KR100943796B1 - 압전 구동 ｍｅｍｓ 디바이스 - Google Patents

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가즈히꼬 이따야
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Abstract

MEMS 디바이스는: 제1 고정 말단을 가지며, 제1 하부 전극, 제1 압전막, 및 제1 상부 전극이 적층된 구조를 포함하며, 제1 하부 전극 및 제1 상부 전극에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있는 제1 액츄에이터; 제2 고정 말단을 가지며, 제1 액츄에이터와 평행하게 배치되고, 제2 하부 전극, 제2 압전막, 및 제2 상부 전극이 적층된 구조를 포함하며, 제2 하부 전극 및 제2 상부 전극에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있는 제2 액츄에이터; 및 제1 액츄에이터에 접속된 제1 액션부 및 제2 액츄에이터에 접속된 제2 액션부를 포함하는 전기 회로 소자를 포함한다.
Figure R1020070031694
압전 구동 MEMS 디바이스, 액츄에이터, 액션부, 가변 용량형 커패시터, 압전막

Description

압전 구동 ＭＥＭＳ 디바이스{PIEZOELECTRIC DRIVEN MEMS DEVICE}
도 1은 제1 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스를 나타내는 사시도.
도 2는, 제1 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스의 랩(wrap)을 관찰하여 얻어진 결과를 나타내는 도면.
도 3은 압전 구동 액츄에이터의 랩을 개략적으로 나타내는 도면.
도 4는, 2개의 이웃하는 액츄에이터가 동일한 조건하에서 제조될 때 얻어지는 랩을 개략적으로 나타내는 도면.
도 5는 제2 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스를 나타내는 사시도.
도 6은 제3 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스를 나타내는 사시도.
도 7은 제4 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스를 나타내는 사시도.
도 8은 제5 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스를 나타내는 사시도.
도 9는 제6 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스를 나타내는 사시도.
도 10은 제6 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스의 가변 커패시터부의 등가 회로도.
도 11은 제7 실시예에 따른 이동 통신 디바이스의 주파수 대역 선택 회로를 나타내는 회로도.
도 12a 내지 12c는 제7 실시예에 따른 주파수 선택 회로의 동작을 설명하기 위한 파형도.
도 13a는 제8 실시예에 따른 가변 파장(tunable) 필터의 회로도이고, 도 13b는 가변 파장 필터의 통과-대역을 나타내는 도면.
도 14a 및 14b는 제9 실시예에 따른 증폭기 정합 회로를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2, 2a, 3 : 갭
11, 21, 31 : 액츄에이터
11a, 21a : 고정 말단
11b, 21b, 12, 22, 32 : 액션부
13, 23, 33 : 하부 전극
14, 16, 24, 26, 34, 36: 압전막
15, 25, 35 : 중간 전극
17, 27, 37: 상부 전극
50 : 방사면
120, 150, 181, 182 : 스위치
131, 132, 133 : 대역 통과 필터
140 : 제어 회로
본 발명은, 2006년 3월 31일에 출원된 일본 특허 출원 제2006-98556호에 기초하며 이 출원에 대해 우선권 주장하고, 상기 출원의 전체적 내용이 본 명세서에서 참조적으로 결합된다.
본 발명은 압전 구동 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS;Micro-electro-mechanical Systems) 액츄에이터(actuator)에 관한 것이다.
최근에, MEMS 기술을 이용하여 제조된 액츄에이터가 주목되고 있다. 액츄에이터는 정전기력, 열응력, 전자기력, 압전력, 등으로 구동되고, 휘어지고 변위된다. 프리(free)에 부착된 샤프트(shaft)를 회전시키기 위해 압전 박막을 사용하는 액츄에이터가 공지되어 있다(예를 들어, JP-A 2003-181800(공개) 참조).
또한, 액츄에이터를 사용하는 가변 용량형 커패시터 및 스위치와 같은 MEMS 디바이스가 연구되고 있다. MEMS 기술을 사용하는 가변 용량형 커패시터 및 스위치는, 예를 들어, 기판상에 제공된 스트럿(strut)에 의해 자신의 제1 말단에서 지지되는 액츄에이터가 제공되고, 액션부(action part)로서 작용하는 이동 전극이 액츄에이터의 제2 말단에 제공되고, 고정 전극이 액츄에이터의 제2 말단에 대향하도록 기판 표면상에 제공되고, 이동 전극과 고정 전극 간의 거리가 액츄에이터에 의해 변경되는 구성을 갖는다. 즉, 액츄에이터는 이동 빔으로서 작용한다.
특히, 역 압전 이펙트 또는 전왜(electrostrictive) 이펙트를 이동 빔에 대한 구동력으로서 사용하는 압전 구동 액츄에이터를 포함하는 가변 용량형 커패시터에서, 이동 전극과 고정 전극 간의 간격은 급격하게 지속적으로 변화될 수 있고, 결과적으로 용량 변화율이 커질 수 있다. 또한, 공기 또는 가스가 이동 전극과 고 정 전극 간의 유전체로서 사용될 수 있기 때문에, 매우 큰 Q 팩터가 얻어진다. 따라서, 가변 용량형 커패시터는 다수의 장점을 갖는다.
또한, 이동 전극을 매우 얇은 유전막을 통해 고정 전극과 접촉하도록 하거나(용량형), 또는 이동 전극을 고정 전극에 직접 접촉하도록(접촉형) 함으로써, 가변 용량형 커패시터 구조가 스위치로서 기능하도록 할 수도 있다. MEMS 기술을 사용하여 제조된 이러한 스위치는 반도체 스위치에 비해 낮은 온 저항 특성 및 높은 오프-상태 절연 특성을 가지며, 이 또한 높은 관심을 끌고 있다.
그러나, 압전 구동 액츄에이터는 공기중에서 지지되며, 상부 전극과 하부 전극 사이에 놓여진 압전막을 포함하는 가늘고 긴 빔 구조를 갖는다. 이에 따라, 빔이 압전막 재료에서 약간의 잔류 응력(residual stress)에 의해 위로 또는 아래로 휘게 된다는 매우 심각한 문제점이 발생하게 된다. 결과적으로, 설계에 따라서 전압을 인가하기 전에 또는 후에 가변 용량형 커패시터의 커패시턴스 값을 조정하는 것, 및 스위치의 구동 전압을 일정한 값으로 유지하는 것은 매우 어려운 것이다.
예를 들어, 압전 구동 액츄에이터에 접속된 액션부에서, 역 압전 이펙트에 의해 휘어질 수 있는 변위량 D는 [수학식 1]로 표현된다.
Figure 112007025145097-pat00001
여기에서, E는 압전막에 인가된 전계이고, D31는 압전 스트레인(strain) 상수이고, L은 액츄에이터의 길이이고, t는 두께이다.
한편, Sr은 잔류 스트레인을 나타내고, 막 형성시에 압전막에 생성되는 잔류 스트레인에 의해 야기되는 압전 구동 액츄에이터의 랩(wrap) DW은 [수학식 2]에 의해 대략적으로 표현된다.
Figure 112007025145097-pat00002
[수학식 2]를 [수학식 1]과 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이, 변위량 D 및 랩 DW은 압전 구동 액츄에이터의 길이 L 및 두께 t에 대해 유사한 관계를 갖는다. 변위량 D 및 랩 DW은 길이 L의 제곱에 비례하고, 두께 t에 반비례한다. 예를 들어, 압전 구동 액츄에이터의 구동 범위를 넓히기 위해서 액츄에이터의 길이 L이 증가하거나, 두께 t가 감소하면, 랩 DW의 양도 따라서 증가한다. 따라서, 압전 구동 범위 D를 랩 DW보다 크게 하는 경우, 액츄에이터에 관련된 기하학적 고안은 거의 영향을 주지 않는다. 잔류 스트레인 Sr의 절대값을, 역 압전 이펙트에 의해 야기된 압전 스트레인의 절대값(E·d31)에 비해 작게 하는 것 외에는 다른 방법이 없다.
역 압전 이펙트가 큰 압전막으로 공지된 리드 지르콘산염 티탄산염(PZT;lead zirconate titanate)에 대해 고품질의 막을 획득하기 위해서는, 상온에서 막을 형성한 다음 약 600℃에서 어닐링을 수행해야 한다. 어닐링에 의해 부피 축소가 야기되기 때문에, PZT로 형성된 압전막의 잔류 스트레인은 불가피하게 증가한다. 한 편, 압전막의 재료로서 사용되는 질화알루미늄(AIN;aluminum nitride) 및 산화아연(ZnO;zinc oxide)은 대략 상온에서 형성될 수 있고, 막 형성 조건을 이용해서 비교적 정확하게 막 형성 잔류 응력이 제어될 수 있고, PZT보다 적어도 1 디짓(digit)만큼 역 압전 이펙트가 더 작다.
압전 스트레인을 증가시키기 위해서, 역 압전 이펙트가 큰 압전 재료가 압전 구동 액츄에이터의 압전막으로 사용되면, 상술한 바와 같이, 잔류 스트레인을 제어하기 어렵게 되고, 랩이 제어되지 않는다. 압전막에 잔류 스트레인이 비교적 제어하기 쉬운 압전 재료가 사용되면, 역 압전 이펙트가 작아지고, 압전 구동 범위가 액츄에이터의 랩에 비해 충분히 크게 되지 않는다.
압전 구동 액츄에이터의 산업적 애플리케이션은 이와 같은 문제점에 의해 어렵게 된다. 압전 구동 액츄에이터의 구조에 있어서의 심각한 문제점, 즉, 두께가 얇고 긴 액츄에이터의 구조 때문에, 압전 구동 액츄에이터는 약간의 잔류 응력에 의해 크게 휘게 된다. 따라서, 일정한 커패시턴스를 제공하거나, 스위치의 구동 전압을 일정하게 유지하도록 하는 가변 용량형 커패시터를 제조하는 것은 어려운 일이다.
