JP2001126603A - Micro machine switch and method of manufacturing it - Google Patents

Micro machine switch and method of manufacturing it

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JP2001126603A
JP2001126603A JP2000281296A JP2000281296A JP2001126603A JP 2001126603 A JP2001126603 A JP 2001126603A JP 2000281296 A JP2000281296 A JP 2000281296A JP 2000281296 A JP2000281296 A JP 2000281296A JP 2001126603 A JP2001126603 A JP 2001126603A
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JP
Japan
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beam member
support member
micromachine switch
signal line
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JP2000281296A
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Japanese (ja)
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Kenichiro Suzuki
健一郎 鈴木
Yoichi Ara
洋一 荒
Shoko Chin
曙光 陳
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H59/00Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
    • H01H59/0009Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics

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  • Micromachines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micro machine switch with high performance that may be produced in high volume at low cost. SOLUTION: A flexible elongated member is mounted on a substrate by means of a support member arranged near a gap thereon. A contact electrode is arranged opposite to the gap in relation to the flexible elongated member. A lower electrode is arranged opposite to a part of the flexible elongated member. The flexible elongated member has a portion placed between the junction with the support member and the position opposite to the lower electrode that serves as the upper electrode. It also has a portion between the junction of with the support member and the position facing the lower electrode that comprises at least two kinds of materials with different thermal expansion coefficients in the direction of thickness perpendicular to the substrate surface. The contact electrode is arranged with interposition of an insulation member having thickness greater than that of the flexible elongated member arranged in the substrate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロマシンス
イッチおよびその製造方法に関し、特にDC(直流)か
らギガヘルツ以上の広い信号周波数をオン/オフ可能と
するマイクロマシンスイッチおよびその製造方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micromachine switch and a method of manufacturing the same, and more particularly to a micromachine switch capable of turning on / off a wide signal frequency from DC (direct current) to gigahertz or more, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ロックウェル・インターナショナ
ル・コーポレイションのユン・ジェイソン・ヤオの「微
細電気機械スイッチ」(特開平9−17300号公報)
に記載の発明を例にして、従来技術を説明する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a "fine electromechanical switch" by Yun Jason Yao of Rockwell International Corporation (JP-A-9-17300).
The prior art will be described by taking the invention described in (1) as an example.

【0003】図16は、特開平9−17300号公報に
開示されたマイクロマシンスイッチの平面図(a)およ
びそのD−D’線断面図(b)を示す。同図に示すよう
に、ガリウムヒ素からなる基板51上には、熱硬化ポリ
イミドからなるアンカー構造52と、金からなる下部電
極53と、金からなる信号線54とが設けられている。
FIG. 16 shows a plan view (a) of a micromachine switch disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-17300 and a sectional view taken along line DD ′ of FIG. As shown in the drawing, an anchor structure 52 made of thermosetting polyimide, a lower electrode 53 made of gold, and a signal line 54 made of gold are provided on a substrate 51 made of gallium arsenide.

【0004】そして、アンカー構造52の上にはシリコ
ン酸化膜からなる片持ちアーム55が設けられ、この片
持ちアーム55は、下部電極53を越えて信号線54の
位置まで延在しており、これらと空間的な隙間を介して
対向している。
A cantilever arm 55 made of a silicon oxide film is provided on the anchor structure 52. The cantilever arm 55 extends to the position of the signal line 54 beyond the lower electrode 53. They are opposed to each other via a spatial gap.

【0005】片持ちアーム55の上側には、アルミから
なる上部電極56がアンカー構造52から下部電極53
に対向する位置まで作製されている。また、片持ちアー
ム55の下側には、信号線54に対向する位置に金から
なる接触電極57が設けられている。
On the upper side of the cantilever arm 55, an upper electrode 56 made of aluminum is connected to the lower electrode 53 by the anchor structure 52.
Are manufactured up to a position opposed to. A contact electrode 57 made of gold is provided below the cantilever arm 55 at a position facing the signal line 54.

【0006】さて、このような構造をしたマイクロマシ
ンスイッチにおいて、上部電極56と下部電極53との
間に30Vの電圧を印加すると、静電気力により上部電
極56に基板方向(矢印58の下向き)に引力が働く。
このため、片持ちアーム55が基板側に変形し、接触電
極57が信号線54の両端と接触する。
When a voltage of 30 V is applied between the upper electrode 56 and the lower electrode 53 in the micromachine switch having such a structure, the upper electrode 56 is attracted toward the substrate (downward by the arrow 58) by the electrostatic force. Works.
Therefore, the cantilever arm 55 is deformed toward the substrate, and the contact electrode 57 contacts both ends of the signal line 54.

【0007】通常の状態では、図16(b)に示すよう
に、接触電極57と信号線54との間には隙間が設けら
れ、したがって2本の信号線54は互いに切り離されて
いる。このため、下部電極53に電圧が印加されない状
態では、信号線54に電流は流れない。
In a normal state, as shown in FIG. 16B, a gap is provided between the contact electrode 57 and the signal line 54, so that the two signal lines 54 are separated from each other. Therefore, when no voltage is applied to the lower electrode 53, no current flows through the signal line 54.

【0008】しかし、下部電極53に電圧が印加されて
接触電極57が信号線54と接触した状態では、2本の
信号線54は短絡し、両者の間を電流が流れることがで
きる。したがって、下部電極53への電圧印加によっ
て、信号線54を通る電流あるいは信号のオン/オフを
制御することができる。
However, when a voltage is applied to the lower electrode 53 and the contact electrode 57 is in contact with the signal line 54, the two signal lines 54 are short-circuited and a current can flow between them. Therefore, by applying a voltage to the lower electrode 53, on / off of a current or a signal passing through the signal line 54 can be controlled.

【0009】ただし、特にこのスイッチをマイクロ波領
域の信号に使用する際に、スイッチの損失を低減させる
ためには、上部電極56と接触電極57とが電気的に十
分に絶縁されていることが重要である。すなわち、もし
上部電極56と接触電極57が電気的に短絡していれ
ば、信号線54を流れる信号(DCを含む)が上部電極
56にも流れ出てしまう。
However, in order to reduce the loss of the switch, particularly when this switch is used for signals in the microwave region, the upper electrode 56 and the contact electrode 57 must be electrically insulated sufficiently. is important. That is, if the upper electrode 56 and the contact electrode 57 are electrically short-circuited, a signal (including DC) flowing through the signal line 54 also flows out to the upper electrode 56.

【0010】また、上部電極56と接触電極57とが短
絡していなくとも、静電容量がかなり大きいような状態
では、信号線54を流れる交流信号がやはり上部電極5
6に流れて外部に漏洩する。このように、上部電極56
と接触電極57との絶縁が十分でないときには、信号の
漏れが大きくなり、スイッチの特性が悪くなる。上述の
従来例においては、このような観点から、片持ちアーム
55を構成する材料として絶縁材料(シリコン酸化膜)
を使用している。
Further, even if the upper electrode 56 and the contact electrode 57 are not short-circuited, in a state where the capacitance is considerably large, an AC signal flowing through the signal line 54 is still applied to the upper electrode 5.
6 and leak to the outside. Thus, the upper electrode 56
When the insulation between the electrode and the contact electrode 57 is not sufficient, signal leakage increases and the characteristics of the switch deteriorate. In the conventional example described above, from such a viewpoint, an insulating material (silicon oxide film) is used as a material for forming the cantilever arm 55.
You are using

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
のマイクロマシンスイッチには、以下の問題点がある。
片持ちアーム55は、材料の異なる上部電極56および
アンカー構造52と広い領域で接触している。また、ス
イッチの駆動電圧を抑制するため、片持ちアーム55は
機械的に柔らかい構造となっており、微小電圧で動くよ
うになっている。
The above-mentioned conventional micromachine switch has the following problems.
The cantilever arm 55 has a large area in contact with the upper electrode 56 and the anchor structure 52 made of different materials. Further, in order to suppress the driving voltage of the switch, the cantilever arm 55 has a mechanically soft structure and can be moved by a minute voltage.

【0012】このように、従来のマイクロマシンスイッ
チにおいては、上部電極56,片持ちアーム55および
アンカー構造52が、それぞれ異なる材料によって形成
されていることから熱膨張係数も異なり、特に片持ちア
ーム55は歪みによって反りが発生しやすくなってい
る。
As described above, in the conventional micromachine switch, since the upper electrode 56, the cantilever arm 55, and the anchor structure 52 are formed of different materials, they have different coefficients of thermal expansion. Warpage tends to occur due to distortion.

【0013】例えば、熱膨張係数について、二酸化シリ
コン,アルミおよびポリイミドのそれぞれを比較した場
合、二酸化シリコンの熱膨張係数はその他のものと比べ
て約1/100倍と非常に小さな値を有する。このた
め、プロセス温度およびデバイス完成後の雰囲気の温度
変化によって上部電極56等の金属部分が膨張し、片持
ちアーム55には容易に反りが発生してしまう。
For example, when silicon dioxide, aluminum and polyimide are compared with each other, the thermal expansion coefficient of silicon dioxide is very small, about 1/100 times that of the others. For this reason, the metal portion such as the upper electrode 56 expands due to a change in the process temperature and the temperature of the atmosphere after the device is completed, and the cantilever arm 55 is easily warped.

【0014】また、このような反りの存在は、基板51
に対して上向きであっても下向きであっても、スイッチ
特性に悪い影響を与える。もし、片持ちアーム55の反
りが上向きの場合には、電圧を印加したときに片持ちア
ーム55の下側表面が下部電極53に接触したとして
も、接触電極57が信号線54と接触しない状態が生じ
る可能性がある。その場合、仮に接触電極57と信号線
54とが接触したとしても、接触部における圧力は極め
て小さなものに過ぎず、このような軽い接触では接触抵
抗が大きくなるという問題がある。
The presence of such a warp is caused by the substrate 51
Whether it is upward or downward, the switch characteristics are adversely affected. If the warp of the cantilever arm 55 is upward, the contact electrode 57 does not contact the signal line 54 even if the lower surface of the cantilever arm 55 contacts the lower electrode 53 when a voltage is applied. May occur. In this case, even if the contact electrode 57 and the signal line 54 come into contact with each other, the pressure at the contact portion is extremely small, and there is a problem that such a light contact increases the contact resistance.

【0015】一方、片持ちアーム55の反りが下向きの
場合には、電圧を印加することにより接触電極57と信
号線54とは接触するものの、接触電極57の全体が平
面的に信号線54に接触するのではなく、いわゆる片当
たり(一部の領域のみで接触すること)が生じ易くな
る。したがって、この場合においてもスイッチの接触抵
抗が大きくなるという問題が生じる。このように、いず
れにしても片持ちアーム55に反りが生じると接触抵抗
が大きくなり、オン時のスイッチ抵抗が大きくなるとい
う問題がある。
On the other hand, when the warp of the cantilever arm 55 is downward, the contact electrode 57 contacts the signal line 54 by applying a voltage, but the entire contact electrode 57 is planarly connected to the signal line 54. Instead of contact, so-called one-side contact (contact in only a part of the area) is likely to occur. Therefore, also in this case, there is a problem that the contact resistance of the switch increases. In any case, if the cantilever arm 55 is warped, the contact resistance increases, and the switch resistance at the time of ON increases.

【0016】実際、従来例においては、スイッチ作製の
プロセスを250℃以下の低い温度で行うことにより、
プロセス温度による反りの抑制がなされている。
In fact, in the conventional example, by performing the process of manufacturing the switch at a low temperature of 250 ° C. or less,
Warpage is suppressed by the process temperature.

【0017】具体的には、片持ちアーム55を形成する
二酸化シリコン膜を、プラズマCVD(PECVD)プ
ロセスで作製している。PECVD酸化膜は、低い温度
で作製できることが利点であり、このようにプロセスの
温度を低く抑えることは、異なる材料の大きな熱膨張係
数の差の影響を減少する上で重要である。
Specifically, a silicon dioxide film forming the cantilever arm 55 is manufactured by a plasma CVD (PECVD) process. The advantage of PECVD oxide films is that they can be made at low temperatures, and thus keeping the process temperature low is important in reducing the effects of large differences in the coefficients of thermal expansion of different materials.

【0018】一方、材料の機械的特性(歪み、剛性、信
頼性等)および電気的特性(誘電率、最大破壊電圧等)
が、特に温度条件の最適化によって著しく改良されるも
のであることは良く知られているとおりである。しかし
ながら、上述の従来例ではプロセス温度を低く抑える必
要があるため、温度パラメータを材料の最適化のために
十分利用できず、材料的に大きな限界を有するといえ
る。
On the other hand, the mechanical properties (strain, rigidity, reliability, etc.) and electrical properties (dielectric constant, maximum breakdown voltage, etc.) of the material
However, it is well known that this can be remarkably improved particularly by optimizing the temperature conditions. However, in the above-described conventional example, it is necessary to keep the process temperature low, so that the temperature parameters cannot be used sufficiently for material optimization, and it can be said that there is a large limit in material.

【0019】また、一般的に片持ちアーム55の剛性を
一定に保つため、その厚さを厚くすると、アームの幅を
減少させられるという利点がある。このため、スイッチ
全体の寸法を小さくすることが可能であり、小さい面積
に多くのスイッチを作製することができる利点がある。
In general, when the thickness of the cantilever arm 55 is increased in order to keep the rigidity of the cantilever constant, there is an advantage that the width of the arm can be reduced. Therefore, there is an advantage that the size of the entire switch can be reduced, and that many switches can be manufactured in a small area.

【0020】しかし、二酸化シリコンを片持ちアーム5
5に利用する従来例は、片持ちアーム55の厚さ方向に
大きな制限を有している。原理的には、PECVDの時
間を長くすることによって二酸化シリコン膜の厚さを、
10μm以上でも厚くすることが可能であるが、成長時
間が長くなると装置の処理速度が減少してコストが高く
なり、また装置内部にゴミが発生し易くなってたびたび
クリーニングを行う必要がある等の装置メンテナンス上
の種々の問題が生じる。
However, the silicon dioxide cantilever arm 5
5 has a large limitation in the thickness direction of the cantilever arm 55. In principle, the thickness of the silicon dioxide film can be reduced by increasing the time of PECVD.
Although it is possible to increase the thickness even if the thickness is 10 μm or more, if the growth time is long, the processing speed of the apparatus is reduced and the cost is increased. Also, dust tends to be generated inside the apparatus, and it is necessary to frequently perform cleaning. Various problems occur in equipment maintenance.

【0021】さらに、厚い膜内部には大きな歪みが生じ
て堆積中に基板51を破壊するという問題も生じる。こ
のような理由から、実際的には、せいぜい2μm程度の
厚さに制限されているのが現状である。このため、スイ
ッチ構造の設計的寸法においても厳しい制限がある。
Further, there is a problem that a large strain is generated inside the thick film and the substrate 51 is destroyed during the deposition. For these reasons, the thickness is practically limited to about 2 μm at present. For this reason, there are severe restrictions on the design dimensions of the switch structure.

【0022】また、従来例のようなプロセス温度低減
は、製造時の反り抑制にある程度の効果はあるものの、
使用雰囲気の温度変動による反りに対しては何の役にも
たっていない。この使用時の反りは、熱膨張係数の異な
る積層膜をアーム部に用いた場合における必然的な問題
点である。一方、従来例の構造のスイッチには、機械的
強度および耐久性の点でも問題点がある。スイッチを駆
動させる際、最も大きな応力は片持ちアーム55の根本
(アンカー構造52との接続部分)に発生する。したが
って、スイッチの機械的強度・耐久性を向上させるため
には、この根本部の構造を最適化する必要がある。しか
し、従来例の構造は、片持ちアーム55とアンカー構造
52とが別個の材料で構成され、さらにはこれら両者が
直角をなすようになっている。このような構造は、根本
部に発生する応力を緩和させるには適当でない。
Although the reduction of the process temperature as in the conventional example has a certain effect on the suppression of warpage during manufacturing,
It does not play any role in warping due to temperature fluctuations in the use atmosphere. This warpage during use is an inevitable problem in the case where laminated films having different thermal expansion coefficients are used for the arm portions. On the other hand, the switch having the conventional structure has problems in mechanical strength and durability. When the switch is driven, the largest stress occurs at the root of the cantilever arm 55 (the connection portion with the anchor structure 52). Therefore, in order to improve the mechanical strength and durability of the switch, it is necessary to optimize the structure of the root portion. However, in the structure of the conventional example, the cantilever arm 55 and the anchor structure 52 are formed of different materials, and furthermore, both are at right angles. Such a structure is not suitable for relaxing the stress generated at the root.

【0023】本発明は、このような課題を解決するため
のものであり、大量生産可能で安価かつ高性能なマイク
ロマシンスイッチおよびその製造方法を提供することを
目的とする。
An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an inexpensive and high-performance micromachine switch which can be mass-produced and a method of manufacturing the same.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係るマイクロマシンスイッチの一態
様は、基板上に設けられた第1の信号線と、前記基板上
に設けられかつ前記第1の信号線の端部から所定のギャ
ップを隔てて端部の設けられた第2の信号線との間の導
通/非導通を制御するマイクロマシンスイッチにおい
て、前記基板上に前記ギャップと近接して設けられた支
持部材によって前記基板上に支持された可撓性の梁部材
と、この梁部材の前記基板側における少なくとも前記ギ
ャップと対向する位置に設けられた接触電極と、前記基
板上に前記梁部材の一部と対向して設けられた下部電極
とを備え、前記梁部材は、前記支持部材との接続部分か
ら前記下部電極と対向する位置にかけて導電性を有する
ことにより上部電極として機能し、かつ、少なくとも前
記支持部材との接続部分から前記下部電極と対向する位
置までの間の一部の領域で、前記基板面に平行な前記梁
部材の中心面に対して前記基板面に直交する厚み方向に
沿った熱膨張係数が対称となるように配置された二種類
以上の材料によって構成されており、かつ、前記接触電
極が、前記梁部材における前記基板側の面に設けられた
場合の絶縁性部材よりも厚い絶縁性部材を介して設けら
れている。
In order to achieve the above object, one embodiment of a micromachine switch according to the present invention includes a first signal line provided on a substrate, and a first signal line provided on the substrate; A micromachine switch for controlling conduction / non-conduction between a first signal line and a second signal line provided with an end at a predetermined gap from an end of the first signal line. A flexible beam member supported on the substrate by a support member provided as above, a contact electrode provided at a position on the substrate side of the beam member at least facing the gap, and A lower electrode provided so as to face a part of the beam member, wherein the beam member has conductivity from a connection portion with the support member to a position facing the lower electrode, thereby forming an upper electrode. Functioning, and at least in a partial region from a connection portion with the support member to a position facing the lower electrode, the substrate with respect to a center plane of the beam member parallel to the substrate surface. It is made of two or more materials arranged so that the thermal expansion coefficient along the thickness direction perpendicular to the surface is symmetric, and the contact electrode is provided on the surface of the beam member on the substrate side. It is provided via an insulating member that is thicker than the insulating member that is provided.

