JPH08227647A - マイクロメカニカルな静電リレー - Google Patents
マイクロメカニカルな静電リレーInfo
- Publication number
- JPH08227647A JPH08227647A JP7268714A JP26871495A JPH08227647A JP H08227647 A JPH08227647 A JP H08227647A JP 7268714 A JP7268714 A JP 7268714A JP 26871495 A JP26871495 A JP 26871495A JP H08227647 A JPH08227647 A JP H08227647A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- mover
- spring tongue
- substrate
- base
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
- B81B3/0064—Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
- B81B3/0067—Mechanical properties
- B81B3/0072—For controlling internal stress or strain in moving or flexible elements, e.g. stress compensating layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H59/00—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
- H01H59/0009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
- B81B2201/01—Switches
- B81B2201/012—Switches characterised by the shape
- B81B2201/014—Switches characterised by the shape having a cantilever fixed on one side connected to one or more dimples
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H59/00—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
- H01H59/0009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics
- H01H2059/0081—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics with a tapered air-gap between fixed and movable electrodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 可動子ばね舌片において、不所望の横方向の
湾曲を回避し、しかも全体的に見た場合、最適な切換特
性が得られるように湾曲領域を区分毎に生ぜしめる。 【解決手段】 機械的な応力を生ぜしめる層41が可動
子ばね舌片で、所望の湾曲方向に対して直交方向に延び
る平行な各スリット21によって、ストリップ22に分
割されている。
湾曲を回避し、しかも全体的に見た場合、最適な切換特
性が得られるように湾曲領域を区分毎に生ぜしめる。 【解決手段】 機械的な応力を生ぜしめる層41が可動
子ばね舌片で、所望の湾曲方向に対して直交方向に延び
る平行な各スリット21によって、ストリップ22に分
割されている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロメカニカ
ルな静電リレーであって、 −ベース電極層とベースコンタクト片とを支持するベー
ス基板と、該ベース基板上に設けられた可動子基板とが
設けられており、該可動子基板には片側で結合された可
動子ばね舌片が露出するように加工されており、該可動
子ばね舌片が、可動子電極層と、可動子ばね舌片の端部
の近くに可動子コンタクト片とを支持しており、 −可動子ばね舌片が少なくとも1つの層を支持してお
り、該層が、基板材料に対して機械的な応力を生ぜしめ
て、可動子ばね舌片が静止状態では定常の湾曲によって
ベース基板から離反する方向に撓んでいて、作業状態で
は両電極層相互間に制御電圧が印加することによってベ
ース基板に密着するようになっており、ベースコンタク
ト片と可動子コンタクト片とが互いに上下に位置してい
る形式のものに関する。
ルな静電リレーであって、 −ベース電極層とベースコンタクト片とを支持するベー
ス基板と、該ベース基板上に設けられた可動子基板とが
設けられており、該可動子基板には片側で結合された可
動子ばね舌片が露出するように加工されており、該可動
子ばね舌片が、可動子電極層と、可動子ばね舌片の端部
の近くに可動子コンタクト片とを支持しており、 −可動子ばね舌片が少なくとも1つの層を支持してお
り、該層が、基板材料に対して機械的な応力を生ぜしめ
て、可動子ばね舌片が静止状態では定常の湾曲によって
ベース基板から離反する方向に撓んでいて、作業状態で
は両電極層相互間に制御電圧が印加することによってベ
ース基板に密着するようになっており、ベースコンタク
ト片と可動子コンタクト片とが互いに上下に位置してい
る形式のものに関する。
【0002】
【従来の技術】このようなマイクロメカニカルなリレー
は既にドイツ連邦共和国特許第4205029号明細書
に基づき公知である。この明細書に記載されているよう
に、このようなリレー構造は例えば結晶半導体基板、有
利にはシリコンから製造することができる。可動子とし
て働くばね舌片は、適当なドーピング動作およびエッチ
ング動作によって半導体基板から加工される。ばね舌片
の可動子電極と平らなベース電極との間に制御電圧が印
加されることにより、湾曲したばね舌片が対向電極上に
延展し、ひいてはいわゆる移動楔(Wanderkeil)を形成す
る。このような延展中にはこのばね舌片は、このばね舌
片の自由端部に設けられた可動子コンタクト片が、ベー
ス基板に設けられたベースコンタクト片に接触するまで
延びる。
は既にドイツ連邦共和国特許第4205029号明細書
に基づき公知である。この明細書に記載されているよう
に、このようなリレー構造は例えば結晶半導体基板、有
利にはシリコンから製造することができる。可動子とし
て働くばね舌片は、適当なドーピング動作およびエッチ
ング動作によって半導体基板から加工される。ばね舌片
の可動子電極と平らなベース電極との間に制御電圧が印
加されることにより、湾曲したばね舌片が対向電極上に
延展し、ひいてはいわゆる移動楔(Wanderkeil)を形成す
る。このような延展中にはこのばね舌片は、このばね舌
