JPH11250792A - 静電型スイッチ素子 - Google Patents
静電型スイッチ素子Info
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- JPH11250792A JPH11250792A JP5059498A JP5059498A JPH11250792A JP H11250792 A JPH11250792 A JP H11250792A JP 5059498 A JP5059498 A JP 5059498A JP 5059498 A JP5059498 A JP 5059498A JP H11250792 A JPH11250792 A JP H11250792A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 静電型スイッチ素子の専有面積を縮小し、か
つ、その駆動電圧を低減できるようにする。 【解決手段】 支持板110に固定された可動部分は、
接続部109a,109a’に固定された支持梁(第1
の梁部材)107aと接続部109b,109b’に固
定された支持梁107(第2の梁部材)bとに連結梁
(第1,2の連結部材)108a,108bを介して2
方向から支持されている。
つ、その駆動電圧を低減できるようにする。 【解決手段】 支持板110に固定された可動部分は、
接続部109a,109a’に固定された支持梁(第1
の梁部材)107aと接続部109b,109b’に固
定された支持梁107(第2の梁部材)bとに連結梁
(第1,2の連結部材)108a,108bを介して2
方向から支持されている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、梁部材に支えら
れて電圧を印加することで可動する接点を備えた静電型
スイッチ素子に関する。
れて電圧を印加することで可動する接点を備えた静電型
スイッチ素子に関する。
【0002】
【従来の技術】電子システムの小型化が進展するに伴
い、電気信号切り替え用のスイッチも小型化および高集
積化が必要となっている。現在、電気信号の切り替え
は、LSI内に形成されているトランジスタスイッチ、
あるいは電子部品であるチップ型スイッチで行われてい
る。しかし、トランジスタスイッチは占有面積は数μm
2 と小さいが、オン抵抗が数百Ωと高い。一方、チップ
型スイッチは、オン抵抗は1Ω以下であるが、占有面積
は100mm2 程度と大きい。
い、電気信号切り替え用のスイッチも小型化および高集
積化が必要となっている。現在、電気信号の切り替え
は、LSI内に形成されているトランジスタスイッチ、
あるいは電子部品であるチップ型スイッチで行われてい
る。しかし、トランジスタスイッチは占有面積は数μm
2 と小さいが、オン抵抗が数百Ωと高い。一方、チップ
型スイッチは、オン抵抗は1Ω以下であるが、占有面積
は100mm2 程度と大きい。
【0003】以上のことを背景に、低オン抵抗,小占有
面積の両方を実現するスイッチとして近年期待されてい
るのが、表面マイクロマシン技術を利用して形成した微
細なな可動接点を備えたスイッチ素子である。これは、
LSI製造で培われた微細加工技術を利用し、半導体基
板上に占有面積が1mm2 以下の有接点型スイッチを集
積化して形成する技術である。なかでも、静電引力を接
点開閉の駆動力に利用する静電型スイッチ素子は、LS
I製造プロセスと整合性が良いため有望な技術と考えら
れる(文献:K.E.Petersen、"Dynamic Micromechanics o
n Silicon:Technique and Devices "lEEE Trans.Electr
on Devices,ED-25,No10、(1978)1241)。
面積の両方を実現するスイッチとして近年期待されてい
るのが、表面マイクロマシン技術を利用して形成した微
細なな可動接点を備えたスイッチ素子である。これは、
LSI製造で培われた微細加工技術を利用し、半導体基
板上に占有面積が1mm2 以下の有接点型スイッチを集
積化して形成する技術である。なかでも、静電引力を接
点開閉の駆動力に利用する静電型スイッチ素子は、LS
I製造プロセスと整合性が良いため有望な技術と考えら
れる(文献:K.E.Petersen、"Dynamic Micromechanics o
n Silicon:Technique and Devices "lEEE Trans.Electr
on Devices,ED-25,No10、(1978)1241)。
【0004】ここで、図5に、従来よりある静電型スイ
ッチ素子の概要を示す。絶縁性の基板501の上に固定
接点電極502a,502bおよび固定吸引電極503
が設けられている。さらに、固定接点電極502a,5
02b上に微小空隙504を隔てて可動接点電極505
が備えられている。また、可動吸引電極506は、その
一端が接続部509で基板501に接続され、そして、
可動接点電極505は絶縁材料からなる支持板510に
支持され、この支持板510は可動吸引電極506に固
定されている。以上に示した構成において、固定吸引電
極503と可動吸引電極506との間に電圧を印加する
と、静電引力が発生して両電極が引き合う。この結果、
図5(b)に示すように、可動吸引電極506がたわ
み、固定接点電極502a,502bと可動接点電極5
05が接触することにより接点が閉じる。また、電圧印
加を停止すると、可動接点電極506の弾性力で可動接
点電極505が元の位置に戻り、この結果、接点が開放
する。
ッチ素子の概要を示す。絶縁性の基板501の上に固定
接点電極502a,502bおよび固定吸引電極503
が設けられている。さらに、固定接点電極502a,5
02b上に微小空隙504を隔てて可動接点電極505
が備えられている。また、可動吸引電極506は、その
一端が接続部509で基板501に接続され、そして、
可動接点電極505は絶縁材料からなる支持板510に
支持され、この支持板510は可動吸引電極506に固
定されている。以上に示した構成において、固定吸引電
極503と可動吸引電極506との間に電圧を印加する