본 발명은 이러한 상황을 고려해서 구성되며, 본 발명의 목적은, 압전막의 잔류 응력 등에 의해 야기되는 랩의 영향이 저감되고, 압전 드라이브의 변위량이 높은 재현성(reproducibility) 및 높은 정확성으로 제어될 수 있는 압전 구동 MEMS 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양상에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스는, 기판; 상기 기판에 적어도 일 말단에서 고정된 제1 고정 말단을 갖는 제1 액츄에이터 - 상기 제1 액츄에이터는, 제1 하부 전극, 상기 제1 하부 전극 상에 형성된 제1 압전막, 및 상기 제1 압전막 상에 형성된 제1 상부 전극을 포함하고, 상기 제1 하부 전극 및 상기 제1 상부 전극에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있음 -; 상기 기판에 적어도 일 말단에서 고정된 제2 고정 말단을 갖는 제2 액츄에이터 - 상기 제2 액츄에이터는, 상기 제1 액츄에이터와 평행하게 배치되고, 상기 제1 하부 전극과 동일한 층이 되는 제2 하부 전극, 상기 제1 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제2 하부 전극 상에 형성된 제2 압전막, 및 상기 제1 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제2 압전막 상에 형성된 제2 상부 전극을 포함하고, 상기 제2 하부 전극 및 상기 제2 상부 전극에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있음 -; 및 상기 제1 액츄에이터에 접속된 제1 액션부 및 상기 제2 액츄에이터에 접속된 제2 액션부를 포함하는 전기 회로 소자를 포함한다.
본 발명의 제2 양상에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스는, 기판; 상기 기판에 적어도 일 말단에서 고정된 제1 고정 말단을 갖는 제1 액츄에이터 - 상기 제1 액츄에이터는, 제1 하부 전극, 상기 제1 하부 전극 상에 형성된 제1 압전막, 및 상기 제1 압전막 상에 형성된 제1 상부 전극을 포함하고, 상기 제1 하부 전극 및 상기 제1 상부 전극에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있음 -; 상기 기판에 적어도 일 말단에서 고정된 제2 고정 말단을 갖는 제2 액츄에이터 - 상기 제2 액츄에이터는, 상기 제1 액츄에이터와 평행하게 배치되고, 상기 제1 하부 전극과 동일한 층이 되 는 제2 하부 전극, 상기 제1 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제2 하부 전극 상에 형성된 제2 압전막, 및 상기 제1 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제2 압전막 상에 형성된 제2 상부 전극을 포함하고, 상기 제2 하부 전극 및 상기 제2 상부 전극에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있음 -; 상기 기판에 적어도 일 말단에서 고정된 제3 고정 말단을 갖는 제3 액츄에이터 - 상기 제3 액츄에이터는, 상기 제2 액츄에이터로부터 상기 제1 액츄에이터를 가로 질러 상기 제1 액츄에이터와 평행하게 배치되고, 상기 제1 하부 전극과 동일한 층이 되는 제3 하부 전극, 상기 제1 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제3 하부 전극 상에 형성된 제3 압전막, 및 상기 제1 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제3 압전막 상에 형성된 제3 상부 전극을 포함하고, 상기 제3 하부 전극 및 상기 제3 상부 전극에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있음 -; 및 상기 제1 액츄에이터에 접속된 제1 액션부, 상기 제2 액츄에이터에 접속된 제2 액션부, 및 상기 제3 액츄에이터에 접속된 제3 액션부를 포함하는 전기 회로 소자를 포함한다.
본 발명의 제3 양상에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스, 기판; 상기 기판에 적어도 일 말단에서 고정된 제1 고정 말단을 갖는 제1 액츄에이터 - 상기 제1 액츄에이터는, 제1 하부 전극, 상기 제1 하부 전극 상에 형성된 제1 하부 압전막, 및 상기 제1 하부 압전막 상에 형성된 제1 중간 전극, 상기 제1 중간 전극 상에 형성된 제1 상부 압전막, 및 상기 제1 상부 압전막 상에 형성된 제1 상부 전극을 포함하고, 상기 중간 전극과, 상기 제1 하부 전극 및 상기 제1 상부 전극 중 적어도 하나에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있음 -; 상기 기판에 적어도 일 말단에서 고정 된 제2 고정 말단을 갖는 제2 액츄에이터 - 상기 제2 액츄에이터는, 상기 제1 액츄에이터와 평행하게 배치되고, 상기 제1 하부 전극과 동일한 층이 되는 제2 하부 전극, 상기 제1 하부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제2 하부 전극 상에 형성된 제2 하부 압전막, 상기 제1 중간 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제2 하부 압전막 상에 형성된 제2 중간 전극, 상기 제1 상부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제2 중간 전극 상에 형성된 제2 상부 압전막, 및 상기 제1 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제2 상부 압전막 상에 형성된 제2 상부 전극을 포함하고, 상기 제2 중간 전극과, 상기 제2 하부 전극 및 상기 제2 상부 전극 중 적어도 하나에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있음 -; 및 상기 제1 액츄에이터에 접속된 제1 액션부 및 상기 제2 액츄에이터에 접속된 제2 액션부를 포함하는 전기 회로 소자를 포함한다.
본 발명의 제4 양상에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스, 기판; 상기 기판에 적어도 일 말단에서 고정된 제1 고정 말단을 갖는 제1 액츄에이터 - 상기 제1 액츄에이터는, 제1 하부 전극, 상기 제1 하부 전극 상에 형성된 제1 하부 압전막, 상기 제1 하부 압전막 상에 형성된 제1 중간 전극, 상기 제1 중간 전극 상에 형성된 제1 상부 압전막, 및 상기 제1 상부 압전막 상에 형성된 제1 상부 전극을 포함하고, 상기 제1 중간 전극과, 상기 제1 하부 전극 및 상기 제1 상부 전극 중 적어도 하나에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있음 -; 상기 기판에 적어도 일 말단에서 고정된 제2 고정 말단을 갖는 제2 액츄에이터 - 상기 제2 액츄에이터는, 상기 제1 액츄에이터와 평행하게 배치되고, 상기 제1 하부 전극과 동일한 층이 되는 제2 하부 전극, 상기 제1 하부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제2 하부 전극 상에 형성된 제2 하부 압전막, 상기 제1 중간 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제2 하부 압전막 상에 형성된 제2 중간 전극, 상기 제1 상부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제2 중간 전극 상에 형성된 제2 상부 압전막, 및 상기 제1 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제2 상부 압전막 상에 형성된 제2 상부 전극을 포함하고, 상기 제2 중간 전극과, 상기 제2 하부 전극 및 상기 제2 상부 전극 중 적어도 하나에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있음 -; 상기 기판에 적어도 일 말단에서 고정된 제3 고정 말단을 갖는 제3 액츄에이터 - 상기 제3 액츄에이터는, 상기 제2 액츄에이터로부터 상기 제1 액츄에이터를 가로 질러 상기 제1 액츄에이터와 평행하게 배치되고, 상기 제1 하부 전극과 동일한 층이 되는 제3 하부 전극, 상기 제1 하부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제3 하부 전극 상에 형성된 제3 하부 압전막, 상기 제1 중간 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제3 하부 압전막 상에 형성된 제3 중간 전극, 상기 제1 상부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제3 중간 전극 상에 형성된 제3 상부 압전막, 및 상기 제1 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제3 상부 압전막 상에 형성된 제3 상부 전극을 포함하고, 상기 제3 중간 전극과, 상기 제3 하부 전극 및 상기 제3 상부 전극 중 적어도 하나에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있음 -; 및 상기 제1 액츄에이터에 접속된 제1 액션부, 상기 제2 액츄에이터에 접속된 제2 액션부, 및 상기 제3 액츄에이터에 접속된 제3 액션부를 포함하는 전기 회로 소자를 포함한다.
먼저, 본 발명의 실시예를 설명하기 전에, 본 발명의 달성 경과가 후술될 것 이다.
본 발명의 발명자들은, 압전 구동 MEMS 디바이스의 이동 범위, 및 잔류 응력의 불균형에 의해 야기되고 동작에 큰 영향을 주는 랩의 크기를 고려해 왔다. 그 결과, 랩을 해결할 수 있는 새로운 아이디어가 본 발명자들에게 떠올랐다.
해결될 문제에 있어서, 압전 구동 MEMS 디바이스의 랩 양은 이미 상세히 설명한 바와 같이 액츄에이터의 길이의 제곱에 비례한다. 3-차원적으로, 압전 구동 MEMS 디바이스(11)는, 도 3에 도시된 바와 같이 기판(1)에 고정된 말단(11a) 주변에서 방사면(radial face)(50)의 형태를 취하도록 휘어진다.
따라서, 본 발명의 발명자는 제1 및 제2 압전 구동 MEMS 디바이스(11 및 21)를 동일한 조건하에서 제조하고, 이들을 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이 나란히 배치하는 것을 고려하였다. 이러한 구성을 사용해서, 액츄에이터(11 및 21)의 랩 양이 방사면(50)을 따라서 거의 동일하게 된다. 그리고, 고정 말단(11a 및 21a)으로부터 각각 동일한 거리에 액션부(11b 및 21b)를 제공함으로써, 랩에 의해 액션부(11b 및 21b)에서 야기되는 변위량은 서로 동일하게 되고, 랩의 영향은 작아지게 된다.
이후에, 본 발명의 실시예가 도면을 참조해서 설명될 것이다. 후속하는 도면의 설명에서, 동일하거나 유사한 부분은 동일하거나 유사한 참조 번호로서 표시된다.