【0025】また、本発明に係るマイクロマシンスイッ
チのその他の態様は、次に示す構成を含む。すなわち、
基板上に設けられた第1の信号線と、前記基板上に設け
られかつ前記第1の信号線の端部から所定のギャップを
隔てて端部の設けられた第2の信号線との間の導通/非
導通を制御するマイクロマシンスイッチにおいて、前記
基板上に前記ギャップと近接して設けられた支持部材に
よって前記基板上に支持された可撓性の梁部材と、この
梁部材の前記基板側における少なくとも前記ギャップと
対向する位置に設けられた接触電極と、前記基板上に前
記梁部材の一部と対向して設けられた下部電極とを備
え、前記梁部材は、前記支持部材との接続部分から前記
下部電極と対向する位置にかけて導電性を有することに
より上部電極として機能し、かつ、少なくとも前記支持
部材との接続部分から前記下部電極と対向する位置まで
の間の一部の領域で、前記基板面に平行な前記梁部材の
中心面に対して前記基板面に直交する厚み方向に沿った
熱膨張係数が対称となるように構成されており、前記上
部電極と前記接触電極までの領域に絶縁性部材のみから
なる構造を含む。
Another embodiment of the micro machine switch according to the present invention includes the following configuration. That is,
Between a first signal line provided on the substrate and a second signal line provided on the substrate and having an end provided at a predetermined gap from an end of the first signal line; A flexible beam member supported on the substrate by a support member provided in close proximity to the gap on the substrate, and the substrate side of the beam member. A contact electrode provided at least at a position facing the gap, and a lower electrode provided on the substrate so as to face a part of the beam member, wherein the beam member is connected to the support member. It functions as an upper electrode by having conductivity from a portion to a position facing the lower electrode, and in at least a partial region from a connection portion with the support member to a position facing the lower electrode. The thermal expansion coefficient along a thickness direction orthogonal to the substrate surface is symmetrical with respect to a center plane of the beam member parallel to the substrate surface, and a region from the upper electrode to the contact electrode is formed. Includes a structure consisting only of an insulating member.

【0026】また、基板上に設けられた第1の信号線
と、前記基板上に設けられかつ前記第1の信号線の端部
から所定のギャップを隔てて端部の設けられた第2の信
号線との間の導通/非導通を制御するマイクロマシンス
イッチにおいて、前記基板上に前記ギャップと近接して
設けられた支持部材によって前記基板上に支持された可
撓性の梁部材と、この梁部材の前記基板側における少な
くとも前記ギャップと対向する位置に設けられた接触電
極と、前記基板上に前記梁部材の一部と対向して設けら
れた下部電極とを備え、前記梁部材は、前記支持部材と
の接続部分から前記下部電極と対向する位置にかけて導
電性を有することにより上部電極として機能し、かつ、
少なくとも前記支持部材との接続部分から前記下部電極
と対向する位置までの間の一部の領域で、前記基板面に
平行な前記梁部材の中心面に対して前記基板面に直交す
る厚み方向に沿った熱膨張係数が対称となるように構成
されており、かつ、前記下部電極は、前記支持部材と前
記ギャップとの間における前記基板上に設けられてお
り、かつ、その厚さが前記第1および第2の信号線の厚
さよりも薄い導電性材料によって構成されている。
Also, a first signal line provided on the substrate and a second signal line provided on the substrate and having an end provided at a predetermined gap from an end of the first signal line. A micromachine switch for controlling conduction / non-conduction between a signal line and a flexible beam member supported on said substrate by a support member provided on said substrate in proximity to said gap; A contact electrode provided at a position facing the gap at least on the substrate side of the member, and a lower electrode provided on the substrate so as to face a part of the beam member; It functions as an upper electrode by having conductivity from a connection portion with a support member to a position facing the lower electrode, and
At least in a part of a region between the connection portion with the support member and a position facing the lower electrode, a thickness direction perpendicular to the substrate surface with respect to a center plane of the beam member parallel to the substrate surface. Are configured to be symmetrical with each other, and the lower electrode is provided on the substrate between the support member and the gap, and has a thickness of the second electrode. It is made of a conductive material thinner than the thickness of the first and second signal lines.

【0027】また、前記梁部材における前記基板側の面
と、前記梁部材が接続されている前記支持部材側の面
と、のなす角が鈍角である。また、前記支持部材は、前
記梁部材との接続部分において、前記梁部材の前記基板
と反対側の面よりも高い位置まで突出している。また、
前記梁部材における前記基板と反対側の面と、この反対
側の面よりも高く突出した前記支持部材の表面と、のな
す角が鈍角である。
The angle between the surface of the beam member on the substrate side and the surface of the beam member connected to the support member is an obtuse angle. Further, the support member protrudes to a position higher than a surface of the beam member opposite to the substrate at a connection portion with the beam member. Also,
The angle between the surface of the beam member opposite to the substrate and the surface of the support member protruding higher than the opposite surface is an obtuse angle.

【0028】また、前記梁部材における前記基板側の面
と、この梁部材が接続されている前記支持部材の側面
と、のなす角が鈍角である。
The angle between the surface of the beam member on the substrate side and the side surface of the support member to which the beam member is connected is an obtuse angle.

【0029】また、前記梁部材は、前記接触電極が設け
られた面と反対側の面に、前記接触電極と対向して補強
部材が設けられていることを特徴とするマイクロマシン
スイッチ。また、前記接触電極は、前記第1および第2
の信号線と容量接続可能な絶縁体膜によって覆われてい
る。また、前記支持部材と前記梁部材の少なくとも一部
とは、同一の導電性部材からなる一体構造である。
Further, the beam member has a reinforcing member provided on a surface opposite to a surface on which the contact electrode is provided, facing the contact electrode. Further, the contact electrode includes the first and second contact electrodes.
Is covered with an insulator film that can be connected to the signal line with a capacitor. Further, the support member and at least a part of the beam member have an integral structure made of the same conductive member.

【0030】また、前記導電性部材は、半導体材料より
なる。また、前記梁部材は、半導体材料により形成さ
れ、かつ、前記接触電極の設けられている部分から前記
下部電極と対向する部分にかけての領域が少なくとも絶
縁化されている。また、前記半導体材料は、単結晶の半
導体である。また、前記半導体材料は、アモルファス半
導体または多結晶半導体である。
Further, the conductive member is made of a semiconductor material. Further, the beam member is formed of a semiconductor material, and at least a region from a portion where the contact electrode is provided to a portion facing the lower electrode is insulated. Further, the semiconductor material is a single crystal semiconductor. Further, the semiconductor material is an amorphous semiconductor or a polycrystalline semiconductor.

【0031】また、前記基板は、ガラス基板またはセラ
ミック基板である。また、前記基板は、ガリウムヒ素基
板である。また、前記マイクロマシンスイッチは、フェ
ーズドアレイアンテナ装置に使用される。さらに、同一
の接触電極を支える複数の梁部材と、これらの梁部材を
支持する複数の支持部材とを備えたことを特徴とするマ
イクロマシンスイッチ。
Further, the substrate is a glass substrate or a ceramic substrate. Further, the substrate is a gallium arsenide substrate. Further, the micromachine switch is used for a phased array antenna device. Further, a micromachine switch including a plurality of beam members supporting the same contact electrode and a plurality of support members supporting the beam members.

【0032】また、本発明に係るマイクロマシンスイッ
チの製造方法の一態様は、基板上に設けられた第1の信
号線と、前記基板上に設けられかつ前記第1の信号線の
端部から所定のギャップを隔てて端部の設けられた第2
の信号線との間の導通/非導通を制御するマイクロマシ
ンスイッチの製造方法において、前記基板上に下部電極
を形成する工程と、所定の高さを有する支持部材とこの
支持部材に設けられた可撓性の梁部材とこの梁部材に設
けられた接触電極とからなる部材を、前記接触電極が前
記ギャップと対向するとともに前記第1および第2の信
号線と離間した状態で、前記基板上に接着する工程とを
有し、前記梁部材は、前記支持部材との接続部分から前
記下部電極と対向する位置にかけて導電性を有すること
により上部電極として機能し、かつ、少なくとも前記支
持部材との接続部分から前記下部電極と対向する位置ま
での間の一部の領域で、前記基板面に平行な前記梁部材
の中心面に対して前記基板面に直交する厚み方向に沿っ
た熱膨張係数が対称となるように配置された二種類以上
の材料によって構成されており、かつ、前記接触電極
が、前記梁部材における前記基板側の面に設けられた場
合の絶縁性部材よりも厚い絶縁性部材を介して設けられ
ている。
[0032] In one embodiment of the method of manufacturing a micromachine switch according to the present invention, the first signal line provided on the substrate and the end of the first signal line provided on the substrate have a predetermined length. A second end provided with a gap
Forming a lower electrode on the substrate, a supporting member having a predetermined height, and a supporting member provided on the supporting member. A member composed of a flexible beam member and a contact electrode provided on the beam member is placed on the substrate in a state where the contact electrode faces the gap and is separated from the first and second signal lines. Bonding, the beam member functions as an upper electrode by having conductivity from a connection portion with the support member to a position facing the lower electrode, and at least a connection with the support member. In a part of the region from the portion to the position facing the lower electrode, the coefficient of thermal expansion along the thickness direction perpendicular to the substrate surface is smaller than the center plane of the beam member parallel to the substrate surface. An insulating member made of two or more kinds of materials arranged so as to have a thickness larger than an insulating member when the contact electrode is provided on the surface of the beam member on the substrate side. It is provided through.

【0033】また、本発明に係るマイクロマシンスイッ
チの製造方法のその他の態様は、各部の構成について上
述のマイクロマイスイッチと同様の構成を含む。
Further, other aspects of the method of manufacturing a micromachine switch according to the present invention include the same configuration as that of the above-described micro my switch for each component.

【0034】このように構成することにより本発明は、
梁部材の基板面に対して直交する厚み方向に沿って熱膨
張係数が略対称となっている。このため、従来例のよう
に異種材料間に生じる歪みによって起こる反りが著しく
緩和される。このように、熱膨張係数を厚み方向に対称
とする最も簡単な方法は、梁部材を単一材料で構成する
ことである。また、その他に、上下対称の積層構造とす
ることももちろん可能である。
With this configuration, the present invention provides
The thermal expansion coefficient is substantially symmetrical along the thickness direction orthogonal to the substrate surface of the beam member. For this reason, the warpage caused by the strain generated between different materials as in the conventional example is remarkably reduced. Thus, the simplest way to make the coefficient of thermal expansion symmetrical in the thickness direction is to construct the beam member from a single material. In addition, it is of course possible to adopt a vertically symmetric laminated structure.

【0035】ここで、梁部材の反りを抑制するために
は、特に梁部材が支持部材に接続される部位近傍、さら
に具体的には、支持部材との接続部分から下部電極と対
向する位置近傍までの領域で、熱膨張係数を上記のとお
りに対称とすることが有効である。逆に梁部材の先端部
近傍では、その厚さ方向に沿って熱膨張係数が対称とな
っていなくても、反りの発生は小さい。ちなみに、試作
したスイッチを測定してみたところ、片当たり等で生じ
る接触抵抗のばらつきが小さくなり、特性のそろったス
イッチを多量に作製することができるようになった。
Here, in order to suppress the warpage of the beam member, in particular, in the vicinity of the portion where the beam member is connected to the support member, more specifically, in the vicinity of the position facing the lower electrode from the connection portion with the support member It is effective to make the coefficient of thermal expansion symmetrical as described above in the region up to. Conversely, in the vicinity of the tip of the beam member, the occurrence of warpage is small even if the thermal expansion coefficient is not symmetrical along the thickness direction. By the way, when a switch manufactured as a trial was measured, a variation in contact resistance caused by one-sided contact and the like was reduced, and a large number of switches having uniform characteristics could be manufactured.

【0036】また、スイッチの周囲温度が変化してもス
イッチ動作の変化が著しく小さいことも判明した。ま
た、本発明の構成によれば、スイッチの機械的強度、耐
久性および動作の高速性に関しても、従来よりも著しく
改善されている。例えば、梁部材と支持部材とのなす角
を、その基板側の面において鈍角とすることにより、梁
部材の根本が応力集中によって破壊されるのを防止する
ことができる。また、支持部材を梁部材よりも高く突出
させることにより、梁部材の根本近傍の構造を上下方向
に対称に近い形状とすることができる。これにより、支
持部材も含め、梁部材の根本近傍における熱膨張係数分
布を対称にすることが可能であり、梁部材の反りを防止
するのに有効である。
It has also been found that the change in switch operation is extremely small even when the ambient temperature of the switch changes. Further, according to the configuration of the present invention, the mechanical strength, durability and high-speed operation of the switch are significantly improved as compared with the related art. For example, by making the angle between the beam member and the support member an obtuse angle on the surface on the substrate side, it is possible to prevent the root of the beam member from being broken by stress concentration. In addition, by projecting the support member higher than the beam member, the structure near the root of the beam member can be made to be nearly symmetrical in the vertical direction. This makes it possible to make the thermal expansion coefficient distribution in the vicinity of the root of the beam member including the support member symmetrical, which is effective for preventing the warpage of the beam member.

【0037】また、支持部材が上に突出していること
は、スイッチの動作速度向上にも有効である。すなわ
ち、スイッチがオン状態(下がった状態)からオフ状態
(上がった状態)に復帰する際の速度が速くなるという
効果を得ることができる。これは、支持部材が梁部材よ
りも上に突出している場合の方が、梁部材の根本部に発
生する応力が大きくなるためである。また、スイッチを
オン/オフする際には、急激な動作であるため、梁部材
が上下に振動する現象(バウンドチャタリングと呼ばれ
ている)が生じることがある。そこで、このようなバウ
ンドチャタリングを速やかに終了させるためには、梁部
材の根本部に適度な応力を発生させて梁部材の動的なエ
ネルギーを支持部材に吸収させることが必要であり、そ
れには支持部材が梁部材よりも突出している構造が有効
である。
The fact that the support member protrudes upward is also effective for improving the operation speed of the switch. That is, it is possible to obtain the effect that the speed at which the switch returns from the on state (down state) to the off state (up state) is increased. This is because the stress generated at the root of the beam member increases when the support member protrudes above the beam member. Further, when the switch is turned on / off, the operation is abrupt, so that a phenomenon in which the beam member vibrates up and down (called bound chattering) may occur. Therefore, in order to end such bouncing chattering promptly, it is necessary to generate an appropriate stress at the root of the beam member and to absorb the dynamic energy of the beam member to the supporting member. A structure in which the support member protrudes from the beam member is effective.

【0038】また、このようなマイクロマシンスイッチ
においては、梁部材が最も機械的に弱い構造である。し
たがって、製造プロセスにおいてスイッチを基板に実装
する際等に、梁部材が基板等との接触により破壊される
のを防ぐ構造を有することが望ましい。そこで、支持部
材を梁部材よりも突出した構造とすることにより、梁部
材の接触事故を抑制することができ、スイッチが破壊さ
れる危険性を低下させることができる。
Further, in such a micromachine switch, the beam member has the most mechanically weak structure. Therefore, it is desirable to have a structure that prevents the beam member from being broken by contact with the substrate or the like when the switch is mounted on the substrate in the manufacturing process. Therefore, by making the supporting member project from the beam member, a contact accident of the beam member can be suppressed, and the risk of breakage of the switch can be reduced.

【0039】また、このように支持部材を梁部材よりも
突出させる際においても、梁部材と支持部材とのなす角
を、その基板と反対側の面において鈍角とすることが望
ましい。これは梁部材の根本が、応力集中によって破壊
されるのを防止することができるためである。なお、基
板面側または反対面側において、梁部材と支持部材との
なす角を鈍角とする場合、その角度をそれぞれ100〜
170°の範囲にすることが好ましく、さらに好ましく
は110°〜150°の範囲にするとよい。このように
することにより、上述の応力集中を低減させる作用と、
適度な応力を発生させて動作速度を向上させる作用と、
を両立させることができる。
Also, when the support member is made to protrude beyond the beam member, it is desirable that the angle between the beam member and the support member be obtuse on the surface opposite to the substrate. This is because the root of the beam member can be prevented from being broken by stress concentration. In the case where the angle between the beam member and the support member is an obtuse angle on the substrate surface side or the opposite surface side, the angle is 100 to 100.
It is preferable that the angle be in the range of 170 °, more preferably in the range of 110 ° to 150 °. By doing so, the effect of reducing the stress concentration described above, and
The action of generating an appropriate stress to improve the operation speed,
Can be compatible.

【0040】また、支持部材および梁部材の少なくとも
根本部を含む一部を同一材料で構成することにより、両
部材間の歪みの低減、応力の一点集中の抑制および強度
の向上が可能となり、繰り返し使用に対する耐久性が向
上する。ここで、維持部材、梁部材および上部電極を、
同一の材料で作製する場合、製造プロセスを簡略化する
ことができる。
Further, by forming at least a part including the root portion of the support member and the beam member from the same material, it is possible to reduce the distortion between the two members, suppress the concentration of stress at one point, and improve the strength. The durability for use is improved. Here, the maintenance member, the beam member and the upper electrode are:
When using the same material, the manufacturing process can be simplified.

【0041】また、高温プロセスを利用できることか
ら、梁部材等を構成する材料の選択が広がり、種々の導
体および半導体を利用することができるようになり、材
料選択の自由度が増大する。特に、高温で作製された絶
縁体膜は、耐圧特性にすぐれており、デバイスの電気特
性に貢献するといえる。
Further, since the high-temperature process can be used, the selection of the material forming the beam member and the like is widened, and various conductors and semiconductors can be used, and the degree of freedom in material selection is increased. In particular, an insulator film manufactured at a high temperature has excellent withstand voltage characteristics and can be said to contribute to the electrical characteristics of a device.

【0042】さらに、厚さ方向の自由度が増大したた
め、アームの幅を減少することができ、スイッチの寸法
を小さくすることが可能となった。なお、本発明を構成
する梁部材は、少なくとも支持部材との接続部分から下
部電極と対向する位置にかけて導電性を有するものであ
るが、ここでいう導電性とは金属のような導体であるも
のに限られない。要するに、支持部材を通して下部電極
と対向する位置に電圧を印加できればよいのであって、
この部位に電流はほとんど流れない。したがって、この
支持部材との接続部分と対向する位置にかけての梁部材
の材料としては、金属や半導体材料等を幅広く採用する
ことができる。また、半導体材料を用いる場合、不純物
添加の有無や不純物濃度は広い範囲で可変である。
Further, since the degree of freedom in the thickness direction is increased, the width of the arm can be reduced, and the size of the switch can be reduced. The beam member constituting the present invention has conductivity from at least a portion connected to the support member to a position facing the lower electrode, and the conductivity referred to here is a conductor such as a metal. Not limited to In short, it is only necessary to be able to apply a voltage to the position facing the lower electrode through the support member,
Current hardly flows in this part. Therefore, as the material of the beam member up to the position facing the connection portion with the support member, a metal, a semiconductor material, or the like can be widely used. In the case of using a semiconductor material, the presence or absence of impurity addition and the impurity concentration can be varied in a wide range.

【0043】以上の優れた効果により、本発明のマイク
ロマシンスイッチは、個々ばらばらにして使用する単純
なスイッチ応用に留まらず、大面積の基板上に数万個の
オーダで集積化することが要求されるフェーズドアレイ
アンテナへの適用を可能とする。
Due to the above-described excellent effects, the micromachine switch of the present invention is required to be integrated not only in a simple switch application in which the micromachine switch is used individually but also in an order of tens of thousands on a large-area substrate. To a phased array antenna.

【0044】[0044]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。なお、以下の各実施の形態にお
いては、片持ちアーム8の構造として後述の図10また
は図11に相当する構成を備えている。すなわち、片持
ちアーム8は、基板面に平行なこの片持ちアーム8の中
心面に対して基板面に直交する厚み方向に沿った熱膨張
係数が対称となるように配置された二種類以上の材料に
よって構成されている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, the structure of the cantilever arm 8 has a structure corresponding to FIG. 10 or FIG. 11 described later. That is, the cantilever arm 8 is provided with two or more types of two or more kinds arranged so that the coefficient of thermal expansion along the thickness direction perpendicular to the substrate surface is symmetric with respect to the center plane of the cantilever arm 8 parallel to the substrate surface. It is made of material.

【0045】[第1の実施の形態]図1は、本発明の第
1の実施の形態の平面図(a)およびそのA−A’線断
面図(b)を示す。同図に示すように、本実施の形態で
は、誘電率の大きなガラス製の基板1上に、シリコンか
らなるスイッチ本体部14と、金からなる下部電極4
と、金からなる信号線3が設けられている。また、基板
1の裏面にはアース板2が形成されている。
[First Embodiment] FIG. 1 shows a plan view (a) of the first embodiment of the present invention and a sectional view (b) taken along the line AA ′ of the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, in the present embodiment, a switch body 14 made of silicon and a lower electrode 4 made of gold are provided on a glass substrate 1 having a large dielectric constant.
And a signal line 3 made of gold. An earth plate 2 is formed on the back surface of the substrate 1.

