JP4445399B2 - マイクロ接点開閉器および無線通信機器 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロ接点開閉器および無線通信機器に関し、半導体の微細加工技術を利用して極微細でメカニカルな機構を実現したマイクロマシン技術分野に属し、詳しくは、基板上に集積回路の一部として組み込み可能で、電気的な接点を開閉するためのマイクロ接点開閉器およびそれを用いた無線通信機器に関する。

従来、マイクロ接点開閉器としては、半導体の微細加工技術を応用するマイクロマシン技術を利用することによって超小型化されたマイクロスイッチがある。このマイクロスイッチは、図７Ａ,図７Ｂに示すように、単結晶シリコンあるいはＧaＡsなどからなる基板１７０上に設けられた絶縁層(図示せず)の上に、固定接点１７４とマイクロ可動部１７９に設けられた可動接点１８１とを備え、マイクロ可動部１７９は支持部１７２に結合し、基板１７０上に支持されている。可動接点１８１および固定接点１７４は、所定の隙間を設けて対向しており、可動接点１８１が固定接点１７４に接離することにより、電気的な接点の開閉を行なう。

このようなマイクロスイッチのマイクロ可動部１７９の駆動には、例えば、図７Ａ,図７Ｂに示すように、静電式アクチュエータ１７６を用いることができる。互いに対向する電極１８３,１７７が、それぞれマイクロ可動部１７９側と基板１７０側に設けられ、両電極１８３,１７７間に電圧を印加しない場合には、静電引力が発生しないので、固定接点１７４と可動接点１８１は接触しない。一方、電極１８３,１７７間に電圧を印加する場合には、静電引力が発生してマイクロ可動部１７９のアームが動き、固定接点１７４と可動接点１８１が接触する。さらに、この状態から電極１７７に印加している電圧をオフにすると、変形しているマイクロ可動部１７９の復元力によって可動接点１８１が固定接点１７４から開離する。このように、静電式アクチュエータ１７６の電極１８３,１７７間の電圧を制御することにより、容易にマイクロスイッチを接離させることができる。このようなマイクロスイッチは小型であるのみならず、消費電力が小さいという利点がある。

図７Ａ,図７Ｂに示すように、支持部７２をはさんで反対側にも同様の接点を備え、２つの接点を切り替えて開閉するマイクロスイッチの場合、マイクロ可動部１７９は支持部１７２にねじれ部１７３を介して結合し、マイクロ可動部１７９は支持位置で回転するように動作する。このようなねじれ部を支点にもつ同様の構成のマイクロスイッチは、特開２００３−１１７８９６号公報(特許文献１)、特表２００３−５２２３７９号公報(特許文献２)、米国特許第６５１１８９４号(特許文献３)に開示されている。

図７Ａ,図７Ｂに示す従来の２接点切り替え型のマイクロスイッチでは、例えば静電式アクチュエータ１８０によりマイクロ可動部１７９を駆動するとき、発生する静電引力が主としてねじれ部１７３のねじれによるバネの復元力とつりあってマイクロ可動部１７９が回転するように移動する。そのため、実用的にチップ上で実現可能な電圧範囲で接点を開閉させるにためは、ねじれ部１７３の弾性定数をあまり大きく設計できないという制約をうける。従って、可動接点を開離するときの反対側の接点を駆動して接点を開離することができるが、ねじれ部１７３への負荷を大きくできず、また、ねじれ部の復元力も小さくなるために、通算開閉回数が増加したときに、接点同士が接着してしまい、接点を開離できなくなるという問題があった。
特開２００３−１１７８９６号公報 特表２００３−５２２３７９号公報 米国特許第６５１１８９４号

そこで、本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するために成されたものであって、通算開閉回数が増加しても、接点同士が接着して接点が開離できなくなるのを防止できると共に、基板上に集積回路の一部として組み込みできるマイクロ接点開閉器および無線通信機器を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明のマイクロ接点開閉器は、
基板と、
前記基板上に配置され、中央部とその中央部から両側に延びる梁部とを有するマイクロ可動部と、
前記マイクロ可動部の前記梁部の前記基板に対向する側に形成された可動接点と、
前記基板上の前記可動接点に対向する位置に形成された固定接点と、
前記固定接点に対して前記可動接点を接触または開離させるように前記マイクロ可動部を駆動する駆動機構と、
前記基板上に形成され、前記マイクロ可動部を前記中央部で傾動自在に支持する支持部と
を備え、
前記駆動機構は、前記マイクロ可動部の一方の梁部側とその梁部に対向する前記基板側に配置されると共に、前記マイクロ可動部の他方の梁部側とその梁部に対向する前記基板側に配置され、
前記マイクロ可動部が一方の梁部側に傾動するときに支点となる支持端部と前記マイクロ可動部が他方の梁部側に傾動するときに支点となる支持端部とを、前記マイクロ可動部の梁部が延びる方向に間隔をあけて前記支持部に設けて、
前記駆動機構により前記マイクロ可動部を駆動することによって前記固定接点に前記可動接点を接触させるとき、前記マイクロ可動部の動きに合わせて、前記マイクロ可動部を支持する前記支持部の支点が変位するようにしたことを特徴とする。

