KR101051732B1 - 미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 rf mems 스위치 - Google Patents

미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 rf mems 스위치 Download PDF

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백승범
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한국전자통신연구원
포항공과대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 작동이 빠르고, 충격과 움직임에 강한 미세 액체 금속 액적을 이용한 RF MEMS 스위치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 액체 금속 액적을 이용한 RF MEMS 스위치는, 신호 전달선을 구비하는 제1 레이어 부재, 상기 제1 레이어 부재 상에 배치되어, 상기 신호 전달선에 대응하여 미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 유도하도록 챔버를 형성하고 상기 챔버에서 형상 변화되는 상기 미세 액체 금속 액적을 상기 신호 전달선에 접촉/비접촉시키도록 상기 챔버의 일측에 관통구를 형성하는 제2 레이어 부재, 상기 제2 레이어 부재 상에 배치되어, 상기 챔버의 개방 측을 통하여 상기 미세 액체 금속 액적에 형상 변화력을 제공하도록 상기 챔버의 개방 측에 구비되는 작동부재, 및 상기 작동부재의 위치를 설정하고, 상기 제1 레이어 부재 및 상기 제2 레이어 부재에 결합되는 제3 레이어 부재를 포함한다.
액체 금속, 액적, 형상 변화, 신호 전달선, 접촉, 비접촉

Description

미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치 {RF MEMS SWITCH USING MENISCUS CHANGE OF MICRO LIQUID METAL DROPLET}
본 발명은 RF 스위치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 RF 신호의 개폐나 접속 상태를 변경하는 미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치에 관한 것이다.
RF 스위치는 RF 신호의 개폐나 접속 상태를 변경하는데 사용된다. 예를 들면, 미세가공기술을 이용하여 제작된 RF MEMS(Radio Frequency Micro Electro Mechanical Systems) 스위치가 있다.
또한 미세가공기술을 이용한 RF MEMS 스위치는 기계적인 구동과 고체-고체(solid to solid) 접촉의 한계로 인하여, 오염(contamination) 및 마모(wear)를 발생시키며, 이로 인하여 미세 입자(particle)를 발생시킨다. 미세가공기술을 이용한 RF MEMS 스위치는 고체-고체 접촉을 형성하므로 실질적인 접촉 면적을 매우 작게 형성하고, 이로 인하여, 전달되는 신호의 파워를 제한하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 다양한 방안 중, 일례로써, 고체-고체 접촉이 아닌 고체-액체(solid to liquid) 접촉을 이용하는 방식의 RF MEMS 스위치가 개 발되고 있다. 예를 들면, 미세 액체 금속 액적을 이용한 RF MEMS 스위치가 있다.
미세 액체 금속 액적을 이용한 RF MEMS 스위치는 고체-액체 접촉으로 인한 오염 및 마모와 같은 문제점들을 해결할 수 있고, 넓은 실제 접촉 면적을 형성하여 큰 신호의 파워를 전달할 수 있다.
그러나 미세 액체 금속 액적을 이용한 RF MEMS 스위치는 미세 액체 금속 액적의 움직임을 이용하여 스위치를 개폐시키므로, 미세 액체 금속 액적의 움직임이 자유로운 구조를 이루고 있어야 하고, 이로 인하여 충격과 움직임에 약한 구조를 가지며, 또한 미세 액체 금속 액적 전체를 움직이므로 구동 속도가 느리다.
본 발명의 일 실시예는 작동이 빠르고, 충격과 움직임에 강한 미세 액체 금속 액적을 이용한 RF MEMS 스위치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세 액체 금속 액적을 이용한 RF MEMS 스위치는, 신호 전달선을 구비하는 제1 레이어 부재, 상기 제1 레이어 부재 상에 배치되어, 상기 신호 전달선에 대응하여 미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 유도하도록 챔버를 형성하고 상기 챔버에서 형상 변화되는 상기 미세 액체 금속 액적을 상기 신호 전달선에 접촉/비접촉시키도록 상기 챔버의 일측에 관통구를 형성하는 제2 레이어 부재, 상기 제2 레이어 부재 상에 배치되어, 상기 챔버의 개방 측을 통하여 상기 미세 액체 금속 액적에 형상 변화력을 제공하도록 상기 챔버의 개방 측에 구 비되는 작동부재, 및 상기 작동부재의 위치를 설정하고, 상기 제1 레이어 부재 및 상기 제2 레이어 부재에 결합되는 제3 레이어 부재를 포함한다.
