CN1945768A

CN1945768A - 开关

Info

Publication number: CN1945768A
Application number: CNA2006101416880A
Authority: CN
Inventors: 米泽游; 三岛直之; 中谷忠司; 阮俊英; 上田知史
Original assignee: Fujitsu Ltd; Fujitsu Media Devices Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd; Fujitsu Media Devices Ltd
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2006-10-08
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2026-10-08
Also published as: JP2007103312A; US20070080764A1; KR20070038931A; KR100818471B1; CN100527301C; US7405639B2

Abstract

一种开关包括：第一构件，其一端固定在基板上；多个第一梁部分，其分别具有多个第一接触部分，该多个梁部分的一端固定在所述第一构件上；多个接触开关部分，其并联连接，所述多个第一接触部分和多个第二接触部分在所述多个接触开关部分中处于接触状态或非接触状态；以及多个电阻器，其电阻器分别设置在所述多个接触开关部分与所述多个接触开关部分所连接到的公共连接点之间，当所述多个开关部分中的至少一个处于接触状态时，所述电阻器中的与所述多个开关部分中的处于接触状态的所述至少一个开关部分相对应的一个电阻器的电阻值大于所述电阻器中的与所述多个接触开关部分中的处于非接触状态的至少一个接触开关部分相对应的另一个电阻器的电阻值。

Description

开关

技术领域

本发明总体上涉及开关，更具体地，涉及机械驱动并电连接的开关。

背景技术

近年来，随着移动通信系统的发展，移动电话和移动信息终端得到了非常迅速的推广。例如，诸如800MHz至1.0GHz以及1.5GHz至2.0GHz的高频范围被用于移动电话。高频开关被用于上述移动通信系统中的装置中。要求高频开关小型化并且节能。传统上，采用了包括砷化镓(GaAs)等的半导体开关。然而，这些半导体开关导致较大的功率损失和较低的绝缘性。因此，利用使得能够实现高绝缘性的微机电系统(MEMS)技术的射频MEMS开关(以下称为RF MEMS SW)正处于不断发展中。

在日本专利申请第2004-200008号公报(以下，称为文献1)以及日本专利申请第2005-243576号公报(以下，称为文献2)中，公开了RFMEMS SW，其中，通过使设置在可移动构件上的一个触点与静止构件的另一触点电连接或断开来进行切换。在这种RF MEMS SW中，开关在施加有电流时的打开和闭合(以下称为热切换)在触点处消耗了电能，并在触点处产生热量，从而导致损坏。热切换中可以使用的功率大约为10mW。因此，在切断所施加的电流后，打开和闭合开关(以下，称为冷切换)。然而，对于冷切换，必须与RF MEMS SW同步地进行所施加电流的导通和切断，从而导致复杂的控制。

为了能够进行热切换，如文献1所公开的，例如提供了下述的结构，其中多个电阻器被设置为与并联连接的多个触点串联连接。此外，如在Yonezawa等人的Fabrication Process of Non Arcing Power MEMS Relay，inthe Technical Report of IEICE，The Institute of Electronics，2004年10月21日(以下，称为文献3)中所公开的，示出了图1的结构。现在参照图1，接触开关SW1至SW5与电源E并联连接，而负载电阻器RL以及电阻器R1至R4分别与接触开关SW2至SW5串联连接。没有电阻器与接触开关SW1连接。通过这种结构，在接通这些开关时，接触开关SW2至SW5处于接触状态，然后接触开关SW1处于接触状态。相反，在断开这些开关时，SW1处于非接触状态，然后接触开关SW2至SW5处于非接触状态。如文献3中所公开的，已知上述操作来提高在施加直流电的同时打开和闭合开关时的功率持久性。

为了利用文献1和文献3中描述的方法在需要小型化的RF MEMSSW中实现热切换，需要用简单的方法来对多个接触开关进行时间控制。然而，文献1和文献3都没有公开具体的结构来通过简单的方法实现对多个接触开关进行时间控制。

发明内容

已经针对上述情况而提出了本发明，本发明提供了一种通过简单的结构使得能够进行热切换。

根据本发明的一个方面，提供了一种开关，该开关包括：第一构件，其一端固定在基板上；多个第一梁部分，该多个第一梁部分分别具有多个第一接触部分，所述多个梁部分的一端固定在所述第一构件上；多个接触开关部分，该多个接触开关部分并联连接，所述多个第一接触部分和多个第二接触部分在所述多个接触开关部分中处于接触状态或非接触状态；以及多个电阻器，该多个电阻器分别设置在所述多个接触开关部分与所述多个接触开关部分所连接到的公共连接点之间，其中，在所述多个开关部分中的至少一个处于接触状态时，所述电阻器中的与所述多个开关部分中的处于接触状态的所述至少一个开关部分相对应的一个电阻器的电阻值大于所述电阻器的与所述多个接触开关部分中的处于非接触状态的至少一个接触开关部分相对应的另一电阻器的电阻值。可抑制接触开关部分在ON(接通)操作周期期间的功耗的峰值，并抑制接触开关部分的熔化。此外，所述第一梁部分用作弹簧，从而使得所述多个接触开关部分能够平稳地处于接触状态。通过这种简单结构，使得能够进行热切换。

