JP3165973B2 - 電磁継電器 - Google Patents
電磁継電器Info
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Description
電磁継電器の小型化等の技術に関する。
が要求される分野では、使用する装置にはフェールセー
フな処理が要求される。従来、フェールセーフ性を確保
する為にはフェールセーフ特性を有する継電器を使用
し、万が一、故障が起きた場合、最終的にこの継電器で
供給電源を切り離し、通電を遮断するようにしている。
器は機械式のリレーであり、小型化に限界があった。ま
た継電器であっても通電量が多い時は接点溶着するおそ
れがあった。本発明ではこのような従来の課題に鑑みて
なされたもので、小型化された電磁継電器を提供するこ
とを目的とする。
の位置に第1接点電極が形成された第1の絶縁基板と、
該第1の絶縁基板とスペーサを介し、所定間隔を設けて
対面する第2の絶縁基板と、前記第1の絶縁基板上の第
2絶縁基板側に形成された強磁性体のコアと、該コアと
絶縁されてコアに巻回し、通電されて前記コアを磁化し
て電磁吸引力を発生させるコイル導体と、弾性を有する
強磁性の導電性部材であって、前記第2の絶縁基板に基
端部が支持され、先端部に前記コアの励磁時に前記第1
接点電極と接触する第2接点電極を接続体を介して有す
る弾性変形可能なリード板とを備え、前記接続体を、前
記第1接点電極と前記第2接点電極とが開離不可能状態
でリード板に開離方向の力が作用した時、折損可能な構
成とした。
極が形成された第1の絶縁基板と、該第1の絶縁基板と
スペーサを介し、所定間隔を設けて対面する第2の絶縁
基板と、前記第1の絶縁基板上の第2の絶縁基板側に形
成された強磁性体のコアと、該コアと絶縁されてコアに
巻回し、通電されて前記コアを磁化して電磁吸引力を発
生させるコイル導体と、弾性を有する強磁性の導電性部
材であって、前記第2の絶縁基板に基端部が支持され、
先端部に前記コアの励磁時に第1接点電極と接触する第
2接点電極を有して弾性変形可能なリード板と、前記第
2の絶縁基板上の所定の位置に形成された第3接点電極
と、前記リード板の前記第3接点電極と対応する位置に
設けられ、前記コアの非励磁時に前記第3接点電極と接
触する第4接点電極と、を備えるようにした。また、前
記リード板に設けた接点電極は接続体を介してリード板
に設けられ、該接続体は絶縁基板側の接点電極とリード
板側の接点電極とが開離不可能状態で、リード板に開離
方向の力が作用した時、折損可能な構成とした。
にした。また、前記第2の絶縁基板上の第1絶縁基板側
に形成された、強磁性体の前記コアとは別のコアと、該
別のコアと絶縁されて別のコアに巻回し、通電されて前
記別のコアを磁化して電磁吸引力を発生させる、前記コ
イル導体とは別のコイル導体と、を備えるようにした。
なくとも1つを透明ガラスで形成した。また、前記第
1、2の絶縁基板をガラス基体で形成し、且つスペーサ
をシリコンにより形成し、第1、2の絶縁基板と共に前
記リード板と前記接点電極を封止するようにした。
形成するようにした。また、前記各接点電極を、チタン
とプラチナとを積層して形成するようにした。
じる場合、コイル導体に通電する。コイル導体に通電す
れば、コアが磁化されてコアに電磁吸引力が発生し、リ
ード板が第1の絶縁基板側に引きつけられ、リード板が
弾性変形し、第1接点電極と第2接点電極とが閉じる。
また接点を開く場合、コイル導体への通電を停止する。
コイル導体への通電を停止すればコアが磁化されなくな
り、リード板は弾性復元力により元の位置に戻る。万が
一、第1接点電極と第2接点電極とが開離不可能状態に
なった場合、コイル導体への通電を停止するとリード板
の弾性復元力により開離方向の力が作用して接続体が折
損して接点電流を遮断する。
は、第3、第4接点電極は、第1の絶縁基板上のコアの
非励磁時には閉じ、励磁時には開く。そして、接続体を
設けたものでは、万が一、溶着等で第1、第2接点電極
又は第3、第4接点電極が開離不可能状態になりリード
板に開離方向の応力が作用した時、第1、第2接点電極
又は第3、第4接点電極が開離不可能状態である為、接
