JP3207161B2 - Micro electromechanical system switch - Google Patents
Micro electromechanical system switchInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はRFスイッチに関する。
より詳しくはモノリシック集積マイクロ電気機械システ
ム(MEMS)スイッチに関するものであり、MEMS
は、剛体ビームと、回路基板と、少なくとも一つの電気
的接点とを含み、回路基板に回転可能につながれた金属
ピンがモノリシックに形成され、シーソーを形成するビ
ームに対しピボット点を定め、そのシーソーは接点開放
位置と接点閉鎖位置の間を回転すべく静電気的に作動す
るようになっており、ビームの曲がりがなくなりスイッ
チ寿命が延びる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an RF switch.
More particularly, it relates to a monolithically integrated micro-electro-mechanical system (MEMS) switch,
Comprises a rigid beam, a circuit board, and at least one electrical contact, wherein a metal pin rotatably connected to the circuit board is monolithically formed, defining a pivot point for the beam forming the seesaw, the seesaw. Are electrostatically actuated to rotate between a contact open position and a contact closed position, eliminating beam bending and extending switch life.
【0002】[0002]
【技術的背景】RFスイッチは一般的に技術上知られて
いる。こうしたスイッチの例は、ここで参照用に掲げた
米国特許No.5,578,976に詳しく述べられて
いる。こうしたRFスイッチは、チューニング可能な前
置増幅器、周波数シンセサイザといった様々なマイクロ
波及びミリメートル波製品で、自動車製品と同様に使わ
れている。図1は、既知のRFマイクロ電気機械システ
ム(MEMS)スイッチを示している。図の様に全体が
参照番号20で表されるMEMSは、回路基板22上に
形成され、一方の端にポスト24が形成されている。可
撓性の片持ちビーム26の一方の端が、ポスト24に接
続されている。片持ちビーム26は一方の端で電気的接
点28を支えるようになっており、電気的接点28は、
回路基板22に支えられた対応する接点29に合わさる
ように調整されている。RF入力信号はRF入力ポート
を形成する接点29に接続されるようになっており、一
方接点28はRF出力ポートを形成する。TECHNICAL BACKGROUND RF switches are generally known in the art. Examples of such switches are described in U.S. Pat. 5,578,976. Such RF switches are used in various microwave and millimeter wave products, such as tunable preamplifiers and frequency synthesizers, as well as in automotive products. FIG. 1 shows a known RF micro-electro-mechanical system (MEMS) switch. As shown in the figure, the MEMS generally denoted by reference numeral 20 is formed on a circuit board 22 and has a post 24 at one end. One end of the flexible cantilever beam 26 is connected to the post 24. The cantilever beam 26 is adapted to support an electrical contact 28 at one end, the electrical contact 28 comprising
It is adjusted to match the corresponding contact 29 supported on the circuit board 22. The RF input signal is adapted to be connected to a contact 29 forming an RF input port, while the contact 28 forms an RF output port.
【0003】スイッチ20は、静電気的に作動するよう
になっている。接地プレート32が回路基板22上に形
成されており、界磁プレート34が片持ちビーム26上
に形成されている。接地プレート32は接地されるよう
になっており、界磁プレート34はDC電圧源に選択的
につながれるようになっている。作動中、界磁プレート
34に電圧がかかってない状態では、接点28は接点2
9から離れ、図1で全体的に示された接点開放状態が定
まる。適切な直流電圧が界磁プレート34にかかると、
片持ちビーム34は静電気力により変位し、電気的接点
28が電気的接点29に合わさる状態を生じさせ、RF
入力信号がRF出力ポートに電気的に接続されるのを可
能とする。電圧が界磁プレート34から除かれると、片
持ちアーム20は片持ちビーム26の復元力により図1
に示された静的位置に戻る。The switch 20 is designed to operate electrostatically. A ground plate 32 is formed on the circuit board 22, and a field plate 34 is formed on the cantilever beam 26. The ground plate 32 is configured to be grounded, and the field plate 34 is selectively connected to a DC voltage source. In operation, when no voltage is applied to the field plate 34, the contact 28
9 and the contact open state shown generally in FIG. 1 is established. When an appropriate DC voltage is applied to the field plate 34,
The cantilever beam 34 is displaced by electrostatic forces, causing the electrical contacts 28 to mate with the electrical contacts 29, and the RF
Allow input signals to be electrically connected to the RF output port. When the voltage is removed from the field plate 34, the cantilever arm 20 is moved by the restoring force of the cantilever beam 26 as shown in FIG.
Return to the static position shown in.
【0004】米国特許No.5,552,924も回路
基板上に形成されたマイクロ電気機械(MEM)装置を
開示している。延長されたビームを支えるため、ポスト
が回路基板上に形成される。延長されたビームは中央で
支えられ、ビーム両端に電気的接点が形成される。本構
造物は静電気的に作動する。更に詳しく言えば、直流電
圧が延長されたビーム上の界磁プレートにかけられる
と、静的電気力が生れビームを捻り曲がらせる。残念な
がら上述の構成は、スイッチが作動する毎に片持ちビー
ムが曲がらねばならない。こうした曲がりは、スイッチ
寿命を短かくしスイッチの信頼性を下げることになる。
こうした既知のRFスイッチには、挿入損失が比較的高
いと言った他の問題があり、この問題はRFスイッチン
グ製品のようなある種の製品では受け入れがたい。詳し
く述べれば、米国特許No.5,578,976に開示
されている二酸化珪素で作られた片持ちビームであり、
米国特許No.5,552,994に開示されているス
イッチのビームに複合珪素金属合金(Al:Ti:S
i)が使われている。残念ながらこうした材料をビーム
に使うと、挿入損失が比較的大きくなり、RFスイッチ
の感度を下げることになる。[0004] US Pat. No. 5,552,924 also discloses a micro-electro-mechanical (MEM) device formed on a circuit board. Posts are formed on the circuit board to support the extended beam. The extended beam is supported at the center and electrical contacts are formed at both ends of the beam. The structure operates electrostatically. More specifically, when a DC voltage is applied to the field plate on the extended beam, a static electrical force is created, causing the beam to twist. Unfortunately, the above arrangement requires that the cantilever bend each time the switch is actuated. Such bending shortens switch life and reduces switch reliability.
These known RF switches have other problems, such as relatively high insertion loss, which are unacceptable in certain products, such as RF switching products. Specifically, U.S. Pat. A cantilever beam made of silicon dioxide as disclosed in US Pat. No. 5,578,976;
U.S. Pat. No. 5,552,994 discloses that a composite silicon metal alloy (Al: Ti: S
i) is used. Unfortunately, the use of such materials in the beam results in relatively high insertion loss and reduced RF switch sensitivity.
