EP0710971A1 - Micromechanical relay - Google Patents

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EP0710971A1
EP0710971A1 EP95115648A EP95115648A EP0710971A1 EP 0710971 A1 EP0710971 A1 EP 0710971A1 EP 95115648 A EP95115648 A EP 95115648A EP 95115648 A EP95115648 A EP 95115648A EP 0710971 A1 EP0710971 A1 EP 0710971A1
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EP
European Patent Office
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contact
spring
armature
spring tongue
slots
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EP95115648A
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German (de)
French (fr)
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EP0710971B1 (en
Inventor
Helmut Dr. Schlaak
Joachim Schimkat
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0710971A1 publication Critical patent/EP0710971A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0710971B1 publication Critical patent/EP0710971B1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H59/00—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
    • H01H59/0009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/0036—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS]
    • H01H2001/0084—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS] with perpendicular movement of the movable contact relative to the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H59/00—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
    • H01H59/0009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics
    • H01H2059/0081—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics with a tapered air-gap between fixed and movable electrodes

Definitions

  • the invention relates to a micromechanical electrostatic relay with a base substrate which carries a base electrode layer and a base contact piece, and with an armature substrate lying on the base substrate with a freely worked, one-sidedly connected armature spring tongue, which has an armature electrode layer and in the vicinity an Aziker contact piece bears at its free end on a partially cut-out contact spring section, the spring tongue forming a wedge-shaped air gap with the anchor electrode layer in relation to the base electrode layer in the idle state and nestling against the base substrate in the working state due to a control voltage applied between the two electrodes, so that the two contact pieces lie on one another with elastic deformation of the contact spring section.
  • Such a micromechanical relay is already known from DE 42 05 029 C1.
  • a relay structure can be produced, for example, from a crystalline semiconductor substrate, preferably silicon, the spring tongue serving as an anchor being worked out of the semiconductor substrate by corresponding doping and etching processes.
  • the curved spring tongue rolls on the counter electrode and thus forms a so-called traveling wedge.
  • the spring tongue is stretched until the free spring end with the armature contact piece touches the base contact piece on the base substrate.
  • a spring tongue is also shown in one exemplary embodiment, in which the contact spring section carrying the armature contact piece has longitudinal slots is partially cut parallel to the long sides of the spring tongue. This ensures that the remaining sections of the spring tongue can lie flat on the base electrode behind and to the side of the contact spring section, while the contact spring section itself bends slightly upwards due to the height of the contact pieces and in this way generates a desired contact force.
  • the spring stiffness of the contact spring section and the course of the switching characteristic can be influenced by varying the length and the position of the slots.
  • a contact spring which is as short and wide as possible is given high rigidity and could therefore also produce a desired high contact force.
  • a relatively hard contact spring area which is relatively stiffly coupled to the armature spring tongue via the line between the two longitudinal slots, causes an unsafe switching behavior in the area of the response voltage and the dropout voltage, the parts of the armature electrode located to the side of the contact spring section closing Apply late to the base electrode or stand out prematurely if the holding voltage is reduced.
  • the aim of the present invention is therefore to design the contact spring section in a micromechanical relay of the type mentioned in such a way that it requires as little area as possible from the armature spring tongue, but at the same time generates the highest possible contact force due to its rigidity and the most complete contact possible allows remaining spring tongue on the base electrode.
  • this aim is achieved in that the contact spring section is enclosed on all sides by the spring tongue and is connected to it axially symmetrically via spring bars in the form of a sun wheel, the spokes of which are limited by slots arranged in a ring with mutual overlap, the angular ranges of which together amount to more than 360 °.
  • this contact spring section can manage with a very small area that is only slightly larger than the actual contact piece.
  • the connection is made via the sun wheel spokes in the form of torsion bars, which due to the ring-shaped overlapping limiting slots are approximately circular sections with which the desired mobility of the contact spring section with respect to the spring tongue on the one hand and the spring stiffness required to achieve the contact force on the other hand in a confined space by appropriate dimensioning of the length and width of these spokes can be adjusted.
  • This rotationally symmetrical connection via torsion elements therefore requires considerably less space than a one-sided connection via a long tongue-shaped leaf spring.
  • the slots for delimiting the sun wheel spokes are in the form of concentrically interlocking spiral sections, the length of these sections and the length of their overlap resulting therefrom also making it possible to determine the length of the intermediate sun wheel spokes.
  • the radial spacings of the slots determine the width of the sun wheel spokes.
  • the stiffness of the spring suspension for the contact spring section can thus be determined in a simple manner. In order to enable the aforementioned torsion of the sun wheel spokes, an overlap of the slots is required in any case, which is reflected in the total sum of their mentioned Angle ranges of more than 360 ° results.
  • the sun gear used here should not be limited to a number of four spokes.
  • sun gears with two, three or even more than four spokes can be used.
  • Multi-spoke sun gears lead to very narrow webs that would be unfavorable for the conductor tracks to the switch contact. Because it does not need to be specifically carried out here that the power supply to the armature contact piece must also take place via these sun wheel spokes.
  • very high mechanical stresses would occur at the ends of the slots.
  • FIG. 1 shows schematically the basic structure of a micromechanical electrostatic relay, in which the invention is used.
  • an armature substrate preferably a silicon wafer
  • an armature spring tongue 2 is passed through within a correspondingly doped silicon layer selective etching process elaborated.
  • a double layer 4 is generated, which in the example consists of an Si02 layer, which generates compressive stresses, and an Si3N4 layer, which generates tensile stresses.
  • the spring tongue can be given a desired curvature by appropriate selection of the layer thicknesses.
  • the spring tongue has a metallic layer as an anchor electrode 5 on its underside. This armature electrode 5 is subdivided, for example, in order to enable a metallic lead to an armature contact piece 7 in the same plane.
  • the armature substrate 1 is fastened on a base substrate 10, which in the present example consists of Pyrex glass, but which could also be formed from silicon, for example.
  • the base substrate 10 On its flat surface, the base substrate 10 carries a base electrode 11 and an insulating layer 12 in order to insulate the base electrode 11 from the armature electrode 5.
  • a base contact piece 13 is provided in a manner not shown with a feed line and of course arranged insulated from the base electrode 11.
  • a wedge-shaped air gap 14 is formed between the curved spring tongue 2 with the armature electrode 5 on the one hand and the base electrode 11 on the other hand.
  • FIG. 2 shows an example of a contact spring section 9, as has already been proposed. This contact spring section 9 is cut free by slots 8 parallel to the side edges of the spring tongue, so that the contact spring section itself has the shape of a leaf spring tongue.
  • this contact spring section 9 Due to the one-sided connection of this contact spring section 9 to the spring tongue 2, the problem already described arises that this contact spring section requires a relatively large area, which in turn is lost on the spring tongue 2 as an electrode surface, and that when a short, wide contact spring section 9 is selected to achieve a high contact force due to the rigid one-sided coupling to the spring tongue in the region of the end of the slots 8 and to the electrode tabs on both sides of the contact spring section, the switching behavior may not be stable.
  • FIG. 3 shows a top view of the design of a spring tongue 20, in which the contact piece 7 is carried by a rotationally symmetrical contact spring region 21, which is enclosed on all sides by the spring tongue 20.
  • This contact spring area 21 is carried via spring bars 22 in the form of sun wheel spokes, which are formed by slots 23 and are separated from one another, these slots 23 being arranged in the form of a spiral section in a ring shape with mutual overlap.
  • the sun gear has four spring bars or spokes 22, the spiral slits 23 serving as limitations covering an angular range of approximately 200 °. This results in a sufficient overlap in order to ensure the torsion of the spring bars 22 when the contact piece 7 moves axially.
  • the spring bars can be made softer or stiffer so as to adjust the contact force.
  • the spring bars must in any case be made so soft that the spring tongue 20 can lie flat on the base electrode 11 in the entire area around the contact spring section 21.
  • FIG. 4a shows, depending on the control voltage, the course of the distance A between different points of the spring tongue 20 from the base electrode 11 during the switching process.
  • curve a7 shows the course of the distance for the contact piece 7
  • curve a24 the movement sequence for a point 24 next to the sun gear
  • curve a25 the movement of a point 25 at the tip of the spring tongue 20.
  • the diagram in FIG. 4a clearly shows Tilting states both when closing and when opening.
  • the course of the contact force according to FIG. 4b also shows clear tilting states.
  • the response voltage is approximately 11 V, the points 24 and 25 abutting abruptly on the base electrode and the contact piece 7 being pressed onto the mating contact piece 13.
  • the distance of the contact piece 7 to the base electrode does not become zero in the tightened state, but reaches the height of the base contact piece 13 of approximately 2.5 ⁇ m.
  • the rigidity of the connection of the contact spring section via the sun wheel spokes must be dimensioned such that all points of the spring tongue 20 come to bear on the base electrode at the same time with the response voltage.
  • a contact force of approximately is achieved with a spring design according to FIG 1.8 mN; this is thus about six times the contact force which can be achieved with a contact spring section separated by simple slots according to FIG. 2.
  • FIG. 5 shows a somewhat modified embodiment of a spring tongue 30.
  • a contact spring section 31 is suspended by two concentric sun gear arrangements, namely an inner sun gear structure with three spring spokes 32 and three slots 33 as well as an outer sun gear structure with three spring spokes 34 and three slots 35.
  • the two sun gear structures have a spiral arrangement with opposite directions of rotation. In this way, the wobble movement caused by the one-sided torsion of the spring bars in the spring according to FIG. 3 can be eliminated during the switching process, since the two sun gear structures cause opposite, mutually canceling rotary movements.
  • FIG. 6 While in the embodiment according to FIG. 5 two interlocking sun gear structures are separated from one another by a concentric continuous circular ring 36 (indicated by dashed lines), the same effect can also be achieved by an arrangement according to FIG. 6, the spring spokes having a curved course in themselves in a single sun gear structure have so that torsional movements take place in two opposite directions.
  • a contact spring section 41 is suspended in a spring tongue 40 via a sun gear structure with four spring spokes 42 and slots 43 lying between them.
  • Each of the spring spokes has a first spoke section 42a and a second spoke section 42b, which adjoin one another in a hairpin shape.
  • spoke sections 42a run into one another in the manner of a right-turning spiral
  • the outer spoke sections 42b are arranged in the manner of a left-turning spiral, while the intermediate slots 43 achieve this structure by corresponding branches.
  • the spoke sections 42a are twisted in the opposite direction to the spoke sections 42b, so that the contact piece 7 is axially deflected without substantial rotational movement.
  • the increased radii at the clamping points reduce the mechanical stresses at the slot ends.
  • the arrangement according to FIG. 6 enables an optimal length of the torsion areas with a reduced space requirement.

