KR101538169B1 - 도전성 기계적 스토퍼를 갖는 mems 마이크로스위치 - Google Patents

도전성 기계적 스토퍼를 갖는 mems 마이크로스위치 Download PDF

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Abstract

MEMS 스위치(30, 50, 60, 70, 80)는 기판(32), 기판(32)에 결합된 가동 액추에이터(33, 63, 83), 기판 접점(35, 85), 기판 전극(36, 56, 86) 및 도전성 스토퍼(39, 59, 69, 79)를 포함하는데, 이 도전성 스토퍼(39, 59, 69, 79)는 가동 액추에이터(33, 63, 83)에 전기적으로 결합되고, 가동 액추에이터(33, 63, 83)와 기판 접점(35, 85)과의 접촉을 허용하면서 가동 액추에이터(33, 63, 83)와 기판 전극(36, 56, 86)과의 접촉을 방지하도록 구성된다.
MEMS 스위치, 기판, 가동 액추에이터, 기판 접점, 기판 전극, 도전성 스토퍼

Description

도전성 기계적 스토퍼를 갖는 MEMS 마이크로스위치{MEMS MICROSWITCH HAVING A CONDUCTIVE MECHANICAL STOP}
본 발명의 실시예는 일반적으로 도전성 기계적 스토퍼를 갖는 마이크로 전기기계 시스템(microelectromechanical systems, MEMS)에 관한 것이다.
마이크로 전기기계 시스템(MEMS)은 일반적으로 소형의 밀봉된 패키지 내의 마이크로미터 내지 밀리미터 범위의 크기인 전기기계 장치이다. 마이크로스위치의 형태의 MEMS 장치는 또한 비임(beam)이라 칭하는 가동 액추에이터를 갖는데, 이 가동 액추에이터는 가동 액추에이터의 하부에서 또는 다르게는 가동 액추에이터에 인접하여 기판 상에 위치된 게이트 또는 기판 전극의 영향에 의해 고정 전기 접점을 향해 이동된다. 가동 액추에이터는 정전기 인력, 자기 인력 및 척력, 또는 열 유도 차동 팽창과 같은 인가된 힘 하에서 만곡되고, 비임의 자유 단부와 고정 접점 사이의 간극을 폐쇄하는 가요성 비임일 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 개방 또는 비도전 상태에서의 MEMS 스위치의 단면도를 도시한다. MEMS 스위치(10)는 기판(12), 기판(12) 상에 배치된 절연층(14) 및 도시된 바와 같이 소스 전극(18)에 기계적으로 결합되거나 고정된 가동 액추에이터(23)를 포함한다. 가동 액추에이터(23)는 가동 접점(17)을 갖는데, 이 가동 접점은 가동 액추에이터(23)의 편향시에 기판(12) 상에 배치되지만 전기적으로는 기판(12)과 절연되어 있는 기판 접점(15)과 접촉한다. 기판 전극(16)이 가동 액추에이터(23)의 하부에 위치되어, 작동 전압이 기판 전극(16)에 인가될 때 가동 액추에이터(23)가 편향하여 가동 접점과 고정(예를 들어, 기판) 접점 사이에 접촉이 이루어져 전류가 흐를 수 있게 된다. 도전성 가동 액추에이터(23)가 기판 전극(16)과 접촉하여 이러한 도전 상태에서 스위치를 전기적으로 단락시키는 것을 방지하기 위해, 유전층(20)이 전형적으로 도 2에 도시된 바와 같이 기판 전극(16) 상에 코팅된다. 이 유전층은 기판 전극(16) 상에 종종 배치되지만, 대신에 가동 액추에이터(23)의 하부측에 코팅될 수도 있다.
그러나, 이러한 유전성 절연층은 시간 경과에 따라 전하를 포획할 수 있고, 오작동의 발생(예를 들어, 전극의 점착의 발생), 작동 및 스탠드오프(stand-off) 전압의 변화, 스위치의 반응 시간의 변화, 그 작동 수명의 단축 등과 같이 액추에이터의 작동에 악영향을 미칠 수 있다. 이는 의도하지 않은 작동이 바람직하지 않은 도전 모드 및/또는 스위치 손상을 유발할 수 있는 전력 도전 적용예에서 특히 문제가 될 수 있다.