【0005】上述のように、こうしたRFスイッチは例
えば周波数シンセサイザ等の広範囲の製品で利用される
ようになっている。従来の半導体RFスイッチは比較的
大きくて嵩張る(即ち、16×16のアレイの場合40
0立方インチ)ことが知られており、このようなRFス
イッチを利用するシステムのパッケージサイズは比較的
大きくなってしまう。微細機械加工のなされたRFスイ
ッチがそれなりに開発され、例えば、米国特許番号5,
578,976と5、552、994に開示されてい
る。こうした微細機械加工のなされたRFスイッチのお
陰で、パッケージサイズはかなり小さくなった(即ち、
1立方インチ)。しかし、このような微細機械加工のな
されたRFスイッチに関する製造技術は、既知のHBT
とHEMTの加工技術ないしCMOS加工技術と相容れ
ず、HEMTとHBTの装置ないしCMOS装置に前記
RFスイッチを組み込むことをこれまでの所は妨げてい
る。As described above, such an RF switch has been used in a wide range of products such as a frequency synthesizer. Conventional semiconductor RF switches are relatively large and bulky (ie, 40 × 16 × 16 arrays).
0 cubic inches), and the package size of a system using such an RF switch becomes relatively large. Micromachined RF switches have been developed as such, for example, US Pat.
578,976 and 5,552,994. Thanks to these micromachined RF switches, the package size has been significantly reduced (ie,
1 cubic inch). However, manufacturing techniques for such micromachined RF switches are known HBTs.
So far, it has been incompatible with HEMT processing technology or CMOS processing technology, and thus has prevented the incorporation of the RF switch into HEMT and HBT devices or CMOS devices.
【0006】[0006]
【発明の概要】本発明の目的は、先行技術における様々
な問題を解決することである。本発明のもう一つの目的
は、既知の電気鋳造技術で製造するのに適したRFスイ
ッチを提供することである。本発明の更にもう一つの目
的は、既知のRFスイッチに対して機械的信頼性が改善
されたRFスイッチを提供することである。本発明の更
にもう一つの目的は、CMOS、HET、HEMTマイ
クロ波モノリシック集積回路(MMIC)と言った他の
集積回路にモノリシックに集積されるのに適したRFス
イッチを提供することである。要約すると、本発明は、
マイクロ電気機械システム(MEMS)として形成され
るRFスイッチに関するものであり、本スイッチはマイ
クロ電気機械スイッチアレイ(MEMSA)を形成する
ようアレイ状に構成可能である。MEMSは回路基板上
に形成される。回路基板によって回転可能に支えられた
ピンで、ピボット点を定める。一般的には、剛体ビーム
ないし伝送線路の中央部をピンの上に置いてシーソー型
配置を形成する。剛体ビーム使うと信頼性を下げる原因
であるビームに対する捻れと曲げの力がなくなる。スイ
ッチは、例えばHBTとHEMTから成るMMICにモ
ノリシックに集積されるようになっており、RFスイッ
チの製造工程でMMICを保護するための適当なポリマ
ー層、例えばポリイミドで、そうした回路と分離がなさ
れる。挿入損失を減らすため、ビームは全て金属で形成
され、これによりスイッチの感度が上がり、スイッチは
RFスイッチング製品に使用可能となる。ビームないし
伝送線路を全て金属で作ることで、スイッチは、二酸化
珪素の複合シリコン金属ビームを使用する他のスイッチ
よりも、挿入損失が低くなる。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve various problems in the prior art. It is another object of the present invention to provide an RF switch suitable for manufacturing with known electroforming techniques. It is yet another object of the present invention to provide an RF switch with improved mechanical reliability over known RF switches. Yet another object of the present invention is to provide an RF switch suitable for being monolithically integrated into other integrated circuits, such as CMOS, HET, HEMT microwave monolithic integrated circuits (MMICs). In summary, the present invention provides
An RF switch formed as a micro-electro-mechanical system (MEMS), the switch being configurable in an array to form a micro-electro-mechanical switch array (MEMSA). The MEMS is formed on a circuit board. A pivot point is defined by a pin rotatably supported by the circuit board. Generally, the center of the rigid beam or transmission line is placed on the pins to form a seesaw configuration. The use of a rigid beam eliminates the torsion and bending forces on the beam, which reduce reliability. The switch is intended to be monolithically integrated into the MMIC, for example, an HBT and HEMT, and is separated from such circuitry by a suitable polymer layer, such as polyimide, to protect the MMIC during the fabrication of the RF switch. . To reduce insertion loss, the beam is entirely formed of metal, which increases the sensitivity of the switch and allows the switch to be used in RF switching products. By making the beam or transmission line entirely of metal, the switch has lower insertion loss than other switches using a silicon dioxide composite silicon metal beam.
【0007】[0007]
【実施例】本発明のこれら及び他の目的は、以下の明細
書と添付の図面により、直ちに理解できる。本発明は、
アレイ状に形成可能なマイクロ電気機械システム(ME
MS)スイッチとしてRFスイッチを、既知の電気鋳造
技術での製造されるようにしたものに関するものであ
り、このRFスイッチでマイクロ電気機械スイッチアレ
イ(MEMSA)を作る。以下により詳しく述べるが、
スイッチはスイッチ寿命を延ばし機械的信頼性を向上さ
せるように構成される。加えて、スイッチはポリマー層
ないし回路基板上に形成されるようになっており、この
ポリマー層ないし回路基板は、マイクロ波モノリシック
集積回路(MMIC)の保護に使用でき、MMICにス
イッチを集積させることができる。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS These and other objects of the present invention can be readily understood from the following specification and the accompanying drawings. The present invention
Micro-electro-mechanical system (ME
The invention relates to an RF switch as a (MS) switch, which is manufactured by a known electroforming technique, with which a microelectromechanical switch array (MEMSA) is made. As described in more detail below,
The switch is configured to increase switch life and improve mechanical reliability. In addition, the switch is formed on a polymer layer or circuit board, which polymer layer or circuit board can be used to protect a microwave monolithic integrated circuit (MMIC). Can be.
【0008】本発明のRFスイッチの一実施例を、図
2、3a、3bに示し、RFスイッチ全体を参照番号5
0で示す。スイッチ50は、回路基板52上に形成され
るようになっている。HEMT分散増幅器やHBT−T
TLドライブ回路のようにスイッチ50がマイクロ波モ
ノリシック集積回路に集積される製品の場合、回路基板
52は、ポリイミド即ちBPDA−PDAデュポンp−
フェニレンビフェニルテトラカルボキシルイミドと言っ
たポリマーで形成される。ポリマーはMMICの直接上
側に層として形成され、RFスイッチの製造工程の間に
MMICを保護する。ポリイミドの低誘電率(即ちε=
2)は、例えば、RF伝送線路に対し損失の比較的少な
い回路基板を提供する。図4で最良に示されるように、
スイッチ50とMMIC49間を、ホール47を経て同
軸で相互接続してもよく、こうすればRFインピーダン
スを維持しかつ高絶縁性を与えながらあるレベルから別
のレベルへの転移が可能になる。One embodiment of the RF switch of the present invention is shown in FIGS.
Indicated by 0. The switch 50 is formed on a circuit board 52. HEMT dispersion amplifier and HBT-T
In the case of a product in which the switch 50 is integrated in a microwave monolithic integrated circuit, such as a TL drive circuit, the circuit board 52 is made of polyimide or BPDA-PDA dupont p-type.
