Electrostatic relay

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は静電力によって駆動される静電リレーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の静電リレーの公知例としては特公昭５５−１５０６０号、特開平２−１００２２４号に示されるものがあり、前者のものは図３７に示すように並行配設した固定電極４０、４０の間にエレクトレットを形成した可動片２１を配置した構成となっている。 また後者のものは図３８に示すように固定片を構成する基板４３上に固定電極４０を形成し、この固定電極４０の上方に並行するように可動片２１を配置した構成となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来例の内前者の構成では、可動片２１のエレクトレットを分極させた時にエレクトレットの電荷の総和が０の場合、動作しない構成となっている。 従って分極させたそれぞれの電荷の絶対値が異なるように帯電させる必要があり、正確な帯電量の制御が困難であった。 しかも充放電回路を外部に設ける必要があるため、システム全体のコストが高く、大型化する欠点があった。 また可動片２１の支持端部付近の可動電極４２と固定電極４０との間の空隙が常に大きく、静電力が十分に得られない原因となっていた。

【０００４】また後者の場合は電極に印加された電圧による静電力のみで動作しており、可動片２１の支持端部付近の可動電極（図示せず）と、基板４３の固定電極４
０との間の空隙は常に大きく、静電力が十分に得られないため、接点圧力が弱く、接触信頼性が悪いという問題があった。 更にこの従来例では可動片２１をシリコンウェハで形成し、固定電極４０を形成している基板４３を樹脂で製作しており、可動片２１と固定片である基板４
３とがそれぞれ異なる材料で製作されているため、可動片２１と基板４３とで熱膨張率が異なり、結果使用温度の変動があると構造体に歪みが生じて動作が不安定になるという問題があった。

【０００５】上記の問題点を解消するものとしては本発明者等が特願平５−１０６０７号により提案した静電リレーがある。 この静電リレーは固定電極を形成せる固定片と、固定電極に空隙を介して対向する可動電極を有し固定電極と可動電極との間に印加される外部電圧によって発生する静電力で固定電極側に一端部が移動するように他端部が支持固定された可動部を有する可動片とを接合し、可動部の移動により互いに接離する接点を可動部の一端部とこの一端部に対応する固定片の端部とに設けるとともに、これら接点を外部電気回路に接続する静電リレーにおいて、可動部の一端部側とこれに対向する固定片の端部側との間の空隙が他の可動部と固定片との間の空隙より小さくなるように可動部と固定片との対向面の何れか一方に段差を設け、更に固定電極上にエレクトレットを形成したものであるが、エレクトレットの帯電分布を略均一にしていたため、ラッチング型リレーを構成する場合には、接点圧が小さく、またシングル型リレーを構成した場合に整合余裕度が小さいという問題があった。

【０００６】本発明は上述の点に鑑みて為されたものでその目的とするところは、ラッチング型若しくはシングル型リレーに適した静電リレーを提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するために、請求項１の発明では、固定電極を形成せる固定片と、固定電極に空隙を介して対向する可動電極を有し固定電極と可動電極との間に印加される外部電圧によって発生する静電力で固定電極側に一端部が移動するように他端部が支持固定された可動部を有する可動片とを接合し、可動部の移動により互いに接離する接点を可動部の一端部とこの一端部に対応する固定片の端部とに設けるとともに、これら接点を外部電気回路に接続する静電リレーにおいて、固定電極若しくは可動電極のいずれか一方若しくは両方にエレクトレットを設けるとともに、このエレクトレットに帯電分布差を持たせたものである。

【０００８】請求項２の発明では、固定電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の基端側から自由端側へ向かって順次大きく構成したものである。 請求項３の発明では、固定電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の自由端側から基端側へ向かって順次大きく構成したものである。 請求項４の発明では、可動片の可動電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の基端側から自由端側へ向かって順次大きく構成したものである。

【０００９】請求項５の発明では、可動片の可動電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の自由端側から基端側へ向かって順次大きく構成したものである。 請求項６の発明では、固定電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の基端側から自由端側へ向かって順次大きく構成し、可動片の可動電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の基端側から自由側へ向かって順次大きく構成したものである。

【００１０】請求項７の発明では、固定電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の自由端側から基端側へ向かって順次大きく構成し、可動片の可動電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の自由端側から基端側へ向かって順次大きく構成したものである。

