KR101541915B1 - 이중 액추에이터 및 공유 게이트를 갖는 ｍｅｍｓ 마이크로스위치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, MEMS 스위치(10, 30, 40)가 제공된다. MEMS 스위치(10, 30, 40)는 기판(12), 서로 전기적으로 결합된 제 1 작동 요소(21, 41) 및 제 2 작동 요소(22, 42), 기판(12)에 기계적으로 결합되며 제 1 작동 요소(21, 41) 및 제 2 작동 요소(22, 42) 중 적어도 하나를 지지하는 고정부(18), 및 제 1 작동 요소(21, 41) 및 제 2 작동 요소(22, 42)를 작동시키도록 구성된 게이트 구동기(6)를 포함한다.
MEMS 스위치, 기판, 작동 요소, 고정부, 게이트 구동기
Description
본 발명의 실시예는 일반적으로 마이크로 전기기계 시스템(microelectromechanical system; MEMS) 스위치에 관한 것이고, 더 구체적으로는 이중 액추에이터 및 공유 게이트를 갖는 MEMS 마이크로스위치에 관한 것이다.
마이크로 전기기계 시스템(MEMS)은 일반적으로 소형의 밀봉된 패키지 내의 마이크로미터 내지 밀리미터의 크기의 범위인 전기기계 장치이다. 마이크로스위치의 형태의 MEMS 장치는 종종 가동 전극이라 칭하는 가동 액추에이터를 갖는데, 이 가동 액추에이터는 가동 액추에이터의 하부의 기판 상에 위치된 게이트 구동기(또한 게이트 또는 기판 전극이라 칭함)의 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, 보(beam)의 자유 단부와 고정 접점 사이의 간극을 폐쇄하는 가요성 보일 수 있다. 보의 자유 단부와 고정 전기 접점 사이에 큰 충분한 차동 전압이 존재하면, 정전기력의 합력은 어떠한 게이팅 신호도 게이트 구동기에 의해 제공되지 않고 보가 자체 작동할 수 있게 한다. 특정의 전류 스위칭 적용예에서, 이 자체 작동은 스위치 또는 하류측 시스템의 파멸적인 고장을 초래할 수 있다.
따라서, 자체 작동을 회피하면서 증가된 양의 전압을 홀드 오프(hold off)할 수 있는 MEMS 스위치를 설계하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, MEMS 스위치가 제공된다. MEMS 스위치는 기판, 서로 전기적으로 결합된 제 1 및 제 2 작동 요소, 기판에 기계적으로 결합되고 제 1 및 제 2 작동 요소 중 적어도 하나를 지지하는 고정부(anchor), 및 제 1 및 제 2 작동 요소를 작동시키도록 구성된 게이트 구동기를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, MEMS 스위치 어레이가 제공된다. MEMS 스위치 어레이는 제 1 MEMS 스위치와, 직렬 또는 병렬 배열로 제 1 MEMS 스위치에 전기적으로 결합된 제 2 MEMS 스위치를 포함한다. 제 1 스위치는 기판, 서로 전기적으로 결합된 제 1 및 제 2 작동 요소, 기판에 기계적으로 결합되고 제 1 및 제 2 작동 요소 중 적어도 하나를 지지하는 고정부, 및 제 1 및 제 2 작동 요소를 작동 시키도록 구성된 제 1 게이트 구동기를 포함한다. 제 2 MEMS 스위치는 서로 전기적으로 결합된 제 3 및 제 4 작동 요소, 기판에 기계적으로 결합되며 제 3 및 제 4 작동 요소 중 적어도 하나를 지지하는 제 2 고정부, 및 제 1 및 제 2 작동 요소와 독립적으로 제 3 및 제 4 작동 요소를 작동시키도록 구성된 제 2 게이트 구동기를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 제 2 MEMS 스위치 어레이가 제공된다. 이 MEMS 스위치는 기판, 서로 전기적으로 결합된 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소, 기판에 기계적으로 결합되며 제 1 및 제 2 작동 요소 중 적어도 하나를 지지하는 고정부, 제 1 및 제 2 작동 요소를 작동시키도록 구성된 게이트 구동기, 및 MEMS 스위치 상에 배치되어 기판과 밀폐 밀봉을 형성하는 스위치 캡(switch cap)을 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, 자체 작동을 회피하면서 증가된 양의 전압을 홀드 오프할 수 있는 MEMS 스위치가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 증가된 전압 스탠드오프 용량(voltage stand-off capability)(또한 홀드 오프 용량이라 칭함)을 갖는 MEMS 스위치가 설명된다. 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.
