KR101368016B1 - 멤즈 스위치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 멤즈 스위치에 관한 것으로, 제 1 기판의 캔틸레버에 제 1 신호선이 형성되어 있고, 제 2 기판에 제 2 신호선이 형성되어 있는 구조로 구현하여 캔틸레버가 휘어지게 하여 제 1 신호선을 제 2 신호선에 접촉시킴으로써, 종래의 멤즈 스위치와 대비하여 접촉 저항을 반(半)으로 줄일 수 있는 장점이 있게 된다.
또한, 본 발명은 압전 캐패시터에 전압을 인가하여 제 1 신호선을 제 2 신호선에 접근시키고, 정전력에 의해 제 1 신호선을 제 2 신호선에 강제적으로 밀착시켜 접촉력을 향상시켜 삽입 손실을 개선시킬 수 있게 된다.
멤즈, 스위치, 신호선, 접촉, 캔틸레버, 정전, 압전캐패시터
Description
본 발명은 캔틸레버의 휘어짐에 의해 제 1 신호선을 제 2 신호선에 직접 접촉시켜 제 1과 2 신호선의 접촉력을 향상시켜 삽입 손실을 개선할 수 있는 멤즈 스위치에 관한 것이다.
최근 정보 통신 기술의 발달과 더불어 소자의 소형화, 경량화 및 고성능화를 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
특히, RF 스위치는 정보 통신 기기의 신호 제어 및 가변 소자 구현을 위한 부품으로서 응용 범위가 다양하고 소자의 소형화 및 성능에 매우 중요한 영향을 미치는 핵심 부품이다.
현재, 위성 통신 안테나, 신호 제어 시스템 및 이동 통신 단말기 등에서 요구하는 사양을 충족시키기 위한 RF 스위치의 개발에 많은 노력이 집중되고 있다.
특히, 차세대 이동 통신 단말기는 PCS, CDMA, GSM, WCDMA 폰 등을 통합한 다중 대역의 통합 폰으로 발전해 나갈 것이며, 동시에 인터넷(Internet), TV, GPS 등 다기능 폰의 수요가 크게 확대될 것이다.
따라서, 안테나, 파워앰프, 필터 등의 RF 부품의 임피던스(Impedance)를 폭넓은 주파수 대역에서 정합시키기 위해서, RF 스위치가 필요한데, 설명한 바와 같이 이동 통신 단말기의 다기능화 및 멀티 밴드(Multi-band) 화가 진행되면서 더욱 그 중요성이 커질 것으로 예상된다.
향후 6대역 또는 그 이상 대역으로 증가할 경우, 기존의 RF 부품을 그대로 사용하면, 비용과 크기가 크게 증가할 수 있지만, RF 멤즈 스위치를 적용함으로써, 비용 및 크기의 증가를 제한할 수 있다.
따라서, 이러한 기술 구현을 위해 많은 연구가 이루어지고 있으며, 특히 고주파 대역 및 다중 대역 적용을 위한 가변 핵심 부품으로서 RF 스위치의 소형화 및 성능 개선이 시급한 상황이다.
기존의 RF 스위치로서 FET 나 PIN 다이오드를 이용한 전기적 스위치를 주로 사용하고 있다.
이러한, 전기적 스위치는 주파수 대역이 높아지면서 삽입 손실이 커지고 동시에 신호 격리도 특성에 있어서도 한계점을 가지고 있다.
또한, 스위치 구동을 위한 전력 손실이 커지고, 소자의 비선형성 및 신호 왜곡 현상으로 인하여 전체 시스템의 성능 구현을 어렵게 하는 요인이 되고 있다.
기존의 전기적 스위치의 문제점을 해결하기 위한 유력한 대안으로서 RF 멤즈(REMS) 스위치에 대한 연구가 많은 주목을 받고 있다.