【００１１】

【作用】請求項１の発明によれば、固定電極を形成せる固定片と、固定電極に空隙を介して対向する可動電極を有し固定電極と可動電極との間に印加される外部電圧によって発生する静電力で固定電極側に一端部が移動するように他端部が支持固定された可動部を有する可動片とを接合し、可動部の移動により互いに接離する接点を可動部の一端部とこの一端部に対応する固定片の端部とに設けるとともに、これら接点を外部電気回路に接続する静電リレーにおいて、固定電極若しくは可動電極のいずれか一方若しくは両方にエレクトレットを設けるとともに、このエレクトレットに帯電分布差を持たせているので、帯電分布差の持たせ方により接点ギャップを大きくし且つ接点圧を高くしたラッチング型リレーや、或いは接点ギャップを変えることなく、静電力とバネ負荷との整合がし易いラッチング型リレーを実現することができる。

【００１２】請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、固定電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の基端側から自由端側へ向かって順次大きく構成してあるので、また請求項４の発明によれば、可動片の可動電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の基端側から自由端側へ向かって順次大きく構成してあるので、更に請求項６の発明によれば、固定電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の基端側から自由端側へ向かって順次大きく構成し、可動片の可動電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の基端側から自由端側へ向かって順次大きく構成してあるので、接点ギャップが大きく、しかも接点圧を高くしたラッチング型リレーを実現することができる。

【００１３】請求項３の発明によれば、請求項１の発明において、固定電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の自由端側から基端側へ向かって順次大きく構成してあるので、また請求項５の発明によれば、可動片の可動電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の自由端側から基端側へ向かって順次大きく構成してあるので、更に請求項７の発明によれば、請求項１の発明において、固定電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の自由端側から基端側へ向かって順次大きく構成し、可動片の可動電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の自由端側から基端側へ向かって順次大きく構成してあるので、接点ギャップを変えることなく、
静電力とバネ負荷とを整合し易いラッチング型リレーを実現することができる。

【００１４】

【実施例】以下本発明を実施例により説明する。 （実施例１）本実施例は、図５、図６に示すように上部固定片１と、可動片２と、下部固定片３とで構成され、
上下の固定片１、３間に可動片２をサンドイッチ状に挟持する構造となっている。

【００１５】可動片２は、図７に示すようにシリコン単結晶ウェハを基材とするもので、可動電極４、固定接点端子５、可動接点６、固定片接合用金属薄膜層７、電極端子８等を形成している。 可動電極４は可動片２の周辺部より異方性エッチング等により、上下から凹部に加工されたもので、外周はコの字状にエッチングされて可動片２と切り離されその一端が可動片２と一体につながった支持端部９となっており、可動電極４は上記支持端部９を中心に揺動回転する。

【００１６】よって可動電極４は、後述する上下の固定片１、３の固定電極１０、１１に対して移動する。 また下部固定片３の固定接点１９から電気信号を取り出せるように可動片２の隅には切欠き１３も設けられている。
可動接点６は、上記絶縁膜１４上に形成され、可動電極４の凹部により、２つの固定片１、３が可動片２の上下に接合されるだけで接点間ギャップを設けることができるようになっている。 この可動接点６と可動電極４とを設けた部位で可動部を構成する。

【００１７】また上記金属薄膜層７及び固定接点端子５
も上記絶縁膜１４上に形成されたもので、金属薄膜層７
は金或いは金合金層からなり、可動片２の基材であるシリコン単結晶ウェハに接続されている。 上、下固定片１、３は可動片２と同様にシリコン単結晶ウェハを基材とするもので、図８、図９に示すように絶縁膜１５、１
６上に固定電極１０、１１、エレクトレット１７、１
８、固定接点１２、１９、可動片接合用の金或いは金合金層からなる金属薄膜層２５、２６を夫々形成し、各固定電極１０、１１とエレクトレット１７、１８はコンタクト２１、２２により接続されている。 尚２３は上部固定片１の電極端子である。

【００１８】可動片２の上、下面に設けた上記固定接点端子５は上記上、下固定片１、３の固定接点１２、１９
に接続される固定接点端子である。 而して、これら可動片２、上下の固定片１、３の接合用金属薄膜層７と２５
及び２６とが合わさるように接触させて、適当な圧力を加えながら加熱すると接合用金属薄膜層７、２５、２６
が互いに基材のシリコンとともに共晶化して、図５に示すように機械的にも、電気的にも接続されることになるのである。