상기 신호 전달선은, 상기 미세 액체 금속 액적과 접촉할 때, RF 신호를 전달하는 DC 접촉 타입, 상기 미세 액체 금속 액적과 비접촉할 때, RF 신호를 전달하는 커패시턴스 타입 중 하나로 형성될 수 있다.
상기 챔버는, 상기 제2 레이어 부재의 상부에서 상기 관통구를 연결하는 경사면으로 연결하여 상부에서 하부로 가면서 좁아지는 공간으로 설정될 수 있다.
상기 경사면은 표면 개질 처리될 수 있다.
상기 작동부재는, 상기 챔버에 내장되는 상기 미세 액체 금속 액적에 압력을 작용시키도록 상기 제2 레이어 부재와 상기 제3 레이어 부재 사이에 제공되는 유동막으로 형성될 수 있다.
상기 제3 레이어 부재는, 펌프에서 공급되는 공압을 상기 유동막에 작용시키도록 상기 챔버에 대응하여 장착되는 기밀 단자를 포함할 수 있다.
상기 챔버, 상기 미세 액체 금속 액적 및 상기 작동부재는, 동일한 중심선 상에서 상하 방향으로 배치될 수 있다.
상기 챔버는, 상기 제2 레이어 부재의 상부에 형성되는 제1 공간과, 상기 제1 공간에서 상기 관통구를 연결하여 상기 제1 공간보다 작게 상기 제2 레이어 부재의 하부에 형성되는 제2 공간을 포함할 수 있다.
상기 제1 공간은, 상기 제2 레이어 부재의 상면에 대하여 수직 방향으로 설정되는 내벽과, 상기 내벽에 직교하여 상기 제2 공간을 설정하는 바닥으로 설정될 수 있다.
상기 제2 공간은, 상기 바닥에서 넓게 설정되어 상기 관통구로 가면서 점점 좁아지게 설정될 수 있다.
상기 제1 공간 및 상기 제2 공간은 표면 개질 처리될 수 있다.
상기 작동부재는, 상기 챔버에 내장되는 상기 미세 액체 금속 액적에 정전기력을 작용/비작용시키도록 상기 챔버 상에 서로 마주하여 배치되어 고전압에 연결되는 고전압전극과 접지되는 접지전극을 포함할 수 있다.
상기 접지전극은, 원판의 중앙에 형성되는 제1 패턴부, 상기 제1 패턴부에서 반지름 방향으로 절개되는 제2 패턴부를 포함하며, 상기 고전압전극은, 상기 제1 패턴부에 배치되는 중심부, 상기 중심부에서 상기 제2 패턴부를 따라 인출되는 인출부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치는, 상기 작동부재와 상기 제2 레이어 부재 사이에 제공되어, 상기 챔버의 개방 측을 밀폐하는 절연층을 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예는, 미세 액체 금속 액적을 챔버에 수용하여 작동부재로 형상 변화력을 작용시켜서 신호 전달선에 비접촉/접촉시켜 신호를 전달 및 차단하므로 종래기술에 비하여, 미세 액체 금속 액적의 작동이 빠르고, 충격이나 움직임에 강한 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 작동부재의 다양한 구성으로 미세 액체 금속 액적의 형상을 변화시키는 구동을 다양하게 구현할 수 있으며, 고전압전극과 접지전극을 사용하지 않고, 유동막과 공압을 사용하는 경우, 전자기파(electromagnetic wave) 간섭에 따른 문제점들로부터 자유로울 수 있다. 이로 인하여, 더욱 다양한 분야에 적용 가능하다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치의 분해 사시도이다. 도1을 참조하면, 제1 실시예의 미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치(이하에서, 편의상, "RF MEMS 스위치"라 한다)(4)는 제1 레이어 부재(10), 제2 레이어 부재(120), 작동부재(140) 및 제3 레이어 부재(130)를 포함하여 형성된다.