It is formed from a polymer called phenylenebiphenyltetracarboximide. The polymer is formed as a layer directly above the MMIC and protects the MMIC during the RF switch manufacturing process. The low dielectric constant of polyimide (ie, ε =
2) provides, for example, a circuit board having relatively low loss for the RF transmission line. As best shown in FIG.
The switch 50 and the MMIC 49 may be coaxially interconnected via a hole 47, which allows a transition from one level to another while maintaining RF impedance and providing high insulation.
【0009】本発明の重要な面は、ビーム54が剛体
で、ピン58回りに回転するようになっているという事
実に関係している(図2)。ピン58は、例えば、シー
ソー型配置を形成する金属カラー60によって回路基板
52に対して回転可能に取り付けられている。ビーム5
4の曲がりないし捻れた曲がりをなくすことで、ビーム
の疲労が減り、スイッチ寿命同様にスイッチの全体的信
頼性が向上する。本発明のRFスイッチの配置は様々で
あるが、例えば、図3に単極双投スイッチを示す。しか
し、本発明の原理は、他のスイッチ配置にも同様に適用
できる。単極双投スイッチ50には、回路基板52に面
したビーム54の側面に、例えば金Auの金属接点6
0、62が形成される。これらの接点60、62は、回
路基板52上に形成されたそれぞれの対応する接点6
4、66と合わさるようになっている。An important aspect of the present invention relates to the fact that the beam 54 is rigid and is adapted to rotate about a pin 58 (FIG. 2). The pins 58 are rotatably mounted to the circuit board 52 by, for example, metal collars 60 forming a seesaw-type arrangement. Beam 5
Eliminating the bending or twisting of the 4 reduces beam fatigue and improves the overall reliability of the switch as well as the switch life. The arrangement of the RF switch of the present invention may be various. For example, FIG. 3 shows a single-pole double-throw switch. However, the principles of the present invention are equally applicable to other switch arrangements. The single pole double throw switch 50 has a metal contact 6 made of, for example, gold Au on the side of the beam 54 facing the circuit board 52.
0 and 62 are formed. These contacts 60, 62 correspond to respective corresponding contacts 6 formed on circuit board 52.
4, 66 are combined.
【0010】RFスイッチ50は、静電気力で作動する
ようになっている。特に、一対の電気的接点68、70
を、回路基板52上に形成してもよい。これら接点6
8、70のオン、オフは、対応する界磁プレート69、
71に加えられる適切な直流電圧の結果生ずる静電気力
で制御される(図3a)。特に、界磁プレート69、7
1を接点68、71と組み合わせ、並列プレートコンデ
ンサーを形成する。従って、界磁プレート69、71に
直流電位を与えると、接点68、70と金属ビーム54
の間に静電気引力と反発力が生じる。ビーム54の回転
方向は、界磁プレート69、71に加えられた直流電圧
の極性に依存する。単極双投スイッチ50の場合、接点
72は回路基板52上に形成されてもよく、そうすると
電気伝導性材料(即ちニッケル)からできているピン5
8とビーム54は電気的に接触することになる。接点7
2をRF入力ポート61として使用してもよく(図3
a)、一方、60、64の接点対と62、66の接点対
をそれぞれRF出力ポート63と65として使用しても
よい。特に、接点62が電気的接点66と電気的に接し
ている場合、接点72に加えられたRF入力信号は電気
的接点62と66から出てゆく。代替案として、接点6
0が接点64と電気的に接している場合、RF入力信号
は接点60と64から出てゆく。[0010] The RF switch 50 operates by electrostatic force. In particular, a pair of electrical contacts 68, 70
May be formed on the circuit board 52. These contacts 6
8, 70 are turned on and off by the corresponding field plates 69,
Controlled by the electrostatic forces resulting from the appropriate DC voltage applied to 71 (FIG. 3a). In particular, the field plates 69, 7
1 is combined with contacts 68 and 71 to form a parallel plate capacitor. Therefore, when a DC potential is applied to the field plates 69, 71, the contacts 68, 70 and the metal beam 54
An electrostatic attraction and a repulsive force occur between them. The direction of rotation of the beam 54 depends on the polarity of the DC voltage applied to the field plates 69, 71. In the case of a single-pole, double-throw switch 50, the contacts 72 may be formed on the circuit board 52 so that the pins 5 made of an electrically conductive material (i.e., nickel)
8 and beam 54 will be in electrical contact. Contact 7
2 may be used as the RF input port 61 (FIG. 3)
a) On the other hand, the contact pairs 60 and 64 and the contact pairs 62 and 66 may be used as the RF output ports 63 and 65, respectively. In particular, if contact 62 is in electrical contact with electrical contact 66, the RF input signal applied to contact 72 will exit electrical contacts 62 and 66. Alternatively, contact 6
When 0 is in electrical contact with contact 64, the RF input signal exits contacts 60 and 64.
【0011】スイッチの感度を向上させるだけでなく挿
入損失を減少させるため、ビーム54を全て金属として
もよい。特に、ビーム54は多くの半導体加工に比べ低
温でなされる電気メッキのニッケルNiで形成してもよ
い。全て金属でできたビーム54は、既知の二酸化珪素
ないし複合シリコン金属ビームに対して挿入損失が減る
だけでなく、こうした配置は拡大したダイナミックレン
ジを与えるための第三順序遮断位置をも改善する。図
2、3a,3bに示したスイッチ配置の場合、ピン58
はRF入力ポートを形成する。図5a、5bは代替配置
を示しており、全体を参照番号70で示されたRFスイ
ッチは回路基板72、ビーム74、ピン76とを含んで
いる。この実施例の場合、電気的接点78、80が回路
基板72の各々の端に形成され、ビーム74の反対側の
端に形成された各々に対応する接点82、84と合わさ
るようになっている。後者の配置の場合、回路基板76
の一端に形成された接点80がRF入力ポートを形成
し、一方ビーム74に電子的につながれた接点77はR
F出力ポートを形成する。The beam 54 may be entirely metal to reduce insertion loss as well as improve switch sensitivity. In particular, the beam 54 may be formed of nickel electroplated Ni, which is performed at a lower temperature than many semiconductor processes. The all-metal beam 54 not only reduces insertion loss with respect to known silicon dioxide or composite silicon metal beams, but such an arrangement also improves the third order cutoff position to provide an extended dynamic range. In the case of the switch arrangement shown in FIGS.
Forms an RF input port. FIGS. 5 a and 5 b show an alternative arrangement, wherein the RF switch, generally indicated by reference numeral 70, includes a circuit board 72, a beam 74, and pins 76. In this embodiment, electrical contacts 78, 80 are formed at each end of the circuit board 72 to mate with corresponding contacts 82, 84 formed at the opposite end of the beam 74. . In the latter arrangement, the circuit board 76
A contact 80 formed at one end of the R.sub.1 forms an RF input port, while a contact 77 electronically coupled to beam 74
Form the F output port.