片の自由端部に設けられた可動子コンタクト片が、ベー
ス基板に設けられたベースコンタクト片に接触するまで
延びる。
【0003】上記明細書には一般的な形で、SiO2や
Si3N4のような所定の付加的な層により、ばね舌片に
応力を生ぜしめることができることが既に述べられてい
る。この応力により、静止状態における所望の湾曲を達
成することができる。このような所望の湾曲は有利に
は、ばね舌片の前記ベース電極に向いた面に、ばね舌片
の基板材料に対して圧縮応力を生ぜしめるような層を被
着することにより得られる。これにより、このばね舌片
はベース基板から離反する方向に均質に湾曲する。
Si3N4のような所定の付加的な層により、ばね舌片に
応力を生ぜしめることができることが既に述べられてい
る。この応力により、静止状態における所望の湾曲を達
成することができる。このような所望の湾曲は有利に
は、ばね舌片の前記ベース電極に向いた面に、ばね舌片
の基板材料に対して圧縮応力を生ぜしめるような層を被
着することにより得られる。これにより、このばね舌片
はベース基板から離反する方向に均質に湾曲する。
【0004】しかしながら、応力を生ぜしめるような材
料を備えた、上に述べたような被覆層は、応力が1つの
方向だけでなく、全ての側に向かって作用するので、ば
ね舌片は長手方向の所望の湾曲だけでなく、横方向の大
抵は不所望の湾曲をも有してしまう。つまりこのこと
は、自由端部の真ん中の領域にコンタクト片を支持する
ようなばね舌片の場合、ばね舌片の前記コンタクト片の
両側に位置するラグが、ベース基板から離反する方向に
上方に向かってコンタクト領域よりも大きく湾曲するこ
とを意味している。つまりコンタクト距離が増大するこ
となく、このようなコンタクト領域においては両電極間
の作業エアギャップが増大してしまう訳である。これに
より、応答電圧も不所望に高められる。
料を備えた、上に述べたような被覆層は、応力が1つの
方向だけでなく、全ての側に向かって作用するので、ば
ね舌片は長手方向の所望の湾曲だけでなく、横方向の大
抵は不所望の湾曲をも有してしまう。つまりこのこと
は、自由端部の真ん中の領域にコンタクト片を支持する
ようなばね舌片の場合、ばね舌片の前記コンタクト片の
両側に位置するラグが、ベース基板から離反する方向に
上方に向かってコンタクト領域よりも大きく湾曲するこ
とを意味している。つまりコンタクト距離が増大するこ
となく、このようなコンタクト領域においては両電極間
の作業エアギャップが増大してしまう訳である。これに
より、応答電圧も不所望に高められる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式の静電リレーのばね舌片を改良して、不所
望の横方向の湾曲が回避され、しかも全体的に見た場
合、最適な切換特性が得られるように湾曲領域が区分毎
に生ぜしめられるような静電リレーを提供することであ
る。
で述べた形式の静電リレーのばね舌片を改良して、不所
望の横方向の湾曲が回避され、しかも全体的に見た場
合、最適な切換特性が得られるように湾曲領域が区分毎
に生ぜしめられるような静電リレーを提供することであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、機械的な応力を生ぜしめる層が可
動子ばね舌片で、所望の湾曲方向に対して直交方向に延
びる平行な各スリットによって、ストリップに分割され
ているようにした。
に本発明の構成では、機械的な応力を生ぜしめる層が可
動子ばね舌片で、所望の湾曲方向に対して直交方向に延
びる平行な各スリットによって、ストリップに分割され
ているようにした。
【0007】
【発明の効果】ばね舌片の前記ベース基板に向いた側
が、圧縮応力を生ぜしめる層、例えばSiO2を有して
いると有利な構成が得られる。つまりこのことは、ばね
舌片の長手方向に延びるスリットが、ばね舌片の長手方
向湾曲を達成し、しかも横方向湾曲を回避するために設
けられていることを意味する。この場合、ばね舌片の前
記ベース基板に向いた側が、引張り応力を生ぜしめる付
加的な層、有利にはSi3N4を支持しており、該層の厚
さが圧縮応力を生ぜしめる層の厚さよりも著しく小さ
く、この付加的な層がスリットにも中断なしに被さって
いるとさらに有利である。
が、圧縮応力を生ぜしめる層、例えばSiO2を有して
いると有利な構成が得られる。つまりこのことは、ばね
舌片の長手方向に延びるスリットが、ばね舌片の長手方
向湾曲を達成し、しかも横方向湾曲を回避するために設
けられていることを意味する。この場合、ばね舌片の前
記ベース基板に向いた側が、引張り応力を生ぜしめる付
加的な層、有利にはSi3N4を支持しており、該層の厚
さが圧縮応力を生ぜしめる層の厚さよりも著しく小さ
く、この付加的な層がスリットにも中断なしに被さって
いるとさらに有利である。
【0008】場合によっては、ばね舌片の湾曲が所定の
領域にわたってのみ得られ、これに対してコンタクト片
を支持する区分のような他の領域は出来る限り平らであ
ることも望ましい。このために本発明のさらに別の構成
では、機械的な応力を生ぜしめる層が、互いに直角を成
すスリットから成る格子によって碁盤目状に分割されて
いる。ばね舌片の長手方向に対して直交方向のスリット
を特に密に配置することにより、引張り応力を生ぜしめ
る前記第2の層によって、ばね舌片の主湾曲に対して逆
方向にも湾曲を形成することができる。
領域にわたってのみ得られ、これに対してコンタクト片
を支持する区分のような他の領域は出来る限り平らであ
ることも望ましい。このために本発明のさらに別の構成
では、機械的な応力を生ぜしめる層が、互いに直角を成
すスリットから成る格子によって碁盤目状に分割されて
いる。ばね舌片の長手方向に対して直交方向のスリット
を特に密に配置することにより、引張り応力を生ぜしめ
る前記第2の層によって、ばね舌片の主湾曲に対して逆
方向にも湾曲を形成することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】次に本発明を、図面に示した実施
の形態について説明する。
の形態について説明する。
【0010】図1は、本発明が適用されるマイクロメカ
ニカルな静電リレーの基本的な構造を概略的に示したも
のである。可動子基板1、有利にはシリコンウエハーに
可動子ばね舌片2が、適宜にドーピングされたシリコン
層内部に選択的なエッチング法により露出加工されてい
る。このばね舌片の下面には二重層4が形成されてい
る。この二重層は例えば、圧縮応力を生ぜしめるSiO
2層と、引張り応力を生ぜしめるSi3N4層とから成っ
ている。このことに関しては図3に付きさらに詳しく説
明する。層厚さを適宜に選択することによって、このば
ね舌片には所望の湾曲をもたらすことができる。さらに
このばね舌片は、可動子電極5として形成された金属層
を下面で支持している。図2に示したように、このよう
な可動子電極5は、2つの部分に分割されている。これ
により、ばね舌片の真ん中に、可動子コンタクト片7の
ための金属の給電部6が形成される。
ニカルな静電リレーの基本的な構造を概略的に示したも
