JP2005527963A - ばね押し双安定性マイクロ電気機械的系統スイッチ - Google Patents

ばね押し双安定性マイクロ電気機械的系統スイッチ Download PDF

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Abstract

基板と、弾性スイッチング部材とを備えているＭＥＭＳスイッチ組立体が提供される。部分を有する横方向捩り部材と、この捩り部材の可撓性部分から延びている板ばねおよび片持ちばりとを備えている。更に、スイッチング・アセンブリは、捩り部材を安定な構造体に取付ける第１の固定部材と、板ばねを安定な構造体に取付ける第２の固定部材とを備えている。このようにして、板ばねは、第１および第２のアンカー間に可撓性部分を有し、この可撓性部分を有は両反対方向に交互に曲げられることが可能であり、それによって片持ちばりを両反対方向に振る。板ばねは、両反対方向のうちの一方に曲げられると、第１の安定な幾何形状（例えば、凸形の幾何形状）を示し、両反対方向のうちの他方に曲げられると、第２の安定な幾何形状(例えば、凹形の幾何形状)を示すことができる。かくして、このスイッチは、瞬間的な力を使用して２つの安定な状態間で切換えられることができ、エネルギの更なる消費なしにこれらの２つの安定な状態を維持することができる。片持ちばりは、板ばねの距離より大きい、例えば２倍より大きい距離振れる。かくして、この場合、スイッチング部材の独特な幾何形状は、機械的増幅器として作用し、合理的な作動寸法を維持しながら、片持ちばりの大きな移動距離を許容する。スイッチング・アセンブリは、様々なスイッチング方法のうちのいずれか１つを達成するように設計されることができる。例えば、スイッチング・アセンブリは、片持ちばりが共通の端子と２つの選択された端子のうちの一方との間で電気接触することができる単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチとして、或いは、片持ちばりが２つの端子を交互に電気的に結合および脱結合することができる単極単投（ＳＰＳＴ）スイッチとして配置されることができる。

Description

本発明は、一般にスイッチング装置に関し、より詳細には、双安定性スイッチに関する。
マイクロ電気機械的系統（ＭＥＭＳ）装置は、通信、感知、光学機器、マイクロ流体素子工学および材料特性の測定のような様々な分野に用途がある。通信の分野では、ＭＥＮＳ無電周波数（ＲＦ）スイッチは、より線状の応答および高い品質（Ｑファクタ）を含めて、ソリッドステートスイッチを上回る幾つかの利点をもたらす。代表的なＭＥＭＳスイッチは、スイッチング・アセンブリを所望に位置のうちの少なくとも１つに維持するために、一定の静電力または磁力の付加を必要とする。この結果、パワーの使用が不十分となり、パワーの保存が望ましい用途においては、例えば、移動ワイヤレス電話においては、不都合となってしまう。
かくして、そのときのいずれの状態でもパワーを保存する能力を有する信頼できる双安定性のＭＥＭＳＲＦスイッチの必要性が残存している。
本発明は、例えば基板のような安定な構造体と、この安定な構造体に取付けられた弾性スイッチング部材とを備えているスイッチ組立体に向けられている。この弾性スイッチング部材は、可撓性部分を有する横方向捩り部材と、この捩り部材の可撓性部分から延びている板ばねおよび片持ちばりとを備えている。更に、弾性スイッチング・アセンブリは、捩り部材を安定な構造体に取付ける第１の固定部材と、板ばねを安定な構造体に取付ける第２の固定部材とを備えている。このようにして、板ばねは、第１および第２のアンカー間に可撓性部分を有し、この可撓性部分は両反対方向に交互に曲げられることが可能であり、それによって前記片持ちばりの端部を両反対方向に振るように構成されている。
好適な実施の形態では、スイッチング・アセンブリは、マイクロ電気機械的系統（ＭＥＭＳ）スイッチである。しかしながら、本発明は、ＭＥＭＳスイッチに限定されなく、他の種類の機械的スイッチを同様に意図している。
非限定例として、板ばねは、両反対方向のうちの一方に曲げられると、第１の安定な幾何形状を示し、両反対方向のうちの他方に曲げられると、第２の安定な幾何形状を示すことができる。この場合、板ばねは、これを安定な幾何形状に維持する応力勾配を有することができる。これらの幾何形状は、任意の形状であることができるが、好適な実施の形態では、板ばねの第１の曲げモードに対応し、そして有利には、良好な応答性をスイッチング部材に与える凹形および凸形の幾何形状が使用される。かくして、このスイッチは、瞬間的な力を使用して２つの安定な状態間で切換えられることができ、エネルギの更なる消費なしにこれらの２つの安定な状態を維持することができる。好適な実施の形態では、片持ちばりの自由端部は、板ばねの最大の変位の距離より大きい、例えば２倍より大きい距離振れる。かくして、この場合、スイッチング部材の独特な幾何形状は、機械的増幅器として作用し、合理的な作動寸法を維持しながら、片持ちばりの大きな移動距離を許容する。
好適な実施の形態では、スイッチング部材は、平面状の膜で構成されており、これにより、より容易に製造可能な応答性構造体を有利にもたらす。更に、スイッチング部材は、捩り部材の可撓性部分から延びている他の板ばねを備えており、第１および第２の板ばねが中心片持ちばりをその間に挟むように配置されている。このようにして、第２の板ばねは、更なる応答性をスイッチング部材に与える。（導電性であれば）板ばねにより引起されることがある電気干渉を最小にするために、片持ちばりは、捩り部材の可撓性部分から、板ばねよりも大きい距離延びており、従って、片持ちばりの自由端部が接触するいずれの電気端子も電気的に活性のばねから十分な距離隔てられている。
スイッチング・アセンブリは、様々なスイッチング方法のうちのいずれか１つを達成するように設計されることができる。例えば、スイッチング・アセンブリは、単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチとして配置されることができ、この場合、スイッチング・アセンブリは、(導電性である)片持ちばりに恒久的に電気的に結合された共通の電気端子と、片持ちばりが両反対方向のうちの一方に振られるときにのみ、片持ちばりに電気的に結合される第１の電気端子と、片持ちばりが両反対方向のうちの他方に振られるときにのみ、片持ちばりに電気的に結合される第２の電気端子とを備えている。この場合、第１のアンカーは、片持ちばりに電気通路を与えるように、共通の端子に電気的に結合され、取付けられることができる。このようにして、共通の端子は、アンカーおよび片持ちばりを介して選択された第１および第２の端子のうちの１つに電気的に結合される。
他の例として、スイッチング・アセンブリは、単極単投（ＳＰＳＴ）スイッチとして配置されることができる。この場合、スイッチング・アセンブリは、(導電性である)片持ちばりに恒久的に電気的に結合されている第１の電気端子と、片持ちばりが両反対方向のうちの一方に振られるときにのみ、片持ちばりに電気的に結合される第２の電気端子とを備えていてもよい。この場合、第１のアンカーは、片持ちばりに電気通路を与えるように、第１の端子に電気的に結合されて設けられることができる。このようにして、第１の端子は、第２の端子に選択的に電気的に結合される。ＳＰＳＴスイッチング方法を使用して、スイッチング・アセンブリは、片持ちばりが両反対方向のうちの一方に振られるときにのみ、片持ちばりに共に電気的に結合される第１および第２の端子を択一的に備えてもよい。この場合、片持ちばりは、これが一方の反対方向に振られるときに、第１および第２の電気端子を短絡する短絡バーを備えてもよい。この場合、スイッチング部材は、短絡バーを除いて、電気干渉を最小にするために絶縁材料で構成されることができる。