【００１９】ここで可動電極４の支持端部９から略中央部に亘って対向する固定片１、３の固定電極１０、１１
の部位が、可動電極４の略中央部から自由端に亘って対向する固定電極１０、１１の部位に比べて可動電極４との空隙が小さくなるように可動電極４の中間部から支持端部９に対向する固定電極１０、１１の部位表面が可動電極４側へ突出するように固定電極１０、１１の表面に段差２７、２８を夫々形成している。

【００２０】而して本実施例では上部固定片１のエレクトレット１７の可動電極４に面している表面がプラス、
下部固定片３のエレクトレット１８の可動電極４に面している表面がマイナスとなるように永久分極している。
そして両エレクトレット１７、１８の電荷量の絶対値が同じ時の電極間距離と静電力（可動電極４にかかるトルク）及びバネ負荷との関係を図１０に示す。 ただし静電力とバネ負荷によるトルクは逆向きに作用するが、図１
０では同じ向きとして示している。 尚図１０中イはバネ負荷力を、ロは印加電圧が０Ｖの時の静電力を、ハは可動電極４にプラス電圧を印加した時の静電力を、ニは可動電極４にマイナス電圧を印加した時の静電力を夫々示す。

【００２１】さて本実施例の静電リレーは固定電極１
０、１１と可動電極４の電位が同電位の場合、固定電極１０、１１と可動電極４が平行になっている中立位置では２つのエレクトレット１７、１８により発生する静電力は同じ大きさで、可動電極４に働くトルクは０である。 可動電極４が上部エレクトレット１８側に傾くと、
上部エレクトレット１７により発生する静電力が大きいので、可動電極４には、上部エレクトレット１７側に傾こうとするトルクが発生する。 逆に可動電極４が下部エレクトレット１８側に傾くと、下部エレクトレット１８
により発生する静電力が大きいので、可動電極４には、
下部エレクトレット１８側に傾こうとするトルクが発生する。

【００２２】そして可動電極４に電極端子８、２３及び２６を用いてプラスの電圧を印加した場合、下部エレクトレット１８と可動電極４には吸収力が発生するため、
可動電極４に下部エレクトレット１８側に傾こうとするトルクが発生する。 逆に可動電極４にマイナスの電圧を印加した場合、上部エレクトレット１７と可動電極４には吸収力が発生するため可動電極４に上部エレクトレット１７側に傾こうとするトルクが発生する。

【００２３】また可動電極４のバネ力が中立位置では０、どちらかのエレクトレット１７又は１８側に可動電極４が傾いている時、中立位置へ戻ろうとするトルクが働く。 即ち、静電力とバネ力は互いに逆向きにかかることになる。 図１０において可動電極４に電圧が印加されていない状態で、可動電極４がどちらかのエレクトレット１７又は１８に傾いている時、静電力の方がバネ力より大きくなるように設定すると、可動電極４はその位置を保持して、中立位置へは戻らない。 即ち２つの安定状態を持つ。

【００２４】例えば、最初、上部エレクトレット１７側に傾いた状態から、可動電極４にプラスの電圧を印加した場合、上部エレクトレット１７への吸着力が弱くなり、下部エレクトレット１８側に回転し保持される。 この状態で可動電極４への印加電圧を０にしても、その状態を保持する。 逆に可動電極４へマイナスの電圧を印加した場合、逆の動作をする。 つまりラッチング動作が可能になる。

【００２５】２つのエレクトレット１７、１８の帯電量の絶対値が異なる場合の動作を図１１に示す。 この図示例ではエレクトレット１７のプラスの帯電量の方が大きくなるようにしている。 可動電極４に電圧を印加していない状態では上部からの吸引力の方が大きくなるため、
上部に傾いた状態で安定している。 そして可動電極４にプラスの電圧を印加した時は下部からの吸引力が強くなり可動電極４には下部へ傾こうとするトルクが働き接点部を閉じた状態で安定する。 また印加電圧を取り除くとバネの復元力の方が優るため、中立位置へ戻り、上部の吸引力によって再び元の位置へ戻る。 図１１中イはバネ負荷力、ロは印加電圧が０のときの静電力、ハは可動電極４にプラス電圧を印加した時の静電力を示す。