前記構成のマイクロ接点開閉器によれば、基板上に集積回路の一部として組み込み可能で、通算開閉回数が増加したときに、接点同士が接着し、接点を開離できなくなるという問題が発生しにくくなり、長期使用が実現できる。なお、支持部とマイクロ可動部が別体でなく、支持部とマイクロ可動部が軟質金属などで連結されていてもよい。また、前記マイクロ可動部を駆動する駆動機構は、静電式アクチュエータ、圧電式アクチュエータ、熱式アクチュエータまたは磁気式アクチュエータのいずれかが用いられるのが望ましい。

また、一実施形態のマイクロ接点開閉器は、前記支持部が、前記マイクロ可動部の動きに合わせて前記支持部の支点が変位するように弾性変形する弾性変形部を有することを特徴とする。

前記実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、接点接触動作のときに前記マイクロ可動部の動きに合わせて支持部の支点が変位するように弾性変形部が弾性変形することにより、支持部にかかる負荷を低減でき、長期使用が実現できる。

また、一実施形態のマイクロ接点開閉器は、少なくとも前記マイクロ可動部の支持位置と前記基板との距離を伸縮させる方向、または、前記固定接点と前記可動接点の距離を伸縮させる方向に、前記支持部の支点が変位するように前記弾性変形部が弾性変形することを特徴とする。

前記実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、接点接触動作のときに必要な駆動力を小さくすることができると共に、開始時に必要な駆動力を小さくすることができる。また、マイクロ可動部の撓みを抑えた接点接触動作が可能となるため、操作電圧の低電圧化が可能となる。

また、一実施形態のマイクロ接点開閉器は、前記支持部に対して前記マイクロ可動部が前記基板表面に平行な方向に係合していることを特徴とする。

前記実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、前記弾性変形部が基板表面に対する垂直方向に比べて平行な方向には変形しにくくなり、接点接触時にマイクロ可動部の駆動機構の駆動力を効率よく接点の接触部に伝えることができ、動作電圧が低電圧化できる。

また、一実施形態のマイクロ接点開閉器は、前記マイクロ可動部は、前記駆動機構により前記マイクロ可動部の駆動を開始した後に前記基板側に接触する中間支点を有することを特徴とする。

前記実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、接点接触のときに支持部に大きな負荷をかけずに、中間支点をマイクロ可動部の支点にして接点に強い押し付け力を与えることができる。

また、一実施形態のマイクロ接点開閉器は、前記支持部と前記マイクロ可動部が別体であって、前記支持部と前記マイクロ可動部とが分離不可に連結されていることを特徴とする。

前記実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、ねじれ部分で結合した場合に比べて低駆動力の接点接触動作が可能となる。

また、一実施形態のマイクロ接点開閉器は、前前記支持部と前記マイクロ可動部との間には、前記駆動機構により前記マイクロ可動部を駆動するときに前記マイクロ可動部の変形を少なくするための隙間が設けられていることを特徴とする。

前記実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、マイクロ可動部を低電圧で駆動できると共に、安定した接点開閉操作ができる。

また、一実施形態のマイクロ接点開閉器は、半導体製造プロセスを用いて作成されていることが望ましい。

また、本発明の無線通信機器は、前記のいずれか１つに記載のマイクロ接点開閉器と、送信部と、受信部と、前記送信部からの送信信号を電波として送信すると共に前記受信部への受信信号を電波として受信するためのアンテナとを備え、前記アンテナと前記送信部とを前記マイクロ接点開閉器を介して接続すると共に、前記アンテナと前記受信部とを前記マイクロ接点開閉器を介して接続することを特徴とする。

前記構成の無線通信機器によれば、送受信を切り替えるときに、マイクロ接点開閉器の接点が接着しにくく、接点の劣化が少ない無線通信機器が得られる。

また、本発明の無線通信機器は、前記のいずれか１つに記載のマイクロ接点開閉器と、送信部と、受信部と、前記送信部からの送信信号を電波として送信すると共に前記受信部への受信信号を電波として受信するための複数アンテナとを備え、前記複数のアンテナと前記受信部を前記マイクロ接点開閉器を介して夫々接続し、前記マイクロ接点開閉器のいずれか１つを閉じて前記複数のアンテナのうちの１つと前記受信部を接続することを特徴とする。

前記構成の無線通信機器によれば、受信状態に応じてアンテナを切り替えるときに、マイクロ接点開閉器の接点が接着しにくく、接点の劣化が少ない無線通信機器が得られる。

以上より明らかなように、本発明のマイクロ接点開閉器によれば、通算開閉回数が増加しても、接点同士が接着して接点が開離できなくなるのを防止できると共に、基板上に集積回路の一部として組み込みが可能なマイクロ接点開閉器を実現することができる。

