JP2010177143A - Piezoelectric drive type mems switch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器に用いられる圧電駆動型MEMSスイッチに関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric drive type MEMS switch used in an electronic apparatus.
従来の電気式微小機械装置(MEMS)としてのアクチュエータは、アクチュエータの駆動部となる駆動アームが基板上に支持され、基板と駆動アームに設けられた静電用電極の一方に正電圧を、他方の静電用電極に負電圧を印加することで、これによって生じる静電気力を用い駆動アームを基板側に引き寄せている。また、下記特許文献1に記載のアクチュエータおよびその制御方法およびこれを用いたスイッチには、駆動アームに対して圧電体層及び圧電駆動電極を設けることにより、圧電力を用いて駆動アームを基板側に引き寄せる構成が開示されている。
In a conventional actuator as an electric micromechanical device (MEMS), a driving arm serving as a driving unit of the actuator is supported on a substrate, a positive voltage is applied to one of the substrate and the electrostatic electrode provided on the driving arm, and the other By applying a negative voltage to the electrostatic electrode, the drive arm is pulled toward the substrate side by using the electrostatic force generated thereby. In addition, the actuator described in
図9には、圧電駆動式の微小機械装置の一例が示されている。図9(A)は圧電駆動型MEMSスイッチの全体構成を示す斜視図,図9(B)は前記(A)を#C−#C線に沿って切断したときの端面を示す模式図である。図9に示す圧電駆動型MEMSスイッチ100は、基板102の上に圧電体層112の下部電極となるグランド104が形成されており、該グランド104には接続のための接続用電極104Aが形成されている。更に、前記グランド104の上には、圧電体層112の上部電極114が形成されており、該上部電極114には接続のための接続用電極114Aが形成されている。駆動アーム110は、第1のカンチレバー110Aと、第2のカンチレバー110Bと、ヒンジ部118A及び118Bと、接点120とを有している。前記接点120の上面には、ヒンジ部118A及び118Bにあたる容量部(ないしキャパシタ)122が設けられている。一方、信号線108は、駆動アーム110と基板102に形成された穴106とを架橋するように形成されており、その左右には駆動アーム110と孔106とを架橋するようにグランド線116が形成されている。
FIG. 9 shows an example of a piezoelectric driven micromechanical device. FIG. 9A is a perspective view showing the overall configuration of the piezoelectric drive type MEMS switch, and FIG. 9B is a schematic view showing an end face when the (A) is cut along line # C- # C. . In the piezoelectric drive
しかしながら、以上のような背景技術の静電及び圧電駆動式微小機械装置(MEMS)では、異種材料を組み合わせた可動部を形成した場合に、図9(B)に示すように、材料の持つ応力によって反りが生じ、信号線108と接点120間のギャップを制御することが困難になり、構造に起因してスイッチのON/OFF特性が得られなくなるという不都合がある。
However, in the electrostatic and piezoelectric drive type micro mechanical device (MEMS) of the background art as described above, when a movable part formed by combining different materials is formed, as shown in FIG. Warping occurs, making it difficult to control the gap between the
本発明は、以上の点に着目したもので、その目的は、駆動部の反りに起因する構造のバラツキの抑制が可能で、安定した電気特性を有するとともに、低消費電力化にも有効な圧電駆動型MEMSスイッチを提供することである。 The present invention pays attention to the above points, and its purpose is to suppress the variation of the structure caused by the warp of the drive unit, and to have a stable electrical characteristic and also effective for low power consumption. A driven MEMS switch is provided.
前記目的を達成するため、本発明の圧電駆動型MEMSスイッチは、略板状の圧電体層の表裏面に電極層を有しており、一方の端部側が基板に片持ち梁状に支持され、他方の端部同士が対向するように配置されるとともに、反り量が異なる一対のカンチレバー,一方のカンチレバー上に、他方のカンチレバーと対向する端部から突出するように形成された第1の信号線,他方のカンチレバー上に形成されており、前記一方のカンチレバーと対向する端部側に設けられた接点電極と接続する第2の信号線,を備えるとともに、少なくも一方のカンチレバーの反りを利用することにより、前記接点電極と第1の信号線の接続のON/OFFを切り替えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the piezoelectric drive type MEMS switch of the present invention has electrode layers on the front and back surfaces of a substantially plate-like piezoelectric layer, and one end side is supported in a cantilever shape on the substrate. , A pair of cantilevers with different warping amounts arranged on the other cantilever, and a first signal formed on one cantilever so as to protrude from the end facing the other cantilever And a second signal line that is formed on the other cantilever and is connected to the contact electrode provided on the end facing the one cantilever, and at least uses the warpage of one cantilever By doing so, the connection between the contact electrode and the first signal line is switched ON / OFF.
