JP2003217423A - 高出力微細加工スイッチ - Google Patents
高出力微細加工スイッチInfo
- Publication number
- JP2003217423A JP2003217423A JP2002304590A JP2002304590A JP2003217423A JP 2003217423 A JP2003217423 A JP 2003217423A JP 2002304590 A JP2002304590 A JP 2002304590A JP 2002304590 A JP2002304590 A JP 2002304590A JP 2003217423 A JP2003217423 A JP 2003217423A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal path
- plate
- switch
- path plate
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 9
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 2
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H59/00—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
- H01H59/0009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
- B81B3/0018—Structures acting upon the moving or flexible element for transforming energy into mechanical movement or vice versa, i.e. actuators, sensors, generators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
- B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G5/00—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture
- H01G5/16—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture using variation of distance between electrodes
- H01G5/18—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture using variation of distance between electrodes due to change in inclination, e.g. by flexing, by spiral wrapping
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
- H01H9/541—Contacts shunted by semiconductor devices
- H01H9/542—Contacts shunted by static switch means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高出力環境下で駆動可能なMEMSスイッチを提
供する。 【解決手段】 本発明のMEMSスイッチは、基板（120）
に取りつけられている撓み梁（130）と、基板（120）に
取りつけられている駆動板（160）と、撓み梁（130）に
取りつけられている被駆動板（140）と、基板（120）に
取りつけられている第１の信号経路板（150）と、撓み
梁（130）に取りつけられている第２の信号経路板（17
0）と、第１の信号経路板（150）及び第２の信号経路板
（170）のうち一方に取りつけられている絶縁体（180）
を備えるMEMSスイッチであって、第１の信号経路板（15
0）及び第２の信号経路板（170）が信号経路に接続さ
れ、それによって第１の信号経路板（150）と第２の信
号経路板（170）が互いに近接すると、信号経路が閉
じ、固体スイッチ（300）がMEMSスイッチ（100）と並列
であり、信号経路に接続していることを特徴とする。
供する。 【解決手段】 本発明のMEMSスイッチは、基板（120）
に取りつけられている撓み梁（130）と、基板（120）に
取りつけられている駆動板（160）と、撓み梁（130）に
取りつけられている被駆動板（140）と、基板（120）に
取りつけられている第１の信号経路板（150）と、撓み
梁（130）に取りつけられている第２の信号経路板（17
0）と、第１の信号経路板（150）及び第２の信号経路板
（170）のうち一方に取りつけられている絶縁体（180）
を備えるMEMSスイッチであって、第１の信号経路板（15
0）及び第２の信号経路板（170）が信号経路に接続さ
れ、それによって第１の信号経路板（150）と第２の信
号経路板（170）が互いに近接すると、信号経路が閉
じ、固体スイッチ（300）がMEMSスイッチ（100）と並列
であり、信号経路に接続していることを特徴とする。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高出力微細加工ス
イッチ及びその駆動方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】静電駆動微細加工高出力スイッチは、容
量結合によって電気信号を通過させる。これは、高出力
環境下で、金属同士が接触して電気信号を通過させる
と、接点の微細溶接を生ずることによる。スイッチ接点
を閉じる静電駆動は、可動駆動板を引きつける固定駆動
板上に電圧差を生成することで概ね達成される。可動駆
動板は通常、片持ち梁又は両端が固定されている梁に取
り付けられている。駆動板の引力が梁を撓ませ、信号経
路固定板を覆う絶縁体層に対し信号経路可動板を位置決
めする。信号経路板の近接する個所、領域が増大するこ
とによって、信号及び電力の通路となる信号経路板間の
容量結合がもたらされる。 【０００３】容量性接続を遮断、すなわち「スイッチを
開放」したいときには、一般に固定駆動板から電圧を取
り除く。固定駆動板と可動駆動板の電圧を等しくする。
このようにして可動梁と固定支持体構造の間の静電引力
が解放され、梁を撓んでいない位置へ復帰させることが
できる。撓んでいない位置において、信号経路板は分離
