CN1249760C - 静电型继电器和用该继电器的用于通信的装置 - Google Patents

Abstract

在硅基片(21)的上面设置固定接点(23A，24A)，从表面到背面贯通Si基片(21)那样地设置与固定接点(23A，24A)导通的信号线(23，24)，在Si基片(21)的背面，设置与信号线(23，24)导通的突起(32，33)。在固定接点(23A，24A)的两侧设置固定电极(22)，从表面到背面贯通Si基片(21)那样地设置与固定电极(22)导通的配线(30，31)，在硅基片(21)的背面设置与配线(30，31)导通的突起(34，35)。将使信号线(23，24)贯通的硅基片(21)的贯通孔(26，27)和使配线(30，31)贯通的硅基片(21)的贯通孔(28，29)通过可动基片(40)或间隙(50)密闭密封起来。

Description

静电型继电器和用该继电器的用于通信的装置

技术领域

本发明涉及由静电引力驱动可动接点开闭接点的静电型继电器和用该继电器的用于通信的装置。特别是涉及利用微机械加工技术制作的小型的静电微继电器。

背景技术

作为静电微继电器，我们至今已经知道在论文“Micro Machined Relayfor High Frequency”(Y.Komura，et al.)中揭示的继电器。图1是表示这种静电微继电器构造的分解斜视图。又，图2的截面图是模式地表示该构造的图。这种静电微继电器大致可分成固定基片1和可动基片2两部分。在固定基片1上，在基片3上形成2条信号线5，6，各条信号线5，6的端部隔开一个小间隙地相对，分别形成固定接点5S，6S。又，在2条信号线5，6的两侧分别设置固定电极4A，4B。在可动基片2上，在大致中央处形成的可动接点11的两侧通过弹性支持部分10A，10B形成可动电极9A，9B，在各可动电极9A，9B上通过弹性弯曲部分8A，8B设置拉桩7A，7B。通过将拉桩7A，7B固定在固定基片1上将可动基片2弹性地支持在固定基片1的上方，可动电极9A，9B与固定电极4A，4B相对，又，可动接点11跨在两个固定接点5S，6S之间那样地与它们相对。

在这种静电微继电器中，在固定电极4A，4B和可动电极9A，9B之间加上电压发生静电引力，将可动基片2吸引到固定基片1一侧，使可动接点11与两个固定接点5S，6S接触，从而使固定接点5S，6S之间闭合，使2条信号线5，6电连接起来。而且，通过除去电压使静电引力消失，由于弹性力使可动电极9A，9B恢复到原来形状，离开两个固定电极4A，4B，从而截断信号线5，6的电连接。

作为继电器的重要特性之一，是插入损失。所谓插入损失特性是表示接点闭合时在信号线之间存在何种程度的信号损失的特性，提高插入损失特性意味着降低信号损失。

插入损失特性主要是由信号线具有的电阻，接点的接触电阻决定。信号线的电阻主要由信号线的线宽，线长，材质决定。接点的接触电阻由固定接点与可动接点的接触力，接点材料决定。

为了减少这种插入损失，在上述静电微继电器中，在接点闭合时进行下述那样的动作。固定电极4A，4B和可动电极9A，9B之间加上电压时在固定电极4A，4B和可动电极9A，9B之间发生静电引力，首先弹性弯曲部分8A，8B弯曲，使可动电极9A，9B接近固定电极4A，4B，将可动接点11吸引到固定接点5S，6S。这时，因为可动电极9A，9B和固定电极4A，4B之间的距离与开始状态比较变窄了，所以以更大的静电引力进行吸引，使弹性支持部分10A，10B弯曲，通过绝缘层使可动接点11与固定接点5S，6S接触。因为弹性支持部分10A，10B的弹性力比弹性弯曲部分8A，8B大，所以可动接点11以大的载重压接在固定接点5S，6S上。

这样，静电微继电器，因为具有大的接点间的接触力，所以接点的接触电阻降低，插入损失降低。又，通过用金(Au)等低电阻材料制作信号线，固定接点和可动接点，能够实现卓越的插入损失特性。

又，上述那样的静电微继电器的安装形态，如图3所示，为了使固定电极4A，4B，可动电极9A，9B，固定接点5S，6S，可动接点11等与各引线架12导通，通过焊接线13与各引线架12进行连接后，密封在模制组件内。

但是，在上述那样的构造和安装形态的静电微继电器的中，存在着因为是用引线架12和焊接线13的安装形态，所以在安装形态中与芯片形态比较安装面积变大，因为信号线加长，所以插入损失变大，高频特性恶化那样的问题。

在上述那样的静电微继电器中，如果要进一步减小它的插入损失，则通过使静电微继电器小型化，缩短信号线长度，减小信号线的电阻，能够进一步减小继电器的插入损失。

但是，如果使静电微继电器小型化，则因为可动电极和固定电极的电极面积也变小，所以在电极间起作用的静电引力变小，接点间的接触力下降。结果，接点间的接触电阻增大，插入损失也随之增加。

这样，在已有那样构造的静电微继电器中，因为信号线的电阻和接点间的接触力之间存在折衷关系，所以使静电微继电器小型化不一定与改善静电微继电器的插入损失有关。

发明内容

本发明的目的是提供与尺寸和接点间的接触电阻无关能够减小插入损失的静电型继电器。又，提供不会使接点的可靠性恶化但能够减小插入损失的静电型继电器。进一步，提供用该继电器的用于通信的装置。

