JP2010170981A - 配線構造およびmemsリレー - Google Patents

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敦 諏訪
Yoshiki Hayazaki
嘉城 早崎
Takeshi Hashimoto
健 橋本
Koji Yokoyama
浩司 横山
Takeo Shirai
健雄 白井
Futoshi Nishimura
太 西村
Masakazu Adachi
雅和 足立
Takaaki Yoshihara
孝明 吉原
Toru Baba
徹 馬場
Narimasa Iwamoto
成正 岩本
Takashi Saijo
隆司 西條
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Abstract

【課題】高周波信号の伝送ロスを低減でき、しかも容易に作製できる配線構造およびMEMSリレーを提供する。
【解決手段】配線構造は、基板よりなるベース20と、ベース20の一表面側に形成された伝送線路10と、伝送線路10の周囲に配置され且つ伝送線路10から電気的に絶縁された接地線路11と、伝送線路10を挟み込むように伝送線路10の幅方向の一端側および他端側にそれぞれ設けられ且つベース20を厚み方向に貫通した第1孔部24および第2孔部25とを備える。接地線路11は、第1孔部24の内側に形成された第1導電部110と、第2孔部25の内側に形成された第2導電部111と、ベース20の他表面側に形成され第1導電部110および第2導電部111に接続された第3導電部112とを有する。各孔部24,25は、伝送線路10の幅方向に沿った長さが、他表面側の方が一表面側よりも大きくなるように形成される。
【選択図】図1

Description

本発明は、配線構造、特にMEMSデバイスに利用される配線構造に関し、さらに当該配線構造を有するMEMSリレーに関する。
従来から、MEMSリレーなどのMEMSデバイス(微小電気機械装置)に利用される配線構造が提案されている。このような配線構造としては、基板上に形成される伝送線路(信号線)と、伝送線路の長さ方向に交差する面内において当該伝送線路を囲う接地線路(接地線)とを有する同軸構造が提案されている。例えば、特許文献1には、一表面側に溝が形成された半導体基板において、当該一表面側に形成される第1接地線と、溝内において第1接地線上に形成される第1誘電層と、第1誘電層上に形成される信号線と、第1誘電層との間で信号線を囲う第2誘電層と、第1接地線との間で第1および第2の誘電層と信号線とを囲う第2接地層とからなる配線構造が開示されている。
特表2002−533954号公報
しかしながら、上記特許文献1に示す構造を得るためには、まず半導体基板に溝を形成した後に、第1接地線の基礎となる導電層と、第1誘電層の基礎となる絶縁層と、信号線の基礎となる導電層と、第2誘電層の基礎となる絶縁層と、第2接地線の基礎となる導電層とを、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パターニングをする工程を挟みながら積層する必要がある。そのため、作製に手間がかかるという問題があった。
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、高周波信号の伝送ロスを低減することができ、しかも容易に作製することができる配線構造およびMEMSリレーを提供することにある。
請求項1の発明では、MEMSデバイスに設けられる配線構造であって、MEMSデバイスに設けられる配線構造であって、基板よりなるベースと、上記ベースの一表面側に形成された伝送線路と、上記伝送線路の周囲に配置され且つ上記伝送線路から電気的に絶縁された接地線路と、上記伝送線路を挟み込むように上記伝送線路の幅方向の一端側および他端側にそれぞれ設けられ且つ上記ベースを厚み方向に貫通した第1孔部および第2孔部とを備え、上記接地線路は、上記第1孔部の内側に形成された第1導電部と、上記第2孔部の内側に形成された第2導電部と、上記ベースの他表面側に形成され上記第1導電部および上記第2導電部に電気的に接続された第3導電部とを有し、上記第1孔部および上記第2孔部は、上記伝送線路の幅方向に沿った長さが、上記他表面側の方が上記一表面側よりも大きくなるように形成されていることを特徴とする。
この発明によれば、擬似的な同軸構造が得られるから、高周波信号の伝送ロスを低減できる。また、立体的な構造を得るために半導体層や、絶縁層、導電層などの積層体を作製する必要がないから、容易に作製できる。しかも、伝送線路の幅方向に沿った方向における第1孔部および第2孔部の長さが均一である場合に比べれば、伝送線路の長さ方向に交差する面内における接地線路の形状を円環状に近付けることができ、高周波特性を向上できる。
請求項2の発明では、請求項1の発明において、上記第1孔部および上記第2孔部は、上記伝送線路に並行するように形成されたスリットであることを特徴とする。
この発明によれば、伝送線路に出力される信号の波長によらずに、高周波信号の伝送ロスを低減できる。
請求項3の発明では、請求項1の発明において、上記第1孔部および上記第2孔部は、上記伝送線路の長さ方向に沿って所定の間隔で複数形成され、上記所定の間隔は、上記伝送線路に出力される高周波信号のうち最も周波数の高い信号の波長の1/4未満であることを特徴とする。
この発明によれば、伝送線路に出力される高周波信号の伝送ロスを低減できる。
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、上記接地線路は、上記一表面内における上記伝送線路の幅方向の一端側に設けられ上記第1導電部に電気的に接続された第4導電部と、上記一表面内における上記伝送線路の幅方向の他端側に設けられ上記第2導電部に電気的に接続された第5導電部とを備えることを特徴とする。
この発明によれば、高周波信号の伝送ロスを低減できる。
請求項5の発明では、請求項4の発明において、上記MEMSデバイスは、半導体微細加工技術を利用して加工された半導体基板よりなり且つ接合用の金属層を用いて上記ベースの一表面側に接合された機能部をさらに備えて構成され、上記第4導電部および上記第5導電部は、上記金属層を用いて形成されていることを特徴とする。
この発明によれば、製造コストを削減できる。
請求項6の発明では、請求項1〜5のうちいずれか1項の発明において、上記ベースは、上記他表面に形成された外部接続電極と、上記ベースを厚み方向に貫通した貫通孔と、上記貫通孔の内側に形成され上記外部接続電極と上記伝送線路とを電気的に接続した貫通孔配線とを有することを特徴とする。
この発明によれば、配線構造を小型化することができる。
請求項7の発明では、請求項6の発明において、上記貫通孔の直径は、一定であることを特徴とする。
この発明によれば、ベースの一表面側から他表面側に向かうにつれて貫通孔の直径が大きくなっている場合に比べれば、高周波特性を向上できる。
請求項8の発明では、請求項1〜7のうちいずれか1項の発明において、上記ベースは、上記一表面に穴部が形成され、上記伝送線路は、上記穴部の底面に配置されていることを特徴とする。
この発明によれば、穴部がない場合に比べれば、貫通孔の長さを短くできて、高周波特性を向上できる。
請求項9の発明では、請求項1〜8のうちいずれか1項の発明において、上記第1孔部および上記第2孔部は、上記ベースの上記一表面側から上記他表面側に向かうにつれて上記幅方向に沿った方向の長さが段階的に大きくなることを特徴とする。
この発明によれば、伝送線路の長さ方向に交差する面内における接地線路の形状を円環状に近付けることができ、高周波特性を向上できる。
請求項10の発明では、請求項6〜9のうちいずれか1項の発明において、上記ベースは、ガラス基板により形成され、上記貫通孔は、上記ベースを上記一表面側から所定深さまでブラスト加工して形成された第1貫通孔部と、上記ベースを上記他表面側から所定深さまでブラスト加工して形成された第2貫通孔部とで構成されていることを特徴とする。
この発明によれば、貫通孔を一方向からのブラスト加工によって作製する場合に比べれば、貫通孔の直径の変化幅を小さくできて、高周波特性を向上できる。
請求項11の発明では、請求項1〜9のうちいずれか1項の発明において、上記ベースは、低温同時焼成セラミックス基板により形成されていることを特徴とする。
この発明によれば、ベースがガラス基板よりなる場合に比べてベースを容易に加工できる。
請求項12の発明では、請求項1〜11のうちいずれか1項の発明において、上記MEMSデバイスは、上記ベースの上記一表面側に載置された機能部と、上記機能部における上記ベースとは反対側に載置されたカバーとを備え、上記機能部は、半導体微細加工技術を利用して加工された半導体基板よりなると共に上記伝送線路に対向する位置に上記カバーを上記ベースに臨ませる開口を有し、上記接地線路は、上記開口における上記伝送線路の幅方向の一端側に形成され上記第1導電部に電気的に接続された第6導電部と、上記開口における上記伝送線路の幅方向の他端側に形成され上記第2導電部に電気的に接続された第7導電部と、上記カバーのうち上記開口に対面する部位に形成され上記第6導電部および上記第7導電部に電気的に接続された第8導電部とを備えることを特徴とする。