好適な実施の形態では、スイッチング・アセンブリは、反対の第１および第２の方向に交互に曲げるように板ばねに作動的に結合されているアクチュエータを備えている。非限定例として、板ばねは、機械的に、静電気的に、圧電的に或いは熱的に作動されてもよい。好適な実施の形態では、比較的大きい変位量が伴うために、磁気アクチュエータが使用される。例えば、磁気アクチュエータは、磁界コイルおよび１つまたはそれ以上の鉄要素を備えてもよい。磁界コイルは、板ばねに取付けられてもよく、この場合、１つまたはそれ以上の鉄要素は、第１の極性を有する電流が磁界コイルを通って流れるときに、板ばねが１つまたはそれ以上の鉄要素に向けて曲げられ、第２の極性を有する電流が磁界コイルを通って流れるときに、板ばねが１つまたはそれ以上の鉄要素から離れる方向に曲げられるように、磁界コイルから間隔を隔てられて設置されてもよい。１つまたはそれ以上の鉄要素は、板ばねに取付けられてもよく、この場合、磁界コイルは、第１の極性を有する電流が磁界コイルを通って流れるときに、板ばねが１つまたはそれ以上の鉄要素に向けて曲げられ、第２の極性を有する電流が磁界コイルを通って流れるときに、板ばねが１つまたはそれ以上の鉄要素から離れる方向に曲げられるように、１つまたはそれ以上の鉄要素から間隔を隔てられて設置されてもよい。
図面は、同様な要素が共通の参照符号で示されている本発明の好適な実施の形態の設計および実用性を示している。本発明の前述および他の利点および目的が如何に得られるかを良く理解するために、添付図面に示される本発明の特定の実施の形態を参照することによって、以上に簡単に述べた本発明のより特定の説明を行なう。これらの図面が本発明の代表的な実施の形態を示し、従って、本発明の範囲を限定するものと考えるべきではないことを理解して、添付図面を使用して本発明を追加の特性および詳細について説明する。
一般に図１および図２を参照して、本発明の１つの好適な実施の形態により構成されたばね作動式双安定性マイクロ電気―機械装置（ＭＥＭＳ）無線周波数（ＲＦ）スイッチング・アセンブリ１００を以下に説明する。このスイッチング・アセンブリ１００は、付加外力によりこの組立体を、他の外力により作用されるまで係止される他の安定状態に移行させるまで、１つの安定な状態に「係止」されたままであると言う点で双安定性である。かくして、スイッチング・アセンブリ１００は、その安定状態または位置のうちのいずれか１つに留まるために外力を必要としない。この組立体は、何時の安定な位置から他の安定な位置まで切換えるのに瞬間的な力を必要とするだけである。
スイッチング・アセンブリ１００は、夫々のチップに配置された電気的に隔離された回路間で共通ＲＦ信号を切換えることが可能である機械的ラッチング２チップスイッチとして構成されるという点で単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチとして特徴付けられることができる。これに関して、スイッチング・アセンブリ１００は、一般に、底チップ１０２と、頂チップ１０４と、底チップ１０２に固定された弾性の平面状スイッチング部材１０６と、スイッチング・アセンブリ１００を、共通信号を頂チップ１０４の回路に出力結合する「アップ」状態（図１）および共通信号を底チップ１０２の回路に出力結合する「ダウン状態（）図２」にするために、スイッチング部材１０６に作動的に接続されるアクチュエータ１０８とを備えている。底および頂チップ１０２は、離隔絶縁体(図示せず)を介して互いに取付けられている。
底チップ１０２は、基板１１０を備えており、この基板は１１０、図示の実施の形態では、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）のような適当な材料で構成されている。シリコン、セラミック、ポリマー、ガラス、またはガリウム砒素化物などの半導体材料のような他の適当な材料を使用することができる。更に、底チップ１０２は、ＲＦパワー／信号伝導能力を底チップ１０２に与えるために基板１１０に配置された同一平面状導波管（ＣＰＷ）１１２の形態の電気回路を備えている。このＣＰＷ１１２は、金または銀のような良好なＲＦ特性を有する適当に導電性の材料で構成されている。変更例として、ＣＰＷ１１２は、例えば、ＭｇＯ基板に薄膜高温超導電体（ＨＴＳ）材料で製造されてもよい。薄膜ＨＴＳ材料は、現在、常習的に形成され、市販されている。例えば、米国特許第5,476,836号、第5,508,255号、第5,843,870号および第5,883,050号を参照せよ。また、例えば、Ｂ．ロアス、Ｌ．シュルツおよびＧ．エンドレスの「レーザー蒸着法によるＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ薄膜のエピタキシアル成長」Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５３、１５５７（１９８８）およびＨ．マエダ、Ｙ．タナカ、Ｍ．フコトミおよびＴ．アサノの「希土類元素を含有しない新規な高Ｔｃ酸化物超導電体」Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ，２７、Ｌ２０９（１９９８）を参照せよ。更に、底チップ１０２は、ＲＦ信号が底チップ１０２と頂チップ１０４との間で切換えられる共通ＲＦ入力端子１１４と、スイッチング・アセンブリ１００がダウン状態(図２参照)にされると、共通ＲＦ入力端子１１４と電気導通される底ＲＦ出力端子１１６とを備えている。
頂チップ１０４は、底基板１１０と同様に、酸化アルミニウムのような適当な材料で構成されている基板１１８を備えている。更に、頂チップ１０４は、ＲＦパワーおよび信号伝導能力を頂チップ１０４に与えるために基板１１８に配置されたＣＰＷ１２０の形態の電気回路を備えている。このＣＰＷ１２０は、金または銀のような適当な導電性材料、またはＨＴＳ材料で構成されている。更に、頂チップ１０４は、スイッチング・アセンブリ１００がアップ状態(図１参照)にされると、共通の入力端子１１４と電気導通される頂ＲＦ出力端子１２２を備えている。
スイッチング部材１０６は、横方向の捩り部材１２４と、この横方向の捩り部材１２４の端部から延びている中心片持ちばり１２６と、横方向の捩り部材１２４の端部から延びていて、片持ちばり１２６をその間に挟むように配置されている１対の板ばね１２８とを備えている。中心片持ちばり１２６は、以下に更に詳細に説明するように、底および頂端子１１６、１２２に交互に接続する１対の対向接点１３２、１３４を有する自由端部１３０を有している。スイッチング部材１０６は、高い導電率、低損失、配置容易および優れた可撓性を特徴とする金属で構成されている。この金属層用の適当な金属は、限定されないが、金および銀を含む。
かくして、中心片持ちばり１２６は、ばね１２８をそれぞれ上方または下方に曲げることによって「アップ状態」または「ダウン状態」に位置決めされることができるリードとして作用する。詳細には、ばね１２８を上方に曲げると、片持ちばり１２６の基部のところに捩り部材１２４の曲げ部分１３０が上方に傾き、それにより片持ちばり１２６を上方に回転させる（図３に最も良く示されている）。ばね１２８を下方に曲げると、片持ちばり１２６の基部のところに捩り部材１２４の曲げ部分１３０が下方に傾き、それにより片持ちばり１２６を下方に回転させる（図４に最も良く示されている）。
ばね１２８は、転移が行なわれると、片持ちばり１２６を適所に係止する。詳細には、ばね１２８は、頂チップ１０４から見た場合、上方に曲げられると、安定な凸形の幾何形状(図１)を示し、下方に曲げられると、安定な凹形の幾何形状(図２)を示すことが可能である。かくして、ばね１２８が上方に曲げられて凸形の幾何形状をとると、片持ちばり１２６は、ダウン状態からアップ状態に切換り、ばね１２８が下方に曲げられるまで、アップ状態に維持される。同様に、ばね１２８が下方に曲げられて凹形の幾何形状をとると、片持ちばり１２６は、アップ状態からダウン状態に切換り、ばね１２８が上方に曲げられるまで、ダウン状態に維持される。
