JP2006173132A - Ｍｅｍｓスイッチ及びその製造方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング接点部のスイッチング動作性を向上させて、挿入損失の発生を減らし、貼り付き現象を効果的に解消することと共に低電圧でも駆動を可能にすること。
【解決手段】基板１０１、基板上の両側に形成されスイッチング接点部を有する複数の信号ライン１５１，１５３、基板上に形成され複数の信号ラインの間に形成される複数の固定電極１３１，１３３、基板の中央を中心にしてシーソー運動する内側作動部材１７１、内側作動部材のシーソー運動に連動されシーソー運動する外側作動部材１７３、内側作動部材の上面両端に形成され、その端部が外側作動部材の上部と重なるよう突設される加圧棒１７７ａ，ｂ、及び加圧棒が加圧される位置に向かって外側作動部材の下面に形成され、信号ラインのスイッチング接点部と接触する接触部材１７９ａ，ｂを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）スイッチ及びその製造方法に関する。

現在、ＭＥＭＳ技術を利用したＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）素子の中で幅広く製造されているものはスイッチである。ＲＦスイッチは、マイクロ波やミリメートル波帯域の無線通信端末機及びシステムにおいて、信号の選別伝送やインピーダンス整合回路などで多く応用される素子である。
例えば特許文献１（発明者：Ｓｕｎ ｅｔ ａｌ.）は、以下のようなＭＥＭＳスイッチを開示している。開示されたＭＥＭＳスイッチは、基板上で薄膜型の電極を支持するヒンジを有する。ヒンジは、アンカーにより基板と連結される制御電極と、ヒンジカラー（ｈｉｎｇｅ ｃｏｌｌａｒ）と、ヒンジアームセットとを有する。制御電極は、基板上に形成された制御電極と分離／連結される短絡バーを有する。これに加えて、基板と制御電極との間にトラベルストップを設けることで、貼り付き現象の発生を防止する。

特許文献２（発明者：ＴＳＵＩ ＫＵＩＮＧＵ ＳＡＮ）は、ＭＥＭＳスイッチの他の例を開示している。ここに開示されたＭＥＭＳスイッチは、バネ懸架装置上に懸架されたマイクロプレートフレーム構造を利用して基板上に形成される。バネ懸架装置は、一端部にアンカーが取り付けられ、信号ライン上に実質的に直交する方向に延びる。マイクロプレートフレームは、信号ライン内のギャップに対向し配置される短絡片を有し、電気接点ポストが信号ライン上に形成されてコンデンサ構造をなす。該コンデンサ構造には選択された電圧が印加され、静電気により下部電極の方向に近付く。
米国特許ＵＳ６、３０７、１６９号 公開２００１−１４３５９５号公報

前述したように、ＭＥＭＳスイッチの欠点は静電力を使用することにより、大きな駆動電圧を必要とし、且つ貼り付き現象が生じるものである。貼り付き現象は、マイクロ構造物の表面に接着が生じると、回復しようとする力が毛細管の力、ファンデルワールス力、静電力のような表面に働く力を克服せず、永久的にくっついている現象をいう。
また、前述した特許文献１の短絡バーや特許文献２の短絡片の接触状態が不良である場合、信号伝達が良好に行われず、挿入損失が生じる問題がある。

本発明は、前記のような問題点を鑑みてなされたものであって、その目的は貼り付き現象及び挿入損失を減らし、低電圧駆動が可能なＭＥＭＳスイッチを提供することにある。
本発明の他の目的は前述したＭＥＭＳスイッチの製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明１は前記構成要素を含むＭＥＭＳスイッチを提供する。
・基板、
・前記基板の上面両側に形成されスイッチング接点部を有する複数の信号ライン、
・前記基板の上面に形成され、前記複数の信号ラインの間に形成される複数の固定電極、
・前記基板の中央を中心にしてシーソー運動する内側作動部材、
・前記内側作動部材のシーソー運動に連動されシーソー運動する外側作動部材、
・前記内側作動部材の上面両端に形成され、その端部が前記外側作動部材の上部と重なるよう突設される加圧棒、
・前記加圧棒が加圧される位置に向かって前記外側作動部材の下面に形成され、前記信号ラインのスイッチング接点部と接触する接触部材。