と、静電引力が発生して両電極が引き合う。この結果、
図5(b)に示すように、可動吸引電極506がたわ
み、固定接点電極502a,502bと可動接点電極5
05が接触することにより接点が閉じる。また、電圧印
加を停止すると、可動接点電極506の弾性力で可動接
点電極505が元の位置に戻り、この結果、接点が開放
する。
【0005】ところで、それら静電型スイッチ素子は、
図6(a)の平面図に示すように、静電引力を確保する
ために可動接点電極506の幅をある程度確保するよう
にしている。したがって、その弾性力が強くなるため、
接点を閉じるためには、固定吸引電極503に印加する
電圧を高くする、あるいは、可動吸引電極506の長さ
を長くするなどの必要がある。これに対し、駆動用の電
圧を低減するため、図6(b)に示すように、幅の狭い
支持梁507で、可動接点電極506を支える構造の静
電型スイッチ素子も提案されている。
図6(a)の平面図に示すように、静電引力を確保する
ために可動接点電極506の幅をある程度確保するよう
にしている。したがって、その弾性力が強くなるため、
接点を閉じるためには、固定吸引電極503に印加する
電圧を高くする、あるいは、可動吸引電極506の長さ
を長くするなどの必要がある。これに対し、駆動用の電
圧を低減するため、図6(b)に示すように、幅の狭い
支持梁507で、可動接点電極506を支える構造の静
電型スイッチ素子も提案されている。
【0006】一方、図7に示すように、可動電極を両方
向から支持することで、接点の開放をより確実に行える
ようにした構成の静電型スイッチ素子もある。これら
は、図7(a)に示すように、4つの接続部709に固
定された2つの支持梁707を備え、また、2つの支持
梁707に支持された可動吸引電極706を2組備える
ようにしたものである。そして、この静電型スイッチ素
子は、2つの可動吸引電極706にわたって支持板71
0が形成され、この支持板710に可動接点電極705
が形成されている。このように、可動接点電極705を
両方向から支える構造とすることで、固定接点電極70
2a,702bと可動接点電極705の接触が、より確
実に開放されるようになる。また、図7(b)に示すよ
うに、駆動用の電圧を低減するため、幅の狭い4支持梁
707aで、2つの可動吸引電極706を支える構造の
静電型スイッチ素子も提案されている。
向から支持することで、接点の開放をより確実に行える
ようにした構成の静電型スイッチ素子もある。これら
は、図7(a)に示すように、4つの接続部709に固
定された2つの支持梁707を備え、また、2つの支持
梁707に支持された可動吸引電極706を2組備える
ようにしたものである。そして、この静電型スイッチ素
子は、2つの可動吸引電極706にわたって支持板71
0が形成され、この支持板710に可動接点電極705
が形成されている。このように、可動接点電極705を
両方向から支える構造とすることで、固定接点電極70
2a,702bと可動接点電極705の接触が、より確
実に開放されるようになる。また、図7(b)に示すよ
うに、駆動用の電圧を低減するため、幅の狭い4支持梁
707aで、2つの可動吸引電極706を支える構造の
静電型スイッチ素子も提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来形成され
た静電型スイッチ素子は、例えば、図5,6に示した構
成では、駆動電圧を10V以下に抑制するためには、支
持梁が数十μmの長さを必要としていた。また、例えば
図7(a)に示した静電型スイッチ素子では、8Vで騒
動させるためには、4つの支持梁の長さをそれぞれ15
μmとする必要があった。このため、従来では、静電型
スイッチ素子をより低電圧で動作させるためには、支持
梁を長くしなくてはならず、これらの占有面積が大きく
なるため、素子全体の占有面積の低減が実現できないと
いう問題があった。従来得られている静電型スイッチ素
子は、占有面積が10000μm2 以上、あるいは、駆
動用電圧が20V以上必要となっている。静電型スイッ
チ素子をLSIや配線基板内で使用するためには、騒動
電圧および占有面積の低減が必要となっている。
た静電型スイッチ素子は、例えば、図5,6に示した構
成では、駆動電圧を10V以下に抑制するためには、支
持梁が数十μmの長さを必要としていた。また、例えば
図7(a)に示した静電型スイッチ素子では、8Vで騒
動させるためには、4つの支持梁の長さをそれぞれ15
μmとする必要があった。このため、従来では、静電型
スイッチ素子をより低電圧で動作させるためには、支持
梁を長くしなくてはならず、これらの占有面積が大きく
なるため、素子全体の占有面積の低減が実現できないと
いう問題があった。従来得られている静電型スイッチ素
子は、占有面積が10000μm2 以上、あるいは、駆
動用電圧が20V以上必要となっている。静電型スイッ
チ素子をLSIや配線基板内で使用するためには、騒動
電圧および占有面積の低減が必要となっている。
【0008】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、静電型スイッチ素子の専
有面積を縮小し、かつ、その駆動電圧を低減できるよう
にすることを目的とする。
るためになされたものであり、静電型スイッチ素子の専
有面積を縮小し、かつ、その駆動電圧を低減できるよう
にすることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明の静電型スイッ
チ素子は、基板上に固定された固定吸引電極と、固定吸
引電極に対向してかつ離間して配置された可動吸引電極
と、基板上に固定吸引電極から離間して配置された固定
接点電極と、固定接点電極上に対向してかつ離間して配
置された可動接点電極と、可動吸引電極と可動接点電極
を支持する第1の支持部材と、可動吸引電極に接続され
た第2および第3の支持部材とを備えるようにした。そ
して、第2および第3の支持部材のそれぞれは、少なく
とも一端が基板に固定された短冊状の第1および第2の
梁部材と、第1および第2の梁部材の一部で可動吸引電
