JP4267600B2 - 振動形memsスイッチ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
一方、スイッチの使用過程で湿気などが間極の間に形成されスイッチレバー及び接点が固着される恐れもある。
好ましくは、第2発明は、第1発明において、前記固定接点に前記直流電圧を印加するための第1電極、及び前記振動体に前記交流電圧を印加するための第2電極を更に含むことができる。
第4発明は、第2発明において、前記第2電極を介して印加される交流電圧の大きさを増加させ前記振動体の振動幅を増加させた状態で、前記第1電極を介して前記直流電圧を印加し前記振動体及び前記固定接点を接触させることを特徴とする振動形MEMSスイッチを提供する。
更に好ましくは、第6発明は、第1発明において、上部表面の所定領域がエッチングされ空洞部が形成された第1基板、及び表面上の所定領域がエッチングされエッチング領域を形成し、前記エッチング領域上に前記固定接点が結合された第2基板を更に含み、前記第1基板及び前記第2基板は前記振動体を挟んで前記空洞部及び前記固定接点がそれぞれ前記振動体から所定距離だけ離隔されるよう相互結合し、前記振動体を真空状態の密閉された空間に孤立させる。真空にすると振動体の振動及び復元が円滑に行われるので好ましい。
第8発明は、第6発明において、前記振動体の振動方向に沿って前記振動体から所定距離だけ離隔された位置に形成され、前記振動体の振動に応じて誘導される電気的信号の大きさ変化を感知して、前記振動体の振動周波数を検出する駆動感知部を更に含むことができる。
また、好ましくは、第11発明は、第10発明において、表面上の所定領域がエッチングされエッチング領域を形成し、前記エッチング領域が前記振動体から所定距離だけ離隔されるよう、前記基板と結合し前記振動体を真空状態の密閉された空間に孤立させるパッケージ基板を更に含むことができる。
第13発明は、第11発明において、及び前記振動体の振動方向に沿って前記振動体から所定距離だけ離隔された位置に形成され、前記振動体の振動に応じて誘導される電気的信号の大きさ変化を感知して、前記振動体の振動周波数を検出する駆動感知部を更に含むことができる。
(実施形態1)
図1は本発明の第1実施形態による振動形MEMSスイッチの構成を示す垂直断面図である。同図に示すように、本振動形MEMSスイッチは、第1基板110、導電層120、振動体130、固定接点140、電極150、第2基板160、及び空洞部170を含む。
一方、振動体130の振動及び復元が円滑に行われるよう振動体130が振動する空間を真空状態に密封することが好ましい。即ち、第1基板110及び第2基板160は振動体130を挟んで密閉された空間に孤立させる。
同図の(b)は振動体130に供給される入力信号に対するグラフである。同図の(b)によれば、振動体130がt1時点から共振現象を起こしt2時点に固定接点140と接触することが分かる。
図3は本発明の第2実施形態による振動形MEMSスイッチの構成を示す垂直断面図である。同図に示すように、本振動形MEMSスイッチは、第1基板210、第2基板220、第3基板230、緩衝層240、振動体250、固定接点260、導電層270、電極280、及び空洞部290を含む。
固定接点260は振動体250の振動方向に沿って所定距離だけ離隔されるよう第1基板210下部表面に製造される。一方、固定接点260に直流電圧を伝達するために第1基板210を貫通する通路内に導電層270及び電極280を製造する。これにより、固定接点260に直流電圧を伝達すれば、振動体250と接触する。
次に、図4Cに示すように、第2基板220及び第1基板210を接合する。この場合、固定接点260が振動体250から一定距離だけ離隔されるよう接合する。接合方法は電圧を加え接合させる陽極接合(Anodic Bonding)方法を利用することができる。
次に、図4Fに示すように、導電層270が積層された通路211内に導電物質を埋め立て電極280を製造する。電極280は導電層270を介して固定接点260に直流電圧を供給する役割を果たす。
図5は本発明の第3実施形態による振動形MEMSスイッチの水平断面図である。例えば、図1において、水平方向に振動形MEMSスイッチを切断し、下部電極側から見ると図5のように観察される。同図に示すように、本振動形MEMSスイッチは振動体510、第1電極550、スプリング530、固定接点540、第2電極520、及びストッパー560(stopper)を含む。
