JP2009238546A - Micro electric machine switch - Google Patents

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Takaaki Yoshihara
孝明 吉原
Yoshiki Hayazaki
嘉城 早崎
Takeo Shirai
健雄 白井
Chomei Matsushima
朝明 松嶋
Hiroshi Kawada
裕志 河田
Yosuke Hagiwara
洋右 萩原
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micro electric machine switch capable of contacting a fixed contact and a movable contact with an equal contact pressure. <P>SOLUTION: The micro electric machine switch is provided with a movable contact support table 1 having a table part 10 of which on one face side in thickness direction a movable contact 2 is installed and three pieces of arm parts 11 which have flexibility and support the table part 10 on a base substrate 5, a pair of fixed contacts 3 which are arranged opposed to the movable contact 2 on one face side of the table part 10, and three actuators 4 which are provided respectively on three arm parts 11 and deform the arm parts 11 in a state that the movable contact 2 of the table part 10 may contact both of the pair of fixed contacts 3. The three arm parts 11 have the same shape respectively, and are arranged in a form going along the diameter direction of a circle C centered on the movable contact 2 on a surface orthogonal to the thickness direction of the table part 10, and the angle θ between the adjoining arm parts 11 in the surface is equally 120 degrees. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、MEMSスイッチやNEMSスイッチなどの微小電気機械スイッチに関するものである。   The present invention relates to a microelectromechanical switch such as a MEMS switch or a NEMS switch.

従来から、MEMSスイッチや、NEMSスイッチなどの微小電気機械スイッチが種々提案されている。この種の微小電気機械スイッチとしては、特許文献1に示すような高周波信号伝送用の静電マイクロリレーが挙げられる。   Conventionally, various micro electromechanical switches such as MEMS switches and NEMS switches have been proposed. As this type of microelectromechanical switch, there is an electrostatic microrelay for high-frequency signal transmission as shown in Patent Document 1.

特許文献1に示すものは、図9に示すように、ガラス基板110の上面に固定電極120と2本の信号線130とをそれぞれ設けてなる固定基板100と、当該固定基板100に一体化された可動基板200とで構成される。可動基板200は、2つのアンカ210により第1弾性支持部220を介して2つの可動電極230を弾性支持し、その中央部に第2弾性支持部240を介して可動接点部250を弾性支持する構成である。可動接点部250における固定基板100との対向面には絶縁膜260を介して可動接点270が形成される。   As shown in FIG. 9, as shown in FIG. 9, a fixed substrate 100 in which a fixed electrode 120 and two signal lines 130 are provided on an upper surface of a glass substrate 110, and the fixed substrate 100 are integrated. And the movable substrate 200. The movable substrate 200 elastically supports the two movable electrodes 230 via the first elastic support portion 220 by the two anchors 210 and elastically supports the movable contact portion 250 via the second elastic support portion 240 at the center thereof. It is a configuration. A movable contact 270 is formed on the surface of the movable contact portion 250 facing the fixed substrate 100 via an insulating film 260.

上記の静電マイクロリレーは、いわゆる常開型のリレーであって、通常時は可動接点270と2本の信号線130とが非接触であり、2本の信号線130間が遮断されている。このリレーを駆動するにあたっては、可動基板200の可動電極230と固定基板100に形成された固定電極120との間に所定の駆動電圧を印加する。これによって、可動電極230と固定電極120との間に静電引力(クーロン引力)が発生し、2つの可動電極230それぞれが固定基板100側に移動し、また可動電極230の移動に伴って可動接点270も固定基板100側に移動する。その結果、可動接点270が2本の信号線130の両方に接触して、2本の信号線130間が導通される。
特許第3852224号公報
The above-described electrostatic micro relay is a so-called normally open type relay, and normally the movable contact 270 and the two signal lines 130 are not in contact with each other, and the two signal lines 130 are disconnected. . In driving this relay, a predetermined drive voltage is applied between the movable electrode 230 of the movable substrate 200 and the fixed electrode 120 formed on the fixed substrate 100. As a result, an electrostatic attractive force (Coulomb attractive force) is generated between the movable electrode 230 and the fixed electrode 120, and each of the two movable electrodes 230 moves toward the fixed substrate 100, and is movable as the movable electrode 230 moves. The contact 270 also moves to the fixed substrate 100 side. As a result, the movable contact 270 contacts both of the two signal lines 130 and the two signal lines 130 are conducted.
Japanese Patent No. 3852224

上述したように特許文献1に示す静電マイクロリレーでは、可動接点270の両側それぞれに設けた可動電極230が固定基板100側に移動することによって、可動接点270が固定基板100側に移動する。そのため、一方の可動電極230に生じる静電引力が、他方の可動電極230に生じる静電引力よりも強いときには、可動接点270が傾いた状態で固定基板100側に移動するおそれがある。移動時に可動接点270が傾いていると、可動接点270と信号線130との接圧が均等にならずに、偏りが生じる(例えば、可動接点270における信号線130との接触部分において、接圧が比較的高い部分と比較的低い部分とが生じる)ことがある。このような接圧の偏りは、高周波特性の悪化や、スティッキングなどの原因になるおそれがある。   As described above, in the electrostatic micro relay disclosed in Patent Document 1, the movable electrode 270 provided on both sides of the movable contact 270 moves to the fixed substrate 100 side, so that the movable contact 270 moves to the fixed substrate 100 side. Therefore, when the electrostatic attractive force generated in one movable electrode 230 is stronger than the electrostatic attractive force generated in the other movable electrode 230, the movable contact 270 may move toward the fixed substrate 100 in a tilted state. If the movable contact 270 is tilted during movement, the contact pressure between the movable contact 270 and the signal line 130 is not equalized, and deviation occurs (for example, the contact pressure at the contact portion of the movable contact 270 with the signal line 130). May be relatively high and relatively low. Such uneven contact pressure may cause deterioration of high-frequency characteristics and sticking.

本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、固定接点と可動接点とを均等な接圧で接触させることができる微小電気機械スイッチを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described points, and an object thereof is to provide a micro electromechanical switch capable of bringing a fixed contact and a movable contact into contact with each other with an equal contact pressure.

上述の課題を解決するために、請求項1の発明では、厚み方向の一面側に可動接点が設けられた台部および当該台部に一端が連結されるとともに他端がベース基板に固定され台部を上記厚み方向に沿った方向に移動自在に支持する可撓性を有する複数本のアーム部を備えた可動接点支持台と、台部の上記一面側において可動接点に対向配置された一対の固定接点と、各アーム部に設けられ台部の可動接点が一対の固定接点の両方に接触する形に各アーム部を各別に変形させる複数のアクチュエータとを備え、各アーム部は、同じ形状を有し、台部の上記厚み方向に直交する面内において可動接点を中心とする円の径方向に沿う形に配置され、アーム部の数は、3の整数倍であり、上記面内において隣接するアーム部間の角度は、いずれも等しいことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, in the invention of claim 1, a base part provided with a movable contact on one surface side in the thickness direction, one end is connected to the base part, and the other end is fixed to the base substrate. A movable contact support base provided with a plurality of flexible arm portions that support the portion movably in the direction along the thickness direction, and a pair of opposed contact with the movable contact on the one surface side of the base portion A fixed contact, and a plurality of actuators that individually deform each arm so that the movable contact of the base provided on each arm is in contact with both of the pair of fixed contacts, and each arm has the same shape And arranged in a shape along the radial direction of a circle centered on the movable contact in a plane orthogonal to the thickness direction of the base, and the number of arm portions is an integral multiple of 3, and adjacent in the plane The angle between the arm parts to be It is characterized in.

請求項1の発明によれば、台部を支持するアーム部は同じ形状であり、台部の厚み方向に直交する面内において可動接点を中心とする円の径方向に沿う形に配置されるとともに当該面内において隣接するアーム部間の角度がいずれも等しく、しかもアーム部の数が3の整数倍であるので、アーム部の変形によって台部に作用するモーメントを、1本ではなく2本以上のアーム部で相殺することができるから、アーム部の数が2つや4つである場合に比べれば、台部の移動時に台部が傾き難くなって(可動接点が傾き難くなって)、固定接点と可動接点とを均等な接圧で接触させることができる。その結果、高周波特性の悪化や、スティッキングの発生などを抑制することができる。   According to the invention of claim 1, the arm portions that support the base portion have the same shape, and are arranged in a shape along the radial direction of the circle centering on the movable contact in a plane orthogonal to the thickness direction of the base portion. In addition, since the angles between adjacent arm portions in the plane are all equal and the number of arm portions is an integral multiple of 3, two moments acting on the base portion due to the deformation of the arm portions are not two. Since it is possible to cancel with the above arm parts, compared to the case where the number of arm parts is two or four, the base part becomes difficult to tilt when the base part is moved (the movable contact is difficult to tilt), The fixed contact and the movable contact can be contacted with equal contact pressure. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the high frequency characteristics and the occurrence of sticking.

請求項2の発明では、請求項1の発明において、上記各固定接点とともに上記可動接点に接触されるダミー接点を備え、上記各固定接点およびダミー接点それぞれの上記可動接点との対向面は同一平面上に位置し、上記各固定接点およびダミー接点は、上記可動接点との接触部が、上記面内において上記可動接点を中心とする同一円周上に位置し、当該円周上における接触部間の距離はいずれも等しいことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, a dummy contact that is brought into contact with the movable contact is provided together with each of the fixed contacts, and each of the fixed contact and the dummy contact faces the movable contact on the same plane. Each of the fixed contact and the dummy contact is located on the same circumference centering on the movable contact in the plane, and between the contact parts on the circumference. These distances are equal to each other.

請求項2の発明によれば、可動接点が一対の固定接点だけではなくダミー接点とも接触するので、一対の固定接点のみと接触する場合に比べれば、可動接点と固定接点との接触状態が安定するから、固定接点と可動接点との接圧をより均等にすることができる。その結果、高周波特性の悪化や、スティッキングの発生などをさらに抑制することができる。   According to the second aspect of the present invention, since the movable contact contacts not only the pair of fixed contacts but also the dummy contacts, the contact state between the movable contact and the fixed contacts is more stable than when contacting only the pair of fixed contacts. Therefore, the contact pressure between the fixed contact and the movable contact can be made more uniform. As a result, it is possible to further suppress the deterioration of the high frequency characteristics and the occurrence of sticking.

請求項3の発明では、請求項2の発明において、上記各固定接点および上記ダミー接点は、上記台部の上記厚み方向において上記各アーム部のいずれとも対向しない形に配置されていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the fixed contacts and the dummy contacts are arranged so as not to face any of the arm portions in the thickness direction of the base portion. And

請求項3の発明によれば、固定接点またはダミー接点とアーム部に設けたアクチュエータとの容量結合を防止することができる。   According to the invention of claim 3, capacitive coupling between the fixed contact or dummy contact and the actuator provided in the arm portion can be prevented.