용어 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 1은 증가된 전압 스탠드오프 용량을 갖는 MEMS 스위치의 일 실시예를 도시하는 개략도이다. 도 2는 도시된 바와 같이 단면 라인 2를 따라 취한 도 1의 MEMS 스위치(10)의 단면도이다. 도시된 실시예에서, MEMS 스위치(10)는 하위 기판(12)에 의해 지지된다. 기판(12)은 MEMS 스위치에 대한 지지를 제공하며, 예를 들어 실리콘 또는 게르마늄으로 형성된 강성 기판이거나, 또는 예를 들어 폴리이미드로 형성된 것과 같은 가요성 기판일 수도 있다. 또한, 기판(12)은 도전성이거나 절연성일 수 있다. 기판(12)이 도전성인 실시예에서, 부가의 전기 격리층(도시 생략)이 기판(12)과 MEMS 스위치 접점, 고정부 및 게이트(후술됨) 사이에 포함되어 이러한 구성요소들 사이의 전기 단락을 회피할 수 있다.
MEMS 스위치(10)는 제 1 접점(15)(종종 소스 또는 입력 접점이라 칭함), 제 2 접점(17)(종종 드레인 또는 출력 접점이라 칭함), 및 가동 액추에이터(23)를 포함한다. 일 실시예에서, 가동 액추에이터(23)는 도전성이고, 임의의 도전성 재료 또는 합금으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 접점(15, 17)은 부하 회로의 부분으로서 전기적으로 함께 결합될 수 있고, 가동 액추에이터(23)는 스위치의 작동시에 제 1 접점(15)으로부터 제 2 접점(17)으로 전류를 통과시키는 기능을 할 수 있 다. 도 2에 도시된 바와 같이, 가동 액추에이터(23)는 제 1 접점(15)과 전기 접속을 형성하도록 구성된 제 1 작동 요소(21)와, 제 2 접점(17)과 전기 접속을 형성하도록 구성된 제 2 작동 요소(22)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 및 제 2 작동 요소는 서로 전기적으로 결합되지만, 이들은 그럼에도 불구하고 각각의 작동 요소에 인가된 인력에 따라 독립적으로 작동할 수도 있다. 일 실시예에서, 제 1 및 제 2 작동 요소는 작동 중에 기판(12)을 향해 동시에 끌어당겨질 수 있다(추가로 후술됨). 일 실시예에서, 제 1 및 제 2 작동 요소는 동일한 고정 영역을 공유하는 작동 요소의 대향 단부로서 일체로 형성되고 전기 도전성이다. 대안적인 실시예에서, 제 1 및 제 2 작동 요소는 부가의 내부 또는 외부 전기 접속부를 통해 전기적으로 결합될 수 있다. 제 1 및 제 2 작동 요소를 동일한 가동 액추에이터의 부분으로서 일체화함으로써, 외부 접속부가 제거될 수 있어 이에 의해 장치의 전체 인덕턴스를 감소시킬 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 가동 액추에이터(23)[제 1 작동 요소(21) 및 제 2 작동 요소(22))를 포함함]는 하나 이상의 고정부(18)에 의해 기판(12)에 지지되어 기계적으로 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 가동 액추에이터(23)는 고정부(들)(18)에 전기적으로 결합될 수 있다. 