【００２６】以上により２つのエレクトレット１７、１
８の帯電量のバランスを変えることによってラッチング動作、シングル動作の両方を可能にする。 また可動電極４の支持端部９から略中央部に亘って対向する固定電極１０、１１との間の空隙が可動電極４の自由端側と固定電極１０、１１との間の空隙に比べて段差２７、２８により小さくなり、しかもエレクトリック１７、１８による可動電極４に及ぼす静電力と外部印加電圧による静電力を重ねた力を利用することとにより、大きな静電力が得られて、接点圧が大きくとれる。

【００２７】本実施例では上述のように構成しているので、固定片１、３、可動片２が多数個形成されたシリコンウェハ３枚を先に接合してから切り出すことが可能になり、生産効率が向上する。 さらに固定片１、３に、ウェハ内に高濃度ドーピング層からなる固定電極１０、１
１を形成したり、トランジスタ、ダイオード、抵抗素子、コンデンサ等で構成される静電駆動回路用ＩＣを形成しても良く、駆動回路を一体形成した場合、外部に駆動回路を設ける必要は無くなる。

【００２８】また静電リレーを動作させる場合印加電圧は数十Ｖの電圧が必要だが昇圧回路を固定片１、３に形成しておくと入力は数Ｖで動作する。 尚可動片２は図１
２に示す工程で形成される。 つまり図１２（ａ）に示すように表面にＳｉＯ ₂からなる絶縁膜１４を形成したシリコンウェハ３１の上面に同図（ｂ）に示すように異方性エッチングによって凹部３２ａを形成し、更に同図（ｃ）に示すように絶縁膜１４を形成して、可動電極４、可動接点６、固定片接続用金属薄膜片７、固定接点端子５をＡｕにより形成する。 この後これら可動電極４、可動接点６、固定片接続用金属薄膜片７、固定接点端子５を保護膜３３で覆って、下側の面に異方性エッチングで凹部３２ｂを形成する（同図（ｄ））。 この後上述の同様に下面側に可動電極４、可動接点６、固定片接続用金属薄膜片７、固定接点端子５をＡｕにより形成した後保護膜３３で下面側も覆う（同図（ｅ））。 この後エッチングによって可動電極４の周囲をコ状に切り離し、この切離し後保護膜３３を除去すれば、可動電極４
等を形成した可動片２が得られることになる（同図（ｆ））。

【００２９】また上部固定片１は図１３に示す工程で形成される。 つまり図１３（ａ）に示すように表面にＳｉ
Ｏ ₂からなる絶縁膜１５を形成したシリコンウェハ３１
の下面に異方性エッチングによって段差２７を形成し（同図（ｂ））、しかる後にコンタクト２１を形成し、
更に下面の絶縁膜１５上にＡｕによって固定電極１０、
固定接点１２、金属薄膜層２５を同図（ｃ）に示すように形成し、更に同図（ｄ）を経てエレクトレット１７を同図（ｅ）に示すように形成し、固定電極１１を絶縁膜１６で覆って上部固定片１が得られることになる。

【００３０】下部固定片３は図１４に示す工程で形成される。 つまり図１４（ａ）に示すように表面にＳｉＯ ₂
からなる絶縁膜１６を形成したシリコンウェハ３１の上面に異方性エッチングによって段差２８を形成し（同図（ｂ））、しかる後にコンタクト２２を形成し、更に上面の絶縁膜１６上にＡｕによって固定電極１１、固定接点１９、金属薄膜層２６を同図（ｃ）に示すように形成し、更に同図（ｄ）を経てエレクトレット１８を同図（ｅ）に示すように形成し、また固定電極１１を絶縁膜１６で覆い下部固定片３が得られることになる。

【００３１】ところで本実施例では、上記のエレクトレット１７，１８の帯電量のバランスを変えることによってラッチング動作、シングル動作の両方を可能にするのであるが、ラッチング型リレーを構成する場合には下部固定片３（及び上部固定片１）に形成されたエレクトレット１８（及び１７）において、可動片２の自由端（接点６）と対向する部分の帯電分布が図１に示すように可動片２の基端と対向する部分より大きくなるように基端側（支持端部９）から順次帯電分布を大きくしてある。

