JP7486278B2 - マイクロ波memsのための高性能スイッチ - Google Patents
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Description
本出願は、2015年12月29日に出願された米国仮特許出願第62/272,280号の出願日の利益を主張するものであり、この仮特許出願は、その開示内容を引用することにより、本明細書の一部をなすものとする。
なお、本願の出願当初の開示事項を維持するために、本願の出願当初の請求項1~15の記載内容を以下に追加する。
(請求項1)
第1のポートと、
1つ又は複数の第2のポートと、
前記第1のポート、又は前記第2のポートのうちの1つの第2のポートと接触している第1の端部を有し、該第1の端部から、前記第1のポート、及び前記第2のポートのうちの前記1つの第2のポートの他方に切替可能に接続できる第2の端部まで延在するカンチレバービームと、
前記カンチレバービームに接続され、該カンチレバービームを動かす機械的な力を与えるための機械ばねと
を備えてなる、マイクロ電気機械スイッチ。
(請求項2)
前記スイッチはラテラルスイッチであり、前記機械ばねは前記カンチレバービームを横方向に動かす機械的な力を与え、前記機械ばねは静電力によって作動する、請求項1に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
(請求項3)
前記機械ばねは、静電力によって作動し、前記カンチレバービームを面外方向に動かす機械的な力を与える、請求項1に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
(請求項4)
少なくとも3つの機械ばねを備え、各機械ばねは、前記カンチレバービームを動かす機械的な力を与えるために前記カンチレバービームに接続され、前記3つの機械ばねはY字形構成に配置される、請求項1又は3に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
(請求項5)
前記第1のポートと前記第2のポートと前記カンチレバービームとは、共平面導波路内に形成されている、請求項1~4のいずれか一項に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
(請求項6)
バイアス電圧を印加するアクチュエータを更に備え、前記カンチレバービームの撓みは、前記印加されるバイアス電圧によって少なくとも部分的に決定され、前記アクチュエータは、バイアス線に接続され、前記バイアス線は、チタンタングステンから形成され、二酸化シリコンの層によって前記共平面導波路から分離されている、請求項1~5のいずれか一項に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
(請求項7)
前記第1のポート、又は前記少なくとも1つの第2のポートは、前記カンチレバービームの前記第2の端部と接触するための機械的ストッパを含み、前記マイクロ電気機械スイッチが開いているとき、前記第2の端部及び前記機械的ストッパは、前記機械ばねと前記共平面導波路の接地との間の距離よりも互いに長い距離にある、請求項1~6のいずれか一項に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
(請求項8)
少なくとも2つの第2のポートを備え、前記カンチレバービームの前記第1の端部は前記第1のポートと接触しており、前記カンチレバービームの前記第2の端部は前記2つの第2のポートのそれぞれに切替可能に接続可能であり、前記カンチレバービームは少なくとも2つの機械ばねに接続され、各機械ばねは、前記カンチレバービームを前記2つの第2のポートのそれぞれの第2のポートに対して近接又は離反するように動かす機械的な力を与える、請求項1~7のいずれか一項に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
(請求項9)
3つの第2のポート及び少なくとも3つのカンチレバービームを備え、各カンチレバービームの第1の端部は前記第2のポートのうちの対応する第2のポートと接触しており、各カンチレバービームの第2の端部は前記第1のポートの共通接合部に切替可能に接続可能であり、各カンチレバービームは、それぞれの機械ばねに接続され、該機械ばねは、該機械ばねに接続される前記カンチレバービームを、前記第1のポートの前記共通接合部に対して近接又は離反するように動かす機械的な力を与える、請求項1~7のいずれか一項に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
(請求項10)