RF MEMS 스위치(4)는 기본적으로 미세 액체 금속 액적(편의상, "액적"이라 한다)을 사용하므로 고체-액체 접촉으로 가질 수 있는 장점을 가진다. 그리고 RF MEMS 스위치(4)는 설정된 한 곳에서 미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용하여 스위치를 개폐시키므로 액적 자체를 이동시키는 종래 기술과 비교할 때, 장비에 설 치시, 상대적으로 안정된 구조를 형성하여 충격이나 움직임에 강하고, 작동이 빠를 수 있다.
다시 도1을 참조하면, RF MEMS 스위치(4)는 액적(D)을 이용하여, 제1 레이어 부재(10)에 형성된 신호 전달선(11)을 따라 전달되는 신호의 개폐와 접속을 제어하도록 형성된다. RF MEMS 스위치(4)는, 신호 전달선(11)이 액적(D)과 비접촉되어 설정된 임피던스를 유지할 때, RF 신호를 전달하도록 신호 전달선(11)을 연결하여 형성되는 캐패시턴스 타입(도1 참조)과, 신호 전달선이 액적(D)과 접촉하여 전기적으로 연결할 때, RF 신호를 전달하도록 신호 전달선을 분리하여 형성되는 DC 접촉 타입(미도시)을 포함한다.
제1 레이어 부재(10)는 RF MEMS 스위치(4)의 하부를 형성하며, 상방 표면에 신호 전달선(11)을 구비한다. 신호 전달선은 실제로 인가되는 RF 신호를 전달하는 부분(이하에서 “신호 전달선(11)”이라 함)과, 신호 전달선(11)의 양측에 구비되어 액적(D)으로 연결되어 신호 전달선(11)의 임피던스를 변화시켜 RF 신호 전달을 차단하는 접지선(11a)을 포함한다. 일례를 들면, 제1 레이어 부재(10)는 글라스 기판으로 형성되고, 신호 전달선(11) 및 접지선(11a)은 제1 레이어 부재(10) 상에 Cr/Ni를 패터닝하여 형성될 수 있다.
제2 레이어 부재(120)는 제1 레이어 부재(10) 상에 배치되어, 신호 전달선(11)과 접지선(11a)에 대응하여 챔버(121)를 형성하고, 챔버(121)의 신호 전달선(11)과 접지선(11a) 측에 관통구(22)를 형성한다. 챔버(121)는 액적(D)을 수용하고 액적(D)의 형상 변화를 크게 유도하도록 형성된다. 일례를 들면, 제2 레이어 부재(120)는 Si 기판으로 형성되고 챔버(121)는 기판미세가공(bulk micromachining)으로 형성될 수 있다.
예를 들면, 챔버(121)는 제2 레이어 부재(120)의 상부에서 관통구(22)를 연결하는 경사면으로 연결하여, 상부에서 하부로 가면서 점진적으로 좁아지는 공간으로 설정된다. 따라서 액적(D)은 챔버(121)에 수용되어 있다가 아래로 형상 변형되어, 신호 전달선(11)과 접지선(11a)에 용이하게 접촉 또는 비접촉 될 수 있다.
또한, 챔버(121)는 액적(D)이 신호 전달선(11)과 접지선(11a)에 접촉되었다가 떨어질 때, 원활화를 위하여 표면, 즉 경사면을 개질 처리할 수 있다. 표면이 개질 처리된 챔버(121)는 액적(D)을 원활히 움직이고 형상 변화할 수 있게 하게 하여, 액적(D)이 신호 전달선(11)과 접지선(11a)에 용이하게 접촉 및 분리되도록 유도한다.
