JP5483574B2 - MEMS switch - Google Patents
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Description
本発明は、MEMSスイッチに関するものである。 The present invention relates to a MEMS switch.
近年、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistant)、PC(Personal Computer)などの無線通信が可能な小型端末装置では、ブロードバンド化やグローバル化の進展に伴って、数GHz帯以上の高周波領域を含む様々な周波数帯を用いた複数の通信方式への対応が求められている。一般に、小型端末装置においては、高周波スイッチで通信に用いるアンテナや送受信回路を切り替えることにより、複数の通信方式への対応を実現している。小型端末装置の特性を踏まえると、その高周波スイッチには、低挿入損失かつ高アイソレーションであり、小型かつ低背であり、低電圧で駆動でき、低消費電力であることが望ましい。そこで、このような数GHz帯以上の高周波信号のスイッチングに適した高周波スイッチとして、 MEMS(Micro Electro Mechanical System)スイッチが注目されている。このMEMSスイッチは、機械的に可動とされた接点を有するものであり、高周波領域を含む広い周波数帯での低い挿入損失や高いアイソレーションが期待することができる(非特許文献1参照)。特に、静電引力で駆動するMEMSスイッチは、消費電力も小さいという特徴もある。 In recent years, small terminal devices capable of wireless communication, such as mobile phones, PDAs (Personal Digital Assistants), and PCs (Personal Computers), have various types including high-frequency regions of several GHz or more as broadband and globalization progress. Therefore, it is required to support a plurality of communication systems using various frequency bands. In general, in a small terminal device, correspondence to a plurality of communication methods is realized by switching an antenna or a transmission / reception circuit used for communication by a high-frequency switch. Considering the characteristics of a small terminal device, it is desirable that the high-frequency switch has low insertion loss and high isolation, is small and low in profile, can be driven at a low voltage, and has low power consumption. Therefore, MEMS (Micro Electro Mechanical System) switches are attracting attention as high-frequency switches suitable for switching such high-frequency signals of several GHz band or higher. This MEMS switch has a mechanically movable contact and can be expected to have low insertion loss and high isolation in a wide frequency band including a high frequency region (see Non-Patent Document 1). In particular, a MEMS switch driven by electrostatic attraction has a feature that power consumption is small.
このようなMEMSスイッチは、2つの方式に大別することができる。一方は、中継方式と呼ばれる方式であり、この方式のMEMSスイッチは、図8に示すように、基板100上にそれぞれが絶縁された状態で固定された第1の信号線110および第2の信号線120と、第1の信号線110および第2の信号線120の上方に設けられ、基板100に向かって移動可能に支持された導電性を有する可動信号線130とを備えたものである。この中継方式のMEMSスイッチでは、図8に示すように可動信号線130が第1の信号線110および第2の信号線120と離間した状態から、図9に示すように可動信号線130が下方に降下して第1の信号線110および第2の信号線120と接触した状態とすることにより、OFF状態からON状態に切り替えるものである。
Such MEMS switches can be roughly divided into two systems. One is a system called a relay system. As shown in FIG. 8, the MEMS switch of this system has a
他方は、直接接触方式と呼ばれる方式であり、この方式のMEMSスイッチは、図10に示すように、基板200上に固定された第1の信号線210と、基板200上から上方に垂設された棒状の支持部材221、および、一端が支持部材221に支持され他端に接点が設けられた水平方向に延在する棒状の梁部材222から構成される第2の信号線220とを備えたものである。この直接接触方式では、図11に示すように、例えば静電引力や圧電効果により梁部材222の接点を基板200側に移動させて、その接点を第1の信号線210に接触させることにより、OFF状態からON状態に切り替えるものである。
The other is a method referred to as a direct contact method, and a MEMS switch of this method is provided with a
直接接触方式において梁部材222を移動させるための具体的な構成を図12,図13に示す。この直接接触方式は、第2の信号線220において、梁部材222の中央部に基板200の平面方向に沿った方向に伸張させた平面視略矩形の移動電極部222aを設け、この移動電極部222aと対向する基板200上に移動電極部222aと同等の外形を有する制御電極230を備えたものである。このような直接接触方式では、移動電極部222aおよび制御電極230に電圧を印加することにより、これらの電極間の電位差で発生する静電引力によって移動電極部222aを駆動させている。
A specific configuration for moving the
しかしながら、上述した中継方式および直接接触方式には、以下に示すような問題があった。 However, the above-described relay method and direct contact method have the following problems.