のである。可動子基板1、有利にはシリコンウエハーに
可動子ばね舌片2が、適宜にドーピングされたシリコン
層内部に選択的なエッチング法により露出加工されてい
る。このばね舌片の下面には二重層4が形成されてい
る。この二重層は例えば、圧縮応力を生ぜしめるSiO
2層と、引張り応力を生ぜしめるSi3N4層とから成っ
ている。このことに関しては図3に付きさらに詳しく説
明する。層厚さを適宜に選択することによって、このば
ね舌片には所望の湾曲をもたらすことができる。さらに
このばね舌片は、可動子電極5として形成された金属層
を下面で支持している。図2に示したように、このよう
な可動子電極5は、2つの部分に分割されている。これ
により、ばね舌片の真ん中に、可動子コンタクト片7の
ための金属の給電部6が形成される。
【0011】図2からさらに判るように、ばね舌片の自
由端部には、2つのスリット8によって分離されること
によりコンタクトばね領域9が露出されている。このコ
ンタクトばね領域は可動子コンタクト片7を支持してい
る。このコンタクトばね領域9は、可動子電極5がベー
ス電極にフラットに載置されると、弾性的に撓むことが
できる。これによりコンタクト力が生ぜしめられる。
由端部には、2つのスリット8によって分離されること
によりコンタクトばね領域9が露出されている。このコ
ンタクトばね領域は可動子コンタクト片7を支持してい
る。このコンタクトばね領域9は、可動子電極5がベー
ス電極にフラットに載置されると、弾性的に撓むことが
できる。これによりコンタクト力が生ぜしめられる。
【0012】図1からさらに判るように、可動子基板1
はベース基板10に固定されている。このベース基板
は、この実施例の場合パイレックスガラス(Pyrex-Glas)
から成っている。しかしながらこのベース基板は例えば
シリコンから形成されていてもよい。このベース基板1
0の平らな上面はベース電極11と絶縁層12とを支持
している。これにより、ベース電極11は可動子電極5
に対して絶縁される。ベースコンタクト片13が、図示
しない形式で給電部を備えており、勿論ベース電極11
に対して絶縁されて配置されている。可動子電極5を備
えた湾曲した可動子ばね舌片2とベース電極11との間
には、楔状のエアギャップ14が形成されている。これ
らの可動子電極5とベース電極11との間に電圧源15
から電圧が印加されると、ばね舌片がベース電極11上
に延展する。これにより、可動子コンタクト片7がベー
スコンタクト片13に結合される。なお図面における大
きさの割合と層の厚さとは、見易さの観点から選択した
に過ぎず、実際の割合には相当しない。
はベース基板10に固定されている。このベース基板
は、この実施例の場合パイレックスガラス(Pyrex-Glas)
から成っている。しかしながらこのベース基板は例えば
シリコンから形成されていてもよい。このベース基板1
0の平らな上面はベース電極11と絶縁層12とを支持
している。これにより、ベース電極11は可動子電極5
に対して絶縁される。ベースコンタクト片13が、図示
しない形式で給電部を備えており、勿論ベース電極11
に対して絶縁されて配置されている。可動子電極5を備
えた湾曲した可動子ばね舌片2とベース電極11との間
には、楔状のエアギャップ14が形成されている。これ
らの可動子電極5とベース電極11との間に電圧源15
から電圧が印加されると、ばね舌片がベース電極11上
に延展する。これにより、可動子コンタクト片7がベー
スコンタクト片13に結合される。なお図面における大
きさの割合と層の厚さとは、見易さの観点から選択した
に過ぎず、実際の割合には相当しない。
【0013】静止状態においては励起されることなく湾
曲を有する、マイクロメカニカルに製造された図1に示
されたばね舌片は、適当な層系によって予荷重をかけら
れていなければならない。このことは、ベース電極に向
いた側が舌片裏面に対して圧縮応力を有していることに
より達成することができる。シリコン製舌片の形状変化
は、予荷重をかけられた層系がシリコンウエハー表面に
被着されることにより、生ぜしめられる。このような予
荷重は、製造プロセス時に熱膨張した状態で「凍結」つ
まり凝固することにより生じる。SiO2層は例えばシ
リコンをほぼ1100°Cで熱により酸化することによ
って製造される。SiO2はSiよりもその膨張率が小
さいので、冷却時にはSiO2層はSi層に対して圧縮
応力下にあり、エッチングされることにより露出された
舌片の場合には、均質な湾曲を有する撓みを可動子基板
内に生ぜしめる。これに対してSi3N4層はSi基板に
対して引張り応力を生ぜしめる。それというのはこのS
i3N4の膨張率がSiの膨張率よりも大きいからであ
る。SiO2層とSi3N4層とを組合せることにより、
両層厚さを選択するだけで任意に湾曲を生ぜしめること
ができる。
曲を有する、マイクロメカニカルに製造された図1に示
されたばね舌片は、適当な層系によって予荷重をかけら
れていなければならない。このことは、ベース電極に向
いた側が舌片裏面に対して圧縮応力を有していることに
より達成することができる。シリコン製舌片の形状変化
は、予荷重をかけられた層系がシリコンウエハー表面に
被着されることにより、生ぜしめられる。このような予
荷重は、製造プロセス時に熱膨張した状態で「凍結」つ
まり凝固することにより生じる。SiO2層は例えばシ
リコンをほぼ1100°Cで熱により酸化することによ
って製造される。SiO2はSiよりもその膨張率が小
さいので、冷却時にはSiO2層はSi層に対して圧縮
応力下にあり、エッチングされることにより露出された
舌片の場合には、均質な湾曲を有する撓みを可動子基板
内に生ぜしめる。これに対してSi3N4層はSi基板に
対して引張り応力を生ぜしめる。それというのはこのS
i3N4の膨張率がSiの膨張率よりも大きいからであ
る。SiO2層とSi3N4層とを組合せることにより、
両層厚さを選択するだけで任意に湾曲を生ぜしめること
ができる。
【0014】図3においては、このような層系の1例が
示されている。ほぼ10μmの厚さを備えたシリコン製
の舌片に、ほぼ400nmのSi2層が被着されてお
り、このSi2層には、ほぼ70nmのSi3N4層が被
着されている。これらの層厚さは、製造時に1〜2%の
誤差で正確に維持することができる。有限要素法(FE
M)によるコンピュータシミュレーションにおいて、開
き(Oeffnung)のずれはほぼ0.1μmであった。このず
れはほぼ1%の誤差に相当する。これによりこのような
層系は大量生産においても統制できる。図3において
は、SiO2層内における圧縮応力が斜め格子状に示さ
れており、これに対してSi3N4層内における引張り応
力が斜線で示されている。SiO2層がSi3N4層より
も著しく厚いので、全体的にばね舌片の撓みが上方に向
かって生ぜしめられる。Si舌片内部には、引張り応力
を有する領域と圧縮応力を有する領域とが中立ゾーンの
両側に生じる。
示されている。ほぼ10μmの厚さを備えたシリコン製
の舌片に、ほぼ400nmのSi2層が被着されてお