図示のように、片持ちばり１２６の自由端部１３０は、有利には、ばね１２８より大きい垂直距離、振られる。この効果は、ばね１２８が片持ちばり１２６により示されるものより大きい湾曲を示すようにばね１２８に固有の応力勾配を導入することによって達成されることができる。その結果、ばね１２８の大きい湾曲により、ばね１２８の端部が大きい垂直振れを達成するのを防ぎ、その一方、ばね１２８の小さい湾曲により、片持ちばり１２６の自由端部１３０が大きい垂直振れを達成する。片持ちばり１２６は、比較的平のままであるべきであるので（ほとんど或いは全く残留応力がない）、板ばね１２８における応力勾配は、選択的に導入されるべきである。後で更に詳細に論述するように、応力勾配は、例えば異なる熱膨張率（ＣＴＥ）を有する金属でばね１２８を層状化することによって、或いは固有の応力勾配を有する単一の金属（例えば、軟質の金および硬質の金）を使用することによって、ばね１２８に導入されることができる。
予備計算の結果、片持ちばり１２６の垂直振れは、ばね１２８の垂直振れの２倍より大きい（約６倍）。例えば、片持ちばり１２６およびばね１２８の長さが０．８５ｍｍおよび０．６０ｍｍであると仮定して、１つの方向における片持ちばり１２６の推定の粗振れは、０．０８５ｍｍであると算出され、１つの方向におけるばね１２８の推定の粗振れは、０．０１４ｍｍであると算出された。かくして、スイッチング部材１０６の独特な幾何形状は、機械的増幅器として作用し、合理的な作動寸法を維持しながら、片持ちばりの端部１３０の大きな移動距離を許容する。
安定なプラットホームを設けるために、スイッチング部材１０６は、３つのアンカーを介して底チップ１０２に取付けられている。詳細には、スイッチング部材１０６の捩り部材１２４は、共通のアンカー１３６に取付けられており、このアンカー１３６は、底チップ１０２の共通の入力端子１１４に取付けられていて、これと電気接触状態にある。このようにして、共通のアンカー１３６は、共通の入力端子１１４と片持ちばり１２６との間の電気導管として作用する。スイッチング部材１０６の捩り部材１２４と反対側のばね１２８の端部は、底チップ１０２に取付けられている２つの夫々のアンカー１３８に取付けられている。かくして、ばね１２８は、共通のアンカー１３６とばねアンカー１３８との間に延びている可撓性部分１４０を有している。共通のアンカー１３６とは違って、ばねアンカー１３８は、単に支持構造体として機能するだけであり、電気導管として機能せず、かくして底チップ１０２のＣＰＷ１１２と直接電気連通していない。
かくして、スイッチング・アセンブリ１００がアップ状態であるとき、共通の入力端子１１４と頂出力端子１２２との間に閉回路が形成される。詳細には、中心片持ちばり１２６の接触点１３４が、頂チップ１０４の頂出力端子１２２と接触し、従って、底チップ１０２の共通の入力端子１１４のところのＲＦ信号が、共通のアンカー１３６を上り、中心片持ちばり１２６を横切って頂出力端子１２２に入り、そして頂ＣＰＷ１２０を通り、そこで頂チップ１０４の関連回路に送られる。スイッチング・アセンブリ１００がダウン状態にあるとき、共通の入力端子１１４と底出力端子１１６との間に閉回路が形成される。詳細には、中心片持ちばり１２６の接触点１３２が、底チップ１０２の底出力端子１１６と接触し、従って、底チップ１０２の共通の入力端子１１４のところのＲＦ信号が、共通のアンカー１３６を上り、中心片持ちばり１２６を横切って底出力端子１１６に入り、そして底ＣＰＷ１１２を通り、そこで底チップ１０２の回路に送られる。特に、中心片持ちばり１２６は、ばね１２８よりも捩り部材１２４から更に延びている。その結果、中心片持ちばり１２６上の電気接点１３２、１３４は、電気的に「高温の」ばね１２８と底および頂出力端子１１６、１２２のいずれかとの間の容量的結合が最小化されるように、ばね１２８の端部を通り越して延びている。
なお、入力または出力端子としての端子の特徴付けは、回路が如何に設計されるかに依存している。例えば、共通の端子１１４は、ＲＦ出力端子であることができ、底および頂端子１１６、１２２は、ＲＦ入力端子であることができる。この場合、スイッチング・アセンブリ１００は、ＲＦ信号が選択された底および頂入力端子１１６、１２２のうちの一方から共通の出力端子１１４まで移動することを除いて、前述のように機能する。
スイッチング部材１０６の撓みは、幾つかを挙げると、磁気、静電気、圧電、形状記憶および熱手段を含めて、様々な手段を使用して作動されることができる。詳細には、図示の実施の形態では、アクチュエータ１０８は、頂チップ１０４の基板１１８に取付けられている磁界コイル１４２と、両ばね１２８の長さに沿って取付けられている複数の鉄要素１４４とを備えている。磁界コイル１４２は、銅のような適当な導電性材料で構成されている。更に、頂チップ１０４は、電流をコイル１４２に供給してコイル１４２を付勢するための（図７Ｋおよび図８Ｋに示される）コイル入力端子１４６およびコイル出力端子１４８を備えている。反対極性を持つ電流をコイル１４２に供給することにより、スイッチング・アセンブリ１００を選択的にアップ状態およびダウン状態にする。詳細には、電流が、ばね１２８上の鉄要素１４４を引付ける磁界を生じるように磁界コイル１４２を誘発する極性を有している場合、ばね１２８は、相応して上方に曲がり、それによって片持ちばり１２６をアップ状態にする。対照的に、電流が、ばね１２８上の鉄要素１４４をはね返す磁界を生じるように磁界コイル１４２を誘発する逆の極性を有している場合、ばね１２８は、相応して下方に曲がり、それによって片持ちばりをダウン状態にする。
別の実施の形態では、磁界コイル１４２は、図１０に示されるように、底チップ１０２の基板１１０に取付けられている。この場合、アクチュエータ１０８は、電流の極性がばね１２８の同じ上方および下方曲げをもたらすように切換えられることを除いて、同様に作動される。更に別の実施の形態では、磁界コイルは、頂き版１１８の裏側に印刷されることができ、結合ワイヤが、コイルの端部に接続されることができる。このようにして、コイルは、これが「ピックアップ」コイルとして作用するのを防ぐためにＣＰＷから遮断されることができ、そうでなければ、ＣＰＷ内のＲＦ信号に支障を引起すことがある。更に他の実施の形態では、磁界コイルの作成工程を省くことができ、コイルは、普通の銅ワイヤを使用して、組立て後に２チップ装置全体のまわりに手で巻かれることができる。
更に他の別の実施の形態では、図１１に示されるように、鉄要素１４５は、底および頂チップ１０２、１０４の基板１１０、１１８のいずれかに取付けられており、磁界コイル１４３は、ばね１２８の長さに沿って取付けられている。この場合、磁界コイル１４３は、不動態化層(図示せず)を介して導電性ばねから隔離されており、ＲＦ電気経路から隔離された電気経路を通して電流が供給される。また、ばね１２８の曲げは、反対極性の電流で磁界コイルを付勢することにより作動される。
図５ないし図９を参照して、スイッチング・アセンブリ１００を作成する模範的な方法を説明する。一般に、底チップ１０２、スイッチング部材１９６、離隔絶縁体(図示せず)およびアクチュエータ１０８の鉄部分は、まず底基板１１０に底ＣＰＷ１１２を形成し、ＣＰＷ１１２に共通の入力端子１１４および底出力端子１１６を形成し、共通の入力端子１１４に共通のアンカー１３６を形成し、基盤１１０にばねアンカー１３８および離隔絶縁体を形成し、次いでアンカー１３６、１３８にアクチュエータ１０８の鉄要素１４４と共にスイッチング部材１０６を形成することによって、相互に一体に作成される。頂チップ１０４およびアクチュエータ１０８の磁性部分は、頂基板１１８に頂ＣＰＷ１２０およびＤＣ付勢線を形成し、頂出力端子１２２、コイル端子１４６、１４８を形成し、磁界コイル１４２を形成し、次いで最終的に離隔絶縁体(図示せず)を形成することによって相互に一体に作成される。なお、図５ないし図９は、一定の比率ではなく、模範的な作成方法により意図される工程を示すだけのものである。なお、また、離隔絶縁体の作成は、下記の詳細な工程では論述しない。しかしながら、一般に、離隔絶縁体は、方法における各金属層が付設されるのにつれて夫々の基板１１０、１１８に次第に形成される。