され、容量結合は解消する。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】高出力用途において
は、信号経路板が僅かでも引き離されると、信号経路板
を引き戻し、互いに接触させるか又は近接させるのに十
分な強さの電圧差が信号経路板の間に誘起される。この
ような状態において、スイッチの開放は阻止される。 【０００５】本発明は、微細電子機械システム（MEMS）
駆動アセンブリに関する。さらに、本発明は高出力環境
下でMEMSスイッチを駆動する駆動アセンブリ及び方法に
関する。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、MEMSス
イッチの可動信号経路板を固定信号経路板から切り離し
て信号経路を開放する方法が提供される。固体スイッチ
が、MEMSスイッチと並列に配設される。動作中、MEMSス
イッチが高品位信号伝送に利用され、固体スイッチはME
MSスイッチを開放するのにのみ利用される。その結果、
固体スイッチは低容量値を有する必要があり、それによ
って信号伝送に認めうるほどの影響を及ぼさない。さら
に固体スイッチは高出力対応能力、すなわち低抵抗を有
する必要があるが、高い信号伝送品位を有する必要はな
い。 【０００７】本発明の方法は、以下の態様において利用
される。MEMSスイッチを閉じて信号を伝送する。MEMSス
イッチを開放したい場合には、固体スイッチを閉じ、ME
MSスイッチから駆動電圧を取り除く。固体スイッチを閉
じることによって、MEMSスイッチの固定及び可動双方の
信号経路板を等電圧とし、それによってMEMSスイッチを
適切に開放する。固体スイッチをオフにして、回路を開
放する。 【０００８】 【発明の実施の形態】本発明は、添付の図面を参照して
より良く理解することができる。図面中の構成要素は必
ずしも実寸ではないが、その代わりに本発明の原理を明
示することに力点をおいている。図１に示すMEMSスイッ
チ100は、スイッチング機構の支持体として機能すると
ともに非導電誘電体基台をもたらす基板120を含む。ま
た図１に示すMEMSスイッチ100は、基板120に接続されて
いる撓み梁130を含む。一般に、撓み梁130は、基板に接
続される撓み梁130の短端部を有するＬ字形の断面をも
って形成されている。撓み梁130は非導電性材料から構
成されている。撓み梁130は、Ｌ字形の断面の長脚部に
接続されているとともに引きつけられる被吸引板又は被
駆動板140及び、長脚部に接続されている第１の信号経
路板150を有する。駆動板160は、基板に接続され、被駆
動板に直接対向する。第２の信号経路板170は、基板に
接続され、信号経路板150に直接対向する。 【０００９】図１に示す片持ち梁130は、例示を目的と
して示されたものである。当業界において、他の形式の
撓み梁が可能であり、一般に利用されていることは、当
業者には理解されよう。このような他の形式の撓み梁の
一つが、両端が固定されている梁である。 【００１０】図１に示すMEMSスイッチの動作中、駆動板
160には電荷が印加され、被駆動板140が駆動板に電気的
に引きつけられ、吸引される。この電気的な引力が、撓
み梁130を屈曲させる。撓み梁130の屈曲が、第１の信号
経路板150と第２の信号経路板170を互いに近接させる。
第１の信号経路板150及び第２の信号経路板170が近接す
ることによって、容量結合がもたらされ、したがってス
イッチ100が「オン」の状態となる。スイッチをオフす
るには、駆動板160と被駆動板140の間の電圧差を取り除
き、解消し、撓み梁を撓んでいない位置、その不撓位置
へ復帰させる。 【００１１】一般に、信号経路板150、170の一方又は両
方に絶縁体パッド180が取り付けられる。図１の信号経
路板150上には、絶縁体パッドは取り付けられて図示さ
れていない。絶縁体パッドは、撓み梁が屈曲している
間、第１の信号経路板150及び第２の信号経路板170が当
接することを阻止する。金属同士の導通が接点150、170
を微細接合、微細溶接してしまうことがあるため、静電
駆動微細加工高出力スイッチが容量結合により信号を通
過させることが好ましいことは当業者に理解されること
である。 【００１２】図２は、本発明による代替的なMEMSスイッ
チ200の断面図を示す。図２に示すMEMSスイッチ200は、
スイッチング機構用の支持体として機能するとともに非
導電誘電体基台をもたらす基板220を含む。また図２に
示すMEMSスイッチ200は、各端部を梁支持体235に固定さ
れている接続された撓み梁230を含む。梁支持体235は基
板220に取り付けられている。撓み梁230は非導電性材料
から構成されている。撓み梁230は、支持体235間で、そ
の一方の面に接続されている被駆動板240及び第１の信
号経路板250を有する。駆動板260は、基板に接続され、
被駆動板に直接対向する。第２の信号経路板270は、基
板に接続され、第１の信号経路板250に直接対向する。 【００１３】図１に示すMEMSスイッチの動作中、駆動板
260には電荷が印加され、被駆動板240が駆動板に電気的
に引きつけられる。この電気的な引力が撓み梁230を屈
曲させる。撓み梁230の屈曲によって、第１の信号経路
板250及び第２の信号経路板270が互いに近接する。第１
の信号経路板250及び第２の信号経路板270が近接するこ
とよって、容量結合がもたらされ、これによってスイッ
チ200が「オン」の状態となる。スイッチをオフにする
には、駆動板260と被駆動板240の間の電圧差を解消し、
撓み梁を撓んでいない位置、その不撓位置へ復帰させ
る。 【００１４】一般に、絶縁体パッド280が第１の信号経
路板250及び第２の信号経路板270の一方又は両方に取り
付けられる。図２の第１の信号経路板250上には、絶縁
体パッドは取り付けられて図示されていない。絶縁体パ
ッドは、撓み梁が屈曲している間、第１の信号路板250
及び第２の信号経路板270が当接することを阻止する。
金属同士の接触による導通が接点250、270を微細溶接し
てしまうことがあるため、静電駆動微細加工高出力スイ
ッチが容量結合により信号を通過させることが当業者に
は理解されよう。さらに高出力容量性のMEMSスイッチに
もたらされる高熱により、撓み梁230が焼鈍され、MEMS
スイッチが短絡されることがある。 【００１５】図３は、図１のMEMSスイッチ100と並列に
配置されている固体スイッチ300の簡略化した概略線図
を示す。MEMSスイッチ100と固体スイッチ300はともに信
号入力経路310と信号出力経路320の間で信号を通過させ
る。参考までに述べると、図３の信号入力経路310と信
号出力経路320は、図１の信号経路板150、170に接続し
てある。 【００１６】動作中、図１の駆動板140に電圧を印加す