続体に応力がかかり接続体が折損し、電磁継電器は断線
する。
接続体に応力がかかった時、接続体は折損しやすく、し
たがって第1、第2接点電極が開離不可能状態になった
時、電磁継電器は確実に断線する。さらに、前記コアと
は別のコア、前記コイル導体とは別のコイル導体を設け
たものでは、別のコイル導体に通電すれば、リード板が
強制的に元の位置に戻され、接続体に加わる応力が大き
くなり、折損時間が早くなる。
くとも1つを透明ガラスで形成したものでは、内部の状
態を確認することが可能となる。また、第1、2の絶縁
基板をガラス基体で形成し、且つスペーサをシリコンに
より形成して封止したものでは、第1、2の絶縁基板と
スペーサとを接着力の良好な陽極接合により接合するす
ることが可能となり、気密性が高く、各接点電極及びリ
ード板が完全に保護され、各接点電極の溶着を防止する
ことが可能となる。
したものでは、半導体のエッチング技術で接続体を形成
することが可能となる。また、各接点電極をチタンとプ
ラチナとを積層して形成したものでは、各接点電極間の
溶着を防止することが可能となる。
説明する。第1実施例を図1及び図2に基づいて説明す
る。このものは、フロント接点を1対だけ備えたもので
ある。尚、図1(A)、(B)、(C)は夫々第1実施
例の断面図、平面図、(B)のX−X’方向の断面図を
示している。
てのガラス基体11、12は、長さ×幅が例えば11×5mm程
度の透明なガラスで形成され、所定間隔で相対面してい
る。このガラス基体11には、ガラス基体11の長手方向の
端部から2mm程度、中央で幅1mm程度の第1接点電極と
しての接点電極13が形成されている。この接点電極13に
はチタンとプラチナとが積層されている。チタンとプラ
チナとが積層されていれば接点電極13が溶着しにくくな
る。リード板14は弾性を有する強磁性の導電性部材であ
り、ガラス基体12に基端部が支持されている。このリー
ド板14の可動部は6mm程度の長さである。このリード板
14の先端には、リード板14と同じ幅1mm程度であり、接
続体15の詳細図である図2で示すように、厚さ50μm程
度の接続体15が接合している。この接続体15は、ボロン
拡散シリコン、即ち、ボロンが拡散されたP+ 型シリコ
ンで形成されている。また接続体15には、リード板14の
先端に沿って幅50μm程度、深さ10μm程度の切欠き15
aが設けられ、接続体15が折損する時は、この切欠き15
aの位置で折損するようにしている。また、接点電極13
と対応する接続体15の位置には、第2接点電極としての
接点15bが設けられ、接点15bに溶着防止用のチタンと
プラチナとが積層されている。フロント接点はこの接点
電極13と接続体15の接点15bにより構成される。ガラス
基体11のガラス基体12側の略中央部には、強磁性体のコ
ア16が形成されている。このコア16には例えば銅によっ
て形成されたコイル導体17がコア16と絶縁されて巻回し
ている。コイル導体17はコイル電極17aにつながってお
り、コイル電極17aを介してコイル導体17に通電した
時、コア16が磁化される。フロント接点及びリード板14
の可動部は、ガラス基体11、12、及びガラス基体11、12
間に形成されたシリコン製のスペーサ18によって封止さ
れ、ガラス基体11、12とスペーサ18とは接着力の良好な
陽極接合により接合されている。
て製造することが可能である。次に動作を説明する。フ
ロント接点を閉じる場合、コイル導体17に通電する。コ
イル導体17に通電すると、コア16が磁化されてリード板
14がコア16側に引きつけられる為、リード板14が弾性変
形し、フロント接点を構成する接続体15の接点15b及び
ガラス基体11の接点電極13が閉じる。
の通電を停止する。通電が停止すると、コア16が磁化さ
れなくなり、リード板14の弾性力により、フロント接点
が開く。万が一、フロント接点が例えば溶着等により開
離不可能状態になった場合、コイル導体17への通電を停
止してもリード板14は弾性復元力により元の位置に戻ろ
うとするが、フロント接点が開かない。したがって接続
体15の切欠き15aに応力が集中し、この応力により接続
