JP2009252378A

JP2009252378A - Ｍｅｍｓスイッチ

Info

Publication number: JP2009252378A
Application number: JP2008095376A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Hayazaki; 嘉城早崎; Takaaki Yoshihara; 孝明吉原; Takeo Shirai; 健雄白井; Chomei Matsushima; 朝明松嶋; Hiroshi Kawada; 裕志河田; Yosuke Hagiwara; 洋右萩原
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-04-01
Filing date: 2008-04-01
Publication date: 2009-10-29

Abstract

【課題】可動接点と両固定接点との間の寄生容量を低減できるＭＥＭＳスイッチを提供する。
【解決手段】ベース基板１と、ベース基板１の厚み方向の一表面側に形成され固定接点３５，３５を有する一対の信号線３４，３４と、ベース基板１の上記一表面側に一端部が固定され他端部に両固定接点３５，３５に接離する可動接点２５が設けられた可動板部２１とを備える。可動板部２１は、ベース基板１の厚み方向において可動接点２５と両固定接点３５，３５とが重ならず可動接点２５と両固定接点３５，３５との間の距離が規定距離となるようにベース基板１側とは反対側に凸となる湾曲した形状に形成されており、可動板部２１におけるポスト部２２以外の部位がばね部２６を構成する。駆動手段は、圧電駆動型アクチュエータ４と静電駆動型アクチュエータ５とで構成され、可動板部２１のばね部２６を変形させることで可動接点２５を両固定接点３５，３５に接離させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）スイッチに関するものである。

従来から、高周波信号伝送用のＭＥＭＳスイッチとして、静電駆動型アクチュエータを利用したＭＥＭＳスイッチが各所で研究開発されている（例えば、特許文献１，２参照）。

ここにおいて、上記特許文献１に開示されたＭＥＭＳスイッチは、図５に示すように、矩形板状のガラス基板からなるベース基板１’と、ベース基板１’の厚み方向の一表面側に固定された２つの支持部２２’，２２’に帯板状の可撓部２３’，２３’を介して上記厚み方向へ変位可能に支持され可動接点２５’が設けられた可動板部２１’を有する構造体部２’と、ベース基板１’の上記一表面上に形成され可動接点２５’が接離する固定接点３５’，３５’を有する一対の信号線３４’，３４’とを備え、可動接点２５’が両固定接点３５’，３５’に近づく向きに可動接点２５’を変位させる駆動手段として可動板部２１’に設けられた可動電極５１’およびベース基板１の上記一表面上に形成され可動電極５１’に対向配置された固定電極５２’を有し可動電極５１’と固定電極５２’との間に電圧を印加したときに可動接点２５’が両固定接点３５’，３５’に近づく向きに可動接点２５’を変位させる静電駆動型アクチュエータを備えている。なお、図５に示した構成のＭＥＭＳスイッチでは、固定電極５２’上に、固定電極５２’と可動電極５１’との短絡を防止するとともにスティッキングを防止するための絶縁膜５３’が形成されている。また、図５に示した構成のＭＥＭＳスイッチは、上述の構造体部２’がシリコン基板を用いて形成されている。

また、上記特許文献２に開示されたＭＥＭＳスイッチは、図６（ａ），（ｂ）に示すように、矩形板状のベース基板１”と、ベース基板１”の一表面側に形成され固定接点３５”，３５”を有する一対の信号線３４”，３４”と、ベース基板１”の上記一表面側においてベース基板１”に固定された支持部２２”に支持され平面視において両信号線に直交する形で配置された可動板部２１”と、可動板部２１”に設けられ一対の固定接点３５”，３５”に接離する可動接点２５”と、可動板部２１”の先端部からベース基板１”側へ突設され支持部２２”に対向する面側に可動電極５１”が形成された可動電極保持部１５１”と、ベース基板１”の上記一表面から突設され可動電極５１”に対向する固定電極５２”が形成された固定電極保持部１５２”と、可動電極保持部１５１”に対して固定電極保持部１５２”側とは反対側において可動電極保持部１５１”から離間して配置されベース基板１”の上記一表面に固定されたポスト部１２２”と、可動板部２１”の先端部とポスト部１２２”との間に介在する一対のばね部１２５”，１２５”とを備えている。したがって、可動電極５１”と固定電極５２”との間に電圧を印加することによって、図６（ｃ）に示すように可動電極５１”が固定電極５２”に接触するとともに可動板部２１”がベース基板１”側に凸となる形で変形し、可動接点２５”が両固定接点３５”，３５”に接触する。
特許第３８５２２２４号公報特開２００１−２９１４６３号公報