(제1 실시예)
본 발명의 제1 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스가 도 1에 도시된다. 제1 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스는 제1 액츄에이터(11) 및 제2 액츄에이터(21)를 포함한다. 제1 액츄에이터의 제1 말단은 고정 말단이고, 이는 앵커(anchor)(18)를 통해 기판(1)에 고정된다. 제1 액츄에이터(11)는 하부 전극(13), 압전막(14), 중간 전극(15), 압전막(16) 및 상부 전극(17)을 포함한다. 제1 액츄에이터(11)는 소위 바이모르프(bimorph) 구조를 갖는 압전 구동 액츄에이터이다. 액션부(12)는 제1 액츄에이터(11)의 제2 부분에 접속된다.
제2 액츄에이터(21)는, 제1 액츄에이터(11)와 동일한 제조 조건하에서, 또는 제1 액츄에이터(11)와 동시에 제1 액츄에이터(11)와 동일한 적층 구조로 형성된다. 제2 액츄에이터의 제1 말단은 고정 말단이고, 이는 앵커(28)를 통해 기판(1)에 고정된다. 제2 액츄에이터(21)는 하부 전극(23), 압전막(24), 중간 전극(25), 압전막(26) 및 상부 전극(27)을 포함한다. 제2 액츄에이터(21)의 하부 전극(23), 압전막(24), 중간 전극(25), 압전막(26) 및 상부 전극(27)은 각각, 하부 전극(13), 압전막(14), 중간 전극(15), 압전막(16) 및 상부 전극(17)과 동일한 층이 되도록 형성된다.
액션부(22)는 제2 액츄에이터(21)의 제2 부분에 접속된다. 제2 액츄에이터(21)의 고정 말단은, 제1 액츄에이터(11)의 고정 말단을 통과하고, 제1 액츄에이터(11)가 확장하는 방향에 수직인 직선상에 배치된다. 제1 액츄에이터(11)의 고정 말단과 액션부(12)가 접속된 위치 간의 거리는, 제2 액츄에이터(21)의 고정 말단과 액션부(22)가 접속된 위치 간의 거리와 실질적으로 동일하다.
잔류 스트레인이 제1 액츄에이터(11) 및 제2 액츄에이터(21) 내에 포함된 압 전막 또는 전극에서 수직 비대칭적으로 발생하더라도, 제1 액츄에이터(11) 및 제2 액츄에이터(21)의 랩 양은 실질적으로 서로 동일하게 된다. 결과적으로, 랩에 의해 액션부(12)와 액션부(22) 간의 야기되는 변위의 차를 매우 작은 값으로 억제할 수 있게 된다.
도 2는, 공초점 레이저 현미경을 사용해서, 제1 액츄에이터(11)와 동일한 제조 조건하에서 동일한 적층 구조로 형성된 제2 액츄에이터(21)의 랩을 관찰하여 얻어진 결과를 도시한다. 도 2의 가로 좌표는 각 액츄에이터의 앵커와 액션부 방향에서의 임의의 점 간의 길이를 나타내고, 세로 좌표는 그 점에서의 랩 양을 나타낸다. 도 2로부터 명백한 바와 같이, 제1 액츄에이터(11)의 랩 양은 제2 액츄에이터(21)의 랩 양과 실질적으로 동일하다. 랩에 의해, 제1 액츄에이터(11)에 접속된 액션부(12)와 제2 액츄에이터(21)에 접속된 액션부(22) 간의 야기되는 변위의 차가 매우 작은 값으로 억제된다는 것을 알 수 있다.
예를 들어, 후술될 도 6 및 7에 도시된 바와 같은 커패시터 구조 또는 컨택 구조를 형성하기 위해, 전극 또는 컨택이 제1 실시예의 액션부(12 및 22)에 제공되는 경우, 변위량이 높은 재현성 및 높은 정확도로 제어될 수 있는 가변 용량형 커패시터 또는 스위치를 얻을 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 제1 실시예에 따라서, 압전막 등에서 잔류 스트레인에 의해 뒤따라 야기되는 랩에 의해 발생되는 변위의 차를 억제함으로써, 압전 드라이브의 변위량이 높은 재현성 및 높은 정확도로 제어될 수 있는 압전 구동 MEMS 디바이스를 얻는 것이 가능하다.
(제2 실시예)
본 발명의 제2 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스가 도 5에 도시된다. 제2 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스는, 제1 실시예의 액션부(12)가 제1 액츄에이터(11)와 동일한 방식으로 하부 전극(13), 압전막(14), 중간 전극(15), 압전막(16) 및 상부 전극(17)으로 형성되고, 액션부(22)가 제2 액츄에이터(21)와 동일한 방식으로 하부 전극(23), 압전막(24), 중간 전극(25), 압전막(26) 및 상부 전극(27)으로 형성되는 구성을 갖는다.
액츄에이터를 형성하는데 사용되는 재료를 사용하여 액션부(12 및 22)를 제조하는 것은, 액션부에서 야기되는 잔류 스트레인에 기인한 액션부와 액츄에이터 간의 변위를 쉽게 억제할 수 있게 되고, 액션부를 동시에 형성할 수 있다는 장점을 가져온다.
각 액션부가 액츄에이터에 포함된 압전막, 상부 전극 및 하부 전극 모두로 형성되거나, 이들 중 일부로 형성될 수 있는 것은 당연하다.
액션부(12)가 제2 액츄에이터를 형성하는 모든 재료 또는 이들 중 일부로 형성될 수 있으며, 액션부(22)가 제1 액츄에이터를 형성하는 모든 재료 또는 이들 중 일부로 형성될 수 있다는 것은 당연하다.
제2 실시예에서도 물론, 제1 실시예와 동일하게, 잔류 스트레인에 의해 뒤따라 야기되는 랩에 의해 발생되는 변위의 차를 억제함으로써, 압전 드라이브의 변위량이 높은 재현성 및 높은 정확도로 제어될 수 있는 압전 구동 MEMS 디바이스를 얻는 것이 가능하다.
(제3 실시예)
본 발명의 제3 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스가 도 6에 도시된다. 제3 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스는, 제1 실시예의 액션부(12) 및 액션부(22)가 병렬판(parallel plate) 커패시터를 형성하여, 가변 커패시터를 제조하는 구성을 갖는다.
액션부(12)는, 제1 액츄에이터(11)에 포함된 하부 전극(13) 및 압전막(14)으로 형성된다. 액션부(22)는 본체부(22a) 및 확장부(22b)를 포함하고, 확장부(22b)는 본체부(22a)에 연결되고, 제 2 액츄에이터(21)의 확장 방향과 실질적으로 수직인 방향으로 확장한다. 제2 액츄에이터(21)와 동일한 방식으로, 본체부(22a)는 하부 전극(23), 압전막(24), 중간 전극(25), 압전막(26) 및 상부 전극(27)을 포함한다. 확장부(22b)는, 제2 액츄에이터에 포함된 중간 전극(25), 압전막(26) 및 상부 전극(27)을 포함한다. 상기 구성에 있어서, 확장부(22b)의 팁(tip) 부(22b1)는 액션부(12)의 적어도 일 부분과 중첩되고, 액션부(12)와 팁 부(22b1) 사이에 갭(2)을 갖도록 형성된다. 따라서, 팁 부(22b1)는, 팁 부(22b1)를 제외한 확장부(22b)의 부분에 비해 위로 올라가, 기판(1)으로부터 떨어져 있도록 형성된다. 이러한 방식으로, 팁 부(22b1)와 액션부(12) 간에 갭(2)을 제공함으로써 병렬판 커패시터가 형성된다. 갭(2)은, 액션부(12)의 압전막(14) 상에 미도시된 희생층(sacrifice layer)을 적층하고, 후속하여 액션부(22)를 형성하고, 희생층을 제거함으로써 형성될 수 있다.
갭(2)의 간격은 제1 액츄에이터(11) 및 제2 액츄에이터(21) 중 하나 또는 둘 다를 구동함으로써 변화된다. 결과적으로, 병렬판 커패시터의 커패시턴스가 변화된다. 따라서, 병렬판 커패시터는 가변 커패시터로 기능할 수 있게 된다. 이러한 병렬판 커패시터를 형성함으로써, 비교적 큰 커패시턴스를 갖는 커패시터가 제조될 수 있다.
0V 내지 3V 범위의 전압이, 제1 액츄에이터의 하부 전극(13)과 중간 전극(15) 사이 및 상부 전극(17)과 중간 전극(15) 사이에 인가되고, 0V 내지 3V 범위의 전압이, 제2 액츄에이터의 중간 전극(25)과 하부 전극(23) 사이 및 중간 전극(25)과 상부 전극(27) 사이에 인가되면, 제1 액츄에이터(11)는 기판(1)에 비해 위쪽으로 변위되고, 제2 액츄에이터(21)는 인가되는 전압이 증가할수록 아래쪽으로 변위된다. 결국, 3V의 전압이 인가되면, 액션부(12)는 액션부(22)의 팁 부(22b1)와 접촉하게 된다. 즉, 액션부(12)의 하부 전극(13)은, 액션부(12)의 압전막(14)을 통해 액션부(22)의 팁 부(22b1)의 중간 전극(25)과 접촉한다. 결과적으로, 액션부(12) 및 액션부(22b)의 팁 부(22b1)로 형성된 병렬판 커패시터는 커패시턴스가 0.11pF에서 5.33pF로 매우 크게 변화한다.
상술한 병렬판 커패시터는 제1 액츄에이터(11) 및 제2 액츄에이터(21)에 사용되는 재료를 사용해서 제조된다. 그러나, 병렬판 커패시터가 다른 재료를 사용해서 제조되어도 문제되지 않는다.
상술한 구성과 유사한 구성을 사용하면, 병렬판 커패시터의 커패시턴스가 작 을 때 AC 신호에 대한 임피던스는 높게 되는 반면, 커패시턴스가 클 때 임피던스는 낮게 된다. 또한, 이러한 특성을 활용함으로써, AC 신호에 대한 스위치로서 기능하는 용량성 스위치를 형성할 수 있다.