体15は折損し、電磁継電器は断線する。このようにフロ
ント接点が開離不可能状態となっても電磁継電器を断線
させることが可能となり、安全である。
1、12を所定の間隔で相対面させ、フロント接点を開閉
させる為のコア16とコイル導体17とを、半導体製造技術
を用いてガラス基体11上のガラス基体12側に形成するこ
とにより、電磁継電器を小型化することが出来る。リー
ド板14の先端に、リード板14の弾性復元力により折損す
る接続体15を設けたことにより、万が一、フロント接点
が開離不可能状態になった時、コイル導体17の通電を停
止すれば接続体15が折損して電磁継電器が断線するの
で、安全性を確保することが出来る。
フロント接点が開離不可能状態になった時、接続体15の
折損時間が早くなる。ガラス基体11、12が透明であるの
で、電磁継電器の内部の状態を確認することが出来る。
ガラス基体11、12とスペーサ18との接合に用いられてい
る陽極接合は接着力が強いので、気密性が高くフロント
接点の溶着を防止することが出来る。
とプラチナが積層されているのでフロント接点の溶着を
防止することが出来る。次に第2実施例について説明す
る。このものは、フロント接点とバック接点とを備えた
ものである。尚、図3(A)、(B)、(C)は夫々第
2実施例の断面図、枠Y内で上面が切り開かれた平面
図、(B)のX−X’方向の断面図を示している。
1、22は、長さ×幅が例えば13×7mm程度の大きさ、板
厚が 200μm程度であり、 750μm程度の間隔で相対面
している。このガラス基体21には第1実施例と同様の第
1コア23と第1コイル導体24が形成され、ガラス基体22
には、第1コア23及び第1コイル導体24と同様の第2コ
ア25と第2コイル導体26が形成されている。コイル導体
24、26は磁化力を増す為、2層構造としてある。また2
つのリード板27、28は1mm程度の幅でありシリコン板29
及び強磁性体板30によって接続された2連構成となって
いる。リード板31、32は1mm程度の幅の導電性の強磁性
体であり、リード板31は接続体33を介してリード板27に
接続し、リード板32は接続体34を介してリード板28に接
続している。この接続体33、34は、第1実施例と同様に
ボロン拡散シリコンで形成されている。尚、接続体33、
34には、夫々リード板27とリード板31の間、リード板28
と32の間に第1実施例と同様の切欠きが設けられてい
る。リード板31、32には、夫々ガラス基体21側の接点電
極35、36に対応する接点電極31a、32aが形成されてお
り、接点電極31a、32aには、夫々溶着防止用としてチ
タンとプラチナとが積層されている。フロント接点はこ
の接点電極35と接点電極31a、及び接点電極36と接点電
極32aにより構成される。リード板31、32には、また夫
々ガラス基体22側の接点電極37、38に当接する接点電極
31b、32bが形成されており、接点電極31b、32bに
は、夫々溶着防止用としてチタンとプラチナとが積層さ
れている。前記ガラス基体22上の接点電極37、38は、ガ
ラス基体22の長手方向の端部から夫々リード板31、32と
対応する位置まで、リード板31、32と同じ1mm程度の幅
で形成されている。バック接点はこの接点電極31bと接
点電極37、及び接点電極32bと接点電極38により構成さ
れる。ガラス基体21には貫通孔39〜42が設けられてい
る。貫通孔39、40は第1コイル導体24への通電用として
設けられたものであり、貫通孔41、42は夫々接点電極3
5、36からの信号を出力する為に設けられたものであ
る。第2コイル導体26への通電用の電極26a、26bはガ
ラス基体22上の端部に設けられている。尚、43は第1実
施例と同様のスペーサであり、スペーサ43は陽極接合に
よりガラス基体21、22に接合されている。
コイル導体24を形成する製造方法を図4に基づいて説明
する。ガラス基体21に電解放電加工を行って第1コイル
導体24への通電用の貫通孔39、40、接点電極35、36の信
号出力用の貫通孔41、42を開ける(工程1)。後工程で
行う電解メッキ用の電極51の部分を除いた部分をメタル