予備的なこととして、下記の平版印刷作成方法は、スイッチング・アセンブリ１００の種々の要素をパターン化して形成するために複数のパターン化層およびマスクを利用している。図示の方法では、写真マスクを介してパターン化層の一部を光学的に露光して重合するのに写真平版印刷法が使用されている。下記の方法により使用されたパターン化層は、任意の適当な感光性材料で構成されることができる。図示の方法では、パターン化層は、別段述べないかぎり、フォトレジストで構成される。しかしながら、選択レーザーエッチング、eビーム書き込みなどのような任意の適当な方法を使用して、パターン化層をパターン化することができることは気づくべきである。写真平版印刷法、選択レーザーエッチング、eビーム書き込みは、平版印刷法の業界における周知な方法であるので、更に詳細には論述しない。なお、また、下記の論述は、マスクが、正のパターン（すなわち、パターン化層の露光部分は除去される）または不のパターン（すなわち、パターン化層の非露光部分は除去される）に言及することなしにパターンを有するものとして説明している。しかしながら、当業者は、下記の方法において正または不のパターンのどちらも使用することができることを理解するであろう。
まず図５および図６を参照して、底チップ１０２の、その関連部材と共にの作成を詳細に説明する。
図５Ａおよび図６Ａにおいて、電気めっきのような標準付着技術を使用して、底基板１１０の全面を金層１５０で被覆する。この工程は、作成方法の直前に行われることができ、或いはこのような製品の供給者により行われることができる。図５Ｂおよび図６Ｂにおいて、ＣＰＷパターン化層１５２を金層１５０に付着し、底ＣＰＷ１１２の形状でパターン化する。詳細には、このパターン化層１５２を底ＣＰＷ１１２の所望のパターンを有する第１のマスク(図示せず)を介して光に露光し、次いで光に露光されたパターン化層１５２の部分を選択的にエッチング除去し、それによりマスクのパターンをパターン化層１５２に転写する。図５Ｃおよび図６Ｃにおいて、底ＣＰＷ１１２は、パターン化層１５２により露出された金層１５０の部分を選択的にエッチング除去する標準の金エッチング剤(例えば、水中ＫＩ４２％／Ｉｗ１３％／残部)で金層１５０をエッチングすることによりパターン化層１５２のパターンを金層１５０に転写することによって形成される。図５Ｄおよび図６Ｄにおいて、例えばアセトンを使用してパターン化層１５２をＣＰＷ１１２から除去する。
図５Ｅおよび図６Ｅにおいて、スイッチング・アセンブリ１００の構成部品間の電気的隔離ならびに取扱い中のスイッチング・アセンブリ１００の敏感な領域の保護を行なうために、不動態化層１５４をＣＰＷ１１２および基板１１０の露出部分に付着する。図示実施の形態では、不動態化層１５４は、写真平版材料、詳細には、紫外線を使用して直接パターン化されることができるビスベンゾシクロブテン４０２２（ＢＣＢ）で構成される。図５Ｆおよび図６Ｆにおいて、端子通路１５６、１５８を下層のＣＰＷ１１２に開口するように不動態化層１５４をパターン化する。詳細には、通路１５６、１５８の所望のパターンを有する第２のマスク(図示せず)を介して不動態化層１５４をＵＶ光に露光し、次いで、ＵＶ光に露光された不動態化層１５４の部分を選択的にエッチング除去し、それにより第２のマスクのパターンを不動態化層１５４に転写する。図５Ｇおよび図６Ｇにおいて、不動態化層１５４を通して硬質の金を通路１５６、１５８内に電気めっきして共通の入力端子１１４および底出力端子１１６を形成する。硬質の金は、この工程において、軟質の金で構成される片持ち梁１２６が底出力端子１１６に融着しないように、さもなければ粘着問題を引起さないように使用される。
図５Ｈおよび図６Ｈにおいて、作成中、スイッチング部材１０６および関連アンカー１３６、１３８の機械的支持を行なうために、犠牲層１６０をパターン化された不動態化層１５４に付着する。犠牲層１６０は、任意の適当な材料、例えば、厚いフォトレジストまたはポリカーボネートで構成されてもよい。図示の例では、厚いフォトレジスト、例えば、ＳＵ−８が使用されている。図５Ｉおよび図６Ｉにおいて、共通のアンカー通路１６２を下層の共通の入力端子１１４に、ばね通路１６４を不動態化層１５４に開口するように、犠牲層１６０をパターン化する。詳細には、通路１６２、１６４の所望のパターンを有する第３のマスク(図示せず)により犠牲層１６０を光に露光し、次いで、ＵＶ光に露光された犠牲層１６０の部分を選択的にエッチング除去し、それにより第３のマスクのパターンを犠牲層１６０に転写する。図５Ｊおよび図６Ｊにおいて、犠牲層１５６を通して硬質の金を通路１６２、１６４内に電気めっきして共通のアンカー１３６およびばねアンカー１３８を形成する。方法におけるこの段階で、アンカー１３６、１３８の頂部および犠牲層１６０の頂面は、一般に粗い。これは、この表面が後でスイッチング部材１０６の底面を規定するので、望ましくない。スイッチング部材１０６の滑らかな底面を得るために、リフロー方法または化学機械的研磨工程を使用して、図５Ｋおよび図６Ｋに示されるように、アンカー１３６、１３８の頂部および犠牲層１６０の頂面を平面化して犠牲層１６０の頂面を滑らかにする。これは、２重締付けビームの第１のモード形状、すなわち、「ギター弦」モードに対応する好適な曲げモードを有するばね１２８を確保するようになされる。さもなければ、ばね１２８が望ましくない「Ｓ」形状（第２のモード）またはもっと悪い形状をとる恐れがある。
図５Ｌおよび図６Ｌにおいて、例えば、蒸着のような適当な方法によりシード層１６６を犠牲層１６０に付着する。このシード層１６６は、導電性であって、電気めっき溶液中の金属イオン、例えば、金、チタンおよび／またはタングステンのイオンに対する高い親和性を有する材料で構成される。図５Ｍおよび図６Ｍにおいて、ばねパターン化層１６８をシード層１６６に付着し、パターン化してスイッチング部材１０６のばね１２８の湾曲誘発層用の型１７０を形成する。詳細には、パターン化層１６８を、スイッチング部材１０６のばね１２８の所望のパターンを有する第４のマスク(図示せず)を介して光に露光し、次いで、光に露光されたパターン化層１６８の部分を選択的にエッチング除去し、それによりマスクのパターンをパターン化層１６８に転写する。図５Ｎおよび図６Ｎにおいて、硬質金の薄層１７２(図示の実施の形態では、ほぼ１ジムだが、一般には、好ましくは、後で付着される軟質金の全厚の約１０％)をばね型１７０内、すなわち、パターン化層１６８のエッチング済み部分内に選択的に電気めっきする。以下に更に詳細に説明するように、この薄い金層１７２は、ばね１２８が所望の湾曲を示すように、ばね１２８に固有の応力勾配を与えるために使用される。部材内の応力勾配の導入についての更なる詳細は、「固有の応力勾配を有する静電アクチュエータ」と称する出願中の米国特許出願第０９／９４４，８６７号（これは参照によりここに組み入れられる）に開示されている。図示の方法では、アンカー１３８に隣接したばね１２８の端部は、これらが固定され、かくしていずれの湾曲も示さないので、金層１７２を有していない。図５Ｏおよび６Ｏにおいて、例えば、アセトンを使用してパターン化層１６８をシード層１６６から除去する。図５Ｐおよび６Ｐにおいて、軟質金の薄層１７４(例えば、１０μｍ)を、ばね１２８の１つの層を形成する薄い金層１７２、ならびにシード層１６６の露出部分に(例えば、電気めっきにより)付着してスイッチング部材１０６の主構造体を形成する。