本発明２は、前記発明１において、前記外側作動部材が、前記内側作動部材の外側との間に所定の間隔を維持するように形成され、前記内側作動部材を取囲むように形成されているＭＥＭＳスイッチを提供する。
本発明３は、前記発明２において、前記内側作動部材のシーソー運動が、前記基板の中心に形成される第１アンカーと、前記内側作動部材の中央部両側から内部に向かって形成され前記第１アンカーにより支持される第１バネアームとにより行われるＭＥＭＳスイッチを提供する。このスイッチにおいて、前記外側作動部材のシーソー運動は、前記基板の中央部両側に形成される第２アンカーと、前記外側作動部材の中央部から外側に向かって形成され第２アンカーにより支持される第２バネアームとにより行われる。

本発明４は、前記発明２において、前記内側作動部材及び前記外側作動部材は、その上面が同一平面に位置するように形成され、前記加圧棒は、前記内側作動部材及び前記外側作動部材の上面から所定距離だけ離隔して形成されているＭＥＭＳスイッチを提供する。
本発明５は、前記発明１において、前記接触部材が導電性金属で形成されているＭＥＭＳスイッチを提供する。

本発明６は、前記発明５において、前記導電性金属は金であるＭＥＭＳスイッチを提供する。
本発明７は、前記発明１において、前記内側作動部材及び外側作動部材は金属層を含んで構成され、前記固定電極の上側には絶縁層がさらに形成されているＭＥＭＳスイッチを提供する。

本発明８は、前記発明１において、前記内側作動部材及び外側作動部材が第１絶縁層及び金属層を含んで構成されているＭＥＭＳスイッチを提供する。
本発明９は、前記発明１において、前記内側作動部材及び外側作動部材が、第１絶縁層、金属層、及び第２絶縁層を含んで構成されているＭＥＭＳスイッチを提供する。
本発明１０は、前記発明１において、前記加圧棒は絶縁性材質で形成されているＭＥＭＳスイッチを提供する。

本発明１１は、前記発明３において、前記第２バネアームの剛性が前記第１バネアームの剛性より大きいＭＥＭＳスイッチを提供する。
本発明１２は、前記発明１１において、前記第２バネアームの幅が前記第１バネアームの幅より大きく形成されているＭＥＭＳスイッチを提供する。
本発明１３は、前記発明３において、前記第１アンカー及び前記第２アンカーが同一軸線上に所定の間隔を置いて形成されているＭＥＭＳスイッチを提供する。

本発明１４は、下記ステップを含むＭＥＭＳスイッチの製造方法を提供する。
・基板上に金属層を蒸着し、スイッチング接点部を有する信号ライン及び固定電極をパターニングするステップ、
・前記信号ライン及び固定電極のパターニングされた上面に第１犠牲層を蒸着するステップ、
・前記第１犠牲層の上側に第２犠牲層を蒸着し、前記スイッチング接点部に対応する位置に所定の接触部材ホールを形成するステップ、
・前記第２犠牲層の上側に接触部材層を蒸着し、前記接触部材ホールに埋め込まれた部分だけ残して接触部材をパターニングするステップ、
・前記接触部材が形成された前記接触部材層の上面に作動部材層を蒸着し、内側作動部材及び外側作動部材をパターニングするステップ、
・前記内側作動部材及び外側作動部材の形成された上側に第３犠牲層を蒸着し、加圧棒のギャップを形成させるためのギャップ形成部をパターニングするステップ、
・前記第３犠牲層の上側に第４犠牲層を蒸着し、加圧棒支持ホールをパターニングするステップ、
・前記第４犠牲層の上側に加圧棒層を蒸着し、加圧棒をパターニングするステップ、
・前記第１、２、３、４犠牲層を除去するステップ。

本発明１５は、前記発明１４において、前記作動部材層を蒸着するステップでは、前記作動部材層として金属層を形成するＭＥＭＳスイッチの製造方法を提供する。この方法は、前記信号ライン及び固定電極のパターニングされた上面に第１犠牲層を蒸着するステップ前に、前記金属層との絶縁のため前記固定電極の上側に絶縁層を形成するステップをさらに含む。