【0046】スイッチ本体部14は、支持部材7と、片
持ちアーム8と、上部電極9との一体構造となってい
る。支持部材7からは、シリコンからなる二本の片持ち
アーム8が基板面に対してほぼ水平に延びている。二本
の片持ちアーム8は、従来例における一本のアームと比
べてアームの回転運動を低く抑えることができ、スイッ
チの片当たり接触を防止するのに役立つ。ただし、条件
に応じて片持ちアーム8の本数を変えればよいのであっ
て、本発明には1本および2本以上の片持ちアーム8を
有する構造が含まれる。
The switch body 14 has an integral structure of the supporting member 7, the cantilever arm 8, and the upper electrode 9. From the support member 7, two cantilever arms 8 made of silicon extend substantially horizontally with respect to the substrate surface. The two cantilever arms 8 can reduce the rotational movement of the arm as compared with a single arm in the conventional example, and help prevent a contact of the switch with one side. However, the number of the cantilever arms 8 may be changed according to conditions, and the present invention includes a structure having one and two or more cantilever arms 8.

【0047】ところで、支持部材7と片持ちアーム8と
接続部分においては、その表面におけるなす角α,β
が、それぞれ鈍角(90°<α,β<180°)となる
ように調整することが好ましい。このようにすることに
より、片持ちアーム8の強度を高めることができ、1M
Hz以上といった高周波数のスイッチング動作を可能と
する。
In the connection portion between the support member 7 and the cantilever arm 8, angles α and β formed on the surface thereof are formed.
Are preferably adjusted so as to satisfy obtuse angles (90 ° <α, β <180 °). By doing so, the strength of the cantilever arm 8 can be increased, and 1M
The switching operation of a high frequency such as Hz or more is enabled.

【0048】片持ちアーム8の先端には、シリコンから
なる上部電極9が設けられている。上部電極9は、下部
電極4と空間的な隙間を介して対向している。支持部材
7は、基板1上に形成されている信号線3aに接続され
ており、この信号線3aは、支持部材7および片持ちア
ーム8を介して上部電極9と電気的に接続されている。
At the tip of the cantilever arm 8, an upper electrode 9 made of silicon is provided. The upper electrode 9 faces the lower electrode 4 via a spatial gap. The support member 7 is connected to a signal line 3 a formed on the substrate 1, and the signal line 3 a is electrically connected to the upper electrode 9 via the support member 7 and the cantilever arm 8. .

【0049】また、二酸化シリコンあるいは窒化シリコ
ン膜等の絶縁体膜からなる絶縁性部材6が、上部電極9
の下面に下部電極4と対向する位置から信号線3に対向
する位置にかけて設けられている。この信号線3に対向
する絶縁性部材6の下側の位置には、金からなる接触電
極5が設けられている。
The insulating member 6 made of an insulating film such as a silicon dioxide or silicon nitride film is
From the position facing the lower electrode 4 to the position facing the signal line 3. A contact electrode 5 made of gold is provided at a position below the insulating member 6 facing the signal line 3.

【0050】このように絶縁性部材6を設けることによ
り、接触電極5と上部電極9との短絡、および、スイッ
チング動作時における上部電極9と下部電極4との接触
を防止することができる。ただし、絶縁性部材6は、最
低限接触電極5と上部電極9との間にあればよい。な
お、高周波信号をスイッチングする場合は、信号線3と
容量結合可能な範囲で接触電極5の表面を絶縁体膜で覆
っていてもよい。逆に信号線3を絶縁体膜で覆っても構
わない。
By providing the insulating member 6 in this manner, a short circuit between the contact electrode 5 and the upper electrode 9 and a contact between the upper electrode 9 and the lower electrode 4 during a switching operation can be prevented. However, the insulating member 6 may be at least between the contact electrode 5 and the upper electrode 9. When switching a high-frequency signal, the surface of the contact electrode 5 may be covered with an insulating film as long as the signal line 3 can be capacitively coupled. Conversely, the signal line 3 may be covered with an insulator film.

【0051】このように、接触電極5と対向する絶縁性
部材6の上側には、片持ちアーム8よりも厚みのある上
部電極9が設けられているため、接触電極5と絶縁性部
材6との間に生じる歪みによる反りを小さく抑えること
ができる。したがって、接触電極5は絶えず基板1に対
して平行な状態を保つことができ、片当たりによる接触
抵抗の増大を抑えることができる。
As described above, since the upper electrode 9 which is thicker than the cantilever arm 8 is provided above the insulating member 6 facing the contact electrode 5, the contact electrode 5 and the insulating member 6 Warpage due to distortion generated during the process can be suppressed. Therefore, the contact electrode 5 can be constantly kept parallel to the substrate 1, and an increase in contact resistance due to one contact can be suppressed.

【0052】ここで、本実施の形態の動作について説明
する。信号線3aを介して上部電極9と下部電極4との
間に30Vの電圧を印加すると、静電気力により上部電
極9に基板方向(下向き)に引力が働く。このため、片
持ちアーム8が下側に湾曲して接触電極5が信号線3と
接触するようになる。
Here, the operation of the present embodiment will be described. When a voltage of 30 V is applied between the upper electrode 9 and the lower electrode 4 via the signal line 3a, an attractive force acts on the upper electrode 9 toward the substrate (downward) due to the electrostatic force. For this reason, the cantilever arm 8 bends downward and the contact electrode 5 comes into contact with the signal line 3.

【0053】信号線3は、図1(b)に示すように接触
電極5に対向する位置に隙間が設けられている。このた
め、電圧が印加されない状態では信号線3に電流は流れ
ないが、電圧が印加されて接触電極5が信号線3と接触
した状態では信号線3を電流が流れることができる。こ
のように、下部電極4への電圧印加によって信号線3を
通る電流あるいは信号のオン/オフを制御することがで
きる。また、30GHzの信号を扱った場合、従来のH
EMT(High Electron Mobility Transistor)スイッ
チでの挿入損失が3〜4dBであったのに対し、本実施
の形態のスイッチでは2.5dBという結果が得られ
た。
The signal line 3 is provided with a gap at a position facing the contact electrode 5 as shown in FIG. Therefore, no current flows through the signal line 3 when no voltage is applied, but current can flow through the signal line 3 when the voltage is applied and the contact electrode 5 is in contact with the signal line 3. As described above, the ON / OFF of the current or the signal passing through the signal line 3 can be controlled by applying the voltage to the lower electrode 4. When a signal of 30 GHz is handled, the conventional H
While the insertion loss of the EMT (High Electron Mobility Transistor) switch was 3 to 4 dB, the switch of the present embodiment obtained a result of 2.5 dB.

【0054】このように本実施の形態では、上部電極9
は導電性の片持ちアーム8を介して導電性の支持部材7
と電気的に接続されているため、上部電極9への電圧印
加を容易に行うことができる。ただし、上部電極9は電
気的に浮遊した状態であっても構わない。その場合、信
号線3aは不要であり、スイッチを動作させるためには
下部電極4に電圧を印加するだけでよい。
As described above, in the present embodiment, the upper electrode 9
Is a conductive support member 7 via a conductive cantilever arm 8.
Since it is electrically connected to the upper electrode 9, it is possible to easily apply a voltage to the upper electrode 9. However, the upper electrode 9 may be in an electrically floating state. In that case, the signal line 3a is unnecessary, and only a voltage needs to be applied to the lower electrode 4 to operate the switch.

【0055】また、支持部材7と片持ちアーム8と上部
電極9とを、不純物が一部あるいは全体に拡散された半
導体で作製することができる。その場合、スイッチの動
作時に上部電極9と下部電極4との間に流れる電流は、
極めて小さなものであるから、これら半導体の不純物の
含有量を精密に制御する必要はない。
Further, the support member 7, the cantilever arm 8, and the upper electrode 9 can be made of a semiconductor in which impurities are partially or wholly diffused. In that case, the current flowing between the upper electrode 9 and the lower electrode 4 during the operation of the switch is:
Since they are extremely small, it is not necessary to precisely control the content of these semiconductor impurities.

【0056】また、以下の作製方法に述べるように片持
ちアーム8の厚さを、他の構成要素に比べて薄く制御す
ることも容易である。このように個々の要素の厚さを制
御することによって、剛性の大きな構成要素の中に柔ら
かい片持ちアーム8を作製することができる。したがっ
て、剛性の大きな要素では電圧印加時の変形が基板1に
対して水平に行われ、変形のほとんどが薄い片持ちアー
ム8によってなされることになる。これは、スイッチの
片当たりを低く抑えることに役立つものである。
Further, as described in the following manufacturing method, it is easy to control the thickness of the cantilever arm 8 to be thinner than other components. By controlling the thickness of each element in this manner, a soft cantilever arm 8 can be manufactured in a component having high rigidity. Therefore, in the case of an element having high rigidity, the deformation at the time of applying a voltage is performed horizontally with respect to the substrate 1, and most of the deformation is performed by the thin cantilever arm 8. This helps to keep the switch hitting low.

【0057】ただし、上部電極9の厚さを、片持ちアー
ム8と同じにしたものも本発明に含むことができる。こ
のような構造は、作製方法が簡略化されるという長所が
ある。
However, the present invention includes a case where the thickness of the upper electrode 9 is the same as that of the cantilever arm 8. Such a structure has an advantage that the manufacturing method is simplified.

【0058】なお、本実施の形態の代表的な寸法は、表
1のとおりである。
Table 1 shows typical dimensions of this embodiment.

【0059】[0059]

【表1】 ここで、幅は図1(a)の平面図に対して縦方向の長
さ、長さは図1(a)の平面図に対して横方向の長さ、
厚さは図1(b)の断面図に対して縦方向の長さをそれ
ぞれ示す。
[Table 1] Here, the width is the length in the vertical direction with respect to the plan view of FIG. 1A, the length is the horizontal length with respect to the plan view of FIG.
The thickness indicates the length in the vertical direction with respect to the cross-sectional view of FIG.

【0060】しかし、これら寸法は個々の応用に応じて
設計すべきものであり、上述の数値に限定されるもので
はない。本発明においては、その増大した設計自由度に
より、広い範囲の設計が可能である。
However, these dimensions are to be designed according to individual applications, and are not limited to the above numerical values. In the present invention, a wide range of design is possible due to the increased design flexibility.

【0061】ここで、図1に係るマイクロマシンスイッ
チの製造工程について図を参照して説明する。図2,3
は、図1に係るマイクロマシンスイッチの製造工程を示
す断面図である。製造工程について順次説明する。
Here, the manufacturing process of the micromachine switch according to FIG. 1 will be described with reference to the drawings. Figures 2 and 3
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the micromachine switch according to FIG. The manufacturing process will be described sequentially.

【0062】まず、図2(a)に示すように、シリコン
からなる基板11に二酸化シリコン膜からなるパタン1
2を形成し、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMA
H)等のエッチング液を用いて基板11を約6μmほど
エッチングする。ここで、基板11としては(100)
面を主面とするシリコンを用いた場合、エッチング速度
の面方位依存性により、エッチング後は(111)面が
側面に露出した台形となる。
First, as shown in FIG. 2A, a pattern 1 made of a silicon dioxide film is formed on a substrate 11 made of silicon.
2 to form tetramethylammonium hydroxide (TMA
The substrate 11 is etched by about 6 μm using an etching solution such as H). Here, as the substrate 11, (100)
When silicon having a main surface as the main surface is used, the (111) plane has a trapezoidal shape with the side surfaces exposed after etching due to the plane orientation dependence of the etching rate.

【0063】次いで、図2(b)に示すように、新たに
パタン13を基板1上に形成し、このパタン13をマス
クにしてマスクの無い領域にボロンを拡散させ、その
後、ボロンの深い拡散を行うため、例えば1150℃で
10時間ほど熱拡散を実施する。このとき、高濃度のボ
ロンが約10μmの深さまで拡散される。その結果、支
持部材7と上部電極9とが作製される。
Next, as shown in FIG. 2B, a new pattern 13 is formed on the substrate 1 and boron is diffused into a region without the mask using the pattern 13 as a mask. For example, thermal diffusion is performed at 1150 ° C. for about 10 hours. At this time, high-concentration boron is diffused to a depth of about 10 μm. As a result, the support member 7 and the upper electrode 9 are manufactured.

【0064】次いで、図2(c)に示すように、片持ち
アーム8に対応する領域のパタン13を除去してから、
残ったパタン13をマスクにしてマスクの無い領域にボ
ロンを拡散させる。その結果、支持部材7,片持ちアー
ム8および上部電極9からなるスイッチ本体部14がで
きあがる。なお、今回はボロンの浅い拡散を行うため、
例えば1150℃で2時間ほど熱拡散を実施する。この
とき、高濃度のボロンが約2μm深さまで拡散される。
Next, as shown in FIG. 2C, after removing the pattern 13 in the area corresponding to the cantilever arm 8,
Using the remaining pattern 13 as a mask, boron is diffused into a region without the mask. As a result, a switch body 14 including the support member 7, the cantilever arm 8, and the upper electrode 9 is completed. In this case, to diffuse boron shallowly,
For example, thermal diffusion is performed at 1150 ° C. for about 2 hours. At this time, high concentration boron is diffused to a depth of about 2 μm.

【0065】次いで、図2(d)に示すように、上部電
極9に二酸化シリコン1μmおよび窒化膜0.05μm
からなる絶縁性部材6を作製する。
Then, as shown in FIG. 2D, the upper electrode 9 has a silicon dioxide of 1 μm and a nitride film of 0.05 μm.
The insulating member 6 made of is manufactured.

【0066】次いで、図3(e)に示すように、絶縁性
部材6上に金メッキを用いて接触電極5を作製する。
Next, as shown in FIG. 3E, a contact electrode 5 is formed on the insulating member 6 by using gold plating.

【0067】次いで、図3(f)に示すように、このよ
うにして作製された基板11を、金からなる下部電極4
および金からなる信号線3,3aの形成されたガラス製
の基板1に載置する。この基板1は上述のシリコンプロ
セスとは別個の工程で予め作製しておく。その後、支持
部材7を基板1上に接着する。このとき、シリコンとガ
ラスとの接着には、静電接着技術を利用することができ
る。
Then, as shown in FIG. 3 (f), the substrate 11 thus manufactured was placed on the lower electrode 4 made of gold.
And the signal lines 3 and 3a made of gold. This substrate 1 is prepared in advance in a step separate from the above-described silicon process. After that, the support member 7 is bonded onto the substrate 1. At this time, electrostatic bonding technology can be used for bonding silicon and glass.

【0068】最後に、図3(g)に示すように、基板1
1をエチレンジアミンピロカテコール等のボロン濃度選
択性が大きいエッチング液に投入し、ボロンが拡散され
ていない部分を溶解する。その結果、基板1上にマイク
ロマシンスイッチを作製することができる。
Finally, as shown in FIG.
1 is introduced into an etching solution having a high boron concentration selectivity such as ethylenediamine pyrocatechol, and a portion where boron is not diffused is dissolved. As a result, a micromachine switch can be manufactured on the substrate 1.

【0069】なお、基板1がセラミックあるいはガリウ
ムヒ素等で形成されているのであれば、接着剤を用いて
支持部材7とこれらの基板とを接着させることも可能で
ある。もしくは、これら基板の表面にガラスを2〜5μ
m程度スパッタしておくと、静電接着技術を使うことも
可能である。
If the substrate 1 is made of ceramic, gallium arsenide, or the like, the support member 7 can be bonded to these substrates using an adhesive. Alternatively, apply 2 to 5 μm of glass on the surface of these substrates.
If m is sputtered, it is also possible to use electrostatic bonding technology.

【0070】以上のように本実施の形態では、単結晶シ
リコン基板をエッチングすることによって片持ちアーム
8等からなるスイッチ本体部14を作製している。この
ように、本実施の形態は材料として単結晶体を利用する
ことにより、機械特性として最も信頼性のおける構造体
を作製することができるという利点がある。
As described above, in this embodiment, the switch main body 14 including the cantilever arm 8 and the like is manufactured by etching the single crystal silicon substrate. As described above, this embodiment has an advantage that a structure with the highest mechanical characteristics can be manufactured by using a single crystal as a material.

【0071】また、片持ちアーム8を単結晶体のみで作
製しているため、従来例のように複数の材料を張り合わ
せた構造に比べ、熱膨張係数に起因する反りが発生する
ことはない。すなわち、片持ちアーム8の基板1の面に
対して直交する方向に沿った熱膨張係数の変化を、基板
面側とその反対面側とで互いに対称とすることにより、
反りの発生を抑制している。
Further, since the cantilever arm 8 is made of only a single crystal, warpage due to the thermal expansion coefficient does not occur as compared with a structure in which a plurality of materials are bonded as in the conventional example. That is, the change in the coefficient of thermal expansion of the cantilever arm 8 along the direction orthogonal to the surface of the substrate 1 is symmetrical between the substrate surface side and the opposite surface side.
Warpage is suppressed.

【0072】一方、ここに述べた方法以外にも、基板1
上に種々の薄膜を堆積して選択エッチングを利用し、本
発明の構造をもつスイッチを作製することも可能であ
る。例えば、スイッチ本体部14を単結晶シリコンでは
なく、アモルファスシリコン、ポリシリコンまたは高抵
抗の半導体材料(GaAs,鉄をドープしたInP等)
を使って作製してもよい。また、スイッチ本体部14を
半導体ではなく、金やアルミニウム等の金属を使って作
製してもよい。
On the other hand, besides the method described here, the substrate 1
It is also possible to fabricate a switch having the structure of the present invention by depositing various thin films thereon and using selective etching. For example, the switch body 14 is not made of single-crystal silicon but is made of amorphous silicon, polysilicon, or a high-resistance semiconductor material (such as GaAs or iron-doped InP).
It may be produced by using. Further, the switch body 14 may be made of a metal such as gold or aluminum instead of a semiconductor.

【0073】次に、本発明のその他の実施の形態につい
て図を参照して説明する。 [第2の実施の形態]図4は、本発明の第2の実施の形
態の平面図(a)およびそのB−B’線断面図(b)を
示す。同図に示すように、本実施の形態では、誘電率の
大きなガラス製の基板1上に、シリコンからなる支持部
材7と、金からなる下部電極4と、金からなる信号線3
が設けられている。また、基板1の裏面にはアース板2
が形成されている。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. [Second Embodiment] FIG. 4 shows a plan view (a) and a sectional view taken along the line BB 'of FIG. 4 of a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, a support member 7 made of silicon, a lower electrode 4 made of gold, and a signal line 3 made of gold are formed on a glass substrate 1 having a large dielectric constant.
Is provided. A ground plate 2 is provided on the back surface of the substrate 1.
Are formed.

【0074】スイッチ本体部14は、支持部材7と、片
持ちアーム8と、上部電極9との一体構造となってい
る。支持部材7からは、シリコンからなる二本の片持ち
アーム8が基板面に対してほぼ水平に延びている。二本
の片持ちアーム8は、従来例における一本のアームと比
べてアームの回転運動を低く抑えることができ、スイッ
チの片当たり接触を防止するのに役立つ。ただし、条件
に応じて片持ちアーム8の本数を変えればよいのであっ
て、本発明には1本および2本以上の片持ちアーム8を
有する構造が含まれる。
The switch body 14 has an integral structure of the support member 7, the cantilever arm 8, and the upper electrode 9. From the support member 7, two cantilever arms 8 made of silicon extend substantially horizontally with respect to the substrate surface. The two cantilever arms 8 can reduce the rotational movement of the arm as compared with a single arm in the conventional example, and help prevent a contact of the switch with one side. However, the number of the cantilever arms 8 may be changed according to conditions, and the present invention includes a structure having one and two or more cantilever arms 8.