り、このSi2層には、ほぼ70nmのSi3N4層が被
着されている。これらの層厚さは、製造時に1〜2%の
誤差で正確に維持することができる。有限要素法(FE
M)によるコンピュータシミュレーションにおいて、開
き(Oeffnung)のずれはほぼ0.1μmであった。このず
れはほぼ1%の誤差に相当する。これによりこのような
層系は大量生産においても統制できる。図3において
は、SiO2層内における圧縮応力が斜め格子状に示さ
れており、これに対してSi3N4層内における引張り応
力が斜線で示されている。SiO2層がSi3N4層より
も著しく厚いので、全体的にばね舌片の撓みが上方に向
かって生ぜしめられる。Si舌片内部には、引張り応力
を有する領域と圧縮応力を有する領域とが中立ゾーンの
両側に生じる。
【0015】図1に示されたばね舌片の場合、一貫して
延びる層を備えたこのような層構造は2つの軸線を中心
にして湾曲を生ぜしめる。このことは図4に示されてい
る。この図4にはばね舌片の平面図が示されている。こ
の図4において、可動子基板の基礎平面から上方に向か
って形成された湾曲が個々の等高線h1〜h8によって
明確にされている。それぞれの等高線は、所定の撓み値
もしくは底面からの所定の距離に相当する。上に述べた
層構造を備えたばね舌片が1300μmの長さと100
0μmの幅を有している場合、シミュレーションによれ
ば、例えば等高線h1においては底面に対して1.2μ
mの距離が得られ、等高線h8においては9.3μmの
距離が得られる。これにより、ばね端部においてはほぼ
11μmの距離が実現される。これらの等高線は真っ直
に延びているのではなく、湾曲している。このことは、
ばね舌片が長手方向にのみ湾曲しているのではなく、横
方向にも湾曲を有していることを意味する。このことは
冒頭で既に述べた欠点を有している。従って本発明で
は、このような横方向湾曲を回避しようとしている。
延びる層を備えたこのような層構造は2つの軸線を中心
にして湾曲を生ぜしめる。このことは図4に示されてい
る。この図4にはばね舌片の平面図が示されている。こ
の図4において、可動子基板の基礎平面から上方に向か
って形成された湾曲が個々の等高線h1〜h8によって
明確にされている。それぞれの等高線は、所定の撓み値
もしくは底面からの所定の距離に相当する。上に述べた
層構造を備えたばね舌片が1300μmの長さと100
0μmの幅を有している場合、シミュレーションによれ
ば、例えば等高線h1においては底面に対して1.2μ
mの距離が得られ、等高線h8においては9.3μmの
距離が得られる。これにより、ばね端部においてはほぼ
11μmの距離が実現される。これらの等高線は真っ直
に延びているのではなく、湾曲している。このことは、
ばね舌片が長手方向にのみ湾曲しているのではなく、横
方向にも湾曲を有していることを意味する。このことは
冒頭で既に述べた欠点を有している。従って本発明で
は、このような横方向湾曲を回避しようとしている。
【0016】図5は、図3に示した層構造を備えたばね
舌片の横断面を概略的に示したものである。しかしなが
らこの場合、間隔aを置いて幅bの各長手方向スリット
21が加工成形されている。これに対してSi3N4層は
一貫してスリットを超えて延びている。このスリット幅
は例えば2μmである。さらに図5においては、舌片の
下方に湾曲特性kが示されている。これにより判るよう
に、SiO2層の圧縮応力に基づく内向きの湾曲は今や
両長手方向スリット21相互間に形成されたストリップ
22の幅に制限されている。これらの長手方向スリット
にはSi3N4層の引張り応力に基づき、ばね舌片の反対
方向の湾曲が生ぜしめられる。つまりこのばね舌片は横
方向において若干波状の特性曲線を有しているものの全
体的には直線的な特性曲線を有している。長手方向スリ
ット21の数もしくはストリップ22の幅を適宜に選択
することによって、横方向湾曲の補償を所望の通りに行
うことができる。
舌片の横断面を概略的に示したものである。しかしなが
らこの場合、間隔aを置いて幅bの各長手方向スリット
21が加工成形されている。これに対してSi3N4層は
一貫してスリットを超えて延びている。このスリット幅
は例えば2μmである。さらに図5においては、舌片の
下方に湾曲特性kが示されている。これにより判るよう
に、SiO2層の圧縮応力に基づく内向きの湾曲は今や
両長手方向スリット21相互間に形成されたストリップ
22の幅に制限されている。これらの長手方向スリット
にはSi3N4層の引張り応力に基づき、ばね舌片の反対
方向の湾曲が生ぜしめられる。つまりこのばね舌片は横
方向において若干波状の特性曲線を有しているものの全
体的には直線的な特性曲線を有している。長手方向スリ
ット21の数もしくはストリップ22の幅を適宜に選択
することによって、横方向湾曲の補償を所望の通りに行
うことができる。
【0017】図6は図5の長手方向スリット21を備え
たばね舌片を概略的に示した平面図である。これらの長
手方向スリットは、自由端部に設けられたサイドラグ2
aを含むばね舌片2の全長にわたって案内されている。
しかしながら両サイドラグ2a相互間に形成されたコン
タクトばね領域9には、コンタクト片のより良好な位置
調整のために、このコンタクトばね領域が平らであるこ
とが望まれる。このコンタクトばね領域は電極面を支持
していないので、このコンタクトばね領域は静電的な引
付けのためには何ら寄与しない。従って、このようなコ
ンタクトばね領域9は長手方向スリット21に加えて横
方向スリット23をも備えている。これにより、寸法設
定が適宜に行われると、事実上平らなコンタクトばね領
域が形成される。図7(a)および図7(b)は、図6
に示されたこのようなばね舌片の側面図である。なお図
7(a)は励起されていない静止状態で示されており、
図7(b)は引付け状態で示されている。
たばね舌片を概略的に示した平面図である。これらの長
手方向スリットは、自由端部に設けられたサイドラグ2
aを含むばね舌片2の全長にわたって案内されている。
しかしながら両サイドラグ2a相互間に形成されたコン
タクトばね領域9には、コンタクト片のより良好な位置
調整のために、このコンタクトばね領域が平らであるこ
とが望まれる。このコンタクトばね領域は電極面を支持
していないので、このコンタクトばね領域は静電的な引
付けのためには何ら寄与しない。従って、このようなコ
ンタクトばね領域9は長手方向スリット21に加えて横
方向スリット23をも備えている。これにより、寸法設
定が適宜に行われると、事実上平らなコンタクトばね領
域が形成される。図7(a)および図7(b)は、図6
に示されたこのようなばね舌片の側面図である。なお図
7(a)は励起されていない静止状態で示されており、
図7(b)は引付け状態で示されている。
【0018】リレーの開閉時における傾動状態に関連し
て最適な切換特性を得るために、つまり、例えばコンタ
クトクリープを回避するために、長さの一部にわたって
のみ湾曲部を有し、残りの部分では平らであるような切
換舌片が望まれる。成層はシリコンウエハー全体にわた
って均質に行われるで、区分毎に厚さが変わった層を製