【0012】静電気力を使い、上述のようにビーム74
を回転させる。特に、接点78は、オフ出力ポートを形
成し、接地される。回路基板72上に形成された一対の
接点86、88は一対の界磁プレート87、89と共同
で、上述の並列プレートコンデンサーを形成する。特に
ビーム74が反時計方向に回転する場合、ビーム74の
静電気電位をゼロにするため、ビーム74は接地され
る。さもないと、スイッチプレートが働くことによる未
知の静電気力でスイッチ挙動が不安定になる可能性があ
る。代替例として、スイッチ70が時計回り方向に回転
する場合、ビーム74は接地されず、RF入力ポートは
ビーム74に直接接続され、この場合接点84は出力接
点を形成する。スイッチ50、70の作動は、ビーム5
4、74と界磁プレート間の静電気力に依存する。界磁
プレートとビーム間の力は、電荷Qと電界Eの関数であ
る。一つの界磁プレートは、ビームと同じ電位に維持さ
れ、その結果、力は0となる。他の界磁プレートには、
方程式1で決まる電荷により、ビーム74に対してある
電位差が与えられる。 (1) Q=C・V=ε0 ・(wl/t)・V 但し、W、lは各々ビームの幅、長さ、tは接点間距
離、Vは電圧である。静的電界は方程式2で決まる。 (2) E=V/t 静電気力は、電荷Qと静的電界Eの積あるから、力は方
程式3で与えられる。 (3) F=Q・E=ε0 ・(wl/t2 )・V2 構造物を釣り合わせると、静電気力は、静的誘導ないし
加速度誘導による如何なる対抗力にも妨害されなくな
る。従って電圧が一つのプレートに加わると、構造物
は、作動プレートに最も近い端の接点を閉じかつ他端の
接点を開く方向へ傾く。Using electrostatic force, the beam 74 is used as described above.
To rotate. In particular, contact 78 forms an off output port and is grounded. A pair of contacts 86 and 88 formed on the circuit board 72 cooperate with the pair of field plates 87 and 89 to form the above-described parallel plate capacitor. In particular, when the beam 74 rotates counterclockwise, the beam 74 is grounded in order to make the electrostatic potential of the beam 74 zero. Otherwise, the switch behavior may be unstable due to unknown electrostatic force caused by the operation of the switch plate. Alternatively, if switch 70 rotates clockwise, beam 74 is not grounded and the RF input port is directly connected to beam 74, where contact 84 forms an output contact. The operation of the switches 50 and 70
4, 74 and the field plate. The force between the field plate and the beam is a function of the charge Q and the electric field E. One field plate is maintained at the same potential as the beam, resulting in zero force. Other field plates include
The charge determined by Equation 1 gives a certain potential difference to beam 74. (1) Q = C · V = ε 0 · (wl / t) · V where W and l are the width and length of the beam, t is the distance between the contacts, and V is the voltage. The static electric field is determined by Equation 2. (2) E = V / t Since the electrostatic force is the product of the charge Q and the static electric field E, the force is given by Equation 3. (3) F = Q · E = ε 0 · When balancing the (wl / t 2) · V 2 structure, the electrostatic force is also not disturbed in any opposing force due to the static induction or acceleration induced. Thus, when a voltage is applied to one plate, the structure will tilt in a direction to close the end contact closest to the actuation plate and open the other end contact.
【0013】スイッチが一つの位置から他の位置へ動く
のに要する時間は、静電気力と、ビームの質量と、移動
距離によって決まる。ビームの移動が直線的でかつ静電
気力が一定と仮定し、たとえビームがピボット回りにわ
ずか約0.006ラジアン回転しかつ一定電圧の下で作
動開始から全閉の間に静電気力が約2倍に変化するとし
ても、こうした分析によれば、最も弱い静電気力が全時
間を通じて加わるとしスイッチング電圧の立上り時間を
加えて計算されるスイッチング遅れを単純に考慮するこ
とでスイッチング遅れの限界が与えられる。実際のスイ
ッチング時間はもっと短い可能性がある。The time required for the switch to move from one position to another is determined by the electrostatic force, the mass of the beam, and the distance traveled. Assuming that the beam moves linearly and the electrostatic force is constant, even if the beam rotates only about 0.006 radians around the pivot and the electrostatic force is about twice as large between start-up and full closure under constant voltage However, according to such an analysis, the switching delay is limited by simply considering the switching delay calculated by adding the switching voltage rise time assuming that the weakest electrostatic force is applied throughout the entire time. The actual switching time may be shorter.
【0014】図11に示した代表例の配置のスイッチン
グ遅れは、方程式4で決まる。 (4) √(2mXF) 但し、m=dLwa 但し、Xはビームが動かねばならぬ距離(例えば3ミク
ロン)、dはビームの密度(例えば8.9Kg/
m3 )、lはビームの長さ(例えば900ミクロン)、
wはビームの幅(例えば150ミクロン)、aはビーム
の厚さ(例えば8ミクロン)である。これら具体的数値
の場合、ビームの質量は9.6×10-9Kgとなる。電
圧を10ボルト、tを4.5ミクロン、lを200ミク
ロンに選ぶと、ビームとプレートの間に1.3×10-6
ニュートンの静電気力が生じ、スイッチング時間は20
0マイクロセカンド以下となる。より早いスイッチング
スピードが必要な場合は、プレートに加える電圧を10
から35ボルトへ上げると、静電気力は約10倍に増や
すことができる。ビームの作動しない部分を除き質量を
3分の1に減らす機械的設計も考慮されている。スイッ
チング速度を最適にするため、ビームのニッケル厚みを
減らすことも可能である。垂直方向のスペーシングを2
分の1に減らすことも考えられ、こうすると静電気力が
4倍に増加し、移動する距離が2分の1に減りスイッチ
ング時間は約2マイクロセカンドとなる。The switching delay of the exemplary arrangement shown in FIG. (4) √ (2mXF) where m = dLwa where X is the distance the beam must move (eg 3 microns) and d is the beam density (eg 8.9 Kg /
m 3 ), l is the length of the beam (eg 900 microns),
w is the beam width (eg, 150 microns) and a is the beam thickness (eg, 8 microns). In the case of these specific numerical values, the mass of the beam is 9.6 × 10 −9 Kg. Choosing a voltage of 10 volts, t of 4.5 microns, and l of 200 microns, 1.3 × 10 −6 between the beam and the plate.
Newton's electrostatic force is generated and switching time is 20
0 microseconds or less. If faster switching speed is required, the voltage applied to the plate should be 10
From 35 to 35 volts, the electrostatic force can be increased by a factor of about 10. A mechanical design that reduces the mass by a factor of three except for the inactive part of the beam is also considered. It is also possible to reduce the nickel thickness of the beam to optimize the switching speed. 2 vertical spacing
It is conceivable to reduce it by a factor of one, which increases the electrostatic force by a factor of four, reduces the distance traveled by a factor of two and reduces the switching time to about two microseconds.