請求項4の発明では、請求項1〜3のうちいずれか1項の発明において、上記台部において上記可動接点が形成された部位の周辺部は、断面形状がコルゲート状に形成されていることを特徴とする。   In the invention of claim 4, in the invention of any one of claims 1 to 3, the peripheral part of the part where the movable contact is formed in the base part is formed in a corrugated cross section. It is characterized by.

請求項4の発明によれば、台部が変形し易くなるから、台部を移動させる際にアクチュエータで消費される電力を低減することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, since the base part is easily deformed, the power consumed by the actuator when the base part is moved can be reduced.

請求項5の発明では、請求項4の発明において、上記周辺部には、上記台部の剛性低下用の空所が形成されていることを特徴とする。   The invention of claim 5 is characterized in that, in the invention of claim 4, a void for reducing the rigidity of the platform is formed in the peripheral portion.

請求項5の発明によれば、台部の剛性を低減して、台部をより変形させ易くすることができるから、台部を移動させる際にアクチュエータで消費される電力をさらに低減することができる。   According to the invention of claim 5, since the rigidity of the base part can be reduced and the base part can be more easily deformed, the electric power consumed by the actuator when the base part is moved can be further reduced. it can.

請求項6の発明では、請求項1〜3のうちいずれか1項の発明において、上記各アーム部の一端は弾性を有するバネ部を介して上記台部に一体に連結されていることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects of the present invention, one end of each arm portion is integrally connected to the base portion via a spring portion having elasticity. And

請求項6の発明によれば、台部を移動させる際にアクチュエータで消費される電力を低減することができる。   According to the sixth aspect of the invention, it is possible to reduce the power consumed by the actuator when moving the platform.

請求項7の発明では、請求項1〜6のうちいずれか1項の発明において、上記アクチュエータは、上記アーム部における上記固定接点側とその反対側との少なくとも一方に形成された下部電極と、当該下部電極における上記アーム部側とは反対側に形成された圧電材料部と、当該圧電材料部における下部電極側とは反対側に形成された上部電極とを備え、下部電極と上部電極との間に所定の駆動電圧を印加して圧電材料部を変形させることで上記アーム部を変形させることを特徴とする。   In the invention of claim 7, in the invention of any one of claims 1 to 6, the actuator includes a lower electrode formed on at least one of the fixed contact side and the opposite side in the arm part, A piezoelectric material portion formed on the opposite side of the lower electrode to the arm portion side; and an upper electrode formed on the piezoelectric material portion on the opposite side of the lower electrode side. The arm portion is deformed by deforming the piezoelectric material portion by applying a predetermined driving voltage therebetween.

請求項7の発明によれば、静電引力を利用する場合に比べてアクチュエータの消費電力を低く抑えながらも台部の変位量を大きくすることができるから、可動接点と固定接点との間隔を広げて信号の漏れを低減することができ、アイソレーション特性の向上が図れる。   According to the seventh aspect of the present invention, since the amount of displacement of the base portion can be increased while suppressing the power consumption of the actuator as compared with the case of using electrostatic attraction, the distance between the movable contact and the fixed contact can be increased. It can be expanded to reduce signal leakage, and isolation characteristics can be improved.

請求項8の発明では、請求項1〜6のうちいずれか1項の発明において、上記アクチュエータは、上記アーム部における上記固定接点側とその反対側との少なくとも一方に形成された下部電極および当該下部電極における上記アーム部側とは反対側に形成された圧電材料部ならびに当該圧電材料部における下部電極側とは反対側に形成された上部電極を備え、下部電極と上部電極との間に所定の駆動電圧を印加して圧電材料部を変形させることで上記アーム部を変形させる主駆動手段と、上記可動接点支持台における上記固定接点側に形成された可動電極および上記台部の厚み方向において当該可動電極と重なる形に配置された固定電極を備え、可動電極と固定電極との間に所定の駆動電圧を印加して可動電極と固定電極との間に静電引力を発生させることで上記台部を上記一対の固定接点側に移動させる副駆動手段とを有していることを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to sixth aspects, the actuator includes a lower electrode formed on at least one of the fixed contact side and the opposite side of the arm portion, and the lower electrode. A piezoelectric material portion formed on the opposite side of the lower electrode to the arm portion side and an upper electrode formed on the opposite side of the piezoelectric material portion to the lower electrode side are provided, and a predetermined gap is provided between the lower electrode and the upper electrode. A main driving means for deforming the arm portion by applying a driving voltage to the movable portion, a movable electrode formed on the fixed contact side of the movable contact support base, and a thickness direction of the base portion The fixed electrode is arranged so as to overlap the movable electrode, and a predetermined driving voltage is applied between the movable electrode and the fixed electrode so that an electrostatic attractive force is generated between the movable electrode and the fixed electrode. The base portion by for antibody characterized in that it has a secondary drive means for moving the said pair of fixed contact side.

請求項8の発明によれば、アクチュエータが、圧電材料部の変形を利用してアーム部を変形させる主駆動手段と、静電引力を利用してアーム部を変形させる副駆動手段とで構成されているので、主駆動手段により台部を移動させることで、静電引力を利用する場合に比べてアクチュエータの消費電力を低く抑えながらも台部の変位量を大きくすることができるから、可動接点と固定接点との間隔を広げて信号の漏れを低減することができ、アイソレーション特性の向上が図れる一方、副駆動手段により可動接点と固定接点との接圧を所望の値に設定することができる。   According to the invention of claim 8, the actuator is composed of a main drive means for deforming the arm part using deformation of the piezoelectric material part and a sub-drive means for deforming the arm part using electrostatic attraction. Therefore, by moving the platform by the main drive means, the displacement of the platform can be increased while keeping the power consumption of the actuator low compared to when using electrostatic attraction. The distance between the contact and the fixed contact can be widened to reduce signal leakage and improve the isolation characteristics, while the auxiliary drive means can set the contact pressure between the movable contact and the fixed contact to a desired value. it can.

本発明は、固定接点と可動接点とを均等な接圧で接触させることができるという効果を奏する。   The present invention has an effect that the fixed contact and the movable contact can be brought into contact with each other with an equal contact pressure.

(実施形態1)
本実施形態の微小電気機械スイッチは、例えば、高周波信号の伝送に使用されるMEMSスイッチであり、図1(a)〜(c)に示すように、ベース基板5の一表面側(図1(b)における上面側)に形成された可動接点支持台1を備える。この可動接点支持台1は、厚み方向の一面側(図1(b)における上面側)に可動接点2が設けられた台部10と、当該台部10に一端が固定されるとともに他端がベース基板5に固定され台部10をその厚み方向(図1(b)における上下方向)に沿った方向に移動自在に支持する可撓性を有する複数本(本実施形態では3本)のアーム部11を備える。
(Embodiment 1)
The microelectromechanical switch according to the present embodiment is, for example, a MEMS switch used for transmission of a high-frequency signal. As shown in FIGS. 1A to 1C, one surface side of the base substrate 5 (FIG. 1 ( The movable contact support 1 formed on the upper surface side in b) is provided. The movable contact support base 1 includes a base part 10 provided with a movable contact 2 on one surface side in the thickness direction (upper surface side in FIG. 1B), one end fixed to the base part 10, and the other end A plurality of flexible arms (three in this embodiment) that are fixed to the base substrate 5 and are movably supported in a direction along the thickness direction (vertical direction in FIG. 1B). The unit 11 is provided.

さらに、本実施形態の微小電気機械スイッチは、台部10の上記一面側において可動接点2に対向配置された一対の固定接点3と、3本のアーム部11それぞれに設けられ台部10の可動接点2が一対の固定接点3の両方に接触する形にアーム部11を変形させる3つのアクチュエータ4とを備える。   Furthermore, the micro electromechanical switch of the present embodiment is provided on each of the pair of fixed contacts 3 disposed opposite to the movable contact 2 on the one surface side of the base 10 and the three arms 11 and is movable on the base 10. Three actuators 4 are provided for deforming the arm portion 11 so that the contact 2 contacts both of the pair of fixed contacts 3.

ベース基板5は、例えば絶縁材料(例えばセラミックスやガラスなど)により形成され、上記一表面側に可動接点支持台1が形成される。なお、ベース基板5の上記一表面は平坦な面としている。また図1(a)においてはベース基板5の図示を省略している。   The base substrate 5 is formed of, for example, an insulating material (for example, ceramic or glass), and the movable contact support 1 is formed on the one surface side. The one surface of the base substrate 5 is a flat surface. In FIG. 1A, the base substrate 5 is not shown.

可動接点支持台1は、弾性および絶縁性を有する材料(例えばノンドープのポリシリコン)により形成される。そのため、台部10およびアーム部11それぞれは可撓性を有する。   The movable contact support 1 is made of an elastic and insulating material (for example, non-doped polysilicon). Therefore, each of the base part 10 and the arm part 11 has flexibility.

台部10は、真円(正円)の円盤状に形成される。可動接点2は円形状のものであって、台部10の中央部に形成される。また可動接点2の外周形状と台部10の外周形状とは同心円としている。アーム部11は、ベース基板5の上記一表面に立設された立設片11aと、立設片11aの先端部(図1(b)における上端部)と台部10の縁部とを一体に連結する帯状(長尺の矩形板状)の腕片11bとを一体に備えた断面L字状に形成される。本実施形態の微小電気機械スイッチにおいては、腕片11bの長さ方向と立設片11aの長さ方向とは直交している。   The base part 10 is formed in a perfect circle (perfect circle) disk shape. The movable contact 2 has a circular shape and is formed at the center of the base 10. Further, the outer peripheral shape of the movable contact 2 and the outer peripheral shape of the platform 10 are concentric circles. The arm portion 11 is formed by integrating a standing piece 11a erected on the one surface of the base substrate 5, a tip portion (upper end portion in FIG. 1B) of the standing piece 11a, and an edge portion of the base portion 10. It is formed in an L-shaped cross section integrally provided with a belt-like (long rectangular plate-like) arm piece 11b connected to the arm. In the micro electromechanical switch of this embodiment, the length direction of the arm piece 11b and the length direction of the standing piece 11a are orthogonal to each other.