造するのは困難である。本発明の手段により、種々の湾
曲を異なる領域にわたって形成することができる。図8
はばね舌片2の平面図と概略的な側面図とを示してい
る。異なる3つの区分が異なった状態でスリットを備え
ており、従って異なる湾曲を有している。ばね舌片2の
緊定部に続いて設けられた第1の領域Z1はスリット
(21)を長手方向にのみ支持している。これにより、
このような領域Z1は長手方向において曲率半径Rで湾
曲している。領域Z2は長手方向スリット21と横方向
スリット23とを支持している。これによりばね舌片の
このような領域Z2は、ほぼ平らに保たれている。さら
に端部の領域Z3は、ばね舌片のスリット8によってサ
イドラグ2aとコンタクトばね領域9とに分割されてい
る。これらのサイドラグ2aは領域Z2と同じように長
手方向スリットと横方向スリットとを支持している。コ
ンタクトばね領域9もやはり長手方向スリット21と横
方向スリット23とを支持している。しかしながらこの
場合、横方向スリット23が互いに狭い間隔で配置され
ているので、この部分の湾曲は領域Z1とは逆方向に生
ぜしめられる。すなわち、このコンタクトばね領域はベ
ースコンタクト片に向かって湾曲している訳である。
て最適な切換特性を得るために、つまり、例えばコンタ
クトクリープを回避するために、長さの一部にわたって
のみ湾曲部を有し、残りの部分では平らであるような切
換舌片が望まれる。成層はシリコンウエハー全体にわた
って均質に行われるで、区分毎に厚さが変わった層を製
造するのは困難である。本発明の手段により、種々の湾
曲を異なる領域にわたって形成することができる。図8
はばね舌片2の平面図と概略的な側面図とを示してい
る。異なる3つの区分が異なった状態でスリットを備え
ており、従って異なる湾曲を有している。ばね舌片2の
緊定部に続いて設けられた第1の領域Z1はスリット
(21)を長手方向にのみ支持している。これにより、
このような領域Z1は長手方向において曲率半径Rで湾
曲している。領域Z2は長手方向スリット21と横方向
スリット23とを支持している。これによりばね舌片の
このような領域Z2は、ほぼ平らに保たれている。さら
に端部の領域Z3は、ばね舌片のスリット8によってサ
イドラグ2aとコンタクトばね領域9とに分割されてい
る。これらのサイドラグ2aは領域Z2と同じように長
手方向スリットと横方向スリットとを支持している。コ
ンタクトばね領域9もやはり長手方向スリット21と横
方向スリット23とを支持している。しかしながらこの
場合、横方向スリット23が互いに狭い間隔で配置され
ているので、この部分の湾曲は領域Z1とは逆方向に生
ぜしめられる。すなわち、このコンタクトばね領域はベ
ースコンタクト片に向かって湾曲している訳である。
【0019】圧縮応力層におけるスリットの製造技術的
な形成は図9に示したように、全面的に形成されたSi
O2層からリトグラフ工程によりスリット構造がエッチ
ングされ、次いでSi3N4層が全面的に例えばCVDプ
ロセスにより被着されることにより行われてよい。
な形成は図9に示したように、全面的に形成されたSi
O2層からリトグラフ工程によりスリット構造がエッチ
ングされ、次いでSi3N4層が全面的に例えばCVDプ
ロセスにより被着されることにより行われてよい。
【0020】別の実施例が図10に示されている。この
場合、予め適当なマーキング層(例えばSi3N4層)が
被着されることにより、酸化が局部的に制限されるの
で、SiO2層がストリップ状に生じる。次いでSi3N
4層が全面にわたって被着される。このSiO2層の代わ
りに、圧縮応力を生ぜしめるようなシリコンのドーピン
グが行われてもよい。次いでSi3N4層が全面的に形成
される。この方法の利点は平滑な表面地形にある。
場合、予め適当なマーキング層(例えばSi3N4層)が
被着されることにより、酸化が局部的に制限されるの
で、SiO2層がストリップ状に生じる。次いでSi3N
4層が全面にわたって被着される。このSiO2層の代わ
りに、圧縮応力を生ぜしめるようなシリコンのドーピン
グが行われてもよい。次いでSi3N4層が全面的に形成
される。この方法の利点は平滑な表面地形にある。
【図1】湾曲した可動子ばね舌片を備えたマイクロメカ
ニカルなリレーの基本的な構造を概略的に示した断面図
である。
ニカルなリレーの基本的な構造を概略的に示した断面図
である。
【図2】公知の形式でスリットによって形成されたコン
タクトばね領域を備えたばね舌片を示した底面図であ
る。
タクトばね領域を備えたばね舌片を示した底面図であ
る。
【図3】ばね舌片の層系の緊張状態を示した概略図であ
る。
る。
【図4】図2に示したばね舌片に、層が一様である場合
に静止状態において生ぜしめられる湾曲を示す等高線を
付した平面図である。
に静止状態において生ぜしめられる湾曲を示す等高線を
付した平面図である。
【図5】層系における個々のスリットを示す、ばね舌片
部分の横断面図である。
部分の横断面図である。
【図6】スリット構造を概略的に示した、ばね舌片の平
面図である。
面図である。
【図7】図6のばね舌片の静止状態を示す側面図(a)
と作業状態を示す側面図(b)である。
と作業状態を示す側面図(b)である。
【図8】スリット構造に変更を加えたばね舌片の別の実
施例の平面と概略的な側面とを示した図である。
施例の平面と概略的な側面とを示した図である。
【図9】スリット構造のための1実施例の横断面図であ
る。
る。
【図10】スリット構造のための別の実施例の横断面図
である。
である。
1 可動子基板、 2 可動子ばね舌片、 2a サイ
ドラグ、 4 二重層、 5 可動子電極、 6 給電
部、 7 可動子コンタクト片、 8 スリット、 9
コンタクトばね領域、 10 ベース基板、 11
ベース電極、12 絶縁層、 13 ベースコンタクト
片、 14 エアギャップ、 15電圧源、 21 長
手方向スリット、 22 ストリップ、 23 横方向
スリット、 41,42 層
ドラグ、 4 二重層、 5 可動子電極、 6 給電
部、 7 可動子コンタクト片、 8 スリット、 9
コンタクトばね領域、 10 ベース基板、 11
ベース電極、12 絶縁層、 13 ベースコンタクト
片、 14 エアギャップ、 15電圧源、 21 長
手方向スリット、 22 ストリップ、 23 横方向
スリット、 41,42 層
Claims (7)
- 【請求項1】 マイクロメカニカルな静電リレーであっ
て、 (イ)ベース電極層(11)とベースコンタクト片(1
3)とを支持するベース基板(10)と、該ベース基板
(10)上に設けられた可動子基板(1)とが設けられ
ており、該可動子基板には片側で結合された可動子ばね
舌片(2)が露出するように加工されており、該可動子
ばね舌片が、可動子電極層(5)と、可動子ばね舌片の
端部の近くに可動子コンタクト片(7)とを支持してお
り、 (ロ)可動子ばね舌片(2)が少なくとも1つの層
(4)を支持しており、該層が、基板材料に対して機械
的な応力を生ぜしめて、可動子ばね舌片(2)が静止状
態では定常の湾曲によってベース基板(10)から離反
