JP2010232113A - Rf−memsスイッチ、rf−memsスイッチの製造方法、アンテナ切り替え装置、携帯電話機、携帯用情報端末機器、icテスト用機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】カンチレバー部2を取り付ける下部基板3と固定側RF入、出力信号伝送路4、5があるカバー側の上部基板を組み立ててなるスイッチである。下部基板3が備えるカンチレバー部2は圧電アクチュエータを構成し、一端を下部基板3に固定し、コンタクト部6を上面に備えた他端が上下方向に揺動可能である。カンチレバー部2が上方へ曲がるとコンタクト部6も上方へ移動し、上部基板にあるRF入力信号伝送路4と出力信号伝送路5の双方へ当接し、両伝送路4、5を導通させる。またカンチレバー部2の揺動部分の下側には下部基板3が存在せず、空間となる構造とする。
【選択図】図1
Description
図2(A)上部基板の上面図、同(B)は下部基板の上面図、そして同(C)は、同(A)、(B)中の、すなわち上部基板と下部基板を組み立てた状態でのF−F’断面図である。また図3は、同じくD−D’断面図(A)とE−E’断面図(B)、図4は下部基板完成状態での平面図(A)とそのB−B’断面図(B)である。この例では、RF−MEMSスイッチ100は、RF入力信号ラインおよび出力信号ラインを備えた上部基板110と、圧電アクチュエータ122の一端が固定され、他端が揺動可能なように空間131を設けた下部基板120を組み合わせて製作する。圧電アクチュエータ122の揺動可能端先端部には、RF入力信号ライン113aと、RF出力信号ライン113bとを電気的に接続する接続パッド(図1の実施形態でいうコンタクト部)130を備える。接続パッド130は、圧電アクチュエータ122が上方に揺動する、即ち一端が固定され、先端側が湾曲することによって、RF入力信号ライン113aと、RF出力信号ライン113bとを電気的に接続する。
ステップ01:下部基板120aに絶縁層121を成膜し、エッチングによりパターニングする。なお、下部基板120aはSiからなり、絶縁層121はSiO2からなる。
ステップS02:摺動部となる圧電アクチュエータ122としてPt層122aとPZT層122bをパターニングすることにより、メンブレン層を形成する。以上図5(A)に記載。
ステップ04:圧電層124aの積層を行う場合は、上述したステップ03で形成した圧電層124aの上にさらに圧電駆動層を積層する。
ステップ05:すなわち、上部電極125aの上にさらに圧電層124b、上部電極125bをパターニングにより形成する。これを所要積層分だけ行う。以上図5(C)に記載。
ステップ07:圧電アクチュエータ122の摺動側端部に絶縁層127をパターニングにより形成する。絶縁層127はSiO2で形成するが、この絶縁層127は必要が無い場合もある。
ステップ08:圧電アクチュエータ122の外形をエッチングを行って形成する。
ステップ09:積層した圧電駆動層を動作させるため、上部電極125bと上部電極125a、下部電極124b、下部電極123bを電気的に接続させるためのビアホール128をエッチングにより形成する。以上図5(D)に記載。
ステップ10:形成したビアホール128に上部電極125a、125b、下部電極124a、123bを電気的に導通させるための金属材料129を形成する。金属材料129にはAu+Cr合金を用い得る。以上図5(E)に記載。
ステップ11:圧電アクチュエータ122の揺動側端部にRF入力信号ライン113aと、RF出力信号ライン113bを電気的に接続する接続パッド130をパターニングにより形成する。絶縁層127がある場合はその上に接続パッド130を形成する。接続パッド130にもAu+Cr合金を用い得る。
ステップ12:ステップ06で説明した柔構造を採用した場合、犠牲層126をエッチングにより除去して空間131を設ける。
ステップ13:圧電アクチュエータ122の下部に空間131を設ける。空間131は、下部基板120a及び絶縁層121をエッチングして設ける。
ステップ14:下部基板120aの下側にガラス製の下部基板120bを接合することにより下部基板120を完成させる。以上図5(F)に記載。
ステップ01:上部基板110aに、エッチングにより空間111aを設ける。以上図6(A)、(B)に記載。
ステップ02:空間111aのうち、圧電アクチュエータ122の揺動する空間111bをエッチングにより設ける。以上図6(C)に記載。
ステップ03:ビアホール112a、112bをエッチングにより形成する。以上図6(D)に記載。
ステップ04:RF入力信号ライン113a、RF出力信号ライン113bをパターニングにより形成する。以上図6(E)、(F)に記載。なお図6(G)はこの状態での平面図である。
ステップ01:上部基板110aと下部基板120aを接合する。図3(A)記載。
ステップ02:上部基板110aと下部基板120aとの接合後、ビアホール112aに金属材料114aを埋め込み、上部基板110aの表側とRF−入出力信号ライン113a、113bを電気的に接続させ、ビアホール112bに金属材料114bを埋め込み、下部基板の上部電極125bと上部基板110aの表側を電気的に接続させる。金属材料114a、114bは導電性接着剤を用い得る。