ところで、図５に示した構成のＭＥＭＳスイッチでは、ベース基板１’の厚み方向において重なる可動接点２５’と両固定接点３５’，３５’との間の距離を大きくして寄生容量を低減することでアイソレーション特性を向上できるが、可動電極５１’と固定電極５２’との間の距離も大きくなるので、所望の駆動距離を確保するために必要な駆動電圧が大きくなり、消費電力が増加してしまう。

これに対して、図６に示した構成のＭＥＭＳスイッチでは、ベース基板１”の厚み方向における可動接点２５”と両固定接点３５”，３５”との間の距離とは別に、可動電極５１”と固定電極５２”との間の距離を設定することができるが、可動接点２５”と両固定接点３５”，３５”との間の距離が大きくなると可動接点２５”の変位を大きくするために可動電極５１”と固定電極５２”との間の距離を大きくする必要があるので、駆動電圧の低電圧化が難しかった。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、可動接点と両固定接点との間の寄生容量を低減できるＭＥＭＳスイッチを提供することにある。

請求項１の発明は、ベース基板と、ベース基板の厚み方向の一表面側に形成され固定接点を有する一対の信号線と、ベース基板の前記一表面側に一端部が固定され他端部に両固定接点に接離する可動接点が設けられた可動板部と、可動接点が両固定接点に近づくように可動板部を動かす駆動手段とを備え、可動板部は、ばね部を有し、前記厚み方向において可動接点と両固定接点とが重ならず可動接点と両固定接点との間の距離が規定距離となるようにベース基板の前記一表面側に設けられ、駆動手段は、可動板部のばね部を変形させることで可動接点を両固定接点に接離させることを特徴とする。

この発明によれば、可動板部が、ばね部を有し、ベース基板の厚み方向において可動接点と両固定接点とが重ならず可動接点と両固定接点との間の距離が規定距離となるようにベース基板の前記一表面側に設けられ、駆動手段が、可動板部のばね部を変形させることで可動接点を両固定接点に接離させるので、可動接点と両固定接点との間の寄生容量を低減でき、アイソレーション特性を向上できる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記駆動手段は、前記可動板部に設けられた可動電極と前記ベース基板に設けられた固定電極とを有する静電駆動型アクチュエータからなることを特徴とする。

この発明によれば、前記可動接点と前記両固定接点との間の寄生容量を低減でき、且つ、所望の接圧を確保することが可能となる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記駆動手段は、前記可動板部に積層された下部電極と下部電極における前記可動板部側とは反対側の圧電層と圧電層における下部電極側とは反対側に設けられた上部電極とを有する圧電駆動型アクチュエータからなることを特徴とする。

この発明によれば、前記可動接点と前記両固定接点との間の寄生容量を低減でき、且つ、駆動電圧の低電圧化を図れる。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記駆動手段は、前記可動板部に設けられた可動電極と前記ベース基板に設けられた固定電極とを有する静電駆動型アクチュエータと、前記可動板部に積層された下部電極と下部電極における前記可動板部側とは反対側の圧電層と圧電層における下部電極側とは反対側に設けられた上部電極とを有する圧電駆動型アクチュエータとからなることを特徴とする。