ところで、アーム部11の腕片11bの長さ方向(長手方向)は、台部10の厚み方向に直交する面内(以下、「直交面内」と略す)において、すなわち平面視において可動接点2(可動接点2の中心)を中心とする円Cの径方向(台部10の径方向に等しい方向)に沿った方向と一致させている。また、図1(a)に示すように、上記直交面内において隣接するアーム部11の中心線間の角度(隣接する腕片11bの中心線間の角度)θは、いずれも等しくしている。そのため、上記直交面内において隣接するアーム部11間の角度も全て等しい。なお、本実施形態の微小電気機械スイッチは3本のアーム部11を有するため、角度θは120度である。   By the way, the length direction (longitudinal direction) of the arm piece 11b of the arm portion 11 is in a plane orthogonal to the thickness direction of the base portion 10 (hereinafter, abbreviated as “in the orthogonal plane”), that is, in the plan view, the movable contact 2. It is made to correspond with the direction along the radial direction (direction equal to the radial direction of the base part 10) of the circle C centering on (center of the movable contact 2). Further, as shown in FIG. 1A, the angles θ between the center lines of the adjacent arm portions 11 in the orthogonal plane (the angles between the center lines of the adjacent arm pieces 11b) θ are all equal. . Therefore, the angles between the adjacent arm portions 11 in the orthogonal plane are all equal. In addition, since the micro electromechanical switch of this embodiment has the three arm parts 11, angle (theta) is 120 degree | times.

このように本実施形態の微小電気機械スイッチにおいては、3本のアーム部11は、いずれも同じ形状を有し、上記円Cの径方向に沿う形に配置され、かつ上記直交面内において隣接するアーム部11間の角度θはいずれも120度であって等しい。そのため、可動接点支持台1の形状は上記直交面内においては3回転対称である。   As described above, in the micro electromechanical switch of the present embodiment, the three arm portions 11 have the same shape, are arranged along the radial direction of the circle C, and are adjacent in the orthogonal plane. The angle θ between the arm portions 11 to be operated is 120 degrees and is equal. Therefore, the shape of the movable contact support 1 is three-fold symmetric in the orthogonal plane.

上述した可動接点支持台1は、例えばベース基板5の上記一表面側に犠牲層(図示せず)を形成し、その後に可動接点支持台1の基礎となる絶縁層(図示せず)を上記犠牲層を覆う形に形成し、さらにその後にフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して上記絶縁材料層を所望の形状にパターニングし、最後に上記犠牲層を除去することによって形成することができる。なお、上述した可動接点支持台1の形成方法はあくまでも一例であり、周知のマイクロマシニング技術などにより形成してもよい。また、可動接点支持台1の材料は上述したノンドープのポリシリコンに限定されず、弾性を有する金属材料を用いてもよい。この場合、表面には絶縁層を形成する必要がある。   In the movable contact support 1 described above, for example, a sacrificial layer (not shown) is formed on the one surface side of the base substrate 5, and then an insulating layer (not shown) serving as a basis of the movable contact support 1 is provided. It can be formed by covering the sacrificial layer, then patterning the insulating material layer into a desired shape using photolithography technology, etching technology, etc., and finally removing the sacrificial layer. . In addition, the formation method of the movable contact support stand 1 mentioned above is an example to the last, and you may form with a well-known micromachining technique etc. Further, the material of the movable contact support 1 is not limited to the above-described non-doped polysilicon, and a metal material having elasticity may be used. In this case, it is necessary to form an insulating layer on the surface.

固定接点3は、帯状(長尺の矩形板状)に形成されており、一方が入力用の信号線、他方が出力用の信号線として用いられる。一対の固定接点3はベース基板5の上記一表面との間に可動接点支持台1を収納するカバー6に形成される。なお、図1(a),(c)ではカバー6の図示は省略している。   The fixed contact 3 is formed in a band shape (long rectangular plate shape), and one is used as an input signal line and the other is used as an output signal line. The pair of fixed contacts 3 are formed on a cover 6 that houses the movable contact support 1 between the surface of the base substrate 5. In addition, illustration of the cover 6 is abbreviate | omitted in FIG. 1 (a), (c).

カバー6は、例えば絶縁性基板(一例としてはガラス基板)により形成される。カバー6におけるベース基板5との対向面(図1(b)における下面)には凹所6aが形成される。各固定接点3はカバー6の凹所6aの内底面6bに形成される。また、各固定接点3はカバー6に形成された貫通孔配線6cにより、カバー6における内底面6bとは反対面(図1(b)における上面)に形成された導体パターン7に接続される。このようなカバー6は、凹所6a内に可動接点支持台1を収納する形でベース基板5の上記一表面側に接合される。なお、カバー6とベース基板5との接合は共晶接合やフリット接合により行うことができる。また、カバー6とベース基板5との材料選択により、陽極接合や表面活性化接合なども利用可能である。   The cover 6 is formed of, for example, an insulating substrate (for example, a glass substrate). A recess 6a is formed on the surface of the cover 6 facing the base substrate 5 (the lower surface in FIG. 1B). Each fixed contact 3 is formed on the inner bottom surface 6 b of the recess 6 a of the cover 6. Each fixed contact 3 is connected to a conductor pattern 7 formed on the surface opposite to the inner bottom surface 6b (upper surface in FIG. 1B) of the cover 6 by a through-hole wiring 6c formed in the cover 6. Such a cover 6 is joined to the one surface side of the base substrate 5 so as to house the movable contact support 1 in the recess 6a. The cover 6 and the base substrate 5 can be bonded by eutectic bonding or frit bonding. In addition, anodic bonding, surface activated bonding, or the like can be used by selecting materials for the cover 6 and the base substrate 5.

ところで、カバー6には上記一対の固定接点3に加えて1つのダミー接点8も形成される。ダミー接点8は一対の固定接点3とともに可動接点2に接触されるものであり、固定接点3と同様に凹所6aの内底面6bに形成される。ダミー接点8は固定接点3と同じ帯状(長尺の矩形板状)に形成される。そのため、各固定接点3およびダミー接点8それぞれの可動接点2との対向面は同一平面上に位置する。   Incidentally, in addition to the pair of fixed contacts 3, one dummy contact 8 is also formed on the cover 6. The dummy contact 8 is brought into contact with the movable contact 2 together with the pair of fixed contacts 3, and is formed on the inner bottom surface 6b of the recess 6a in the same manner as the fixed contact 3. The dummy contact 8 is formed in the same strip shape (long rectangular plate shape) as the fixed contact 3. Therefore, the opposed surfaces of the fixed contacts 3 and the dummy contacts 8 to the movable contact 2 are located on the same plane.

ここで、一対の固定接点3およびダミー接点8それぞれの長さ方向(長手方向)は、図1(a)に示すように、上記円Cの径方向に沿った方向と一致させている。また、図1(a)に示すように、上記直交面内において隣接する固定接点3間の角度、および固定接点3とダミー接点8との間の角度は、いずれも等しくしている(つまり120度である)。さらに、上記直交面内においては、一対の固定接点3およびダミー接点8における可動接点2の中心からの距離はいずれも等しくしている。その上、一対の固定接点3およびダミー接点8は、上記直交面内におけるアーム部11との角度が60度となるように配置され、これによって、台部10の厚み方向において3本のアーム部11のいずれとも対向しないようにしている。このように本実施形態の微小電気機械スイッチにおいては、一対の固定接点3およびダミー接点8は、可動接点2との接触部が上記直交面内において可動接点2を中心とする同一円周上に位置し、かつ当該円周上における接触部間の距離は、当該円周を3等分する距離であっていずれも等しい。   Here, the length direction (longitudinal direction) of each of the pair of fixed contacts 3 and the dummy contacts 8 is matched with the direction along the radial direction of the circle C as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 1A, the angle between the adjacent fixed contacts 3 in the orthogonal plane and the angle between the fixed contact 3 and the dummy contact 8 are all equal (that is, 120). Degrees). Further, in the orthogonal plane, the distances from the center of the movable contact 2 in the pair of fixed contact 3 and dummy contact 8 are all equal. In addition, the pair of fixed contacts 3 and the dummy contacts 8 are arranged so that the angle with the arm portion 11 in the orthogonal plane is 60 degrees, thereby three arm portions in the thickness direction of the base portion 10. 11 is not opposed to any of the above. As described above, in the micro electromechanical switch of this embodiment, the pair of fixed contact 3 and dummy contact 8 have the contact portion with the movable contact 2 on the same circumference centering on the movable contact 2 in the orthogonal plane. The distance between the contact portions located on the circumference is equal to the distance dividing the circumference into three equal parts.

アクチュエータ4は、図1および図2に示すように、アーム部11における固定接点側、すなわちアーム部11の腕片11bの厚み方向の一面側(図1(b)における上面側)に形成された下部電極40aと、当該下部電極40aにおけるアーム部11側とは反対側(図1(b)における上側)に形成された圧電材料部41と、圧電材料部41における下部電極40a側とは反対側(図1(b)における上側)に形成された上部電極42aとを備える。   As shown in FIGS. 1 and 2, the actuator 4 is formed on the fixed contact side in the arm portion 11, that is, on one surface side in the thickness direction of the arm piece 11b of the arm portion 11 (upper surface side in FIG. 1B). The lower electrode 40a, the piezoelectric material part 41 formed on the side opposite to the arm part 11 side in the lower electrode 40a (the upper side in FIG. 1B), and the side opposite to the lower electrode 40a side in the piezoelectric material part 41 And an upper electrode 42a formed on the upper side in FIG.

下部電極40aは、腕片11bにおける台部10側とは反対側の端部に形成される。ここでベース基板5において、各立設片11aが形成される部位の近傍には、第1の絶縁薄膜43が形成されており、この第1の絶縁薄膜43におけるベース基板5側とは反対側(図1(b)における上面側)に、下部電極40a用の導体パターン40bと上部電極42a用の導体パターン42bとが形成される。下部電極40aおよび上部電極42aそれぞれは、アーム部11の立設片11aに形成された接続部40c,42cにより導体パターン40b,42bにそれぞれ接続される。なお、導体パターン42bおよび接続部42cは、下部電極40a等との絶縁性を確保するために第2の絶縁薄膜44上に形成される。   The lower electrode 40a is formed at the end of the arm piece 11b opposite to the base 10 side. Here, in the base substrate 5, a first insulating thin film 43 is formed in the vicinity of a portion where each standing piece 11 a is formed, and the first insulating thin film 43 is opposite to the base substrate 5 side. A conductor pattern 40b for the lower electrode 40a and a conductor pattern 42b for the upper electrode 42a are formed (on the upper surface side in FIG. 1B). The lower electrode 40a and the upper electrode 42a are respectively connected to the conductor patterns 40b and 42b by connection portions 40c and 42c formed on the standing piece 11a of the arm portion 11. The conductor pattern 42b and the connecting portion 42c are formed on the second insulating thin film 44 in order to ensure insulation from the lower electrode 40a and the like.