ると、MEMSスイッチ100が閉じ、信号入力経路100から信
号出力路320へ信号が通過する。MEMSスイッチ100を開放
させる場合には、図１の駆動板140から電圧を取り除
く。前述の如く、高出力環境では、信号経路板150及び1
70の両者が分離する際に（撓み梁が撓んでいない位置、
不撓位置へ復帰する際に）信号経路板150及び170の間に
電圧差が発生する。この電圧差は、往々にして信号経路
板を互いに引きつけて近接した状態に引き戻すのに十分
な大きさを有する。これによりスイッチを開放すること
ができないことがある。 【００１７】本発明によれば、図１の駆動板140から電
圧を取り除くと、図３の固体スイッチ300が閉じる。固
体スイッチ300が閉じることにより、MEMSスイッチ100の
信号経路板間に電圧差が生じることが阻止される。した
がって図１の撓み梁130が撓んでいない位置、不撓位置
に復帰する際に、MEMSスイッチは開放する。図１の撓み
梁130がその不撓位置に復帰すると、固体スイッチは開
放される。この時点で、図１の信号経路板150、170は互
いに十分に離間しており、これによりもたらされる電圧
差も撓み梁130を撓ませるのに不十分なものとなり、撓
み梁が撓むことはない。 【００１８】図３に示す概略図が単に本発明の一実施形
態の例示に過ぎないことは、当業者には理解されよう。
図３に示す固体スイッチは、任意の形式の撓み梁に並列
に実装することができ、ここに図示した例に限定される
ものではない。 【００１９】本発明の特定の実施形態だけを上記に説明
したが、当業者には添付の特許請求の範囲の記載の範囲
内で様々な変更態様が可能であることが想起されるであ
ろう。 【００２０】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。 １． 基板（120）に取りつけられている撓み梁（130）
と、該基板（120）に取りつけられている駆動板（160）
と、前記撓み梁（130）に取りつけられている被駆動板
（140）と、前記基板（120）に取りつけられている第１
の信号経路板（150）と、前記撓み梁（130）に取りつけ
られている第２の信号経路板（170）と、前記第１の信
号経路板（150）及び第２の信号経路板（170）のうち一
方に取りつけられている絶縁体（180）を備える微細電
子機械システム（MEMS）スイッチであって、前記第１の
信号経路板（150）及び前記第２の信号経路板（170）が
信号経路に接続され、それによって前記第１の信号経路
板（150）と前記第２の信号経路板（170）が互いに近接
すると、信号経路が閉じ、固体スイッチ（300）が前記M
EMSスイッチ（100）と並列であり、前記信号経路に接続
していることを特徴とするMEMSスイッチ。 【００２１】２． 前記撓み梁（130）が片持ち梁であ
る１項記載のMEMSスイッチ。 【００２２】３． 前記撓み梁（130）が、第１の端部
及び第２の端部を有し、該第１の端部及び該第２の端部
が固定されている１項記載のMEMSスイッチ。 【００２３】４． 容量結合スイッチであるMEMSスイッ
チ（100）の駆動方法であって、一対の信号経路板（15
0、170）を、該信号経路板に容量結合が生じる近接に引
き寄せることによって、MEMSスイッチ（100）を閉じる
ステップと、前記一対の信号経路板を切り離すことによ
って前記MEMSスイッチ（100）を開放し、同時に前記MEM
Sスイッチ（100）と並列な固体スイッチ（300）を閉じ
るステップであって、前記固体スイッチ（300）を閉じ
ることによって前記一対の信号経路板（150、170）間の
電圧差を解消するステップと、前記一対の信号経路板
（150、170）を互いに離間させ、前記固体スイッチ（30
0）を開放するステップを含む、ことを特徴とする方
法。 【００２４】５． 前記MEMSスイッチ（100）が、基板
（120）に取りつけられている撓み梁（130）と、該基板
（120）に取りつけられている駆動板（160）と、前記撓
み梁（130）に取りつけられている被駆動板（140）と、
前記基板（120）に取りつけられている第１の信号経路
板（150）と、前記撓み梁（130）に取りつけられている
第２の信号路板（170）と、前記第１の信号経路板（15
0）及び前記第２の信号経路板（170）のうちの一方に取
りつけられている絶縁体（180）とからなり、一対の信
号経路板（150、170）を近接に引き寄せることによっ
て、前記MEMSスイッチ（100）を閉じる前記ステップ
が、前記駆動板（160）に電圧を印加するステップを含
む４項記載の方法。 【００２５】６． 前記一対の信号経路板（150、170）
を切り離すことによって、前記MEMSスイッチ（100）を
開放する前記ステップが、前記駆動板（160）から前記
電圧を取り除くステップを含む５項記載の方法。 【００２６】７． 前記撓み梁（130）が片持ち梁であ
る６項記載の方法。 【００２７】８． 前記撓み梁（130）が、第１及び第
２の端部を有する梁であり、該第１の端部及び該第２の
端部が固定されている６項記載の方法。 【００２８】 【発明の効果】本発明は、MEMSスイッチ（100）の可動
信号経路板（150）を固定信号経路板（170）から切り離
し、信号経路を開放する方法に関する。固体スイッチ
（300）が、MEMSスイッチ（100）と並列に設けられてい
る。動作において、MEMSスイッチ（100）は、高品位信
号伝送に利用され、固体スイッチ（300）は、MEMSスイ
ッチを開放するのにのみ利用される。その結果、固体ス
イッチ（300）は低容量値を有する必要があり、それに
よって信号伝送に認めうるほどの影響を及ぼさない。さ
らに固体スイッチ（300）は高出力対応能力、すなわち
低抵抗を有する必要があるが、高い信号伝送品位を有す
る必要はない。この構成によって、高出力環境下でMEMS
スイッチを駆動する駆動アセンブリ及び方法が提供され
る。
イッチ及びその駆動方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】静電駆動微細加工高出力スイッチは、容
量結合によって電気信号を通過させる。これは、高出力
環境下で、金属同士が接触して電気信号を通過させる
と、接点の微細溶接を生ずることによる。スイッチ接点
を閉じる静電駆動は、可動駆動板を引きつける固定駆動
板上に電圧差を生成することで概ね達成される。可動駆
動板は通常、片持ち梁又は両端が固定されている梁に取
り付けられている。駆動板の引力が梁を撓ませ、信号経
路固定板を覆う絶縁体層に対し信号経路可動板を位置決
めする。信号経路板の近接する個所、領域が増大するこ
とによって、信号及び電力の通路となる信号経路板間の
容量結合がもたらされる。 【０００３】容量性接続を遮断、すなわち「スイッチを