Abstract

Das mikromechanische elektrostatische Relais besitzt einerseits ein Basissubstrat mit Basiselektrode und einem Basiskontaktstück, andererseits ein Ankersubstrat mit einer freigeätzten, vom Basissubstrat weg gekrümmten Anker-Federzunge mit einer Ankerelektrode und einem Anker-Kontaktstück. Bei Anlegen einer Steuerspannung zwischen den beiden Elektroden rollt die Federzunge auf dem Basissubstrat ab, bis sie gestreckt ist und die beiden Kontaktstücke zur Berührung bringt. Um eine hohe Kontaktkraft bei möglichst großer Elektrodenfläche zu erhalten, ist das Anker-Kontaktstück (7) auf einem Kontaktfederabschnitt (21) angeordnet, der über Federstege (22) in Form eines Sonnenrades mit spiralförmig ineinandergreifenden Speichenabschnitten von der Federzunge so freigeschnitten ist, daß er allseitig von der Federzunge umschlossen wird. <IMAGE>The micromechanical electrostatic relay has on the one hand a base substrate with a base electrode and a base contact piece, on the other hand an armature substrate with an etched armature spring tongue with an armature electrode and an armature contact piece that is curved away from the base substrate. When a control voltage is applied between the two electrodes, the spring tongue rolls on the base substrate until it is stretched and brings the two contact pieces into contact. In order to obtain a high contact force with the largest possible electrode area, the armature contact piece (7) is arranged on a contact spring section (21) which is cut free from the spring tongue via spring bars (22) in the form of a sun wheel with spirally interlocking spoke sections is enclosed on all sides by the spring tongue. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches elektrostatisches Relais mit einem Basissubstrat, das eine Basis-Elektrodenschicht und ein Basis-Kontaktstück trägt, und mit einem auf dem Basissubstrat liegenden Ankersubstrat mit einer freigearbeiteten, einseitig angebundenen Anker-Federzunge, welche eine Anker-Elektrodenschicht und in der Nähe ihres freien Endes auf einem teilweise freigeschnittenen Kontaktfederabschnitt ein Aziker-Kontaktstück trägt, wobei die Federzunge im Ruhezustand mit ihrer Anker-Elektrodenschicht einen keilförmigen Luftspalt gegenüber der Basis-Elektrodenschicht bildet und im Arbeitszustand aufgrund einer zwischen den beiden Elektroden anliegenden Steuerspannung sich an das Basissubstrat anschmiegt, so daß die beiden Kontaktstücke unter elastischer Deformation des Kontaktfederabschnittes aufeinanderliegen.The invention relates to a micromechanical electrostatic relay with a base substrate which carries a base electrode layer and a base contact piece, and with an armature substrate lying on the base substrate with a freely worked, one-sidedly connected armature spring tongue, which has an armature electrode layer and in the vicinity an Aziker contact piece bears at its free end on a partially cut-out contact spring section, the spring tongue forming a wedge-shaped air gap with the anchor electrode layer in relation to the base electrode layer in the idle state and nestling against the base substrate in the working state due to a control voltage applied between the two electrodes, so that the two contact pieces lie on one another with elastic deformation of the contact spring section.