この発明によれば、駆動電圧の低電圧化を図りつつ所望の接圧を確保することが可能となる。

請求項１の発明では、可動接点と両固定接点との間の寄生容量を低減でき、アイソレーション特性を向上できるという効果がある。

（実施形態１）
以下、本実施形態のＭＥＭＳスイッチについて図１を参照しながら説明する。

本実施形態のＭＥＭＳスイッチは、矩形板状のベース基板１と、ベース基板１の厚み方向の一表面側に形成され固定接点３５，３５を有する一対の信号線３４，３４と、ベース基板１の上記一表面側に一端部が固定され他端部に両固定接点３５，３５に接離する可動接点２５が設けられた可動板部２１とを備えている。

また、本実施形態のＭＥＭＳスイッチは、可動接点２５が両固定接点３５，３５に近づくように可動板部２１を動かす駆動手段として、可動板部２１に積層された下部電極４１と下部電極４１における可動板部２１側とは反対側の圧電層４２と圧電層４２における下部電極４１側とは反対側に設けられた上部電極４３とを有する圧電駆動型アクチュエータ４と、可動板部２１に設けられた可動電極５１とベース基板１に設けられた固定電極５２とを有する静電駆動型アクチュエータ５とを備えている。

また、本実施形態のＭＥＭＳスイッチは、ベース基板１の上記一表面側に、ベース基板１との間に可動板部２１、固定接点３５，３５を有する一対の信号線３４，３４、圧電駆動型アクチュエータ４および静電駆動型アクチュエータ５を収納する形で気密的に接合されたカバー（図示せず）を備えている。したがって、可動接点２５と両固定接点３５，３５との間に異物が侵入するのを防止できて可動接点２５と両固定接点３５，３５との接触信頼性を向上させることができる。なお、ベース基板１とカバーとの接合方法としては、ベース基板１およびカバーそれぞれの周部の全周に亘って接合用金属層を形成しておき、接合前に互いの接合表面へアルゴンのプラズマ若しくはイオンビーム若しくは原子ビームを真空中で照射して各接合表面の清浄化・活性化を行ってから、接合表面同士を接触させ、常温下で直接接合する常温接合法を採用しているが、常温接合法に限らず、ＡｕＳｎや半田などの低融点共晶材料を用いた接合法や、陽極接合法、ガラスフリットを用いた接合法などを採用してもよい。

ベース基板１は、シリコン基板１０と、シリコン基板１０の一表面側に形成されたシリコン酸化膜からなる絶縁膜１１とで構成されており、当該絶縁膜１１上に固定接点３５，３５を有する一対の信号線３４，３４、静電駆動型アクチュエータ５の固定電極５２などが形成されている。ここにおいて、ベース基板１には、一対の固定接点３５，３５、下部電極４１、上部電極４３、固定電極５２それぞれに電気的に接続される貫通孔配線（図示せず）が厚み方向に貫設されており、ベース基板１の他表面側に、各貫通孔配線それぞれと電気的に接続された外部接続用電極（図示せず）が形成されている。なお、ベース基板１としては、ガラス基板やセラミック基板などを用いてもよい。また、本実施形態では、固定電極５２がグランド電極を兼ねている。

ベース基板１は、上記一表面の長手方向の一端部において上述の一対の信号線３４，３４が短手方向に沿った一直線上に形成されている。ここで、各固定接点３５，３５は、各信号線３４，３４と連続一体に形成されている。

各固定接点３５，３５および各信号線３４，３４の材料としては、Ａｕを採用しているが、Ａｕに限らず、例えば、Ａｕ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｏｓの群から選択される１種あるいはこれらの合金を採用してもよい。

圧電駆動型アクチュエータ４は、圧電層４２の圧電材料として、鉛系圧電材料の一種であるＰＺＴを採用し、下部電極４１の材料として、Ｐｔを採用し、上部電極４３の材料としてＡｕを採用しているが、これらの材料は特に限定するものではない。ここで、圧電駆動型アクチュエータ４は、上部電極４３と圧電層４２との接触面積を規定する開口部４４ａを有する絶縁膜４４が形成されており、上部電極４３および絶縁膜４４は可動板部２１におけるベース基板１側とは反対の表面に沿ってベース基板１の上記一表面上まで延設されており、可動板部２１の上記一端部であり上記一表面に立設されたポスト部２２を補強している。なお、絶縁膜４４は、シリコン酸化膜により構成されているが、シリコン酸化膜に限らず、例えば、シリコン窒化膜や、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜により構成してもよい。