主要な形態の一つは、前記一対のカンチレバーの反り量の差異は、該カンチレバーを構成する材料の応力の差異,あるいは、前記カンチレバーの寸法ないし重量の差異により生じることを特徴とする。他の形態は、前記一対のカンチレバーの対向する端部同士を、前記反りを可能にしたまま、ヒンジを介して連結したことを特徴とする。 One of the main forms is characterized in that the difference in the amount of warpage between the pair of cantilevers is caused by the difference in the stress of the material constituting the cantilevers or the difference in the size or weight of the cantilevers. Another aspect is characterized in that opposing ends of the pair of cantilevers are connected via a hinge while allowing the warping.
更に他の形態は、反り量の小さいカンチレバー上に前記接点電極及び第2の信号線を形成し、反り量の大きいカンチレバー上に前記第1の信号線を形成することで、前記カンチレバーへの無電圧負荷状態で前記接点電極と第1の信号線が接触しており、前記カンチレバーへの電圧印加により、初期状態と逆方向にカンチレバーが反って前記接点電極と第1の信号線が離れるノーマリONのスイッチを形成したことを特徴とする。あるいは、反り量の大きいカンチレバー上に前記接点電極及び第2の信号線を形成し、反り量の小さいカンチレバー上に前記第1の信号線を形成することで、前記カンチレバーへの無電圧負荷状態で前記接点電極と第1の信号線が離れており、前記カンチレバーへの電圧印加により、初期状態と逆方向にカンチレバーが反って前記接点電極と第1の信号線が接触するノーマリOFFのスイッチを形成したことを特徴とする。 In another embodiment, the contact electrode and the second signal line are formed on a cantilever with a small amount of warp, and the first signal line is formed on a cantilever with a large amount of warp, so that there is no connection to the cantilever. The contact electrode and the first signal line are in contact with each other in a voltage load state, and the contact electrode and the first signal line are separated from each other when the voltage applied to the cantilever is bent in the opposite direction to the initial state. The switch is formed. Alternatively, the contact electrode and the second signal line are formed on a cantilever having a large amount of warping, and the first signal line is formed on a cantilever having a small amount of warping, so that the cantilever is in a no-voltage load state. The contact electrode is separated from the first signal line, and by applying a voltage to the cantilever, the cantilever is warped in the opposite direction to the initial state to form a normally-off switch in which the contact electrode and the first signal line are in contact with each other. It is characterized by that.
更に他の形態は、前記ノーマリONスイッチ及びノーマリOFFスイッチを、それぞれ一つ以上含むように一括形成したことを特徴とする。更に他の形態は、前記ノーマリONスイッチ及びノーマリOFFスイッチを一括形成し、SPDT(単極双投)スイッチを構成したことを特徴とする。更に他の形態は、前記ノーマリOFFスイッチを多段化したことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的,特徴,利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。 Still another embodiment is characterized in that a plurality of the normally ON switch and the normally OFF switch are formed at a time so as to include one or more. Still another embodiment is characterized in that the normally ON switch and the normally OFF switch are collectively formed to constitute an SPDT (single pole double throw) switch. Yet another embodiment is characterized in that the normally OFF switch is multistaged. The above and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.
本発明は、圧電体層の表裏面に電極層を有しており、一端側が対向するように他端側が基板に片持ち梁状に支持されるとともに、反り量が異なる一対のカンチレバー上に、信号線と接点電極を形成し、前記カンチレバーの反りを利用して前記接点電極と信号線路の接続のON/OFFの切り替えを行うことで、反りに起因する構造のバラツキを抑制して安定した電気特性が得られるという効果がある。また、無電圧負荷状態でスイッチONの状態を保つことができるため、低消費電力化も可能となる。 The present invention has electrode layers on the front and back surfaces of the piezoelectric layer, and the other end is supported in a cantilever shape on the substrate so that the one end faces each other, and on a pair of cantilevers with different warpage amounts, By forming signal lines and contact electrodes, and switching the ON / OFF of the connection between the contact electrodes and the signal lines using the warp of the cantilever, it is possible to suppress the variation in the structure caused by the warp and to stabilize the electricity. There is an effect that characteristics can be obtained. In addition, since the switch can be kept on in a no-voltage load state, power consumption can be reduced.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail based on examples.