中継方式については、少なくとも2箇所の接点を介して第1の信号線110と第2の信号線120とを導通させるので、接点が1つの直接接触方式と比べて損失が増大する可能性が高い。例えば、図14に示すように、可動信号線130が微小な傾きを持って信号線と接触すると、接触不良により導通しなかったり、損失が増大したりする場合がある。
As for the relay method, the
一方、直接接触方式については、高周波スイッチに求められる低電圧での駆動を達成するには移動電極部222aの面積を大きくする必要があるが、この面積を大きくすると移動電極部222aと基板200や他の電極との間に形成される容量成分が大きくなってしまう。すると、伝達する信号が高周波になるほど、基板200や他の電極から信号線への信号の流入、および、信号線から基板200や他の電極への信号の流出が起こりやすくなり、結果として、非導通状態におけるアイソレーションの低下や導通状態における挿入損失の増大が生じてしまう。
On the other hand, for the direct contact method, it is necessary to increase the area of the moving
このように、従来のMEMSスイッチでは、高アイソレーションおよび低損失化を実現することが困難であった。 Thus, it has been difficult to achieve high isolation and low loss in the conventional MEMS switch.
そこで、本発明は、高アイソレーションおよび低損失化を実現することができるMEMSスイッチを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a MEMS switch capable of realizing high isolation and low loss.
上述したような課題を解消するために、本発明に係るMEMSスイッチは、少なくとも上面が絶縁材料からなる基板と、この基板上に設けられた第1の信号線と、この第1の信号線と離間して基板上に設けられた第2の信号線と、外部信号により変位する移動部を備え、基板上に第1の信号線および第2の信号線と離間して設けられたMEMS機構と、第2の信号線の一部と移動部とを互いに絶縁させた状態で連結する絶縁連結部材とを備え、第1の信号線と第2の信号線とは、移動部が変位することにより接触することを特徴とするものである。 In order to solve the problems as described above, a MEMS switch according to the present invention includes a substrate having at least an upper surface made of an insulating material, a first signal line provided on the substrate, and the first signal line. A second signal line provided on the substrate apart from the substrate and a moving unit that is displaced by an external signal, and a MEMS mechanism provided on the substrate apart from the first signal line and the second signal line; And an insulating connecting member for connecting a part of the second signal line and the moving part in a state of being insulated from each other, and the first signal line and the second signal line are formed by the displacement of the moving part. It is characterized by contacting.
上記MEMSスイッチにおいて、第2の信号線は、基板上に垂設された柱状の支持部材と、一端が支持部に支持され、基板の平面方向に延在する可撓性を有するばね部材と、このばね部材の他端に設けられ、基板の平面に対して垂直な方向に第1の信号線と対向配置された接触部材とから構成されるようにしてもよい。
ここで、第2の信号線は、接触部材のみが基板の平面に対して垂直な方向に第1の信号線と対向配置されるようにしてもよい。
In the MEMS switch, the second signal line includes a columnar support member suspended from the substrate, a flexible spring member having one end supported by the support portion and extending in the planar direction of the substrate, You may make it comprise from the other end of this spring member, and the contact member arrange | positioned facing the 1st signal wire | line in the direction perpendicular | vertical with respect to the plane of a board | substrate.
Here, the second signal line may be arranged so that only the contact member faces the first signal line in a direction perpendicular to the plane of the substrate.
また、上記MEMSスイッチにおいて、第1の信号線および第2の信号線は、それぞれ平面視略直線状の形状を有するようにしてもよい。 In the MEMS switch, each of the first signal line and the second signal line may have a substantially linear shape in plan view.