また、本発明の無線通信機器によれば、受信状態のよいアンテナを選択するためのアンテナの切り替えや、アンテナとの接続を受信部か送信部のいずれかに切り替えるために本発明のマイクロ接点開閉器を用いることで、アンテナ切り替えや送受信の切り替え時に接点が接着しにくく、接点の劣化が少ない信頼性の高い無線通信機器を実現することができる。

以下に本発明のマイクロ接点開閉器および無線通信機器の好適な実施形態について図面を参照して説明する。

(第１の実施形態)
図１Ａは本発明の第１の実施形態のマイクロ接点開閉器の構成を示す断面図であり、図１Ｂは前記マイクロ接点開閉器の平面図である。

この第１の実施形態のマイクロ接点開閉器は、図１Ａ,図１Ｂに示すように、基板１０と、この基板１０上に形成された固定接点１４,１５と、これらの固定接点１４,１５から離れた位置に形成されたそれぞれの可動接点２１,１１と、それぞれの可動接点２１,１１をそれぞれの固定接点１４,１５を交互に接触または開離させることができるマイクロ可動部１９と、基板１０上に底部２５が固定され、マイクロ可動部１９の中央部分を支持する支持部１２と、マイクロ可動部１９を駆動する駆動機構１６,２０を備えている。ここでは、マイクロ可動部１９は、支持部１２と直接結合しない状態(非固定)で支持されている。前記駆動機構１６に、上部電極２３と下部電極１７で構成された静電式アクチュエータを用い、駆動機構２０に、上部電極２２と下部電極１８で構成された静電式アクチュエータを用いている。

前記支持部１２は、基板１０に接合された底部２５と、その底部２５の両端から斜め上方かつ外側に夫々延びさらに基板１０表面に沿って外側に延びた後に斜め下方に屈曲して延びる弾性変形部２６a,２６bと、その弾性変形部２６a,２６bの下端から基板１０表面に沿って外側に夫々延びる端部２７a,２７bとを有している。この端部２７a,２７bがマイクロ可動部１９を支持するための２つの支点となる。

前記支持部１２の弾性変形部２６a,２６bを、マイクロ可動部１９に形成された窓６a,６b(図１Ｂに示す)に通し、その弾性変形部２６a,２６bの下側にマイクロ可動部１９の裏面に両端が固定された梁１３a,１３bを配置している。

ここで、この第１の実施形態のマイクロ接点開閉器の動作について、可動接点２１と固定接点１４の開閉を例に説明する。図１Ａに示す初期状態では、下部電極１８および下部電極１７には電圧が印加されておらず、駆動機構２０および１６は非駆動状態にある。この状態では、マイクロ可動部１９は、支持部１２の端部２７a,２７bよって支えられ、基板１０表面に対してほぼ平行な状態に保たれ、両接点ともに接触していない。

次いで、図１Ｃに示すように、下部電極１７に電圧が印加されて、駆動機構１６によりマイクロ可動部１９を駆動すると、上部電極２３が静電引力で引き付けられ、可動接点２１と固定接点１４が接触する。このとき、支持部１２付近が弾性変形することによりマイクロ可動部１９が支持される支持部１２の端部２７aの位置が変位する、あるいは、マイクロ可動部１９と端部２７aの接触する(支持する)位置が少しずれて変更される。これにより、駆動機構１６の上部電極２３と下部電極１７の距離を近づけることができるため、図７に示す従来の支持位置固定の場合にくらべ低電圧で強い駆動力が得られる。これにより、マイクロ可動部１９の復元力も強められ、通算開閉回数が増加したときに接点同士が接着し、開離できなくなる問題が発生しにくくなり、長期使用が実現できる。

また、前記マイクロ接点開閉器の支持部１２は、マイクロ可動部１９に比べて弾性定数の低い弾性変形部２６a,２６bを有し、接点接触動作時に支点(端部２７a,２７b)でマイクロ可動部１９を支持可能なように弾性変形部２６a,２６bが弾性変形する。これにより、図１Ｃの駆動機構１６によりマイクロ可動部１９を駆動する場合に示すように、マイクロ可動部１９をほとんど撓ませることなく固定接点１４と可動接点２１を接触させることができる。図示していないが、他方の駆動機構１７を駆動させる場合においても同様である。このように、接点を接触させるときにマイクロ可動部１９がほとんど撓まないために支持部１２にかかる負荷を低減することができ、マイクロ接点開閉器の長期使用が実現できる。