4つの第2のポート及び少なくとも4つのカンチレバービームを備え、各カンチレバービームの第1の端部は前記第2のポートの対応する第2のポートと接触しており、各カンチレバービームの第2の端部は、前記第1のポートの共通接合部に切替可能に接続可能であり、各カンチレバービームは、それぞれの機械ばねに接続され、該機械ばねは、該機械ばねに接続される前記カンチレバービームを前記共通接合部に対して近接又は離反するように動かす機械的な力を与える、請求項1~7のいずれか一項に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
(請求項11)
8つの第2のポート及び少なくとも8つのカンチレバービームを備え、各カンチレバービームの第1の端部は前記第2のポートのうちの対応する第2のポートと接触しており、各カンチレバービームの第2の端部は、前記第1のポートの共通接合部に切替可能に接続可能であり、各カンチレバービームは、それぞれの機械ばねに接続され、該機械ばねは、該機械ばねに接続される前記カンチレバービームを前記共通接合部に対して近接又は離反するように動かす機械的な力を与える、請求項1~7のいずれか一項に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
(請求項12)
少なくとも16個の第2のポート及び少なくとも16個のカンチレバービームを備え、各カンチレバービームの第1の端部は前記第2のポートの対応する第2のポートと接触しており、各カンチレバービームの第2の端部は、前記第1のポートの共通接合部に切替可能に接続可能であり、各カンチレバービームは、それぞれの機械ばねに接続され、該機械ばねは、当該機械ばねに接続される前記カンチレバービームを前記共通接合部に対して近接又は離反するように動かす機械的な力を与え、
前記スイッチは、
面外スイッチ構成の場合に、26GHzまでの1つ又は複数の周波数において、最大でも14dBの反射減衰量と、最大でも14dBのアイソレーションと、最大でも1.9dBの挿入損失と、
2.5mm 2 の総面積と
のうちの少なくとも1つを有するものである、請求項1~7のいずれか一項に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
(請求項13)
前記第1のポートの前記共通接合部は、該共通接合部から径方向に延在する複数のスポークを備え、各スポークは、それぞれのカンチレバービームの前記第2の端部に切替可能に接続可能であり、前記スポークは、隣接する各スポーク対が共通角を形成するように、前記共通接合部を中心に均等に分散する、請求項9~12のいずれか一項に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
(請求項14)
請求項1~13のいずれか一項に記載の複数のマイクロ電気機械スイッチを備える、スイッチングネットワーク。
(請求項15)
前記スイッチングネットワークは、20GHzまでの周波数において動作するように構成される、請求項14に記載のスイッチングネットワーク。
Claims (14)
- 第1のポートと、
前記第1のポートとは異なる1つ又は複数の第2のポートと、
前記第1のポートに接触している第1の端部を有し、前記第1のポートと前記第2のポートとを切替可能に接続できる、前記第1の端部から第2の端部へと延在するカンチレバービームと、
前記カンチレバービームに取り付けられた、機械ばね及び第1の電極と、
前記第1の電極から離間した第2の電極を備えたアクチュエータであって、該第2の電極に印加される電圧によって、前記第1の電極が前記第2の電極に向かって移動するか、または前記第2の電極から遠ざかるものである、第2の電極を備えたアクチュエータと、
を備えてなり、
前記機械ばねは、前記第2のポートに接触している前記カンチレバービームを前記第2のポートから離すように動かす機械的な力を与えるものであり、
前記第1のポートと前記第2のポートと前記カンチレバービームとは、共平面導波路内に形成されている、マイクロ電気機械スイッチ。 - 前記スイッチはラテラルスイッチであり、前記機械ばねは前記カンチレバービームを前記アクチュエータの方向に動かす機械的な力を与え、前記機械ばねは静電力によって作動する、請求項1に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
- 前記機械ばねは、静電力によって作動し、前記カンチレバービームを動かす機械的な力を与える、請求項1に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
- 少なくとも3つの機械ばねを備え、各機械ばねは、前記共平面導波路の平面に対して直交するように上下に前記カンチレバービームを動かす機械的な力を与えるために前記カンチレバービームに接続され、前記3つの機械ばねはY字形構成に配置される、請求項3に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
- 前記カンチレバービームの撓みは、前記印加される電圧によって少なくとも部分的に決定され、前記アクチュエータは、バイアス線に接続され、前記バイアス線は、チタンタングステンから形成され、二酸化シリコンの層によって前記共平面導波路から分離されている、請求項1~4のいずれか一項に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