図５Ｑおよび６Ｑにおいて、鉄要素パターン化層１７６を軟質金層１７４に付着し、ばね１２８にわたってのみパターン化してアクチュエータ１０８の鉄要素１４４用の型１７８を形成する。詳細には、パターン化層１７６を、鉄要素１４４の所望のパターンを有する第５のマスク(図示せず)を介して光に露光し、次いで、光に露光されたパターン化層１７６の部分を選択的にエッチング除去し、それによりマスクのパターンをパターン化層１７６に転写する。図５Ｒおよび６Ｒにおいて、鉄材料を鉄要素型１７８内、すなわち、パターン化層１７６のエッチング済み部分内に選択的に電気めっきして鉄要素１４４を形成する。図５Ｓおよび６Ｓにおいて、例えば、アセトンを使用して、パターン化層１７６を軟質金層１７４から除去する。
図５Ｔおよび６Ｔにおいて、スイッチング部材パターン化層１８２を軟質金層１７４に付着し、そしてスイッチング部材１０６の形状にパターン化する。詳細には、パターン化層１８２を、スイッチング部材１０６の所望のパターンを有する第６のマスク(図示せず)を介して光に露光し、次いで、光に露光されたパターン化層１８２の部分を選択的にエッチング除去し、それによりマスクのパターンをパターン化層１８２に転写する。図５Ｕおよび６Ｕにおいて、パターン化層１８２により露出された金層１７４の部分を選択的にエッチング除去する標準のエッチング剤で金層１７４をエッチングすることによりパターン化層１８２のパターンを軟質金層１７４に転写することによって、横方向捩り部材１２４、中心片持ち梁１２６およびばね１２８と共にスイッチング部材１０６を形成する。図５Ｖおよび６Ｖにおいて、例えば、アセトンを使用して、パターン化層１８２をスイッチング部材１０６から除去する。
図５Ｗおよび６Ｗにおいて、犠牲層１６０を除去してスイッチング部材１０６を解放する。犠牲層１６０を溶解し、その後、液剤、例えば、脱イオン化（ＤＩ）水またはメタノールによりリンス、または適切な乾式エッチングプラズマ、またはポリカーボネート剥離層の場合、熱分解を行なうように、適当な手段、例えば、厚いレジストストリッパを使用して犠牲層１６０を除去する。
図７を参照して、頂チップ１０２の、その関連要素と共の作成を詳細に説明する。
図７Ａおよび８Ａにおいて、電気めっきのような標準付着技術を使用して、頂基板１１８の全面を金層１８４で被覆する。この工程は、作成方法の直前に行われることができ、或いはこのような製品の供給者により行われることができる。図７Ａおよび図７Ｂにおいて、図示の実施の形態では、フォトレジスト材料で構成されるＣＰＷパターン化層１８６を金層１８４にわたって付着し、頂ＣＰＷ１２０の形状にパターン化する。詳細には、パターン化層１８６を、頂ＣＰＷ１２０の所望のパターンを有する第７のマスク(図示せず)を介して光に露光し、次いで、光に露光されたパターン化層１８６の部分を選択的にエッチング除去し、それによりマスクのパターンをパターン化層１８６に転写する。図７Ｃにおいて、パターン化層１８６により露出された金層１８４の部分を選択的にエッチング除去する標準の金エッチング剤で金層１８４をエッチングすることによりパターン化層１８６のパターンを金層１８４に転写することによって頂ＣＰＷ１２０を形成する。図７Ｄにおいて、例えばアセトンを使用して、パターン化層１８６をＣＰＷ１２０から除去する。
図７Ｅおよび図８Ｅにおいて、スイッチング・アセンブリ１００の構成部品間の電気的隔離、ならびに取扱い中のスイッチング・アセンブリ１００の敏感な保護を行なうために、不動態化層１８８をＣＰＷ１２０および基板１１８の露出部分に付着する。図示実施の形態では、不動態化層１８８は、写真平版材料、詳細には、ＢＣＢで構成される。図７Ｆおよび図８Ｆにおいて、端子通路１９０、１９２を下層のＣＰＷ１２０に開口するように不動態化層１８８をパターン化する。
詳細には、不動態化層１８８を、通路１９０、１９２、１９４の所望のパターンを有する第８のマスク(図示せず)を介してＵＶ光に露光し、次いで、ＵＶ光に露光された不動態化層１８８の部分を選択的にエッチング除去し、それにより第８のマスクのパターンを不動態化層１８８に転写する。図７Ｇおよび図８Ｇにおいて、硬質の金のような適当な導電性材料を、不動態化層１８８を通して通路１９０、１９２、１９４内に電気めっきして頂出力端子１２２用のスペーサ端子１４９およびコイル端子１４６、１４８を形成する。
図７Ｈおよび図８Ｈにおいて、例えば蒸着のような適当な方法によりシード層１９５を不動態化層１８８に付着する。このシード層１９５は、導電性であって、電気めっき溶液中の金属イオン、例えば、金、チタンおよび／またはタングステンのイオンに対する高い親和性を有する材料で構成される。図７Ｉおよび図８Ｉにおいて、図示の実施の形態では、厚いフォトレジストで構成されるコイルパターン化層１９６をシード層１９５に付着する。図７Ｊおよび図８Ｊにおいて、パターン化層１９６をパターン化してコイル型１９７を形成する。詳細には、パターン化層１９６を、磁気アクチュエータコイル１４２の所望のパターンを有する第９のマスク(図示せず)を介して光に露光し、次いで、光に露光されたパターン化層１９６の部分を選択的にエッチング除去し、それによりマスクのパターンをパターン化層１９６に転写する。図７Ｋおよび図８Ｋにおいて、銅のようなコイル材料をコイル型１９７内に電気めっきしてコイル１４２を形成する。図７Ｌおよび図８Ｌにおいて、化学機械的研磨のような適当な方法を使用してコイルの頂部およびパターン化層１９６の頂面を平面化する。
図７Ｍおよび図８Ｍにおいて、端子パターン化層１９８をコイルパターン化層１９６およびコイル１４２にわたって付着し、そしてパターン化して頂出力端子１２２用の通路１９９を生じる。詳細には、パターン化層１９８を、通路１９９の所望のパターンを有する第１０のマスク(図示せず)を介して光に露光し、次いで、光に露光された不動態化層１８８の部分を選択的にエッチング除去し、それにより第１０のマスクのパターンをパターン化層１９８に転写する。図７Ｎおよび図８Ｎにおいて、パターン化層１９８を通して硬質の金を通路１９９内に電気めっきして頂出力端子１２２を形成する。硬質の金は、この工程では、軟質の金で構成される片持ち梁１２６が頂出力端子１２２に融着しないように、さもなければ粘着問題を引起さないように使用される。次に、第７の厚いフォトレジストマスク(図示せず)を使用して離隔絶縁体(図示せず)を露光し、次いで、軟質金の厚い層およびインジウムまたは他の適当なはんだ金属の薄い層（図示せず）を適切な付着方法、例えば蒸着またはスパッタリングにより付着する。これにより離隔絶縁体の高さを反対側チップの離隔絶縁体の高さと等しくし、離隔絶縁体が上側および下側チップ間の付着層として作用する。図７Ｏおよび図８Ｏにおいて、例えばアセトンを使用して異質インジウム、インジウムパターン化層および端子パターン化層１９８をコイルパターン化層１９６から除去する。図７Ｐおよび図８Ｐにおいて、コイルパターン化層１９６を、例えば適切なストリッパ、プラズマエッチングまたは熱分解によりシード層１９５から除去し、それによりパターン化層１９６を溶解し、その後、液剤、例えば、脱イオン化（ＤＩ）水またはメタノールによりリンスを行なう。図７Ｑおよび図８Ｑにおいて、シード層１９５の露出部分を選択的にエッチング除去する標準の金エッチング剤でシード層１９５を不動態化層１８８からエッチング除去する。
底および頂チップ１０２、１０４が作成されると、図９に示されるように、これらのチップ１０２、１０４を互いに対して取付けることによってスイッチング・アセンブリ１００を組立てる。これらのチップ１０２、１０４間の間隔は、スイッチング・アセンブリ１００がアップ状態にあるとき、片持ち梁１２６の自由端部１３０が頂出力端子１２２と接触し(図１)、スイッチング・アセンブリ１００がダウン状態にあるとき、片持ち梁１２６の自由端部１３０が底出力端子１１６と接触するように(図２)、離隔絶縁体の高さにより定められる。２つのチップが的確に整合されると、上側および下側チップの金離隔絶縁体間にインジウム層または他のこのような軟質はんだ状材料を使用して低温共融結合を形成する。