本発明１６は、前記発明１４において、前記作動部材層を蒸着するステップでは、第１絶縁層及び金属層を順次積層することにより前記作動部材層を形成するＭＥＭＳスイッチの製造方法を提供する。
本発明１７は、前記発明１４において、前記作動部材層を蒸着するステップでは、第１絶縁層、金属層及び第２絶縁層を順次積層することにより、前記作動部材層を形成するＭＥＭＳスイッチの製造方法を提供する。

本発明１８は、前記発明１４において、前記基板上に金属層を蒸着しスイッチング接点部を有する信号ライン及び固定電極をパターニングするステップでは、前記内側作動部材をシーソー運動可能に支持する第１アンカー及び前記外側作動部材をシーソー運動可能に支持する第２アンカーをパターニングするＭＥＭＳスイッチの製造方法を提供する。
本発明１９は、前記発明１８において、前記第１アンカー及び第２アンカーを、所定の間隔を置いて同一軸上に形成するＭＥＭＳスイッチの製造方法を提供する。

本発明２０は、前記発明１９において、前記内側作動部材及び外側作動部材をパターニングするステップは、
前記内側作動部材の中央部両側から内側に向かって第１バネアームが前記第１アンカーに延設されるステップと、
前記外側作動部材の中央部両側からその外側に向かって第２バネアームが第２アンカーに延設されるステップと、
を含むＭＥＭＳスイッチの製造方法を提供する。

本発明２１は、前記発明２０において、前記第２バネアームの剛性を前記第１バネアームの剛性より大きく形成するＭＥＭＳスイッチの製造方法を提供する。
本発明２２は、前記発明２１において、前記第１バネアームの幅より前記第２バネアームの幅を大きく形成するＭＥＭＳスイッチの製造方法を提供する。
本発明２３は、前記発明１４において、前記加圧棒層を絶縁材質で形成するＭＥＭＳスイッチの製造方法を提供する。

本発明２４は、前記発明１４において、前記接触部材を金で形成するＭＥＭＳスイッチの製造方法を提供する。

本発明によると、作動部材が駆動機能を持つ内側作動部材及びスイッチ接触機能を持つ外側作動部材から構成されることにより、貼り付き現象の発生を防止できる。

以下、添付した図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳説する。
＜実施形態＞
以下、図面で示すＭＥＭＳスイッチは実物に比して拡大図示したもので、特に、解りやすく多少Ｙ方向を誇張して表した。
図１は本発明の一実施形態によるＭＥＭＳスイッチの構造を概略的に示す図であり、図２は図１のI表示部を拡大図示した拡大図であり、図３は図１の平面図である。

図１〜３に示すように、基板１０１上には第１、２グラウンド１１１、１１３、第１、２固定電極１３１、１３３、第１、２信号ライン１５１、１５３が所定の間隔を置いて形成される。ここで、第１、２信号ライン１５１、１５３は所定のギャップを置いて形成される第１、２スイッチング接触部１５１ａ、１５３ａを成す。基板１０１は高抵抗基板、例えば、シリコンウェハーなどが使用され、第１、２グラウンド１１１、１１３、第１、２固定電極１３１、１３３、第１、２信号ライン１５１、１５３は導電性金属層、例えば、金（Ａｕ）で形成される。

基板１０１の中央部には第１アンカー１０３が設けられ、第１アンカー１０３と同一軸線上の両側には第２アンカー１０５が設けられる。
作動部材１７０（Ａｃｔｕａｔｉｎｇ Ｍｅｍｂｅｒ）は内側作動部材１７１と外側作動部材１７３とから構成される。内側作動部材１７１は駆動機能を持ち、外側作動部材１７３はスイッチ接触機能を持ち、内側作動部材１７１のシーソー運動に連動されて外側作動部材１７３がシーソー運動する。