RF 멤즈 스위치는 전기적 스위치 요소를 기계적인 스위치로 대체하여 고주파 수 대역에서의 삽입 손실 특성이 개선되고 신호 격리도 또한 우수한 특성을 가지고 있다.
또한, 스위치의 구동 방식에 따라 전력 손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 선형성이 좋아지며, 신호의 왜곡 및 간섭을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다.
기존의 RF 멤즈 스위치의 구동에 있어서 정전력(Electrostatic), 전자기력(Electromagnetic) 및 열구동(Thermal) 방식 등의 구동 방식을 사용하고 있다. 전자기력과 열구동을 이용하는 스위치의 경우 스위치의 구동 속도가 느리고 구동시 필요한 전류에 의해 소비 전력이 크다는 단점을 가지고 있다.
스위치의 구동 방식으로서 정전력을 이용하는 경우, 스위치의 구동 시간이 빠르고 전력 소모가 작으며 소자의 제조 방법이 용이하다는 장점으로 인해 가장 많은 연구가 이루어지고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 RF 멤즈 스위치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 도면으로서, 이 RF 멤즈 스위치는 정전력을 이용하여 구동하는 것으로, 스위치의 기계적 구동부와 하부 전극 사이에 정전압을 인가하게 되면 정전력이 발생하게 되고, 이 힘에 의해 스위치가 기계적인 구동을 하게 되는 원리를 이용한다.
즉, 두 신호 전송선(11,12)을 개방 및 연결시켜 스위치의 기능을 수행하게 된다.
일반적으로, 정전력을 이용한 경우 소자의 크기를 줄일 수 있고, 전력 손실이 없다는 장점이 있으나, 스위치의 성능을 위한 구동 전압이 커지게 되고, 저전압 설계 및 신뢰성 확보를 위한 구조 구현이 어려운 단점을 가지고 있다.
정전력으로 구동되는 RF 멤즈 스위치의 경우, 스위치의 구동을 위해서 구동부와 바닥 전극이 필요하고, 스위치 구조의 패키징을 위해 공동 구조가 있는 상부 기판이 필요하다.
종래의 연구에 있어서 이러한 스위치 구조의 패키징을 위해서 실리콘이나 유리 기판을 상부 기판으로 사용하며, 상부 기판과 하부 기판의 접합은 폴리머 접착 본딩(Polymer adhesive bonding), 유테틱 본딩(Eutectic bonding), 아노딕 본딩(Anodic bonding) 방법 등을 사용한다.
이와 같은 방식의 패키징 기술은 하부 기판에 완성된 RF 멤즈 스위치의 특성을 변화시키지 않으면서 동시에 패키징의 성능을 유지하기 위한 추가의 패키징 가공 기술을 요구한다.
즉, 상부 기판의 공동 구조와 함께 하부 기판 스위치 소자의 전기적 연결선을 위한 연결선 공정 등을 고려하여 접합하여야 하며, 이와 동시에 패키징의 기계적 강도와 허미틱(Hermitic) 패키징을 보장하기 위한 웨이퍼 단위의 패키징 기술 구현이 매우 힘든 단점이 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 다른 RF 멤즈 스위치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 도면으로서, 이런 압전 방식을 이용한 RF 멤즈 스위치는 스위치의 구동 전압이 5V 이하이면서 동시에 삽입 손실, 격리도, 스위칭 속도,소모 전력 및 수율 등이 우수하다.
또한, 스위치의 제작과 동시 공정으로 전체 스위치 소자가 유테틱 기판 접합에 의해 패키징함으로써, 스위치의 RF 특성 및 패키징의 기계적 특성이 우수한 웨이퍼 단위의 패키징이 가능하게 하여 단가가 낮은 RF 멤즈 스위치 소자의 제조 방법을 가능하게 한다.
그러나, 압전 방식의 RF 멤즈 스위치의 경우 그 제조 방법이 복잡하여 높은 수율을 보장하기 힘든 단점이 있다.
