KR101832134B1 - 정전기적으로 작동되는 미세기계 스위칭 소자 - Google Patents

정전기적으로 작동되는 미세기계 스위칭 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR101832134B1
KR101832134B1 KR1020110054699A KR20110054699A KR101832134B1 KR 101832134 B1 KR101832134 B1 KR 101832134B1 KR 1020110054699 A KR1020110054699 A KR 1020110054699A KR 20110054699 A KR20110054699 A KR 20110054699A KR 101832134 B1 KR101832134 B1 KR 101832134B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
contact
switching element
signal line
movable
electrodes
Prior art date
Application number
KR1020110054699A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110134838A (ko
Inventor
외르그 프뢰멜
토마스 게스너
크리스티안 카우프만
슈테판 라이디히
마르쿠스 노바크
슈테펜 쿠르트
안드레아스 베르츠
고이치 이케다
아키라 아키바
Original Assignee
프라운호퍼-게젤샤프트 추르 푀르데룽 데어 안제반텐 포르슝 에 파우
소니 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 프라운호퍼-게젤샤프트 추르 푀르데룽 데어 안제반텐 포르슝 에 파우, 소니 가부시끼가이샤 filed Critical 프라운호퍼-게젤샤프트 추르 푀르데룽 데어 안제반텐 포르슝 에 파우
Publication of KR20110134838A publication Critical patent/KR20110134838A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101832134B1 publication Critical patent/KR101832134B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H59/00—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H59/00—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
    • H01H59/0009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/10—Auxiliary devices for switching or interrupting
    • H01P1/12—Auxiliary devices for switching or interrupting by mechanical chopper
    • H01P1/127—Strip line switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/0036—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS]
    • H01H2001/0078—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS] with parallel movement of the movable contact relative to the substrate

Abstract

본 발명은 기판의 벌크에 형성되어 기판의 평면에서 수평 이동에 의해 하나 이상의 오믹 접촉부를 폐쇄 및 해제하는 가동 요소들을 구비하며; 고정 구동 전극들과 가동 전극들로 이루어진 콤 형상의 전극들을 가진 구동부; 가동 전극들과 기계적으로 연결되고 전극들을 관통하여 연장되는 가동 푸시 로드; 푸시 로드의 일 측과 기계적으로 연결되는 가동 접촉 요소; 푸시 로드에 기계적으로 연결되는 하나 이상의 복원 스프링; 및 갭에 의해 차단되는 두 부분으로 이루어진 신호선 및 접지선을 포함하는 정전기적으로 작동되는 미세기계 스위칭 소자에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 낮은 손실, 넓은 주파수 범위 내의 높은 절연, 낮은 작동 전압에서의 짧은 스위칭 시간, 및 충분한 신뢰성을 가진 션트 구성의 미세기계 스위칭 소자로, 신호선의 라인 임피던스와 그 변동이 가능한 한 적도록 설계되는 스위칭 소자를 제공하는 데에 있다. 상기 목적은 접지선과 신호선 간의 오믹 접촉부를 폐쇄 및 해제하는 션트 구성으로 이루어진, 전술한 타입의 정전기적으로 작동되는 미세기계 스위칭 소자에 의해 달성된다. 접촉 요소는, 적어도 부분적으로 신호선에 대향하여 연장되고 신호선의 양 부분에 각각 전기적 및 기계적으로 연결되는 가동 접촉 빔을 포함하고, 접지선은, 신호선의 갭을 통과하여 접촉 빔과 접지선 간에 오믹 접촉부를 형성하는 하나 이상의 접촉 바를 포함하며, 접촉 금속화부가 접촉 빔, 신호선 및 접지선의 적어도 상부와 측벽에 구비된다.

Description

정전기적으로 작동되는 미세기계 스위칭 소자{Electrostatically actuated micro-mechanical switching device}
본 발명은 기판의 벌크에 형성되어 기판의 평면에서 수평 이동에 의해 하나 이상의 오믹 (Ohmic) 접촉부를 폐쇄 및 해제하는 가동 요소들을 구비하는, 정전기적으로 작동되는 미세기계 스위칭 소자에 관한 것이다. 상기 스위칭 소자는 고정 구동 전극들과 가동 전극들로 이루어진 콤 형상의(comb-shaped) 전극들을 가진 구동부; 가동 전극들과 기계적으로 연결되고 전극들을 관통하여 연장되는 가동 푸시 로드; 푸시 로드의 일 측과 기계적으로 연결되는 가동 접촉 요소; 푸시 로드에 기계적으로 연결되는 하나 이상의 복원 스프링; 및 갭에 의해 차단되는 두 부분으로 이루어진 신호선 및 접지선을 포함한다.
전기 신호, 즉 고주파(RF) 신호용 미세기계 스위치는 여러 공개 문헌에 공지되어 있다. 기본 개념은 기계적 작동을 위해 사용되는 힘의 발생 방법, 제조 기술, 및 접촉 타입에 기반한 분류들로 나뉘어질 수 있다. 일반적으로, 스위치의 접촉은 금속-금속 접촉부에 의해 실현되는 오믹 특성 또는 용량성 특성을 지닐 수 있다. 용량성 스위치의 경우에는, 신호 흐름이 전송선에 직렬 또는 병렬로 연결되는 정전용량 대조부에 의해 제어된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 오믹 접촉부를 가진 정전기적으로 작동되는 소자에 관한 것이다. 관심 제조 기술은 넓게는 "벌크 기술(bulk technology)"로 기술된다. 벌크 기술에서는, 기계적 도메인의 기능적 요소들이 웨이퍼 재료의 깊이 내에 구성되는 반면에, 소위 표면 기술은 기계적 요소들을 사전 증착된 재료층들 내로 이동시킨다.
미세기계 스위치에 대한 후술하는 주요 요구사항들은, 5V 미만 범위의 낮은 작동 전압, 근소한 작동 전력 소모, 10㎲ 미만의 짧은 스위칭 시간, dc 범위 내의 완벽한 절연, RF 범위 내의 -30dB보다 양호한 절연, 0.2Ω 미만의 저항, -0.5dB보다 양호한 온-상태의 전력 손실, 작동부와 신호 포트들 간의 근소한 크로스토크, 10V 초과의 높은 자기 작동 전압, 10억 스위칭 사이클을 넘는 수명, 및 집적 스위치의 경우 굉장히 작은 외관 또는 패키징된 스위치 부품의 작은 점유 공간 등의 잠재적인 효과들에서 유래하였다.
몇 가지 이유로 인해 작용력을 최대화하는 것이 바람직하다. 대부분의 RF 응용은 신호 경로의 빠른 스위칭을 필요로 한다. 기계적 스위치의 기능적 요소들 모두는 관성 질량을 제공한다. 힘과 가속도 간의 선형 관계는 높은 힘이 더 신속한 반응으로 이어진다는 것을 의미한다. 또한, 오믹 접촉의 신뢰성은 접촉력에 의해 상당히 영향을 받는다고 알려져 있다. 낮은 접촉력은 전류 흐름으로 인한 과도한 가열 및 높은 접촉 저항을 초래한다. 아울러, 낮은 힘은 작은 접촉 면적으로 이어진다. 실제 접촉은 작은 표면 조도에서만 일어날 수 있고, 이는 장치의 초기 고장을 유발할 수 있다.