これについて説明すると、内側作動部材１７１は基板１０１から所定の間隔（Ｈ１）を置いて設けられると共に、第１アンカー１０３及び第１バネアーム１７５ａを通じてシーソー運動可能に設けられる。すなわち、第１バネアーム１７５ａは第１アンカー１０３によりその中央部が支持され、内側作動部材１７１の内部両側から第１アンカー１０３に延設される。ここで、内側作動部材１７１は平板型あり、その両端が中心に向かって幅が小さくなり、その両端にカンティレバータイプ（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ ｔｙｐｅ）の第１、２加圧棒１７７ａ、１７７ｂ（ｐｕｓｈｉｎｇ ｒｏｄ）が設けられる。

このとき、第１、２加圧棒１７７ａ、１７７ｂは内側作動部材１７１の上面から所定の間隔（Ｈ２）を置いて形成されると共に、外側作動部材１７３の上部と重なるよう内側作動部材１７１の両端外側に向かって突設される。第１、２加圧棒１７７ａ、１７７ｂは絶縁性材質で形成される。ここで、第１、２加圧棒１７７ａ、１７７ｂは短くて厚いため自体変形が最小化されることにより、外側作動部材１７３の接触点を効果的に加圧することができる。したがって、後述する第１、２接触部材１７９ａ、１７９ｂの接触力が向上する。

外側作動部材１７３は内側作動部材１７１がシーソー運動すると、第１、２加圧棒１７７ａ、１７７ｂの接触力により連動されてシーソー運動する。また、外側作動部材１７３は内側作動部材１７１の外部ラインと応じた形状を有しながら、且つ内側作動部材１７１を取囲むリング状を有する。このとき、外側作動部材１７３と内側作動部材１７１とは微小間隔（ｄ）を維持し、その上面と内側作動部材１７１の上面とは同一平面を成すよう形成される。

外側作動部材１７３の中央部両側にはその外側に向かって第２バネアーム１７５ｂが延長されている。第２バネアーム１７５ｂは第２アンカー１０５により支持され、外側作動部材１７３をシーソー運動可能に支持する。ここで、第２バネアーム１７５ｂは第１バネアーム１７５ａに比して剛性を大きく形成することが好ましい。剛性増大は第２バネアーム１７５ｂの厚さあるいは幅を第１バネアーム１７５ａに比して大きくすることにより図れる。図面では、第１、２バネアーム１７５ａ、１７５ｂが同じ厚さで形成され、第２バネアーム１７５ｂの幅（Ｗ）を相対的に増大させて示した。

前述した内側作動部材１７１及び外側作動部材１７３は第１絶縁層２０７ａ、金属層２０７ｂ、第２絶縁層２０７ｃの３層から構成される。このように、３層で構成することで熱的変形を減らす。ここで、内側作動部材１７１及び外側作動部材１７３は同一のレイヤに形成されパターニングを施して分離される構造であって、各層の符号は同一の符号に記する。該レイヤ構造については後述する製造過程でより詳しく説明する。

内側作動部材１７１及び外側作動部材１７３は前述した３層構造に限定されず、単に電極本来の機能を発揮するよう金属層２０７ｂのみで構成することもできる。このとき、第１、２固定電極１３１、１３３との絶縁のため第１、２固定電極１３１、１３３の上側に別の絶縁層を形成することが求められる。
また、内側作動部材１７１及び外側作動部材１７３は第１絶縁層２０７ａ及び金属層２０７ｂの２層で構成することができる。このとき、第１、２固定電極１３１、１３３に絶縁層をさらに形成する必要はない。

一方、外側作動部材１７３の下面両側には第１、２接触部材１７９ａ、１７９ｂ（Ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ Ｍｅｍｂｅｒ）が設けられる。第１、２接触部材１７９ａ、１７９ｂは第１、２加圧棒１７７ａ、１７７ｂと対応する位置に設けられることにより、第１、２加圧棒１７７ａ、１７７ｂの加圧力が効果的に伝達され接触力が向上し、挿入損失率が減少する。

以下、前記の構成を有するＭＥＭＳスイッチの動作原理について簡略に説明する。
図４Ａ〜４Ｃは本発明に係るＭＥＭＳスイッチの動作状態を示す図で、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面図である。
図４Ａに示すように、第１、２固定電極１３１、１３３に電圧が印加されない初期状態において、内側作動部材１７１及び外側作動部材１７３は基板１０１から所定の間隔（Ｈ１）だけ離隔した水平状態を保つ。