도2는 도1의 RF MEMS 스위치에서, 미세 액체 금속 액적에 공압이 작용하지 않거나 음압이 작용하여 미세 액체 금속 액적이 형상 변화되지 않은 상태의 단면도이고, 도3은 도1의 RF MEMS 스위치에서, 미세 액체 금속 액적에 양압이 작용하여 미세 액체 금속 액적이 형상 변화된 상태의 단면도이다.
작동부재(140)는 공압이 작용하는 유동막으로 형성되며, 제2 레이어 부재(120) 상에 배치되고 챔버(121)의 개방 측에 구비되어, 챔버(121)의 개방 측을 통하여 액적(D)에 형상 변화력을 제공하도록 형성된다.
작동부재(140), 즉 유동막은 챔버(121)에 내장되는 액적(D)에 압력을 작용시키도록 제2 레이어 부재(120)와 제3 레이어 부재(130) 사이에 제공된다. 그리고 제3 레이어 부재(130)는 펌프(P)에서 공급되는 공압을 작동부재(140)에 작용시키도록 챔버(121)에 대응하여 장착되는 기밀 단자(31)를 포함한다. 기밀 단자(31)는 펌프(P)로부터 작동부재(140)로 공압이 공급될 때, 작동부재(140)와 제3 레이어 부재(130) 주위에서 기밀 구조를 형성한다. 이때, 챔버(121)는 작동부재(140)가 변형되는 공간을 또한 제공하기도 한다.
도2를 참조하면, 펌프(P)에서 공압이 작용하지 않거나, 음압이 작용하는 상태이다. 따라서 액적(D)은 음압 및 작동부재(140)에 의한 힘을 받지 않게 되어, 제1 레이어 부재(10)에 형성되는 신호 전달선(11)과 접지선(11a)에 접촉되지 않은 분리 상태를 유지한다. 따라서 신호 전달선(11)은 설정된 임피던스를 유지하므로, 신호 전달선(11)의 일측에 인가되는 RF 신호는 신호 전달선(11)을 통하여 반대측으로 전달되는 상태, 즉 온 상태를 유지한다.
도3을 참조하면, 펌프(P)에서 양압이 작용하는 상태이다. 따라서 액적(D)은 양압 및 작동부재(140)에 의한 힘을 받게 되어 제1 레이어 부재(10)에 형성되는 신호 전달선(11)과 접지선(11a)에 접촉된 상태를 유지한다. 따라서 신호 전달선(11)은 액적(D)을 통하여 접지선(11a)에 연결되어 신호 전달선(11)의 임피던스가 변화되어, 신호 전달선(11)의 일측에 인가되는 RF 신호는 신호 전달선(11)의 반대측으로 전달되지 않는 상태, 즉 오프 상태를 유지한다.
제1 실시예는, 작동부재(140), 즉 유동막의 최초 상태와 유동막에 작용하는 공압(+, -압력)에 따라 신호 전달의 개폐를 조절할 수 있다.
제1 실시예는 공압으로 액적(D)을 구동하는데 비하여, 이하에서 설명되는 제2 실시예는 정전기력으로 액적(D)을 구동하도록 구성된다.
도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치의 분해 사시도이다. 도4를 참조하면, 제2 실시예의 RF MEMS 스위치(2)는 제1 레이어 부재(10), 제2 레이어 부재(20), 작동부재(40) 및 제3 레이어 부재(30)를 포함하여 형성된다. 제2 실시예에서는 제1 실시예와 유사 내지 동일한 부분에 대한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대하여 설명한다.
제2 레이어 부재(20)에서, 챔버(21)는 2단 구조, 예를 들면 제2 레이어 부재(20)의 상부에 형성되는 제1 공간(211)과, 제2 레이어 부재(20)의 하부에 형성되는 제2 공간(212)를 포함한다. 제2 공간(212)은 제1 공간(211)에서 관통구(22)를 연결하여 제1 공간(211)보다 작게 형성된다. 따라서 액적(D)은 제1 공간(211)에 수용되어 있다가 제2 공간(212)으로 형상 변형되며, 이때, 큰 제1 공간(211)에서 형상 변화가 작아도 작은 제2 공간(212)에서 형상 변화가 크게 일어나, 신호 전달선(11)과 접지선(11a)에 용이하게 접촉 또는 비접촉 될 수 있다.