根据本发明的另一方面，提供了一种开关，该开关包括：多个第一梁部分，该多个第一梁部分分别具有多个第一接触部分，所述多个梁部分的一端固定在所述第一构件上；多个接触开关部分，该多个接触开关部分并联连接，所述多个第一接触部分和多个第二接触部分在所述多个接触开关部分中处于接触状态或非接触状态；以及多个电阻器，该多个电阻器分别设置在所述多个接触开关部分与所述多个接触开关部分所连接到的公共连接点之间。所述多个第一接触部分与所述多个第二接触部分中的至少一种具有不同的高度；并且在所述多个开关部分中的至少一个处于接触状态时，所述电阻器中的与所述多个开关部分中的处于接触状态的所述至少一个开关部分相对应的一个电阻器的电阻值大于所述电阻器中的与所述多个接触开关部分中的处于非接触状态的至少一个接触开关部分相对应的另一电阻器的电阻值。

根据本发明的再一方面，提供了一种开关，该开关包括：多个第一梁部分，该多个第一梁部分分别具有多个第一接触部分，所述多个梁部分的一端固定在所述第一构件上；多个接触开关部分，该多个接触开关部分并联连接，所述多个第一接触部分和多个第二接触部分在所述多个接触开关部分中处于接触状态或非接触状态；以及多个电阻器，该多个电阻器分别设置在所述多个接触开关部分与所述多个接触开关部分所连接到的公共连接点之间。所述多个第一接触部分以及所述多个第二接触部分沿所述接触开关部分的设置方向处于接触状态或非接触状态；并且在所述多个开关部分中的至少一个处于接触状态时，所述电阻器中的与所述多个开关部分中的处于接触状态的所述至少一个开关部分相对应的电阻器的电阻值大于所述电阻器中的与所述多个接触开关部分中的处于非接触状态的至少一个接触开关部分相对应的另一电阻器的电阻值。

根据本发明的再一方面，提供了一种开关，该开关包括：多个接触开关部分，该多个接触开关部分并联连接，并且通过使第一接触部分以及多个第二接触部分中的至少一种沿所述多个第二接触部分的设置方向滑动而处于接触状态或非接触状态；以及多个电阻器，该多个电阻器分别设置在所述多个接触开关部分与所述多个接触开关部分所连接到的公共连接点之间。在所述多个开关部分中的至少一个处于接触状态时，所述电阻器中的与所述多个开关部分中的处于接触状态的所述至少一个开关部分相对应的电阻器的电阻值大于所述电阻器中的与所述多个接触开关部分中的处于非接触状态的至少一个接触开关部分相对应的另一电阻器的电阻值。

附图说明

以下将参照附图详细描述本发明的优选示例性实施例，附图中：

图1表示传统示例的开关的电路结构；

图2为根据本发明第一示例性实施例的开关的俯视图(没有示出电阻金属膜或低电阻金属膜)；

图3为沿图2的线A-A截取的立体截面图(没有示出电阻金属膜、低电阻金属膜、下电极金属膜或引出(extraction)金属膜)；

图4A至图4D分别为沿图2的线A-A、B-B、C-C、和D-D截取的截面图；

图5为图2所示的第一接触部分的放大图；

图6示意性表示根据本发明第一示例性实施例的开关操作；

图7A和图7B示意性表示根据本发明第一示例性实施例的开关操作；

图8为比较示例的开关的等效电路；

图9为表示比较示例的开关中的开关两端的电压Vsw、开关电流Isw、以及开关功耗的计算结果的图；

图10表示在本发明第一示例性实施例中采用的开关的等效电路；

图11为表示第一示例性实施例中采用的开关中的开关两端的电压Vsw、开关电流Isw、以及开关功耗的计算结果的图；

图12表示流过开关接触部分的电流相对于时间的变化；

图13表示开关接触部分的功耗相对于时间的变化；

图14A为第二示例性实施例中采用的开关的第一接触部分和第二接触部分的俯视图；

图14B为接触开关部分的截面图；

图15示意性表示第二示例性实施例中采用的开关的操作；

图16示意性表示第二示例性实施例中采用的开关的操作；

图17为第三示例性实施例中采用的开关的第一接触部分的俯视图；

图18A至图18D表示第三示例性实施例中采用的开关的原理；

图19A为第四示例性实施例中采用的开关的俯视图(第二构件未示出)；

图19B为沿图19A的线G-G截取的截面图；

图19C为沿图19A的线H-H截取的截面图；

图20示意性表示第四示例性实施例中采用的开关的操作；

图21示意性表示第五示例性实施例中采用的开关的操作；

图22为第六示例性实施例中采用的开关的俯视图；

图23为根据第七示例性实施例的开关的俯视图；以及

图24示意性表示根据第七示例性实施例的开关的操作。

具体实施方式

现在将参照附图描述本发明的示例性实施例。

(第一示例性实施例)

第一示例性实施例中采用的开关是具有第一构件的示例，该第一构件的一端固定在基板上。将参照图2至图5描述第一示例性实施例中采用的开关的结构。图2为根据本发明第一示例性实施例的开关的俯视图。在图2中没有示出电阻金属膜16以及低电阻金属膜18，而静电驱动的上电极54以及第二构件20由虚线表示。图3为沿图2的线A-A截取的立体截面图。图3中没有示出电阻金属膜16、低电阻金属膜18、下电极金属膜56和引出金属膜58。图4A至图4D分别为沿图2的线A-A、B-B、C-C和D-D截取的截面图。图5为图2所示的第一接触部分12的放大图。