最初に、図1〜図3を参照しながら本発明の実施例1を説明する。図1は、本実施例の圧電駆動型MEMSスイッチを示す図であり、(A)は全体構成を示す外観斜視図,(B)は前記(A)を#A−#A線に沿って切断し矢印方向に見た断面図,(C)は前記(A)の接点部の拡大図である。図2は、本実施例のスイッチから信号線及びグランド線を除いた構造を示す図であり、(A)は全体構成を示す外観斜視図,(B)は前記(A)を#B−#B線に沿って切断し矢印方向に見た断面図,(C)は変形例を示す断面図である。図3は、本実施例の圧電駆動型MEMSスイッチの駆動状態の説明図である。
First,
本実施例の圧電駆動型MEMSスイッチ10(以下単に「スイッチ」という)は、基板12の上に圧電体層16の下部電極となるグランド14が形成されており、該グランド14の上には、圧電体層16及びその上部電極18が形成されている。前記基板12の略中央部には穴40が形成されており、その両側には、第1のカンチレバー20及び第2のカンチレバー22の一端側が片持ち梁状となるように支持され、他端側が穴40の略中央近傍で対向している。
In the piezoelectric drive type MEMS switch 10 (hereinafter simply referred to as “switch”) of the present embodiment, a
前記基板12としては、例えば、SOI基板(絶縁膜上に形成した単結晶シリコンを基板とした導体)が用いられ、グランド(下部電極)14及び上部電極18としては、例えば、Pt(プラチナ)やRu(ルテニウム)などが用いられる。また、前記圧電体層16としては、例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)が用いられる。前記第1のカンチレバー20及び第2のカンチレバー22は、前記上部電極18/圧電体層16/グランド(下部電極14)/基板12の積層体となっており、左右で長さが異なっており、反り量に差異がある。本実施例では、第1のカンチレバー20の方が、第2のカンチレバー22よりも長く形成されており、図2(B)に示すように、第2のカンチレバー22は殆ど反りを示さず、第1のカンチレバー20は比較的大きく反る構造となっている。
As the
なお、本実施例では、第1のカンチレバー20と第2のカンチレバー22の対向する端部側は、反りを可能にしたままヒンジ26を介して連結されており、第1のカンチレバー20が必要以上に反らないように抑制している。なお、前記ヒンジ26は必要に応じて設けるようにすればよく、図2(C)に示す変形例のように、ヒンジなしの構成としてもよい。
In this embodiment, the opposing end portions of the
前記第2のカンチレバー22の上には、信号線32を構成する一方の信号線36(第2の信号線)が形成されており、該信号線36の端部36Aと接続するように接点電極24が第2のカンチレバー22の自由端側に設けられている。他方の第1のカンチレバー20の上には、前記信号線32を構成する他方の信号線34(第1の信号線)が形成されている。該信号線34は、第1のカンチレバー20よりも長く、その端部34Aが前記接点電極24に接触可能な長さとなるように設定されている。このような信号線34は、第1のカンチレバー20の反りに従うため、無電圧負荷状態においては前記接点電極24を押さえつけ、電圧印加状態では、初期状態と逆方向に反るカンチレバー20に追随するため、接点電極24から離れ、非接触状態となる。前記信号線32の両側には、該信号線32と略平行なグランド線28,30が、前記穴40を架橋するように設けられている。前記信号線32,グランド線28及び30,接点電極24としては、例えばAuが用いられる。
On the
次に、本実施例のスイッチの駆動について、図3を用いて説明する。図3(A-1)及び(A-2)は初期状態(無電圧負荷状態)を示す図,図3(B-1)及び(B-2)は電圧印加状態を示す図である。カンチレバーの反りはその長さに比例するため、長さの長い第1のカンチレバー20が大きく反ることで、信号線34が接点電極24を押さえつけ、該接点電極24を介してRF信号が通過する(図3(A-1))。これによって、無電圧負荷時でもスイッチSWがONの状態(図3(A-2))となる。スイッチOFFへの切り替えは、アクチュエータ部(カンチレバー20及び22)に電圧を印加することで行う。電圧を印加すると、図3(B-1)に示すように、第1のカンチレバー20が上向きに変位して(初期状態と逆方向に沿って)、信号線34が接点電極24から引き離され、スイッチSWがOFFとなる(図3(B-2))。
Next, driving of the switch of this embodiment will be described with reference to FIG. 3 (A-1) and (A-2) are diagrams showing an initial state (non-voltage load state), and FIGS. 3 (B-1) and (B-2) are diagrams showing a voltage application state. Since the cantilever warpage is proportional to its length, the
このように、実施例1によれば、次のような効果がある。