이 구조의 경우 압전박막을 구동하는 전극들(21,22)과 신호 전송선들(31,32)을 상부 기판을 관통하는 관통홀(Through hole)을 통해 연결하고 있다.
그리고, 압전체(50)의 구동으로 스위치 접촉부(40)를 신호 전송선들(31,32)에 접촉 및 이탈시켜 스위칭 작용을 한다.
전술된 종래의 압전 방식 구조 스위치는 정전력 스위치에 비해 큰 단점이 접촉력(Contact force)이 저하되는 것이다.
즉, 저전압 압전형 구동으로 인한 휘어짐에 의해 접촉되므로, 접촉력은 최대 수십 uN정도 수준으로 정전력 스위치의 수백 uN정도보다 낮은 수준이다.
이러한, 낮은 접촉력은 삽입 손실과 직접 관련된 접촉 저항값이 커지게 되어, 멤즈 스위치의 특성이 저하되는 문제점을 야기시킨다.
본 발명은 스위치 접촉부가 신호선에 접촉될 때, 접촉 저항이 커서 접촉력이 저하되는 문제를 해결하는 것이다.
본 발명의 바람직한 양태(樣態)는,
연결부에 연결되어 있는 제 1 내지 3 캔틸레버가 형성된 제 1 기판과;
상기 제 2 캔틸레버 상부에 형성된 제 1 신호선과;
상기 제 1과 3 캔틸레버 상부 각각에 형성된 압전 캐패시터와;
상기 제 1 신호선 상부에 이격된 영역에 위치되어 있는 제 2 신호선과;
상기 제 2 신호선이 형성되어 있는 제 2 기판으로 구성된 멤즈 스위치가 제공된다.
본 발명은 제 1 기판의 캔틸레버에 제 1 신호선이 형성되어 있고, 제 2 기판에 제 2 신호선이 형성되어 있는 구조로 구현하여 캔틸레버가 휘어지게 하여 제 1 신호선을 제 2 신호선에 접촉시킴으로써, 종래의 멤즈 스위치와 대비하여 접촉 저항을 반(半)으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 압전 캐패시터에 전압을 인가하여 제 1 신호선을 제 2 신호선에 접근시키고, 정전력에 의해 접촉되는 전극을 구비하여 제 1 신호선을 제 2 신호선에 강제적으로 밀착시켜 접촉력을 향상시켜 삽입 손실을 개선시킬 수 있는 효 과가 있다.
게다가, 본 발명은 제 1 신호선과 제 2 신호선의 사이 간격을 정전력에 접촉되는 영역의 간격보다 좁게 구성하여 제 1과 2 신호선을 강제적으로 접촉시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 멤즈 스위치를 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 제 1 내지 3 캔틸레버(110,120,130)가 제 1 기판(100)에 형성되어 있고, 상기 제 2 캔틸레버(120) 상부에는 제 1 신호선이 형성되어 있고, 상기 제 1과 3 캔틸레버(110,130) 상부 각각에는 압전 캐패시터가 형성되어 있다.
그리고, 상기 제 1 내지 3 캔틸레버(110,120,130)는 연결부에 의해 연결되어 있다.
또, 상기 제 1 신호선 상부에 이격된 영역에는 제 2 신호선이 형성되어 있다.
여기서, 상기 제 2 신호선은 제 2 기판에 형성되어 있다.
그리고, 상기 제 1 신호선 또는 제 2 신호선에는 유전체막이 형성되어 있는 것이 바람직하고, 상기 제 1과 2 신호선이 접촉될 때, 상기 제 1과 2 신호선 사이에는 유전체막이 위치된다.
또한, 상기 제 1 기판(100)과 제 2 기판은 솔더 범프로 접착되어 있거나, 또는 열압착되어 접착되어 있는 것이 바람직하다.