また、上記MEMSスイッチにおいて、基板上の第1の信号線および第2の信号線を挟む位置に設けられた一対のグランド電極をさらに備えるようにしてもよい。 The MEMS switch may further include a pair of ground electrodes provided at positions on the substrate that sandwich the first signal line and the second signal line.
また、上記MEMSスイッチにおいて、第1の信号線および第2の信号線は、共に平面視一直線上に設けられ、移動部は、第1の信号線および第2の信号線を結ぶ直線に対して線対称に2つ配設され、絶縁連結部材は、2つの移動部と第2の信号線とを連結するようにしてもよい。
ここで、第2の信号線の接点は、移動部の変位を生じさせる合力の作用線上に設けられるようにしてもよい。
In the MEMS switch, the first signal line and the second signal line are both provided on a straight line in plan view, and the moving unit is connected to the straight line connecting the first signal line and the second signal line. Two lines may be arranged symmetrically, and the insulating connecting member may connect the two moving parts and the second signal line.
Here, the contact point of the second signal line may be provided on the action line of the resultant force that causes the displacement of the moving unit.
また、上記MEMSスイッチにおいて、MEMS機構は、基板上に垂設された柱状のベース部材と、このベース部材に上端に一端が接続され基板の平面方向に沿った方向に延在する可撓性を有するばね部材と、このばねの他端が接続された平板状の電極からなる移動部と、基板上にベース部材と離間して設けられ、移動部と基板の平面方向に対して垂直な方向に対向配置され、移動部との電位差による静電引力により移動部を変位させる第2の電極とから構成されるようにしてもよい。 Further, in the MEMS switch, the MEMS mechanism has a columnar base member that is suspended from the substrate, and a flexibility that extends in a direction along the planar direction of the substrate with one end connected to the upper end of the base member. A spring member having a flat plate-like electrode to which the other end of the spring is connected, and a base member spaced apart from the base member, and in a direction perpendicular to the plane direction of the moving part and the substrate. You may make it comprise from the 2nd electrode which is arrange | positioned facing and displaces a moving part by the electrostatic attraction by a potential difference with a moving part.
本発明によれば、第1の信号線と第2の信号線の接点部材とが直接接触するので、第1の信号線と第2の信号線との間の接触不良が少なくなるため、低損失化を実現することができる。また、外部信号により変位する移動部を備えたMEMS機構を設け、絶縁連結部材により第2の信号線の一部と移動部とを連結し、この移動部が変位することにより第1の信号線と第2の信号線とを接触させることにより、第2の信号線と他の部材との間に形成される容量成分が小さくなるので、他の部材から第2の信号線への信号の流入や第2の信号線から他の部材への信号の流出が生じにくくなり、高アイソレーション化および低損失化を実現することができる。 