JP2013114755A - Switch device and method of manufacturing the same - Google Patents

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貴之 高野
Kentaro Nakamura
中村  健太郎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a cantilever from being brought into contact with a ground line while realizing stable contact between a movable terminal and a signal line.SOLUTION: A switch device 1 includes: a base substrate 10; a movable portion 11; a signal line 12; and a pair of ground lines 131, 132. The movable portion 11 includes: first and second cantilevers 111, 112; a movable terminal 113; and first and second piezoelectric drive portions 114, 115. The signal line 12 faces the movable portion 113 at a first distance H1 and includes a fixing terminal 120 contactable with the movable terminal during deformation of the first cantilever due to the first piezoelectric drive portion. The pair of ground lines 131, 132 include line portions 130 facing the movable portion 11 at a second distance H2 larger than the first distance H1, and are arranged so as to sandwich the signal line 12.

Description

本発明は、例えば、マイクロマシン技術(MEMS:Micro Electro Mechanical System)を用いて作製された、高周波信号を通過状態と開放状態(あるいは短絡状態)に切り替えるスイッチ装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a switch device that is manufactured using, for example, a micro electro mechanical system (MEMS) and switches a high-frequency signal between a passing state and an open state (or a short-circuit state), and a manufacturing method thereof.

近年、マイクロマシン技術を用いて作製された高周波信号用のスイッチ装置として、MEMS型RFスイッチが知られている。この種のスイッチ装置は、典型的には、弾性変形可能なカンチレバーと、当該カンチレバーに設けられた可動端子と、当該可動端子に対向する信号線路(固定端子)とを有する。上記スイッチ装置は、カンチレバーの変形により可動端子が信号線路に接触する状態と、可動端子が信号線路から離間する状態とを切り替え可能に構成されている。このようなスイッチ装置においては、より高い周波数での優れた伝送性能が要求されていることから、コプレーナ型線路やマイクロストリップあるいはストリップ線路を配した構造を有する。また可動端子の駆動方式には、静電引力方式、圧電駆動方式等が知られている。   2. Description of the Related Art In recent years, MEMS type RF switches are known as high-frequency signal switching devices manufactured using micromachine technology. This type of switch device typically includes an elastically deformable cantilever, a movable terminal provided on the cantilever, and a signal line (fixed terminal) facing the movable terminal. The switch device is configured to be able to switch between a state in which the movable terminal is in contact with the signal line by deformation of the cantilever and a state in which the movable terminal is separated from the signal line. Such a switch device has a structure in which a coplanar type line, a microstrip, or a strip line is provided because excellent transmission performance at a higher frequency is required. As the driving method for the movable terminal, an electrostatic attraction method, a piezoelectric driving method, and the like are known.

例えば下記特許文献1,2には、静電引力によって可動電極を駆動し信号線路を電気的に開閉するスイッチにおいて、信号線路の両側に固定電極が等距離で配置されたコプレーナ型線路構造が記載されている。また下記特許文献3には、圧電膜の収縮によって可動部を変形させ、上記可動部に形成された可動コンタクト部を固定コンタクト部に接触させるスイッチング素子が記載されている。さらに下記特許文献4には、駆動アームを圧電駆動させることで上記駆動アームを信号線路に接触させるMEMSスイッチにおいて、上記信号線路を挟むように一対のグランド線を配置したコプレーナ型線路構造が記載されている。   For example, the following Patent Documents 1 and 2 describe a coplanar line structure in which fixed electrodes are arranged at equal distances on both sides of a signal line in a switch that drives a movable electrode by electrostatic attraction and electrically opens and closes the signal line. Has been. Patent Document 3 below describes a switching element in which a movable part is deformed by contraction of a piezoelectric film, and a movable contact part formed on the movable part is brought into contact with a fixed contact part. Further, Patent Document 4 below describes a coplanar line structure in which a pair of ground lines are arranged so as to sandwich the signal line in a MEMS switch in which the drive arm is brought into contact with the signal line by piezoelectrically driving the drive arm. ing.

特開2000−113792号公報JP 2000-113792 A 特開2009−277617号公報JP 2009-277617 A 特開2005−293918号公報JP 2005-293918 A 特開2009−266615号公報JP 2009-266615 A

圧電駆動によって可動端子を信号線路に接触させる方式のスイッチ装置においては、可動端子と信号線路との間の安定した接触状態を実現するために圧電材料の駆動電圧は比較的高めに設定される場合が多い。この場合、可動端子の押圧力によって信号線路が押圧方向に変位することがある。コプレーナ型線路構造を有するスイッチ装置においては、可動端子を支持するカンチレバーが信号線路に近接配置された接地線路に接触し、これにより接地線路が変形したり、短絡等の電気的な不具合が生じたり、更に短絡によりカンチレバー上に形成された圧電体や電極が破損し駆動機能が損なわれたりするおそれがあった。   In a switch device in which the movable terminal is brought into contact with the signal line by piezoelectric driving, the driving voltage of the piezoelectric material is set to be relatively high in order to realize a stable contact state between the movable terminal and the signal line. There are many. In this case, the signal line may be displaced in the pressing direction by the pressing force of the movable terminal. In a switch device having a coplanar line structure, the cantilever that supports the movable terminal comes into contact with the ground line that is disposed close to the signal line, which causes the ground line to be deformed or cause an electrical failure such as a short circuit. Further, there is a possibility that the piezoelectric body and the electrode formed on the cantilever are damaged due to a short circuit and the driving function is impaired.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、可動端子と信号線路との安定した接触を実現しつつ、カンチレバーと接地線路の接触を回避することができるコプレーナ型線路構造を有する圧電駆動方式のスイッチ装置及びその製造方法を提供することにある。   In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a piezoelectric drive system having a coplanar type line structure capable of avoiding contact between a cantilever and a ground line while realizing stable contact between a movable terminal and a signal line. The switch device and its manufacturing method are provided.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るスイッチ装置は、ベース基板と、可動部と、信号線路と、接地線路とを具備する。
上記可動部は、第1のカンチレバーと、可動端子と、第1の圧電駆動部とを有する。上記第1のカンチレバーは、弾性変形可能であり、上記ベース基板に固定される第1の端部を有する。上記可動端子は、上記第1のカンチレバーに接続される。上記第1の圧電駆動部は、上記第1のカンチレバーを弾性変形させることで上記可動端子を上記第1の軸方向に直交する第2の軸方向へ移動させることが可能である。
上記信号線路は、上記ベース基板に接続され、上記第2の軸方向に上記可動部と対向し、上記第1の圧電駆動部による上記第1のカンチレバーの変形時に上記可動端子と接触可能な固定端子を有する。
上記接地線路は、上記ベース基板に接続され、上記固定端子よりも上記可動部から離れた位置に配置された線路部を有し、上記信号線路に並行する。
In order to achieve the above object, a switch device according to an embodiment of the present invention includes a base substrate, a movable portion, a signal line, and a ground line.
The movable part includes a first cantilever, a movable terminal, and a first piezoelectric drive part. The first cantilever is elastically deformable and has a first end fixed to the base substrate. The movable terminal is connected to the first cantilever. The first piezoelectric drive unit can move the movable terminal in a second axial direction orthogonal to the first axial direction by elastically deforming the first cantilever.
The signal line is connected to the base substrate, faces the movable part in the second axial direction, and is fixed so as to be in contact with the movable terminal when the first cantilever is deformed by the first piezoelectric driving part. It has a terminal.
The grounding line is connected to the base substrate, has a line part disposed at a position farther from the movable part than the fixed terminal, and is parallel to the signal line.

本発明の一形態に係るスイッチ装置の製造方法は、少なくとも一端がベース基板に固定され、可動端子を含む第1の領域と圧電駆動部を含む第2の領域とを有する可動部を、上記ベース基板の面内に形成することを含む。
上記ベース基板上に、上記第1の領域を被覆し第1の高さを有する第1の犠牲層と、上記第2の領域を被覆し上記第1の高さよりも高い第2の高さを有する第2の犠牲層とが形成される。
上記ベース基板上に、上記第1の犠牲層に積層された信号線路と、上記第2の犠牲層に積層された接地線路とが形成される。
上記ベース基板から上記第1の犠牲層及び上記第2の犠牲層が除去される。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a switch device, comprising: a movable portion having at least one end fixed to a base substrate and having a first region including a movable terminal and a second region including a piezoelectric drive unit; Forming in the plane of the substrate.
A first sacrificial layer covering the first region and having a first height on the base substrate, and a second height higher than the first height and covering the second region. Having a second sacrificial layer.
A signal line laminated on the first sacrificial layer and a ground line laminated on the second sacrificial layer are formed on the base substrate.
The first sacrificial layer and the second sacrificial layer are removed from the base substrate.

本発明の第1の実施形態に係るスイッチ装置の概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the switch apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1における[A1]−[A1]線方向の断面図である。It is sectional drawing of the [A1]-[A1] line direction in FIG. 図1における[A2]−[A2]線方向の断面図である。It is sectional drawing of the [A2]-[A2] line direction in FIG. 図1における[A3]−[A3]線方向の断面図である。It is sectional drawing of the [A3]-[A3] line direction in FIG. 図1に示すスイッチ装置の作用を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the effect | action of the switch apparatus shown in FIG. 比較例に係るスイッチ装置の概略構成を示す断面図であり、(A)はスイッチオフ状態を示し、(B)はスイッチオン状態を示す。It is sectional drawing which shows schematic structure of the switch apparatus which concerns on a comparative example, (A) shows a switch-off state, (B) shows a switch-on state. 本発明の第2の実施形態に係るスイッチ装置の概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the switch apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図7における[B1]−[B1]線方向の断面図である。It is sectional drawing of the [B1]-[B1] line direction in FIG. 図7における[B2]−[B2]線方向の断面図である。It is sectional drawing of the [B2]-[B2] line direction in FIG. 図7における[B3]−[B3]線方向の断面図である。It is sectional drawing of the [B3]-[B3] line direction in FIG. 図7〜図10に示すスイッチ装置の製造方法を説明するベース基板の断面図である。It is sectional drawing of the base substrate explaining the manufacturing method of the switch apparatus shown in FIGS. 図11に示すベース基板の要部の断面図であり、(A)はベース基板の第1の領域を示す[B4]−[B4]線方向の断面図、(B)はベース基板の第2の領域を示す[B5]−[B5]線方向の断面図である。FIG. 12A is a cross-sectional view of a main part of the base substrate shown in FIG. 11, FIG. 11A is a cross-sectional view in the [B4]-[B4] line direction showing a first region of the base substrate, and FIG. It is sectional drawing of the [B5]-[B5] line direction which shows the area | region of. 図7〜図10に示すスイッチ装置の製造方法を説明する図であり、(A)は上記第1の領域の断面図、(B)は上記第2の領域の断面図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the switch apparatus shown in FIGS. 7-10, (A) is sectional drawing of the said 1st area | region, (B) is sectional drawing of the said 2nd area | region. 図7〜図10に示すスイッチ装置の製造方法を説明する図であり、(A)は上記第1の領域の断面図、(B)は上記第2の領域の断面図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the switch apparatus shown in FIGS. 7-10, (A) is sectional drawing of the said 1st area | region, (B) is sectional drawing of the said 2nd area | region. 図7〜図10に示すスイッチ装置の製造方法を説明する図であり、(A)は上記第1の領域の断面図、(B)は上記第2の領域の断面図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the switch apparatus shown in FIGS. 7-10, (A) is sectional drawing of the said 1st area | region, (B) is sectional drawing of the said 2nd area | region. 図7〜図10に示すスイッチ装置の製造方法を説明する図であり、(A)は上記第1の領域の断面図、(B)は上記第2の領域の断面図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the switch apparatus shown in FIGS. 7-10, (A) is sectional drawing of the said 1st area | region, (B) is sectional drawing of the said 2nd area | region. 図7〜図10に示すスイッチ装置の製造方法を説明する図であり、(A)は上記第1の領域の断面図、(B)は上記第2の領域の断面図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the switch apparatus shown in FIGS. 7-10, (A) is sectional drawing of the said 1st area | region, (B) is sectional drawing of the said 2nd area | region. 本発明の第3の実施形態に係るスイッチ装置の概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the switch apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図18における[C1]−[C1]線方向の断面図である。It is sectional drawing of the [C1]-[C1] line direction in FIG. 本発明の第4の実施形態に係るスイッチ装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the switch apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係るスイッチ装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the switch apparatus which concerns on the 5th Embodiment of this invention.

本発明の一実施形態に係るスイッチ装置は、ベース基板と、可動部と、信号線路と、接地線路とを具備する。
上記可動部は、第1のカンチレバーと、可動端子と、第1の圧電駆動部とを有する。上記第1のカンチレバーは、弾性変形可能であり、上記ベース基板に固定される第1の端部を有する。上記可動端子は、上記第1のカンチレバーに接続される。上記第1の圧電駆動部は、上記第1のカンチレバーを弾性変形させることで上記可動端子を上記第1の軸方向に直交する第2の軸方向へ移動させることが可能である。
上記信号線路は、上記ベース基板に接続され、上記第2の軸方向に上記可動部と対向し、上記第1の圧電駆動部による上記第1のカンチレバーの変形時に上記可動端子と接触可能な固定端子を有する。
上記接地線路は、上記ベース基板に接続され、上記固定端子よりも上記可動部から離れた位置に配置された線路部を有し、上記信号線路に並行する。
A switch device according to an embodiment of the present invention includes a base substrate, a movable part, a signal line, and a ground line.
The movable part includes a first cantilever, a movable terminal, and a first piezoelectric drive part. The first cantilever is elastically deformable and has a first end fixed to the base substrate. The movable terminal is connected to the first cantilever. The first piezoelectric drive unit can move the movable terminal in a second axial direction orthogonal to the first axial direction by elastically deforming the first cantilever.
The signal line is connected to the base substrate, faces the movable part in the second axial direction, and is fixed so as to be in contact with the movable terminal when the first cantilever is deformed by the first piezoelectric driving part. It has a terminal.
The grounding line is connected to the base substrate, has a line part disposed at a position farther from the movable part than the fixed terminal, and is parallel to the signal line.

