通電および遮断するために電気接点装置Ｘ５を使用する場合には、信頼性低下および短命化は特に顕著となる。   The occurrence and disconnection of the arc discharge is accompanied by melting, evaporation and re-solidification of the material constituting the contacts 74 and 79, causing contact material depletion and transfer, and fluctuations in contact resistance between the contacts 74 and 79. End up. Therefore, as the number of arc discharges generated between the contact 74 and the contact 79 increases, the reliability of the electrical contact device X5 tends to decrease and the life tends to be shortened. When the electrical contact device X5 is used for energizing and interrupting a large current, the reduction in reliability and the shortening of life are particularly remarkable.

また、従来の電気接点装置Ｘ５においては、閉状態にて充分に小さな接触抵抗を達成すべく、接点７４，７９は、低抵抗な銅基材と、低抵抗で耐食性を有して当該基材を覆う金属被膜（Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔなど）により構成される場合が多い。しかしながら、これら低抵抗金属は、比較的低い融点を有するため、アーク放電の際に生ずる熱により溶融しやすく、従って、消耗および転移しやすい。アーク放電の際に生ずる熱によっても溶融しにくい金属材料は、比較的大きな抵抗を有するので、接触抵抗を低下せしめることが重要な課題である従来の電気接点装置Ｘ５において、高融点の金属材料を接点構成材料として採用することは、実用上、困難である。   Further, in the conventional electrical contact device X5, in order to achieve a sufficiently small contact resistance in the closed state, the contacts 74 and 79 have a low resistance copper substrate and a low resistance and corrosion resistance. In many cases, it is composed of a metal coating (Au, Ag, Pd, Pt, etc.) covering the surface. However, since these low resistance metals have a relatively low melting point, they are easily melted by the heat generated during arc discharge, and are therefore easily consumed and transferred. A metal material that is not easily melted by heat generated during arc discharge has a relatively large resistance. Therefore, in the conventional electric contact device X5, which is important to reduce the contact resistance, a high melting point metal material is used. It is practically difficult to adopt as a contact constituent material.

アーク放電を抑制するための手法として、電気接点装置Ｘ５には火花消去器が付設される場合がある。火花消去器は、例えばバリスタやダイオードであって、接点７４，７９よりなる電気接点に対して電気的に並列に接続される。しかしながら、電気接点装置Ｘ５とは個別に付加的な部品が必要なため、装置サイズおよび製造コストの観点からは、火花消去器の採用は好ましくない場合がある。   As a technique for suppressing arc discharge, a spark eraser may be attached to the electrical contact device X5. The spark eraser is, for example, a varistor or a diode, and is electrically connected in parallel to an electrical contact composed of the contacts 74 and 79. However, since an additional component is required separately from the electrical contact device X5, the use of a spark eraser may not be preferable from the viewpoint of device size and manufacturing cost.

また、電気接点装置Ｘ５においては、可動子７１の回動動作による電流通路の接続の際に、接点７４と接点７９の間に埃などの異物が介在すると、良好な閉状態が阻害される。このような不具合を回避すべく、従来の電気的接点装置Ｘ５においては、単子接点構造の可動子７１に代えて、図２５に示すような可動子７１’が採用される場合がある。可動子７１’は、双子構造を有する導体片７３’と、当該導体片７３’における各枝の一端付近に１つずつ設けられた二つの接点７４’と、導体片７３’に装着されたソケット７５とからなり、単一の導体片７３’に２つの接点７４’が設けられたいわゆる双子接点構造を有する。導体片７３’にはリード７６が電気的かつ機械的に接続されている。また、可動子７１’は、可動子７１と同様に、ケース（図示略）に固定されているピン７７を軸芯として回動可能である。   Further, in the electrical contact device X5, when a foreign substance such as dust is interposed between the contact 74 and the contact 79 when the current path is connected by the rotational movement of the mover 71, a favorable closed state is inhibited. In order to avoid such a problem, in the conventional electrical contact device X5, a mover 71 'as shown in FIG. 25 may be employed instead of the mover 71 having a single contact structure. The mover 71 ′ includes a conductor piece 73 ′ having a twin structure, two contact points 74 ′ provided near one end of each branch of the conductor piece 73 ′, and a socket attached to the conductor piece 73 ′. 75, and has a so-called twin contact structure in which two contact points 74 'are provided on a single conductor piece 73'. A lead 76 is electrically and mechanically connected to the conductor piece 73 '. Similarly to the mover 71, the mover 71 ′ can be rotated around a pin 77 fixed to a case (not shown).

このような双子接点構造の可動子を備える電気接点装置については、例えば特許文献１および特許文献２に開示されている。   For example, Patent Literature 1 and Patent Literature 2 disclose electrical contact devices including such a twin contact structure movable element.

特開平５−５４７８６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-54786 特開平１０−１２１１７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-12117

双子接点構造の可動子７１’を具備する電気接点装置Ｘ５においては、可動子７１’の回動動作による電流通路の接続の際に、２つの接点７４’のうちの一方と接点７９との間に異物が介在する場合であっても、当該異物が過大でなければ、他方と接点７９とは接触する。その結果、所望の閉状態は達成される。しかしながら、このような双子接点構造の可動子７１’を採用する場合であっても、単子接点構造の可動子７１を採用する場合と同様に、電気接点装置Ｘ５において依然としてアーク放電は発生しやすい。   In the electric contact device X5 including the movable element 71 ′ having the twin contact structure, the connection between the one of the two contacts 74 ′ and the contact 79 is made when the current path is connected by the rotation of the movable element 71 ′. Even if a foreign matter is present in the contact, the contact point 79 contacts the other if the foreign matter is not excessive. As a result, the desired closed state is achieved. However, even when such a mover 71 ′ having a twin contact structure is employed, arc discharge is still likely to occur in the electrical contact device X5 as in the case of employing the mover 71 having a single contact structure. .

本発明は、このような事情の下で考え出されたものであって、接点におけるアーク放電の発生を適切に抑制することのできる電気接点装置、および、その製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been conceived under such circumstances, and an object of the present invention is to provide an electrical contact device capable of appropriately suppressing the occurrence of arc discharge at a contact, and a method for manufacturing the electrical contact device. To do.

本発明の第１の側面によると電気接点装置が提供される。この電気接点装置は、機械的に開閉する電気接点、および、当該電気接点の接触抵抗より大きな抵抗を有して電気接点に対して直列に配された抵抗体を、各々が含む複数の枝路が、並列に配された回路構成を備えることを特徴とする。このような構成の電気接点装置においては、接点におけるアーク放電の発生を適切に抑制することができる。   According to a first aspect of the present invention, an electrical contact device is provided. The electrical contact device includes a plurality of branches each including an electrical contact that opens and closes mechanically, and a resistor having a resistance greater than the contact resistance of the electrical contact and arranged in series with the electrical contact. Has a circuit configuration arranged in parallel. In the electrical contact device having such a configuration, occurrence of arc discharge at the contact can be appropriately suppressed.

図１は、本発明の第１の側面に係る電気接点装置における回路構成を表す。図１の回路図においては、一対の接点Ｃ１，Ｃ２よりなる電気接点であるスイッチＳｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，Ｎ）と、抵抗Ｒｂｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，Ｎ）とが、単一の枝路において直列に配されている。外部接続用の端子Ｅ１，Ｅ２の間において、複数の枝路は並列に配されている。スイッチＳｉを構成する電気接点は、接触抵抗Ｒｃｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，Ｎ）を有し、当該Ｒｃｉは、各枝路においてＲｃｉ＜Ｒｂｉを満たす。   FIG. 1 shows a circuit configuration of an electrical contact device according to the first aspect of the present invention. In the circuit diagram of FIG. 1, a switch Si (i = 1, 2, 3,..., N), which is an electrical contact made up of a pair of contacts C1, C2, and a resistor Rbi (i = 1, 2, 3, , N) are arranged in series in a single branch. A plurality of branches are arranged in parallel between the terminals E1 and E2 for external connection. The electrical contact constituting the switch Si has a contact resistance Rci (i = 1, 2, 3,..., N), and the Rci satisfies Rci <Rbi in each branch.

端子Ｅ１，Ｅ２の間に所定の定電圧を印加すると、相互に並列な複数の枝路には、全て同一の定電圧が印加される。各枝路に着目すると、印加電圧が一定である場合、スイッチＳｉの閉状態においては、ＲｃｉおよびＲｂｉを和した抵抗に応じた電流が枝路を通過することとなる。通過電流は、所定のＲｃｉに対してＲｂｉを大きくするほど、小さくなる。したがって、Ｒｃｉに対してＲｂｉを充分に大きく設定することにより、各枝路の閉状態のスイッチＳｉ（電気接点）を通過する電流を当該電気接点の最小放電電流よりも小さく設定することができる。本装置において安定したスイッチング特性を得るという観点からは、ＲｃｉおよびＲｂｉの各々について、理想的には全ての枝路において同一に設定される。   When a predetermined constant voltage is applied between the terminals E1 and E2, the same constant voltage is applied to the plurality of branches in parallel with each other. Focusing on each branch, when the applied voltage is constant, in the closed state of the switch Si, a current corresponding to the resistance obtained by adding Rci and Rbi passes through the branch. The passing current decreases as Rbi is increased with respect to a predetermined Rci. Therefore, by setting Rbi sufficiently large with respect to Rci, the current passing through the switch Si (electrical contact) in the closed state of each branch can be set smaller than the minimum discharge current of the electrical contact. From the viewpoint of obtaining stable switching characteristics in this apparatus, ideally, Rci and Rbi are set to be the same in all branches.

また、全てのスイッチＳｉをオンとすると、各枝路の抵抗および枝路数に応じた電流が本電気接点装置を通過することとなる。通過電流は、枝路数を増加させるほど増大する。したがって、各枝路を最小放電電流未満の電流が通過する条件下においても、枝路数を適宜設定することにより、全てのスイッチＳｉがオンの状態にある本電気接点装置に対して所望の大電流を通過させることができる。全てのスイッチＳｉを同時的にオフの状態とすることにより、当該大電流は遮断される。   When all the switches Si are turned on, a current corresponding to the resistance of each branch and the number of branches passes through the electrical contact device. The passing current increases as the number of branches increases. Therefore, even under a condition where a current less than the minimum discharge current passes through each branch, the desired number of branches can be set for the electrical contact device in which all the switches Si are turned on by appropriately setting the number of branches. Current can be passed through. By simultaneously turning off all the switches Si, the large current is cut off.

このように、本発明の第１の側面に係る電気接点装置においては、各枝路の抵抗を大きく設定することにより、枝路を通過する電流を最小放電電流未満とすることができ、これとともに、相互に並列な多数の枝路を設けて当該多数の枝路による並列回路の総抵抗を小さく設定することにより、当該並列回路に対して所望の大電流を通過させることができる。したがって、本発明の電気接点装置によると、全てのスイッチＳｉを同時的にオン／オフ操作することによる所望の大電流のスイッチングにおいて、アーク放電の発生を回避ないし充分に抑制することが可能なのである。   Thus, in the electrical contact device according to the first aspect of the present invention, by setting the resistance of each branch large, the current passing through the branch can be made less than the minimum discharge current. By providing a large number of branches in parallel with each other and setting the total resistance of the parallel circuit with the large number of branches small, a desired large current can be passed through the parallel circuit. Therefore, according to the electrical contact device of the present invention, it is possible to avoid or sufficiently suppress the occurrence of arc discharge in switching of a desired large current by simultaneously turning on / off all the switches Si. .

本発明の第２の側面によると他の電気接点装置が提供される。この電気接点装置は、相互に並列に接続する複数の枝路ユニットを備え、複数の枝路ユニットの各々は、機械的に開閉する第１接点部および第２接点部よりなる電気接点、並びに、当該電気接点の接触抵抗より大きな抵抗を有して電気接点に対して直列に接続する抵抗体部を含むことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, another electrical contact device is provided. The electrical contact device includes a plurality of branch units connected in parallel to each other, and each of the plurality of branch units includes an electrical contact comprising a first contact part and a second contact part that are mechanically opened and closed, and It has a resistance larger than the contact resistance of the electrical contact, and includes a resistor portion connected in series to the electrical contact.

このような構成の電気接点装置においては、第１の側面に係る上述の回路構成を実現することができる。第１接点部、第２接点部、および抵抗体部は、図１の回路図における接点Ｃ１、接点Ｃ２、および抵抗Ｒｂｉに相当する。したがって、本発明の第２の側面によっても、第１の側面に関して上述したのと同様に、接点におけるアーク放電の発生を適切に抑制することができる。   In the electrical contact device having such a configuration, the above-described circuit configuration according to the first aspect can be realized. The first contact portion, the second contact portion, and the resistor portion correspond to the contact C1, the contact C2, and the resistor Rbi in the circuit diagram of FIG. Therefore, according to the second aspect of the present invention, it is possible to appropriately suppress the occurrence of arc discharge at the contact, as described above with respect to the first aspect.

本発明の第２の側面において、電気接点装置は、好ましくは、第１面およびこれとは反対の第２面を有するベース部と、当該ベース部の第１面上に設けられ且つ第１接点部を各々が突端に有する複数の突部と、第１面に対向して配設され且つ複数の突部の突端が当接可能な複数の第２接点部を含む平面電極部とを有し、複数の抵抗体部は、各々、ベース部および突部の内部に構成されている。平面電極部は、図１の回路図における外部接続用の端子Ｅ２に相当する。   In the second aspect of the present invention, the electrical contact device preferably includes a base portion having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and a first contact provided on the first surface of the base portion. A plurality of protrusions each having a protrusion at a protrusion, and a planar electrode portion including a plurality of second contact portions that are disposed to face the first surface and can contact the protrusions of the protrusions. Each of the plurality of resistor portions is configured inside the base portion and the protrusion. The planar electrode portion corresponds to the terminal E2 for external connection in the circuit diagram of FIG.

このような構成においては、ベース部および平面電極部を相対的に接近させて全ての突部の突端を平面電極部に当接させることにより、全ての電気接点の第１接点部および第２接点部は閉状態とされる。当該閉状態が達成された後、ベース部および平面電極部を相対的に離反させて全ての突部の突端を平面電極から離隔させることにより、全ての電気接点の第１接点部および第２接点部は開状態とされる。ベース部および平面電極部の相対動作は、固定された平面電極部に対してベース部を駆動することにより達成してもよいし、固定されたベース部に対して平面電極部を駆動することにより達成してもよい。また、当該相対動作は、ベース部および平面電極部の双方を駆動することにより達成してもよい。   In such a configuration, the first contact portion and the second contact point of all the electrical contacts are obtained by bringing the base portion and the planar electrode portion relatively close to each other and bringing the projecting ends of all the projecting portions into contact with the planar electrode portion. The part is closed. After the closed state is achieved, the base portion and the planar electrode portion are relatively separated from each other, and the projecting ends of all the projecting portions are separated from the planar electrode. The part is opened. The relative movement of the base part and the planar electrode part may be achieved by driving the base part with respect to the fixed planar electrode part, or by driving the planar electrode part with respect to the fixed base part. May be achieved. The relative movement may be achieved by driving both the base portion and the planar electrode portion.

また、ベース部および複数の突部を有する構造体の作製においては、例えば、シリコン基板などの材料基板などをエッチング加工するマイクロマシニング技術を利用することができる。マイクロマシニング技術によると、１００〜１０００００以上の極めて多数の突部であっても、ベース部に対して一括して形成することが可能である。したがって、マイクロマシニング技術を利用すると、電気接点装置において極めて多数の相互に並列な枝路を形成することが可能であり、当該並列回路において、例えば、従来の接点対の接触抵抗と同等な低い接触抵抗（１〜１００ｍΩ程度）を実現することが可能である。   In manufacturing a structure having a base portion and a plurality of protrusions, for example, a micromachining technique for etching a material substrate such as a silicon substrate can be used. According to the micromachining technique, even a very large number of protrusions of 100 to 100,000 or more can be formed collectively on the base portion. Therefore, if micromachining technology is used, it is possible to form a large number of mutually parallel branches in the electrical contact device, and in this parallel circuit, for example, a low contact equivalent to the contact resistance of a conventional contact pair. Resistance (about 1 to 100 mΩ) can be realized.

好ましくは、ベース部の第２面には、複数の抵抗体部と電気的に接続する共通電極が設けられている。共通電極は、図１の回路図における外部接続用の端子Ｅ１に相当する。   Preferably, a common electrode that is electrically connected to the plurality of resistor portions is provided on the second surface of the base portion. The common electrode corresponds to the terminal E1 for external connection in the circuit diagram of FIG.

好ましくは、ベース部は、電気接点ごとに、当該電気接点の閉状態において第１接点部および第２接点部の間に生ずる接触抗力を吸収するための可撓構造を有する。この場合、好ましくは、ベース部は、可撓構造として両固定梁部を有し、突部は当該両固定梁部上に設けられている。或は、好ましくは、ベース部は、可撓構造として片固定梁部を有し、突部は当該片固定梁部上に設けられている。このような構成は、ベース部および平面電極部を相対的に接近させて全ての突部の突端を平面電極部に良好に当接させるうえで好適である。   Preferably, a base part has a flexible structure for absorbing the contact drag which arises between a 1st contact part and a 2nd contact part in the closed state of the said electrical contact for every electrical contact. In this case, preferably, the base portion has both fixed beam portions as a flexible structure, and the protrusion is provided on the both fixed beam portions. Alternatively, preferably, the base portion has a single fixed beam portion as a flexible structure, and the protrusion is provided on the single fixed beam portion. Such a configuration is suitable for bringing the base portion and the planar electrode portion relatively close to each other so that the projecting ends of all the projecting portions are in good contact with the planar electrode portion.

好ましくは、ベース部および突部は、材料基板から一体的に成形されている。マイクロマシニング技術によると、単一の材料基板からベース部および突部を一体的に成形することができ、特に多数の電気接点を内在する電気接点装置の製造において、効率化を図ることができる。   Preferably, the base portion and the protrusion are integrally formed from a material substrate. According to the micromachining technology, the base portion and the protrusion can be integrally formed from a single material substrate, and efficiency can be improved particularly in the manufacture of an electrical contact device having a large number of electrical contacts.