더 구체적으로 설명하면, 제1 공간(211)은 제2 레이어 부재(20)의 상면에 대하여 수직 방향으로 설정되는 내벽(213)과, 이 내벽(213)에 직교하는 바닥(214)에 설정된다. 제2 공간(212)은 바닥(214)에서 넓게 설정되어 관통구(22)로 가면서 점점 좁아지게 설정된다.
또한, 제1, 제2 공간(211, 212)은 액적(D)이 신호 전달선(11)과 접지선(11a)에 접촉되었다가 떨어질 때, 원활화를 위하여 표면, 즉 내벽(213)과 바닥(214) 및 관통구(22) 표면을 개질 처리할 수 있다. 표면이 개질 처리된 제1 공간(211)은 내벽(213)과 바닥(214) 상에서 액적(D)을 원활히 움직이고 형상 변화할 수 있게 하고, 표면이 개질 처리된 제2 공간(212)은 액적(D)의 형상 변화시 액적(D)의 상하 이동을 원활하게 한다. 따라서, 액적(D)은 신호 전달선(11)과 접지선(11a)에 용이하게 접촉 및 분리될 수 있다.
작동부재(40)는 제2 레이어 부재(20) 상에 배치되고 챔버(21)의 개방 측에 구비되어, 챔버(21)의 개방 측을 통하여 액적(D)에 형상 변화력을 제공하도록 형성된다.
예를 들면, 작동부재(40)는 챔버(21)에 내장되는 액적(D)에 정전기력을 작용/비작용시키는 고전압전극(41)과 접지전극(42)으로 형성될 수 있다. 일례를 들면, 작동부재(40), 즉 고전압전극(41)과 접지전극(42)은 제3 레이어 부재(30)에 Cr/Ni를 증착 및 패터닝 하여 형성될 수 있다.
고전압전극(41)과 접지전극(42)은 챔버(21) 상에 서로 마주하여 배치되어 인가되는 고전압에 의하여 액적(D)의 형상을 변화시켜, 액적(D)을 신호 전달선(11)에 접촉 또는 비접촉시킬 수 있다.
도5는 도4의 RF MEMS 스위치에서, 전극에 전압이 인가되지 않는 상태의 평면도이고, 도6은 도5에서 미세 액체 금속 액적이 형상 변화되어 신호 차단 상태의 단면도이며, 도7은 도4의 RF MEMS 스위치에서, 전극에 전압이 인가된 상태의 평면도이고, 도8은 도7에서 미세 액체 금속 액적이 형상 변화되지 않아 신호 전달 상태의 단면도이다.
도5 내지 도8을 참조하면, 접지전극(42)은 원판의 중앙에 형성되는 제1 패턴부(421)와, 제1 패턴부(421)에서 반지름 방향으로 절개되는 제2 패턴부(422)를 포함하여 형성된다. 고전압전극(41)은 제1 패턴부(421)에 배치되는 중심부(411)와, 중심부(411)에서 제2 패턴부(422)를 따라 인출되는 인출부(412)를 포함한다. 이때, 고전압전극(41)과 접지전극(42)은 간격(C)을 형성하고 서로 이격된다. 즉 접지전극(42)의 제1 패턴부(421)와 제2 패턴부(422)가 고전압전극(41)의 중심부(411)와 인출부(412) 각각과 서로 이격된다.
이와 같이 작동부재(40)가 고전압전극(41)과 접지전극(42)으로 형성되는 경우, 작동부재(40)와 제2 레이어 부재(20) 사이에 절연층(50)이 제공된다. 절연층(50)은 챔버(21)의 개방 측을 밀폐하면서, 고전압전극(41)과 접지전극(42)이 액적(D)에 직접 접촉하는 것을 방지한다.