与本发明有关的一种静电型继电器，用于根据在形成于固定基片上的固定电极和与该固定电极相对的、被弹性支持的可动基片的可动电极之间产生的静电引力来驱动可动电极，并使设置在上述固定基片上的多个固定接点与设置在上述可动基片上的可动接点相接离，其特征在于：使与上述固定接点相连接的信号线中的至少一条信号线从上述固定基片的基片表面贯通到基片背面的贯通部被形成在上述固定基片上；覆盖上述可动电极和上述固定电极的帽盖与上述固定基片上形成上述固定电极的一侧相接合；固定接点密封部形成在上述帽盖中对应于上述固定接点和上述可动接点之间的外侧的位置上；以及上述贯通部的开口部被上述固定接点密封部密闭密封。

与本发明有关的另一种静电型继电器，用于根据在形成于固定基片上的固定电极和与该固定电极相对的、被弹性支持的可动基片的可动电极之间产生的静电引力来驱动可动电极，并使设置在上述固定基片上的多个固定接点与设置在上述可动基片上的可动接点相接离，其特征在于：使与上述固定接点相连接的信号线中的至少一条信号线从上述固定基片的基片表面贯通到基片背面的贯通部被形成在上述固定基片的外周部；覆盖上述可动电极和上述固定电极的帽盖与上述固定基片上形成上述固定电极的一侧相接合；以及利用上述帽盖的外周部的下面来密闭密封上述贯通部的开口部。

如果根据与本发明有关的静电型继电器，则因为使信号线贯通从固定基片的基片表面贯通到基片背面的贯通部分，所以能够将配线给贯通部分的信号线导向固定基片的下面。因此，与用接线架等的继电器比较，能够使静电型继电器小型化。又，因为能够缩短信号线长度，所以能够减小静电型继电器的插入损失，能够得到良好的高频特性。

所以，如果根据与本发明有关的静电型继电器，则即便静电型继电器的尺寸相同，由于缩短了信号线长度，信号线的电阻减小，能够减小插入损失。又，如果根据这种静电型继电器，则能够不增加接点间的接触电阻，减小信号线的电阻，可以提高静电型继电器的插入损失特性。

又，如果根据本发明的静电型继电器，则因为用第3基片将固定接点和可动接点密封起来，所以通过设定固定基片和可动基片等接合时的周围气氛，能够对在固定接点和可动接点的间隙内的气氛(气体种类，真空度)进行控制。进一步，因为通过将固定接点和可动接点密封起来加以保护，所以能够防止由于从外部混入杂质和腐蚀性气体等的恶化作用，从而能够提高继电器的可靠性和寿命。

在本发明的实施形态中，使在与上述固定接点连接的信号线中，至少一条信号线从上述固定基片的基片表面贯通到基片背面，并且通过在该开口部分周边上形成的金属层与可动基片或第3基片接合，对使该信号线贯通的贯通孔的可动基片接合一侧的开口部分实现密闭密封。在这个实施形态中，因为用贯通孔作为配置信号线的贯通部分，所以提高了设置贯通部分位置的自由度。进一步，如果根据这个实施形态，因为减少了在固定基片上形成的信号线的数目，所以能够在不增大静电型继电器尺寸的情况下，增大固定电极和可动电极的面积。因为由此而来的在固定电极和可动电极之间起作用的静电引力增大，所以可动接点和固定接点的接触压力增大，能够减小静电型继电器的插入损失。又，通过增大固定电极和可动电极，可以降低可动基片的驱动电压。

在本发明的其它实施形态中，也可以使在从上述固定基片的基片表面贯通到基片背面的上述信号线中，至少一条信号线对固定基片垂直地形成。如果使设置在固定基片上的信号线中，至少一条信号线对固定基片垂直地形成，则因为这条信号线的长度最短，所以能够使提高插入损失特性的效果达到最大。

在本发明的另外的其它实施形态中，具有设置在固定基片上的配线，并且使与上述固定电极连接的信号线以外的配线中，至少一条配线从固定基片的基片表面贯通到基片背面，并且通过在该开口部分周边上形成的金属层与可动基片或第3基片接合，使该配线贯通的贯通孔的可动基片接合一侧的开口部分实现密闭密封。如果根据这种实施形态，则因为减小了在固定基片上的配线面积，所以能够减小静电型继电器的面积。又，因为通过将固定接点和可动接点密封起来加以保护，所以能够防止由于从外部混入杂质和腐蚀性气体等的恶化作用，从而能够提高继电器的可靠性和寿命。

在本发明的另外的其它实施形态中，使在上述固定基片上形成的信号线或配线中，至少一组信号线或配线之间形成至少一条用于高频的接地线。如果根据这种实施形态，则因为通过由用于高频的接地线连接信号线或配线，能够抑制信号线或配线之间的电容耦合，所以提高了静电型继电器的绝缘特性。

此外，所谓的绝缘特性指的是在接点打开时在信号线之间的信号泄漏存在到何等程度，提高绝缘特性意味着减少信号的泄漏。

在与本发明的另外的其它实施形态有关的静电型继电器中，在上述固定基片上形成的贯通孔内形成信号线或配线中的至少一条信号线或配线，在这些信号线或配线中的至少一部分信号线或配线中，形成只在贯通孔的一部分内的信号线或配线。如果根据这种实施形态，则即便在信号线或配线相对的情形中，通过部分地除去这部分的信号线或配线，也能够抑制信号线或配线之间的电容耦合，从而能够提高静电型继电器的绝缘特性。

如果根据本发明的另外的其它实施形态，在位于在上述固定基片上形成的信号线或配线中，至少一条信号线或配线的基片背面一侧的端部上设置突起。如果根据这个实施形态，则因为在固定基片背面一侧设置突起，所以可以通过突起将静电型继电器直接安装在电路基片上。又，因为没有必要在固定基片上形成引线接合点，所以可以实现元件小型化。总之，可以实现安装的高密度化。进一步，因为不用引线，所以可以提高插入损失特性。