本発明の第２の側面において、本電気接点装置に対する印加電圧の最大値をＶmaxとし、且つ、複数の枝路ユニットに含まれる複数の電気接点の各々における最小放電電流値をＩminとする場合に、好ましくは、複数の枝路ユニットに含まれる複数の抵抗体部の各々の抵抗値Ｒｂは、Ｒｂ＞Ｖmax／Ｉminを満たす。また、本電気接点装置に対する印加電圧の最大値をＶmaxとし、複数の枝路ユニットに含まれる複数の電気接点の各々における最小放電電流値をＩminとし、且つ、本電気接点装置の全体抵抗をＲｓとする場合には、好ましくは、枝路ユニットの配設数Ｎは、Ｎ＞Ｖmax／（Ｒｓ・Ｉmin）を満たす。これら２つの関係式は、以下のように導出される。   In the second aspect of the present invention, when the maximum value of the voltage applied to the electrical contact device is Vmax and the minimum discharge current value at each of the plurality of electrical contacts included in the plurality of branch units is Imin. Preferably, the resistance value Rb of each of the plurality of resistor parts included in the plurality of branch units satisfies Rb> Vmax / Imin. Further, the maximum value of the voltage applied to the electrical contact device is Vmax, the minimum discharge current value at each of the plurality of electrical contacts included in the plurality of branch units is Imin, and the overall resistance of the electrical contact device is Rs. In this case, preferably, the number N of branch unit arrangements satisfies N> Vmax / (Rs · Imin). These two relational expressions are derived as follows.

本発明の第２の側面において、相互に並列に接続された複数の電気接点の数をＮ（Ｎ＞３）とし、１個の電気接点における接触抵抗を全て同一のＲｃとし、且つ、個々の電気接点に直列に接続された抵抗体の抵抗を全て同一のＲｂとすると、Ｎ個の電気接点が実質的に同時に開閉する電気接点装置における、当該装置の接触抵抗Ｒｓは、下記式（１）で表される。本発明に係る電気接点装置の場合、Ｒｓは、装置の内部抵抗に相当し、全ての電気接点が閉状態にあるときの装置の全体抵抗であって、個々の電気接点における接触抵抗ではない。   In the second aspect of the present invention, the number of a plurality of electrical contacts connected in parallel to each other is N (N> 3), the contact resistances of one electrical contact are all the same Rc, When the resistances of the resistors connected in series with the electrical contacts are all the same Rb, the contact resistance Rs of the device in the electrical contact device in which N electrical contacts open and close substantially simultaneously is given by the following formula (1) It is represented by In the case of the electrical contact device according to the present invention, Rs corresponds to the internal resistance of the device, and is the overall resistance of the device when all the electrical contacts are in the closed state, not the contact resistance at each electrical contact.

Figure 2008140784
Figure 2008140784

Ｒｃは例えば１〜１００ｍΩ程度であり、このようなＲｃに対して充分に大きなＲｂを採用してＲｂ＞＞Ｒｃとすると、式（１）から下記式（２）が得られる。   Rc is, for example, about 1 to 100 mΩ, and when Rb >> Rc is set to a sufficiently large Rb with respect to such Rc, the following formula (2) is obtained from the formula (1).

Figure 2008140784
Figure 2008140784

電気接点装置全体でアーク放電が起こらないような条件を調べるには、１個の接点のみが開閉しても放電が起こらない条件を調べればよい。全てのスイッチを同時に開閉しようとしても、スイッチの開閉動作を厳密に追跡すると、バラバラに開閉されてしまい、１個の接点において最も大電流が流れるのは、最後の１個の接点が開閉される時であるためである。   In order to investigate the condition that does not cause arc discharge in the entire electric contact device, it is only necessary to investigate the condition that no discharge occurs even when only one contact is opened or closed. Even if you try to open and close all the switches at the same time, if you closely track the opening and closing operation of the switches, they will open and close apart, and the largest current flows through one contact, the last one contact is opened and closed Because it is time.

図２は、本発明に係る電気接点装置を実際に動作させるときの回路図を表す。電源の電圧（ＤＣまたはＡＣ）をＶinとする。また、電源側の入力インピーダンスをＲinとし、出力側の負荷のインピーダンスをＲoutとする。ＲinおよびＲoutは、動作対象に応じて大きく異なり得るが、少なくとも装置の接触抵抗Ｒｓよりも充分に大きな値（例えば１０Ω以上）を有する場合が多い。全ての電気接点が閉状態にあるときに装置全体に流れる電流Ｉは、下記式（３）により表される。   FIG. 2 shows a circuit diagram when the electrical contact device according to the present invention is actually operated. The voltage (DC or AC) of the power supply is Vin. Further, the input impedance on the power supply side is Rin, and the impedance of the output load is Rout. Rin and Rout may vary greatly depending on the operation target, but often have a value sufficiently larger than at least the contact resistance Rs of the device (for example, 10Ω or more). The current I flowing through the entire device when all the electrical contacts are in the closed state is expressed by the following equation (3).

Figure 2008140784
Figure 2008140784

電気接点数はＮであるので、このときに各枝路ユニットないし各電気接点に流れる電流値Ｉ0は、下記式（４）により表される。 Since the number of electrical contacts is N, the current value I 0 flowing through each branch unit or each electrical contact at this time is expressed by the following equation (4).

Figure 2008140784
Figure 2008140784

装置が完全な閉状態（全ての電気接点が閉状態）から完全な開状態（全ての電気接点が開状態）へと遷移する過程においては、厳密には、Ｎ個の電気接点は個々独立に開状態となる。この遷移過程におけるある瞬間を捕らえると、Ｎ個のうちｎ（１＜ｎ＜Ｎ）個の接点が開状態（オフ）にある場合、閉状態（オン）にある（Ｎ−ｎ）個の接点のうち１個あたりに流れている電流値ｉnは、下記式（５）により表される。 Strictly speaking, in the process of transitioning the device from a fully closed state (all electrical contacts are closed) to a fully open state (all electrical contacts are open), N electrical contacts are individually independent. Open state. When a certain moment in this transition process is captured, when n (1 <n <N) contacts out of N are in an open state (off), (Nn) contacts in a closed state (on). current value i n flowing per one of the is represented by the following formula (5).

Figure 2008140784
Figure 2008140784

式（４）と式（５）を比較すると、明らかにｉ0＜ｉnであり、開状態の電気接点の数が増加するにつれて、閉状態の各電気接点に流れる電流は増加し、最後の１接点のみが接続された状態で当該電流は最大となる。そのときの電流値ｉN-1は、式（５）から下記式（６）のように導かれる。 Compared equations (4) Equation (5), is clearly i 0 <i n, as the number of electrical contacts in the open state is increased, increasing the current flowing through each electrical contact in the closed state, the last The current becomes maximum when only one contact is connected. The current value i N-1 at that time is derived from the equation (5) as shown in the following equation (6).

Figure 2008140784
Figure 2008140784

最後の１接点が開離するときに電気接点あたりの電流値が最大になることは、式（４）と式（６）の比較から理解できよう。   It can be understood from the comparison between the equations (4) and (6) that the current value per electric contact becomes maximum when the last one contact is opened.

ＲinおよびＲoutを含む回路構成を有する装置に対して印加される電圧の最大値をＶmax(リレーのカタログ等には接点電圧の最大許容値として記述される値に相当する)とし、且つ、接点材料で決まる最小放電電流値をＩminとすると、アーク放電を防止するためには、当該装置において下記式（７）を成立させればよい。最小放電電流の値は、例えば、アーク放電電流発生確率が所定の値以下である場合の電流値であって、電気接点装置の用途に応じて適宜決定するのが好ましい。   The maximum voltage applied to a device having a circuit configuration including Rin and Rout is Vmax (corresponding to a value described as a maximum allowable contact voltage in a relay catalog or the like), and contact material If the minimum discharge current value determined by I is Imin, the following equation (7) may be established in the device in order to prevent arc discharge. The value of the minimum discharge current is, for example, a current value when the arc discharge current occurrence probability is equal to or less than a predetermined value, and is preferably determined as appropriate according to the application of the electrical contact device.

Figure 2008140784
Figure 2008140784

一方、式（６）からは下記式（８）が導かれる。また、ＲinおよびＲoutは、装置の外部の要因であるから、装置内部の要因だけで設計の目安をつけるには、下記式（９）を成立させればよい。   On the other hand, the following formula (8) is derived from the formula (6). Further, since Rin and Rout are external factors of the apparatus, the following formula (9) may be satisfied in order to obtain a design standard only by the internal factors of the apparatus.

Figure 2008140784
Figure 2008140784
Figure 2008140784
Figure 2008140784

式（９）が成立すれば、図２におけるＲinおよびＲoutの値にかかわらず、本電気接点装置においてアーク放電は充分に抑制されるか発生しない。最小放電電流Ｉmin未満におけるアーク放電発生確率が０％であるようなＩminを採用する場合に式（９）が成立すれば、図２におけるＲinおよびＲoutの値にかかわらず、本電気接点装置においてアーク放電は発生しない。   If Expression (9) is satisfied, the arc discharge is sufficiently suppressed or not generated in the electrical contact device regardless of the values of Rin and Rout in FIG. If the equation (9) is established when Imin is used such that the arc discharge occurrence probability is less than 0% when the discharge current is less than the minimum discharge current Imin, an arc is generated in this electrical contact device regardless of the values of Rin and Rout in FIG. There is no discharge.

式（９）からは下記式（１０）が得られる。式（１０）は、アーク放電を抑制ないし防止するために要する各抵抗体部の抵抗の大きさＲｂが、最大印加電圧（例えば装置の仕様値としての最大接点電圧）Ｖmaxと、採用する接点材料から決まる最小放電電流Ｉminとから、実質的に定まることを意味する。   The following formula (10) is obtained from the formula (9). Equation (10) shows that the resistance Rb required for suppressing or preventing arc discharge is the maximum applied voltage (for example, the maximum contact voltage as the device specification value) Vmax and the contact material to be used. It means that it is substantially determined from the minimum discharge current Imin determined by

Figure 2008140784
Figure 2008140784

また、式（１０）に式（２）を代入することによって、下記式（１１）が導かれる。式（１１）は、並列に接続すべき電気接点の数Ｎについて、アーク放電抑制の観点からどの程度にしたらよいかを示唆する。   Moreover, the following formula (11) is derived by substituting the formula (2) into the formula (10). Equation (11) suggests how much the number N of electrical contacts to be connected in parallel should be from the viewpoint of suppressing arc discharge.

Figure 2008140784
Figure 2008140784

従来の電気接点では、接点間に発生したアーク放電を消すために、電気接点の開離動作において長い接点間距離を実現していた。しかしながら、本発明によると、式（１０）および式（１１）を満たすように設計することによって、そもそも放電を生じさせなくすることができるので、開状態の接点間距離を従来の電気接点装置のそれよりも大幅に短くすることが可能である。また、各枝路ユニットを流れる電流が小さいので、電気接点の開離時において、接点間の電流の集中による発熱で発生するブリッジ現象も大幅に低減される。   In the conventional electrical contact, in order to extinguish the arc discharge generated between the contacts, a long distance between the contacts has been realized in the opening operation of the electrical contacts. However, according to the present invention, by designing so as to satisfy the formula (10) and the formula (11), it is possible to prevent the discharge from occurring in the first place. It can be much shorter than that. In addition, since the current flowing through each branch unit is small, the bridge phenomenon that occurs due to heat generation due to the concentration of current between the contacts when the electrical contacts are opened is greatly reduced.

接点数を多くして１個あたりの電流値を下げることの利点は、枝路ユニットを流れる電流を最小放電電流未満に抑制することによってアーク放電を防止する点に加えて、複数の電気接点が時間とともに次々と開離または接合していく際に生ずる誘導電圧ｄＩ／ｄｔを抑制できる点にもある。誘導電圧を抑制すると、各電気接点から発生し得る電磁ノイズを低減することができる。また、誘導電圧によって２次的に発生し得るアーク放電を防止することも可能となる。   The advantage of increasing the number of contacts and reducing the current value per piece is that, in addition to preventing arc discharge by suppressing the current flowing through the branch unit below the minimum discharge current, a plurality of electrical contacts There is also a point that it is possible to suppress the induced voltage dI / dt which is generated when opening or joining one after another with time. When the induced voltage is suppressed, electromagnetic noise that can be generated from each electrical contact can be reduced. It is also possible to prevent arc discharge that can be generated secondarily by the induced voltage.

本発明の第３の側面によると他の電気接点装置が提供される。この電気接点装置は、相互に並列に接続する複数の枝路ユニットを備え、複数の枝路ユニットの各々は、機械的に開閉する第１接点部および第２接点部よりなり且つ当該枝路ユニットを放電電流が流れるのを阻止するための接触抵抗を有する、電気接点を含むことを特徴とする。このような構成の電気接点装置においては、接点におけるアーク放電の発生を適切に抑制することができる。   According to a third aspect of the present invention, another electrical contact device is provided. The electrical contact device includes a plurality of branch units connected in parallel to each other, and each of the plurality of branch units includes a first contact part and a second contact part that mechanically open and close, and the branch unit. Including an electrical contact having a contact resistance for preventing a discharge current from flowing therethrough. In the electrical contact device having such a configuration, occurrence of arc discharge at the contact can be appropriately suppressed.

図３は、本発明の第３の側面に係る電気接点装置における回路構成を表す。図３の回路図においては、一対の接点Ｃ１，Ｃ２よりなる電気接点であるスイッチＳｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，Ｎ）が、単一の枝路ユニットに含まれている。外部接続用の端子Ｅ１，Ｅ２の間において、複数の枝路ユニットは並列に配されている。スイッチＳｉを構成する電気接点は、接触抵抗Ｒｃｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，Ｎ）を有し、当該Ｒｃｉは、枝路ユニットを放電電流が流れるのを阻止するほどに大きな抵抗である。放電電流とは、接点間にアーク放電を生じさせる程に大きな電流をいう。   FIG. 3 shows a circuit configuration of the electrical contact device according to the third aspect of the present invention. In the circuit diagram of FIG. 3, a switch Si (i = 1, 2, 3,..., N), which is an electrical contact made up of a pair of contacts C1, C2, is included in a single branch unit. . A plurality of branch units are arranged in parallel between the terminals E1 and E2 for external connection. The electrical contact constituting the switch Si has a contact resistance Rci (i = 1, 2, 3,..., N), and the Rci is large enough to prevent the discharge current from flowing through the branch unit. Resistance. The discharge current means a current large enough to cause an arc discharge between the contacts.

端子Ｅ１，Ｅ２の間に所定の定電圧を印加すると、相互に並列な複数の枝路ユニットには、全て同一の定電圧が印加される。各枝路ユニットに着目すると、印加電圧が一定である場合、スイッチＳｉの閉状態においては、Ｒｃｉに応じた電流が枝路ユニットを通過することとなる。本発明の第２の側面においては、Ｒｃｉが充分に大きな抵抗を有するので、各枝路ユニットには、アーク放電を誘発させるような大きな電流は流れない。すなわち、各枝路ユニットには、最小放電電流未満の電流が流れる。本装置において安定したスイッチング特性を得るという観点からは、各電気接点のＲｃｉについて、理想的には全て同一に設定される。   When a predetermined constant voltage is applied between the terminals E1 and E2, the same constant voltage is applied to a plurality of branch units parallel to each other. Focusing on each branch unit, when the applied voltage is constant, the current corresponding to Rci passes through the branch unit in the closed state of the switch Si. In the second aspect of the present invention, since Rci has a sufficiently large resistance, a large current that induces arc discharge does not flow through each branch unit. That is, a current less than the minimum discharge current flows through each branch unit. From the viewpoint of obtaining stable switching characteristics in this device, ideally all Rci of each electrical contact is set to be the same.

また、全てのスイッチＳｉをオンとすると、各枝路ユニットの抵抗ないし電気接点の接触抵抗Ｒｃｉ、および、枝路ユニット数に応じた電流が本電気接点装置を通過することとなる。通過電流は、枝路ユニット数を増加させるほど増大する。したがって、各枝路ユニットを最小放電電流未満の電流が通過する条件下においても、枝路ユニット数を適宜設定することにより、全てのスイッチＳｉがオンの状態にある本電気接点装置に対して所望の大電流を通過させることができる。全てのスイッチＳｉを同時的にオフの状態とすることにより、当該大電流は遮断される。   When all the switches Si are turned on, the current corresponding to the resistance of each branch unit or the contact resistance Rci of the electrical contact and the number of branch units passes through the electrical contact device. The passing current increases as the number of branch units increases. Therefore, it is desirable for the electrical contact device in which all the switches Si are turned on by appropriately setting the number of branch units even under a condition where a current less than the minimum discharge current passes through each branch unit. Large current can be passed through. By simultaneously turning off all the switches Si, the large current is cut off.

このように、本発明の第３の側面に係る電気接点装置においては、各枝路ユニットにおいて、電気接点とは別に抵抗体部を設けなくとも、電気接点自体の接触抵抗を充分に大きく設定することにより、枝路ユニットを通過する電流を最小放電電流未満とすることができ、これとともに、相互に並列な多数の枝路ユニットを設けて当該多数の枝路ユニットによる並列回路の総抵抗を小さく設定することにより、当該並列回路に対して所望の大電流を通過させることができる。したがって、本発明の第３の側面によっても、第１の側面に関して上述したのと同様に、接点におけるアーク放電の発生を適切に抑制することができる。   Thus, in the electrical contact device according to the third aspect of the present invention, in each branch unit, the contact resistance of the electrical contact itself is set to be sufficiently large without providing a resistor portion separately from the electrical contact. As a result, the current passing through the branch unit can be made less than the minimum discharge current, and at the same time, a large number of branch units parallel to each other are provided to reduce the total resistance of the parallel circuit by the multiple branch units. By setting, a desired large current can be passed through the parallel circuit. Therefore, according to the third aspect of the present invention, it is possible to appropriately suppress the occurrence of arc discharge at the contact, as described above with respect to the first aspect.