ところで、圧電材料部41は、圧電セラミックス(一例としてはPZT)などの圧電材料(圧電体)により形成された矩形状の薄膜である。この圧電材料部41は、厚み方向に沿った方向が分極軸方向となるように分極処理される。アクチュエータ4は、圧電効果を利用したものであり、下部電極40aと上部電極42aとの間に駆動電圧を印加するにあたっては、圧電材料部41の自発分極が増加するように駆動電圧を印加する。これによって、圧電材料部41は厚み方向において伸び、厚み方向に直交する方向において縮むことになる。したがって、アクチュエータ4を駆動(すなわち、下部電極40aと上部電極42aとの間に所定の駆動電圧を印加)した際には、腕片11bにおける台部10側の端部が固定接点3側に移動するように、腕片11bが変形(湾曲)することになる。なお、本実施形態では、アクチュエータ4として、いわゆるユニモルフ型の圧電アクチュエータを例示しているが、これに限定する趣旨ではない。例えばアクチュエータ4としては、バイモルフ型の圧電アクチュエータを採用することができ、この場合、ユニモルフ型よりも腕片11bの変形量を大きくすることが可能である。また、上記の例では、圧電材料部41の材料として鉛系圧電材料の一種であるPZTを例示しているが、鉛系圧電材料であれば、PZTに限らず、例えば、PZTに不純物を添加したものや、PMN−PZTなどを採用してもよい、また、圧電材料部41の材料は、鉛系圧電材料に限らず、例えば、KNN(ニオブ酸カリウムナトリウム)や、KN(カリウムナトリウム)、NN(ニオブナトリウム)、KNNに不純物(例えば、Li、Nb、Ta、Sb、Cuなど)を添加したものなどの鉛フリーの圧電材料(無鉛圧電セラミックス)を採用することができる。ここで、上述の鉛系圧電材料や、KNN、KN、NNなどは、AlNやZnOなどに比べて圧電定数が大きい。そのため、圧電材料部41の材料として、上述の鉛系圧電材料や、KNN、KN、NNなどを用いれば、駆動電圧の値が同じであっても、AlNやZnOなどを用いた場合に比べれば、腕片11bの変形量を大きくすることができる。また、圧電材料部41の材料としてKNNなどの鉛フリーの圧電材料を用いれば、環境負荷を低減することができる。   By the way, the piezoelectric material portion 41 is a rectangular thin film formed of a piezoelectric material (piezoelectric material) such as piezoelectric ceramics (PZT as an example). This piezoelectric material part 41 is polarized so that the direction along the thickness direction is the polarization axis direction. The actuator 4 utilizes the piezoelectric effect, and when applying a driving voltage between the lower electrode 40a and the upper electrode 42a, the driving voltage is applied so that the spontaneous polarization of the piezoelectric material portion 41 increases. As a result, the piezoelectric material portion 41 extends in the thickness direction and contracts in a direction orthogonal to the thickness direction. Therefore, when the actuator 4 is driven (that is, a predetermined drive voltage is applied between the lower electrode 40a and the upper electrode 42a), the end of the arm piece 11b on the base 10 side moves to the fixed contact 3 side. As described above, the arm piece 11b is deformed (curved). In the present embodiment, a so-called unimorph type piezoelectric actuator is illustrated as the actuator 4, but the present invention is not limited to this. For example, a bimorph type piezoelectric actuator can be adopted as the actuator 4, and in this case, the deformation amount of the arm piece 11 b can be made larger than that of the unimorph type. In the above example, PZT, which is a kind of lead-based piezoelectric material, is exemplified as the material of the piezoelectric material portion 41. However, as long as it is a lead-based piezoelectric material, not only PZT but, for example, an impurity is added to PZT. In addition, the material of the piezoelectric material portion 41 is not limited to the lead-based piezoelectric material, for example, KNN (potassium sodium niobate), KN (potassium sodium), Lead-free piezoelectric materials (lead-free piezoelectric ceramics) such as NN (niobium sodium) and KNN added with impurities (for example, Li, Nb, Ta, Sb, Cu, etc.) can be used. Here, the above-described lead-based piezoelectric material, KNN, KN, NN, and the like have a larger piezoelectric constant than AlN, ZnO, and the like. Therefore, if the above-described lead-based piezoelectric material, KNN, KN, NN, or the like is used as the material of the piezoelectric material portion 41, even if the drive voltage value is the same, compared to the case where AlN, ZnO, or the like is used. The deformation amount of the arm piece 11b can be increased. If a lead-free piezoelectric material such as KNN is used as the material of the piezoelectric material portion 41, the environmental load can be reduced.

このようなアクチュエータ4の製造方法について簡単に説明する。まず、ベース基板5に第1の絶縁薄膜43および可動接点支持台1を形成した後に、ベース基板5の上記一表面側にスパッタ法や化学気相成長(Chemical Vapor Deposition;CVD)法などを用いて下部電極40aの基礎となる金属層を形成する。その後に、当該金属層をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して所望の平面形状にパターニングすることで、下部電極40a、導体パターン40b、および接続部40cを形成する。なお、下部電極40aの基礎となる金属層としては、例えば、Pt層や、Au層などを採用することができる。また、当該金属層としては、Pt/Ti層などの複層構造のものを採用することができる。   A method for manufacturing such an actuator 4 will be briefly described. First, after the first insulating thin film 43 and the movable contact support 1 are formed on the base substrate 5, a sputtering method, a chemical vapor deposition (CVD) method, or the like is used on the one surface side of the base substrate 5. Then, a metal layer serving as a base of the lower electrode 40a is formed. Thereafter, the lower electrode 40a, the conductor pattern 40b, and the connection portion 40c are formed by patterning the metal layer into a desired planar shape using a photolithography technique and an etching technique. In addition, as a metal layer used as the foundation of the lower electrode 40a, a Pt layer, Au layer, etc. are employable, for example. As the metal layer, a multi-layer structure such as a Pt / Ti layer can be employed.

下部電極40aを形成した後には、ベース基板5の上記一表面側に、スパッタ法や、CVD法などを利用して圧電材料部41の基礎となる圧電体層を形成する。その後に当該圧電薄膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して所望の平面形状にパターニングすることによって圧電材料部41を形成する。   After the lower electrode 40a is formed, a piezoelectric layer serving as the basis of the piezoelectric material portion 41 is formed on the one surface side of the base substrate 5 by using a sputtering method, a CVD method, or the like. Thereafter, the piezoelectric thin film 41 is formed by patterning the piezoelectric thin film into a desired planar shape using a photolithographic technique and an etching technique.

圧電材料部41を形成した後には、ベース基板5の上記一表面側に、第2の絶縁薄膜44を形成し、この後に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して第2の絶縁薄膜44の不要部分を除去して、図1,2に示す構造の第2の絶縁薄膜44を得る。なお、第1の絶縁薄膜43は第2の絶縁薄膜44と同様の方法により形成することができる。また、第1の絶縁薄膜43や第2の絶縁薄膜44の材料としては、SiOなどを採用することができる。 After the piezoelectric material portion 41 is formed, a second insulating thin film 44 is formed on the one surface side of the base substrate 5, and thereafter, the second insulating thin film 44 is utilized by using a photolithography technique and an etching technique. The unnecessary portion is removed to obtain the second insulating thin film 44 having the structure shown in FIGS. The first insulating thin film 43 can be formed by a method similar to that for the second insulating thin film 44. Further, as the material of the first insulating thin film 43 and the second insulating thin film 44, SiO 2 or the like can be adopted.

第2の絶縁薄膜44を形成した後には、ベース基板5の上記一表面側にスパッタ法やCVD法などを用いて上部電極42aの基礎となる金属層(例えば下部電極40aの基礎となる金属層と同様の材料が用いられる)を形成する。その後に、当該金属層をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して所望の平面形状にパターニングすることで、上部電極42a、導体パターン42b、および接続部42cを形成し、これによって、図1,2に示すアクチュエータ4が得られる。   After the formation of the second insulating thin film 44, a metal layer serving as the basis of the upper electrode 42a (for example, a metal layer serving as the basis of the lower electrode 40a) is formed on the one surface side of the base substrate 5 by using a sputtering method, a CVD method, or the like. The same material is used). Thereafter, the metal layer is patterned into a desired planar shape using a photolithographic technique and an etching technique to form the upper electrode 42a, the conductor pattern 42b, and the connection portion 42c. 2 is obtained.

上述した本実施形態の微小電気機械スイッチは、アクチュエータ4を駆動していない常時は、可動接点2と各固定接点3とがそれぞれ離間しており、一対の固定接点3間は遮断される。そして、アクチュエータ4を駆動すると、上述したようにアーム部11の腕片11bが変形するため、台部10はアーム部11により固定接点3側に近付くように移動させられる。その結果、台部10の可動接点2が一対の固定接点3およびダミー接点8に接触し、一対の固定接点3間が導通する。この後に、アクチュエータ4の駆動を停止すると、アーム部11が変形前の形状に復帰し、台部10がベース基板5側に移動し、その結果、可動接点2が一対の固定接点3より離間して、一対の固定接点3間が遮断される。   In the microelectromechanical switch of the present embodiment described above, the movable contact 2 and the fixed contacts 3 are spaced apart from each other and the pair of fixed contacts 3 are disconnected when the actuator 4 is not driven. When the actuator 4 is driven, the arm piece 11b of the arm portion 11 is deformed as described above, so that the base portion 10 is moved by the arm portion 11 so as to approach the fixed contact 3 side. As a result, the movable contact 2 of the base portion 10 comes into contact with the pair of fixed contacts 3 and the dummy contact 8, and the pair of fixed contacts 3 are electrically connected. Thereafter, when the driving of the actuator 4 is stopped, the arm portion 11 returns to the shape before deformation, and the base portion 10 moves to the base substrate 5 side. As a result, the movable contact 2 is separated from the pair of fixed contacts 3. Thus, the pair of fixed contacts 3 is blocked.

そして、本実施形態の微小電気機械スイッチによれば、台部10を支持する3本のアーム部11は同じ形状であり、上記円Cの径方向に沿う形に配置されるとともに上記直交面内において隣接するアーム部11間の角度がいずれも等しく、しかもアーム部11の数が3本であるので、アーム部11の変形によって台部10に作用するモーメントを、1本ではなく2本のアーム部11で相殺することができるから、アーム部11の数が2つや4つである場合に比べれば、台部10の移動時に台部10が傾き難くなって(換言すれば可動接点2が傾き難くなって)、固定接点3と可動接点2とを均等な接圧で接触させることができる。その結果、高周波特性の悪化や、スティッキングの発生などを抑制することができる。   And according to the micro electromechanical switch of this embodiment, the three arm parts 11 which support the base part 10 are the same shape, are arrange | positioned along the radial direction of the said circle C, and are in the said orthogonal plane Since the angles between the adjacent arm portions 11 are equal and the number of the arm portions 11 is three, the moment acting on the pedestal portion 10 due to the deformation of the arm portions 11 is not two but two arms. Since it can be offset by the part 11, the base part 10 is less inclined when the base part 10 is moved than when the number of the arm parts 11 is two or four (in other words, the movable contact 2 is inclined). The fixed contact 3 and the movable contact 2 can be brought into contact with a uniform contact pressure. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the high frequency characteristics and the occurrence of sticking.