圧電層４２の圧電材料は、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、圧電層４２の圧電材料は、鉛系圧電材料に限らず、例えば、鉛フリーのＫＮＮ（Ｋ_０．５Ｎａ_０．５ＮｂＯ_３）や、ＫＮ（ＫＮｂＯ_３）、ＮＮ（ＮａＮｂＯ_３）、ＫＮＮに不純物（例えば、Ｌｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｂ，Ｃｕなど）を添加したものでもよい。ここで、圧電層４２の圧電材料として、上述の鉛系圧電材料や、ＫＮＮ，ＫＮ，ＮＮなどを採用すれば、ＡｌＮやＺｎＯなど採用する場合に比べて圧電定数が大きいので、可動板部２１の変位を大きくすることができる。また、圧電層４２の材料として、ＫＮＮ，ＫＮ，ＮＮなどを採用すれば、鉛フリーになるので、環境負荷を低減できる。なお、本実施形態の圧電駆動型アクチュエータ４は、ユニモルフ型であるが、バイモルフ型としてもよい。

一方、静電駆動型アクチュエータ５の可動電極５１は、上述の圧電駆動型アクチュエータ４の下部電極４１により構成されており、可動電極５１と固定電極５２との間に電圧を印加したときに可動電極５１と固定電極５２との間に発生する静電力によって両固定接点３５，３５に近づく向きに可動接点２５を変位させる。ここにおいて、ベース基板１の上記一表面側には、固定電極５２を覆う絶縁膜５３が形成されている。なお、固定電極５２の材料としては、Ａｕを採用しているが、固定電極５２の材料は特に限定するものではない。また、絶縁膜５３は、シリコン酸化膜により構成しているが、シリコン酸化膜に限らず、例えば、シリコン窒化膜でもよい。

可動板部２１は、ノンドープのポリシリコンにより形成されているが、可動板部２１の材料はノンドープのポリシリコンに限らず、例えば、Ｓｉ_３Ｎ_４やＳｉＯ_２などを採用してもよい。また、可動接点２５の材料としては、Ａｕを採用しているが、Ａｕに限らず、例えば、Ａｕ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｏｓの群から選択される１種あるいはこれらの合金を採用してもよい。

ところで、可動板部２１は、ベース基板１の厚み方向において可動接点２５と両固定接点３５，３５とが重ならず可動接点２５と両固定接点３５，３５との間の距離が規定距離となるようにベース基板１の上記一表面側に設けられている。ここで、本実施形態のＭＥＭＳスイッチは、上述の圧電駆動型アクチュエータ４および静電駆動型アクチュエータ５により可動板部２１を駆動することで可動接点２５の側面２５ａ，２５ａを固定接点３５，３５の側面３５ａ，３５ａに接触させるようになっている。ここにおいて、可動接点２５は、平面視形状が台形状に形成されており、一対の信号線３４，３４の並設方向に交差する両側面２５ａ，２５ａそれぞれが、固定接点３５，３５において一対の信号線３４，３４の並設方向に交差する側面３５ａ，３５ａに接触するようになっている。なお、可動接点２５の厚み寸法は、各固定接点３５，３５の厚み寸法と同じ値に設定してあり、可動接点２５が両固定接点３５，３５に接触して両固定接点３５，３５間を短絡した状態で可動接点２５の表面（ベース基板１の厚み方向に直交する表面）と両固定接点３５，３５の表面（ベース基板１の厚み方向に直交する表面）とが略面一となるようにしてある。