本発明の第３の側面において、本電気接点装置に対する印加電圧の最大値をＶmaxとし、且つ、複数の枝路ユニットに含まれる複数の電気接点の各々における最小放電電流値をＩminとする場合に、好ましくは、複数の枝路ユニットに含まれる複数の電気接点の各々の抵抗値Ｒｃは、Ｒｃ＞Ｖmax／Ｉminを満たす。また、本電気接点装置に対する印加電圧の最大値をＶmaxとし、複数の枝路ユニットに含まれる複数の電気接点の各々における最小放電電流値をＩminとし、且つ、本電気接点装置の全体抵抗をＲｓとする場合には、好ましくは、枝路ユニットの配設数Ｎは、Ｎ＞Ｖmax／（Ｒｓ・Ｉmin）を満たす。これら２つの関係式は、以下のように導出される。   In the third aspect of the present invention, when the maximum value of the voltage applied to the electrical contact device is Vmax and the minimum discharge current value at each of the plurality of electrical contacts included in the plurality of branch units is Imin. Preferably, the resistance value Rc of each of the plurality of electrical contacts included in the plurality of branch unit satisfies Rc> Vmax / Imin. Further, the maximum value of the voltage applied to the electrical contact device is Vmax, the minimum discharge current value at each of the plurality of electrical contacts included in the plurality of branch units is Imin, and the overall resistance of the electrical contact device is Rs. In this case, preferably, the number N of branch unit arrangements satisfies N> Vmax / (Rs · Imin). These two relational expressions are derived as follows.

本発明の第３の側面において、相互に並列に接続された複数の電気接点の数をＮ（Ｎ＞３）とし、且つ、１個の電気接点における接触抵抗を全て同一のＲｃとすると、Ｎ個の電気接点が実質的に同時に開閉する電気接点装置における、当該装置の接触抵抗Ｒｓは、下記式（１２）で表される。本発明に係る電気接点装置の場合、Ｒｓは、装置の内部抵抗に相当し、全ての電気接点が閉状態にあるときの装置の全体抵抗であって、個々の接点の接触抵抗ではない。   In the third aspect of the present invention, when the number of a plurality of electrical contacts connected in parallel to each other is N (N> 3) and all the contact resistances in one electrical contact are the same Rc, N In the electrical contact device in which the electrical contacts are opened and closed substantially simultaneously, the contact resistance Rs of the device is expressed by the following formula (12). In the case of the electrical contact device according to the present invention, Rs corresponds to the internal resistance of the device, and is the overall resistance of the device when all the electrical contacts are in the closed state, not the contact resistance of the individual contacts.

Figure 2008140784
Figure 2008140784

電気接点装置全体でアーク放電が起こらないような条件を調べるには、第２の側面に関して上述したように、１個の接点のみが開閉しても放電が起こらない条件を調べればよい。   In order to investigate the condition that does not cause arc discharge in the entire electric contact device, as described above with respect to the second aspect, it is only necessary to examine the condition that does not cause discharge even when only one contact is opened or closed.

図４は、本発明の第３の側面に係る電気接点装置を実際に動作させるときの回路図を表す。電源の電圧（ＤＣまたはＡＣ）をＶinとする。また、電源側の入力インピーダンスをＲinとし、出力側の負荷のインピーダンスをＲoutとする。ＲinおよびＲoutは、動作対象に応じて大きく異なり得るが、少なくとも装置の接触抵抗Ｒｓよりも充分に大きな値（例えば１０Ω以上）を有することが多い。装置全体に流れる電流Ｉは、下記式（１３）により表される。   FIG. 4 shows a circuit diagram when the electrical contact device according to the third aspect of the present invention is actually operated. The voltage (DC or AC) of the power supply is Vin. Further, the input impedance on the power supply side is Rin, and the impedance of the output load is Rout. Rin and Rout may vary greatly depending on the operation target, but often have a value (for example, 10Ω or more) sufficiently larger than at least the contact resistance Rs of the device. The current I flowing through the entire device is expressed by the following formula (13).

Figure 2008140784
Figure 2008140784

第２の側面に係る電気接点装置に関して式（３）に基づいて式（９）を導出したのと同様にして、第３の側面に係る電気接点装置に関して式（１３）から下記式（１４）を導出することができる。式（１４）を導出する過程においては、式（４）〜式（８）におけるＲｂがＲｃに置換された関係式が得られる。   The equation (9) is derived from the equation (13) with respect to the electric contact device according to the third aspect in the same manner as the equation (9) is derived based on the equation (3) with respect to the electric contact device according to the second aspect. Can be derived. In the process of deriving Expression (14), a relational expression in which Rb in Expression (4) to Expression (8) is substituted with Rc is obtained.

Figure 2008140784
Figure 2008140784

式（１４）が成立すれば、図４におけるＲinおよびＲoutの値にかかわらず、本電気接点装置においてアーク放電は充分に抑制されるか発生しない。最小放電電流Ｉmin未満におけるアーク放電発生確率が０％であるようなＩminを採用する場合に式（１４）が成立すれば、図４におけるＲinおよびＲoutの値にかかわらず、本電気接点装置においてアーク放電は発生しない。   If Expression (14) is satisfied, arc discharge is sufficiently suppressed or does not occur in the electrical contact device regardless of the values of Rin and Rout in FIG. If the formula (14) is satisfied when Imin is employed such that the arc discharge occurrence probability is less than 0% when the discharge current is less than the minimum discharge current Imin, the arc is generated in the electrical contact device regardless of the values of Rin and Rout in FIG. There is no discharge.

式（１４）からは下記式（１５）が得られる。式（１５）は、アーク放電を抑制ないし防止するために要する各電気接点の接触抵抗の大きさＲｃが、最大印加電圧（例えば装置の仕様値としての最大接点電圧）Ｖmaxと、採用する接点材料から決まる最小放電電流Ｉminとから、実質的に定まることを意味する。   The following formula (15) is obtained from the formula (14). Equation (15) shows that the contact resistance magnitude Rc required for suppressing or preventing arc discharge is the maximum applied voltage (for example, the maximum contact voltage as the device specification value) Vmax and the contact material to be used. It means that it is substantially determined from the minimum discharge current Imin determined by

Figure 2008140784
Figure 2008140784

また、式（１５）に式（１２）を代入することによって、下記式（１６）が導かれる。式（１６）は、並列に接続すべき電気接点の数Ｎについて、アーク放電抑制の観点からどの程度にしたらよいかを示唆する。式（１６）は式（１１）と同一である。   Moreover, the following formula (16) is derived by substituting the formula (12) into the formula (15). Equation (16) suggests how many N electrical contacts should be connected in parallel from the viewpoint of suppressing arc discharge. Expression (16) is the same as Expression (11).

Figure 2008140784
Figure 2008140784

従来の電気接点では、接点間に発生したアーク放電を消すために、電気接点の開離動作において長い接点間距離を実現していた。しかしながら、本発明の第３の側面によると、式（１５）および式（１６）を満たすように設計することによって、そもそも放電を生じさせなくすることができるので、開状態の接点間距離を従来の電気接点装置のそれよりも大幅に短くすることが可能である。また、各枝路を流れる電流が小さいので、電気接点の開離時において、接点間の電流の集中による発熱で発生するブリッジ現象も大幅に低減される。   In the conventional electrical contact, in order to extinguish the arc discharge generated between the contacts, a long distance between the contacts has been realized in the opening operation of the electrical contacts. However, according to the third aspect of the present invention, by designing so as to satisfy the expressions (15) and (16), it is possible to prevent the discharge from occurring in the first place, so that the distance between the contacts in the open state is conventionally increased. It is possible to significantly shorten the electrical contact device. In addition, since the current flowing through each branch is small, the bridge phenomenon caused by heat generation due to the concentration of current between the contacts when the electrical contacts are opened is greatly reduced.

本発明の第４の側面によると他の電気接点装置が提供される。この電気接点装置は、第１面およびこれとは反対の第２面を有するベース部と、当該ベース部の第１面上に設けられ且つ第１接点部を各々が突端に有する、複数の突部と、第１面に対向して配設され且つ複数の突部の突端が当接可能な複数の第２接点部を含む、平面電極部とを備え、ベース部および突部は、材料基板から一体的に成形されていることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, another electrical contact device is provided. The electrical contact device includes a base portion having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and a plurality of protrusions provided on the first surface of the base portion and each having the first contact portion at a protrusion end. And a planar electrode portion including a plurality of second contact portions disposed opposite to the first surface and capable of contacting the protruding ends of the plurality of protrusions, wherein the base portion and the protrusions are made of a material substrate. It is characterized by being integrally molded from

このような構成の電気接点装置においては、各々が第１および第２接点部からなる複数の電気接点が相互に並列に接続している。したがって、各電気接点に対して直列に所定の抵抗を配することにより、図１に示す回路構成を有する電気接点装置を構成することができる。また、各電気接点において所定の接触抵抗を設定することにより、図３に示す回路構成を有する電気接点装置を構成することもできる。これらの場合、本発明の第４の側面によっても、第１の側面に関して上述したのと同様の効果が奏される。また、材料基板から一体的に成形されたベース部および突部は、マイクロマシニング技術を利用すると得ることができ、当該マイクロマシニング技術を利用すると、特に多数の電気接点を内在する電気接点装置の製造において、効率化を図ることができる。   In the electrical contact device having such a configuration, a plurality of electrical contacts each composed of a first contact portion and a second contact portion are connected in parallel to each other. Therefore, an electrical contact device having the circuit configuration shown in FIG. 1 can be configured by arranging a predetermined resistance in series with each electrical contact. In addition, an electrical contact device having the circuit configuration shown in FIG. 3 can be configured by setting a predetermined contact resistance at each electrical contact. In these cases, the fourth aspect of the present invention also provides the same effects as described above with respect to the first aspect. In addition, the base part and the protrusions that are integrally formed from the material substrate can be obtained by using a micromachining technique. When the micromachining technique is used, manufacturing of an electric contact device having a large number of electric contacts in particular is possible. In this case, efficiency can be improved.

本発明の第５の側面によると他の電気接点装置が提供される。この電気接点装置は、第１面およびこれとは反対の第２面を有するベース部と、当該ベース部の第１面上に設けられ且つ第１接点部を各々が突端に有する、複数の突部と、第１面に対向して配設され且つ複数の突部の突端が当接可能な複数の第２接点部を含む、平面電極部とを備え、ベース部は、第１接点部および第２接点部よりなる電気接点ごとに、当該電気接点の閉状態において第１接点部および第２接点部の間に生ずる接触抗力を吸収するための可撓構造を有することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, another electrical contact device is provided. The electrical contact device includes a base portion having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and a plurality of protrusions provided on the first surface of the base portion and each having the first contact portion at a protrusion end. And a planar electrode portion including a plurality of second contact portions disposed opposite to the first surface and capable of abutting the protruding ends of the plurality of protrusions, wherein the base portion includes the first contact portion and Each of the electrical contacts including the second contact portion has a flexible structure for absorbing contact drag generated between the first contact portion and the second contact portion in a closed state of the electrical contact.

このような構成の電気接点装置においては、各々が第１および第２接点部からなる複数の電気接点が相互に並列に接続している。したがって、各電気接点に対して直列に所定の抵抗を配することにより、図１に示す回路構成を有する電気接点装置を構成することができる。また、各電気接点において所定の接触抵抗を設定することにより、図３に示す回路構成を有する電気接点装置を構成することもできる。これらの場合、本発明の第５の側面によっても、第１の側面に関して上述したのと同様の効果が奏される。また、ベース部において電気接点ごとに設けられている可撓構造は、ベース部および平面電極部を相対的に接近させて全ての突部の突端を平面電極部に良好に当接させるうえで好適である。   In the electrical contact device having such a configuration, a plurality of electrical contacts each composed of a first contact portion and a second contact portion are connected in parallel to each other. Therefore, an electrical contact device having the circuit configuration shown in FIG. 1 can be configured by arranging a predetermined resistance in series with each electrical contact. In addition, an electrical contact device having the circuit configuration shown in FIG. 3 can be configured by setting a predetermined contact resistance at each electrical contact. In these cases, the fifth aspect of the present invention also provides the same effects as described above with respect to the first aspect. Further, the flexible structure provided for each electrical contact in the base portion is suitable for bringing the base portion and the flat electrode portion relatively close to each other so that the protruding ends of all the protruding portions are in good contact with the flat electrode portion. It is.

本発明の第５の側面において、好ましくは、ベース部は、可撓構造として両固定梁部を有し、突部は当該両固定梁部上に設けられている。或は、好ましくは、ベース部は、可撓構造として片固定梁部を有し、突部は当該片固定梁部上に設けられている。   In the fifth aspect of the present invention, preferably, the base portion has both fixed beam portions as a flexible structure, and the protrusion is provided on the both fixed beam portions. Alternatively, preferably, the base portion has a single fixed beam portion as a flexible structure, and the protrusion is provided on the single fixed beam portion.

本発明の第２から第５の側面において、好ましくは、第１接点部および／または第２接点部は、Ｔａ，Ｗ，Ｃ，Ｍｏから選択される金属元素を含む金属、酸化物、または窒化物よりなる。Ｔａ，Ｗ，Ｃ，Ｍｏから選択される金属元素を含む金属、酸化物、または窒化物は、電気接点を構成するのに適した高い融点や沸点を有する傾向にある。また、好ましくは、第１接点部および／または第２接点部は、３０００℃以上の融点を有する材料よりなる。   In the second to fifth aspects of the present invention, preferably, the first contact portion and / or the second contact portion is a metal, oxide, or nitride containing a metal element selected from Ta, W, C, and Mo. It consists of things. A metal, oxide, or nitride containing a metal element selected from Ta, W, C, and Mo tends to have a high melting point and boiling point suitable for constituting an electrical contact. Preferably, the first contact portion and / or the second contact portion is made of a material having a melting point of 3000 ° C. or higher.

電気接点の技術の分野においては、従来、接触抵抗を下げることが電気接点の必須事項と考えられてきた。そのため、接点を構成するための金属材料としては、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔなどの、導電性の高い金属やその合金が多用されてきた。しかしながら、本発明の構成においては、枝路ごとに、ある程度の直列抵抗を必要とするので、抵抗が高いために接点材料としては実用的でなかった金属材料からも接点材料の選択が可能である。したがって、本発明においては、高抵抗であっても融点や沸点の高い材料を、接点材料として使用することができる。融点や沸点の高い材料により接点を形成すると、溶融や蒸発による接点構成材料の消耗および転移が抑制されて、接点の劣化を適切に防止することができる。   In the field of electrical contact technology, conventionally, lowering contact resistance has been considered an indispensable matter for electrical contacts. Therefore, as a metal material for constituting the contact, a highly conductive metal such as Cu, Au, Ag, Pd, Pt or an alloy thereof has been frequently used. However, in the configuration of the present invention, since a certain series resistance is required for each branch, the contact material can be selected from a metal material that is not practical as a contact material because of its high resistance. . Therefore, in the present invention, a material having a high melting point and boiling point can be used as the contact material even if it has a high resistance. When the contact is formed of a material having a high melting point or boiling point, consumption and transfer of the contact constituent material due to melting and evaporation are suppressed, and deterioration of the contact can be appropriately prevented.

本発明に係る電気接点装置が上述のベース部および平面電極部を有する場合には、当該電気接点装置は、好ましくは、ベース部および平面電極部が許容最小距離未満に接近するのを阻止するための、絶縁材料よりなるストッパを更に備える。このような構成によると、ベース部および平面電極部が許容最小距離未満に過度に接近することを適切に阻止することができる。例えば、ベース部が上述の可撓構造を有する場合、ベース部および平面電極部が許容最小距離未満に接近することにより突部が過度に押動されて、当該可撓構造が破損するのを防止することが可能である。   When the electrical contact device according to the present invention has the above-described base portion and planar electrode portion, the electrical contact device preferably prevents the base portion and planar electrode portion from approaching less than the allowable minimum distance. And a stopper made of an insulating material. According to such a structure, it can prevent appropriately that a base part and a plane electrode part approach too much less than allowable minimum distance. For example, when the base portion has the above-described flexible structure, the protrusion is excessively pushed by the base portion and the flat electrode portion approaching less than the allowable minimum distance to prevent the flexible structure from being damaged. Is possible.

好ましくは、ベース部および突部はシリコン材料よりなり、導体膜ベース部および導体膜突部における少なくとも抵抗体部には、不純物がドープされている。ベース部および突部は、例えばマイクロマシニング技術などによりシリコン基板から成形することができる。この場合、ベース部および突部の内部に対して、必要に応じてＰ，Ａｓ，Ｂなどの不純物をドープすることにより、抵抗体部が形成される箇所における抵抗値を上昇または低下させ、その結果、所望の抵抗値を有する抵抗体部を形成することができる。   Preferably, the base portion and the protrusion are made of a silicon material, and at least the resistor portion in the conductor film base portion and the conductor film protrusion is doped with impurities. The base portion and the protrusion can be formed from a silicon substrate by, for example, a micromachining technique. In this case, by doping impurities such as P, As, B and the like inside the base portion and the protrusion as necessary, the resistance value at the portion where the resistor portion is formed is increased or decreased, As a result, a resistor portion having a desired resistance value can be formed.

本発明の第６の側面によると、固定部と、当該固定部に固定されている梁部と、当該梁部上に設けられている突部とを含む構造体を備える電気接点装置の製造方法が提供される。この製造方法は、第１層、第２層、および、当該第１層および第２層の間の中間層による積層構造を有する材料基板における第１層に対して、突部形成用の第１マスクパターンを介してエッチング処理を行なうことによって、第１層において突部を形成する第１エッチング工程と、梁部形成用であって突部を覆う第２マスクパターンを介して、第１層に対して中間層に至るまでエッチング処理を行うことによって、第１層において梁部を形成する第２エッチング工程と、中間層の一部をエッチング除去することによって、第２層と梁部との間に空隙を形成する第３エッチング工程と、を含むことを特徴とする。このような方法は、マイクロマシニング技術において、本発明の第１から第５の側面に係る電気接点装置を製造するうえで好適である。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an electrical contact device comprising a structure including a fixed portion, a beam portion fixed to the fixed portion, and a protrusion provided on the beam portion. Is provided. In this manufacturing method, the first layer for forming the protrusions is formed on the first layer in the material substrate having the laminated structure of the first layer, the second layer, and the intermediate layer between the first layer and the second layer. An etching process is performed through the mask pattern to form a protrusion on the first layer, and a first mask is formed on the first layer through the second mask pattern for forming the beam and covering the protrusion. On the other hand, by performing an etching process up to the intermediate layer, a second etching step for forming a beam portion in the first layer, and by removing a part of the intermediate layer by etching, a gap between the second layer and the beam portion is obtained. And a third etching step for forming voids. Such a method is suitable for manufacturing the electrical contact device according to the first to fifth aspects of the present invention in the micromachining technology.