더불어, 상기 제 1 내지 3 캔틸레버(110,120,130)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물과 이들의 복합체로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 압전 캐패시터는 하부전극, 압전체와 상부전극으로 구성되어 있으며, 상부 및 하부 전극의 증착 조건을 전체적인 잔류 응력 조건에 맞추어 조절하여 전체 응력 상태를 최소로 함으로써, 초기 휨 현상을 제거할 수 있다.
그리고, 상기 제 1 캔틸레버의 선단에는 상기 제 2 신호선에 접촉력을 향상시키기 위해 상기 제 1 신호선과 연결되어 있는 금속 접촉판이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 금속 접촉판은 저항을 낮추고, 지지층간의 결합을 우수하게 하며, 고온에서 상호 확산 등을 방지하기 위하여 Ti/Pt/Au 또는 Cr/Pt/Au로 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, Au는 낮은 비저항 및 높은 산화 저항을 갖고 있으므로 많이 사용되는 금속 박막이다.
그러나, 금속 접촉판과 제 2 신호선의 접촉시, 접합 현상 또는 금속 접촉판의 표면이 손상되는 현상을 방지하기 위하여 Au 위에 기계적 강도가 높고 융점이 높은 Pt, Ir, Ru, Rh 등으로 얇게 증착하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다,
이때, 상기 제 1 신호선과 연결되는 금속 접촉판과 상기 금속 접촉판에 접촉 되는 제 2 신호선에도, Ti/Pt/Au 또는 Cr/Pt/Au로 형성하는 것이 더 바람직하다.
그러므로, 제 1과 2 신호선들의 접촉되는 영역에 Ti 또는 Cr 등의 접착층, Pt 등의 확산 방지층과 Au로 이루어진 접촉 박막층 순으로 박막을 형성하며, 제 1과 2 신호선들의 접촉시, 접합 현상 또는 접촉 표면 손상을 방지하기 위하여 기계적 강도가 높고 융점이 높은 Pt 또는 Ir로 얇게 증착할 수 있다.
따라서, 본 발명의 멤즈 스위치는 제 1 기판의 캔틸레버에 제 1 신호선이 형성되어 있고, 제 2 기판에 제 2 신호선이 형성되어 있는 구조로 구현하여 캔틸레버가 휘어지게 하여 제 1 신호선을 제 2 신호선에 접촉시킴으로써, 종래의 멤즈 스위치와 대비하여 접촉 저항을 반(半)으로 줄일 수 있는 장점이 있는 것이다.
도 4a와 4b는 본 발명에 따른 멤즈 스위치와 종래의 멤즈 스위치의 신호선들이 연결되는 것을 설명하기 위한 개략적인 모식도로서, 종래의 멤즈 스위치는 도 4a에 도시된 바와 같이, 신호선은 이격되어 있는 한 쌍의 신호선들(310,320)로 이루어져 있고, 상기 한 쌍의 신호선들(310,320)에 접촉 전극(330)이 접촉되어 온(On)이 되는 것이다.
즉, 상기 한 쌍의 선호선들(310,320)에 접촉 전극(330)이 접촉되면, '310' 신호선에서 '320' 신호선으로 RF 신호가 흐르게 되어, 스위치 온 상태가 된다.
이때, 상기 접촉 전극(330)은 상기 한 쌍의 선호선들(310,320) 각각에 접촉되어야 스위치 온된다.
그러므로, 종래의 멤즈 스위치는 2개의 영역(351,352)이 접촉되어야 하므로, 접촉 저항이 두 배가 되는 문제점이 있는 것이다.
그러나, 본 발명의 멤즈 스위치는 도 4b와 같이, 제 1 기판의 제 2 캔틸레버에 제 1 신호선(125)이 형성되어 있고, 제 2 기판에 제 2 신호선(220)이 형성되어 있는 것이므로, 상기 제 2 캔틸레버가 휘어짐에 따라 상기 제 1 신호선(125)이 상기 제 2 신호선(220)에 접촉되어 스위치 온되는 구조이다.
