JP2000200533A - マイクロマシンスイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロマシンスイッチにより開閉される信
号線路に流れるエネルギーの損失を低減する。 【解決手段】 制御線路１６ａおよび制御端子３ａは、
電極１１の位置よりも信号線路２ａから更に離間して配
置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ミリ波回路および
マイクロ波回路で使用されるマイクロマシンスイッチに
関する。

【０００２】

【従来の技術】ミリ波回路およびマイクロ波回路で使用
されるスイッチ素子には、ＰＩＮダイオードスイッチ、
ＨＥＭＴスイッチ、マイクロマシンスイッチなどがあ
る。なかでもマイクロマシンスイッチは、他の素子に比
べて損失が少なく、小型化・高集積化が容易であるとい
う特徴を有している。従来のマイクロマシンスイッチと
して、例えば特開平９−１７３００号公報記載のものが
ある。図１３は、このマイクロマシンスイッチの構成を
示す平面図である。また、図１４は、図１３に示された
マイクロマシンスイッチのＸIV−ＸIV′線断面を示す断
面図である。

【０００３】図１３および図１４に示されるように、誘
電体基板１０４の上面に、信号線路１０２ａ，１０２
ｂ、下部電極１１１、ポスト１１２および制御線路１１
６ａ，１１６ｂが形成されている。この誘電体基板１０
４の下面にはグランド板１０５が形成されている。信号
線路１０２ａと１０２ｂとは、ギャップＧを隔てて形成
されている。信号線路１０２ａ，１０２ｂは、高周波電
磁エネルギーを流すための線路である。

【０００４】下部電極１１１はギャップＧを含む信号線
路１０２ａ，１０２ｂと離間して形成されている。下部
電極１１１は全体として矩形をしている。制御線路１１
６ａ，１１６ｂはそれぞれ、下部電極１１１の側面のう
ち各信号線路１０２ａ，１０２ｂ側の側面に接続されて
いる。制御線路１１６ａ，１１６ｂはそれぞれ信号線路
１０２ａ，１０２ｂと平行に形成されている。下部電極
１１１には制御線路１１６ａ，１１６ｂより、マイクロ
マシンスイッチ１０１の動作を制御するための電圧が選
択的に印加される。ポスト１１２はギャップＧから下部
電極１１１への延長線上に、下部電極１１１と離間して
形成されている。

【０００５】ポスト１１２の上面にはアーム１１３の基
部が固定されている。このアーム１１３は、ポスト１１
２の上面から下部電極１１１の上方を経て、ギャップＧ
の上方まで延在している。アーム１１３は絶縁部材によ
り形成される。アーム１１３の上面には上部電極１１４
が形成されている。この上部電極１１４は、ポスト１１
２上から下部電極１１１上にかけて延在している。上部
電極１１４と下部電極１１１とにより、キャパシタ構造
が形成される。さらに、アーム１１３の先端部下面に
は、コンタクト１１５が形成されている。コンタクト１
１５は、信号線路１０２ａの端部の上方から、ギャップ
Ｇをまたいで、信号線路１０２ｂの端部の上方まで形成
されている。

【０００６】下部電極１１１に電圧が印加されていない
とき、コンタクト１１５と各信号線路１０２ａ，１０２
ｂとは離間している。したがって、信号線路１０２ａか
ら信号線路１０２ｂに伝達される高周波電磁エネルギー
は少ない。一方、下部電極１１１に電圧が印加される
と、上部電極１１４を下部電極１１１側に吸引する静電
力が発生する。これによりアーム１１３が湾曲して、コ
ンタクト１１５が下方に変位する。そして、コンタクト
１１５が信号線路１０２ａ，１０２ｂのそれぞれと接触
すると、信号線路１０２ａから信号線路１０２ｂに高周
波電磁エネルギーが伝達される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、信号線路１
０２ａ，１０２ｂと並んで制御線路１１６ａ，１１６ｂ
が形成されると、信号線路１０２ａ，１０２ｂを流れる
高周波電磁エネルギーが制御線路１１６ａ，１１６ｂに
漏れてしまう。すなわち、従来のマイクロマシンスイッ
チ１０１には、エネルギー損失が大きいという問題があ
った。この問題は、エネルギーの周波数が高くなるほど
顕著になる。

【０００８】信号線路１０２ａ，１０２ｂと制御線路１
１６ａ，１１６ｂとの距離が大きいほど、高周波電磁エ
ネルギーの結合量は小さくなる。したがって、エネルギ
ー損失を低減するためには、制御線路１１６ａ，１１６
ｂに連なる下部電極１１１を信号線路１０２ａ，１０２
ｂから離して形成すればよい。しかし、次のような理由
から、下部電極１１１と信号線路１０２ａ，１０２ｂと
の距離を大きくすることができない。