極および第1の支持部材と連結される矩形状の第1およ
び第2の連結部材とからなり、第1および第2の連結部
材と第1および第2の梁部材とのそれぞれの接続部分の
長さは、その接続部分と平行な可動吸引電極の長さより
短くされているようにした。また、この発明の静電型ス
イッチ素子は、基板上に固定された第1および第2の固
定吸引電極と、第1および第2の固定吸引電極に対向し
てかつ離間して配置された第1および第2の可動吸引電
極と、基板上に第1および第2の固定吸引電極の間に離
間して配置された固定接点電極と、固定接点電極上に対
向してかつ離間して配置された可動接点電極と、第1お
よび第2の可動吸引電極と可動接点電極とを支持する第
1の支持部材と、第1の支持部材の対向する部分で第1
および第2の可動吸引電極に接続された第2および第3
の支持部材とを備えるようにした。そして、第2および
第3の支持部材のそれぞれは、少なくとも一端が基板に
固定された短冊状の第1および第2の梁部材と、第1お
よび第2の梁部材の一部で第1および第2の可動吸引電
極と連結される矩形状の第1および第2の連結部材とか
らなり、第1および第2の連結部材と第1および第2の
梁部材とのそれぞれの接続部分の長さは、その接続部分
と平行な第1および第2の可動吸引電極の長さより短く
されているようにした。したがって、可動吸引電極と第
1および第2の梁部材とが可動吸引電極より小さい連結
部材を介してつながることになり、第1および第2の梁
部材が基板に固定されているところから第1および第2
の梁部材が実質的に可動吸引電極を支持している箇所ま
での距離より、第1および第2の梁部材が基板に固定さ
れているとことから可動吸引電極までの距離の方が短く
なる。
チ素子は、基板上に固定された固定吸引電極と、固定吸
引電極に対向してかつ離間して配置された可動吸引電極
と、基板上に固定吸引電極から離間して配置された固定
接点電極と、固定接点電極上に対向してかつ離間して配
置された可動接点電極と、可動吸引電極と可動接点電極
を支持する第1の支持部材と、可動吸引電極に接続され
た第2および第3の支持部材とを備えるようにした。そ
して、第2および第3の支持部材のそれぞれは、少なく
とも一端が基板に固定された短冊状の第1および第2の
梁部材と、第1および第2の梁部材の一部で可動吸引電
極および第1の支持部材と連結される矩形状の第1およ
び第2の連結部材とからなり、第1および第2の連結部
材と第1および第2の梁部材とのそれぞれの接続部分の
長さは、その接続部分と平行な可動吸引電極の長さより
短くされているようにした。また、この発明の静電型ス
イッチ素子は、基板上に固定された第1および第2の固
定吸引電極と、第1および第2の固定吸引電極に対向し
てかつ離間して配置された第1および第2の可動吸引電
極と、基板上に第1および第2の固定吸引電極の間に離
間して配置された固定接点電極と、固定接点電極上に対
向してかつ離間して配置された可動接点電極と、第1お
よび第2の可動吸引電極と可動接点電極とを支持する第
1の支持部材と、第1の支持部材の対向する部分で第1
および第2の可動吸引電極に接続された第2および第3
の支持部材とを備えるようにした。そして、第2および
第3の支持部材のそれぞれは、少なくとも一端が基板に
固定された短冊状の第1および第2の梁部材と、第1お
よび第2の梁部材の一部で第1および第2の可動吸引電
極と連結される矩形状の第1および第2の連結部材とか
らなり、第1および第2の連結部材と第1および第2の
梁部材とのそれぞれの接続部分の長さは、その接続部分
と平行な第1および第2の可動吸引電極の長さより短く
されているようにした。したがって、可動吸引電極と第
1および第2の梁部材とが可動吸引電極より小さい連結
部材を介してつながることになり、第1および第2の梁
部材が基板に固定されているところから第1および第2
の梁部材が実質的に可動吸引電極を支持している箇所ま
での距離より、第1および第2の梁部材が基板に固定さ
れているとことから可動吸引電極までの距離の方が短く
なる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。 実施の形態1 はじめに、この発明の第1の実施の形態について説明す
る。図1は、この実施の形態1における静電型スイッチ
素子の構成を示す平面図およびそのAA’における断面
図である。この静電型スイッチ素子は、絶縁性の基板1
01上には、固定接点電極102a,102bおよび固
定吸引電極103a,103bが、所定に間隔をあけて
形成されている。また、固定接点電極102a,102
b上には微小な間隔をあけて可動接点電極105が配置
している。また、固定吸引電極103a,103b上に
は、それぞれ可動吸引電極106a,106bが、微小
な間隔をあけて配置している。また、可動接点電極10
5および可動吸引電極106a,106bは、絶縁材料
からなる支持板(第1の支持部材)110で一体に動作
するように構成されている。
参照して説明する。 実施の形態1 はじめに、この発明の第1の実施の形態について説明す
る。図1は、この実施の形態1における静電型スイッチ
素子の構成を示す平面図およびそのAA’における断面
図である。この静電型スイッチ素子は、絶縁性の基板1
01上には、固定接点電極102a,102bおよび固
定吸引電極103a,103bが、所定に間隔をあけて
形成されている。また、固定接点電極102a,102
b上には微小な間隔をあけて可動接点電極105が配置
している。また、固定吸引電極103a,103b上に
は、それぞれ可動吸引電極106a,106bが、微小
な間隔をあけて配置している。また、可動接点電極10
5および可動吸引電極106a,106bは、絶縁材料
からなる支持板(第1の支持部材)110で一体に動作
するように構成されている。
【0011】そして、支持板110に固定された可動部
分は、まず、接続部109a,109a’に固定された
支持梁(第1の梁部材)107aと接続部109b,1
09b’に固定された支持梁107(第2の梁部材)b
とに連結梁(第1,2の連結部材)108a,108b
を介して2方向から支持されている。そして、支持板1