According to the present invention, since the first signal line and the contact member of the second signal line are in direct contact with each other, the contact failure between the first signal line and the second signal line is reduced. Loss can be realized. In addition, a MEMS mechanism having a moving part that is displaced by an external signal is provided, a part of the second signal line is connected to the moving part by an insulating connecting member, and the first signal line is displaced by displacing the moving part. Since the capacitance component formed between the second signal line and the other member is reduced by bringing the second signal line into contact with the second signal line, a signal flows from the other member to the second signal line. In addition, it is difficult for signals to flow out from the second signal line to other members, and high isolation and low loss can be realized.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<MEMSスイッチの構成>
図1〜図3に示すように、本実施の形態に係るMEMSスイッチは、基板1と、この基板上に設けられた棒状の第1の信号線2と、この第1の信号線2から離間しかつ第1の信号線2と同一直線上に設けられた第2の信号線3と、基板1上において第1の信号線2および第2の信号線3を結ぶ直線に対して離間するとともに線対称に設けられた互いに同等の形状を有する第1の移動機構4および第2の移動機構5と、第1の移動機構4の後述する第1の移動電極43の下方に設けられた第1の制御電極6と、第2の移動機構5の後述する第2の移動電極53の下方に設けられた第2の制御電極7と、第1の移動機構4および第2の移動機構5を連結するとともに第2の信号線3に接続された棒状の絶縁連結部材8とを備えている。なお、便宜上、第1の信号線2の延在方向を「X方向」、基板1の平面内でX方向に垂直な方向を「Y方向」、基板1の平面に対して垂直な方向を「Z方向」という。また、X方向において、第1の信号線2から第2の信号線3に向かう側を正の側とする。同様に、Y方向において、第1の移動機構4から第2の移動機構5に向かう側を正の側とする。同様に、Z方向において、基板1から離間する側を上側または上方、基板1に近づく側を下側または下方とする。また、図2,図3においては、切断面以外については記載を省略している。
<Configuration of MEMS switch>
As shown in FIGS. 1 to 3, the MEMS switch according to the present embodiment includes a
基板1は、例えば、基板1の上側の面(以下、「上面」という。)にシリコン酸化膜などの絶縁膜が形成されたシリコン基板、アルミナ基板、ガラス基板など、少なくとも上面が絶縁性を有する材料から構成されている。これにより、基板1の上面にそれぞれ離間して設けられた第1の信号線2、第2の信号線3、第1の移動機構4および第2の移動機構5は、互いに絶縁されることとなる。
The
第1の信号線2は、基板1の略中央部に配置された一端からX方向の負の側に延在し他端が基板1の縁部に位置する棒状の部材から構成される。この第1の信号線2の基板1の縁部側の端部は、図示しない信号線により外部回路に接続されており、第1の信号線2と第2の信号線3との間でやりとりする信号が、その信号線を介して入力または出力される。このような第1の信号線2、および、以下の説明する第2の信号線3、第1の移動機構4、第2の移動機構5、第1の制御電極6、第2の制御電極7は、例えば、Au,Al,Cu,Niなど導電性を有する材料から構成されている。
The
第2の信号線3は、基板1上に垂設された柱状の支持部材31と、一端が支持部材31の上端に接続され、この一端からX方向の負の側に延在する棒状の梁部材32と、この梁部材32の基板1の略中央部上方に位置する他端に設けられ下方に突出した接点部材33とを備えており、これらが一体形成されている。ここで、接点部材33の下方には、第1の信号線2の上記一端が位置している。なお、支持部材31は、図示しない信号線により外部回路に接続されており、第1の信号線2と第2の信号線3との間でやりとりする信号が、その信号線を介して入力または出力される。