现在参照图4A至图4D，第一示例性实施例中采用的开关具有绝缘体上硅(SOI)结构，其中设置有硅基板60、二氧化硅层62以及硅层64。在其顶部层叠有金属层66和68。硅基板60的厚度例如为600μm，而二氧化硅层62、硅层64、金属层66和68的厚度例如分别为4μm、15μm、20μm和20μm。硅基板60、二氧化硅层62和硅层64可以通过例如文献1、文献2和文献3中所描述的方法加以处理。接下来，形成牺牲层，然后例如通过镀金来形成金属层66和68。此后，通过除去牺牲层来制造以下结构。

如图2所示，固定部分40、42和44设置在硅基板60上。上述固定部分由二氧化硅层62和硅层64构成，如图4A至图4D所示。如图2、图3和图4D所示，由硅层64构成的第一构件30从固定部分40延伸，并且不由固定部分40之外的任何其它部分支承。由硅层64构成的静电驱动的下电极52设置在第一构件30的中心附近。下电极金属膜56例如通过镀金形成在静电驱动的下电极52上。这些下电极金属膜56连续地形成在第一构件30和固定部分40上，并且这些下电极金属膜56之间插入有引出金属膜58。这使得开关能够与外部电连接。由金属层68构成的静电驱动的上电极54设置在静电驱动的下电极52的上方。如图2、图3和图4B所示，静电驱动的上电极54在第一构件30的宽度方向上的两端处通过固定部分44而固定在硅基板60上。

如图2、图3、图4A和图5所示，多个梁(beam)部分14设置在第一构件30的端部附近，以使得锥形的第一接触部分12被设置在梁部分14的边缘处。第一接触部分12由硅层64或金属层66构成。采用文献3中公开的方法来制造具有硅层的第一接触部分12。采用镀金使用金属来制造第一接触部分12。如图5所示，连接到第一接触部分12的电阻金属膜16例如通过汽相淀积的方法而淀积在梁部分14上。低电阻金属膜18以与稍后描述的引出金属膜58相同的方式形成在一些梁部分14上。电阻金属膜16连接到设置在第一构件30上的引出金属膜58。引出金属膜58设置在第一构件30和固定部分40上。这使得第一接触部分12能够与外部电连接。如图2、图3、图4、图4C和图5所示，由金属层68构成的第二构件20设置在第一接触部分12的上方。第二构件20包括第二接触部分21，在该第二接触部分21中，第一接触部分12呈接触状态。第一接触部分12和第二接触部分21构成接触开关部分10，其中第一接触部分12和第二接触部分21呈接触状态或非接触状态。如图2、图3和图4A所示，第二构件20通过固定部分42而固定到硅基板60上。

图6示意性表示根据本发明第一示例性实施例的开关操作。在第一示例性实施例中采用的开关包括：第一构件30，其一端固定在硅基板60上；以及多个梁部分14(第一梁部分)，其具有第一接触部分12，并且其一端固定在第一构件30上。第二构件20设置有多个第二接触部分21。接触开关部分10a至10e并联连接，而第一接触部分12以及第二接触部分21在接触开关部分10a至10e处呈接触状态或非接触状态。还设置有：连接至多个接触开关部分10a至10e的公共连接点P；以及由电阻金属膜16构成的并分别设置在公共连接点P与接触开关部分10a至10e之间的电阻器R1至R4。接触开关部分10e通过低电阻金属膜18连接到公共连接点P，并且具有比其它接触开关部分低的电阻值。电源E以及负载电阻器RL与公共连接点P串联连接。第一接触部分12具有基本相同的高度。

图7A示意性表示图6所示的第一构件30向上运动。在图7A中，与图6所示相同的部分和结构具有相同的附图标记，并省略了对其的详细描述。通过向下电极金属膜56和静电驱动的上电极54施加不同极性的电压，将力F向上施加到第一构件30上。接下来，第一构件30以固定部分40为中心而转动，从而第一构件30倾斜。然后，第一接触部分12首先在接触开关部分10a处与第二接触部分21接触。此时，其它的接触开关部分10b至10e处于非接触状态。与处于非接触状态的接触开关部分10e相对应的电阻器的电阻值，即，低电阻金属膜18的电阻值小于与处于接触状态的接触开关部分10a相对应的电阻器R1的电阻值。第一接触部分12以及第二接触部分21之间的距离在接触开关部分10b至10e处分别不同，按照从接触开关部分10b至接触开关部分10e的顺序而增大。在第一构件30进一步倾斜时，接触开关部分10b至10e依次处于接触状态。

图7B示意性表示处于接触状态的所有接触开关部分10a到10e。在图7B中，与图6所示相同的部分和结构具有相同的附图标记，并且省略了对其的详细描述。梁部分14用作已经处于接触状态的接触开关部分10a至10d的第一接触部分12处的弹簧，并且所有的第一接触部分12都可以与第二接触部分21接触。通过这种方式，使开关处于“ON(接通)”状态。