제3 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스를 사용할 때 주의할 점이 이제 설명될 것이다. 제1 액츄에이터(11) 및 제2 액츄에이터(21) 각각에서, 가변 커패시터를 통과하는 신호가 액츄에이터를 구동하기 위한 구동 신호에 더하여 제공된다. 따라서, 바이어스 T와 같은 소정의 수단을 사용해서 가변 커패시터를 통과하는 신호를 분리할 필요가 있다.
(제4 실시예)
본 발명의 제4 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스가 도 7에 도시된다. 제4 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스는, 액션부(12)가 제2 액츄에이터(21)를 향하도록 제1 액츄에이터(11)의 측부에 액션부(12)를 제공하고, 액션부(22)가 제1 액츄에이터(11)를 향하도록 제2 액츄에이터(21)의 측부에 액션부(22)를 제공함으써 도 5에 도시된 제2 실시예로부터 얻어진 구성을 갖는다. 액션부(12) 및 액션부(22)는 각각 상기 구성에 있어서 빗살 모양을 갖는다. 액션부(12) 및 액션부(22)는 액션부(12)의 빗살(comb teeth)이 액션부(22)의 빗살과 서로 엇갈리도록 배열된다. 따라서, 제4 실시예에서, 액션부(12) 및 액션부(22)는 빗살 모양을 갖는 가변 커패시터를 형성한다. 이 커패시터의 커패시턴스는, 각 액션부의 하부 전극과 중간 전극 사이 및 중간 전극과 상부 전극 사이에서 생성된다.
제4 실시예에서, 액션부(12)는 제1 액츄에이터(11)와 완전히 동일한 재료를 사용해서 구성되고, 액션부(22)는 제2 액츄에이터(21)와 완전히 동일한 재료를 사용해서 구성된다.
각 액션부(12) 및 액션부(22)에서의 하부 전극과 중간 전극 간의 중첩량 및 중간 전극과 상부 전극 간의 중첩량은 제1 액츄에이터(11) 및 제2 액츄에이터(21) 중 하나 또는 둘 다를 구동함으로써 변화된다. 결과적으로, 빗살 모양을 갖는 커패시터의 커패시턴스가 변화된다. 따라서, 제1 액츄에이터(11) 및 제2 액츄에이터(21)가 가변 커패시터로서 기능할 수 있다. 이러한 빗살 모양 커패시터를 형성함으로써 기판에 대해 직각으로 전극을 형성하는 커패시터를 제조할 필요가 없게 된다. 따라서, 이는 병렬판 커패시터에 비해, 제조가 매우 용이하다는 장점을 갖는다.
0V 내지 3V 범위의 전압이, 제1 액츄에이터의 하부 전극(13)과 중간 전극(15) 사이 및 상부 전극(17)과 중간 전극(15) 사이에 인가되고, 0V 내지 3V 범위의 전압이, 제2 액츄에이터의 중간 전극(25)과 하부 전극(23) 사이 및 중간 전극(25)과 상부 전극(27) 사이에 인가되면, 제1 액츄에이터(11)는 기판(1)에 비해 위쪽으로 변위되고, 제2 액츄에이터(21)는 인가되는 전압이 증가할수록 아래쪽으로 변위된다. 결국, 액션부(12) 및 액션부(22)로 형성된 빗살 모양 커패시터는 커패시턴스가 0.32pF에서 0.08pF로 변화한다.
상술한 빗살 모양 커패시터는 제1 액츄에이터(11) 및 제2 액츄에이터(21)에 사용되는 것과 완전히 동일한 재료를 사용해서 제조된다. 그러나, 빗살 모양 커패시터가 일 부분에 대해서만 상기 동일한 재료를 사용해서 제조되어도 문제되지 않 는다. 빗살 모양 커패시터가 제1 액츄에이터(11) 및 제2 액츄에이터(21)를 형성하는 재료와 다른 재료를 사용해서 제조되어도 전혀 문제되지 않는다.
또한, 상술한 구성과 유사한 구성을 사용하여, AC 신호에 대한 스위치로서 기능하는 용량성 스위치를 형성할 수 있다.
제4 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스를 사용할 때 주의할 점이 이제 설명될 것이다. 제1 액츄에이터(11) 및 제2 액츄에이터(21) 각각에서, 가변 커패시터를 통과하는 신호가 액츄에이터를 구동하기 위한 구동 신호에 더하여 제공된다. 따라서, 바이어스 T와 같은 소정의 수단을 사용해서 가변 커패시터를 통과하는 신호를 분리할 필요가 있다.
(제5 실시예)
본 발명의 제5 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스가 도 8에 도시된다. 제5 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스에서, 스위치를 형성하도록 제1 실시예의 액션부(12) 및 액션부(22)를 사용해서 전기적 컨택이 형성된다.
액션부(12)는 본체부(12a), 및 본체부(12a)에 연결된 확장부(12b)를 포함한다. 본체부(12a)는, 제1 액츄에이터(11)를 따라서 제2 액츄에이터(21)에 인접한 제1 액츄에이터(11)의 측부에 제공된다. 본체부(12a)는 앵커(18)를 통해 기판(1)에 제1 말단에서 고정된다. 확장부(12b)는 본체부(12a)의 제2 말단에 제공되어, 본체부(12a)에 대해 실질적으로 직각으로 제2 액츄에이터(21)쪽으로 확장한다. 본체부(12a)는 제1 액츄에이터(11)와 완전히 동일한 구성을 갖는다. 다시 말하면, 본체부(12a)는 하부 전극(13), 압전막(14), 중간 전극(15), 압전막(16) 및 상부 전 극(17)을 포함한다. 확장부(12b)는 하부 전극(13)으로 구성된다. 액션부(12)는, 압전막(16)과 동일한 층이며, 압전막(16)과 동일한 재료로 형성된 복수의 접속부(41)에 의해 제1 액츄에이터(11)에 접속된다.
액션부(22)는 본체부(22a) 및 본체부(22a)에 접속된 확장부(22b)를 포함한다. 본체부(22a)는, 제2 액츄에이터(21)를 따라서 제1 액츄에이터(11)에 인접한 제2 액츄에이터(21)의 측부에 제공된다. 본체부(22a)는 앵커(28)를 통해 기판(1)에 제1 말단에서 고정된다. 확장부(22b)는 본체부(22a)의 제2 말단에 제공되어, 본체부(22a)에 대해 실질적으로 직각으로 제1 액츄에이터(11)쪽으로 확장한다. 본체부(22a)는 제2 액츄에이터(11)와 완전히 동일한 구성을 갖는다. 다시 말하면, 본체부(22a)는 하부 전극(23), 압전막(24), 중간 전극(25), 압전막(26) 및 상부 전극(27)을 포함한다. 확장부(22b)는 상부 전극(27)으로 구성된다. 액션부(22)는, 압전막(26)과 동일한 층이며, 압전막(26)과 동일한 재료로 형성된 복수의 접속부(43)에 의해 제2 액츄에이터(21)에 접속된다.
액션부(12)의 확장부(12b) 및 액션부(22)의 확장부(22b)는 갭(3)을 통해 부분적으로 중첩되도록 구성된다. 제3 실시예와 동일한 방식으로, 갭(3)은 액션부(12)의 확장부(12b)상에 미도시된 희생층을 적층하고, 후속하여 액션부(22)의 확장부(22b)를 형성한 다음, 희생층을 제거하여 형성된다. 제1 액츄에이터(11)는 액션부(12)로부터 전기적으로 절연되고, 제2 액츄에이터(21)는 액션부(22)로부터 전기적으로 절연된다.
하부 전극(13)으로 형성된 확장부(12b) 및 상부 전극(27)으로 형성된 확장 부(22b)는 갭(3)을 통해 서로 중첩되도록 형성된다. 이 중첩부는 전기적 컨택을 형성한다. 갭(3)의 크기, 즉, 확장부(12b)와 확장부(22b) 간의 거리가 0이 아니면, 액션부(12)의 확장부(12b)는 액션부(22)의 확장부(22b)로부터 전기적으로 절연되어, 스위치의 오프-상태가 된다. 제1 액츄에이터(11) 및 제2 액츄에이터(21) 중 하나 또는 둘 다가 구동되고, 갭(3)의 크기가 최종적으로 0이 되면, 액션부(12)의 확장부(12b)와 액션부(22)의 확장부(22b) 간의 전기적 도전이 달성되어, 스위치의 온-상태가 된다.
이러한 전기적 컨택을 제조함으로써, 컨택을 형성하는 전극의 영역이 비교적 크게 되도록 할 수 있다. 결과적으로, 컨택 저항이 감소된다는 장점을 갖는다.
0V 내지 5V 범위의 전압이, 제1 액츄에이터(11)의 하부 전극(13)과 중간 전극(15) 사이 및 상부 전극(17)과 중간 전극(15) 사이에 인가되고, 0V 내지 5V 범위의 전압이, 제2 액츄에이터(21)의 중간 전극(25)과 하부 전극(23) 사이 및 중간 전극(25)과 상부 전극(27) 사이에 인가되면, 제1 액츄에이터(11)는 기판(1)에 비해 위쪽으로 변위되고, 제2 액츄에이터(21)는 인가되는 전압이 증가할수록 아래쪽으로 변위된다. 인가된 전압의 범위가 0V 내지 3.3V이면, 제1 액션부(12)의 하부 전극(13)과 제2 액션부(22)의 상부 전극(27) 간의 스위치가 오프-상태가 된다. 인가된 전압의 범위가 3.3V 내지 5V이면, 제1 액션부(12)의 하부 전극(13)과 제2 액션부(22)의 상부 전극(27) 간의 스위치가 온-상태가 된다. 제5 실시예에서, 스위치의 구동 전압은 일정하게 유지될 수 있다.