この発明によれば、接地線路が、伝送線路の長さ方向に交差する面内において伝送線路を囲っているから、擬似的な同軸構造が得られる。そのため、高周波信号の伝送ロスを低減できる。また、接地線路を作製するにあたっては、MEMSデバイスのベースだけではなく、機能部とカバーも利用している。そのため、ベースのみを利用して接地線路を作製しようとする場合に比べて、立体的な構造を得るために半導体層や、絶縁層、導電層などの積層体を作製する必要がなくなる。これによって、容易に作製できるようになる。
請求項13の発明では、請求項12の発明において、上記機能部の上記開口周辺には、上記機能部を厚み方向に貫通した接続孔が、上記伝送線路の長さ方向に沿って複数形成され、上記第6導電部および上記第7導電部は、上記接続孔の内側に形成されていることを特徴とする。
この発明によれば、機能部の開口の内側面に第6導電部および第7導電部を形成する場合に比べれば、第6導電部および第7導電部を容易に形成できる。
請求項14の発明では、請求項12の発明において、上記機能部の上記開口周辺には、上記機能部を厚み方向に貫通した接続スリットが、上記伝送線路の長さ方向に沿って形成され、上記第6導電部および上記第7導電部は、上記接続スリットの内側に形成されていることを特徴とする。
この発明によれば、機能部の開口の内側面に第6導電部および第7導電部を形成する場合に比べれば、第6導電部および第7導電部を容易に形成できる。また、機能部の開口周辺に孔部を形成して、当該孔部に第6導電部および第7導電部を形成する場合に比べれば、高周波特性を向上できる。
請求項15の発明では、請求項1〜11のうちいずれか1項の発明において、上記MEMSデバイスは、上記ベースの上記一表面側に載置された機能部をさらに備え、上記機能部は、半導体微細加工技術を利用して加工された半導体基板よりなると共に上記伝送線路の幅方向に沿った方向における長さが上記伝送線路よりも大きい凹部を上記伝送線路との対向面に有し、上記接地線路は、上記凹部における上記伝送線路の幅方向の一端側の内側面に形成され且つ上記第1導電部に電気的に接続された第6導電部と、上記凹部における上記伝送線路の幅方向の他端側の内側面に形成され且つ上記第2導電部に電気的に接続された第7導電部と、上記凹部の底面に形成され上記第6導電部および上記第7導電部に電気的に接続された第8導電部とを備えることを特徴とする。
この発明によれば、伝送線路の長さ方向に交差する面内において接地線路が伝送線路を囲っているから、擬似的な同軸構造が得られる。そのため、高周波信号の伝送ロスを低減できる。また、接地線路を作製するにあたっては、MEMSデバイスのベースだけではなく、機能部も利用している。そのため、ベースのみを利用して接地線路を作製しようとする場合に比べて、立体的な構造を得るために半導体層や、絶縁層、導電層などの積層体を作製する必要がなくなる。これによって、容易に作製できるようになる。また、凹部の深さによって第8導電部と伝送線路との距離を決定できるため、第8導電部と伝送線路との距離を高周波特性の向上に好適な距離に設定できる。
請求項16の発明では、請求項15の発明において、上記凹部の底面は、上記伝送線路に対面する部分が凹む形に形成されていることを特徴とする。
この発明によれば、凹部の底面が平面状である場合に比べれば、伝送線路の長さ方向に交差する面内における接地線路の形状を円環状に近付けることができ、高周波特性を向上できる。
請求項17の発明では、請求項1〜16のうちいずれか1項の発明において、上記ベースは、上記伝送線路の幅方向に沿った方向の長さが上記伝送線路よりも大きい穴部を上記一表面に有すると共に、上記穴部を覆う板状の支持部を有し、上記伝送線路は、上記支持部における上記穴部側とは反対側に形成され、上記第1孔部および上記第2孔部は、上記穴部の底面に形成され、上記接地線路は、上記穴部における上記伝送線路の幅方向の一端側の内側面に形成され且つ上記第1導電部および上記第6導電部に電気的に接続された第9導電部と、上記穴部における上記伝送線路の幅方向の他端側の内側面に形成され且つ上記第2導電部および上記第7導電部に電気的に接続された第10導電部とを備えることを特徴とする。
この発明によれば、伝送線路がベースの上記一表面に直に形成されている場合に比べて、高周波特性を向上できる。
請求項18の発明では、請求項17の発明において、上記支持部は、上記伝送線路の周辺に、当該支持部を厚み方向に貫通した孔部を有することを特徴とする。
この発明によれば、さらに高周波特性を向上できる。
請求項19の発明では、請求項18の発明において、上記孔部は、上記伝送線路に並行する形に形成されていることを特徴とする。
この発明によれば、さらに高周波特性を向上できる。
請求項20の発明では、高抵抗基板よりなり一表面側に伝送線路が形成されたベースと、半導体微細加工技術を利用して加工された半導体基板よりなり上記ベースの一表面側に載置された機能部と、上記機能部における上記ベースとは反対側に載置された絶縁性材料製のカバーと、駆動装置とを備えてなり、上記ベースは、上記伝送線路に電気的に接続された複数の固定接点を上記一表面側に有し、上記機能部は、開口を有し且つその開口を囲うように上記ベースに固定されたフレームと、上記フレームの上記開口内に揺動自在に支持され上記複数の固定接点それぞれに接触した際に当該複数の固定接点間を短絡する可動部と、上記可動部に固定された磁性材料製のアーマチュアとを備え、上記カバーは、上記フレームの上記開口を閉塞する形に形成され、上記駆動装置は、上記アーマチュアを磁場により吸引して揺動させる電磁石装置を有して構成されるMEMSリレーであって、請求項1〜19のうちいずれか1項記載の配線構造を備えることを特徴とする。
この発明によれば、高周波信号の伝送ロスを低減でき、しかも容易に作製できる。
請求項21の発明では、請求項20の発明において、上記駆動装置は、上記カバーに設けられていることを特徴とする。
この発明によれば、駆動装置をベースに設ける場合に比べれば、ベースの厚みを薄くできる。そのため、伝送線路をベースの他表面側に引き出すための貫通孔を短くできて、高周波特性を向上できる。また、駆動装置と伝送線路との距離を離すことができるから、駆動装置の電磁石装置が発生する磁場によって伝送線路に悪影響が生じる可能性を低くできる。
本発明は、高周波信号の伝送ロスを低減でき、しかも容易に作製できるという効果を奏する。
実施形態1の配線構造を示し、(a)は平面図、(b)は同図(a)のA−A線矢視断面図、(c)は同図(a)のB−B線矢視断面図、(d)は同図(a)のC−C線矢視断面図である。 同上の配線構造の変形例を示し、(a)は平面図、(b)は同図(a)のA−A線矢視断面図、(c)は同図(a)のB−B線矢視断面図、(d)は同図(a)のC−C線矢視断面図である。 実施形態2の配線構造を示し、(a)は平面図、(b)は同図(a)のA−A線矢視断面図、(c)は同図(a)のB−B線矢視断面図、(d)は同図(a)のC−C線矢視断面図である。 実施形態3の配線構造を示し、(a)は平面図、(b)は同図(a)のA−A線矢視断面図、(c)は同図(a)のB−B線矢視断面図、(d)は同図(a)のC−C線矢視断面図である。 実施形態4の配線構造を示し、(a)は平面図、(b)は同図(a)のA−A線矢視断面図、(c)は同図(a)のB−B線矢視断面図、(d)は同図(a)のC−C線矢視断面図である。 実施形態5の配線構造を示し、(a)は平面図、(b)は同図(a)のA−A線矢視断面図、(c)は同図(a)のB−B線矢視断面図、(d)は同図(a)のC−C線矢視断面図である。 同上の配線構造の変形例を示し、(a)は平面図、(b)は同図(a)のA−A線矢視断面図である。 実施形態6の配線構造の要部を示し、(a)は平面図、(b)は同図(a)のA−A線矢視断面図である。 (a)は同上の配線構造の要部の変形例を示す平面図、(b)は同上の配線構造の要部のさらに別の変形例を示す平面図である。 実施形態7の配線構造を示し、(a)は平面図、(b)は同図(a)のA−A線矢視断面図、(c)は同図(a)のB−B線矢視断面図、(d)は同図(a)のC−C線矢視断面図である。 実施形態8の配線構造を示し、(a)は伝送線路の幅方向に直交する面内における断面図、(b)は伝送線路の長さ方向に直交する面内における断面図である。 同上の配線構造の変形例を示し、(a)は伝送線路の幅方向に直交する面内における断面図、(b)は伝送線路の長さ方向に直交する面内における断面図である。 実施形態9の配線構造の断面図である。 実施形態10のMEMSリレーの斜視図である。 同上のMEMSリレーの分解斜視図である。
(実施形態1)
本実施形態の配線構造は、例えば、図1(a)〜(d)に示すように、ベース20と、機能部30と、カバー40とを備えるMEMSデバイスに適用される。なお、図1では、本実施形態の配線構造の要点を簡単に説明するために、MEMSデバイスの構造を簡略化して図示している。
ベース20は、基板(本実施形態では、ガラス基板)よりなる。ベース20の一表面側(図1(b)における上面側)には、伝送線路10が形成される。なお、ベース20は、ガラス基板などの絶縁性基板ではなく、シリコン基板より形成されていてもよい。この場合、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術といった半導体微細加工技術を利用できるから、ガラス基板を用いる場合に比べて、ベース20の加工を容易に行える。特に、後述するように機能部30はシリコンを用いて形成されるから、機能部30とベース20との線膨張係数をおおよそ等しくできる。そのため、線膨張係数の差に起因する応力を低減できる。また、シリコン基板としては、高抵抗のシリコンを用いた高抵抗シリコン基板を用いることが好ましい。この場合には、高周波特性(特にスローウェーブモードでの高周波特性)を向上できる。