【００３２】まず図２（ａ）に帯電分布を均一とした場合を示す。 この場合印加電圧が０Ｖでは可動片２は静電力（ａ）とバネ負荷（α）とは初期安定点（Ａ）にて釣合い静止している。 この初期安定点（Ａ）から接点オンまでの距離が接点ギャップＧとなる。 これに正の電圧（例えば定格を＋４８Ｖ）を印加すると、静電力が（ｂ'）のようにバネ負荷（Ａ）より大きくなり、接点６がオンするが、ラッチング動作の場合、印加電圧が０
Ｖとなるので、接点圧（β）は図に示すように小さくなる。 また負の電圧（例えば−４８Ｖ）を印加すると、静電力が（ｃ）のようにバネ負荷（Ｘ）より小さくなると、初期安定点Ａまで戻ることになる。

【００３３】これに対して上述のように帯電分布を行なうと静電力（ａ）とバネ負荷（α）とが釣り合う初期安定点は図２（ｂ）のように（Ａ'）のようになり、接点ギャップ（Ｇ）を大きくとることができ、しかも接点圧（β）を大きくとることができる。 エレクトレット１
７、１８に対する具体的な帯電方法としては、図３に示すように電圧Ｖ ₁のワイヤー１００より発生した電荷をグリッド１０１の電圧Ｖ ₂により電荷量を調節してエレクトレット１８（又は１７）に埋め込まれ、即ち帯電される。

【００３４】そして帯電装置（ワイヤー１０１、カバー１０３、グリッド１０２）は時間と共に、エレクトレット１８（又は１７））に対して速度ｖでｘ（ｔ ₁ ）からｘ（ｔ ₂ ）まで移動するが図１４に示すように、エレクトレット１８（又は１７）の位置に対応させてグリッド電圧Ｖ ₂を変化させることにより上記のように可動片２
の自由端（接点６）と対向する部分の帯電分布を図１に示すように可動片２の基端（支持端部９）側と対向する部分より大きくすることができるのである。

【００３５】またシングル型リレーを構成する場合には下部固定片３（又は上部固定片１）に形成されたエレクトレット１８（又は１７）において、可動片２の支持端部９と対向する部分の帯電分布が図１５に示すように可動片２の自由端（接点）と対向する部分より大きくなるように自由端側から帯電分布を順次大きくてある。 図では＋記号で示してある。

【００３６】図１６（ａ）に帯電分布を均一とした場合を示す。 この場合上述したように印加電圧が０Ｖでは可動片２は静電力（ａ）とバネ負荷（α）とは初期安定点（Ａ）にて釣合い、静止している。 その初期安定点（Ａ）から接点オン時までの距離が接点ギャップ（Ｇ）
となる。 これに正の電圧を印加すると、静電力が〔ｂ'
（この場合は定格を＋４８Ｖとした場合の５０％の電圧＋２４Ｖを印加した時を示す）〕，〔ｂ（この場合は定格を＋４８Ｖを印加した場合を示す）〕のようにバネ負荷（Ａ）より大きくなり、接点がオンするが、ストローク途中における静電力（ｂ'）とバネ負荷（α）との整合余裕（γ）が小さく、部品のばらつきによっては動作が不安定となる。

【００３７】これに対して上述のように帯電分布を行なうと図１６（ｂ）に示すように接点ギャップ（Ｇ）を殆ど変えることなく、しかもストローク途中における静電力（ｂ'）とバネ負荷（α）との整合余裕（γ）を大きくとることができて、静電力（ｂ）とバネ負荷（α）とを整合し易くすることができる。 尚エレクトレット１８
（又は１７）に対する具体的な帯電方法としては、ラッチング型リレーを構成する場合と同様に図１３に示す帯電装置を用いてこの帯電装置（ワイヤー１０１、カバー１０３、グリッド１０２）を時間と共に、エレクトレット１８（又は１７））に対して速度ｖでｘ（ｔ ₁ ）からｘ（ｔ ₂ ）まで移動させながら、図１７に示すように、
エレクトレット１８（又は１７）の位置に対応させてグリッド電圧Ｖ ₂を変化させることにより上記のように可動片２の基端（支持端部９）側と対向する部分の帯電分布を図１５に示すように可動片２の自由端（接点６）と対向する部分より高くすることができるのである。

【００３８】（実施例２）上記実施例１では、固定電極１０、１１の表面に段差２７、２８を形成して、可動電極４の支持端部９側と固定電極１０、１１との間の空隙を、自由端側戸固定電極１０、１１との間の空隙より小さくしているが、本実施例では、図１８乃至図２２に示すように可動電極４の支持端部９から中央部に亘る可動片２の厚みを可動電極４の略中央部から自由端に亘る可動片２の厚みより厚くして、表面の可動電極４に段差２
９を形成し、可動電極４の支持端部９から中央部に亘って対向する固定電極１０、１１との間の空隙を、可動電極４の中部から自由端部に亘って対向する固定電極１
０、１１との間の空隙より小さくしたものである。 尚段差２９以外の構成は実施例１と同じであるため、実施例１の同じ構成部位には同じ番号を付している。