【0015】スイッチの周波数レスポンス(即ち、RF
作動周波数)は、スイッチの物理的寸法の関数である。
一般に、スイッチのサイズが小さくなる程、スイッチの
作動可能な周波数は関連する要因のため高くなる。本発
明によるスイッチは最小寸法が約10×50ミクロン
と、即ち約40GHzのRF作動周波数を有する既知の
RFスイッチより10倍も小さくなるようになってい
る。例えば図2、3a、3bに示すスイッチに関し、1
0GHzまでの挿入損失、戻り損失、絶縁性を図8と9
に示す。これらの図から、スイッチ50は挿入損失が比
較的低く、約2GHZで戻り損失が比較的高く約45d
bの絶縁性を示すことが分かる。絶縁性を改善するた
め、二つのスイッチを直列に接続し90dbまでの絶縁
性を与えることができる。The frequency response of the switch (ie, RF
Operating frequency) is a function of the physical dimensions of the switch.
In general, the smaller the size of the switch, the higher the operable frequency of the switch due to related factors. The switch according to the invention has a minimum dimension of about 10.times.50 microns, that is to say 10 times smaller than known RF switches having an RF operating frequency of about 40 GHz. For example, regarding the switches shown in FIGS.
8 and 9 show insertion loss, return loss and insulation up to 0 GHz.
Shown in From these figures, it can be seen that switch 50 has a relatively low insertion loss, a relatively high return loss at about 2 GHz, and about 45 d.
It can be seen that b shows the insulating property. To improve the insulation, two switches can be connected in series to provide insulation up to 90 db.
【0016】二つのスイッチ50、70の絶縁性を、各
々図10a、10bに比較する。スイッチ70は短絡バ
ースイッチとして形成され、ビームの一端が出力伝送線
路の入力を短絡させるために使われる、即ち、ギャップ
スペーシングを設計して伝送線路の幅を適切にすること
で、スイッチ70は、図10bに示すような2GHzで
50dbの絶縁性が可能となり、二つのスイッチを直列
にし100dbまでの絶縁性を提供できる。スイッチ5
0、70の代替配置を、図6、7に示す。図6の実施例
の場合、スイッチ51を使って直通伝送線路に接続する
一方、スイッチ53を使って平行に間隔をあけた二つの
伝送線路を接続する。スイッチ51には、開きと閉じの
二つのスイッチ状態がある。開き状態では、二つの伝送
線路は接続されず、閉じ状態では二つの伝送線路は接続
される。スイッチ53には、全開き、一つ閉じ、ないし
両方閉じの三つのスイッチ状態がある。この実施例の場
合、二つの伝送線路を接続するビームは、RF信号から
来るビームにつながれた伝送線路の少なくとも一つを接
続したり切り離すようにするため、ピン回りの回転だけ
でなく直線的な垂直方向への移動も可能である。The insulation of the two switches 50, 70 is compared to FIGS. 10a, 10b, respectively. The switch 70 is formed as a short bar switch, and one end of the beam is used to short the input of the output transmission line, i.e., by designing the gap spacing to make the width of the transmission line appropriate, the switch 70 10b, 50 dB insulation at 2 GHz is possible, and two switches can be connected in series to provide insulation up to 100 db. Switch 5
An alternative arrangement of 0, 70 is shown in FIGS. In the embodiment shown in FIG. 6, a switch 51 is used to connect to a direct transmission line, while a switch 53 is used to connect two transmission lines spaced apart in parallel. The switch 51 has two switch states, open and closed. In the open state, the two transmission lines are not connected, and in the closed state, the two transmission lines are connected. The switch 53 has three switch states: fully open, one closed, or both closed. In this embodiment, the beam connecting the two transmission lines is not only a rotation around the pins, but also a straight line, in order to connect or disconnect at least one of the transmission lines connected to the beam coming from the RF signal. Vertical movement is also possible.
【0017】図12−15は、本発明によりMEMSを
製造段階を詳細に示す。上述のように、本発明によるM
EMSはマイクロ波集積回路(MMIC)53に集積さ
れ、直接MMIC上のポリマー回路基板52上に形成さ
れる。代替案として、MEMSは独立の装置として製造
されてもよい。図12においては、伝導体金属100の
層が回路基板層52上に形成される。伝導体金属とし
て、回路基板52上に直接、例えば300のクロム(C
r)と2,000の金(Au)を蒸着により堆積させて
もよい。伝導体金属層100を従来のフォトリソグラフ
ィ技術によりマスクしてかたどり、接点と界磁プレート
を様々な配置に形成する。接点101、103、ピボッ
ト接点105、一対の界磁プレート107、109を含
む接点の具体的配置を図12cに示す。図示のように、
界磁プレート107、109同様に接点101、105
は、複数の入出力ポート111、113、115、11
7に電気的に接続される(図12b)。接点103は接
点105に直接つながれる。他の配置も可能である。フ
ォトレジストを伝導体金属層100にかけ、例えば、図
3bと5bに示すようにマスクを通して感光させ、接
点、伝導体及び界磁プレートを決める。一旦伝導体パタ
ーンをフォトリソグラフィ技術で決めたら、伝導体金属
層100を例えば湿式エッチングによりエッチングし、
伝導体、接点及び界磁プレートを形成する。FIGS. 12-15 illustrate in detail the steps of manufacturing a MEMS according to the present invention. As mentioned above, M according to the invention
The EMS is integrated in a microwave integrated circuit (MMIC) 53 and is formed directly on the polymer circuit board 52 on the MMIC. Alternatively, the MEMS may be manufactured as a stand-alone device. In FIG. 12, a layer of conductor metal 100 is formed on circuit board layer 52. As the conductor metal, for example, 300 chromium (C
r) and 2,000 gold (Au) may be deposited by evaporation. The conductor metal layer 100 is masked by conventional photolithography techniques to form contacts and field plates in various arrangements. FIG. 12C shows a specific arrangement of the contacts including the contacts 101 and 103, the pivot contact 105, and the pair of field plates 107 and 109. As shown
Like the field plates 107 and 109, the contacts 101 and 105
Are a plurality of input / output ports 111, 113, 115, 11
7 (FIG. 12b). Contact 103 is directly connected to contact 105. Other arrangements are possible. A photoresist is applied to the conductor metal layer 100 and exposed through a mask, for example, as shown in FIGS. 3b and 5b, to define contacts, conductors and field plates. Once the conductor pattern is determined by photolithography technology, the conductor metal layer 100 is etched by, for example, wet etching,
Form conductors, contacts and field plates.