伝送線路10は、図1(a)に示すように、直線状に形成される。
ベース20の他表面側(図1(b)における下面側)には、一対の外部接続電極21が形成される。また、ベース20には、ベース20を厚み方向に貫通する一対の貫通孔22が形成される。なお、ベース20は、ガラス基板であるから、貫通孔22は、ベース20の上記他表面側からブラスト加工(例えば、サンドブラスト加工)することにより形成される。貫通孔22の内側には、伝送線路10の長手方向の各端部を外部接続電極21に電気的に接続する貫通孔配線23が形成される。よって、一対の外部接続電極21は、伝送線路10によって相互に電気的に接続される。
また、ベース20は、第1孔部24と第2孔部25とを備える。各孔部24,25は、ベース20を厚み方向に貫通する。第1孔部24は、伝送線路10の幅方向の一端側(図1(b)における左端側)に位置する。第2孔部25は、伝送線路10の幅方向の他端側(図1(b)における右端側)に位置する。このように、第1孔部24および第2孔部25は、伝送線路10の幅方向の一端および他端のそれぞれに隣接するように設けられる(伝送線路10は、ベース20における第1孔部24と第2孔部25との間の部位に位置する)。ここで、各孔部24,25と伝送線路10との距離は、伝送線路10を通る高周波信号の伝送ロスを後述する接地線路11によって十分に低減できるような距離に設定される。
本実施形態において、各孔部24,25は、伝送線路10に並行するように形成されるスリットである。各孔部24,25の幅は、ベース20の上記一表面側から上記他表面側に向かうにつれて広くなっている(すなわち、各孔部24、25は、ベース20の上記他表面側における上記幅方向に沿った方向の長さがベース20の上記一表面側における上記幅方向に沿った方向の長さよりも大きくなる形に形成される)。例えば、各孔部24,25の内側面の傾斜角度(ベース20の上記一表面との間の角度)は75度、好適には45度である。各孔部24,25は、ベース20の上記他表面側からベース20をブラスト加工(例えば、サンドブラスト加工)することで形成できる。なお、各孔部24,25は、ブラスト加工以外の周知の技術を利用して形成してもよい。
機能部30は、半導体微細加工技術を利用して加工された半導体基板(例えばシリコン基板)よりなる。機能部30は、接合用の金属層80を用いてベース20の一表面側に設けられる(取り付けられる)。また、機能部30には、伝送線路10全体をカバー40側に臨ませる矩形状の開口31が形成される。このように、機能部30は、ベース20の一表面側に設けられると共に、伝送線路10に対向する位置に開口31を有する。
カバー40は、絶縁性材料(例えばガラス)よりなる。カバー40は、機能部30におけるベース20側とは反対側(図1(b)における上側)に設けられる。つまり、カバー40は、ベース20とで機能部30を挟むようにベース20に載置される。カバー40は、機能部30の開口31を閉塞できる大きさの板状に形成される。このように、カバー40は、機能部30におけるベース20側とは反対側に設けられると共に、開口31を介して伝送線路10に対面する。
本実施形態の配線構造は、ベース20と、ベース20の一表面側に形成された伝送線路10と、伝送線路10を挟み込むように伝送線路10の幅方向の一端側および他端側に設けられベース20を厚み方向に貫通した第1孔部24および第2孔部25と、伝送線路10から電気的に絶縁された接地線路11とを備える。
接地線路11は、伝送線路10の周囲に形成される。本実施形態における接地線路11は、伝送線路10の長手方向である長さ方向(図1(a)における上下方向)に交差(直交)する面内において伝送線路10を囲う形に形成される。
接地線路11は、ベース20に形成される5つの導電部110〜114と、機能部30に形成される2つの導電部115,116と、カバー40に形成される1つの導電部117とを備える。
導電部(第1導電部)110は、ベース20の第1孔部24の内側に形成される。
導電部(第2導電部)111は、ベース20の第2孔部25の内側に形成される。
導電部(第3導電部)112は、ベース20の上記他表面側に形成される。第3導電部112は、ベース20の上記他表面側におけるスリット24,25間、かつ一対の外部接続電極21間の部位に形成される。第3導電部112は、伝送線路10の幅方向の一端側(図1(b)における左端側)において第1導電部110に直接的に接続される。また、第3導電部112は、伝送線路10の幅方向の他端側(図1(b)における右端側)において第2導電部111と直接的に接続される。第1導電部110と第2導電部111とは、第3導電部112によって相互に電気的に接続される。
導電部(第4導電部)113は、ベース20における伝送線路10の幅方向の一端側に形成される。第4導電部113は、第1孔部24よりベース20の上記一表面側に露出する第1導電部110全体を覆う形に形成される。これによって、第4導電部113は、第1導電部110に直接的に接続される。
導電部(第5導電部)114は、ベース20における伝送線路10の幅方向の他端側に形成される。第5導電部114は、第2孔部25よりベース20の上記一表面側に露出する第2導電部111全体を覆う形に形成される。これによって、第5導電部114は、第2導電部111に直接的に接続される。
ここで、金属層80は、ベース20の上記一表面に平行する面内において伝送線路10を囲う形に形成される。本実施形態では、金属層80における伝送線路10の幅方向の一端側の部位を第4導電部113として用い、金属層80における伝送線路10の幅方向の他端側の部位を第5導電部114として用いる。つまり、第4導電部113と第5導電部14とは、金属層80を用いて形成される。
導電部(第6導電部)115と導電部(第7導電部)116は、機能部30の開口31の内側面に形成される。
第6導電部115は、機能部30の開口31における伝送線路10の幅方向の一端側(図1(b)における左端側)の内側面に形成される。第6導電部115は、第4導電部113を介して第1導電部110に電気的に接続される。
第7導電部116は、機能部30の開口31における伝送線路10の幅方向の他端側(図1(b)における右端側)の内側面に形成される。第7導電部116は、第5導電部114を介して第2導電部111に電気的に接続される。
導電部(第8導電部)117は、カバー40における開口31に臨む部位に形成される(カバー40のうち開口31に対面する部位に形成される)。第8導電部117は、第6導電部115および第7導電部116それぞれと直接的に接続される。言い換えれば、第6導電部115は、第1導電部110と第8導電部117とを相互に電気的に接続する。第7導電部116は、第2導電部111と第8導電部117とを相互に電気的に接続する。
なお、伝送線路10の長さ方向における開口31の寸法は、伝送線路10よりも大きい。また、伝送線路10の幅方向における開口31の寸法は、金属層80がない場合に各孔部24,25の一部がカバー40側に臨むような大きさである。
接地線路11では、第1導電部110と第2導電部11とが第3導電部112によって相互に電気的に接続される。第4導電部113が第1導電部110に電気的に接続されるとともに、第6導電部115が第4導電部113を介して第1導電部110に電気的に接続される。第5導電部114が第2導電部111に電気的に接続されるとともに、第7導電部116が第5導電部114を介して第2導電部111に電気的に接続される。第6導電部115と第7導電部116とは第8導電部117によって相互に電気的に接続される。
このように接地線路11では、各導電部110〜117は相互に電気的に接続される。また、導電部110〜117のうちの少なくとも1つは、グラウンド(基準電位点)に接続される。なお、各導電部110〜117は、電気めっき法や、スパッタ法など、従来周知の方法により形成できる。
以上述べたように本実施形態の配線構造は、基板よりなるベース20と、ベース20の一表面側に形成された伝送線路10と、伝送線路10の周囲に配置され且つ伝送線路10から電気的に絶縁された接地線路11と、伝送線路10の幅方向の一端および他端のそれぞれに隣接して設けられベース20を厚み方向に貫通した第1孔部24および第2孔部25とを備える。そして、接地線路11は、第1孔部24の内側に形成された第1導電部110と、第2孔部111の内側に形成された第2導電部25と、ベース20の他表面側に形成され第1導電部110および第2導電部111に電気的に接続された第3導電部112とを有する。また、第1孔部24および第2孔部25は、伝送線路10の幅方向に沿った長さが、他表面側の方が一表面側よりも大きくなるように形成されている。
本実施形態の配線構造によれば、擬似的な同軸構造が得られるから、高周波信号の伝送ロスを低減できる。また、接地線路11を作製するにあたっては、MEMSデバイスのベース20だけではなく、機能部30とカバー40も利用している。そのため、ベース20のみを利用して接地線路11を作製しようとする場合に比べて、立体的な構造を得るために半導体層や、絶縁層、導電層などの積層体を作製する必要がなくなる。これによって、接地線路11を容易に作製できる。しかも、伝送線路10の幅方向に沿った方向における第1孔部24および第2孔部25の長さが均一である場合に比べれば、伝送線路10の長さ方向に交差する面内における接地線路11の形状を円環状に近付けることができ、高周波特性を向上できる。
また、各孔部24,25は、伝送線路10に並行するように形成されたスリットであるから、伝送線路10に出力される高周波信号の波長によらずに、リプルの発生を抑制でき、高周波特性を向上できる。