스위치가 제1 액츄에이터(11) 및 제2 액츄에이터(21)를 형성하는 재료를 사 용해서 제조되었지만, 다른 재료가 사용되어도 전혀 문제되지 않는다.
(제6 실시예)
본 발명의 제6 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스가 도 9에 도시된다. 제6 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스는, 제2 액츄에이터(21)로부터 제1 액츄에이터(11)를 가로질러 제3 액츄에이터(31)를 제공함으로써 도 6에 도시된 제3 실시예로부터 얻어진 구성을 갖는다. 다시 말하면, 제3 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스는 2개의 액츄에이터(11 및 21)를 갖는 가변 커패시터인 반면, 제6 실시예에서는, 3개의 액츄에이터(11, 21 및 31)가 가변 커패시터를 형성한다.
제3 액츄에이터(31)는 제1 말단에서 기판(1)상에 제공된 앵커(38)에 고정된다. 액션부(32)는 제3 액츄에이터(31)의 제2 말단에 접속된다. 제3 액츄에이터(31)는 하부 전극(33), 압전막(34), 중간 전극(35), 압전막(36) 및 상부 전극(37)을 포함한다. 제3 액츄에이터(31)는 소위 바이모르프 구조를 갖는다. 제1 내지 제3 액츄에이터(11, 21, 및 31)는 동일한 제조 조건하에서 또는 동시에 동일한 적층 구조로 형성된다.
제2 실시예와 관련하여 설명된 액션부(22)와 동일한 방식으로, 액션부(32)는 본체부(32a) 및 확장부(32b)를 포함하며, 확장부(32b)는 본체부(32a)에 연결되고, 제3 액츄에이터(31)의 확장 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 확장한다. 제3 액츄에이터(31)와 동일한 방식으로, 본체부(32a)는 하부 전극(33), 압전막(34), 중간 전극(35), 압전막(36) 및 상부 전극(37)을 포함한다. 확장부(32b)는 제3 액츄에이터에 포함된 중간 전극(35), 압전막(36) 및 상부 전극(37)을 포함한다. 상기 구성 에 있어서, 확장부(32b)의 팁 부(32b1)는 액션부(12)의 적어도 일 부분과 중첩되고, 액션부(12)와 팁 부(32b1) 사이에 갭(2a)을 갖도록 형성된다. 따라서, 팁 부(32b1)는, 팁 부(32b1)를 제외한 확장부(32b)의 부분에 비해 위로 올라가, 기판(1)으로부터 떨어져 있도록 형성된다. 이러한 방식으로, 액션부(22)의 팁 부(22b1)와 액션부(12) 사이에 갭(2)을 제공하고, 액션부(32)의 팁 부(32b1)와 액션부(12) 사이에 갭(2a)을 제공함으로써 병렬판 커패시터가 형성된다. 갭(2a)은 제3 실시예와 동일한 방식으로 형성될 수 있다.
갭(2 또는 2a)의 간격은 제1 내지 제3 액츄에이터(11, 21, 및 31) 중 적어도 하나를 구동함으로써 변화된다. 결과적으로, 병렬판 커패시터의 커패시턴스가 변화된다. 제3 실시예와 동일한 방식으로, 병렬판 커패시터가 가변 커패시터로서 기능한다. 그러나, 이들 병렬판 커패시터를 통과하는 신호에 있어서, 신호는, 예를 들어, 액션부(22) 및 액션부(12)로 형성된 병렬판 커패시터를 통과한 다음, 액션부(12) 및 액션부(32)로 형성된 병렬판 커패시터를 다시 통과한다. 이에 대한 등가 회로가 도 10에 도시된다. 도 10에서, 예를 들어, 가변 커패시터(10a)는 액션부(22) 및 액션부(12)로 형성된 병렬판 커패시터이고, 가변 커패시터(10b)는 액션부(12) 및 액션부(32)로 형성된 병렬판 커패시터이다. 라인(110a)은 액션부(22)의 중간 전극(25)에 대응하고, 라인(110b)은 액션부(32)의 중간 전극(35)에 대응하고, 라인(110c)은 액션부(12)의 하부 전극(13)에 대응한다.
제1 액츄에이터(11)만이 커패시턴스 변경을 위해 구동되고, 구동 전압이 제2 액츄에이터(21) 및 제3 액츄에이터(31)에 인가되지 않는 경우, 커패시터를 통과한 신호만이 액츄에이터(21 및 31)를 통과한다. 이는, 가변 커패시터를 통과하는 신호로부터 액츄에이터를 구동하기 위한 구동 신호를 분리하는 수단을 사용할 필요가 없다는 장점을 가져 온다.
제5 실시예와 동일한 방식으로, MEMS 디바이스는, 하부 전극(13)만으로 액션부(12)를 형성하고, 상부 전극(27)만으로 액션부(22)를 형성하고, 상부 전극(37)만으로 액션부(32)의 확장부(32b)를 형성함으로써, 스위치로서 사용될 수 있다.
도 9에 도시된 제6 실시예의 압전 구동 MEMS 디바이스에서, 직렬로 연결된 2개의 병렬판 커패시터의 합성 커패시턴스는, 0V 내지 3V의 전압 범위에서 제1 액츄에이터(11)를 구동함으로써 0.04pF 내지 2.4pF에서 변화한다.
또한, 제6 실시예의 압전 구동 MEMS 디바이스는 AC 신호에 대한 스위치로서 기능하는 용량성 스위치로서 사용될 수 있다.
병렬판 커패시터가 제1 액츄에이터(11) 및 제2 액츄에이터(21)를 형성하는데 사용된 재료를 사용해서 제조되었지만, 다른 재료를 사용해서 제조되어도 문제되지 않는다.
제1 내지 제6 실시예에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스의 동작에 있어서, 액츄에이터들 간의 갭은, 예를 들어, 상부 전극과 하부 전극 사이에 전압을 인가하고, 제1 액츄에이터의 전압과 반대되는 전압 또는 제1 액츄에이터의 전압과 상이한 전압을 인가함으로써 변화될 수 있다. 또는, 제1 액츄에이터만이 구동되고 제2 액 츄에이터는 구동되지 않는 동작법, 또는 제2 액츄에이터만이 구동되고 제1 액츄에이터는 구동되지 않는 동작법이 존재한다.
각각의 압전 구동 액츄에이터에 있어서, 상부 전극과 하부 전극 사이에 개재된 균등한 구조 뿐만 아니라, 상부 및 하부 전극의 극성이 액츄에이터의 중앙에서 반전되는 소위 S 모드의 압전 구동 액츄에이터도 가능하다.
각각의 압전 구동 액츄에이터에 있어서, 일 말단이 고정된 소위 캔틸레버(cantilever) 구조 뿐만 아니라, 양 말단이 고정된 소위 2중 클램프된 빔(doubly-clamped-beam) 구조가 사용될 수 있다.
압전 구동 메카니즘을 갖는 이동 액츄에이터 메카니즘에 있어서, 상부 전극과 하부 전극 사이에 샌드위치된 지지막 및 압전막을 적층함으로써 얻어지는, 유니모르프(unimorph) 구조 또는 비대칭 바이모르프 구조로 불리는 구조, 또는 상부 전극과 하부 전극 사이에 샌드위치된 2개 층의 압전막을 쌓아 올림으로써 얻어지는 바이모르프 구조로 불리는 구조를 사용할 수 있다.
압전 구동부에서 사용되는 압전막의 재료에 있어서, 질화알루미늄(AIN) 또는 산화아연(ZnO)과 같은 섬유아연석(wurtzite) 결정이 안정적이고 바람직하다. 또한, 리드 지르콘산염 티탄산염(PZT) 또는 바륨 티탄산염(BTO;barium titanate)와 같은 페로브스카이트(perovskite) 강유전체 재료를 사용할 수도 있다.
압전 구동부에서 사용되는 상부 전극 및 하부 전극의 재료에 있어서, 고유 저항 및 박막 제조의 용이성 때문에, 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu), 이리듐(Ir), 텅스텐(W), 또는 몰리브덴(Mo)을 사용하는 것이 바람직하다.
액션부에서 사용되는 재료에 있어서, 압전막, 상부 전극 또는 하부 전극, 또는 반도체 공정에서 일반적으로 사용되는 재료와 동일한 재료가 사용되는 것이 바람직하다.
(제7 실시예)
본 발명의 제7 실시예에 따른 이동 통신 디바이스가 도 11 내지 도 12c를 참조해서 이제 설명될 것이다.
일반적으로, 이동 통신 디바이스는, 이동 통신 디바이스가 복수의 주파수 대역을 처리하기 때문에, 주파수 대역을 선택하는 주파수 선택 회로를 포함한다. 도 11은 제7 실시예에 따른 이동 통신 디바이스의 주파수 대역 선택 회로를 나타내는 회로도이다. 주파수 대역 선택 회로는 스위치(120), 대역 통과 필터(131, 132, 및 133), 제어 회로(140), 및 스위치(150)를 포함한다. 스위치(120 및 150)로서, 제7 실시예와 관련하여 설명된 압전 구동 MEMS 디바이스가 사용된다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 대역 통과 필터(131, 132, 및 133)는 각각 중심 주파수 F1, F2, 및 F3를 갖는 대역의 주파수를 통과시킨다.
스위치(120)는 제어 회로(140)에 의해 주어진 명령에 기초해서 대역 통과 필터(131, 132, 및 133) 중 하나를 선택하고, 도 12b에 도시된 입력 신호 S입력을 선택된 대역 통과 필터, 예를 들어, 대역 통과 필터(131)에 송신한다. 이에 따라, 대역 통과 필터(131)를 통과한 신호는 제어 회로(140)에 의해 주어진 명령에 기초해서 활성화된 스위치(150)를 통해 출력된다. 출력 신호는 도 12c에 도시된다.