10に固定された可動部分である可動接点電極105
は、固定接点電極102a,102b上に微小間隔10
4をあけて配置する構成となっている。ここで、例え
ば、固定接点電極102a,102bおよび可動接点電
極105は、膜厚0.5μm程度のAuから構成され、
また、固定吸引電極103a,103b、可動吸引電極
106a,106b、支持梁107a,107b、およ
び、連結梁108a,108bは0.5μm程度のアル
ミニウム薄膜から構成されている。また、支持板110
は、シリコン酸化物から構成するようにした。
分は、まず、接続部109a,109a’に固定された
支持梁(第1の梁部材)107aと接続部109b,1
09b’に固定された支持梁107(第2の梁部材)b
とに連結梁(第1,2の連結部材)108a,108b
を介して2方向から支持されている。そして、支持板1
10に固定された可動部分である可動接点電極105
は、固定接点電極102a,102b上に微小間隔10
4をあけて配置する構成となっている。ここで、例え
ば、固定接点電極102a,102bおよび可動接点電
極105は、膜厚0.5μm程度のAuから構成され、
また、固定吸引電極103a,103b、可動吸引電極
106a,106b、支持梁107a,107b、およ
び、連結梁108a,108bは0.5μm程度のアル
ミニウム薄膜から構成されている。また、支持板110
は、シリコン酸化物から構成するようにした。
【0012】また、固定吸引電極103a,103bお
よび可動吸引電極106a,106bは10×15(μ
m)程度の長方形とし、可動接点電極105は5×10
(μm)程度の長方形とし、また、固定接点電極102
a,102bは3×3(μm)程度の正方形状とした。
また、2つの支持梁107a,107bは、幅を3μm
程度とし、2つの連結梁108a,108bはそれぞれ
2×5(μm)程度の長方形とした。また、微小間隔1
04は0.4μm程度とした。そして、この実施の形態
1では、支持梁107aの接続部109aの接合箇所か
ら連結梁108aの接合箇所までの長さLを約10μm
程度とした。なお、上述では、固定吸引電極103a,
103b、可動吸引電極106a,106b、支持梁1
07a,107b、および、連結梁108a,108b
をアルミニウムから構成するようにしたが、これに限る
ものではなく、Cuなどの他の導電性材料を用いるよう
にしてもよい。また、固定接点電極102a,102b
および可動接点電極105は、Auに限るものではな
く、他の接点材料を用いるようにしてもよい。
よび可動吸引電極106a,106bは10×15(μ
m)程度の長方形とし、可動接点電極105は5×10
(μm)程度の長方形とし、また、固定接点電極102
a,102bは3×3(μm)程度の正方形状とした。
また、2つの支持梁107a,107bは、幅を3μm
程度とし、2つの連結梁108a,108bはそれぞれ
2×5(μm)程度の長方形とした。また、微小間隔1
04は0.4μm程度とした。そして、この実施の形態
1では、支持梁107aの接続部109aの接合箇所か
ら連結梁108aの接合箇所までの長さLを約10μm
程度とした。なお、上述では、固定吸引電極103a,
103b、可動吸引電極106a,106b、支持梁1
07a,107b、および、連結梁108a,108b
をアルミニウムから構成するようにしたが、これに限る
ものではなく、Cuなどの他の導電性材料を用いるよう
にしてもよい。また、固定接点電極102a,102b
および可動接点電極105は、Auに限るものではな
く、他の接点材料を用いるようにしてもよい。
【0013】以上示したように、この実施の形態1にお
いては、可動吸引電極と支持梁とを連結梁を介して接続
するようにした。そして、連結梁が支持梁と接続してい
る部分の長さが、それと平行な方向の可動吸引電極の大
きさより小さくなるようにした。この結果、この実施の
形態1においては、例えば、図1(a)に示すように、
支持梁107aの連結梁108aとの接合部までの長さ
より、接続部109aと可動吸引電極106aとの距離
を短くできる。したがって、より低電圧で駆動させるた
めに、Lの長さを長くしたり可動吸引電極を大きくして
も、素子全体の大きさを抑制することができるようにな
る。
いては、可動吸引電極と支持梁とを連結梁を介して接続
するようにした。そして、連結梁が支持梁と接続してい
る部分の長さが、それと平行な方向の可動吸引電極の大
きさより小さくなるようにした。この結果、この実施の
形態1においては、例えば、図1(a)に示すように、
支持梁107aの連結梁108aとの接合部までの長さ
より、接続部109aと可動吸引電極106aとの距離
を短くできる。したがって、より低電圧で駆動させるた
めに、Lの長さを長くしたり可動吸引電極を大きくして
も、素子全体の大きさを抑制することができるようにな
る。
【0014】例えば、図1の構成としたこの実施の形態
1の静電型スイッチ素子では、8Vの印加電圧により動
作が可能であった。これに対して、図7(a)に示した
従来の静電型スイッチ素子では、8Vで駆動させるため
には、支持梁707をそれぞれ15μmとする必要があ
った。したがって、図7(a)に示した従来の静電型ス
イッチ素子に比較して、この実施の形態1の静電型スイ
ッチ素子では、素子の専有面積が約60%と小さくでき
ることになる。また、図7(b)に示した従来の静電型
スイッチ素子では、支持梁707aの幅を3μmと狭く
すれば、それぞれの支持梁707aの長さを10μm程
度とすることで、8Vで駆動させることができる。しか
し、図7(b)に示した従来の静電型スイッチ素子で
は、支持梁707を可動吸引電極506に直接固定して
いる。したがって、図7の紙面上下方向の長さが長くな
り、上述した実施の形態1の静電型スイッチ素子に比較
して、素子の専有面積が1.3倍と、より広い面積が必
要となってしまう。
1の静電型スイッチ素子では、8Vの印加電圧により動
作が可能であった。これに対して、図7(a)に示した
従来の静電型スイッチ素子では、8Vで駆動させるため
には、支持梁707をそれぞれ15μmとする必要があ