図３及び図４Ｂに示すように、第１固定電極１３１に所定の電圧が印加されれば、第１固定電極１３１及び第１固定電極１３１の上部に対応する内側作動部材１７１の間に帯電が起こり、静電引力により内側作動部材１７１が基板１０１側に向かって近付く。内側作動部材１７１が近付くことにより、内側作動部材１７１の上面に形成された第１加圧棒１７７ａは外側作動部材１７３の上面を押さえ、その加圧力により外側作動部材１７３が基板１０１側に下向き回転する。次に、外側作動部材１７３の下面に形成された第１接触部材１７９ａと第１信号ライン１５１の第１スイッチング接点部１５１ａとが接触して第１信号ライン１５１が連結される。このとき、第１加圧棒１７７ａは第１接触部材１７９ａの位置する所の真上を直接加圧することにより、第１接触部材１７９ａの接触力（ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ ｆｏｒｃｅ）が向上する。したがって、接触抵抗（ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔ）が減少し、第１信号ライン１５１の挿入損失が減少する。

図３及び図４Ｃに示すように、第２固定電極１３３に駆動電圧を印加すれば、第２固定電極１３３及びそれに対応する側の内側作動部材１７１の間に帯電が起こり、前述した第１スイッチング接点部１５１ａと接触する同一原理により第２接触部材１７９ｂと第２スイッチング接点部１５３ａとは接触し、第２信号ライン１５３が連結される。
このとき、第１接触部材１７９ａ側で貼り付き現象が生じても内側作動部材１７１の駆動により容易に克服できる。すなわち、第１加圧棒１７７ａは絶縁材質で形成され、外側作動部材１７３の上端層は第１絶縁層２０７ｃで形成されることにより、第１加圧棒１７７ａ及び外側作動部材１７３間の貼り付き現象は生じない。したがって、実質的に貼り付き現象が生じる面積は内側作動部材１７１の電極面積よりも外側作動部材１７３の電極面積に限定される。ところで、外側作動部材１７３の電極面積が小さいので、第２スイッチング接点部１５３ａをスイッチングさせるため駆動される内側作動部材１７１の駆動力のみをもって第１接触部材１７９ａで生じる貼り付き現象を容易に解消できる。

一方、大きい剛性の第２バネアーム１７５ｂは大きい復元力を有するため、貼り付き現象を抑える一方、小さい剛性の第１バネアーム１７５ａは低電圧でも駆動を可能にする。
以下、前記のＭＥＭＳスイッチの製造過程について説明する。
図５Ａ〜５Ｍは本発明に係るＭＥＭＳスイッチの製造過程を示す図で、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面図であり、第２アンカー１０５の形成された部分は図示していない。

図３及び図５Ａに示すように、基板１０１上に金属層１９１、例えば、金（Ａｕ）を蒸着した後、第１、２グラウンド１１１、１１３、第１、２固定電極１３１、１３３、及び第１、２信号ライン１５１、１５３をパターニングする。このとき、第１、２信号ライン１５１、１５３は第１、２スイッチング接点部１５１ａ、１５３ａが形成されるようその一部が断線された状態にパターニングされる。これに加えて、第１、２アンカー１０３、１０５がさらにパターニングされる。ここで、第１、２アンカー１０３、１０５は内側作動部材１７１及び外側作動部材１７３がシーソー運動可能に支持される部分であり、同一軸線上に所定の間隔を置いて形成される。このようなパターニングはエッチング装置よりドライエッチング装置により施すことが好ましい。

図３及び図５Ｂに示すように、第１犠牲層２０１を所定の厚さで蒸着する。すなわち、第１犠牲層２０１は第１、２接触部材１７９ａ、１７９ｂと第１、２信号ライン１５１、１５３とのギャップ（Ｈ３）を維持するための厚さで蒸着され、フォトレジスト（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）のような感光物質がスピンコーター（ｓｐｉｎ ｃｏａｔｅｒ）により塗布される。このとき、第１、２アンカー１０３、１０５を覆う部分はフォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）により除去される。