開放」したいときには、一般に固定駆動板から電圧を取
り除く。固定駆動板と可動駆動板の電圧を等しくする。
このようにして可動梁と固定支持体構造の間の静電引力
が解放され、梁を撓んでいない位置へ復帰させることが
できる。撓んでいない位置において、信号経路板は分離
され、容量結合は解消する。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】高出力用途において
は、信号経路板が僅かでも引き離されると、信号経路板
を引き戻し、互いに接触させるか又は近接させるのに十
分な強さの電圧差が信号経路板の間に誘起される。この
ような状態において、スイッチの開放は阻止される。 【０００５】本発明は、微細電子機械システム（MEMS）
駆動アセンブリに関する。さらに、本発明は高出力環境
下でMEMSスイッチを駆動する駆動アセンブリ及び方法に
関する。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、MEMSス
イッチの可動信号経路板を固定信号経路板から切り離し
て信号経路を開放する方法が提供される。固体スイッチ
が、MEMSスイッチと並列に配設される。動作中、MEMSス
イッチが高品位信号伝送に利用され、固体スイッチはME
MSスイッチを開放するのにのみ利用される。その結果、
固体スイッチは低容量値を有する必要があり、それによ
って信号伝送に認めうるほどの影響を及ぼさない。さら
に固体スイッチは高出力対応能力、すなわち低抵抗を有
する必要があるが、高い信号伝送品位を有する必要はな
い。 【０００７】本発明の方法は、以下の態様において利用
される。MEMSスイッチを閉じて信号を伝送する。MEMSス
イッチを開放したい場合には、固体スイッチを閉じ、ME
MSスイッチから駆動電圧を取り除く。固体スイッチを閉
じることによって、MEMSスイッチの固定及び可動双方の
信号経路板を等電圧とし、それによってMEMSスイッチを
適切に開放する。固体スイッチをオフにして、回路を開
放する。 【０００８】 【発明の実施の形態】本発明は、添付の図面を参照して
より良く理解することができる。図面中の構成要素は必
ずしも実寸ではないが、その代わりに本発明の原理を明
示することに力点をおいている。図１に示すMEMSスイッ
チ100は、スイッチング機構の支持体として機能すると
ともに非導電誘電体基台をもたらす基板120を含む。ま
た図１に示すMEMSスイッチ100は、基板120に接続されて
いる撓み梁130を含む。一般に、撓み梁130は、基板に接
続される撓み梁130の短端部を有するＬ字形の断面をも
って形成されている。撓み梁130は非導電性材料から構
成されている。撓み梁130は、Ｌ字形の断面の長脚部に
接続されているとともに引きつけられる被吸引板又は被
駆動板140及び、長脚部に接続されている第１の信号経
路板150を有する。駆動板160は、基板に接続され、被駆
動板に直接対向する。第２の信号経路板170は、基板に
接続され、信号経路板150に直接対向する。 【０００９】図１に示す片持ち梁130は、例示を目的と
して示されたものである。当業界において、他の形式の
撓み梁が可能であり、一般に利用されていることは、当
業者には理解されよう。このような他の形式の撓み梁の
一つが、両端が固定されている梁である。 【００１０】図１に示すMEMSスイッチの動作中、駆動板
160には電荷が印加され、被駆動板140が駆動板に電気的
に引きつけられ、吸引される。この電気的な引力が、撓
み梁130を屈曲させる。撓み梁130の屈曲が、第１の信号
経路板150と第２の信号経路板170を互いに近接させる。
第１の信号経路板150及び第２の信号経路板170が近接す
ることによって、容量結合がもたらされ、したがってス
イッチ100が「オン」の状態となる。スイッチをオフす
るには、駆動板160と被駆動板140の間の電圧差を取り除
き、解消し、撓み梁を撓んでいない位置、その不撓位置
へ復帰させる。 【００１１】一般に、信号経路板150、170の一方又は両
方に絶縁体パッド180が取り付けられる。図１の信号経
路板150上には、絶縁体パッドは取り付けられて図示さ
れていない。絶縁体パッドは、撓み梁が屈曲している
間、第１の信号経路板150及び第２の信号経路板170が当
接することを阻止する。金属同士の導通が接点150、170
を微細接合、微細溶接してしまうことがあるため、静電
駆動微細加工高出力スイッチが容量結合により信号を通
過させることが好ましいことは当業者に理解されること
である。 【００１２】図２は、本発明による代替的なMEMSスイッ
チ200の断面図を示す。図２に示すMEMSスイッチ200は、
スイッチング機構用の支持体として機能するとともに非
導電誘電体基台をもたらす基板220を含む。また図２に
示すMEMSスイッチ200は、各端部を梁支持体235に固定さ
れている接続された撓み梁230を含む。梁支持体235は基
板220に取り付けられている。撓み梁230は非導電性材料
から構成されている。撓み梁230は、支持体235間で、そ
の一方の面に接続されている被駆動板240及び第１の信
号経路板250を有する。駆動板260は、基板に接続され、
被駆動板に直接対向する。第２の信号経路板270は、基
板に接続され、第１の信号経路板250に直接対向する。 【００１３】図１に示すMEMSスイッチの動作中、駆動板
260には電荷が印加され、被駆動板240が駆動板に電気的
に引きつけられる。この電気的な引力が撓み梁230を屈
曲させる。撓み梁230の屈曲によって、第１の信号経路
板250及び第２の信号経路板270が互いに近接する。第１
の信号経路板250及び第２の信号経路板270が近接するこ
とよって、容量結合がもたらされ、これによってスイッ
チ200が「オン」の状態となる。スイッチをオフにする
には、駆動板260と被駆動板240の間の電圧差を解消し、
撓み梁を撓んでいない位置、その不撓位置へ復帰させ
る。 【００１４】一般に、絶縁体パッド280が第１の信号経
路板250及び第２の信号経路板270の一方又は両方に取り
付けられる。図２の第１の信号経路板250上には、絶縁
体パッドは取り付けられて図示されていない。絶縁体パ
ッドは、撓み梁が屈曲している間、第１の信号路板250
及び第２の信号経路板270が当接することを阻止する。
金属同士の接触による導通が接点250、270を微細溶接し
てしまうことがあるため、静電駆動微細加工高出力スイ
ッチが容量結合により信号を通過させることが当業者に
は理解されよう。さらに高出力容量性のMEMSスイッチに
もたらされる高熱により、撓み梁230が焼鈍され、MEMS
スイッチが短絡されることがある。 【００１５】図３は、図１のMEMSスイッチ100と並列に
配置されている固体スイッチ300の簡略化した概略線図
を示す。MEMSスイッチ100と固体スイッチ300はともに信
号入力経路310と信号出力経路320の間で信号を通過させ
る。参考までに述べると、図３の信号入力経路310と信
号出力経路320は、図１の信号経路板150、170に接続し
てある。 【００１６】動作中、図１の駆動板140に電圧を印加す
ると、MEMSスイッチ100が閉じ、信号入力経路100から信
号出力路320へ信号が通過する。MEMSスイッチ100を開放
させる場合には、図１の駆動板140から電圧を取り除
く。前述の如く、高出力環境では、信号経路板150及び1
70の両者が分離する際に（撓み梁が撓んでいない位置、
不撓位置へ復帰する際に）信号経路板150及び170の間に
電圧差が発生する。この電圧差は、往々にして信号経路
板を互いに引きつけて近接した状態に引き戻すのに十分
な大きさを有する。これによりスイッチを開放すること
ができないことがある。 【００１７】本発明によれば、図１の駆動板140から電
圧を取り除くと、図３の固体スイッチ300が閉じる。固
体スイッチ300が閉じることにより、MEMSスイッチ100の
信号経路板間に電圧差が生じることが阻止される。した
がって図１の撓み梁130が撓んでいない位置、不撓位置
に復帰する際に、MEMSスイッチは開放する。図１の撓み
梁130がその不撓位置に復帰すると、固体スイッチは開
放される。この時点で、図１の信号経路板150、170は互
いに十分に離間しており、これによりもたらされる電圧
差も撓み梁130を撓ませるのに不十分なものとなり、撓
み梁が撓むことはない。 【００１８】図３に示す概略図が単に本発明の一実施形
態の例示に過ぎないことは、当業者には理解されよう。
図３に示す固体スイッチは、任意の形式の撓み梁に並列
に実装することができ、ここに図示した例に限定される
ものではない。 【００１９】本発明の特定の実施形態だけを上記に説明
したが、当業者には添付の特許請求の範囲の記載の範囲
内で様々な変更態様が可能であることが想起されるであ
ろう。 【００２０】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。 １． 基板（120）に取りつけられている撓み梁（130）
と、該基板（120）に取りつけられている駆動板（160）
と、前記撓み梁（130）に取りつけられている被駆動板
（140）と、前記基板（120）に取りつけられている第１
の信号経路板（150）と、前記撓み梁（130）に取りつけ
られている第２の信号経路板（170）と、前記第１の信
号経路板（150）及び第２の信号経路板（170）のうち一
方に取りつけられている絶縁体（180）を備える微細電
子機械システム（MEMS）スイッチであって、前記第１の
信号経路板（150）及び前記第２の信号経路板（170）が
信号経路に接続され、それによって前記第１の信号経路
板（150）と前記第２の信号経路板（170）が互いに近接
すると、信号経路が閉じ、固体スイッチ（300）が前記M
EMSスイッチ（100）と並列であり、前記信号経路に接続
していることを特徴とするMEMSスイッチ。 【００２１】２． 前記撓み梁（130）が片持ち梁であ
る１項記載のMEMSスイッチ。 【００２２】３． 前記撓み梁（130）が、第１の端部
及び第２の端部を有し、該第１の端部及び該第２の端部
が固定されている１項記載のMEMSスイッチ。 【００２３】４． 容量結合スイッチであるMEMSスイッ
チ（100）の駆動方法であって、一対の信号経路板（15
0、170）を、該信号経路板に容量結合が生じる近接に引
き寄せることによって、MEMSスイッチ（100）を閉じる
ステップと、前記一対の信号経路板を切り離すことによ
って前記MEMSスイッチ（100）を開放し、同時に前記MEM
Sスイッチ（100）と並列な固体スイッチ（300）を閉じ
るステップであって、前記固体スイッチ（300）を閉じ
ることによって前記一対の信号経路板（150、170）間の
電圧差を解消するステップと、前記一対の信号経路板
（150、170）を互いに離間させ、前記固体スイッチ（30
0）を開放するステップを含む、ことを特徴とする方
法。 【００２４】５． 前記MEMSスイッチ（100）が、基板
（120）に取りつけられている撓み梁（130）と、該基板
（120）に取りつけられている駆動板（160）と、前記撓
み梁（130）に取りつけられている被駆動板（140）と、
前記基板（120）に取りつけられている第１の信号経路
板（150）と、前記撓み梁（130）に取りつけられている
第２の信号路板（170）と、前記第１の信号経路板（15
0）及び前記第２の信号経路板（170）のうちの一方に取
りつけられている絶縁体（180）とからなり、一対の信
号経路板（150、170）を近接に引き寄せることによっ
て、前記MEMSスイッチ（100）を閉じる前記ステップ
が、前記駆動板（160）に電圧を印加するステップを含
む４項記載の方法。 【００２５】６． 前記一対の信号経路板（150、170）
を切り離すことによって、前記MEMSスイッチ（100）を
開放する前記ステップが、前記駆動板（160）から前記
電圧を取り除くステップを含む５項記載の方法。 【００２６】７． 前記撓み梁（130）が片持ち梁であ
る６項記載の方法。 【００２７】８． 前記撓み梁（130）が、第１及び第
２の端部を有する梁であり、該第１の端部及び該第２の
端部が固定されている６項記載の方法。 【００２８】 【発明の効果】本発明は、MEMSスイッチ（100）の可動
信号経路板（150）を固定信号経路板（170）から切り離
し、信号経路を開放する方法に関する。固体スイッチ
（300）が、MEMSスイッチ（100）と並列に設けられてい
る。動作において、MEMSスイッチ（100）は、高品位信
号伝送に利用され、固体スイッチ（300）は、MEMSスイ
ッチを開放するのにのみ利用される。その結果、固体ス
イッチ（300）は低容量値を有する必要があり、それに
よって信号伝送に認めうるほどの影響を及ぼさない。さ
らに固体スイッチ（300）は高出力対応能力、すなわち
低抵抗を有する必要があるが、高い信号伝送品位を有す
る必要はない。この構成によって、高出力環境下でMEMS
スイッチを駆動する駆動アセンブリ及び方法が提供され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるMEMSスイッチの側断面図である。
【図２】本発明による代替的なMEMSスイッチの側断面図
である。 【図３】本発明によるMEMSスイッチと並列に配置されて
いる固体スイッチの概略図である。 【符号の説明】 １００ ＭＥＭＳスイッチ １２０ 基板 １３０ 撓み梁 １４０ 被駆動板 １５０ 第１の信号経路板 １６０ 駆動板 １７０ 第２の信号経路板 １８０ 絶縁体パッド ２００ ＭＥＭＳスイッチ ２２０ 基板 ２３５ 梁支持体 ２４０ 被駆動板 ２５０ 第１の信号経路板 ２７０ 第２の信号経路板 ３００ 固体スイッチ