また、可動接点2が一対の固定接点3だけではなくダミー接点8とも接触するので、一対の固定接点3のみと接触する場合に比べれば、可動接点2と固定接点3との片当たりを防止でき、可動接点2と固定接点3との接触状態が安定するから、固定接点2と可動接点3との接圧をより均等にすることができる。その結果、高周波特性の悪化や、スティッキングの発生などをさらに抑制することができる。加えて、一対の固定接点3およびダミー接点8は、台部10の厚み方向において3本のアーム部11のいずれとも対向しない形に配置されているので、固定接点3またはダミー接点8とアーム部11に設けたアクチュエータ4との容量結合を防止することができる。   Further, since the movable contact 2 contacts not only the pair of fixed contacts 3 but also the dummy contacts 8, it is possible to prevent the contact between the movable contacts 2 and the fixed contacts 3 as compared with the case of contacting only the pair of fixed contacts 3. Since the contact state between the movable contact 2 and the fixed contact 3 is stabilized, the contact pressure between the fixed contact 2 and the movable contact 3 can be made more uniform. As a result, it is possible to further suppress the deterioration of the high frequency characteristics and the occurrence of sticking. In addition, since the pair of fixed contacts 3 and the dummy contacts 8 are arranged so as not to face any of the three arm portions 11 in the thickness direction of the base portion 10, the fixed contacts 3 or the dummy contacts 8 and the arm portions are arranged. 11 can be prevented from being capacitively coupled to the actuator 4.

ところで、上記特許文献1に示す静電マイクロリレーのように高周波信号の伝送に使用されるものでは、接点開放時の信号線間の信号の漏れが問題となる。このような信号の漏れを抑制して、アイソレーション特性を向上する方法としては、接点開放時における可動接点部(可動接点に相当)と信号線(固定接点に相当)との距離を遠く(可動接点と固定接点との間隔を広く)することが提案されている。しかしながら、良好なアイソレーション特性が得られる程度に可動接点と固定接点との間隔を広げた場合、上記特許文献1に示すもののように、静電引力を利用して接点の開閉を行うものでは、駆動時に、可動電極と固定電極との間に比較的大きな電圧(一例としては30V)を印加しなければならない。そのため、上記特許文献1に示すものでは、アイソレーション特性の向上を図れば消費電力が増大し、低消費化を図ろうとすればアイソレーション特性の十分な向上が図れない。つまり、アイソレーション特性の向上と消費電力の低減とを両立することが難しかった。   By the way, in the thing used for transmission of a high frequency signal like the electrostatic micro relay shown in the said patent document 1, the leakage of the signal between signal lines at the time of a contact open | release becomes a problem. As a method of improving the isolation characteristics by suppressing such signal leakage, the distance between the movable contact part (corresponding to the movable contact) and the signal line (corresponding to the fixed contact) when the contact is opened (movable) It has been proposed to widen the distance between the contact and the fixed contact. However, when the gap between the movable contact and the fixed contact is widened to such an extent that good isolation characteristics can be obtained, as shown in Patent Document 1, the contact is opened and closed using electrostatic attraction. During driving, a relatively large voltage (for example, 30 V) must be applied between the movable electrode and the fixed electrode. For this reason, in the above-mentioned Patent Document 1, if the isolation characteristic is improved, the power consumption is increased, and if the reduction of the power consumption is attempted, the isolation characteristic cannot be sufficiently improved. That is, it has been difficult to achieve both improvement in isolation characteristics and reduction in power consumption.

そこで、本実施形態の微小電気機械スイッチでは、アクチュエータ4として、静電引力を利用するものではなく、圧電効果を利用するものを採用している。ここで、圧電効果を利用するアクチュエータ4は、静電引力を利用するものに比べて、消費電力を低く抑えながらも台部10の変位量を大きくすることができる。例えば、静電引力を利用するものでは30V程度の電圧が必要である場合でも、圧電効果を利用するものでは、5〜10V程度の電圧で接点を閉じることが可能になる。   Therefore, in the micro electromechanical switch according to the present embodiment, the actuator 4 uses a piezoelectric effect rather than an electrostatic attractive force. Here, the actuator 4 using the piezoelectric effect can increase the amount of displacement of the pedestal 10 while keeping power consumption low as compared with the actuator 4 using electrostatic attraction. For example, even if a voltage of about 30 V is required for a device using electrostatic attraction, the contact can be closed with a voltage of about 5 to 10 V using a piezoelectric effect.

したがって、本実施形態の微小電気機械スイッチによれば、従来例のように静電引力を利用して接点の開閉動作を行うものに比べれば、消費電力を低く抑えながらも、可動接点2と固定接点3との間隔を広げて信号の漏れを低減することができ、アイソレーション特性の向上が図れる。   Therefore, according to the microelectromechanical switch of the present embodiment, the movable contact 2 is fixed to the movable contact 2 while keeping power consumption low as compared with the conventional example in which the contact opening / closing operation is performed using electrostatic attraction. Signal leakage can be reduced by widening the gap with the contact 3, and isolation characteristics can be improved.

なお、本実施形態の微小電気機械スイッチは、あくまでも本発明の一実施形態に過ぎないものであって、本発明の技術的範囲を本実施形態のものに限定する趣旨ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変更は当然に行える。例えば、アーム部11の数は3本に限定されず、3の整数倍(3n;ただしnは2以上の整数)の本数であってもよい。この場合、可動接点支持台1の形状は、上記直交面内においては、3n回転対称とする。このようにした場合においても、本実施形態と同様の作用効果が得られる。また、台部10の外周形状も円盤状のものに限定されず、多角形状であってもよい。また、本実施形態においては、アクチュエータ4の下部電極40aは、アーム部11における固定接点3側に形成してあるが、アーム部11における固定接点3側とは反対側(腕片11bの厚み方向他面側)に形成してもよい。また、アーム部11における固定接点3側とその反対側との両方に下部電極40aを形成するようにしてもよい。ところで、本実施形態では、台部10におけるベース基板5側とは反対の面側(図1(b)における上面側)を、可動接点2を形成する台部10の厚み方向の一面側としたが、台部10においてベース基板5と対向する面側(図1(b)における下面側)を台部10の厚み方向の一面側としてもよい(すなわち、可動接点2は、図1(b)における台部10の下面に形成してもよい)。この場合、一対の固定接点3は、台部10におけるベース基板5の対向面側において可動接点2に対向配置され、アクチュエータ4は、台部10がベース基板5に接近するようにアーム部11を変形させる形に構成される。このように変形した場合であっても、上記と同様の効果を得ることができる。以上述べた点は後述する実施形態2〜4においても同様である。   Note that the microelectromechanical switch of this embodiment is merely an embodiment of the present invention, and is not intended to limit the technical scope of the present invention to that of this embodiment, but to the spirit of the present invention. Changes can be made without departing from the scope. For example, the number of arm portions 11 is not limited to three, and may be an integer multiple of 3 (3n; where n is an integer of 2 or more). In this case, the shape of the movable contact support 1 is 3n rotationally symmetric in the orthogonal plane. Even in this case, the same effect as that of the present embodiment can be obtained. Moreover, the outer periphery shape of the base part 10 is not limited to a disk-shaped thing, A polygonal shape may be sufficient. In the present embodiment, the lower electrode 40a of the actuator 4 is formed on the fixed contact 3 side in the arm portion 11, but on the opposite side to the fixed contact 3 side in the arm portion 11 (in the thickness direction of the arm piece 11b). It may be formed on the other surface side. Further, the lower electrode 40a may be formed on both the fixed contact 3 side and the opposite side of the arm portion 11. By the way, in this embodiment, the surface side (upper surface side in FIG.1 (b)) opposite to the base substrate 5 side in the base part 10 is made into the one surface side of the thickness direction of the base part 10 which forms the movable contact 2. FIG. However, the surface side (the lower surface side in FIG. 1B) of the pedestal 10 that faces the base substrate 5 may be one surface side in the thickness direction of the pedestal 10 (that is, the movable contact 2 is formed as shown in FIG. 1B). It may be formed on the lower surface of the pedestal 10 in FIG. In this case, the pair of fixed contacts 3 are arranged to face the movable contact 2 on the side of the base 10 facing the base substrate 5, and the actuator 4 moves the arm 11 so that the base 10 approaches the base substrate 5. Configured to deform. Even if it is a case where it deform | transforms in this way, the effect similar to the above can be acquired. The points described above are the same in Embodiments 2 to 4 described later.

(実施形態2)
本実施形態の微小電気機械スイッチは、図3(a)〜(c)に示すように、台部10の形状が実施形態1と異なっており、その他の構成は実施形態1と同様であるから同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。なお、図3(a)ではベース基板5およびカバー6の図示を省略し、図3(c)ではカバー6の図示を省略している。
(Embodiment 2)
As shown in FIGS. 3A to 3C, the micro electromechanical switch of the present embodiment is different from the first embodiment in the shape of the pedestal 10, and the other configurations are the same as those in the first embodiment. Similar components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In addition, illustration of the base substrate 5 and the cover 6 is abbreviate | omitted in Fig.3 (a), and illustration of the cover 6 is abbreviate | omitted in FIG.3 (c).

本実施形態における台部10は、真円(正円)の円盤状に形成され、可動接点2が形成された円盤状の支持部10aと、内側に支持部10aが配置された円環状の枠状部10bと、支持部10aと枠状部10bとを連結する変形部10cとを一体に備える。なお、支持部10aの外周形状と枠状部10bの外周形状とは同心円としている。変形部10cは、台部10の厚み方向と、台部10の径方向とを通る平面における断面形状が、図3(b),(c)に示すように、コルゲート状(波形状)に形成された蛇腹状のものである。すなわち、本実施形態における台部10は、台部10において可動接点2が形成された部位(支持部10a)の周辺部(変形部10c)は、断面形状がコルゲート状に形成されている。そのため、本実施形態における台部10は、変形部10cを有することにより、台部10が径方向に伸長し易くなっている。   The base part 10 in the present embodiment is formed in a perfect circular (circular) disk shape, a disk-shaped support part 10a in which the movable contact 2 is formed, and an annular frame in which the support part 10a is arranged inside. And a deformable portion 10c that connects the support portion 10a and the frame-like portion 10b. The outer peripheral shape of the support portion 10a and the outer peripheral shape of the frame-like portion 10b are concentric circles. In the deformed portion 10c, the cross-sectional shape in a plane passing through the thickness direction of the pedestal 10 and the radial direction of the pedestal 10 is formed in a corrugated shape (wave shape) as shown in FIGS. It has a bellows shape. That is, as for the base part 10 in this embodiment, the cross-sectional shape is formed in the corrugated part in the peripheral part (deformation part 10c) of the site | part (support part 10a) in which the movable contact 2 was formed in the base part 10. FIG. Therefore, the base part 10 in this embodiment has the deformation | transformation part 10c, and the base part 10 is easy to expand | extend to radial direction.