図３及び図５Ｃに示すように、第２犠牲層２０３が所定の厚さで蒸着され、第１、２接触部材１７９ａ、１７９ｂの形成される接触部材ホール２０３ａをパターニングする。このとき、接触部材ホール２０３ａもフォトリソグラフィにより除去される。これに加えて、第１、２アンカー１０３、１０５の形成された部分が露出されるようアンカーホール２０３ｂをパターニングする。これは、次の過程で形成される内側作動部材１７１及び外側作動部材１７３層が形成される時、第１、２アンカー１０３、１０５の上面に直接接触するためである。

図３及び図５Ｄに示すように、第２犠牲層２０３の上側に接触部材層２０５を蒸着した後、接触部材ホール２０３ａを介して埋め込まれた部分のみ残してパターニングして第１、２接触部材１７９ａ、１７９ｂを形成する。接触部材層２０５は導電性金属材質、例えば、金（Ａｕ）で形成される。
図３、５Ｅ、５Ｆ、５Ｇに示すように、第１、２接触部材１７９ａ、１７９ｂの一部が残された第２犠牲層２０３の上側に第１絶縁層２０７ａ、金属層２０７ｂ、第２絶縁層２０７ｃが順次積層されることにより、作動部材層２０７が形成される。

このような３層構造を成していることは、熱的ストレスにより変形されることを減らすためであり、図示したような３層構造に限定されず、単に金属層２０７ｂのみでも形成できる。このとき、第１、２固定電極１３１、１３３との絶縁のため第１犠牲層２０１が蒸着される前に、絶縁層をさらに蒸着して第１、２固定電極１３１、１３３に絶縁膜を形成させる過程が求められる。

図３及び図５Ｈに示すように、作動部材層２０７がエッチングにより内側作動部材１７１及び外側作動部材１７３がパターニングされる。このとき、第１アンカー１０３に延長され、内側作動部材１７１の中央部両側からその内側に延長される第１バネアーム１７５ａも共にパターニングされる。また、第２アンカー１０５により延長され、外側作動部材１７３の中央部外側から延長される第２バネアーム１７５ｂがパターニングされる。第２バネアーム１７５ｂの剛性を、第１バネアーム１７５ａの剛性より大きく形成するために、例えば第１バネアーム１７５ａの幅より第２バネアーム１７５ｂの幅を大きく形成するとよい。

図３及び図５Ｉに示すように、内側作動部材１７１及び外側作動部材１７３のパターニングされた作動部材２０７ａの上に第３犠牲層２０９を蒸着し、第１、２加圧棒１７９ａ、１７９ｂと外側作動部材１７３の上面との所定の間隔を維持するためのギャップ形成部２０９ａをパターニングする。ギャップ形成部２０９ａのパターニングもフォトリソグラフィにより施す。

図５Ｊに示すように、ギャップ形成部２０９ａの形成された内側作動部材１７１及び外側作動部材１７３の上側に第４犠牲層２１１を塗布した後、第１、２加圧棒支持ホール２１１ａをパターニングする。第１、２加圧棒支持ホール２１１ａのパターニングもフォトリソグラフィにより施す。
図３、５Ｋ、５Ｌに示すように、第４犠牲層２１１の上側に加圧棒層２１３を蒸着した後、エッチングして第１、２加圧棒１７７ａ、１７７ｂをパターニングする。ここで、加圧棒層２１３は絶縁性材質で形成される。

図５Ｍに示すように、アッシング（Ａｓｈｉｎｇ）装置を使って第１、２、３、４犠牲層２０１、２０３、２０９、２１１を除去してＭＥＭＳスイッチ１００を完成する。
以上では、本発明の原理を例示するために本発明の好適な実施形態について図示し説明したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で請求している本発明の要旨を逸脱することなく、本発明に対する種々の変形及び修正が可能であることは当業者であれば理解できることであろう。よって、そのような変更及び修正は本発明の特許請求の範囲に含まれるものと見なすべきである。