上記スイッチ装置において、線路部は、信号線路の固定端子よりも可動部から離れた位置に配置されている。このため、第1の圧電駆動部により第1のカンチレバーを変形させた際、可動部を接地線路に接触させることなく、可動端子を固定端子に対して安定に接触させることができる。   In the switch device, the line portion is arranged at a position farther from the movable portion than the fixed terminal of the signal line. For this reason, when the first cantilever is deformed by the first piezoelectric drive unit, the movable terminal can be stably brought into contact with the fixed terminal without bringing the movable unit into contact with the ground line.

また、可動部からの接地線路及び信号線路各々の高さに差を設けることにより、当該高さの差に相当する距離の固定端子の変位を許容できることになる。したがって比較的高い駆動電圧で第1の圧電駆動部が駆動される場合でも、可動端子に押圧される固定端子の変位量が上記高さの差で吸収されるため、可動部と接地線路との接触が阻止される。これにより、固定端子に対する可動端子の安定した接触を実現しつつ、可動部との接触による接地線路の変形や短絡等の不具合を回避することができる。   Further, by providing a difference in the height of each of the ground line and the signal line from the movable part, it is possible to allow displacement of the fixed terminal at a distance corresponding to the difference in height. Therefore, even when the first piezoelectric drive unit is driven with a relatively high drive voltage, the displacement of the fixed terminal pressed against the movable terminal is absorbed by the difference in height, so the movable unit and the ground line Contact is prevented. Thereby, while realizing stable contact of the movable terminal with respect to the fixed terminal, it is possible to avoid problems such as deformation of the ground line and short circuit due to contact with the movable part.

接地線路は、信号線路の片側のいずれか一方のみに配置されてもよいし(GS又はSG構造)、信号線路の両側に配置さてもよい(GSG構造)。また、ベース基板の反側側の面にグランド面を有するグランデッドコプレーナ構造であってもよい。   The ground line may be disposed only on one side of the signal line (GS or SG structure), or may be disposed on both sides of the signal line (GSG structure). Moreover, the grounded coplanar structure which has a ground surface in the surface on the opposite side of a base substrate may be sufficient.

接地線路及び信号線路は、典型的には、可動部の上方を横切るように形成される。上記スイッチ装置において信号線路は、典型的には接地線路と同一の平面上で平行に形成されるが、可動端子の直上位置においては両接地線路よりも低い位置に形成される。これにより、可動部と信号線路及び接地線路との間に、上記第2の軸方向に沿った高さの差が設けられる。   The ground line and the signal line are typically formed to cross over the movable part. In the switch device, the signal line is typically formed in parallel on the same plane as the ground line, but is formed at a position lower than both ground lines at a position directly above the movable terminal. Thereby, a difference in height along the second axial direction is provided between the movable portion, the signal line, and the ground line.

第1の圧電駆動部は、第1のカンチレバーを上記第2の軸方向に弾性変形させることができれば、可動部のいずれの位置に設けられてもよい。典型的には、第1の圧電駆動部は、第1のカンチレバーの表面に形成される。第1の圧電駆動部は、接地線路に対向する第1のカンチレバーの表面に形成されてもよい。このような構成においても、第1の圧電駆動部を接地線路に接触させることなく、可動端子を固定端子に安定に接触させることができる。
一実施形態として、上記ベース基板は、第1の表面を有する。上記可動部は、上記第1の表面と同一の平面で形成され、上記第1の圧電駆動部及び上記可動端子が形成される第2の表面を有する。
これにより、半導体プロセス技術を用いて微小なスイッチ装置を精度よく製造することが可能となる。
The first piezoelectric drive unit may be provided at any position of the movable unit as long as the first cantilever can be elastically deformed in the second axial direction. Typically, the first piezoelectric drive is formed on the surface of the first cantilever. The first piezoelectric drive unit may be formed on the surface of the first cantilever facing the ground line. Even in such a configuration, the movable terminal can be stably brought into contact with the fixed terminal without bringing the first piezoelectric driving unit into contact with the ground line.
In one embodiment, the base substrate has a first surface. The movable portion is formed in the same plane as the first surface, and has a second surface on which the first piezoelectric drive portion and the movable terminal are formed.
As a result, it is possible to manufacture a minute switch device with high accuracy using semiconductor process technology.

この場合、上記信号線路及び上記接地線路は、上記第1の表面に相互に平行に形成される。上記線路部は、上記第1の圧電駆動部からの高さが第1の高さである第1のアーチ形状に形成され、上記固定端子は、上記可動端子からの高さが前記第1の高さよりも低い第2の高さである第2のアーチ形状に形成される。
これにより、コプレーナ型線路構造の採用による高周波信号の伝送特性を損なうことなく、接地線路と可動部との接触を回避することができる。
In this case, the signal line and the ground line are formed on the first surface in parallel to each other. The line portion is formed in a first arch shape having a first height from the first piezoelectric driving portion, and the fixed terminal has a height from the movable terminal that is the first height. A second arch shape having a second height lower than the height is formed.
Thereby, the contact between the ground line and the movable part can be avoided without impairing the transmission characteristics of the high-frequency signal due to the adoption of the coplanar line structure.

上記固定端子は、上記第1の軸方向と上記第2の軸方向とに各々交差する第3の軸方向に対向して配置され、上記可動端子と接触可能な一対の端子部を有してもよい。
これにより、通過/開放の切換モードを有するスイッチ装置を構成することができる。
The fixed terminal has a pair of terminal portions that are arranged to face each other in a third axial direction that intersects the first axial direction and the second axial direction, and can contact the movable terminal. Also good.
As a result, a switch device having a pass / open switching mode can be configured.

この場合、上記固定端子は、上記一対の端子部を上記可動端子側に向けて屈曲させる一対の屈曲部を有してもよい。
これにより、固定端子の変形に対する強度が高まり、可動端子からの押圧による信号線路の変位を抑制することができる。
In this case, the fixed terminal may have a pair of bent portions that bend the pair of terminal portions toward the movable terminal.
Thereby, the intensity | strength with respect to a deformation | transformation of a fixed terminal increases, and the displacement of a signal track | line by the press from a movable terminal can be suppressed.

上記可動部は、第2のカンチレバーと、支持体と、第2の圧電駆動部とをさらに有してもよい。
上記第2のカンチレバーは、弾性変形可能であり、上記ベース基板に固定される第2の端部を有し、上記第1の軸方向に沿って延びる。
上記支持体は、上記第1のカンチレバーに接続される弾性変形可能な第1の連結部と、上記第2のカンチレバーに接続される弾性変形可能な第2の連結部と、上記可動端子を支持する支持部とを有する。
上記第2の圧電駆動部は、上記第1の圧電駆動部と同期して上記支持体を上記第2の軸方向に移動させることが可能である。
The movable part may further include a second cantilever, a support, and a second piezoelectric drive part.
The second cantilever is elastically deformable, has a second end fixed to the base substrate, and extends along the first axial direction.
The support supports a first elastically deformable connecting portion connected to the first cantilever, an elastically deformable second connecting portion connected to the second cantilever, and the movable terminal. And a supporting portion.
The second piezoelectric drive unit can move the support in the second axial direction in synchronization with the first piezoelectric drive unit.

これにより、可動端子を第2の軸方向に沿って直線的に移動させることができるので、可動端子を信号線路に対してより安定に接触させることができる。   Thereby, since the movable terminal can be moved linearly along the second axial direction, the movable terminal can be brought into more stable contact with the signal line.

上記支持体は、上記支持部と上記可動端子との間に配置された中間層をさらに有してもよい。
上記構成によれば、中間層の厚みによって可動端子からの固定端子の高さを任意に調整することが可能となる。
The support may further include an intermediate layer disposed between the support and the movable terminal.
According to the above configuration, it is possible to arbitrarily adjust the height of the fixed terminal from the movable terminal depending on the thickness of the intermediate layer.

本発明の一実施形態に係るスイッチ装置の製造方法は、少なくとも一端がベース基板に固定され、可動端子を含む第1の領域と圧電駆動部を含む第2の領域とを有する可動部を、上記ベース基板の面内に形成することを含む。
上記ベース基板上に、上記第1の領域を被覆し第1の高さを有する第1の犠牲層と、上記第2の領域を被覆し上記第1の高さよりも高い第2の高さを有する第2の犠牲層とが形成される。
上記ベース基板上に、上記第1の犠牲層に積層された信号線路と、上記第2の犠牲層に積層された接地線路とが形成される。
上記ベース基板から上記第1の犠牲層及び上記第2の犠牲層が除去される。
In a method for manufacturing a switch device according to an embodiment of the present invention, the movable unit including at least one end fixed to the base substrate and having a first region including a movable terminal and a second region including a piezoelectric drive unit is Forming in the plane of the base substrate.
A first sacrificial layer covering the first region and having a first height on the base substrate, and a second height higher than the first height and covering the second region. Having a second sacrificial layer.
A signal line laminated on the first sacrificial layer and a ground line laminated on the second sacrificial layer are formed on the base substrate.
The first sacrificial layer and the second sacrificial layer are removed from the base substrate.

上記製造方法によれば、可動部の上に形成される第1の犠牲層及び第2の犠牲層の高さを相互に異ならせることで、可動部からの信号線路及び接地線路の各々の高さに所定の差を設けるようにしている。これにより、信号線路に対する可動端子の安定した接触を実現しつつ、可動部との接触による接地線路の変形や短絡等の不具合を回避可能なスイッチ装置を製造することができる。   According to the manufacturing method described above, the heights of the first sacrificial layer and the second sacrificial layer formed on the movable part are made different from each other, so that the height of each of the signal line and the ground line from the movable part is increased. A predetermined difference is provided. As a result, it is possible to manufacture a switch device capable of avoiding problems such as deformation of the ground line and short circuit due to contact with the movable part while realizing stable contact of the movable terminal with the signal line.

上記第1の犠牲層及び上記第2の犠牲層を形成する工程は、上記ベース基板上に、第1のレジストパターンを形成する工程と、第2のレジストパターンを形成する工程とを含んでもよい。上記第1のレジストパターンは、上記第1の領域を開口させ、上記第2の領域を被覆する。上記第2のレジストパターンは、上記第1のレジストパターンの上から上記第1の領域及び第2の領域をそれぞれ被覆する。
これにより、第1の犠牲層と第2の犠牲層との間に所望の高さの差を容易に設けることができる。
The step of forming the first sacrificial layer and the second sacrificial layer may include a step of forming a first resist pattern and a step of forming a second resist pattern on the base substrate. . The first resist pattern opens the first region and covers the second region. The second resist pattern covers the first region and the second region from above the first resist pattern.
Thereby, a desired height difference can be easily provided between the first sacrificial layer and the second sacrificial layer.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態では、スイッチ装置として、例えば携帯電話等の無線通信機器に搭載され、高周波信号を通過状態と開放状態とに切り替えるRF−MEMSスイッチを例に挙げて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, an example of an RF-MEMS switch that is mounted on a wireless communication device such as a mobile phone and switches a high-frequency signal between a passing state and an open state will be described as an example.

なお以下の実施形態では各部の構成に具体的な数値を挙げて説明するが、当該数値はあくまでも一例であり、これらに限定されることはない。また理解及び説明を容易にするため、図示する各部の大きさや厚みの比率は、実際とは異なる比率で描かれている。   In the following embodiments, specific numerical values are given for the configuration of each unit, but the numerical values are merely examples, and the present invention is not limited to these. In order to facilitate understanding and explanation, the ratios of the sizes and thicknesses of the respective parts shown in the drawings are drawn at ratios different from actual ones.

<第1の実施形態>
[スイッチ装置の構成]
図1〜図5は、本発明の第1の実施形態に係るスイッチ装置の概略構成を示している。図1は当該スイッチ装置の平面図、図2は図1における[A1]−[A1]線方向の断面図、図3は図1における[A2]−[A2]線方向の断面図、図4は図1における[A3]−[A3]線方向の断面図である。図5は、スイッチ装置の一動作例を示す断面図である。各図において、X軸及びY軸方向は相互に直交する水平方向を示し、Z軸方向はX軸及びY軸に直交する高さ方向を示している。
<First Embodiment>
[Configuration of switch device]
1 to 5 show a schematic configuration of a switch device according to the first embodiment of the present invention. 1 is a plan view of the switch device, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line [A1]-[A1] in FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line [A2]-[A2] in FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line [A3]-[A3] in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an operation example of the switch device. In each figure, the X-axis and Y-axis directions indicate horizontal directions orthogonal to each other, and the Z-axis direction indicates a height direction orthogonal to the X-axis and Y-axis.

本実施形態のスイッチ装置1は、ベース基板10と、可動部11と、信号線路12と、一対の接地線路131,132とを有する。信号線路12及び信号線路12に並行する一対の接地線路131,132は、コプレーナ型線路CPWを構成する。   The switch device 1 according to the present embodiment includes a base substrate 10, a movable portion 11, a signal line 12, and a pair of ground lines 131 and 132. The signal line 12 and the pair of ground lines 131 and 132 parallel to the signal line 12 constitute a coplanar line CPW.