비교적 높은 작용력의 발생이 오믹 스위치의 경우 중요한 역할을 한다고 결론지을 수 있는데, 이는 충분한 작용력에 의해 짧은 스위칭 시간, 낮은 접촉 저항, 및 높은 신뢰성이 달성되어, 기계적으로 이동 가능한 구조들을 충분히 빠르게 가속시키고, 충분한 접촉력을 획득하며, 폐쇄된 접촉부들을 개방할 때 접착력을 극복하기 때문이다. 낮은 작동 전압은 높은 작용력에 반하므로 도전적인 일이다.
정전기적 작동은 상이한 분극성 전극들 간의 힘에 좌우된다. 두 전도성 개체들 간의 전위차는 에너지를 저장하는 전기장을 야기한다. 전도성 개체들의 위치 차이가 전기장, 즉 정전용량으로 저장되는 에너지량에 영향을 주는 경우, 인력이 양 개체에 작용한다. 이러한 힘은 기계적으로 차단되지 않는다면 에너지 경사도(gradient)의 공간적 방향으로의 이동으로 이어지는 배향을 가진다. 상기 상황은 하기 방정식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112011042650823-pat00001
여기서, F는 기계적 힘, U는 작동 전위, x는 기계적 주행, C는 정전용량을 나타낸다.
방정식(1)에 따르면, 작동 전위를 증가시키거나 정전용량의 경사도를 증가시킴에 의해 힘을 증가시킬 수 있다. 전압의 증가는 통상 응용에 의해 결정된 제한을 따른다. 일반적인 설계 목표는 정전용량의 경사도를 최대화하는 것이다. 간단한 평행판 커패시터와 하나의 자유도를 가정할 때, 정전용량의 경사도는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112011042650823-pat00002
여기서, ε0은 진공의 유전율, εr은 유전체 재료의 상대 유전율, A는 전극들의 표면적, g0은 최초 분리를 나타낸다. 진공 또는 εr >> 1 을 가진 기체만이 적절한 유전체 재료이기 때문에, 일반적인 설계 목표는 표면적을 최대화하고 전극 분리를 최소화하는 것이다.
전극 면적을 증가시키는 분명한 방법은 더 큰 전극을 사용하는 것이다. 둘 이상의 이유로 이 방법을 실제 해결방안에서 배제한다. 기능적 요소들의 물리적 치수의 증가는 통상 웨이퍼 상의 소자들의 크기 증가로 이어진다. 그 결과, 비용이 증가하고 제조 수율이 감소한다. 제조 상의 문제점 외에도, 더 큰 장치들은 또한 집적상의 어려움을 초래한다.
횡방향 크기를 증가시킴 없이 전극 면적을 증가시키는 일반적인 접근방법은 콤 형상의 전극을 사용하는 것이다.
콤들의 정전용량은 하기 방정식으로 계산할 수 있다.
Figure 112011042650823-pat00003
여기서, l은 콤의 길이, th는 웨이퍼의 깊이 내의 콤의 두께, g0c는 콤의 분리, n은 콤 쌍의 수를 나타낸다. 동일한 횡방향 치수를 가정하면, 평행판 커패시터의 정전용량은 하기 방정식으로 계산될 수 있다.
Figure 112011042650823-pat00004
여기서, w는 콤의 폭, g0p는 전극의 분리를 나타낸다. 하기 조건이 만족되는 경우, 콤 형상의 전극은 평행판 커패시터보다 단위 면적당 더 많은 정전용량을 제공한다.
Figure 112011042650823-pat00005
(5)를 재정리하고 th와 g0c의 비율을 종횡비(AR)로 대체하면 하기 관계식을 얻을 수 있다.
Figure 112011042650823-pat00006
관계식(6)에 따르면, 콤 형상의 전극의 이점은 에칭 공정의 최대 가능한 종횡비에 따라 직접 좌우된다. 관련 매개변수들을 위한 기술적으로 실현 가능한 숫자들을 g0p=1㎛, w=1㎛, g0c=4㎛, th=40㎛(AR=10)로 가정하면, 콤 형상의 설계는 단위 면적당 8배 더 높은 정전용량을 제공한다. 콤 형상의 전극은 높은 작동 정전용량의 측면에서 유리하다고 결론지을 수 있다.
그러나, 정전기적 작동과 관련하여, 높은 정전용량은 단지 중간적인 결과의 역할을 한다. 방정식(1)에 따르면, 힘은 정전용량의 경사도에 비례한다. 이전의 계산에 사용된 바와 같은 대칭 설계는 관심 방향, 즉 콤의 배향에 직교하는 방향으로 순 힘을 산출하지 않는다. 대칭성을 깨는 명확한 해결방안은 비대칭 레이아웃의 사용으로, 다시 말하면 g0c가 콤의 양 측에서 상이하다. g0c는 통상 기술적으로 가능한 한 작게 선택되기 때문에, 상이한 g0c란 일반적으로 일 측에서 g0c를 증가시키는 것을 의미한다. 비대칭 분리를 형성하는 더 정교한 접근방법은 최소 분리를 가진 대칭 콤을 제조하고 후처리 단계에서 가동 구조를 변위시키는 것이다. 이러한 원리는 후술하는 설명에서 갭 감소로 지칭된다.
콤 형상의 설계와 평행판 커패시터에 의해 획득된 힘 비율에 대한 분석적인 설명을 추론하는 것은 쉬운 일이나 다소 장황하다. 그러나, 전술한 숫자 예를 참조하면, 가동 구조가 2.1㎛ 편향되는 경우 작용력은 동일하다. 3㎛의 편향 및 그와 함께 1㎛의 잔류 전극 분리(실제로 입증된 안전한 최소 숫자임)에서 콤 형상의 설계의 힘은 4배 더 높다. 갭 감소 기술은 높은 정전용량의 이점을 높은 기계력에 성공적으로 적용할 수 있게 한다고 결론지을 수 있다.
높은 힘 외에도, 갭 감소는 추가적인 중요한 이점을 가진다. 가동 요소들과 고정 요소들을 서로 인접하게 함에 의해, 접촉 요소들의 잔여 주행 (travel) 및 그와 함께 스위칭 시간이 감소한다. 오믹 접촉 스위치는 신뢰할 만한 스위칭을 위해 적은 주행만을 필요로 한다. 표면 거칠기, 가요성 (flexibility) 및 전기적인 브레이크스루 (break through)를 고려할 때에도, 최소 주행은 통상 최소 g0c보다 작은 한 자리수이다.