この製造方法は、好ましくは、第３エッチング工程の後に第１層の側から材料基板に対して導体膜を形成する工程と、固定部における導体膜上に配線用の第３マスクパターンを形成する工程と、第３マスクパターンを介して導体膜をパターニングすることによって配線を形成する工程と、を更に含む。或は、この製造方法は、好ましくは、第１エッチング工程の後に第１層の側から材料基板に対して導体膜を形成する工程と、第１層から第１マスクパターンを除去する工程と、を更に含む。このようにして、梁部および突部と電気的に接続する配線を形成することができる。   Preferably, in this manufacturing method, a conductive film is formed on the material substrate from the first layer side after the third etching step, and a third mask pattern for wiring is formed on the conductive film in the fixed portion. The method further includes a step of forming a wiring by patterning the conductor film through the third mask pattern. Alternatively, the manufacturing method preferably includes a step of forming a conductive film on the material substrate from the first layer side after the first etching step, and a step of removing the first mask pattern from the first layer. Is further included. In this way, a wiring that is electrically connected to the beam portion and the protrusion can be formed.

好ましくは、第１エッチング工程にけるエッチング処理は、等方性エッチングである。このような構成は、先細り状の突部を形成するうえで好適である。   Preferably, the etching process in the first etching step is isotropic etching. Such a configuration is suitable for forming a tapered protrusion.

好ましくは、第１層および第２層はシリコン材料よりなり、中間層は酸化シリコンよりなる。シリコン材料とは、例えば、単結晶シリコン、ポリシリコン、および、これらに不純物をドープしたものである。これらシリコン材料は、酸化シリコンとは異なるエッチング特性を有する。したがって、本構成によると、第１エッチング工程の際に中間層が不当にエッチングされること、並びに、第２エッチング工程の際に第２層が不当にエッチングされることを、適切に防止することができる。   Preferably, the first layer and the second layer are made of a silicon material, and the intermediate layer is made of silicon oxide. The silicon material is, for example, single crystal silicon, polysilicon, and those doped with impurities. These silicon materials have different etching characteristics from silicon oxide. Therefore, according to this configuration, it is possible to appropriately prevent the intermediate layer from being illegally etched during the first etching step and the second layer from being illegally etched during the second etching step. Can do.

図５および図６は、本発明の第１の実施形態に係る電気接点装置Ｘ１を表す。電気接点装置Ｘ１は、第１接触子１０および第２接触子２０を備える。第１接触子１０は、ベース部１１と、複数の突部１２と、平面電極１３とを有する。ベース部１１は、所定の導電性を有する例えばシリコン材料よりなる。複数の突部１２は、ベース部１１における同一面側に所定の配置で設けられている。突部１２の配設個数は、例えば１００個〜１０万個である。各突部１２は、例えば円錐形状や角錐形状を有し、ベース部１１と一体であってベース部１１と同一材料よりなる。突部１２、および、ベース部１１において突部１２に連続する箇所の厚み方向の全体は、必要に応じて不純物によりドープされている。これにより、ベース部１１および突部１２の内部にて、所望の抵抗値を有する抵抗体部が形成されている。当該不純物としては、例えばＰ，Ａｓ，Ｂを採用することができる。ベース部１１からの突部１２の高さは例えば１〜３００μｍであり、錐形状の底面に関する長さ（円錐の場合は底面の直径、角錐の場合は底面の一辺の長さ）は、例えば１〜３００μｍである。突部１２の高さおよび底面長さは同程度であるのが好ましい。また、突部１２の表面は、高融点かつ高沸点の金属でコーティングされていてもよい。そのような金属としては、ＷやＭｏを採用することができる。   5 and 6 show the electrical contact device X1 according to the first embodiment of the present invention. The electrical contact device X1 includes a first contactor 10 and a second contactor 20. The first contactor 10 includes a base portion 11, a plurality of protrusions 12, and a planar electrode 13. The base portion 11 is made of, for example, a silicon material having predetermined conductivity. The plurality of protrusions 12 are provided in a predetermined arrangement on the same surface side of the base portion 11. The number of the protrusions 12 is, for example, 100 to 100,000. Each protrusion 12 has, for example, a conical shape or a pyramid shape, is integral with the base portion 11, and is made of the same material as the base portion 11. The protrusion 12 and the entire thickness direction of the base portion 11 in a portion continuing to the protrusion 12 are doped with impurities as necessary. As a result, a resistor portion having a desired resistance value is formed inside the base portion 11 and the protruding portion 12. For example, P, As, or B can be employed as the impurity. The height of the protrusion 12 from the base portion 11 is, for example, 1 to 300 μm, and the length related to the cone-shaped bottom surface (the diameter of the bottom surface in the case of a cone, the length of one side of the bottom surface in the case of a pyramid) is, for example, 1 ˜300 μm. It is preferable that the height of the protrusion 12 and the length of the bottom surface are approximately the same. Further, the surface of the protrusion 12 may be coated with a metal having a high melting point and a high boiling point. As such a metal, W or Mo can be adopted.

第２接触子２０は、基板２１および共通平面電極２２を有する。基板２１は、例えばシリコン基板である。共通平面電極２２は、好ましくは、ＷやＭｏなどの高融点かつ高沸点の金属よりなる。第１接触子１０において充分に放電防止対策がとられている場合には、共通平面電極２２は、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔからなる群より選択される低抵抗な金属、或は、これらからなる合金により構成してもよい。また、本発明においては、このような構成に代えて、第２接触子２０は、共通平面電極２２に関して上掲した金属により全体が構成されていてもよい。   The second contact 20 has a substrate 21 and a common plane electrode 22. The substrate 21 is, for example, a silicon substrate. The common planar electrode 22 is preferably made of a metal having a high melting point and a high boiling point such as W or Mo. When the first contactor 10 has sufficient discharge prevention measures, the common plane electrode 22 is a low-resistance metal selected from the group consisting of Cu, Au, Ag, Pd, and Pt, or You may comprise with the alloy which consists of these. Further, in the present invention, instead of such a configuration, the second contactor 20 may be entirely composed of the metal listed above with respect to the common planar electrode 22.

第１接触子１０および第２接触子２０は、図５に示すような離隔状態（開状態）、または、図６に示す閉状態ないし接触状態（閉状態）をとり得るように、相対動可能に構成されている。接触状態においては、全ての突部１２が共通平面電極２２に当接している。第１接触子１０および第２接触子２０の相対動作は、本実施形態では、固定された第２接触子２０に対して第１接触子１０を駆動することにより達成される。本発明では、これに代えて、固定された第１接触子１０に対して第２接触子２０を駆動することにより相対動作を達成してもよいし、第１接触子１０および第２接触子２０の双方を駆動することにより相対動作を達成してもよい。第１接触子１０および／または第２接触子の駆動手段としては、従来のリレーにおいて可動部の駆動手段として採用されている、例えば電磁石を用いたアクチュエータを、採用することができる。   The first contactor 10 and the second contactor 20 can be moved relative to each other so as to be in a separated state (open state) as shown in FIG. 5 or a closed state or a contact state (closed state) shown in FIG. It is configured. In the contact state, all the protrusions 12 are in contact with the common plane electrode 22. In the present embodiment, the relative movement of the first contact 10 and the second contact 20 is achieved by driving the first contact 10 with respect to the fixed second contact 20. In the present invention, instead of this, relative movement may be achieved by driving the second contact 20 with respect to the fixed first contact 10, or the first contact 10 and the second contact. Relative motion may be achieved by driving both 20. As a driving means for the first contactor 10 and / or the second contactor, for example, an actuator using an electromagnet, which is employed as a driving means for the movable part in a conventional relay, can be employed.

このような構成を有する電気接点装置Ｘ１においては、図１に示す回路が形成されている。具体的には、第１接触子１０の突部１２の先端は、図１に示す回路図における第１接点部Ｃ１に相当し、共通平面電極２２において突部１２が当接する箇所は、第２接点部Ｃ２に相当する。平面電極１３は端子Ｅ１に相当する。突部１２の先端から平面電極１３に至るシリコン材料部は、抵抗Ｒｂｉに相当する。共通平面電極２２は、電気的には端子Ｅ２にも相当する。各抵抗Ｒｂｉについては、ベース部１１の厚み、突部１２のサイズおよび形状、並びに、ベース部１１および突部１２の構成材料および不純物のドープの態様を、適宜変更することによって所望の値に設定することができる。ベース部１１および突部１２の構成材料としてシリコン材料を採用する本実施形態では、当該抵抗Ｒｂｉについて、例えば１０〜１００ｋΩ程度に設定可能である。また、電気接点装置Ｘ１では、上記式（１０）および式（１１）を満たす範囲で、各抵抗Ｒｂｉおよび接点数Ｎが設定されている。式（１０）および式（１１）における最小放電電流Ｉminは、アーク放電発生確率が例えば５０％以下の電流値をいうものとする。ただし、最小放電電流Ｉminの値は、電気接点装置Ｘ１の用途に応じて設定するものとする。最小放電電流Ｉminのこのような設定に関しては、他の実施形態においても同様である。   In the electrical contact device X1 having such a configuration, the circuit shown in FIG. 1 is formed. Specifically, the tip of the protrusion 12 of the first contactor 10 corresponds to the first contact portion C1 in the circuit diagram shown in FIG. It corresponds to the contact part C2. The planar electrode 13 corresponds to the terminal E1. The silicon material portion from the tip of the protrusion 12 to the planar electrode 13 corresponds to the resistance Rbi. The common plane electrode 22 electrically corresponds to the terminal E2. About each resistance Rbi, the thickness of the base part 11, the size and shape of the protrusion 12, and the constituent material of the base part 11 and the protrusion 12 and the aspect of doping of impurities are set to desired values by changing as appropriate. can do. In the present embodiment in which a silicon material is used as the constituent material of the base portion 11 and the protrusion 12, the resistance Rbi can be set to about 10 to 100 kΩ, for example. In the electrical contact device X1, each resistance Rbi and the number N of contacts are set within a range that satisfies the above formulas (10) and (11). The minimum discharge current Imin in the equations (10) and (11) refers to a current value with an arc discharge occurrence probability of 50% or less, for example. However, the value of the minimum discharge current Imin is set according to the application of the electrical contact device X1. Such setting of the minimum discharge current Imin is the same in the other embodiments.

このような構成を有する電気接点装置Ｘ１において、第１接触子１０をアクチュエータにより駆動して図６に示すような接触状態とすると、各突部１２は共通平面電極２２に当接し、全ての電気接点は閉状態となる。このとき、平面電極１３および共通平面電極２２の間に電圧が印加されていれば、所望の電流が当該電気接点装置Ｘ１を通過することとなる。その後、第１接触子１０をアクチュエータにより駆動して図５に示すような離隔状態とすると、各突部１２は共通平面電極２２から離隔して、全ての電気接点は開状態となる。これにより、それまで電気接点装置Ｘ１を通過していた電流は遮断されることとなる。   In the electrical contact device X1 having such a configuration, when the first contactor 10 is driven by an actuator to be in a contact state as shown in FIG. 6, each protrusion 12 abuts against the common plane electrode 22, and all electrical The contact is closed. At this time, if a voltage is applied between the planar electrode 13 and the common planar electrode 22, a desired current passes through the electrical contact device X1. After that, when the first contactor 10 is driven by the actuator to be in the separated state as shown in FIG. 5, each protrusion 12 is separated from the common plane electrode 22, and all the electrical contacts are opened. As a result, the current that has been passing through the electrical contact device X1 is interrupted.

第１接触子１０および第２接触子２０の離反動作の際、電気接点におけるアーク放電は、防止ないし充分に抑制される。電気接点装置Ｘ１は、図１に示す回路構成を有し、上記式（１０）および式（１１）を満たす範囲で各抵抗Ｒｂｉおよび接点数Ｎが設定されているからである。アーク放電が防止ないし充分に抑制されるので、電気接点装置Ｘ１の備える各電気接点を構成する接点材料の消耗および転移は抑制される。したがって、電気接点装置Ｘ１は、信頼性の高いスイッチング操作を達成することができ、且つ、長寿命を有する。   When the first contactor 10 and the second contactor 20 are separated from each other, arc discharge at the electrical contact is prevented or sufficiently suppressed. This is because the electrical contact device X1 has the circuit configuration shown in FIG. 1, and each resistor Rbi and the number N of contacts are set within a range that satisfies the above equations (10) and (11). Since arc discharge is prevented or sufficiently suppressed, consumption and transfer of contact materials constituting each electrical contact included in the electrical contact device X1 are suppressed. Therefore, the electrical contact device X1 can achieve a highly reliable switching operation and has a long life.

図７は、第１接触子１０の製造工程を表す。この製造方法は、マイクロマシニング技術によって上述の第１接触子１０を製造するための一手法である。図７においては、部分断面によって、第１接触子１０の形成過程を表す。   FIG. 7 shows a manufacturing process of the first contactor 10. This manufacturing method is one method for manufacturing the first contact 10 described above by micromachining technology. In FIG. 7, the formation process of the 1st contactor 10 is represented by the partial cross section.

第１接触子１０の製造においては、まず、図７（ａ）に示すように、シリコン基板Ｓ１の上に突部形成用のレジストパターン１４を形成する。具体的には、シリコン基板Ｓ１の上に液状のフォトレジストをスピンコーティングにより成膜し、露光および現像を経て、レジストパターン１４を形成する。レジストパターン１４に含まれる各マスクは、形成目的の突部形状に応じて例えば円形または正方形である。フォトレジストとしては、例えば、ＡＺＰ４２１０（クラリアントジャパン製）やＡＺ１５００（クラリアントジャパン製）を使用することができる。後述のレジストパターンについても、このようなフォトレジストの成膜およびその後の露光・現象を経て形成される。   In manufacturing the first contactor 10, first, as shown in FIG. 7A, a resist pattern 14 for forming protrusions is formed on the silicon substrate S1. Specifically, a liquid photoresist is formed on the silicon substrate S1 by spin coating, and a resist pattern 14 is formed through exposure and development. Each mask included in the resist pattern 14 is, for example, a circle or a square depending on the shape of the protrusion to be formed. For example, AZP4210 (manufactured by Clariant Japan) or AZ1500 (manufactured by Clariant Japan) can be used as the photoresist. The resist pattern described later is also formed through such a photoresist film formation and subsequent exposure / phenomenon.

次に、レジストパターン１４をマスクとして、シリコン基板Ｓ１に対して所定の深さまで等方性エッチングを行う。当該エッチングは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により行うことができる。これにより、図７（ｂ）に示すように、ベース部１１およびこれと一体の複数の突部１２が形成される。図の明確化の観点より、ベース部１１および突部１２の境界は、実線で示す。同様に、以降のベース部および突部の境界についても実線で表す。その後、図７（ｃ）に示すように、シリコン基板Ｓ１からレジストパターン１４を剥離する。剥離液としては、ＡＺリムーバ７００（クラリアントジャパン製）を使用することができる。後述のレジストパターンの剥離についても、この剥離液を使用することができる。   Next, isotropic etching is performed on the silicon substrate S1 to a predetermined depth using the resist pattern 14 as a mask. The etching can be performed by reactive ion etching (RIE). Thereby, as shown in FIG.7 (b), the base part 11 and the some protrusion 12 integral with this are formed. From the viewpoint of clarifying the figure, the boundary between the base portion 11 and the protrusion 12 is indicated by a solid line. Similarly, the boundary between the subsequent base portion and the protruding portion is also represented by a solid line. Thereafter, as shown in FIG. 7C, the resist pattern 14 is peeled from the silicon substrate S1. As the remover, AZ remover 700 (manufactured by Clariant Japan) can be used. This stripping solution can also be used for stripping the resist pattern described later.

次に、図７（ｄ）に示すように、シリコン基板Ｓ１における突部形成面とは反対の面に、平面電極１３を形成する。平面電極１３は、所定の金属を蒸着させるか、或は、所定の金属板または金属箔を貼り合わせることにより、形成することができる。   Next, as shown in FIG. 7D, the planar electrode 13 is formed on the surface of the silicon substrate S1 opposite to the protrusion forming surface. The planar electrode 13 can be formed by vapor-depositing a predetermined metal or bonding a predetermined metal plate or metal foil.

以上の工程を経ることにより、ベース部１１およびこれと一体の複数の突部１２を有する第１接触子１０を形成することができる。本発明においては、第１接触子１０について、このような構成とは異なる構造を採用してもよい。例えば、低抵抗金属よりなるベース部１０と、高融点かつ高抵抗な金属よりなってベース部１０に接合された突部１２とにより、第１接触子１０を構成してもよい。この場合、ベース部１０としては、Ｃｕ板を採用するのが好ましい。また、突部１２は、ＷやＭｏから形成されるのが好ましい。   By passing through the above process, the 1st contactor 10 which has the base part 11 and the some protrusion 12 integral with this can be formed. In the present invention, the first contactor 10 may have a structure different from such a configuration. For example, you may comprise the 1st contactor 10 with the base part 10 which consists of a low resistance metal, and the protrusion 12 which was made of a high melting point and high resistance metal, and was joined to the base part 10. In this case, it is preferable to employ a Cu plate as the base portion 10. Moreover, it is preferable that the protrusion 12 is formed from W or Mo.

一方、第２接触子２０は、基板２１に対して所定の金属を蒸着させて共通平面電極２２を形成することによって、作製することができる。或は、第２接触子２０は、基板２１に対して、所定の金属板または金属箔を貼り合わせて共通平面電極２２を形成することによって、作製することができる。   On the other hand, the second contactor 20 can be manufactured by depositing a predetermined metal on the substrate 21 to form the common planar electrode 22. Alternatively, the second contact 20 can be manufactured by forming a common planar electrode 22 by bonding a predetermined metal plate or metal foil to the substrate 21.