【0018】上述のように、MEMSはシーソー型に形
成され、金属ビーム、ピボット、回路基板に回転可能に
カラーで留められた少なくとも一つのピンを有する。カ
ラーと同様にピボットには、多数のスペーサーを使わね
ばならない。例えば1.2−1.5μmの銅(Cu)の
層102を、例えば図12cに示すように蒸着により伝
導体の上部に形成する。銅層102(図12cで銅1と
して示す)を使い、カラーと同様ピボット用にスペーサ
ーを形成するが、これについては以下に詳述する。特に
図12dで示すように、フォトレジスト層104を銅層
102の上にかける。カラー部分と同様に接点、ピボッ
トを、従来のフォトリソグラフィ技術により定める。接
点、カラー及びピボットを定めた後、銅層102を、例
えば従来の湿式エッチングにより図12eに示すように
エッチングする。加えて、フォトレジスト層104も取
り除く。第二スペーサーを図13aに示すように形成す
る。特に、例えば1.2μmの銅(銅2)112の第二
層を、例えば蒸着で図12eに示すように、構造物の頂
上部に形成する。一旦銅112の第二層を堆積させた
ら、ピボットとカラーベースは、図13b、13cに示
されるように定まる。特に、フォトレジスト層114を
銅層112の上へかけて、従来のフォトリソグラフィ技
術により露光し、図13bに示すようにピボットとカラ
ーベースを定める。続いて、図13cに示すように、銅
II層112をエッチングして、ピボットとカラーベー
スを定める。As noted above, the MEMS is formed in a seesaw configuration and has at least one pin rotatably collared to a metal beam, pivot, and circuit board. Like the collar, the pivot must use a number of spacers. A layer 102 of, for example, 1.2-1.5 μm copper (Cu) is formed on top of the conductor, for example by vapor deposition, as shown in FIG. 12c. The copper layer 102 (shown as copper 1 in FIG. 12c) is used to form spacers for the pivot, as well as the collar, which will be described in detail below. A photoresist layer 104 is applied over the copper layer 102, as shown in particular in FIG. The contacts and pivots as well as the collars are defined by conventional photolithographic techniques. After defining the contacts, collars and pivots, the copper layer 102 is etched as shown in FIG. 12e, for example by a conventional wet etch. In addition, the photoresist layer 104 is removed. A second spacer is formed as shown in FIG. 13a. In particular, a second layer of, for example, 1.2 μm copper (copper 2) 112 is formed on top of the structure, for example by evaporation, as shown in FIG. 12e. Once the second layer of copper 112 is deposited, the pivot and color base are determined as shown in FIGS. 13b, 13c. In particular, a photoresist layer 114 is exposed over the copper layer 112 by conventional photolithographic techniques to define a pivot and a color base as shown in FIG. 13b. Subsequently, as shown in FIG. 13c, the copper II layer 112 is etched to define a pivot and a color base.
【0019】図13dでは、頂上接点を図13dと13
eに示すように形成する。特に、例えばクロロベンジン
フォトレジスト116のフォトレジスト層を、図13d
に示すように構造物上にかける。フォトレジスト層11
6をマスクし、従来のフォトリソグラフィ技術により露
光させ、図13eに示すように一対のトップ金接点11
8、120を定める。特に、一旦接点範囲を図13dに
示すように定めたら、例えば5,000の金(Au)を
構造物上に蒸着させ、金接点118、120を形成す
る。In FIG. 13d, the top contacts are shown in FIGS.
e. In particular, a photoresist layer of, for example, chlorobenzine photoresist 116 is added to FIG.
Put on the structure as shown in. Photoresist layer 11
6 is masked and exposed by conventional photolithography techniques to form a pair of top gold contacts 11 as shown in FIG.
8, 120 are determined. In particular, once the contact area is defined as shown in FIG. 13d, for example, 5,000 gold (Au) is deposited on the structure to form gold contacts 118,120.
【0020】金接点118、120を形成した後、開放
銅層を図13fと13gに示すように形成する。特に、
フォトレジスト層122を図13eに示すように構造物
にかけ、従来のフォトリソグラフィ技術で露光させ、開
放銅層124を定める。開放銅層124は、例えば図1
3fに示す構造物上に2,000−5,000の銅を蒸
着させ、フォトレジストを除去することによって堆積さ
せる。開放銅は、形成されたピンとピボットを回転でき
るようする工程で後に除去される。ビームとプレート
を、構造物上にかけられたフォトレジスト層(図示せ
ず)を通して形成して従来のフォトリソグラフィ技術に
よってかたどり、ビームと界磁プレートを定める。その
後、構造物を例えば4μmニッケル(Ni)でめっきし
てビームとプレートを形成し、第一ニッケル層(ニッケ
ルI)128を形成する(図14a)。加えて、上述の
フォトレジスト層を取り除く。After forming the gold contacts 118, 120, an open copper layer is formed as shown in FIGS. 13f and 13g. In particular,
A layer of photoresist 122 is applied to the structure as shown in FIG. 13e and exposed by conventional photolithographic techniques to define an open copper layer 124. The open copper layer 124 is, for example, as shown in FIG.
Deposit 2,000-5,000 copper on the structure shown in 3f by removing the photoresist. The open copper is later removed in a step that allows the formed pin and pivot to rotate. The beam and plate are formed through a layer of photoresist (not shown) applied over the structure and shaped by conventional photolithographic techniques to define the beam and field plate. Thereafter, the structure is plated with, for example, 4 μm nickel (Ni) to form a beam and plate to form a first nickel layer (nickel I) 128 (FIG. 14a). In addition, the above-mentioned photoresist layer is removed.
【0021】第一ニッケル層128を施した後のスイッ
チの断面図を図14aに示す。図14aに示すように、
ビームを形成するニッケル層128の下面に、トップ接
点118、120を堆積させる。簡略化のため図14a
では銅層102、112を取り除き、ビームの下面に形
成された接点118及び120と回路基板52上に形成
された伝導体との間のスペーシングを図示する。図14
bは、カラー部分の断面図である。図15bに示すよう
に、一対のピン127、129を、ピボットに近接させ
て明らかにしてある。ピン127、129は、銅層10
2の頂上に形成される。二つのカラー131、133
(図15b)は、ピン127、129上方に銅層(銅I
II、銅IV)130、132をメッキさせて、ピン1
27と129の頂上に形成される(図14c、14
d)。カラー131、133は、従来のフォトリソグラ
フィ技術によりかたどられてもよい。第一層は、5,0
00mmの銅Cuをメッキして形成してもよく、第二層
は構造物から2−3μm銅Cuをメッキして形成しても
よい。A cross-sectional view of the switch after application of the first nickel layer 128 is shown in FIG. As shown in FIG. 14a,
Top contacts 118, 120 are deposited on the underside of the beam forming nickel layer 128. FIG. 14a for simplicity
Now the copper layers 102, 112 have been removed and the spacing between the contacts 118 and 120 formed on the underside of the beam and the conductors formed on the circuit board 52 is illustrated. FIG.
b is a sectional view of the collar portion. As shown in FIG. 15b, a pair of pins 127, 129 are shown proximate the pivot. Pins 127 and 129 are connected to copper layer 10
2 are formed on top. Two colors 131, 133
(FIG. 15b) shows a copper layer (copper I) above pins 127,129.
II, copper IV) 130, 132 plated and pin 1
Formed on top of 27 and 129 (FIGS.
d). The collars 131, 133 may be shaped by conventional photolithographic techniques. The first layer is 5,0
The second layer may be formed by plating 2-3 mm copper Cu from the structure.