Ein derartiges mikromechanisches Relais ist bereits aus der DE 42 05 029 C1 bekannt. Wie dort ausgeführt ist, läßt sich ein derartiger Relaisaufbau beispielsweise aus einem kristallinen Halbleitersubstrat, vorzugsweise Silizium, herstellen, wobei die als Anker dienende Federzunge durch entsprechende Dotierungs- und Ätzvorgänge aus dem Halbleitersubstrat herausgearbeitet wird. Durch Anlegen einer Steuerspannung zwischen der Ankerelektrode der Federzunge und der ebenen Basiselektrode rollt die gekrümmte Federzunge auf der Gegenelektrode ab und bildet damit einen sogenannten Wanderkeil. Während dieses Abrollens wird die Federzunge gestreckt, bis das freie Federende mit dem Ankerkontaktstück das Basiskontaktstück auf dem Basissubstrat berührt.Such a micromechanical relay is already known from DE 42 05 029 C1. As stated there, such a relay structure can be produced, for example, from a crystalline semiconductor substrate, preferably silicon, the spring tongue serving as an anchor being worked out of the semiconductor substrate by corresponding doping and etching processes. By applying a control voltage between the armature electrode of the spring tongue and the flat base electrode, the curved spring tongue rolls on the counter electrode and thus forms a so-called traveling wedge. During this rolling, the spring tongue is stretched until the free spring end with the armature contact piece touches the base contact piece on the base substrate.

In der oben genannten Schrift ist auch in einem Ausführungsbeispiel eine Federzunge gezeigt, bei der der das Ankerkontaktstück tragende Kontaktfederabschnitt durch Längsschlitze parallel zu den Längsseiten der Federzunge teilweise freigeschnitten ist. Dadurch erreicht man, daß sich die übrigen Abschnitte der Federzunge hinter und seitlich des Kontaktfederabschnittes flach auf die Basiselektrode legen können, während der Kontaktfederabschnitt selbst sich aufgrund der Höhe der Kontaktstücke leicht nach oben durchbiegt und auf diese Weise eine gewünschte Kontaktkraft erzeugt.In the above-mentioned document, a spring tongue is also shown in one exemplary embodiment, in which the contact spring section carrying the armature contact piece has longitudinal slots is partially cut parallel to the long sides of the spring tongue. This ensures that the remaining sections of the spring tongue can lie flat on the base electrode behind and to the side of the contact spring section, while the contact spring section itself bends slightly upwards due to the height of the contact pieces and in this way generates a desired contact force.

Durch Variation der Länge und der Lage der Schlitze können die Federsteifigkeit des Kontaktfederabschnittes sowie der Verlauf der Schaltcharakteristik beeinflußt werden. Bei der durch zwei parallele Längsschlitze abgeteilten Kontaktzunge läßt sich allgemein sagen, daß eine möglichst kurze und breite Kontaktfeder eine hohe Steifigkeit erhält und damit auch eine gewünscht hohe Kontaktkraft erzeugen könnte. Allerdings ginge dies auf Kosten der Elektrodenfläche; die Anzugsspannung würde sich erhohen und die gewünschte Kippcharakteristik beim Schließen und Öffnen des Kontaktes würde sich verschlechtern. Vereinfacht gesagt, bewirkt ein relativ harter Kontaktfederbereich, der über die Linie zwischen den beiden Langsschlitzen verhältnismäßig steif an die Anker-Federzunge angekoppelt ist, im Bereich der Ansprechspannung und der Abfallspannung jeweils ein unsicheres Schaltverhalten, wobei die seitlich des Kontaktfederabschnittes befindlichen Teile der Ankerelektrode sich zu spät an die Basiselektrode anlegen bzw. bei Verminderung der Haltespannung sich vorzeitig abheben.The spring stiffness of the contact spring section and the course of the switching characteristic can be influenced by varying the length and the position of the slots. In the case of the contact tongue divided by two parallel longitudinal slots, it can generally be said that a contact spring which is as short and wide as possible is given high rigidity and could therefore also produce a desired high contact force. However, this would be at the expense of the electrode area; the pull-in voltage would increase and the desired tilt characteristic when closing and opening the contact would deteriorate. Put simply, a relatively hard contact spring area, which is relatively stiffly coupled to the armature spring tongue via the line between the two longitudinal slots, causes an unsafe switching behavior in the area of the response voltage and the dropout voltage, the parts of the armature electrode located to the side of the contact spring section closing Apply late to the base electrode or stand out prematurely if the holding voltage is reduced.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, bei einem mikromechanischen Relais der eingangs genannten Art den Kontaktfederabschnitt so zu gestalten, daß er möglichst wenig Fläche von der Anker-Federzunge benötigt, zugleich aber durch seine Steifigkeit eine möglichst hohe Kontaktkraft erzeugt und ein möglichst vollständiges Aufliegen der restlichen Federzunge auf der Basiselektrode ermöglicht.The aim of the present invention is therefore to design the contact spring section in a micromechanical relay of the type mentioned in such a way that it requires as little area as possible from the armature spring tongue, but at the same time generates the highest possible contact force due to its rigidity and the most complete contact possible allows remaining spring tongue on the base electrode.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß der Kontaktfederabschnitt allseitig von der Federzunge umschlossen und mit dieser axialsymmetrisch über Federstege in Form eines Sonnenrades verbunden ist, dessen Speichen durch ringförmig mit gegenseitiger Überlappung angeordnete Schlitze begrenzt sind, deren Winkelbereiche zusammen mehr als 360° ergeben.According to the invention, this aim is achieved in that the contact spring section is enclosed on all sides by the spring tongue and is connected to it axially symmetrically via spring bars in the form of a sun wheel, the spokes of which are limited by slots arranged in a ring with mutual overlap, the angular ranges of which together amount to more than 360 °.