図８は、本発明の第２の実施形態に係る電気接点装置Ｘ２の部分斜視図である。電気接点装置Ｘ２は、第１接触子３０および第２接触子２０を備える。第１接触子３０は、ベース部３１と、複数の突部３２と、電極３３とを有する。ベース部３１は、所定の導電性を有する例えばシリコン材料よりなり、複数の梁部３１ａを有する。梁部３１ａの両端は、ベース部３０の他の部位に固定されている。複数の突部３２は、ベース部３１の同一面側において２次元アレイ状に配列されており、各々、梁部３１ａの上に設けられている。各突部３２は、本実施形態では略円錐形状を有し、ベース部３１と一体であってベース部３１と同一材料よりなる。突部３２の表面は、高融点かつ高沸点の金属でコーティングされていてもよい。そのような金属としては、ＷやＭｏを採用することができる。突部３２の配設個数および寸法については、第１の実施形態における突部１２に関して上述したのと同様である。また、第２接触子２０は、第１の実施形態において上述したのと同様である。   FIG. 8 is a partial perspective view of the electrical contact device X2 according to the second embodiment of the present invention. The electrical contact device X <b> 2 includes a first contact 30 and a second contact 20. The first contact 30 has a base portion 31, a plurality of protrusions 32, and an electrode 33. The base portion 31 is made of, for example, a silicon material having predetermined conductivity, and has a plurality of beam portions 31a. Both ends of the beam portion 31 a are fixed to other parts of the base portion 30. The plurality of protrusions 32 are arranged in a two-dimensional array on the same surface side of the base portion 31, and are provided on the beam portion 31a. In the present embodiment, each protrusion 32 has a substantially conical shape, is integral with the base portion 31, and is made of the same material as the base portion 31. The surface of the protrusion 32 may be coated with a metal having a high melting point and a high boiling point. As such a metal, W or Mo can be adopted. The number and dimensions of the protrusions 32 are the same as those described above with respect to the protrusions 12 in the first embodiment. The second contact 20 is the same as that described above in the first embodiment.

第１接触子３０および第２接触子２０は、図８に示すような離隔状態と、全ての突部３２が共通平面電極２２に当接する接触状態とをとり得るように、相対動可能に構成されている。第１接触子３０および第２接触子２０の相対動作は、固定された第２接触子２０に対して第１接触子３０を駆動することにより達成される。或は、第１の実施形態に関して上述したのと同様に、他の相対動作態様を採用してもよい。また、第１接触子３０の駆動手段については、第１の実施形態に関して上述したのと同様である。   The first contactor 30 and the second contactor 20 are configured to be relatively movable so that they can take a separated state as shown in FIG. 8 and a contact state in which all the protrusions 32 abut against the common plane electrode 22. Has been. The relative movement of the first contact 30 and the second contact 20 is achieved by driving the first contact 30 relative to the fixed second contact 20. Alternatively, other relative motion modes may be employed as described above with respect to the first embodiment. Further, the driving means of the first contact 30 is the same as described above with respect to the first embodiment.

このような構成を有する電気接点装置Ｘ２においては、図１に示す回路が形成されている。具体的には、第１接触子３０の突部３２の先端は、図１に示す回路図における第１接点部Ｃ１に相当し、共通平面電極２２において突部３２が当接する箇所は、第２接点部Ｃ２に相当する。電極３３は端子Ｅ１に相当する。突部３２の先端から電極３３に至るシリコン材料部は、抵抗Ｒｂｉに相当する。共通平面電極２２は、電気的には端子Ｅ２にも相当する。各抵抗Ｒｂｉについては、第１の実施形態に関して上述したのと同様に、ベース部３１の厚み、突部３２のサイズおよび形状、並びに、ベース部３１および突部３２の構成材料およびドープの態様を、適宜変更することによって所望の値に設定することができる。また、電気接点装置Ｘ２では、上記式（１０）および式（１１）を満たす範囲で、各抵抗Ｒｂｉおよび接点数Ｎが設定されている。   In the electrical contact device X2 having such a configuration, the circuit shown in FIG. 1 is formed. Specifically, the tip of the protrusion 32 of the first contactor 30 corresponds to the first contact point C1 in the circuit diagram shown in FIG. It corresponds to the contact part C2. The electrode 33 corresponds to the terminal E1. The silicon material portion from the tip of the protrusion 32 to the electrode 33 corresponds to the resistance Rbi. The common plane electrode 22 electrically corresponds to the terminal E2. For each resistor Rbi, as described above with respect to the first embodiment, the thickness of the base portion 31, the size and shape of the protrusion 32, the constituent materials of the base portion 31 and the protrusion 32, and the aspect of the dope The desired value can be set by changing as appropriate. In the electrical contact device X2, each resistance Rbi and the number N of contacts are set within a range that satisfies the above formulas (10) and (11).

このような構成を有する電気接点装置Ｘ２において、第１接触子３０をアクチュエータにより駆動して、接触状態とすると、各突部３２は共通平面電極２２に当接し、全ての電気接点は閉状態となる。このとき、接触状態における突部３２および共通平面電極２２に作用する押圧力は、全ての接点において均一化される。第１接触子３０および第２接触子２０の間に多少の配向歪み（非平行配向）が存在する場合であっても、梁部３１ａは、接触状態において突部３２と共通平面電極２２との間に生じ得る余分な接触抗力を吸収するように撓む。その結果、突部３２と共通平面電極２２と押圧力は均一化され、良好な接触状態が達成される。このような接触状態において、電極３３および共通平面電極２２の間に電圧が印加されていれば、所望の電流が当該電気接点装置Ｘ２を通過することとなる。その後、第１接触子３０をアクチュエータにより駆動して図８に示すような離隔状態とすると、各突部３２は共通平面電極２２から離隔して、全ての電気接点は開状態となる。これにより、それまで電気接点装置Ｘ２を通過していた電流は遮断されることとなる。   In the electrical contact device X2 having such a configuration, when the first contactor 30 is driven by an actuator to be in a contact state, each protrusion 32 abuts on the common plane electrode 22, and all the electrical contacts are in a closed state. Become. At this time, the pressing force acting on the protrusion 32 and the common plane electrode 22 in the contact state is made uniform at all the contacts. Even if there is some orientation distortion (non-parallel orientation) between the first contactor 30 and the second contactor 20, the beam part 31a is in contact with the protrusion 32 and the common plane electrode 22. Deflection to absorb excess contact drag that may occur in between. As a result, the protrusion 32, the common plane electrode 22, and the pressing force are made uniform, and a good contact state is achieved. In such a contact state, if a voltage is applied between the electrode 33 and the common planar electrode 22, a desired current passes through the electrical contact device X2. Thereafter, when the first contactor 30 is driven by the actuator to be in the separated state as shown in FIG. 8, the protrusions 32 are separated from the common plane electrode 22, and all the electrical contacts are opened. As a result, the current that has been passing through the electrical contact device X2 is interrupted.

第１接触子３０および第２接触子２０の離反動作の際、電気接点におけるアーク放電は、防止ないし充分に抑制される。電気接点装置Ｘ２は、図１に示す回路構成を有し、上記式（１０）および式（１１）を満たす範囲で各抵抗Ｒｂｉおよび接点数Ｎが設定されているからである。アーク放電が防止ないし充分に抑制されるので、電気接点装置Ｘ２の備える各電気接点を構成する接点材料の消耗および転移は抑制される。したがって、電気接点装置Ｘ２は、信頼性の高いスイッチング操作を達成することができ、且つ、長寿命を有する。   When the first contact 30 and the second contact 20 are separated from each other, arc discharge at the electrical contact is prevented or sufficiently suppressed. This is because the electrical contact device X2 has the circuit configuration shown in FIG. 1, and each resistor Rbi and the number N of contacts are set within a range that satisfies the above formulas (10) and (11). Since arc discharge is prevented or sufficiently suppressed, consumption and transfer of contact materials constituting each electrical contact included in the electrical contact device X2 are suppressed. Therefore, the electrical contact device X2 can achieve a highly reliable switching operation and has a long life.

図９は、第１接触子３０の製造工程を表す。この製造方法は、マイクロマシニング技術によって上述の第１接触子３０を製造するための一手法である。図９においては、部分断面によって、第１接触子３０の形成過程を表す。当該部分断面は、図８の線ＩＸ−ＩＸに沿った断面である。   FIG. 9 shows a manufacturing process of the first contact 30. This manufacturing method is one method for manufacturing the first contact 30 described above by micromachining technology. In FIG. 9, the formation process of the 1st contactor 30 is represented by the partial cross section. The partial cross section is a cross section taken along line IX-IX in FIG.

第１接触子３０の製造においては、まず、図７（ａ）から図７（ｃ）を参照して第１の実施形態に関して上述したのと同様の工程を経て、図９（ａ）に示す形状にまでシリコン基板Ｓ２を加工する。シリコン基板Ｓ２においては、ベース部３１およびこれと一体の複数の突部３２が形成されている。   In the manufacture of the first contact 30, first, a process similar to that described above with reference to the first embodiment with reference to FIG. 7A to FIG. The silicon substrate S2 is processed to a shape. In the silicon substrate S2, a base portion 31 and a plurality of protrusions 32 integral with the base portion 31 are formed.

次に、図９（ｂ）に示すように、シリコン基板Ｓ２における突部形成面とは反対の面に、電極３３を形成する。具体的には、所定の金属の蒸着により当該反対面に金属膜を形成した後、当該金属膜を所定形状にパターニングすることによって、電極３３を形成することができる。   Next, as shown in FIG. 9B, an electrode 33 is formed on the surface of the silicon substrate S2 opposite to the protrusion forming surface. Specifically, the electrode 33 can be formed by forming a metal film on the opposite surface by vapor deposition of a predetermined metal and then patterning the metal film into a predetermined shape.

次に、図９（ｃ）に示すように、シリコン基板Ｓ２の上に梁部形成用のレジストパターン３４を形成する。レジストパターン３４は、梁部３１ａおよびこれが連続するフレーム部分へと加工される箇所をマスクするためのものであり、複数の開口部を有する。   Next, as shown in FIG. 9C, a resist pattern 34 for forming a beam portion is formed on the silicon substrate S2. The resist pattern 34 is for masking the beam portion 31a and a portion where the beam portion 31a is processed into a continuous frame portion, and has a plurality of openings.

次に、図９（ｄ）に示すように、レジストパターン３４をマスクとして、シリコン基板Ｓ２に対して異方性エッチングを行う。異方性エッチングとしては、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥなどを採用することができる。Ｄｅｅｐ−ＲＩＥでは、エッチングと側壁保護を交互に行うＢｏｓｃｈプロセスにおいて、例えば、ＳＦ6ガスによるエッチングを８秒行い、Ｃ4Ｆ8ガスによる側壁保護を６．５秒行い、ウエハに印加するバイアスは２３Ｗとすることによって、良好な異方性エッチング処理を行うことができる。後述の異方性エッチングについても、この条件のＤｅｅｐ−ＲＩＥを採用することができる。その後、図９（ｅ）に示すように、シリコン基板Ｓ２からレジストパターン３４を剥離する。以上の工程を経ることにより、梁部３１ａを有するベース部３１、および、これと一体の複数の突部３２を具備する第１接触子３０を形成することができる。 Next, as shown in FIG. 9D, anisotropic etching is performed on the silicon substrate S2 using the resist pattern 34 as a mask. As anisotropic etching, Deep-RIE or the like can be employed. In Deep-RIE, in the Bosch process in which etching and sidewall protection are alternately performed, for example, etching with SF 6 gas is performed for 8 seconds, sidewall protection with C 4 F 8 gas is performed for 6.5 seconds, and the bias applied to the wafer is By setting the power to 23 W, a good anisotropic etching process can be performed. Deep-RIE under this condition can also be adopted for anisotropic etching described later. Thereafter, as shown in FIG. 9E, the resist pattern 34 is peeled from the silicon substrate S2. By passing through the above process, the base part 31 which has the beam part 31a, and the 1st contactor 30 which comprises the some protrusion 32 integral with this can be formed.

図１０は、本発明の第３の実施形態に係る電気接点装置Ｘ３の部分断面図である。電気接点装置Ｘ３は、第１接触子４０および第２接触子２０を備える。第１接触子４０は、ベース部４１と、複数の突部４２と、電極４３とを有する。   FIG. 10 is a partial cross-sectional view of an electrical contact device X3 according to the third embodiment of the present invention. The electrical contact device X3 includes a first contact 40 and a second contact 20. The first contactor 40 includes a base portion 41, a plurality of protrusions 42, and an electrode 43.

ベース部４１は、リア部４１ａと、フレーム部４１ｂと、複数の共通固定部４１ｃと、複数の梁部４１ｄとを有する。これらは、後述するように、マイクロマシニング技術により単一の材料基板から一体的に成形されたものである。   The base portion 41 includes a rear portion 41a, a frame portion 41b, a plurality of common fixing portions 41c, and a plurality of beam portions 41d. As will be described later, these are integrally formed from a single material substrate by a micromachining technique.

複数の共通固定部４１ｃは、図１１に示すように、リア部４１ａの上において相互に平行に配されている。梁部４１ｄは、各々、その片方の端部が共通固定部４１ｃに固定されておいる。すなわち、梁部４１ｄは、片固定梁構造を有する。隣接する２本の共通固定部４１ｃの間において、一方の共通固定部４１ｃからのみ複数の梁部４１ｄが相互に平行に延びている。図１１においては、図の簡潔化の観点より、共通固定部４１ｃおよび梁部４１ｄの一部を省略する。   As shown in FIG. 11, the plurality of common fixing portions 41c are arranged in parallel to each other on the rear portion 41a. Each of the beam portions 41d is fixed to the common fixing portion 41c at one end thereof. That is, the beam portion 41d has a single-fixed beam structure. Between two adjacent common fixing portions 41c, a plurality of beam portions 41d extend in parallel with each other only from one common fixing portion 41c. In FIG. 11, a part of the common fixing portion 41c and the beam portion 41d is omitted from the viewpoint of simplifying the drawing.

突部４２は、図１１に表れているように２次元アレイ状に配列されており、各々、本実施形態では略円錐形状を有して梁部４１ｄの上に設けられている。共通固定部４１ｃの少なくとも上方部、梁部４１ｄ、および、突部４２は、所定の導電性を有する同一材料よりなる。そのような材料としては、例えばシリコン材料を採用することができる。電極４３は、共通固定部４１ｃの少なくとも上方部、梁部４１ｄ、および突部４２よりも低抵抗い給電用の金属（Ａｕ，Ａｌなど）よりなり、フレーム部４１ｂおよび共通固定部４１ｃの上においてパターン形成されている。突部４２の表面は、高融点かつ高沸点の金属でコーティングされていてもよい。そのような金属としては、ＷやＭｏを採用することができる。突部４２の配設個数および寸法については、第１の実施形態における突部１２に関して上述したのと同様である。   The protrusions 42 are arranged in a two-dimensional array as shown in FIG. 11, and each of the protrusions 42 has a substantially conical shape and is provided on the beam portion 41d in this embodiment. At least the upper portion of the common fixing portion 41c, the beam portion 41d, and the protrusion 42 are made of the same material having a predetermined conductivity. As such a material, for example, a silicon material can be employed. The electrode 43 is made of at least the upper part of the common fixing part 41c, the beam part 41d, and the metal for power supply (Au, Al, etc.) having a lower resistance than the projecting part 42, and on the frame part 41b and the common fixing part 41c. A pattern is formed. The surface of the protrusion 42 may be coated with a metal having a high melting point and a high boiling point. As such a metal, W or Mo can be adopted. The number and dimensions of the protrusions 42 are the same as those described above with respect to the protrusions 12 in the first embodiment.

第１接触子４０および第２接触子２０は、図１０に示すような離隔状態と、全ての突部４２が共通平面電極２２に当接する接触状態とをとり得るように、相対動可能に構成されている。第１接触子４０および第２接触子２０の相対動作は、固定された第２接触子２０に対して第１接触子４０を駆動することにより達成される。或は、第１の実施形態に関して上述したのと同様に、他の相対動作態様を採用してもよい。また、第１接触子４０の駆動手段については、第１の実施形態に関して上述したのと同様である。   The first contactor 40 and the second contactor 20 are configured to be relatively movable so that they can be in a separated state as shown in FIG. 10 and a contact state in which all the protrusions 42 abut against the common plane electrode 22. Has been. The relative movement of the first contact 40 and the second contact 20 is achieved by driving the first contact 40 with respect to the fixed second contact 20. Alternatively, other relative motion modes may be employed as described above with respect to the first embodiment. The driving means for the first contactor 40 is the same as that described above with respect to the first embodiment.

このような構成を有する電気接点装置Ｘ３においては、図１に示す回路が形成されている。具体的には、第１接触子４０の突部４２の先端は、図１に示す回路図における第１接点部Ｃ１に相当し、共通平面電極２２において突部４２が当接する箇所は、第２接点部Ｃ２に相当する。電極４３は端子Ｅ１に相当する。突部４２の先端から梁部４１ｄを通って電極４３に至る材料部は、抵抗Ｒｂｉに相当する。共通平面電極２２は、電気的には端子Ｅ２にも相当する。各抵抗Ｒｂｉについては、突部４２の先端から梁部４１ｄを通って電極４３に至る材料部の構成材料、ドープの態様および長さ、並びに、梁部４１ｄおよび突部４２のサイズや形状を、適宜変更することによって所望の値に設定することができる。また、電気接点装置Ｘ３では、上記式（１０）および式（１１）を満たす範囲で、各抵抗Ｒｂｉおよび接点数Ｎが設定されている。   In the electrical contact device X3 having such a configuration, the circuit shown in FIG. 1 is formed. Specifically, the tip of the protrusion 42 of the first contactor 40 corresponds to the first contact portion C1 in the circuit diagram shown in FIG. It corresponds to the contact part C2. The electrode 43 corresponds to the terminal E1. The material part from the tip of the projecting part 42 to the electrode 43 through the beam part 41d corresponds to the resistance Rbi. The common plane electrode 22 electrically corresponds to the terminal E2. For each resistance Rbi, the constituent material of the material part extending from the tip of the protrusion 42 through the beam part 41d to the electrode 43, the mode and length of the dope, and the size and shape of the beam part 41d and the protrusion part 42, It can be set to a desired value by appropriately changing. In the electrical contact device X3, each resistance Rbi and the number N of contacts are set within a range that satisfies the above formulas (10) and (11).