- 前記第1のポート、又は前記少なくとも1つの第2のポートは、前記カンチレバービームの前記第2の端部と接触するための機械的ストッパを含み、前記マイクロ電気機械スイッチが開いているとき、前記第2の端部及び前記機械的ストッパは、前記機械ばねと前記共平面導波路の接地との間の距離よりも短い距離にある、請求項1、2及び5のいずれか一項に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
- 少なくとも2つの第2のポートを備え、前記カンチレバービームの前記第1の端部は前記第1のポートと接触しており、前記カンチレバービームの前記第2の端部は前記2つの第2のポートのそれぞれに切替可能に接続可能であり、前記カンチレバービームは少なくとも2つの機械ばねに接続され、各機械ばねは、前記カンチレバービームを前記2つの第2のポートのそれぞれの第2のポートに対して近接又は離反するように動かす機械的な力を与える、請求項1~6のいずれか一項に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
- 3つの第1のポート及び少なくとも3つのカンチレバービームを備え、各カンチレバービームの第1の端部は、前記第1のポートのうちの対応する第1のポートと接触しており、各カンチレバービームの第2の端部は、前記第2のポートの共通接合部に切替可能に接続可能であり、各カンチレバービームは、それぞれの機械ばねに接続され、該機械ばねは、該機械ばねに接続される前記カンチレバービームを、前記第2のポートの前記共通接合部に対して近接又は離反するように動かす機械的な力を与える、請求項1~6のいずれか一項に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
- 4つの第1のポート及び少なくとも4つのカンチレバービームを備え、各カンチレバービームの第1の端部は、前記第1のポートのうちの対応する第1のポートと接触しており、各カンチレバービームの第2の端部は、前記第2のポートの共通接合部に切替可能に接続可能であり、各カンチレバービームは、それぞれの機械ばねに接続され、該機械ばねは、該機械ばねに接続される前記カンチレバービームを、第2のポートの前記共通接合部に対して近接又は離反するように動かす機械的な力を与える、請求項1~6のいずれか一項に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
- 8つの第1のポート及び少なくとも8つのカンチレバービームを備え、各カンチレバービームの第1の端部は、前記第1のポートのうちの対応する第1のポートと接触しており、各カンチレバービームの第2の端部は、前記第2のポートの共通接合部に切替可能に接続可能であり、各カンチレバービームは、それぞれの機械ばねに接続され、該機械ばねは、該機械ばねに接続される前記カンチレバービームを、第2のポートの前記共通接合部に対して近接又は離反するように動かす機械的な力を与える、請求項1~6のいずれか一項に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
- 少なくとも16個の第1のポート及び少なくとも16個のカンチレバービームを備え、各カンチレバービームの第1の端部は、前記第1のポートのうちの対応する第1のポートと接触しており、各カンチレバービームの第2の端部は、前記第2のポートの共通接合部に切替可能に接続可能であり、各カンチレバービームは、それぞれの機械ばねに接続され、該機械ばねは、当該機械ばねに接続される前記カンチレバービームを、前記第2のポートの前記共通接合部に対して近接又は離反するように動かす機械的な力を与え、
前記スイッチは、
面外スイッチ構成の場合に、26GHzまでの1つ又は複数の周波数において、最大でも14dBの反射減衰量と、最大でも14dBのアイソレーションと、最大でも1.9dBの挿入損失と、
2.5mm2の総面積と
のうちの少なくとも1つを有するものである、請求項1~6のいずれか一項に記載のマイクロ電気機械スイッチ。 - 前記第2のポートの前記共通接合部は、該共通接合部から径方向に延在する複数のスポークを備え、各スポークは、それぞれのカンチレバービームの前記第2の端部に切替可能に接続可能であり、前記スポークは、隣接する各スポーク対が共通角を形成するように、前記共通接合部を中心に均等に分散する、請求項8~11のいずれか一項に記載のマイクロ電気機械スイッチ。
- 請求項1~12のいずれか一項に記載の複数のマイクロ電気機械スイッチを備える、スイッチングネットワーク。
- 前記スイッチングネットワークは、20GHzまでの周波数において動作するように構成される、請求項13に記載のスイッチングネットワーク。
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