＜効果＞
本発明を用いれば、作動部材が駆動機能を持つ内側作動部材及びスイッチ接触機能を持つ外側作動部材から構成されることにより、貼り付き現象の発生を防止できる。
また、変形の少ない加圧棒を採用して接触部材の設けられた側に加圧力を集中させることで、接触部材の接触力向上により挿入損失が低減する。

また、内側作動部材を回転自在に支持する第１バネアームの剛性を小さく設計することで低電圧ながらも駆動を可能にし、実際にスイッチ機能を行う外側作動部材の第２バネアームの剛性を大きく設計することで貼り付き現象の発生を効果的に減らすことができる。

本発明の一実施形態によるＭＥＭＳスイッチの構造を概略的に示す図である。 図１のI表示部を拡大図示した拡大図である。 図１の平面図である。 本発明によるＭＥＭＳスイッチの動作状態を示す図で、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面図である。 本発明によるＭＥＭＳスイッチの動作状態を示す図で、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面図である。 本発明によるＭＥＭＳスイッチの動作状態を示す図で、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面図である。 本発明によるＭＥＭＳスイッチの製造過程を示す図で、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面図である。 本発明によるＭＥＭＳスイッチの製造過程を示す図で、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面図である。 本発明によるＭＥＭＳスイッチの製造過程を示す図で、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面図である。 本発明によるＭＥＭＳスイッチの製造過程を示す図で、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面図である。 本発明によるＭＥＭＳスイッチの製造過程を示す図で、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面図である。 本発明によるＭＥＭＳスイッチの製造過程を示す図で、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面図である。 本発明によるＭＥＭＳスイッチの製造過程を示す図で、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面図である。 本発明によるＭＥＭＳスイッチの製造過程を示す図で、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面図である。 本発明によるＭＥＭＳスイッチの製造過程を示す図で、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面図である。 本発明によるＭＥＭＳスイッチの製造過程を示す図で、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面図である。 本発明によるＭＥＭＳスイッチの製造過程を示す図で、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面図である。 本発明によるＭＥＭＳスイッチの製造過程を示す図で、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面図である。 本発明によるＭＥＭＳスイッチの製造過程を示す図で、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面図である。

符号の説明

１００ マイクロスイッチ
１０１ 基板
１３１、１３３ 第１、２固定電極
１５１、１５３ 第１、２信号ライン
１５１ａ、１５３ａ 第１、２スイッチング接点部
１７０ 作動部材
１７１ 内側作動部材
１７３ 外側作動部材
１７７ａ、１７７ｂ 加圧棒
１７９ａ、１７９ｂ 第１、２接触部材

Claims (24)