【0022】図15a−cに示すように、ニッケルの第
二層(ニッケルII)134を構造物の頂上に形成する
が、この構造物は、図15aに示すようにビームを補強
しカラー131、133を形成し、回路基板52対して
ピン127と129を回転可能に支え捕捉することにな
る。カラー131、133をピン127と129の上に
形成した後、銅をエッチングして図15b、15cに示
す構造を生じさせる。ひとたび銅がエッチングされる
と、ピン127と129は、図15bに示すように自由
に回転できる。図15cは、銅をエッチングした後のピ
ボットを示す。本発明に関し多くの変更修正が、上記教
示に照らし明らかに可能である。従って、本発明は上記
に特定して述べた以外の形で付属の請求項の範囲内で実
施できると理解されねばならない。As shown in FIGS. 15a-c, a second layer of nickel (Nickel II) 134 is formed on top of the structure, which reinforces the beam and enhances the collar 131, as shown in FIG. 15a. 133 is formed to rotatably support and capture the pins 127 and 129 with respect to the circuit board 52. After the collars 131, 133 have been formed over the pins 127 and 129, the copper is etched to produce the structure shown in FIGS. 15b and 15c. Once the copper has been etched, pins 127 and 129 are free to rotate as shown in FIG. 15b. FIG. 15c shows the pivot after etching the copper. Many modifications and variations of the present invention are apparently possible in light of the above teachings. It is, therefore, to be understood that the invention may be practiced other than as specifically described above and within the scope of the appended claims.
【図1】既知のRFスイッチの立面図である。FIG. 1 is an elevation view of a known RF switch.
【図2】本発明によるRFスイッチの立面図である。FIG. 2 is an elevation view of an RF switch according to the present invention.
【図3a】図2と同様の立図面で界磁プレートを更に示
す図である。FIG. 3a is a view similar to FIG. 2, but further illustrating the field plate.
【図3b】図2と3aのRFスイッチの平面図である。FIG. 3b is a plan view of the RF switch of FIGS. 2 and 3a.
【図4】MMIC上に作られた本発明によるRFスイッ
チの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of an RF switch according to the present invention made on an MMIC.
【図5a】本発明によるRFスイッチの代替実施例の立
面図である。FIG. 5a is an elevational view of an alternative embodiment of the RF switch according to the present invention.
【図5b】図5aのRFスイッチの平面図である。FIG. 5b is a plan view of the RF switch of FIG. 5a.
【図6】本発明による図5のRFスイッチの代替実施例
の平面図である。FIG. 6 is a plan view of an alternative embodiment of the RF switch of FIG. 5 according to the present invention.
【図7】本発明による図3のRFスイッチの別の代替実
施例の平面図である。FIG. 7 is a plan view of another alternative embodiment of the RF switch of FIG. 3 according to the present invention.
【図8】スイッチがON位置にある代表的スイッチの挿
入損失と戻り損失dBを周波数GHzの関数として表し
たグラフである。FIG. 8 is a graph showing the insertion loss and return loss dB of a typical switch with the switch in the ON position as a function of frequency GHz.
【図9】スイッチがOFF位置にある代表的スイッチの
絶縁性能dBを周波数GHzの関数として表したグラフ
である。FIG. 9 is a graph illustrating the insulation performance dB of a representative switch with the switch in the OFF position as a function of frequency GHz.
【図10a】図3のスイッチの絶縁性能のグラフであ
る。FIG. 10a is a graph of the insulation performance of the switch of FIG.
【図10b】図5のスイッチの絶縁性能のグラフであ
る。FIG. 10b is a graph of the insulation performance of the switch of FIG.
【図11】本発明によるRFスイッチの代表的な接点構
成の立面図である。FIG. 11 is an elevation view of a representative contact configuration for an RF switch according to the present invention.
【図12a】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。FIG. 12a shows a step-by-step process of manufacturing a switch according to the present invention.
【図12b】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。FIG. 12b illustrates a step-by-step process for manufacturing a switch according to the present invention.
【図12c】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。FIG. 12c shows a step-by-step process of manufacturing a switch according to the present invention.
【図12d】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。FIG. 12d illustrates a step-by-step process of manufacturing a switch according to the present invention.
【図12e】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。FIG. 12e illustrates a step-by-step process of manufacturing a switch according to the present invention.
【図13a】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。FIG. 13a is a diagram showing step by step a process of manufacturing a switch according to the present invention.
【図13b】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。FIG. 13b shows a step-by-step process of manufacturing a switch according to the invention.
【図13c】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。FIG. 13c illustrates a step-by-step process for manufacturing a switch according to the present invention.
【図13d】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。FIG. 13d illustrates a step-by-step process of manufacturing a switch according to the present invention.
【図13e】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。FIG. 13e illustrates a step-by-step process for manufacturing a switch according to the present invention.
【図13f】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。FIG. 13f is a view illustrating stepwise a manufacturing process of the switch according to the present invention;
【図13g】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。FIG. 13g is a diagram showing step by step the manufacturing process of the switch according to the present invention.
【図14a】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。FIG. 14a illustrates a step-by-step process of manufacturing a switch according to the present invention.
【図14b】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。FIG. 14b illustrates a step-by-step process of manufacturing a switch according to the present invention.
【図14c】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。FIG. 14c illustrates a step-by-step process for manufacturing a switch according to the present invention.
【図14d】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。FIG. 14d illustrates a step-by-step process of manufacturing a switch according to the present invention.
【図15a】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。FIG. 15a shows a step-by-step process of manufacturing a switch according to the invention.
【図15b】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。FIG. 15b shows a step-by-step process of manufacturing a switch according to the invention.
【図15c】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。FIG. 15c illustrates a step-by-step process for manufacturing a switch according to the present invention.
47 ホール 49 マイクロ波モノリシック集積回路 50 RFスイッチ 52 回路基板 54 ビーム 58 ピン 60、62 接点 69、71 界磁プレート 47 hole 49 microwave monolithic integrated circuit 50 RF switch 52 circuit board 54 beam 58 pin 60, 62 contact 69, 71 field plate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョージ ダブリュー マッキーヴァー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90277 レドンド ビーチ ノース ポ リーナ アベニュー 801 (72)発明者 アルフレッド イー リー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90505 トーランス マカフィー ロー ド 4612 (56)参考文献 特開 平9−17300(JP,A) 特開 平8−235997(JP,A) 特開 平4−306520(JP,A) 特開 平8−227041(JP,A) 実公 平7−29548(JP,Y2) 実公 平7−31480(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01H 59/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor George W. McKever USA 90277 Redondo Beach North Polina Avenue 801 (72) Inventor Alfred E. Lee USA California 90505 Torrance McAfee Road 4612 (56) References Special JP-A-9-17300 (JP, A) JP-A-8-235997 (JP, A) JP-A-4-306520 (JP, A) JP-A-8-227041 (JP, A) JP-A-7-29548 ( JP, Y2) Jikgyo 7-31480 (JP, Y2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01H 59/00
Claims (21)
点を形成するピンを含み、前記ピンは、前記回路基板に
対して自由に回転可能であり、 前記回路基板に取り付けられていて前記ピンを捕捉する
少なくとも1つのカラーを含み、 前記ピンにより支えられるビームを含み、前記ビーム
は、第一位置と第二位置の間で回転可能に構成され、 前記回路基板と前記ビームにより支えられる少なくとも
一対の電気的接点を含み、 前記第一位置と前記第二位置の間で前記ビームを回転さ
せる静電気力を印可電圧の関数の形で作り出すために所
定の電圧を受け取る少なくとも一つの界磁プレートを含
む、 ことを特徴とするRFスイッチ。1. An RF switch comprising: a circuit board; and a pin rotatably supported by the circuit board to form a pivot point, wherein the pin is freely rotatable with respect to the circuit board. Including at least one collar attached to the circuit board to capture the pin, including a beam carried by the pin, the beam configured to be rotatable between a first position and a second position; The circuit board and at least one pair of electrical contacts carried by the beam, wherein a predetermined force is generated to create an electrostatic force for rotating the beam between the first position and the second position as a function of an applied voltage. An RF switch comprising at least one field plate for receiving a voltage.