可動部11は、第1のカンチレバー111と、第2のカンチレバー112と、可動端子113と、第1の圧電駆動部114と、第2の圧電駆動部115とを有する。スイッチ装置1は、後述するように、可動端子113が信号線路12から離間した状態(図2)と、可動端子113が信号線路12と接触する状態(図5)とを切り替えるスイッチング機能を有する。   The movable part 11 includes a first cantilever 111, a second cantilever 112, a movable terminal 113, a first piezoelectric drive part 114, and a second piezoelectric drive part 115. As will be described later, the switch device 1 has a switching function for switching between a state in which the movable terminal 113 is separated from the signal line 12 (FIG. 2) and a state in which the movable terminal 113 is in contact with the signal line 12 (FIG. 5).

ベース基板10は、X軸及びY軸の平行な表面101と裏面102とを有する単結晶シリコン基板で構成される。ベース基板10の表面101は、例えば熱酸化膜(シリコン酸化膜)からなる絶縁膜103で被覆されている。ベース基板10の表面101にはさらに、可動部11を収容する開口部104が形成されている。   The base substrate 10 is formed of a single crystal silicon substrate having a front surface 101 and a back surface 102 parallel to the X axis and the Y axis. The surface 101 of the base substrate 10 is covered with an insulating film 103 made of, for example, a thermal oxide film (silicon oxide film). An opening 104 that accommodates the movable portion 11 is further formed on the surface 101 of the base substrate 10.

第1のカンチレバー111及び第2のカンチレバー112は、それぞれX軸方向に延びる弾性変形可能な材料で構成され、本実施形態では単結晶シリコンで構成される。第1及び第2のカンチレバー111,112は、それぞれ同一の長さ(X軸方向)、幅(Y軸方向)及び厚み(Z軸方向)を有し、開口部104内の同一平面上にX軸方向にそれぞれ対向するように設けられる。カンチレバー111,112各々の一端111a,112a(第1の端部、第2の端部)は、開口部104の周縁に固定され、他端111b,112bは、X軸方向に相互に対向している。   The first cantilever 111 and the second cantilever 112 are each made of an elastically deformable material extending in the X-axis direction, and are made of single crystal silicon in this embodiment. The first and second cantilevers 111 and 112 have the same length (X-axis direction), width (Y-axis direction) and thickness (Z-axis direction), respectively, and X on the same plane in the opening 104. They are provided so as to face each other in the axial direction. One end 111a, 112a (first end, second end) of each of the cantilevers 111, 112 is fixed to the periphery of the opening 104, and the other ends 111b, 112b face each other in the X-axis direction. Yes.

第1及び第2のカンチレバー111,112の長さ、幅及び厚みは特に限定されず、例えば、長さ50〜750μm、幅20〜400μm、厚み0.5〜20μmであり、本実施形態では、長さ550μm、幅200μm、厚み5μmである。   The length, width, and thickness of the first and second cantilevers 111, 112 are not particularly limited, and are, for example, a length of 50 to 750 μm, a width of 20 to 400 μm, and a thickness of 0.5 to 20 μm. The length is 550 μm, the width is 200 μm, and the thickness is 5 μm.

第1のカンチレバー111と第2のカンチレバー112との間には、可動端子113を支持する支持体117が設けられている。支持体117は、第1のカンチレバー111と第2のカンチレバー112と同一の平面上に形成されており、第1の連結部117aと、第2の連結部117bと、支持部117cとを有する。第1の連結部117a、第2の連結部117b及び支持部117cは、第1及び第2のカンチレバー111,112と同一の平面内において同一の厚みで形成されている。   A support 117 that supports the movable terminal 113 is provided between the first cantilever 111 and the second cantilever 112. The support body 117 is formed on the same plane as the first cantilever 111 and the second cantilever 112, and includes a first connection part 117a, a second connection part 117b, and a support part 117c. The first connecting portion 117a, the second connecting portion 117b, and the support portion 117c are formed with the same thickness in the same plane as the first and second cantilevers 111 and 112.

第1の連結部117aは第1のカンチレバー111の他端111bに接続され、弾性変形可能なヒンジ構造を有する。第2の連結部117bは第2のカンチレバー112の他端112bに接続され、弾性変形可能なヒンジ構造を有する。支持部117cは第1及び第2の連結部117a,117bを介して第1及び第2のカンチレバー111,112にそれぞれ連結され、絶縁膜103を介して可動端子113を支持する支持面を形成する。第1及び第2の連結部117a,117bは、第1及び第2のカンチレバー111,112に対する支持部117cの変形を許容できる適宜の形状に形成され、その形態は特に限定されない。   The first connecting portion 117a is connected to the other end 111b of the first cantilever 111 and has a hinge structure that can be elastically deformed. The second connecting portion 117b is connected to the other end 112b of the second cantilever 112 and has a hinge structure that can be elastically deformed. The support portion 117c is connected to the first and second cantilevers 111 and 112 via the first and second connection portions 117a and 117b, respectively, and forms a support surface that supports the movable terminal 113 via the insulating film 103. . The first and second connecting portions 117a and 117b are formed in an appropriate shape that can allow deformation of the support portion 117c with respect to the first and second cantilevers 111 and 112, and the form thereof is not particularly limited.

可動端子113は、導電材料で構成され、典型的には金属材料で構成されるが、導電性酸化物等の非金属材料であってもよい。本実施形態では、Ti(チタン)とAu(金)の積層膜で可動端子113が構成される。可動端子113は、絶縁膜103を介して支持部117cの上に形成され、その厚みは特に限定されず、例えば0.2μmである。   The movable terminal 113 is made of a conductive material and is typically made of a metal material, but may be a non-metal material such as a conductive oxide. In the present embodiment, the movable terminal 113 is composed of a laminated film of Ti (titanium) and Au (gold). The movable terminal 113 is formed on the support portion 117c via the insulating film 103, and the thickness thereof is not particularly limited, and is 0.2 μm, for example.

ベース基板10は、単一層のシリコン基板で構成されてもよいが、本実施形態では、第1のシリコン基板10Aと第2のシリコン基板10Bとの積層構造を有するSOI(Silicon On Insulator)基板で構成される。   The base substrate 10 may be composed of a single layer silicon substrate. In this embodiment, the base substrate 10 is an SOI (Silicon On Insulator) substrate having a stacked structure of the first silicon substrate 10A and the second silicon substrate 10B. Composed.

第1のシリコン基板10Aは、第1及び第2のカンチレバー111,112と同一の厚みで形成される。第1のシリコン基板10Aの厚みは特に限定されず、例えば5μmである。第2のシリコン基板10Bは、ベース基板10の厚みの主要部をなし、ハンドリング性を確保できるのに十分な厚みで形成される。第2のシリコン基板10Bの厚みは特に限定されず、例えば500μmである。第1のシリコン基板10Aと第2のシリコン基板10Bとは接合層10Cを介して相互に接合される。接合層10Cは、例えばシリコン酸化膜で構成される。   The first silicon substrate 10 </ b> A is formed with the same thickness as the first and second cantilevers 111 and 112. The thickness of the first silicon substrate 10A is not particularly limited, and is 5 μm, for example. The second silicon substrate 10B is a main part of the thickness of the base substrate 10 and is formed with a thickness sufficient to ensure handling properties. The thickness of the second silicon substrate 10B is not particularly limited and is, for example, 500 μm. The first silicon substrate 10A and the second silicon substrate 10B are bonded to each other through the bonding layer 10C. The bonding layer 10C is made of, for example, a silicon oxide film.

第1のカンチレバー111、第2のカンチレバー112及び支持体117は、第1のシリコン基板10Aを形状加工することで形成される。本実施形態では後述するように、第1のシリコン基板10Aの表面に形成されたレジストパターンをマスクとするドライエッチング、又は、SiNやSiO2等で形成されたパターンマスクを用いたウェットエッチングを施すことによって、第1のシリコン基板10Aの面内に第1のカンチレバー111、第2のカンチレバー112及び支持体117がそれぞれ形成される。したがって、第1のカンチレバー111、第2のカンチレバー112及び支持体117の各々の表面は、ベース基板10の表面101と同一の平面で形成される。 The first cantilever 111, the second cantilever 112, and the support body 117 are formed by processing the shape of the first silicon substrate 10A. In this embodiment, as will be described later, dry etching using a resist pattern formed on the surface of the first silicon substrate 10A as a mask or wet etching using a pattern mask formed of SiN, SiO 2 or the like is performed. As a result, the first cantilever 111, the second cantilever 112, and the support body 117 are formed in the plane of the first silicon substrate 10A. Accordingly, the surfaces of the first cantilever 111, the second cantilever 112, and the support body 117 are formed in the same plane as the surface 101 of the base substrate 10.

開口部104は、上述のエッチング加工によって形成された、第1のシリコン基板10Aを貫通するスリット104a(図1)と、第2のシリコン基板10Bに形成された凹部104b(図2)によって構成される。凹部104bは、第2のシリコン基板10Bに対してドライエッチング又はウェットエッチングを施すことによって形成される。凹部104bは、可動部11をベース基板10の裏面102側に露出させるのに十分な大きさに形成される。これにより、可動部11の開口部104内におけるZ軸方向への変形が許容される。   The opening 104 is constituted by a slit 104a (FIG. 1) penetrating the first silicon substrate 10A and a recess 104b (FIG. 2) formed in the second silicon substrate 10B, which are formed by the etching process described above. The The recess 104b is formed by performing dry etching or wet etching on the second silicon substrate 10B. The concave portion 104b is formed to have a size sufficient to expose the movable portion 11 to the back surface 102 side of the base substrate 10. Thereby, the deformation | transformation to the Z-axis direction in the opening part 104 of the movable part 11 is accept | permitted.

第1の圧電駆動部114及び第2の圧電駆動部115は、絶縁膜103を介してベース基板10の表面101に形成される。第1及び第2の圧電駆動部114,115はそれぞれ同一の構成を有しており、図2に示すように下部電極層L1、上部電極層L2、及び、下部電極層L1と上部電極層L2との間に形成された圧電層L3の積層膜で構成される。   The first piezoelectric driving unit 114 and the second piezoelectric driving unit 115 are formed on the surface 101 of the base substrate 10 with the insulating film 103 interposed therebetween. The first and second piezoelectric driving units 114 and 115 have the same configuration, and as shown in FIG. 2, the lower electrode layer L1, the upper electrode layer L2, and the lower electrode layer L1 and the upper electrode layer L2 And a laminated film of piezoelectric layers L3 formed between the two.

下部電極層L1及び上部電極層L2の構成材料は特に限定されず、金属材料でもよいし導電性酸化物材料でもよい。本実施形態において下部電極層L1及び上部電極層L2は、TiとPt(白金)とLNO(ニッケル酸ランタン)の積層膜で構成される。厚みは特に限定されず、例えば0.2μmである。圧電層L3は、本実施形態では厚み約1.5μmのPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)で構成されるが、AlN等の他の圧電材料で構成されてもよい。圧電層L3の厚みは特に限定されず、材料や目的とする圧電性能等に応じて適宜設定可能である。   The constituent materials of the lower electrode layer L1 and the upper electrode layer L2 are not particularly limited, and may be a metal material or a conductive oxide material. In the present embodiment, the lower electrode layer L1 and the upper electrode layer L2 are composed of a laminated film of Ti, Pt (platinum), and LNO (lanthanum nickelate). The thickness is not particularly limited, and is 0.2 μm, for example. In this embodiment, the piezoelectric layer L3 is made of PZT (lead zirconate titanate) having a thickness of about 1.5 μm, but may be made of other piezoelectric materials such as AlN. The thickness of the piezoelectric layer L3 is not particularly limited, and can be set as appropriate according to the material, the target piezoelectric performance, and the like.

第1及び第2の圧電駆動部114,115は、X軸方向に長手方向を有する略矩形状に形成され、第1のカンチレバー111及び第2のカンチレバー112の表面(絶縁膜103表面)にそれぞれ形成される。第1及び第2の圧電駆動部114,115は、下部電極層L1と上部電極層L2との間に所定の電圧を印加し、圧電層L3を収縮させることで、第1及び第2のカンチレバー111,112をZ軸方向に変形させる。このように第1及び第2の圧電駆動部114,115は、可動端子113が信号線路12に接触する第1の状態(本例ではスイッチオン状態)と、可動端子113が信号線路12から離間する第2の状態(本例ではスイッチオフ状態)とを切り替えることが可能に構成される。   The first and second piezoelectric drive units 114 and 115 are formed in a substantially rectangular shape having a longitudinal direction in the X-axis direction, and are respectively formed on the surfaces of the first cantilever 111 and the second cantilever 112 (the surface of the insulating film 103). It is formed. The first and second piezoelectric drive units 114 and 115 apply a predetermined voltage between the lower electrode layer L1 and the upper electrode layer L2 to contract the piezoelectric layer L3, thereby causing the first and second cantilevers to contract. 111 and 112 are deformed in the Z-axis direction. As described above, the first and second piezoelectric drive units 114 and 115 are in the first state in which the movable terminal 113 is in contact with the signal line 12 (in the switch-on state in this example), and the movable terminal 113 is separated from the signal line 12. The second state (switch-off state in this example) is configured to be switched.