である。 【図３】本発明によるMEMSスイッチと並列に配置されて
いる固体スイッチの概略図である。 【符号の説明】 １００ ＭＥＭＳスイッチ １２０ 基板 １３０ 撓み梁 １４０ 被駆動板 １５０ 第１の信号経路板 １６０ 駆動板 １７０ 第２の信号経路板 １８０ 絶縁体パッド ２００ ＭＥＭＳスイッチ ２２０ 基板 ２３５ 梁支持体 ２４０ 被駆動板 ２５０ 第１の信号経路板 ２７０ 第２の信号経路板 ３００ 固体スイッチ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 マーヴィン・グレン・ウォン
アメリカ合衆国コロラド州80863，ウッド
ランドパーク，ホーネイ・ヒル・レーン・
93
Ｆターム(参考） 5J012 AA07
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 基板（120）に取りつけられている撓み
梁（130）と、該基板（120）に取りつけられている駆動
板（160）と、前記撓み梁（130）に取りつけられている
被駆動板（140）と、前記基板（120）に取りつけられて
いる第１の信号経路板（150）と、前記撓み梁（130）に
取りつけられている第２の信号経路板（170）と、前記
第１の信号経路板（150）及び第２の信号経路板（170）
のうち一方に取りつけられている絶縁体（180）を備え
る微細電子機械システムスイッチであって、 前記第１の信号経路板（150）及び前記第２の信号経路
板（170）が信号経路に接続され、それによって前記第
１の信号経路板（150）と前記第２の信号経路板（170）
が互いに近接すると、信号経路が閉じ、 固体スイッチ（300）が前記微細電子機械システムスイ
ッチ（100）と並列であり、前記信号経路に接続してい
ることを特徴とする微細電子機械システムスイッチ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/004034 | 2001-10-31 | ||
| US10/004,034 US20040031670A1 (en) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | Method of actuating a high power micromachined switch |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003217423A true JP2003217423A (ja) | 2003-07-31 |
| JP2003217423A5 JP2003217423A5 (ja) | 2005-12-02 |
Family
ID=21708803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002304590A Pending JP2003217423A (ja) | 2001-10-31 | 2002-10-18 | 高出力微細加工スイッチ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20040031670A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003217423A (ja) |
| DE (1) | DE10232927A1 (ja) |
| GB (1) | GB2384363B (ja) |
| TW (1) | TW535184B (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1295728C (zh) * | 2004-09-20 | 2007-01-17 | 东南大学 | 低阈值直交流可分的微电子机械开关及其制造方法 |
| CN100373516C (zh) * | 2004-09-15 | 2008-03-05 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 翘曲膜结构的单刀双掷射频和微波微机械开关及制作方法 |
| EP2061056A2 (en) | 2007-11-13 | 2009-05-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | MEMS switch |
| US8203686B2 (en) | 2008-02-06 | 2012-06-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Liquid crystal display device comprising a microstructure and method for manufacturing the same |
| US8953120B2 (en) | 2011-01-07 | 2015-02-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device |
| US9306129B2 (en) | 2010-10-25 | 2016-04-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light-emitting element unit and display device |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050225412A1 (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Limcangco Naomi O | Microelectromechanical switch with an arc reduction environment |
| US7429864B2 (en) | 2004-12-17 | 2008-09-30 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Systems and methods for rectifying and detecting signals |
| US7521784B2 (en) | 2004-12-17 | 2009-04-21 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | System for coupling wire to semiconductor region |