【０００９】まず、ポスト１１２上から下部電極１１１
上に至るアーム１１３の長さが短いほど、マイクロマシ
ンスイッチ１０１を駆動するのに大きな電圧が必要にな
る。したがって、４０Ｖ以下の小さい電圧でマイクロマ
シンスイッチ１０１を駆動するためには、ポスト１１２
と下部電極１１１との距離を長くとる必要がある。ま
た、上部電極１１４からコンタクト１１５に至るアーム
１１３の長さが長くなると、コンタクト１１５の重みで
アーム１１３が湾曲してしまう。このため、上部電極１
１４とコンタクト１１５との距離を長くとれないので、
それぞれに対向する下部電極１１１と信号線路１１２
ａ，１１２ｂとの距離も必然的に短くせざるをえない。

【００１０】本発明は上述した課題を解決するためにな
されたものであり、その目的は、マイクロマシンスイッ
チにより開閉される信号線路に流れるエネルギーの損失
を低減することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のマイクロマシンスイッチは、基板上に形成
されるとともにギャップにより隔てられかつ各々が固定
接点を有する少なくとも２本の信号線路と、ギャップを
またぐように各固定接点の上方に配置されかつアームに
取り付けられてアームの動作により各信号線路を高周波
的に接続する可動接点と、ギャップおよび各信号線路と
離間して配置されかつ制御信号を受けてアームを駆動す
る電極と、制御信号を制御端子から電極に接続する制御
線路とを備えており、制御線路および制御端子は、電極
の位置よりも信号線路から更に離間して配置されている
ことにより特徴づけられる。

【００１２】この場合、制御線路の一構成例は、電極と
の接続部分が、並んで配置された信号線路に対して斜め
に形成される。また、制御線路の他の構成例は、並んで
配置された信号線路に対して平行に形成されかつその一
端が電極に接続された平行部分と、並んで配置された信
号線路に対して斜めに形成されかつ平行部分の他端に接
続された斜め部分とを含んでいる。この場合、制御線路
の平行部分の長さは、信号線路を流れる高周波信号の波
長の８分の１以下であることが好ましい。また、制御線
路の更に他の構成例は、電極の側面のうちギャップと反
対側の側面に接続されている。

【００１３】以上のように制御線路を形成することによ
り、制御線路を信号線路と平行に形成するよりも、全体
として信号線路と制御線路との距離が離れる。また、所
定の長さの制御線路を形成する場合、制御線路の信号線
路に対する平行成分が短くなる。信号線路と制御線路と
の距離が大きいほど、また信号線路と制御線路との平行
成分が短いほど、信号線路から制御線路への結合量は小
さくなる。したがって、エネルギー損失を低減すること
ができる。

【００１４】一方、電極の一構成例は、基板上にギャッ
プおよび各信号線路と離間して配置された下部電極であ
る。また、電極の他の構成例は、アームに各信号線路と
離間して配置された上部電極である。また、電極の更に
他の構成例は、基板上にギャップおよび各信号線路と離
間して配置された下部電極と、アームに各信号線路と離
間して配置された上部電極とである。

【００１５】また、前述したマイクロマシンスイッチ
は、制御線路が電極の側面のうちギャップと反対側の側
面に接続されている場合、電極は、基板上にギャップお
よび各信号線路と離間して配置された下部電極を含み、
さらに、下部電極と離間して配置されかつアームを支え
るポストを備え、制御線路は、下部電極とポストとの間
を通るように構成されてもよい。また、電極として上部
電極を含む場合、アームは、上部電極と可動接点とを絶
縁分離する絶縁部材を含んでいてもよい。また、基板の
一構成例は、誘電体基板である。また、基板の他の構成
例は、半導体基板である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明によるマイクロマ
シンスイッチの第１の実施の形態の構成を示す平面図で
ある。また、図２は、図１に示されたマイクロマシンス
イッチのII−II′断面を示す断面図である。また、図３
は、図１に示されたマイクロマシンスイッチのIII−II
I′断面を示す断面図であり、図３（ａ）はオフ状態
を、図３（ｂ）はオン状態をそれぞれ示している。

【００１７】図１および図２に示されるように、基板４
の上面に、信号線路２ａ，２ｂ、下部電極１１、ポスト
１２ａ、制御線路１６ａおよび制御端子３ａが形成され
ている。このうち、信号線路２ａ，２ｂ、下部電極１
１、制御線路１６ａおよび制御端子３ａは、例えばＡｕ
などの容易に酸化しない金属からなるマイクロストリッ
プ線路により形成される。なお、これらの信号線路２
ａ，２ｂ等はコープレーナ線路、トリプレート線路およ
びスロット線路などの他の分布定数線路により形成され
てもよい。また、基板４には例えばガラス基板等の誘電
体基板、またはＳｉ，ＧａＡｓ基板等の半導体基板が使
用される。この基板４の下面にはグランド板５が形成さ
れている。