さらに、接地線路11は、第1導電部110に電気的に接続される第4導電部113と、第2導電部111に電気的に接続される第5導電部114とをベース20の上記一表面に備える。そのため、高周波信号の伝送ロスをさらに低減できる。第4導電部113と第5導電部114とは、機能部30をベース20に接合するための金属層80を用いて形成される。そのため、製造コストを削減できる。
さらに、接地線路11は、開口31における伝送線路10の幅方向の一端側に形成され、且つ第1導電部110に電気的に接続された第6導電部115と、開口31における伝送線路10の幅方向の他端側に形成され、且つ第2導電部111に電気的に接続された第7導電部116と、カバー40のうち開口31に対面する部位に形成され、且つ第6導電部115および第7導電部116に電気的に接続された第8導電部117とを備える。これによって、伝送線路10の長さ方向に交差する面内における接地線路11の形状を円環状に近付けることができ、高周波特性を向上できる。
図2(a)〜(d)は、図1の配線構造の変形例を示す。
図2の配線構造では、機能部30とベース20との接合に金属層80を用いておらず、接地線路11Aは、第4導電部113と第5導電部114とを備えていない。すなわち、接地線路11Aは、第1〜第3,第6〜第8導電部110〜112,115〜117を備える。接地線路11Aにおいて、第6導電部115は直接的に第1導電部110に接続され、第7導電部116は直接的に第2導電部111に接続される。
図2の配線構造においても、図1の配線構造と同様に、高周波信号の伝送ロスを低減でき、しかも容易に作製できる。なお、図2の配線構造においても、第6〜第8導電部115〜117を省略してもよい。
なお、本実施形態の配線構造を適用するMEMSデバイスとしては、例えばマイクロリレー(MEMSリレー)や、種々のフィルタ、センサ、アクチュエータなどが挙げられる。
(実施形態2)
本実施形態の配線構造では、図3(a)〜(d)に示すように、接地線路11Bとベース20Bとが実施形態1の配線構造と異なる。なお、本実施形態の配線構造と実施形態1の配線構造とで共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
ベース20Bは、各孔部24B,25Bが実施形態1と異なる。各孔部24B,25Bは、伝送線路10の長さ方向に沿って所定の間隔で複数形成される貫通孔である。図示例では、簡略化のために各孔部24B,25Bを5つだけ図示している。
各孔部24B,25Bの幅は、実施形態1と同様に、ベース20Bの上記一表面側から上記他表面側に向かうにつれて広くなっている。例えば、各孔部24B,25Bの内側面の傾斜角度は75度、好適には45度である。各孔部24B,25Bは、ベース20Bの上記他表面側からベース20Bをブラスト加工(例えば、サンドブラスト加工)することで形成できる。
接地線路11Bは、複数の第1導電部110Bと複数の第2導電部111Bと第3導電部と第6導電部115と第7導電部116と第8導電部117とを備える。なお、接地線路11Bは、さらに第4導電部113と第5導電部114とを備えていても良い。また、接地線路11Bは、第1導電部110Bと第2導電部111Bと第3導電部112Bとだけを備えていても良い。
各第1導電部110Bは、各第1孔部24B内に形成される貫通孔配線である。各第2導電部111Bは、各第2孔部25B内に形成される貫通孔配線である。これら導電部110B,111Bは、電気めっき法や、スパッタ法など、従来周知の方法により形成できる。
第3導電部112Bは、ベース20Bの上記他表面側に形成される。第3導電部112Bは、伝送線路10の幅方向の一端側(図3(b)における左端側)において複数の第1導電部110Bそれぞれに直接的に接続される。また、第3導電部112Bは、伝送線路10の幅方向の他端側(図3(b)における右端側)において複数の第2導電部111Bそれぞれと直接的に接続される。全ての第1導電部110Bと全ての第2導電部111Bとは、第3導電部112によって相互に電気的に接続される。
このような接地線路11Bは、上述の所定の間隔の4倍以上の波長を有する高周波信号に対して、リプルの発生を抑制できる。
したがって、上述の所定の間隔、すなわち、隣接する孔(各孔部24B,25B)の中心間の距離は、伝送線路10に出力される高周波信号(つまり、使用が想定される高周波信号)のうち周波数が最も高い高周波信号の波長の1/4未満の値に設定される。例えば、伝送線路10に通したい高周波信号の周波数の最大値(上限周波数)が40GHzである場合には、40GHzでのリプルの発生を効率的に抑制するために、少し高めの周波数50GHzの波長をもとにして上記所定の間隔を設計する。すなわち、上記所定の間隔は、周波数50GHzの波長の1/4未満になるように設計すればよい。
以上述べた本実施形態の配線構造によれば、実施形態1と同様に、高周波信号の伝送ロスを低減できる。
特に、各孔部24B,25Bは、伝送線路10の長さ方向に沿って所定の間隔で複数形成され、所定の間隔は、伝送線路10に出力される高周波信号の波長の1/4未満である。そのため、伝送線路10に出力される高周波信号に対する高周波特性を向上できる。
また、実施形態1と同様に、各孔部24B,25Bは、ベース20の上記一表面側から上記他表面側に向かうにつれて幅が広くなる形に形成される。そのため、高周波特性を向上できる。
(実施形態3)
本実施形態の配線構造では、図4(a)〜(d)に示すように、接地線路11Cと機能部30Cとが実施形態1の配線構造と異なる。なお、本実施形態の配線構造と実施形態1とで共通する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
機能部30Cは、機能部30Cを厚み方向に貫通する第1接続孔37(以下、必要に応じて符号371で表す)と第2接続孔37(以下、必要に応じて符号372で表す)とを有する。第1接続部371は、伝送線路10の幅方向の一端側(図4(b)における左端側)における開口31の周縁部に複数(図示例では7つずつ)形成される。複数の第1接続孔371は、伝送線路10の長さ方向に沿って等間隔で並ぶ。第2接続孔372は、伝送線路10の幅方向の他端側(図4(b)における右端側)における開口31の周縁部に複数(図示例では7つずつ)形成される。複数の第2接続孔372は、伝送線路10の長さ方向に沿って等間隔で並ぶ。つまり、機能部30Cの開口31周辺には、各接続孔371,372が伝送線路10の長さ方向に沿って複数形成される。
接地線路11Cは、第1導電部110と、第2導電部111と、第3導電部112と、第6導電部115Cと、第7導電部116Cと、第8導電部117とを備える。なお、接地線路11Cは、さらに第4導電部113と第5導電部114とを備えていても良い。
第6導電部115Cは各第1接続孔371の内側に形成され、第7導電部116は各第2接続孔372の内側に形成される。なお、第8導電部117は、伝送線路10の幅方向に沿った方向における両端部それぞれが第1導電部110および第2導電部111それぞれと厚み方向で重なるように形成される。
各第1接続孔371は、カバー40側の開口から第8導電部117が臨み、ベース20側の開口から第1導電部110が臨む位置に設けられる。また、各第2接続孔372は、カバー40側の開口から第8導電部117が臨み、ベース20側の開口から第2導電部111が臨む位置に設けられる。よって、第1導電部110と第8導電部117とが第6導電部115によって電気的に接続され、第2導電部111と第8導電部117とが第7導電部116によって電気的に接続される。
以上述べた本実施形態の配線構造によれば、実施形態1の配線構造と同様に、高周波信号の伝送ロスを低減でき、容易に作製できる。
さらに、本実施形態の配線構造では、機能部30Cを厚み方向に貫通する接続孔37が機能部30Cの開口31周辺に伝送線路10の長さ方向に沿って複数形成される。そして、接地線路11Cの第6導電部115Cおよび第7導電部116Cは、接続孔37の内側に形成される。そのため、機能部30Cの開口31の内側面に第6導電部115および第7導電部116を形成する場合に比べれば、第6導電部115Cおよび第7導電部116Cを容易に形成できる。なお、各接続孔37の断面は正円形状となっているが、これはあくまでも一例である。また、各接続孔371,372は7つずつ形成されているが、これも一例に過ぎない。
なお、本実施形態の配線構造の特徴部分は、実施形態2にも適用できる。
(実施形態4)
本実施形態の配線構造では、図5(a)〜(d)に示すように、接地線路11Dと機能部30Dとが実施形態1の配線構造と異なる。なお、本実施形態の配線構造と実施形態1の配線構造とで共通する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
機能部30Dは、機能部30Dを厚み方向に貫通する接続スリット38を2つ有する。第1接続スリット38(以下、必要に応じて符号381で表す)は、伝送線路10の幅方向の一端側(図5(b)における左端側)における開口31の周縁部に形成される。第2接続スリット38(以下、必要に応じて符号382で表す)は、伝送線路10の幅方向の他端側(図5(b)における右端側)における開口31の周縁部に形成される。また、各接続スリット38は、伝送線路10の長さ方向に沿って形成される。つまり、機能部30Dの開口31周辺には、接続スリット38が伝送線路10の長さ方向に沿って形成される。