さらに、図１Ｃの駆動機構１６によりマイクロ可動部１９を駆動させる場合を例に説明すると、弾性変形部２６aは、マイクロ可動部１９を支持している支持部１２の端部２７aの位置が基板１０側に近づくように、あるいは可動接点２１と固定接点１４が近づくように変位するように弾性変形する。このとき、駆動機構１６は、基板１０表面に対してほぼ垂直方向に駆動力を与えるので、これにより、接点接触動作のときに必要な駆動力を小さくできると共に、開始時に必要な駆動力を小さくできる。また、マイクロ可動部１９の撓みを抑えた接点接触動作が可能となるため、操作電圧の低電圧化が可能となる。

さらに、この第１の実施形態のマイクロ接点開閉器では、支持部１２の弾性変形部２６a,２６bは、マイクロ可動部１９の支持位置が基板１０表面に対して平行な方向、あるいは固定接点１４および１５とマイクロ可動部１９の支持される位置との距離が変わる方向にほとんど変化しないようにマイクロ可動部１９と係合している。この第１の実施形態では、図１に示すように、マイクロ可動部１９は支持部１２の端部２７a,２７bで支持されているが、弾性変形部２６a,２６bは基板１０表面に対する垂直方向に比べて平行な方向には変形しにくいようになっている。これにより、可動接点２１を固定接点１４に押し付けるときおよび可動接点１１を固定接点１５に押し付けるときに、効率よく駆動機構１６,２０の駆動力を使うことができる。

さらに、この第１の実施形態のマイクロ接点開閉器では、マイクロ可動部１９は、接点を接触させるときに基板１０側に接触する中間支点２９a,２９bを有している。ここでは、図１Ａに示すように、マイクロ可動部１９は折れ曲がり部２８a,２８bを備え、中間支点２９a,２９bが形成されている。これにより、接点を接触させるときに、中間支点２９a,２９bが基板１０に接触し、支持部１２の端部２７a,２７bに代わって中間支点２９a,２９bがマイクロ可動部１９の支点となって接点が押し付けられるようになり、支持部１２に大きな負荷をかけずに強い押し付け力を得ることができる。

図２は、中間支点２９a,２９bを利用して折れ曲がり部２８a,２８bが変形するまで強い押し付けを行った場合の動作を示している。ここでは、強い押し付けが可能であると同時に、弾性定数の高いマイクロ可動部１９の折れ曲がり部２８a,２８bを変形させているので、接点の開離時には強い復元力を得ることができる。

また、押し付け時に、折れ曲がり部２８aの変形により可動接点２１が固定接点１４の接触面に沿って移動させることができると共に、折れ曲がり部２８bの変形により可動接点１１が固定接点１５の接触面に沿って移動させることができるので、通算開閉回数増加しても、接点が接着して開離しにくくなるのを防止することができる。

さらに、前記マイクロ可動部１９は支持部１２に結合されていない。この第１の実施形態では、支持部１２の弾性変形部２６a,２６bの下側にマイクロ可動部１９の裏面に両端が固定された梁１３a,１３bが配置されており、基板１０が重力に対していずれの方向に保持されたり、基板１０に衝撃等の外力が加えられたりしても、支持部１２からマイクロ可動部１９が外れないようにしている。

また、マイクロ可動部１９が支持部１２に結合されていなくても、マイクロ可動部１９の梁１３a,１３bが、支持部１２の弾性変形部２６a,２６bとの間に挟まれるように形成されており、また、弾性変形部２６a,２６bは基板１０表面に対する垂直方向に比べて平行な方向には変形しにくいようになっている。

これにより、図７に示す従来のねじれ部で固定して支持する構造に比べ、マイクロ可動部が非固定なために低電圧で駆動でき、また、接点を押し付けるときの駆動力も、マイクロ可動部自体を撓ませる量が少ないために低電圧(低駆動力)となる。

この第１の実施形態のマイクロ接点開閉器は、マイクロ可動部１９が非固定であるために、マイクロ可動部１９と支持部１２の弾性変形部２６a,２６bや端部２７a,２７bとの間に摺動が発生する場合がある。この場合、支持部１２の弾性変形部２６a,２６bから端部２７a,２７bの弾性構造が復元力を働かせたり、マイクロ可動部１９と支持部１２の接触部を組成の異なる材料にしたりすることによって、接点の接着を抑制することができる。また、接点開閉操作のときにマイクロ可動部１９の支持位置が変更されることによっても接着が抑制される。

さらに、支持部１２の弾性変形部２６a,２６bとマイクロ可動部１９との間に隙間７を設けている。これにより、例えば図１Ｃの駆動機構１６を駆動する場合のように、駆動しない駆動機構２０側では、マイクロ可動部１９がこの隙間７a,７bを利用して端部２７bから離れ、基板１０から遠ざかるように動くことができる。これによって、支持部１２の弾性変形部２６bではほとんど変形が起こらず、マイクロ可動部１９がほとんど撓まないために、図７に示す従来のねじれ部で支持する構造に比べ、低電圧で駆動でき、接点を押し付けるときの駆動力も、マイクロ可動部自体を撓ませる量が少ないために低電圧(低駆動力)で可能となる。