如果根据本发明的另外的其它实施形态，则可以将上述开口部分设置在与上述可动电极或上述可动接点电极相对的固定基片上的区域外侧。如果根据这个实施形态，则因为开口部分与可动电极或可动接点不重合，所以用于堵塞该开口部分的材料对可动电极和可动接点不产生干扰，能够提高选择用于堵塞开口部分的材料的自由度。

如果根据本发明的另外的其它实施形态，则可以通过在与上述固定基片接合的一侧上形成的凸部将第3基片与上述固定基片接合起来。如果根据这个实施形态，则因为备有用于将第3基片与固定基片接合起来的凸部，所以可以将可动接点和固定接点收藏在围绕凸部的凹部内进行密封，从而能够实现简单的密封构造。

如果根据本发明的另外的其它实施形态，则将上述开口部分的至少一个以上设置在与第3基片的上述凸部相对的位置上。如果根据这个实施形态，则因为能够用设置在第3基片的凸部堵塞开口部分，所以能够减少材料数目，容易组装静电型继电器，也能够使成本降低。

如果根据本发明的另外的其它实施形态，则因为将上述贯通部分设置在上述固定基片的外围部分，所以容易进行贯通部分的加工。特别是，如果贯通部分形成在上述固定基片的外周面上具有开口的凹形状，则使贯通部分的加工变得更加容易。例如，即便当固定基片是由玻璃基片等构成时，也能够通过喷沙加工等设置贯通部分。

如果根据本发明的另外的其它实施形态，则因为对于上述固定基片的基片平面垂直地形成上述贯通部分，所以能够使提高插入损失特性的效果达到最大。

如果根据本发明的另外的其它实施形态，则因为上述第3基片与上述固定基片接合，将上述贯通部分设置在固定基片上在固定基片和第3基片的接合区域的外侧近旁，所以不会由于贯通部分损害固定基片和第3基片之间的密封构造。

如果根据本发明的另外的其它实施形态，则因为使上述固定基片上形成的配线中，至少一条配线与上述贯通部分连接，所以能够不仅缩短信号线长度而且也能够缩短配线长度，增强抗噪声能力，稳定可动电极的动作。

如果根据本发明的另外的其它实施形态，则因为在上述固定基片的背面设置电极膜，通过在固定基片的背面形成隙缝使该背面电极膜与多个区域绝缘分离，所以与分别制作背面电极膜的情形比较，能够使背面电极膜的制作工序简略化。

如果根据本发明的另外的其它实施形态，则因为在上述固定基片的背面，设置与在上述固定基片上形成的信号线或配线中，至少一条信号线或配线导通的突起，所以能够通过突起将静电型继电器安装在表面上，为了进行安装不需要引线架等。

根据与本发明有关的另外的其它实施形态，上述固定基片和上述可动基片是由单晶硅制作的。当固定基片和可动基片都由单晶硅制作时，几乎全部静电型继电器的制造工序都可以用半导体加工工序来处理，这是非常有利的。

本发明的静电型继电器，因为插入损失小，高频特性卓越，所以特别适合作为切换天线或内部电路的发射接收信号的切换元件用于通信用装置中。

此外，能够在可能的范围内任意地组合本发明的以上说明的构成要素。

附图说明

图1是表示已有的静电微继电器构造的分解斜视图。

图2是模式地表示图1所示的静电微继电器构造的截面图。

图3是说明图1所示的静电微继电器的安装形态的概略图。

图4是根据本发明的一个实施形态的静电微继电器的分解斜视图。

图5是表示沿图4的X-X线的截面的截面图。

图6是从背面一侧看用于图4的静电微继电器的固定基片的斜视图。

图7是从背面一侧看用于图4的静电微继电器的帽盖的斜视图。

图8(a)(b)(c)是用于说明图4所示的静电微继电器动作的概略截面图。

图9(a)(b)(c)(d)(e)是说明制造可动基片的中间制品的工序的概略图。

图10(a)(b)(c)(d)(e)是说明固定基片制造工序的概略图。

图11(a)(b)是说明帽盖制造工序的概略图。

图12(a)(b)(c)(d)(e)是说明将图9～图11中制造的可动基片，固定基片和帽盖组合起来制造静电微继电器的工序的概略图。

图13是表示根据本发明的其它实施形态的静电微继电器构造的阶段截面图。

图14是表示根据本发明的另外的其它实施形态的静电微继电器构造的分解斜视图。

图15是表示图14所示的静电微继电器的概略截面图。

图16是表示用于图14的静电微继电器的固定基片的背面一侧的斜视图。

图17是表示用于图14的静电微继电器的可动基片的斜视图。

图18(a)(b)(c)是说明图14的静电微继电器动作的概略图。

图19(a)～(e)是说明用于图14的静电微继电器的可动基片的制作工序的概略图。

图20(a)(b)(c)(d)(e)是说明用于图14的静电微继电器的固定基片的制作工序的概略图。

图21(a)(b)是说明用于图14的静电微继电器的帽盖的制作工序的概略图。

图22(a)(b)(c)(d)(e)是说明将图19，图20，图21中制作的可动基片，固定基片和帽盖组合起来制造静电微继电器的工序的概略图。

图23是表示根据本发明的另外的其它实施形态的静电微继电器构造的分解斜视图。

图24是用于图23的静电微继电器的可动基片的背面图。

图25是图23所示的静电微继电器的截面图。

图26是表示将本发明的静电微继电器用作在便携式电话等的无线电通信终端的切换开关的样子的图。

图27是表示将本发明的静电微继电器用于无线电通信基站的例子的图。

具体实施方式

下面我们参照附图详细地说明与本发明有关的优先实施形态。

图4是根据本发明的一个实施形态的静电微继电器构造的分解斜视图。图5是表示沿图4的X-X线的阶段截面图。这个静电微继电器主要由固定基片20，可动基片40和帽盖50构成，将可动基片40安装在固定基片20的上面进行一体化，将固定基片20的上面和可动基片40密封在固定基片20和帽盖50之间。图6是从这个固定基片20的背面一侧看的斜视图，图7是从帽盖50的里面一侧看的斜视图。