接地線路11Dは、第1導電部110と、第2導電部111と、第3導電部112と、第6導電部115Dと、第7導電部116Dと、第8導電部117とを備える。なお、接地線路11Dは、さらに第4導電部113と第5導電部114とを備えていても良い。
第6導電部115Dは、第1接続スリット381の内側に形成され、第7導電部116Dは、第2接続スリット382の側に形成される。なお、第8導電部117は、伝送線路10の幅方向に沿った方向における両端部それぞれが、第1導電部110および第2導電部111それぞれと厚み方向で重なる形に形成される。
第1接続スリット381は、カバー40側の開口から第8導電部117が臨み、ベース20側の開口から第1導電部110が臨む位置に設けられる。第2接続スリット382は、カバー40側の開口から第8導電部117が臨み、ベース20側の開口から第2導電部111が臨む位置に設けられる。よって、第1導電部110と第8導電部117とが第6導電部115によって電気的に接続され、第2導電部111と第8導電部117とが第7導電部116によって電気的に接続される。
以上述べた本実施形態の配線構造によれば、実施形態1の配線構造と同様に、高周波信号の伝送ロスを低減でき、容易に作製できる。
さらに、本実施形態の配線構造では、機能部30Dを厚み方向に貫通する接続スリット38が機能部30Dの開口31周辺に伝送線路10の長さ方向に沿って形成される。そして、接地線路11Dの第6導電部115Dおよび第7導電部116Dは、接続スリット38の内側に形成される。そのため、本実施形態の配線構造によれば、機能部30の開口31の内側面に第6導電部115および第7導電部116を形成する場合に比べれば、第6導電部115および第7導電部116を容易に形成できる。また、実施形態2の配線構造ように機能部30Cの開口31周辺に接続孔37を形成して、当該接続孔37に第6導電部115Cおよび第7導電部116Cを形成する場合に比べれば、高周波特性を向上できる。
なお、本実施形態の配線構造の特徴部分は、実施形態2にも適用できる。
(実施形態5)
本実施形態の配線構造では、図6(a)〜(d)に示すように、接地線路11Eと機能部30Eとが実施形態1の配線構造と異なる。なお、本実施形態の配線構造と実施形態1の配線構造とで共通する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
機能部30Eは、開口31の代わりに矩形状の凹部39を備える。凹部39は、機能部30Eにおける伝送線路10との対向面(図6(b)における下面)に形成される。凹部39は、伝送線路10の幅方向に沿った方向における長さが伝送線路10よりも大きくなるように形成される。凹部39は、伝送線路10の長さ寸法に沿った方向における長さが伝送線路10よりも大きくなるように形成される。特に、伝送線路10の幅方向における凹部39の長さは、第1孔部24と第2孔部25の一部が凹部39内に臨むような大きさである。
接地線路11Eは、ベース20に形成される第1〜第5導電部110〜114と、機能部30Eに形成される第6〜第8導電部115E〜117Eとを備える。
第6導電部115Eと第7導電部116Eとは、機能部30Eの凹部39の内側面に形成される。
第6導電部115Eは、凹部39における伝送線路10の幅方向の一端側(図6(b)における左端側)の内側面に形成される。第6導電部115Eは、第4導電部113を介して第1導電部110に電気的に接続される。
第7導電部116Eは、凹部39における伝送線路10の幅方向の他端側(図6(b)における右端側)の内側面に形成される。第7導電部116Eは、第5導電部114を介して第2導電部111に電気的に接続される。
第8導電部117は、機能部30Eの凹部39の底面に形成される。第8導電部117は、第6導電部115Eおよび第7導電部116Eそれぞれと直接的に電気的に接続される。言い換えれば、第6導電部115Eは、第1導電部110と第8導電部117Eとを相互に電気的に接続する。第7導電部116Eは、第2導電部111と第8導電部117Eとを相互に電気的に接続する。
接地線路11Eでは、各導電部110〜114,115E〜117Eは相互に電気的に接続される。また、導電部110〜114,115E〜117Eのうちの少なくとも1つは、グラウンド(基準電位点)に接続される。なお、各導電部110〜114,115E〜117Eは、電気めっき法や、スパッタ法など、従来周知の方法により形成できる。
以上述べた本実施形態の配線構造によれば、実施形態1の配線構造と同様に、高周波信号の伝送ロスを低減でき、容易に作製できる。
さらに、本実施形態の配線構造では、凹部39の深さによって第8導電部117Eと伝送線路10との距離を決定できる。そのため、第8導電部117Eと伝送線路10との距離を高周波特性の向上に好適な距離に設定できる。
なお、接地線路11Eは、必ずしも第4導電部113と第5導電部114とを備えている必要はない。
図7(a),(b)は、本実施形態の配線構造の変形例を示す。
図7の配線構造では、機能部30Fは、凹部39Fの底面に第2凹部390Fを備える。第2凹部390は、凹部39の底面の中央部(伝送線路10の幅方向に沿った方向における中央部)に形成される。すなわち、凹部39Fの底面は、伝送線路10に対面する部分(伝送線路10の幅方向の中央部)が凹む形に形成される。
図7の配線構造において、接地線路11Fは、第1導電部110と、第2導電部111と、第3導電部112と、第6導電部115Eと、第7導電部116Eと、第8導電部117Fとを備える。なお、接地線路11Fは、さらに第4導電部113と第5導電部114とを備えていても良い。
第8導電部117Fは、凹部39の底面の全面に形成される。すなわち、第8導電部117Fは、第2凹部390の内面にも形成される。
図7の配線構造によれば、図6の配線構造と同様に、高周波信号の伝送ロスを低減でき、容易に作製できる。
その上、図6の配線構造のように凹部39の底面が平面である場合に比べれば、伝送線路10の長さ方向に交差する面内における接地線路11Fの形状を円環状に近付けることができる。よって、高周波特性を向上できる。
なお、本実施形態の配線構造の特徴部分は、実施形態2にも適用できる。
(実施形態6)
本実施形態の配線構造では、図8(a),(b)に示すように、ベース20Gが実施形態5の配線構造と異なる。なお、本実施形態の配線構造と実施形態5の配線構造とで共通する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8(a),(b)では、機能部30Eと第6〜第8導電部115E〜117Eとの図示を省略している。
ベース20Gは、上記一表面側に穴部281を備える。穴部281の開口サイズは、機能部30Eの凹部39の開口サイズと略等しい。また、穴部281は、伝送線路10の幅方向に沿った方向における穴部281の寸法がベース20Gの上記一表面側から上記他表面側にいくにつれて小さくなる形に形成される。穴部281は、ベース20Gの上記一表面側をブラスト加工することにより形成できる。また、穴部281は、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形成できる。
ベース20Gの上記一表面側には、支持部29が取り付けられる。支持部29は、ベース20Gに比べて厚みが薄いシリコン板やガラス板などの薄板である。例えば、ベース20Gの厚みが500μm程度である場合、支持部29の厚みは5〜50μm程度(好ましくは20μm程度)に設定される。支持部29の外形サイズは、穴部281の開口サイズより大きい。支持部29は、穴部281を覆う(塞ぐ)ようにしてベース20Gの上記一表面側に接合される。
伝送線路10は、支持部29における穴部281側とは反対側(図8(b)における上面側)に形成される。伝送線路10は、穴部281を跨ぐように形成される。そのため、ベース20Gにおける伝送線路10の幅方向の両端側の部位は、伝送線路10よりも上記他表面側に位置する。なお、伝送線路10の長さ方向の両端部それぞれは、貫通孔配線23を通じて外部接続電極21に電気的に接続される。
接地線路11Gは、第1導電部110と、第2導電部111と、第3導電部112と、第6導電部115Eと、第7導電部116Eと、第8導電部117Fとを備える。
接地線路11Gでは、第1導電部110と第6導電部115Eとは、支持部29に形成される貫通孔配線(図示せず)や表面配線(図示せず)などを利用して相互に電気的に接続される。同様に、第2導電部111と第7導電部116Eとは、支持部29に形成される貫通孔配線(図示せず)や表面配線(図示せず)などを利用して相互に電気的に接続される。なお、接地線路11Gは、さらに第4導電部113と第5導電部114とを備えていても良い。
以上述べた本実施形態の配線構造によれば、実施形態5の配線構造と同様に、高周波信号の伝送ロスを低減でき、容易に作製できる。
特に、本実施形態の配線構造によれば、伝送線路10とベース20Gとの間に穴部28が存在する。そのため、伝送線路10がベース20の上記一表面に直接的に形成される場合に比べて、高周波特性を向上できる。
図9(a),(b)は、本実施形態の配線構造の変形例を示す。
図9(a)の配線構造では、支持部29は、矩形枠状のフレーム部290と、架設部291とを備える。支持部29は、フレーム部290の開口が穴部281と連通するようにベース20の上記一表面側に接合される。架設部291は、フレーム部290の長手方向両端側それぞれの内縁部同士をその中央部で一体に連結する。すなわち、支持部29は、平面視が「日」字状に形成される。