徴とする請求項1に記載のRFスイッチ。2. The RF switch according to claim 1, wherein said beam is a rigid beam.
ことを特徴とする請求項1に記載のRFスイッチ。3. The RF switch according to claim 1, wherein said beams are all formed of metal.
れたニッケルであることを特徴とする請求項3に記載の
RFスイッチ。4. The RF switch according to claim 3, wherein the metal is nickel formed by a low-temperature electroplating process.
成され、RF出力ポートを形成することを特徴とする請
求項1に記載のRFスイッチ。5. The RF switch according to claim 1, wherein a pair of electrical contacts are formed on opposite sides of the pin to form an RF output port.
対の隣に形成されていることを特徴とする請求項5に記
載のRFスイッチ。6. The RF switch according to claim 5, wherein a field plate is formed next to each pair of said electrical contacts.
触する金属接点を更に含むことを特徴とする請求項6に
記載のRFスイッチ。7. The RF switch of claim 6, further comprising a metal contact that contacts said pin forming an RF input port.
ー、ガラスないし半導体の層であることを特徴とする請
求項1に記載のRFスイッチ。8. The RF switch according to claim 1, wherein the circuit board is a predetermined polymer, glass or semiconductor layer.
特徴とする請求項8に記載のRFスイッチ。9. The RF switch according to claim 8, wherein the polymer is a polyimide.
電気的接点が形成され、一対の電気的接点がRF信号を
前記ビームに接続するために使われ、他の一対の電気的
接点が前記ビームを接地するために使われることを特徴
とする請求項5に記載のRFスイッチ。10. The RF switch has at least two pairs of electrical contacts formed thereon, one pair of electrical contacts being used to connect an RF signal to the beam, and another pair of electrical contacts connecting the beam. The RF switch according to claim 5, wherein the RF switch is used for grounding.
成されていることを特徴とする請求項1に記載のRFス
イッチ。11. The RF switch according to claim 1, wherein the RF switch is formed monolithically.
ロ波集積回路とRFスイッチとを有し、 前記RFスイッチは、 前記第一層上に形成される回路基板層を含み、 前記回路基板層で支えられていてピボット点を形成する
ピンを含み、前記ピンは、前記回路基板層に対して自由
に回転可能であり、 前記回路基板層に取り付けられていて、前記ピンを捕捉
して前記ピンを前記回路基板に対して自由に回転可能に
する少なくとも1つのカラーを含み、 前記ピンにより支えられるビームを含み、前記ビーム
は、第一位置と第二位置の間で回転可能に構成され、 前記回路基板と前記ビームにより支えられる少なくとも
一対の電気的接点を含み、 前記第一位置と前記第二位置の間で前記ビームを回転さ
せる静電気力を印可電圧の関数の形で作り出すために所
定の電圧を受け取る少なくとも一つの界磁プレートを含
む、 ことを特徴とする集積RFスイッチ。12. A monolithic microphone forming a first layer.
A RF integrated circuit and an RF switch, wherein the RF switch includes a circuit board layer formed on the first layer, and includes a pin supported by the circuit board layer to form a pivot point; The pins are freely rotatable with respect to the circuit board layer, and are attached to the circuit board layers to capture the pins and rotate the pins freely with respect to the circuit board. And at least one pair supported by the circuit board and the beam, the beam including a beam carried by the pin, the beam being rotatable between a first position and a second position. At least one field for receiving a predetermined voltage to create an electrostatic force for rotating the beam between the first position and the second position in the form of a function of an applied voltage. Integrated RF switch including a rate, and wherein the.
と前記RFスイッチの間の接続を可能にするために前記
回路基板層に形成されたホールを更に含むことを特徴と
する請求項12に記載の集積RFスイッチ。13. The apparatus of claim 12, further comprising a hole formed in the circuit board layer to enable a connection between the monolithic microwave integrated circuit and the RF switch. An integrated RF switch as described.
がヘテロ接合バイポーラトランジスターで形成された回
路を含むことを特徴とする請求項12に記載の集積RF
スイッチ。14. The integrated RF of claim 12, wherein said monolithic microwave integrated circuit comprises a circuit formed of heterojunction bipolar transistors.
switch.
が高電子移動度トランジスターの回路を含むことを特徴
とする請求項12に記載の集積RFスイッチ。15. The integrated RF switch of claim 12, wherein said monolithic microwave integrated circuit comprises a circuit of a high electron mobility transistor .
する請求項12に記載の集積RFスイッチ。16. The integrated RF switch according to claim 12, wherein said beam is rigid.
ることを特徴とする請求項12に記載の集積RFスイッ
チ。17. The integrated RF switch according to claim 12, wherein said beams are all formed of metal.
とを特徴とする請求項12に記載の集積RFスイッチ。18. The integrated RF switch according to claim 12, wherein said circuit board layer is polyimide.
と、 (b)前記回路基板上に接点を形成するステップと、 (c)前記回路基板に対して自由に回転可能であるよう
に前記回路基板上にピンを形成するステップと、 (d)前記ピンを捕捉するために前記回路基板に対して
取り付けられる少なくとも1つのカラーを形成するステ
ップと、 (e)ビームを形成し、前記ビームが前記回路基板に対
して回転可能に支えられるように前記ビームを前記ピン
上に配置するステップと、 (f)前記回路基板上の前記接点と合わさるようになっ
た接点を前記ビーム上に形成するステップとを含むこと
を特徴とするマイクロ電気機械スイッチを形成する方
法。19. A circuit board comprising: (a) providing a circuit board; (b) forming a contact on the circuit board; and (c) the circuit being rotatable relative to the circuit board. Forming pins on a substrate; and (d) contacting the circuit board to capture the pins.
Forming at least one collar to be mounted ; (e) forming a beam and arranging the beam on the pins such that the beam is rotatably supported relative to the circuit board; ) a method of forming a micro electromechanical switch, characterized in that it comprises the steps of forming said contacts adapted to mate with contacts on the circuit board on the beams.
のモノリシックマイクロ波集積回路の頂上部に形成する
ようになっていることを特徴とする請求項19に記載の
マイクロ電気機械スイッチを形成する方法20. The method of claim 19, wherein the micro-electromechanical switch is formed on top of an existing monolithic microwave integrated circuit.
Method of forming a micro electromechanical switch
特徴とする請求項19に記載のマイクロ電気機械スイッ
チを形成する方法。21. The micro-electro-mechanical switch according to claim 19, wherein the circuit board is a polymer.
A method of forming a switch.
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