【００１８】信号線路２ａと２ｂとは、ギャップＧによ
り隔てられている。信号線路２ａ，２ｂは、高周波電磁
エネルギーを流すための線路である。下部電極１１はギ
ャップＧおよび信号線路２ａ，２ｂと距離Ｄ１を隔てて
形成されている。なお、下部電極１１は、信号線路２
ａ，２ｂそれぞれの先端部２ａ′，２ｂ′から等距離の
位置にある。下部電極１１は全体として矩形をしてい
る。下部電極１１のギャップＧ側の側面は、信号線路２
ａ，２ｂと平行である。

【００１９】また、下部電極１１の信号線路２ａ側の側
面（すなわち、Ｐ−Ｐ′面）に、制御線路１６ａの一端
が接続されている。制御線路１６ａは、下部電極１１と
の接続部分が、並んで配置された信号線路２ａに対して
斜めに形成されている。ただし、制御線路１６ａは、下
部電極１１を起点として信号線路２ａから離れる方向に
伸びている。また、制御線路１６ａの他端は制御端子３
ａに接続されている。したがって、制御線路１６ａおよ
び制御端子３ａと、信号線路２ａとの間の距離は、Ｄ１
より大きい。

【００２０】制御端子３ａは、マイクロマシンスイッチ
１ａの動作を制御する制御装置（図示せず）にしたがっ
て、制御線路１６ａを介して下部電極１１に、制御信号
として選択的に電圧を印加する。ポスト１２ａはギャッ
プＧから下部電極１１への延長線上に形成されている。
ポスト１２ａは下部電極１１から距離Ｄ２だけ離間して
いる。ポスト１２ａは、後述するアーム１３ａ、上部電
極１４およびコンタクト１５を支えている。ポスト１２
ａは絶縁体、半導体、導体のいずれにより形成されても
よい。

【００２１】ポスト１２ａの上面にはアーム１３ａの基
部が固定されている。このアーム１３ａは、ポスト１２
ａの上面から下部電極１１の上方を経て、ギャップＧの
上方まで延在している。アーム１３ａは、例えばＳｉＯ
₂ 等の絶縁部材により形成される。アーム１３ａはポス
ト１２ａおよび下部電極１１間の上方部分１３１の幅が
狭くなっている。後述するように、上部電極１４と下部
電極１１との間に生ずる静電力と、バネ定数で表される
アーム１３ａの復元力とにより、マイクロマシンスイッ
チ１ａは図２に示される矢印１０の方向に動作する。ア
ーム１３ａの狭部１３１の幅は、所望のバネ定数が得ら
れるように設定される。また、アーム１３ａは下部電極
１１上からギャップＧ上に至る部分１３２の幅が広くな
っている。

【００２２】アーム１３ａの上面には上部電極１４が形
成されている。この上部電極１４は、アーム１３ａに沿
って、ポスト１２ａ上から下部電極１１上にかけて延在
している。したがって、上部電極１４は下部電極１１上
で幅が広くなっている。上部電極１４は、ＡｌおよびＡ
ｕなどの金属や、Ｓｉなどの半導体により形成される。
上部電極１４と下部電極１１とは、アーム１３ａを挟ん
で対向している。これにより、キャパシタ構造が形成さ
れる。

【００２３】さらに、アーム１３ａの先端部下面には、
コンタクト１５が形成されている。コンタクト１５は、
信号線路２ａの先端部２ａ′の上方から、ギャップＧを
またいで、信号線路２ｂの先端部２ｂ′の上方まで形成
されている。オーム接触形のマイクロマシンスイッチ１
ａの場合、コンタクト１５は、例えばＡｕ、Ｐｔなどの
容易に酸化しない金属により形成される。また、容量結
合形のマイクロマシンスイッチ１ａの場合、コンタクト
１５として、Ａｕ、Ｐｔなどの金属の下面にＳｉＯ₂ な
どの絶縁体薄膜を形成したものが使用される。オーム接
触形は１０ＧＨｚ以下の周波数帯に特に適しており、容
量結合形は１０ＧＨｚ以上の周波数帯に特に適してい
る。

【００２４】図２に示される矢印１０の方向にマイクロ
マシンスイッチ１ａが動作したとき、信号線路２ａと２
ｂとを接・断するコンタクト１５はスイッチの可動接点
として機能する。このとき、コンタクト１５と接触する
信号線路２ａ，２ｂそれぞれの先端部２ａ′，２ｂ′
は、スイッチの固定接点として機能する。上述したよう
に、アーム１３ａは絶縁部材により形成されている。し
たがって、アーム１３ａは、上部電極１１とコンタクト
１５とを絶縁分離しつつ、機械的に連結している。