第1及び第2の圧電駆動部114,115は、それぞれ同期して駆動される。例えば第2の圧電駆動部115は、第1の圧電駆動部114と同期して支持体117(可動端子113)をZ軸方向に移動させるように構成される。典型的には、スイッチオン状態のときは第1及び第2の圧電駆動部114,115へ同時に駆動電圧が入力され、スイッチオフ状態のときは第1及び第2の圧電駆動部114,115への駆動電圧の入力が同時に解除される。   The first and second piezoelectric driving units 114 and 115 are driven in synchronization with each other. For example, the second piezoelectric drive unit 115 is configured to move the support 117 (movable terminal 113) in the Z-axis direction in synchronization with the first piezoelectric drive unit 114. Typically, a drive voltage is simultaneously input to the first and second piezoelectric drive units 114 and 115 when the switch is on, and to the first and second piezoelectric drive units 114 and 115 when the switch is off. The drive voltage input is simultaneously released.

なお、第1及び第2の圧電駆動部114,115は、第1及び第2のカンチレバー111,112の裏面側にそれぞれ形成されてもよい。この場合、圧電層が伸長するように各電極層に電圧を印加することで、各々のカンチレバー111,112を変形させることができる。   The first and second piezoelectric drive units 114 and 115 may be formed on the back surfaces of the first and second cantilevers 111 and 112, respectively. In this case, each cantilever 111, 112 can be deformed by applying a voltage to each electrode layer so that the piezoelectric layer expands.

下部電極層L1及び上部電極層L2は、図示しない駆動回路に接続される端子層T1,T2をそれぞれ有する。上記駆動回路は、典型的には、直流回路で構成されるが、パルス発振回路で構成されてもよい。下部電極層L1及び上部電極層L2のうち一方は、基準電位に接続され、他方に正電圧源あるいは負電圧源に接続される。基準電位は接地電位でもよいし、所定のバイアス電位であってもよい。   The lower electrode layer L1 and the upper electrode layer L2 respectively have terminal layers T1 and T2 connected to a drive circuit (not shown). The drive circuit is typically composed of a DC circuit, but may be composed of a pulse oscillation circuit. One of the lower electrode layer L1 and the upper electrode layer L2 is connected to a reference potential, and the other is connected to a positive voltage source or a negative voltage source. The reference potential may be a ground potential or a predetermined bias potential.

スイッチ装置1の可動部11は、以上のように構成される。次に、可動部11の直上に構成されるコプレーナ型線路CPWについて説明する。   The movable part 11 of the switch device 1 is configured as described above. Next, the coplanar type line CPW configured immediately above the movable portion 11 will be described.

信号線路12及び接地線路131,132は、絶縁膜103を介してベース基板10の表面101にそれぞれ形成される。信号線路12は、ベース基板10に形成された図示しない信号端子に電気的に接続され、接地線路131,132は、ベース基板10に形成された図示しない接地端子に電気的に接続される。信号線路12は、所定の無線通信帯域の高周波信号を伝送する線路として構成される。信号線路12及び接地線路131,132はそれぞれY軸方向に沿って平行に形成されている。接地線路131,132は信号線路12を挟むようにして、信号線路12に関して対称な位置にそれぞれ配置される。これにより、GSG(Ground-Signal-Ground)配線構造を有するコプレーナ線路型線路CPWが形成される。   The signal line 12 and the ground lines 131 and 132 are formed on the surface 101 of the base substrate 10 via the insulating film 103, respectively. The signal line 12 is electrically connected to a signal terminal (not shown) formed on the base substrate 10, and the ground lines 131 and 132 are electrically connected to a ground terminal (not shown) formed on the base substrate 10. The signal line 12 is configured as a line that transmits a high-frequency signal in a predetermined wireless communication band. The signal line 12 and the ground lines 131 and 132 are each formed in parallel along the Y-axis direction. The ground lines 131 and 132 are respectively arranged at symmetrical positions with respect to the signal line 12 so as to sandwich the signal line 12. Thereby, a coplanar line type line CPW having a GSG (Ground-Signal-Ground) wiring structure is formed.

信号線路12は一定の線幅で形成され、その大きさは特に限定されず、例えば20〜500μmであり、本実施形態では180μmである。信号線路12は、ベース基板10の開口部104をY軸方向に跨ぐ固定端子120を有する。固定端子120は、可動部11(可動端子113)の直上にアーチ形状に形成され、可動端子113とZ軸方向に対向する。固定端子120の中央位置には、Y軸方向にそれぞれ対向する一対の端子部121,122が形成される。   The signal line 12 is formed with a constant line width, and the size thereof is not particularly limited, and is, for example, 20 to 500 μm, and in this embodiment, 180 μm. The signal line 12 includes a fixed terminal 120 that straddles the opening 104 of the base substrate 10 in the Y-axis direction. The fixed terminal 120 is formed in an arch shape directly above the movable portion 11 (movable terminal 113), and faces the movable terminal 113 in the Z-axis direction. A pair of terminal portions 121 and 122 that face each other in the Y-axis direction are formed at the center position of the fixed terminal 120.

一対の端子部121,122間の間隙は、Y軸方向に沿った可動端子113の幅寸法よりも小さく、また端子部121,122各々の先端部は、ベース基板10の表面101(絶縁膜103表面)から同一の高さ位置に形成されている。すなわち、可動部11の駆動により可動端子113が信号線路12の固定端子120に向かって移動した際、可動端子113は、一対の端子部121,122に接触するように構成されている。   The gap between the pair of terminal portions 121 and 122 is smaller than the width dimension of the movable terminal 113 along the Y-axis direction, and the tip portions of the terminal portions 121 and 122 are on the surface 101 (insulating film 103) of the base substrate 10. It is formed at the same height position from the surface). That is, the movable terminal 113 is configured to come into contact with the pair of terminal portions 121 and 122 when the movable terminal 113 moves toward the fixed terminal 120 of the signal line 12 by driving the movable portion 11.

可動端子113の上記幅寸法及び端子部121,122間の間隙の大きさは特に限定されず、例えば、上記幅寸法は30〜300μm、上記間隙は30〜200μmの範囲に設定することができる。本実施形態では、可動端子113の上記幅寸法は150μm、端子部121,122間の間隙の大きさは100μmである。   The width dimension of the movable terminal 113 and the size of the gap between the terminal portions 121 and 122 are not particularly limited. For example, the width dimension can be set in a range of 30 to 300 μm, and the gap can be set in a range of 30 to 200 μm. In the present embodiment, the width dimension of the movable terminal 113 is 150 μm, and the size of the gap between the terminal portions 121 and 122 is 100 μm.

接地線路131,132は、ベース基板10の開口部104をY軸方向に跨ぐ接地線路部130をそれぞれ有する。これら接地線路部130は、可動部11(第1及び第2の圧電駆動部114,115)の直上にそれぞれアーチ状に形成される。各接地線路部130は同一の形状を有し、可動部11と対向する領域が平面となるように頂部が平坦な面で形成される。   The ground lines 131 and 132 each have a ground line part 130 that straddles the opening 104 of the base substrate 10 in the Y-axis direction. These ground line portions 130 are each formed in an arch shape immediately above the movable portion 11 (first and second piezoelectric drive portions 114 and 115). Each ground line portion 130 has the same shape, and the top portion is formed with a flat surface so that the region facing the movable portion 11 is a flat surface.

接地線路131,132は一定の線幅で形成され、その大きさは特に限定されず、例えば100〜1500μmであり、本実施形態では400μmである。また、X軸方向に相互に対向する信号線路12と接地線路131,132との間隔の大きさも特に限定されず、例えば5〜250μmであり、本実施形態では80μmである。   The ground lines 131 and 132 are formed with a constant line width, and the size thereof is not particularly limited, and is, for example, 100 to 1500 μm, and is 400 μm in the present embodiment. The distance between the signal line 12 and the ground lines 131 and 132 facing each other in the X-axis direction is not particularly limited, and is, for example, 5 to 250 μm, and in this embodiment, 80 μm.

信号線路12及び接地線路131,132は、例えば、酸化等による金属表面変化が少なく、ワイヤボンディングやフリップチップボンディング等を用いた接続において、接続性を阻害しない金属材料で形成され、本実施形態ではAu(金)で構成される。信号線路12及び接地線路131,132の厚みは特に限定されず、本実施形態では約6μmである。   For example, the signal line 12 and the ground lines 131 and 132 are formed of a metal material that has little change in the metal surface due to oxidation or the like and does not impair connectivity in connection using wire bonding or flip chip bonding. It is composed of Au (gold). The thickness of the signal line 12 and the ground lines 131 and 132 is not particularly limited, and is about 6 μm in the present embodiment.

本実施形態において、信号線路12及び一対の接地線路131,132は、ベース基板10の表面101(絶縁膜103表面)においてそれぞれ同一平面上に形成されるが、固定端子120と接地線路部130は、可動部11の表面(ベース基板11の表面101(絶縁膜103表面))に対してそれぞれ異なる高さ位置に形成されている。すなわち、固定端子120は、Z軸方向に第1の距離(第1の高さH1)をおいて可動端子113と対向し、接地線路部130は、Z軸方向に上記第1の距離よりも大きい第2の距離(第2の高さH2)をおいて第1及び第2のカンチレバー111,112に対向する。   In the present embodiment, the signal line 12 and the pair of ground lines 131 and 132 are formed on the same plane on the surface 101 (the surface of the insulating film 103) of the base substrate 10, but the fixed terminal 120 and the ground line part 130 are These are formed at different height positions with respect to the surface of the movable portion 11 (the surface 101 of the base substrate 11 (the surface of the insulating film 103)). That is, the fixed terminal 120 is opposed to the movable terminal 113 with a first distance (first height H1) in the Z-axis direction, and the ground line portion 130 is more than the first distance in the Z-axis direction. The first and second cantilevers 111 and 112 are opposed to each other with a large second distance (second height H2).

本実施形態に係るスイッチ装置1においては、接地線路部130に対向する可動部11の表面には、第1及び第2の圧電駆動部114,115が形成されている。このため本実施形態では、第1及び第2の圧電駆動部114,115各々の上部電極層L2表面から接地線路部130の底面までの高さH2を上記第2の高さとして設定される。   In the switch device 1 according to the present embodiment, first and second piezoelectric driving units 114 and 115 are formed on the surface of the movable unit 11 facing the ground line unit 130. For this reason, in this embodiment, the height H2 from the surface of the upper electrode layer L2 of each of the first and second piezoelectric driving units 114 and 115 to the bottom surface of the ground line unit 130 is set as the second height.

第1の高さH1及び第2の高さH2の大きさは特に限定されず、「H1<H2」の関係が満たされていればよい。高さH1の大きさは、第1及び第2の圧電駆動部114,115の駆動電圧、固定端子120に対する可動端子113の押圧力等を考慮して、スイッチオン状態において固定端子120と可動端子113との間の安定した接触状態を確保できる大きさに適宜設定される。   The magnitude | size of 1st height H1 and 2nd height H2 is not specifically limited, The relationship of "H1 <H2" should just be satisfy | filled. The height H1 is determined by considering the driving voltage of the first and second piezoelectric driving units 114 and 115, the pressing force of the movable terminal 113 against the fixed terminal 120, and the like in the switch-on state. The size is appropriately set to ensure a stable contact state with 113.

一方、高さH1とH2との差ΔH(ΔH=H2−H1)は、スイッチオン状態において可動端子113により押圧される固定端子120のZ軸方向(図2において上方)への最大変位量に応じて定めることができる。すなわち、ΔHは、スイッチオン状態において、第1及び第2の圧電駆動部114,115が接地線路部130に接触しない大きさに設定され、例えば1〜20μmの範囲に設定される。   On the other hand, the difference ΔH (ΔH = H2−H1) between the heights H1 and H2 is the maximum displacement amount in the Z-axis direction (upward in FIG. 2) of the fixed terminal 120 pressed by the movable terminal 113 in the switch-on state. Can be determined accordingly. That is, ΔH is set to such a size that the first and second piezoelectric driving units 114 and 115 do not contact the ground line unit 130 in the switch-on state, and is set to a range of 1 to 20 μm, for example.

固定端子120のZ軸方向への変位量は、可動端子113と固定端子120との間のギャップ、固定端子120の変形に対する強度等に依存するものの、圧電駆動部114,115の駆動電圧(押圧力)の上昇に伴って大きくなる傾向にある。このため、これら諸条件に応じてΔHを設定することができる。   The amount of displacement of the fixed terminal 120 in the Z-axis direction depends on the gap between the movable terminal 113 and the fixed terminal 120, the strength against deformation of the fixed terminal 120, etc. It tends to increase as the pressure increases. Therefore, ΔH can be set according to these various conditions.

本実施形態においては、可動端子113と固定端子120との間のギャップ(高さH1に相当)の大きさは8.4μmに設定される。本実施形態では可動端子113からの押圧力が400μNの場合に固定端子120が押圧方向へ1μm程度変位することを想定し、この状態でも可動部11が接地線路部130に接触しないような値(例えば13μm)に高さH2の大きさを設定した。   In the present embodiment, the size of the gap (corresponding to the height H1) between the movable terminal 113 and the fixed terminal 120 is set to 8.4 μm. In the present embodiment, when the pressing force from the movable terminal 113 is 400 μN, it is assumed that the fixed terminal 120 is displaced by about 1 μm in the pressing direction, and a value that does not allow the movable portion 11 to contact the ground line portion 130 even in this state ( For example, the height H2 is set to 13 μm.