伝送線路10は、架設部291を通ってフレーム部290の開口を跨ぐように形成される。
支持部29では、架設部291とフレーム部290とで囲まれる空間部が、支持部29を厚み方向に貫通する孔部292を構成する。孔部292は、伝送線路10に並行する形に形成される。
このように図9(a)に示す配線構造では、支持部29に孔部292が形成されているから、伝送線路10とベース20との間の絶縁性がさらに向上する。よって、高周波特性をさらに向上できる。特に、孔部292が伝送線路10に並行しているので、配線構造がより同軸構造に近くなる。そのため、高周波特性をさらに向上できる。
ところで、図9(a)の支持部29では、架設部291が長くなると、架設部291の機械的強度が低くなる。そのため、架設部291が破損するおそれがある。
そこで、図9(b)に示す変形例では、支持部29は、一対の補強部293を備える。図9(b)の支持部29では、一対の補強部293は、架設部291の中央部とフレーム部290の短手方向両端側それぞれの内縁部とを一体に連結する。すなわち、支持部29は、平面視が「田」字状に形成される。このような支持部29においては、補強部293によって、架設部291の破損を防止できる。また、補強部293は複数対設けられていても良い。
なお、本実施形態の配線構造の特徴部分は、実施形態5の配線構造だけではなく、実施形態1〜4の配線構造にも適用できる。
(実施形態7)
本実施形態の配線構造では、図10(a)〜(d)に示すように、接地線路11Hとベース20Hとが実施形態1の配線構造と異なる。なお、本実施形態の配線構造と実施形態1の配線構造とで共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
ベース20Hは、ガラス基板ではなく、低温同時焼成セラミックス基板(LTCC基板)により形成される。ここで、ベース20Hに低温同時焼成セラミックス基板を用いれば、ガラス基板を用いる場合とは異なり、直径が一様な孔を容易に形成できる。
このような低温同時焼成セラミックス基板の特性を利用して、貫通孔22Hは、図10(a),(c)に示すように、ベース20Hの厚み方向において直径が一定となる形に形成される。そのため、貫通孔配線23Hは、貫通孔22Hと同様に、ベース20Hの厚み方向において直径が一定となる形に形成される。
各孔部24,25は、図10(b),(d)に示すように、ベース20Hの上記一表面側から上記他表面側に向かうにつれて幅が段階的に広くなる形に形成される。なお、図示例では、各孔部24,25は、3種類の幅を有する。各孔部24,25の幅が広くなる割合は、一定ではなく、ベース20Hの上記他表面側に向かうにつれて大きくなるようにしてもよい。このようにすれば、伝送線路10の長さ方向に交差する面内における接地線路11Hの形状を円環状により近付けることができる。
本実施形態の配線構造においても、第1孔部24の内側に第1導電部110Hが形成され、第2孔部25の内側に第2導電部111Hが形成される。
接地線路11Hは、第1導電部110Hと、第2導電部111Hと、第3導電部112と、第6導電部115と、第7導電部116と、第8導電部117とを備える。なお、接地線路11Hは、さらに第4導電部113と第5導電部114とを備えていても良い。
以上述べた本実施形態の配線構造によれば、実施形態1の配線構造と同様に、高周波信号の伝送ロスを低減でき、容易に作製できる。
さらに、本実施形態の配線構造では、各孔部24,25は、ベース20Hの上記一表面側から上記他表面側に向かうにつれて幅が段階的に広くなる形に形成される。そのため、各孔部24,25の幅が均一である場合に比べれば、伝送線路10の長さ方向に交差する面内における接地線路11Hの形状を円環状に近付けることができる。よって、高周波特性を向上できる。
また、本実施形態の配線構造では、貫通孔22Hは、ベース20Hの厚み方向において直径が一定となる形に形成される。そのため、ベース20Hの上記一表面側から上記他表面側に向かうにつれて貫通孔22Hの直径が大きくなる場合に比べれば、高周波特性を向上できる。
なお、本実施形態の配線構造の特徴部分は、実施形態1だけではなく、実施形態2〜5の配線構造にも適用できる。
(実施形態8)
本実施形態の配線構造では、図11(a),(b)に示すように、接地線路11Iとベース20Iとが実施形態1の配線構造と異なる。なお、本実施形態の配線構造と実施形態1の配線構造とで共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
ベース20Iは、上記一表面側に穴部282を備える。穴部282の開口サイズと機能部30の開口31の開口サイズとは略等しい。穴部282は、伝送線路10の幅方向に沿った方向における寸法がベース20Iの上記一表面側から上記他表面側にいくにつれて小さくなるように形成される。穴部282は、ベース20Iの上記一表面側からブラスト加工等をすることにより形成できる。
穴部282の底面には伝送線路10が形成される。そのため、ベース20Iには、穴部282の底面とベース20Iの上記他表面との間を厚み方向に貫通する貫通孔22が形成される。伝送線路10は、貫通孔22内に形成される貫通孔配線23を介して外部接続電極21に電気的に接続される。
また、各孔部24,25は、穴部282の底面とベース20Iの上記他表面との間を厚み方向に貫通する形に形成される。
接地線路11Iは、各導電部110〜112,115〜117に加えて、2つの導電部118I,119Iを備える。なお、接地線路11Iは、さらに第4導電部113と第5導電部114とを備えていても良い。
2つの導電部118I,119Iは、穴部282の内側面に形成される。
導電部(第9導電部)118Iは、穴部282における伝送線路10の幅方向の一端側(左端側)の内側面に形成され、第1導電部110と第6導電部115とを相互に電気的に接続する。
導電部(第10導電部)119Iは、穴部282における伝送線路10の幅方向の他端側(右端側)の内側面に形成され、第2導電部111と第7導電部116とを相互に電気的に接続する。
以上述べた本実施形態の配線構造によれば、実施形態1と同様に、高周波信号の伝送ロスを低減でき、容易に作製できる。
さらに、本実施形態の配線構造によれば、ベース20Iの上記一表面側に形成される穴部282の底面に伝送線路10が形成されている。そのため、穴部282がない場合に比べれば、貫通孔22の長さを短くできるから、高周波特性を向上できる。また、伝送線路10の幅方向に沿った方向における穴部282の寸法はベース20Iの上記一表面側から上記他表面側にいくにつれて小さくなる。そのため、伝送線路10の長さ方向に交差する面内における接地線路11Iの形状を円環状に近付けることができ、高周波特性を向上できる。
図12(a),(b)は、本実施形態の配線構造の別の変形例を示す。図12の配線構造では、接地線路11Jとベース20Jとが実施形態1の配線構造と異なる。なお、図12の配線構造と実施形態1の配線構造とで共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
ベース20Jは、低温同時焼成セラミックス基板よりなる。ベース20Jは、上記一表面側に穴部282を備える。図12に示す例において、穴部282の開口サイズは、ベース20Jの厚み方向に対して均一である。ベース20Jには、実施形態6と同様の各孔部24H,25Hが形成される。
接地線路11Jは、第1導電部110Hと第2導電部111Hと第3導電部112と第6導電部115と第7導電部116と第8導電部117とに加えて、第9導電部118Jと第10導電部119とを備える。なお、接地線路11Jは、さらに第4導電部113と第5導電部114とを備えていても良い。
以上述べた図12の配線構造によれば、図11の配線構造と同様に、高周波信号の伝送ロスを低減でき、容易に作製できる。また、図12の配線構造によれば、ベース20Jが低温同時焼成セラミックス基板よりなるので、ベース20Jがガラス基板よりなる場合に比べて穴部282を容易に形成でき、加工性を向上できる。
このように、穴部282は、ベース20が低温同時焼成セラミックス基板よりなる場合にも同様に設けることができる。
なお、図11,12に示す配線構造の特徴部分は、実施形態1だけではなく、実施形態2〜5の配線構造にも適用できる。
(実施形態9)
本実施形態の配線構造では、図13に示すように、ベース20Kが実施形態1の配線構造と異なる。なお、本実施形態の配線構造と実施形態1の配線構造とで共通する構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
ベース20Kは、実施形態1と同様にガラス基板により形成されるが、貫通孔22Kと貫通孔配線23Kとが実施形態1のベース20と異なる。
貫通孔22Kは、ベース20Kの厚み方向における中間部の直径(孔径)が開口側よりも狭くなった鼓型に形成される。貫通孔22Kは、互いに連通する第1貫通孔部220と第2貫通孔部221とを備える。第1貫通孔部220は、ベース20Kを上記一表面側から所定深さまでブラスト加工(例えばサンドブラスト加工)して形成される。第2貫通孔部221は、ベース20Kを上記他表面側から所定深さまでブラスト加工して形成される。
貫通孔配線23Kは、互いに直接的に電気的に接続される第1配線部230と第2配線部231とを備える。第1配線部230は第1貫通孔部220の内側に形成され、第2配線部231は第2貫通孔部221の内側に形成される。各配線部230,231は、電気めっき法やスパッタ法などの従来周知の方法により形成される。