(1)一端側が対向するように他端側が基板12に片持ち梁状に支持された一対のカンチレバー20,22に、信号線32(34及び36)と接点電極24を形成し、前記カンチレバー20の反りを利用して前記接点電極24と信号線34の接続のON/OFFの切り替えを行うこととしたので、反りに起因する構造のバラツキを抑制して安定した電気特性を有するノーマリONタイプの圧電駆動型MEMSスイッチ10が得られる。
(2)初期状態(無電圧負荷状態)でスイッチONの状態を保つことができるため、低消費電力化が可能となる。
(3)第1及び第2のカンチレバー20,22上に信号線路32及び接点電極24を形成することで小型化が実現できる。
(4)第1のカンチレバー20と第2のカンチレバー22を、ヒンジ26を介して連結することとしたので、カンチレバーが必要以上に反るのを防止できる。
Thus, according to the first embodiment, there are the following effects.
(1) A signal line 32 (34 and 36) and a
(2) Since the switch ON state can be maintained in the initial state (no-voltage load state), the power consumption can be reduced.
(3) Miniaturization can be realized by forming the
(4) Since the
次に、図4を参照しながら本発明の実施例2を説明する。なお、上述した実施例1と同一ないし対応する構成要素には同一の符号を用いることとする(以下の実施例についても同様)。上述した実施例1は、ノーマリON構造の圧電駆動型MEMSスイッチの例であるが、本実施例は、カンチレバーの反りを利用してノーマリOFF構造とした例である。図4は、本実施例の圧電駆動型MEMSスイッチを示す主要断面図であり、(A)は初期状態(スイッチOFF状態)を示す図,(B)及び(C)は電圧印加時(駆動モード,スイッチON状態)を示す図である。
Next,
本実施例においても、上述した実施例と同様に一対のカンチレバーの長さの差によって生じる反り量の違いを利用している。本実施例の圧電駆動型MEMSスイッチ50は、第1のカンチレバー52と、第2のカンチレバー54が、ヒンジ26を介して連結されており、長い方の第1のカンチレバー52の端部近傍に、信号線58(第2の信号線)と該信号線58に接続する接点電極56が設けられている。短い方の第2のカンチレバー54に設けられた信号線60(第1の信号線)は、該カンチレバー54よりも長く、その端部60Aが前記接点電極56に接触可能な長さに設定されている。なお、前記第1のカンチレバー52,第2のカンチレバー54の基本的な積層構造は、前記実施例1と同様である。
Also in the present embodiment, the difference in the amount of warpage caused by the difference in length between the pair of cantilevers is used as in the above-described embodiment. In the piezoelectric drive
このような構造のスイッチ50では、図4(A)に示すように、無電圧負荷状態では、接点電極56と信号線60は非接触状態,すなわちスイッチOFF状態となっている。スイッチON状態にするには、図4(B)に示すように、第1のカンチレバー52に電圧を印加し、図4(A)と逆の方向に第1のカンチレバー52を反らせることで、接点電極56と信号線60を接触させる。あるいは、図4(C)に示す例のように、第1のカンチレバー52と第2のカンチレバー54の双方に電圧を印加して駆動し、接点電極56と信号線60を接触させるようにしてもよい。本実施例によれば、上述した実施例1と同様に、反りに起因する構造のバラツキを抑制して安定した電気特性を有するノーマリOFFタイプの圧電駆動型MEMSスイッチ50が得られる。
In the
次に、図5を参照しながら本発明の実施例3を説明する。図5は、本実施例の圧電駆動型MEMSスイッチの回路図であり、(A)は初期状態を示す図,(B)は電圧印加時の状態を示す図である。本実施例は、上述した実施例1のノーマリONタイプのスイッチと、実施例2のノーマリOFFタイプのスイッチを組み合わせたSPDT(単極双投)構造の例である。ノーマリONタイプのスイッチSW1と、ノーマリOFFタイプのスイッチSW2は、一括形成することが可能である。図5(A)に示す初期状態では、前記スイッチSW1がノーマリONの状態であり、RF信号(高周波信号)はout1へ通過し、スイッチSW2はノーマリOFF状態であって、この状態での消費電力はゼロである。
Next,