このように本実施形態の微小電気機械スイッチでは、台部10が変形し易くなっているので、台部10を移動させる際にアクチュエータ4で消費される電力を低減することができる。つまり、本実施形態のような微小電気機械スイッチでは、アーム部11により台部10を固定接点3側に移動させるにあたって、台部10はアーム部11により径方向外側に引っ張られるので、可動接点2を固定接点3に接触させるためには、アクチュエータ4により、アーム部11だけではなく、台部10も変形させる必要があるが、上述したように台部10が変形し易くなっていることによって、アクチュエータ4で発生させる必要がある駆動力を低減できる。   Thus, in the micro electromechanical switch of this embodiment, since the base part 10 is easy to deform | transform, the electric power consumed by the actuator 4 when moving the base part 10 can be reduced. That is, in the micro electromechanical switch as in the present embodiment, when the base part 10 is moved to the fixed contact 3 side by the arm part 11, the base part 10 is pulled outward in the radial direction by the arm part 11. In order to contact the fixed contact 3, it is necessary to deform not only the arm part 11 but also the base part 10 by the actuator 4, but the base part 10 is easily deformed as described above. The driving force that needs to be generated by the actuator 4 can be reduced.

ところで、変形部10cには、図4に示すように、台部10の剛性低下用の空所10dを形成してもよい。なお、図4では固定接点3、ダミー接点8、ベース基板5、およびカバー6の図示を省略している。   By the way, as shown in FIG. 4, the deformation | transformation part 10c may form the cavity 10d for the rigidity reduction of the base part 10. As shown in FIG. In FIG. 4, illustration of the fixed contact 3, the dummy contact 8, the base substrate 5, and the cover 6 is omitted.

図4に示す例では、空所10dは、台部10の厚み方向において周辺部10を貫通する貫通孔よりなり、変形部10cに6つ形成される。また空所10dは、台部10の径方向に沿う形(長手方向を台部10の径方向に沿わせた形)に形成され、上記直交面内において隣接する空所10d間の角度はいずれも60度であり等しい。   In the example shown in FIG. 4, the voids 10 d are formed of through holes that penetrate the peripheral part 10 in the thickness direction of the base part 10, and six are formed in the deformed part 10 c. The void 10d is formed in a shape along the radial direction of the platform 10 (a shape in which the longitudinal direction is along the radial direction of the platform 10), and the angle between adjacent voids 10d in the orthogonal plane is any Is equal to 60 degrees.

このような空所10dを形成すれば、台部10の剛性を低減して、図3に示すものに比べて、台部10をより変形させ易くすることができるから、台部10を移動させる際にアクチュエータ4で消費される電力をさらに低減することができる。   If such a void 10d is formed, the rigidity of the pedestal 10 can be reduced and the pedestal 10 can be more easily deformed than that shown in FIG. In this case, the power consumed by the actuator 4 can be further reduced.

上述した空所10dは、台部10の径方向において、アーム部11と支持部10aとの間に位置するように形成することが好ましく、このようにすれば、台部10をより変形させ易くすることができる。また、空所10dは、台部10の厚み方向において固定接点3およびダミー接点8のいずれとも対向しないように形成することが好ましく、このようにすれば、固定接点3またはダミー接点8との容量結合を防止できる。   The above-described void 10d is preferably formed so as to be positioned between the arm part 11 and the support part 10a in the radial direction of the base part 10, and in this way, the base part 10 can be more easily deformed. can do. In addition, the void 10d is preferably formed so as not to face either the fixed contact 3 or the dummy contact 8 in the thickness direction of the pedestal 10, and in this way, the capacity with the fixed contact 3 or the dummy contact 8 is increased. Bonding can be prevented.

なお、空所10dは必ずしも変形部10cを貫通する貫通孔である必要はなく、溝や切れ込み(切り込み)であってもよく、要は台部10の剛性を低減することができればよい。   Note that the void 10d is not necessarily a through-hole penetrating the deformable portion 10c, and may be a groove or a notch (notch). In short, it is only necessary that the rigidity of the base portion 10 can be reduced.

(実施形態3)
本実施形態の微小電気機械スイッチは、図5(a)〜(c)に示すように、可動接点支持台1の形状が実施形態1と異なっており、その他の構成は実施形態1と同様であるから同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。なお、図5(a)ではベース基板5およびカバー6の図示を省略し、図5(c)ではカバー6の図示を省略している。
(Embodiment 3)
As shown in FIGS. 5A to 5C, the micro electromechanical switch of the present embodiment is different from the first embodiment in the shape of the movable contact support base 1, and the other configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In addition, illustration of the base substrate 5 and the cover 6 is abbreviate | omitted in Fig.5 (a), and illustration of the cover 6 is abbreviate | omitted in FIG.5 (c).

本実施形態における可動接点支持台1は、実施形態1と同様に、台部10とアーム部11とを有するが、各アーム部11の一端が弾性を有するバネ部12を介して台部10の縁部に一体に連結されている点で実施形態1と異なる。なお、台部10は実施形態1のものに比べて直径が短い円盤状となっている点を除けば実施形態1と同様であり、アーム部11は実施形態1のものと同様であるから説明を省略する。   The movable contact support base 1 in the present embodiment has a base portion 10 and an arm portion 11 as in the first embodiment, but one end of each arm portion 11 has an elastic spring portion 12 that is elastic. It is different from the first embodiment in that it is integrally connected to the edge. The base 10 is the same as that of the first embodiment except that it has a disk shape with a shorter diameter than that of the first embodiment, and the arm 11 is the same as that of the first embodiment. Is omitted.

バネ部12は、主として台部10の径方向に伸縮する形に形成される。本実施形態の場合、バネ部12は、台部10の縁部よりその径方向に延出された直状部12aと、直状部12aの先部と腕片11bにおける立設片11a側とは反対側の端部とを連結する弧状部12bとを一体に備えた形である。図5(a)に示すように、本実施形態における可動接点支持台1には3本のバネ部12が設けられており、上記直交面内において隣接する直状部12a間の角度はいずれも等しくしている(本実施形態では120度)。また、上記直交面内において隣接する直状部12aとアーム部11の腕片11bとの間の角度はいずれも等しくしている(本実施形態では60度)。そのため、各バネ部12の弧状部12bは、中心が台部10と一致し、かつ中心角が60度の弧状である。   The spring portion 12 is formed to expand and contract mainly in the radial direction of the base portion 10. In the case of the present embodiment, the spring part 12 includes a straight part 12a extending in the radial direction from the edge part of the base part 10, a front part of the straight part 12a, and the standing piece 11a side of the arm piece 11b. Are integrally formed with an arcuate portion 12b that connects the opposite end. As shown in FIG. 5 (a), the movable contact support base 1 in the present embodiment is provided with three spring portions 12, and the angles between the adjacent straight portions 12a in the orthogonal plane are all the same. Are equal (120 degrees in this embodiment). In addition, the angles between the adjacent straight portions 12a and the arm pieces 11b of the arm portion 11 in the orthogonal plane are all equal (60 degrees in this embodiment). Therefore, the arc-shaped portion 12b of each spring portion 12 has an arc shape whose center coincides with the base portion 10 and whose central angle is 60 degrees.

このように本実施形態の微小電気機械スイッチでは、台部10とアーム部11とがバネ部12により連結されているので、台部10を移動させる際にアクチュエータ4で消費される電力を低減することができる。つまり、本実施形態の微小電気機械スイッチでは、アーム部11により台部10を固定接点3側に移動させるにあたって、台部10はアーム部11により径方向外側に引っ張られるので、可動接点2を固定接点3に接触させるためには、アクチュエータ4により、アーム部11だけではなく、台部10も変形させる必要があるが、本実施形態のものでは、台部10の代わりにバネ部12が伸長するので、アクチュエータ4で発生させる必要がある駆動力を低減できる。なお、バネ部12の形状は図5に示すものに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。   Thus, in the micro electromechanical switch of this embodiment, since the base part 10 and the arm part 11 are connected by the spring part 12, the electric power consumed by the actuator 4 when moving the base part 10 is reduced. be able to. That is, in the micro electromechanical switch of this embodiment, when the base part 10 is moved to the fixed contact 3 side by the arm part 11, the base part 10 is pulled radially outward by the arm part 11, so that the movable contact 2 is fixed. In order to make contact with the contact 3, it is necessary to deform not only the arm portion 11 but also the base portion 10 by the actuator 4, but in the present embodiment, the spring portion 12 extends instead of the base portion 10. Therefore, the driving force that needs to be generated by the actuator 4 can be reduced. In addition, the shape of the spring part 12 is not limited to what is shown in FIG. 5, It can change in the range which does not deviate from the meaning of this invention.

ところで、上記のものでは、固定接点3をカバー6に設けているが、固定接点3は、必ずしもカバー6に設ける必要はない。例えば、図6(a)に示すように、固定接点3は、ベース基板5の上記一表面側に形成した固定接点支持台13上に形成するようにしてもよい。なお、固定接点支持台13は、可動接点支持台1の形成と同時に形成することが可能である。また、図6(b)に示すように、固定接点3をベース基板5の上記一表面に直接的に形成することもできる。なお、図6(a),(b)ではカバー6の図示を省略している。   In the above, the fixed contact 3 is provided on the cover 6, but the fixed contact 3 is not necessarily provided on the cover 6. For example, as shown in FIG. 6A, the fixed contact 3 may be formed on a fixed contact support base 13 formed on the one surface side of the base substrate 5. Note that the fixed contact support 13 can be formed simultaneously with the formation of the movable contact support 1. In addition, as shown in FIG. 6B, the fixed contact 3 can be directly formed on the one surface of the base substrate 5. In addition, illustration of the cover 6 is abbreviate | omitted in FIG. 6 (a), (b).

上述した図6(a),(b)に示す形の固定接点3は、例えば、ベース基板5の上記一表面側に犠牲層(図示せず)を形成し、その後に固定接点3の基礎となる金属層(図示せず)を上記犠牲層を覆う形に形成し、さらにその後にフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して当該金属層を所望の形状にパターニングし、最後に上記犠牲層を除去することなどにより形成することができる。   6A and 6B, for example, a sacrificial layer (not shown) is formed on the one surface side of the base substrate 5, and then the base of the fixed contact 3 is formed. A metal layer (not shown) is formed so as to cover the sacrificial layer, and thereafter, the metal layer is patterned into a desired shape using a photolithography technique and an etching technique, and finally the sacrificial layer is formed. It can be formed by removing.