可動板部２１は、ベース基板１の厚み方向において可動接点２５と両固定接点３５，３５とが重ならず可動接点２５と両固定接点３５，３５との間の距離が規定距離となるようにベース基板１側とは反対側に凸となる湾曲した形状に形成されており、可動板部２１におけるポスト部２２以外の部位がばね部２６を構成している。ここで、上述の圧電駆動型アクチュエータ４と静電駆動型アクチュエータ５とで構成される駆動手段は、可動板部２１のばね部２６を変形させることで可動接点２５を両固定接点３５，３５に接離させる（なお、図１（ｃ）中の矢印は可動接点２５の変位方向を示している）。要するに、駆動手段は、可動板部２１を伸張させることで可動接点２５を両固定接点３５，３５に接触させる。

ここにおいて、駆動手段により、可動接点２５が両固定接点３５，３５から上記規定距離だけ離れた状態（図２（ａ））から可動接点２５を両固定接点３５，３５に接触する状態（図２（ｂ））に変位させる際に、圧電駆動型アクチュエータ４による駆動力（＝〔圧電力〕−〔ばね部２６の復元力〕）でばね部２６を伸張させてばね部２６の撓みを小さくすることにより可動接点２５を両固定接点３５，３５に近づけた後で、圧電駆動型アクチュエータ４による駆動力と静電駆動型アクチュエータ５による駆動力（〔静電力〕−〔ばね部２６の復元力〕）とでばね部２６を更に伸張させてばね部２６の撓みを小さくすることにより可動接点２５を両固定接点３５，３５に接触させるようにすれば、上記規定距離を大きくするとともにベース基板１の厚み方向における可動接点２５と両固定接点３５，３５との重なりをなくす（可動接点２５と両固定接点３５，３５との互いの厚み方向における重なりをなくす）ことで可動接点２５と両固定接点３５，３５との間の寄生容量を低減してアイソレーション特性を向上させながらも、駆動電圧の低電圧化を図れる。

ところで、上述のＭＥＭＳスイッチの製造にあたっては、マイクロマシニング技術などを利用すればよく、例えば、上記各貫通孔配線および上記各外部接続用電極を形成したベース基板１の上記一表面側に固定電極５２を形成してから、絶縁膜３３を形成し、その後、ベース基板１１の上記一表面側に可動板部２１を形成するための犠牲層（例えば、Ｃｕ層）を形成してから、可動板部２１の基礎となるノンドープのポリシリコン層をＣＶＤ法などにより成膜してから、当該ポリシリコン層をリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してパターニングすることで可動板部２１を形成し、その後、ベース基板１の上記一表面側の所定領域に固定接点３５，３５を有する一対の信号線３４，３４を無電解めっき法などにより形成し、その後、一対の信号線３４，３４を保護する保護膜を形成してから、下部電極４１の基礎となる第１の金属層（例えば、Ｐｔ層）をスパッタ法などにより形成し、続いて、圧電層４２の基礎となる圧電材料層（例えば、ＰＺＴ層、ＫＮＮ層など）をスパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法などにより形成した後、圧電材料層および第１の金属層をパターニングすることで圧電層４２および下部電極４１を形成し、その後、絶縁膜４４の基礎となる絶縁層（例えば、ＳｉＯ_２層）をＣＶＤ法などにより形成してからパターニングすることで開口部４４ａを有する絶縁膜４４を形成し、続いて、上部電極４３の基礎となる第２の金属層（例えば、Ａｕ層）をスパッタ法や蒸着法などにより形成してパターニングすることで上部電極４３を形成し、その後、上記犠牲層をエッチング除去することにより可動板部２１とベース基板１との間に間隙を形成し、更にその後、ベース基板１と上記カバーとを接合すればよい。なお、上述のＭＥＭＳスイッチの製造にあたっては、ベース基板１と上記カバーとを接合する接合工程が終了するまでウェハレベルで各工程を行うようにして、接合工程の後にダイシングを行うようにすればよい。