일 실시예에서, MEMS 스위치는 기판, 기판에 결합된 가동 액추에이터, 기판 접점, 기판 전극 및 도전성 스토퍼를 포함하는데, 이 도전성 스토퍼는 가동 액추에이터에 전기적으로 결합되고, 가동 액추에이터와 기판 접점과의 접촉을 허용하면서 가동 액추에이터와 기판 전극과의 접촉을 방지하도록 구성된다.
다른 실시예에서, MEMS 스위치는 기판, 기판에 결합된 가동 액추에이터, 기판 접점, 기판 전극 및 도전성 스토퍼를 포함하는데, 이 도전성 스토퍼는 기판 상에 배치되고, 도전성 스토퍼 및 가동 액추에이터가 동일한 전기 전위를 유지하도록 가동 액추에이터에 전기적으로 결합되어 있다.
다른 실시예에서, MEMS 스위치는 기판, 기판에 결합되고 도전성 스토퍼를 포함하는 가동 액추에이터, 기판 접점, 기판 전극 및 도전성 트레이스를 포함하는데, 이 도전성 트레이스는 가동 액추에이터에 전기적으로 결합되고, 적어도 부분적으로 가동 액추에이터의 하부에서 기판 상에 배치되어 도전성 스토퍼가 도전성 트레이스와 전기 접촉하게 하고 스위치가 작동될 때 가동 액추에이터가 기판 접점과 전기 접촉하게 한다.
또 다른 실시예에서, 공용 기판 상에 형성된 MEMS 스위치 어레이가 제공된다. 스위치 어레이는 기판에 결합된 제 1 가동 액추에이터와, 기판에 결합된 제 2 가동 액추에이터와, 적어도 부분적으로 제 1 및 제 2 가동 액추에이터의 하부에서 기판 상에 배치된 기판 전극과, 적어도 부분적으로 제 1 및 제 2 가동 액추에이터의 하부에서 기판 상에 배치되어 제 1 및 제 2 가동 액추에이터가 기판 전극의 상태에 기초하여 기판 접점과 전기 접촉하게 하는 기판 접점을 포함한다. 스위치 어레이는, 가동 액추에이터에 전기적으로 결합되고 가동 액추에이터와 기판 접점과의 접촉을 허용하면서 가동 액추에이터와 기판 전극과의 접촉을 방지하도록 구성된 적어도 하나의 도전성 스토퍼를 더 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 특징, 실시 형태 및 장점은 유사한 도면 부호가 도면 전체에 걸쳐 유사한 부분을 나타내는 첨부 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명을 숙독할 때 더 양호하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 도전성 스토퍼는 가동 액추에이터가 기판 전극과 접촉하는 것을 방지하기 때문에, 종래의 MEMS 스위치에 사용된 유전성 절연기가 제거될 수 있어 이에 의해 바람직하지 않은 전하 축적의 소스를 제거하고 MEMS 스위치의 스탠드오프 전압을 증가시킬 수 있다. 더욱이, 가동 액추에이터와 도전성 스토퍼를 전기적으로 결합함으로써, 이들은 동일한 전기 전위에서 유지될 수 있어 이에 의해 종래의 MEMS 스위치에서 발생할 수 있는 가동 액추에이터와 도전성 스토퍼 사이의 아크 발생의 기회를 최소화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 가동 액추에이터로부터 기판 전극을 전통적으로 분리하는 종래의 유전성 절연기가 제거되어 있는 MEMS 스위치 및 스위치 어레이가 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 가동 액추에이터에 전기적으로 결합되고, 가동 액추에이터와 기판 접점과의 접촉을 허용하면서 가동 액추에이터와 기판 전극과의 접촉을 방지하도록 구성된 도전성 스토퍼가 제공된다. 도전성 스토퍼가 가동 액추에이터와 기판 전극과의 접촉을 방지하기 때문에, 종래의 MEMS 스위치에 사용된 유전성 절연기가 제거될 수 있어 이에 의해 바람직하지 않은 전하 축적의 소스를 제거하고 본 명세서에 설명된 MEMS 스위치의 스탠드오프 전압을 증가시킬 수 있다. 더욱이, 가동 액추에이터와 도전성 스토퍼를 전기적으로 결합함으로써, 이들은 동일한 전기 전위에서 유지될 수 있어 이에 의해 종래의 MEMS 스위치에서 발생할 수 있는 가동 액추에이터와 도전성 스토퍼 사이의 아크 발생의 가능성을 최소화할 수 있다.