갭 감소를 구현하는 하나의 가능한 해결방안이 문헌 US 2009/0219113 A1호에 공지되어 있다. 상기 문헌은 최초 위치로부터 편향되는 가동 구조를 기술한다. 후술하는 설명에서 스토퍼로 지칭되는 접촉 요소들이 이동을 멈추게 한다. 스토퍼의 존재는 가동 요소에 대한 분리가 최초 정의된 최소 분리보다 더 작아야 할 필요가 있기 때문에 모순적으로 보일 것이다. 그러나, 설계 규칙에서 국소적으로 벗어나는 것이 실제로 가능하다. "국소적(locally)"이라는 용어는 스토퍼들의 위치에서의 설계가 설계자에 의해 매우 조심스럽게 검토된다는 것을 의미한다. 주변 요소들은 특히 스토퍼들의 요건에 순응될 필요가 있다. 그 결과, 임의의 위치에 작은 분리를 형성하는 것은 불가능하다. 설계 규칙은 유지된다.
갭 감소 메커니즘의 실제 적합성은 한 번의 작동에 요구되는 외연부 및 감소된 갭의 상태를 영구히 유지하는 기술에 의해 정의된다. 추가적인 외연부는 단지 작은 양의 웨이퍼 면적만을 차지해야 하기 때문에 일반적인 개념의 이점을 거스르지 않는다. 래칭 메커니즘은 영구 구동 신호의 인가에 좌우되지 않아야 한다. 그렇지 않다면, 부품 고장 후 미지의 상태의 발생 또는 연속 전력 소모를 초래할 것이다.
횡방향 가동 개체의 편향 상태를 유지하는 기술이 문헌 DE 60 2005 002 277 T2호에 기술되어 있다. 기계적 래칭은 기계적 구조들 간의 형상 맞춤의 결과이다. 최소 분리에 따른 횡방향 이격이 사전 결정된 경우, 본 개념의 단점이 명확해진다. 이 경우, 중간 위치, 즉 g0c의 부분들에서의 기계적 래칭은 구현하기 어렵다. 형상 맞춤 요소들의 큰 크기와 복잡한 형상은 설계 규칙의 국소적인 벗어남에 해당되지 않는다.
실제 구현(평행판 또는 콤 형상의 전극들)과는 관계 없이 작동 메커니즘은 접촉 요소들에 결합될 필요가 있다. "접촉 요소 (contact element)"라는 용어는 스위칭 기능을 구현하기 위해 물리 접촉되는 금속화된 구조를 나타낸다. 액추에이터와 접촉 요소들 간의 일정한 종류의 탄성을 구현해야 하는 타당한 이유들이 존재한다.
문헌들 US 2003/0098618 A1호와 US 2005/0099252 A1호는 점진적 스프링(progressive spring)을 구현하기 위한 가요성 접촉의 사용을 기술한다. 추가적인 탄성은 스위치의 개방 상태에서 비활성이다. 먼저, 액추에이터는 메인 스프링, 즉 접촉부를 프레임과 연결하는 스프링을 편향시키는 힘을 제공하면 된다. 작동 전압은 낮을 수 있다. 접촉 순간에 접촉 탄성이 작용하게 된다. 액추에이터의 주행은 멈추어지지 않는다. 구동 전극들 간의 분리는 계속 감소한다. 그 결과로 힘이 증가한다. 기계적 직렬 연결로 인해 힘이 접촉부의 전체 범위에 작용한다.
표면 기술을 이용한 대부분의 스위치의 구현은 구동 전극들의 물리적 접촉에 좌우된다. 중간의 절연층이 전기적 단락을 방지한다. 그러나, 이 층에는 통상 충전이 수행된다. 절연층의 충전은 스위치의 해제를 방지한다. 이러한 고장 모드는 일반적으로 부착(sticking)으로 지칭된다. 문헌들 US 2003/0098618 A1호와 US 2005/0099252 A1호에 기술된 발명은 접촉력의 증가뿐만 아니라 바람직하게 해제력의 증가를 위해서도 점진적 스프링을 사용한다. 추가적인 해제력은 단지 작동 전극에 작용한다는 것을 반드시 주목해야 한다. 접촉 자체는 메인 스프링의 힘에 의해서만 해제되고, 이는 작동 전압을 낮게 유지하기 위해 통상적으로 낮다.
문헌 WO 2008/110389 A1호는 전술한 타입의 스위칭 소자를 기술한다. 상기 문헌은 기계력의 증가를 위한 요소 및 정전기 구동부와 접촉 빔 간의 스위치의 고주파 절연을 위한 조립체를 제공한다는 착상을 포함한다. 기계력의 증가를 위한 요소는, 정전기 구동부와 접촉 빔 간의 레버 메커니즘 및/또는 점진적 효과를 가진 탄성 요소 또는 정전기 구동부와 접촉 빔 간의 힘의 흐름에 각각 구비되는 클러치 메커니즘이다. 고주파 절연은 레버 메커니즘 상의 금속화의 차단에 의해 실현된다.
정전기적으로 작동되는 MEMS 스위치를 위한 다수의 응용은 넓은 주파수 범위(예를 들어, 1MHz 내지 100GHz)에서 높은 절연(예를 들어, 각각 -0.5dB와 -30dB)와 낮은 삽입 손실을 요구한다. 짧은 스위칭 시간(예를 들어, 10㎲ 미만)은 낮은 작동 전압(예를 들어, 5V)으로 달성되어야 하고, 스위치는 접촉 마모와 접촉 부착이 신뢰성을 109 스위칭 사이클 미만으로 제한하지 않도록 설계되어야 한다. 스위치의 접촉 요소가 신호선과 영구적으로 연결되고 스위치의 접지 전위와의 전기 연결을 위해 기능하는 션트 구성(shunt configuration)의 MEMS 스위치는 기본적으로 주파수 범위와 절연 요건을 따르지만, 하기와 같은 어려움이 발생한다.
짧은 스위칭 시간과 충분한 신뢰성은 비교적 강한 작용력이 필요하게 한다. 이는 낮은 작동 전압에 대한 요구와 대조적이다. 가능한 해결방안은 수직으로 작동하는 전극들과 비교하여 비교적 높은 전극 면적으로 인해 콤 구동 전극들을 수평으로 작동시키는 응용이다. 그러나, 전기 션트 접촉부와 액추에이터 간의 기계적 결합은 완전한 주파수 대역을 전송해야 하기 때문에 신호선을 분리시킴 없이 이루어져야 하고, 라인 임피던스는 가능한 한 적게 변화해야 한다.
다른 가능한 해결방안은, 션트 접촉부를 탑재할 수 있고 액추에이터에 기계적으로 결합되는 신호선의 가요성 부분으로, 스위치가 작동할 때 휨으로 인해 추가적 힘을 제공한다. 이러한 힘은 작용력에 반하며 접촉력을 줄이고, 그 결과로 필요 작동 전압을 높인다. 신호선의 굉장히 좁고 긴 가요성 부분이 출구이지만, 이러한 종류의 신호선의 임피던스는 대부분의 경우 공급선 임피던스로부터 상당히 벗어난다.
US 2009/0219113 A1 US 2003/0098618 A1 US 2005/0099252 A1 WO 2008/110389 A1 DE 60 2005 002 277 T2
본 발명의 목적은 낮은 손실, 넓은 주파수 범위 내의 높은 절연, 낮은 작동 전압에서의 짧은 스위칭 시간, 및 충분한 신뢰성을 가진 션트 구성의 미세기계 스위칭 소자로, 신호선의 라인 임피던스와 그 변동이 가능한 한 적도록 설계되는 스위칭 소자를 제공하는 데에 있다.