Durch die erfindungsgemäße koaxiale Anbindung des Kontaktfederabschnittes an die eigentliche Federzunge in Form eines Sonnenrades kann dieser Kontaktfederabschnitt mit einer sehr kleinen Fläche auskommen, die nur wenig größer ist als das eigentliche Kontaktstück. Die Anbindung erfolgt nämlich über die Sonnenradspeichen in Form von Torsionsstegen, die aufgrund der ringförmig übereinandergreifenden Begrenzungsschlitze annähernd Kreisabschnitte sind, mit denen die gewünschte Beweglichkeit des Kontaktfederabschnittes gegenüber der Federzunge einerseits und die erforderliche Federsteifigkeit zur Erzielung der Kontaktkraft andererseits auf engstem Raum durch entsprechende Bemessung der Länge und Breite dieser Speichen eingestellt werden können. Diese rotationssymmetrische Anbindung über Torsionselemente erfordert also wesentlich weniger Platz als eine einseitige Anbindung über eine lange zungenförmige Blattfeder.Due to the inventive coaxial connection of the contact spring section to the actual spring tongue in the form of a sun wheel, this contact spring section can manage with a very small area that is only slightly larger than the actual contact piece. The connection is made via the sun wheel spokes in the form of torsion bars, which due to the ring-shaped overlapping limiting slots are approximately circular sections with which the desired mobility of the contact spring section with respect to the spring tongue on the one hand and the spring stiffness required to achieve the contact force on the other hand in a confined space by appropriate dimensioning of the length and width of these spokes can be adjusted. This rotationally symmetrical connection via torsion elements therefore requires considerably less space than a one-sided connection via a long tongue-shaped leaf spring.

In bevorzugter Ausgestaltung besitzen die Schlitze zur Abgrenzung der Sonnenradspeichen die Form von konzentrisch ineinandergreifenden Spiralabschnitten, wobei durch die Länge dieser Abschnitte und die dadurch bedingte Länge ihrer Überlappung auch die Länge der zwischenliegenden Sonnenradspeichen festgelegt werden kann. Die radialen Abstände der Schlitze bestimmen andererseits die Breite der Sonnenradspeichen. So kann also auf einfache Weise die Steifigkeit der Federaufhängung für den Kontaktfederabschnitt festgelegt werden. Um die erwähnte Torsion der Sonnenradspeichen zu ermöglichen, ist in jedem Fall eine Überlappung der Schlitze erforderlich, was sich durch die erwähnte Gesamtsumme ihrer Winkelbereiche von mehr als 360° ergibt. Das bedeutet für ein vierspeichiges Sonnenrad jeweils Winkelbereiche der Schlitze von mehr als 90°; vorzugsweise besitzen die Schlitze in diesem Fall einen Winkelbereich zwischen 135° und 270°, was allgemein bei einer beliebigen Anzahl von Speichen bedeutet, daß die Winkelbereiche der Schlitze zusammen das 1,5-fache bis zum 3-fachen eines Vollkreises ergeben. Denn natürlich ist das hier verwendete Sonnenrad nicht auf eine Zahl von vier Speichen festzulegen. Je nach den Erfordernissen können Sonnenräder mit zwei, drei oder auch mehr als vier Speichen verwendet werden. Vielspeichige Sonnenräder führen allerdings zu sehr schmalen Stegen, die ungünstig für die Leiterbahnen zum Schaltkontakt wären. Denn es braucht hier nicht eigens ausgeführt zu werden, daß auch die Stromzufuhr zum Ankerkontaktstück über diese Sonnenradspeichen erfolgen muß. Umgekehrt würden bei einem zweispeichigen Sonnenrad an den Enden der Schlitze sehr hohe mechanische Spannungen auftreten.In a preferred embodiment, the slots for delimiting the sun wheel spokes are in the form of concentrically interlocking spiral sections, the length of these sections and the length of their overlap resulting therefrom also making it possible to determine the length of the intermediate sun wheel spokes. The radial spacings of the slots, on the other hand, determine the width of the sun wheel spokes. The stiffness of the spring suspension for the contact spring section can thus be determined in a simple manner. In order to enable the aforementioned torsion of the sun wheel spokes, an overlap of the slots is required in any case, which is reflected in the total sum of their mentioned Angle ranges of more than 360 ° results. For a four-spoke sun gear, this means in each case angular ranges of the slots of more than 90 °; in this case, the slots preferably have an angular range between 135 ° and 270 °, which generally means with any number of spokes that the angular ranges of the slots together result in 1.5 times to 3 times a full circle. Because of course the sun gear used here should not be limited to a number of four spokes. Depending on the requirements, sun gears with two, three or even more than four spokes can be used. Multi-spoke sun gears, however, lead to very narrow webs that would be unfavorable for the conductor tracks to the switch contact. Because it does not need to be specifically carried out here that the power supply to the armature contact piece must also take place via these sun wheel spokes. Conversely, with a two-spoke sun gear, very high mechanical stresses would occur at the ends of the slots.