相反，在开关处于“OFF(断开)”状态时，施加到下电极金属膜56以及静电驱动的上电极54上的电压被切断。接下来，施加到第一构件30上的力消失。然后，接触开关部分10e至10a的第一接触部分12依次处于与第二接触部分21的非接触状态。在所有的第一接触部分12与第二接触部分21处于非接触状态时，开关处于“OFF(断开)”状态。

现在将描述本发明的第一实施例中采用的开关的效果的计算结果。首先将描述比较示例。图8为该比较示例开关的等效电路。在比较示例中，将50Ω的内部电阻R0连接到2.1GHz的高频电源上，并通过开关时变电阻器R(t)连接到50Ω的负载电阻器RL上。这里，Vsw代表开关时变电阻器R(t)两端的电压，而Isw代表流过开关时变电阻器R(t)的电流。开关处于“ON(接通)”状态表示开关时变电阻器R(t)具有低电阻值。开关处于“OFF(断开)”状态表示开关时变电阻器R(t)具有高电阻值。

图9为表示开关两端的电压Vsw、开关电流Isw、以及开关功耗的计算结果的图。在开关接通之前，提供峰值为+-20V的Vsw，而没有电流Isw流过。同时，在接通开关时，电压Vsw变为0V，而流过峰值为+-200mA的电流Isw。在断开开关时，再次提供峰值为+-20V的电压Vsw，并且没有电流Isw流过。在接通或断开开关时，开关功耗的峰值为0.8W。在该比较示例中，接触开关部分熔化。

图10表示本发明第一示例性实施例中采用的开关的等效电路。在图10中，与图8所示相同的部分和结构具有相同的附图标记，并且省略了对其的详细描述。与多个接触开关部分10e至10a相对应的开关时变电阻器R(t)1至R(t)5并联，取代了开关时变电阻器R(t)。电阻器R1至R4与开关时变电阻器R(t)2至R(t)5串联连接。电阻器R1至R4分别为50Ω、100Ω、200Ω和400Ω。这些不同的电阻器是通过改变图5所示的电阻金属膜16的厚度或宽度而形成的。接触开关部分10a至10e依次处于接触状态，从而处于图7A和图7B所示的“ON(接通)”状态。这对应于依次具有低电阻的开关时变电阻器R(t)5至R(t)1。该周期为ON(接通)操作周期。接着，接触开关部分10e至10a依次处于非接触状态，从而处于“OFF(断开)”状态。这对应于依次具有高电阻的开关时变电阻器R(t)1至R(t)5。该周期为OFF(断开)操作周期。

图12表示流过开关时变电阻器R(t)1至R(t)5的电流相对于时间的变化。在ON(接通)操作周期期间，电流首先流过开关时变电阻器R(t)5，然后电流依次流过开关时变电阻器R(t)4至R(t)1。在OFF(断开)操作周期期间，表现出与ON(接通)操作期间的动作相对称的动作。

图13表示开关时变电阻器R(t)1至R(t)5的功耗相对于时间的变化。在ON(接通)操作周期期间，按照与图12所示类似的方式，首先，在开关时变电阻器R(t)5处消耗功率，然后从开关时变电阻器R(t)4至R(t)1依次消耗功率。在OFF(断开)操作周期期间，表现出与ON(接通)操作周期的动作相对称的动作。如图12所示，在电流流过开关时变电阻器R(t)1时，几乎不会有电流流过开关时变电阻器R(t)5至R(t)2，此时，没有消耗功率，如图13所示。这是因为没有电阻器与开关时变电阻器R(t)1串联连接。在开关处于“ON(接通)”状态时，如所描述的那样，没有消耗功率。此外，在图13中，功耗的峰值为0.1W或更低，而在图9的比较示例中，功耗的峰值为0.8W。这表明第一接触部分12和第二接触部分21都没有熔化。尽管在开关时变电阻器R(t)5至R(t)2中消耗了功率，但该功率是在电阻器R1和R4处消耗的，这不会导致比较示例中的接触开关部分的熔化。

第一示例性实施例中采用的开关具有第一构件30，该第一构件30的一端固定，如图7B所示。在所述多个接触开关部分10a至10e中的至少一个，即，接触开关部分10a处于接触状态时，接触开关部分10b至10e处于非接触状态。低电阻金属膜18为与接触开关部分10b至10e中的至少一个，即，接触开关部分10e相对应的电阻器，并且其电阻值小于与接触开关部分10a相对应的电阻器R4的电阻值。如图13所示，因此可以抑制ON(接通)操作周期期间在接触开关部分处的功耗的峰值，从而抑制了接触开关部分的熔化。换言之，可以实现热切换。此外，第一接触部分12的一端设置在固定到第一构件30上的梁部分14(第一梁部分)处。如图7B所示，梁部分14用作弹簧，从而使得可以平稳地连接多个接触开关部分10。可以通过该简单的结构来实现热切换。

如图7B所示，在接触开关部分10a处于接触状态时，第一构件30的其上设置有第一接触部分12a至12e的表面朝向其上设置有第二接触部分21的表面倾斜。即使所述多个第一接触部分12具有基本相同的高度，第一接触部分12也可以依次处于与第二接触部分21的接触状态。这使得接触开关部分10a至10e能够依次处于接触状态，从而进一步抑制了接触开关部分10在ON(接通)操作周期期间的熔化。