(제8 실시예)
본 발명의 제8 실시예에 따른 가변 파장 필터가 도 13a에 도시된다. 제8 실시예에 따른 가변 파장 필터는 사다리 형으로 회로(160)를 접속함으로써 얻어지는 회로를 포함한다. 각 회로(160)는 공진기(161), 공진기(161)에 병렬로 접속된 가변 커패시터(162), 및 공진기(161)에 직렬로 접속된 가변 커패시터(163)를 포함한다. 도 13b에 도시된 바와 같이, 통과 대역은 변경될 수 있다. 회로(160)는 공진기(161)의 공진 주파수 및 반공진(antiresonance) 주파수를 변경할 수 있다. 가변 커패시터(162 및 163)로서, 제1 내지 제7 실시예와 관련하여 설명된 압전 구동 MEMS 디바이스가 사용된다.
제8 실시예에서, 공진기(161), 및 공진기(161)에 각각 병렬 및 직렬로 접속된 가변 커패시터(162 및 163)를 각각 포함하는 회로(160)가 사다리형으로 접속된다. 회로(160)가 격자형으로 접속되어도 유사한 효과를 얻을 수 있다.
(제9 실시예)
본 발명의 제9 실시예에 따른 증폭기 정합 회로가 도 14a에 도시된다.
일반적으로, 회로를 증폭기에 접속시킬 때, 부정합에 의한 반사를 방지하기 위해서, 증폭기에 선행하는 스테이지에 접속된 회로의 임피던스를 증폭기의 입력 임피던스와 정합시키고, 증폭기에 후속하는 스테이지에 접속된 회로의 임피던스를 증폭기의 출력 임피던스와 정합시키는 것이 바람직하다. 상이한 주파수 신호를 증폭할 때, 각 주파수에 대해 정합을 수행하는 것이 필요하다. 정합 회로에 포함된 커패시터 및 인덕터의 값, 즉, 커패시턴스 및 인덕터의 인덕턴스를 변화시킴으로써 각 주파수에 대한 정합을 수행할 수 있게 된다.
제9 실시예에서, 제1 내지 제7 실시예와 관련하여 설명된 압전 구동 MEMS 디바이스가 정합 회로에 포함된 커패시터로서 사용된다. 도 14a에 도시된 바와 같이, 제9 실시예에 따른 정합 회로는 가변 커패시터(171 및 172), 가변 인덕터(174, 175 및 176), 및 트랜지스터(177 및 178)를 포함한다.
가변 커패시터(171)의 제1 말단은 입력 말단 "입력(in)"에 접속된다. 가변 커패시터(171)의 제2 말단은 트랜지스터(178)의 게이트에 접속된다. 가변 인덕터(174)의 제1 말단은 입력 말단 "입력"에 접속된다. 가변 인덕터(174)의 제2 말단은 접지된다. 가변 인덕터(175)의 제1 말단은 전원에 접속된다. 가변 인덕터(175)의 제2 말단은 트랜지스터(177)의 소스에 접속되고, 가변 커패시터(172)의 제1 말단에 접속된다. 트랜지스터(177) 및 트랜지스터(178)는 직렬로 접속된다. 트랜지스터(177) 및 트랜지스터(178)의 드레인은 함께 접속된다. 트랜지스터(178)의 소스는 가변 인덕터(176)를 통해 접지에 접속된다. 트랜지스터(177)의 게이트는 전원에 접속된다. 가변 커패시터(172)의 제2 말단은 출련 말단 "출력(out)"에 접속된다.
제9 실시예에서, 가변 인덕터(174, 175, 176)는 각각, 직렬로 접속된 복수의 고정 인덕터(180a, 180b 및 180c)가 도 14b에 도시된 바와 같이 스위치(181 및 182)에 의해 변경될 수 있는 구성으로 구현된다. 가변 인덕터는 각각, 병렬로 접속된 복수의 고정 인덕터가 스위치에 의해 변경될 수 있는 구성을 가질 수도 있다.
압전 구동 액츄에이터가 압전 구동 액츄에이터 내에 포함된 재료의 잔류 응력에 의해 휘어지더라도, 압전 구동 액츄에이터에 접속된 액션부들 간의 변위의 차가 억제되고 일정하게 유지된다. 지금까지 상세하게 설명된 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 압전 구동 MEMS 디바이스 구조를 사용함으로써, 재현성 및 신뢰도가 뛰어난 제어 메카니즘을 갖는 MEMS 가변 커패시터 및 MEMS 스위치를 제공할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 산업적 가치는 매우 높다.

Claims (22)

  1. 기판;
    상기 기판에 적어도 일 말단에서 고정된 제1 고정 말단을 갖는 제1 액츄에이터(actuator) - 상기 제1 액츄에이터는, 제1 하부 전극, 상기 제1 하부 전극 상에 형성된 제1 압전막, 및 상기 제1 압전막 상에 형성된 제1 상부 전극을 포함하고, 상기 제1 하부 전극 및 상기 제1 상부 전극에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있음 -;
    상기 기판에 적어도 일 말단에서 고정된 제2 고정 말단을 갖는 제2 액츄에이터 - 상기 제2 액츄에이터는, 상기 제1 액츄에이터와 평행하게 배치되고, 상기 제1 하부 전극과 동일한 층이 되는 제2 하부 전극, 상기 제1 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제2 하부 전극 상에 형성된 제2 압전막, 및 상기 제1 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제2 압전막 상에 형성된 제2 상부 전극을 포함하고, 상기 제2 하부 전극 및 상기 제2 상부 전극에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있음 -; 및
    상기 제1 액츄에이터에 접속된 제1 액션부(action part) 및 상기 제2 액츄에이터에 접속된 제2 액션부를 포함하는 전기 회로 소자
    를 포함하고,
    상기 제2 고정 말단은, 상기 제1 고정 말단을 통과하며 상기 제1 액츄에이터의 확장 방향에 대해 수직인 직선 상에 배치되고,
    상기 제1 액츄에이터의 상기 제1 고정 말단과, 상기 제1 액션부가 상기 제1 액츄에이터에 접속된 위치 간의 거리는, 상기 제2 액츄에이터의 상기 제2 고정 말단과, 상기 제2 액션부가 상기 제2 액츄에이터에 접속된 위치 간의 거리와 동일하고,
    상기 전기 회로 소자는 가변 커패시터인 압전 구동 MEMS 디바이스.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액션부는 상기 제1 액츄에이터의 제2 말단에 접속되고, 상기 제1 액션부는, 상기 제1 하부 전극과 동일한 층이 되는 제3 하부 전극, 및 상기 제1 압전막과 동일한 층이 되는 제3 압전막을 포함하고,
    상기 제2 액션부는, 상기 제2 액츄에이터의 제2 말단에 접속된 본체부 및 상기 본체부에 접속되어 상기 제1 액션부 쪽으로 확장하는 확장부를 포함하고, 상기 본체부는, 상기 제2 하부 전극과 동일한 층이 되는 제4 하부 전극, 상기 제2 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제4 하부 전극 상에 형성된 제4 압전막, 및 상기 제2 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제4 압전막 상에 형성된 제4 상부 전극을 포함하고, 상기 확장부는, 상기 제4 상부 전극과 동일한 층이 되는 제5 상부 전극을 포함하고, 상기 제5 상부 전극의 팁(tip) 부는, 상기 기판측에서 볼 때 상기 제 1 액션부의 상기 제3 하부 전극과 중첩하는 압전 구동 MEMS 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액션부는, 상기 제2 액츄에이터에 인접하도록 상기 제1 액츄에이터의 측부에 제공되며 상기 제2 액츄에이터 쪽으로 확장하는 복수의 제1 빗살(comb teeth)을 포함하고, 상기 제1 빗살은 각각, 상기 제1 하부 전극과 동일한 층이 되는 제3 하부 전극, 상기 제1 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제3 하부 전극 상에 형성된 제3 압전막, 및 상기 제1 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제3 압전막 상에 형성된 제3 상부 전극을 포함하고,
    상기 제2 액션부는, 상기 제1 액츄에이터에 인접하도록 상기 제2 액츄에이터의 측부에 제공되며 상기 제1 액츄에이터 쪽으로 확장하고 상기 제1 빗살과 서로 엇갈리도록 배치되는 복수의 제2 빗살을 포함하고, 상기 제2 빗살은 각각, 상기 제2 하부 전극과 동일한 층이 되는 제4 하부 전극, 상기 제2 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제4 하부 전극 상에 형성된 제4 압전막, 및 상기 제2 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제4 압전막 상에 형성된 제4 상부 전극을 포함하는 압전 구동 MEMS 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전기 회로 소자는 스위치인 압전 구동 MEMS 디바이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액션부는, 상기 제2 액츄에이터에 인접하도록 상기 제1 액츄에이터를 따라 상기 제1 액츄에이터의 측부에 제공되는 제1 본체부, 상기 제1 액츄에이터와 상기 제1 본체부가 서로 전기적으로 절연되도록 상기 제1 액츄에이터를 상기 제1 본체부에 접속시키는 제1 접속부, 및 상기 제1 본체부에 접속되어 상기 제2 액츄에이터 쪽으로 확장하는 제1 확장부를 포함하고, 상기 제1 본체부는, 상기 제1 하부 전극과 동일한 층이 되는 제3 하부 전극, 상기 제1 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제3 하부 전극 상에 형성된 제3 압전막, 및 상기 제1 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제3 압전막 상에 형성된 제3 상부 전극을 포함하고, 상기 제1 확장부는, 상기 제3 상부 전극과 동일한 층이 되는 제1 확장 전극을 포함하고,
    상기 제2 액션부는, 상기 제1 액츄에이터에 인접하도록 상기 제2 액츄에이터를 따라 상기 제2 액츄에이터의 측부에 제공되는 제2 본체부, 상기 제2 액츄에이터와 상기 제2 본체부가 서로 전기적으로 절연되도록 상기 제2 액츄에이터를 상기 제2 본체부에 접속시키는 제2 접속부, 및 상기 제2 본체부에 접속되어 상기 제1 액츄에이터 쪽으로 확장하는 제2 확장부를 포함하고, 상기 제2 본체부는, 상기 제2 하부 전극과 동일한 층이 되는 제4 하부 전극, 상기 제2 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제4 하부 전극 상에 형성된 제4 압전막, 및 상기 제2 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제4 압전막 상에 형성된 제4 상부 전극을 포함하고, 상기 제2 확장부는, 상기 제4 상부 전극과 동일한 층이 되는 제2 확장 전극을 포함하는 압전 구동 MEMS 디바이스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 접속부는 상기 제1 및 제3 압전막과 동일한 층이 되는 압전막을 포함하고,
    상기 제2 접속부는 상기 제2 및 제4 압전막과 동일한 층이 되는 압전막을 포함하는 압전 구동 MEMS 디바이스.