【００３９】而して本実施例でも可動電極４の支持端部９から略中央部に亘って対向する固定電極１０、１１との間の空隙が可動電極４の自由端側と固定電極１０、１
１との間の空隙に比べて段差６により小さくなり、しかもエレクトリック１１又は１８による可動電極４に及ぼす静電力と外部印加電圧による静電力を重ねた力を利用することとにより、大きな静電力が得られて、接点圧が大きくとれる。 尚本実施例のその他の動作、その特性も実施例１と同様であるため、動作説明は省略する。

【００４０】尚可動片２、固定片１、３は図２３、１
７、１８に夫々示す工程で形成されるが、可動片２の形成工程では段差２９を異方性エッチングで形成する工程（図２３の（ａ）（ｃ））がある点で実施例１と異なり、また固定片１、３の形成では実施例１における段差２７、２８を形成する工程が無くなっている点で相違するが、その他は同じであるため説明は省略する。 またエレクトレット１７、１８に対する帯電分布を、ラッチング型又はシングル型に対応させて実施例１と同様に行なうのは勿論で、この帯電分布については実施例１と同じであるから説明を省略する。

【００４１】（実施例３）上記実施例１では、段差形成のために、周囲をほり込む構成であったが、本実施例では図２６、図２７に示すように可動接点６と接触する固定接点１２、１９の部位が、可動片２の固定接点端子５
に接続される部位より低くなるように固定片１、３をほり込む構成としたものである。 本実施例の動作は実施例１と同じであるため、動作説明は省略する。 またエレクトレット１７、１８に対する帯電分布を、ラッチング型又はシングル型に対応させて実施例１と同様に行なうのは勿論で、この帯電分布については実施例１と同じであるから説明を省略する。

【００４２】（実施例４）上記実施例１〜実施例３は、
２つの固定片１、３を用いて、切換型の静電リレーを実現したものであるが、本実施例は１つの固定片のみを用いて１接点型の静電リレーを実現した２層構造にかかるもので、図２８、図２９に示すように固定片３の構成を図１の下部固定片３と同じ構成とし、可動片２の構成を図１の上部固定片１に対応する構成を除いた構成としている。 可動片２の固定片３に対する動作は、実施例１における下部固定片３に対する動作と同じであるため、動作説明は省略する。 またエレクトレット１８に対する帯電分布を、ラッチング型又はシングル型に対応させて実施例１と同様に行なうのは勿論で、この帯電分布については実施例１と同じであるから説明を省略する。 本実施例のように２層構造の場合帯電分布の代えてラッチング型リレーを構成する場合より大きな接点ギャップ（Ｇ）
をとることができる。

【００４３】尚図２８、図２９において、図１の構成と同じ構成部位には同じ番号を付している。 （実施例５）本実施例は実施例４と同様に１つの固定片のみを用いた２層構造にかかるもので、図３０、図３１
に示すように固定片３の構成を図２６、図２７の下部固定片３と同じ構成とし、可動片２の構成は図２６、図２
７の上部固定片１に対応する構成を除いた構成としており、その他の構成、動作を実施例３に準ずるものとしている。 またエレクトレット１７、１８に対する帯電分布を、ラッチング型又はシングル型に対応させて実施例１
と同様に行なうのは勿論で、この帯電分布については実施例１と同じであるから説明を省略する。

【００４４】（実施例６）上記実施例１〜５は段差を設けることにより、可動部の一端部側とこれに対向する固定片の端部側との間の空隙が他の可動部と固定片との間の空隙より小さくなるようにしているが、本実施例では段差の代わりにテーパ面を形成している。 つまり本実施例では、図３２、図３３に示すように上部固定片１の固定電極１０は可動電極４に対向する面を、可動電極４の自由端に近づく程連続的に深くなるようにエッチング加工して、テーパ面３４に形成するとともに、可動電極４
の自由端側に設けられた可動接点６に対向するテーパ面３４の端部に固定接点１２を形成している。