Durch die nach Spiralfederart drehsymmetrisch in einer Richtung ineinandergreifenden Schlitze bzw. Sonnenradspeichen wird beim Schaltvorgang, also bei der axialen Auslenkung und Torsion der Speichen ein taumelndes Aufsetzen des Kontaktes bzw. des Kontaktfederabschnittes und auch der als Antrieb dienenden Federzunge in den Bereichen seitlich des Kontaktfederabschnittes bewirkt. Dies kann zu einem reibenden Kontaktschließvorgang führen, der hinsichtlich der Kontaktgabe und des Kontaktwiderstandes vorteilhaft sein kann, andererseits jedoch unter Umständen die Lebensdauer des Kontaktes verkürzt.Due to the fact that the slots or sun spokes interlock in one direction according to the type of spiral spring, a wobbling contact or the contact spring section and also the spring tongue serving as a drive in the areas to the side of the contact spring section are caused during the switching process, i.e. during the axial deflection and torsion of the spokes. This can lead to a frictional contact closing process, which can be advantageous with regard to the making of contacts and the contact resistance, but on the other hand may shorten the service life of the contact.

Um diesem zuletzt erwähnten Effekt entgegenzuwirken, kann es von Vorteil sein, den Kontaktfederabschnitt durch Federstege in Form zweier konzentrisch angeordneter Sonnenräder zu halten, wobei die Speichen der beiden Sonnenräder zueinander gegenläufige Spiralanordnungen bilden. Anstelle von zwei voll ausgebildeten konzentrischen Sonnenrädern ist es aber auch denkbar, die Speichen eines einzelnen Sonnenrades in sich zu krümmen, so daß jede Speiche zwei gegenläufig spiralige Stegabschnitte aufweist, die zueinander entgegengesetzt tordiert werden. Auf diese Weise entstehen zwei entgegengesetzte Drehvorgänge, die sich in der Wirkung auf die Kontaktbewegung gegenseitig aufheben.In order to counteract this last-mentioned effect, it may be advantageous to hold the contact spring section by means of spring bars in the form of two concentrically arranged sun gears, the spokes of the two sun gears forming spiral arrangements in opposite directions to one another. Instead of two fully formed concentric sun gears, it is also conceivable to close the spokes of a single sun gear bend so that each spoke has two opposing spiral web sections, which are twisted in opposite directions. In this way, two opposite turning processes occur, which cancel each other out in the effect on the contact movement.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläuert. Es zeigen

  • Figur 1 eine schematische Darstellung für den grundsätzlichen Aufbau eines mikromechanischen Relais mit einer gekrümmten Anker-Federzunge im Schnitt,
  • Figur 2 eine Ansicht von unten auf eine Federzunge mit einem in bekannter Weise durch Schlitze abgegrenzten Kontaktfederabschnitt,
  • Figur 3 eine erfindungsgemäß gestaltete Federzunge in Draufsicht mit spiralförmig abgegrenztem Kontaktfederabschnitt,
  • Figur 4a und 4b zwei Diagramme zur Darstellung des Bewegungsablaufes einzelner Punkte der Spiralfeder sowie des Verlauf der Kontaktkraft in Abhängigkeit von der Steuerspannung,
  • Figur 5 eine Federzunge in Draufsicht, bei der der Kontaktfederabschnitt durch zwei konzentrisch gegenläufig angeordnete Sonnenradstrukturen abgegrenzt ist, und
  • Figur 6 eine Federzunge in Draufsicht mit einem Kontaktfederabschnitt, der über eine Sonnenradstruktur mit in sich gegenläufig gekrümmten Speichen abgegrenzt ist.
The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the drawing. Show it
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the basic structure of a micromechanical relay with a curved armature spring tongue in section,
  • FIG. 2 shows a view from below of a spring tongue with a contact spring section delimited by slots in a known manner,
  • FIG. 3 shows a spring tongue designed according to the invention in a top view with a spirally delimited contact spring section,
  • 4a and 4b show two diagrams to illustrate the movement sequence of individual points of the coil spring and the course of the contact force as a function of the control voltage,
  • Figure 5 shows a spring tongue in plan view, in which the contact spring section is delimited by two concentrically arranged sun gear structures, and
  • FIG. 6 shows a spring tongue in a top view with a contact spring section which is delimited via a sun wheel structure with spokes that are curved in opposite directions.

Figur 1 zeigt schematisch den grundsätzlichen Aufbau eines mikromechanischen elektrostatischen Relais, bei dem die Erfindung zur Anwendung kommt. Dabei ist an einem Ankersubstrat 1, Vorzugsweise einem Silizium-Wafer, eine Anker-Federzunge 2 innerhalb einer entsprechend dotierten Silizium-Schicht durch selektive Ätzverfahren freigearbeitet. An der Unterseite der Federzunge ist eine Doppelschicht 4 erzeugt, die in dem Beispiel aus einer Si0₂-Schicht, welche Druckspannungen erzeugt, und einer Si₃N₄-Schicht, welche Zugspannungen erzeugt, besteht. Durch entsprechende Wahl der Schichtdicken kann der Federzunge eine gewünschte Krümmung verliehen werden. Schließlich trägt die Federzunge eine metallische Schicht als Ankerelektrode 5 an ihrer Unterseite. Diese Ankerelektrode 5 ist beispielsweise unterteilt, um in gleicher Ebene eine metallische Zuleitung zu einem Anker-Kontaktstück 7 zu ermöglichen.Figure 1 shows schematically the basic structure of a micromechanical electrostatic relay, in which the invention is used. In this case, on an armature substrate 1, preferably a silicon wafer, an armature spring tongue 2 is passed through within a correspondingly doped silicon layer selective etching process elaborated. On the underside of the spring tongue, a double layer 4 is generated, which in the example consists of an Si0₂ layer, which generates compressive stresses, and an Si₃N₄ layer, which generates tensile stresses. The spring tongue can be given a desired curvature by appropriate selection of the layer thicknesses. Finally, the spring tongue has a metallic layer as an anchor electrode 5 on its underside. This armature electrode 5 is subdivided, for example, in order to enable a metallic lead to an armature contact piece 7 in the same plane.