此外，如图7B所示，第一构件30沿基本与硅基板60的表面垂直的方向运动，并且多个第一接触部分12以及多个第二接触部分21沿基本与硅基板60的表面垂直的方向运动，从而处于接触状或非接触状。此外，如图2所示，多个接触开关部分10沿第一构件30的固定部分40和接触开关部分10的方向设置。如图7B所示，在通过驱动第一构件30来连接该接触开关部分10a时，第一构件30的其上具有多个第一接触部分12a至12e的表面朝向第二接触部分21倾斜。这里，基本垂直是指在第一构件30以固定部分40为中心转动时，在允许倾斜的范围内的垂直。

此外，如图10所示，电阻器R1至R4以处于接触状态的对应接触开关部分的顺序而具有较小电阻。该结构可以抑制ON(接通)操作周期期间在接触开关部分处的功耗的峰值，从而进一步抑制接触开关部分的熔化。

在多个接触开关部分10a至10e的一个，即，接触开关部分10e处于非接触状态时，与处于接触状态的接触开关部分10a至10d中的至少一个相对应的电阻器R4至R1的电阻值大于与处于非接触状态的接触开关部分10e相对应的电阻器(低电阻金属膜18)的电阻值。这使得可以抑制OFF(断开)操作周期期间在接触开关部分处的功耗的峰值，从而进一步抑制接触开关部分的熔化。

(第二示例性实施例)

本发明的第二示例性实施例为这样的示例，其中第二接触部分21设置在梁部分24中。图14A为第二示例性实施例中采用的开关中的第一接触部分12和第二接触部分21的俯视图。图14B为接触开关部分10的截面图。在图14A和图14B中，与图5所示相同的部分和结构具有相同的附图标记，并且省略了对其的详细说明。设置有由金属制成的多个梁部分24(第二梁部分)，其中分别设置有多个第二接触部分21，并且这些梁部分的一端固定在第二构件20上。第二构件20通过固定部分42固定在硅基板60上。第一接触部分12以及第二接触部分21构成接触开关部分10。

图15示意性表示第二示例性实施例中采用的开关的操作。在图15中，与图6所示相同的部分和结构具有相同的附图标记，并且省略了对其的详细说明。与图6所示的第一示例性实施例中采用的开关相比，该开关设置有其内具有第二接触部分21的梁部分24。

图16表示处于接触状态的所有接触开关部分10a至10e。在图16中，与图15所示相同的部分和结构具有相同的附图标记，并且省略了对其的详细说明。在已经处于接触状态的接触开关部分10a至10d中，梁部分14以及梁部分24用作弹簧。其内具有第二接触部分21的梁部分24在第二示例性实施例中也用作弹簧，而其内具有第一接触部分12的梁部分14在图7B所示的第一示例性实施例中用作弹簧。考虑到机械强度，可以使梁部分14的位移和梁部分24的位移小于第一实施例中的位移。因此可以减小梁部分14和24的长度，从而减小开关的尺寸。

(第三示例性实施例)

本发明的第三示例性实施例为这样的示例，其中多个接触开关部分10沿与第一构件30的固定部分40和接触开关部分10的方向不同的方向设置。图17为第三示例性实施例中采用的开关的第一接触部分12的俯视图。在图17中，与图5所示相同的部分和结构具有相同的附图标记，并且省略了对其的详细说明。梁部分14a具有L形，并且其一端固定在第一构件30上。在梁部分14a的另一端处设置有第一接触部分12。这里，第一接触部分12从外侧依次更加靠近固定部分40。形成在梁部分14a上的电阻金属膜16连接到第一接触部分12，并还通过低电阻金属膜18连接到引出金属膜58上。由金属层68构成的第二构件20通过第一接触部分12上方的固定部分42而固定到硅基板60上。

图18A至图18D表示第三示例性实施例中采用的开关的原理。图18A表示第二构件20以及第一接触部分12(即，第一示例性实施例中采用的接触开关部分10)的位置关系。图18B示意性表示第一示例性实施例中采用的第一接触部分12中的连接到第二构件20上的一个接触部分。类似地，图18C表示第二构件20以及第一接触部分12(即，第三示例性实施例中采用的接触开关部分10)的位置关系。图18D示意性表示第三示例性实施例中采用的第一接触部分12中的连接到第二构件20上的一个接触部分。参照图18A至18D，在第一示例性实施例中，多个接触开关部分10沿第一构件30的固定部分40和第一接触部分12(即，接触开关部分10)的方向(以下，简称为固定部分-接触开关部分方向)设置。相反地，在第三示例性实施例中，多个接触开关部分10沿与上述固定部分-接触开关部分方向不同的方向设置。优选地，接触开关部分10之间的距离应该分开大于给定的值。这是为了耗散由流过接触开关部分的电流产生的热，并且这是由制造第一接触部分12的过程中的限制而导致的。在L1为接触开关部分10之间的距离时，如图18A所示，在第一示例性实施例中，L1为接触开关部分10之间沿固定部分-接触开关部分方向的距离。相比之下，在第三示例性实施例中，可使接触开关部分10之间沿固定部分-接触开关部分方向的距离L2小于距离L1。