以上説明した本実施形態のＭＥＭＳスイッチによれば、可動板部２１が、ばね部２６を有し、ベース基板１の厚み方向において可動接点２５と両固定接点３５，３５とが重ならず可動接点２５と両固定接点３５，３５との間の距離が規定距離となるようにベース基板１の上記一表面側に設けられ、駆動手段が、可動板部２１のばね部２６を変形させることで可動接点２５を両固定接点３５，３５に接離させるので、可動接点２５と両固定接点３５，３５との間の寄生容量を低減でき、アイソレーション特性を向上できる。また、本実施形態のＭＥＭＳスイッチでは、駆動手段が、可動板部２１に設けられた可動電極５１とベース基板１に設けられた固定電極５２とを有する静電駆動型アクチュエータ５と、可動板部２１に積層された下部電極４１と下部電極４１における可動板部２１側とは反対側の圧電層４２と圧電層４２における下部電極４１側とは反対側に設けられた上部電極４３とを有する圧電駆動型アクチュエータ４とで構成されているので、駆動電圧の低電圧化を図りつつ所望の接圧を確保することが可能となる。

（実施形態２）
本実施形態のＭＥＭＳスイッチの基本構成は実施形態１と略同じであって、実施形態１では可動板部２１を湾曲させていたのに対して、図３に示すように、可動板部２１を湾曲させずに厚み方向に貫通する細長の矩形状のスリット２７を設けて２つの平面視Ｌ字状のばね部２６，２６を形成し、ガラス基板からなるベース基板１の一表面に可動板部２１との間に間隙を形成するための凹所１２を形成してある点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態における可動板部２１は、平面視において信号線３４，３４の並設方向における幅寸法が一対の信号線に近づくにつれて段階的に狭くなる形状に形成されており、ポスト部２２に近く幅の一番広い部位に上記並設方向に沿ったスリット２７を設けることで２つの平面視Ｌ字状のばね部２６，２６を形成してある。しかして、ばね部２６，２６が変形することで可動接点２５がベース基板１の上記一表面に沿って両固定接点３５，３５へ近づく向きに変位可能となっている。なお、本実施形態における可動板部２１は、シリコン基板を用いて形成されており、ポスト部２２がベース基板１の上記一表面上に形成された金属膜（例えば、Ａｕ膜など）からなる導体パターン１４に接合され電気的に接続されている。

また、本実施形態では、可動接点２５が両固定接点３５，３５に近づくように可動板部２１を動かす駆動手段として、静電駆動型アクチュエータ５のみを備えており、静電駆動型アクチュエータ５の構造が実施形態１とは相違している。

本実施形態における静電駆動型アクチュエータ５では、固定電極５２が、可動板部２１のうち幅寸法が２番目に広い部位における信号線３４，３４側の側面に対向して設けられている。ここで、固定電極５２は、平面視形状が櫛形状に形成されており、櫛骨部５２ａがベース基板１の凹所１２の信号線３４，３４側の周部において信号線３４，３４の並設方向に沿って形成された金属膜（例えば、Ａｕ膜）からなる導体パターン１３に接合され電気的接続され、櫛骨部５２ａにおける可動板部２１の上記側面との対向面には多数の固定櫛歯片５２ａが上記並設方向に列設されている。一方、可動電極５１は、可動板部２１のうち幅寸法が２番目に広い部位により構成されており、上記側面には、固定櫛歯片５２ｂにそれぞれ対向する多数の可動櫛歯片５１ｂが上記並設方向に列設されている。ここで、各固定櫛歯片５２ｂと各可動櫛歯片５１ｂとは互いに離間している。したがって、上述の導体パターン１３，１４間に電圧を印加することにより可動電極５１と固定電極５２との間に発生する静電力によって可動接点２５を両固定接点３５，３５へ近づく向きに変位させるとともに各ばね部２６，２６を変形させることができる。