따라서, 본 발명의 멤즈 스위치는 하나의 영역(191)만 접촉되면 스위치 온되는 것이므로, 종래의 멤즈 스위치와 대비하여 접촉 저항을 반(半)으로 줄일 수 있는 장점이 있게 된다.
한편, 멤즈 스위치의 삽입 손실은 라인 저항, 접촉 저항과 고 주파수에서 인덕턴스를 포함하여 RF 매칭에 의해 의존되며, 저 삽입 손실을 위해서는 접촉 저항이 가능하면 작을수록 좋다.
접촉력에 따른 접촉 저항의 변화에 대한 관계식은 하기의 수학식 1로 표기된다.
＜수학식 1＞
여기서, Rc는 접촉 저항이고, ρ는 비저항이고, H는 경도이고, F는 접촉력이므로, 접촉력이 증가함에 따라 접촉 저항이 감소함을 알 수 있다.
그리고, 접촉력을 높이는 것은 멤즈 스위치의 삽입 손실을 개선할 수 있는 것이다.
결국, 본 발명의 멤즈 스위치는 접촉력을 높일 수 있으므로, 삽입 손실을 개선할 수 있는 것이다.
도 5a와 5b는 본 발명에 따른 멤즈 스위치의 제 1 기판 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 본 발명의 멤즈 스위치는 도 5a를 참조하여 설명하면, 제 1 기판(100)에는 제 1 내지 3 캔틸레버(110,120,130)가 형성되어 있고, 상기 제 1 내지 3 캔틸레버(110,120,130)는 연결부(161a,161b)에 의해 연결되어 있다.
그리고, 상기 제 1과 3 캔틸레버(110,130) 상부에는 압전 캐패시터가 형성되어 있다.
그러므로, 상기 압전 캐패시터에 전압을 인가하면, 상기 압전 캐패시터의 상부전극 및 하부전극 사이의 전위차로 인해, 압전체가 두께 방향으로 팽창하면서 길이 방향으로는 수축하게 된다.
여기서, 상기 압전 캐패시터는 제 1과 3 캔틸레버(110,130)의 상부에 형성되어 있으므로, 상기 압전 캐패시터의 압전체가 수축하면, 상기 제 1과 3 캔틸레버(110,130)는 휘는 힘을 받게 된다.
그러므로, 상기 휘는 힘에 의해 상기 제 1과 3 캔틸레버(110,130)는 제 2 기 판으로 휘어지게 된다.
이때, 상기 제 1과 3 캔틸레버(110,130)이 휘어짐에 따라 상기 제 1과 3 캔틸레버(110,130) 사이에 있는 제 2 캔틸레버(120)도 제 2 기판으로 휘어지게 되고, 상기 제 2 캔틸레버(120) 상부에 있는 제 1 신호선은 제 2 기판에 형성된 제 2 신호선에 접촉되어 스위치 온되는 것이다.
그리고, 상기 제 2 캔틸레버(120)의 선단은 상기 제 1과 3 캔틸레버(110,130)로부터 'd'만큼 돌출되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 상기 제 1 내지 3 캔틸레버(110,120,130)가 동시에 휘어질 때 상기 제 1과 3 캔틸레버(110,130)는 상기 제 2 기판에 접촉되지 않고, 상기 제 2 캔틸레버(120)의 선단에 있는 제 1 신호선 영역만 상기 제 2 신호선에 접촉되게 할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 멤즈 스위치는 제 1 신호선이 형성되어 있는 제 2 캔틸레버(120)의 양 측면 각각으로 압전 캐패시터가 형성되어 있는 복수개의 캔틸레버들을 연결하여 제 2 캔틸레버(120)의 휘어짐을 향상시키면, 제 1 신호선과 제 2 신호선의 접촉력을 증가시킬 수 있게 된다.
즉, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제 3 캔틸레버(130) 측면에 제 4 캔틸레버(140)가 연결되어 있고, 제 1 캔틸레버(110) 측면에 제 5 캔틸레버(150)가 연결되어 있다.