さらに本実施形態の固定端子120は、端子部121,122を可動端子113側に向けて屈曲させる一対の屈曲部121a,122aを有する(図3)。屈曲部121a,122aは、固定端子120の表面が例えば可動部11側に向かって下向き傾斜となるような角度で端子部121,122を屈曲させるが、その屈曲角度は特に限定されない。屈曲部121a,122aの形成により、固定端子120の変形に対する強度が向上するため、可動端子113からの押圧による固定端子120の変位を抑制することができる。   Furthermore, the fixed terminal 120 of the present embodiment has a pair of bent portions 121a and 122a that bend the terminal portions 121 and 122 toward the movable terminal 113 (FIG. 3). The bent portions 121a and 122a bend the terminal portions 121 and 122 at an angle such that the surface of the fixed terminal 120 is inclined downward, for example, toward the movable portion 11, but the bent angle is not particularly limited. By forming the bent portions 121a and 122a, the strength against deformation of the fixed terminal 120 is improved, so that displacement of the fixed terminal 120 due to pressing from the movable terminal 113 can be suppressed.

本実施形態のスイッチ装置1は、例えば図示しない実装基板(配線基板)と電気的に接続される外部接続端子を有する。上記外部接続端子は、信号線路12に接続される上記信号端子、接地線路131,132に接続される上記接地端子、第1及び第2の圧電駆動部114,115の端子層T1,T2等で構成されてもよいし、これらに電気的に接続される他の複数の端子であってもよい。実装方式も特に限定されず、ワイヤボンディング方式でもよいし、フリップチップ方式であってもよい。   The switch device 1 according to the present embodiment includes an external connection terminal that is electrically connected to, for example, a mounting board (wiring board) (not shown). The external connection terminals include the signal terminal connected to the signal line 12, the ground terminal connected to the ground lines 131 and 132, the terminal layers T1 and T2 of the first and second piezoelectric driving units 114 and 115, and the like. It may be configured, or may be a plurality of other terminals electrically connected to these. The mounting method is not particularly limited, and may be a wire bonding method or a flip chip method.

また本実施形態のスイッチ装置1は、図示しない制御回路によってその駆動が制御される。スイッチ装置1は、例えば上記実装基板上の配線パターンを介して上記制御回路と電気的に接続される。上記制御回路は、例えば駆動回路を含むコンピュータで構成され、当該スイッチ装置1に専用の制御回路であってもよいし、当該スイッチ装置1が搭載される通信機器の動作を全体的に制御するコントローラの一部であってもよい。   Further, the driving of the switch device 1 of the present embodiment is controlled by a control circuit (not shown). The switch device 1 is electrically connected to the control circuit via a wiring pattern on the mounting board, for example. The control circuit is configured by a computer including a drive circuit, for example, and may be a dedicated control circuit for the switch device 1 or a controller for overall control of the operation of the communication device in which the switch device 1 is mounted. It may be a part of

次に、以上のように構成されるスイッチ装置1の典型的な動作について説明する。   Next, a typical operation of the switch device 1 configured as described above will be described.

本実施形態のスイッチ装置1は、図2に示すスイッチオフ状態では、信号線路12の固定端子120は距離H1をおいて可動端子113と対向する。これにより、信号線路12の開放状態が維持され、信号の伝送が遮断される。   In the switch device 1 of this embodiment, in the switch-off state shown in FIG. 2, the fixed terminal 120 of the signal line 12 faces the movable terminal 113 at a distance H1. Thereby, the open state of the signal line 12 is maintained, and signal transmission is interrupted.

一方、第1及び第2の圧電駆動部114,115に所定の駆動電圧が印加されることにより、可動部11に、第1及び第2のカンチレバー111,112をZ軸方向に弾性変形させる駆動力が発生する。第1及び第2のカンチレバー111,112の変形により可動端子113は固定端子120に接触し、スイッチ装置1は、図2に示すスイッチオフ状態から図5に示すスイッチオン状態に遷移する。これにより信号線路12が通過状態となり、信号線路12を介して信号が伝送される。   On the other hand, when a predetermined drive voltage is applied to the first and second piezoelectric drive units 114 and 115, the movable unit 11 is caused to elastically deform the first and second cantilevers 111 and 112 in the Z-axis direction. Force is generated. Due to the deformation of the first and second cantilevers 111 and 112, the movable terminal 113 comes into contact with the fixed terminal 120, and the switch device 1 transitions from the switch-off state shown in FIG. 2 to the switch-on state shown in FIG. As a result, the signal line 12 enters a passing state, and a signal is transmitted through the signal line 12.

本実施形態のスイッチ装置1は、信号線路12及び接地線路131,132は、上述した構成のコプレーナ型線路CPWを構成しているため、スイッチオン状態において、高周波において生じるインピーダンス不整合に起因した信号の反射を防止し、高性能な高周波伝送特性を得ることができる。   In the switch device 1 of the present embodiment, the signal line 12 and the ground lines 131 and 132 constitute the coplanar type line CPW having the above-described configuration, so that a signal caused by impedance mismatch occurring at a high frequency in the switch-on state. Can be prevented, and high-performance high-frequency transmission characteristics can be obtained.

ここで、可動部11と対向する接地線路部130は、固定端子120よりも離れた位置に配置されている。このため、第1及び第2の圧電駆動部114,115により第1及び第2のカンチレバー111,112を変形させた際、第1及び第2の圧電駆動部114,115を接地線路部130に接触させることなく、可動端子113を固定端子120に接触させることができる。   Here, the ground line portion 130 facing the movable portion 11 is disposed at a position farther from the fixed terminal 120. Therefore, when the first and second cantilever 111 and 112 are deformed by the first and second piezoelectric drive units 114 and 115, the first and second piezoelectric drive units 114 and 115 are replaced with the ground line unit 130. The movable terminal 113 can be brought into contact with the fixed terminal 120 without making contact.

本実施形態のスイッチ装置1を図6(A),(B)に示したスイッチ装置1Rと比較して説明する。図6(A)はスイッチ装置1Rのスイッチオフ状態を示し、図6(B)はスイッチ装置1Rのスイッチオン状態を示している。図6に示すスイッチ装置1Rは、可動端子Eの直上位置においてそれぞれ同一の高さ位置に形成された固定端子Sと一対の接地線路部G1,G2とを有する。このような構成のスイッチ装置1Rは、スイッチオン状態において固定端子Sに可動端子Eが接触したときに、固定端子Sが可動端子Eに押圧されて上方へ変位し、図6に示すように各カンチレバーCL1,CL2の表面に形成された圧電駆動部P1,P2が接地線路部G1,G2にそれぞれ接触するおそれがある。   The switch device 1 of this embodiment will be described in comparison with the switch device 1R shown in FIGS. 6 (A) and 6 (B). 6A shows the switch-off state of the switch device 1R, and FIG. 6B shows the switch-on state of the switch device 1R. The switch device 1R shown in FIG. 6 includes a fixed terminal S and a pair of ground line portions G1 and G2 that are formed at the same height position immediately above the movable terminal E. In the switch device 1R having such a configuration, when the movable terminal E contacts the fixed terminal S in the switch-on state, the fixed terminal S is pressed by the movable terminal E and displaced upward, as shown in FIG. There is a possibility that the piezoelectric driving parts P1, P2 formed on the surfaces of the cantilevers CL1, CL2 may come into contact with the ground line parts G1, G2, respectively.

これに対して本実施形態のスイッチ装置1においては、可動部11からの接地線路部130及び固定端子120の各々の高さに差を設けているため、これらの高さの差ΔH(H2−H1)に相当する距離の固定端子120の変位を許容できることになる。したがって比較的高い駆動電圧で第1及び第2の圧電駆動部114,115が駆動される場合であっても、可動端子113に押圧される固定端子120の変位量が上記ΔHで吸収されることで、可動部11と接地線路部130との接触が阻止される。一方、可動端子113が固定端子120に押さえ込まれることで、第1及び第2のカンチレバー111,112が可動端子113よりもさらに上方へ変位することがあっても、上記ΔHが適切に設定されることで、可動部11と接地線路部130との接触が同様に阻止される。   On the other hand, in the switch device 1 of the present embodiment, a difference is provided in the height of each of the ground line portion 130 and the fixed terminal 120 from the movable portion 11, and thus the difference between these heights ΔH (H2− The displacement of the fixed terminal 120 at a distance corresponding to H1) can be allowed. Therefore, even when the first and second piezoelectric driving units 114 and 115 are driven with a relatively high driving voltage, the displacement amount of the fixed terminal 120 pressed against the movable terminal 113 is absorbed by the ΔH. Thus, the contact between the movable portion 11 and the ground line portion 130 is prevented. On the other hand, even if the first and second cantilevers 111 and 112 are displaced further upward than the movable terminal 113 by the movable terminal 113 being pressed onto the fixed terminal 120, the above ΔH is appropriately set. Thus, the contact between the movable portion 11 and the ground line portion 130 is similarly prevented.

以上のように本実施形態によれば、固定端子120に対する可動端子113の安定した接触を実現しつつ、可動部11との接触による接地線路部130の変形や圧電駆動部114,115の短絡等の不具合を回避することができる。   As described above, according to the present embodiment, the stable contact of the movable terminal 113 with respect to the fixed terminal 120 is realized, the deformation of the grounding line portion 130 due to the contact with the movable portion 11, the short circuit of the piezoelectric drive portions 114 and 115, and the like. Can be avoided.

また、信号線路12と接地線路131,132との配線間距離や構造をどのように変更しても、可動部11と接地線路部130との接触を回避できるため、信号線路12及び接地線路131,132のレイアウト制限を少なくできる。これにより高周波特性のさらなる向上が見込めるGSG配線構造を構築することが可能となる。   In addition, since the contact between the movable portion 11 and the ground line portion 130 can be avoided regardless of how the wiring distance between the signal line 12 and the ground lines 131 and 132 is changed, the signal line 12 and the ground line 131 can be avoided. , 132 can be reduced. This makes it possible to construct a GSG wiring structure that can be expected to further improve high-frequency characteristics.

なお、可動部11の直上位置における固定端子120と接地線路部130との高さの違いは、信号線路12と接地線路131,132との配線間隔と比較して十分に小さいため、上述したようなコプレーナ型線路構造の有する信号伝送特性にはほとんど影響しない。   Note that the difference in height between the fixed terminal 120 and the ground line portion 130 at a position immediately above the movable portion 11 is sufficiently small compared to the wiring interval between the signal line 12 and the ground lines 131 and 132, and thus, as described above. It hardly affects the signal transmission characteristics of a coplanar line structure.

また本実施形態によれば、固定端子120の端子部121,122が屈曲部121a,122aにより可動端子113に向けて屈曲形成されているため、可動端子113からの押圧による固定端子120の変形に対する強度を高めることができる。これにより可動端子113からの押圧による固定端子120の変形を抑制できるため、可動部11と接地線路部130との間に所定以上のギャップを安定に確保することができる。   Further, according to the present embodiment, since the terminal portions 121 and 122 of the fixed terminal 120 are bent toward the movable terminal 113 by the bent portions 121a and 122a, the deformation of the fixed terminal 120 due to pressing from the movable terminal 113 is prevented. Strength can be increased. Thereby, since the deformation of the fixed terminal 120 due to the pressing from the movable terminal 113 can be suppressed, a predetermined gap or more can be stably secured between the movable portion 11 and the ground line portion 130.

さらに本実施形態によれば、可動端子113の駆動機構に第1及び第2のカンチレバー111,112を用いているため、可動端子113をZ軸方向に沿って直線的に移動させることができる。これにより、可動端子113を固定端子120に対してより安定に接触させることができる。   Further, according to the present embodiment, since the first and second cantilevers 111 and 112 are used for the drive mechanism of the movable terminal 113, the movable terminal 113 can be moved linearly along the Z-axis direction. Thereby, the movable terminal 113 can be more stably brought into contact with the fixed terminal 120.

<第2の実施形態>
図7〜図10は、本発明の第2の実施形態に係るスイッチ装置の構成を示している。図7は当該スイッチ装置の平面図、図8は図7における[B1]−[B1]線方向の断面図、図9は図7における[B2]−[B2]線方向の断面図、図10は図7における[B3]−[B3]線方向の断面図である。本実施形態では、第1の実施形態の構成および作用と同様な部分についてはその説明を省略または簡略化し、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
<Second Embodiment>
7-10 has shown the structure of the switch apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 7 is a plan view of the switch device, FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line [B1]-[B1] in FIG. 7, FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line [B2]-[B2] in FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line [B3]-[B3] in FIG. In the present embodiment, the description of the same parts as those of the first embodiment will be omitted or simplified, and different parts from the first embodiment will be mainly described.

本実施形態のスイッチ装置2は、可動部21の構成が上述の第1の実施形態と異なる。図8及び図9に示すように本実施形態の可動部21は、可動端子113を支持する支持体17を有し、支持体17は、支持部117cと可動端子113との間に配置された中間層117dとを有する。   The switch device 2 of the present embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the movable portion 21. As shown in FIGS. 8 and 9, the movable portion 21 of the present embodiment has a support body 17 that supports the movable terminal 113, and the support body 17 is disposed between the support portion 117 c and the movable terminal 113. And an intermediate layer 117d.