The
なお、第1の信号線2および第2の信号線3において、一方が信号の入力側で他方が信号の出力側であるならば、何れを入力側または出力側とするかは適宜自由に設定することができる。
In the
第1の移動機構4は、基板1上に垂設された柱状の第1のベース部材41と、一端が第1のベース部材41の上端に接続され、この一端からY方向の正の側に延在する棒状の第1のばね部材42と、この第1のばね部材42の他端に接続された平面視略矩形の板状の第1の移動電極43とを備えており、これらが一体形成されている。ここで、第1のばね部材42の幅、すなわちX方向の長さは、第1のばね部材42が少なくともZ方向に弾性変形が可能となるよう、第1の移動電極43の幅よりも短く形成されている。また、第1の移動電極43は、その辺がX方向またはY方向に沿うように配設されており、第2の移動機構5に対向配置されたX方向に沿った辺の略中央部に第1のばね部材42の他端が接続され、この第1のばね部材42によりZ方向に移動可能に支持されている。また、第1の移動電極43は、第1の制御電極6と対向配置されている。さらに、第1のベース部材41は、図示しない制御装置と電気的に接続されており、この制御装置から印加される駆動電圧が第1の移動電極43に供給される。このような第1の移動機構4は、第1の制御電極6とともにMEMS機構として機能し、第1の移動電極43が移動部として機能する。
The
第2の移動機構5は、基板1上に垂設された柱状の第2のベース部材51と、一端が第2のベース部材51の上端に接続された一端からY方向の負の側に延在する棒状のばね部材52と、このばね部材52の他端が接続された平面視略矩形の板状の第2の移動電極53とを備えており、これらが一体形成されている。ここで、第2のばね部材52の幅、すなわちX方向の長さは、第2のばね部材52が少なくともZ方向に弾性変形が可能となるよう、第2の移動電極53の幅よりも短く形成されている。また、第2の移動電極53は、その辺がX方向またはY方向に沿うように配設されており、第1の移動機構4に対向配置されたX方向に沿った辺の略中央部に第2のばね部材52の他端が接続され、この第2のばね部材52によりZ方向に移動可能に支持されている。また、第2の移動電極53は、第2の制御電極7と対向配置されている。さらに、第2のベース部材51は、図示しない制御装置と電気的に接続されており、この制御装置から印加される駆動電圧が第2の移動電極53に供給される。このような第2の移動機構5は、第2の制御電極7とともにMEMS機構として機能し、第2の移動電極53が移動部として機能する。
The
第1の制御電極6は、第1の移動電極43と同等の外形を有し、基板1上において第1の移動電極43の下方に設けられている。この第1の制御電極6は、図示しない制御装置と電気的に接続されており、この制御装置から駆動電圧が供給される。
The
第2の制御電極7は、第2の移動電極53と同等の外形を有し、基板1上において第2の移動電極53の下方に設けられている。この第2の制御電極7は、図示しない制御装置と電気的に接続されており、この制御装置から駆動電圧が供給される。
The
絶縁連結部材8は、一端が第1の移動電極43の上面、他端が第2の移動電極53の上面に接続された、Y方向に延在する棒状の部材から構成されている。また、絶縁連結部材8の中央部下面は、第2の信号線3の接点部材33の上面と接続されている。これにより、絶縁連結部材8は、第2の信号線3、第1の移動機構4および第2の移動機構5を互いに絶縁させた状態で連結する。このような絶縁連結部材8は、シリコン酸化物やシリコン窒化物などの絶縁材料からなる剛体から構成されている。
The insulating connecting
このようなMEMSスイッチは、よく知られているマイクロマシン製造技術を用いて、成膜や選択的エッチングを行うことにより、作製することができる。 Such a MEMS switch can be manufactured by performing film formation or selective etching using a well-known micromachine manufacturing technique.
<MEMSスイッチの動作>
次に、本実施の形態に係るMEMSスイッチの動作について説明する。
<Operation of MEMS switch>
Next, the operation of the MEMS switch according to this embodiment will be described.