제3 레이어 부재(30)는 제2 레이어 부재(20) 상에서 작동부재(40)의 위치를 설정하여, RF MEMS 스위치(2)의 상부를 형성한다. 일례를 들면, 제3 레이어 부재(30)는 글라스로 형성될 수 있다. 즉 제3 레이어 부재(30)는 제2 레이어 부 재(20)와 마주하는 표면에 작동부재(40)를 구비하여, 제1, 제2 레이어 부재(10, 20)와 결합되어, RF MEMS 스위치(2)를 형성한다.
이하에서, RF MEMS 스위치(2)의 작동에 대하여 설명하며, 캐패시터 타입에서, 신호 전달선(11)과 접지선(11a)을 예로 들어 설명한다. 도5 및 도6을 참조하면, 고전압전극(41)에 고전압이 인가되지 않은 상태이다. 즉 고전압전극(41)과 접지전극(42) 사이에 전압차가 없으므로 정전기장이 형성되지 않는다. 따라서 액적(D)은 정전기력에 의한 힘을 받지 않게 되어, 액적(D)은 제1 레이어 부재(10)에 형성되는 신호 전달선(11)과 접지선(11a)에 접촉된 상태를 유지한다. 따라서 신호 전달선(11)은 액적(D)을 통하여 접지선(11a)에 연결되어 신호 전달선(11)의 임피던스가 변화되어, 신호 전달선(11)의 일측에 인가되는 RF 신호는 신호 전달선(11)의 반대측으로 전달되지 않은 상태, 즉 오프 상태를 유지한다.
도7 및 도8을 참조하면, 고전압전극(41)에 고전압이 인가된 상태이다. 즉 고전압전극(41)과 접지전극(42) 사이에 전압차에 의하여 정전기장이 형성된다. 따라서 액적(D)은 정전기력에 의한 힘을 받아 형상 변화되어 제1 레이어 부재(10)에 형성되는 신호 전달선(11)과 접지선(11a)에 접촉되지 않은 상태를 유지한다. 따라서 신호 전달선(11)은 설정된 임피던스를 유지하므로 신호 전달선(11)의 일측에 인가되는 RF 신호는 신호 전달선(11)을 통하여 반대측으로 전달되는 상태, 즉 온 상태를 유지한다. 고전압전극(41)과 접지전극(42) 사이에 인가되는 전압차를 조절함으로써, 신호 전달선(11)과 액적(D)이 떨어지는 간격을 조절할 수 있다.
제2 실시예에서와 같이, 신호 전달선(11), 챔버(21), 액적(D) 및 작동부재(40)는 동일한 중심선 상에서 상하 방향으로 배치되어, 액적(D)의 형상을 변화시켜, 액적과 신호 전달선(11)을 접촉 또는 비접촉시키므로 액적의 작동이 빠르고 또한 액적을 구동하는 전압을 낮출 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치의 분해 사시도이다.
도2는 도1의 RF MEMS 스위치에서, 미세 액체 금속 액적에 공압이 작용하지 않거나 음압이 작용하여 미세 액체 금속 액적이 형상 변화되지 않은 상태의 단면도이다.
도3은 도1의 RF MEMS 스위치에서, 미세 액체 금속 액적에 양압이 작용하여 미세 액체 금속 액적이 형상 변화된 상태의 단면도이다.
도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치의 분해 사시도이다.
도5는 도4의 RF MEMS 스위치에서, 전극에 전압이 인가되지 않는 상태의 평면도이다.
도6은 도5에서 미세 액체 금속 액적이 형상 변화되어 신호 차단 상태의 단면도이다.
도7은 도4의 RF MEMS 스위치에서, 전극에 전압이 인가된 상태의 평면도이다.