本実施形態の可動部21は、支持体17が中間層117dを有するため、可動端子113と固定端子120との間の高さを第1の実施形態よりも小さくすることができる。これにより、スイッチオフ状態からスイッチオン状態に切り替えられた際、可動端子113が固定端子120へ接触するまでのストローク量を小さくできるとともに、スイッチの切り替え速度を高めることができる。また可動端子113のストローク量を小さくできるため、可動部21と接地線路部130との接触防止構造はより一層確実となり、信頼性の高いスイッチ装置を構成することができる。   In the movable portion 21 of the present embodiment, since the support body 17 has the intermediate layer 117d, the height between the movable terminal 113 and the fixed terminal 120 can be made smaller than that of the first embodiment. Thereby, when the switch-off state is switched to the switch-on state, the stroke amount until the movable terminal 113 contacts the fixed terminal 120 can be reduced, and the switch switching speed can be increased. Moreover, since the stroke amount of the movable terminal 113 can be reduced, the structure for preventing contact between the movable portion 21 and the ground line portion 130 is further ensured, and a highly reliable switch device can be configured.

中間層117dは、導電体であってもよいし絶縁体であってもよい。ベース基板10の表面101に形成される各種機能層(導電層、誘電体層)の構成材料で中間層117dが形成されてもよい。また、中間層117dは単層構造に限られず、積層構造であってもよい。さらに中間層117dの厚みは、特に限定されず、スイッチオフ状態における可動端子113と固定端子120との間に設定されるギャップ(高さH1に相当)の大きさに応じて適宜設定可能である。   The intermediate layer 117d may be a conductor or an insulator. The intermediate layer 117d may be formed of a constituent material of various functional layers (conductive layer, dielectric layer) formed on the surface 101 of the base substrate 10. Further, the intermediate layer 117d is not limited to a single layer structure, and may have a stacked structure. Further, the thickness of the intermediate layer 117d is not particularly limited, and can be appropriately set according to the size of the gap (corresponding to the height H1) set between the movable terminal 113 and the fixed terminal 120 in the switch-off state. .

本実施形態では、中間層117dは、第1及び第2の圧電駆動部114,115と同一の積層体で構成される。この場合、中間層117dは、第1及び第2の圧電駆動部114,115と同時に形成される。これにより中間層117dの形成工程を別途設ける必要がなくなるため、工程数増による生産性の低下を招かない。中間層117dは、第1及び第2の圧電駆動部114,115と電気的に接続されることはなく、支持部117c上に独立して形成される。このため、第1及び第2の圧電駆動部114,115の駆動時に中間層117dの変形は生じず、可動端子113と固定端子120との間の安定した接触状態を確保することができる。   In the present embodiment, the intermediate layer 117d is formed of the same stacked body as the first and second piezoelectric driving units 114 and 115. In this case, the intermediate layer 117d is formed simultaneously with the first and second piezoelectric drive units 114 and 115. As a result, it is not necessary to provide a separate step for forming the intermediate layer 117d, so that productivity is not reduced due to an increase in the number of steps. The intermediate layer 117d is not electrically connected to the first and second piezoelectric drive units 114 and 115, and is formed independently on the support unit 117c. For this reason, deformation of the intermediate layer 117d does not occur when the first and second piezoelectric driving units 114 and 115 are driven, and a stable contact state between the movable terminal 113 and the fixed terminal 120 can be ensured.

[スイッチ装置の製造方法]
次に、以上のように構成される本実施形態のスイッチ装置2の製造方法について図11〜図17を参照して説明する。以下の説明では、主として、ベース基板10上に信号線路12及び接地線路131,132の形成方法について説明する。
[Manufacturing method of switch device]
Next, a manufacturing method of the switch device 2 of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS. In the following description, a method for forming the signal line 12 and the ground lines 131 and 132 on the base substrate 10 will be mainly described.

図11は、圧電駆動部114,115及び可動端子113が形成されたベース基板10を示す平面図、図12(A)は図11における[B4]−[B4]線方向の拡大断面図、図12(B)は図11における[B5]−[B5]線方向の断面図である。また、図13(A),(B)〜図17(A),(B)は、固定端子120及び1つの接地線路部130の形成工程を説明する図12(A),(B)に対応する各部位の拡大断面図である。なお他の一つの接地線路部は当該1つの接地線路部130と同一の工程で同時に形成されるので、その図示は省略する。   11 is a plan view showing the base substrate 10 on which the piezoelectric driving units 114 and 115 and the movable terminal 113 are formed. FIG. 12A is an enlarged cross-sectional view in the [B4]-[B4] line direction in FIG. 12B is a cross-sectional view taken along the line [B5]-[B5] in FIG. FIGS. 13A and 13B to FIGS. 17A and 17B correspond to FIGS. 12A and 12B for explaining the formation process of the fixed terminal 120 and one ground line portion 130. FIG. It is an expanded sectional view of each part to do. Since the other one ground line portion is formed at the same time in the same process as the one ground line portion 130, the illustration thereof is omitted.

まずベース基板10として、第1のシリコン基板10Aと第2のシリコン基板10Bとが接合層10Cを介して接合されたSOI基板を準備する。接合層10Cは例えば厚み約1μmのシリコン酸化膜で構成される。このベース基板10は当初、所定の大きさのウェーハ基板で構成され、当該ウェーハ基板上で複数個の素子(スイッチ装置1)を一括的に形成した後、ダイシング工程あるいはダイシングラインのドライエッチングにより所定の素子サイズに切り出される。   First, as the base substrate 10, an SOI substrate is prepared in which a first silicon substrate 10A and a second silicon substrate 10B are bonded through a bonding layer 10C. The bonding layer 10C is made of, for example, a silicon oxide film having a thickness of about 1 μm. The base substrate 10 is initially composed of a wafer substrate of a predetermined size, and after a plurality of elements (switch device 1) are collectively formed on the wafer substrate, the base substrate 10 is predetermined by a dicing process or dry etching of a dicing line. The element size is cut out.

ベース基板10は、熱酸化炉等において熱処理されることで、その表面101及び裏面102を含む全面に熱酸化膜が所定の厚み(例えば0.8μm)で形成される。なお各図においては、ベース基板10の表面101に形成された熱酸化膜(絶縁膜103)のみ図示している。   The base substrate 10 is heat-treated in a thermal oxidation furnace or the like, so that a thermal oxide film is formed on the entire surface including the front surface 101 and the back surface 102 with a predetermined thickness (for example, 0.8 μm). In each figure, only the thermal oxide film (insulating film 103) formed on the surface 101 of the base substrate 10 is shown.

ベース基板10の表面101には、図11に示すように、絶縁膜103を介して圧電駆動部114,115、中間層117d及び可動端子113がそれぞれ形成される。圧電駆動部114,115、中間層117d及び可動端子113は、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて所定領域にパターン形成される。   On the surface 101 of the base substrate 10, as shown in FIG. 11, piezoelectric driving portions 114 and 115, an intermediate layer 117 d, and a movable terminal 113 are formed via an insulating film 103. The piezoelectric driving units 114 and 115, the intermediate layer 117d, and the movable terminal 113 are patterned in a predetermined region using a known photolithography technique.

圧電駆動部114,115及び中間層117dは、下部電極層L1、圧電層L3及び上部電極層L2が順に積層される。下部電極層L1及び上部電極層L2は、厚み約10nmのTi層と、厚み約0.2μmのPt層との積層膜で構成される。Ti層及びPt層は例えばスパッタ法で形成されるが、成膜方法はこれに限られない。圧電層L3は、厚み約1.5μmのPZT膜で構成され、例えば、ゾルゲル法、スパッタ法、MOCVD法等で成膜される。圧電駆動部114,115及び中間層117dの形成に際しては、それぞれ下層側の膜から順に成膜され、成膜後、上層側の膜から順にパターニングされる。   In the piezoelectric driving units 114 and 115 and the intermediate layer 117d, a lower electrode layer L1, a piezoelectric layer L3, and an upper electrode layer L2 are sequentially stacked. The lower electrode layer L1 and the upper electrode layer L2 are composed of a laminated film of a Ti layer having a thickness of about 10 nm and a Pt layer having a thickness of about 0.2 μm. The Ti layer and the Pt layer are formed by sputtering, for example, but the film forming method is not limited to this. The piezoelectric layer L3 is composed of a PZT film having a thickness of about 1.5 μm, and is formed by, for example, a sol-gel method, a sputtering method, an MOCVD method, or the like. When forming the piezoelectric driving units 114 and 115 and the intermediate layer 117d, the layers are sequentially formed from the lower layer side film, and after the film formation, patterning is performed in order from the upper layer side film.

可動端子113は中間層117dの上に形成される。可動端子113は、例えば厚み約10nmのTi層と、厚み約0.2μmのAu層との積層膜で構成される。Ti層及びAu層は例えばスパッタ法で形成されるが、成膜方法はこれに限られない。   The movable terminal 113 is formed on the intermediate layer 117d. The movable terminal 113 is composed of a laminated film of, for example, a Ti layer having a thickness of about 10 nm and an Au layer having a thickness of about 0.2 μm. The Ti layer and the Au layer are formed by sputtering, for example, but the film forming method is not limited to this.

続いて図7に示すように、第1のシリコン基板10Aにその厚み方向に貫通するスリット104aを形成することで、第1及び第2のカンチレバー111,112、支持体117(第1及び第2の連結部117a,117b、支持部117c)の外形あるいは輪郭を形成する。スリット104aは、公知のフォトリソグラフィ技術を用いてベース基板10上の絶縁膜103表面にスリット104aの形成部位が開口するレジストパターンを形成した後、当該レジストパターンをマスクとするドライエッチングによって絶縁膜103及び第1のシリコン基板10Aを順次エッチングすることで形成される。このとき接合層10Cは、スリット104aのエッチングストッパ層として機能する。   Subsequently, as shown in FIG. 7, by forming a slit 104a penetrating in the thickness direction in the first silicon substrate 10A, the first and second cantilevers 111, 112, the support body 117 (first and second The outer shape or contour of the connecting portions 117a and 117b and the supporting portion 117c) is formed. The slit 104a is formed by forming a resist pattern in which a portion where the slit 104a is formed is formed on the surface of the insulating film 103 on the base substrate 10 using a known photolithography technique, and then performing dry etching using the resist pattern as a mask. In addition, the first silicon substrate 10A is sequentially etched. At this time, the bonding layer 10C functions as an etching stopper layer of the slit 104a.

図12(A)は、可動端子113を含む領域(第1の領域Z1)におけるベース基板10の概略断面図、図12(B)は、第1の圧電駆動部114を含む領域(第2の領域Z2)におけるベース基板10の概略断面図である。図12(A)に示すように、スリット104aを挟んで可動端子113の形成領域に隣接するベース基板10の表面には、後工程において信号線路12と接続される信号端子12tが形成されている。また図12(B)に示すように、スリット104aを挟んで第1の圧電駆動部114の形成領域に隣接するベース基板10の表面には、後工程において接地線路131と接続される接地端子13tが形成されている。   12A is a schematic cross-sectional view of the base substrate 10 in a region including the movable terminal 113 (first region Z1), and FIG. 12B is a region including the first piezoelectric driving unit 114 (second region). It is a schematic sectional drawing of the base substrate 10 in area | region Z2). As shown in FIG. 12A, a signal terminal 12t connected to the signal line 12 in a subsequent process is formed on the surface of the base substrate 10 adjacent to the formation region of the movable terminal 113 with the slit 104a interposed therebetween. . As shown in FIG. 12B, the surface of the base substrate 10 adjacent to the formation region of the first piezoelectric driving unit 114 across the slit 104a is connected to the ground terminal 13t connected to the ground line 131 in a later step. Is formed.

次に、信号線路12及び接地線路131,132を形成するために、ベース基板10の表面に第1の領域Z1を被覆する第1の犠牲層W1と、第2の領域Z2を被覆する第2の犠牲層W2をそれぞれ形成する。第1及び第2の犠牲層W1,W2の形成工程は、第1及び第2の下層レジストパターンW11,W21の形成工程と、第1及び第2の上層レジストパターンW12,W22の形成工程とを有する。   Next, in order to form the signal line 12 and the ground lines 131 and 132, a first sacrificial layer W1 that covers the first region Z1 on the surface of the base substrate 10 and a second layer that covers the second region Z2. Each sacrificial layer W2 is formed. The steps of forming the first and second sacrificial layers W1, W2 include a step of forming the first and second lower layer resist patterns W11, W21 and a step of forming the first and second upper layer resist patterns W12, W22. Have.

まず図13(A),(B)に示すように、ベース基板10の表面に第1の液状レジストをスピンコート法、スプレーコート法、シートレジストを用いたラミネート工法等により形成した後、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて、第1及び第2の領域Z1,Z2上に第1及び第2の下層レジストパターンW11,W21をそれぞれ形成する。   First, as shown in FIGS. 13A and 13B, a first liquid resist is formed on the surface of the base substrate 10 by a spin coating method, a spray coating method, a laminate method using a sheet resist, or the like. First and second lower layer resist patterns W11 and W21 are formed on the first and second regions Z1 and Z2, respectively, using a photolithography technique.

第1の下層レジストパターンW11は、第1の領域Z1を開口させるように、可動端子113の両側に形成されたスリット104aの底部から所定の高さで形成される。第2の下層レジストパターンW21は、第2の領域Z2を被覆するように、圧電駆動部114,115の両側に形成されたスリット104aの底部から所定の高さで形成される。第1及び第2の下層レジストパターンW11,W21は同一の高さで形成され、本実施形態では約12μmである。   The first lower resist pattern W11 is formed at a predetermined height from the bottom of the slit 104a formed on both sides of the movable terminal 113 so as to open the first region Z1. The second lower layer resist pattern W21 is formed at a predetermined height from the bottom of the slit 104a formed on both sides of the piezoelectric drive units 114 and 115 so as to cover the second region Z2. The first and second lower layer resist patterns W11 and W21 are formed at the same height, and in this embodiment, are about 12 μm.