【００２５】ここで、マイクロマシンスイッチ１ａの各
部の寸法を例示する。ギャップＧおよび信号線路２ａ，
２ｂと下部電極１１との距離Ｄ１は、コンタクト１５の
重さとアーム１３ａの強度との関係上、５０〜１０００
μｍ程度に設定される。また、下部電極１１とポスト１
２ａとの距離Ｄ２は、アーム１３ａの所望のバネ定数を
得るために、５０〜２０００μｍ程度に設定される。ア
ーム１３ａの狭部１３１の幅ａは２０〜１０００μｍ程
度であり、アーム１３ａの厚さｂは１〜１００μｍ程度
である。また、上部電極１４と下部電極１１との対向面
積は１００〜１，０００，０００μｍ² である。

【００２６】オーム接触形の場合、コンタクト１５の厚
さｃは１〜１０μｍ程度である。また、各信号線路２
ａ，２ｂからコンタクト１５までの通常時の高さＨは１
〜１０μｍ程度である。また、コンタクト１５と各信号
線路２ａ，２ｂとの対向面積は合わせて１０〜１０，０
００μｍ² 程度である。さらに、信号線路２ａ，２ｂの
幅Ｗは１０〜１０００μｍ程度であり、制御線路１６ａ
の幅ｗは５〜１０００μｍ程度である。ここで挙げた各
部の寸法はあくまで例示であって、これに限定されるも
のではない。

【００２７】次に、図３を参照して、図１に示されたマ
イクロマシンスイッチ１ａの動作を説明する。マイクロ
マシンスイッチ１ａがオフ状態であり、下部電極１１に
電圧が印加されていないとき、図３（Ａ）に示されるよ
うに、コンタクト１５は各信号線路２ａ，２ｂから高さ
Ｈの位置にある。このとき、信号線路２ａから信号線路
２ｂに伝達される高周波電磁エネルギーは少ない。

【００２８】ここで、下部電極１１に正の電圧が印加さ
れたとすると、下部電極１１の表面に正電荷が現れる。
また、下部電極１１に対向する上部電極１１の下面に
は、静電誘導により負電荷が現れる。そして、下部電極
１１の正電荷と上部電極１４の負電荷とにより、上部電
極１４を下部電極１１側に吸引する静電力が発生する。
この静電力によって上部電極１４が下方に変位するの
で、アーム１３ａが下方に湾曲する。これにより、アー
ム１３ａの先端部に取り付けられたコンタクト１５も下
方に変位する。

【００２９】そして、図３（Ｂ）に示されるように、コ
ンタクト１５が信号線路２ａ，２ｂそれぞれの先端部２
ａ′，２ｂ′と接触すると、信号線路２ａと２ｂの間が
高周波的に接続される。これにより、マイクロマシンス
イッチ１ａはオン状態になる。このとき、信号線路２ａ
から信号線路２ｂに高周波電磁エネルギーが低損失で伝
達される。

【００３０】再び下部電極１１への電圧印加が停止する
と、上部電極１４と下部電極１１との間の静電力が消滅
する。このとき、下方に湾曲していたアーム１３ａがも
との状態に復元する。これによりコンタクト１５は引き
上げられる。このとき、コンタクト１５と信号線路２
ａ，２ｂとが離間するので、マイクロマシンスイッチ１
ａは再びオフ状態になる。このように、制御信号に基づ
く電圧を下部電極１１に選択的に印加することにより、
コンタクト１５を信号線路２ａ，２ｂの先端部２ａ′，
２ｂ′に選択的に接触させることができる。これによ
り、マイクロマシンスイッチ１ａをオン／オフ制御する
ことができる。

【００３１】図１に示されるように、制御線路１６ａは
信号線路２ａと並んで形成されている。このため、信号
線路２ａから制御線路１６ａへのエネルギー漏れを免れ
ることはできない。しかし、制御線路１６ａは、下部電
極１１との接続部分が、信号線路２ａに対して斜めに形
成されている。このため、図１３に示されるように制御
線路１１６が信号線路１０２ａと平行に形成されるより
も、全体として信号線路２ａと制御線路１６ａとの距離
が離れる。信号線路２ａと制御線路１６ａとの距離が大
きいほど、信号線路２ａから制御線路１６ａへのエネル
ギー漏れは小さくなる。したがって、図１に示されるよ
うに制御線路１６ａを形成することにより、信号線路２
ａ，２ｂに流れる高周波電磁エネルギーの損失を低減す
ることができる。

【００３２】また、設計上、制御線路１６ａの長さが予
め決められている場合、制御線路１６ａの信号線路２ａ
に対する平行成分が短くなる。信号線路２ａと制御線路
１６ａとの平行成分が短いほど、信号線路２ａから制御
線路１６ａへのエネルギー漏れは小さくなる。したがっ
て、上記したような条件の下では、エネルギー損失をさ
らに低減することができる。図１に示されたマイクロマ
シンスイッチ１ａは、例えばマイクロ波スイッチング回
路、移相器、可変フィルタなどに用いられる。