次に、図5(B)に示すように、RF信号をout2に切り替えるには、前記スイッチSW1をOFFにする必要がある。SW1のOFFには、前記実施例1の図3で示したように、電圧の印加が必要であり、この電圧(消費電力)をSW2のONの切り替えに利用することで、低消費電力化を図ることができる。本実施例のSPDT構造は、RFout1を優先的に使用し、RFout2の使用頻度が低い回路構成において有効である。 Next, as shown in FIG. 5B, to switch the RF signal to out2, the switch SW1 needs to be turned off. As shown in FIG. 3 of the first embodiment, it is necessary to apply a voltage to turn off SW1, and this voltage (power consumption) is used to switch on SW2, thereby reducing power consumption. Can be planned. The SPDT structure of this embodiment is effective in a circuit configuration that uses RFout1 preferentially and uses RFout2 less frequently.
次に、図6を参照しながら本発明の実施例4を説明する。図6(A-1)及び(A-2)は初期状態(無電圧負荷状態)を示す図,図6(B-1)及び(B-2)は電圧印加状態を示す図である。図6(C)は、変形例の初期状態(無電圧負荷状態)を示す図である。図7は、金属薄膜の応力例を示す図である。本実施例の圧電駆動型MEMSスイッチ70は、上部電極18上に圧縮応力の膜を形成した形態である。前記圧電駆動型MEMSスイッチ70は、図6(A-1)及び(B-1)に示す例では、第1のカンチレバー20と第2のカンチレバー22が同じ長さとなっている。そこで、前記第1のカンチレバー20の反りが下向きとなるように、圧縮応力の膜72を、第1のカンチレバー20の上部電極18上に形成する。前記圧縮応力の膜72としては、金属膜(例えば、Taなど)が用いられ、図7に一例を示すような応力を示す(参考文献:D. W. Hoffman, J. Vac. Sci. Technol. 20(3), March 1982)。
Next, Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. 6 (A-1) and (A-2) are diagrams showing an initial state (no-voltage load state), and FIGS. 6 (B-1) and (B-2) are diagrams showing a voltage application state. FIG. 6C is a diagram illustrating an initial state (non-voltage load state) of the modification. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of stress of a metal thin film. The piezoelectric drive
ここで、前記第1のカンチレバー20と第2のカンチレバー22の長さが等しいため、前記第1のカンチレバー20の上部電極18のみに選択的に圧縮応力の膜72を形成すれば、第1のカンチレバー20のみが下向きに反ることにより、信号線34が接点電極24を押さえつけ、該接点電極24を介してRF信号が通過する(図6(A-1))。これによって、無電圧負荷時でもスイッチSWがONの状態(図6(A-2))となる。スイッチOFFへの切り替えについては、上述した実施例1と同様であり、アクチュエータ部(カンチレバー20及び22)に電圧を印加することで行う。電圧を印加すると、図6(B-1)に示すように、第1のカンチレバー20が上向きに変位して(初期状態と逆方向に沿って)、信号線34が接点電極24から引き離され、スイッチSWがOFFとなる(図6(B-2))。
Here, since the lengths of the
このように、実施例4によれば、圧縮応力の膜72を設けることとしたので、第1及び第2のカンチレバー20,22を略同一の長さに設定することができる。なお、前記図6(A-1)及び(B-1)に示す例も一例であり、図6(C)に示す圧電駆動型MEMSスイッチ70Aに示すように、第1のカンチレバー20の上部電極18の上に圧縮応力の膜72を、第2のカンチレバー22の上部電極18の上に圧縮応力の膜74を、それぞれ設けるようにしてもよい。
As described above, according to the fourth embodiment, since the
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した形状,寸法は一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。材料についても同様に、必要に応じて適宜変更可能である。
(2)実施例1及び2では、一対のカンチレバーの間にヒンジ26を設けることとしたが、該ヒンジ26は必要に応じて設けるようにすればよい。
(3)実施例3で示した回路構成も一例であり、図8に示す例のように、本発明のノーマリOFFスイッチを並列化して多段化することも可能である。
(4)前記実施例では、一対のカンチレバーの長さの差異によって生じる反り量の違いを利用することとしたが、これも一例であり、長さ以外に寸法(厚みなど)や材質(シリコン,金属,圧電性部材)の応力の差異に起因する反り量の違いを利用するようにしてもよい。特に、金属及び酸化物薄膜材料は、その材料によって種々の引張応力及び圧縮応力を示すことが知られており、実施例4に示すようにこれらの材料の応力の差異を積極的に利用するとよい。
(5)実施例4で示した圧縮応力の膜72,74の材料も一例であり、同様の効果を奏するものであれば、公知の各種の材料を用いてよい。また、圧縮応力の膜72,74の形成範囲についても、カンチレバーの長さや大きさ,あるいは材質などに応じて、同様の効果を奏するように適宜変更してよい。