이하의 상세한 설명에서, 본 발명의 다양한 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 구체적인 내용들이 설명된다. 그러나, 당 기술 분야의 숙련자들은 본 발명의 실시예가 이러한 구체적인 내용들이 없어도 실시될 수 있고, 본 발명이 서술된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 다양한 대안적인 실시예로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 다른 경우에, 공지된 방법, 절차 및 구성요소는 상세히 설명되어 있지 않다.
더욱이, 다양한 동작이 본 발명의 실시예를 이해하기 위해 도움이 되는 방식으로 수행된 다수의 개별 단계로서 설명될 수 있다. 그러나, 설명의 순서는 이들 동작이 이들이 제시된 순서로 수행되어야 하는 것을 암시하는 것으로서 해석되어서는 안되고, 또한 이들이 심지어 순서 의존성이 있는 것으로 해석되어서도 안된다. 더욱이, 구문 "일 실시예에서"의 반복적인 사용은 그럴수도 있지만 반드시 동일한 실시예를 칭하는 것은 아니다. 마지막으로, 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등, 뿐만 아니라 이들의 활용형은 달리 지시되지 않으면 동의어인 것으로 의도된다.
MEMS는 일반적으로 기계 요소, 전기기계 요소, 센서, 액추에이터 및 전자 부품과 같은 다수의 기능적으로 별개의 요소를 마이크로 제조 기술을 통해 공통 기판 상에 집적화할 수 있는 미크론 스케일 구조체를 칭한다. 그러나, MEMS 장치에 현재 이용 가능한 다수의 기술 및 구조체는 불과 수년 내에 예를 들어 크기가 100 나노미터보다 작을 수 있는 구조체인 나노기술-기반 장치를 통해 이용 가능할 수 있는 것으로 여겨진다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸쳐 설명된 예시적인 실시예가 MEMS-기반 스위칭 장치를 칭할지라도, 실시예들은 광범위하게 해석되어야 하고 달리 그와 같이 한정되지 않으면 단지 미크론-크기 장치에만 한정되지 않아야 한다는 것을 의견으로 제시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도전성 기계적 스토퍼를 포함하는 MEMS 스위치(30)의 단면도를 도시한다. 도시된 실시예에서, MEMS 스위치(30)는 도전성, 반도전성 또는 절연성일 수 있는 기판(32)을 포함한다. 기판(32)이 도전성인 실시예에서, 기판은 절연성 또는 전기 절연층(34)으로 코팅되어 기판 전극과 기판 접점 사이의 바람직하지 않은 단락을 방지할 수 있다(추가로 후술됨). 도전성 기판의 비한정적인 예는 실리콘 및 게르마늄으로 형성된 것들을 포함하고, 반면에 전기 절연층의 비한정적인 예는 질화 실리콘, 산화 실리콘 및 산화 알루미늄을 포함한다.
MEMS 스위치(30)는 고정부(anchor)(38)에 의해 기판(32)에 기계적으로 결합되거나 고정된 가동 액추에이터(33)[종종 비임(beam)이라 칭함]를 더 포함한다. 일 실시예에서, 가동 액추에이터(33)는 도전성이어서 전류가 고정부(38)의 기부에서의 "소스" 접점(도시 생략)으로부터 가동 액추에이터(33)를 통해, 그리고 기판 접점(35)(종종 드레인 접점이라 칭함)을 통해 흐를 수 있다. 일 실시예에서, 가동 액추에이터(33)는 금 또는 금 합금으로 형성되지만, 가동 액추에이터(33)는 MEMS 스위치의 디자인에 따라 저항성 또는 비도전성 재료 및 하나 이상의 응력 보상층을 더 포함할 수도 있다. 유사하게, 기판 접점(35)은 다양한 도전성 재료 또는 조성물 또는 이들의 합금으로 형성될 수도 있다. 일 실시예에서, 기판 접점(35)은 예를 들어 금 또는 금 합금으로 제조될 수 있다. 기판(32)은 임의의 원하는 전기 전위에서 바이어싱될 수 있다. 일 실시예에서, 기판과 가동 액추에이터(33) 사이의 임의의 인력(예를 들어, 이들에 한정되는 것은 아니지만 정전기 및 자기 인력과 같은)을 감소시키기 위해, 기판은 가동 액추에이터(33)와 동일한 전기 전위에서 바이어싱될 수 있다. 이는 기판 접점 전극을 통해 또는 기판(32)에 고정부(38)를 전기적으로 접속함으로써 성취될 수 있다.