【００３３】図４は、図１に示されたマイクロマシンス
イッチ１ａの他の構成を示す平面図である。図１におけ
る制御線路１６ａは、信号線路２ａと平行となる部分を
含んでいなかった。これに対して、図４における制御線
路１６ｂは、信号線路２ａに対して平行に形成された平
行部分１６ｂ１と、信号線路２ａに対して斜めに形成さ
れた斜め部分１６ｂ２とを含んでいる。平行部分１６ｂ
１は、一端が下部電極１１の信号線路２ａ側（すなわ
ち、Ｐ−Ｐ′面）に接続され、他端が斜め部分１６ｂ２
の一端に接続されている。斜め部分１６ｂ２は、平行部
分１６ｂ１の他端を起点として信号線路２ａから離れる
方向に伸び、制御端子３ａに接続されている。信号線路
２ａを流れる高周波信号の波長をλとすると、平行部分
１６ｂ１の長さはλ／８以下であることが望ましい。

【００３４】このように、信号線路２ａと制御線路１６
ｂとが平行となる部分が含まれているので、信号線路２
ａから制御線路１６ｂへの結合量は多少増える。しか
し、制御線路１６ｂは上記斜め部分１６ｂ２を含んでい
るので、図１３に示された従来のマイクロマシンスイッ
チ１０１よりもエネルギー漏れは小さくなる。なお、必
要に応じて制御線路１６ｂを細くすることにより、信号
線路２ａから制御線路１６ｄへの結合を弱めることがで
きる。また、図１および図４における制御線路１６ａ，
１６ｂが信号線路２ａに対して垂直となる部分を含んで
いてもよい。

【００３５】図５は、図１に示されたマイクロマシンス
イッチ１ａの他の構成を示す平面図である。図１に示さ
れたマイクロマシンスイッチ１ａでは、下部電極１１の
信号線路２ａ側のみに制御線路１６ａが接続されてい
る。しかし、図５に示されるように、さらに下部電極１
１の信号線路２ｂ側に制御線路１６ｃが接続されていて
もよい。このとき、制御線路１６ｃは、下部電極１１と
の接続部分が、信号線路２ｂに対して斜めに形成されて
いる。ただし、制御線路１６ｃは、下部電極１１を起点
として信号線路２ｂから離れる方向に伸びている。

【００３６】一方のマイクロマシンスイッチ１ｃ−１の
制御線路１６ａは、制御端子３ａに接続されている。こ
れに対して、他方のマイクロマシンスイッチ１ｃ−２の
制御線路１６ａは、一方のマイクロマシンスイッチ１ｃ
−１の制御線路１６ｃに接続されている。このようにし
てマイクロマシンスイッチ１ｃ−１，１ｃ−２それぞれ
の下部電極１１を接続することにより、１個の制御端子
３ａを通じて複数個のマイクロマシンスイッチ１ｃ−
１，１ｃ−２を同時に駆動することができる。

【００３７】（第２の実施の形態）図６は、本発明によ
るマイクロマシンスイッチの第２の実施の形態の構成を
示す平面図である。図６において、図１と同一または相
当部分について同一符号を付し、適宜その説明を省略す
る。

【００３８】図６に示されるように、マイクロマシンス
イッチ１ｄでは、制御線路１６ｄが下部電極１１の側面
のうちギャップＧと反対側の側面（すなわち、Ｑ−Ｑ′
面）を起点として、ギャップＧと反対方向に伸びてい
る。そして、制御線路１６ｄは信号線路２ａ側に折れ曲
がり、制御端子３ａに接続されている。このように、制
御線路１６ｄを下部電極１１の側面のうちギャップＧと
反対側の側面に接続することにより、信号線路２ａと制
御線路１６ｄとの距離を広くとれる。したがって、信号
線路２ａから制御線路１６ｄへの結合量を小さくするこ
とができるので、エネルギー損失を低減することができ
る。

【００３９】さらに、１個の制御端子３ａを通じて複数
個のマイクロマシンスイッチ１ｄを同時に駆動すること
もできる。この場合、図７に示されるように、制御線路
１６ｄは、各マイクロマシンスイッチ１ｄのアーム１３
ａの下をくぐり、下部電極１１とポスト１２ａとの間を
貫通する。そして、制御線路１６ｄは、各マイクロマシ
ンスイッチ１ｄの下部電極１１に接続されるとともに、
１個の制御端子３ａに接続される。このように、制御線
路１６ｄを下部電極１１とポスト１２ａとの間を通すこ
とにより、エネルギー損失を抑制しつつ、制御線路１６
ｄの長さを短くすることができる。