도8은 도7에서 미세 액체 금속 액적이 형상 변화되지 않아 신호 전달 상태의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2, 4 : RF MEMS 스위치 40(140) : 작동부재
10, 20(120), 30(130) : 제1, 제2, 제3 레이어 부재
50 : 절연층 11 : 신호 전달선
21(121) : 챔버 22 : 관통구
211, 212 : 제1, 제2 공간 213 : 내벽
214 : 바닥 31 : 기밀 단자
41 : 고전압전극 411 : 중심부
412 : 인출부 42 : 접지전극
421 : 제1 패턴부 422 : 제2 패턴부
C : 간격 D : 액적
P : 펌프

Claims (14)

  1. 신호 전달선을 구비하는 제1 레이어 부재;
    상기 제1 레이어 부재 상에 배치되어, 상기 신호 전달선에 대응하여 미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 유도하도록 챔버를 형성하고 상기 챔버에서 형상 변화되는 상기 미세 액체 금속 액적을 상기 신호 전달선에 접촉/비접촉시키도록 상기 챔버의 일측에 관통구를 형성하는 제2 레이어 부재;
    상기 제2 레이어 부재 상에 배치되어, 상기 챔버의 개방 측을 통하여 상기 미세 액체 금속 액적에 형상 변화력을 제공하도록 상기 챔버의 개방 측에 구비되는 작동부재; 및
    상기 작동부재의 위치를 설정하고, 상기 제1 레이어 부재 및 상기 제2 레이어 부재에 결합되는 제3 레이어 부재
    를 포함하는 미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 신호 전달선은,
    상기 미세 액체 금속 액적과 접촉할 때, RF 신호를 전달하는 DC 접촉 타입,
    상기 미세 액체 금속 액적과 비접촉할 때, RF 신호를 전달하는 커패시턴스 타입 중 하나로 형성되는
    미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 챔버는,
    상기 제2 레이어 부재의 상부에서 상기 관통구를 연결하는 경사면으로 연결하여 상부에서 하부로 가면서 좁아지는 공간으로 설정되는
    미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 경사면은 표면 개질 처리되는
    미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 작동부재는,
    상기 챔버에 내장되는 상기 미세 액체 금속 액적에 압력을 작용시키도록 상기 제2 레이어 부재와 상기 제3 레이어 부재 사이에 제공되는 유동막으로 형성되는
    미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치.
  6. 제5 항에 있어서
    상기 제3 레이어 부재는,
    펌프에서 공급되는 공압을 상기 유동막에 작용시키도록 상기 챔버에 대응하 여 장착되는 기밀 단자
    를 포함하는 미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치.
  7. 제1 항에 있어서
    상기 챔버, 상기 미세 액체 금속 액적 및 상기 작동부재는,
    동일한 중심선 상에서 상하 방향으로 배치되는
    미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 챔버는,
    상기 제2 레이어 부재의 상부에 형성되는 제1 공간과,
    상기 제1 공간에서 상기 관통구를 연결하여 상기 제1 공간보다 작게 상기 제2 레이어 부재의 하부에 형성되는 제2 공간
    을 포함하는 미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 공간은,
    상기 제2 레이어 부재의 상면에 대하여 수직 방향으로 설정되는 내벽과,
    상기 내벽에 직교하여 상기 제2 공간을 설정하는 바닥으로 설정되는
    미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 공간은,
    상기 바닥에서 넓게 설정되어 상기 관통구로 가면서 점점 좁아지게 설정되는
    미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 공간 및 상기 제2 공간은 표면 개질 처리되는
    미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 작동부재는,
    상기 챔버에 내장되는 상기 미세 액체 금속 액적에 정전기력을 작용/비작용시키도록 상기 챔버 상에 서로 마주하여 배치되어 고전압에 연결되는 고전압전극과 접지되는 접지전극
    을 포함하는 미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 접지전극은, 원판의 중앙에 형성되는 제1 패턴부, 상기 제1 패턴부에서 반지름 방향으로 절개되는 제2 패턴부를 포함하며,
    상기 고전압전극은, 상기 제1 패턴부에 배치되는 중심부, 상기 중심부에서 상기 제2 패턴부를 따라 인출되는 인출부를 포함하는
    미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 작동부재와 상기 제2 레이어 부재 사이에 제공되어, 상기 챔버의 개방 측을 밀폐하는 절연층
    을 더 포함하는 미세 액체 금속 액적의 형상 변화를 이용한 RF MEMS 스위치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101740017B1 (ko) * 2015-04-03 2017-05-25 한국기계연구원 Rf mems 스위치

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9378907B2 (en) 2012-09-10 2016-06-28 Broadcom Corporation Liquid MEMS component responsive to pressure