| US7391090B2 (en) | 2004-12-17 | 2008-06-24 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Systems and methods for electrically coupling wires and conductors |
| US7503989B2 (en) | 2004-12-17 | 2009-03-17 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Methods and systems for aligning and coupling devices |
| CN101606213A (zh) * | 2007-11-14 | 2009-12-16 | 松下电器产业株式会社 | 机电元件及使用该机电元件的电气设备 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5578976A (en) * | 1995-06-22 | 1996-11-26 | Rockwell International Corporation | Micro electromechanical RF switch |
| US6100477A (en) * | 1998-07-17 | 2000-08-08 | Texas Instruments Incorporated | Recessed etch RF micro-electro-mechanical switch |
| JP3119255B2 (ja) * | 1998-12-22 | 2000-12-18 | 日本電気株式会社 | マイクロマシンスイッチおよびその製造方法 |
| US6323447B1 (en) * | 1998-12-30 | 2001-11-27 | Agilent Technologies, Inc. | Electrical contact breaker switch, integrated electrical contact breaker switch, and electrical contact switching method |
| US6058027A (en) * | 1999-02-16 | 2000-05-02 | Maxim Integrated Products, Inc. | Micromachined circuit elements driven by micromachined DC-to-DC converter on a common substrate |
| US6160230A (en) * | 1999-03-01 | 2000-12-12 | Raytheon Company | Method and apparatus for an improved single pole double throw micro-electrical mechanical switch |
| JP3137112B2 (ja) * | 1999-04-27 | 2001-02-19 | 日本電気株式会社 | マイクロマシンスイッチおよびその製造方法 |
| US6373356B1 (en) * | 1999-05-21 | 2002-04-16 | Interscience, Inc. | Microelectromechanical liquid metal current carrying system, apparatus and method |
| US6143997A (en) * | 1999-06-04 | 2000-11-07 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Low actuation voltage microelectromechanical device and method of manufacture |
| US6307452B1 (en) * | 1999-09-16 | 2001-10-23 | Motorola, Inc. | Folded spring based micro electromechanical (MEM) RF switch |
| US6529093B2 (en) * | 2001-07-06 | 2003-03-04 | Intel Corporation | Microelectromechanical (MEMS) switch using stepped actuation electrodes |
| US6512322B1 (en) * | 2001-10-31 | 2003-01-28 | Agilent Technologies, Inc. | Longitudinal piezoelectric latching relay |
| US6515404B1 (en) * | 2002-02-14 | 2003-02-04 | Agilent Technologies, Inc. | Bending piezoelectrically actuated liquid metal switch |
| US6657525B1 (en) * | 2002-05-31 | 2003-12-02 | Northrop Grumman Corporation | Microelectromechanical RF switch |
-
2001
- 2001-10-31 US US10/004,034 patent/US20040031670A1/en not_active Abandoned
-
2002
- 2002-05-20 TW TW091110525A patent/TW535184B/zh active
- 2002-07-19 DE DE10232927A patent/DE10232927A1/de not_active Withdrawn
- 2002-10-08 GB GB0223353A patent/GB2384363B/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-10-18 JP JP2002304590A patent/JP2003217423A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100373516C (zh) * | 2004-09-15 | 2008-03-05 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 翘曲膜结构的单刀双掷射频和微波微机械开关及制作方法 |
| CN1295728C (zh) * | 2004-09-20 | 2007-01-17 | 东南大学 | 低阈值直交流可分的微电子机械开关及其制造方法 |