【００４０】次に、図１３に示された従来のマイクロマ
シンスイッチ１０１と、図１および図６に示された本発
明によるマイクロマシンスイッチ１ａ，１ｄそれぞれ
の、オン時の挿入損失および結合量を示す。表１は、図
８に示されるようにパラメータを設定したときに得られ
た、信号線路２ａ，２ｂ，１０２ａ，１０２ｂの挿入損
失の計算結果を示す表である。また表２は、同じ設定で
得られた、信号線路２ａ，２ｂ，１０２ａ，１０２ｂか
ら制御線路１６ａ，１６ｄ，１１６への結合量の計算結
果を示す表である。表１および表２に示された計算結果
は、信号線路２ａ，２ｂに流れる高周波電磁エネルギー
の周波数が、１０ＧＨｚ、２５ＧＨｚ、４０ＧＨｚのと
きのものである。

【００４１】図８（Ａ）は従来のマイクロマシンスイッ
チ１０１をモデル化したものであり、図８（Ｂ）はマイ
クロマシンスイッチ１ａをモデル化したものであり、図
８（Ｃ）はマイクロマシンスイッチ１ｄをモデル化した
ものである。

【００４２】図８（Ａ）において、１０２はコンタクト
１１５が各信号線路１０２ａ，１０２ｂに接触したとき
の信号線路モデルである。この信号線路モデル１０２の
長さは４０００μｍであり、その幅は３７０μｍであ
る。信号線路モデル１０２と下部電極１１１との距離は
１３０μｍである。下部電極１１１の長さは３７０μｍ
であり、その幅は１５００μｍである。制御線路１１６
の長さは７５０μｍであり、その幅は２００μｍであ
る。また、誘電体基板１０４の厚さは２００μｍであ
り、その比誘電率εｒは４．６であり、そのｔａｎδは
０．００５である。なお、信号線路モデル１０２の入力
をＸとし、信号線路モデル１０２の出力をＹとする。ま
た、制御線路１１６の出力をＺとする。

【００４３】図８（Ｂ）において、信号線路モデル２は
信号線路モデル１０２に対応し、下部電極１１は下部電
極１１１に対応し、制御線路１６ａは制御線路１１６に
対応し、基板４は誘電体基板１０４に対応する。ただ
し、制御線路１６ａは、下部電極１１の角のうち信号線
路モデル２から離れる側の角から伸び、信号線路モデル
２に対して４５゜傾いている。図８（Ｃ）も制御線路１
６ｄを除いて図８（Ｂ）と同じである。制御線路１６ｄ
の信号線路モデル２に対する垂直部分の長さは２００μ
ｍであり、平行部分の長さは３５０μｍである。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】表１に示される信号線路２ａ，２ｂ，１０
２ａ，１０２ｂの挿入損失は、式により求められる。 （挿入損失）＝１０ｌｏｇ（出力Ｙ／入力Ｘ） ・・・ また、表２に示される信号線路２ａ，２ｂ，１０２ａ，
１０２ｂから制御線路１６ａ，１６ｄ，１１６への結合
量は、式により求められる。 （結合量）＝１０ｌｏｇ（出力Ｚ／入力Ｘ） ・・・ 式からわかるように、挿入損失の値が大きいほど、エ
ネルギー損失は小さくなる。また、式からわかるよう
に、結合量の値が小さいほど、エネルギー損失は小さく
なる。

【００４７】表１に示されるように、図８（Ａ）により
モデル化された従来のマイクロマシンスイッチ１０１よ
りも、図８（Ｂ），（Ｃ）によりモデル化された本発明
によるマイクロマシンスイッチ１ａ，１ｄの方が、総じ
て挿入損失の値が大きい。また、表２に示されるよう
に、従来のマイクロマシンスイッチ１０１よりも、本発
明によるマイクロマシンスイッチ１ａ，１ｄの方が、総
じて結合量の値が小さい。したがって、本発明によるマ
イクロマシンスイッチ１ａ，１ｄを用いることにより、
オン時のエネルギー損失を低減することができる。この
効果は、表１および表２からも明らかなように、信号線
路２ａ，２ｂに流れる高周波電磁エネルギーの周波数が
高いほど顕著に現れる。

【００４８】以上、下部電極１１に制御信号が与えられ
るマイクロマシンスイッチ１ａ〜１ｄについて説明し
た。しかし、本発明は、上部電極１４に制御信号が与え
られるマイクロマシンスイッチにも適用される。図９
は、上部電極１４に制御信号が与えられるマイクロマシ
ンスイッチに本発明が適用されたときの構成を示す平面
図である。また、図１０は、図９に示されたマイクロマ
シンスイッチのＸ−Ｘ′線断面を示す断面図である。図
９および図１０において、図１および図２と同一または
相当部分について同一符号を付し、適宜その説明を省略
する。

【００４９】図１０において、アーム１４等を支えるポ
スト１２ｂは導体または半導体により形成される。この
ポスト１２ｂに制御線路１６ｅが接続される。制御線路
１６ｅは、ポスト１２ｂを起点として信号線路２ａから
離れる方向に伸びて、制御端子３ｂに接続される。制御
線路１６ｅは、図９に示されるように、ポスト１２ｂと
の接続部分が、並んで配置された信号線路２ａに対して
斜めに形成されてもよい。また、図６における制御線路
１６ｄのように、ポスト１２ｂの側面のうちギャップＧ
と反対側の側面を起点として、ギャップＧと反対方向に
伸びていてもよい。

【００５０】絶縁部材により形成されたアーム１３ｂに
は、ポスト１２ｂの上部にコンタクトホール１７が形成
されている。このコンタクトホール１７内には、金属１
８が充填されている。この金属１８により、ポスト１２
ｂと上部電極１４とが電気的に接続される。したがっ
て、制御線路１６ｅ、ポスト１２ｂおよび金属１８を介
して上部電極１４に、制御信号として選択的に電圧を印
加される。これにより、マイクロマシンスイッチ１ｅを
駆動することができる。このように構成されたマイクロ
マシンスイッチ１ｅでも、信号線路２ａ，２ｂに流れる
高周波電磁エネルギーの損失を抑制できる。

【００５１】また、本発明は、下部電極１１および上部
電極１４の両方に制御信号が与えられるマイクロマシン
スイッチにも適用される。図１１は、下部電極１１およ
び上部電極１４の両方に制御信号が与えられるマイクロ
マシンスイッチに本発明が適用されたときの構成を示す
平面図である。図１１において、図１および図９と同一
または相当部分について同一符号を付し、適宜その説明
を省略する。

【００５２】下部電極１１および上部電極１４の両方に
制御信号が与えられる場合、下部電極１１には制御信号
として一方の極性の電圧（例えば正の電圧）が選択的に
印加され、これに同期して上部電極１４には制御信号と
して他方の極性の電圧（例えば負の電圧）が選択的に印
加される。ここでは、下部電極１１に制御信号を与える
制御線路１６ａを第１の制御線と呼び、上部電極１４に
制御信号を与える制御線路１６ｅを第２の制御線と呼ん
で区別する。

【００５３】さらに、本発明は、ポストと下部電極とが
信号線路２ａ，２ｂを挟んで異なる側に配置されたタイ
プのマイクロマシンスイッチにも適用される。図１２
は、このタイプのマイクロマシンスイッチに本発明が適
用されたときの構成を示す平面図である。アーム２３
は、図示しないポストの上面からギャップＧの上方を経
て、下部電極２１の上方まで延在している。上部電極２
４は、アーム２３の先端部上面に、下部電極２１と対向
するように形成されている。コンタクト２５はギャップ
Ｇ上に位置するアーム２３の下面に形成されている。ま
た、制御線路２６は、下部電極２１を起点として信号線
路２ａから離れる方向に伸びて、制御端子３ｃに接続さ
れている。

【００５４】なお、以上の説明において、マイクロマシ
ンスイッチ１ａ〜１ｇは、２本の信号線路２ａ，２ｂを
接・断するものである。しかし、本発明は３本以上の信
号線路を接・断するマイクロマシンスイッチ１ａ〜１ｇ
にも適用できる。また、マイクロマシンスイッチ１ａ〜
１ｇの駆動には、静電力という電磁力が利用されてい
る。しかし、本発明は磁力等の他の電磁力を利用して動
作するマイクロマシンスイッチ１ａ〜１ｇにも適用でき
る。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のマイクロ
マシンスイッチでは、制御線路および制御端子が、電極
の位置よりも信号線路から更に離間して配置されてい
る。特に、制御線路の電極との接続部分が、信号線路に
対して斜めに形成されている。あるいは、制御線路が、
信号線路に対して平行に形成された平行部分と、信号線
路に対して斜めに形成された斜め部分とを含んでいる。
あるいは、制御線路が、電極の側面のうちギャップと反
対側の側面に接続されている。これにより、信号線路に
流れるエネルギーの損失を低減することができる。

【００５６】また、制御線路が接続される電極を下部電
極、または上部電極、または下部電極および上部電極の
両方とする。このようにいずれの電極に制御線路が接続
される場合でも、上述の効果が得られる。また、制御線
路が電極の側面のうちギャップと反対側の側面に接続さ
れている場合、制御線路が下部電極とポストとの間を通
るように形成される。これにより、複数個のマイクロマ
シンスイッチを１本の制御線路を介して制御する場合
に、制御線路の長さを短くすることができる。また、電
極として上部電極を含む場合、アームが上部電極と可動
接点とを絶縁分離する絶縁部材を含んでいる。信号線路
と制御線路との結合を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるマイクロマシンスイッチの第１
の実施の形態の構成を示す平面図である。