った。したがって、図7(a)に示した従来の静電型ス
イッチ素子に比較して、この実施の形態1の静電型スイ
ッチ素子では、素子の専有面積が約60%と小さくでき
ることになる。また、図7(b)に示した従来の静電型
スイッチ素子では、支持梁707aの幅を3μmと狭く
すれば、それぞれの支持梁707aの長さを10μm程
度とすることで、8Vで駆動させることができる。しか
し、図7(b)に示した従来の静電型スイッチ素子で
は、支持梁707を可動吸引電極506に直接固定して
いる。したがって、図7の紙面上下方向の長さが長くな
り、上述した実施の形態1の静電型スイッチ素子に比較
して、素子の専有面積が1.3倍と、より広い面積が必
要となってしまう。
【0015】ここで、図2に、上述した実施の形態1に
おける支持梁接合部間の長Lさと駆動電圧の関係を示
す。これは、支持梁にアルミニウムを用い、上述したよ
うに、その厚さを0.5μm程度,幅を3μmとした場
合における関係を示している。例えば、長さLを6μm
とした場合、その駆動電圧は15V程度となり、長さL
を10μmとした場合、その駆動電圧は8V程度とな
る。図2に示したこの実施の形態1の特性に対し、支持
梁の幅が10μmでは長さLが6μmの場合の駆動電圧
は25Vも必要となる。すなわち、この実施の形態1と
同様の専有面積となるように支持梁の長さを調整した場
合、例えば図7(a)に示した従来の構成の場合、その
駆動電圧は25Vも必要となる。すなわち、この実施の
形態1の静電型スイッチ素子によれば、より低い電圧で
駆動することが可能となり、また、専有面積も小さくす
ることができる。
おける支持梁接合部間の長Lさと駆動電圧の関係を示
す。これは、支持梁にアルミニウムを用い、上述したよ
うに、その厚さを0.5μm程度,幅を3μmとした場
合における関係を示している。例えば、長さLを6μm
とした場合、その駆動電圧は15V程度となり、長さL
を10μmとした場合、その駆動電圧は8V程度とな
る。図2に示したこの実施の形態1の特性に対し、支持
梁の幅が10μmでは長さLが6μmの場合の駆動電圧
は25Vも必要となる。すなわち、この実施の形態1と
同様の専有面積となるように支持梁の長さを調整した場
合、例えば図7(a)に示した従来の構成の場合、その
駆動電圧は25Vも必要となる。すなわち、この実施の
形態1の静電型スイッチ素子によれば、より低い電圧で
駆動することが可能となり、また、専有面積も小さくす
ることができる。
【0016】実施の形態2 次に、この発明の第2の実施の形態について説明する。
図3は、この実施の形態2における静電型スイッチ素子
の構成を示す平面図である。この実施の形態2では、絶
縁性の基板101上には、固定接点電極102a,10
2bおよび固定吸引電極103a,103bが、所定に
間隔をあけて形成されている。また、固定接点電極10
2a,102b上には微小な間隔をあけて可動接点電極
105が配置している。また、固定吸引電極103a,
103b上には、それぞれ可動吸引電極106a,10
6bが、微小な間隔をあけて配置している。また、可動
接点電極105および可動吸引電極106a,106b
は、絶縁材料からなる支持板110で一体に動作するよ
うに構成されている。
図3は、この実施の形態2における静電型スイッチ素子
の構成を示す平面図である。この実施の形態2では、絶
縁性の基板101上には、固定接点電極102a,10
2bおよび固定吸引電極103a,103bが、所定に
間隔をあけて形成されている。また、固定接点電極10
2a,102b上には微小な間隔をあけて可動接点電極
105が配置している。また、固定吸引電極103a,
103b上には、それぞれ可動吸引電極106a,10
6bが、微小な間隔をあけて配置している。また、可動
接点電極105および可動吸引電極106a,106b
は、絶縁材料からなる支持板110で一体に動作するよ
うに構成されている。
【0017】そして、支持板110に固定された可動部
分は、まず、接続部109aに固定された支持梁207
aと接続部109bに固定された支持梁207bとに連
結梁108a,108bを介して2方向から支持されて
いる。そして、支持板110に固定された可動部分であ
る可動接点電極105は、固定接点電極102a,10
2b上に微小間隔104をあけて配置する構成となって
いる。すなわち、この実施の形態2では、支持梁207
a,207bが、それぞれ接続部109aと接続部10
9bとの一点で基板101に固定されている構成とし
た。
分は、まず、接続部109aに固定された支持梁207
aと接続部109bに固定された支持梁207bとに連
結梁108a,108bを介して2方向から支持されて
いる。そして、支持板110に固定された可動部分であ
る可動接点電極105は、固定接点電極102a,10
2b上に微小間隔104をあけて配置する構成となって
いる。すなわち、この実施の形態2では、支持梁207
a,207bが、それぞれ接続部109aと接続部10
9bとの一点で基板101に固定されている構成とし
た。
【0018】ここで、この実施の形態2においても、例
えば、固定接点電極102a,102bおよび可動接点
電極105は、膜厚0.5μm程度のAuから構成さ
れ、また、固定吸引電極103a,103b、可動吸引
電極106a,106b、支持梁207a,207b、
および、連結梁108a,108bは0.5μm程度の
アルミニウム薄膜から構成されている。また、支持板1
10は、シリコン酸化物から構成するようにした。ま
た、固定吸引電極103a,103bおよび可動吸引電
極106a,106bは10×15(μm)程度の長方
形とし、可動接点電極105は5×10(μm)程度の
長方形とし、また、固定接点電極102a,102bは
3×3(μm)程度の正方形状とした。
えば、固定接点電極102a,102bおよび可動接点
電極105は、膜厚0.5μm程度のAuから構成さ
れ、また、固定吸引電極103a,103b、可動吸引
電極106a,106b、支持梁207a,207b、
および、連結梁108a,108bは0.5μm程度の
アルミニウム薄膜から構成されている。また、支持板1