In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above, A various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, the following are also included.
(1) The shapes and dimensions shown in the above embodiments are merely examples, and may be changed as appropriate. Similarly, the material can be appropriately changed as necessary.
(2) In the first and second embodiments, the
(3) The circuit configuration shown in the third embodiment is also an example, and as shown in the example shown in FIG. 8, the normally OFF switch of the present invention can be paralleled to be multistaged.
(4) In the above embodiment, the difference in the amount of warpage caused by the difference in length between the pair of cantilevers was used, but this is also an example. In addition to the length, dimensions (thickness, etc.) and materials (silicon, You may make it utilize the difference in the amount of curvature resulting from the difference in the stress of a metal, a piezoelectric member). In particular, metal and oxide thin film materials are known to exhibit various tensile stresses and compressive stresses depending on the materials, and the difference in stress between these materials may be positively utilized as shown in Example 4. .
(5) The materials of the
本発明によれば、圧電体層の表裏面に電極層を有しており、一端側が対向するように他端側が基板に片持ち梁状に支持されるとともに、反り量が異なる一対のカンチレバー上に、信号線と接点電極を形成する。そして、前記カンチレバーの反りを利用して前記接点電極と信号線路の接続のON/OFFの切り替えを行うことで、反りに起因する構造のバラツキを抑制して安定した電気特性が得られ、小型化も可能であることから、圧電駆動型MEMSスイッチの用途に適用できる。特に、携帯電話に代表される移動体通信機器の使用周波数(特に高周波用途)の切り替えに好適である。 According to the present invention, the piezoelectric layer has electrode layers on the front and back surfaces thereof, and the other end side is supported in a cantilever shape on the substrate so that the one end sides face each other. In addition, signal lines and contact electrodes are formed. And, by switching on / off the connection between the contact electrode and the signal line using the warp of the cantilever, it is possible to suppress the variation of the structure caused by the warp and to obtain a stable electric characteristic, and to reduce the size. Therefore, it can be applied to the use of a piezoelectric drive type MEMS switch. In particular, it is suitable for switching the use frequency (especially for high frequency applications) of mobile communication devices typified by mobile phones.