상기 목적은 접지선과 신호선 간의 오믹 접촉부를 폐쇄 및 해제하는 션트 구성으로 이루어진, 전술한 타입의 정전기적으로 작동되는 미세기계 스위칭 소자에 의해 달성된다. 접촉 요소는, 적어도 부분적으로 신호선에 대향하여 연장되고 신호선의 양 부분과 각각 전기적 및 기계적으로 연결되는 가동 접촉 빔을 포함하고, 접지선은, 신호선의 갭을 통과하여 접촉 빔과 접지선 간에 오믹 접촉부를 형성하는 하나 이상의 접촉 바를 포함하며, 접촉 금속화부가 접촉 빔, 신호선 및 접지선의 적어도 상부와 측벽에 구비된다.
접촉 빔을 가진 션트 구성의 스위칭 소자를 제공하는 본 발명에 따르면, 접촉 빔의 양 단부가 신호선과 전기적 및 기계적으로 연결되고, 신호선은 통상 동일 평면 상의 스트립 신호선이지만 반드시 그러한 것은 아니며, 아울러 전극들에 의해 작동되는 가동 푸시 로드와 연결된다. 접촉 빔은 작용력에 의해 휘어진다. 접촉 빔의 치수는 높은 탄성 및 그에 따라 작동에 반하는 낮은 힘을 제공하도록 선택된다. 그럼에도, 접촉 빔은 추가적인 복원력을 제공한다. 이러한 힘을 사용하여 접촉 부착을 방지할 수 있다. 그러나, 너무 높은 복원력은 바람직하지 않은 최소 작동 전압의 상승을 초래한다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 도면을 참조하여 후술하는 바와 같이, 약간 길고 얇은 접촉 빔을 사용하는 것이 필요하다. 이러한 얇은 빔은 높은 인덕턴스를 가진다.
더 낮은 주파수와 DC에서 접촉 빔의 인덕턴스는 중요하지 않다. 이는 높은 GHz 주파수에서 중요하다. 그러므로, 본 발명은 신호선의 상당 부분이 접촉부와 평행하게 배치되어 고주파를 위한 추가적인 용량성 결합부를 형성하는 스위칭 소자를 제안한다. 따라서, 긴 접촉 빔의 유도성 영향을 감소시키는 추가적인 전류 경로가 형성된다. 그 결과, 라인 임피던스의 미스매칭 없이 낮은 강성에 대한 요구를 만족시키는 것이 가능하다.
고주파 범위에서 오믹 스위치의 절연은 입력 포트와 출력 포트 간의 용량성 크로스토크에 의해 제한된다. 그러므로, 본 발명에서, 오프-상태에서 개방되고 온-상태에서 폐쇄되는 두 접촉부 세트가 신호선 내에 직렬로 적용된다. 접촉부들은 탄성 접촉 빔의 양 측에 위치한다.
가동 접촉 빔의 저항은 스위치의 온-저항 및 온-상태의 전력 손실에 기여한다. 따라서, 접촉 빔의 양 접촉부 간의 전기 연결 또는 접촉 빔의 저항은 신호선에 직렬이고 스위칭 소자의 성능을 제한한다. 그러므로, 본 발명은 접촉 빔, 접지선 및 신호선의 상부와 측벽에 금속을 증착하는 것을 제안하고, 그 결과로 이러한 저항이 상당히 감소한다. 접촉 금속화부는 접촉 빔을 구성한 후에 예를 들어 금속 스퍼터링에 의해 실현될 수 있다. 이 경우, 섀도우 마스크가 금속화부의 영역을 정의하기 위해 적용되어야 한다. 대안적으로, 비교적 두꺼운 금속층이 스위칭 소자의 가동부를 구성하기 전에 전기 도금에 의해 적용될 수 있다. 이는 또한 가동 접촉부와 고정 접촉부를 위한 접촉 재료로 사용될 수 있다. 그러나, 대안적인 해결방안은 실리콘 에칭 공정 중 이러한 층의 보호의 필요성 및 후속 공정 중 접촉면의 오염 가능성을 포함한다.
높은 작용력과 짧은 스위칭 시간을 달성하기 위해, 비활성 상태에서 가동 및 고정 접촉 팁들의 분리와 가동 및 고정 작동 전극들의 분리 모두가 가능한 한 적어야 한다. 제조 기술의 제약은 전극들 간 및 접촉 팁들 간의 최소 간격 크기를 제한한다. 그러므로, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 제조 공정의 말미에 활성화되는 갭 감소 메커니즘이 더 낮은 분리를 달성하기 위해 적용된다. 갭 감소 메커니즘은, 각각의 복원 스프링의 고정단에 구비되고 적어도 부분적으로 하나의 고정 부착 패드를 둘러싸는 가동 프레임을 포함하고, 가동 프레임은 하나 이상의 추가적인 흡인 전극에 대향하며, 작동 전압이 추가적인 흡인 전극에 인가될 때 가동 프레임이 부착 패드를 향해 이동하도록 탄성적으로 현수되고, 가동 프레임은 가동 프레임과 복원 스프링 간의 연결 측에서 부착 패드에 안착되고, 부착 패드와 가동 프레임은 미세 용접에 의해 그 집합체(constellation)에서 영구적으로 결합된다. 모든 가동 프레임을 이용하여 갭 감소 과정을 수행한 후, 구동 전극 분리와 접촉부 분리가 영구적으로 감소한다. 부착 패드들은 가동 프레임과 복원 스프링 간의 연결 측에서 가동 프레임과 접촉하도록 구비되기 때문에, 복원력에 대한 제조 공차의 영향이 감소할 수 있다.
본 구성의 특정 실시형태에서, 부착 패드들의 상면은 스위칭 소자의 기판 재료의 도핑보다 더 높은 농도의 도핑을 포함한다. 이를 이용하여 미세 용접의 전류를 더 작은 체적으로 국소화하고 그와 함께 필요한 에너지와 전압을 각각 줄일 수 있다.
본 구성의 변형예에서, 가동 프레임은 두 구역으로 나뉘어져 기계적 안정성을 강화하고 제조 공차의 영향을 감소시킨다.
아울러, 갭 감소 전극에 대향하는 가동 프레임 측이 다른 측에 비해 현저히 넓은 경우, 기계적 강성을 강화할 수 있고 정전기력으로 인한 바람직하지 않은 휨과 인입(pull-in)을 방지할 수 있다. 부착 패드들과 접촉하는 프레임 측은, 제조 공차가 가동 프레임의 대응하는 측에 대한 부착 패드들의 상이한 분리를 초래할 때에도 양 부착 패드와의 긴밀한 접촉을 위한 탄성을 제공하도록 실현된다.