また、図１Ｃに示すように、非駆動側でマイクロ可動部１９が端部２７bを離れても、弾性変形部２６bにマイクロ可動部１９の梁１３bが接触してマイクロ可動部１９の動きを停止させることができるため、安定した接点開閉操作が可能となる。

さらに、この第１の実施形態のマイクロ接点開閉器では、図１Ｄに示すように、両側の接点を切り替える操作のみでなく、両側の駆動機構２０,１７を同時に駆動することで、両側の接点を同時に接触させることができる。２つの駆動機構２０,１７を同時に駆動させると、マイクロ可動部１９の支持位置を同時に基板１０側に近づけることができるため、図１に示す従来のねじれ部で結合したものに比べて、マイクロ可動部１９の撓み量が少なくて済み、低電圧(低駆動力)で同時に接点を接触させることができる。

また、接点を開離させるときは、反対側の接点を接触させるように、反対側の駆動機構を動作させることにより容易に駆動力を得ることができるが、マイクロ可動部１９が支持部１２に固定されていないため、図７に示す従来のねじれ部を備えたものと比べて低電圧で駆動できる。

マイクロ可動部と支持部は非固定であることが望ましいが、本発明の効果は非固定に限るものではない。例えば、支持部１２の端部２７a,２７bがマイクロ可動部１９と結合していたとしても、支持部１２が弾性変形可能であるために接点を接触させるときに、マイクロ可動部１９の支持位置が変位可能となる。

ここで、図１に示す実施形態を例に本発明のマイクロ接点開閉器が半導体製造プロセスを用いて作製される製造工程を図８(a)〜(c),図９(a)〜(c),図１０に従って説明する。

ここでは、基板２００(図１Ａの基板１０に対応)は、表面にシリコン酸化膜を形成したシリコン基板である。この基板２００上に、図８(a)に示すように、スパッタ法とリフトオフ法によりメタルパターン２０１(図１Ａの固定接点１４,固定接点１５,下部電極１７,下部電極１８に対応)を形成する。メタル層には金合金を用いている。ついで、プラズマＣＶＤ法で犠牲層のシリコン酸化膜２０２を堆積し、その上に反応性スパッタ法とリフトオフ法によりタングステン窒化膜を堆積し、パターン２０３(図１Ａの梁１３a,１３bに対応)を形成する。

続いて、図８(b)に示すように、パターン２０３をマスクにシリコン酸化膜２０２を加工し、パターン２０３の下側に断面台形状のシリコン酸化膜２０４を形成した後、基板２全面にシリコン酸化膜２０５を堆積する。そして、図８(c)に示すように、リフトオフ法でタングステン窒化膜のパターン２０７(図１Ａの支持部１２に対応)を形成する。ここで、パターン２０７の中央の底部２０６は、基板２００に接合される。

そして、図９(a)に示すように、基板２００上のパターン２０７の領域とその近傍の領域を除く領域にシリコン酸化膜のパターン２０８を形成し、さらに基板２全面にシリコン酸化膜２０９を堆積する。

つぎに、リフトオフ法により、図９(b)に示すように、シリコン酸化膜２０９にメタルのパターン２１０(図１Ａの可動接点１１,２１と上部電極２２,２３に対応)を形成し、必要なところだけがエッチングされるようにレジストでマスクした状態でシリコン酸化膜をエッチバックし(図９(b)の点線で示す部分)、パターン２０３の表面２０３aを露出させる。そして、図９(c)に示すように、基板２００上のパターン２０７の凸部を除く領域に、リフトオフ法でタングステン窒化膜のパターン２１１(図１Ａのマイクロ可動部１９に対応)を形成する。これにより、パターン２０３とパターン２１１は接合部２１２で結合させることができる。

最後に、図１０に示すように、希フッ酸で犠牲層であるシリコン酸化膜２０４,２０５,２０８,２０９(図９(c)に示す)を除去することにより、基板２００に固定された支持部となるパターン２０７の両端２１３でマイクロ可動部となるパターン２１１を支持する構造が得られる。このようにして、図１に示すごときマイクロ接点開閉器が製作することができる。

ここに示す製造方法は、単に本発明のマイクロ接点開閉器が半導体プロセスで製作できることの一例を示すものであり、使用する材料、製造方法はこれに限るものではない。

非固定のマイクロ可動部１９と支持部１２の係合方法については、図１に示す形態に限るものではなく、例えば図３および図４に示すような形態でも実施可能である。

図３(a)はマイクロ接点開閉器の支持部とマイクロ可動部が係合する要部の断面を示し、図３(b)はその要部の平面図を示し、図３(c)は駆動時の状態を示している。図３(a),(c)は、図３(b)のIII−III線から見た断面図である。