如图4所示，上述固定基片20是在表面被热氧化的硅基片21的上面分别设置固定电极22和一组固定接点(23A，24A)的基片。固定电极22的表面被绝缘膜25覆盖。又，在固定基片20上，形成由在硅基片21上钻出的贯通孔26，27，28，29的内面上形成的金属膜构成的信号线23，24和配线30，31(贯通孔配线)，在硅基片21的上面在各信号线23，24和配线30，31的边缘上形成接合面23A，24A，30A，31A。在硅基片21的下面，如图6所示，设置与各信号线23，24和配线30，31导通的接合面23B，24B，30B，31B，进一步，设置与各接合面23B，24B，30B，31B导通的连接突起32，33，34，35。固定电极22，与接合面30A导通，通过配线30和接合面30B与连接突起部分34连接。又，接合面23A，24A成为固定基片20的固定接点(以下，将接合面23A，24A称为固定接点23A，24A)，固定接点23A，24A通过信号线23，24与突起32，33连接。

上述可动基片40是通过加工硅基片制作的，通过弹性弯曲部分42A，42B由拉桩41A，41B弹性地支持大致成矩形板状的可动电极43，在可动电43的内侧钻出的开口部分44上，通过弹性支持部分45A，45B弹性地支持可动接点部分46。弹性弯曲部分42A，42B是由沿可动基片40两侧边缘部分设置的隙缝49形成的，从弹性弯曲部分42A，42B的端部，拉桩41A，41B分别向下面一侧突出。弹性支持部分45A，45B和可动接点部分46是由设置在可动电极43的中央部分两侧的开口部分44形成的。弹性支持部分45A，45B是与可动电极43和可动接点部分46连接的窄幅的梁，接点闭合时，为了得到比弹性弯曲部分42A，42B更大的弹性力那样地构成。可动接点部分46是在由弹性支持部分45A，45B直接支持的平坦部分(硅基片部分)46A的下面通过绝缘膜47设置由金属构成的可动接点48的部分。

如下地将可动基片40安装在固定基片20的上方。分别将向下面一侧突出的拉桩41A，41B固定在固定基片20上面的2个地方，通过拉桩41A，41B可将可动电极43以悬浮状态支持在固定基片20上方。这时，一方的拉桩41A与固定基片20的接合面31A的上部接合，将贯通孔29气密地密封起来。因此，可动电极43通过配线31与设置在背面的连接突起35电连接。另一方的拉桩41B在与固定电极22等绝缘的位置上与硅基片21的上面接合。

在这样地将可动基片40安装在固定基片20上的状态中，可动电极43通过绝缘膜25与固定电极22相对，当通过连接突起34，35和配线30，31在两电极22，43之间加上电压时，由于在固定电极22和可动电极43之间发生的静电引力将可动电极43吸引到固定电极22。可动接点48与两固定接点23A，24A相对，通过与两固定接点23A，24A接触使固定接点23A，24A之间闭合，与信号线23，24电连接。但是，可动接点48为了不干扰后面所述的固定接点密封部分53，54，不向贯通孔26，27伸出，只与接合面部分接触。

上述帽盖50是由硼硅酸玻璃等的玻璃基片制作的，如图7所示，在下面形成凹部分51。帽盖50的下面外周上形成间隙密封部分52，在它的内侧设置固定接点密封部分53，54，在各固定接点密封部分53，54的下面设置金属膜53A，54A。将间隙密封部分52气密地固定在固定基片20的外周部分上面，同时间隙密封部分52将设置了接合面30A的贯通孔28气密地密封起来。又，将固定接点密封部分53，54，堵塞设置了固定接点23A，24A的贯通孔26，27那样地气密地固定在固定接点23A，24A的上面。可动基片40的拉桩41A因为堵塞了接合面31A的贯通孔29，所以将固定基片20上面的固定电极22和可动基片40等气密地密封在固定基片20和帽盖50之间，保护它们不受尘埃和腐蚀性气体等的侵害。

下面，我们参照图8说明这种静电微继电器的动作。在固定电极22和可动电极43之间不加电压的状态中，如图8(a)所示，固定基片20和可动基片40保持平行，可动接点48离开固定接点23A，24A。

然后，当从连接突起34，35将电压加到可动电极43和固定电极22之间时，在两电极22，43之间发生静电引力。结果，如图8(b)所示，可动电极43反抗弹性弯曲部分42A，42B的弹性力接近固定电极22，可动接点48与固定接点23A，24A接触。

如图8(c)所示，可动接点48与固定接点23A，24A接触后，可动电极43直到与固定电极22上的绝缘膜25接触前继续移动。因此，可动接点48通过作用的与弹性支持部分45A，45B的弯曲量对应的弹性力提高了对固定接点23A，24A的接触压力，不会发生接触不紧的情形。所以，接点闭合时，能够得到所要的接触可靠性。

然后，当除去所加电压时，由于弹性弯曲部分42A，42B和弹性支持部分45A，45B两者的弹性力，可动电极43离开固定电极22。因此，确实地实施了这个离开动作。此后，只依靠弹性弯曲部分42A，42B的弹性力使可动电极43继续向上移动，可动接点48离开固定接点23A，24A回复到最初的状态。