ところで、本実施形態のＭＥＭＳスイッチの製造にあたっては、例えば、ガラス基板からなるベース基板１の上記一表面上に両導体パターン１３，１４の基礎となる金属膜をスパッタ法などにより成膜してから、当該金属膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してパターニングすることで各導体パターン１３，１４が形成し、その後、凹所１２をサンドブラスト加工などにより形成する。一方、可動板部２１の基礎となるシリコン基板を適宜加工してから可動接点２５をめっき法などにより形成し、不要部分を研磨してから、上述の各導体パターン１３，１４および凹所１２が形成されたベース基板１と接合し、その後、ベース基板１の上記一表面上に固定接点３５，３５を有する一対の信号線３４，３４をめっき法などにより形成し、更にその後、ベース基板１と上記カバーとを接合すればよい。上述の説明から明らかなように、本実施形態のＭＥＭＳスイッチは、バルクマイクロマシニング技術を利用して形成してあり、可動電極５１と固定電極５２との対向面積を大きくできるので、表面マイクロマシニング技術を利用して形成する場合に比べて、可動電極５１と固定電極５２との間に電圧を印加したときに発生する静電力を大きくすることができる。なお、上述のＭＥＭＳスイッチの製造にあたっては、ベース基板１と上記カバーとを接合する接合工程が終了するまでウェハレベルで各工程を行うようにして、接合工程の後にダイシングを行うようにすればよい。

以上説明した本実施形態のＭＥＭＳスイッチによれば、可動板部２１が、ばね部２６，２６を有し、ベース基板１の厚み方向において可動接点２５と両固定接点３５，３５とが重ならず可動接点２５と両固定接点３５，３５との間の距離が規定距離となるようにベース基板１の上記一表面側に設けられ、上記駆動手段が、可動板部２１のばね部２６，２６を変形させることで可動接点２５を両固定接点３５，３５に接離させるので、可動接点２５と両固定接点３５，３５との間の寄生容量を低減でき、アイソレーション特性を向上できる。

また、本実施形態のＭＥＭＳスイッチによれば、上記駆動手段が静電駆動型アクチュエータ５により構成されているので、可動接点２５と両固定接点３５，３５との間の寄生容量を低減でき、且つ、所望の接圧を確保することが可能となる。

（実施形態３）
本実施形態のＭＥＭＳスイッチの基本構成は実施形態１と略同じであって、実施形態１では可動板部２１を湾曲させていたのに対して、図４に示すように、可動板部２１を湾曲させずに厚み方向に貫通する細長の矩形状のスリット２７をポスト部２２の近くに設けて２つのばね部２６，２６を形成してある点、ベース基板１がガラス基板により構成されている点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態のＭＥＭＳスイッチでは、ばね部２６，２６が変形することで可動接点２５が両固定接点３５，３５へ近づく向きに変位可能となっている。

また、本実施形態では、可動接点２５が両固定接点３５，３５に近づくように可動板部２１を動かす駆動手段として、圧電駆動型アクチュエータ４のみを備えており、圧電駆動型アクチュエータ４がスリット２７におけるポスト部２２側とは反対側の周部に形成されている点が実施形態１とは相違している。したがって、圧電駆動型アクチュエータ４の下部電極４１と上部電極４３との間に電圧を印加することによって可動接点２５を両固定接点３５，３５へ近づく向きに変位させるとともに各ばね部２６，２６を変形させることができる。