【図２】 図１に示されたマイクロマシンスイッチのII
−II′断面を示す断面図である。

【図３】 図１に示されたマイクロマシンスイッチのII
I−III′断面を示す断面図である。

【図４】 図１に示されたマイクロマシンスイッチの他
の構成を示す平面図である。

【図５】 図１に示されたマイクロマシンスイッチの他
の構成を示す平面図である。

【図６】 本発明によるマイクロマシンスイッチの第２
の実施の形態の構成を示す平面図である。

【図７】 図６に示されたマイクロマシンスイッチの変
形例を示す平面図である。

【図８】 挿入損失および結合量を求めるためにモデル
化されたマイクロマシンスイッチの寸法を示す模式図で
ある。

【図９】 上部電極に制御信号が与えられるマイクロマ
シンスイッチに本発明が適用されたときの構成を示す平
面図である。

【図１０】 図９に示されたマイクロマシンスイッチの
Ｘ−Ｘ′線断面を示す断面図である。

【図１１】 下部電極および上部電極の両方に制御信号
が与えられるマイクロマシンスイッチに本発明が適用さ
れたときの構成を示す平面図である。

【図１２】 ポストと下部電極とが信号線路を挟んで異
なる側に配置されているマイクロマシンスイッチに本発
明が適用されたときの構成を示す平面図である。

【図１３】 従来のマイクロマシンスイッチの構成を示
す平面図である。

【図１４】 図１３に示されたマイクロマシンスイッチ
のＸIV−ＸIV′線断面を示す断面図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｇ…マイクロマシンスイッチ、２ａ，２ｂ…信
号線路、２ａ′，２ｂ′…先端部、３ａ〜３ｃ…制御端
子、４…基板、５…グランド板、１０…マイクロマシン
スイッチの動作方向、１１，２１…下部電極、１２ａ，
１２ｂ…ポスト、１３ａ，１３ｂ，２３…アーム、１
４，２４…上部電極、１５，２５…コンタクト、１６ａ
〜１６ｅ，２６…制御線路、１６ｂ１…平行部分、１６
ｂ２…斜め部分、１７…コンタクトホール、１８…金
属。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成されるとともにギャップに
   より隔てられかつ各々が固定接点を有する少なくとも２
   本の信号線路と、 前記ギャップをまたぐように前記各固定接点の上方に配
   置されかつアームに取り付けられて前記アームの動作に
   より前記各信号線路を高周波的に接続する可動接点と、 前記ギャップおよび前記各信号線路と離間して配置され
   かつ制御信号を受けて前記アームを駆動する電極と、 前記制御信号を制御端子から前記電極に接続する制御線
   路とを備え、 前記制御線路および制御端子は、前記電極の位置よりも
   前記信号線路から更に離間して配置されていることを特
   徴とするマイクロマシンスイッチ。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記制御線路は、前記電極との接続部分が、並んで配置
   された前記信号線路に対して斜めであることを特徴とす
   るマイクロマシンスイッチ。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記制御線路は、並んで配置された前記信号線路に対し
   て平行に形成されかつその一端が前記電極に接続された
   平行部分と、 並んで配置された前記信号線路に対して斜めに形成され
   かつ前記平行部分の他端に接続された斜め部分とを含む
   ことを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記制御線路の平行部分の長さは、前記信号線路を流れ
   る高周波信号の波長の８分の１以下であることを特徴と
   するマイクロマシンスイッチ。
5. 【請求項５】 請求項１において、 前記制御線路は、前記電極の側面のうち前記ギャップと
   反対側の前記側面に接続されていることを特徴とするマ
   イクロマシンスイッチ。
6. 【請求項６】 請求項１〜５いずれか１項において、 前記電極は、前記基板上に前記ギャップおよび前記各信
   号線路と離間して配置された下部電極であることを特徴
   とするマイクロマシンスイッチ。
7. 【請求項７】 請求項１〜５いずれか１項において、 前記電極は、前記アームに前記各信号線路と離間して配
   置された上部電極であることを特徴とするマイクロマシ
   ンスイッチ。
8. 【請求項８】 請求項１〜５いずれか１項において、 前記電極は、前記基板上に前記ギャップおよび前記各信
   号線路と離間して配置された下部電極と、前記アームに
   前記各信号線路と離間して配置された上部電極とである
   ことを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
9. 【請求項９】 請求項５において、 前記電極は、前記基板上に前記ギャップおよび前記各信
   号線路と離間して配置された下部電極を含み、 さらに、前記下部電極と離間して配置されかつ前記アー
   ムを支えるポストを備え、 前記制御線路は、前記下部電極とポストとの間を通って
   いることを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
10. 【請求項１０】 請求項７または８において、 前記アームは、前記上部電極と可動接点とを絶縁分離す
    る絶縁部材を含むことを特徴とするマイクロマシンスイ
    ッチ。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０いずれか１項におい
    て、 前記基板は、誘電体基板であることを特徴とするマイク
    ロマシンスイッチ。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１０いずれか１項におい
    て、 前記基板は、半導体基板であることを特徴とするマイク
    ロマシンスイッチ。