단일의 고정부(18)가 제 1 작동 요소(21) 및 제 2 작동 요소(22) 양자 모두를 지지하는데 사용되는 실시예에서, 고정부(18)가 충분히 넓어(제 1 및 제 2 접점 사이로 연장하는 방향에서) 하나의 작동 요소와 관련된 임의의 스트레인 또는 고유의 응력이 제 2 작동 요소에 전달되거나 기계적으로 결합되지 않도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 더욱이, 단일의 고정 부(18)가 제 1 작동 요소(21) 및 제 2 작동 요소(22) 양자 모두를 지지하는데 사용되는 실시예에서, 가동 작동 요소 사이의 고정 재료의 거리는 가동 요소의 조합된 길이보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, MEMS 스위치(10)는 단일의 게이트 구동기(6)에 의해 제어되고 제 1 및 제 2 작동 요소(21, 22) 양자 모두에 인력을 동시에 부여하도록 구성된 공통 게이트(16)를 포함한다. 이러한 인력은 정전기력, 자력, 압전 저항력으로서 또는 힘의 조합으로서 구체화될 수 있다. 정전기 작동식 스위치에서, 게이트(16)는 스위치 레버런스(switch reference)(14)를 전기적 기준으로 할 수 있고, 이 스위치 레버런스(14)는 도 1 및 도 2에서 가동 액추에이터(23)의 도전 경로와 동일한 전위에 있다. 자기 작동식 스위치에서, 전압과 같은 게이팅 신호가 재료의 자기 상태를 변경하여 가동 요소를 구동하는 자기장의 존재를 제공하거나 제거하도록 인가된다. 유사하게, 전압과 같은 게이팅 신호는 가동 요소에 걸친 압전 저항 재료에 인가되어 작동을 유도할 수 있다. 자기 및 압전 저항 작동 양자 모두의 경우에, 게이팅 신호는 가동 요소들 사이에 정전기 인력을 생성하지 않고 따라서 가동 요소를 기준으로 할 필요가 없다.
일 실시예에서, 게이트 구동기(6)는 전원 입력부(도시 생략)와, MEMS 스위치의 작동 상태를 변경하기 위한 수단을 제공하는 제어 논리 입력부를 포함한다. 일 실시예에서, 게이팅 전압은 가동 작동 요소(21, 22)를 기준으로 하고, 2개의 접점과 각각의 가동 요소 사이의 차동 전압은 실질적으로 동일하다. 일 실시예에서, MEMS 스위치(10)는 접점과 스위치 레버런스(14) 사이에 결합되어 스위치의 자체 작동 전압 미만인 전위로 스위치 레버런스(14)를 유지하는 저항성 등급화 네트워크(grading network)(도시 생략)를 포함할 수 있다.
MEMS 스위치(10) 내에 공통 게이팅 신호를 공유함으로써, 공유되지 않으면 통상의 MEMS 스위치에 대한 작동 전압을 능가할 수 있는 큰 작동 전압이 제 1 작동 요소와 제 2 작동 요소 사이에서 공유될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2의 MEMS 스위치(10)에서, 200V의 전압이 제 1 접점(15) 및 제 2 접점(17)을 가로질러 인가되고 스위치 레버런스(14)가 100V로 등급화되면, 제 1 접점(15)과 제 1 작동 요소(21) 사이의 전압은 대략 100V일 수 있고, 반면 제 2 접점(17)과 제 2 작동 요소(22) 사이의 전압은 또한 대략 100V일 수 있다.