Das Ankersubstrat 1 ist auf einem Basissubstrat 10 befestigt, welches im vorliegenden Beispiel aus Pyrex-Glas besteht, das aber beispielsweise auch aus Silizium gebildet sein könnte. Auf seiner ebenen Oberfläche trägt das Basissubstrat 10 eine Basiselektrode 11 und eine Isolierschicht 12, um die Basiselektrode 11 gegenüber der Ankerelektrode 5 zu isolieren. Ein Basis-Kontaktstück 13 ist in nicht weiter dargestellter Weise mit einer Zuleitung versehen und natürlich gegenüber der Basiselektrode 11 isoliert angeordnet. Zwischen der gekrümmten Federzunge 2 mit der Ankerelektrode 5 einerseits und der Basiselektrode 11 andererseits ist ein keilförmiger Luftspalt 14 ausgebildet. Bei Anliegen einer Spannung von einer Spannungsquelle 15 zwischen den beiden Elektroden 5 und 11 rollt die Federzunge auf der Basiselektrode 11 ab, wodurch sich die Federzunge streckt und das Ankerkontaktstück 7 mit dem Basiskontaktstück 13 verbunden wird. Es sei noch erwähnt, daß die Größenverhältnisse und Schichtdicken in Figur 1 lediglich unter dem Gesichtspunkt der Anschaulichkeit dargestellt sind und nicht den tatsächlichen Verhältnissen entsprechen.The armature substrate 1 is fastened on a base substrate 10, which in the present example consists of Pyrex glass, but which could also be formed from silicon, for example. On its flat surface, the base substrate 10 carries a base electrode 11 and an insulating layer 12 in order to insulate the base electrode 11 from the armature electrode 5. A base contact piece 13 is provided in a manner not shown with a feed line and of course arranged insulated from the base electrode 11. A wedge-shaped air gap 14 is formed between the curved spring tongue 2 with the armature electrode 5 on the one hand and the base electrode 11 on the other hand. When a voltage from a voltage source 15 is present between the two electrodes 5 and 11, the spring tongue rolls on the base electrode 11, as a result of which the spring tongue extends and the armature contact piece 7 is connected to the base contact piece 13. It should also be mentioned that the size relationships and layer thicknesses in FIG. 1 are only shown from the point of view of clarity and do not correspond to the actual conditions.

Um beim flachen Aufliegen der Ankerelektrode 5 auf der Basiselektrode 11 für die beiden Kontaktstücke eine geforderte Kontaktkraft zu erzeugen, ist das Kontaktstück 7 auf einem Kontaktfederabschnitt angeordnet, der gegenüber der eigentlichen Federzunge 2 teilweise freigeschnitten ist, so daß er sich elastisch durchbiegen und auf diese Weise die Kontaktkraft erzeugen kann. In Figur 2 ist ein Beispiel für einen Kontaktfederabschnitt 9 gezeigt, wie er bereits vorgeschlagen wurde. Dieser Kontaktfederabschnitt 9 ist durch Schlitze 8 parallel zu den Seitenkanten der Federzunge freigeschnitten, so daß der Kontaktfederabschnitt selbst die Form einer Blattfederzunge besitzt. Durch die einseitige Anbindung dieses Kontaktfederabschnittes 9 an der Federzunge 2 ergibt sich das eingangs bereits geschilderte Problem, daß dieser Kontaktfederabschnitt verhältnismäßig viel Fläche erfordert, die an der Federzunge 2 wiederum als Elektrodenfläche verlorengeht und daß bei Wahl eines kurzen breiten Kontaktfederabschnittes 9 zur Erzielung einer hohen Kontaktkraft durch die steife einseitige Ankopplung an die Federzunge im Bereich des Endes der Schlitze 8 und an den Elektrodenlappen zu beiden Seiten des Kontaktfederabschnittes das Schaltverhalten unter Umständen nicht stabil ist.In order to generate a required contact force for the two contact pieces when the armature electrode 5 lies flat on the base electrode 11, the contact piece 7 is arranged on a contact spring section which is partially cut away from the actual spring tongue 2 so that it bend elastically and can generate the contact force in this way. FIG. 2 shows an example of a contact spring section 9, as has already been proposed. This contact spring section 9 is cut free by slots 8 parallel to the side edges of the spring tongue, so that the contact spring section itself has the shape of a leaf spring tongue. Due to the one-sided connection of this contact spring section 9 to the spring tongue 2, the problem already described arises that this contact spring section requires a relatively large area, which in turn is lost on the spring tongue 2 as an electrode surface, and that when a short, wide contact spring section 9 is selected to achieve a high contact force due to the rigid one-sided coupling to the spring tongue in the region of the end of the slots 8 and to the electrode tabs on both sides of the contact spring section, the switching behavior may not be stable.

Figur 3 zeigt in Draufsicht die Gestaltung einer Federzunge 20, bei der das Kontaktstück 7 von einem rotationssymmetrischen und von allen Seiten durch die Federzunge 20 umschlossenen Kontaktfederbereich 21 getragen wird. Dieser Kontaktfederbereich 21 ist über Federstege 22 in Form von Sonnenradspeichen getragen, die durch Schlitze 23 gebildet und voneinander getrennt sind, wobei diese Schlitze 23 als Spiralabschnitte ringförmig mit gegenseitiger Überlappung angeordnet sind. Im vorliegenden Beispiel besitzt das Sonnenrad vier Federstege oder Speichen 22, wobei die zur Begrenzung dienenden Spiralschlitze 23 etwa einen Winkelbereich von 200° überdecken. Dadurch ergibt sich eine ausreichende Überlappung, um die Torsion der Federstege 22 bei Axialbewegung des Kontaktstücks 7 zu gewährleisten. Je nach Länge und Abstand der Schlitze 23 können die Federstege weicher oder steifer gemacht werden, um so die Kontaktkraft einzustellen. Die Federstege müssen jedenfalls so weich gemacht werden, daß die Federzunge 20 im gesamten Bereich rings um den Kontaktfederabschnitt 21 flach auf der Basiselektrode 11 aufliegen kann.FIG. 3 shows a top view of the design of a spring tongue 20, in which the contact piece 7 is carried by a rotationally symmetrical contact spring region 21, which is enclosed on all sides by the spring tongue 20. This contact spring area 21 is carried via spring bars 22 in the form of sun wheel spokes, which are formed by slots 23 and are separated from one another, these slots 23 being arranged in the form of a spiral section in a ring shape with mutual overlap. In the present example, the sun gear has four spring bars or spokes 22, the spiral slits 23 serving as limitations covering an angular range of approximately 200 °. This results in a sufficient overlap in order to ensure the torsion of the spring bars 22 when the contact piece 7 moves axially. Depending on the length and spacing of the slots 23, the spring bars can be made softer or stiffer so as to adjust the contact force. The spring bars must in any case be made so soft that the spring tongue 20 can lie flat on the base electrode 11 in the entire area around the contact spring section 21.