낮은 누출 전류로 인해, 취급 중에 또는 양극 접합과 같은 정전기 보조 웨이퍼 레벨 패키징 과정 중에 방전이 스위칭 소자의 전극들 또는 접촉부들을 손상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시형태에서, 언더에칭에 의해 기판으로부터 해제된 금속 브리지들이 스위칭 소자의 제조 및/또는 취급 중에 고정 전극들과 가동 전극들에 전기적으로 연결되는 전선들 사이에 구비된다. 또 다른 실시형태에 따르면, 언더컷을 가진 금속 브리지들이 스위칭 소자의 제조 및/또는 취급 중에 신호선과 접지선에 전기적으로 연결되는 전선들 사이에 구비된다. 금속 브리지들은 제조 및 취급 중에 작동 전극들 간 또는 접촉부들 간의 전압 전위를 방지한다. 그러므로, 전술한 바와 같은 스위칭 소자의 제조 및 취급 중 방전과 손상은 제거되지 않아도 상당히 줄어들 수 있다. 금속 브리지들이 기판의 트렌치에 의해 언더커팅되기 때문에, 금속 브리지들의 열 시간 상수 및 열 전도성이 감소할 수 있다.
대안적으로, 고정 전극들과 가동 전극들 및 신호선과 접지선에 각각 연결되는 전선들은 스위칭 소자의 취급 및/또는 웨이퍼 레벨 패키징 중에 스위칭 소자의 절연층의 접촉 창들 및 기판 재료의 후속 금속화부에 의해 전기적으로 연결되어 방전과 손상을 감소시킨다.
상기 구성에서 언더에칭에 의해 기판으로부터 해제된 하나 이상의 금속 브리지가 접촉 창들로의 연결 경로에 삽입되면, 금속 브리지들은 스위칭 소자의 제조 및 취급 공정의 말미에 지정 접촉부에 의해 공급되어야만 하는 전류에 의해 연소(burn-out)될 수 있다.
접촉 창들이 기판의 상면에서 금속에 의해 연결된 국소 도핑된 영역에 의해 형성되면 특히 유리하며, 상기 금속은 도핑된 영역 위에 개구를 포함한다. 국소 도핑된 영역은 접촉 창들 아래의 기판 재료의 접촉 저항을 감소시킨다. 개구는 작을 수 있고, 제조 과정의 말미에 다른 에칭 단계를 위해 사용되어, 대안적인 배치로서 접촉 창을 완전히 언더에칭하여, 고정 전극들과 가동 전극들 간 및 신호선과 접지선 간의 전기 연결을 차단한다.
작동 단말과 콤 전극들 간의 저항 및 작동 전극들의 정전용량 양자는 전기 시스템의 시간 상수 및 스위칭 시간 증가로 이어진다. 이러한 어려움을 극복하기 위해, 스위칭 소자의 전극들은 실리콘으로 구성되고, 실리콘 재료는 구동부의 영역에 국소 도핑된다. 그 결과, 저항이 감소하고 전기 시스템의 시간 상수가 감소한다.
복원 스프링들은 비활성 상태로 스위칭될 때 힘을 제공하며, 이는 접촉 분리를 이루고 접촉부들의 접착력을 극복할 정도로 높다. 복원 스프링의 힘은 액추에이터의 힘에 반하며, 그와 함께 작동 상태에서 접촉력을 감소시킨다. 그 결과, 낮은 강성을 가진 복원 스프링들을 사용하는 것이 바람직하다. 접착력으로 인한 접촉 부착을 무릅쓰지 않고 낮은 강성을 가진 복원 스프링들을 사용할 수 있도록, 본 발명의 실시형태에서는, 탄성 빔 요소가 푸시 로드와 접촉 빔의 접촉 팁(들) 사이에 구비되고, 푸시 로드와 가동 전극들의 질량은 접촉 빔과 접촉 팁(들)의 질량보다 3배 넘게 더 크다. 탄성 접촉 빔은 작동 상태에서 액추에이터의 힘에 의해 압착된다. 비작동 상태로 스위칭 시에, 전극들과 푸시 로드는 복원 스프링들 및 압착된 탄성 접촉 빔의 힘 아래서 가속화된다. 먼저, 접촉부들이 폐쇄된 채로 유지된다. 부착 접촉을 가정하면, 분리력은 전극들과 푸시 로드의 운동량에 의해 일시적으로 증폭된다.
본 발명은 션트 구성의 스위칭 소자를 포함하기 때문에, 접촉 금속화부는 신호선과 접지선 간의 강한 용량성 결합을 초래한다. 그러므로, 본 발명의 다른 실시형태에서, 신호선 및/또는 접지선은 접촉 금속화부 위치에서 두 스트립 측으로 나뉘어지고, 상기 스트립들은 그 깊이에서 기판으로부터 분리된다. 이러한 구성은 훨씬 낮은 결합 정전용량을 초래한다. 신호선 또는 접지선은 접촉 금속 증착 위치에서 스트립들로 나뉘어진다. 이 스트립들은 언더에칭이 용이하게 가능한 정도로 좁다. 기판으로부터의 분리는 스트립들 간의 전기 연결을 방지하기 위해 필요하다. 일 측 당 하나의 스트립을 뺀 전체 스트립들은 RF 전극들에 전기적으로 절연되지 않는다. 오직 최외곽 스트립만이 전기적으로 연결된다. 스트립들로의 분리는 더 낮은 결합 면적과 더 낮은 정전용량을 각각 산출한다. 절연된 스트립들은 RF 신호선과 스트립들 간의 결합 정전용량 및 RF 접지선과 스트립들 간의 정전용량의 직렬 연결을 야기한다. 정전용량의 직렬 연결은 원래보다 더 작은 정전용량을 산출한다.
웨이퍼 레벨 패키징(WLP)에 의한 소자들의 기밀 밀봉은 통상 기판 또는 커버에 수직 비아들을 구비하는 것을 필요하게 하여 외관의 비례 축소(scaling-down)를 제한한다. 이를 극복하기 위해, 본 발명의 특정 실시예에서, 스위칭 소자의 전기 단자들에 연결된 선들은 스위칭 소자의 밀봉 영역 내의 편평한 홈들에 배치되고, 기판에 절연층 및 선들을 덮는 다른 절연층에 의해 절연되며, 다른 절연층은 기판의 표면이 선 영역에서 편평하도록 부분적으로 제거된다. 이는 매립형 금속선의 형성으로 이어진다. 그 결과, 매우 편평한 면을 필요로 하는 양극 접합에 의한 웨이퍼 레벨 패키징이 가능해진다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 접지선은 푸시 로드 방향으로 연장된 슬롯과 교차한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 스위칭 소자의 신호선은 갭에 의해 두 위치에서 각각 차단되고, 두 개의 접촉 요소가 존재하며 이들 각각은, 적어도 부분적으로 신호선에 대향하여 연장되고 신호선의 양 부분과 각각 전기적 및 기계적으로 연결되며 또한 푸시 로드에 기계적으로 연결되어 가동 전극들에 의해 동기식으로 구동되는 가동 빔을 포함하고, 접지선은, 신호선의 각각의 갭 위치에 구비되어 접촉 빔과 접지선 간에 오믹 접촉부를 형성하는 하나 이상의 접촉 바를 포함한다. 그러므로, 본 발명의 스위칭 소자는 이중 접촉 션트 구성에서 사용될 수 있다.