도 2에서, MEMS 스위치(10)는 양 작동 요소(21, 22)를 포함하는 MEMS 스위치(10)의 구성요소 주위에서 기판(12)과의 밀폐 밀봉을 형성하는 캡(25)을 추가로 포함한다. 전형적으로, 다수의 MEMS 스위치가 단일의 기판 상에 형성된다. 이들 스위치는 이어서 캡핑되고, 단일화되고(singulated), 또는 다이싱된다. 일 실시예에서, MEMS 스위치(10)의 제 1 및 제 2 작동 요소와 공통 게이트(16)는 단일의 다이 상에 형성되어 캡핑된다. 단일의 캡 내에 제 1 및 제 2 작동 요소를 포함함으로써, 스위치 풋프린트(switch footprint)를 실질적으로 증가시키지 않고 MEMS 스위치의 스탠드오프 전압을 증가시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 스위치의 스탠드오프 전압은 효율적으로 두배가 될 수 있고, 반면에 전체 스위치 풋프린트는 단일의 스위치의 풋프린트보다 단지 약간만 증가된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEMS 스위치(30)의 개략도이다. 도시 된 실시예에서, MEMS 스위치(30)는 MEMS 스위치(10)와 실질적으로 유사하지만, 가동 액추에이터 MEMS 스위치(30)는 격리 영역(36)에 의해 가동 액추에이터(23)의 도전 경로(37)로부터 격리된 전기 바이어싱 구성요소(39)를 추가로 포함한다. 전기 바이어싱 구성요소(39)는 MEMS 포토리소그래픽 제조 프로세스에서 가동 액추에이터의 부분으로서 형성된 도전층 또는 트레이스로 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 전기 바이어싱 구성요소(39)는 가동 액추에이터(23) 상에 기계적 힘을 부여하도록 구성된 압전 저항성 재료로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 전기 바이어싱 구성요소(39)는 게이트(16)를 전기적 기준으로 할 수 있다. 이러한 실시예에서, MEMS 스위치(30)의 작동 전압은 가동 전극의 도전 경로를 가로지르는(예를 들어, 제 1 및 제 2 접점을 가로지르는) 전압에 무관할 수 있고, 따라서 스위치의 정상 스탠드오프 용량을 초과하여 증가될 수 있다. 도시되지는 않았지만, MEMS 스위치(30)는 또한 MEMS 스위치(10)에 대해 설명된 바와 같이 캡핑될 수도 있다.
도 4는 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소가 물리적으로 분리되어 있는 MEMS 스위치의 일 실시예를 도시하는 개략도이다. 도시된 바와 같이, MEMS 스위치(40)는 제 1 고정부(48a)에 의해 지지된 제 1 작동 요소(41)와, 제 2 고정부(48b)에 의해 지지된 제 2 작동 요소(42)를 포함할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 제 1 작동 요소(41) 및 제 2 작동 요소(42)는 작동 요소들 사이에 간격을 유지하면서 단일의 고정부에 의해 지지될 수도 있다. 도시된 실시예에서, 제 1 및 제 2 작동 요소는 격리 영역(46)에 의해 각각의 작동 요소의 도전 경로(47)로부터 격리된 전기 바이어싱 구성요소(49)를 각각 포함할 수 있다. MEMS 스위치(30)와 마찬가지로, 전 기 바이어싱 구성요소(49)는 MEMS 포토리소그래픽 제조 프로세스에서 작동 요소의 부분으로서 형성된 도전층 또는 트레이스 또는 각각의 작동 요소 상에 기계적 힘을 부여하도록 구성된 압전 저항성 재료로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 작동 요소(41, 42)의 도전 경로(47)는 전기 접속부(45)에 의해 전기적으로 결합될 수 있다. 도시되지는 않았지만, MEMS 스위치(40)는 또한 MEMS 스위치(10, 30)에 대해 설명된 바와 같이 캡핑될 수도 있다.