Eine Untersuchung des Schaltverhaltens einer Feder gemäß Figur 3 wurde mit einer Computersimulation durchgeführt, wobei ein Aufbau gemäß Figur 3 mit folgenden Kennwerten gewählt wurde: Gesamtlänge der Federzunge 1750 µm Breite der Federzunge 1000 µm Abstand des Kontaktstücks zur Einspannstelle der Federzunge 1300 µm Länge der gekrümmten Zone der Federzunge 400 µm Breite der Schlitze des Sonnenrades 20 µm Winkelbereich der Schlitze 200° An examination of the switching behavior of a spring according to FIG. 3 was carried out using a computer simulation, a structure according to FIG. 3 having the following characteristic values being chosen: Total length of the spring tongue 1750 µm Width of the spring tongue 1000 µm Distance of the contact piece to the clamping point of the spring tongue 1300 µm Length of the curved zone of the spring tongue 400 µm Width of the slots of the sun gear 20 µm Angular range of the slots 200 °

Die Ergebnisse der Computersimulation sind in Figur 4a und 4b dargestellt. Figur 4a zeigt in Abhängigkeit von der Steuerspannung den Verlauf des Abstandes A verschiedener Punkte der Federzunge 20 von der Basiselektrode 11 beim Schaltvorgang. Im einzelnen zeigt die Kurve a7 den Verlauf des Abstandes für das Kontaktstück 7, die Kurve a24 den Bewegungsablauf für einen Punkt 24 neben dem Sonnenrad und die Kurve a25 die Bewegung eines Punktes 25 an der Spitze der Federzunge 20. Das Diagramm von Figur 4a weist eindeutige Kippzustände sowohl beim Schließen als auch beim Öffnen auf. Auch der Verlauf der Kontaktkraft gemäß Figur 4b zeigt eindeutige Kippzustände. Die Ansprechspannung liegt etwa bei 11 V, wobei sich die Punkte 24 und 25 schlagartig an die Basiselektrode anliegen und das Kontaktstück 7 auf das Gegenkontaktstück 13 gedrückt wird. Der Abstand des Kontaktstücks 7 zur Basiselektrode wird im angezogenen Zustand nicht zu Null, sondern erreicht die Höhe des Basiskontaktstücks 13 von etwa 2,5 µm.The results of the computer simulation are shown in Figures 4a and 4b. FIG. 4a shows, depending on the control voltage, the course of the distance A between different points of the spring tongue 20 from the base electrode 11 during the switching process. In detail, curve a7 shows the course of the distance for the contact piece 7, curve a24 the movement sequence for a point 24 next to the sun gear and curve a25 the movement of a point 25 at the tip of the spring tongue 20. The diagram in FIG. 4a clearly shows Tilting states both when closing and when opening. The course of the contact force according to FIG. 4b also shows clear tilting states. The response voltage is approximately 11 V, the points 24 and 25 abutting abruptly on the base electrode and the contact piece 7 being pressed onto the mating contact piece 13. The distance of the contact piece 7 to the base electrode does not become zero in the tightened state, but reaches the height of the base contact piece 13 of approximately 2.5 μm.

Die Steifigkeit der Anbindung des Kontaktfederabschnittes über die Sonnenradspeichen muß so dimensioniert werden, daß bei der Ansprechspannung auch alle Punkte der Federzunge 20 gleichzeitig auf der Basiselektrode zur Anlage kommen. Wie das Diagramm von Figur 4b zeigt, erreicht man mit einer Federgestaltung gemäß Figur 3 eine Kontaktkraft von etwa 1,8 mN; diese ist somit etwa sechsmal so groß wie die Kontaktkraft, die man mit einem durch einfache Schlitze gemäß Figur 2 abgetrennten Kontaktfederabschnitt erreichen kann.The rigidity of the connection of the contact spring section via the sun wheel spokes must be dimensioned such that all points of the spring tongue 20 come to bear on the base electrode at the same time with the response voltage. As the diagram in FIG. 4b shows, a contact force of approximately is achieved with a spring design according to FIG 1.8 mN; this is thus about six times the contact force which can be achieved with a contact spring section separated by simple slots according to FIG. 2.

Figur 5 zeigt eine etwas abgewandelte Ausführungsform einer Federzunge 30. Hierbei ist ein Kontaktfederabschnitt 31 durch zwei konzentrische Sonnenradanordnungen aufgehängt, nämlich eine innere Sonnenradstruktur mit jeweils drei Federspeichen 32 und entsprechend drei Schlitzen 33 sowie eine äußere Sonnenradstruktur mit wiederum drei Federspeichen 34 und drei Schlitzen 35. Die beiden Sonnenradstrukturen besitzen eine Spiralanordnung mit jeweils entgegengesetztem Drehsinn. Auf diese Weise kann die durch die einseitige Torsion der Federstege bei der Feder gemäß Figur 3 bewirkte Taumelbewegung beim Schaltvorgang behoben werden, da die beiden Sonnenradstrukturen entgegengesetzte, sich gegenseitig aufhebende Drehbewegungen verursachen.FIG. 5 shows a somewhat modified embodiment of a spring tongue 30. Here, a contact spring section 31 is suspended by two concentric sun gear arrangements, namely an inner sun gear structure with three spring spokes 32 and three slots 33 as well as an outer sun gear structure with three spring spokes 34 and three slots 35. The two sun gear structures have a spiral arrangement with opposite directions of rotation. In this way, the wobble movement caused by the one-sided torsion of the spring bars in the spring according to FIG. 3 can be eliminated during the switching process, since the two sun gear structures cause opposite, mutually canceling rotary movements.

Wahrend bei der Ausführungsform gemäß Figur 5 zwei ineinanderliegende Sonnenradstrukturen durch einen konzentrischen durchgehenden Kreisring 36 (gestrichelt angedeutet) voneinander getrennt sind, läßt sich die gleiche Wirkung auch durch eine Anordnung gemäß Figur 6 erzielen, wobei in einer einzigen Sonnenradstruktur die Federspeichen in sich einen gekrümmten Verlauf besitzen, so daß Torsionsbewegungen in zwei entgegengesetzten Richtungen erfolgen. Gemäß Figur 6 ist in einer Federzunge 40 ein Kontaktfederabschnitt 41 über eine Sonnenradstruktur mit vier Federspeichen 42 und dazwischenliegenden Schlitzen 43 aufgehängt. Jede der Federspeichen besitzt einen ersten Speichenabschnitt 42a und einen zweiten Speichenabschnitt 42b, die haarnadelförmig aneinanderschließen. Während die Speichenabschnitte 42a nach Art einer rechts drehenden Spirale ineinanderlaufen, sind die äußeren Speichenabschnitte 42b nach Art einer links drehenden Spirale angeordnet, während die zwischenliegenden Schlitze 43 diese Struktur durch entsprechende Verzweigungen erzielen. Auf diese Weise werden bei einer Axialbewegung des Kontaktstücks 7 die Speichenabschnitte 42a entgegengesetzt zu den Speichenabschnitten 42b tordiert, so daß eine Axialauslenkung des Kontaktstücks 7 ohne wesentliche Drehbewegung erfolgt.While in the embodiment according to FIG. 5 two interlocking sun gear structures are separated from one another by a concentric continuous circular ring 36 (indicated by dashed lines), the same effect can also be achieved by an arrangement according to FIG. 6, the spring spokes having a curved course in themselves in a single sun gear structure have so that torsional movements take place in two opposite directions. According to FIG. 6, a contact spring section 41 is suspended in a spring tongue 40 via a sun gear structure with four spring spokes 42 and slots 43 lying between them. Each of the spring spokes has a first spoke section 42a and a second spoke section 42b, which adjoin one another in a hairpin shape. While the spoke sections 42a run into one another in the manner of a right-turning spiral, the outer spoke sections 42b are arranged in the manner of a left-turning spiral, while the intermediate slots 43 achieve this structure by corresponding branches. In this way, the axial movement of the contact piece 7, the spoke sections 42a are twisted in the opposite direction to the spoke sections 42b, so that the contact piece 7 is axially deflected without substantial rotational movement.

Durch die vergrößerten Radien an den Einspannstellen werden die mechanischen Spannungen an den Schlitzenden reduziert. Die Anordnung nach Figur 6 ermöglicht eine optimale Länge der Torsionsbereiche bei reduziertem Platzbedarf.The increased radii at the clamping points reduce the mechanical stresses at the slot ends. The arrangement according to FIG. 6 enables an optimal length of the torsion areas with a reduced space requirement.

Claims (5)

Mikromechanisches elektrostatisches Relais mit einem Basissubstrat (10), das eine Basis-Elektrodenschicht (11) und ein Basis-Kontaktstuck (13) trägt, und mit einem auf dem Basissubstrat liegenden Ankersubstrat (1) mit einer freigearbeiteten, einseitig angebundenen Anker-Federzunge (2; 20; 30; 40), welche eine Anker-Elektrodenschicht (5) und in der Nähe ihres freien Endes auf einem teilweise freigeschnittenen Kontaktfederabschnitt (21; 31; 41) ein Anker-Kontaktstück (7) trägt,
wobei die Federzunge (2; 20; 30; 40) im Ruhezustand mit ihrer Anker-Elektrodenschicht (5) einen keilförmigen Luftspalt (14) gegenüber der Basis-Elektrodenschicht (11) bildet und im Arbeitszustand aufgrund einer zwischen den beiden Elektroden anliegenden Steuerspannung sich an das Basissubstrat (10) anschmiegt, so daß die beiden Kontaktstücke (7, 13) unter elastischer Deformation des Kontaktfederabschnittes (21; 31; 41) aufeinanderliegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktfederabschnitt (21; 31; 41) allseitig von der Federzunge (20; 30; 40) umschlossen und mit dieser axialsymmetrisch über Federstege (22; 32, 34; 42) in Form eines Sonnenrades verbunden ist, dessen Speichen durch ringförmig mit gegenseitiger Überlappung angeordnete Schlitze (23; 33, 35; 43) begrenzt sind, deren Winkelbereiche zusammen mehr als 360° ergeben.Micromechanical electrostatic relay with a base substrate (10), which carries a base electrode layer (11) and a base contact piece (13), and with an armature substrate (1) lying on the base substrate with a freely machined armature spring tongue (2 ; 20; 30; 40), which carries an armature electrode layer (5) and, in the vicinity of its free end, an armature contact piece (7) on a partially cut-out contact spring section (21; 31; 41),
wherein the spring tongue (2; 20; 30; 40) with its anchor electrode layer (5) forms a wedge-shaped air gap (14) with respect to the base electrode layer (11) in the idle state and in the working state due to a control voltage applied between the two electrodes the base substrate (10) hugs so that the two contact pieces (7, 13) lie one on top of the other under elastic deformation of the contact spring section (21; 31; 41), characterized in that the contact spring section (21; 31; 41) on all sides of the spring tongue (20 ; 30; 40) and is connected to it axially symmetrically via spring bars (22; 32, 34; 42) in the form of a sun gear, the spokes of which are delimited by slots (23; 33, 35; 43) arranged in a ring with mutual overlap, the Angular areas together result in more than 360 °. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (23; 33, 35) die Form von konzentrisch ineinandergreifenden Spiralabschnitten besitzen.Relay according to Claim 1, characterized in that the slots (23; 33, 35) have the shape of concentrically interlocking spiral sections. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelbereiche der Schlitze (23; 33, 35; 43) zusammen das 1,5- bis 3-fache eines Vollkreises ergeben.Relay according to claim 1 or 2, characterized in that the angular ranges of the slots (23; 33, 35; 43) together give 1.5 to 3 times a full circle. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktfederabschnitt (21; 31; 41) durch Federstege (32, 34) in Form zweier konzentrisch angeordneter Sonnenräder gehalten ist, deren Speichen zueinander gegenläufig jeweils spiralförmig ineinandergreifen.Relay according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the contact spring section (21; 31; 41) is held by spring bars (32, 34) in the form of two concentrically arranged sun gears, the spokes of which mesh with one another in opposite directions. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federstege (42) als Speichen eines Sonnenrades jeweils zwei gegenläufige Speichenabschnitte (42a, 42b) in Form von gegenläufigen Spiralenabschnitten besitzen.Relay according to Claim 1 , characterized in that the spring bars (42) each have two opposing spoke sections (42a, 42b) in the form of opposing spiral sections as spokes of a sun gear.
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