貫通孔22Kと貫通孔配線23Kは例えば次のようにして作製する。まず、ベース20Kを上記一表面側から所定深さまでブラスト加工して第1貫通孔部220を形成する。その後、第1貫通孔部220の内側に第1配線部230を形成する。次にベース20Kを上記他表面側から所定深さ、第1配線部230が露出するまでブラスト加工して第2貫通孔部221を形成する。その後、第2貫通孔部221の内側に第2配線部231を形成する。これによって、図13に示す貫通孔22Kと貫通孔配線23Kとを得ることができる。
以上述べた本実施形態の配線構造によれば、実施形態1と同様に高周波信号の伝送ロスを低減でき、容易に作製できる。
さらに、本実施形態の配線構造によれば、実施形態1のようにベース20の貫通孔22を一方向からのブラスト加工によって作製する場合に比べれば、貫通孔22の直径の変化幅を小さくできる。そのため、高周波特性を向上できる。
なお、本実施形態の配線構造の特徴部分は、実施形態1だけではなく、実施形態2〜5の配線構造にも適用できる。
(実施形態10)
本実施形態のマイクロリレーは、実施形態1の配線構造を備える。
マイクロリレーは、図14および図15に示すように、ベース20と、機能部30と、カバー40と、電磁石装置51を有する駆動装置50とを備える。
ベース20は、例えば直方体状の高抵抗基板により形成される。ベース20の上記表面側における長手方向両端側それぞれには、一対の伝送線路10が形成される。各伝送線路10の長さ方向は、ベース20の短手方向と一致する。また、ベース20の上記一表面側には、伝送線路10に電気的に接続される複数の固定接点26が形成される。各固定接点26は、各伝送線路10においてベース20の内側となる端部に接続される。よって、ベース20の長手方向の両端側それぞれには、固定接点26が一対ずつ形成される。なお、各伝送線路10においてベース20の外側となる端部は、貫通孔配線23を介して外部接続電極21に電気的に接続される。ただし、図15では、貫通孔配線23および外部接続電極21を図示していない。なお、ベース20には、上述したように、高抵抗基板の他にガラス基板等も用いることができる。
機能部30は、可動部32とフレーム33とを有する。
フレーム33は、矩形枠状に形成される。フレーム33の中央部には、可動部32用の開口(以下、本実施形態において「第2開口」と称する)34が形成される。また、フレーム33の長手方向の両端側それぞれには、伝送線路10をカバー40側に臨ませる開口(以下、本実施形態において「第1開口」と称する)31が形成される。第1開口31それぞれと第2開口34とは、フレーム33の短手方向の中央部において互いに連通する。なお、フレーム33における第1開口31それぞれと第2開口34との間の部位が、フレーム33の長手方向に沿った方向への可動部32の移動を規制する一対の規制突起を構成する。また、フレーム33の外形サイズとベース20の外形サイズとは等しい。
可動部32は、フレーム33の第2開口34内に配置される本体部320を有する。本体部320は、フレーム33の長手方向に沿った方向を長手方向とする矩形板状に形成される。本体部320の長手方向の両端部それぞれの中央部には、接点用突片321が突設される。接点用突片321の先端部は、開口31内に配置され、ベース20との対向面(図15における下面)には可動接点322が設けられる。可動接点322は、複数の固定接点26それぞれに接触した際に当該複数の固定接点26間を短絡するように構成される。一方、本体部320の短手方向の両端部それぞれの中央部には、支点用突片323が突設される。支点用突片323におけるカバー40との対向面(図15における上面)には支点突起324が設けられる。支点突起324は、可動部32の揺動動作(シーソ動作)の支点となる。
可動部32は、複数(図示例では4つ)の支持片35によりフレーム33と一体に連結される。支持片35は、フレーム33の開口34の長手方向における内側面と、本体部320の短手方向の外側面とを一体に連結するように構成される。4つの支持片35は、本体部320の中心に対して点対称となるように配置される。
支持片35は、厚み方向に直交する面内で本体部320の長手方向に沿った方向に進むように蛇行した形状に形成される。これによって、可動部32がフレーム33に揺動自在に支持される。支持片35を蛇行した形状に形成することで、支持片35の長さを長くできる。そのため、可動部32が揺動動作する際に支持片35がねじられることで生じるばね力のばね定数を適切に小さくでき、支持片35に加えられる応力も分散できる。
可動部32とフレーム33と支持片35とは、例えば、50μm〜300μm程度、好ましくは200μm程度の厚みの半導体基板(例えば、シリコン基板や、SOI基板)をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などの半導体微細加工技術を利用してパターニングすることにより形成される。
本体部320におけるカバー40との対向面(図15における上面)には、アーマチュア60が設けられる。アーマチュア60は、駆動装置50の電磁石装置51が発生する磁場により可動部32を揺動させるために用いられる。アーマチュア60は、例えば、電磁軟鉄、電磁ステンレス、パーマロイなどの磁性材料を機械加工して矩形板状に形成される。アーマチュア60は、接着、溶接、熱着、ロウ付けなどの方法で、本体部320に接合される。また、可動部32におけるベース20との対向面側には、レシジュアル(レシジャル)70が設けられる。レシジュアル70は、可動部32とベース20との距離を好適な距離に設定するために使用される。
機能部30は、可動接点322と一対の固定接点26とがそれぞれ対向するようにフレーム33をベース20に接合することによって、ベース20の上記一表面側に取り付けられる。フレーム33をベース20に接合するにあたっては、上述の接合用の金属層80を用いる。金属層80は、グラウンドとして用いられる。
カバー40は、例えば、直方体状のガラス基板により形成される。カバー40の外形サイズとベース20の外形サイズとは等しい。カバー40の中央部には、カバー40を厚み方向に貫通する開孔部41が形成される。カバー40における機能部30側の面(図15における下面)には、開孔部41全体を閉塞する閉塞板42が密着接合される。開孔部41の内周面と閉塞板42とで囲まれる空間部が駆動装置50の収納室を構成する。閉塞板42は、例えば、厚みが5〜50μm程度(好ましくは20μm程度)に形成されたシリコン板やガラス板などの薄板である。カバー40は、フレーム33におけるベース20側とは反対側の面に接合される。なお、カバー40をフレーム33に接合するにあたっては、接合用の金属層(図示せず)を用いることができる。当該金属層は、高周波用のシールド層として利用できる。ただし、駆動装置50の磁場を遮断することがないように、当該金属層の材料には、非磁性体を用いる。
駆動装置50は、アーマチュア60を吸引する磁場を発生させる電磁石装置51と、可動部32をラッチするための永久磁石52とを備える。電磁石装置51は、ヨーク53と一対のコイル54とを備える。ヨーク53は、長尺矩形板状の主片530と、主片530の表面側(図15における下面側)の長手方向両端部それぞれに突設された矩形板状の脚片531とを一体に備える。ヨーク53は、電磁軟鉄などの鉄板を曲げ加工あるいは鍛造加工することにより形成される。永久磁石52は、直方体状に形成される。永久磁石52は、厚み方向の一面側と他面側とが互いに異極となるように着磁される。永久磁石52は、上記他面をヨーク53の主片530の上記表面における長手方向中央部に当接させるようにして、ヨーク53に取り付けられる。各コイル54は、主片530における各脚片531と永久磁石52との間の部位それぞれに巻回される。また、駆動装置50には、一対のコイル端子55が設けられる。一対のコイル端子55間に電圧を印加することで、各コイル54に電流が流れる。駆動装置50は、カバー40の上記収納室に収納される。
本実施形態のマイクロリレーでは、コイル54に通電するための駆動電極(図示せず)がベース20の上記他表面側に形成される。また、カバー40における機能部30側とは反対側の面には、コイル端子55が接続される配線パターン43が形成される。上記駆動電極と配線パターン43とは、ベース20を厚み方向に貫通する貫通孔配線27と、フレーム33を厚み方向に貫通する貫通孔配線36と、カバー40を厚み方向に貫通する貫通孔配線44とによって、電気的に接続される。
本実施形態のマイクロリレーに、実施形態1の配線構造を設けるにあたっては、ベース20における伝送線路10の幅方向の一端側および他端側に、上述の各孔部24,25を形成する(図14および図15では各孔部24,25の図示を省略している)。
そして、接地線路11を構成する各導電部110〜117を次のようにして形成する。すなわち、第1孔部24の内側に第1導電部110を形成し、第2孔部25の内側に第2導電部111を形成し、ベース20の上記他表面側に第3導電部112を形成する。また、金属層80を利用して第4導電部113と第5導電部114とを形成する。また、機能部30の開口31における伝送線路10の幅方向の一端側の内側面に第6導電部115を形成し、開口31における伝送線路10の幅方向の他端側の内側面に第7導電部116を形成する。また、カバー40に第8導電部117を形成する。
接地線路11は、ベース20に設けられた4つの伝送線路10それぞれに対応して形成できる。