図示しない制御装置から、第1の移動機構4の第1の移動電極43およびこの第1の移動電極43に対向配置された第1の制御電極6、ならびに、第2の移動機構5の第2の移動電極53およびこの第2の移動電極に対向配置された第2の制御電極7のそれぞれに駆動電圧が印加されると、対向配置された電極間の電位差により生じる静電引力により、第1の移動電極43が第1の制御電極6の側に、第2の移動電極53が第2の制御電極7の側にそれぞれ引き寄せられる。このとき、第2の信号線3は、接点部材33が絶縁連結部材8により第1の移動電極43および第2の移動電極53と機械的に接続されているので、第1の移動電極43および第2の移動電極53の移動に伴って接点部材33も共に移動することとなる。この移動における変位量は、上記静電引力と、第2の信号線3の梁部材32、第1の移動機構4の第1のばね部材42および第2の移動機構5の第2のばね部材52が備える弾性による復元力とのつりあいにより変化する。すなわち、上記電位差により生じる静電引力と、変位により生じる復元力とが等しくなるように接点部材33が第1の制御電極6および第2の制御電極7が設けられた基板1の側に変位することになり、さらにその電位差が大きくなって静電引力が大きくなるに連れて上記変位量も大きくなる。したがって、その電位差が所定の値よりも大きくなると、図4に示すように、第2の信号線3の接点部材33の下端が第1の信号線2に接触する。これにより、第1の信号線2と第2の信号線3とが導通した状態となる。
From a control device (not shown), the first moving
このように第2の信号線3の接点部材33が第1の信号線2に接触した状態から、上記電位差を上記所定の値よりも小さくすると、第2の信号線3の梁部材32、第1の移動機構4の第1のばね部材42および第2の移動機構5の第2のばね部材52の復元力によってこれらの部材が基板1から遠ざかり、接点部材33が第1の信号線2から離間する。これにより、第1の信号線2と第2の信号線3とが非導通の状態となる。
When the potential difference is made smaller than the predetermined value from the state in which the
以上説明したように、本実施の形態によれば、第1の信号線2と第2の信号線3の接点部材33が直接接触するので、第1の信号線2と第2の信号線3との間の接触不良が少なくなるので、低損失化を実現することができる。また、本実施の形態では、これをMEMSスイッチのサイズや駆動電圧を増大することなく実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、第1の移動機構4および第2の移動機構5を設け、絶縁連結部材8により第1の移動機構4および第2の移動機構5と接点部材33とを連結することにより、第2の信号線3と他の部材との間に形成される容量成分が小さくなるので、他の部材から第2の信号線3への信号の流入や第2の信号線3から他の部材への信号の流出が生じにくくなり、結果として、高アイソレーション化および低損失化を実現することができる。また、本実施の形態では、これをMEMSスイッチのサイズや駆動電圧を増大することなく実現することができる。
In addition, the first moving
また、接点部材33については、第1の移動電極43と第1の制御電極6との間、および、第2の移動電極53と第2の制御電極7との間に生じる静電引力の合力の作用線上に設けることにより、接点部材33が第1の信号線2に押しつけられる力が増大するので、接点部材33と第1の信号線2との接触面積も増大させることができる。これにより、接点部材33と第1の信号線2との接触面における電気抵抗が減少するので、MEMSスイッチの低損失化を実現することができる。本実施の形態においては、上述したように、第1の移動電極43と第1の制御電極6、および、第2の移動電極53と第2の制御電極7の大きさを等しく形成したので、これらにより生じる静電引力の合力は、これらの電極の対称中心に作用するものと想定される。そこで、本実施の形態では、接点部材33をその対称中心に形成している。これにより、MEMSスイッチの低損失化を実現することができる。
For the
また、本実施の形態では、第2の信号線3の梁部材32の他端から下方に突出させた接点部材33を設け、この接点部材33のみを第1の信号線2と対向させたので、第1の信号線2と第2信号線3との間に形成される容量が小さくなるので、MEMSスイッチの高アイソレーション化を実現することができる。
Further, in the present embodiment, the
また、信号線に平面方向に屈曲した屈曲部を設けると、信号が高周波になるほどその屈曲部での反射が増大するので、挿入損失が増大することが想定される。そこで、本実施の形態では、第1の信号線2および第2の信号線3を平面方向において直線状に形成した。これより、低損失化を実現することができる。
In addition, when a bent portion that is bent in the plane direction is provided in the signal line, reflection at the bent portion increases as the signal becomes higher in frequency, so that it is assumed that the insertion loss increases. Therefore, in the present embodiment, the