する方向に撓んでいて、作業状態では両電極層(5,1
1)相互間に制御電圧が印加することによってベース基
板(10)に密着するようになっており、ベースコンタ
クト片(13)と可動子コンタクト片(7)とが互いに
上下に位置している形式のものにおいて、 (ハ)機械的な応力を生ぜしめる層(4;41)が可動
子ばね舌片で、所望の湾曲方向に対して直交方向に延び
る平行な各スリット(21;23)によって、ストリッ
プ(22)に分割されていることを特徴とする、マイク
ロメカニカルな静電リレー。 - 【請求項2】 可動子ばね舌片(2)の前記ベース基板
(10)に向いた側が、圧縮応力を生ぜしめる層(4
1)、有利にはSiO2を有しており、該層がスリット
(21)によってばね舌片の長手方向でストリップ(2
2)に分割されている、請求項1記載の静電リレー。 - 【請求項3】 ばね舌片の前記ベース基板(10)に向
いた側が、引張り応力を生ぜしめる付加的な層(4
2)、有利にはSi3N4を支持しており、該層の厚さが
圧縮応力を生ぜしめる層(41)の厚さよりも著しく小
さく、この付加的な層(42)がスリット(21)にも
中断なしに被さっている、請求項2記載の静電リレー。 - 【請求項4】 平らな領域(Z2,9)を得るために、
機械的な応力を生ぜしめる層(41)が、互いに直角を
成すスリット(21,23)から成る格子によって碁盤
目状に分割されている、請求項1から3までのいずれか
1項記載の静電リレー。 - 【請求項5】 可動子ばね舌片(2)の長手方向に対し
て横方向のスリットを密に配置することにより、主湾曲
方向に対して逆方向に湾曲する領域(9)が形成されて
いる、請求項3または4記載の静電リレー。 - 【請求項6】 応力を生ぜしめる層(41)がストリッ
プ状に基板に被着されており、ストリップ(22)相互
間に形成されたスリット(21)に、基板のウェブが充
填されている、請求項1から5までのいずれか1項記載
の静電リレー。 - 【請求項7】 応力を生ぜしめる層(41)を分割する
スリット(21)が、この層の残されたストリップ(2
2)相互間の凹部として形成されており、対向応力を生
ぜしめる別の層(42)が凹部内に延びている、請求項
1から5までのいずれか1項記載の静電リレー。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4437260.4 | 1994-10-18 | ||
DE4437260A DE4437260C1 (de) | 1994-10-18 | 1994-10-18 | Mikromechanisches Relais |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08227647A true JPH08227647A (ja) | 1996-09-03 |
Family
ID=6531105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7268714A Withdrawn JPH08227647A (ja) | 1994-10-18 | 1995-10-17 | マイクロメカニカルな静電リレー |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5635750A (ja) |
EP (1) | EP0710972B1 (ja) |
JP (1) | JPH08227647A (ja) |
DE (2) | DE4437260C1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008517785A (ja) * | 2004-10-27 | 2008-05-29 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 電子デバイス |
Families Citing this family (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19730715C1 (de) * | 1996-11-12 | 1998-11-26 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Relais |
DE19646667C2 (de) * | 1996-11-12 | 1998-11-12 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Relais |
US5796152A (en) * | 1997-01-24 | 1998-08-18 | Roxburgh Ltd. | Cantilevered microstructure |
US6087638A (en) * | 1997-07-15 | 2000-07-11 | Silverbrook Research Pty Ltd | Corrugated MEMS heater structure |
DE19736674C1 (de) | 1997-08-22 | 1998-11-26 | Siemens Ag | Mikromechanisches elektrostatisches Relais und Verfahren zu dessen Herstellung |
US6091050A (en) * | 1997-11-17 | 2000-07-18 | Roxburgh Limited | Thermal microplatform |
FR2772512B1 (fr) * | 1997-12-16 | 2004-04-16 | Commissariat Energie Atomique | Microsysteme a element deformable sous l'effet d'un actionneur thermique |
US6054659A (en) * | 1998-03-09 | 2000-04-25 | General Motors Corporation | Integrated electrostatically-actuated micromachined all-metal micro-relays |
US6101371A (en) * | 1998-09-12 | 2000-08-08 | Lucent Technologies, Inc. | Article comprising an inductor |
DE19950373B4 (de) * | 1998-10-23 | 2005-06-30 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Mikromechanisches Relais mit federndem Kontakt und Verfahren zum Herstellen desselben |
US6239685B1 (en) * | 1999-10-14 | 2001-05-29 | International Business Machines Corporation | Bistable micromechanical switches |