前述のスイッチング・アセンブリ１００をＳＰＤＴスイッチとして説明したが、スイッチング部材１０６を他の種類の双安定性スイッチについて有利に使用することができる。例えば、図１２および図１３は、本発明の他の好適な実施の形態により構成された単極単投（ＳＰＳＴ）スイッチング・アセンブリ２００を示している。このスイッチング・アセンブリ２００は、頂チップを利用しておらず、かくして頂ＲＦ出力端子をスイッチング系に使用していないことを除いて、スイッチング・アセンブリ１００と構造上同様である。この場合、磁界コイル１４２は、(図１０に示されるように)隣接構造体に取付けられるか、或いは底チップ１０２に取り付けられる。
機能的には、ＲＦ信号を共通の入力端子から２つの出力端子のうちの一方に交互に切り換えるのではなく、スイッチング・アセンブリ２００は、ＲＦ信号が入力端子から単一の出力端子へ送られるオン状態と、ＲＦ信号が入力端子から全く送られないオフ状態との間で交互に切り換わる。
かくして、スイッチング・アセンブリ２００がダウン状態（または「オン状態」にあるとき(図１３)、入力および出力端子１１４、１１６間に閉回路が形成されることは理解できる。詳細には、中心片持ち梁１２６の接触点１３２が、底チップ１０２の出力端子１１６と接触し、従って、底チップ１０２の入力端子１１４のところのＲＦ信号が、共通のアンカー１３６を上り、中心片持ち梁１２６を横切って出力端子１１６に入り、そして底ＣＰＷ１１２を通り、そこで底チップ１０２の回路に送られる。しかしながら、スイッチング・アセンブリ２００がアップ状態（または「オフ状態」）にあるとき(図１２)、入力および出力端子１１４、１１６間に開回路が形成される。詳細には、中心片持ち梁１２６の接触点１３２が、出力端子１１６との接触から解放され、かくして入力端子１１４からのＲＦ信号は、出力端子１１６に移動しない。
先に述べたように、入力および出力端子としての端子の特徴付けは、回路が如何に設計されるかに依存している。例えば、端子１１４は、ＲＦ出力端子であることができ、端子１１６は、ＲＦ入力端子であることができる。この場合、スイッチング・アセンブリ２００は、これがオン状態にされると、ＲＦ信号が入力端子１１６から出力端子１１４へ移動することを除いて、前述のように機能する。
スイッチング・アセンブリ２００は、磁界コイル１４２を含む、底チップ１０２の関連構成部品のみが底チップ１０２に一体に作成されることを除いて、スイッチング・アセンブリ１００と同様に作成されることができる。
図１４および図１５は、本発明の他の好適な実施の形態により構成された他のＳＰＳＴスイッチング・アセンブリ３００を示している。このスイッチング・アセンブリ３００は、ＲＦ入力および出力端子が互いに隣接しており、中心片持ちばりがこれらの入力および出力端子を短絡するように変更されていることを除いて、スイッチング・アセンブリ２００と構造上同様である。この目的で、スイッチング・アセンブリ３００は、互いに隣接して基板１１０の一方の側に配置されたＲＦ入力および出力端子１１４、１１６を有する底チップ３０２を備えている。更に、スイッチング・アセンブリ３００は、自由端部３３０に横方向短絡バー３３２を有する中心片持ち梁３２６を備えていることを除いて、前述のスイッチング部材１０６と同様であるスイッチング部材３０６を備えている。短絡バー３３２は、中心片持ち梁３２６の自由端部３３０に心出しされており、そして入力および出力端子１１４、１１６間の間隔に少なくとも等しい長さを有している。
かくして、スイッチング・アセンブリ３００がダウン状態（または「オン状態」にあるとき(図１５)、入力および出力端子１１４、１１６間に閉回路が形成されることは理解できる。詳細には、中心片持ち梁１２６の短絡バー３３２は、入力端子１１４のところのＲＦ信号が短絡バー３３２を横切って出力端子１１６へ移動するように、入力および出力端子１１４、１１６と接触する。しかしながら、スイッチング・アセンブリ３００がアップ状態（または「オフ状態」にあるとき(図１４)、入力および出力端子１１４、１１６間に開回路が形成される。詳細には、中心片持ち梁１２６の短絡バー３３２は、入力および出力端子１１４、１１６との接触から解放され、かくして、出力端子１１４からのＲＦ信号は、出力端子１１６へ移動しない。
先に述べたように、入力および出力端子としての端子の特徴付けは、回路が如何に設計されるかに依存している。例えば、端子１１４は、ＲＦ出力端子であることができ、端子１１６は、ＲＦ入力端子であることができる。この場合、スイッチング・アセンブリ３００は、これがオン状態にされると、ＲＦ信号が入力端子１１６から出力端子１１４へ移動することを除いて、前述のように機能する。
スイッチング・アセンブリ３００は、入力および出力端子１１４、１１６が隣接して作成されることを除いて、スイッチング・アセンブリ２００と同様に作成されることができる。また、共通のアンカー１３６が導電性である必要がなく、或いは少なくともＣＰＷ１１２に接続される必要がないので、共通のアンカー１３６は、ばねアンカー１３８とともに不動態化層に直接形成されることができる（図６Ｋ−１参照）。また、短絡バー３３２を除いて、スイッチング部材１０６は、非導電性材料、または少なくとも、金ほど導電性ではない導電性材料、例えば、ポリマーで構成されることができる。このようにして、導電性スイッチング部材により発生されるいずれのＲＦ干渉が除去される。
本発明の特定の実施の形態を示して説明したが、本発明を好適な実施の形態に限定しようとするものではないことは理解されるであろうし、また、本発明の精神および範囲を逸脱することなしに、種々の変更例および変形例を行なうことができることは、当業者には明らかであろう。かくして、本発明は、請求項により定められる本発明の精神および範囲内に含まれる変更例、変形例および同等例を網羅するものである。
本発明の１つの好適な実施の形態により構成されていて、アップ状態で特定的に示されている単極双投ＭＥＭＳＲＦスイッチング・アセンブリの部分切取り斜視図である。 ダウン状態で特定的に示されている図１のスイッチング・アセンブリの部分切取り斜視図である。 アップ状態にあるときに図１のスイッチング・アセンブリに使用されたスイッチング部材のクローズアップ図である。 ダウン状態にあるときに図１のスイッチング・アセンブリに使用されたスイッチング部材のクローズアップ図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの底チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図５に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの頂チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの頂チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの頂チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの頂チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの頂チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの頂チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの頂チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの頂チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの頂チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの頂チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの頂チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの頂チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの頂チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの頂チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの頂チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの頂チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図１のスイッチング・アセンブリの頂チップおよび関連構成部品を作成するための模範的な方法フロー中に形成された中間構造体の平面図である。 図７に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図７に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図７に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図７に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図７に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図７に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図７に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図７に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図７に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図７に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図７に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図７に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図７に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図７に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図７に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図７に示される対応する中間構造体の横断面図である。 図７に示される対応する中間構造体の横断面図である。 頂チップが底チップに取付けられた後の図１の完全に組立てられた組立体の側面図である。 別の磁気アクチュエータ構成を特定的に示す、図１のスイッチング・アセンブリの部分切取り斜視図である。 他の別の磁気アクチュエータ構成を特定的に示す、図１のスイッチング・アセンブリの部分切取り斜視図である。 本発明の他の好適な実施の形態により構成されていて、アップ状態で特定的に示されている単極単投ＭＥＭＳＲＦスイッチング・アセンブリの図である。 ダウン状態で特定的に示されている図１２のスイッチング・アセンブリの部分切取り斜視図である。 本発明の更に他の好適な実施の形態により構成されていて、アップ状態で特定的に示されている単極単投ＭＥＭＳＲＦスイッチング・アセンブリ図である。 ダウン状態で特定的に示されている図１４のスイッチング・アセンブリの部分切取り斜視図である。

Claims (44)

  1. 安定な構造体と、
    可撓性部分を有する横方向捩り部材、板ばね、および自由端部を有する導電性片持ちばりを有するスイッチング部材であって、板ばねおよび片持ちばりが、横方向捩り部材の可撓性部分から延びているスイッチング部材と、
    前記捩り部材を前記安定な構造体に取付ける第１の固定部材と、
    前記板ばねを前記安定な構造体に取付ける第２の固定部材と、
    を備えたマイクロ電気機械的系統（ＭＥＭＳ）スイッチング・アセンブリであって、
    前記板ばねは、前記第１および第２の固定部材の間に可撓性部分を有し、この可撓性部分は両反対方向に交互に曲げられることが可能であり、それによって前記片持ちばりの端部を両反対方向に振るように構成されているマイクロ電気機械的系統（ＭＥＭＳ）スイッチング・アセンブリ。
  2. 前記安定な構造体は、基板よりなる請求項１に記載のスイッチング・アセンブリ。
  3. 前記弾性スイッチング部材は、平面状の膜を備えている請求項１に記載のスイッチング・アセンブリ。
  4. 前記片持ちばりは、導電性である請求項１に記載のスイッチング・アセンブリ。
  5. 前記スイッチング部材は、前記捩り部材の可撓性部分から延びている他の板ばねを備えており、前記第１および第２の板ばねは、前記片持ちばりをその間に挟むように配置されている、請求項１に記載のスイッチング・アセンブリ。
  6. 前記板ばねは、前記捩り部材の可撓性部分から第１の距離延びており、前記片持ちばりは、前記捩り部材の可撓性部分から第１の距離より大きい第２の距離延びている、請求項１に記載のスイッチング・アセンブリ。
  7. 前記片持ちばりの端部は、前記板ばねが第２の距離曲がると、第１の距離振れ、第１の距離は、第２の距離より大きい、請求項１に記載のスイッチング・アセンブリ。
  8. 前記第１の距離は、前記第２の距離の２倍より大きい、請求項７に記載のスイッチング・アセンブリ。
  9. 前記板ばねは、両反対方向のうちの一方に曲げられると、第１の安定な幾何形状を示し、両反対方向のうちの他方に曲げられると、第２の安定な幾何形状を示す、請求項１に記載のスイッチング・アセンブリ。
  10. 前記板ばねは、これを第１および第２の安定な幾何形状に維持する応力勾配を有している、請求項９に記載のスイッチング・アセンブリ。
  11. 前記第１の安定な幾何形状は、凸形の幾何形状であり、前記第２の安定な幾何形状は、凹形の幾何形状である、請求項９に記載のスイッチング・アセンブリ。
  12. 前記片持ちばりに恒久的に電気的に結合されている共通の電気端子と、
    前記片持ちばりが両反対方向のうちの一方に振られるときにのみ、前記片持ちばりに電気的に結合される第１の電気端子と、
    前記片持ちばりが両反対方向のうちの他方に振られるときにのみ、前記片持ちばりに電気的に結合される第２の電気端子とを更に具備している、請求項１に記載のスイッチング・アセンブリ。
  13. 前記第１の固定部材は、導電性であり、前記共通の電気端子に取付けられている、請求項１２に記載のスイッチング・アセンブリ。
  14. 前記片持ちばりに恒久的に電気的に結合されている第１の電気端子と、
    前記片持ちばりが両反対方向のうちの一方に振られるときにのみ、前記片持ちばりに電気的に結合される第２の電気端子とを更に具備している、請求項１に記載のスイッチング・アセンブリ。
  15. 前記第１の固定部材は、導電性であり、前記第１の電気端子に取付けられている、請求項１４に記載のスイッチング・アセンブリ。
  16. 前記片持ちばりが両反対方向のうちの一方に振られるときにのみ、前記片持ちばりに電気的に結合される第１および第２の電気端子を更に具備している、請求項１に記載のスイッチング・アセンブリ。