본 발명의 효과는 해당되는 부분에 명시되어 있음
첨부 도면들이 본 발명의 실시형태들에 대한 추가적인 이해를 제공하도록 포함되고, 본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성한다. 도면들은 본 발명의 실시형태를 도시하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다. 다른 실시형태들 및 의도된 이점들의 상당수는 후술하는 상세한 설명을 참조하여 더 잘 이해되기 때문에 용이하게 판단될 것이다. 도면의 요소들이 반드시 서로에 대해 일정한 비율을 나타내는 것은 아니다. 도시된 스위칭 소자의 동일한 또는 유사한 요소들 또는 상세들은 동일한 또는 유사한 도면 부호로 식별된다. 중복을 피하기 위해, 특정 도면에 대한 이러한 요소들 또는 상세들의 설명은 절대적으로 배제되지 않는 한 다른 도면들에도 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 션트 구성의 정전기적으로 작동되는 미세기계 스위칭 소자의 기본 구조를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 도시된 접촉 금속화부 영역을 가진 스위칭 소자를 도시한 개략적인 평면도 및 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 갭 감소 메커니즘의 활성화 전에 상기 메커니즘을 가진 스위칭 소자를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 4는 갭 감소 메커니즘의 활성화 후에 도 3의 스위칭 소자를 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 역시 횡단면도로 도시된 금속 퓨즈들을 가진 스위칭 소자를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 역시 횡단면도로 도시된 금속 퓨즈들 및 고저항 전류 경로를 가진 스위칭 소자를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 국소 도핑된 실리콘을 가진 스위칭 소자를 도시한 개략적인 평면도 및 횡단면도이다.
도 8은 본 발명의 다음 실시형태에 따른 비작동 상태에서 탄성 빔을 가진 스위칭 소자를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 9는 작동 상태에서 도 8의 스위칭 소자를 도시한 개략도이다.
도 10은 온-상태와 오프-상태 간의 스위칭 동안 도 8 및 도 9의 스위칭 소자를 도시한 개략도이다.
도 11은 운동량에 의한 힘의 증폭을 보여주는 도 8 내지 도 10의 스위칭 소자를 도시한 개략도이다.
도 12는 본 발명의 실시형태에 따른 접촉 빔의 접촉 팁들 및 신호선과 접지선의 일부 상에 도시된 접촉 금속화부 영역을 가진 스위칭 소자를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 스트립 형상의 신호선 및 접촉 금속화부를 가진 스위칭 소자를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 14는 본 발명의 다음 실시형태에 따른 전기 단자들이 편평한 홈들에 배치되고 절연층에 의해 절연되는 스위칭 소자를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 션트 구성의 정전기적으로 작동되는 미세기계 스위칭 소자(1)의 기본 구조를 도시한 개략적인 평면도이다. 도 1에서, 션트 접촉부는 폐쇄된다.
스위칭 소자(1)는 결정질 실리콘 기판의 벌크 재료에 형성된다. 스위칭 소자(1)의 모든 가동부는 결정질 실리콘 및 금속으로 구성된다. 본 발명의 다른 도시되지 않은 실시형태에서, 스위칭 소자(1)는 다른 미세기계적으로 처리가능한 재료로도 형성될 수 있다.
도시된 평면도에서, 스위칭 소자(1)는 실질적으로 대칭으로 형성된다. 스위칭 소자(1)는 콤 형상의 전극들(2, 3)을 가진 구동부를 포함한다. 콤 형상의 전극들은 기판과 직접 기계적으로 연결된 고정 전극들(2) 및 기판 재료로부터 분리된 가동 전극들(3)로 이루어진다. 가동 전극들(3)은 기판의 평면에서 수평방향으로 이동할 수 있다. 간략화를 위해, 도 1에 단지 두 쌍의 고정 및 가동 전극들(2, 3)이 도시되지만, 실제로 구동부는 통상 각각 서로 대향하는 복수의 고정 및 가동 전극들(2, 3)로 구성된다. 기술 제약에 의해 주어진 최소 전극 분리 및 응용 관련 작동 전압 양자는 정전기 작용력과 스위칭 시간을 제한할 뿐만 아니라, 그 결과로 스위칭 소자(1)의 접촉 신뢰성을 제한한다.
가동 전극들(3)은 전극들(2, 3)의 중앙을 관통하여 연장되는 가동 푸시 로드(4)의 양 측에서 연장된다. 푸시 로드(4)는 일 측이 기판과 기계적으로 연결되는 하나 이상의 복원 스프링(5)에 현수된다. 도 1의 실시예에서, 두 개의 복원 스프링들(5)이 푸시 로드(4)의 단부에 구비되고, 다른 복원 스프링들(5)이 푸시 로드(4)의 중간 부분에 구비된다. 본 발명의 다른 도시되지 않은 실시형태에서, 푸시 로드(4)에 대한 복원 스프링의 수와 위치는 도 1의 구성과 다르게 변화될 수 있다.
푸시 로드(4)의 비현수 단부에는 가동 또는 가요성 접촉 빔(6)이 구비된다. 접촉 빔(6)은 푸시 로드(4)를 가로질러 연장되며, 적어도 부분적으로 스위칭 소자(1)의 신호선(7)에 대향하거나 또는 이와 평행하게 연장된다. 접촉 빔(6)은 도 1의 도면 부호 11a에 의해 개략적으로 식별되는 특정 인덕턴스와 저항을 가진다. 접촉 빔(6)의 치수는 높은 탄성을 제공하도록 선택된다. 그러므로, 접촉 빔(6)은 비교적 길고 얇다. 접촉 빔(6)의 양 단부에는 각각 두 개의 접촉 핀(8)이 구비되고, 상기 부분에서 접촉 빔(6)이 신호선(7)과 전기적 및 기계적으로 연결된다. 고주파 범위 내의 오믹 스위치의 절연은 입력 포트와 출력 포트 간의 용량성 크로스토크에 의해 제한된다.
전술한 바와 같이, 접촉 빔(6)이 적어도 부분적으로 신호선(7)에 대향하여 연장되기 때문에, 신호선(7)과 접촉 빔(6) 간에 결합 정전용량(9)이 존재하고, 이는 도 1에 개략적으로 도시된다.
스위칭 소자(1)의 작동 중에 접촉 빔(6)은 전극들(2, 3), 푸시 로드(4), 복원 스프링들(5)의 상호 작용에 의해 접촉 빔(6)에 인가된 작용력에 의해 휠 수 있다. 접촉 빔(6)의 높은 탄성으로 인해, 이는 작동에 반하는 낮은 힘만을 제공한다.
신호선(7)은 갭(10)에 의해 두 부분(7a, 7b)으로 나뉘어지고, 접촉 빔(6)의 각각의 접촉 핀(8)이 두 부분들(7a, 7b) 중 한 부분에 연결된다. 신호선(7)은 통상 RF 전극으로, 특정 인덕턴스와 저항(11b)을 가진다.