また、基板1の平面方向において、第1の信号線2または第2の信号線3と第1の制御電極6または第2の制御電極7とが重なると、重なり合う信号線と制御電極とが容量電極対を形成する。すると、第1の信号線2と第2信号線3とが形成する容量が大きくなるので、信号が高周波になるほど入力側の信号線から出力側の信号線に漏れ出す信号が増大する、すなわちMEMSスイッチのアイソレーションが低下してしまう。また、出力側の信号線から制御電極に流出する信号も増大してしまう。そこで、本実施の形態では、基板1の平面方向において、第1の信号線2または第2の信号線3と第1の制御電極6または第2の制御電極7とが重ならないようにしている。これにより、MEMSスイッチの高アイソレーション化および低損失化を実現することができる。
In addition, when the
さらに、本実施の形態において、図5〜図7に示すように、第1の信号線2および第2の信号線3のY方向における正負の両側に、基板1の上面から垂設された板状のグランド電極10,11を設けるようにしてもよい。このグランド電極10,11は、第1の信号線2および第2の信号線3をY方向における正負の側から挟むように、第1の信号線2および第2の信号線3から所定間隔離間して配設されている。また、そのZ方向の高さは、このような接点部材33近傍においては、図6に示すように第1の信号線2や第1の制御電極6および第2の制御電極7と同等であり、接点部材33から離れた位置においては。図7に示すように、第1の移動電極43や第2の移動電極53と同等である。このようなグランド電極10,11を設けることにより、グランド電極10,11を設けない場合よりも基板1に誘電損失が少なくなるので、結果として、MEMSスイッチの低損失化を実現することができる。なお、図6,図7においては、切断面以外については記載を省略している。
Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 5 to 7, plates that are suspended from the upper surface of the
なお、本実施の形態では、静電引力を駆動力として第1の移動機構4および第2の移動機構5を移動させる場合を例に説明したが、第1の移動機構4および第2の移動機構5の駆動力は静電引力に限定されず、適宜自由に設定することができる。例えば、第1の移動電極43および第2の移動電極53、または、第1の制御電極6および第2の制御電極7を圧電素子から構成させ、この圧電素子に電圧を印加した時に生じる駆動力を用いるようにしてもよい。
In the present embodiment, the case where the first moving
また、本実施の形態では、絶縁連結部材8が、第2の信号線3の接点部材33の上面に接続される場合を例に説明したが、接点部材33が変位するのであれば第2の信号線3に接続する部分は接点部材33の上面に限定されず、適宜自由に設定することができる。例えば、梁部材32の上面に接続されるようにしてもよい。
In the present embodiment, the case where the insulating connecting
また、本実施の形態では、棒状の梁部材32により接点部材33が支持される場合を例に説明したが、接点部材33が支持部材31と電気的に接続されるのであれば接点部材33を支持するための構成は梁部材32のような棒状の部材に限定されず、例えば、線状の部材など適宜自由に設定することができる。
In the present embodiment, the case where the
また、本実施の形態では、第1の移動機構4と第2の移動機構5という2つの移動部を設ける場合を例に説明したが、移動部の数量は2つの限定されず、例えば移動部を1つまたは3つ以上設けるようにしてもよい。移動部を1つのみ設ける場合には、例えば、本実施の形態において第2の移動機構5を削除し、第2の信号線3と第1の移動機構4とを絶縁連結部材8により接続するようにすればよい。一方、移動部を3つ以上設ける場合には、例えば、絶縁連結部材8の延在方向そって並列に移動部を設けるようにすればよい。
Further, in the present embodiment, the case where two moving parts of the first moving
本発明は、MEMSスイッチなど、MEMS技術等により製造される各種微細構造体に適用することができる。 The present invention can be applied to various microstructures manufactured by MEMS technology or the like, such as a MEMS switch.