【0075】ところで、支持部材7と片持ちアーム8と
の接続部分においては、その表面におけるなす角α,β
が、それぞれ鈍角(90°<α,β<180°)となる
ように調整することが好ましい。このようにすることに
より、片持ちアーム8の強度を高めることができ、1M
Hz以上といった高周波数のスイッチング動作を可能と
する。
At the connection between the support member 7 and the cantilever arm 8, the angles α, β
Are preferably adjusted so as to satisfy obtuse angles (90 ° <α, β <180 °). By doing so, the strength of the cantilever arm 8 can be increased, and 1M
The switching operation of a high frequency such as Hz or more is enabled.

【0076】片持ちアーム8の先端には、シリコンから
なる上部電極9が設けられている。上部電極9は、下部
電極4と空間的な隙間を介して対向している。支持部材
7は、基板1上に形成されている信号線3aに接続され
ており、この信号線3aは、支持部材7および片持ちア
ーム8を介して上部電極9と電気的に接続されている。
At the tip of the cantilever arm 8, an upper electrode 9 made of silicon is provided. The upper electrode 9 faces the lower electrode 4 via a spatial gap. The support member 7 is connected to a signal line 3 a formed on the substrate 1, and the signal line 3 a is electrically connected to the upper electrode 9 via the support member 7 and the cantilever arm 8. .

【0077】また、二酸化シリコンあるいは窒化シリコ
ン膜等の絶縁体膜からなる絶縁性部材6が、上部電極9
の下面から始まって信号線3に対向する位置まで延びて
いる。この信号線3に対向する絶縁性部材6の下側の位
置には、金からなる接触電極5が設けられている。な
お、高周波信号をスイッチングする場合は、信号線3と
容量結合可能な範囲で接触電極5の表面を絶縁体膜で覆
ってもよい。逆に信号線3を絶縁体膜で覆っても構わな
い。
The insulating member 6 made of an insulating film such as a silicon dioxide or silicon nitride film is
And extends to a position facing the signal line 3. A contact electrode 5 made of gold is provided at a position below the insulating member 6 facing the signal line 3. When switching a high-frequency signal, the surface of the contact electrode 5 may be covered with an insulating film as long as it can be capacitively coupled to the signal line 3. Conversely, the signal line 3 may be covered with an insulator film.

【0078】接触電極5と対向する絶縁性部材6の上側
には、シリコンからなる補強部材10が設けられてい
る。これは、接触電極5と絶縁性部材6との間に生じる
歪みによる反りを小さく抑えるために設けられたもので
ある。このように、補強部材10を設けることにより、
接触電極5は絶えず基板1に対して平行な状態を保つこ
とができ、片当たりによる接触抵抗の増大を抑えること
ができる。なお、補強部材10は、絶縁性部材6の材料
や膜厚等によっては必ずしも必要ではなく、これがない
構造も本発明に含まれる。
Above the insulating member 6 facing the contact electrode 5, a reinforcing member 10 made of silicon is provided. This is provided in order to suppress warpage due to distortion generated between the contact electrode 5 and the insulating member 6. Thus, by providing the reinforcing member 10,
The contact electrode 5 can always keep a state parallel to the substrate 1 and can suppress an increase in contact resistance due to a contact. The reinforcing member 10 is not always necessary depending on the material and the thickness of the insulating member 6, and a structure without such a member is also included in the present invention.

【0079】ここで、本実施の形態の動作について説明
する。上部電極9と下部電極4との間に30Vの電圧を
印加すると、静電気力により上部電極9に基板方向(下
側)に引力が働く。このため、片持ちアーム8が下側に
湾曲して接触電極5が信号線3と接触するようになる。
Here, the operation of the present embodiment will be described. When a voltage of 30 V is applied between the upper electrode 9 and the lower electrode 4, an attractive force acts on the upper electrode 9 toward the substrate (downward) due to the electrostatic force. For this reason, the cantilever arm 8 bends downward and the contact electrode 5 comes into contact with the signal line 3.

【0080】信号線3は、図4(b)に示すように接触
電極5に対向する位置に隙間が設けられている。このた
め、電圧が印加されない状態では信号線3に電流は流れ
ないが、電圧が印加されて接触電極5が信号線3と接触
した状態では信号線3を電流が流れることができる。こ
のように、下部電極4への電圧印加によって信号線3を
通る電流あるいは信号のオン/オフを制御することがで
きる。また、30GHzの信号を扱った場合、従来のH
EMT(High Electron Mobility Transistor)スイッ
チでの挿入損失が3〜4dBであったのに対し、本実施
の形態のスイッチでは0.2dBという結果が得られ
た。
The signal line 3 has a gap at a position facing the contact electrode 5 as shown in FIG. Therefore, no current flows through the signal line 3 when no voltage is applied, but current can flow through the signal line 3 when the voltage is applied and the contact electrode 5 is in contact with the signal line 3. As described above, the ON / OFF of the current or the signal passing through the signal line 3 can be controlled by applying the voltage to the lower electrode 4. When a signal of 30 GHz is handled, the conventional H
While the insertion loss of an EMT (High Electron Mobility Transistor) switch was 3 to 4 dB, the switch of the present embodiment obtained a result of 0.2 dB.

【0081】本実施の形態では、上部電極9は導電性の
片持ちアーム8を介して導電性の支持部材7と電気的に
接続されているため、上部電極9への電圧印加を容易に
行うことができる。ただし、上部電極9は電気的に浮遊
した状態であっても構わない。その場合、信号線3aは
不要であり、スイッチを動作させるためには下部電極4
に電圧を印加するだけでよい。
In the present embodiment, since the upper electrode 9 is electrically connected to the conductive support member 7 via the conductive cantilever arm 8, the voltage can be easily applied to the upper electrode 9. be able to. However, the upper electrode 9 may be in an electrically floating state. In this case, the signal line 3a is unnecessary, and the lower electrode 4 is required to operate the switch.
It is only necessary to apply a voltage to.

【0082】また、支持部材7と片持ちアーム8と上部
電極9と補強部材10とは、不純物が一部あるいは全体
に拡散された半導体から作製することができる。その場
合、スイッチの動作時に上部電極9と下部電極4との間
に流れる電流は、極めて小さなものであるから、これら
半導体の不純物の含有量を精密に制御する必要はない。
The supporting member 7, the cantilever arm 8, the upper electrode 9, and the reinforcing member 10 can be made of a semiconductor in which impurities are partially or entirely diffused. In this case, since the current flowing between the upper electrode 9 and the lower electrode 4 when the switch operates is extremely small, it is not necessary to precisely control the impurity content of these semiconductors.

【0083】また、以下の作製方法に述べるように片持
ちアーム8の厚さを、他の構成要素に比べて薄く制御す
ることも容易である。このように個々の要素の厚さを制
御することによって、剛性の大きな構成要素の中に柔ら
かい片持ちアーム8を作製することができる。剛性の大
きな要素では電圧印加時の変形が基板1に対して水平に
行われ、変形のほとんどが薄い片持ちアーム8によって
なされることになる。これは、スイッチの片当たりを低
く抑えることに役立つものである。
Further, as described in the following manufacturing method, it is easy to control the thickness of the cantilever arm 8 to be thinner than other components. By controlling the thickness of each element in this manner, a soft cantilever arm 8 can be manufactured in a component having high rigidity. In the case of an element having high rigidity, the deformation at the time of applying a voltage is performed horizontally with respect to the substrate 1, and most of the deformation is performed by the thin cantilever arm 8. This helps to keep the switch hitting low.

【0084】ただし、上部電極9および補強部材10の
厚さを、片持ちアーム8と同じにしたものも本発明に含
むことができる。このような構造は、作製方法が簡略化
されるという長所がある。
However, the present invention includes a case where the thickness of the upper electrode 9 and the reinforcing member 10 is the same as that of the cantilever arm 8. Such a structure has an advantage that the manufacturing method is simplified.

【0085】なお、本実施の形態の代表的な寸法は、表
2のとおりである。
Table 2 shows typical dimensions of the present embodiment.

【0086】[0086]

【表2】 ここで、幅は図4(a)の平面図に対して縦方向の長
さ、長さは図4(a)の平面図に対して横方向の長さ、
厚さは図4(b)の断面図に対して縦方向の長さをそれ
ぞれ示す。
[Table 2] Here, the width is the length in the vertical direction with respect to the plan view of FIG. 4A, and the length is the horizontal length with respect to the plan view of FIG.
The thickness indicates the length in the vertical direction with respect to the cross-sectional view of FIG.

【0087】しかし、これら寸法は個々の応用によって
設計すべきものであり、上述の数値に限定されるもので
はない。本発明においては、その増大した設計自由度に
より、広い範囲の設計が可能である。
However, these dimensions are to be designed according to individual applications, and are not limited to the above numerical values. In the present invention, a wide range of design is possible due to the increased design flexibility.

【0088】ここで、図4に係るマイクロマシンスイッ
チの製造工程について図を参照して説明する。図5,6
は、図4に係るマイクロマシンスイッチの製造工程を示
す断面図である。製造工程について順次説明する。
Here, the manufacturing process of the micromachine switch according to FIG. 4 will be described with reference to the drawings. Figures 5 and 6
FIG. 5 is a sectional view showing a manufacturing step of the micromachine switch according to FIG. 4. The manufacturing process will be described sequentially.

【0089】まず、図5(a)に示すように、シリコン
からなる基板11に二酸化シリコン膜からなるパタン1
2を形成し、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMA
H)等のエッチング液を用いて基板11を約6μmほど
エッチングする。ここで、基板11としては(100)
面を主面とするシリコンを用いた場合、エッチング速度
の面方位依存性により、エッチング後は(111)面が
側面に露出した台形となる。
First, as shown in FIG. 5A, a pattern 1 made of a silicon dioxide film is formed on a substrate 11 made of silicon.
2 to form tetramethylammonium hydroxide (TMA
The substrate 11 is etched by about 6 μm using an etching solution such as H). Here, as the substrate 11, (100)
When silicon having a main surface as the main surface is used, the (111) plane has a trapezoidal shape with the side surfaces exposed after etching due to the plane orientation dependence of the etching rate.

【0090】次いで、図5(b)に示すように、新たに
パタン13を基板1上に形成し、このパタン13をマス
クにしてマスクの無い領域にボロンを拡散させ、その
後、ボロンの深い拡散を行うため、例えば1150℃で
10時間ほど熱拡散を実施する。このとき、高濃度のボ
ロンが約10μmの深さまで拡散される。その結果、支
持部材7と上部電極9と補強部材10とが作製される。
Next, as shown in FIG. 5 (b), a new pattern 13 is formed on the substrate 1, boron is diffused into a region without the mask by using the pattern 13 as a mask, and then deep diffusion of boron is performed. For example, thermal diffusion is performed at 1150 ° C. for about 10 hours. At this time, high-concentration boron is diffused to a depth of about 10 μm. As a result, the support member 7, the upper electrode 9, and the reinforcing member 10 are manufactured.

【0091】次いで、図5(c)に示すように、片持ち
アームに対応する領域のパタン13を除去してから、残
ったパタン13をマスクにしてマスクの無い領域にボロ
ンを拡散させる。その結果、支持部材7,片持ちアーム
8および上部電極9からなるスイッチ本体部14ができ
あがる。なお、今回はボロンの浅い拡散を行うため、例
えば1150℃で2時間ほど熱拡散を実施する。このと
き、高濃度のボロンが約2μm深さまで拡散される。
Next, as shown in FIG. 5C, the pattern 13 in the region corresponding to the cantilever arm is removed, and then the remaining pattern 13 is used as a mask to diffuse boron into the region without the mask. As a result, a switch body 14 including the support member 7, the cantilever arm 8, and the upper electrode 9 is completed. In this case, in order to perform shallow diffusion of boron, thermal diffusion is performed at, for example, 1150 ° C. for about 2 hours. At this time, high concentration boron is diffused to a depth of about 2 μm.

【0092】次いで、図5(d)に示すように、上部電
極9から補強部材10にかけて、二酸化シリコン1μm
および窒化膜0.05μmからなる絶縁性部材6を作製
する。
Next, as shown in FIG. 5D, from the upper electrode 9 to the reinforcing member 10, silicon dioxide 1 μm
Then, an insulating member 6 made of a nitride film having a thickness of 0.05 μm is manufactured.

【0093】次いで、図6(e)に示すように、補強部
材10に対向する絶縁性部材6上に金メッキを用いて接
触電極5を作製する。
Next, as shown in FIG. 6E, the contact electrode 5 is formed on the insulating member 6 facing the reinforcing member 10 by using gold plating.

【0094】次いで、図6(f)に示すように、このよ
うにして作製された基板11を、金からなる下部電極4
および金からなる信号線3,3aの形成されたガラス製
の基板1に載置する。この基板1は上述のシリコンプロ
セスとは別個の工程で予め作製しておく。その後、支持
部材7を基板1上に接着する。このとき、シリコンとガ
ラスとの接着には、静電接着技術を利用することができ
る。
Next, as shown in FIG. 6 (f), the substrate 11 thus manufactured was placed on the lower electrode 4 made of gold.
And the signal lines 3 and 3a made of gold. This substrate 1 is prepared in advance in a step separate from the above-described silicon process. After that, the support member 7 is bonded onto the substrate 1. At this time, electrostatic bonding technology can be used for bonding silicon and glass.

【0095】最後に、図6(g)に示すように、基板1
1をエチレンジアミンピロカテコール等のボロン濃度選
択性が大きいエッチング液に投入し、ボロンが拡散され
ていない部分を溶解する。その結果、基板1上にマイク
ロマシンスイッチを作製することができる。
Finally, as shown in FIG.
1 is introduced into an etching solution having a high boron concentration selectivity such as ethylenediamine pyrocatechol, and a portion where boron is not diffused is dissolved. As a result, a micromachine switch can be manufactured on the substrate 1.

【0096】なお、基板1がセラミックあるいはガリウ
ム砒素等で形成されているのであれば、接着剤を用いて
支持部材7とこれらの基板とを接着させることも可能で
ある。もしくは、これら基板の表面にガラスを2〜5μ
m程度スパッタしておくと、静電接着技術を使うことが
可能である。
If the substrate 1 is made of ceramic, gallium arsenide, or the like, the support member 7 can be bonded to these substrates using an adhesive. Alternatively, apply 2 to 5 μm of glass on the surface of these substrates.
If about m is sputtered, it is possible to use electrostatic bonding technology.

【0097】以上のように本実施の形態では、単結晶シ
リコン基板をエッチングすることによって片持ちアーム
7等からなるスイッチ本体部14を作製している。この
ように、本実施の形態は材料として単結晶体を利用する
ことにより、機械特性として最も信頼性のおける構造体
を作製することができるという利点がある。
As described above, in this embodiment, the switch body 14 including the cantilever arm 7 and the like is manufactured by etching the single crystal silicon substrate. As described above, this embodiment has an advantage that a structure with the highest mechanical characteristics can be manufactured by using a single crystal as a material.

【0098】また、片持ちアーム8を単結晶体のみで作
製しているため、従来例のように複数の材料を張り合わ
せた構造に比べ、熱膨張係数に起因する反りが発生する
ことはない。すなわち、片持ちアーム8の基板1の面に
対して直交する方向に沿った熱膨張係数の変化を、基板
面側とその反対面側とで互いに対称とすることにより、
反りの発生を抑制している。
Further, since the cantilever arm 8 is made of only a single crystal, warpage due to a coefficient of thermal expansion does not occur as compared with a structure in which a plurality of materials are bonded as in the conventional example. That is, the change in the coefficient of thermal expansion of the cantilever arm 8 along the direction orthogonal to the surface of the substrate 1 is symmetrical between the substrate surface side and the opposite surface side.
Warpage is suppressed.

【0099】一方、ここに述べた方法以外にも、基板1
上に種々の薄膜を堆積して選択エッチングを利用し、本
発明の構造をもつスイッチを作製することも可能であ
る。例えば、スイッチ本体部14および補強部材10を
単結晶シリコンではなく、アモルファスシリコン、ポリ
シリコンまたは高抵抗の半導体材料(GaAs,鉄をド
ープしたInP等)を使って作製してもよい。また、ス
イッチ本体部14および補強部材10を半導体ではな
く、金やアルミニウム等の金属を使って作製してもよ
い。
On the other hand, besides the method described here, the substrate 1
It is also possible to fabricate a switch having the structure of the present invention by depositing various thin films thereon and using selective etching. For example, the switch body 14 and the reinforcing member 10 may be formed using amorphous silicon, polysilicon, or a high-resistance semiconductor material (such as GaAs or iron-doped InP) instead of single-crystal silicon. Further, the switch body 14 and the reinforcing member 10 may be manufactured using a metal such as gold or aluminum instead of a semiconductor.

【0100】[第3の実施の形態]図7は、本発明の第
3の実施の形態の平面図(a)および断面図(b)を示
す。同図に示すように、図4と同一符号の構成要素は、
同一または同等の構成要素であることを示している。
[Third Embodiment] FIG. 7 shows a plan view (a) and a sectional view (b) of a third embodiment of the present invention. As shown in the figure, the components having the same reference numerals as those in FIG.
Indicates that the components are the same or equivalent.

【0101】本実施の形態では、絶縁性部材6bが上部
電極9の端面から延びている点が、第2の実施の形態と
大きく異なる点である。この絶縁性部材6bは、酸化
膜、窒化膜等の絶縁薄膜によって形成することもできる
が、上部電極9と同一の半導体材料を使って形成するこ
とが可能である。その場合、例えば高抵抗の半導体材料
(GaAs,鉄をドープしたInP等)で絶縁性部材6
bを除く支持部材7,片持ちアーム8および上部電極9
のみに不純物を拡散して抵抗を下げるという方法、また
は、絶縁性部材6bの領域に酸素等のイオンを打ち込ん
で抵抗を高くする方法等を利用することができる。本実
施の形態には、補強部材10を接触電極5に対向する位
置に設けているが、これがない構造も本発明に含まれ
る。
The present embodiment differs from the second embodiment in that the insulating member 6b extends from the end surface of the upper electrode 9. The insulating member 6b can be formed by an insulating thin film such as an oxide film or a nitride film, but can be formed by using the same semiconductor material as the upper electrode 9. In this case, the insulating member 6 is made of, for example, a high-resistance semiconductor material (GaAs, InP doped with iron, or the like).
b, cantilever arm 8 and upper electrode 9 excluding b
A method of lowering the resistance by diffusing impurities only into the impurity, a method of implanting ions such as oxygen into the region of the insulating member 6b to increase the resistance, or the like can be used. In the present embodiment, the reinforcing member 10 is provided at a position facing the contact electrode 5, but a structure without such a member is also included in the present invention.

【0102】また、補強部材10は、低抵抗または高抵
抗の何れであってもよい。また、本実施の形態では、上
部電極9の下側に絶縁性部材6bとは別個に絶縁性部材
6aが設けられている。これは、上部電極9と下部電極
4との間に電圧を印加したとき、互いに接触して短絡が
起こらないようにするためである。この絶縁性部材6a
の厚さは、接触電極5よりも薄くすることが望ましい。
The reinforcing member 10 may have either low resistance or high resistance. In the present embodiment, an insulating member 6a is provided below the upper electrode 9 separately from the insulating member 6b. This is to prevent a short circuit from occurring when the voltage is applied between the upper electrode 9 and the lower electrode 4 due to contact with each other. This insulating member 6a
Is preferably thinner than the contact electrode 5.