次に、図14(A),(B)に示すように、ベース基板10の表面に第2の液状レジストをスピンコート法、スプレーコート法、シートレジストを用いたラミネート工法等により形成した後、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて、第1及び第2の領域Z1,Z2上に第1及び第2の上層レジストパターンW12,W22をそれぞれ形成する。第2の液状レジストは、第1の液状レジストと同一でもよいし異なっていてもよい。   Next, as shown in FIGS. 14A and 14B, after the second liquid resist is formed on the surface of the base substrate 10 by a spin coat method, a spray coat method, a laminate method using a sheet resist, or the like, First and second upper resist patterns W12 and W22 are formed on the first and second regions Z1 and Z2, respectively, using a known photolithography technique. The second liquid resist may be the same as or different from the first liquid resist.

第1の上層レジストパターンW12は、第1の下層レジストパターンW11の上から第1の領域Z1(可動端子113)を被覆する。第2の上層レジストパターンW22は、第2の下層レジストパターンW21の上から第2の領域Z2(圧電駆動部114)を被覆する。第1及び第2の上層レジストパターンW12,W22は所定の厚みで形成され、本実施形態では、W12は、周縁のW11上で約1〜2μm、中央の可動端子113上で約8〜9μmであり、W22は約6μmである。   The first upper layer resist pattern W12 covers the first region Z1 (movable terminal 113) from above the first lower layer resist pattern W11. The second upper layer resist pattern W22 covers the second region Z2 (piezoelectric drive unit 114) from above the second lower layer resist pattern W21. The first and second upper layer resist patterns W12 and W22 are formed with a predetermined thickness. In this embodiment, W12 is about 1-2 μm on the peripheral edge W11 and about 8-9 μm on the central movable terminal 113. Yes, W22 is about 6 μm.

第1の下層レジストパターンW11は、第1の領域Z1を開口するように形成されているため、第1の上層レジストパターンW12は、第1の領域Z1上において所定深さの凹所Vを有する。一方、第2の下層レジストパターンW21は、第2の領域Z2を被覆するように形成されているため、第2の上層レジストパターンW22は、第2の領域Z2上においてほぼ平坦に形成される。その結果、第1の上層レジストパターンW12の凹所Vの底部と、第2の上層レジストパターンW22の上面との間には、所定の高低差H3が発生する。   Since the first lower resist pattern W11 is formed so as to open the first region Z1, the first upper resist pattern W12 has a recess V having a predetermined depth on the first region Z1. . On the other hand, since the second lower layer resist pattern W21 is formed so as to cover the second region Z2, the second upper layer resist pattern W22 is formed substantially flat on the second region Z2. As a result, a predetermined height difference H3 is generated between the bottom of the recess V of the first upper layer resist pattern W12 and the upper surface of the second upper layer resist pattern W22.

高低差H3は、図8に示したように圧電駆動部114,115から接地線路部130までの高さH2と、可動端子113から固定端子120までの高さH1との差ΔHに相当する。なお、可動端子113を被覆する第1の上層レジストパターンW12の厚みは上記高さH1に相当し、圧電駆動部114,115を被覆する第2の下層レジストパターンW21の厚みと第2の上層レジストパターンW22の厚みの総和は上記高さH2に相当する。   The height difference H3 corresponds to the difference ΔH between the height H2 from the piezoelectric driving units 114 and 115 to the ground line unit 130 and the height H1 from the movable terminal 113 to the fixed terminal 120 as shown in FIG. The thickness of the first upper layer resist pattern W12 covering the movable terminal 113 corresponds to the height H1, and the thickness of the second lower layer resist pattern W21 covering the piezoelectric driving portions 114 and 115 and the second upper layer resist. The total thickness of the pattern W22 corresponds to the height H2.

ここで、凹所Vのテーパ角θは、第1の下層レジストパターンW11の高さによって調整することが可能である。凹所Vのテーパ角θは、後の固定端子120の形成工程において、端子部121,122を屈曲させる屈曲部121a,122aの屈曲角に対応する。したがって、例えば当該屈曲角を大きくする場合は、第1の下層レジストパターンW11は比較的高く形成される。   Here, the taper angle θ of the recess V can be adjusted by the height of the first lower layer resist pattern W11. The taper angle θ of the recess V corresponds to the bending angle of the bent portions 121a and 122a that bend the terminal portions 121 and 122 in the subsequent process of forming the fixed terminal 120. Therefore, for example, when the bending angle is increased, the first lower resist pattern W11 is formed relatively high.

以上のようにして、第1の領域Z1及び第2の領域Z2に第1の犠牲層W1及び第2の犠牲層W2がそれぞれ形成される。次に、固定端子120及び接地線路部130の形成方法について説明する。   As described above, the first sacrificial layer W1 and the second sacrificial layer W2 are formed in the first region Z1 and the second region Z2, respectively. Next, a method for forming the fixed terminal 120 and the ground line portion 130 will be described.

図15(A),(B)に示すように、ベース基板10の表面に、第1及び第2の犠牲層W1,W2の上からめっき用のシード層M1を形成する。本実施形態においてシード層M1は、厚み約5nmのTi層と厚み約200nmのAu層との積層膜で構成され、それぞれスパッタ法あるいは蒸着法、めっき法等で成膜される。   As shown in FIGS. 15A and 15B, a seed layer M1 for plating is formed on the surface of the base substrate 10 from above the first and second sacrificial layers W1 and W2. In the present embodiment, the seed layer M1 is composed of a laminated film of a Ti layer having a thickness of about 5 nm and an Au layer having a thickness of about 200 nm, and is formed by sputtering, vapor deposition, plating, or the like.

次に図16(A),(B)に示すように、シード層M1の上にめっき層M2を形成する。この際、第1の領域Z1には、固定端子120の端子部121,122を形成するためのレジストパターンPRを形成しておく。本実施形態において、めっき層M2は、厚み約6μmの金めっきで構成される。シード層M1及びめっき層M2は、ウェットエッチング又はドライエッチングプロセスによってパターニングされることで、シード層M1及びめっき層M2の積層体からなる信号線路12及び接地線路131,132が形成される。   Next, as shown in FIGS. 16A and 16B, a plating layer M2 is formed on the seed layer M1. At this time, a resist pattern PR for forming the terminal portions 121 and 122 of the fixed terminal 120 is formed in the first region Z1. In the present embodiment, the plating layer M2 is composed of gold plating with a thickness of about 6 μm. The seed layer M1 and the plating layer M2 are patterned by a wet etching process or a dry etching process, so that the signal line 12 and the ground lines 131 and 132 formed of a laminate of the seed layer M1 and the plating layer M2 are formed.

続いて図17(A),(B)に示すように、第2のシリコン基板10Bに、スリット104aと連通する凹部104bが形成されることで、ベース基板10に可動部21を収容する開口部104が形成される。本実施形態において凹部104bは、第2のシリコン基板10Bに対するドライエッチングプロセスによって形成される。この後、接合層10Cが除去される。接合層10Cは、CHF3やC48等のガスを用いたドライエッチング、BHFやHFを用いたウェットエッチングにより除去される。 Subsequently, as shown in FIGS. 17A and 17B, a recess 104b communicating with the slit 104a is formed in the second silicon substrate 10B, so that an opening for accommodating the movable portion 21 in the base substrate 10 is formed. 104 is formed. In the present embodiment, the recess 104b is formed by a dry etching process for the second silicon substrate 10B. Thereafter, the bonding layer 10C is removed. The bonding layer 10C is removed by dry etching using a gas such as CHF 3 or C 4 F 8 or wet etching using BHF or HF.

凹部104bの形成後、第1及び第2の犠牲層W1,W2がそれぞれ除去される。第1及び第2の犠牲層W1,W2の除去工程は、レジスト剥離液にベース基板10を浸漬し、開口部104を介して第1及び第2の犠牲層W1,W2を溶出させる。   After the formation of the recess 104b, the first and second sacrificial layers W1, W2 are removed, respectively. In the removal process of the first and second sacrificial layers W1 and W2, the base substrate 10 is immersed in a resist stripping solution, and the first and second sacrificial layers W1 and W2 are eluted through the opening 104.

以上のようにして、本実施形態のスイッチ装置2が製造される。本実施形態によれば、ベース基板10の表面を加工することで可動部21を形成するようにしているので、半導体プロセス技術を用いることで微小のスイッチ装置を精度よく製造することができる。   As described above, the switch device 2 of the present embodiment is manufactured. According to the present embodiment, since the movable portion 21 is formed by processing the surface of the base substrate 10, a minute switch device can be accurately manufactured by using a semiconductor process technology.

また本実施形態によれば、レジストパターンの形成工程を2回に分けて実施するようにしているので、可動部21からの高さが各々異なる固定端子120及び接地線路部130を容易に形成することができる。また、固定端子120及び接地線路部130の高低差を任意の値に容易に調整することができる。これにより、固定端子120に対する可動端子113の安定した接触を実現しつつ、可動部11との接触による接地線路部130の変形や短絡等の不具合を回避できるスイッチ装置2を製造することができる。   In addition, according to the present embodiment, the resist pattern forming process is performed in two steps, so that the fixed terminal 120 and the ground line portion 130 having different heights from the movable portion 21 are easily formed. be able to. Further, the height difference between the fixed terminal 120 and the ground line portion 130 can be easily adjusted to an arbitrary value. As a result, it is possible to manufacture the switch device 2 capable of avoiding problems such as deformation and short circuit of the ground line portion 130 due to contact with the movable portion 11 while realizing stable contact of the movable terminal 113 with the fixed terminal 120.

<第3の実施形態>
図18及び図19は、本発明の第3の実施形態に係るスイッチ装置の構成を示している。図18は当該スイッチ装置の平面図、図19は図18における[C1]−[C1]線方向の断面図である。本実施形態では、第1の実施形態の構成および作用と同様な部分についてはその説明を省略または簡略化し、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
<Third Embodiment>
18 and 19 show the configuration of the switch device according to the third embodiment of the present invention. 18 is a plan view of the switch device, and FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the line [C1]-[C1] in FIG. In the present embodiment, the description of the same parts as those of the first embodiment will be omitted or simplified, and different parts from the first embodiment will be mainly described.

本実施形態のスイッチ装置3は、可動部31の構成が上述の第1の実施形態と異なる。図18及び図19に示すように本実施形態の可動部31は、単一のカンチレバー311と、このカンチレバー311の表面にそれぞれ形成された圧電駆動部114及び可動端子113とを有する。   The switch device 3 of the present embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the movable portion 31. As shown in FIGS. 18 and 19, the movable portion 31 of this embodiment has a single cantilever 311, and a piezoelectric drive portion 114 and a movable terminal 113 formed on the surface of the cantilever 311.

可動部31は、ベース基板10の開口304に収容されており、カンチレバー311の表面は、ベース基板10の表面101と同一の平面で形成されている。カンチレバー311の一端311aは開口部104の周縁に固定され、他端311bは自由端として構成されている。カンチレバー311は、X軸方向に延びる弾性変形可能なシリコン基板で形成され、本実施形態においても第1のシリコン基板10Aを形状加工することで形成される。   The movable portion 31 is accommodated in the opening 304 of the base substrate 10, and the surface of the cantilever 311 is formed in the same plane as the surface 101 of the base substrate 10. One end 311a of the cantilever 311 is fixed to the periphery of the opening 104, and the other end 311b is configured as a free end. The cantilever 311 is formed of an elastically deformable silicon substrate that extends in the X-axis direction. In this embodiment, the cantilever 311 is formed by processing the first silicon substrate 10A.

可動端子113は、カンチレバー311の他端311b側の表面に形成される。可動端子113は、信号線路12の固定端子120に対してZ軸方向に第1の高さH1を介して対向している。一方、圧電駆動部114は、接地線路131の接地線路部130に対してZ軸方向に第2の高さH2を介して対向するように、カンチレバー311の表面に形成されている。第2の高さH2は、第1の実施形態と同様に第1の高さH1よりも大きく形成されている。   The movable terminal 113 is formed on the surface of the cantilever 311 on the other end 311b side. The movable terminal 113 faces the fixed terminal 120 of the signal line 12 in the Z-axis direction via the first height H1. On the other hand, the piezoelectric drive unit 114 is formed on the surface of the cantilever 311 so as to face the ground line portion 130 of the ground line 131 in the Z-axis direction via the second height H2. The second height H2 is formed larger than the first height H1 as in the first embodiment.

以上のように構成される本実施形態のスイッチ装置3においては、圧電駆動部114に所定の駆動電圧が印加されることにより、可動部31に、カンチレバー311をZ軸方向に弾性変形させる駆動力が発生する。カンチレバー311の変形により可動端子113は固定端子120に接触し、スイッチ装置3は、図2に示すスイッチオフ状態からスイッチオン状態に遷移する。   In the switch device 3 of the present embodiment configured as described above, a driving force that elastically deforms the cantilever 311 in the Z-axis direction on the movable unit 31 by applying a predetermined driving voltage to the piezoelectric driving unit 114. Occurs. Due to the deformation of the cantilever 311, the movable terminal 113 contacts the fixed terminal 120, and the switch device 3 transitions from the switch-off state shown in FIG. 2 to the switch-on state.