如图18B至图18D所示，在接触开关部分10中的一个处于接触状态时，距离D1和D2分别表示在第一和第三实施例中，彼此间隔最远的第一接触部分12与第二接触部分21之间的距离。在第三示例性实施例中，接触开关部分10沿与第一构件30的固定部分40和接触开关部分10的方向不同的方向设置。因此，在第三示例性实施例中，可将接触开关部分10之间沿固定部分-接触开关部分方向的距离缩短至距离L2，而在第一示例性实施例中，接触开关部分10之间沿固定部分-接触开关部分方向的距离为L1。这使得可使第三示例性实施例中的距离D2小于第一示例性实施例中的距离D1。这样，可减小开关的尺寸。

(第四示例性实施例)

本发明的第四示例性实施例为其中第一接触部分12具有不同高度的示例。图19A为第四示例性实施例中采用的开关的俯视图，而第二构件20未示出。图19B为沿图19A的线G-G截取的截面图。图19C为沿图19A的线H-H截取的截面图。参照图19A至图19C，第一构件32通过固定部分48固定到硅基板60上。设置有：梁部分14，其一端部固定到第一构件30上；以及第一接触部分12，其设置在梁部分14的端部处。在第一接触部分12上方设置有第二构件20，该第二构件20内具有将要与第一接触部分12接触的第二接触部分21。第一接触部分12和第二接触部分21构成接触开关部分10。第二构件20通过弹簧36连接到硅基板60上，并且通过压电驱动装置34向下施加力F。

图20示意性表示第四示例性实施例中采用的开关的操作。在图20中，与图6所示相同的部分和结构具有相同的附图标记，并且省略了对其的详细描述。参照图20，分别设置在梁部分14处的第一接触部分12具有不同的高度h1至h5。因此在开关ON(接通)操作周期期间，接触开关部分10a至10e以此顺序依次处于接触状态，而在开关OFF(断开)操作周期期间，接触开关部分10e至10a以此顺序依次处于非接触状态。接触开关部分10a至10e并联连接，而且电阻器R1至R4分别设置在接触开关部分10a至10e与连接到接触开关部分10a至10e上的公共连接点P之间。这里，接触开关部分10e通过低电阻金属膜连接到公共连接点P，接触开关部分10e与公共连接点P之间的电阻值较低。

(第五示例性实施例)

本发明的第五示例性实施例为其中第二接触部分具有不同高度的示例。图21示意性表示第五示例性实施例中采用的开关的操作。在图21中，与图20所示相同的部分和结构具有相同的附图标记，并且省略了对其的详细描述。设置在第二构件20处的第二接触部分21具有不同的高度h1’至h5’。因此，在开关ON(接通)操作周期期间，接触开关部分10a至10e以此顺序依次处于接触状态，而在开关OFF(断开)操作周期期间，接触开关部分10e至10a以此顺序依次处于非接触状态。接触开关部分10a至10e并联连接，并且电阻器R1至R4分别设置在公共连接点P与接触开关部分10a至10e之间。这里，接触开关部分10e通过低电阻金属膜连接到公共连接点P，接触开关部分10e与公共连接点P之间的电阻值较低。

在第四和第五示例性实施例中采用的开关中，如图20和图21所示，多个第一接触部分12或多个第二接触部分21具有不同的高度。在作为多个接触开关部分10a至10e中的至少一个的接触开关部分10a处于接触状态时，存在接触开关部分10b至10e处于非接触状态。作为处于非接触状态的接触开关部分10b至10e中的至少一个的接触开关部分10e具有较低的电阻值，该电阻值小于与接触开关部分10a相对应的电阻器R4的电阻值。因此可抑制接触开关部分在ON(接通)操作周期期间的功耗的峰值，从而抑制了接触开关部分的熔化。第一接触部分12的一端设置在固定在第一构件30上的梁部分14(第一梁部分)上。梁部分14用作弹簧，从而使得可平稳地连接多个接触开关部分。通过这种简单结构，可抑制接触开关部分在ON(接通)操作周期期间的功耗的峰值，从而使得能够进行热切换。第一接触部分12或第二接触部分21中的至少一种分别具有不同的高度，从而可以实现上述效果。

(第六示例性实施例)

本发明第六示例性实施例为这样的示例，其中，多个第一接触部分12以及多个第二接触部分21沿接触开关部分10的设置方向处于接触或非接触状态。图22为第六示例性实施例中采用的开关的俯视图。第一构件92设置在构件94之间，构件94的两端固定在第一构件92上。设置有多个梁部分90，这些梁部分的一端固定在第一构件92上。多个梁部分90分别设置有第一接触部分91。第一接触部分91通过第二接触部分84而处于接触状态或非接触状态。第一接触部分91和第二接触部分84分别构成接触开关部分80a至80e。第二接触部分84固定在梁部分82上。在第一接触部分91的相对于梁部分90的相对侧上设置有构件86，该构件86具有将要以与第二接触部分84类似的方式连接到梁部分90上的接触部分。第一接触部分91和第二接触部分84之间的距离G1至G5按照距离G1至G5的顺序依次变大。在第一构件92沿箭头的方向移动时，距离为G1至G5的接触开关部分80a至80e依次处于接触状态，或接触开关部分80e至80a依次处于非接触状态。接触开关部分80a至80e并联连接，而且接触开关部分80a至80e与连接到接触开关部分80a至80e的公共连接点P之间分别设置电阻器R1和R4。这里，接触开关部分80e通过低电阻金属膜连接到公共连接点P，从而接触开关部分80e与公共连接点P之间的电阻值较低。