도시된 실시예에서, MEMS 스위치(30)는 기판 전극(36)을 더 포함한다. 또한 기판 전극(36)은 하나 이상의 도전성 재료, 조성물 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 기판 접점(35)과 마찬가지로, 기판 전극(36)은 유사하게 금 또는 금 합금으 로 제조될 수 있다. 더욱이, 기판 전극(36) 및 기판 접점(35)은 동일한 포토리소그래픽 프로세스 마스크로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 기판 전극(36)의 도전성 재료는 가동 액추에이터와 기판 전극 사이의 직접적인 접촉을 방지하는데 전통적으로 사용되는 유전층의 추가 없이 노출되어 유지된다. 더욱이, 일 실시예에 따르면, 가동 액추에이터(33)의 저부면은 기판 전극(36)의 노출된 도전성 표면에 대향하는 노출된 도전성 표면을 더 포함할 수 있다.
도시된 실시예에서, 가동 액추에이터(33)는 고정 단부[예를 들어, 고정부(38)] 및 가동 단부(37)를 갖는 캔틸레버 비임(cantilever beam)으로 구현되고, 이 캔틸레버 비임은 기판 전극(36)과 가동 액추에이터(33) 사이에 전압차의 인가시에 기판(32)을 향해 편향된다. 그러나, 본 명세서의 교시는 도면에 도시된 것들 이외의 다른 형태의 MEMS의 스위치에 유사하게 적용될 수도 있다. 예를 들어, 가동 액추에이터(33)는 브리지 또는 다이어프램형 스위치와 유사하게 2개 이상의 단부 또는 측면에서 고정될 수 있다. 유사하게, 가동 액추에이터(33)의 작동은 도면에 도시된 바와 같이 실질적으로 평면외(예를 들어, 기판에 수직임)이거나, 또는 실질적으로 평면내(예를 들어, 기판에 평행함)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 작동시에 가동 액추에이터와 기판 접점과의 접촉을 허용하면서 가동 액추에이터와 하나 이상의 기판 전극과의 접촉을 방지하기 위해 하나 이상의 도전성 스토퍼가 제공된다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 스위치의 작동시에 가동 액추에이터(33)가 가동 단부(37)에서 편향되어 기판 접점(35)과 접촉하는 것을 허용하면서 가동 액추에이터(33)가 기판 전극(36)과 접촉하는 것을 방지하기 위해 도전성 스토퍼(39)가 기판(32) 상에 제공될 수 있다. 도전성 스토퍼(39)는 하나 이상의 도전성 재료 또는 조성물 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 또한, 도전성 스토퍼(39)는 가동 액추에이터(33)와 동일한 재료 또는 상이한 재료로 형성될 수 있다. 도전성 스토퍼(39)와 가동 액추에이터(33)가 상이한 재료로 제조되는 실시예에서, 도전성 스토퍼(39)는 도전성 스토퍼(39)와 가동 액추에이터(33) 사이의 아크 발생의 가능성을 감소시키기 위해 가동 액추에이터(33)보다 높은 저항율(resistivity)을 갖도록 설계될 수 있다.
각각의 도전성 스토퍼(39)는 기판 상에(예를 들어, 도 3, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이), 또는 가동 액추에이터의 부분으로서(예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이) 제조될 수 있고, 또는 기판 상에 형성된 제 1 부분과 가동 액추에이터(33)의 부분으로서 형성된 적어도 하나의 다른 부분을 갖는 2개의 부분으로 분할될 수도 있다(예를 들어, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이). 도전성 스토퍼(39)가 기판 상에 형성되는 실시예에서, 도전성 스토퍼는 기판 접점(35) 또는 기판 전극(36)을 형성하기 위해 사용될 수 있는 것과 동일한 포토리소그래픽 프로세스 마스크를 사용하여 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 도전성 스토퍼(39)는 기판 전극(36)이 기판 접점(35)과 도전성 스토퍼(39) 사이에 배치되도록 위치될 수 있다. 기판 전극이 기판 접점에 더 근접할수록 가동 액추에이터를 기판 전극을 향해 잡아당기기 위해 더 많은 힘이 이용 가능하다. 하나 이상의 기판 전극(36)이 기판 접점(35)과 도전성 스토퍼(39) 사이에 배치되도록 도전성 스토퍼(39)를 위치시킴으로써, 가동 단부(37)에서 작동력을 증가시켜 가동 액추에이터(33)와 기판 접점(35) 사이에 더 양호한 접촉을 제공하는 것이 가능하다. 선택적으로, 본 명세서에 설명된 임의의 실시예에서, 부가의 도전성 접점이 가동 액추에이터(33)의 가동 단부(37) 상에 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도전성 스토퍼(39)의 형상 인자(form factor)는 다양한 인자에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 단일의 MEMS 스위치를 위한 도전성 스토퍼는 기둥 또는 포스트(post)와 유사할 수 있고, 반면 스위치 어레이를 위한 도전성 스토퍼는 비임과 유사할 수 있다. 일 실시예에서, 도전성 스토퍼는 그 길이 또는 폭보다 큰 높이[예를 들어, 가동 액추에이터(33)를 향해 연장하는 치수]를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 도전성 스토퍼(39)는 가동 전극(33)이 도전성 스토퍼에 접촉하기 전에 기판 접점(35)과 접촉하도록 구성될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 도전성 스토퍼(39)는 가동 전극(33)이 도전성 스토퍼와 접촉할 때와 실질적으로 동시에 기판 접점(35)과 접촉하도록 구성될 수 있다. 또 다른 대안적인 실시예에서, 도전성 스토퍼(39)는 가동 전극(33)이 기판 접점(35)과 접촉하기 전에 도전성 스토퍼(39)와 먼저 접촉하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 도전성 스토퍼(39)는 기판 접점(35)의 높이보다 큰 높이를 가질 수 있다. 도전성 스토퍼(39)를 기판 접점(35)보다 더 높게(예를 들어, 가동 액추에이터에 더 근접하게) 제조함으로써, 가동 접점(33)의 유효 공진 주파수를 증가시켜 기판 접점(35)과 가동 액추에이터(33) 사이의 보다 신속한 분리를 초래하는 것이 가능하다. 더욱이, 도전성 스토퍼(39)를 기판 접점(35)보다 높게 제조함으로써, 가동 액추에이터(33)는 비임을 작동시키기 위해 증가된 흡인 전압(pull-in voltage)을 먼저 필요로 하는 도전성 스토퍼(39)와 접촉할 것이다.
일 실시예에서, 도전성 스토퍼(39)는 가동 액추에이터(33)에 전기적으로 결합되어 도전성 스토퍼(39)와 가동 액추에이터(33) 사이에 동일한 전기 전위를 유지한다. 예를 들어 전력 도전 적용예에서, 이는 가동 액추에이터(33) 및 기계적 스토퍼(39)가 그와 다르게 상이한 전위에 있을 수 있기 때문에 바람직한 특징일 수 있다. 최종 전위차는 이어서 기계적 스토퍼(39)와 가동 액추에이터(33) 사이에 인력을 발생시킬 수 있다. 이는 가동 액추에이터(33)가 바람직하지 않은 시간에 작동되거나 편향될 수 있게 하여, 스위치의 스탠드오프 전압을 감소시킬 수 있다. 일 실시예에서, 기계적 스토퍼(39)와 같은 하나 이상의 기계적 스토퍼는 도전성 트레이스(31)에 의해 가동 접점(33)에 전기적으로 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 도전성 트레이스(31)는 적어도 부분적으로 가동 액추에이터(33)의 하부에서 전기 절연층(34)의 표면 상에 또는 다르게는 그 상부에 경로 설정될 수 있다. 다른 실시예에서, 도전성 트레이스(31)는 전기 절연층(34)과 기판(32) 사이에 경로 설정될 수도 있다. 도전성 트레이스(31)는 구리, 금, 알루미늄, 백금, 또는 금속 합금과 같은 하나 이상의 도전성 재료로 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나 초과의 도전성 기계적 스토퍼를 포함하는 MEMS 스위치의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, MEMS 스위치(50)는 적어도 하나의 부가의 도전성 스토퍼(59)를 포함한다. 도전성 스토퍼(59)는 도전성 스토퍼(39)와 실질적으로 재료 및 디자인이 유사할 수 있다. 선택적으로, 도전성 스토퍼(59) 및 도전성 스토퍼(39)는 원하는 적용예에 따라 상이한 형상 인자(높이를 포함함)를 가질 수도 있다. 일 실시예에서, 도전성 스토퍼(59) 및 도전성 스토퍼(39)는 전술된 도전성 트레이스(31)와 디자인이 실질적으로 유사할 수 있는 도전성 트레이스(51)에 의해 가동 액추에이터(33)에 전기적으로 결합될 수 있다. 부가적으로, MEMS 스위치(50)는 도 5에 도시된 기판 전극(56)과 같은 하나 이상의 부가의 기판 전극을 더 포함할 수 있다. 각각의 이러한 부가의 기판 전극은 전술된 기판 전극(36)과 형태 및 기능이 실질적으로 유사할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도전성 스토퍼를 갖는 가동 액추에이터를 포함하는 MEMS 스위치의 단면도를 도시한다. 전술된 MEMS 스위치 실시예와 마찬가지로, MEMS 스위치(60)는 기판(32), 전기 절연층(34), 기판 접점(35) 및 기판 전극(36)을 포함한다. 그러나, 기판부의 부분으로서 형성된 도전성 스토퍼를 포함하는 대신에, MEMS 스위치(60)는 가동 액추에이터(63)에 결합되거나 다른 방식으로 일체화된 가동 도전성 스토퍼(69)를 포함한다. 부가적으로, 도전성 스토퍼(69)의 대략 하부의 위치로부터 가동 액추에이터(63)로 경로 설정되는[예를 들어, 고정부(38)를 경유하여] 도전성 트레이스(61)가 제공되어, 도전성 스토퍼(69)가 스위치의 작동시에 도전성 트레이스(61)와 접촉하게 된다. 일 실시예에서, 도전성 스토퍼(69)가 도전성 트레이스(61)로부터 이격된 거리는 가동 액추에이터(63)가 기판 접점(35)으로부터 이격된 거리와 동일하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 분할 도전성 스토퍼를 갖는 MEMS 스위치의 단면도를 도시한다. 도시된 실시예에서, 가동 액추에이터(63)에 결합되거나 일체화된 제 1 가동부(79a)와, 기판에 결합되며 스위치(70)의 작동시에 제 1 가동부(79a)와 접촉하도록 위치된 제 2 고정부(79b)를 포함하는 분할 또는 분리형 도전성 스토퍼를 갖는 MEMS 스위치(70)가 도시된다. 일 실시예에서, 또한 제 2 고정부(79b)는 도전성 트레이스(71)에 의해 가동 액추에이터에 전기적으로 결합될 수 있다. 전술된 도전성 트레이스(31, 51, 61)와 마찬가지로, 도전성 트레이스(71)는 전기 절연층(34)의 상부 또는 하부에 경로 설정될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 분할 도전성 스토퍼 및 도전성 접촉 범프(bump)를 갖는 MEMS 스위치의 단면도를 도시한다. MEMS 스위치(70)와 마찬가지로, MEMS 스위치(80)는 가동 액추에이터(83) 상의 제 1 가동부(79a) 및 가동부 하부에 위치된 제 2 고정부(79b)를 갖는 분할 도전성 스토퍼를 더 포함할 수 있다. 게다가, MEMS 스위치(80)는 가동 액추에이터(83) 상의 도전성 접촉 범프(89)와 같은 돌출부를 더 포함할 수 있고, 이 돌출부는 가동 액추에이터(83)의 작동시에 기판 접점(85)과 접촉한다. 도전성 접촉 범프(89)의 추가에 의해, 도시된 바와 같이 기판 접점의 높이보다 큰 높이를 갖는 기판 전극[기판 전극(86)과 같은]을 갖는 것이 가능하다.