図３(a)〜(c)に示す形態では、支持部３２の弾性変形部３５a,３５bの上にマイクロ可動部３９を載置し、マイクロ可動部３９に形成した窓３７a,３７bを通して、隙間３８a,３８bが形成されるように固定部３６a,３６bを弾性変形部３５a,３５bに結合させている。図１の第１の実施形態に比べ弾性変形部の構造が単純になっており、弾性変形部３５a,３５bの信頼性を高めることができる。

また、図４(a)はマイクロ接点開閉器の支持部とマイクロ可動部が係合する要部の断面を示し、図４(b)はその要部の平面図を示し、図４(c)は駆動時の状態を示している。図４(a),(c)は、図４(b)のIV−IV線から見た断面図である。

図４(a)〜(c)に示す形態では、支持部４２の弾性変形部４５a,４５bの上にマイクロ可動部４９を載置されるが、ここでは、マイクロ可動部４９に形成された中間支点４３a,４３bの一部が支持部４２に形成された窓４７a,４７bに嵌まるようになっている。そして、マイクロ可動部４９に形成された窓４４a,４４bを通して固定部４６a,４６bが弾性変形部４５a,４５bに結合されている。マイクロ可動部４９と支持部４２との間に形成される隙間４８a,４８bは、中間支点４３a,４３bと固定部４６a,４６bとの間に形成されている。ここでは、固定部４６a,４６bが立体的な構造ではなく、固定部４６a,４６bの信頼性を高めることができる。

さらに以上に述べた第１の実施形態では、マイクロ可動部の駆動機構に静電式アクチュエータを用いたが、これは駆動方法を特定するものではなく、特開２００３−１１７８９６号公報に記載されているような磁気式アクチュエータであってもよい。同様に、圧電式アクチュエータ、熱式アクチュエータによっても実現可能である。

(第２の実施形態)
図５は、本発明の第２の実施形態のマイクロ接点開閉器の要部の平面図を示している。この第２の実施形態のマイクロ接点開閉器は、略正方形状の支持部５２の各辺に、図１に示すような弾性変形部５３a,５３b,５３c,５３dを２つずつ配置することによって、４つの可動接点５４a,５４b,５４c,５４dを切り替える接点開閉が可能となる。

これにより、４つの駆動機構５５a,５５b,５５c,５５dを選択的に駆動させることで任意の位置の接点を複数個同時に接触させることもできる。

この第２の実施形態のマイクロ接点開閉器は、第１の実施形態のマイクロ接点開閉器と同様の効果を有する。

また、この第２の実施形態のマイクロ接点開閉器によれば、例えば、後述する第３の実施形態のように２つのアンテナと送信部と受信部とを備えた無線通信機器において、４つの接点を有するマイクロ接点開閉器を用いることによって、信号線等の配置の最適な回路構成を実現することができる。

(第３の実施形態)
図６は本発明の第３の実施形態のマイクロ接点開閉器を用いた無線通信機器の構成図を示している。

この第３の実施形態の無線通信機器は、図６に示すように、送信部８３と、受信部８４と、送信部８３からの送信信号を電波として送信すると共に受信部８４への受信信号を電波として受信するための２つのアンテナ９０a,９０bと、２つのアンテナ９０a,９０bに一端が夫々接続され、他端同士が接続された２つのマイクロ接点開閉器８０a,８０bと、その２つのマイクロ接点開閉器８０a,８０bの他端に一端が夫々接続された２つのマイクロ接点開閉器８２a,８２bとを備えている。前記マイクロ接点開閉器８０a,８０bおよび８２a,８２bに本発明のマイクロ接点開閉器を用いている。

前記送信部８３の出力をミキサ８５の一端に接続し、ミキサ８５の他端をアンプ８８の入力に接続している。前記アンプ８８の出力を帯域通過フィルタ８６の入力に接続し、帯域通過フィルタ８６の出力をパワーアンプ８７の入力に接続している。前記パワーアンプ８７の出力を一方のマイクロ接点開閉器８２bの他端に接続している。また、他方のマイクロ接点開閉器８２aの他端をローノイズアンプ９１の入力に接続し、ローノイズアンプ９１の出力を帯域通過フィルタ９２の入力に接続している。前記帯域通過フィルタ９２の出力をミキサ９３の一端に接続し、ミキサ９３の他端をアンプ９５の入力に接続し、アンプ９５の出力を受信部８４の入力に接続している。前記ミキサ８５,９３にＰＬＬ(Phase-Locked Loop:位相同期ループ)発振回路９４からの局部発振信号を供給する。

前記構成の無線通信機器は、送信時には、ＰＬＬ発振回路９４からの高周波の局部発振信号に基づいて、送信部８３からの送信信号を変調し、ミキサ８５でミキシングして特定の周波数に変換し、帯域通過フィルタ８６でそれ以外の不要な周波数信号を除去し、パワーアンプ８７で増幅後、送信側のマイクロ接点開閉器８２bとアンテナ側のマイクロ接点開閉器８０aまたは８０bを経由してアンテナ９０aまたは９０bから送信信号が送信される。