根据第六示例性实施例，多个第一接触部分91以及多个第二接触部分84之间的距离分别不同，而且第一接触部分91以及第二接触部分84在接触开关部分80a至80e的设置方向上处于接触状态或非接触状态。因此，在多个接触开关部分80a至80e中的至少一个(即，接触开关部分80a)处于接触状态时，存在接触开关部分80b至80e处于非接触状态。与接触开关部分80b至80e中的没有连接的至少一个(即，接触开关部分80e)相对应的电阻器的电阻值较小，并小于与接触开关部分80a相对应的电阻器R4的电阻值。因此可抑制在ON(接通)操作周期期间在接触开关部分处的功耗的峰值，从而抑制了接触开关部分的熔化。此外，第一接触部分91设置在固定在第一构件92上的梁部分90(第一梁部分)处，而且梁部分90用作弹簧，从而使得能够平稳地连接多个接触开关部分80。通过这种结构，抑制了在ON(接通)操作周期期间在接触开关部分处的功耗的峰值，从而使得能够进行热切换。

(第七示例性实施例)

本发明的第七示例性实施例为这样的示例，其中，多个第二接触部分70通过滑动第一构件73而依次与第一接触部分72接触。图23为根据第七示例性实施例的开关的俯视图。图24示意性表示根据第七示例性实施例的开关的操作。在硅基板75或者在固定在硅基板75上的第二构件上设置有多个第二接触部分70。第一接触部分72固定在第一构件73上。第一接触部分72以及第二接触部分70构成接触开关部分71。第一构件73以固定在硅基板60上的固定点74为中心而转动。通过上述结构，第一接触部分72沿第二接触部分70的设置方向滑动。多个第二接触部分70依次与第一接触部分72接触，而接触开关部分71a至71e按照接触开关部分71a至71e的顺序依次处于接触状态。在第一接触部分72沿相反方向滑动时，接触开关部分71e至71a按照接触开关部分71e至71a的顺序依次处于非接触状态。接触开关部分71a至71e并联连接，而且接触开关部分71a至71e与连接到接触开关部分71a至71e的公共连接点P之间分别设置有电阻器R1和R4。这里，接触开关部分71e通过低电阻金属膜连接到公共连接点P，从而接触开关部分71e与公共连接点P之间的电阻值较低。

根据第七示例性实施例，接触开关部分71a至71e通过沿多个第二接触部分70的设置方向滑动所述第一接触部分72而处于接触状态或非接触状态。因此，在多个接触开关部分71a至71e中的至少一个(即，接触开关部分71a)处于接触状态时，存在开关部分71b至71e处于非接触状态。与开关部分71b至71e中的处于非接触状态的至少一个(即，接触开关部分71e)相对应的电阻器的电阻值较小，并小于与接触开关部分71a相对应的电阻器R4的电阻值。因此可抑制在ON(接通)操作周期期间在接触开关部分处的功耗的峰值，从而抑制了接触开关部分71的熔化。通过这种结构，抑制了在ON(接通)操作周期期间在接触开关部分71处的功耗的峰值，从而使得能够进行热切换。

当其上固定有第一接触部分72的第一构件73以固定在硅基板75上的固定部分74为中心而转动时，第一接触部分72滑动。通过这种结构，可构造使得能够以简单的方式进行热切换的开关。在第七示例性实施例中，第一构件73在第二接触部分70的设置方向上滑动。然而，当所述第二接触部分70所固定到的构件(例如，硅基板75)以及所述第一构件73中的至少一个滑动时，可以实现相同的效果。

在第一至第七示例性实施例中，针对设置有五个接触开关部分的情况进行了描述。然而，接触开关部分的数量不限于五个。两个或更多个接触开关部分具有相同的效果。优选地，设置三个或更多个接触开关部分。

最后，在下面对本发明的各个方面进行总结。

提供了一种开关，该开关包括：第一构件，其一端固定在基板上；多个第一梁部分，所述多个第一梁部分分别具有多个第一接触部分，所述多个梁部分的一端固定在所述第一构件上；多个接触开关部分，所述多个接触开关部分并联连接，所述多个第一接触部分和多个第二接触部分在所述多个接触开关部分中处于接触状态或非接触状态；以及电阻器，所述电阻器分别设置在所述多个接触开关部分与所述多个接触开关部分所连接到的公共连接点之间，其中，当所述多个开关部分中的至少一个处于接触状态时，所述电阻器中的与所述多个开关部分中的处于接触状态的至少一个开关部分相对应的电阻器的电阻值大于所述电阻器中的与所述多个接触开关部分中的处于非接触状态的至少一个接触开关部分相对应的另一个电阻器的电阻值。

在上述开关中，当所述多个接触开关部分中的至少一个处于接触状态时，所述第一构件的其中可设置多个第一接触部分的第一表面朝向其中设置有多个第二接触部分的第二表面倾斜。所述多个接触开关部分可以依次处于接触状态，从而抑制接触开关部分在ON(接通)操作周期期间的熔化。