여기서, 상기 제 1 내지 5 캔틸레버(110,120,130,140,150)는 연결 부(161a,161b,161c,161d,162a,162b,162c,162d)에 의해 연결되어 있다.
도 6은 본 발명에 따른 멤즈 스위치의 제 2 캔틸레버에 형성된 힌지(Hinge)를 설명하기 위한 일부 평면도로서, 제 1 신호선이 있는 제 2 캔틸레버에는 힌지(120b)가 형성되어 있다.
상기 힌지(120b)에 의해, 제 2 캔틸레버(120)는 제 1 영역(120a)과 제 2 영역(120c)으로 분리된다.
그러므로, 상기 제 1과 2 영역(120a,120c)은 동시에 휘어지면서, 상기 힌지(120b)에 의해, 상기 제 2 캔틸레버(120)의 선단에 있는 제 2 영역(120c)이 제 2 기판의 제 2 신호선에 밀착될 수 있는 것이다.
결국, 본 발명의 멤즈 스위치는 제 2 캔틸레버에 힌지(120b)를 형성함으로써, 제 1 신호선과 제 2 신호선의 접촉력을 향상시킬 수 있다.
도 7a 내지 7c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 멤즈 스위치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 본 발명의 제 1 실시예의 멤즈 스위치는 도 5a와 같은 제 1과 3 캔틸레버(110,130)에 있는 압전 캐패시터(115,135)에 대향되어 제 2 기판(200)에 제 1 전극(210)과 제 1 유전체막(211)이 적층된 제 1 구조와 제 2 전극(230)과 제 2 유전체막(231)이 적층된 제 2 구조가 형성되어 있다.
즉, 도 7a와 같이, 제 1과 3 캔틸레버(110) 각각의 상부에 압전 캐패시터(115,135)가 형성되어 있고, 상기 압전 캐패시터(115,135) 각각의 상부로부터 이 격된 제 2 기판(200) 영역에는 제 1 전극(210)과 제 1 유전체막(211)이 적층된 제 1 구조와 제 2 전극(230)과 제 2 유전체막(231)이 적층된 제 2 구조가 형성되어 있다.
여기서, 상기 압전 캐패시터(115,135)는 하부전극(135a), 압전체(135b)와 상부전극(135c)이 적층되어 형성된 구조를 갖는다.
또한, 상기 제 2 캔틸레버(120) 상부에는 제 1 신호선(125)이 형성되어 있고, 상기 제 1 신호선(125)의 선단과 대응되어 상기 제 2 기판(200)에는 제 2 신호선(220)이 형성되어 있다.
그러므로, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 멤즈 스위치는 제 1 전극(210)과 제 1 유전체막(211)이 적층된 제 1 구조와 제 1 캔틸레버(110) 상부에 있는 압전 캐패시터(115) 및, 제 2 전극(230)과 제 2 유전체막(231)이 적층된 제 2 구조와 제 3 캔틸레버(130) 상부에 있는 압전 캐패시터(135)가 정전력에 접촉되면, 상기 제 1과 2 신호선(125,220)을 강제적으로 밀착시켜 접촉력을 향상시킬 수 있게 된다.
이때, 상기 제 1 신호선(125)과 제 2 신호선(220)의 사이 간격(d1)은 상기 제 1과 2 유전체막(211,231) 각각과 상기 압전 캐패시터(115,135) 사이 간격(d2)보다 좁은 것이 바람직하다.
즉, 상기 제 1과 2 유전체막(211,231) 각각과 상기 압전 캐패시터(115,135)가 정전력에 의해 접촉되면, 사이 간격이 좁은 상기 제 1과 2 신호선(125,220)을 강제적으로 더 밀착시켜 접촉력을 더 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 도 7a와 같은 상태에서 제 1과 3 캔틸레버(110,130)에 있는 압전 캐패시터(115,135)에 전압을 인가하면, 제 1 내지 3 캔틸레버(110,120,130)가 휘어지게 되어, 도 7b와 같이, 상기 압전 캐패시터(115,135)는 제 1과 2 유전막(211,231)에 근접되고, 상기 제 1 신호선(125)은 제 2 신호선(220)에 근접 또는 일부 접촉된다.