도 5는 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소가 물리적으로 분리되어 있는 MEMS 스위치의 대안적인 실시예를 도시하는 개략도이다. 도시된 바와 같이, MEMS 스위치(50)는 단일의 고정부(58)에 의해 지지된 제 1 작동 요소(51) 및 제 2 작동 요소(52)를 포함할 수 있다. 전술된 MEMS 스위치와 마찬가지로, 제 1 작동 요소(51) 및 제 2 작동 요소(52)는 공동으로 작동되어 게이트(56)로부터의 신호에 의해 발생된 인력에 기초하여 접점(55, 57)과 각각 전기 접촉하게 될 수 있다. MEMS 스위치(10, 30, 40)와 마찬가지로, MEMS 스위치(50)는 다양한 MEMS 구성요소 상에 기판(12)과 밀폐 밀봉을 형성하는 캡(25)을 추가로 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개 이상의 MEMS 스위치의 어레이(60)를 도시하는 개략도이다. 도시된 실시예에서, 각각의 MEMS 스위치(10)는 공통 게이트(16)의 작동 상태에 기초하여 작동되는 제 1 및 제 2 작동 요소(도시 생략)를 구비하는 가동 액추에이터(23)를 포함한다. 일 실시예에서, MEMS 스위치 어레이(60) 내의 각각의 MEMS 스위치(10)는 개별 게이트 구동기(66)에 의해 제어된다. 이어서, 각각의 게이트 구동기(66)는 주어진 MEMS 스위치(10)의 제 1 및 제 2 작동 요 소 사이에 공유된 공통 게이트(16)의 작동 상태를 제어한다. 도시된 실시예에서, 2개의 MEMS 스위치(10)의 어레이(60)는, 제 1 MEMS 스위치(10)의 출력 접점(17)이 인접하는 MEMS 스위치(10)의 입력 접점(15)에 접속되어 있는 전기적으로 직렬 연결된 상태로 도시되어 있다. 그러나, 이들 또는 부가의 MEMS 스위치는 또한 최종 적용예에 따라 병렬 또는 직병렬 조합으로 전기적으로 결합될 수도 있다. 일 실시예에서, MEMS 어레이(60)는 전류 소스(61)로부터 직류의 무아크 차단(arcless interruption)에 적합한 전기 차단 장치의 부분으로서 실시될 수도 있다. 무아크 전류 차단과 같은 특정 적용예를 위한 바람직한 전압 정격을 성취하기 위해, MEMS 스위치 어레이(60) 내의 MEMS 스위치(10)는 원하는 전압 및 전류 분할 효과를 성취하도록 직렬, 병렬 및 직렬/병렬로 작동적으로 결합될 수 있다.
본 발명의 단지 특정 특징만이 본 명세서에 도시되고 설명되었지만, 다수의 수정 및 변경이 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 증가된 전압 스탠드오프(standoff) 용량을 갖는 MEMS 스위치의 일 실시예를 도시하는 개략도,
도 2는 도 1의 MEMS 스위치의 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 바이어싱 구성요소를 갖는 MEMS 스위치의 개략도,
도 4는 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소가 물리적으로 분리되어 있는 MEMS 스위치의 일 실시예를 도시하는 개략도,
도 5는 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소가 물리적으로 분리되어 있는 MEMS 스위치의 대안적인 실시예를 도시하는 개략도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개 이상의 MEMS 스위치의 어레이를 도시하는 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: MEMS 스위치 12: 기판
15: 제 1 접점 17: 제 2 접점
18: 고정부 21: 제 1 작동 요소
22: 제 2 작동 요소 23: 가동 액추에이터
30: MEMS 스위치 36: 격리 영역
37: 도전 경로 39: 전기 바이어싱 구성요소
40: MEMS 스위치 41: 제 1 작동 요소
42: 제 2 작동 요소 50: MEMS 스위치
51: 제 1 작동 요소 52: 제 2 작동 요소
55, 57: 접점 58: 고정부
60: MEMS 스위치 어레이 66: 게이트 구동기
Claims (17)
- 장치에 있어서,기판과,서로 전기적으로 직렬로 결합된 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소에 있어서, 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소는 독립적으로 작동하고 가동 액추에이터의 대향 단부로서 연속적으로 일체로 형성되도록 구성되며, 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소는 또한 상기 기판을 향해 동시에 끌어당겨지도록 구성되는, 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소와,상기 기판에 기계적으로 결합되고 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소 중 적어도 하나를 지지하는 고정부에 있어서, 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소가 상기 고정부에 결합되는, 상기 고정부와,공통 게이팅 신호를 제공하여 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소를 작동시키도록 구성된 게이트 구동기를 포함하는장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소 중 적어도 하나는 도전성인장치.
- 제 1 항에 있어서,제 1 접점 및 제 2 접점으로서, 상기 게이트 구동기에 의해 작동될 때, 상기 제 1 작동 요소가 상기 제 1 접점에 전기적으로 결합되고 상기 제 2 작동 요소가 상기 제 2 접점에 전기적으로 결합되도록 구성된, 상기 제 1 접점 및 제 2 접점을 더 포함하는장치.