在上述开关中，所述第一构件可以沿大致垂直于基板表面的方向运动，而且所述多个第一接触部分以及所述多个第二接触部分可沿大致垂直于所述基板的表面的方向运动，从而处于接触状态或非接触状态。所述多个接触开关部分可沿所述第一构件的固定部分和所述多个接触开关部分的方向设置。通过使所述第一构件运动，在所述接触开关部分中的至少一个处于接触状态时，所述第一构件的其上设置有所述第一接触部分的表面可以朝向其上设置有所述第二接触部分的表面倾斜。

在上述开关中，所述多个接触开关部分可沿与所述第一构件的固定部分和所述多个接触开关部分的方向不同的方向设置。只需要所述第一构件运动较小的距离。考虑到所述第一构件的机械强度，可缩短所述第一构件，从而开关可小型化。

上述开关还可包括：固定在基板上的第二构件；以及多个第二梁部分，其中分别设置有多个第二接触部分，而且所述第二梁部分的一端固定在所述第二构件上。可减小所述第一梁部分和所述第二梁部分的移动，从而使得能够缩短第一梁部分和第二梁部分。开关可小型化。

本发明基于2005年10月7日提交的日本专利申请No.2005-295654，这里通过引用并入其全部公开内容。

Claims

1、一种开关，该开关包括：

第一构件，该第一构件的一端固定在基板上；

多个第一梁部分，该多个第一梁部分分别具有多个第一接触部分，该多个梁部分的一端固定在所述第一构件上；

多个接触开关部分，该多个接触开关部分并联连接，所述多个第一接触部分和多个第二接触部分在所述多个接触开关部分中处于接触状态或非接触状态；以及

多个电阻器，该多个电阻器分别设置在所述多个接触开关部分与所述多个接触开关部分所连接到的公共连接点之间，

其中，当所述多个开关部分中的至少一个处于接触状态时，所述电阻器中的与所述多个开关部分中的处于接触状态的所述至少一个开关部分相对应的一个电阻器的电阻值大于所述电阻器中的与所述多个接触开关部分中的处于非接触状态的至少一个接触开关部分相对应的另一个电阻器的电阻值。

2、根据权利要求1所述的开关，其中，当所述多个接触开关部分中的至少一个处于接触状态时，所述第一构件的其中设置有所述多个第一接触部分的第一表面朝向其中设置有所述多个第二接触部分的第二表面倾斜。

3、根据权利要求1所述的开关，其中，所述第一构件沿大致垂直于所述基板的表面的方向运动，并且所述多个第一接触部分以及所述多个第二接触部分沿大致垂直于所述基板的表面的方向运动，从而处于接触状态或非接触状态。

4、根据权利要求1所述的开关，其中，所述多个接触开关部分沿所述第一构件的固定部分和所述多个接触开关部分的方向设置。

5、根据权利要求1所述的开关，其中，所述多个接触开关部分沿与所述第一构件的固定部分和所述多个接触开关部分的方向不同的方向设置。

6、根据权利要求1所述的开关，所述开关还包括：

固定在所述基板上的第二构件；以及

多个第二梁部分，其中分别设置有多个第二接触部分，并且所述多个第二梁部分的一端固定在所述第二构件上。

7、一种开关，该开关包括：

多个第一梁部分，该多个第一梁部分分别具有多个第一接触部分，所述多个梁部分的一端固定在所述第一构件上；

其中，所述多个第一接触部分与所述多个第二接触部分中的至少一种具有不同的高度；并且

当所述多个开关部分中的至少一个处于接触状态时，所述电阻器中的与所述多个开关部分中的处于接触状态的所述至少一个开关部分相对应的一个电阻器的电阻值大于所述电阻器中的与所述多个接触开关部分中的处于非接触状态的至少一个接触开关部分相对应的另一电阻器的电阻值。

8、一种开关，该开关包括：

其中，

所述多个第一接触部分以及所述多个第二接触部分沿所述接触开关部分的设置方向处于接触状态或非接触状态；并且

当所述多个接触开关部分中的至少一个处于接触状态时，所述电阻器中的与所述多个接触开关部分中的处于接触状态的所述至少一个接触开关部分相对应的一个电阻器的电阻值大于所述电阻器中的与所述多个接触开关部分中的处于非接触状态的至少一个接触开关部分相对应的另一电阻器的电阻值。

9、一种开关，该开关包括：

多个接触开关部分，该多个接触开关部分并联连接，并且通过使第一接触部分以及多个第二接触部分中的至少一种沿所述多个第二接触部分的设置方向滑动而处于接触状态或非接触状态；以及

其中，

10、根据权利要求9所述的开关，其中，所述第一接触部分和所述多个第二接触部分中的至少一种所固定到的构件以固定在基板上的固定点为中心而转动，以使所述第一接触部分以及所述多个第二接触部分中的至少一种滑动。

11、根据权利要求1所述的开关，其中，所述电阻器的电阻值按照对应接触开关部分处于接触状态的顺序而变小。

12、根据权利要求1所述的开关，其中，当所述多个开关部分中的至少一个处于非接触状态时，所述电阻器中的与所述多个开关部分中的处于非接触状态的所述至少一个开关部分相对应的一个电阻器的电阻值小于所述电阻器中的与所述多个接触开关部分中的处于非接触状态的至少一个接触开关部分相对应的另一电阻器的电阻值。