10:圧電駆動型MEMSスイッチ
12:基板
14:グランド(下部電極)
16:圧電体層
18:上部電極
20:第1のカンチレバー
22:第2のカンチレバー
24:接点電極
26:ヒンジ
28,30:グランド線
32,34,36:信号線
34A,36A:端部
40:穴
50:圧電駆動型MEMSスイッチ
52:第1のカンチレバー
54:第2のカンチレバー
56:接点電極
58,60:信号線
60A:端部
70,70A:圧電駆動型MEMSスイッチ
72,74:圧縮応力の膜
100:圧電駆動型MEMSスイッチ
102:基板
104:グランド(下部電極)
104A:接続用電極
106:穴
108:信号線
110:駆動アーム
110A:第1のカンチレバー
110B:第2のカンチレバー
112:圧電体層
114:上部電極
114A:接続用電極
116:グランド線
118A,118B:ヒンジ部
120:接点
122:容量部(ないしキャパシタ)
SW,SW1,SW2:スイッチ
10: Piezoelectric drive type MEMS switch 12: Substrate 14: Ground (lower electrode)
16: Piezoelectric layer 18: Upper electrode 20: First cantilever 22: Second cantilever 24: Contact electrode 26:
104A: Connection electrode 106: Hole 108: Signal line 110:
SW, SW1, SW2: Switch
Claims (8)
一方のカンチレバー上に、他方のカンチレバーと対向する端部から突出するように形成された第1の信号線,
他方のカンチレバー上に形成されており、前記一方のカンチレバーと対向する端部側に設けられた接点電極と接続する第2の信号線,
を備えるとともに、
少なくも一方のカンチレバーの反りを利用することにより、前記接点電極と第1の信号線の接続のON/OFFを切り替えることを特徴とする圧電駆動型MEMSスイッチ。 It has electrode layers on the front and back surfaces of the substantially plate-like piezoelectric layer, and is arranged so that one end side is cantilevered on the substrate and the other end faces each other, and warps. A pair of cantilevers with different quantities,
A first signal line formed on one cantilever so as to protrude from an end facing the other cantilever;
A second signal line formed on the other cantilever and connected to a contact electrode provided on the end facing the one cantilever;
With
A piezoelectric drive type MEMS switch, wherein the connection between the contact electrode and the first signal line is switched ON / OFF by utilizing the warp of at least one of the cantilevers.
該カンチレバーを構成する材料の応力の差異,あるいは、前記カンチレバーの寸法ないし重量の差異により生じることを特徴とする請求項1記載の圧電駆動型MEMSスイッチ。 The difference in warpage between the pair of cantilevers is
2. The piezoelectric drive type MEMS switch according to claim 1, which is caused by a difference in stress of a material constituting the cantilever or a difference in size or weight of the cantilever.
前記カンチレバーへの無電圧負荷状態で前記接点電極と第1の信号線が接触しており、前記カンチレバーへの電圧印加により、初期状態と逆方向にカンチレバーが反って前記接点電極と第1の信号線が離れるノーマリONのスイッチを形成したことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の圧電駆動型MEMSスイッチ。 By forming the contact electrode and the second signal line on a cantilever with a small amount of warping, and forming the first signal line on a cantilever with a large amount of warping,
The contact electrode and the first signal line are in contact with each other in a no-voltage load state on the cantilever, and when the voltage is applied to the cantilever, the cantilever is warped in a direction opposite to the initial state and the contact electrode and the first signal line are in contact with each other. 4. The piezoelectric drive type MEMS switch according to claim 1, wherein a normally-on switch in which a line is separated is formed.
前記カンチレバーへの無電圧負荷状態で前記接点電極と第1の信号線が離れており、前記カンチレバーへの電圧印加により、初期状態と逆方向にカンチレバーが反って前記接点電極と第1の信号線が接触するノーマリOFFのスイッチを形成したことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の圧電駆動型MEMSスイッチ。 By forming the contact electrode and the second signal line on a cantilever having a large amount of warping, and forming the first signal line on a cantilever having a small amount of warping,
The contact electrode and the first signal line are separated from each other in a no-voltage load state on the cantilever, and by applying a voltage to the cantilever, the cantilever is warped in the opposite direction to the initial state and the contact electrode and the first signal line 4. A normally-driven switch according to claim 1, wherein a normally-off switch is formed.
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---|---|---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013118234A (en) * | 2011-12-02 | 2013-06-13 | Taiyo Yuden Co Ltd | Piezoelectric actuator and method of manufacturing the same |
JP2017050177A (en) * | 2015-09-02 | 2017-03-09 | Tdk株式会社 | MEMS switch |
JP2017050178A (en) * | 2015-09-02 | 2017-03-09 | Tdk株式会社 | Mems switch and electronic apparatus |
CN111153378A (en) * | 2019-12-31 | 2020-05-15 | 瑞声科技(南京)有限公司 | MEMS driver and imaging anti-shaking device |
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2009
- 2009-01-30 JP JP2009021022A patent/JP2010177143A/en not_active Withdrawn
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