1. 基板と、
   前記基板の上面両側に形成されスイッチング接点部を有する複数の信号ラインと、
   前記基板の上面に形成され、前記複数の信号ラインの間に形成される複数の固定電極と、
   前記基板の中央を中心にしてシーソー運動する内側作動部材と、
   前記内側作動部材のシーソー運動に連動されシーソー運動する外側作動部材と、
   前記内側作動部材の上面両端に形成され、その端部が前記外側作動部材の上部と重なるよう突設される加圧棒と、
   前記加圧棒が加圧される位置に向かって前記外側作動部材の下面に形成され、前記信号ラインのスイッチング接点部と接触する接触部材と、
   を含むＭＥＭＳスイッチ。
2. 前記外側作動部材は、前記内側作動部材の外側との間に所定の間隔を維持するように形成され、前記内側作動部材を取囲むように形成されている、請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
3. 前記内側作動部材のシーソー運動は、前記基板の中心に形成される第１アンカーと、前記内側作動部材の中央部両側から内部に向かって形成され前記第１アンカーにより支持される第１バネアームとにより行われ、
   前記外側作動部材のシーソー運動は、前記基板の中央部両側に形成される第２アンカーと、前記外側作動部材の中央部から外側に向かって形成され第２アンカーにより支持される第２バネアームとにより行われる、
   請求項２に記載のＭＥＭＳスイッチ。
4. 前記内側作動部材及び前記外側作動部材は、その上面が同一平面に位置するように形成され、
   前記加圧棒は、前記内側作動部材及び前記外側作動部材の上面から所定距離だけ離隔して形成されている、
   請求項２に記載のＭＥＭＳスイッチ。
5. 前記接触部材は導電性金属で形成されている、請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
6. 前記導電性金属は金である、請求項５に記載のＭＥＭＳスイッチ。
7. 前記内側作動部材及び外側作動部材は金属層を含んで構成され、
   前記固定電極の上側には絶縁層がさらに形成されている、
   請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
8. 前記内側作動部材及び外側作動部材は、第１絶縁層及び金属層を含んで構成されている、請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
9. 前記内側作動部材及び外側作動部材は、第１絶縁層、金属層、及び第２絶縁層を含んで構成されている、請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
10. 前記加圧棒は絶縁性材質で形成されている、請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
11. 前記第２バネアームの剛性は前記第１バネアームの剛性より大きい、請求項３に記載のＭＥＭＳスイッチ。
12. 前記第２バネアームの幅は、前記第１バネアームの幅より大きく形成されている、請求項１１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
13. 前記第１アンカー及び前記第２アンカーは、同一軸線上に所定の間隔を置いて形成されている、請求項３に記載のＭＥＭＳスイッチ。
14. 基板上に金属層を蒸着し、スイッチング接点部を有する信号ライン及び固定電極をパターニングするステップと、
    前記信号ライン及び固定電極のパターニングされた上面に第１犠牲層を蒸着するステップと、
    前記第１犠牲層の上側に第２犠牲層を蒸着し、前記スイッチング接点部に対応する位置に所定の接触部材ホールを形成するステップと、
    前記第２犠牲層の上側に接触部材層を蒸着し、前記接触部材ホールに埋め込まれた部分だけ残して接触部材をパターニングするステップと、
    前記接触部材が形成された前記接触部材層の上面に作動部材層を蒸着し、内側作動部材及び外側作動部材をパターニングするステップと、
    前記内側作動部材及び外側作動部材の形成された上側に第３犠牲層を蒸着し、加圧棒のギャップを形成させるためのギャップ形成部をパターニングするステップと、
    前記第３犠牲層の上側に第４犠牲層を蒸着し、加圧棒支持ホールをパターニングするステップと、
    前記第４犠牲層の上側に加圧棒層を蒸着し、加圧棒をパターニングするステップと、
    前記第１、２、３、４犠牲層を除去するステップと、
    を含む、ＭＥＭＳスイッチの製造方法。
15. 前記作動部材層を蒸着するステップでは、前記作動部材層として金属層を形成し、
    前記信号ライン及び固定電極のパターニングされた上面に第１犠牲層を蒸着するステップ前に、前記金属層との絶縁のため前記固定電極の上側に絶縁層を形成するステップをさらに含む、
    請求項１４に記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
16. 前記作動部材層を蒸着するステップでは、第１絶縁層及び金属層を順次積層することにより前記作動部材層を形成する、請求項１４に記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
17. 前記作動部材層を蒸着するステップでは、第１絶縁層、金属層及び第２絶縁層を順次積層することにより、前記作動部材層を形成する、請求項１４に記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
18. 前記基板上に金属層を蒸着しスイッチング接点部を有する信号ライン及び固定電極をパターニングするステップでは、前記内側作動部材をシーソー運動可能に支持する第１アンカー及び前記外側作動部材をシーソー運動可能に支持する第２アンカーをパターニングする、請求項１４に記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
19. 前記第１アンカー及び第２アンカーを、所定の間隔を置いて同一軸上に形成する、請求項１８に記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
20. 前記内側作動部材及び外側作動部材をパターニングするステップは、
    前記内側作動部材の中央部両側から内側に向かって第１バネアームが前記第１アンカーに延設されるステップと、
    前記外側作動部材の中央部両側からその外側に向かって第２バネアームが第２アンカーに延設されるステップと、
    を含む、請求項１９に記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
21. 前記第２バネアームの剛性を、前記第１バネアームの剛性より大きく形成する、請求項２０に記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
22. 前記第１バネアームの幅より前記第２バネアームの幅を大きく形成する、請求項２１に記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
23. 前記加圧棒層を絶縁材質で形成する、請求項１４に記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
24. 前記接触部材を金で形成する、請求項１４に記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。

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