| EP2061056A2 (en) | 2007-11-13 | 2009-05-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | MEMS switch |
| US8324694B2 (en) | 2007-11-13 | 2012-12-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | MEMS switch |
| US8203686B2 (en) | 2008-02-06 | 2012-06-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Liquid crystal display device comprising a microstructure and method for manufacturing the same |
| US9306129B2 (en) | 2010-10-25 | 2016-04-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light-emitting element unit and display device |
| US8953120B2 (en) | 2011-01-07 | 2015-02-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device |
| US9857628B2 (en) | 2011-01-07 | 2018-01-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2384363B (en) | 2006-05-24 |
| DE10232927A1 (de) | 2003-05-22 |
| GB0223353D0 (en) | 2002-11-13 |
| TW535184B (en) | 2003-06-01 |
| US20040031670A1 (en) | 2004-02-19 |
| GB2384363A (en) | 2003-07-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7212091B2 (en) | Micro-electro-mechanical RF switch | |
| US6506989B2 (en) | Micro power switch | |
| JP4030760B2 (ja) | 耐アーク性高電圧静電スイッチ | |
| KR20040110064A (ko) | 고정되지 않은 정전기적으로 작동되는 미세 전자 기계시스템 스위치 | |
| JP2003217423A (ja) | 高出力微細加工スイッチ | |
| WO1999063562B1 (en) | Low-voltage, electrostatic type microelectromechanical system switches for radio-frequency applications | |
| JP2003258502A (ja) | Ｒｆｍｅｍｓ素子 | |
| JP5588663B2 (ja) | マイクロ電気機械システムスイッチ | |
| JP2003203549A (ja) | 微細電子機械システムスイッチ | |
| US20070024403A1 (en) | MEMS switch actuated by the electrostatic force and piezoelectric force | |
| KR20010030305A (ko) | 접이식 스프링을 구비한 초소형 전기 기계 고주파 스위치및 그 제조 방법 | |
| WO2003028059A8 (en) | Mems switches and methods of making same | |
| CN109273326B (zh) | 电磁驱动的微电子机械开关 | |
| EP1385189A3 (en) | Switch | |
| US7830066B2 (en) | Micromechanical device with piezoelectric and electrostatic actuation and method therefor | |
| JP2003264123A (ja) | 可変容量素子 | |
| EP0978893A2 (en) | Single-pole single-throw microelectro-mechanical switch with active off-state control | |
| US6985058B2 (en) | Lorentz force assisted switch | |
| KR20040062626A (ko) | 스위치 | |
| WO2003015128A3 (en) | An electromechanical switch and method of fabrication | |
| JP2003209027A (ja) | 微細加工バラクター | |
| JP4643652B2 (ja) | 磁気式変位素子を持つ電気スイッチ装置 | |
| US20220293383A1 (en) | Capacitively operable mems switch | |
| CA2349842A1 (en) | Driving method for electrostatic actuators | |
| JP2003217421A (ja) | マイクロマシンスイッチ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051018 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051018 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071225 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20080325 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080328 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20080328 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080805 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090113 |