マスクで覆い、ニッケルあるいは銅のスパッタを行っ
て、電極51を形成する(工程2)。電極51の平面図であ
る図5(A)において電極51の平面形状を示す。
第1コア23を形成する部分をマスクしてメッキレジスト
52を塗布し、塗布した後マスクを取り除く(工程3)。
強磁性体である例えばニッケル−鉄合金のメッキを行
い、メッキ後レジスト52を除去する(工程4)。ニッケ
ル−鉄合金のメッキをされた部分が第1コア23に相当す
る。
1コア23を除いた部分51aをエッチングして除去する
(工程5)。第1コア23を絶縁膜53で覆う(工程6)。
これを行うには、全面に絶縁膜を塗布し、フォトリソグ
ラフィ等により第1コア23の部分を除いた部分の絶縁膜
を取り除く。この工程6以降が第1コイル導体24を形成
する工程である。
点電極35、36の部分に下地メッキ用のメタル54をスパッ
タリングする(工程7)。第1コイル導体24を形成する
部分を除いて、メッキレジスト55を塗布する(工程
8)。銅メッキを行う(工程9)。銅メッキをされた部
分が第1コイル導体24となり第1コイル導体24の第1層
が形成される。第1コイル導体24の第2層を形成するに
は、工程6〜9を繰り返す。この後、接点電極35、36に
チタン、プラチナを蒸着して積層させる。前述のように
チタン、プラチナが積層されていれば接点電極35、36が
溶着しにくくなる。これでガラス基体21上に第1コア2
3、第1コイル導体24を形成する工程が終了する。
イル導体26を形成する場合は工程2〜9を行えばよい。
次に、リード板27、28、リード板31、32、スペーサ43を
形成する製造方法を図6及び7に基づいて説明する。
尚、図中、上側、下側の表面を夫々上面、下面とする。
図中、上面、下面の酸化シリコン膜62の部分を残して酸
化シリコン膜を選択エッチングする(工程21)。この工
程でフォトリソグラフィ技術を用いる。シリコン61の下
面全面を保護し、シリコン61の上面を所定の深さまでシ
リコンエッチングする(工程22)。
下面を所定の深さまでエッチングする(工程23)。シリ
コン61の両面を酸化して酸化シリコン膜63を形成し、a
部上の酸化シリコン膜を除去する(工程24)。この工程
でフォトリソグラフィ技術を用いる。a部において III
族のボロンを所定の深さまで注入し、P+ 型シリコン拡
散層64を形成する(工程25)。P+ 型シリコン拡散層64
を形成するのは、後の工程32で異方性エッチングにより
n型シリコン61をエッチングしてもP+ 型シリコン領域
ではP+ エッチストップされる為である。
する(工程26)。b部をエッチングして、下面の酸化シ
リコン膜63をすべて除去する(工程27)。b部は接続体
33、34の切欠きに相当する。リード板27、リード板31、
32になる部分に下地メタル65をスパッタリングする(工
程28) 。
(工程29) 。強磁性体メッキを行うことにより下地メタ
ル65上に強磁性体層67を形成し、レジスト66を除去し、
スパッタリングにより形成された下地メタル65のb部を
エッチングしてb部のP+ 型シリコン拡散層64を露出さ
せる(工程30)。強磁性体層67がリード板27、28、及び
リード板31、32に相当する。
コン膜63をエッチングする(工程31)。この工程でフォ
トリソグラフィ技術を用いる。シリコン61が、リード板
27、28、リード板31、32、接続体34、35、接点電極35〜
38の一部を囲むように、そしてリード板27、28上にシリ
コン61が所定の厚さだけ残ってシリコン層68ができるよ
うにn型シリコン61をエッチングする(工程32)。エッ
チングは異方性エッチングを用い、前述のようにP+ 型
シリコン拡散層64はP+ エッチストップされて残る。こ
のシリコン層68がシリコン29に相当し、P+ 型シリコン
拡散層64は接続体33、34に相当する。
グして強磁性体層69を形成する(工程33)。この強磁性
体層69が強磁性体板30に相当する。強磁性体層67の一部
でありリード板31、32の夫々の接点電極31a、32a、31
b、32bとなる部分70に溶着防止用のチタン、プラチナ
を蒸着して積層させる(工程34)。これでリード板27、