このような構成を有する電気接点装置Ｘ３において、第１接触子４０をアクチュエータにより駆動して、接触状態とすると、各突部４２は共通平面電極２２に当接し、全ての電気接点は閉状態となる。このとき、接触状態における突部４２および共通平面電極２２に作用する押圧力は均一化される。第１接触子４０および第２接触子２０の間に多少の配向歪み（非平行配向）が存在する場合であっても、梁部４１ｄは、接触状態において突部４２と共通平面電極２２との間に生じ得る余分な接触抗力を吸収するように撓む。梁部４１ｄは、片固定構造を有するので、第２の実施形態における梁部３１ａよりも柔軟な可撓性を有する。その結果、突部４２と共通平面電極２２との間において良好な接触状態が達成される。このような接触状態において、電極４３および共通平面電極２２の間に電圧が印加されていれば、所望の電流が当該電気接点装置Ｘ３を通過することとなる。その後、第１接触子４０をアクチュエータにより駆動して図１０に示すような離隔状態とすると、各突部４２は共通平面電極２２から離隔して、全ての電気接点は開状態となる。これにより、それまで電気接点装置Ｘ３を通過していた電流は遮断されることとなる。   In the electrical contact device X3 having such a configuration, when the first contactor 40 is driven by an actuator to be in a contact state, each protrusion 42 abuts on the common plane electrode 22, and all the electrical contacts are in a closed state. Become. At this time, the pressing force acting on the protrusion 42 and the common plane electrode 22 in the contact state is made uniform. Even if there is some orientation distortion (non-parallel orientation) between the first contactor 40 and the second contactor 20, the beam part 41d is in contact with the protrusion 42 and the common plane electrode 22. Deflection to absorb excess contact drag that may occur in between. Since the beam portion 41d has a piece-fixed structure, the beam portion 41d has flexibility that is softer than the beam portion 31a in the second embodiment. As a result, a good contact state is achieved between the protrusion 42 and the common planar electrode 22. In such a contact state, if a voltage is applied between the electrode 43 and the common planar electrode 22, a desired current passes through the electrical contact device X3. After that, when the first contactor 40 is driven by the actuator to be in the separated state as shown in FIG. 10, each protrusion 42 is separated from the common plane electrode 22 and all the electrical contacts are in the open state. As a result, the current that has been passing through the electrical contact device X3 is interrupted.

第１接触子４０および第２接触子２０の離反動作の際、電気接点におけるアーク放電は、防止ないし充分に抑制される。電気接点装置Ｘ３は、図１に示す回路構成を有し、上記式（１０）および式（１１）を満たす範囲で各抵抗Ｒｂｉおよび接点数Ｎが設定されているからである。アーク放電が防止ないし充分に抑制されるので、電気接点装置Ｘ３の備える各電気接点を構成する接点材料の消耗および転移は抑制される。したがって、電気接点装置Ｘ３は、信頼性の高いスイッチング操作を達成することができ、且つ、長寿命を有する。   When the first contact 40 and the second contact 20 are separated, arc discharge at the electrical contacts is prevented or sufficiently suppressed. This is because the electrical contact device X3 has the circuit configuration shown in FIG. 1, and each resistor Rbi and the number N of contacts are set within a range that satisfies the above equations (10) and (11). Since arc discharge is prevented or sufficiently suppressed, consumption and transfer of contact materials constituting each electrical contact included in the electrical contact device X3 are suppressed. Therefore, the electrical contact device X3 can achieve a reliable switching operation and has a long life.

図１２から図１４は、電気接点装置Ｘ３の第１接触子４０の製造工程を表す。この製造方法は、マイクロマシニング技術によって第１接触子４０を製造するための一手法である。図１２から図１４においては、部分断面によって、当該第１接触子４０の形成過程を表す。   12 to 14 show the manufacturing process of the first contactor 40 of the electrical contact device X3. This manufacturing method is one method for manufacturing the first contactor 40 by micromachining technology. 12 to 14, the formation process of the first contactor 40 is represented by a partial cross section.

第１接触子４０の製造においては、まず、図１２（ａ）に示すような基板Ｓ３を用意する。基板Ｓ３は、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板であり、第１層５１、第２層５２、および、これらに挟まれた中間層５３よりなる積層構造を有する。本実施形態では、例えば、第１層５１の厚みは２０μｍであり、第２層５２の厚みは２００μｍであり、中間層５３の厚みは２μｍである。第１層５１および第２層５２は、シリコン材料よりなり、必要に応じて、例えばＰやＡｓなどのｎ型不純物をドープすることによって導電性が付与されている。これら導電性の付与においては、Ｂなどのｐ型の不純物を用いてもよい。また、これらｎ型不純物およびｐ型不純物をドープを共にドープすることによって、シリコン材料の所定の少なくとも一部における抵抗値を高めてもよい。中間層５３は、本実施形態では、絶縁性の物質よりなる。そのような絶縁物質としては、例えば、酸化シリコンや窒化シリコンなどを採用することができる。中間層５３を絶縁物質により構成すると、当該基板Ｓ３において成形される梁部４１ｄおよび突部４２とリア部４１ａとを電気的に良好に分離することができる。ただし、本発明においては、中間層５３を導電性物質により構成してもよい。この場合、梁部４１ｄおよび突部４２に対する給電用の電極４３は、フレーム部４１ｂおよび共通固定部４１ｃの上に代えて、リア部４１ａに対して設けることが可能となる。   In manufacturing the first contactor 40, first, a substrate S3 as shown in FIG. The substrate S3 is an SOI (Silicon on Insulator) substrate, and has a laminated structure including a first layer 51, a second layer 52, and an intermediate layer 53 sandwiched therebetween. In the present embodiment, for example, the thickness of the first layer 51 is 20 μm, the thickness of the second layer 52 is 200 μm, and the thickness of the intermediate layer 53 is 2 μm. The first layer 51 and the second layer 52 are made of a silicon material, and are given conductivity by doping an n-type impurity such as P or As, for example, as necessary. In imparting conductivity, p-type impurities such as B may be used. Further, the resistance value in a predetermined at least part of the silicon material may be increased by doping the n-type impurity and the p-type impurity together. In the present embodiment, the intermediate layer 53 is made of an insulating material. As such an insulating material, for example, silicon oxide or silicon nitride can be employed. When the intermediate layer 53 is made of an insulating material, the beam portion 41d and the projection portion 42 formed on the substrate S3 and the rear portion 41a can be electrically separated from each other. However, in the present invention, the intermediate layer 53 may be made of a conductive material. In this case, the power supply electrode 43 for the beam portion 41d and the protrusion 42 can be provided on the rear portion 41a instead of on the frame portion 41b and the common fixing portion 41c.

次に、図１２（ｂ）に示すように、第１層５１の上にレジストパターン５４を形成する。レジストパターン５４に含まれる各マスクは、形成目的の突部形状に応じて円形である。円形マスクの直径は、突部４２の高さの２倍程度であるのが好ましい。   Next, as shown in FIG. 12B, a resist pattern 54 is formed on the first layer 51. Each mask included in the resist pattern 54 has a circular shape in accordance with the shape of the protrusion to be formed. The diameter of the circular mask is preferably about twice the height of the protrusion 42.

次に、レジストパターン５４をマスクとして、第１層５１に対して所定の深さまで等方性エッチングを行う。当該エッチングは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により行うことができる。これにより、図１２（ｃ）に示すように、複数の突部４２が形成される。その後、図１２（ｄ）に示すように、第１層５１からレジストパターン５４を剥離する。   Next, isotropic etching is performed on the first layer 51 to a predetermined depth using the resist pattern 54 as a mask. The etching can be performed by reactive ion etching (RIE). Thereby, as shown in FIG.12 (c), the some protrusion 42 is formed. Thereafter, as shown in FIG. 12 (d), the resist pattern 54 is peeled from the first layer 51.

次に、図１３（ａ）に示すように、第１層５１の上にレジストパターン５５を形成する。レジストパターン５５は、第１層５１において上述のフレーム部４１ｂ、共通固定部４１ｃ、および梁部４１ｄへと加工される箇所をマスクするためのものであり、突部４２を覆う。   Next, as shown in FIG. 13A, a resist pattern 55 is formed on the first layer 51. The resist pattern 55 is for masking a portion of the first layer 51 that is processed into the frame portion 41b, the common fixing portion 41c, and the beam portion 41d, and covers the protrusion 42.

次に、図１３（ｂ）に示すように、レジストパターン５５をマスクとして、第１層５１に対して、中間層５３に至るまで異方性エッチングを行う。異方性エッチングとしては、上述のように、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥなどを採用することができる。   Next, as shown in FIG. 13B, anisotropic etching is performed on the first layer 51 up to the intermediate layer 53 using the resist pattern 55 as a mask. As the anisotropic etching, Deep-RIE or the like can be adopted as described above.

次に、図１３（ｃ）に示すように、梁部４１ｄの下方の中間層５３をウエットエッチングにより除去する。中間層５３が酸化シリコンよりなる場合、エッチング液としてはフッ酸などを使用することができる。本エッチング工程では、レジストパターン５５で覆われた梁部４１ｄの下方にアンダーカットが入るようにエッチング処理を行う。本工程を経ることにより、フレーム部４１ｂ、共通固定部４１ｃ、および梁部４１ｄの外郭形状が完成する。その後、図１３（ｄ）に示すように、基板Ｓ３からレジストパターン５５を除去する。   Next, as shown in FIG. 13C, the intermediate layer 53 below the beam portion 41d is removed by wet etching. When the intermediate layer 53 is made of silicon oxide, hydrofluoric acid or the like can be used as the etchant. In this etching process, an etching process is performed so that an undercut is formed below the beam portion 41 d covered with the resist pattern 55. Through this step, the outer shape of the frame portion 41b, the common fixing portion 41c, and the beam portion 41d is completed. Thereafter, as shown in FIG. 13D, the resist pattern 55 is removed from the substrate S3.

次に、図１４（ａ）に示すように、例えば蒸着法により、基板Ｓ３に対して突部形成側から金属膜５６を形成する。当該金属としては、例えばＡｕ，Ｃｕ，Ａｌなどの、Ｓｉよりも充分に抵抗の小さい金属を採用する。次に、図１４（ｂ）に示すように、フレーム部４１ｂおよび共通固定部４１ｃの上に、電極形成用のレジストパターン５７を形成する。次に、レジストパターン５７をマスクとして、金属膜５６に対してウエットエッチングを施すことにより、図１４（ｃ）に示すように電極４３を形成する。エッチング液としては、シリコン材料などを不当にエッチングしないものが使用される。その後、図１４（ｄ）に示すように、基板Ｓ３からレジストパターン５７を除去する。図１２から図１４に示す一連の工程を経ることにより、電気接点装置Ｘ３の第１接触子４０は作製される。   Next, as shown in FIG. 14A, a metal film 56 is formed on the substrate S3 from the protrusion forming side, for example, by vapor deposition. As the metal, for example, a metal having a sufficiently smaller resistance than Si, such as Au, Cu, and Al, is employed. Next, as shown in FIG. 14B, a resist pattern 57 for electrode formation is formed on the frame portion 41b and the common fixing portion 41c. Next, wet etching is performed on the metal film 56 using the resist pattern 57 as a mask, thereby forming the electrode 43 as shown in FIG. As the etchant, a solution that does not unduly etch silicon material or the like is used. Thereafter, as shown in FIG. 14D, the resist pattern 57 is removed from the substrate S3. The first contact 40 of the electrical contact device X3 is manufactured through a series of steps shown in FIGS.

図１５は、電気接点装置Ｘ３の変形例である電気接点装置Ｘ３’の部分断面図である。電気接点装置Ｘ３’は、第１接触子４０’および第２接触子２０を備える。第１接触子４０’は、電極４３とは異なるパターン形状の電極４３’を有する点において、電気接点装置Ｘ３の第１接触子４０とは相違する。電極４３’のパターン形状は、図１６によく表れている。電極４３’は、フレーム部４１ｂおよび共通固定部４１ｃに加えて、梁部４１ｄの上にも形成されている。第１接触子４０’の備える他の構成については、電気接点装置Ｘ３の第１接触子４０と同様である。したがって、電気接点装置Ｘ３’は、電気接点装置Ｘ３と略同様に機能することができ、電気接点装置Ｘ３と同様の技術的効果を享受することができる。   FIG. 15 is a partial cross-sectional view of an electrical contact device X3 'which is a modification of the electrical contact device X3. The electrical contact device X <b> 3 ′ includes a first contact 40 ′ and a second contact 20. The first contact 40 'is different from the first contact 40 of the electrical contact device X3 in that it has an electrode 43' having a pattern shape different from that of the electrode 43. The pattern shape of the electrode 43 'appears well in FIG. The electrode 43 'is also formed on the beam portion 41d in addition to the frame portion 41b and the common fixing portion 41c. Other configurations of the first contact 40 'are the same as those of the first contact 40 of the electrical contact device X3. Therefore, the electrical contact device X3 'can function in substantially the same manner as the electrical contact device X3, and can enjoy the same technical effect as the electrical contact device X3.

電気接点装置Ｘ３’においては、各突部４２に対して電気的に直列に配されている抵抗体部Ｒｂｉは、電気接点装置Ｘ３のそれよりも短い。具体的には、突部４２の先端から電極４３’に至る抵抗Ｒｂｉに相当する材料部は、電気接点装置Ｘ３における突部４２の先端から電極４３に至る材料部よりも短い。したがって、このような電気接点装置Ｘ３の構成は、各抵抗体部の抵抗値を比較的小さく設定する場合に有利である。   In the electrical contact device X3 ', the resistor portion Rbi arranged in series with respect to each protrusion 42 is shorter than that of the electrical contact device X3. Specifically, the material portion corresponding to the resistance Rbi from the tip of the protrusion 42 to the electrode 43 'is shorter than the material portion from the tip of the protrusion 42 to the electrode 43 in the electrical contact device X3. Therefore, such a configuration of the electrical contact device X3 is advantageous when the resistance value of each resistor portion is set to be relatively small.

図１７および図１８は、電気接点装置Ｘ３’の第１接触子４０’の製造工程を表す。この製造方法は、マイクロマシニング技術によって第１接触子４０’を製造するための一手法である。図１７および図１８においては、部分断面によって、当該第１接触子４０’の形成過程を表す。   17 and 18 show a manufacturing process of the first contact 40 'of the electrical contact device X3'. This manufacturing method is one method for manufacturing the first contact 40 'by micromachining technology. 17 and 18, the process of forming the first contact 40 ′ is represented by a partial cross section.

第１接触子４０’の製造においては、まず、図１２（ａ）から図１２（ｃ）を参照して上述したのと同様の工程を経て、図１７（ａ）に示す形状にまで基板Ｓ３を加工する。基板Ｓ３は、電気接点装置Ｘ３の第１接触子４０の製造において使用した基板Ｓ３と同様の構成を有する。図１７（ａ）に示す基板Ｓ３には、複数の突部４２が形成されており、突部形成用のレジストパターン５４が残存している。   In the manufacture of the first contact 40 ′, first, the substrate S3 is processed through the same process as described above with reference to FIGS. 12A to 12C to the shape shown in FIG. Is processed. The substrate S3 has the same configuration as the substrate S3 used in the manufacture of the first contactor 40 of the electrical contact device X3. A plurality of protrusions 42 are formed on the substrate S3 shown in FIG. 17A, and a resist pattern 54 for forming protrusions remains.

次に、図１７（ｂ）に示すように、例えば蒸着法により、基板Ｓ３に対して突部形成側から金属膜５８を形成する。当該金属としては、例えばＡｕ，Ｃｕ，Ａｌなどの、Ｓｉよりも充分に抵抗の小さい金属を採用する。次に、図１７（ｃ）に示すように、基板Ｓ３からレジストパターン５４を除去する。このとき、レジストパターン５４の上の金属膜５８も基板Ｓ３から共に除去される。次に、図１７（ｄ）に示すように、第１層５１の上にレジストパターン５９を形成する。レジストパターン５９は、第１層５１において上述のフレーム部４１ｂ、共通固定部４１ｃ、および梁部４１ｄへと加工される箇所をマスクするためのものであり、突部４２と、金属膜５８において、梁部４１ｄへと加工される箇所の上に設けられている部位とを覆う。   Next, as shown in FIG. 17B, a metal film 58 is formed on the substrate S3 from the protrusion forming side, for example, by vapor deposition. As the metal, for example, a metal having a sufficiently smaller resistance than Si, such as Au, Cu, and Al, is employed. Next, as shown in FIG. 17C, the resist pattern 54 is removed from the substrate S3. At this time, the metal film 58 on the resist pattern 54 is also removed from the substrate S3. Next, as shown in FIG. 17D, a resist pattern 59 is formed on the first layer 51. The resist pattern 59 is for masking a portion to be processed into the above-described frame portion 41b, common fixing portion 41c, and beam portion 41d in the first layer 51. In the protrusion 42 and the metal film 58, The part provided on the part processed into the beam part 41d is covered.

次に、図１８（ａ）に示すように、金属膜５８においてレジストパターン５９に覆われていない部位を、ウエットエッチングにより除去する。エッチング液としては、シリコン材料などを不当にエッチングしないものが使用される。次に、図１３（ｂ）および図１３（ｃ）を参照して上述したのと同様の工程を経て、図１８（ｂ）に示す形状にまで基板Ｓ３を加工する。図１８（ｂ）に示す基板Ｓ３においては、共通固定部４１ｃ、梁部４１ｄ、および上述のフレーム部４１ｂの外郭形状が完成している。その後、図１８（ｃ）に示すように、基板Ｓ３からレジストパターン５９を除去する。図１７および図１８に示す一連の工程を経ることにより、電気接点装置Ｘ３’の第１接触子４０’は作製される。   Next, as shown in FIG. 18A, the portion of the metal film 58 that is not covered with the resist pattern 59 is removed by wet etching. As the etchant, a solution that does not unduly etch silicon material or the like is used. Next, through the same process as described above with reference to FIGS. 13B and 13C, the substrate S3 is processed into the shape shown in FIG. 18B. In the substrate S3 shown in FIG. 18B, the outer shape of the common fixing portion 41c, the beam portion 41d, and the frame portion 41b is completed. Thereafter, as shown in FIG. 18C, the resist pattern 59 is removed from the substrate S3. Through the series of steps shown in FIGS. 17 and 18, the first contact 40 'of the electrical contact device X3' is manufactured.

図１９は、本発明の第４の実施形態に係る電気接点装置Ｘ４の部分断面図である。電気接点装置Ｘ４は、第１接触子６０および第２接触子２０を備える。第１接触子６０は、ベース部６１と、複数の突部６２と、電極６３とを有する。   FIG. 19 is a partial cross-sectional view of an electrical contact device X4 according to the fourth embodiment of the present invention. The electrical contact device X4 includes a first contact 60 and a second contact 20. The first contactor 60 includes a base portion 61, a plurality of protrusions 62, and an electrode 63.