  17. 前記片持ちばりは、これが前記一方の反対方向に振られると、前記第１および第２の電気端子を短絡する短絡バーを備えている請求項１６に記載のスイッチング・アセンブリ。
  18. 前記板ばねを反対の第１および第２の方向に交互に曲げるように前記板ばねに作動的に結合されているアクチュエータを更に具備している、請求項１に記載のスイッチング・アセンブリ。
  19. 前記アクチュエータは、磁気アクチュエータである請求項１８に記載のスイッチング・アセンブリ。
  20. 前記アクチュエータは、
    前記板ばねに取付けられた磁界コイルと、
    前記磁界コイルから距離を隔てて設置された１つまたはそれ以上の鉄要素とを備えており、第１の極性を有する電流が前記磁界コイルを通って流れると、前記板ばねが前記の１つまたはそれ以上の鉄要素に向けて曲げられ、第２の極性を有する電流が前記磁界コイルを通って流れると、前記板ばねが前記の１つまたはそれ以上の鉄要素から離れる方向に曲げられるようになっている、請求項１９に記載のスイッチング・アセンブリ。
  21. 前記アクチュエータは、
    前記板ばねに取付けられた１つまたはそれ以上の鉄要素と、
    前記鉄要素から距離を隔てて設置された磁界コイルとを備えており、第１の極性を有する電流が前記磁界コイルを通って流れると、前記板ばねが前記の１つまたはそれ以上の鉄要素に向けて曲げられ、第２の極性を有する電流が前記磁界コイルを通って流れると、前記板ばねが前記の１つまたはそれ以上の鉄要素から離れる方向に曲げられるようになっている、請求項１９に記載のスイッチング・アセンブリ。
  22. 共通の端子および第１の端子を有する第１の基板と、
    第２の端子を有する第２の基板と、
    可撓性部分を有する横方向捩り部材、板ばね、および自由端部を有する導電性片持ちばりを有する弾性スイッチング部材であって、前記板ばねおよび前記片持ちばりが、前記捩り部材の可撓性部分から延びている、弾性スイッチング部材と、
    前記捩り部材を安定な構造体に取付ける第１の固定部材と、
    前記板ばねを安定な構造体に取付ける第２の固定部材と、
    を備えたマイクロ電気機械的系統（ＭＥＭＳ）スイッチング・アセンブリであって、
    前記板ばねは、前記第１および第２の固定部材の間に可撓性部分を有し、この可撓性部分は両反対方向に交互に曲げられることが可能であり、それにより前記片持ちばりの端部を両反対方向に振って前記第１および第２の端子と電気導通させるように構成されているマイクロ電気機械的系統（ＭＥＭＳ）スイッチング・アセンブリ。
  23. 前記スイッチング部材は、平面状の膜を備えている請求項２２に記載のスイッチング・アセンブリ。
  24. 前記片持ちばりは、導電性である請求項２２に記載のスイッチング・アセンブリ。
  25. 前記スイッチング部材は、前記捩り部材の可撓性部分から延びている他の板ばねを備えており、前記第１および第２の板ばねは、前記片持ちばりをその間に挟むように配置されている、請求項２２に記載のスイッチング・アセンブリ。
  26. 前記板ばねは、前記捩り部材の可撓性部分から第１の距離延びており、前記片持ちばりは、前記捩り部材の可撓性部分から第１の距離より大きい第２の距離伸びている、請求項２２に記載のスイッチング・アセンブリ。
  27. 前記片持ちばりの端部は、前記板ばねが第２の距離曲がると、第１の距離振れ、前記第１の距離は、前記第２の距離より大きい、請求項２２に記載のスイッチング・アセンブリ。
  28. 前記第１の距離は、前記第２の距離の２倍より大きい、請求項２７に記載のスイッチング・アセンブリ。
  29. 前記板ばねは、両反対方向のうちの一方に曲げられると、第１の安定な幾何形状を示し、両反対方向のうちの他方に曲げられると、第２の安定な幾何形状を示す、請求項２２に記載のスイッチング・アセンブリ。
  30. 前記板ばねは、これを第１および第２の安定な幾何形状に維持する応力勾配を有している、請求項２９に記載のスイッチング・アセンブリ。
  31. 前記第１の安定な幾何形状は、凸形の幾何形状であり、前記第２の安定な幾何形状は、凹形の幾何形状である、請求項２９に記載のスイッチング・アセンブリ。
  32. 前記第１の固定部材は、導電性であり、共通の端子に取付けられている、請求項２２に記載のスイッチング・アセンブリ。
  33. 前記板ばねを反対の第１および第２の方向に交互に曲げるように前記板ばねに作動的に結合されているアクチュエータを更に具備している、請求項２２に記載のスイッチング・アセンブリ。
  34. 前記アクチュエータは、磁気アクチュエータである請求項３３に記載のスイッチング・アセンブリ。
  35. 前記アクチュエータは、
    前記板ばねに取付けられた磁界コイルと、
    前記第１および第２の基板のうちの一方に取付けられた１つまたはそれ以上の鉄要素とを備えており、第１の極性を有する電流が前記磁界コイルを通って流れると、前記板ばねが前記の１つまたはそれ以上の鉄要素に向けて曲げられ、第２の極性を有する電流が前記磁界コイルを通って流れると、前記板ばねが前記の１つまたはそれ以上の鉄要素から離れる方向に曲げられるようになっている、請求項３４に記載のスイッチング・アセンブリ。
  36. 前記アクチュエータは、
    前記板ばねに取付けられた１つまたはそれ以上の鉄要素と、
    前記第１および第２の基板のうちの一方に取付けられた磁界コイルとを備えており、第１の極性を有する電流が前記磁界コイルを通って流れると、前記板ばねが前記の１つまたはそれ以上の鉄要素に向けて曲げられ、第２の極性を有する電流が前記磁界コイルを通って流れると、前記板ばねが前記の１つまたはそれ以上の鉄要素から離れる方向に曲げられるようになっている、請求項３４に記載のスイッチング・アセンブリ。
  37. 前記第１の基板は、共通の入力端子および第１の端子に結合された同一平面状の導波管を備えており、前記第２の基板は、前記第２の端子に結合された同一平面状導波管を備えている、請求項２２に記載のスイッチング・アセンブリ。
  38. 可撓性部分を有する横方向捩り部材と、
    前記捩り部材の可撓性部分から延びていて、自由端部を有する導電性片持ちばりと、
    前記捩り部材の可撓性部分から延び、前記片持ちばりをその間に挟むように配置されている１対の板ばねと、
    を備えたマイクロ電気機械的系統（ＭＥＭＳ）スイッチング・アセンブリ用のスイッチング部材であって、
    前記１対の板ばねは、両反対方向に曲げられたとき、安定な第１および第２の幾何形状を交互に示し、それによって前記片持ちばりの端部を夫々の両反対方向に振るように構成されているマイクロ電気機械的系統（ＭＥＭＳ）スイッチング・アセンブリ。
  39. 前記片持ちばりは、導電性である請求項３８に記載のスイッチング部材。
  40. 前記１対の板ばねは、前記捩り部材の可撓性部分から第１の距離延びており、前記片持ちばりは、前記捩り部材の可撓性部分から前記第１の距離より大きい第２の距離延びている、請求項３８に記載のスイッチング部材。
  41. 前記片持ちばりは、前記板ばねが第２の距離曲がると、第１の距離振れ、前記第１の距離は、前記第２の距離より大きい、請求項３８に記載のスイッチング部材。
  42. 前記第１の距離は、前記第２の距離の２倍より大きい請求項４１に記載のスイッチング部材。
  43. 前記１対の板ばねは、これらを安定な凸形および凹形の幾何形状に維持する応力勾配を有している、請求項３８に記載のスイッチング部材。
  44. 前記第１の幾何形状は、凸形の幾何形状であり、前記第２の幾何形状は、凹形の幾何形状である、請求項３８に記載のスイッチング部材。
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