28、リード板31、32、スペーサ43を形成する全工程が終
了する。
体24、第2コイル導体26に通電されず、第1コア23、第
2コア25が非励磁時では、フロント接点が開き、バック
接点は閉じている。第1実施例と同様にフロント接点を
閉じ、バック接点を開く場合は、第1コイル導体24にの
み通電する。またフロント接点を開き、バック接点を閉
じる場合には、コイル導体24、26への通電を停止する。
り開離不可能状態となった場合、第2コイル導体26にの
み通電する。第2コイル導体26に通電すれば第2コア25
が磁化されてリード板27、28がガラス基体22側に引きつ
けられ、接続体33、34の切欠きにはより大きな応力が集
中し、確実に接続体33、34を折損させることが出来る。
またバック接点が例えば溶着等により開離不可能状態と
なった場合、同様にして第1コイル導体24にのみ通電す
れば、接続体33、34を折損させることが出来る。
に、ガラス基体22上のガラス基体21側にもバック接点を
開閉させる為の第2コア25、第2コイル導体26を、半導
体製造技術を用いて形成することにより、フロント接点
とバック接点を備えたものも小型化することが出来、ま
た、万が一、例えばフロント接点が溶着等により開離不
可能状態となっても第2コイル導体26に通電すれば、リ
ード板27、28を元の位置に強制的に戻すことが出来、よ
り確実に接続体33、34を折損させて電磁継電器を断線さ
せることが出来る。
ード板、及び接点を開閉する為のコア、コイル導体を、
半導体製造技術を用いて第1、第2の絶縁基板間に形成
することにより、電磁継電器を小型化することが出来
る。また、接点電極を接続体を介してリード板に設ける
ことで、万が一、接点電極が開離不可能状態になった場
合、リード板に開離方向に力が作用すると接続体が折損
して電磁継電器を断線させることが出来、安全性を確保
することが出来る。
は別のコイル導体を設けたものでは、別のコイル導体に
通電すれば、リード板を元の位置に強制的に戻すことが
出来、接続体をより確実に折損させることが出来る。前
記接続体に切欠きを設けたものでは、第1、第2接点電
極が開離不可能状態になった時、接続体の折損時間が早
くなる。
1つを透明ガラスで形成したものは、電磁継電器の内部
の状態を確認することが出来る。第1、2の絶縁基板を
ガラス基体で形成し、且つスペーサをシリコンにより形
成して封止したものでは、第1、2の絶縁基板とスペー
サとを接着力の良好な陽極接合により接合することが出
来るので気密性が高く、各接点電極及びリード板が完全
に保護され、各接点電極の溶着を防止することが出来
る。
のは、半導体のエッチング技術で接続体を形成すること
が出来る。各接点電極をチタンとプラチナとを積層して
形成したものでは、各接点電極間の溶着を防止すること
が出来る。
Claims (9)
- 【請求項1】所定の位置に第1接点電極が形成された第
1の絶縁基板と、 該第1の絶縁基板とスペーサを介し、所定間隔を設けて
対面する第2の絶縁基板と、 前記第1の絶縁基板上の第2の絶縁基板側に形成された
強磁性体のコアと、 該コアと絶縁されてコアに巻回し、通電されて前記コア
を磁化して電磁吸引力を発生させるコイル導体と、 弾性を有する強磁性の導電性部材であって、前記第2の
絶縁基板に基端部が支持され、先端部に前記コアの励磁
時に前記第1接点電極と接触する第2接点電極を接続体
を介して有する弾性変形可能なリード板と、 を備え、 前記接続体を、前記第1接点電極と前記第2接点電極と
が開離不可能状態でリード板に開離方向の力が作用した
時、折損可能な構成とした ことを特徴とする電磁継電
器。 - 【請求項2】所定の位置に第1接点電極が形成された第
1の絶縁基板と、 該第1の絶縁基板とスペーサを介し、所定間隔を設けて
対面する第2の絶縁基板と、 前記第1の絶縁基板上の第2の絶縁基板側に形成された
強磁性体のコアと、 該コアと絶縁されてコアに巻回し、通電されて前記コア
を磁化して電磁吸引力を発生させるコイル導体と、 弾性を有する強磁性の導電性部材であって、前記第2の
絶縁基板に基端部が支持され、先端部に前記コアの励磁
時に第1接点電極と接触する第2接点電極を有して弾性