US6367252B1 (en) * | 2000-07-05 | 2002-04-09 | Jds Uniphase Corporation | Microelectromechanical actuators including sinuous beam structures |
US6375475B1 (en) * | 2001-03-06 | 2002-04-23 | International Business Machines Corporation | Method and structure for controlled shock and vibration of electrical interconnects |
US6731492B2 (en) * | 2001-09-07 | 2004-05-04 | Mcnc Research And Development Institute | Overdrive structures for flexible electrostatic switch |
US8080221B2 (en) * | 2002-08-05 | 2011-12-20 | Palo Alto Research Center Incorporated | Capillary-channel probes for liquid pickup, transportation and dispense using stressy metal |
US7241420B2 (en) * | 2002-08-05 | 2007-07-10 | Palo Alto Research Center Incorporated | Capillary-channel probes for liquid pickup, transportation and dispense using stressy metal |
FR2868591B1 (fr) * | 2004-04-06 | 2006-06-09 | Commissariat Energie Atomique | Microcommutateur a faible tension d'actionnement et faible consommation |
DE102004058103B4 (de) * | 2004-12-01 | 2011-03-17 | Technische Universität Chemnitz | Einrichtung zur Spalteinstellung |
US7579424B2 (en) * | 2005-09-27 | 2009-08-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Ceramic material made from siloxane-acetylene polymer containing metal-acetylene complex |
KR20080066762A (ko) * | 2005-10-03 | 2008-07-16 | 아나로그 디바이시즈 인코포레이티드 | Mems 스위치 접촉 시스템 |
US7968364B2 (en) * | 2005-10-03 | 2011-06-28 | Analog Devices, Inc. | MEMS switch capping and passivation method |
JP4848752B2 (ja) * | 2005-12-09 | 2011-12-28 | イビデン株式会社 | 部品実装用ピンを有するプリント配線板及びこれを使用した電子機器 |
JP2007165383A (ja) * | 2005-12-09 | 2007-06-28 | Ibiden Co Ltd | 部品実装用ピンを形成したプリント基板 |
JP4654897B2 (ja) * | 2005-12-09 | 2011-03-23 | イビデン株式会社 | 部品実装用ピンを有するプリント配線板の製造方法 |
WO2010049865A1 (en) * | 2008-10-29 | 2010-05-06 | Nxp B.V. | Mems switch with reduced impact stress |
US8546712B2 (en) | 2009-03-04 | 2013-10-01 | Nxp B.V. | MEMS devices |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB897972A (en) * | 1960-01-13 | 1962-06-06 | Langham Thompson Ltd J | Improvements in or relating to mechanical systems |
US3979568A (en) * | 1974-09-23 | 1976-09-07 | Xerox Corporation | Keyboard switch assembly having raised contacts supported by helicline legs on a common conductive sheet |
US4066860A (en) * | 1974-09-26 | 1978-01-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Pushbutton switch key arrangement for keyboards having indicia |
SU601771A1 (ru) * | 1976-02-05 | 1978-04-05 | Предприятие П/Я В-8754 | Электростатическое реле |
FR2376548A1 (fr) * | 1977-01-04 | 1978-07-28 | Thomson Csf | Dispositif bistable electrostatique |
GB2095911B (en) * | 1981-03-17 | 1985-02-13 | Standard Telephones Cables Ltd | Electrical switch device |
JPS6046636U (ja) * | 1983-09-05 | 1985-04-02 | オムロン株式会社 | 多極リレ− |
US4959515A (en) * | 1984-05-01 | 1990-09-25 | The Foxboro Company | Micromechanical electric shunt and encoding devices made therefrom |
DE3681927D1 (de) * | 1985-01-21 | 1991-11-21 | Nec Corp | Piezoelektrische bistabile betaetigungsvorrichtung mit einem projektil das einen stoss empfaengt. |