10は、シリコン酸化物から構成するようにした。ま
た、固定吸引電極103a,103bおよび可動吸引電
極106a,106bは10×15(μm)程度の長方
形とし、可動接点電極105は5×10(μm)程度の
長方形とし、また、固定接点電極102a,102bは
3×3(μm)程度の正方形状とした。
【0019】また、2つの支持梁207a,207bは
それぞれ幅3μm程度とし、2つの連結梁108a,1
08bはそれぞれ2×5(μm)程度の長方形とした。
また、微小間隔104は0.4μm程度とした。そし
て、図3に示すように、この支持梁207a,207b
の長さLは10μmとした。このように、この実施の形
態2においては、支持梁が片持ちで支える構成となって
いるので、全体での弾力性が低下することになり、駆動
電圧を5Vとより低下させることが可能となった。
それぞれ幅3μm程度とし、2つの連結梁108a,1
08bはそれぞれ2×5(μm)程度の長方形とした。
また、微小間隔104は0.4μm程度とした。そし
て、図3に示すように、この支持梁207a,207b
の長さLは10μmとした。このように、この実施の形
態2においては、支持梁が片持ちで支える構成となって
いるので、全体での弾力性が低下することになり、駆動
電圧を5Vとより低下させることが可能となった。
【0020】また、図4に示すように、可動吸引電極1
06a,106bに対して、その中央部でなく端部で、
連結梁108a,108bが固定されているようにして
もよい。この場合、連結梁108a,108bは、支持
梁307a,307bによりそれぞれ接続部109aと
接続部109bとの一点で基板101に固定されている
構成となる。そして、支持梁307a,307bは、長
さLが17.5μm程度とより長くできるので、図3に
示した構成に比較して、より支持梁全体での弾力性が低
下することになる。この結果、図4に示した構成にする
ことで、駆動電圧を3Vとより低下させることが可能と
なった。
06a,106bに対して、その中央部でなく端部で、
連結梁108a,108bが固定されているようにして
もよい。この場合、連結梁108a,108bは、支持
梁307a,307bによりそれぞれ接続部109aと
接続部109bとの一点で基板101に固定されている
構成となる。そして、支持梁307a,307bは、長
さLが17.5μm程度とより長くできるので、図3に
示した構成に比較して、より支持梁全体での弾力性が低
下することになる。この結果、図4に示した構成にする
ことで、駆動電圧を3Vとより低下させることが可能と
なった。
【0021】なお、以上すべての実施の形態において、
静電型スイッチ素子は2層の薄膜および金薄膜で形成さ
れているが、3層以上の金属配線で構成されていても構
わない。また、全ての静電型スイッチ素子は1つの可動
接点電極と2つの固定接点電極から構成されているが、
接点の数が1つ、あるいは3つ以上になるような静電型
スイッチ素子においても本発明を適用可能であることは
言うまでもない。また、支持梁の数は2本あるいは4本
であり形状は長方形であったが、個数および形状は異な
っても構わないことは言うまでもない。例えば、図1
(a)では、両端が接続部109a,109a’に固定
された支持梁107aの中央部に連結梁108aが固定
されているが、その支持梁を2つに分けて連結梁の両端
に固定するようにしてもよい。また、上記実施の形態
1,2では、可動吸引電極および固定吸引電極を2組備
えるようにしたが、これに限るものではなく、1組であ
ってもまた、3組以上であってもよい。
静電型スイッチ素子は2層の薄膜および金薄膜で形成さ
れているが、3層以上の金属配線で構成されていても構
わない。また、全ての静電型スイッチ素子は1つの可動
接点電極と2つの固定接点電極から構成されているが、
接点の数が1つ、あるいは3つ以上になるような静電型
スイッチ素子においても本発明を適用可能であることは
言うまでもない。また、支持梁の数は2本あるいは4本
であり形状は長方形であったが、個数および形状は異な
っても構わないことは言うまでもない。例えば、図1
(a)では、両端が接続部109a,109a’に固定
された支持梁107aの中央部に連結梁108aが固定
されているが、その支持梁を2つに分けて連結梁の両端
に固定するようにしてもよい。また、上記実施の形態
1,2では、可動吸引電極および固定吸引電極を2組備
えるようにしたが、これに限るものではなく、1組であ
ってもまた、3組以上であってもよい。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、この発明では、基
板上に固定された固定吸引電極と、固定吸引電極に対向
してかつ離間して配置された可動吸引電極と、基板上に
固定吸引電極から離間して配置された固定接点電極と、
固定接点電極上に対向してかつ離間して配置された可動
接点電極と、可動吸引電極と可動接点電極を支持する第
1の支持部材と、可動吸引電極に接続された第2および
第3の支持部材とを備えるようにした。そして、第2お
よび第3の支持部材のそれぞれは、少なくとも一端が基
板に固定された短冊状の第1および第2の梁部材と、第
1および第2の梁部材の一部で可動吸引電極および第1
の支持部材と連結される矩形状の第1および第2の連結
部材とからなり、第1および第2の連結部材と第1およ
び第2の梁部材とのそれぞれの接続部分の長さは、その
接続部分と平行な可動吸引電極の長さより短くされてい
るようにした。また、この発明の静電型スイッチ素子
は、基板上に固定された第1および第2の固定吸引電極
と、第1および第2の固定吸引電極に対向してかつ離間
して配置された第1および第2の可動吸引電極と、基板
上に第1および第2の固定吸引電極の間に離間して配置
された固定接点電極と、固定接点電極上に対向してかつ
離間して配置された可動接点電極と、第1および第2の
可動吸引電極と可動接点電極とを支持する第1の支持部
材と、第1の支持部材の対向する部分で第1および第2
の可動吸引電極に接続された第2および第3の支持部材
とを備えるようにした。そして、第2および第3の支持
部材のそれぞれは、少なくとも一端が基板に固定された