変形可能なリード板と、 前記第2の絶縁基板上の所定の位置に形成された第3接
点電極と、 前記リード板の前記第3接点電極と対応する位置に設け
られ、前記コアの非励磁時に前記第3接点電極と接触す
る第4接点電極と、 を備えたことを特徴とする電磁継電器。 - 【請求項3】前記リード板に設けた接点電極は接続体を
介してリード板に設けられ、該接続体は絶縁基板側の接
点電極とリード板側の接点電極とが開離不可能状態で、
リード板に開離方向の力が作用した時、折損可能な構成
であることを特徴とする請求項2記載の電磁継電器。 - 【請求項4】前記接続体には切欠きを設けたことを特徴
とする請求項1又は3記載の電磁継電器。 - 【請求項5】前記第2の絶縁基板上の第1の絶縁基板側
に形成された、強磁性体の前記コアとは別のコアと、 該別のコアと絶縁されて別のコアに巻回し、通電されて
前記別のコアを磁化して電磁吸引力を発生させる、前記
コイル導体とは別のコイル導体と、 を備えたことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1つ
に記載の電磁継電器。 - 【請求項6】前記第1、2の絶縁基板のうちの少なくと
も1つを透明ガラスで形成したことを特徴とする請求項
1〜5のいずれか1つに記載の電磁継電器。 - 【請求項7】前記第1、2の絶縁基板をガラス基体で形
成し、且つスペーサをシリコンにより形成し、第1、2
の絶縁基板と共に前記リード板と前記接点電極を封止し
たことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載
の電磁継電器。 - 【請求項8】前記接続体をボロン拡散シリコンで形成し
たことを特徴とする請求項1又は3記載の電磁継電器。 - 【請求項9】前記各接点電極を、チタンとプラチナとを
積層して形成したことを特徴とする請求項1〜8のいず
れか1つに記載の電磁継電器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00865692A JP3165973B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 電磁継電器 |
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JP00865692A JP3165973B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 電磁継電器 |
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JPH0684441A JPH0684441A (ja) | 1994-03-25 |
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ID=11698979
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00865692A Expired - Lifetime JP3165973B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 電磁継電器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3165973B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2003252752A1 (en) * | 2002-07-31 | 2004-03-03 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Micro-relay |
-
1992
- 1992-01-21 JP JP00865692A patent/JP3165973B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0684441A (ja) | 1994-03-25 |
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