【0103】また、絶縁性部材6aは図7(b)のよう
に上部電極9の下面に設けられてもよいし、下部電極4
の上面に設けられていてもよい。または、上部電極9の
下面および下部電極4の上面の両者に設けられていても
よい。また、本実施の形態では、第1の実施の形態のも
のと比べて、絶縁性部材6bが基板1に対して上側に位
置するようになったため、接触電極5と信号線3との隙
間が大きく取れるようになる。このため、オフ時の静電
容量が小さくなり、オフ時の漏れ電流を小さく抑えるこ
とが可能となる。
The insulating member 6a may be provided on the lower surface of the upper electrode 9 as shown in FIG.
May be provided on the upper surface. Alternatively, it may be provided on both the lower surface of the upper electrode 9 and the upper surface of the lower electrode 4. Further, in the present embodiment, the insulating member 6b is positioned above the substrate 1 as compared with the first embodiment, so that the gap between the contact electrode 5 and the signal line 3 is reduced. Be able to get large. For this reason, the off-state capacitance is reduced, and the off-state leakage current can be reduced.

【0104】以上の実施の形態では、基板1の具体例と
してガラス基板をあげて説明した。ガラス基板はガリウ
ムヒ素基板に比べて安価であり、多数のスイッチを集積
化することが要求されるフェーズドアレイアンテナ等の
応用において有望な材料である。しかし、本発明の構造
はこれに限られるものではなく、ガリウムヒ素、シリコ
ン、セラミック、プリント基板等においても有効であ
る。
In the above embodiment, a glass substrate has been described as a specific example of the substrate 1. Glass substrates are cheaper than gallium arsenide substrates and are promising materials for applications such as phased array antennas that require integration of a large number of switches. However, the structure of the present invention is not limited to this, and is also effective for gallium arsenide, silicon, ceramics, printed boards, and the like.

【0105】また、上部電極9に穴を開けることによ
り、上部電極9と下部電極4との間に存在する空気によ
るスクイーズ効果を減少させる手法も本発明に含まれ
る。本発明では、上部電極9および補強部材10によっ
て絶縁性部材6bの強度を補強することが容易である。
このため、内部に複数個の穴を設けたとしても、可動部
全体の剛性は十分に大きく保つことが可能である。さら
に、絶縁性部材6b,接触電極5および補強部材10に
も穴をあけ、空気を通しやすくするとスクイーズ効果を
著しく抑えることが可能である。
The present invention also includes a method of forming a hole in the upper electrode 9 to reduce the squeezing effect due to air existing between the upper electrode 9 and the lower electrode 4. In the present invention, it is easy to reinforce the strength of the insulating member 6b by the upper electrode 9 and the reinforcing member 10.
For this reason, even if a plurality of holes are provided inside, the rigidity of the entire movable portion can be kept sufficiently large. Further, holes are formed in the insulating member 6b, the contact electrode 5, and the reinforcing member 10 so that the air can be easily passed through, so that the squeeze effect can be significantly suppressed.

【0106】[第4の実施の形態]図8は、本発明の第
4の実施の形態を示す平面図である。同図において、図
1における同一符号のものは同一または同等の構成要素
を示す。図8に示すように、本実施の形態は下部電極4
を信号線3のギャップ中に設けたものである。もちろ
ん、下部電極4は信号線3の端部よりも低い位置に設け
られており、片持ちアーム8が下側に湾曲して接触電極
5が信号線3の端部と接触することはあっても、接触電
極5が下部電極4と接触するようなことはない。
[Fourth Embodiment] FIG. 8 is a plan view showing a fourth embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals in FIG. 1 indicate the same or equivalent components. As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the lower electrode 4
Are provided in the gaps of the signal lines 3. Of course, the lower electrode 4 is provided at a position lower than the end of the signal line 3, and the cantilever arm 8 may bend downward and the contact electrode 5 may come into contact with the end of the signal line 3. Also, the contact electrode 5 does not come into contact with the lower electrode 4.

【0107】このように、アームの少しでも先の方に下
部電極4を設けることにより、僅かな静電気力でアーム
を稼働させることができ、ひいては下部電極4に印加す
る電圧値を小さくすることができる。もちろん、このよ
うな構成で高周波信号を扱った場合、信号線3を流れる
信号が下部電極4に漏れ易いといえる。したがって、こ
のような構成では、DCや低周波の信号のみを扱うよう
にするとよい。
As described above, by providing the lower electrode 4 even slightly ahead of the arm, the arm can be operated with a slight electrostatic force, and the voltage value applied to the lower electrode 4 can be reduced. it can. Of course, when a high-frequency signal is handled in such a configuration, it can be said that a signal flowing through the signal line 3 easily leaks to the lower electrode 4. Therefore, in such a configuration, it is preferable to handle only DC or low frequency signals.

【0108】[第5の実施の形態]図9は、本発明の第
5の実施の形態を示す断面図である。同図において、図
1における同一符号のものは同一または同等の構成要素
を示す。図9に示すように、本実施の形態は信号線3を
挟んで2個の支持部材7を基板1上に配設している。し
たがって、上部電極9は各支持部部材7からそれぞれ延
びている片持ちアーム8に接続され、両側で支持した構
造となっている。また、十分な静電気力を発生させるた
め、上部電極9の下には信号線3を挟んで2個所に下部
電極4が配設されている。
[Fifth Embodiment] FIG. 9 is a sectional view showing a fifth embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals in FIG. 1 indicate the same or equivalent components. As shown in FIG. 9, in the present embodiment, two support members 7 are arranged on the substrate 1 with the signal line 3 interposed therebetween. Therefore, the upper electrode 9 is connected to the cantilever arms 8 extending from the support members 7 and supported on both sides. Further, in order to generate a sufficient electrostatic force, the lower electrodes 4 are provided at two places under the upper electrode 9 with the signal line 3 interposed therebetween.

【0109】このように、複数の支持部材7を使って上
部電極9を支持した構成も、本発明に含まれる。また、
支持部材7の個数をさらに増やして2個以上にしてもよ
く、そのような構造も本発明に含まれる。
As described above, a configuration in which the upper electrode 9 is supported using the plurality of support members 7 is also included in the present invention. Also,
The number of support members 7 may be further increased to two or more, and such a structure is also included in the present invention.

【0110】[第6の実施の形態]図10は、本発明の
第6の実施の形態を示す断面図である。同図において、
図1における同一符号のものは同一または同等の構成要
素を示す。図10に示すように、本実施の形態はスイッ
チ本体部14の表面を酸化させるなどし、片持ちアーム
8を、シリコン層8aとそれを両側から挟む酸化シリコ
ン層8bとかなる構造にしたものである。このように、
両側の酸化シリコン層8bの厚さを等しくしてやれば、
基板1側とその反対側の熱膨張係数は対称となるため、
高温処理を行っても片持ちアーム8の反りは抑制され
る。
[Sixth Embodiment] FIG. 10 is a sectional view showing a sixth embodiment of the present invention. In the figure,
1 indicate the same or equivalent components. As shown in FIG. 10, in the present embodiment, the surface of the switch body 14 is oxidized to form the cantilever arm 8 into a silicon layer 8a and a silicon oxide layer 8b sandwiching the silicon layer 8a from both sides. is there. in this way,
If the silicon oxide layers 8b on both sides are made equal in thickness,
Since the thermal expansion coefficients of the substrate 1 and the opposite side are symmetric,
Even if the high-temperature processing is performed, the warpage of the cantilever arm 8 is suppressed.

【0111】[第7の実施の形態]図11は、本発明の
第7の実施の形態を示す断面図である。同図において、
図10における同一符号のものは同一または同等の構成
要素を示す。図11に示すように、本実施の形態は片持
ちアーム8を2種以上の材料からなる薄膜を交互に積層
した超格子構造を有するものである。第6の実施の形態
同様に、本実施の形態においても、基板1側の熱膨張係
数とその反対側の熱膨張係数とを対称にすることができ
るため、温度変化による片持ちアーム8のそりを抑制す
ることができる。
[Seventh Embodiment] FIG. 11 is a sectional view showing a seventh embodiment of the present invention. In the figure,
The same reference numerals in FIG. 10 indicate the same or equivalent components. As shown in FIG. 11, the present embodiment has a superlattice structure in which cantilever arms 8 are alternately stacked with thin films made of two or more materials. As in the sixth embodiment, also in the present embodiment, since the thermal expansion coefficient on the substrate 1 side and the thermal expansion coefficient on the opposite side can be made symmetric, the cantilever arm 8 warps due to a temperature change. Can be suppressed.

【0112】[第8の実施の形態]第1〜7の実施の形
態に係るマイクロマシンスイッチを、フェーズドアレイ
アンテナに適用した例について説明する。以下に示すよ
うに、上述のマイクロマシンスイッチは、DC〜高周波
信号まで幅広く適用することができ、特にフェーズドア
レイアンテナ装置に適用すると効果的である。
[Eighth Embodiment] An example in which the micromachine switch according to the first to seventh embodiments is applied to a phased array antenna will be described. As described below, the above-described micromachine switch can be widely applied to DC to high-frequency signals, and is particularly effective when applied to a phased array antenna device.

【0113】図12は、特願平10−176367号に
開示されたフェーズドアレイアンテナ装置を示すブロッ
ク図である。同図に示すように、フェーズドアレイアン
テナ装置は、M個(Mは2以上の自然数)のアンテナ2
3を有し、アンテナ23は移相回路24に接続されてい
る。この移相回路24は、データ分配回路24aと、こ
のデータ分配回路24aに接続されたM個のデータラッ
チ回路24bと、このデータラッチ回路24b接続され
た移相器24cとによって構成されている。
FIG. 12 is a block diagram showing a phased array antenna device disclosed in Japanese Patent Application No. 10-176367. As shown in the figure, the phased array antenna device has M antennas (M is a natural number of 2 or more).
3 and the antenna 23 is connected to the phase shift circuit 24. The phase shift circuit 24 includes a data distribution circuit 24a, M data latch circuits 24b connected to the data distribution circuit 24a, and a phase shifter 24c connected to the data latch circuit 24b.

【0114】したがって、各アンテナ23はNビット
(Nは自然数)の移相器24cにそれぞれ接続され、各
移相器24cは分配合成器22を介して給電部21に接
続されている。
Therefore, each antenna 23 is connected to an N-bit (N is a natural number) phase shifter 24 c, and each phase shifter 24 c is connected to the feeder 21 via the distributor / combiner 22.

【0115】また、データ分配回路24aは、制御装置
20に接続されている。なお、データ分配回路24aお
よびデータラッチ回路24bは、基板上に薄膜トランジ
スタ回路(TFT回路)で実現されている。
The data distribution circuit 24a is connected to the control device 20. Note that the data distribution circuit 24a and the data latch circuit 24b are realized by a thin film transistor circuit (TFT circuit) on a substrate.

【0116】また、移相器24cは、各ビット毎に上述
のマイクロマシンスイッチを備えており、各データラッ
チ回路24bは各移相器24cのマイクロマシンスイッ
チに接続されている。このように、同図に示されたフェ
ーズドアレイアンテナ装置では、従来外付けICだった
移相器の駆動回路をTFT回路で構成し、移相器24c
等と同一層に形成している。
The phase shifter 24c has the above-described micromachine switch for each bit, and each data latch circuit 24b is connected to the micromachine switch of each phase shifter 24c. As described above, in the phased array antenna device shown in the figure, the driving circuit of the phase shifter, which has conventionally been an external IC, is constituted by the TFT circuit, and the phase shifter 24c
Etc. are formed in the same layer.

【0117】次に、図12に示されたフェーズドアレイ
アンテナ装置の動作について説明する。制御装置20
は、予め設定されているアンテナ23の位置と使用する
周波数とに基づいて、放射ビームを所望の方向に向ける
のに最適な移相量をNビットの精度で計算し、その結果
を制御信号としてデータ分配回路24aに出力する。デ
ータ分配回路24aは、各データラッチ回路24bに制
御信号を分配する。
Next, the operation of the phased array antenna device shown in FIG. 12 will be described. Control device 20
Calculates a phase shift amount optimal for directing a radiation beam in a desired direction with N-bit accuracy based on a preset position of the antenna 23 and a frequency to be used, and uses the result as a control signal. Output to the data distribution circuit 24a. The data distribution circuit 24a distributes a control signal to each data latch circuit 24b.

【0118】アンテナ23における電波の放射方向は、
全てのアンテナ23について一斉に切り換えられる。そ
の際、各データラッチ回路24bは、ビーム方向を切り
換えるためのタイミング信号に同期して、保持データを
入力データである制御信号に書き換え、保持データ(制
御信号)に基づき、移相器24cが必要とするビットの
マイクロマシンスイッチに対して駆動電圧を一斉に印加
する。
The radiation direction of the radio wave from the antenna 23 is
All antennas 23 can be switched simultaneously. At this time, each data latch circuit 24b rewrites the held data into a control signal as input data in synchronization with a timing signal for switching the beam direction, and requires a phase shifter 24c based on the held data (control signal). Drive voltage is simultaneously applied to the micromachine switch of the bit to be set.

【0119】マイクロマシンスイッチに駆動電圧が印加
されると、マイクロマシンスイッチは回路を閉じて、そ
のマイクロマシンスイッチが含まれるビットをオン状態
にする。そして、移相器24cのどのビットがオン状態
になるかで、その移相器24cの移相量が設定される。
When a drive voltage is applied to a micromachine switch, the micromachine switch closes a circuit and turns on a bit including the micromachine switch. The phase shift amount of the phase shifter 24c is set depending on which bit of the phase shifter 24c is turned on.

【0120】各移相器24cは、このようにして設定さ
れた移相量だけ高周波信号の位相を変え、各アンテナ2
3に給電する。そして、各アンテナ23は、給電位相に
応じた位相の放射をし、その放射が等位相面が生成する
ことにより、この等位相面と垂直な方向に放射ビームを
形成する。
Each phase shifter 24c changes the phase of the high-frequency signal by the phase shift amount set in this way,
3 is fed. Each of the antennas 23 emits radiation having a phase corresponding to the feeding phase, and the radiation forms an equiphase plane, thereby forming a radiation beam in a direction perpendicular to the equiphase plane.

【0121】次に、図12に係るフェーズドアレイアン
テナ装置の詳細な構造について説明する。図13は、フ
ェーズドアレイアンテナ装置を示す分解斜視図である。
同図に示されるように、全体構成は多層構造となってい
る。すなわち、分配合成層L1と、誘電体層L2と、給
電用スロット層L3と、誘電体層L4と、放射素子と移
相器とTFT回路とからなる層(以下、移相回路層とい
う)L5と、誘電体層L6と、無給電素子層L7とがそ
れぞれ密着して張り合わされている。
Next, a detailed structure of the phased array antenna device according to FIG. 12 will be described. FIG. 13 is an exploded perspective view showing the phased array antenna device.
As shown in the figure, the overall configuration is a multilayer structure. That is, the distribution / combination layer L1, the dielectric layer L2, the feeding slot layer L3, the dielectric layer L4, a layer (hereinafter, referred to as a phase shift circuit layer) L5 including a radiating element, a phase shifter, and a TFT circuit. And the dielectric layer L6 and the parasitic element layer L7 are adhered to each other in close contact.

【0122】各層は、フォトリソグラフィおよびエッチ
ング技術、および、接着技術等を利用して多層化されて
いる。例えば、無給電素子層L7および移相回路層L5
は、誘電体層L6の各面に形成された金属膜に対して、
フォトリソグラフィおよびエッチング技術を施して形成
される。給電用スロット層L3は、誘電体層L4の片面
に形成された金属膜に対して、フォトリソグラフィおよ
びエッチング技術を施すことによって形成される。
Each layer is multi-layered using photolithography and etching technology, bonding technology and the like. For example, the parasitic element layer L7 and the phase shift circuit layer L5
Is for the metal film formed on each surface of the dielectric layer L6.
It is formed by performing photolithography and etching techniques. The power supply slot layer L3 is formed by applying photolithography and etching techniques to a metal film formed on one surface of the dielectric layer L4.

【0123】さて、無給電素子層L7には、複数の無給
電素子32が形成されている。この無給電素子32は、
アンテナの帯域を広げるために用いられ、誘電体層L6
を介して移相回路層L5の放射素子と電磁結合されてい
る。また、誘電体層L6には、比誘電率が2〜10程度
の誘電体が用いられる。例えば、ガラスを用いれば製造
コストを低減させることができ、誘電体層のうちの少な
くとも一層にガラスを用いるのが望ましい。なお、製造
コストの問題を無視すれば、誘電体層L6に比誘電率の
高いアルミナや比誘電率の低い発泡材等の誘電体を使用
してもよい。
A plurality of parasitic elements 32 are formed in the parasitic element layer L7. This parasitic element 32
The dielectric layer L6 is used to extend the band of the antenna.
Through the radiating element of the phase shift circuit layer L5. Further, a dielectric having a relative dielectric constant of about 2 to 10 is used for the dielectric layer L6. For example, if glass is used, the manufacturing cost can be reduced, and it is desirable to use glass for at least one of the dielectric layers. If the problem of the manufacturing cost is ignored, a dielectric such as alumina having a high relative dielectric constant or a foam material having a low relative dielectric constant may be used for the dielectric layer L6.

【0124】次いで、移相回路層L5には、図12に示
されたアンテナ23の一部と、移相回路24と、アンテ
ナ23に給電するためのストリップライン等が形成され
ている。
Next, in the phase shift circuit layer L5, a part of the antenna 23 shown in FIG. 12, a phase shift circuit 24, a strip line for feeding power to the antenna 23, and the like are formed.

【0125】次いで、誘電体層L4は、アルミナ等の比
誘電率が3〜12程度の誘電体で形成されている。次い
で、給電用スロット層L3は、導電性を有する金属によ
って形成され、給電用結合手段である給電用スロット3
0が複数形成されている。なお、給電用スロット層30
は、誘電体層L4に適宜設けられたスルーホールを介し
て移相回路層L5と接続され、移相回路層L5の接地と
して機能する。
Next, the dielectric layer L4 is formed of a dielectric having a relative dielectric constant of about 3 to 12, such as alumina. Next, the power supply slot layer L3 is formed of a conductive metal, and serves as a power supply coupling means.
A plurality of 0s are formed. The power supply slot layer 30
Is connected to the phase shift circuit layer L5 through a through hole appropriately provided in the dielectric layer L4, and functions as a ground for the phase shift circuit layer L5.

【0126】次いで、分配合成層L1には、複数の分配
合成器22が形成されている。分配合成器22は、給電
用スロット層L3に設けられた給電用スロット30を介
して移相回路層L5と電磁的に結合されている。1個の
分配合成器22と1個の給電用スロット30とは、1個
の給電ユニットを構成し、各ユニットはマトリックス状
に配置されている。ただし、マトリックス状に配置され
ていないものも本発明に含まれる。
Next, in the distribution / combination layer L1, a plurality of distribution / combination units 22 are formed. The distributor / synthesizer 22 is electromagnetically coupled to the phase shift circuit layer L5 via a power supply slot 30 provided in the power supply slot layer L3. One distributor / combiner 22 and one feed slot 30 constitute one feed unit, and the units are arranged in a matrix. However, those not arranged in a matrix are also included in the present invention.

【0127】なお、放射素子32は、マトリックス状に
配置されていてもよいし、単に2次元的に配列されてい
るだけでもよい。あるいは一方向に整列配置されていて
もよい。また、図13では分配合成器22と移相回路層
L5とが、給電用スロット層L3を介して電磁的に結合
されているが、分配合成器22と移相回路層L5とが給
電ピン等の他の給電用結合手段で接続されている場合に
おいては、同一面に形成されていてもよい。
The radiating elements 32 may be arranged in a matrix or simply arranged two-dimensionally. Alternatively, they may be arranged in one direction. In FIG. 13, the distributor / synthesizer 22 and the phase-shift circuit layer L5 are electromagnetically coupled via the power supply slot layer L3. When they are connected by another power supply coupling means, they may be formed on the same surface.