一方、受信時には、マイクロ接点開閉器８０aで接続された側のアンテナ９０aまたはマイクロ接点開閉器８０bで接続された側のアンテナ９０bから入った信号が受信側のマイクロ接点開閉器８２aを経由して、ローノイズアンプ９１で増幅され、帯域通過フィルタ９２に不要周波数信号を除去後、ＰＬＬ発振回路９４からの高周波の局部発振信号とその信号をミキサ９３でミキシングし、受信周波数に変換された受信信号が受信部８４に供給される。

このように、本発明のマイクロ接点開閉器を用いることにより、送受信切り替え時に、マイクロ接点開閉器の接点が接着しにくく、接点の劣化が少ない無線通信機器が得られる。

また、図６に示すように、複数のアンテナ９０a,９０bを備え、例えば、受信状態に応じて受信に使用するアンテナを切り替えるために本発明のマイクロ接点開閉器８０a,８０bを備えている。これにより、受信状態に応じてアンテナを切り替えるときに、マイクロ接点開閉器の接点が接着しにくく、接点の劣化が少ない無線通信機器が得られる。

さらに、第２の実施形態の図５に示すマイクロ接点開閉器を用いれば、図６に示す４つの接点をひとつのマイクロ接点開閉器で任意接点を複数選択して切り替えることができる。これにより、受信状態に応じてアンテナを切り替えるときに、マイクロ接点開閉器の接点が接着しにくく、接点の劣化が少ない信頼性の高い無線通信機器が得られる。

ここでは、図６に示すＲＦ(無線周波数)送受信方式を用いているが、送受信方式はこれに限るものでなく、本発明のマイクロ接点開閉器は、アンテナと送信部の接続またはアンテナと受信部の接続を切り替える場合に効果が得られるもので、送受信の方式に依存するものではく、他の送受信の方式であっても同様の効果が得られることは明らかである。

また、アンテナがひとつの場合は、アンテナを切り替えるためのマイクロ接点開閉器８０a,８０bは不要であるし、マイクロ接点開閉器８０a,８０bがなくても、送受信を切り替えるマイクロ接点開閉器８２a,８２bの効果に変わりがないことは言うまでもない。

上記第１,第２の実施形態では、両端に２つの可動接点を有するかまたは四方に４つの可動接点を有するマイクロ接点開閉器について説明したが、可動接点が１つのマイクロ接点開閉器に本発明を適用してもよい。

図１Ａは本発明の第１の実施形態のマイクロ接点開閉器の構成を示す断面図である。 図１Ｂは前記マイクロ接点開閉器の平面図である。 図１Ｃは前記マイクロ接点開閉器の駆動時の状態を示す図である。 図１Ｄは前記マイクロ接点開閉器の駆動時の状態を示す図である。 図２は前記マイクロ接点開閉器の動作を示す断面図である。 図３(a)はマイクロ接点開閉器の支持部とマイクロ可動部が係合する要部の他の例を示す断面図であり、図３(b)は平面図であり、図３(c)は駆動時の状態を示す図である。 図４(a)はマイクロ接点開閉器の支持部とマイクロ可動部が係合する要部の他の例を示す断面図であり、図４(b)はその平面図であり、図４(c)は駆動時の状態を示す図である。 図５は本発明の第２の実施形態のマイクロ接点開閉器の要部の平面図である。 図６は本発明の第３の実施形態の無線通信機器の構成図である。 図７Ａは従来のマイクロ接点開閉器の構成を示す断面図である。 図７Ｂは前記マイクロ接点開閉器の平面図である。 図８(a)〜(c)は図１に示すマイクロ接点開閉器が半導体製造プロセスを示す工程断面図である。 図９(a)〜(c)は図８(c)に続く工程断面図である。 図１０は図９(c)に続く工程断面図である。

６a,６b…窓
７a,７b…隙間
１０…基板
１１…可動接点
１２…支持部
１３a,１３b…梁
１４…固定接点
１５…固定接点
１６…駆動機構
１７…下部電極
１８…下部電極
１９…マイクロ可動部
２０…駆動機構
２１…可動接点
２２…上部電極
２３…上部電極
２５…底部
２６a,２６b…弾性変形部
２７a,２７b…端部
２８a,２８b…折れ曲がり部
２９a,２９b…中間支点
３２…支持部
３５a,３５b…弾性変形部
３６a,３６b…固定部
３７a,３７b…窓
３８a,３８b…隙間
３９…マイクロ可動部
４２…支持部
４３a,４３b…中間支点
４４a,４４b…窓
４５a,４５b…弾性変形部
４６a,４６b…固定部
４７a,４７b…窓
４８a,４８b…隙間
４９…マイクロ可動部
５２…支持部
５３a,５３b,５３c,５３d…弾性変形部
５４a,５４b,５４c,５４d…接点
５５a,５５b,５５c,５５d…駆動機構
５９…マイクロ可動部
８０a,８０b…マイクロ接点開閉器
８２a,８２b…マイクロ接点開閉器
８３…送信部
８４…受信部
８５…ミキサ
８６…帯域通過フィルタ
８７…パワーアンプ
８８…アンプ
９０a,９０b…アンテナ
９１…ローノイズアンプ
９２…帯域通過フィルタ
９３…ミキサ
９４…ＰＬＬ発振回路
９５…アンプ
２００…基板
２０１…メタルパターン
２０２…シリコン酸化膜
２０３…パターン
２０４…シリコン酸化膜
２０５…シリコン酸化膜
２０６…底部
２０８…パターン
２０９…シリコン酸化膜
２１０…パターン
２１１…パターン
２１２…接合部
２１３…端部