一方、振動体510を振動させるための交流電圧は第2電極520を介して印加される。第2電極520及び振動体510はスプリング530を介して連結される。スプリング530は交流電圧を振動体510に伝達する役割のみならず、振動体510の振動運動を支持する役割を果たす。同図に示すように、4つのスプリング530が振動体510及び第2電極520を固定させているが、スイッチ設計に応じて多様な回数及び形態で製造できる。
図6は本発明の第4実施形態による振動形MEMSスイッチの構成を示すブロック図である。同図に示すように、本振動形MEMSスイッチは振動体610、電極620、スプリング630、スイッチング駆動部640、固定接点650a、650b、駆動感知部660、及び、ストッパー670を含む。図6には示していないが、固定接点650a、650bは所定の部位が切断されることにより、2つの部分に分離された状態に設計、製造できる。
一方、駆動感知部660は振動体610の振動方向に沿って所定距離だけ離隔された位置に製造される。これにより、振動体610の振動に応じて誘導される電気的信号の大きさ変化を感知して、振動体610の振動周波数を検出する役割を果たす。このような状態で、振動体610が振動すれば、駆動感知領域665で駆動感知部660及び振動体610間の距離が一定周期に変わる。これにより、駆動感知部660で誘導される電気的信号の大きさを確認して振動体610の振動周波数を確認することができる。この場合、誘導される電気的信号は、誘導電流またはキャパシタンスなどである。確認された電気的信号は、電極620と連結され交流電圧を印加する発振器(oscillator)(図示せず)にフィードバック(feedback)され、共振に適した周波数で振動できるよう交流電圧の大きさを調節する。
120 導電層
130 振動体
140 固定接点
150 電極
160 第2基板
170 空洞部
530、630 スプリング
660 駆動感知部
560、670 ストッパー(stopper)
Claims (2)
- 下部基板と、
前記下部基板上に形成された固定接点と、
前記下部基板上に形成された、前記固定接点に対して直流電圧を印加するための第1電極と、
前記下部基板との間に空間を形成し、前記固定接点が前記空間の内側に面するように、前記下部基板に接合された上部パッケージ基板と、
前記下部基板上に形成された第2電極と、
スプリングを介して前記第2電極に連結されると共に、前記下部基板の表面から所定距離だけ離れた前記空間の中の位置で該スプリングによって前記下部基板の表面と交差する方向に振動可能に支持された振動体と、
を含み、
前記第2電極を介して印加された交流電圧が前記スプリングを介して前記振動体に伝達されるように構成された振動形MEMSスイッチであり、
前記交流電圧の周波数は前記振動体の共振周波数であり、
前記固定接点が前記振動体の表面と対向することによって、前記振動体は、前記交流電圧が印加されれば振動し、前記振動体が振動している状態で前記固定接点に対して所定値の直流電圧が印加されれば、前記振動体の振動幅が増加して前記振動体が前記固定接点と接触することを特徴とする振動形MEMSスイッチ。 - 下部基板と、
前記下部基板との間に空間を形成するように、前記下部基板に接合された上部パッケージ基板と、
前記下部基板上に形成された電極と、
スプリングを介して前記電極に連結されると共に、前記下部基板の表面から所定距離だけ離れた前記空間の中の位置で、該スプリングによって前記下部基板の表面に対して平行な方向に振動可能に支持された振動体と、
前記振動体の振動方向に沿って前記振動体から所定距離だけ離れた位置における前記下部基板上に形成された固定接点と、
前記下部基板上に形成され、前記振動体の振動方向で前記振動体の表面と対向する部分を含み、前記部分に対して直流電圧を印加するためのスイッチング駆動部と、
を含み、
前記電極に対して印加された交流電圧が前記スプリングを介して前記振動体に対して伝達されるように構成された振動形MEMSスイッチであり、
前記交流電圧の周波数は前記振動体の共振周波数であり、
前記スイッチング駆動部の部分が前記振動体の表面と対向することによって、前記振動体は、前記交流電圧が印加されれば振動し、前記振動体が振動している状態で前記スイッチング駆動部に対して所定値の直流電圧が印加されれば、前記振動体の振動幅が増加して前記振動体が前記固定接点と接触することを特徴とする振動形MEMSスイッチ。
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