本実施形態のマイクロリレーによれば、実施形態1の配線構造を備えるので、高周波信号の伝送ロスを低減でき、しかも容易に作製できる。なお、本実施形態のマイクロリレーの動作については従来周知であるから説明を省略する。
本実施形態のマイクロリレーでは、駆動装置50がカバー40に設けられる。したがって、駆動装置50をベース20に設ける場合に比べれば、ベース20の厚みを薄くできる。そのため、伝送線路10をベース20の上記他表面側に引き出すための貫通孔22を短くできて、高周波特性を向上できる。また、駆動装置50と伝送線路10との距離を離すことができるから、駆動装置50が発生する磁場によって伝送線路10に悪影響が生じる可能性を低くできる。
なお、本実施形態のマイクロリレーでは、アーマチュア60を駆動する駆動装置50として、永久磁石52を用いた有極型の電磁石装置51を用いている。しかし、駆動装置50には、永久磁石52を用いない無極型の電磁石装置51を用いてもよい。また、本実施形態のマイクロリレーは、常開接点と常閉接点とを備える所謂ラッチング型リレーであるが、これに限定する趣旨ではない。
本実施形態のマイクロリレーは、実施形態1の配線構造を備えるが、実施形態2〜9の配線構造を備えていても良い。
10 伝送線路
11 接地線路
110 第1導電部
111 第2導電部
112 第3導電部
20 ベース
24 第1孔部
25 第2孔部

Claims (21)

  1. MEMSデバイスに設けられる配線構造であって、
    基板よりなるベースと、
    上記ベースの一表面側に形成された伝送線路と、
    上記伝送線路の周囲に配置され且つ上記伝送線路から電気的に絶縁された接地線路と、
    上記伝送線路を挟み込むように上記伝送線路の幅方向の一端側および他端側にそれぞれ設けられ且つ上記ベースを厚み方向に貫通した第1孔部および第2孔部とを備え、
    上記接地線路は、上記第1孔部の内側に形成された第1導電部と、上記第2孔部の内側に形成された第2導電部と、上記ベースの他表面側に形成され上記第1導電部および上記第2導電部に電気的に接続された第3導電部とを有し、
    上記第1孔部および上記第2孔部は、上記伝送線路の幅方向に沿った長さが、上記他表面側の方が上記一表面側よりも大きくなるように形成されていることを特徴とする配線構造。
  2. 上記第1孔部および上記第2孔部は、上記伝送線路に並行するように形成されたスリットであることを特徴とする請求項1項記載の配線構造。
  3. 上記第1孔部および上記第2孔部は、上記伝送線路の長さ方向に沿って所定の間隔で複数形成され、
    上記所定の間隔は、上記伝送線路に出力される高周波信号のうち最も周波数の高い信号の波長の1/4未満であることを特徴とする請求項1記載の配線構造。
  4. 上記接地線路は、上記一表面内における上記伝送線路の幅方向の一端側に設けられ上記第1導電部に電気的に接続された第4導電部と、上記一表面内における上記伝送線路の幅方向の他端側に設けられ上記第2導電部に電気的に接続された第5導電部とを備えることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項記載の配線構造。
  5. 上記MEMSデバイスは、半導体微細加工技術を利用して加工された半導体基板よりなり且つ接合用の金属層を用いて上記ベースの一表面側に接合された機能部をさらに備えて構成され、
    上記第4導電部および上記第5導電部は、上記金属層を用いて形成されていることを特徴とする請求項4記載の配線構造。
  6. 上記ベースは、上記他表面に形成された外部接続電極と、上記ベースを厚み方向に貫通した貫通孔と、上記貫通孔の内側に形成され上記外部接続電極と上記伝送線路とを電気的に接続した貫通孔配線とを有することを特徴とする請求項1〜5のうちいずれか1項記載の配線構造。
  7. 上記貫通孔の直径は、一定であることを特徴とする請求項6に記載の配線構造。
  8. 上記ベースは、上記一表面に穴部が形成され、
    上記伝送線路は、上記穴部の底面に配置されていることを特徴とする請求項1〜7のうちいずれか1項記載の配線構造。
  9. 上記第1孔部および上記第2孔部は、上記ベースの上記一表面側から上記他表面側に向かうにつれて上記幅方向に沿った方向の長さが段階的に大きくなることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項記載の配線構造。
  10. 上記ベースは、ガラス基板により形成され、
    上記貫通孔は、上記ベースを上記一表面側から所定深さまでブラスト加工して形成された第1貫通孔部と、上記ベースを上記他表面側から所定深さまでブラスト加工して形成された第2貫通孔部とで構成されていることを特徴とする請求項6〜9のうちいずれか1項記載の配線構造。
  11. 上記ベースは、低温同時焼成セラミックス基板により形成されていることを特徴とする請求項1〜9のうちいずれか1項記載の配線構造。
  12. 上記MEMSデバイスは、上記ベースの上記一表面側に載置された機能部と、上記機能部における上記ベースとは反対側に載置されたカバーとをさらに備え、
    上記機能部は、半導体微細加工技術を利用して加工された半導体基板よりなり且つ上記伝送線路に対向する位置に上記カバーを上記ベースに臨ませる開口を有し、
    上記接地線路は、上記開口における上記伝送線路の幅方向の一端側に形成され上記第1導電部に電気的に接続された第6導電部と、上記開口における上記伝送線路の幅方向の他端側に形成され上記第2導電部に電気的に接続された第7導電部と、上記カバーのうち上記開口に対面する部位に形成され上記第6導電部および上記第7導電部に電気的に接続された第8導電部とを備えることを特徴とする請求項1〜11のうちいずれか1項記載の配線構造。
  13. 上記機能部の上記開口周辺には、上記機能部を厚み方向に貫通した接続孔が、上記伝送線路の長さ方向に沿って複数形成され、
    上記第6導電部および上記第7導電部は、上記接続孔の内側に形成されていることを特徴とする請求項12記載の配線構造。
  14. 上記機能部の上記開口周辺には、上記機能部を厚み方向に貫通した接続スリットが、上記伝送線路の長さ方向に沿って形成され、
    上記第6導電部および上記第7導電部は、上記接続スリットの内側に形成されていることを特徴とする請求項12記載の配線構造。
  15. 上記MEMSデバイスは、上記ベースの上記一表面側に載置された機能部をさらに備え、
    上記機能部は、半導体微細加工技術を利用して加工された半導体基板よりなると共に上記伝送線路の幅方向に沿った方向における長さが上記伝送線路よりも大きい凹部を上記伝送線路との対向面に有し、
    上記接地線路は、上記凹部における上記伝送線路の幅方向の一端側の内側面に形成され且つ上記第1導電部に電気的に接続された第6導電部と、上記凹部における上記伝送線路の幅方向の他端側の内側面に形成され且つ上記第2導電部に電気的に接続された第7導電部と、上記凹部の底面に形成され上記第6導電部および上記第7導電部に電気的に接続された第8導電部とを備えることを特徴とする請求項1〜11のうちいずれか1項記載の配線構造。
  16. 上記凹部の底面は、上記伝送線路に対面する部分が凹む形に形成されていることを特徴とする請求項15記載の配線構造。
  17. 上記ベースは、上記伝送線路の幅方向に沿った方向の長さが上記伝送線路よりも大きい穴部を上記一表面に有すると共に上記穴部を覆う板状の支持部を有し、
    上記伝送線路は、上記支持部における上記穴部側とは反対側に形成され、
    上記第1孔部および上記第2孔部は、上記穴部の底面に形成され、
    上記接地線路は、上記穴部における上記伝送線路の幅方向の一端側の内側面に形成され且つ上記第1導電部および上記第6導電部に電気的に接続された第9導電部と、上記穴部における上記伝送線路の幅方向の他端側の内側面に形成され且つ上記第2導電部および上記第7導電部に電気的に接続された第10導電部とを備えることを特徴とする請求項1〜16のいずれか1項記載の配線構造。
  18. 上記支持部は、上記伝送線路の周辺に、当該支持部を厚み方向に貫通した孔部を有することを特徴とする請求項17記載の配線構造。
  19. 上記孔部は、上記伝送線路に並行する形に形成されていることを特徴とする請求項18記載の配線構造。
  20. 高抵抗基板よりなり一表面側に伝送線路が形成されたベースと、
    半導体微細加工技術を利用して加工された半導体基板よりなり上記ベースの一表面側に載置された機能部と、
    上記機能部における上記ベースとは反対側に載置された絶縁性材料製のカバーと、
    駆動装置とを備えてなり、
    上記ベースは、上記伝送線路に電気的に接続された複数の固定接点を上記一表面側に有し、
    上記機能部は、開口を有し且つその開口を囲うように上記ベースに固定されたフレームと、上記フレームの上記開口内に揺動自在に支持され上記複数の固定接点それぞれに接触した際に当該複数の固定接点間を短絡する可動部と、上記可動部に固定された磁性材料製のアーマチュアとを備え、
    上記カバーは、上記フレームの上記開口を閉塞する形に形成され、
    上記駆動装置は、上記アーマチュアを磁場により吸引して揺動させる電磁石装置を有して構成されるMEMSリレーであって、
    請求項1〜19のうちいずれか1項記載の配線構造を備えることを特徴とするMEMSリレー。
  21. 上記駆動装置は、上記カバーに設けられていることを特徴とする請求項20記載のMEMSリレー。
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