Claims (10)

1. 基板と、
   前記基板上に配置され、中央部とその中央部から両側に延びる梁部とを有するマイクロ可動部と、
   前記マイクロ可動部の前記梁部の前記基板に対向する側に形成された可動接点と、
   前記基板上の前記可動接点に対向する位置に形成された固定接点と、
   前記固定接点に対して前記可動接点を接触または開離させるように前記マイクロ可動部を駆動する駆動機構と、
   前記基板上に形成され、前記マイクロ可動部を前記中央部で傾動自在に支持する支持部と
   を備え、
   前記駆動機構は、前記マイクロ可動部の一方の梁部側とその梁部に対向する前記基板側に配置されると共に、前記マイクロ可動部の他方の梁部側とその梁部に対向する前記基板側に配置され、
   前記マイクロ可動部が一方の梁部側に傾動するときに支点となる支持端部と前記マイクロ可動部が他方の梁部側に傾動するときに支点となる支持端部とを、前記マイクロ可動部の梁部が延びる方向に間隔をあけて前記支持部に設けて、
   前記駆動機構により前記マイクロ可動部を駆動することによって前記固定接点に前記可動接点を接触させるとき、前記マイクロ可動部の動きに合わせて、前記マイクロ可動部を支持する前記支持部の支点が変位するようにしたことを特徴とするマイクロ接点開閉器。
2. 請求項１に記載のマイクロ接点開閉器において、
   前記支持部は、前記マイクロ可動部の動きに合わせて前記支持部の支点が変位するように弾性変形する弾性変形部を有することを特徴とするマイクロ接点開閉器。
3. 請求項２に記載のマイクロ接点開閉器において、
   少なくとも前記マイクロ可動部の支持位置と前記基板との距離を伸縮させる方向、または、前記固定接点と前記可動接点の距離を伸縮させる方向に、前記支持部の支点が変位するように前記弾性変形部が弾性変形することを特徴とするマイクロ接点開閉器。
4. 請求項２または３に記載のマイクロ接点開閉器において、
   前記支持部に対して前記マイクロ可動部が前記基板表面に平行な方向に係合していることを特徴とするマイクロ接点開閉器。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載のマイクロ接点開閉器において、
   前記マイクロ可動部は、前記駆動機構により前記マイクロ可動部の駆動を開始した後に前記基板側に接触する中間支点を有することを特徴とするマイクロ接点開閉器。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載のマイクロ接点開閉器において、
   前記支持部と前記マイクロ可動部が別体であって、前記支持部と前記マイクロ可動部とが分離不可に連結されていることを特徴とするマイクロ接点開閉器。
7. 請求項１乃至６のいずれか１つに記載のマイクロ接点開閉器において、
   前記支持部と前記マイクロ可動部との間には、前記駆動機構により前記マイクロ可動部を駆動するときに前記マイクロ可動部の変形を少なくするための隙間が設けられていることを特徴とするマイクロ接点開閉器。
8. 請求項１乃至７のいずれか１つに記載のマイクロ接点開閉器において、
   半導体製造プロセスを用いて作成されていることを特徴とするマイクロ接点開閉器。
9. 請求項１乃至８のいずれか１つに記載のマイクロ接点開閉器と、
   送信部と、
   受信部と、
   前記送信部からの送信信号を電波として送信すると共に前記受信部への受信信号を電波として受信するためのアンテナと
   を備え、
   前記アンテナと前記送信部とを前記マイクロ接点開閉器を介して接続すると共に、前記アンテナと前記受信部とを前記マイクロ接点開閉器を介して接続することを特徴とする無線通信機器。
10. 請求項１乃至８のいずれか１つに記載のマイクロ接点開閉器と、
    送信部と、
    受信部と、
    前記送信部からの送信信号を電波として送信すると共に前記受信部への受信信号を電波として受信するための複数アンテナと
    を備え、
    前記複数のアンテナと前記受信部を前記マイクロ接点開閉器を介して夫々接続し、前記マイクロ接点開閉器のいずれか１つを閉じて前記複数のアンテナのうちの１つと前記受信部を接続することを特徴とする無線通信機器。

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