本実施形態においても上述の第1の実施形態と同様の作用効果を有する。すなわち、可動部31と対向する接地線路部130は、固定端子120よりも離れた位置に配置されているため、圧電駆動部114によりカンチレバー311を変形させた際、圧電駆動部114を接地線路部130に接触させることなく、可動端子113を固定端子120に接触させることができる。   This embodiment also has the same operational effects as those of the first embodiment described above. That is, since the ground line portion 130 facing the movable portion 31 is disposed at a position farther from the fixed terminal 120, when the cantilever 311 is deformed by the piezoelectric drive portion 114, the piezoelectric drive portion 114 is connected to the ground line portion. The movable terminal 113 can be brought into contact with the fixed terminal 120 without being brought into contact with 130.

<第4の実施形態>
図20は、本発明の第4の実施形態に係るスイッチ装置の構成を示す断面図である。本実施形態では、第3の実施形態の構成および作用と同様な部分についてはその説明を省略または簡略化し、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
<Fourth Embodiment>
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a configuration of a switch device according to the fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, description of the same parts as those of the third embodiment will be omitted or simplified, and different parts from the first embodiment will be mainly described.

本実施形態のスイッチ装置4は、接地線路の構成が上述の第3の実施形態と異なる。すなわち本実施形態のスイッチ装置4は、信号線路12の片側(可動部311側)にのみ接地線路131が配置されたGS構造を有し、これら信号線路12及び接地線路131によってコプレーナ型線路を形成する。このような構成によっても上述の第3の実施形態と同様の高性能な高周波伝送特性を得ることができる。   The switch device 4 of the present embodiment is different from the above-described third embodiment in the configuration of the ground line. That is, the switch device 4 of the present embodiment has a GS structure in which the ground line 131 is disposed only on one side (the movable part 311 side) of the signal line 12, and the signal line 12 and the ground line 131 form a coplanar type line. To do. Even with such a configuration, high-performance high-frequency transmission characteristics similar to those of the third embodiment described above can be obtained.

なお上述のように接地線路を信号線路12の可動部311側に配置する構造に代えて、信号線路12の可動部311側とは反対側に接地線路を配置したSG構造が採用されてもよい。このような構成によっても上述と同様の高性能な高周波伝送特性を得ることができる。   Instead of the structure in which the ground line is disposed on the movable part 311 side of the signal line 12 as described above, an SG structure in which the ground line is disposed on the opposite side of the signal line 12 from the movable part 311 side may be employed. . Even with such a configuration, high-performance high-frequency transmission characteristics similar to those described above can be obtained.

<第5の実施形態>
図21は、本発明の第5の実施形態に係るスイッチ装置の構成を示す断面図である。本実施形態では、第2の実施形態の構成および作用と同様な部分についてはその説明を省略または簡略化し、第2の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
<Fifth Embodiment>
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a configuration of a switch device according to the fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, the description of the same parts as those of the second embodiment will be omitted or simplified, and different parts from the second embodiment will be mainly described.

本実施形態のスイッチ装置5は、ベース基板10の裏面102側に、信号線路12及び接地線路131,132と対向するグランド層133を備えている。グランド層133がベース基板10上の接地端子に接続されることにより、グランデッドコプレーナ構造が構成される。このような構成によっても、上述の第2の実施形態と同様の高性能な高周波伝送特性を得ることができる。   The switch device 5 of the present embodiment includes a ground layer 133 facing the signal line 12 and the ground lines 131 and 132 on the back surface 102 side of the base substrate 10. A grounded coplanar structure is configured by connecting the ground layer 133 to a ground terminal on the base substrate 10. Even with such a configuration, high-performance high-frequency transmission characteristics similar to those of the second embodiment described above can be obtained.

グランド層133は、接地線路131,132を構成する材料と同一の材料で形成される。また、グランド層133は、図示するようにベース基板10の開口部104の底部を形成する例に限られず、グランド層133に開口部104を開放させる開口が別途形成されてもよい。   The ground layer 133 is formed of the same material as that constituting the ground lines 131 and 132. Further, the ground layer 133 is not limited to the example in which the bottom of the opening 104 of the base substrate 10 is formed as shown in the figure, and an opening for opening the opening 104 may be separately formed in the ground layer 133.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ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は勿論である。   The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

例えば以上の実施形態では、固定端子120を一対の端子部121,122の分割構造とし、スイッチオン/オフで信号の通過/開放を切り替えるスイッチ装置について説明した。これに代えて、固定端子を上記のように分割構造とせず、スイッチオン/オフで信号の短絡/通過を切り替えるスイッチ装置にも本発明は適用可能である。   For example, in the above embodiments, the fixed terminal 120 has a split structure of the pair of terminal portions 121 and 122, and the switch device that switches between passing / opening signals by switching on / off has been described. Instead of this, the present invention can also be applied to a switching device that switches between short-circuiting / passing of a signal by switching on / off without using a fixed structure for the fixed terminal as described above.

また以上の実施形態では、固定端子120と接地線路部130との高低差を形成するのに、ベース基板10上に領域ごとに高さの異なる第1及び第2の犠牲層W1,W2を形成した。これに代えて、ハーフトーンマスク等を用いてレジスト層の露光量を領域ごとに異ならせることで、高さの異なる犠牲層をそれぞれ形成するようにしてもよい。   In the above embodiment, the first and second sacrificial layers W1 and W2 having different heights for each region are formed on the base substrate 10 in order to form a height difference between the fixed terminal 120 and the ground line portion 130. did. Alternatively, the sacrificial layers having different heights may be formed by changing the exposure amount of the resist layer for each region using a halftone mask or the like.

1,2,3,4,5…スイッチ装置
10…ベース基板
11,21,31…可動部
12…信号線路
104,304…開口部
111,311…第1のカンチレバー
112…第2のカンチレバー
113…可動端子
114…第1の圧電駆動部
115…第2の圧電駆動部
117…支持体
117a…第1の連結部
117b…第2の連結部
117c…支持部
117d…中間層
120…固定端子
121,122…端子部
121a,122a…屈曲部
130…接地線路部
131,132…接地線路
133…グランド層
W1…第1の犠牲層
W2…第2の犠牲層
Z1…第1の領域
Z2…第2の領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2, 3, 4, 5 ... Switch apparatus 10 ... Base board 11, 21, 31 ... Movable part 12 ... Signal line 104, 304 ... Opening part 111, 311 ... 1st cantilever 112 ... 2nd cantilever 113 ... Movable terminal 114 ... 1st piezoelectric drive part 115 ... 2nd piezoelectric drive part 117 ... support body 117a ... 1st connection part 117b ... 2nd connection part 117c ... support part 117d ... intermediate | middle layer 120 ... fixed terminal 121, 122 ... terminal portion 121a, 122a ... bent portion 130 ... ground line portion 131, 132 ... ground line 133 ... ground layer W1 ... first sacrificial layer W2 ... second sacrificial layer Z1 ... first region Z2 ... second region

Claims (9)

ベース基板と、
前記ベース基板に固定される第1の端部を有し第1の軸方向に沿って延びる弾性変形可能な第1のカンチレバーと、前記第1のカンチレバーに接続された可動端子と、前記第1のカンチレバーを弾性変形させることで前記可動端子を前記第1の軸方向に直交する第2の軸方向へ移動させることが可能な第1の圧電駆動部と、を有する可動部と、
前記ベース基板に接続され、前記第2の軸方向に前記可動部と対向し、前記第1の圧電駆動部による前記第1のカンチレバーの変形時に前記可動端子と接触可能な固定端子を有する信号線路と、
前記ベース基板に接続され、前記固定端子よりも前記可動部から離れた位置に配置された線路部を有し、前記信号線路に並行する接地線路と
を具備するスイッチ装置。
A base substrate;
An elastically deformable first cantilever having a first end fixed to the base substrate and extending along a first axial direction, a movable terminal connected to the first cantilever, and the first A movable part having a first piezoelectric drive part capable of moving the movable terminal in a second axial direction orthogonal to the first axial direction by elastically deforming the cantilever;
A signal line connected to the base substrate, facing the movable part in the second axial direction, and having a fixed terminal that can come into contact with the movable terminal when the first cantilever is deformed by the first piezoelectric drive part When,
A switch device comprising: a ground line connected to the base substrate and having a line part disposed at a position farther from the movable part than the fixed terminal, and parallel to the signal line.
請求項1に記載のスイッチ装置であって、
前記ベース基板は、第1の表面を有し、
前記可動部は、前記第1の表面と同一の平面で形成され、前記第1の圧電駆動部及び前記可動端子が形成される第2の表面を有する
スイッチ装置。
The switch device according to claim 1,
The base substrate has a first surface;
The switch device has a second surface on which the movable portion is formed in the same plane as the first surface, and on which the first piezoelectric driving portion and the movable terminal are formed.
請求項2に記載のスイッチ装置であって、
前記信号線路及び前記接地線路は、前記第1の表面に相互に平行に形成され、
前記固定端子は、前記可動端子からの高さが第1の高さである第1のアーチ形状に形成され、
前記線路部は、前記第1の圧電駆動部からの高さが前記第1の高さよりも高い第2の高さである第2のアーチ形状に形成される
スイッチ装置。
The switch device according to claim 2,
The signal line and the ground line are formed in parallel with each other on the first surface,
The fixed terminal is formed in a first arch shape whose height from the movable terminal is a first height,
The line unit is a switch device formed in a second arch shape in which a height from the first piezoelectric driving unit is a second height higher than the first height.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のスイッチ装置であって、
前記固定端子は、前記第1の軸方向と前記第2の軸方向とに各々交差する第3の軸方向に対向して配置され、前記可動端子と接触可能な一対の端子部を有する
スイッチ装置。
The switch device according to any one of claims 1 to 3,
The fixed terminal includes a pair of terminal portions that are arranged to face each other in a third axial direction that intersects each of the first axial direction and the second axial direction, and that can contact the movable terminal. .
請求項4に記載のスイッチ装置であって、
前記固定端子は、前記一対の端子部を前記可動端子側に向けて屈曲させる一対の屈曲部を有する
スイッチ装置。
The switch device according to claim 4,
The fixed terminal includes a pair of bent portions that bend the pair of terminal portions toward the movable terminal.
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載に記載のスイッチ装置であって、
前記可動部は、
前記ベース基板に固定される第2の端部を有し前記第1の軸方向に沿って延びる弾性変形可能な第2のカンチレバーと、
前記第1のカンチレバーに接続される弾性変形可能な第1の連結部と、前記第2のカンチレバーに接続される弾性変形可能な第2の連結部と、前記可動端子を支持する支持部とを有する支持体と、
前記第1の圧電駆動部と同期して前記支持体を前記第2の軸方向に移動させることが可能な第2の圧電駆動部と、をさらに有する
スイッチ装置。
The switch device according to any one of claims 1 to 5,
The movable part is
An elastically deformable second cantilever having a second end fixed to the base substrate and extending along the first axial direction;
An elastically deformable first connecting portion connected to the first cantilever, an elastically deformable second connecting portion connected to the second cantilever, and a support portion that supports the movable terminal. A support having,
A switch device further comprising: a second piezoelectric driving unit capable of moving the support in the second axial direction in synchronization with the first piezoelectric driving unit.
請求項6に記載のスイッチ装置であって、
前記支持体は、前記支持部と前記可動端子との間に配置された中間層をさらに有する
スイッチ装置。
The switch device according to claim 6,
The said support body is a switch apparatus which further has an intermediate | middle layer arrange | positioned between the said support part and the said movable terminal.
少なくとも一端がベース基板に固定され、可動端子を含む第1の領域と圧電駆動部を含む第2の領域とを有する可動部を、前記ベース基板の面内に形成し、
前記ベース基板上に、前記第1の領域を被覆し第1の高さを有する第1の犠牲層と、前記第2の領域を被覆し前記第1の高さよりも高い第2の高さを有する第2の犠牲層とを形成し、
前記ベース基板上に、前記第1の犠牲層に積層された信号線路と、前記第2の犠牲層に積層された接地線路とを形成し、
前記ベース基板から前記第1の犠牲層及び前記第2の犠牲層を除去する
スイッチ装置の製造方法。
A movable portion having at least one end fixed to the base substrate and having a first region including a movable terminal and a second region including a piezoelectric drive unit is formed in the plane of the base substrate;
On the base substrate, a first sacrificial layer covering the first region and having a first height, and a second height covering the second region and higher than the first height. Forming a second sacrificial layer having
Forming a signal line laminated on the first sacrificial layer and a ground line laminated on the second sacrificial layer on the base substrate;
A method for manufacturing a switch device, wherein the first sacrificial layer and the second sacrificial layer are removed from the base substrate.
請求項8に記載のスイッチ装置の製造方法であって、
前記第1の犠牲層及び前記第2の犠牲層を形成する工程は、
前記ベース基板上に、前記第1の領域を開口させ、前記第2の領域を被覆する第1のレジストパターンを形成し、
前記ベース基板上に、前記第1のレジストパターンの上から前記第1の領域及び第2の領域をそれぞれ被覆する第2のレジストパターンを形成することを含む
スイッチ装置の製造方法。
It is a manufacturing method of the switch device according to claim 8,
Forming the first sacrificial layer and the second sacrificial layer,
On the base substrate, the first region is opened to form a first resist pattern that covers the second region,
A method for manufacturing a switch device, comprising: forming a second resist pattern covering the first region and the second region from above the first resist pattern on the base substrate.
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JP2009266615A (en) * 2008-04-25 2009-11-12 Taiyo Yuden Co Ltd Electric micro mechanical switch
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