下面，我们参照图9～图10说明具有上述构成的静电微继电器的制造方法。首先，按照图9制作可动基片40的中间制品。即，如图9(a)所示，准备好从下层开始由Si层61，SiO₂层(氧化膜)62和Si层63构成的SOI(Silicon On Insulator，在绝缘体上的硅)圆片64。接着，为了在Si层61的下面形成拉桩41A，41B，例如，掩蔽硅氧化膜65，将TMAH用作刻蚀液对Si层61的下面进行湿刻蚀，如图9(b)所示，形成向下面一侧突出的拉桩41A，41B。然后，如图9(c)所示，对硅层61的下面进行热氧化形成由SiO₂构成的绝缘膜47后，使一方的拉桩41A的下面从绝缘膜47露出来，在这个露出面上注入P(磷)形成导电层。接着，如图9(d)所示，对另一方的拉桩41B的下面进行开口后，将Au等的金属膜66设置在拉桩41A，41B的下面，同时在Si层61的下面大致中央部分，在绝缘膜47上形成Au等的可动接点48。此后，当通过刻蚀除去绝缘膜47时，为了覆盖在可动接点48上不对可动接点48下面的绝缘膜47进行刻蚀而保留下来，能够形成绝缘膜47和可动接点48的两层构造。

下面，我们按照图10制作固定基片20。即，准备好如图10(a)所示的硅基片21，通过在硅基片21上实施浸蚀，在4个地方形成贯通孔26，27，28，29。如图10(b)所示，对硅基片21进行热氧化在表面上形成由SiO₂构成的绝缘膜67。此后，从绝缘膜67上开始堆积电极金属，通过对这个电极金属进行形成图案的处理，如图10(c)所示，在固定电极形成位置上分别形成固定电极22。同样地，用光刻法如图10(d)所示在贯通孔26，27，28，29的边缘上用Au等形成固定接点23A，24A和接合面30A，31A。然后，如图10(e)所示，用绝缘膜25覆盖固定电极22的表面，完成固定基片20。

又，我们按照图11制作帽盖50。为此，在准备好的如图11(a)所示的玻璃基片68的下面形成固定接点密封部分53，54。例如，用Cr作为掩模用HF作为刻蚀液对玻璃基片68从下面一侧进行湿刻蚀，在玻璃基片68的下面形成凹部51。通过凹部51，将间隙密封部分52设置在下面的外周部分，同时在下面一侧形成突出的固定接点密封部分53，54。然后，在固定接点密封部分53，54的下面形成Au等金属膜53A，54A，完成如图11(b)那样的帽盖50。

然后，如图12(a)所示，在固定基片20上通过Au/Au接合等使上述SOI圆片64的拉桩41A，41B实现接合一体化。然后，如图12(b)所示，用TMAH，KOH等碱性刻蚀液对SOI圆片64的上面进行刻蚀，一直刻蚀到达到SiO₂层62，露出SiO₂层62为止。结果，在固定基片20上方，除了拉桩41A，41B外还形成厚度薄的Si层61。

接着，用氟素系刻蚀液除去Si层61上的氧化膜62，露出成为可动电极43的Si层61后，用RIE等的干刻蚀进行成型刻蚀，除去周围不要的部分，同时通过设置隙缝49和开口部分44，形成弹性弯曲部分42A，42B，弹性支持部分45A，45B和可动接点部分46，如图10(c)所示，在固定基片20上完成可动基片40。

接着，如图12(d)所示，在与可动基片40一体化接合的固定基片20上覆盖帽盖50，用Au/Au接合等使固定接点密封部分53，54与固定接点23A，24A实现接合一体化，同时使间隙密封部分52与固定基片20的上面外周部分和接合面30A实现接合一体化。然后，在贯通孔26，27，28，29内形成信号线23，24和配线30，31，在固定基片20的下面形成接合面23B，24B，30B，31B和连接突起32，33，34，35，完成如图12

(e)那样的静电微继电器。

如从以上说明可以看到的那样，如果根据本发明的静电微继电器，则因为使信号线23，24从硅基片21的表面到背面贯通，所以能够缩短信号线长度，从而能够减小静电微继电器的插入损失。特别是，因为信号线23，24对基片平面垂直地形成，所以能够使提高插入损失特性的效果达到最大。又，因为将贯通孔26，27，28，29的开口部分接合起来，通过将固定接点23A，24A和可动接点48密封起来加以保护，所以能够提高静电微继电器的可靠性和寿命。

又，用于驱动可动电极43的配线31和用于使固定电极接地的配线30也从硅基片21的表面贯通到背面，所以在固定基片20上面不形成信号线23，24和配线30，31，能够只将固定电极22的面积增大与此相当的程度，从而可以降低驱动电压。

又，在本发明的静电微继电器中，因为将与信号线23，24和配线30，31导通的突起32，33，34，35设置在固定基片20的背面一侧，所以能够将静电微继电器直接安装在电路基片上。即，不需要与电路基片连接的焊接线，可以得到更良好的插入损失特特性。进一步，由于不需要连接焊接线的线焊接点和组件引线架等，可以使静电微继电器和它的安装形态小型化。

进一步，通过用单晶硅构成固定基片20和可动基片40，能够全部用半导体加工工序对它们进行处理，从而可以抑制尺寸精度的误差。又，因为单晶硅的耐疲劳性，耐蠕变性很高，所以可以提高寿命特性。而且，因为用单晶硅构成固定基片20，所以通过用DRIE和(110)圆片的湿刻蚀，几乎不存在与基片厚度的依赖关系，可以在硅基片21上形成贯通孔26，27，28，29。

下面，我们说明本发明的其它实施形态。图13是表示根据本发明的其它实施形态的静电微继电器构造的截面图(在与图4的X-X线截面相当的阶段截面图中的截面图)。在这个实施形态中，与固定电极22导通的信号线23，24之间形成用于高频的接地线69，以便抑制信号线23，24之间的电容耦合。这样，通过抑制信号线23，24之间的电容耦合，可以得到良好的绝缘特性。又，在这个实施形态中，不在贯通孔26，27，28，29的全部周长上形成信号线23，24或配线30，31，也可以不在贯通孔26，27，28，29的一部分，即相互接近一侧的半个部分上形成信号线23，24或配线30，31。因此，能够抑制信号线23，24或配线30，31之间的电容耦合，可以得到良好的绝缘特性。