【0128】次に、図13に示された移相回路層L5に
ついて詳細に説明する。図14は、移相回路層L5の1
ユニットを示す平面図である。同図に示すようにガラス
基板等の誘電体層L6には、放射素子41、移相器群4
0およびデータラッチ回路46が形成されている。ただ
し、データラッチ回路46は移相器40a〜40dの各
ビット毎に設けられている。
Next, the phase shift circuit layer L5 shown in FIG. 13 will be described in detail. FIG. 14 shows one of the phase shift circuit layers L5.
It is a top view showing a unit. As shown in the figure, a radiating element 41 and a phase shifter group 4 are provided on a dielectric layer L6 such as a glass substrate.
0 and a data latch circuit 46 are formed. However, the data latch circuit 46 is provided for each bit of the phase shifters 40a to 40d.

【0129】また、ストリップライン42は、放射素子
41から移相器群40を介して、図13に示された給電
用スロット30に対応する位置まで配設されている。そ
して、放射素子41としては、例えばパッチアンテナ、
プリンテッドダイポール、スロットアンテナ、アパーチ
ャ素子等が使用される。ストリップライン42として
は、マイクロストリップ線路、トリプレート線路、コプ
レーナ線路、スロット線路等の分布定数線路が使用され
る。
The strip line 42 is provided from the radiating element 41 via the phase shifter group 40 to a position corresponding to the power supply slot 30 shown in FIG. And as the radiating element 41, for example, a patch antenna,
A printed dipole, a slot antenna, an aperture element, and the like are used. As the strip line 42, a distributed constant line such as a microstrip line, a triplate line, a coplanar line, and a slot line is used.

【0130】また、図14に示す移相器群40は、全体
で4ビットの移相器を構成しており、すなわち4個の移
相器40a,40b,40cおよび40dによって構成
されている。各移相器40a〜40dは、それぞれ給電
する位相を22.5゜,45゜,90゜,180゜だけ
変化させることができ、ストリップラインとマイクロマ
シンスイッチとで構成されている。
The phase shifter group 40 shown in FIG. 14 constitutes a 4-bit phase shifter as a whole, that is, is constituted by four phase shifters 40a, 40b, 40c and 40d. Each of the phase shifters 40a to 40d can change the power supply phase by 22.5 °, 45 °, 90 °, and 180 °, respectively, and includes a strip line and a micromachine switch.

【0131】ここで、移相器40a〜40cは、ストリ
ップライン42と接地43との間に接続された2個のス
トリップライン44と、ストリップライン44の途中に
接続されたマイクロマシンスイッチ45とで構成されて
いる。これらの移相器は、ローデッドライン形移相器を
構成している。
Here, each of the phase shifters 40a to 40c includes two strip lines 44 connected between the strip line 42 and the ground 43, and a micromachine switch 45 connected in the middle of the strip line 44. Have been. These phase shifters constitute a loaded line type phase shifter.

【0132】一方、移相器40dでは、ストリップライ
ン42の途中に接続されたマイクロマシンスイッチ45
aと、コの字型のストリップライン44aと、ストリッ
プライン44aと接地43との間に接続されたマイクロ
マシンスイッチ45aとで構成されている。この移相器
は、スイッチドライン形移相器を構成している。
On the other hand, in the phase shifter 40d, the micromachine switch 45 connected in the middle of the strip line 42
a, a U-shaped strip line 44a, and a micromachine switch 45a connected between the strip line 44a and the ground 43. This phase shifter constitutes a switched line type phase shifter.

【0133】一般に、移相量が小さい場合にはローデッ
ドライン形の方が良い特性が得られ、移相量が大きい場
合にはスイッチドライン形の方が良い特性が得られる。
そのため、22.5゜,45゜,90゜の移相器として
ローデッドライン形を用い、180゜の移相器としてス
イッチドライン形を用いている。もちろん、移相器40
a〜40cに、スイッチドライン形を用いることも可能
である。
In general, when the amount of phase shift is small, the characteristics of the loaded line type are better, and when the amount of phase shift is large, the characteristics of the switched line type are better.
Therefore, the loaded line type is used as the 22.5 °, 45 °, and 90 ° phase shifters, and the switched line type is used as the 180 ° phase shifter. Of course, the phase shifter 40
It is also possible to use a switched line type for a to 40c.

【0134】各移相器40a〜40dに含まれる2個の
マイクロマシンスイッチ(45または45a)は、その
近傍に配設されたデータラッチ回路46に接続され、デ
ータラッチ回路46が出力する駆動電圧によって同時に
動作する。このように、ストリップライン42に流れる
高周波信号は、移相器群40の働きにより、その給電位
相が変化させられる。
The two micromachine switches (45 or 45a) included in each of the phase shifters 40a to 40d are connected to a data latch circuit 46 disposed in the vicinity thereof, and are driven by a drive voltage output from the data latch circuit 46. Works at the same time. As described above, the power supply phase of the high-frequency signal flowing through the strip line 42 is changed by the operation of the phase shifter group 40.

【0135】なお、データラッチ回路46を、各マイク
ロマシンスイッチの近傍に配置する代わりに、複数のデ
ータラッチ回路を一カ所にまとめて配置し、そこから配
線を延ばして各マイクロマシンスイッチを駆動するよう
にしてもよい。また、1個のデータラッチ回路を複数の
異なるユニットのマイクロマシンスイッチに接続しても
よい。
Note that, instead of arranging the data latch circuit 46 near each micromachine switch, a plurality of data latch circuits are arranged at one place, and wiring is extended therefrom to drive each micromachine switch. You may. Further, one data latch circuit may be connected to a plurality of different units of micromachine switches.

【0136】図15は、ローデッドライン形の移相器に
用いられたマイクロマシンスイッチ45周辺を拡大した
平面図である。同図に示すように、2個のマイクロマシ
ンスイッチ45は、2個のストリップライン44に対し
て左右対称となるように配設されている。また、これら
マイクロマシンスイッチ45は、図示しない1個のデー
タラッチ回路に接続され、データラッチ回路から同時に
駆動電圧(外部電圧)が供給される。もちろん、このマ
イクロマシンスイッチ45としては、第1〜7の実施の
形態で述べたものを使用することができる。
FIG. 15 is an enlarged plan view of the periphery of the micromachine switch 45 used in the loaded line type phase shifter. As shown in the figure, the two micromachine switches 45 are arranged symmetrically with respect to the two strip lines 44. These micromachine switches 45 are connected to one data latch circuit (not shown), and a driving voltage (external voltage) is simultaneously supplied from the data latch circuit. Of course, as the micromachine switch 45, those described in the first to seventh embodiments can be used.

【0137】[0137]

【発明の効果】以上説明したとおり本発明は、機械的剛
性の小さな梁部材の基板面側における熱膨張係数の変化
とその反対面側における熱膨張係数の変化とが互いに対
称となっている。このため、従来例のように異種材料間
に生じる歪みによって起こる反りが著しく緩和される。
ちなみに、試作したスイッチを測定してみたところ、片
当たり等で生じる接触抵抗のばらつきが小さくなり、特
性のそろったスイッチを多量に作製することができるよ
うになった。
As described above, according to the present invention, the change in the thermal expansion coefficient on the substrate surface side of the beam member having a small mechanical rigidity and the change in the thermal expansion coefficient on the opposite surface side are symmetrical to each other. For this reason, the warpage caused by the strain generated between different materials as in the conventional example is remarkably reduced.
By the way, when a switch manufactured as a trial was measured, a variation in contact resistance caused by one-sided contact and the like was reduced, and a large number of switches having uniform characteristics could be manufactured.

【0138】また、スイッチの周囲温度が変化してもス
イッチ動作の変化が著しく小さいことも判明した。
It was also found that the change in switch operation was extremely small even when the ambient temperature of the switch changed.

【0139】また、支持部材、梁部材および上部電極
を、同一の材料で作製することにより、製造プロセスを
簡略化することができる。
Further, by manufacturing the support member, the beam member, and the upper electrode with the same material, the manufacturing process can be simplified.

【0140】また、高温プロセスを利用できることか
ら、梁部材等を構成する材料の選択が広がり、種々の導
体および半導体を利用することができるようになり、材
料選択の自由度が増大する。特に、高温で作製された絶
縁体膜は、耐圧特性にすぐれており、デバイスの電気特
性に貢献するといえる。
Further, since the high-temperature process can be used, the selection of the material constituting the beam member and the like is widened, various conductors and semiconductors can be used, and the degree of freedom in selecting the material is increased. In particular, an insulator film manufactured at a high temperature has excellent withstand voltage characteristics and can be said to contribute to the electrical characteristics of a device.

【0141】さらに、厚さ方向の自由度が増大したた
め、アームの幅を減少することができ、スイッチの寸法
を小さくすることが可能となった。
Further, since the degree of freedom in the thickness direction is increased, the width of the arm can be reduced, and the size of the switch can be reduced.

【0142】以上の優れた効果により、本発明のマイク
ロマシンスイッチは、個々ばらばらにして使用する単純
なスイッチ応用に留まらず、大面積の基板上に数万個の
オーダで集積化することが要求されるフェーズドアレイ
アンテナへの適用を可能とする。
Due to the excellent effects described above, the micromachine switch of the present invention is required to be integrated not only in a simple switch application which is used individually but in an order of tens of thousands on a large-area substrate. To a phased array antenna.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1の実施の形態を示す平面図
(a)およびそのA−A’線断面図(b)である。
FIG. 1A is a plan view showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view taken along line AA ′ of FIG.

【図2】 図1に係るマイクロマシンスイッチの製造工
程を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing process of the micromachine switch according to FIG. 1;

【図3】 図2の続きの製造工程を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing step continued from FIG. 2;

【図4】 本発明の第2の実施の形態を示す平面図
(a)およびそのB−B’線断面図(b)である。
FIG. 4A is a plan view showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a sectional view taken along line BB ′ of FIG.

【図5】 図4に係るマイクロマシンスイッチの製造工
程を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a manufacturing step of the micromachine switch according to FIG. 4;

【図6】 図5の続きの製造工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing step continued from FIG. 5;

【図7】 本発明の第3の実施の形態を示す平面図
(a)およびそのC−C’線断面図(b)である。
FIG. 7A is a plan view showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a sectional view taken along line CC ′ of FIG.

【図8】 本発明の第4の実施の形態を示す平面図であ
る。
FIG. 8 is a plan view showing a fourth embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の第5の実施の形態を示す断面図であ
る。
FIG. 9 is a sectional view showing a fifth embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の第6の実施の形態を示す断面図で
ある。
FIG. 10 is a sectional view showing a sixth embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の第7の実施の形態を示す断面図で
ある。
FIG. 11 is a sectional view showing a seventh embodiment of the present invention.

【図12】 フェーズドアレイアンテナ装置(本発明の
第8の実施の形態)を示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing a phased array antenna device (eighth embodiment of the present invention).

【図13】 図12に係るフェーズドアレイアンテナ装
置の詳細な構成を示す分解斜視図である。
13 is an exploded perspective view showing a detailed configuration of the phased array antenna device according to FIG.

【図14】 図13に係る移相回路を示す平面図であ
る。
FIG. 14 is a plan view showing the phase shift circuit according to FIG.

【図15】 図14に係るマイクロマシンスイッチの周
辺を示す平面図である。
FIG. 15 is a plan view showing the periphery of the micromachine switch according to FIG. 14;

【図16】 従来例を示す平面図(a)およびそのD−
D’線断面図(b)である。
FIG. 16 (a) is a plan view showing a conventional example, and FIG.
It is a sectional view taken on the line D '(b).

【符号の説明】 1…基板、2…アース板、3,3a…信号線、4…下部
電極、5…接触電極、6,6b…絶縁性部材、6a…絶
縁体膜、7…支持部材、8…片持ちアーム、8a…シリ
コン層、8b…酸化シリコン層、9…上部電極、10…
補強部材、11…基板、12,13…パタン、14…ス
イッチ本体部、20…制御装置、21…給電部、22…
分配合成器、23…アンテナ、24…移相回路、24a
…データ分配回路、24b…データラッチ回路、24c
…移相器、30…給電用スロット、31…移相回路、3
2…無給電素子、40…移相器群、40a,40b,4
0c,40d…移相器、41…放射素子、42…ストリ
ップライン、43…接地、44,44a…ストリップラ
イン、45,45a…マイクロマシンスイッチ、46…
データラッチ回路、L1…分配合成層、L2,L4,L
6…誘電体層、L3…給電用スロット層、L5…移相回
路層、L7…無給電素子層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... substrate, 2 ... ground plate, 3, 3a ... signal line, 4 ... lower electrode, 5 ... contact electrode, 6, 6b ... insulating member, 6a ... insulator film, 7 ... support member, 8: cantilever arm, 8a: silicon layer, 8b: silicon oxide layer, 9: upper electrode, 10 ...
Reinforcing member, 11 ... substrate, 12, 13 ... pattern, 14 ... switch body, 20 ... control device, 21 ... power supply, 22 ...
Distributor / combiner, 23 ... antenna, 24 ... phase shift circuit, 24a
... data distribution circuit, 24b ... data latch circuit, 24c
... Phase shifter, 30 ... Power supply slot, 31 ... Phase shift circuit, 3
2 ... parasitic element, 40 ... phase shifter group, 40a, 40b, 4
0c, 40d: phase shifter, 41: radiating element, 42: strip line, 43: ground, 44, 44a: strip line, 45, 45a: micro machine switch, 46:
Data latch circuit, L1... Distribution synthesizing layer, L2, L4, L
6: dielectric layer, L3: feeding slot layer, L5: phase shift circuit layer, L7: parasitic element layer.

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成13年1月22日(2001.1.2
2)
[Submission date] January 22, 2001 (2001.1.2)
2)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0024[Correction target item name] 0024

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係るマイクロマシンスイッチは、基
板上に設けられた第1の信号線と、前記基板上に設けら
れかつ前記第1の信号線の端部から所定のギャップを隔
てて端部が設けられた第2の信号線との間の導通/非導
通を制御するマイクロマシンスイッチにおいて、前記基
板上に前記ギャップと近接して設けられた導電性を有す
る支持部材と、前記基板上で前記ギャップと前記支持部
材との間に設けられた下部電極と、前記支持部材に前記
基板と平行して設けられた導電性および可撓性を有する
片持ちアームと、この片持ちアームにより前記下部電極
と対向して支持され、前記下部電極への電圧印加に応じ
て下部電極側への引力が働く上部電極と、この上部電極
に前記基板と平行して設けられた絶縁性部材と、この絶
縁性部材により前記ギャップ上方に支持され、前記上部
電極に対する前記引力に応じて前記第1および第2の信
号線と接触することにより前記第1および第2の信号線
の間を導通させる接触電極とを備え、前記片持ちアーム
として、前記基板と直交する厚み方向に沿って対称とな
る熱膨張係数を有するものを用いたものである。
In order to achieve such an object, a micromachine switch according to the present invention comprises:
A first signal line provided on the board, and a first signal line provided on the substrate.
And a predetermined gap from the end of the first signal line.
Conduction / non-conduction with a second signal line having an end
A micromachine switch for controlling communication,
Having conductivity provided on the plate in close proximity to the gap
A support member, and the gap and the support portion on the substrate.
A lower electrode provided between the support member and the support member;
Conductive and flexible provided parallel to the substrate
A cantilever arm and the lower electrode
Supported in response to a voltage applied to the lower electrode.
And an upper electrode that exerts an attractive force on the lower electrode side.
An insulating member provided in parallel with the substrate,
The upper part is supported above the gap by an edge member.
The first and second signals are responsive to the attraction to an electrode.
And the first and second signal lines by contacting the
A contact electrode that conducts between the cantilever arms;
As symmetric along the thickness direction orthogonal to the substrate.
The one having the following thermal expansion coefficient is used.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0025[Correction target item name] 0025

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0025】また、前記絶縁性部材の下側に設けられた
前記接触電極と対向して、前記絶縁性部材の上側に設け
られた補強部材をさらに備えるものである。
[0025] Also, provided below the insulating member.
Provided above the insulating member, facing the contact electrode
And a reinforcing member provided.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0026[Correction target item name] 0026

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0026】また、前記絶縁性部材を、その一端が前記
上部電極の下面に接続したものである。また、前記絶縁
性部材を、その一端が前記上部電極の端面に接続したも
のである。また、前記上部電極の下面または前記下部電
極の上面に、その上部電極と下部電極との間の短絡を防
止する短絡防止用絶縁性部材が設けたものである。ま
た、前記短絡防止用絶縁性部材の厚さを、前記接触電極
よりも薄くしたものである。
[0026] The insulating member may be provided at one end.
It is connected to the lower surface of the upper electrode. Also, the insulation
One end of which is connected to the end surface of the upper electrode.
It is. Further, the lower electrode or the lower electrode of the upper electrode may be used.
The top of the pole prevents short circuits between its upper and lower electrodes.
This is provided with a short-circuit prevention insulating member that stops. Ma
In addition, the thickness of the short-circuit prevention insulating member
It is thinner than that.

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0027[Correction target item name] 0027

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0027】また、前記下部電極を、前記基板上の前記
ギャップ内で前記第1および第2の信号線より低い位置
に設け、前記上部電極を、前記片持ちアームにより前記
下部電極と対向するように延在して設けたものである。
また、前記接触電極と対向して前記上部電極の上側に設
けられた補強部材をさらに備えるものである。また、前
記支持部材で、2つ以上の片持ちアームを介して前記上
部電極を支持するようにしたものである。また、前記片
持ちアームを、前記基板と直交する厚み方向に沿った熱
膨張係数が対称となるように配置された2種類以上の材
料から構成したものである。
Further , the lower electrode is provided on the substrate,
Position lower than the first and second signal lines in the gap
And the upper electrode is provided by the cantilever arm.
It is provided to extend so as to face the lower electrode.
Further, it is provided above the upper electrode so as to face the contact electrode.
It further includes a reinforcing member that is eclipsed. Also before
The support member is connected to the support member via two or more cantilever arms.
It supports the internal electrodes. In addition, the piece
The holding arm is heated along a thickness direction orthogonal to the substrate.
Two or more types of materials arranged so that their expansion coefficients are symmetric
It is composed of fees.

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0028[Correction target item name] 0028

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0028】また、前記片持ちアームにおける前記基板
と対向する面と、前記片持ちアームが接続されている前
記支持部材の側面と、のなす角が鈍角となるようにした
ものである。また、前記支持部材を、前記片持ちアーム
との接続部分において、前記片持ちアームの前記基板と
反対側の面よりも高い位置まで突出させたものである。
また、前記片持ちアームにおける前記基板と反対側の面
と、この反対側の面よりも高く突出した前記支持部材の
表面と、のなす角が鈍角となるようにしたものである。
前記片持ちアームにおける前記基板と対向する面と、こ
の片持ちアームが接続されている前記支持部材の側面
と、のなす角が鈍角となるようにしたものである。
The substrate in the cantilever arm
And before the cantilever arm is connected
The angle between the side surface of the support member and the support member is obtuse.
Things. Further, the support member may be provided with the cantilever arm.
At the connection portion with the substrate of the cantilever arm
It protrudes to a position higher than the opposite surface.
Also, a surface of the cantilever arm on a side opposite to the substrate.
And the support member projecting higher than the opposite surface.
The angle between the surface and the surface is an obtuse angle.
A surface of the cantilever arm facing the substrate,
Side of the support member to which the cantilever arm is connected
And the angle between them is an obtuse angle.

【手続補正7】[Procedure amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0029[Correction target item name] 0029

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0029】また、前記接触電極を、前記第1および第
2の信号線と容量接続可能な絶縁体膜によって覆ったも
のである。前記支持部材と前記片持ちアームとを、同一
の導電性部材からなる一体構造としたものである。前記
支持部材と前記片持ちアームと前記上部電極とを、同一
の導電性部材からなる一体構造としたものである。
Further , the contact electrode is connected to the first and second contact electrodes.
2 covered with an insulator film that can be connected to the signal line and the capacitor.
It is. The support member and the cantilever arm are the same
And an integral structure made of the conductive member described above. Said
The support member, the cantilever arm, and the upper electrode are the same.
And an integral structure made of the conductive member described above.