US20190235671A1 (en) * 2016-10-11 2019-08-01 Teveri Llc Fluidic wire touch sensors

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040200708A1 (en) * 2003-04-14 2004-10-14 Wong Marvin Glenn Method and structure for a slug assisted pusher-mode piezoelectrically actuated liquid metal optical switch
KR20050111794A (ko) * 2003-04-14 2005-11-28 애질런트 테크놀로지스, 인크. 액체 전극을 구비한 기판 및 스위치
KR20060129351A (ko) * 2003-12-31 2006-12-15 허니웰 인터내셔널 인코포레이티드 자기-치유 액체 접촉 스위치
KR100910049B1 (ko) * 2007-09-07 2009-07-30 포항공과대학교 산학협력단 미세 액체금속 액적을 이용한 관성 스위치 및 그 제작방법

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT253041B (de) * 1964-12-16 1967-03-28 Gec Sunvic Regler Gmbh Quecksilberschalter
JPS4883352A (ko) 1972-02-12 1973-11-07
JPS60140615A (en) 1983-12-27 1985-07-25 Nippon Electric Co Keyboard
JPH0345394Y2 (ko) * 1986-02-28 1991-09-25
KR0174871B1 (ko) 1995-12-13 1999-02-01 양승택 랫칭형 열구동 마이크로 릴레이 소자
US6323447B1 (en) 1998-12-30 2001-11-27 Agilent Technologies, Inc. Electrical contact breaker switch, integrated electrical contact breaker switch, and electrical contact switching method
JP4183817B2 (ja) 1998-12-30 2008-11-19 アジレント・テクノロジーズ・インクAgilent Technologies, Inc. 電気接点開閉装置
JP2001185017A (ja) 1999-12-22 2001-07-06 Agilent Technol Inc スイッチ装置
JP2003115658A (ja) 2001-10-05 2003-04-18 Advantest Corp 配線基板の製造方法、充填物挿入方法、配線基板、及び素子パッケージ
KR100416262B1 (ko) 2001-11-12 2004-01-31 삼성전자주식회사 커패시턴스에 의해 알에프신호를 스위칭하는 멤스스위칭소자
US6515404B1 (en) 2002-02-14 2003-02-04 Agilent Technologies, Inc. Bending piezoelectrically actuated liquid metal switch
US6756551B2 (en) * 2002-05-09 2004-06-29 Agilent Technologies, Inc. Piezoelectrically actuated liquid metal switch
US6870111B2 (en) * 2003-04-14 2005-03-22 Agilent Technologies, Inc. Bending mode liquid metal switch
US6879088B2 (en) 2003-04-14 2005-04-12 Agilent Technologies, Inc. Insertion-type liquid metal latching relay array
KR100661349B1 (ko) 2004-12-17 2006-12-27 삼성전자주식회사 Mems 스위치 및 그 제조 방법
US7271688B1 (en) * 2005-09-30 2007-09-18 Agilent Technologies, Inc. Three-stage liquid metal switch
KR101292928B1 (ko) 2007-06-12 2013-08-02 엘지전자 주식회사 알에프 멤즈 스위치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040200708A1 (en) * 2003-04-14 2004-10-14 Wong Marvin Glenn Method and structure for a slug assisted pusher-mode piezoelectrically actuated liquid metal optical switch
KR20050111794A (ko) * 2003-04-14 2005-11-28 애질런트 테크놀로지스, 인크. 액체 전극을 구비한 기판 및 스위치
KR20060129351A (ko) * 2003-12-31 2006-12-15 허니웰 인터내셔널 인코포레이티드 자기-치유 액체 접촉 스위치
KR100910049B1 (ko) * 2007-09-07 2009-07-30 포항공과대학교 산학협력단 미세 액체금속 액적을 이용한 관성 스위치 및 그 제작방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101740017B1 (ko) * 2015-04-03 2017-05-25 한국기계연구원 Rf mems 스위치

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Publication number Publication date
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