(実施形態4)
本実施形態の微小電気機械スイッチは、図7(a),(b)に示すように、主として可動接点支持台1およびアクチュエータ4の構成が実施形態3と異なっており、その他の構成は実施形態3と同様であるから同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。なお、図7(a)ではベース基板5およびカバー6の図示を省略している。
(Embodiment 4)
As shown in FIGS. 7A and 7B, the microelectromechanical switch of this embodiment is mainly different from the third embodiment in the configuration of the movable contact support 1 and the actuator 4, and the other configurations are the same as those in the embodiment. 3 are the same as those in FIG. In FIG. 7A, the base substrate 5 and the cover 6 are not shown.

本実施形態における可動接点支持台1は、3本のアーム部11は、いずれも腕片11bの中腹部11cが両端部より幅広に形成されている点で実施形態3と異なる。なお、可動接点支持台1のその他の構成は実施形態3と同様である。   The movable contact support base 1 in the present embodiment is different from that in the third embodiment in that the three arm portions 11 are each formed such that the middle part 11c of the arm piece 11b is wider than both end portions. The other configuration of the movable contact support 1 is the same as that of the third embodiment.

本実施形態におけるアクチュエータ4は、実施形態1とは異なり、圧電効果を利用した主駆動手段4Aと、静電引力を利用した副駆動手段4Bとを有するハイブリッド型のものである。なお、主駆動手段4Aは、図7(a),(b)に示すように、下部電極40aと、圧電材料部41と、上部電極42aとを備えるものであり、これは実施形態1で述べたアクチュエータ4に相当するから説明を省略する。   Unlike the first embodiment, the actuator 4 in the present embodiment is of a hybrid type having a main drive means 4A using a piezoelectric effect and a sub drive means 4B using an electrostatic attractive force. As shown in FIGS. 7A and 7B, the main drive unit 4A includes a lower electrode 40a, a piezoelectric material portion 41, and an upper electrode 42a. This is described in the first embodiment. Since this corresponds to the actuator 4 described above, the description thereof is omitted.

副駆動手段4Bは、アーム部11における固定接点3側、すなわちアーム部11の腕片11bの厚み方向の一面側(図7(b)における上面側)に形成された可動電極40dと、台部10の厚み方向において可動電極40dと重なる形に配置された固定電極45とを備える。可動電極40dは、腕片11bの中腹部11cに形成され、腕片11bにおける立設片11a側に形成された下部電極40aと電気的に接続される。そのため、本実施形態におけるアクチュエータ4では、可動電極40dと下部電極40aとで導体パターン40bを共用している。この場合、可動電極40dは、実施形態1で述べたようにして下部電極40aを形成する際に、下部電極40a、導体パターン40b、接続部40cと同時に形成することができる。また、可動電極40dにおけるアーム部11側とは反対側の面(図7(b)における上面)は、第3の絶縁薄膜46により被覆される。これによって、可動電極40dと固定電極45との接触が防止される。   The sub-driving means 4B includes a movable electrode 40d formed on the fixed contact 3 side of the arm portion 11, that is, one surface side in the thickness direction of the arm piece 11b of the arm portion 11 (upper surface side in FIG. 7B), and a base portion 10 and a fixed electrode 45 arranged to overlap the movable electrode 40d in the thickness direction. The movable electrode 40d is formed on the middle part 11c of the arm piece 11b, and is electrically connected to the lower electrode 40a formed on the standing piece 11a side of the arm piece 11b. Therefore, in the actuator 4 in the present embodiment, the conductive pattern 40b is shared by the movable electrode 40d and the lower electrode 40a. In this case, the movable electrode 40d can be formed simultaneously with the lower electrode 40a, the conductor pattern 40b, and the connection portion 40c when the lower electrode 40a is formed as described in the first embodiment. Further, the surface of the movable electrode 40d opposite to the arm portion 11 side (the upper surface in FIG. 7B) is covered with the third insulating thin film 46. As a result, contact between the movable electrode 40d and the fixed electrode 45 is prevented.

一方、固定電極45は、アーム部11ではなく、カバー6の内底面6bに形成される。これに伴い、カバー6には、固定電極45を内底面6bとは反対面(図7(b)における上面)に臨ませる貫通孔6dが形成される。貫通孔6dの内側には、貫通孔配線9が形成される。上述した副駆動手段4Bは、可動電極40dと固定電極45との間に所定の駆動電圧を印加して可動電極40dと固定電極45との間に静電引力を発生させることでアーム部11を変形させる。   On the other hand, the fixed electrode 45 is formed not on the arm portion 11 but on the inner bottom surface 6 b of the cover 6. Accordingly, the cover 6 is formed with a through-hole 6d that allows the fixed electrode 45 to face the surface opposite to the inner bottom surface 6b (the upper surface in FIG. 7B). A through-hole wiring 9 is formed inside the through-hole 6d. The sub-driving unit 4B described above applies the predetermined driving voltage between the movable electrode 40d and the fixed electrode 45 to generate an electrostatic attractive force between the movable electrode 40d and the fixed electrode 45, thereby causing the arm portion 11 to move. Deform.

上述した本実施形態の微小電気機械スイッチは、アクチュエータ4を駆動していない常時は、可動接点2と各固定接点3とがそれぞれ離間しており、一対の固定接点3間は遮断される。そして、接点を閉じる際には、まずアクチュエータ4の主駆動手段4Aを駆動して、台部10を固定接点3側に移動させて、可動接点2を一対の固定接点3およびダミー接点8に接触させる。その後に、副駆動手段4Bを駆動し、可動接点2と一対の固定接点3およびダミー接点8とを接圧を高める。このように本実施形態の微小電気機械スイッチにおいては、静電引力を利用する副駆動手段4Bは、可動接点2と固定接点3との間の接圧を調整するために使用され、可動接点2の固定接点3側への移動には、圧電効果を利用する主駆動手段4Aが使用される。なお、接点を開く際には、アクチュエータ4の主駆動手段4Aおよび副駆動手段4Bの両方の駆動を停止すればよい。   In the microelectromechanical switch of the present embodiment described above, the movable contact 2 and the fixed contacts 3 are spaced apart from each other and the pair of fixed contacts 3 are disconnected when the actuator 4 is not driven. When closing the contact, first, the main drive means 4A of the actuator 4 is driven to move the base 10 to the fixed contact 3 side, and the movable contact 2 is brought into contact with the pair of fixed contact 3 and the dummy contact 8. Let Thereafter, the sub driving means 4B is driven to increase the contact pressure between the movable contact 2, the pair of fixed contacts 3 and the dummy contact 8. As described above, in the micro electromechanical switch of the present embodiment, the sub driving means 4B using electrostatic attraction is used to adjust the contact pressure between the movable contact 2 and the fixed contact 3, and the movable contact 2 The main drive means 4A using the piezoelectric effect is used for the movement toward the fixed contact 3 side. When opening the contacts, both the main drive means 4A and the sub drive means 4B of the actuator 4 may be stopped.

以上述べた本実施形態の微小電気機械スイッチによれば、実施形態3と同様の効果を奏する上に、アクチュエータ4が、圧電材料部41の変形を利用してアーム部11を変形させる主駆動手段4Aと、静電引力を利用してアーム部11を変形させる副駆動手段4Bとを有しているので、主駆動装置4Aにより台部10を移動させることで、静電引力を利用する場合に比べてアクチュエータ4の消費電力を低く抑えながらも台部10の変位量を大きくすることができるから、可動接点2と固定接点3との間隔を広げて信号の漏れを低減することができ、アイソレーション特性の向上が図れる一方、副駆動装置4Bにより可動接点2と固定接点3との接圧を所望の値に設定することができる。   According to the microelectromechanical switch of the present embodiment described above, in addition to the same effects as those of the third embodiment, the actuator 4 causes the arm drive 11 to deform using the deformation of the piezoelectric material section 41. 4A and sub-driving means 4B for deforming the arm portion 11 using electrostatic attraction force. When the electrostatic attraction force is utilized by moving the base portion 10 by the main driving device 4A. In comparison, the amount of displacement of the base 10 can be increased while keeping the power consumption of the actuator 4 low, so that the gap between the movable contact 2 and the fixed contact 3 can be widened to reduce signal leakage. On the other hand, the contact pressure between the movable contact 2 and the fixed contact 3 can be set to a desired value by the sub drive device 4B.

ところで、図7(a)に示す微小電気機械スイッチでは、副駆動手段4Bの可動電極40dをアーム部11の腕片11bに設けているが、可動電極40dを設ける位置はアーム部11に限定されない。例えば、図8に示すように、バネ部12の弧状部12bに設けてもよい。図8に示す微小電気機械スイッチでは、弧状部12bの一部を幅広に形成してなる幅広部12cを設けてあり、この幅広部12cにおける固定接点3側に、可動電極40dと、可動電極40dを覆う第3の絶縁薄膜46とが形成されている。なお、図8では図示を省略しているが、可動電極40dは、弧状部12bと腕片11bに亘る形に形成された導体パターンにより下部電極40aに電気的に接続される。したがって、図8に示す微小電気機械スイッチにおいても、可動電極40dと下部電極40aとで導体パターン40bを共用している。なお、図8では図示を省略しているが、固定電極45は、台部10の厚み方向で可動電極40dと重なる形でカバー6の内底面6bに形成される。   By the way, in the micro electromechanical switch shown in FIG. 7A, the movable electrode 40d of the sub driving means 4B is provided on the arm piece 11b of the arm portion 11, but the position where the movable electrode 40d is provided is not limited to the arm portion 11. . For example, as shown in FIG. 8, you may provide in the arc-shaped part 12b of the spring part 12. As shown in FIG. In the micro electromechanical switch shown in FIG. 8, a wide portion 12c formed by forming a part of the arc-shaped portion 12b to be wide is provided, and a movable electrode 40d and a movable electrode 40d are provided on the fixed contact 3 side in the wide portion 12c. And a third insulating thin film 46 is formed. In addition, although illustration is abbreviate | omitted in FIG. 8, the movable electrode 40d is electrically connected to the lower electrode 40a by the conductor pattern formed in the shape over the arc-shaped part 12b and the arm piece 11b. Therefore, also in the micro electromechanical switch shown in FIG. 8, the conductive pattern 40b is shared by the movable electrode 40d and the lower electrode 40a. Although not shown in FIG. 8, the fixed electrode 45 is formed on the inner bottom surface 6 b of the cover 6 so as to overlap the movable electrode 40 d in the thickness direction of the base portion 10.