  9. 기판;
    상기 기판에 적어도 일 말단에서 고정된 제1 고정 말단을 갖는 제1 액츄에이터 - 상기 제1 액츄에이터는, 제1 하부 전극, 상기 제1 하부 전극 상에 형성된 제1 압전막, 및 상기 제1 압전막 상에 형성된 제1 상부 전극을 포함하고, 상기 제1 하부 전극 및 상기 제1 상부 전극에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있음 -;
    상기 기판에 적어도 일 말단에서 고정된 제2 고정 말단을 갖는 제2 액츄에이터 - 상기 제2 액츄에이터는, 상기 제1 액츄에이터와 평행하게 배치되고, 상기 제1 하부 전극과 동일한 층이 되는 제2 하부 전극, 상기 제1 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제2 하부 전극 상에 형성된 제2 압전막, 및 상기 제1 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제2 압전막 상에 형성된 제2 상부 전극을 포함하고, 상기 제2 하부 전극 및 상기 제2 상부 전극에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있음 -;
    상기 기판에 적어도 일 말단에서 고정된 제3 고정 말단을 갖는 제3 액츄에이터 - 상기 제3 액츄에이터는, 상기 제2 액츄에이터로부터 상기 제1 액츄에이터를 가로 질러 상기 제1 액츄에이터와 평행하게 배치되고, 상기 제1 하부 전극과 동일한 층이 되는 제3 하부 전극, 상기 제1 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제3 하부 전극 상에 형성된 제3 압전막, 및 상기 제1 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제3 압전막 상에 형성된 제3 상부 전극을 포함하고, 상기 제3 하부 전극 및 상기 제3 상부 전극에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있음 -; 및
    상기 제1 액츄에이터에 접속된 제1 액션부, 상기 제2 액츄에이터에 접속된 제2 액션부, 및 상기 제3 액츄에이터에 접속된 제3 액션부를 포함하는 전기 회로 소자
    를 포함하고,
    상기 제2 및 제3 고정 말단은, 상기 제1 고정 말단을 통과하며 상기 제1 액츄에이터의 확장 방향에 대해 수직인 직선 상에 배치되고,
    상기 제1 액츄에이터의 상기 제1 고정 말단과, 상기 제1 액션부가 상기 제1 액츄에이터에 접속된 위치 간의 거리, 상기 제2 액츄에이터의 상기 제2 고정 말단과, 상기 제2 액션부가 상기 제2 액츄에이터에 접속된 위치 간의 거리, 및 상기 제3 액츄에이터의 상기 제3 고정 말단과, 상기 제3 액션부가 상기 제3 액츄에이터에 접속된 위치 간의 거리는 서로 동일한 압전 구동 MEMS 디바이스.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 액션부는 상기 제1 액츄에이터의 제2 말단에 접속되고, 상기 제1 액션부는, 상기 제1 하부 전극과 동일한 층이 되는 제4 하부 전극, 및 상기 제1 압전막과 동일한 층이 되는 제4 압전막을 포함하고,
    상기 제2 액션부는, 상기 제2 액츄에이터의 제2 말단에 접속된 제1 본체부 및 상기 제1 본체부에 접속되어 상기 제1 액션부 쪽으로 확장하는 제1 확장부를 포함하고, 상기 제1 본체부는, 상기 제2 하부 전극과 동일한 층이 되는 제5 하부 전극, 상기 제2 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제5 하부 전극 상에 형성된 제5 압전막, 및 상기 제2 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제5 압전막 상에 형성된 제4 상부 전극을 포함하고, 상기 제1 확장부는 상기 제4 상부 전극과 동일한 층이 되는 제1 확장 전극을 포함하고, 상기 제1 확장 전극의 팁 부는, 상기 기판측에서 볼 때 상기 제1 액션부의 상기 제3 하부 전극과 중첩하고,
    상기 제3 액션부는, 상기 제3 액츄에이터의 제2 말단에 접속된 제2 본체부 및 상기 제2 본체부에 접속되어 상기 제1 액션부 쪽으로 확장하는 제2 확장부를 포함하고, 상기 제2 본체부는, 상기 제2 하부 전극과 동일한 층이 되는 제6 하부 전극, 상기 제2 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제6 하부 전극 상에 형성된 제6 압전막, 및 상기 제2 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제6 압전막 상에 형성된 제5 상부 전극을 포함하고, 상기 제2 확장부는 상기 제5 상부 전극과 동일한 층이 되는 제2 확장 전극을 포함하고, 상기 제2 확장 전극의 팁 부는, 상기 기판측에서 볼 때 상기 제1 액션부의 상기 제3 하부 전극과 중첩하는 압전 구동 MEMS 디바이스.
  12. 기판;
    상기 기판에 적어도 일 말단에서 고정된 제1 고정 말단을 갖는 제1 액츄에이터 - 상기 제1 액츄에이터는, 제1 하부 전극, 상기 제1 하부 전극 상에 형성된 제1 하부 압전막, 및 상기 제1 하부 압전막 상에 형성된 제1 중간 전극, 상기 제1 중간 전극 상에 형성된 제1 상부 압전막, 및 상기 제1 상부 압전막 상에 형성된 제1 상부 전극을 포함하고, 상기 중간 전극과, 상기 제1 하부 전극 및 상기 제1 상부 전극 중 적어도 하나에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있음 -;
    상기 기판에 적어도 일 말단에서 고정된 제2 고정 말단을 갖는 제2 액츄에이터 - 상기 제2 액츄에이터는, 상기 제1 액츄에이터와 평행하게 배치되고, 상기 제1 하부 전극과 동일한 층이 되는 제2 하부 전극, 상기 제1 하부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제2 하부 전극 상에 형성된 제2 하부 압전막, 상기 제1 중간 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제2 하부 압전막 상에 형성된 제2 중간 전극, 상기 제1 상부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제2 중간 전극 상에 형성된 제2 상부 압전막, 및 상기 제1 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제2 상부 압전막 상에 형성된 제2 상부 전극을 포함하고, 상기 제2 중간 전극과, 상기 제2 하부 전극 및 상기 제2 상부 전극 중 적어도 하나에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있음 -; 및
    상기 제1 액츄에이터에 접속된 제1 액션부 및 상기 제2 액츄에이터에 접속된 제2 액션부를 포함하는 전기 회로 소자
    를 포함하고,
    상기 제2 고정 말단은, 상기 제1 고정 말단을 통과하며 상기 제1 액츄에이터의 확장 방향에 대해 수직인 직선 상에 배치되고,
    상기 제1 액츄에이터의 상기 제1 고정 말단과, 상기 제1 액션부가 상기 제1 액츄에이터에 접속된 위치 간의 거리는, 상기 제2 액츄에이터의 상기 제2 고정 말단과, 상기 제2 액션부가 상기 제2 액츄에이터에 접속된 위치 간의 거리와 동일한 압전 구동 MEMS 디바이스.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서, 상기 전기 회로 소자는 가변 커패시터인 압전 구동 MEMS 디바이스.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 액션부는 상기 제1 액츄에이터의 제2 말단에 접속되고, 상기 제1 액션부는, 상기 제1 하부 전극과 동일한 층이 되는 제4 하부 전극, 및 상기 제1 하부 압전막과 동일한 층이 되는 제4 하부 압전막을 포함하고,
    상기 제2 액션부는, 상기 제2 액츄에이터의 제2 말단에 접속된 본체부 및 상기 본체부에 접속되어 상기 제1 액션부 쪽으로 확장하는 확장부를 포함하고, 상기 본체부는, 상기 제2 하부 전극과 동일한 층이 되는 제5 하부 전극, 상기 제2 하부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제5 하부 전극 상에 형성된 제5 하부 압전막, 상기 제2 중간 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제5 하부 압전막 상에 형성된 제4 중간 전극, 상기 제2 상부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제4 중간 전극 상에 형성된 제4 상부 압전막, 및 상기 제2 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제4 상부 압전막 상에 형성된 제4 상부 전극을 포함하고, 상기 확장부는, 상기 제4 중간 전극과 동일한 층이 되는 제5 중간 전극, 상기 제4 상부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제5 중간 전극 상에 형성된 제5 상부 압전막, 및 상기 제4 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제5 상부 압전막 상에 형성된 제5 상부 전극을 포함하고, 상기 제5 상부 전극의 팁 부는, 상기 기판측에서 볼 때 상기 제1 액션부의 제3 하부 전극과 중첩하는 압전 구동 MEMS 디바이스.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제1 액션부는, 상기 제2 액츄에이터에 인접하도록 상기 제1 액츄에이터의 측부에 제공되며 상기 제2 액츄에이터 쪽으로 확장하는 복수의 제1 빗살을 포함하고, 상기 제1 빗살은 각각, 상기 제1 하부 전극과 동일한 층이 되는 제3 하부 전극, 상기 제1 하부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제3 하부 전극 상에 형성된 제3 하부 압전막, 상기 제1 중간 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제3 하부 압전막 상에 형성된 제3 중간 전극, 상기 제1 상부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제3 중간 전극 상에 형성된 제3 상부 압전막, 및 상기 제1 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제3 상부 압전막 상에 형성된 제3 상부 전극을 포함하고,
    상기 제2 액션부는, 상기 제1 액츄에이터에 인접하도록 상기 제2 액츄에이터의 측부에 제공되며 상기 제1 액츄에이터 쪽으로 확장하고 상기 제1 빗살과 서로 엇갈리도록 배치되는 복수의 제2 빗살을 포함하고, 상기 제2 빗살은 각각, 상기 제2 하부 전극과 동일한 층이 되는 제4 하부 전극, 상기 제2 하부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제4 하부 전극 상에 형성된 제4 하부 압전막, 상기 제2 중간 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제4 하부 압전막 상에 형성된 제4 중간 전극, 상기 제2 상부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제4 중간 전극 상에 형성된 제4 상부 압전막, 및 상기 제2 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제4 상부 압전막 상에 형성된 제4 상부 전극을 포함하는 압전 구동 MEMS 디바이스.