ベース部６１は、リア部６１ａと、フレーム部６１ｂと、複数の共通固定部６１ｃと、複数の梁部６１ｄとを有する。これらは、第３の実施形態におけるリア部４１ａと、フレーム部４１ｂと、共通固定部４１ｃと、梁部４１ｄと同様に、マイクロマシニング技術により単一の材料基板から一体的に成形されたものである。   The base portion 61 includes a rear portion 61a, a frame portion 61b, a plurality of common fixing portions 61c, and a plurality of beam portions 61d. Like the rear part 41a, the frame part 41b, the common fixing part 41c, and the beam part 41d in the third embodiment, these are integrally formed from a single material substrate by micromachining technology. is there.

複数の共通固定部６１ｃは、図２０に示すように、リア部６１ａの上において相互に平行に配されている。梁部６１ｄは、各々、その片方の端部が共通固定部６１ｃに固定されている。すなわち、梁部６１ｄは、片固定梁構造を有する。隣接する２本の共通固定部６１ｃの間において、一方の共通固定部６１ｃから複数の梁部６１ｄが相互に平行に延びており、他方の共通固定部６１ｃからも複数の梁部６１ｄが相互に平行に延びている。図２０においては、図の簡潔化の観点より、共通固定部６１ｃおよび梁部６１ｄの一部を省略する。   As shown in FIG. 20, the plurality of common fixing portions 61c are arranged in parallel to each other on the rear portion 61a. Each of the beam portions 61d is fixed to the common fixing portion 61c at one end thereof. That is, the beam portion 61d has a single-fixed beam structure. Between two adjacent common fixing portions 61c, a plurality of beam portions 61d extend in parallel with each other from one common fixing portion 61c, and a plurality of beam portions 61d also mutually extend from the other common fixing portion 61c. It extends in parallel. In FIG. 20, a part of the common fixing portion 61c and the beam portion 61d is omitted from the viewpoint of simplifying the drawing.

突部６２は、図２０に表れているように２次元アレイ状に配列されており、各々、本実施形態では略円錐形状を有して梁部６１ｄの上に設けられている。共通固定部６１ｃの少なくとも上方部、梁部６１ｄ、および、突部６２は、所定の導電性を有する同一材料よりなる。電極６３は、共通固定部６１ｃの少なくとも上方部、梁部６１ｄ、および突部６２よりも低抵抗い給電用の金属よりなり、フレーム部６１ｂおよび共通固定部６１ｃの上においてパターン形成されている。電極６３は、図２０に示すようなパターン形状に代えて、上述の電極４３’のように、梁部６１ｄの上にも伸びるパターン形状を有していてもよい。突部６２の表面は、高融点かつ高沸点の金属でコーティングされていてもよい。突部６２の配設個数および寸法については、第１の実施形態における突部１２に関して上述したのと同様である。   The protrusions 62 are arranged in a two-dimensional array as shown in FIG. 20, and each of the protrusions 62 has a substantially conical shape and is provided on the beam portion 61d in this embodiment. At least the upper part of the common fixing part 61c, the beam part 61d, and the protrusion 62 are made of the same material having predetermined conductivity. The electrode 63 is made of a power supply metal having a resistance lower than that of at least the upper portion of the common fixing portion 61c, the beam portion 61d, and the protrusion 62, and is patterned on the frame portion 61b and the common fixing portion 61c. Instead of the pattern shape as shown in FIG. 20, the electrode 63 may have a pattern shape that extends also on the beam portion 61d, like the electrode 43 'described above. The surface of the protrusion 62 may be coated with a metal having a high melting point and a high boiling point. The number and dimensions of the protrusions 62 are the same as those described above with respect to the protrusions 12 in the first embodiment.

第１接触子６０および第２接触子２０は、図１９に示すような離隔状態と、全ての突部６２が共通平面電極２２に当接する接触状態とをとり得るように、相対動可能に構成されている。第１接触子６０および第２接触子２０の相対動作は、固定された第２接触子２０に対して第１接触子６０を駆動することにより達成される。或は、第１の実施形態に関して上述したのと同様に、他の相対動作態様を採用してもよい。また、第１接触子６０の駆動手段については、第１の実施形態に関して上述したのと同様である。   The first contactor 60 and the second contactor 20 are configured to be relatively movable so that they can be in a separated state as shown in FIG. 19 and a contact state in which all the protrusions 62 are in contact with the common plane electrode 22. Has been. The relative movement of the first contactor 60 and the second contactor 20 is achieved by driving the first contactor 60 with respect to the fixed second contactor 20. Alternatively, other relative motion modes may be employed as described above with respect to the first embodiment. The driving means for the first contactor 60 is the same as that described above with respect to the first embodiment.

このような構成を有する電気接点装置Ｘ４においては、図１に示す回路が形成されている。具体的には、第１接触子６０の突部６２の先端は、図１に示す回路図における第１接点部Ｃ１に相当し、共通平面電極２２において突部６２が当接する箇所は、第２接点部Ｃ２に相当する。電極６３は端子Ｅ１に相当する。突部６２の先端から梁部６１ｄを通って電極６３に至る材料部は、抵抗Ｒｂｉに相当する。共通平面電極２２は、電気的には端子Ｅ２にも相当する。また、電気接点装置Ｘ３では、上記式（１０）および式（１１）を満たす範囲で、各抵抗Ｒｂｉおよび接点数Ｎが設定されている。   In the electrical contact device X4 having such a configuration, the circuit shown in FIG. 1 is formed. Specifically, the tip of the protrusion 62 of the first contactor 60 corresponds to the first contact portion C1 in the circuit diagram shown in FIG. It corresponds to the contact part C2. The electrode 63 corresponds to the terminal E1. The material part from the tip of the protrusion 62 to the electrode 63 through the beam part 61d corresponds to the resistance Rbi. The common plane electrode 22 electrically corresponds to the terminal E2. In the electrical contact device X3, each resistance Rbi and the number N of contacts are set within a range that satisfies the above formulas (10) and (11).

このような構成を有する電気接点装置Ｘ４は、そのスイッチング動作において、電気接点ごとに可撓構造である梁部４１ｄを有する電気接点装置Ｘ３と略同様に機能することができ、電気接点装置Ｘ３と同様の技術的効果を享受することができる。   The electrical contact device X4 having such a configuration can function in substantially the same manner as the electrical contact device X3 having a beam portion 41d having a flexible structure for each electrical contact in the switching operation. The same technical effect can be enjoyed.

電気接点装置Ｘ４においては、単一の共通固定部６１ｃの両側に、突部６２を伴う梁部６１ｄが設けられている。そのため、電気接点装置Ｘ４においては、電気接点装置Ｘ３のそれよりも小数の共通固定部６１ｃにより、同数の突部６２ないし電気接点を具備することが可能である。したがって、電気接点装置Ｘ４は、電気接点装置Ｘ３よりも、電気接点の高密度化に適している。また、梁部６２が共通固定部６１ｃに対して対称的に配設されているので、電気接点装置Ｘ４が接触状態（オン状態）にあるとき、共通固定部６１ｃには、その両側から略対称的に応力が作用する。すなわち、電気接点装置Ｘ４では、共通固定部６１ｃに偏った力が加わりにくい。そのため、共通固定部６１ｃの経時的劣化は抑制される。共通固定部６１ｃの劣化の抑制は、電気接点装置Ｘ４のスイッチング動作における信頼性維持に寄与する。   In the electrical contact device X4, beam portions 61d with protrusions 62 are provided on both sides of a single common fixing portion 61c. Therefore, in the electrical contact device X4, the same number of protrusions 62 or electrical contacts can be provided by a smaller number of common fixing portions 61c than that of the electrical contact device X3. Therefore, the electrical contact device X4 is more suitable for increasing the density of electrical contacts than the electrical contact device X3. Further, since the beam portion 62 is arranged symmetrically with respect to the common fixing portion 61c, when the electrical contact device X4 is in a contact state (on state), the common fixing portion 61c is substantially symmetrical from both sides thereof. Stress acts. That is, in the electrical contact device X4, a biased force is not easily applied to the common fixing portion 61c. Therefore, the deterioration with time of the common fixing portion 61c is suppressed. The suppression of the deterioration of the common fixing portion 61c contributes to maintaining the reliability in the switching operation of the electrical contact device X4.

電気接点装置Ｘ４の第１接触子５０については、電気接点装置Ｘ３の第１接触子４０の製造に関して図１２から図１４を参照して上述したのと同様の方法を利用して、製造することができる。また、第１接触子６０の電極６３が、梁部６１ｄの上にも延びるパターン形状を有する場合には、電気接点装置Ｘ３’の第１接触子４０’の製造に関して図１７および図１８を参照して上述したのと同様の方法を利用して、製造することができる。   The first contact 50 of the electrical contact device X4 is manufactured using the same method as described above with reference to FIGS. 12 to 14 with respect to the manufacture of the first contact 40 of the electrical contact device X3. Can do. Further, when the electrode 63 of the first contactor 60 has a pattern shape extending also on the beam portion 61d, refer to FIGS. 17 and 18 regarding the manufacture of the first contactor 40 ′ of the electrical contact device X3 ′. And it can manufacture using the method similar to having mentioned above.

本発明の第１から第４の実施形態に係る電気接点装置Ｘ１〜Ｘ４および第３の実施形態の変形例である電気接点装置Ｘ３’は、更に、両接触子の間に、当該接触子どうしを所定距離以上に接近させないためのストッパを具備していてもよい。図２１は、第３の実施形態に係る電気接点装置Ｘ３がそのようなストッパを具備する場合を、一例として、模式的に表す。   The electrical contact devices X1 to X4 according to the first to fourth embodiments of the present invention and the electrical contact device X3 ′ which is a modification of the third embodiment are further provided between the contacts. May be provided with a stopper for preventing the distance from approaching more than a predetermined distance. FIG. 21 schematically shows, as an example, a case where the electrical contact device X3 according to the third embodiment includes such a stopper.

図２１において、電気接点装置Ｘ３は接触状態にあり、第１接触子４０と第２接触子２０の間にストッパ６４が配設されている。ストッパ６４は、絶縁材よりなり、第１接触子４０または第２接触子２０に固定されている。ストッパ６４の厚みは、接触状態にて突部４２と平面電極２２が適当な押圧力で当接するような、第１接触子４０および第２接触子２０の離隔距離と同一である。電気接点装置Ｘ３がこのようなストッパ６４を具備する場合には、梁部４１ｄの折損が抑制され、各電気接点における押圧力が均一化してスイッチング特性が安定化し、梁部４１ｄがリア部４１ａと接触するのが抑制されるという利益を享受することができる。また、絶縁材料よりなるストッパ６４が第１接触子４０と第２接触子２０の間に介在することにより両接触子は電気的に適切に分離されている。   In FIG. 21, the electrical contact device X <b> 3 is in a contact state, and a stopper 64 is disposed between the first contact 40 and the second contact 20. The stopper 64 is made of an insulating material and is fixed to the first contactor 40 or the second contactor 20. The thickness of the stopper 64 is the same as the separation distance between the first contactor 40 and the second contactor 20 such that the protrusion 42 and the planar electrode 22 come into contact with each other with an appropriate pressing force in the contact state. When the electrical contact device X3 includes such a stopper 64, breakage of the beam portion 41d is suppressed, the pressing force at each electrical contact is made uniform, switching characteristics are stabilized, and the beam portion 41d is connected to the rear portion 41a. It is possible to enjoy the benefit that contact is suppressed. Further, since the stopper 64 made of an insulating material is interposed between the first contact 40 and the second contact 20, both the contacts are electrically separated from each other.

本発明においては、第１から第４の実施形態に係る電気接点装置Ｘ１〜Ｘ４および第３の実施形態の変形例である電気接点装置Ｘ３’について、図１に示す回路を具備する上述のような構成に代えて、図３に示す回路を具備するように構成してもよい。その場合、第１接触子のベース部および突部の内部において電気接点ごとに抵抗Ｒｂｉが形成されないように、不純物のドープによって、当該ベース部および突部の内部のシリコン材料には導電性が付与される。これとともに、第１接点部に相当する突部の先端、および、共通平面電極２２の全体または突部が当接する第２接点部に相当する部位を、高抵抗金属などにより構成することにより、各電気接点に対し、当該電気接点に放電電流が流れるのを阻止するほどに大きな接触抵抗を付与する。このような構成によっても、接点においてアーク放電が防止ないし充分に抑制されるので、電気接点装置の備える各電気接点を構成する接点材料の消耗および転移は抑制される。したがって、当該電気接点装置は、信頼性の高いスイッチング操作を達成することができ、且つ、長寿命を有する。   In the present invention, the electrical contact devices X1 to X4 according to the first to fourth embodiments and the electrical contact device X3 ′ which is a modification of the third embodiment are provided with the circuit shown in FIG. Instead of this configuration, the circuit shown in FIG. 3 may be provided. In that case, conductivity is imparted to the silicon material inside the base and the protrusion by doping impurities so that the resistance Rbi is not formed for each electrical contact inside the base and the protrusion of the first contact. Is done. At the same time, the tip of the protrusion corresponding to the first contact portion and the portion corresponding to the second contact portion with which the entire common surface electrode 22 or the protrusion contacts are made of a high resistance metal, etc. A large contact resistance is applied to the electrical contact so as to prevent a discharge current from flowing through the electrical contact. Even with such a configuration, arc discharge is prevented or sufficiently suppressed at the contact, so that consumption and transfer of the contact material constituting each electrical contact included in the electrical contact device is suppressed. Therefore, the electrical contact device can achieve a highly reliable switching operation and has a long life.

以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列記する。   As a summary of the above, the configuration of the present invention and its variations are listed as additional notes below.