그 후, 상기 제 1과 2 전극(210,230)에 전압을 인가하면, 제 1 전극(210)과 하나의 압전 캐패시터(115)의 상부전극(115c) 사이에 전계가 형성되고, 상기 제 2 전극(230)과 다른 하나의 압전 캐패시터(135)의 상부전극(135c) 사이에 전계가 형성되어, 정전력에 의해 도 7c와 같이 상기 압전 캐패시터(115,135)는 상기 제 1과 2 유전막(211,231) 각각에 접촉된다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멤즈 스위치를 설명하기 위한 개략적인 일부 단면도로서, 본 발명의 제 2 실시예의 멤즈 스위치는 제 1과 3 캔틸레버의 선단에는 정전력에 의하여 접촉하기 위하여 하부 전극, 압전체와 상부 전극으로 이루어진 접촉 구조물이 형성되어 있고, 상기 접촉 구조물과 대향되는 제 2 기판 영역에는 제 1과 2 전극이 형성되어 있는 구조를 구비하고 있다.
즉, 도 8은 제 1 캔틸레버의 개략적인 단면도로, 제 1 캔틸레버(110) 상부에는 압전 캐패시터 및 하부 전극(115a), 압전체(116b)와 상부 전극(116c)으로 이루어진 접촉 구조물(116)이 형성되어 있다.
상기 접촉 구조물은 상기 제 1 캔틸레버(110)의 선단에 형성되어 있고, 상기 접촉 구조물 및 압전 캐패시터는 하부 전극이 공통전극이다.
그러므로, 제 2 기판의 제 1 전극과 상기 접촉 구조물의 하부 전극에 형성된 전계에 의해 정전력이 발생되어 상기 접촉 구조물은 상기 제 1 전극에 접촉된다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멤즈 스위치를 설명하기 위한 개략적인 일부 평면도로서, 제 1과 3 캔틸레버(110,130) 각각의 선단에는 정전력에 의하여 접촉되는 접촉 구조물들(116,136) 및 압전 캐패시터들(115,135)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 접촉 구조물들(116,136) 및 압전 캐패시터들(115,135) 사이의 상기 제 1과 3 캔틸레버(110,130) 각각에는 힌지(110b,130b)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 상기 접촉 구조물들(116,136)과 제 2 기판의 제 1과 2 전극(210,230)에 정전력이 작용될 때, 상기 힌지(120b)에 의해, 상기 제 1과 3 캔틸레버(110,130)의 선단에 있는 접촉 구조물들(116,136)은 제 2 기판의 제 1과 2 전극(210,230)에 더 잘 밀착시킬 수 있다.
결국, 본 발명의 제 2 실시예의 멤즈 스위치는 정전력에 의해 접촉 구조물(116,136)이 제 1과 2 전극(210,230)에 접촉됨으로써, 제 2 캔틸레버(120)에 있는 제 1 신호선과 제 2 기판에 있는 제 2 신호선(220)의 접촉력을 증대시킬 수 있는 것이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멤즈 스위치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 제 2 기판(200)의 제 1 전극(210)과 접촉 구조물들(116) 사이에서 정전력이 작용되면, 상기 접촉 구조물(116)은 상기 제 1 전극(210)으로 접근하면서 접촉된다.
그러므로, 본 발명의 멤즈 스위치는 정전력에 의해 접촉되는 전극을 구비하여 제 1 신호선을 제 2 신호선에 강제적으로 밀착시켜 접촉력을 향상시켜 삽입 손실을 개선시킬 수 있게 된다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 RF 멤즈 스위치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 도면
도 2는 종래 기술에 따른 다른 RF 멤즈 스위치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 도면
도 3은 본 발명에 따른 멤즈 스위치를 설명하기 위한 개략적인 단면도
도 4a와 4b는 본 발명에 따른 멤즈 스위치와 종래의 멤즈 스위치의 신호선들이 연결되는 것을 설명하기 위한 개략적인 모식도
도 5a와 5b는 본 발명에 따른 멤즈 스위치의 제 1 기판 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도
도 6은 본 발명에 따른 멤즈 스위치의 제 2 캔틸레버에 형성된 힌지(Hinge)를 설명하기 위한 일부 평면도
도 7a 내지 7c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 멤즈 스위치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멤즈 스위치를 설명하기 위한 개략적인 일부 단면도
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멤즈 스위치를 설명하기 위한 개략적인 일부 평면도
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멤즈 스위치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도
Claims (13)
- 연결부에 연결되어 있는 제 1 내지 3 캔틸레버가 형성된 제 1 기판과;상기 제 2 캔틸레버 상부에 형성된 제 1 신호선과;상기 제 1과 3 캔틸레버 상부 각각에 형성된 압전 캐패시터와;상기 제 1 신호선 상부에 이격된 영역에 위치되어 있는 제 2 신호선과;상기 제 2 신호선이 형성되어 있는 제 2 기판으로 구성된 멤즈 스위치.
- 청구항 1에 있어서,상기 압전 캐패시터에 인가된 전압에 의해, 상기 제 1 내지 3 캔틸레버가 휘어져서 상기 제 1 신호선이 상기 제 2 신호선에 접촉되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 멤즈 스위치.
- 청구항 1에 있어서,상기 제 2 캔틸레버의 선단은,상기 제 1과 3 캔틸레버로부터 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 멤즈 스위치.
- 청구항 1에 있어서,상기 제 2 캔틸레버에는,힌지(Hinge)가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 멤즈 스위치.
- 청구항 1에 있어서,상기 압전 캐패시터에 대향되어 제 2 기판에는,제 1 전극과 제 1 유전체막이 적층된 제 1 구조와;제 2 전극과 제 2 유전체막이 적층된 제 2 구조가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 멤즈 스위치.
- 청구항 5에 있어서,상기 제 1 신호선과 제 2 신호선의 사이 간격은,상기 제 1과 2 유전체막 각각과 상기 압전 캐패시터 사이 간격보다 좁은 것은 것을 특징으로 하는 멤즈 스위치.
- 청구항 1에 있어서,상기 제 1과 3 캔틸레버의 선단 각각에는 정전력에 의하여 접촉하기 위하여 하부 전극, 압전체와 상부 전극으로 이루어진 접촉 구조물이 형성되어 있고,상기 접촉 구조물과 대향되는 제 2 기판 영역에는 제 1과 2 전극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 멤즈 스위치.
- 청구항 7에 있어서,상기 압전 캐패시터는 하부전극, 압전체와 상부전극으로 이루어져 있으며,상기 압전 캐패시터와 상기 접촉 구조물의 하부전극은 공통전극인 것을 특징으로 하는 멤즈 스위치.
- 청구항 7에 있어서,상기 접촉 구조물들 및 압전 캐패시터들 사이의 상기 제 1과 3 캔틸레버 각각에는 힌지가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 멤즈 스위치.
- 청구항 1에 있어서,상기 제 1 신호선 또는 제 2 신호선에는 유전체막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 멤즈 스위치.
- 청구항 1에 있어서,상기 제 1 기판과 제 2 기판은 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 멤즈 스위치.
- 청구항 1에 있어서,상기 제 1 캔틸레버의 선단에는 상기 제 1 신호선과 연결되어 있는 금속 접촉판이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 멤즈 스위치.
- 청구항 1에 있어서,상기 제 1과 2 신호선들의 접촉되는 영역에는,Ti/Pt/Au 박막 또는 Cr/Pt/Au 박막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 멤즈 스위치.
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