  17. 제12항에 있어서, 상기 전기 회로 소자는 스위치인 압전 구동 MEMS 디바이스.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 제1 액션부는, 상기 제2 액츄에이터에 인접하도록 상기 제1 액츄에이터를 따라 상기 제1 액츄에이터의 측부에 제공되는 제1 본체부, 상기 제1 액츄에이터와 상기 제1 본체부가 서로 전기적으로 절연되도록 상기 제1 액츄에이터를 상기 제1 본체부에 접속시키는 제1 접속부, 및 상기 제1 본체부에 접속되어 상기 제2 액츄에이터 쪽으로 확장하는 제1 확장부를 포함하고, 상기 제1 본체부는, 상기 제1 하부 전극과 동일한 층이 되는 제3 하부 전극, 상기 제1 하부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제3 하부 전극 상에 형성된 제3 하부 압전막, 상기 제1 중간 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제3 하부 압전막 상에 형성된 제3 중간 전극, 상기 제1 상부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제3 중간 전극 상에 형성된 제3 상부 압전막, 및 상기 제1 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제3 상부 압전막 상에 형성된 제3 상부 전극을 포함하고, 상기 제1 확장부는 상기 제3 상부 전극과 동일한 층이 되는 제1 확장 전극을 포함하고,
    상기 제2 액션부는, 상기 제1 액츄에이터에 인접하도록 상기 제2 액츄에이터를 따라 상기 제2 액츄에이터의 측부에 제공되는 제2 본체부, 상기 제2 액츄에이터와 상기 제2 본체부가 서로 전기적으로 절연되도록 상기 제2 액츄에이터를 상기 제2 본체부에 접속시키는 제2 접속부, 및 상기 제2 본체부에 접속되어 상기 제1 액츄에이터 쪽으로 확장하는 제2 확장부를 포함하고, 상기 제2 본체부는, 상기 제2 하부 전극과 동일한 층이 되는 제4 하부 전극, 상기 제2 하부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제4 하부 전극 상에 형성된 제4 하부 압전막, 상기 제2 중간 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제4 하부 압전막 상에 형성된 제4 중간 전극, 상기 제2 상부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제4 중간 전극 상에 형성된 제4 상부 압전막, 및 상기 제2 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제4 상부 압전막 상에 형성된 제4 상부 전극을 포함하고, 상기 제2 확장부는 상기 제4 상부 전극과 동일한 층이 되는 제2 확장 전극을 포함하는 압전 구동 MEMS 디바이스.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 접속부는 상기 제1 및 제3 상부 압전막과 동일한 층이 되는 압전막을 포함하고,
    상기 제2 접속부는 상기 제2 및 제4 상부 압전막과 동일한 층이 되는 압전막을 포함하는 압전 구동 MEMS 디바이스.
  20. 기판;
    상기 기판에 적어도 일 말단에서 고정된 제1 고정 말단을 갖는 제1 액츄에이터 - 상기 제1 액츄에이터는, 제1 하부 전극, 상기 제1 하부 전극 상에 형성된 제1 하부 압전막, 상기 제1 하부 압전막 상에 형성된 제1 중간 전극, 상기 제1 중간 전극 상에 형성된 제1 상부 압전막, 및 상기 제1 상부 압전막 상에 형성된 제1 상부 전극을 포함하고, 상기 제1 중간 전극과, 상기 제1 하부 전극 및 상기 제1 상부 전극 중 적어도 하나에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있음 -;
    상기 기판에 적어도 일 말단에서 고정된 제2 고정 말단을 갖는 제2 액츄에이터 - 상기 제2 액츄에이터는, 상기 제1 액츄에이터와 평행하게 배치되고, 상기 제1 하부 전극과 동일한 층이 되는 제2 하부 전극, 상기 제1 하부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제2 하부 전극 상에 형성된 제2 하부 압전막, 상기 제1 중간 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제2 하부 압전막 상에 형성된 제2 중간 전극, 상기 제1 상부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제2 중간 전극 상에 형성된 제2 상부 압전막, 및 상기 제1 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제2 상부 압전막 상에 형성된 제2 상부 전극을 포함하고, 상기 제2 중간 전극과, 상기 제2 하부 전극 및 상기 제2 상부 전극 중 적어도 하나에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있음 -;
    상기 기판에 적어도 일 말단에서 고정된 제3 고정 말단을 갖는 제3 액츄에이터 - 상기 제3 액츄에이터는, 상기 제2 액츄에이터로부터 상기 제1 액츄에이터를 가로 질러 상기 제1 액츄에이터와 평행하게 배치되고, 상기 제1 하부 전극과 동일한 층이 되는 제3 하부 전극, 상기 제1 하부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제3 하부 전극 상에 형성된 제3 하부 압전막, 상기 제1 중간 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제3 하부 압전막 상에 형성된 제3 중간 전극, 상기 제1 상부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제3 중간 전극 상에 형성된 제3 상부 압전막, 및 상기 제1 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제3 상부 압전막 상에 형성된 제3 상부 전극을 포함하고, 상기 제3 중간 전극과, 상기 제3 하부 전극 및 상기 제3 상부 전극 중 적어도 하나에 전압을 인가함으로써 동작될 수 있음 -; 및
    상기 제1 액츄에이터에 접속된 제1 액션부, 상기 제2 액츄에이터에 접속된 제2 액션부, 및 상기 제3 액츄에이터에 접속된 제3 액션부를 포함하는 전기 회로 소자
    를 포함하고,
    상기 제2 및 제3 고정 말단은, 상기 제1 고정 말단을 통과하며 상기 제1 액츄에이터의 확장 방향에 대해 수직인 직선 상에 배치되고,
    상기 제1 액츄에이터의 상기 제1 고정 말단과, 상기 제1 액션부가 상기 제1 액츄에이터에 접속된 위치 간의 거리, 상기 제2 액츄에이터의 상기 제2 고정 말단과, 상기 제2 액션부가 상기 제2 액츄에이터에 접속된 위치 간의 거리, 및 상기 제3 액츄에이터의 상기 제3 고정 말단과, 상기 제3 액션부가 상기 제3 액츄에이터에 접속된 위치 간의 거리는 서로 동일한 압전 구동 MEMS 디바이스.
  21. 삭제
  22. 제20항에 있어서,
    상기 제1 액션부는 상기 제1 액츄에이터의 제2 말단에 접속되고, 상기 제1 액션부는, 상기 제1 하부 전극과 동일한 층이 되는 제4 하부 전극, 및 상기 제1 하부 압전막과 동일한 층이 되는 제4 하부 압전막을 포함하고,
    상기 제2 액션부는, 상기 제2 액츄에이터의 제2 말단에 접속된 제1 본체부, 및 상기 제1 본체부에 접속되어 상기 제1 액션부 쪽으로 확장하는 제1 확장부를 포함하고, 상기 제1 본체부는, 상기 제2 하부 전극과 동일한 층이 되는 제5 하부 전극, 상기 제2 하부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제5 하부 전극 상에 형성된 제5 하부 압전막, 상기 제2 중간 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제5 하부 압전막 상에 형성된 제4 중간 전극, 상기 제2 상부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제4 중간 전극 상에 형성된 제4 상부 압전막, 및 상기 제2 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제4 상부 압전막 상에 형성된 제4 상부 전극을 포함하고, 상기 제1 확장부는 상기 제4 상부 전극과 동일한 층이 되는 제1 확장 전극을 포함하고, 상기 제1 확장 전극의 팁 부는, 상기 기판측에서 볼 때 상기 제1 액션부의 상기 제3 하부 전극과 중첩하고,
    상기 제3 액션부는, 상기 제3 액츄에이터의 제2 말단에 접속된 제2 본체부, 및 상기 제2 본체부에 접속되어 상기 제1 액션부 쪽으로 확장하는 제2 확장부를 포함하고, 상기 제2 본체부는, 상기 제2 하부 전극과 동일한 층이 되는 제6 하부 전극, 상기 제2 하부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제6 하부 전극 상에 형성된 제6 하부 압전막, 상기 제2 중간 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제6 하부 압전막 상에 형성된 제5 중간 전극, 상기 제2 상부 압전막과 동일한 층이 되도록 상기 제5 중간 전극 상에 형성된 제5 상부 압전막, 및 상기 제2 상부 전극과 동일한 층이 되도록 상기 제5 상부 압전막 상에 형성된 제5 상부 전극을 포함하고, 상기 제2 확장부는 상기 제5 상부 전극과 동일한 층이 되는 제2 확장 전극을 포함하고, 상기 제2 확장 전극의 팁 부는, 상기 기판측에서 볼 때 상기 제1 액션부의 상기 제3 하부 전극과 중첩하는 압전 구동 MEMS 디바이스.
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