도 9는 적어도 하나의 도전성 스토퍼(99)를 각각 갖는 2개의 MEMS 스위치(98)를 포함하는 MEMS 스위치 어레이(90)의 일 실시예를 도시한다. 설명을 위해, 단지 2개의 MEMS 스위치만이 MEMS 스위치 어레이(90)에 도시된다. 그러나, 도시되지는 않았지만, MEMS 스위치 어레이(90)는 직렬, 병렬, 또는 직렬-병렬 배열로 결합된 다수의 MEMS 스위치를 포함할 수도 있다. MEMS 스위치 어레이(90) 내의 각각의 MEMS 스위치는 기판(102) 상에 배치된 "소스" 접점(100)에 고정된 2개의 가동 액추에이터(93)를 포함한다. 가동 액추에이터(93)는 또한 기판(102) 상에 배치된 기판 전극(96)과 기판 접점(95) 상으로 연장되거나 캔틸레버 비임 형태로 구성된다. 전술된 바와 같이, 기판(102)은 기판 전극(96), 기판 접점(95) 및 소스 전극(100) 또는 고정부(98) 중 하나 이상과 기판(102)과의 사이에 배치된 전기 절연층(도시 생략)을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 각각의 MEMS 스위치는 도전성 스토퍼(99)를 더 포함한다. 전술된 바와 같이, 도전성 스토퍼(99)는 기판(102) 상에, 가동 액추에이터(93) 상에, 또는 일부는 기판(102) 상에 그리고 일부는 가동 액추에이터(93) 상에 제조될 수 있다. 도전성 스토퍼(99)가 적어도 부분적으로 기판(102) 상에 제조되는 실시예에서, 도전성 스토퍼(99)는 도전성 트레이스(91) 및 소스 접점(100) 및/또는 고정부(98)를 경유하여 가동 액추에이터(93)에 전기적으로 결합될 수 있다. 도전성 스토퍼(99)가 적어도 부분적으로 가동 액추에이터 상에 제조되는 실시예에서, 도전성 스토퍼(99)는 오직 스위치의 작동시에 도전성 트레이스(91)에 전기적으로 도통될 수 있다. 부가적으로, 각각의 MEMS 스위치는 가동 액추에이터(93)의 하부측에 포함된 하나 이상의 도전성 접점 범프(109)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 단지 특정 특징만이 본 명세서에 도시되고 설명되었지만, 다수의 변형예 및 변화예가 당 기술 분야의 숙련자들에게 실시될 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 사상 내에 있는 바와 같은 모든 이러한 변형예 및 변화예를 포함할 의도인 것으로 여겨진다.
도 1은 종래 기술에 따른 개방 또는 비도전 상태에서의 MEMS 스위치의 단면도,
도 2는 종래 기술에 따른 작동 상태에서의 MEMS 스위치(10)의 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 개방 상태에서의 도전성 기계적 스토퍼를 포함하는 MEMS 스위치(30)의 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 작동 상태에서의 도전성 기계적 스토퍼를 포함하는 MEMS 스위치(30)의 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나 초과의 도전성 기계적 스토퍼를 포함하는 MEMS 스위치의 단면도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도전성 스토퍼를 갖는 가동 액추에이터를 포함하는 MEMS 스위치의 단면도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 분할 도전성 스토퍼를 갖는 MEMS 스위치의 단면도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 분할 도전성 스토퍼 및 도전성 접촉 범프를 갖는 MEMS 스위치의 단면도,
도 9는 적어도 하나의 도전성 스토퍼를 갖는 적어도 2개의 MEMS 스위치를 포함하는 MEMS 스위치 어레이의 일 실시예를 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
30: MEMS 스위치 31: 도전성 트레이스
32: 기판 33: 가동 액추에이터
34: 전기 절연층 35: 기판 접점
36: 기판 전극 37: 가동 단부
38: 고정부 39: 도전성 스토퍼
50: MEMS 스위치 56: 기판 전극
59: 도전성 스토퍼 60: MEMS 스위치
63: 가동 액추에이터 69: 도전성 스토퍼
70: MEMS 스위치 71: 도전성 트레이스
79a: 제1 가동부 79b: 제2 고정부
80: MEMS 스위치 83: 가동 액추에이터
85: 기판 접점 89: 도전성 접촉 범프
90: MEMS 스위치 어레이 91: 도전성 트레이스
93: 가동 액추에이터 96: 기판 전극
98: MEMS 스위치 99: 도전성 스토퍼
100: 소스 전극 102: 기판

Claims (10)

  1. MEMS 스위치(30, 50, 60, 70, 80)에 있어서,
    기판(32)과,
    상기 기판(32)에 결합된 가동 액추에이터(33, 63, 83)와,
    기판 접점(35, 85)과,
    기판 전극(36, 56, 86)과,
    상기 가동 액추에이터(33, 63, 83)에 도전성 트레이스(31, 61, 71)를 거쳐서 전기적으로 결합되고, 상기 가동 액추에이터(33, 63, 83)가 상기 기판 접점(35, 85)과 접촉하는 것을 허용하면서 상기 가동 액추에이터(33, 63, 83)가 상기 기판 전극(36, 56, 86)과 접촉하는 것을 방지하도록 구성된 도전성 스토퍼(39, 59, 69, 79)를 포함하는
    MEMS 스위치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가동 액추에이터(33, 63, 83) 및 상기 기판 전극(36, 56, 86)은 상기 기판(32)으로부터 전기적으로 절연되는
    MEMS 스위치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가동 액추에이터(33, 63, 83)는 도전성 비임을 포함하는
    MEMS 스위치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 도전성 스토퍼(39, 59)는 상기 도전성 비임보다 높은 저항율을 갖는
    MEMS 스위치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 스토퍼(39)는 상기 기판(32) 상에 배치되고, 상기 기판 전극(36)은 상기 도전성 스토퍼(39)와 상기 기판 접점(35) 사이에 배치되는
    MEMS 스위치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도전성 스토퍼(39, 59)는, 상기 가동 액추에이터(33)가 상기 기판 접점(35)과 접촉하기 전에 상기 도전성 스토퍼(39, 59)와 접촉하도록 구성되는
    MEMS 스위치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 트레이스(31, 61, 71)는 상기 가동 액추에이터(33, 63, 83)에 전기적으로 결합되고, 적어도 부분적으로 상기 가동 액추에이터(33, 63, 83)의 하부에서 상기 기판(32) 상에 배치되는
    MEMS 스위치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 MEMS 스위치는 상기 기판(32)과 상기 기판 전극(36, 56, 86) 사이에 절연층(34)을 더 포함하고, 상기 도전성 트레이스(31, 61, 71)는 상기 기판(32)과 상기 절연층(34) 사이에 배치되는
    MEMS 스위치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 도전성 스토퍼(69)는, 상기 가동 액추에이터(63)가 작동될 때 상기 도전성 스토퍼(69)가 상기 도전성 트레이스(61)와 접촉하게 되도록 상기 가동 액추에이터(63)와 일체화되는
    MEMS 스위치.
  10. 공용 기판(102) 상에 형성된 MEMS 스위치 어레이(90)에 있어서,
    상기 기판(102)에 결합된 제 1 가동 액추에이터(93)와,
    상기 기판(102)에 결합된 제 2 가동 액추에이터(93)와,
    적어도 부분적으로 상기 제 1 및 제 2 가동 액추에이터(93)의 하부에서 상기 기판(102) 상에 배치된 기판 전극(96)과,
    상기 제 1 및 제 2 가동 액추에이터(93)가 상기 기판 전극(96)의 상태에 기초하여 기판 접점(95)과 전기 접촉하도록 적어도 부분적으로 상기 제 1 및 제 2 가동 액추에이터(93)의 하부에서 상기 기판(102) 상에 배치되는 기판 접점(95)과,
    상기 가동 액추에이터(93)에 도전성 트레이스를 거쳐서 전기적으로 결합되고, 상기 가동 액추에이터(93)가 상기 기판 접점(95)과 접촉하는 것을 허용하면서 상기 가동 액추에이터(93)가 상기 기판 전극(96)과 접촉하는 것을 방지하도록 구성된 적어도 하나의 도전성 스토퍼(99)를 포함하는
    MEMS 스위치 어레이.
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