短冊状の第1および第2の梁部材と、第1および第2の
梁部材の一部で第1および第2の可動吸引電極と連結さ
れる矩形状の第1および第2の連結部材とからなり、第
1および第2の連結部材と第1および第2の梁部材との
それぞれの接続部分の長さは、その接続部分と平行な第
1および第2の可動吸引電極の長さより短くされている
ようにした。
板上に固定された固定吸引電極と、固定吸引電極に対向
してかつ離間して配置された可動吸引電極と、基板上に
固定吸引電極から離間して配置された固定接点電極と、
固定接点電極上に対向してかつ離間して配置された可動
接点電極と、可動吸引電極と可動接点電極を支持する第
1の支持部材と、可動吸引電極に接続された第2および
第3の支持部材とを備えるようにした。そして、第2お
よび第3の支持部材のそれぞれは、少なくとも一端が基
板に固定された短冊状の第1および第2の梁部材と、第
1および第2の梁部材の一部で可動吸引電極および第1
の支持部材と連結される矩形状の第1および第2の連結
部材とからなり、第1および第2の連結部材と第1およ
び第2の梁部材とのそれぞれの接続部分の長さは、その
接続部分と平行な可動吸引電極の長さより短くされてい
るようにした。また、この発明の静電型スイッチ素子
は、基板上に固定された第1および第2の固定吸引電極
と、第1および第2の固定吸引電極に対向してかつ離間
して配置された第1および第2の可動吸引電極と、基板
上に第1および第2の固定吸引電極の間に離間して配置
された固定接点電極と、固定接点電極上に対向してかつ
離間して配置された可動接点電極と、第1および第2の
可動吸引電極と可動接点電極とを支持する第1の支持部
材と、第1の支持部材の対向する部分で第1および第2
の可動吸引電極に接続された第2および第3の支持部材
とを備えるようにした。そして、第2および第3の支持
部材のそれぞれは、少なくとも一端が基板に固定された
短冊状の第1および第2の梁部材と、第1および第2の
梁部材の一部で第1および第2の可動吸引電極と連結さ
れる矩形状の第1および第2の連結部材とからなり、第
1および第2の連結部材と第1および第2の梁部材との
それぞれの接続部分の長さは、その接続部分と平行な第
1および第2の可動吸引電極の長さより短くされている
ようにした。
【0023】したがって、可動吸引電極と第1および第
2の梁部材とが可動吸引電極より小さい連結部材を介し
てつながることになり、第1および第2の梁部材が基板
に固定されているところから第1および第2の梁部材が
実質的に可動吸引電極を支持している箇所までの距離よ
り、第1および第2の梁部材が基板に固定されていると
ことから可動吸引電極までの距離の方が短くなる。この
結果、この発明によれば、静電型スイッチ素子の専有面
積をあまり広げることなく、梁部材を長くすることが可
能となるので、専有面積を縮小してかつその駆動電圧を
低減できるようなり、静電型スイッチ素子の微細化およ
び高集積化が可能となる。また、可動接点電極を中心に
第1,第2の梁部材および第1,2の連結部材を配置す
るようにすれば、梁部材の弾性力の合力が可動接点電極
の中心にかかるため、安定した接点の開閉が行えるよう
になる。
2の梁部材とが可動吸引電極より小さい連結部材を介し
てつながることになり、第1および第2の梁部材が基板
に固定されているところから第1および第2の梁部材が
実質的に可動吸引電極を支持している箇所までの距離よ
り、第1および第2の梁部材が基板に固定されていると
ことから可動吸引電極までの距離の方が短くなる。この
結果、この発明によれば、静電型スイッチ素子の専有面
積をあまり広げることなく、梁部材を長くすることが可
能となるので、専有面積を縮小してかつその駆動電圧を
低減できるようなり、静電型スイッチ素子の微細化およ
び高集積化が可能となる。また、可動接点電極を中心に
第1,第2の梁部材および第1,2の連結部材を配置す
るようにすれば、梁部材の弾性力の合力が可動接点電極
の中心にかかるため、安定した接点の開閉が行えるよう
になる。
【図1】 この発明の第1の実施の形態における静電型
スイッチ素子の構成を示す平面図およびそのAA’にお
ける断面図である。
スイッチ素子の構成を示す平面図およびそのAA’にお
ける断面図である。
【図2】 実施の形態1における支持梁接合部間の長L
さと駆動電圧の関係を示す特性図である。
さと駆動電圧の関係を示す特性図である。
【図3】 この発明の第2の実施の形態における静電型
スイッチ素子の構成を示す平面図である。
スイッチ素子の構成を示す平面図である。
【図4】 実施の形態2における他の例を示す静電型ス
イッチ素子の構成を示す平面図である。
イッチ素子の構成を示す平面図である。
【図5】 従来よりある静電型スイッチ素子の概略的な
構成を示す断面図である。
構成を示す断面図である。
【図6】 従来よりある静電型スイッチ素子の概略的な
構成を示す平面図である。
構成を示す平面図である。
【図7】 従来よりある他の静電型スイッチ素子の概略
的な構成を示す平面図である。
的な構成を示す平面図である。
101…基板、102a,102b…固定接点電極、1
03a,103b…固定吸引電極、104…微小間隔、
105…可動接点電極、106a,106b…可動吸引
電極、107a,107b…支持梁、108a,108
b…連結梁、109a,109a’,109b,109
b’…接続部、110…支持板。
03a,103b…固定吸引電極、104…微小間隔、
105…可動接点電極、106a,106b…可動吸引
電極、107a,107b…支持梁、108a,108
b…連結梁、109a,109a’,109b,109
b’…接続部、110…支持板。
フロントページの続き (72)発明者 久良木 億 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 秋谷 秀夫 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内
Claims (8)
- 【請求項1】 基板上に固定された固定吸引電極と、 前記固定吸引電極に対向してかつ離間して配置された可