ところで、上述のＭＥＭＳスイッチの製造にあたっては、マイクロマシニング技術などを利用すればよく、例えば、上記各貫通孔配線および上記各外部接続用電極を形成したベース基板１の上記一表面側に可動板部２１を形成するための所定形状の犠牲層（例えば、Ｃｕ層）を形成してから、可動板部２１の基礎となるノンドープのポリシリコン層をＣＶＤ法などにより成膜し、その後、下部電極４１の基礎となる第１の金属層（例えば、Ｐｔ層）をスパッタ法などにより形成し、続いて、圧電層４２の基礎となる圧電材料層（例えば、ＰＺＴ層、ＫＮＮ層など）をスパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法などにより形成した後、圧電材料層および第１の金属層をパターニングすることで圧電層４２および下部電極４１を形成し、その後、絶縁膜４４の基礎となる絶縁層（例えば、ＳｉＯ_２層）をＣＶＤ法などにより形成してからパターニングすることで開口部４４ａを有する絶縁膜４４を形成し、その後、上記ポリシリコン層をリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してパターニングすることで可動板部２１を形成し、その後、上部電極４３の基礎となる第２の金属層（例えば、Ａｕ層）をスパッタ法や蒸着法などにより形成してパターニングすることで上部電極４３を形成し、続いて、ベース基板１の上記一表面側に固定接点３５，３５を有する一対の信号線３４，３４を所定領域にめっきにより形成するためのレジスト層を形成してから、めっき法により固定接点３５，３５を有する一対の信号線３４，３４を形成し、レジスト層を除去してから、犠牲層を除去し、更にその後、ベース基板１と上記カバーとを接合すればよい。上述の説明から明らかなように、本実施形態のＭＥＭＳスイッチは、表面マイクロマシニング技術を利用して形成してあり、圧電駆動型アクチュエータ４の駆動力によるばね部２６，２６の変形量を大きくすることができる。なお、上述のＭＥＭＳスイッチの製造にあたっては、ベース基板１と上記カバーとを接合する接合工程が終了するまでウェハレベルで各工程を行うようにして、接合工程の後にダイシングを行うようにすればよい。

また、本実施形態のＭＥＭＳスイッチによれば、上記駆動手段が圧電駆動型アクチュエータ４により構成されているので、可動接点２５と両固定接点３５，３５との間の寄生容量を低減でき、且つ、駆動電圧の低電圧化を図れる。

実施形態１のＭＥＭＳスイッチを示し、（ａ）は要部概略斜視図、（ｂ）は要部概略断面図、（ｃ）は要部概略平面図である。同上のＭＥＭＳスイッチの動作説明図である。実施形態２のＭＥＭＳスイッチを示す要部概略斜視図である。実施形態３のＭＥＭＳスイッチを示し、（ａ）は要部概略斜視図、（ｂ）は要部概略断面図である。従来例のＭＥＭＳスイッチの概略分解斜視図である。他の従来例のＭＥＭＳスイッチを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図、（ｃ）は動作説明図である。

符号の説明

１ベース基板
４圧電駆動型アクチュエータ
５静電駆動型アクチュエータ
２１可動板部
２５可動接点
２５ａ側面
２６ばね部
３４信号線
３５固定接点
３５ａ側面
４１下部電極
４２圧電層
４３上部電極
５１可動電極
５２固定電極

Claims

ベース基板と、ベース基板の厚み方向の一表面側に形成され固定接点を有する一対の信号線と、ベース基板の前記一表面側に一端部が固定され他端部に両固定接点に接離する可動接点が設けられた可動板部と、可動接点が両固定接点に近づくように可動板部を動かす駆動手段とを備え、可動板部は、ばね部を有し、前記厚み方向において可動接点と両固定接点とが重ならず可動接点と両固定接点との間の距離が規定距離となるようにベース基板の前記一表面側に設けられ、駆動手段は、可動板部のばね部を変形させることで可動接点を両固定接点に接離させることを特徴とするＭＥＭＳスイッチ。
前記駆動手段は、前記可動板部に設けられた可動電極と前記ベース基板に設けられた固定電極とを有する静電駆動型アクチュエータからなることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳスイッチ。
前記駆動手段は、前記可動板部に積層された下部電極と下部電極における前記可動板部側とは反対側の圧電層と圧電層における下部電極側とは反対側に設けられた上部電極とを有する圧電駆動型アクチュエータからなることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳスイッチ。
前記駆動手段は、前記可動板部に設けられた可動電極と前記ベース基板に設けられた固定電極とを有する静電駆動型アクチュエータと、前記可動板部に積層された下部電極と下部電極における前記可動板部側とは反対側の圧電層と圧電層における下部電極側とは反対側に設けられた上部電極とを有する圧電駆動型アクチュエータとからなることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳスイッチ。