KR101385398B1 - MEMS switch and drive method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 멤즈 스위치 및 그의 구동 방법에 관한 것으로, 압전 캐패시터에 전압을 인가하여 캔틸레버부를 휘어지게 하고, 캔틸레버부의 휘어짐으로 도전성 접촉부를 신호선에 근접시킨 후, 제 1과 2 전극에 전압을 인가하여 정전력에 의해 제 1과 2 전극을 접촉시킴과 동시에 도전성 접촉부와 신호선을 접촉시킴으로써, 도전성 접촉부와 신호선의 접촉력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.The present invention relates to a MEMS switch and a driving method thereof, wherein a voltage is applied to a piezoelectric capacitor to bend the cantilever portion, and the conductive contact portion is close to the signal line by bending the cantilever portion, and then a voltage is applied to the first and second electrodes. The contact force between the conductive contact portion and the signal line can be improved by bringing the first and second electrodes into contact with the electric power and contacting the conductive contact portion with the signal line at the same time.
또한, 본 발명은 캔틸레버의 휘어짐 및 정전력에 의해 도전성 접촉부와 신호선의 접촉시킴으로써, 낮은 동작 전압에서도 도전성 접촉부와 신호선의 접촉력을 향상시킬 수 있는 것이다.In addition, the present invention can improve the contact force between the conductive contact portion and the signal line even at a low operating voltage by contacting the conductive contact portion with the signal line by the cantilever deflection and electrostatic force.
멤즈, 스위치, 접촉, 정전력, 휘어짐, 등전위, 해제, 전압 MEMs, switch, contact, electrostatic force, deflection, equipotential, release, voltage
Description
본 발명은 도전성 접촉부와 신호선의 접촉력을 향상시킬 수 있는 멤즈 스위치에 관한 것이다.The present invention relates to a MEMS switch capable of improving the contact force between the conductive contact portion and the signal line.
최근 정보 통신 기술의 발달과 더불어 소자의 소형화, 경량화 및 고성능화를 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. Recently, with the development of information and communication technology, research for miniaturization, light weight, and high performance of devices has been actively conducted.
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. In particular, the RF switch is a key component that has a wide range of applications as a component for signal control and variable element implementation of information and communication devices, and has a very important effect on the miniaturization and performance of the device.
현재 위성 통신 안테나, 신호 제어 시스템 및 이동 통신 단말기 등에서 요구하는 사양을 충족시키기 위한 RF 스위치의 개발에 많은 노력이 집중되고 있다. Currently, much effort has been focused on the development of RF switches to meet the specifications required by satellite communication antennas, signal control systems and mobile communication terminals.
그리고, 차세대 이동 통신 단말기는 PCS, CDMA, GSM, WCDMA폰 등을 통합한 다중 대역의 통합 폰으로 발전해 나갈 것이며, 동시에 인터넷(Internet), TV, GPS 등 다기능 폰의 수요가 크게 확대될 것이다. Next-generation mobile communication terminals will evolve into multi-band integrated phones incorporating PCS, CDMA, GSM, WCDMA phones, etc., and at the same time, demand for multifunctional phones such as the Internet, TV, and GPS will be greatly expanded.
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 커질것으로 예상된다. Therefore, an RF switch is required to match the impedances of RF components such as antennas, power amplifiers, and filters in a wide frequency band. As described above, the multi-band and multi-band of mobile communication terminals are in progress. It is expected that the importance will increase even more.
향후, 6대역 또는 그 이상 대역으로 증가할 경우, 기존의 RF 부품을 그대로 사용하면, 비용과 크기가 크게 증가할 수 있지만, RF MEMS 스위치를 적용함으로써, 비용 및 크기의 증가를 제한할 수 있다. In the future, if the bandwidth is increased to 6 or more bands, the cost and size can be greatly increased by using existing RF components. However, by applying the RF MEMS switch, the increase in cost and size can be limited.
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.Therefore, many studies have been made to implement such a technology, and in particular, there is an urgent need for miniaturization and performance improvement of an RF switch as a variable core component for a high frequency band and a multi band application.
기존의 RF 스위치로서 FET 나 PIN 다이오드를 이용한 전기적 스위치를 주로 사용하고 있다. Conventional RF switches mainly use electrical switches using FETs or PIN diodes.
전기적 스위치는 주파수 대역이 높아지면서 삽입 손실이 커지고 동시에 신호 격리도 특성에 있어서도 한계점을 가지고 있다. Electrical switches have a high frequency band, which leads to a large insertion loss, and at the same time, has limitations in signal isolation characteristics.
또한, 스위치 구동을 위한 전력 손실이 커지고, 소자의 비선형성 및 신호 왜곡 현상으로 인하여 전체 시스템의 성능 구현을 어렵게 하는 요인이 되고 있다. In addition, the power loss for driving the switch is increased, the nonlinearity of the device and the signal distortion phenomenon has become a factor that makes it difficult to implement the performance of the entire system.
이러한 기존의 전기적 스위치의 문제점을 해결하기 위한 유력한 대안으로서 RF 멤즈(MEMS) 스위치에 대한 연구가 많은 주목을 받고 있다. As a viable alternative for solving the problems of the conventional electrical switch, research on the RF MEMS switch has attracted much attention.
RF 멤즈 스위치는 전기적 스위치 요소를 기계적인 스위치로 대체하여 고주파수 대역에서의 삽입 손실 특성이 개선되고 신호 격리도 또한 우수한 특성을 가지고 있다. RF MEMS switches replace electrical switch elements with mechanical switches to improve insertion loss in high frequency bands and provide good signal isolation.
또한, 스위치의 구동 방식에 따라 전력 손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 선형성이 좋아지며, 신호의 왜곡 및 간섭을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다.In addition, according to the driving method of the switch, not only can the power loss be reduced, but also the linearity is improved, and the signal has the advantage of reducing the distortion and interference.
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. Conventional driving methods such as electrostatic, electromagnetic, and thermal methods are used to drive conventional RF MEMS switches. In the case of a switch using electromagnetic force and thermal drive, the switch has a disadvantage in that the driving speed of the switch is slow and power consumption is large due to the current required for driving.
스위치의 구동 방식으로서 정전력을 이용하는 경우, 스위치의 구동 시간이 빠르고 전력 소모가 작으며 소자의 제조 방법이 용이하다는 장점으로 인해 가장 많은 연구가 이루어지고 있다.In the case of using the constant power as the driving method of the switch, the most research has been made due to the advantages that the drive time of the switch is fast, the power consumption is small, and the device manufacturing method is easy.
일반적으로 정전력을 이용한 경우 소자의 크기를 줄일 수 있고, 접촉력(Contact force)이 크며, 전력 손실이 없다는 장점이 있으나 스위치의 성능을 위한 구동 전압이 커지게 되고 따라서 저전압 설계 및 신뢰성 확보를 위한 구조 구현이 어려운 단점을 가지고 있다. In general, when the electrostatic power is used, the size of the device can be reduced, the contact force is large, and there is no power loss. However, the driving voltage for the performance of the switch is increased, and thus the structure for low voltage design and reliability is secured. The disadvantages are difficult to implement.
정전력으로 구동되는 RF 멤즈 스위치의 경우 스위치의 구동을 위해서 구동부와 바닥 전극이 필요하고, 따라서 스위치 구조의 패키징을 위해 공동 구조가 있는 상부 기판이 필요하다. In the case of the RF MEMS switch driven by the constant power, the driving unit and the bottom electrode are required to drive the switch, and therefore, the upper substrate having the cavity structure is required for the packaging of the switch structure.
이에 반해 압전 방식을 이용한 RF 멤즈 스위치는, 스위치의 구동 전압이 약 5 V 이하이면서 동시에 삽입 손실, 격리도, 스위칭 속도, 소모 전력 등이 우수하다. On the other hand, the piezoelectric RF MemZ switch has a drive voltage of about 5 V or less and is excellent in insertion loss, isolation, switching speed, power consumption, and the like.
그리고, 스위치의 제작과 동시 공정으로 전체 스위치 소자가 유테틱(Eutectic) 기판 접합에 의해 패키징되게 함으로써 스위치의 RF 특성 및 패키징의 기계적 특성이 우수한 웨이퍼 단위의 패키징이 가능하게 하여 단가가 낮은 RF 멤즈 스위치 소자의 제조 방법을 가능하게 한다. In addition, the entire switch element is packaged by eutectic substrate bonding at the same time as the fabrication of the switch, thereby enabling wafer-level packaging with excellent RF characteristics and mechanical properties of the packaging. It is possible to manufacture a device.
그러나, 압전 방식 구조 스위치는 정전력 스위치에 비해 큰 단점이 접촉력(Contact force)이다. However, the major disadvantage of the piezoelectric structured switch is that it is a contact force.
저전압 압전형 구동으로 인한 휘어짐에 의해 접촉이 되므로, 접촉력은 최대 수십 uN정도 수준으로 정전력 스위치의 수백uN정도보다 낮은 수준이다. Since the contact is caused by bending due to the low voltage piezoelectric drive, the contact force is about tens of uN, which is lower than about several hundred uN of the constant power switch.
이러한 낮은 접촉력은 삽입 손실과 직접 관련된 접촉 저항값이 커지게 되는 문제점이 있다.This low contact force has a problem in that the contact resistance value directly related to insertion loss becomes large.
도 1은 종래 기술에 따른 멤즈 스위치의 개략적인 구성을 도시한 사시도로서, 종래 기술의 멤즈 스위치는 지지부(10)에 일측이 고정된 캔틸레버(11)와, 상기 캔틸레버(11)에 힌지(12)를 통하여 연결된 접촉전극(13)과, 상기 접촉전극(13)의 접촉으로 도통되는 신호 전송선들(21,22)로 구성된다.FIG. 1 is a perspective view showing a schematic structure of a conventional MEMS switch. The MEMS switch of the related art includes a
이때, 상기 캔틸레버(11)가 구동부의 구동력에 의해 휘어지면, 상기 접촉전극은 캔틸레버(11)의 힘을 상기 힌지(12)로부터 전달받아 상기 신호 전송선들(21,22)에 접촉되게 된다.At this time, when the
그러므로, 멤즈 스위치는 끊어져 있던 신호 전송선들(21,22)이 연결되게 된다.Therefore, the MEMS switch is disconnected from the
상기 멤즈 스위치의 구동부는 정전기력, 전자기력, 열 및 압전력에 의해 동작된다.The driving part of the MEMS switch is operated by electrostatic force, electromagnetic force, heat and piezoelectric force.
그리고, 구동부가 동작하지 않을 경우, 상기 신호전송선들(21,22)은 오픈 상태가 된다.When the driver does not operate, the
본 발명은 접촉력이 낮아 멤즈 스위치의 특성이 저하되는 문제를 해결하는 것이다.The present invention is to solve the problem that the contact force is low to deteriorate the characteristics of the MEMS switch.
본 발명의 바람직한 양태(樣態)는, Preferred embodiments of the present invention are,
상부에 압전 캐패시터, 제 1 전극 및 도전성 접촉부가 형성된 캔틸레버부를 구비하고 있는 제 1 기판과; A first substrate having a piezoelectric capacitor, a first electrode, and a cantilever portion having conductive contacts formed thereon;
상기 제 1 전극에 대향되어 있는 제 2 전극과 상기 도전성 접촉부의 접촉으로 온(On) 또는 오프(Off)되는 신호선이 형성되어 있고, 상기 제 1 기판 상부로부터 이격되어 있는 제 2 기판으로 구성된 멤즈 스위치가 제공된다.MEMS switch comprising a second substrate facing the first electrode and a signal line which is turned on or off by contact with the conductive contact portion and is spaced apart from an upper portion of the first substrate Is provided.
본 발명의 바람직한 다른 양태(樣態)는, According to another preferred embodiment of the present invention,
상부에 압전 캐패시터, 제 1 전극 및 도전성 접촉부가 형성된 캔틸레버부를 구비하고 있는 제 1 기판과, 상기 제 1 전극에 대향되어 있는 제 2 전극과 상기 도전성 접촉부의 접촉으로 온(On) 또는 오프(Off)되는 신호선이 형성되어 있고 상기 제 1 기판 상부로부터 이격되어 있는 제 2 기판으로 이루어진 멤즈 스위치를 준비하는 단계와;On or off by contacting the first substrate having a piezoelectric capacitor, a first electrode and a cantilever portion having a conductive contact portion formed thereon, and a second electrode facing the first electrode and the conductive contact portion. Preparing a MEMS switch including a second substrate having a signal line formed thereon and spaced apart from an upper portion of the first substrate;
상기 압전 캐패시터에 전압을 인가하여 상기 캔틸레버부를 상기 제 2 기판으로 휘어지게 하여, 상기 도전성 접촉부를 상기 신호선에 근접시키는 단계와;Applying a voltage to the piezoelectric capacitor to bend the cantilever portion to the second substrate to bring the conductive contact portion closer to the signal line;
상기 제 1과 2 전극에 전압을 인가하여, 상기 제 1과 2 전극을 접촉시켜 상기 도전성 접촉부를 상기 신호선에 접촉시키는 단계로 구성된 멤즈 스위치의 구동 방법이 제공된다.There is provided a method of driving a MEMS switch, comprising applying a voltage to the first and second electrodes to contact the first and second electrodes to contact the conductive contact portion with the signal line.
본 발명은 압전 캐패시터에 전압을 인가하여 캔틸레버부를 휘어지게 하고, 캔틸레버부의 휘어짐으로 도전성 접촉부를 신호선에 근접시킨 후, 제 1과 2 전극에 전압을 인가하여 정전력에 의해 제 1과 2 전극을 접촉시킴과 동시에 도전성 접촉부와 신호선을 접촉시킴으로써, 도전성 접촉부와 신호선의 접촉력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, a voltage is applied to a piezoelectric capacitor to bend the cantilever portion, the cantilever portion is bent to bring the conductive contact portion closer to the signal line, and then a voltage is applied to the first and second electrodes to contact the first and second electrodes by electrostatic power. By simultaneously contacting the conductive contact portion with the signal line, the contact force between the conductive contact portion and the signal line can be improved.
또한, 본 발명은 캔틸레버의 휘어짐 및 정전력에 의해 도전성 접촉부와 신호선의 접촉시킴으로써, 낮은 동작 전압에서도 도전성 접촉부와 신호선의 접촉력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of improving the contact force between the conductive contact portion and the signal line even at a low operating voltage by contacting the conductive contact portion and the signal line by the cantilever deflection and electrostatic force.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 멤즈 스위치를 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 본 발명의 멤즈 스위치는 상부에 압전 캐패시터(120), 제 1 전극(140) 및 도전성 접촉부(130)가 형성된 캔틸레버부(110)를 구비하고 있는 제 1 기판(100)과; 상기 제 1 전극(140)과 대향되어 있는 제 2 전극(240) 및 상기 도전성 접촉부(130)의 접촉으로 온(On) 또는 오프(Off)되는 신호선(250)이 형성되어 있고, 상기 제 1 기판(100) 상부로부터 이격되어 있는 제 2 기판(200)으로 구성된다.FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for describing a MEMs switch according to the present invention. The MEMs switch of the present invention has a
그러므로, 본 발명은 상기 압전 캐패시터(120)에 전압을 인가하여 캔틸레버부(110)를 휘어지게 하고, 상기 캔틸레버부(110)의 휘어짐으로 상기 도전성 접촉부(130)를 상기 신호선(250)에 근접 또는 접촉시킨 후, 상기 제 1과 2 전극(140,240)에 전압을 인가하여 정전력에 의해 상기 제 1과 2 전극(140,240)을 접촉시켜 상기 도전성 접촉부(130)와 상기 신호선(250)의 접촉력을 향상시킬 수 있는 멤즈 스위치를 구현하게 되는 것이다.Therefore, according to the present invention, the
따라서, 본 발명의 멤즈 스위치는 압전 캐패시터에 인가되는 전압이 낮더라도 정전력에 의해 도전성 접촉부와 신호선의 접촉력을 증가시킬 수 있으므로, 낮은 동작 전압에서도 도전성 접촉부와 신호선의 접촉력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. Therefore, the MEMS switch of the present invention can increase the contact force of the conductive contact portion and the signal line by the electrostatic power even when the voltage applied to the piezoelectric capacitor is low, so that the contact force between the conductive contact portion and the signal line can be improved even at a low operating voltage. have.
도 3a 내지 3c는 본 발명에 따른 멤즈 스위치의 구동 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 본 발명의 멤즈 스위치에 있는 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)은 이격되어 있다.3A to 3C are schematic cross-sectional views illustrating a method of driving a MEMS switch according to the present invention, in which the
즉, 상기 제 1 기판(100)의 제 1 전극(140)과 상기 제 2 기판(200)의 제 2 전극(240)은 도 3a에 도시된 바와 같이, 'd1'간격으로 이격되어 있는 것이다.That is, the
이때, 상기 제 1 기판(100)에 있는 압전 캐패시터(120)에 전압을 인가하면, 상기 압전 캐패시터(120)의 상부전극 및 하부전극 사이에 전위차로 인해, 압전체가 두께 방향으로 팽창하면서 길이 방향으로는 수축하게 된다.In this case, when a voltage is applied to the
여기서, 상기 압전 캐패시터(120)는 캔틸레버부(110)의 상부에 형성되어 있으므로, 상기 압전 캐패시터(120)의 압전체가 수축하면, 상기 캔틸레버부(110)는 휘는 힘을 받게 되고, 상기 휘는 힘에 의해 상기 캔틸레버부(110)는 상기 제 2 기판(200)으로 휘어지게 된다.Here, since the
그러므로, 상기 제 1 기판(100)의 제 1 전극(140)은 상기 제 2 기판(200)의 제 2 전극(240)에 가까워지고, 상기 제 1 전극(140)과 상기 제 2 전극(240) 사이의 간격은 'd2'가 되어, 상기 압전 캐패시터(120)에 전압을 인가하기 전(前)보다 간격이 좁아지게 된다.(여기서, d1 > d2이다.)Therefore, the
그리고, 상기 캔틸레버부(110)에 있는 도전성 접촉부(130)도 상기 제 2 기판(200)의 신호선(250)에 일부 접촉되거나 근접하게 된다.In addition, the
이때, 상기 도전성 접촉부(130)는 상기 신호선(250)에 완벽하게 접촉되지 않아, 상기 도전성 접촉부(130)와 상기 신호선(250)의 접촉력(Contact force)이 작아 스위칭 특성이 낮다.In this case, the
한편, 상기 압전 캐패시터(120)는 하부전극, 압전체와 상부전극이 적층되어 형성된 구조를 갖는다.The
그리고, 상기 압전체는 압전계수가 큰 물질인 PZT를 사용하는 것이 바람직하며, 이 PZT를 압전체로 사용하게 되면 낮은 전압에서도 캔틸레버의 수직방향으로의 움직임을 크게 할 수 있기 때문에, 초기 상태인 오프 상태에서의 삽입손실을 저하시킬 수 있다.In the piezoelectric body, PZT, which is a material having a large piezoelectric coefficient, is preferably used. When the PZT is used as a piezoelectric material, the cantilever can be moved in the vertical direction even at a low voltage. Can reduce the insertion loss.
그 후, 상기 제 1 전극(140)과 제 2 전극(240)에 전압을 인가하면, 상기 제 1 전극(140)과 제 2 전극(240) 사이의 정전력에 의해 상기 제 1 전극(140)과 제 2 전극(240)은 접촉된다.Thereafter, when a voltage is applied to the
상기 제 1 전극(140)과 제 2 전극(240)의 접촉으로, 상기 도전성 접촉부(130)는 상기 제 2 기판(200)의 신호선(250)에 접촉하게 되어, 상기 신호선(250)을 온(On) 또는 오프(Off)하게 된다.By the contact between the
결국, 본 발명의 멤즈 스위치는 압전력에 의해 캔틸레버부를 휘어지게 하여, 도전성 접촉부(130)를 신호선(250)에 근접 또는 접촉시키고, 정전력에 의해 상기 도전성 접촉부(130)를 신호선(250)에 완벽하게 접촉시킬 수 있으므로, 소자의 스위칭 특성을 우수하게 할 수 있는 것이다.As a result, the MEMS switch of the present invention bends the cantilever portion by the piezoelectric force, thereby bringing the
그리고, 본 발명의 멤즈 스위치는 압전력과 정전력을 동시에 인가할 수도 있 다.In addition, the MEMS switch of the present invention may simultaneously apply piezoelectric power and electrostatic power.
상기 도전성 접촉부(130)가 신호선(250)에 접촉되어 있는 상태를 해제하기 위해서는 다양한 방법을 사용한다.Various methods are used to release the state in which the
먼저, 하나의 방법으로, 상기 제 1 기판(100)에 있는 압전 캐패시터(120) 및 제 1과 2 전극(140,240)에 인가된 전압을 해제하면, 상기 캔틸레버는 휘어진 상태에서 원상태로 복원되고, 상기 제 1과 2 전극(140,240) 사이의 정전력도 제거된다.First, when the voltage applied to the
그리고, 다른 방법으로, 상기 압전 캐패시터(120)의 상부 전극 및 하부 전극을 등전위로 만들고, 상기 제 1과 2 전극(140,240)도 등전위로 만든다.In another method, the upper electrode and the lower electrode of the
여기서, 등전위란 동일한 전압을 인가하거나 또는 그라운드 전압을 인가하는 것으로, 상기 압전 캐패시터(120)의 상부 전극 및 하부 전극에 동일한 전압을 인가하거나 또는 상부 전극 및 하부 전극에 그라운드 전압을 인가하는 것이다.Here, the equipotential is to apply the same voltage or ground voltage, and to apply the same voltage to the upper electrode and the lower electrode of the
그리고, 상기 제 1과 2 전극(140,240)에도 동일한 전압을 인가하거나 또는 그라운드 전압을 인가하면, 접촉된 상태가 해제가 된다.When the same voltage is applied to the first and
또한, 또 다른 방법으로, 상기 도전성 접촉부(130)를 신호선(250)에 접촉시키기 위하여, 상기 압전 캐패시터(120)의 상부 전극 및 하부 전극에 인가되는 전압과 반대 극성의 전압을 상기 압전 캐패시터(120)의 상부 전극 및 하부 전극에 인가하고, 정전력으로 상기 제 1과 2 전극(140,240)을 접촉시키기 위하여 상기 제 1과 2 전극(140,240)에 인가되는 전압과 반대 극성의 전압을 상기 제 1과 2 전극(140,240)에 인가하여 접촉된 상태를 해제한다.In another method, in order to contact the
도 4a와 4b는 본 발명에 따른 멤즈 스위치를 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 본 발명의 멤즈 스위치에서는 도전성 접촉부의 접촉으로 신호선이 온(On) 또는 오프(Off)된다.4A and 4B are schematic cross-sectional views for describing the MEMS switch according to the present invention. In the MEMS switch according to the present invention, the signal line is turned on or off by the contact of the conductive contact.
그러므로, 도전성 접촉부의 접촉으로 온(On)이 되는 신호선은, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상호 이격되어 있는 한 쌍의 신호선들(251,252)로 이루어지고, 상기 한 쌍의 신호선들(251,252)에 도전성 접촉부(130)이 접촉되어 온(On)이 되는 것이다.Therefore, the signal line which is turned on by the contact of the conductive contact portion is composed of a pair of
즉, 상기 한 쌍의 선호선들(251,252)에 도전성 접촉부(130)가 접촉되지 않으면, '251' 신호선으로 입력되는 RF 신호는 '252' 신호선으로 흐르지 않게 되어 오프 상태가 되고, 상기 도전성 접촉부(130)가 상기 한 쌍의 신호선들(251,252)에 접촉되면, '251' 신호선에서 '252' 신호선으로 RF 신호가 흐르게 되어, 스위치 온 상태가 된다.That is, when the
또한, 도전성 접촉부의 접촉으로 오프(Off)이 되는 신호선은, 도 4b와 같이, RF 신호가 흐르는 단일 신호선(253)이다.The signal line that is turned off by the contact of the conductive contact portion is a
그리고, 상기 도전성 접촉부(130)는 그라운드와 연결되어 있다.The
이때, 상기 단일 신호선(253)에 상기 도전성 접촉부(130)이 접촉되면, 상기 단일 신호선(253)으로 흐르는 RF 신호는 상기 도전성 접촉부(130)를 통하여 그라운드로 빠져나가게 된다.In this case, when the
그러므로, 상기 단일 신호선(253)과 그라운드와 연결된 도전성 접촉부(130)를 구비한 멤즈 스위치는 상기 도전성 접촉부(130)가 상기 단일 신호선(253)에 접 촉되면 신호가 전달되지 못하고, 상기 도전성 접촉부(130)가 상기 단일 신호선(253)에 접촉되지 않으면, 신호가 전달되기 때문에 션트(Shunt) 스위치의 동작을 수행하게 된다.Therefore, in the MEMS switch including the
도 5는 본 발명에 따른 멤즈 스위치의 제 1과 2 전극이 정전력에 접착된 상태를 도시한 단면도로서, 본 발명에 따른 멤즈 스위치는 인가된 전압에 의해 발생된 정전력으로 제 1과 2 전극을 접촉시킬 수 있지만, 정전력을 더 향상시키기 위하여 도 5와 같이, 제 1 전극(140) 또는 제 2 전극(240)에 유전막(270)을 형성되어 있고, 상기 제 1 전극과 제 2 전극(240)이 접촉시 상기 유전막(270)은 상기 제 1 전극(140)과 제 2 전극(240) 사이에 위치하도록 구성한다.5 is a cross-sectional view showing a state in which the first and second electrodes of the MEMS switch according to the present invention are bonded to the electrostatic power, and the MEMS switch according to the present invention is the first and second electrodes with the electrostatic power generated by the applied voltage. In order to further improve electrostatic power, as shown in FIG. 5, a
도 6은 본 발명에 따른 멤즈 스위치의 제 1 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 전술된 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)은 접합되어 있고, 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)은 소정 간격(d3)을 유지하며 이격되어 있다.FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for describing a first embodiment of the MEMS switch according to the present invention. The
그러므로, 상기 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200) 사이의 간격(d3)을 유지하기 위하여, 상기 제 1 기판(100)과 상기 제 2 기판(200) 사이에 구조물(300)을 위치시키고, 이 구조물(300)이 상기 제 1 기판(100)과 상기 제 2 기판(200) 각각에 접착하여 멤즈 스위치를 구성하는 것이다.Therefore, in order to maintain the distance d3 between the
따라서, 상기 제 1 기판(100) 상부에 구조물(300)이 접착되어 있고, 상기 구조물(300) 상부에 상기 제 2 기판(200)이 접착되어 있다.Thus, the
도 7은 본 발명에 따른 멤즈 스위치의 제 2 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 본 발명의 멤즈 스위치는 제 1 기판(100)에 있는 압전 캐패시터(120)에 인가된 전압에 의해 캔틸레버부(110)의 휘어질 때, 상기 압전 캐패시터(120)가 상기 제 2 기판(200)에 접촉되는 것을 방지하기 위하여, 제 2 기판(200)에 수용홈(290)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for describing a second embodiment of a MEMs switch according to the present invention, wherein the MEMS switch of the present invention has a cantilever part by a voltage applied to the
그러므로, 상기 수용홈(290)에 의해 상기 압전 캐패시터(120)의 움직임은 자유로워진다.Therefore, the movement of the
도 8은 본 발명에 따른 멤즈 스위치의 제 3 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 압전 캐패시터(120)는 하부 전극(121), 압전체(122)와 상부 전극(123)으로 구성되어 있다.FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for describing a third embodiment of the MEMS switch according to the present invention. The
여기서, 정전력을 위한 제 1과 2 전극(140,240)은 압전 캐패시터(120)의 하부 전극(121) 또는 상부 전극(123)에 연결한다.Here, the first and
즉, 캔틸레버부(110)에 형성되어 있는 제 1 전극(140)이 압전 캐패시터(120)의 하부 전극(121)에 연결되어 있고, 제 2 기판(200)에 형성되어 있는 제 2 전극(240)이 압전 캐패시터(120)의 상부 전극(123)에 연결되어 있도록 구성하거나, 또는 제 1 전극(140)이 압전 캐패시터(120)의 상부 전극(123)에 연결되어 있고, 제 2 기판(200)에 형성되어 있는 제 2 전극(240)이 압전 캐패시터(120)의 하부 전극(121)에 연결되어 있도록 구성한다.That is, the
그러므로, 도 8에 도시된 바와 같이, 제 2 전극(240)에 연결된 도전성 라인(320)을 제 2 기판(200)에 형성하고, 상기 도전성 라인(320)과 연결된 도전성 비아홀이 내장되어 있는 구조물을 상기 압전 캐패시터(120)의 상부 전극(123)에 연결하여 멤즈 스위치를 구성할 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 8, a structure in which a
한편, 도 9와 같이, 상기 제 2 전극(240)과 연결된 제 1 도전성 비아홀(281)이 제 2 기판(200)에 형성되어 있고, 상기 제 1 도전성 비아홀(281)에 연결된 전극라인(282)이 상기 제 2 기판(200)에 형성되어 있고, 상기 전극 라인(282)와 연결된 제 2 도전성 비아홀(283)이 상기 제 2 기판(200)에 형성되어 있고, 상기 제 2 도전성 비아홀(283)에 연결된 도전성 비아홀을 내장되어 있는 구조물(310)이 상기 압전 캐패시터(120)의 상부 전극(123)에 연결하여 멤즈 스위치를 구성할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 9, a first conductive via
전술된 도전성 비아홀이 내장되어 있는 구조물은 전체적으로 전도성을 갖는 전도성 구조물로 대체하여 구성할 수 있다.The structure having the above-described conductive via hole may be replaced with a conductive structure having overall conductivity.
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.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
도 1은 종래 기술에 따른 멤즈 스위치의 개략적인 구성을 도시한 사시도1 is a perspective view showing a schematic configuration of a conventional MEMS switch,
도 2는 본 발명에 따른 멤즈 스위치를 설명하기 위한 개략적인 단면도Figure 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the MEMs switch according to the present invention
도 3a 내지 3c는 본 발명에 따른 멤즈 스위치의 구동 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도3A to 3C are schematic cross-sectional views illustrating a method of driving a MEMs switch according to the present invention.
도 4a와 4b는 본 발명에 따른 멤즈 스위치를 설명하기 위한 개략적인 단면도4a and 4b is a schematic cross-sectional view for explaining the MEMs switch according to the present invention
도 5는 본 발명에 따른 멤즈 스위치의 제 1과 2 전극이 정전력에 접착된 상태를 도시한 단면도5 is a cross-sectional view showing a state in which the first and second electrodes of the MEMS switch according to the present invention bonded to the electrostatic force
도 6은 본 발명에 따른 멤즈 스위치의 제 1 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도6 is a schematic cross-sectional view for explaining a first embodiment of the MEMs switch according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 멤즈 스위치의 제 2 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도7 is a schematic cross-sectional view for explaining a second embodiment of the MEMS switch according to the present invention;
도 8은 본 발명에 따른 멤즈 스위치의 제 3 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도8 is a schematic cross-sectional view for explaining a third embodiment of the MEMS switch according to the present invention;
도 9는 본 발명에 따른 멤즈 스위치의 제 4 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도 9 is a schematic cross-sectional view for explaining a fourth embodiment of the MEMs switch according to the present invention.
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