此外，在上述各实施形态中，当使可动基片40与固定基片20接合时，和当使帽盖50与和可动基片40一体化的固定基片20接合时，也可以用Au/Si接合，或阳极接合，或硅·熔融·焊接。

又，作为形成固定基片20的硅基片21的替代品，也可以用玻璃基片。因为玻璃是绝缘体，所以能够抑制配线30，31之间的电容耦合。

下面，我们说明与本发明有关的另外的其它实施形态。图14是表示根据本发明的另外的其它实施形态的静电微继电器构造的分解斜视图。图15是这个静电微继电器处于组合状态的截面图。这个静电微继电器主要由固定基片120，可动基片140和帽盖150构成，将可动基片140安装在固定基片120的上面进行一体化，将固定基片120的上面和可动基片140密封在固定基片120和帽盖150之间。图16是从固定基片的背面一侧看的斜视图，图17是可动基片140的斜视图。

固定基片120是在玻璃基片121的上面分别设置固定电极122和一组固定接点136，137的基片。固定电极122的周围由绝缘体125围成少一竖的口字状，该绝缘体125比固定电极122高从固定电极122的表面向上突出。又，位于固定接点136，137的两侧的固定电极122通过固定接点136，137之间的间隙连接。又，在固定基片120上，形成在玻璃基片121的侧面和角部形成的贯通孔126，127，128，129的内面上形成的由金属膜构成的信号线123，124和配线130，131，在玻璃基片121的上面在各条信号线123，124和配线130，131的边缘上形成接合面123A，124A，130A，131A。此外，接合面123A及124A，接合面130A和接合面131A相互电绝缘。

在玻璃基片121的下面，如图16所示，设置相互绝缘分离的电极膜123B，124B，130B，131B。在各电极膜123B，124B，130B，131B上，各条信号线123，124和配线130，131导通，进一步，在各电极膜123B，124B，130B，131B上，设置连接突起132，133，134，135。固定电极122，与接合面130A导通，通过配线130和电极膜130B与连接突起134连接。又，固定基片120的固定接点136，137与接合面123A，124A导通，分别通过信号线123，124和电极膜123B，124B与连接突起132，133连接。

上述可动基片140是通过对具有大致矩形形状的硅基片进行加工制作而成的，如图17所示，通过弹性弯曲部分142A，142B由拉桩141A，141B弹性地支持一组大致成矩形板状的可动电极143。弹性弯曲部分142A，142B是由沿可动基片140的两侧边缘部分设置的隙缝149形成的，各拉桩141A，141B从弹性弯曲部分142A，142B的端部向下面一侧突出。在可动电极143之间形成弹性支持部分145A，145B和可动接点部分146。弹性支持部分145A，145B是与可动电极143和可动接点部分146连接的窄幅的梁，接点闭合时，为了得到比弹性弯曲部分142A，142B更大的弹性力那样地构成。可动接点部分146是在由弹性支持部分145A，145B直接支持的平坦部分(硅基片部分)146A的下面通过绝缘膜47设置由金属构成的可动接点148的部分。

如下地将可动基片140安装在固定基片120上。分别将向下面一侧突出的拉桩141A，141B固定在固定基片120上面的2个地方，通过拉桩141A，141B将可动电极143以悬浮状态支持在固定基片120上方。这时，一方的拉桩141A与固定基片120的接合面131A的上部接合。因此，可动电极143通过配线131与设置在背面的连接突起135电连接。另一方的拉桩141B与玻璃基片121的上面接合。

在这样地将可动基片140安装在固定基片120上的状态中，可动电极143与固定电极122和绝缘体125相对，当通过连接突起134，135和配线130，131在两电极122，143之间加上电压时，由于在固定电极122和可动电极143之间发生的静电引力，将可动电极143吸引到固定电极122。可动接点148与两固定接点136，137相对，通过与两固定接点136，137接触使固定接点136，137之间闭合，与信号线123，124电连接。

上述帽盖150是由硼硅酸玻璃等的玻璃基片制作的，如图15所示，在下面形成凹部151。在帽盖150的外周上遍及全周地设置围绕凹部151的间隙密封部分152。将间隙密封部分152气密地固定在固定基片120的外周部分上面。因此，将在固定基片120的上面的固定接点136，137和可动基片140等气密地密封在固定基片120和帽盖150之间，保护它们不受尘埃和腐蚀性气体等的侵害。

下面，我们参照图18说明这种静电微继电器的动作。在固定电极122和可动电极143之间不加电压的状态中，如图18(a)所示，固定基片120和可动基片140保持平行，可动接点148离开固定接点136，137。

然后，当从连接突起134，135将电压加到可动电极143和固定电极122之间时，在两电极122，143之间发生的静电引力。结果，如图18(b)所示，可动电极143反抗弹性弯曲部分142A，142B的弹性力接近固定电极122，可动接点148与固定接点136，137接触。

如图18(c)所示，可动接点148与固定接点136，137接触后，可动接点148直到与固定电极122周围的绝缘体125接触前继续移动。因此，可动接点148通过作用的与弹性支持部分145A，145B的弯曲量对应的弹性力提高了对固定接点136，137的接触压力，不会发生接触不紧的情形。所以，接点闭合时，能够得到所要的接触可靠性。

然后，当除去所加电压时，由于弹性弯曲部分142A，142B和弹性支持部分145A，145B的两者的弹性力，可动电极143离开固定电极122。因此，确实地实施了这个离开动作。此后，只依靠弹性弯曲部分142A，142B的弹性力，可动电极143继续向上移动，可动接点148离开固定接点136，137回复到最初的状态。