1…基板、2…第1の信号線、3…第2の信号線、4…第1の移動機構、5…第2の移動機構、6…第1の制御電極、7…第2の制御電極、8…絶縁連結部材、10,11…グランド電極、31…支持部材、32…梁部材、33…接点部材、41…第1のベース部材、42…第1のばね部材、43…第1の移動電極、51…第2のベース部材、52…第2のばね部材、53…第2の移動電極。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
この基板上に設けられた第1の信号線と、
この第1の信号線と離間して前記基板上に設けられた第2の信号線と、
前記基板上の前記第1の信号線および前記第2の信号線を挟む位置に設けられた一対のグランド電極と、
前記基板上に前記第1の信号線および前記第2の信号線と離間して設けられた、外部信号により変位する移動部を備えるMEMS機構と、
前記第2の信号線の一部と前記移動部とを互いに絶縁させた状態で連結する絶縁連結部材と
を備え、
前記第2の信号線は、
前記基板上に垂設された柱状の支持部材と、
一端が前記支持部材に支持され、前記基板の平面方向に延在する可撓性を有する第1のばね部材と、
前記第1のばね部材の他端に設けられ、前記基板の平面に対して垂直な方向に前記第1の信号線と対向配置された接触部材と
から構成され、
前記MEMS機構は、
前記基板上に垂設された柱状のベース部材と、
一端が前記ベース部材の上端に、他端が前記移動部に接続された前記基板の平面方向に沿った方向に延在する可撓性を有する第2のばね部材と、
前記第2のばね部材の他端が接続された平板状の電極からなる前記移動部と、
前記基板上に前記ベース部材と離間して設けられ、前記移動部と前記基板の平面方向に対して垂直な方向に対向配置され、前記移動部との電位差による静電引力により前記移動部を変位させる第2の電極と
から構成され、
前記接触部材近傍において、前記一対のグラウンド電極と前記第1の信号線と前記第2の電極とが前記基板の平面に対して垂直な方向に同等の高さを有し、
前記接触部材から前記第1のばね部材が延在する方向に離れた位置において、前記一対のグラウンド電極と前記移動部とが前記垂直な方向に同等の高さを有し、
前記第2の信号線の前記接触部材は、前記移動部が変位することにより、前記第1の信号線と接触する
ことを特徴とするMEMSスイッチ。 A substrate having at least an upper surface made of an insulating material;
A first signal line provided on the substrate;
A second signal line provided on the substrate apart from the first signal line;
A pair of ground electrodes provided at positions sandwiching the first signal line and the second signal line on the substrate;
Provided spaced from the front Symbol said first signal line and the second signal line on a substrate, the MEMS mechanism comprising a moving part which is displaced by an external signal,
An insulating connecting member for connecting a part of the second signal line and the moving part in a state of being insulated from each other;
The second signal line is
A columnar support member suspended on the substrate;
A first spring member having one end supported by the support member and extending in a planar direction of the substrate;
A contact member provided at the other end of the first spring member and disposed opposite to the first signal line in a direction perpendicular to the plane of the substrate;
Consisting of
The MEMS mechanism is:
A columnar base member suspended on the substrate;
A flexible second spring member having one end at the upper end of the base member and the other end extending in a direction along the plane direction of the substrate connected to the moving unit;
The moving part comprising a plate-like electrode to which the other end of the second spring member is connected;
The substrate is provided on the substrate so as to be separated from the base member, and is disposed opposite to the moving unit in a direction perpendicular to the plane direction of the substrate, and the moving unit is displaced by electrostatic attraction due to a potential difference with the moving unit. A second electrode to be
Consisting of
In the vicinity of the contact member, the pair of ground electrodes, the first signal line, and the second electrode have the same height in a direction perpendicular to the plane of the substrate,
At a position away from the contact member in the direction in which the first spring member extends, the pair of ground electrodes and the moving portion have the same height in the perpendicular direction;
The MEMS switch according to claim 1, wherein the contact member of the second signal line comes into contact with the first signal line when the moving unit is displaced .
ことを特徴とする請求項1記載のMEMSスイッチ。 2. The MEMS switch according to claim 1, wherein only the contact member is disposed opposite to the first signal line in a direction perpendicular to the plane of the substrate .
ことを特徴とする請求項1または2記載のMEMSスイッチ。 3. The MEMS switch according to claim 1, wherein each of the first signal line and the second signal line has a substantially linear shape in a plan view .
前記移動部は、前記第1の信号線および前記第2の信号線を結ぶ直線に対して線対称に2つ配設され、
前記絶縁連結部材は、2つの前記移動部と前記第2の信号線とを連結する
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のMEMSスイッチ。 The first signal line and the second signal line are both provided on a straight line in plan view,
Two moving parts are arranged in line symmetry with respect to a straight line connecting the first signal line and the second signal line,
4. The MEMS switch according to claim 1 , wherein the insulating connecting member connects two moving parts and the second signal line . 5.
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載のMEMSスイッチ。 5. The MEMS switch according to claim 1 , wherein the contact member of the second signal line is provided on an action line of a resultant force that causes displacement of the moving portion . 6.
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