【００４５】同様に下部固定片３の固定電極１１も可動電極４に対向する面を、可動電極４の自由端に近づく程連続的に深くなるようにエッチング加工して、テーパ面３５に形成するとともに、可動電極４の自由端側に設けられた可動接点６に対向するテーパ面３５の端部に固定接点１９を形成している。 また可動片２の構造は実施例１と同様な構造となっているため、その構成についての説明は省略する。

【００４６】尚上記のように上下部の固定片１、３を構成した本実施例も実施例１と同様に動作して、その特性も同様なものとなるため、動作説明は省略する。 またエレクトレット１７、１８に対する帯電分布を、ラッチング型又はシングル型に対応させて実施例１と同様に行なうのは勿論で、この帯電分布については実施例１と同じであるから説明を省略する。

【００４７】図３４、図３５は上部固定片１、下部固定片３の形成工程を夫々示しており、上部固定片１は図３
４（ａ）に示すように表面にＳｉＯ ₂からなる絶縁膜１
５を形成したシリコンウェハ３１の下面に異方性エッチングによってテーパ面３４を形成し（同図（ｂ））、しかる後にコンタクト２１を形成し、更に下面の絶縁膜１
５上にＡｕによって固定電極１０、固定接点１２、金属薄膜層２５を同図（ｃ）に示すように形成し、更にエレクトレット１７を同図（ｄ）に示すように形成し、固定電極１０を絶縁膜１５で覆って同図（ｅ）のように上部固定片１が得られることになる。

【００４８】下部固定片３は図３５（ａ）に示すように表面にＳｉＯ ₂からなる絶縁膜１６を形成したシリコンウェハ３１の上面に異方性エッチングによってテーパ面３５を形成し（同図（ｂ））、しかる後にコンタクト２
２を形成し、更に上面の絶縁膜１６上にＡｕによって固定電極１１、固定接点１９、金属薄膜層２６を同図（ｃ）に示すように形成し、更にエレクトレット１８を同図（ｄ）に示すように形成し、固定電極１１を絶縁膜１６で覆って同図（ｅ）のように下部固定片３が得られることになる。

【００４９】尚上記テーパ面３４、３５を形成する場合には、テーパ面３５、３４の傾き（深さ）は、つまりエッチング量はエッチング液に浸される時間に比例するので、図３６に示すようにエッチング液３６に対して一定速度で固定片１（又は３）を引き上げなければならない。 可動片２の形成工程は実施例１と同じであるため説明は省略する。

【００５０】尚実施例６は固定片１、３側にテーパ面３
４、３５を形成したが、可動片２側にテーパ面を形成しても良く、また３層構造以外に１つの固定片３と可動片２とからなる２層構造のものにも展開できるのは言うまでもない。 ところで上記実施例１乃至実施例６ではエレクトレット１７，１８を固定電極１０、１１側に設けてあるが、可動片２の可動電極４側に設けて良く、この場合においてラッチング型リレーを構成する場合には、可動片２の可動電極４に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片２の基端（支持端部９）側から自由端側へ向かって順次大きくする。 またシングル型リレーを構成する場合には可動片２の可動電極４に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片２の自由端側から基端（支持端部９）側へ向かって順次大きくする。

【００５１】更にエレクトレットを固定電極１０，１１
及び可動電極４の何れに設けても良く、この場合においてラッチング型リレーを構成する場合には固定電極１
０、１１に設けたエレクトレット１７、１８の帯電分布を可動片２の基端（支持端部９）側から自由端側へ向かって順次大きくし、可動片２の可動電極４に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片２の基端（支持端部９）
側から自由端側へ向かって順次大きくする。 またシングル型リレーを構成する場合には、固定電極１０又は１１
に設けたエレクトレット１７又は１８の帯電分布を可動片２の自由端側から基端（支持端部９）側へ向かって順次大きし、可動片２の可動電極４に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片２の自由端側から基端（支持端部９）側へ向かって順次大きくする。

【００５２】

【発明の効果】請求項１の発明は、固定電極を形成せる固定片と、固定電極に空隙を介して対向する可動電極を有し固定電極と可動電極との間に印加される外部電圧によって発生する静電力で固定電極側に一端部が移動するように他端部が支持固定された可動部を有する可動片とを接合し、可動部の移動により互いに接離する接点を可動部の一端部とこの一端部に対応する固定片の端部とに設けるとともに、これら接点を外部電気回路に接続する静電リレーにおいて、固定電極若しくは可動電極のいずれか一方若しくは両方にエレクトレットを設けるとともに、このエレクトレットに帯電分布差を持たせているので、帯電分布差の持たせ方により接点ギャップを大きくし且つ接点圧を高くしたラッチング型リレーや、或いは接点ギャップを変えることなく、静電力とバネ負荷との整合がし易いラッチング型リレーを実現することができるという効果がある。