【手続補正8】[Procedure amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0030[Correction target item name] 0030

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0030】また、前記導電性部材が、半導体材料より
なるものである。また、前記半導体材料が、単結晶の半
導体からなるものである。また、前記半導体材料が、ア
モルファス半導体または多結晶半導体からなるものであ
る。
Further , the conductive member is made of a semiconductor material.
It becomes. Further, the semiconductor material may be a single crystal half-crystal.
It is made of a conductor. Further, the semiconductor material is
Consisting of morphous semiconductor or polycrystalline semiconductor
You.

【手続補正9】[Procedure amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0031[Correction target item name] 0031

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0031】また、前記基板として、ガラス基板または
セラミック基板を用いたものである。また、前記基板と
して、ガリウムヒ素基板を用いたものである。また、前
記マイクロマシンスイッチが、フェーズドアレイアンテ
ナ装置に使用されるものである。また、前記支持部材を
複数備え、これら複数の支持部材に接続される片持ちア
ームが前記上部電極を支持するようにしたものである。
Further , as the substrate, a glass substrate or
This uses a ceramic substrate. Also, the substrate and
Then, a gallium arsenide substrate is used. Also before
The micromachine switch is a phased array antenna.
This is used for the device. Further, the support member is
A plurality of cantilever arms connected to the plurality of support members.
The arm supports the upper electrode.

【手続補正10】[Procedure amendment 10]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0032[Correction target item name] 0032

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0032】また、本発明に係るマイクロマシンスイッ
チの製造方法は、基板上に設けられた第1の信号線と、
前記基板上に設けられかつ前記第1の信号線の端部から
所定のギャップを隔てて端部の設けられた第2の信号線
との間の導通/非導通を制御するマイクロマシンスイッ
チの製造方法において、前記基板上に下部電極を形成す
る工程と、所定の高さを有する支持部材とこの支持部材
に設けられた可撓性の片持ちアームとこの片持ちアーム
に絶縁性部材を介して設けられた接触電極とからなる部
材とを、前記接触電極が前記ギャップと対向するととも
に前記第1および第2の信号線と離間した状態で、前記
基板上に接着する工程とを有し、前記片持ちアームは、
前記支持部材との接続部分から前記下部電極と対向する
位置にかけて導電性を有することにより上部電極として
機能し、かつ少なくとも前記支持部材との接続部分から
前記下部電極と対向する位置までの間で、前記基板と直
交する厚み方向に沿って熱膨張係数が対称となるように
構成したものである。
Further, according to the method of manufacturing a micromachine switch according to the present invention, a first signal line provided on a substrate;
Provided on the substrate and from an end of the first signal line
A second signal line provided at an end with a predetermined gap
Micromachine switch that controls conduction / non-conduction between
Forming a lower electrode on the substrate.
Step, a supporting member having a predetermined height, and the supporting member
Flexible cantilever arm provided on the vehicle and this cantilever arm
Consisting of a contact electrode provided on an insulating member
The contact electrode is opposed to the gap.
At a distance from the first and second signal lines,
Adhering on a substrate, wherein the cantilever arm comprises:
Facing the lower electrode from the connection part with the support member
As a top electrode by having conductivity over the position
Function, and at least from the connection with the support member
Directly in contact with the substrate until the position facing the lower electrode
So that the coefficient of thermal expansion is symmetrical along the intersecting thickness direction
It is composed.

【手続補正11】[Procedure amendment 11]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0034[Correction target item name] 0034

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0034】このように構成することにより本発明は、
片持ちアームの基板面に対して直交する厚み方向に沿っ
て熱膨張係数が略対称となっている。このため、従来例
のように異種材料間に生じる歪みによって起こる反りが
著しく緩和される。このように、熱膨張係数を厚み方向
に対称とする最も簡単な方法は、片持ちアームを単一材
料で構成することである。また、その他に、上下対称の
積層構造とすることももちろん可能である。
With this configuration, the present invention provides
The thermal expansion coefficient is substantially symmetrical along the thickness direction orthogonal to the substrate surface of the cantilever arm . For this reason, the warpage caused by the strain generated between different materials as in the conventional example is remarkably reduced. Thus, the simplest way to make the coefficient of thermal expansion symmetrical in the thickness direction is to construct the cantilever arm from a single material. In addition, it is of course possible to adopt a vertically symmetric laminated structure.

【手続補正12】[Procedure amendment 12]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0035[Correction target item name] 0035

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0035】ここで、片持ちアームの反りを抑制するた
めには、特に片持ちアームが支持部材に接続される部位
近傍、さらに具体的には、支持部材との接続部分から下
部電極と対向する位置近傍までの領域で、熱膨張係数を
上記のとおりに対称とすることが有効である。逆に片持
ちアームの先端部近傍では、その厚さ方向に沿って熱膨
張係数が対称となっていなくても、反りの発生は小さ
い。ちなみに、試作したスイッチを測定してみたとこ
ろ、片当たり等で生じる接触抵抗のばらつきが小さくな
り、特性のそろったスイッチを多量に作製することがで
きるようになった。
[0035] Here, in order to suppress warpage of the cantilever arm, in particular cantilever arm near the site to be connected to the support member, and more specifically, to face the lower electrode from the connecting portion between the support member It is effective to make the thermal expansion coefficient symmetrical in the region up to the vicinity of the position as described above. Conversely cantilever
That is, in the vicinity of the tip of the arm , the occurrence of warpage is small even if the coefficient of thermal expansion is not symmetrical along the thickness direction. By the way, when a switch manufactured as a trial was measured, a variation in contact resistance caused by one-sided contact and the like was reduced, and a large number of switches having uniform characteristics could be manufactured.

【手続補正13】[Procedure amendment 13]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0036[Correction target item name] 0036

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0036】また、スイッチの周囲温度が変化してもス
イッチ動作の変化が著しく小さいことも判明した。ま
た、本発明の構成によれば、スイッチの機械的強度、耐
久性および動作の高速性に関しても、従来よりも著しく
改善されている。例えば、片持ちアームと支持部材との
なす角を、その基板側の面において鈍角とすることによ
り、片持ちアームの根本が応力集中によって破壊される
のを防止することができる。また、支持部材を片持ちア
ームよりも高く突出させることにより、片持ちアーム
根本近傍の構造を上下方向に対称に近い形状とすること
ができる。これにより、支持部材も含め、片持ちアーム
の根本近傍における熱膨張係数分布を対称にすることが
可能であり、片持ちアームの反りを防止するのに有効で
ある。
It has also been found that the change in switch operation is extremely small even when the ambient temperature of the switch changes. Further, according to the configuration of the present invention, the mechanical strength, durability and high-speed operation of the switch are significantly improved as compared with the related art. For example, by making the angle between the cantilever arm and the support member an obtuse angle on the surface on the substrate side, it is possible to prevent the root of the cantilever arm from being broken by stress concentration. Moreover, A has a supporting member pieces
By protruding higher than over arm, it can be the root neighborhood of the structure of the cantilever arm and the vertical direction close to symmetric shape. This makes it possible to make the thermal expansion coefficient distribution in the vicinity of the root of the cantilever arm including the support member symmetrical, and is effective in preventing warping of the cantilever arm .

【手続補正14】[Procedure amendment 14]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0037[Correction target item name] 0037

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0037】また、支持部材が上に突出していること
は、スイッチの動作速度向上にも有効である。すなわ
ち、スイッチがオン状態(下がった状態)からオフ状態
(上がった状態)に復帰する際の速度が速くなるという
効果を得ることができる。これは、支持部材が片持ちア
ームよりも上に突出している場合の方が、片持ちアーム
の根本部に発生する応力が大きくなるためである。ま
た、スイッチをオン/オフする際には、急激な動作であ
るため、片持ちアームが上下に振動する現象(バウンド
チャタリングと呼ばれている)が生じることがある。そ
こで、このようなバウンドチャタリングを速やかに終了
させるためには、片持ちアームの根本部に適度な応力を
発生させて片持ちアームの動的なエネルギーを支持部材
に吸収させることが必要であり、それには支持部材が
持ちアームよりも突出している構造が有効である。
The fact that the support member protrudes upward is also effective for improving the operation speed of the switch. That is, it is possible to obtain the effect that the speed at which the switch returns from the on state (down state) to the off state (up state) is increased. This is because the support member is cantilevered.
This is because the stress generated at the root portion of the cantilever arm is greater when it projects above the arm . Further, when the switch is turned on / off, the operation is abrupt, so that a phenomenon in which the cantilever arm vibrates up and down (called a bound chattering) may occur. Therefore, in order to terminate such bound chattering quickly, it is necessary to absorb dynamic energy of the cantilevered arm to generate an appropriate stress to the base portion of the cantilever arm to a support member, The supporting member is a piece
A structure that protrudes from the holding arm is effective.

【手続補正15】[Procedure amendment 15]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0038[Correction target item name] 0038

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0038】また、このようなマイクロマシンスイッチ
においては、片持ちアームが最も機械的に弱い構造であ
る。したがって、製造プロセスにおいてスイッチを基板
に実装する際等に、片持ちアームが基板等との接触によ
り破壊されるのを防ぐ構造を有することが望ましい。そ
こで、支持部材を片持ちアームよりも突出した構造とす
ることにより、片持ちアームの接触事故を抑制すること
ができ、スイッチが破壊される危険性を低下させること
ができる。
In such a micromachine switch, the cantilever arm has the weakest mechanical structure. Therefore, it is desirable to have a structure that prevents the cantilever arm from being broken by contact with the substrate or the like when the switch is mounted on the substrate in the manufacturing process. Therefore, by setting the protruding structure than has the supporting member piece arm, it is possible to suppress the accidental contact of the cantilever arms, the switch can lower the risk of being destroyed.

【手続補正16】[Procedure amendment 16]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0039[Correction target item name] 0039

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0039】また、このように支持部材を片持ちアーム
よりも突出させる際においても、片持ちアームと支持部
材とのなす角を、その基板と反対側の面において鈍角と
することが望ましい。これは片持ちアームの根本が、応
力集中によって破壊されるのを防止することができるた
めである。なお、基板面側または反対面側において、
持ちアームと支持部材とのなす角を鈍角とする場合、そ
の角度をそれぞれ100〜170°の範囲にすることが
好ましく、さらに好ましくは110°〜150°の範囲
にするとよい。このようにすることにより、上述の応力
集中を低減させる作用と、適度な応力を発生させて動作
速度を向上させる作用と、を両立させることができる。
Further, even when the in this manner projecting the supporting member than cantilevered arm <br/>, the angle between the cantilever arm support member, to be an obtuse angle on the opposite side of the surface and its substrate Is desirable. This is because the root of the cantilever arm can be prevented from being broken by stress concentration. Incidentally, in the substrate surface side or the opposite side, migraine
When the angle between the holding arm and the support member is an obtuse angle, the angle is preferably in the range of 100 to 170 °, and more preferably in the range of 110 to 150 °. By doing so, it is possible to achieve both the effect of reducing the above-described stress concentration and the effect of generating an appropriate stress to improve the operation speed.

【手続補正17】[Procedure amendment 17]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0040[Correction target item name] 0040

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0040】また、支持部材および片持ちアームの少な
くとも根本部を含む一部を同一材料で構成することによ
り、両部材間の歪みの低減、応力の一点集中の抑制およ
び強度の向上が可能となり、繰り返し使用に対する耐久
性が向上する。ここで、維持部材、片持ちアームおよび
上部電極を、同一の材料で作製する場合、製造プロセス
を簡略化することができる。
Further, by forming at least a portion including the root portion of the support member and the cantilever arm from the same material, it is possible to reduce distortion between the two members, suppress concentration of stress at one point, and improve strength. The durability against repeated use is improved. Here, when the maintenance member, the cantilever arm, and the upper electrode are made of the same material, the manufacturing process can be simplified.

【手続補正18】[Procedure amendment 18]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0041[Correction target item name] 0041

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0041】また、高温プロセスを利用できることか
ら、片持ちアーム等を構成する材料の選択が広がり、種
々の導体および半導体を利用することができるようにな
り、材料選択の自由度が増大する。特に、高温で作製さ
れた絶縁体膜は、耐圧特性にすぐれており、デバイスの
電気特性に貢献するといえる。
Further, since a high-temperature process can be used, selection of materials for forming the cantilever arms and the like is widened, various conductors and semiconductors can be used, and the degree of freedom in material selection is increased. In particular, an insulator film manufactured at a high temperature has excellent withstand voltage characteristics and can be said to contribute to the electrical characteristics of a device.

【手続補正19】[Procedure amendment 19]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0042[Correction target item name] 0042

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0042】さらに、厚さ方向の自由度が増大したた
め、アームの幅を減少することができ、スイッチの寸法
を小さくすることが可能となった。なお、本発明を構成
する片持ちアームは、少なくとも支持部材との接続部分
から下部電極と対向する位置にかけて導電性を有するも
のであるが、ここでいう導電性とは金属のような導体で
あるものに限られない。要するに、支持部材を通して下
部電極と対向する位置に電圧を印加できればよいのであ
って、この部位に電流はほとんど流れない。したがっ
て、この支持部材との接続部分と対向する位置にかけて
片持ちアームの材料としては、金属や半導体材料等を
幅広く採用することができる。また、半導体材料を用い
る場合、不純物添加の有無や不純物濃度は広い範囲で可
変である。
Further, since the degree of freedom in the thickness direction is increased, the width of the arm can be reduced, and the size of the switch can be reduced. The cantilever arm constituting the present invention has conductivity from at least a portion connected to the support member to a position facing the lower electrode, and the conductivity referred to here is a conductor such as a metal. It is not limited to things. In short, it suffices that a voltage can be applied to the position facing the lower electrode through the support member, and almost no current flows in this portion. Therefore, as the material of the cantilever arm up to the position facing the connection portion with the support member, a metal, a semiconductor material, or the like can be widely used. In the case of using a semiconductor material, the presence or absence of impurity addition and the impurity concentration can be varied in a wide range.

【手続補正20】[Procedure amendment 20]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0044[Correction target item name] 0044

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0044】[0044]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。なお、以下の各実施の形態にお
いては、片持ちアーム8の構造として後述の図10また
は図11に相当する構成を備えている。すなわち、片持
ちアーム8は、基板面に直交する厚み方向に沿った熱膨
張係数が対称となるように配置された二種類以上の材料
によって構成されている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, the structure of the cantilever arm 8 has a structure corresponding to FIG. 10 or FIG. 11 described later. That is, the cantilever arms 8, the thermal expansion coefficient along a thickness direction perpendicular to the board surface is constituted by two or more materials which are arranged symmetrically.

【手続補正21】[Procedure amendment 21]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0137[Correction target item name]

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0137】[0137]

【発明の効果】以上説明したとおり本発明は、機械的剛
性の小さな片持ちアームの基板面側における熱膨張係数
の変化とその反対面側における熱膨張係数の変化とが互
いに対称となっている。このため、従来例のように異種
材料間に生じる歪みによって起こる反りが著しく緩和さ
れる。ちなみに、試作したスイッチを測定してみたとこ
ろ、片当たり等で生じる接触抵抗のばらつきが小さくな
り、特性のそろったスイッチを多量に作製することがで
きるようになった。
As described above, according to the present invention, the change of the thermal expansion coefficient on the substrate surface side of the cantilever arm having a small mechanical rigidity and the change of the thermal expansion coefficient on the opposite surface side are symmetrical to each other. . For this reason, the warpage caused by the strain generated between different materials as in the conventional example is remarkably reduced. By the way, when a switch manufactured as a trial was measured, a variation in contact resistance caused by one-sided contact and the like was reduced, and a large number of switches having uniform characteristics could be manufactured.

【手続補正22】[Procedure amendment 22]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0139[Correction target item name]

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0139】また、支持部材、片持ちアームおよび上部
電極を、同一の材料で作製することにより、製造プロセ
スを簡略化することができる。
The manufacturing process can be simplified by manufacturing the support member, the cantilever arm and the upper electrode from the same material.

【手続補正23】[Procedure amendment 23]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0140[Correction target item name] 0140

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0140】また、高温プロセスを利用できることか
ら、片持ちアーム等を構成する材料の選択が広がり、種
々の導体および半導体を利用することができるようにな
り、材料選択の自由度が増大する。特に、高温で作製さ
れた絶縁体膜は、耐圧特性にすぐれており、デバイスの
電気特性に貢献するといえる。
Further, since a high-temperature process can be used, selection of a material for forming a cantilever arm or the like is widened, various conductors and semiconductors can be used, and the degree of freedom in material selection is increased. In particular, an insulator film manufactured at a high temperature has excellent withstand voltage characteristics and can be said to contribute to the electrical characteristics of a device.