下面，我们参照图19～图22说明具有上述构成的静电微继电器的制造方法。首先，按照图19制作可动基片140的中间制品。即，如图19(a)所示，准备好从下层开始由Si层161，SiO₂层(氧化膜)162和Si层163构成的SOI(Silicon On Insulator，在绝缘体上的硅)圆片164。接着，为了在Si层161的下面形成拉桩141A，141B，例如，掩蔽硅氧化膜165，将TMAH用作刻蚀液对Si层161的下面进行湿刻蚀，如图19(b)所示，形成向下面一侧突出的拉桩141A，141B。然后，如图19(c)所示，对硅层161的下面进行热氧化形成由SiO₂构成的绝缘膜147后，使一方的拉桩141B的下面从绝缘膜147露出来，在这个露出面上注入P(磷)形成导电层144。接着，如图19(d)所示，对另一方的拉桩141A的下面进行开口后，将Au等的金属膜166设置在拉桩141B的下面，同时在Si层161的下面大致中央部分，在绝缘膜147上形成Au等的可动接点148。此后，当通过刻蚀除去绝缘膜147时，为了覆盖在可动接点148上不对可动接点148下面的绝缘膜147进行刻蚀而保留下来，能够形成绝缘膜147和可动接点148的两层构造。

下面，我们按照图20制作固定基片120。即，准备好如图20(a)所示的玻璃基片121，通过对玻璃基片121实施喷沙加工，如图20(b)所示，在两侧面和角部的总共4个地方形成贯通沟126，127，128，129。接着，如图20(c)所示，在玻璃基片121的表面，背面上通过溅射，蒸涂，电镀等形成电极膜138，139。同时，通过在贯通沟126，127，128，129的内面上通过溅射，蒸涂，电镀等形成电极膜，形成信号线123，124，配线130，131。此后，如图20(d)所示通过在玻璃基片121的表面上对电极膜138进行形成图案的处理，形成固定接点136，137，固定电极122和接合面123A，124A，130A，131A，并如图20(e)所示，在固定电极122的周围形成绝缘体125。

又，我们按照图21制作帽盖150。为此，准备好如图21(a)所示的玻璃基片168，例如，用Cr作为掩模用HF作为刻蚀液对玻璃基片168从下面一侧进行湿刻蚀，在玻璃基片168的下面形成凹部151，同时在它的周围形成间隙密封部分152。

然后，如图22(a)所示，在固定基片120的上面放置上述SOI圆片164，使拉桩141A，141B与固定基片120的接合面131A和玻璃基片121接合起来实现一体化。然后，用TMAH，KOH等的碱性刻蚀液对SOI圆片164的上面进行刻蚀，一直刻蚀到达到SiO₂层162露出SiO₂层162。结果，在固定基片120上方，除了拉桩141A，141B外还形成厚度薄的Si层161。

接着，用氟素系刻蚀液除去Si层161上的氧化膜162，如图22(b)所示，露出成为可动电极143的Si层161后，用RIE等的干刻蚀进行成型刻蚀，除去周围不要的部分，同时通过对隙缝149等进行加工，形成弹性弯曲部分142A，142B，弹性支持部分145A，145B和可动接点146，如图22(c)所示，在固定基片120上面完成可动基片140。

接着，如图22(d)所示，在与可动基片140一体化接合的固定基片120上面覆盖帽盖150，用玻璃料接合使间隙密封部分152与固定基片120的上面外周部分接合实现一体化。然后，如图22(e)所示，在固定基片120的背面上形成连接突起132，133，134，135，在固定基片120的背面上切入用于分离电极膜的隙缝153，通过分离背面的电极膜139，形成电极膜123B，124B，130B，131B，完成静电微继电器。

如果根据这样的静电微继电器，则与第1实施形态相同，能够缩短信号线长度，能够减小静电微继电器的插入损失，提高高频特性。特别是，因为信号线123，124对基片平面垂直地形成，所以能够使提高插入损失特性的效果达到最大。又，因为将贯通孔126，127，128，129，设置在固定基片120的外周部分，位于由帽盖150构成的密封空间外面，所以通过将固定接点136，137和可动接点148密封起来加以保护，能够提高静电微继电器的可靠性和寿命。

又，在本发明的静电微继电器中，因为将与信号线123，124和配线130，131导通的突起132，133，134，135设置在固定基片120的背面一侧，所以能够将静电微继电器直接安装在电路基片上。即，不需要与电路基片连接的焊接线，可以得到更良好的插入损失特特性。进一步，由于不需要连接焊接线的线焊接点和组件引线架等，可以使静电微继电器和它的安装形态小型化。因此，通过实现大幅度减小安装面积和大幅度减小传输线路长度，能够实现极其卓越的高频特性(低插入损失)。

此外，当使上述可动基片140与上述固定基片120接合时，也可以用Au/Au等的金属接合，也可以用阳极接合法。又，作为形成上述固定基片120的玻璃基片121的替代品，也可以用硅基片和陶瓷基片。又，当固定基片120由硅基片形成时，也可以用各向异性的刻蚀和干刻蚀形成贯通沟。进一步，当从硅圆片制作固定基片时，也可以通过将在硅圆片上形成的贯通孔一分为二或一分为四得到贯通沟。

下面，我们说明与本发明有关的另外的其它实施形态。图23是表示根据本发明的另外的其它实施形态的静电微继电器的分解斜视图。用于这个静电微继电器的固定基片120与用于第13实施形态的静电微继电器(图14)的相同。图24是用于这个静电微继电器的可动基片171的下面图。这个可动基片171是通过对具有大致矩形形状的硅基片和不锈钢薄片等进行加工制作而成的，在两个端部通过隙缝149形成4个弹性弯曲部分142A，142B。又，在两侧，设置为了容易使可动基片171变形的长孔173。进一步，可以通过绝缘膜147在设置在可动基片171上的可动电极143的下面中央部分上设置可动接点148。