- 제 1 항에 있어서,제 1 접점 및 제 2 접점으로서, 상기 제 1 접점 및 제 2 접점은, 상기 제 2 작동 요소와 상기 제 2 접점 사이의 차동 전압이 상기 제 1 작동 요소와 상기 제 1 접점 사이의 차동 전압과 동일하도록 구성된, 상기 제 1 접점 및 제 2 접점을 더 포함하는장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소 위에 배치된 스위치 캡을 더 포함하는장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 게이트 구동기는 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소를 전기적 기준으로 하는장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소는 도전성 작동 요소를 포함하는장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소는 상기 작동 요소로부터 전기적으로 격리된 전기 바이어싱 구성요소를 더 포함하는장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 전기 바이어싱 구성요소는 상기 게이트 구동기를 전기적 기준으로 하는장치.
- 제 8 항에 있어서상기 전기 바이어싱 구성요소는 압전 저항 구성요소인장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소는 정전기적으로 작동 가능한장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소는 자성 물질을 포함하는장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 게이트 구동기는 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소를 함께 작동시키도록 구성된장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소는 상기 고정부로부터 상기 기판에 평행한 방향으로 연장되는장치.
- 장치에 있어서,제 1 MEMS 스위치로서,기판과,서로 전기적으로 직렬로 결합된 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소에 있어서, 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소는 독립적으로 작동하고 가동 액추에이터의 대향 단부로서 연속적으로 일체로 형성되도록 구성되며, 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소는 또한 상기 기판을 향해 동시에 끌어당겨지도록 구성되는, 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소와,상기 기판에 기계적으로 결합되고 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소 중 적어도 하나를 지지하는 고정부에 있어서, 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소가 상기 고정부에 결합되는, 상기 고정부와,공통 게이팅 신호를 제공하여 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소를 작동시키도록 구성된 제 1 게이트 구동기를 포함하는, 상기 제 1 MEMS 스위치와,상기 제 1 MEMS 스위치에 전기적으로 직렬 또는 병렬 배열로 결합된 제 2 MEMS 스위치로서,서로 전기적으로 직렬로 결합된 제 3 작동 요소 및 제 4 작동 요소와,상기 기판에 기계적으로 결합되고 상기 제 3 작동 요소 및 제 4 작동 요소 중 적어도 하나를 지지하는 제 2 고정부에 있어서, 상기 제 3 작동 요소 및 제 4 작동 요소가 상기 제 2 고정부에 결합되는, 상기 제 2 고정부와,상기 제 3 작동 요소 및 제 4 작동 요소를 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소와 독립적으로 작동시키도록 구성되는 제 2 게이트 구동기를 포함하는, 상기 제 2 MEMS 스위치를 포함하는장치.
- 제 15 항에 있어서,제 2 기판을 더 포함하고,상기 제 2 MEMS 스위치는 상기 제 2 기판 상에 형성된장치.
- 장치에 있어서,기판과,서로 전기적으로 직렬로 결합된 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소에 있어서, 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소는 독립적으로 작동하고 가동 액추에이터의 대향 단부로서 연속적으로 일체로 형성되도록 구성되며, 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소는 또한 상기 기판을 향해 동시에 끌어당겨지도록 구성되는, 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소와,상기 기판에 기계적으로 결합되고 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소 중 적어도 하나를 지지하는 고정부에 있어서, 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소가 상기 고정부에 결합되는, 상기 고정부와,공통 게이팅 신호를 제공하여 상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소를 작동시키도록 구성된 게이트 구동기와,상기 제 1 작동 요소 및 제 2 작동 요소 위에 배치되고 상기 기판과 밀폐 밀봉을 형성하는 스위치 캡을 포함하는장치.