Claims (36)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に設けられた第1の信号線と、前
記基板上に設けられかつ前記第1の信号線の端部から所
定のギャップを隔てて端部の設けられた第2の信号線と
の間の導通/非導通を制御するマイクロマシンスイッチ
において、 前記基板上に前記ギャップと近接して設けられた支持部
材によって前記基板上に支持された可撓性の梁部材と、
この梁部材の前記基板側における少なくとも前記ギャッ
プと対向する位置に設けられた接触電極と、前記基板上
に前記梁部材の一部と対向して設けられた下部電極とを
備え、 前記梁部材は、前記支持部材との接続部分から前記下部
電極と対向する位置にかけて導電性を有することにより
上部電極として機能し、かつ、少なくとも前記支持部材
との接続部分から前記下部電極と対向する位置までの間
の一部の領域で、前記基板面に平行な前記梁部材の中心
面に対して前記基板面に直交する厚み方向に沿った熱膨
張係数が対称となるように配置された二種類以上の材料
によって構成されており、かつ、前記接触電極が、前記
梁部材における前記基板側の面に設けられた場合の絶縁
性部材よりも厚い絶縁性部材を介して設けられているこ
とを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
1. A first signal line provided on a substrate, and a second signal line provided on the substrate and having an end provided at a predetermined gap from an end of the first signal line. A micromachine switch for controlling conduction / non-conduction between the signal line and a signal beam; a flexible beam member supported on the substrate by a support member provided on the substrate in proximity to the gap;
A contact electrode provided at a position on the substrate side of the beam member facing at least the gap, and a lower electrode provided on the substrate so as to face a part of the beam member; Having a conductivity from a connection portion with the support member to a position facing the lower electrode, functions as an upper electrode, and at least from a connection portion with the support member to a position facing the lower electrode. In some areas of the two or more materials arranged so that the thermal expansion coefficient along the thickness direction perpendicular to the substrate surface is symmetrical with respect to the center plane of the beam member parallel to the substrate surface And the contact electrode is provided via an insulating member thicker than an insulating member when provided on the substrate side surface of the beam member. Micromachine switch.
【請求項2】 基板上に設けられた第1の信号線と、前
記基板上に設けられかつ前記第1の信号線の端部から所
定のギャップを隔てて端部の設けられた第2の信号線と
の間の導通/非導通を制御するマイクロマシンスイッチ
において、 前記基板上に前記ギャップと近接して設けられた支持部
材によって前記基板上に支持された可撓性の梁部材と、
この梁部材の前記基板側における少なくとも前記ギャッ
プと対向する位置に設けられた接触電極と、前記基板上
に前記梁部材の一部と対向して設けられた下部電極とを
備え、 前記梁部材は、前記支持部材との接続部分から前記下部
電極と対向する位置にかけて導電性を有することにより
上部電極として機能し、かつ、少なくとも前記支持部材
との接続部分から前記下部電極と対向する位置までの間
の一部の領域で、前記基板面に平行な前記梁部材の中心
面に対して前記基板面に直交する厚み方向に沿った熱膨
張係数が対称となるように構成されており、前記上部電
極と前記接触電極とを接続する領域に絶縁性部材のみか
らなる構造を含んでいることを特徴とするマイクロマシ
ンスイッチ。
2. A first signal line provided on a substrate and a second signal line provided on the substrate and having an end provided at a predetermined gap from an end of the first signal line. A micromachine switch for controlling conduction / non-conduction between the signal line and a signal beam; a flexible beam member supported on the substrate by a support member provided on the substrate in proximity to the gap;
A contact electrode provided at a position on the substrate side of the beam member facing at least the gap, and a lower electrode provided on the substrate so as to face a part of the beam member; Having a conductivity from a connection portion with the support member to a position facing the lower electrode, functions as an upper electrode, and at least from a connection portion with the support member to a position facing the lower electrode. In a part of the region, the upper electrode is configured so that a thermal expansion coefficient along a thickness direction perpendicular to the substrate surface is symmetric with respect to a center plane of the beam member parallel to the substrate surface. A micromachine switch including a structure including only an insulating member in a region connecting the contact electrode and the contact electrode.
【請求項3】 基板上に設けられた第1の信号線と、前
記基板上に設けられかつ前記第1の信号線の端部から所
定のギャップを隔てて端部の設けられた第2の信号線と
の間の導通/非導通を制御するマイクロマシンスイッチ
において、 前記基板上に前記ギャップと近接して設けられた支持部
材によって前記基板上に支持された可撓性の梁部材と、
この梁部材の前記基板側における少なくとも前記ギャッ
プと対向する位置に設けられた接触電極と、前記基板上
に前記梁部材の一部と対向して設けられた下部電極とを
備え、 前記梁部材は、前記支持部材との接続部分から前記下部
電極と対向する位置にかけて導電性を有することにより
上部電極として機能し、かつ、少なくとも前記支持部材
との接続部分から前記下部電極と対向する位置までの間
の一部の領域で、前記基板面に平行な前記梁部材の中心
面に対して前記基板面に直交する厚み方向に沿った熱膨
張係数が対称となるように構成されており、かつ、前記
下部電極は、前記支持部材と前記ギャップとの間におけ
る前記基板上に設けられており、かつ、前記第1および
第2の信号線よりも薄い導電性材料によって構成されて
いることを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
3. A first signal line provided on a substrate and a second signal line provided on the substrate and having an end provided at a predetermined gap from an end of the first signal line. A micromachine switch for controlling conduction / non-conduction between the signal line and a signal beam; a flexible beam member supported on the substrate by a support member provided on the substrate in proximity to the gap;
A contact electrode provided at a position on the substrate side of the beam member facing at least the gap, and a lower electrode provided on the substrate so as to face a part of the beam member; Having a conductivity from a connection portion with the support member to a position facing the lower electrode, functions as an upper electrode, and at least from a connection portion with the support member to a position facing the lower electrode. In a partial region of the beam member is configured so that the coefficient of thermal expansion along the thickness direction perpendicular to the substrate surface is symmetrical with respect to the center plane of the beam member parallel to the substrate surface, and The lower electrode is provided on the substrate between the support member and the gap, and is made of a conductive material thinner than the first and second signal lines. Characterized micromachine switch.
【請求項4】 請求項1ないし3の何れか一項におい
て、 前記梁部材における前記基板側の面と、前記梁部材が接
続されている前記支持部材側の面と、のなす角が鈍角で
あることを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
4. An angle between the surface of the beam member on the side of the substrate and the surface of the beam member on the side of the support member to which the beam member is connected is an obtuse angle. A micromachine switch characterized by the following.
【請求項5】 請求項1ないし3の何れか一項におい
て、 前記支持部材は、前記梁部材との接続部分において、前
記梁部材の前記基板と反対側の面よりも高い位置まで突
出していることを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
5. The support member according to claim 1, wherein the support member protrudes to a position higher than a surface of the beam member opposite to the substrate at a connection portion with the beam member. A micromachine switch, characterized in that:
【請求項6】 請求項5において、 前記梁部材における前記基板と反対側の面と、この反対
側の面よりも高く突出した前記支持部材の表面と、のな
す角が鈍角であることを特徴とするマイクロマシンスイ
ッチ。
6. The structure according to claim 5, wherein an angle between a surface of the beam member opposite to the substrate and a surface of the support member protruding higher than the opposite surface is an obtuse angle. And a micromachine switch.
【請求項7】 請求項5において、 前記梁部材における前記基板側の面と、この梁部材が接
続されている前記支持部材の側面と、のなす角が鈍角で
あることを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
7. The micromachine switch according to claim 5, wherein an angle formed between a surface of the beam member on the substrate side and a side surface of the support member to which the beam member is connected is an obtuse angle. .
【請求項8】 請求項1ないし7の何れか一項におい
て、 前記梁部材は、前記接触電極が設けられた面と反対側の
面に、前記接触電極と対向して補強部材が設けられてい
ることを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
8. The beam member according to claim 1, wherein a reinforcing member is provided on a surface of the beam member opposite to a surface on which the contact electrode is provided, facing the contact electrode. A micromachine switch.
【請求項9】 請求項1ないし7の何れか一項におい
て、 前記接触電極は、前記第1および第2の信号線と容量接
続可能な絶縁体膜によって覆われていることを特徴とす
るマイクロマシンスイッチ。
9. The micromachine according to claim 1, wherein the contact electrode is covered with an insulator film that can be capacitively connected to the first and second signal lines. switch.
【請求項10】 請求項1ないし6の何れか一項におい
て、 前記支持部材と前記梁部材の少なくとも一部とは、同一
の導電性部材からなる一体構造であることを特徴とする
マイクロマシンスイッチ。
10. The micromachine switch according to claim 1, wherein the support member and at least a part of the beam member have an integral structure made of the same conductive member.
【請求項11】 請求項1ないし10において、 前記導電性部材は、半導体材料よりなることを特徴とす
るマイクロマシンスイッチ。
11. The micromachine switch according to claim 1, wherein the conductive member is made of a semiconductor material.
【請求項12】 請求項2において、 前記梁部材は、半導体材料により形成され、かつ、前記
接触電極の設けられている部分から前記下部電極と対向
する部分にかけての領域が少なくとも絶縁化されている
ことを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
12. The beam member according to claim 2, wherein the beam member is formed of a semiconductor material, and at least a region from a portion where the contact electrode is provided to a portion facing the lower electrode is insulated. A micromachine switch, characterized in that:
【請求項13】 請求項11または12において、 前記半導体材料は、単結晶の半導体であることを特徴と
するマイクロマシンスイッチ。
13. The micromachine switch according to claim 11, wherein the semiconductor material is a single crystal semiconductor.
【請求項14】 請求項11または12において、 前記半導体材料は、アモルファス半導体または多結晶半
導体であることを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
14. The micromachine switch according to claim 11, wherein the semiconductor material is an amorphous semiconductor or a polycrystalline semiconductor.
【請求項15】 請求項1ないし3の何れか一項におい
て、 前記基板は、ガラス基板またはセラミック基板であるこ
とを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
15. The micromachine switch according to claim 1, wherein the substrate is a glass substrate or a ceramic substrate.
【請求項16】 請求項1ないし3の何れか一項におい
て、 前記基板は、ガリウムヒ素基板であることを特徴とする
マイクロマシンスイッチ。
16. The micromachine switch according to claim 1, wherein the substrate is a gallium arsenide substrate.
【請求項17】 請求項1ないし3の何れか一項におい
て、 前記マイクロマシンスイッチは、フェーズドアレイアン
テナ装置に使用されることを特徴とするマイクロマシン
スイッチ。
17. The micromachine switch according to claim 1, wherein the micromachine switch is used for a phased array antenna device.
【請求項18】 請求項1ないし3の何れか一項におい
て、 同一の接触電極を支える複数の梁部材と、これらの梁部
材を支持する複数の支持部材とを備えたことを特徴とす
るマイクロマシンスイッチ。
18. The micromachine according to claim 1, further comprising: a plurality of beam members supporting the same contact electrode; and a plurality of support members supporting the beam members. switch.
【請求項19】 基板上に設けられた第1の信号線と、
前記基板上に設けられかつ前記第1の信号線の端部から
所定のギャップを隔てて端部の設けられた第2の信号線
との間の導通/非導通を制御するマイクロマシンスイッ
チの製造方法において、 前記基板上に下部電極を形成する工程と、所定の高さを
有する支持部材とこの支持部材に設けられた可撓性の梁
部材とこの梁部材に設けられた接触電極とからなる部材
を、前記接触電極が前記ギャップと対向するとともに前
記第1および第2の信号線と離間した状態で、前記基板
上に接着する工程とを有し、 前記梁部材は、前記支持部材との接続部分から前記下部
電極と対向する位置にかけて導電性を有することにより
上部電極として機能し、かつ、少なくとも前記支持部材
との接続部分から前記下部電極と対向する位置までの間
の一部の領域で、前記基板面に平行な前記梁部材の中心
面に対して前記基板面に直交する厚み方向に沿った熱膨
張係数が対称となるように配置された二種類以上の材料
によって構成されており、かつ、前記接触電極が、前記
梁部材における前記基板側の面に、前記機械バネの一部
として設けられた場合の絶縁性部材よりも厚い絶縁性部
材を介して設けられていることを特徴とするマイクロマ
シンスイッチの製造方法。
19. A first signal line provided on a substrate,
A method of manufacturing a micromachine switch for controlling conduction / non-conduction between a second signal line provided on the substrate and having an end provided at a predetermined gap from an end of the first signal line. A step of forming a lower electrode on the substrate, a member comprising a support member having a predetermined height, a flexible beam member provided on the support member, and a contact electrode provided on the beam member Bonding the contact electrode on the substrate in a state where the contact electrode faces the gap and is separated from the first and second signal lines. The beam member is connected to the support member. It functions as an upper electrode by having conductivity from a portion to a position facing the lower electrode, and at least a part of a region from a connection portion with the support member to a position facing the lower electrode, It is composed of two or more types of materials arranged so that the coefficient of thermal expansion along the thickness direction perpendicular to the substrate surface is symmetrical with respect to the center plane of the beam member parallel to the substrate surface, and The contact electrode is provided on a surface of the beam member on the substrate side via an insulating member thicker than an insulating member provided as a part of the mechanical spring. Manufacturing method of micromachine switch.
【請求項20】 基板上に設けられた第1の信号線と、
前記基板上に設けられかつ前記第1信号線の端部から所
定のギャップを隔てて端部の設けられた第2の信号線と
の間の導通/非導通を制御するマイクロマシンスイッチ
の製造方法において、 前記基板上に下部電極を形成する工程と、所定の高さを
有する支持部材とこの支持部材に設けられた可撓性の梁
部材とこの梁部材に設けられた接触電極とからなる部材
を、前記接触電極が前記ギャップと対向するとともに前
記第1および第2の信号線と離間した状態で、前記基板
上に接着する工程とを有し、 前記梁部材は、前記支持部材との接続部分から前記下部
電極と対向する位置にかけて導電性を有することにより
上部電極として機能し、かつ、少なくとも前記支持部材
との接続部分から前記下部電極と対向する位置までの間
の一部の領域で、前記基板面に平行な前記梁部材の中心
面に対して前記基板面に直交する厚み方向に沿った熱膨
張係数が対称となるように構成されており、前記上部電
極と前記接触電極とを接続する領域は、絶縁性部材のみ
からなることを特徴とするマイクロマシンスイッチの製
造方法。
20. A first signal line provided on a substrate,
A method of manufacturing a micromachine switch for controlling conduction / non-conduction between a second signal line provided on the substrate and having an end with a predetermined gap from an end of the first signal line. Forming a lower electrode on the substrate, a supporting member having a predetermined height, a member including a flexible beam member provided on the supporting member and a contact electrode provided on the beam member; Bonding the contact electrode to the substrate in a state where the contact electrode faces the gap and is separated from the first and second signal lines. The beam member includes a connection portion with the support member. To function as an upper electrode by having conductivity from the position facing the lower electrode, and at least in a partial region from a connection portion with the support member to a position facing the lower electrode, The thermal expansion coefficient along a thickness direction orthogonal to the substrate surface is symmetrical with respect to a center plane of the beam member parallel to the substrate surface, and connects the upper electrode and the contact electrode. A method for manufacturing a micromachine switch, wherein the region is formed only of an insulating member.
【請求項21】 基板上に設けられた第1の信号線と、
前記基板上に設けられかつ前記第1信号線の端部から所
定のギャップを隔てて端部の設けられた第2の信号線と
の間の導通/非導通を制御するマイクロマシンスイッチ
の製造方法において、 前記基板上に下部電極を形成する工程と、所定の高さを
有する支持部材とこの支持部材に設けられた可撓性の梁
部材とこの梁部材に設けられた接触電極とからなる部材
を、前記接触電極が前記ギャップと対向するとともに前
記第1および第2の信号線と離間した状態で、前記基板
上に接着する工程とを有し、 前記梁部材は、前記支持部材との接続部分から前記下部
電極と対向する位置にかけて導電性を有することにより
上部電極として機能し、かつ、少なくとも前記支持部材
との接続部分から前記下部電極と対向する位置までの間
の一部の領域で、前記基板面に平行な前記梁部材の中心
面に対して前記基板面に直交する厚み方向に沿った熱膨
張係数が対称となるように構成されており、かつ、前記
下部電極は、前記支持部材と前記ギャップとの間におけ
る前記基板上に設けられ、かつ、その厚さが前記第1お
よび第2の信号線の厚さよりも薄い導電性材料によって
構成されていることを特徴とするマイクロマシンスイッ
チの製造方法。
21. A first signal line provided on a substrate,
A method of manufacturing a micromachine switch for controlling conduction / non-conduction between a second signal line provided on the substrate and having an end with a predetermined gap from an end of the first signal line. Forming a lower electrode on the substrate, a supporting member having a predetermined height, a member including a flexible beam member provided on the supporting member and a contact electrode provided on the beam member; Bonding the contact electrode to the substrate in a state where the contact electrode faces the gap and is separated from the first and second signal lines. The beam member includes a connection portion with the support member. To function as an upper electrode by having conductivity from the position facing the lower electrode, and at least in a partial region from a connection portion with the support member to a position facing the lower electrode, The thermal expansion coefficient along the thickness direction orthogonal to the substrate surface is symmetrical with respect to the center plane of the beam member parallel to the substrate surface, and the lower electrode is provided with the support member. Manufacturing a micromachine switch provided on the substrate between the gap and the conductive material and having a thickness smaller than a thickness of the first and second signal lines. Method.
【請求項22】 請求項19ないし21の何れか一項に
おいて、 前記梁部材における前記基板側の面と、前記梁部材が接
続されている前記支持部材側の面と、のなす角を鈍角に
することを特徴とするマイクロマシンスイッチの製造方
法。
22. The angle according to claim 19, wherein an angle between a surface of the beam member on the substrate side and a surface of the support member to which the beam member is connected is obtuse. A method for manufacturing a micromachine switch.
【請求項23】 請求項19ないし21の何れか一項に
おいて、 前記梁部材との接続部分において、前記梁部材の前記基
板と反対側の面よりも高い位置まで突出するように、前
記支持部材を形成することを特徴とするマイクロマシン
スイッチの製造方法。
23. The support member according to claim 19, wherein at a connection portion with the beam member, the support member protrudes to a position higher than a surface of the beam member opposite to the substrate. Forming a micromachine switch.
【請求項24】 請求項23において、 前記梁部材における前記基板と反対側の面と、この反対
側の面よりも高く突出した前記支持部材の表面と、のな
す角を鈍角にすることを特徴とするマイクロマシンスイ
ッチの製造方法。
24. The method according to claim 23, wherein an angle between a surface of the beam member opposite to the substrate and a surface of the support member protruding higher than the opposite surface is made obtuse. A method for manufacturing a micromachine switch.
【請求項25】 請求項24において、 前記梁部材における前記基板側の面と、この梁部材が接
続されている前記支持部材の側面と、のなす角を鈍角に
することを特徴とするマイクロマシンスイッチの製造方
法。
25. The micromachine switch according to claim 24, wherein an angle formed between a surface of the beam member on the substrate side and a side surface of the support member to which the beam member is connected is obtuse. Manufacturing method.
【請求項26】 請求項19ないし25の何れか一項に
おいて、 前記梁部材における前記接触電極が設けられた面と反対
側の面に、前記接触電極と対向して補強部材を設けるこ
とを特徴とするマイクロマシンスイッチの製造方法。
26. The beam member according to claim 19, wherein a reinforcing member is provided on a surface of the beam member opposite to a surface on which the contact electrode is provided, facing the contact electrode. A method for manufacturing a micromachine switch.
【請求項27】 請求項19ないし25の何れか一項に
おいて、 前記接触電極を、前記第1および第2の信号線と容量接
続可能な絶縁体膜によって覆うことを特徴とするマイク
ロマシンスイッチの製造方法。
27. The manufacturing method of a micromachine switch according to claim 19, wherein the contact electrode is covered with an insulator film that can be capacitively connected to the first and second signal lines. Method.
【請求項28】 請求項19ないし25の何れか一項に
おいて、 前記支持部材と前記梁部材の少なくとも一部とを、同一
の導電性部材からなる一体構造とすることを特徴とする
マイクロマシンスイッチの製造方法。
28. The micromachine switch according to claim 19, wherein the support member and at least a part of the beam member have an integral structure made of the same conductive member. Production method.
【請求項29】 請求項19ないし28の何れか一項に
おいて、 前記導電性部材を、半導体材料より形成することを特徴
とするマイクロマシンスイッチの製造方法。
29. The method for manufacturing a micromachine switch according to claim 19, wherein the conductive member is formed of a semiconductor material.
【請求項30】 請求項20において、 前記梁部材を半導体材料により形成し、かつ、前記接触
電極の設けられている部分から前記下部電極と対向する
部分にかけての領域を少なくとも絶縁化することを特徴
とするマイクロマシンスイッチの製造方法。
30. The method according to claim 20, wherein the beam member is formed of a semiconductor material, and at least a region from a portion where the contact electrode is provided to a portion facing the lower electrode is insulated. A method for manufacturing a micromachine switch.
【請求項31】 請求項29または30において、 前記半導体材料として、単結晶の半導体を用いることを
特徴とするマイクロマシンスイッチの製造方法。
31. The method according to claim 29, wherein a single crystal semiconductor is used as the semiconductor material.
【請求項32】 請求項29または30において、 前記半導体材料として、アモルファス半導体または多結
晶半導体を用いることを特徴とするマイクロマシンスイ
ッチの製造方法。
32. The method according to claim 29, wherein an amorphous semiconductor or a polycrystalline semiconductor is used as the semiconductor material.
【請求項33】 請求項19ないし21の何れか一項に
おいて、 前記基板として、ガラス基板またはセラミック基板を用
いることを特徴とするマイクロマシンスイッチの製造方
法。
33. The method for manufacturing a micromachine switch according to claim 19, wherein a glass substrate or a ceramic substrate is used as the substrate.
【請求項34】 請求項19ないし21の何れか一項に
おいて、 前記基板として、ガリウムヒ素基板を用いることを特徴
とするマイクロマシンスイッチの製造方法。
34. The method according to claim 19, wherein a gallium arsenide substrate is used as the substrate.
【請求項35】 請求項19ないし21の何れか一項に
おいて、 前記マイクロマシンスイッチを、フェーズドアレイアン
テナ装置に使用することを特徴とするマイクロマシンス
イッチの製造方法。
35. The method for manufacturing a micromachine switch according to claim 19, wherein the micromachine switch is used for a phased array antenna device.
【請求項36】 請求項19ないし21の何れか一項に
おいて、 同一の接触電極を支える複数の梁部材と、これらの梁部
材を支持する複数の支持部材とを備えたことを特徴とす
るマイクロマシンスイッチの製造方法。
36. The micromachine according to claim 19, further comprising: a plurality of beam members that support the same contact electrode; and a plurality of support members that support these beam members. Manufacturing method of switch.
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