而且，这个可动基片171具有，如图25所示，使弹性弯曲部分142A，142B的前端部172A，172B与帽盖150的凹部151的顶面接合并固定在顶面上，当可动电极143和固定电极122之间作用着电磁吸引力时，通过使弹性弯曲部分142A，142B弯曲，使可动电极143和可动接点148向下方移动，可动接点148与固定接点136，137接触的构造。

本发明的静电微继电器能够用于各种装置，特别是通信用装置中。例如，能够用作便携式电话，无线电通信终端的发射接收装置，分集天线，内外天线，多频带等的各切换元件。如果用于这些用途，则因为与至今正在使用的MMIC开关等比较能够减小插入损失，所以能够沿长通信终端的电池寿命。又，如果用作设置在便携式电话等的无线电通信基站的天线装置的各种切换元件，则与至今正在使用的电磁继电器等比较能够使切换元件变小，从而能够使基站变小。

图26表示将本发明的静电微继电器用作在便携式电话等的无线电通信终端181的切换开关的样子。作为一种开关，将本发明的静电微继电器用作切换发射侧电路182和接收侧电路183的发射接收开关184，又，将本发明的静电微继电器用作切换主天线185和分集天线186的分集开关187。此外，虽然图中未画出，但是也可以将本发明的静电微继电器用作切换主天线和外部天线的天线开关。

图27表示将本发明的静电微继电器用于无线电通信基站188的例子。在这个例子中，通过用本发明的静电微继电器的切换元件(开关)192，可以切换并连接天线189和通常情况下使用的功率放大器190及非常情况下使用的功率放大器191，当发生故障等的异常情况时，能够迅速地从通常用的功率放大器190切换到非常情况下使用的功率放大器191。

本发明的静电型继电器可以用作，例如，便携式电话，无线电通信终端的发射接收装置，分集天线，内外天线，多频带等的切换元件。又，也可以将本发明的静电型继电器用作设置在便携式电话等的无线电通信基站的天线装置中的切换元件。

Claims (14)

1.一种静电型继电器，利用在形成于固定基片上的固定电极和与该固定电极对置的、被弹性支撑的可动基片的可动电极之间产生的静电引力来驱动可动电极，并使设置在上述固定基片上的多个固定接点与设置在上述可动基片上的可动接点相接离，其特征在于：

在上述固定基片上形成有贯通部，该贯通部使与上述固定接点相连接的信号线中的至少一条信号线从上述固定基片的基片表面贯通到基片背面；

覆盖上述可动电极和上述固定电极的帽盖与上述固定基片上形成有上述固定电极的一侧相接合；

在上述帽盖上对应于上述固定接点和上述可动接点之间的外侧的位置上形成有固定接点密封部；以及

通过上述固定接点密封部来密闭密封上述贯通部的开口部。

2.一种静电型继电器，利用在形成于固定基片上的固定电极和与该固定电极对置的、被弹性支撑的可动基片的可动电极之间产生的静电引力来驱动可动电极，并使设置在上述固定基片上的多个固定接点与设置在上述可动基片上的可动接点相接离，其特征在于：

在上述固定基片的外周部上形成有贯通部，该贯通部使与上述固定接点相连接的信号线中的至少一条信号线从上述固定基片的基片表面贯通到基片背面；

覆盖上述可动电极和上述固定电极的帽盖与上述固定基片上形成有上述固定电极的一侧相接合；以及

通过上述帽盖的外周部的下面来密闭密封上述贯通部的开口部。

3.如权利要求1或2所述的静电型继电器，其特征在于，使从上述固定基片的基片表面贯通到基片背面的上述信号线中的至少一条信号线相对固定基片垂直地形成。

4.如权利要求1或2所述的静电型继电器，其特征在于，具有设置在上述固定基片上的配线，与上述固定接点电极相连接的信号线以外的配线中的至少一条配线从上述固定基片的基片表面贯通到基片背面，并且该配线所贯通的贯通孔的开口部由上述可动基片或上述帽盖密闭密封。

5.如权利要求1或2所述的静电型继电器，其特征在于，在形成于上述固定基片上的信号线中的至少一组信号线之间形成至少一条高频用接地线。

6.如权利要求1或2所述的静电型继电器，其特征在于，对于形成在上述固定基片上的贯通孔内的信号线中的至少一条信号线，只在贯通孔内周的一部分上形成有信号线。

7.如权利要求1或2所述的静电型继电器，其特征在于，在位于形成在上述固定基片上的信号线中的至少一条信号线的基片背面侧的端部上设置有与上述信号线导通的突起。

8.如权利要求1或2所述的静电型继电器，其特征在于，上述开口部设置在与上述可动电极或上述可动接点对置的固定基片上的区域的外侧。

9.如权利要求1或2所述的静电型继电器，其特征在于，上述帽盖通过形成在与上述固定基片相接合的一侧上的凸部来与上述固定基片相接合。

10.如权利要求9所述的静电型继电器，其特征在于，上述开口部中的至少一个以上设置在与帽盖的上述凸部对置的位置上。

11.如权利要求1或2所述的静电型继电器，其特征在于，上述贯通部是在上述固定基片的外周面上具有开口的凹状。

12.如权利要求1或2所述的静电型继电器，其特征在于，电极膜设置在上述固定基片的背面，通过在固定基片的背面形成的缝隙使该背面电极膜绝缘分离成多个区域。

13.如权利要求1或2所述的静电型继电器，其特征在于，上述固定基片及上述可动基片由单晶硅制成。

14.一种通信用设备，具有用于切换天线或内部电路的收发信号的切换元件，其特征在于，在上述切换元件中使用如权利要求1或2所述的静电型继电器。

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