US4742263A (en) * | 1986-08-15 | 1988-05-03 | Pacific Bell | Piezoelectric switch |
US5258591A (en) * | 1991-10-18 | 1993-11-02 | Westinghouse Electric Corp. | Low inductance cantilever switch |
DE4205029C1 (en) * | 1992-02-19 | 1993-02-11 | Siemens Ag, 8000 Muenchen, De | Micro-mechanical electrostatic relay - has tongue-shaped armature etched from surface of silicon@ substrate |
JP3402642B2 (ja) * | 1993-01-26 | 2003-05-06 | 松下電工株式会社 | 静電駆動型リレー |
US5334811A (en) * | 1993-05-17 | 1994-08-02 | Honeywell Inc. | Switch with laminated cover |
US5367136A (en) * | 1993-07-26 | 1994-11-22 | Westinghouse Electric Corp. | Non-contact two position microeletronic cantilever switch |
US5376764A (en) * | 1993-10-27 | 1994-12-27 | Industrial Innovations, Inc. | Three-way switch |
-
1994
- 1994-10-18 DE DE4437260A patent/DE4437260C1/de not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-10-03 US US08/539,012 patent/US5635750A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-10-04 DE DE59501489T patent/DE59501489D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-10-04 EP EP95115649A patent/EP0710972B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-10-17 JP JP7268714A patent/JPH08227647A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008517785A (ja) * | 2004-10-27 | 2008-05-29 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 電子デバイス |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE59501489D1 (de) | 1998-04-02 |
EP0710972B1 (de) | 1998-02-25 |
US5635750A (en) | 1997-06-03 |
EP0710972A1 (de) | 1996-05-08 |
DE4437260C1 (de) | 1995-10-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH08227647A (ja) | マイクロメカニカルな静電リレー | |
US5629565A (en) | Micromechanical electrostatic relay with geometric discontinuity | |
US5271597A (en) | Bimetallic diaphragm with split hinge for microactuator | |
KR20010067232A (ko) | Mems 가변 광학 감쇠기 | |
JP2001514434A (ja) | マイクロメカニカル静電リレー及びそれの作製方法 | |
TW483011B (en) | Temperature compensated microelectromechanical structures and related methods | |
US6747773B2 (en) | Method and structure for stub tunable resonant cavity for photonic crystals | |
EP2136238A1 (en) | Thermo-optical phase shifter | |
JPH087728A (ja) | 磁気マイクロ接触器及びその製造方法 | |
KR20010031838A (ko) | 초소형 정밀기계를 사용한 위치 조정 장치 | |
JP2010192443A (ja) | マイクロ電気機械システム式熱応動スイッチ | |
KR20010051497A (ko) | 열차폐구조물을 포함하는 열적으로 가동되는마이크로전자기계적 시스템 | |
JP2006522946A (ja) | 熱アクチュエータ | |
JP2008194813A (ja) | 可動素子およびその製造方法 | |
JP4709427B2 (ja) | 電気ヒーター | |
WO1999021036A1 (en) | Thermally isolated silicon layer | |
US10831017B2 (en) | Displacement increasing mechanism and shutter device | |
JP2017075815A (ja) | 電子顕微鏡用試料の引張試験デバイス及びその製造方法 | |
JP3667357B2 (ja) | マイクロ・アクチュエータ | |
JP3953156B2 (ja) | 発熱型薄膜素子を備えたセンサ | |
JP2002052499A (ja) | アクチュエータ | |
US6695297B2 (en) | Flexural device-based suspension having high compliance in a direction of travel and low compliance in a direction orthogonal thereto | |
US8531257B2 (en) | Contactor and switch | |
JP3136163B2 (ja) | 精密ガイド機構の作製方法 | |
JP3879225B2 (ja) | 静電マイクロリレー |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030107 |