上述した図8に示す微小電気機械スイッチにおいても、図7(a),(b)に示す微小電気機械スイッチと同様の効果を得ることができる。特に、図8に示す微小電気機械スイッチによれば、バネ部12に可動電極40d形成用の幅広部12cを形成しているので、図7に示すもののように腕片11bに可動電極40dを形成する場合に比べれば、可動電極40dの面積を大きくすることができるから、可動電極40dと固定電極45との間に印加する駆動電圧が同じ値であれば、図7に示すものに比べて、可動電極40dと固定電極45との間に発生する静電引力を大きくすることができる。   Also in the micro electromechanical switch shown in FIG. 8 described above, the same effect as the micro electromechanical switch shown in FIGS. 7A and 7B can be obtained. In particular, according to the microelectromechanical switch shown in FIG. 8, since the wide portion 12c for forming the movable electrode 40d is formed on the spring portion 12, the movable electrode 40d is formed on the arm piece 11b as shown in FIG. Compared to the case shown in FIG. 7, since the area of the movable electrode 40d can be increased, if the drive voltage applied between the movable electrode 40d and the fixed electrode 45 is the same value, compared to that shown in FIG. The electrostatic attractive force generated between the movable electrode 40d and the fixed electrode 45 can be increased.

なお、図7では、副駆動手段4Bの可動電極40dをアーム部11に形成した例を示し、図8では可動電極40dをバネ部12に形成した例を示しているが、可動電極40dを形成する場所は、図7,8に示す例に限定されず、可動接点支持台1における固定接点3側に形成されていればよい。   7 shows an example in which the movable electrode 40d of the sub-driving unit 4B is formed on the arm portion 11, and FIG. 8 shows an example in which the movable electrode 40d is formed on the spring portion 12, but the movable electrode 40d is formed. The place to perform is not limited to the example shown in FIGS. 7 and 8, and it is only necessary to be formed on the fixed contact 3 side in the movable contact support 1.

実施形態1の微小電気機械スイッチを示し、(a)は一部を省略した平面図、(b)は同図(a)のA1−A2線矢視断面図、(c)は同図(a)のA1−A3線矢視断面図である。The micro electromechanical switch of Embodiment 1 is shown, (a) is the top view which abbreviate | omitted one part, (b) is A1-A2 arrow sectional drawing of the figure (a), (c) is the figure (a) It is an A1-A3 arrow directional cross-sectional view of). 図1(a)においてPで示す部位の拡大図である。It is an enlarged view of the site | part shown by P in Fig.1 (a). 実施形態2の微小電気機械スイッチを示し、(a)は一部を省略した平面図、(b)は同図(a)のB1−B2線矢視断面図、(c)は同図(a)のB1−B3線矢視断面図である。The micro electromechanical switch of Embodiment 2 is shown, (a) is a top view which abbreviate | omitted one part, (b) is B1-B2 arrow sectional drawing of the figure (a), (c) is the figure (a) Is a cross-sectional view taken along line B1-B3 in FIG. 同上の他例の微小電気機械スイッチの一部を省略した平面図である。It is the top view which abbreviate | omitted some micro electromechanical switches of the other example same as the above. 実施形態3の微小電気機械スイッチを示し、(a)は一部を省略した平面図、(b)は同図(a)のC1−C2線矢視断面図、(c)は同図(a)のC1−C3線矢視断面図である。The micro electromechanical switch of Embodiment 3 is shown, (a) is a top view which abbreviate | omitted one part, (b) is C1-C2 arrow sectional drawing of the figure (a), (c) is the figure (a) It is a C1-C3 line arrow sectional view of). 同上の他例の微小電気機械スイッチの一部を省略した断面図である。It is sectional drawing which abbreviate | omitted a part of micro electromechanical switch of the other example same as the above. 実施形態4の微小電気機械スイッチを示し、(a)は一部を省略した平面図、(b)は同図(a)のD1−D2線矢視断面図である。The micro electromechanical switch of Embodiment 4 is shown, (a) is the top view which abbreviate | omitted one part, (b) is D1-D2 arrow sectional drawing of the figure (a). 同上の他例の微小電気機械スイッチの一部を省略した平面図である。It is the top view which abbreviate | omitted some micro electromechanical switches of the other example same as the above. 従来例の微小電気機械スイッチの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the micro electromechanical switch of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 可動接点支持台
2 可動接点
3 固定接点
4 アクチュエータ
4A 主駆動手段
4B 副駆動手段
5 ベース基板
8 ダミー接点
10 台部
10a 支持部
10c 変形部(周辺部)
10d 空所
11 アーム部
12 バネ部
40a 下部電極
40d 可動電極
41 圧電材料部
42a 上部電極
45 固定電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Movable contact support stand 2 Movable contact 3 Fixed contact 4 Actuator 4A Main drive means 4B Sub drive means 5 Base board 8 Dummy contact 10 Base part 10a Support part 10c Deformation part (peripheral part)
10d Empty space 11 Arm portion 12 Spring portion 40a Lower electrode 40d Movable electrode 41 Piezoelectric material portion 42a Upper electrode 45 Fixed electrode

Claims (8)

厚み方向の一面側に可動接点が設けられた台部および当該台部に一端が連結されるとともに他端がベース基板に固定され台部を上記厚み方向に沿った方向に移動自在に支持する可撓性を有する複数本のアーム部を備えた可動接点支持台と、台部の上記一面側において可動接点に対向配置された一対の固定接点と、各アーム部に設けられ台部の可動接点が一対の固定接点の両方に接触する形に各アーム部を各別に変形させる複数のアクチュエータとを備え、
各アーム部は、同じ形状を有し、台部の上記厚み方向に直交する面内において可動接点を中心とする円の径方向に沿う形に配置され、
アーム部の数は、3の整数倍であり、
上記面内において隣接するアーム部間の角度は、いずれも等しいことを特徴とする微小電気機械スイッチ。
A base having a movable contact provided on one surface side in the thickness direction, one end connected to the base, and the other end fixed to the base substrate, and the base can be supported movably in the direction along the thickness direction. A movable contact support base provided with a plurality of flexible arm parts, a pair of fixed contacts arranged to face the movable contact on the one surface side of the base part, and a movable contact of the base part provided in each arm part A plurality of actuators that individually deform each arm portion in contact with both of the pair of fixed contacts;
Each arm part has the same shape and is arranged in a shape along the radial direction of a circle centering on the movable contact in a plane perpendicular to the thickness direction of the base part,
The number of arm parts is an integer multiple of 3,
A microelectromechanical switch characterized in that the angles between adjacent arm portions in the plane are all equal.
上記各固定接点とともに上記可動接点に接触されるダミー接点を備え、
上記各固定接点およびダミー接点それぞれの上記可動接点との対向面は同一平面上に位置し、
上記各固定接点およびダミー接点は、上記可動接点との接触部が、上記面内において上記可動接点を中心とする同一円周上に位置し、当該円周上における接触部間の距離はいずれも等しいことを特徴とする請求項1記載の微小電気機械スイッチ。
A dummy contact that is brought into contact with the movable contact together with each of the fixed contacts,
The facing surfaces of the fixed contacts and the dummy contacts of the movable contacts are located on the same plane,
Each of the fixed contact and the dummy contact has a contact portion with the movable contact located on the same circumference around the movable contact in the plane, and the distance between the contact portions on the circumference is any. 2. The micro electromechanical switch according to claim 1, wherein the switches are equal.
上記各固定接点および上記ダミー接点は、上記台部の上記厚み方向において上記各アーム部のいずれとも対向しない形に配置されていることを特徴とする請求項2記載の微小電気機械スイッチ。   3. The micro electromechanical switch according to claim 2, wherein each of the fixed contacts and the dummy contacts are disposed so as not to face any of the arm portions in the thickness direction of the base portion. 上記台部において上記可動接点が形成された部位の周辺部は、断面形状がコルゲート状に形成されていることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項記載の微小電気機械スイッチ。   The micro electromechanical switch according to any one of claims 1 to 3, wherein the peripheral portion of the base portion where the movable contact is formed has a corrugated cross-sectional shape. 上記周辺部には、上記台部の剛性低下用の空所が形成されていることを特徴とする請求項4記載の微小電気機械スイッチ。   5. The micro electromechanical switch according to claim 4, wherein a space for reducing the rigidity of the base portion is formed in the peripheral portion. 上記各アーム部の一端は弾性を有するバネ部を介して上記台部に一体に連結されていることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項記載の微小電気機械スイッチ。   The micro electromechanical switch according to any one of claims 1 to 3, wherein one end of each arm part is integrally connected to the base part via a spring part having elasticity. 上記アクチュエータは、上記アーム部における上記固定接点側とその反対側との少なくとも一方に形成された下部電極と、当該下部電極における上記アーム部側とは反対側に形成された圧電材料部と、当該圧電材料部における下部電極側とは反対側に形成された上部電極とを備え、下部電極と上部電極との間に所定の駆動電圧を印加して圧電材料部を変形させることで上記アーム部を変形させることを特徴とする請求項1〜6のうちいずれか1項記載の微小電気機械スイッチ。   The actuator includes: a lower electrode formed on at least one of the fixed contact side and the opposite side of the arm portion; a piezoelectric material portion formed on the opposite side of the lower electrode to the arm portion side; An upper electrode formed on the opposite side of the piezoelectric material portion from the lower electrode side, and applying the predetermined drive voltage between the lower electrode and the upper electrode to deform the piezoelectric material portion to The micro electromechanical switch according to claim 1, wherein the micro electro mechanical switch is deformed. 上記アクチュエータは、上記アーム部における上記固定接点側とその反対側との少なくとも一方に形成された下部電極および当該下部電極における上記アーム部側とは反対側に形成された圧電材料部ならびに当該圧電材料部における下部電極側とは反対側に形成された上部電極を備え、下部電極と上部電極との間に所定の駆動電圧を印加して圧電材料部を変形させることで上記アーム部を変形させる主駆動手段と、
上記可動接点支持台における上記固定接点側に形成された可動電極および上記台部の厚み方向において当該可動電極と重なる形に配置された固定電極を備え、可動電極と固定電極との間に所定の駆動電圧を印加して可動電極と固定電極との間に静電引力を発生させることで上記台部を上記一対の固定接点側に移動させる副駆動手段とを有していることを特徴とする請求項1〜6のうちいずれか1項記載の微小電気機械スイッチ。
The actuator includes a lower electrode formed on at least one of the fixed contact side and the opposite side in the arm portion, a piezoelectric material portion formed on the opposite side of the lower electrode from the arm portion side, and the piezoelectric material An upper electrode formed on the side opposite to the lower electrode side, and applying a predetermined driving voltage between the lower electrode and the upper electrode to deform the piezoelectric material portion to deform the arm portion. Driving means;
A movable electrode formed on the movable contact support base on the fixed contact side, and a fixed electrode arranged to overlap the movable electrode in the thickness direction of the base portion, and a predetermined gap is provided between the movable electrode and the fixed electrode. Sub-driving means for moving the platform to the pair of fixed contacts by applying a driving voltage to generate an electrostatic attractive force between the movable electrode and the fixed electrode is provided. The micro electromechanical switch according to any one of claims 1 to 6.
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