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| US20130134018A1 (en) * | 2011-11-30 | 2013-05-30 | General Electric Company | Micro-electromechanical switch and a related method thereof |
| US9117610B2 (en) * | 2011-11-30 | 2015-08-25 | General Electric Company | Integrated micro-electromechanical switches and a related method thereof |
| US8659326B1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-02-25 | General Electric Company | Switching apparatus including gating circuitry for actuating micro-electromechanical system (MEMS) switches |
| US9829550B2 (en) | 2012-12-27 | 2017-11-28 | General Electric Company | Multi-nuclear receiving coils for magnetic resonance imaging (MRI) |
| JP2016512386A (ja) * | 2013-03-14 | 2016-04-25 | ソリジー インコーポレイテド | 磁力で活性化される印刷メンブレンスイッチ及びその適用 |
| CN106415772B (zh) * | 2014-06-25 | 2019-08-13 | 通用电气公司 | 集成微机电开关及其相关方法 |
| US9362608B1 (en) | 2014-12-03 | 2016-06-07 | General Electric Company | Multichannel relay assembly with in line MEMS switches |
| US9663347B2 (en) * | 2015-03-02 | 2017-05-30 | General Electric Company | Electromechanical system substrate attachment for reduced thermal deformation |
| US10211622B2 (en) * | 2016-06-29 | 2019-02-19 | General Electric Company | System and method for fault interruption with MEMS switches |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040207498A1 (en) * | 2000-10-27 | 2004-10-21 | Xcom Wireless, Inc. | Microfabricated double-throw relay with multimorph actuator and electrostatic latch mechanism |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH052973A (ja) * | 1991-06-24 | 1993-01-08 | Matsushita Electric Works Ltd | 静電リレー |
| US6115231A (en) * | 1997-11-25 | 2000-09-05 | Tdk Corporation | Electrostatic relay |
| US6037719A (en) * | 1998-04-09 | 2000-03-14 | Hughes Electronics Corporation | Matrix-addressed display having micromachined electromechanical switches |
| JP2000200533A (ja) * | 1999-01-07 | 2000-07-18 | Nec Corp | マイクロマシンスイッチ |
| US6069540A (en) * | 1999-04-23 | 2000-05-30 | Trw Inc. | Micro-electro system (MEMS) switch |
| US6384353B1 (en) * | 2000-02-01 | 2002-05-07 | Motorola, Inc. | Micro-electromechanical system device |
| US6307169B1 (en) * | 2000-02-01 | 2001-10-23 | Motorola Inc. | Micro-electromechanical switch |
| US6440767B1 (en) * | 2001-01-23 | 2002-08-27 | Hrl Laboratories, Llc | Monolithic single pole double throw RF MEMS switch |
| US6750745B1 (en) * | 2001-08-29 | 2004-06-15 | Magfusion Inc. | Micro magnetic switching apparatus and method |
| US20030222740A1 (en) * | 2002-03-18 | 2003-12-04 | Microlab, Inc. | Latching micro-magnetic switch with improved thermal reliability |
| US6686820B1 (en) * | 2002-07-11 | 2004-02-03 | Intel Corporation | Microelectromechanical (MEMS) switching apparatus |
| JP4182861B2 (ja) * | 2002-12-05 | 2008-11-19 | オムロン株式会社 | 接点開閉器および接点開閉器を備えた装置 |
| EP1426992A3 (en) * | 2002-12-05 | 2005-11-30 | Omron Corporation | Electrostatic mems switch |
| JP4109182B2 (ja) * | 2003-11-10 | 2008-07-02 | 株式会社日立メディアエレクトロニクス | 高周波ｍｅｍｓスイッチ |
| JP4137872B2 (ja) * | 2004-03-31 | 2008-08-20 | シャープ株式会社 | 静電アクチュエーター，マイクロスイッチ，マイクロ光スイッチ，マイクロ光スイッチシステム，通信装置および静電アクチュエーターの製造方法 |
| US7280015B1 (en) * | 2004-12-06 | 2007-10-09 | Hrl Laboratories, Llc | Metal contact RF MEMS single pole double throw latching switch |
| JP4445399B2 (ja) * | 2005-01-07 | 2010-04-07 | シャープ株式会社 | マイクロ接点開閉器および無線通信機器 |
-
2007
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-
2008
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040207498A1 (en) * | 2000-10-27 | 2004-10-21 | Xcom Wireless, Inc. | Microfabricated double-throw relay with multimorph actuator and electrostatic latch mechanism |
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