（付記１）機械的に開閉する電気接点、および、当該電気接点の接触抵抗より大きな抵抗を有して前記電気接点に対して直列に配された抵抗体を、各々が含む複数の枝路が、並列に配された回路構成を備えることを特徴とする、電気接点装置。
（付記２）相互に並列に接続する複数の枝路ユニットを備え、
前記複数の枝路ユニットの各々は、機械的に開閉する第１接点部および第２接点部よりなる電気接点、並びに、当該電気接点の接触抵抗より大きな抵抗を有して前記電気接点に対して直列に接続する抵抗体部を含むことを特徴とする、電気接点装置。
（付記３）第１面およびこれとは反対の第２面を有するベース部と、当該ベース部の前記第１面上に設けられ且つ前記第１接点部を各々が突端に有する複数の突部と、前記第１面に対向して配設され且つ前記複数の突部の突端が当接可能な複数の前記第２接点部を含む平面電極部とを有し、複数の前記抵抗体部は、各々、前記ベース部および前記突部の内部に構成されている、付記２に記載の電気接点装置。
（付記４）前記ベース部の前記第２面には、前記複数の抵抗体部と電気的に接続する共通電極が設けられている、付記３に記載の電気接点装置。
（付記５）前記ベース部は、前記電気接点ごとに、当該電気接点の閉状態において前記第１接点部および前記第２接点部の間に生ずる接触抗力を吸収するための可撓構造を有する、付記３または４に記載の電気接点装置。
（付記６）前記ベース部は、前記可撓構造として両固定梁部を有し、前記突部は当該両固定梁部上に設けられている、付記５に記載の電気接点装置。
（付記７）前記ベース部は、前記可撓構造として片固定梁部を有し、前記突部は当該片固定梁部上に設けられている、付記５に記載の電気接点装置。
（付記８）前記ベース部および前記突部は、材料基板から一体的に成形されている、付記３から７のいずれか１つに記載の電気接点装置。
（付記９）本電気接点装置に対する印加電圧の最大値をＶmaxとし、且つ、前記複数の枝路ユニットに含まれる複数の電気接点の各々における最小放電電流値をＩminとする場合に、前記複数の枝路ユニットに含まれる複数の抵抗体部の各々の抵抗値Ｒｂは、Ｒｂ＞Ｖmax／Ｉminを満たす、付記２から８のいずれか１つに記載の電気接点装置。
（付記１０）相互に並列に接続する複数の枝路ユニットを備え、
前記複数の枝路ユニットの各々は、機械的に開閉する第１接点部および第２接点部よりなり且つ当該枝路ユニットを放電電流が流れるのを阻止するための接触抵抗を有する、電気接点を含むことを特徴とする、電気接点装置。
（付記１１）本電気接点装置に対する印加電圧の最大値をＶmaxとし、且つ、前記複数の枝路ユニットに含まれる複数の電気接点の各々における最小放電電流値をＩminとする場合に、前記複数の枝路ユニットに含まれる複数の電気接点の各々の抵抗値Ｒｃは、Ｒｃ＞Ｖmax／Ｉminを満たす、付記１０に記載の電気接点装置。
（付記１２）本電気接点装置に対する印加電圧の最大値をＶmaxとし、前記複数の枝路ユニットに含まれる複数の電気接点の各々における最小放電電流値をＩminとし、且つ、本電気接点装置の全体抵抗をＲｓとする場合に、前記枝路ユニットの配設数Ｎは、Ｎ＞Ｖmax／（Ｒｓ・Ｉmin）を満たす、付記２から１１のいずれか１つに記載の電気接点装置。
（付記１３）第１面およびこれとは反対の第２面を有するベース部と、
前記ベース部の前記第１面上に設けられ、且つ、第１接点部を各々が突端に有する、複数の突部と、
前記第１面に対向して配設され、且つ、前記複数の突部の突端が当接可能な複数の第２接点部を含む、平面電極部と、を備え、
前記ベース部および前記突部は、材料基板から一体的に成形されていることを特徴とする、電気接点装置。
（付記１４）第１面およびこれとは反対の第２面を有するベース部と、
前記ベース部の前記第１面上に設けられ、且つ、第１接点部を各々が突端に有する、複数の突部と、
前記第１面に対向して配設され、且つ、前記複数の突部の突端が当接可能な複数の第２接点部を含む、平面電極部と、を備え、
前記ベース部は、前記第１接点部および前記第２接点部よりなる電気接点ごとに、当該電気接点の閉状態において前記第１接点部および前記第２接点部の間に生ずる接触抗力を吸収するための可撓構造を有することを特徴とする、電気接点装置。
（付記１５）前記ベース部は、前記可撓構造として両固定梁部を有し、前記突部は当該両固定梁部上に設けられている、付記１４に記載の電気接点装置。
（付記１６）前記ベース部は、前記可撓構造として片固定梁部を有し、前記突部は当該片固定梁部上に設けられている、付記１４に記載の電気接点装置。
（付記１７）前記第１接点部および／または前記第２接点部は、Ｔａ，Ｗ，Ｃ，Ｍｏから選択される金属元素を含む金属、酸化物、または窒化物よりなる、付記２から１６のいずれか１つに記載の電気接点装置。
（付記１８）前記第１接点部および／または前記第２接点部は、３０００℃以上の融点を有する材料よりなる、付記２から１７のいずれか１つに記載の電気接点装置。
（付記１９）前記ベース部および前記平面電極部が許容最小距離未満に接近するのを阻止するための、絶縁材料よりなるストッパを更に備える、付記３から９および１２から１８のいずれか１つに記載の電気接点装置。
（付記２０）前記ベース部および前記突部はシリコン材料よりなり、前記ベース部および前記突部における少なくとも前記抵抗体部には、不純物がドープされている、付記３から９および１２から１９のいずれか１つに記載の電気接点装置。
（付記２１）固定部と、当該固定部に固定されている梁部と、当該梁部上に設けられている突部とを含む構造体を備える電気接点装置の製造方法であって、
第１層、第２層、および、当該第１層および第２層の間の中間層による積層構造を有する材料基板における前記第１層に対して、突部形成用の第１マスクパターンを介してエッチング処理を行なうことによって、前記第１層において突部を形成する第１エッチング工程と、
梁部形成用であって前記突部を覆う第２マスクパターンを介して、前記第１層に対して前記中間層に至るまでエッチング処理を行うことによって、前記第１層において梁部を形成する第２エッチング工程と、
前記中間層の一部をエッチング除去することによって、前記第２層と前記梁部との間に空隙を形成する第３エッチング工程と、を含むことを特徴とする、電気接点装置の製造方法。
（付記２２）前記第３エッチング工程の後に前記第１層の側から前記材料基板に対して導体膜を形成する工程と、前記固定部における前記導体膜上に配線用の第３マスクパターンを形成する工程と、前記第３マスクパターンを介して前記導体膜をパターニングすることによって配線を形成する工程と、を更に含む、付記２１に記載の電気接点装置の製造方法。
（付記２３）前記第１エッチング工程の後に前記第１層の側から前記材料基板に対して導体膜を形成する工程と、前記第１層から前記第１マスクパターンを除去する工程と、を更に含む、付記２１に記載の電気接点装置の製造方法。
（付記２４）前記第１エッチング工程における前記エッチング処理は、等方性エッチングである、付記２１から２３のいずれか１つに記載の電気接点装置の製造方法。
（付記２５）前記第１層および前記第２層はシリコン材料よりなり、前記中間層は酸化シリコンよりなる、付記２１から２４のいずれか１つに記載の電気接点装置の製造方法。 (Supplementary note 1) A plurality of branches each including an electrical contact that opens and closes mechanically and a resistor having a resistance greater than the contact resistance of the electrical contact and arranged in series with the electrical contact An electrical contact device comprising a circuit configuration arranged in parallel.
(Appendix 2) Provided with a plurality of branch units connected in parallel to each other,
Each of the plurality of branch units has an electrical contact composed of a first contact portion and a second contact portion that mechanically opens and closes, and has a resistance larger than the contact resistance of the electrical contact with respect to the electrical contact. An electrical contact device comprising a resistor portion connected in series.
(Supplementary Note 3) A base portion having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and a plurality of protrusions provided on the first surface of the base portion and each having the first contact portion at a protruding end And a planar electrode portion including a plurality of the second contact portions that are disposed to face the first surface and can contact the protruding ends of the plurality of protrusions, The electrical contact device according to appendix 2, which is configured inside the base portion and the protrusion, respectively.
(Supplementary note 4) The electrical contact device according to supplementary note 3, wherein a common electrode that is electrically connected to the plurality of resistor portions is provided on the second surface of the base portion.
(Additional remark 5) The said base part has a flexible structure for absorbing the contact drag which arises between the said 1st contact part and the said 2nd contact part in the closed state of the said electrical contact for every said electrical contact, The electrical contact device according to appendix 3 or 4.
(Supplementary note 6) The electrical contact device according to supplementary note 5, wherein the base portion has both fixed beam portions as the flexible structure, and the protrusion is provided on the both fixed beam portions.
(Supplementary note 7) The electrical contact device according to supplementary note 5, wherein the base portion includes a single fixed beam portion as the flexible structure, and the protrusion is provided on the single fixed beam portion.
(Supplementary note 8) The electrical contact device according to any one of supplementary notes 3 to 7, wherein the base portion and the protrusion are integrally formed from a material substrate.
(Supplementary Note 9) When the maximum value of the applied voltage to the electrical contact device is Vmax and the minimum discharge current value at each of the electrical contacts included in the plurality of branch units is Imin, the plurality of The electrical contact device according to any one of appendices 2 to 8, wherein each of the resistance values Rb of the plurality of resistor units included in the branch unit satisfies Rb> Vmax / Imin.
(Supplementary Note 10) Provided with a plurality of branch units connected in parallel to each other,
Each of the plurality of branch units has an electrical contact that includes a first contact portion and a second contact portion that mechanically open and close and has a contact resistance for preventing a discharge current from flowing through the branch unit. An electrical contact device comprising:
(Supplementary Note 11) When the maximum value of the applied voltage to the electrical contact device is Vmax and the minimum discharge current value at each of the electrical contacts included in the plurality of branch units is Imin, the plurality of The electrical contact device according to appendix 10, wherein the resistance value Rc of each of the plurality of electrical contacts included in the branch unit satisfies Rc> Vmax / Imin.
(Supplementary note 12) The maximum value of the voltage applied to the electrical contact device is Vmax, the minimum discharge current value at each of the plurality of electrical contacts included in the plurality of branch units is Imin, and the entire electrical contact device 12. The electrical contact device according to any one of appendices 2 to 11, wherein when the resistance is Rs, the number N of the branch unit arrangement satisfies N> Vmax / (Rs · Imin).
(Supplementary note 13) a base portion having a first surface and a second surface opposite to the first surface;
A plurality of protrusions provided on the first surface of the base portion and each having a first contact portion at a protrusion;
A planar electrode portion that is disposed to face the first surface and includes a plurality of second contact portions with which the protrusions of the plurality of protrusions can contact,
The electric contact device, wherein the base portion and the protrusion are integrally formed from a material substrate.
(Supplementary note 14) a base portion having a first surface and a second surface opposite to the first surface;
A plurality of protrusions provided on the first surface of the base portion and each having a first contact portion at a protrusion;
A planar electrode portion that is disposed to face the first surface and includes a plurality of second contact portions with which the protrusions of the plurality of protrusions can contact,
The base portion absorbs a contact drag generated between the first contact portion and the second contact portion in a closed state of the electric contact for each electric contact including the first contact portion and the second contact portion. An electrical contact device characterized by having a flexible structure.
(Supplementary note 15) The electrical contact device according to supplementary note 14, wherein the base portion includes both fixed beam portions as the flexible structure, and the protrusion is provided on the both fixed beam portions.
(Supplementary note 16) The electrical contact device according to supplementary note 14, wherein the base portion includes a single fixed beam portion as the flexible structure, and the protrusion is provided on the single fixed beam portion.
(Supplementary note 17) The supplementary notes 2 to 16, wherein the first contact part and / or the second contact part are made of a metal, oxide, or nitride containing a metal element selected from Ta, W, C, and Mo. The electrical contact device according to any one of the above.
(Supplementary note 18) The electrical contact device according to any one of supplementary notes 2 to 17, wherein the first contact portion and / or the second contact portion is made of a material having a melting point of 3000 ° C or higher.
(Supplementary note 19) In any one of supplementary notes 3 to 9, and 12 to 18, further comprising a stopper made of an insulating material for preventing the base portion and the planar electrode portion from approaching less than an allowable minimum distance. The electrical contact device described.
(Supplementary note 20) Any one of Supplementary notes 3 to 9 and 12 to 19, wherein the base portion and the protrusion are made of a silicon material, and at least the resistor portion in the base portion and the protrusion is doped with impurities. The electrical contact device according to any one of the above.
(Supplementary note 21) An electrical contact device manufacturing method comprising a structure including a fixed portion, a beam portion fixed to the fixed portion, and a protrusion provided on the beam portion,
With respect to the first layer in the material substrate having a stacked structure of a first layer, a second layer, and an intermediate layer between the first layer and the second layer, a first mask pattern for forming protrusions is provided. A first etching step of forming protrusions in the first layer by performing an etching process,
The beam portion is formed in the first layer by performing an etching process on the first layer until reaching the intermediate layer through a second mask pattern for forming the beam portion and covering the protrusion. A second etching step;
And a third etching step of forming a gap between the second layer and the beam portion by etching away a part of the intermediate layer.
(Supplementary Note 22) A step of forming a conductor film on the material substrate from the first layer side after the third etching step, and forming a third mask pattern for wiring on the conductor film in the fixing portion The manufacturing method of the electrical contact device according to appendix 21, further comprising: a step of forming a wiring by patterning the conductive film through the third mask pattern.
(Supplementary Note 23) A step of forming a conductive film on the material substrate from the first layer side after the first etching step, and a step of removing the first mask pattern from the first layer The manufacturing method of the electrical contact apparatus of Claim 21 including.
(Supplementary note 24) The method for manufacturing an electrical contact device according to any one of supplementary notes 21 to 23, wherein the etching treatment in the first etching step is isotropic etching.
(Supplementary note 25) The method for manufacturing an electrical contact device according to any one of supplementary notes 21 to 24, wherein the first layer and the second layer are made of a silicon material, and the intermediate layer is made of silicon oxide.

本発明に係る電気接点装置における回路構成を表す。The circuit structure in the electrical contact apparatus which concerns on this invention is represented. 図１に示す回路構成を有する電気接点装置の動作概念を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the operation | movement concept of the electrical contact apparatus which has a circuit structure shown in FIG. 本発明に係る他の電気接点装置における回路構成を表す。The circuit structure in the other electrical contact apparatus which concerns on this invention is represented. 図３に示す回路構成を有する電気接点装置の動作概念を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the operation | movement concept of the electrical contact apparatus which has a circuit structure shown in FIG. 本発明の第１の実施形態に係る電気接点装置の開状態を表す。The open state of the electrical contact apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention is represented. 図５に示す電気接点装置の閉状態を表す側面図である。It is a side view showing the closed state of the electrical contact apparatus shown in FIG. 図５および図６に示す電気接点装置の第１接触子の製造工程を表す。The manufacturing process of the 1st contactor of the electrical contact apparatus shown to FIG. 5 and FIG. 6 is represented. 本発明の第２の実施形態に係る電気接点装置を表す。The electrical contact apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is represented. 図８に示す電気接点装置の第１接触子の製造工程を表す。The manufacturing process of the 1st contactor of the electrical contact apparatus shown in FIG. 8 is represented. 本発明の第３の実施形態に係る電気接点装置を表す。The electrical contact apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention is represented. 図１０に示す電気接点装置の第１接触子の平面図である。It is a top view of the 1st contactor of the electrical contact apparatus shown in FIG. 図１０に示す電気接点装置の第１接触子の製造方法における一部の工程を表す。FIG. 11 shows some steps in the method of manufacturing the first contactor of the electrical contact device shown in FIG. 10. 図１２に続く工程を表す。The process following FIG. 12 is represented. 図１３に続く工程を表す。The process following FIG. 13 is represented. 本発明の第３の実施形態に係る電気接点装置の変形例を表す。The modification of the electrical contact apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention is represented. 図１５に示す電気接点装置の第１接触子の平面図である。It is a top view of the 1st contactor of the electrical contact apparatus shown in FIG. 図１５に示す電気接点装置の第１接触子の製造方法における一部の工程を表す。FIG. 16 shows some steps in the method of manufacturing the first contactor of the electrical contact device shown in FIG. 15. 図１７に続く工程を表す。The process following FIG. 17 is represented. 本発明の第４の実施形態に係る電気接点装置を表す。The electrical contact apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention is represented. 図１９に示す電気接点装置の第１接触子の平面図である。It is a top view of the 1st contactor of the electrical contact apparatus shown in FIG. 本発明に係る電気接点装置がストッパを具備する場合の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing in case the electrical contact apparatus which concerns on this invention comprises a stopper. 開状態にある従来の電気接点装置を表す。1 represents a conventional electrical contact device in an open state. 閉状態にある図２２の電気接点装置を表す。23 represents the electrical contact device of FIG. 22 in a closed state. アーク放電発生確率の接点間電流依存性の一例を表すグラフである。It is a graph showing an example of the electric current dependence between contacts of the arc discharge generation | occurrence | production probability. 図２２の電気接点装置の変形例を表す。The modification of the electrical contact apparatus of FIG. 22 is represented.

符号の説明Explanation of symbols

Ｃ１ 第１接点部
Ｃ２ 第２接点部
Ｘ１〜Ｘ４，Ｘ３’ 電気接点装置
１０,３０,４０,６０ 第１接触子
１１,３１,４１,６１ ベース部
３１ａ,４１ｄ,６１ｄ 梁部
１２,３２,４２,６２ 突部
１３ 平面電極
３３,４３,６３ 電極
２０ 第２接触子
２１ 基板
２２ 共通平面電極 C1 1st contact part C2 2nd contact part X1-X4, X3 'Electric contact device 10,30,40,60 1st contactor 11,31,41,61 Base part 31a, 41d, 61d Beam part 12,32, 42,62 Projection 13 Planar electrode 33,43,63 Electrode 20 Second contact 21 Substrate 22 Common planar electrode

Claims (9)

相互に並列に接続する複数の枝路ユニットを備え、
前記複数の枝路ユニットの各々は、機械的に開閉する第１接点部および第２接点部よりなり且つ当該枝路ユニットを放電電流が流れるのを阻止するための接触抵抗を有する、電気接点を含むことを特徴とする、電気接点装置。 A plurality of branch units connected in parallel to each other,
Each of the plurality of branch units has an electrical contact that includes a first contact portion and a second contact portion that mechanically open and close and has a contact resistance for preventing a discharge current from flowing through the branch unit. An electrical contact device comprising: 本電気接点装置に対する印加電圧の最大値をＶmaxとし、且つ、前記複数の枝路ユニットに含まれる複数の電気接点の各々における最小放電電流値をＩminとする場合に、前記複数の枝路ユニットに含まれる複数の電気接点の各々の抵抗値Ｒｃは、Ｒｃ＞Ｖmax／Ｉminを満たす、請求項１に記載の電気接点装置。   When the maximum value of the applied voltage to the electrical contact device is Vmax and the minimum discharge current value at each of the plurality of electrical contacts included in the plurality of branch units is Imin, the plurality of branch units 2. The electrical contact device according to claim 1, wherein a resistance value Rc of each of the plurality of electrical contacts included satisfies Rc> Vmax / Imin. 本電気接点装置に対する印加電圧の最大値をＶmaxとし、前記複数の枝路ユニットに含まれる複数の電気接点の各々における最小放電電流値をＩminとし、且つ、本電気接点装置の全体抵抗をＲｓとする場合に、前記枝路ユニットの配設数Ｎは、Ｎ＞Ｖmax／（Ｒｓ・Ｉmin）を満たす、請求項１または２に記載の電気接点装置。   The maximum value of the voltage applied to the electrical contact device is Vmax, the minimum discharge current value at each of the plurality of electrical contacts included in the plurality of branch units is Imin, and the overall resistance of the electrical contact device is Rs. 3. The electrical contact device according to claim 1, wherein the number N of branch unit arrangements satisfies N> Vmax / (Rs · Imin). 第１面およびこれとは反対の第２面を有するベース部と、
前記ベース部の前記第１面上に設けられ、且つ、第１接点部を各々が突端に有する、複数の突部と、
前記第１面に対向して配設され、且つ、前記複数の突部の突端が当接可能な複数の第２接点部を含む、平面電極部と、を備え、
前記ベース部は、前記第１接点部および前記第２接点部よりなる電気接点ごとに、当該電気接点の閉状態において前記第１接点部および前記第２接点部の間に生ずる接触抗力を吸収するための可撓構造を有することを特徴とする、電気接点装置。 A base portion having a first surface and a second surface opposite thereto;
A plurality of protrusions provided on the first surface of the base portion and each having a first contact portion at a protrusion;
A planar electrode portion that is disposed to face the first surface and includes a plurality of second contact portions with which the protrusions of the plurality of protrusions can contact,
The base portion absorbs a contact drag generated between the first contact portion and the second contact portion in a closed state of the electric contact for each electric contact including the first contact portion and the second contact portion. An electrical contact device characterized by having a flexible structure. 前記ベース部は、前記可撓構造として両固定梁部を有し、前記突部は当該両固定梁部上に設けられている、請求項４に記載の電気接点装置。   The electric contact device according to claim 4, wherein the base portion has both fixed beam portions as the flexible structure, and the protrusion is provided on the both fixed beam portions. 前記ベース部は、前記可撓構造として片固定梁部を有し、前記突部は当該片固定梁部上に設けられている、請求項４に記載の電気接点装置。   The electrical contact device according to claim 4, wherein the base portion includes a single fixed beam portion as the flexible structure, and the protrusion is provided on the single fixed beam portion. 前記ベース部および前記平面電極部が許容最小距離未満に接近するのを阻止するための、絶縁材料よりなるストッパを更に備える、請求項４から６のいずれか１つに記載の電気接点装置。   The electrical contact device according to any one of claims 4 to 6, further comprising a stopper made of an insulating material for preventing the base portion and the planar electrode portion from approaching less than an allowable minimum distance. 前記ベース部および前記突部はシリコン材料よりなり、前記ベース部および前記突部における少なくとも前記抵抗体部には、不純物がドープされている、請求項４から７のいずれか１つに記載の電気接点装置。   The electricity according to any one of claims 4 to 7, wherein the base part and the protrusion are made of a silicon material, and at least the resistor part in the base part and the protrusion is doped with impurities. Contact device. 前記第１接点部および／または前記第２接点部は、Ｔａ，Ｗ，Ｃ，Ｍｏから選択される金属元素を含む金属、酸化物、または窒化物よりなる、請求項１から８のいずれか１つに記載の電気接点装置。   The first contact portion and / or the second contact portion is made of a metal, oxide, or nitride containing a metal element selected from Ta, W, C, and Mo. The electrical contact device according to one.
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