도 1의 실시예에서, 스위칭 소자(1)의 접지선(13)은 푸시 로드(4) 방향으로 연장된 슬롯(13a)과 교차하여 두 연결 부분으로 나뉘어진다. 접지선(13)의 접촉 바(12)는 갭(10)을 관통하여 연장되고, 도시된 작동 상태에서 접촉 빔(6)과 접촉하며, 스위칭 소자(1)의 비작동 상태에서 접촉 빔(6)과 연결되지 않는다. 복원 스프링들(5)은 구동부의 작용력에 반하며, 스위칭 소자(1)의 비작동 상태에서 접촉 빔(6)을 접지선(13)의 접촉 바(12)로부터 분리한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 접지선(13)은 V자형으로 형성되고, "V"자의 축들 사이에 슬롯(13a)을 포함한다. 본 발명의 다른 도시되지 않은 실시형태에서, 신호선(7)과 접지선(13)은 도 1에 도시된 것과는 다른 방식으로 형성될 수 있다. 그러나, 모든 경우에, 신호선(7)과 접지선(13)은 스위칭 소자(1)의 작동 메커니즘의 반대편의 접촉 빔(6) 측에 구비된다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 접촉 빔(6) 및 신호선(7)과 접지선(13)의 일부에는, 이러한 요소들의 상부와 측벽에 접촉 금속화부(14)가 덮여 있다.
도 1의 하부에 연속선(L)과 파선(H)에 의해 개략적으로 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(1)의 작동 중에 저주파 전류 경로(L)와 고주파 전류 경로(H)가 존재한다. 저주파 전류 경로(L)는 신호선(7b)으로부터 신호선(7b)의 가장 넓은 연장부, 접촉 핀(8), 접촉 빔(6) 및 접촉 바(12)를 통해 접지선(13)까지 긴 경로로 이어진다. 고주파 전류 경로(H)는 신호선(7b)에서 짧은 경로로 접촉 빔(6)의 작은 부분과 접촉 바(12)를 통해 접지선(13)까지 짧은 경로로 이어진다.
도 2의 상측은 또한 본 발명의 실시형태에 따른 도시된 접촉 금속화부(14) 영역을 가진 스위칭 소자(1a)를 도시한 개략적인 평면도이다. 도 2의 하측은 도 2의 상측 도면의 교차선(A-A)에 따른 횡단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 접촉 금속화부(14) 영역에서, 기판(15) 재료로 구성된 접촉 빔(6)은 금속화부(14)로 덮이며, 금속층(16)으로 덮인 기판(15)의 다른 영역에 존재하는 신호선(7)과 접지선(13)의 일부의 상부와 측벽이 추가적으로 접촉 금속화부(14)로 덮인다.
접촉 금속화부(14)는 이 영역 내의 접촉 빔(6), 신호선(7), 접지선(13)의 저항을 상당히 감소시킨다. 전술한 바와 같이, 접촉 금속화부(14)는 또한 구조물의 측벽을 덮는다. 이는 횡방향 이동에 의해 접촉 빔(6)과 접지선(13) 간의 오믹 접촉을 획득하기 위해 필요하다. 접촉 금속화부(14)는 접촉 빔(6)을 구성한 후에 예를 들어 금속 스퍼터링에 의해 형성될 수 있다. 섀도우 마스크가 접촉 금속화부(14) 영역을 정의하기 위해 적용되어야 한다. 대안적으로, 비교적 두꺼운 금속층이 가동부를 구성하기 전에 전기 도금에 의해 적용될 수 있다. 이는 또한 가동 및 고정 접촉부를 위한 접촉 재료로 사용될 수 있다. 이러한 공정을 위해, 실리콘 에칭 공정 중에 금속층을 보호할 필요가 있고, 후속 공정 중에 접촉면의 오염이 발생할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 다른 스위칭 소자(1b)를 도시한 개략적인 평면도로, 스위칭 소자(1b)는 도 1 및 도 2의 스위칭 소자들(1, 1a)과 동일한 또는 유사한 요소들 및 상세들을 포함하고, 추가적으로 갭 감소 메커니즘의 활성화 전에 도시된 메커니즘을 포함한다. 도 4는 갭 감소 메커니즘의 활성화 후에 도 3의 스위칭 소자를 도시한 개략도이다.
도 3에 도시된 상태에서, 접촉 빔(6)은 신호선(7)의 부분들(7a, 7b)과 기계적 및 전기적으로 연결되지 않는다. 대신에, 후술하는 갭 감소 전에 접촉 분리부(17)가 존재한다.
도 4에 도시된 바와 같은 접촉 빔(6)과 신호선(7) 간의 접촉을 야기하는 갭 감소를 실현하기 위해, 가동 프레임들(18), 추가 흡인 전극들(19), 부착 패드들(20)이 각각의 복원 스프링(5)의 고정단(21)에 각각 삽입된다. 가동 프레임(18)은 적어도 부분적으로 하나 이상의 부착 패드(20)를 둘러싸고, 추가 전극들(19) 중 적어도 하나의 전극에 대향한다. 가동 프레임(18)은, 작동 전압이 전기 연결을 위한 탐침 패드들을 이용하여 추가 전극(19)에 인가될 때 가동 프레임(18)이 부착 패드들(20)을 향해 이동하도록, 다른 탄성 빔과 앵커에 의해 탄성적으로 현수된다. 그러므로, 접촉 빔(6), 푸시 로드(4) 및 가동 구동 전극들(3)을 포함하는 스위칭 소자(1b)의 가동부는, 일 측에서 고정 전극들(2)과 가동 전극들(3)의 분리 감소 및 비작동 상태에서 도 4에 도시된 바와 같은 접촉 분리부(17)의 감소를 초래하는 동일한 방식으로 이동한다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 가동 프레임(18)은 하나 이상의 부착 패드(20)에 안착된다(22). 다음으로, 부착 패드들(20)과 가동 프레임(18)은 이들을 통해 전류를 인가하는 미세 용접 과정에 의해 영구적으로 결합된다. 부착 패드들(20)의 상면은 고농도로 도핑되어, 미세 용접의 전류를 더 작은 체적으로 국소화하고 그와 함께 필요한 에너지와 전압을 각각 줄일 수 있다.
도시되지 않은 특정한 실시형태에서, 가동 프레임(18)은 또한 두 구역으로 나뉘어져 기계적 안정성을 강화하고 제조 공차의 영향을 감소시킬 수 있다. 아울러, 추가 전극(19)에 대향하는 가동 프레임(18) 측이 다른 측에 비해 현저히 넓으므로, 기계적 강성을 강화하고 정전기력으로 인한 바람직하지 않은 휨과 인입을 방지한다. 부착 패드(들)(20)과 접촉하는 프레임(18) 측은, 제조 공차가 가동 프레임(18)의 대응하는 측에 대한 부착 패드(들)(20)의 상이한 분리를 초래할 때에도 부착 패드(들)(20)과의 긴밀한 접촉을 위한 탄성을 제공하도록 실현된다.