ステップ07:上部基板110aの表側にパッド115をパターニングすることにより、金属材料114a、114bと電気的に接続させる。以上図3(B)に記載。
ステップ08:以上のステップにより図3(C)に示す本発明のRF−MEMSスイッチが完成する。
携帯電話機のアンテナ切り替え、携帯用情報端末機器のアンテナ切り替え、ICのテスト用機器等を挙げ得るが、本発明はこれらの装着、機器以外にも、この種のマイクロスイッチを必要とする種々の装置、機器において採用され得る。
2:カンチレバー部
2a:メンブレン層
2b:圧電駆動層
2b1:下部電極層
2b2:圧電層
2b3:上部電極層
3:下部基板
4:固定側RF入力信号伝送路
5:固定側RF出力信号伝送路
6:コンタクト部
7:圧電駆動部
8:駆動用電極
100:RF−MEMSスイッチ
110:上部基板
110a:上部基板
111a、111b:空間
112a、112b:ビアホール
113a:RF入力信号ライン
113b:RF出力信号ライン
114a、114b:金属材料
115:パッド
120、120a、120b:下部基板
121:絶縁層
122:圧電アクチュエータ
122a:Pt層
122b:PZT層
123a、123b:下部電極
124a、124b:圧電層
125a、125b:上部電極
127:絶縁層
128:ビアホール
129:金属材料
130:接続パッド
131:空間
Claims (15)
- 圧電アクチュエータを備える第1の基板と、固定側RF入、出力信号の伝送路を備える第2の基板とからなるRF−MEMSスイッチであって、
上記圧電アクチュエータが、所望の一方向で揺動可能なカンチレバー部と、該カンチレバー部を動作させるための電極部を備え、
上記第2の基板が、RF入力信号伝送路及びRF出力信号伝送路を適宜間隔だけ離して備え、
上記カンチレバー部の揺動端に、該カンチレバー部の揺動時の当接によって上記第2の基板が備える上記RF入力信号伝送路と上記RF出力信号伝送路間を導通させ得るコンタクト部を配してなり、
上記圧電アクチュエータは、支持部かつ一の電極層となるメンブレン層、該メンブレン層上に設けて圧電層とする上記コンタクト部、上記カンチレバー部の駆動部となる圧電駆動層を順に複数積層してなる
ことを特徴とするRF−MEMSスイッチ。 - 請求項1のRF−MEMSスイッチにおいて、上記カンチレバー部の一端を上記第1の基板に固定し、他端を揺動可能とするように、上記第1の基板との間に空間を設けてなることを特徴とするRF−MEMSスイッチ。
- 請求項1または2のRF−MEMSスイッチにおいて、上記カンチレバー部が、上記コンタクト部よりも固定端側に、上記コンタクト部を設けた揺動端側の揺動量を増加させるための凹部または溝部を設けてなることを特徴とするRF−MEMSスイッチ。
- 請求項1ないし3のいずれかのRF−MEMSスイッチにおいて、上記第2の基板は、上記RF入力信号伝送路と、上記RF出力信号伝送路ヘ導通させるビアホールと、上記第1の基板のカンチレバー部の駆動部の電極と接続するビアホールを備えることを特徴とするRF−MEMSスイッチ。
- 請求項1ないし4のいずれかのRF−MEMSスイッチにおいて、上記カンチレバー部を、単一のビームから構成することを特徴とするRF−MEMSスイッチ。
- 請求項1ないし4のいずれかのRF−MEMSスイッチにおいて、上記カンチレバー部を、一対のビームから構成することを特徴とするRF−MEMSスイッチ。
- 請求項1ないし6のいずれかのRF−MEMSスイッチにおいて、上記圧電駆動層と近接させては上記RF入、出力信号伝送路を配置しない構成とすることを特徴とするRF−MEMSスイッチ。
- 請求項1ないし7のいずれかのRF−MEMSスイッチにおいて、上記圧電駆動層の積層構造間に空間を設けて柔構造としてなることを特徴とするRF−MEMSスイッチ。
- 請求項1ないし8のいずれかのRF−MEMSスイッチにおいて、上記メンブレン層と上記圧電駆動層とを同構造としてなることを特徴とするRF−MEMSスイッチ。
- 請求項1ないし9のいずれかのRF−MEMSスイッチを製造する方法であって、上記第2の基板は、上記RF入、出力信号伝送路を成膜する前に、信号伝送路部の基板をエッチングすることにより、上記第1の基板のカンチレバー部にある上記コンタクト部とのギャップを大きく形成することを特徴とするRF−MEMSスイッチの製造方法。
- 請求項1ないし9のいずれかのRF−MEMSスイッチを製造する方法であって、上記RF入、出力信号伝送路を成膜する前に、信号伝送路部分以外の基板の部分をエッチングすることにより、上記カンチレバー部の動作に影響を与えない空間を形成してなることを特徴とするRF−MEMSスイッチの製造方法。
- 請求項1ないし9のいずれかのRF−MEMSスイッチを用いたことを特徴とするアンテナ切り替え装置。
- 請求項12のアンテナ切り替え装置を用いたことを特徴とする携帯電話機。
- 請求項12のアンテナ切り替え装置を用いたことを特徴とする携帯用情報端末機器。
- 請求項12のアンテナ切り替え装置を用いたことを特徴とするICテスト用機器。
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