動吸引電極と、 前記基板上に前記固定吸引電極から離間して配置された
固定接点電極と、 前記固定接点電極上に対向してかつ離間して配置された
可動接点電極と、 前記可動吸引電極と前記可動接点電極を支持する第1の
支持部材と、 前記第1の支持部材の対向する部分で前記可動吸引電極
および前記第1の支持部材に接続された第2および第3
の支持部材とを備え、 前記第2および第3の支持部材のそれぞれは、 少なくとも一端が前記基板に固定された短冊状の第1お
よび第2の梁部材と、 前記第1および第2の梁部材の一部で前記可動吸引電極
および前記第1の支持部材と連結される矩形状の第1お
よび第2の連結部材とからなり、 前記第1および第2の連結部材と前記第1および第2の
梁部材とのそれぞれの接続部分の長さは、その接続部分
と平行な前記可動吸引電極の長さより短くされているこ
とを特徴とする静電型スイッチ素子。 - 【請求項2】 請求項1記載の静電型スイッチ素子にお
いて、 前記可動吸引電極は平面形状が矩形に形成されているこ
とを特徴とする静電型スイッチ素子。 - 【請求項3】 基板上に固定された第1および第2の固
定吸引電極と、 前記第1および第2の固定吸引電極に対向してかつ離間
して配置された第1および第2の可動吸引電極と、 前記基板上に前記第1および第2の固定吸引電極の間に
離間して配置された固定接点電極と、 前記固定接点電極上に対向してかつ離間して配置された
可動接点電極と、 前記第1および第2の可動吸引電極と前記可動接点電極
とを支持する第1の支持部材と、 前記第1の支持部材の対向する部分で前記第1および第
2の可動吸引電極に接続された第2および第3の支持部
材とを備え、 前記第2および第3の支持部材のそれぞれは、 少なくとも一端が前記基板に固定された短冊状の第1お
よび第2の梁部材と、 前記第1および第2の梁部材の一部で前記第1および第
2の可動吸引電極と連結される矩形状の第1および第2
の連結部材とからなり、 前記第1および第2の連結部材と前記第1および第2の
梁部材とのそれぞれの接続部分の長さは、その接続部分
と平行な前記第1および第2の可動吸引電極の長さより
短くされていることを特徴とする静電型スイッチ素子。 - 【請求項4】 請求項3記載の静電型スイッチ素子にお
いて、 前記第1および第2の可動吸引電極は平面形状が矩形に
形成されていることを特徴とする静電型スイッチ素子。 - 【請求項5】 請求項3または4記載の静電型スイッチ
素子において、 前記第1および第2の連結部材は、前記第1および第2
の可動電極の中央部で接合していることを特徴とする静
電型スイッチ素子。 - 【請求項6】 請求項3〜5記載の静電型スイッチ素子
において、 前記第1および第2の梁部材はその両端が前記基板に固
定され、 前記第1および第2の連結部材は、前記第1および第2
の梁部材の中央部に固定配置されていることを特徴とす
る静電型スイッチ素子。 - 【請求項7】 請求項1〜6いずれか1項記載の静電型
スイッチ素子において、 前記第1,第2の梁部材および前記第1,2の連結部材
は、前記可動接点電極を中心に対称に形成されているこ
とを特徴とする静電型スイッチ素子。 - 【請求項8】 請求項1〜7いずれか1項記載の静電型
スイッチ素子において、 前記第1および第2の梁部材は、互いに平行な方向に延
在していることを特徴とする静電型スイッチ素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5059498A JPH11250792A (ja) | 1998-03-03 | 1998-03-03 | 静電型スイッチ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5059498A JPH11250792A (ja) | 1998-03-03 | 1998-03-03 | 静電型スイッチ素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11250792A true JPH11250792A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=12863309
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5059498A Pending JPH11250792A (ja) | 1998-03-03 | 1998-03-03 | 静電型スイッチ素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11250792A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008517777A (ja) * | 2004-10-26 | 2008-05-29 | コミサリア、ア、レネルジ、アトミク | 変形可能なブリッジを含むマイクロシステム |
JP2009514142A (ja) * | 2003-07-08 | 2009-04-02 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | マイクロ電気機械スイッチ(マイクロ電気機械スイッチのための貴金属コンタクト) |
-
1998
- 1998-03-03 JP JP5059498A patent/JPH11250792A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009514142A (ja) * | 2003-07-08 | 2009-04-02 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | マイクロ電気機械スイッチ(マイクロ電気機械スイッチのための貴金属コンタクト) |
JP2008517777A (ja) * | 2004-10-26 | 2008-05-29 | コミサリア、ア、レネルジ、アトミク | 変形可能なブリッジを含むマイクロシステム |
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