【００５３】請求項２の発明は、請求項１の発明において、固定電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の基端側から自由端側へ向かって順次大きく構成してあるので、また請求項４の発明は、可動片の可動電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の基端側から自由端側へ向かって順次大きく構成してあるので、更に請求項６の発明は、固定電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の基端側から自由端側へ向かって順次大きく構成し、可動片の可動電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の基端側から自由端側へ向かって順次大きく構成してあるので、接点ギャップが大きく、
しかも接点圧を高くしたラッチング型リレーを実現することができるという効果がある。

【００５４】請求項３の発明は、請求項１の発明において、固定電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の自由端側から基端側へ向かって順次大きく構成してあるので、また請求項５の発明は、可動片の可動電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の自由端側から基端側へ向かって順次大きく構成してあるので、更に請求項７の発明は、請求項１の発明において、固定電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の自由端側から基端側へ向かって順次大きく構成し、可動片の可動電極に設けたエレクトレットの帯電分布を可動片の自由端側から基端側へ向かって順次大きく構成してあるので、接点ギャップを変えることなく、静電力とバネ負荷との整合がし易いラッチング型リレーを実現することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のラッチング型リレーを構成した場合の要部の構成説明図である。

【図２】（ａ）は同上に対応するエレクトレットの帯電分布が均一のラッチング型リレーの従来例の特性説明図である。 （ｂ）は同上のラッチング型リレーの特性説明図である。

【図３】同上の帯電装置による帯電方法の説明図である。

【図４】同上の帯電装置による帯電時のグリット電圧と、時間（位置との関係）との関係説明図である。

【図５】同上の断面図である。

【図６】同上の分解斜視図である。

【図７】同上の可動片の上面図である。

【図８】同上の上部固定片の下面図である。

【図９】同上の下部固定片の上面図である。

【図１０】同上の動作説明用の接点間距離と静電力及びバネ負荷の関係図動作特性図である。

【図１１】同上の別の動作説明用の接点間距離と静電力及びバネ負荷の関係図動作特性図である。

【図１２】同上の可動片の形成工程説明図である。

【図１３】同上の上部固定片の形成工程説明図である。

【図１４】同上の下部固定片の形成工程説明図である。

【図１５】本発明の実施例１のシングル型リレーを構成した場合の要部の構成説明図である。

【図１６】（ａ）は同上に対応するエレクトレットの帯電分布が均一のシングル型リレーの従来例の特性説明図である。 （ｂ）は同上のシングル型リレーの特性説明図である。

【図１７】同上の帯電装置による帯電時のグリット電圧と、時間（位置との関係）との関係説明図である。

【図１８】本発明の実施例２の断面図である。

【図１９】同上の分解斜視図である。

【図２０】同上の可動片の上面図である。

【図２１】同上の上部固定片の下面図である。

【図２２】同上の下部固定片の上面図である。

【図２３】同上の可動片の形成工程説明図である。

【図２４】同上の上部固定片の形成工程説明図である。

【図２５】同上の下部固定片の形成工程説明図である。

【図２６】本発明の実施例３の断面図である。

【図２７】同上の分解斜視図である。

【図２８】本発明の実施例４の断面図である。

【図２９】同上の分解斜視図である。

【図３０】本発明の実施例５の断面図である。

【図３１】同上の分解斜視図である。

【図３２】本発明の実施例６の断面図である。

【図３３】（ａ）は同上の上部固定片の下面図である。
（ｂ）は同上の可動片の上面図である。 （ｃ）は同上の下部固定片の上面図である。

【図３４】同上の上部固定片の形成工程説明図である。

【図３５】同上の下部固定片の形成工程説明図である。

【図３６】同上の固定片のテーパ面の形成工程説明図である。

【図３７】従来例の構成図である。

【図３８】別の従来例の構成図である。

【符号の説明】

２ 可動片 ３ 下部固定片 ４ 可動電極 ６ 可動接点 ９ 支持端部 １１ 固定電極 １２ 固定接点 １８ エレクトレット １９ 固定接点