도 3 및 도 4의 실시형태에서, 부착 패드들(20)은 가동 프레임(18)과 복원 스프링(5) 간의 연결에 인접하여 가동 프레임(18)의 대응하는 측에 접촉하도록 배치된다. 이는 복원 스프링(5)에 대한 제조 공차의 영향을 감소시킨다.
도 4에 도시된 바와 같이, 모든 가동 프레임(18)을 이용하여 전술한 갭 감소 과정을 수행한 후, 구동 전극 분리 및 접촉부 분리(17)가 영구적으로 감소한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 스위칭 소자(1c)를 도시한 개략적인 평면도이고, 스위칭 소자(1c)는 역시 횡단면도로 도시된 금속 브리지(23, 24) 형태의 금속 퓨즈들을 포함한다.
작동 전극들(2, 3)과 접촉부들(신호선(7)과 접지선(13))을 전기적으로 연결하는 금속 브리지들(23, 24)은 제조 및 취급 중에 작동 전극들 간 또는 접촉부들 간의 전압 전위를 방지한다. 도 5의 금속 브리지들(23, 24)의 횡단면도에 도시된 바와 같이, 금속 브리지들(23, 24)은 기판(15)에 형성된 절연층(25) 상에 자립형 브리지들로 형성되고, 기판(15)의 트렌치(26)에 의해 언더커팅되어 금속 브리지들(23, 24)의 열 시간 상수와 열 전도성을 감소시킨다. 스위칭 소자(1c)의 테스트 초기 단계는 이러한 금속 브리지들(23, 24)을 적절한 전류에 의해 로딩하여 이들을 연소하고 전극들(2, 3), 신호선(7) 및 접지선(13)을 서로 분리하는 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 금속 퓨즈들 및 고저항 전류 경로를 가진 스위칭 소자(1d)를 도시한 개략적인 평면도이다.
이 실시형태에서, 신호선(7)과 접지선(13)은 절연층(25)의 접촉 창들(27)에 의해 기판(15)에 연결된다. 기판(15) 재료의 국소 도핑은 접촉 창들(27) 아래의 도핑된 실리콘층(15a)으로 이어지고, 접촉 저항을 줄인다. 언더컷(29)을 가진 금속 브리지들(28)이 이러한 접촉 창들(27)과의 연결에 삽입된다. RF 신호 손실을 초래할 수 있는 전기 연결을 제거하기 위해, 기판(15)과의 연결은 제조 과정의 말미에 다른 에칭 단계에 의해 제거될 수 있다. 이러한 에칭 단계 동안, 접촉 창들(27) 아래의 실리콘이 제거되고, 그와 함께 금속과 기판(15) 간의 연결이 제거된다. 추가 접촉 패드가 RF 성능을 열화하지 않는 영역에서, 기판(15)과의 전기 연결은 또한 금속 브리지들(28)의 연소에 의해 제거될 수 있다. 금속 브리지들(28)은 지정 접촉 패드(30)에 의해 공급되어야만 하는 전류에 의해 연소될 수 있다. 도 6의 실시예에서, 접촉 창들(27)의 금속은 중간에 작은 개구(31)를 구비하며, 제조 과정의 말미에 다른 에칭 단계를 위해 상기 개구를 이용하여 접촉 창(27)을 언더에칭한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 국소 도핑된 실리콘을 가진 스위칭 소자(1e)를 도시한 개략적인 평면도 및 횡단면도이다. 스위칭 소자(1e)에서 기판(15)은 실리콘으로 구성되고, 실리콘 재료의 표면은 구동 전극들(2, 3)의 영역에서 국소 도핑된다. 그 결과, 저항이 감소하고 전기 시스템의 시간 상수가 감소한다.
도 8은 본 발명의 다음 실시형태에 따른 비작동 상태에서 탄성 빔을 가진 스위칭 소자(1f)를 도시한 개략적인 평면도이다.
복원 스프링들(5)은 비활성 상태로 스위칭될 때 힘을 제공하며, 이는 접촉 분리를 이루고 접촉부들의 접착력을 극복할 정도로 높다. 복원 스프링(5)의 힘은 액추에이터의 힘에 반하며, 그와 함께 작동 상태에서 접촉력을 감소시킨다. 그 결과, 낮은 강성을 가진 복원 스프링들(5)을 사용하는 것이 바람직하다. 접착력으로 인한 접촉 부착을 무릅쓰지 않고 낮은 강성을 가진 복원 스프링들(5)을 사용할 수 있도록, 도 8의 실시형태에서는, 탄성 빔 요소(32)가 푸시 로드(4)와 접촉 빔(6) 사이에 삽입되고, 푸시 로드(4)와 가동 콤 전극들(2, 3)은 접촉 팁들(8)을 가진 접촉 빔(6)과 비교하여 상당히 더 높은 질량을 갖도록 설계된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 탄성 빔 요소(32)는 작동 상태에서 액추에이터의 힘에 의해 압착된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 비작동 상태로 스위칭 시에, 전극들(2, 3)과 푸시 로드(4)는 복원 스프링들(5) 및 압착된 탄성 빔 요소(32)의 힘 아래서 가속화된다. 먼저, 접촉 빔(6)과 신호선(7)의 부분들(7a, 7b) 간의 접촉부들이 폐쇄된 채로 유지된다. 부착 접촉을 가정하면, 도 11에 도시된 바와 같이, 분리력은 전극들(2)과 푸시 로드(4)의 운동량에 의해 일시적으로 증폭되어 접착의 경우에도 접촉 바(12)를 접촉 빔(6)으로부터 분리한다.
도 12는 본 발명의 실시형태에 따른 접촉 빔(6)의 접촉 팁들(8) 및 신호선(7)과 접지선(13)의 일부 상에 도시된 접촉 금속화부(14) 영역을 가진 스위칭 소자(1)를 도시한 개략적인 평면도이다. 접지선(13)과 신호선(7)의 금속화된 면 사이에 매우 작은 분리부(33)가 있다. 그러므로, 접촉 금속화부(14)는 RF 신호선(7)과 RF 접지선(13) 간의 강한 용량성 결합을 초래한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 접촉 금속은 표면만 덮는 것이 아니라 구조물의 측벽을 소정 깊이에 이르기까지 덮는다. 50㎛의 깊이, 3㎛의 분리, 80㎛의 길이를 가정하면, 금속화는 12fF의 정전용량을 산출한다. 정전용량은 -220Ω의 결합 리액턴스를 야기하고, 이는 매칭 문제를 야기할 정도로 낮다.
도 13은 훨씬 더 낮은 결합 정전용량을 초래하는 구성을 도시한다. 신호선(7) 또는 접지선(13)은 접촉 금속화부(14) 위치에서 스트립들(34)로 나뉘어진다. 스트립들(34)은 언더에칭이 용이하게 가능한 정도로 좁다. 기판(15)으로부터의 분리는 스트립들(34) 간의 전기 연결을 방지하기 위해 필요하다. 일 측 당 하나의 스트립을 뺀 전체 스트립들(34)은 RF 전극들(7, 13)에 전기적으로 절연되지 않는다. 오직 최외곽 스트립만이 전기적으로 연결된다. 스트립들(34)로의 분리는 더 낮은 결합 면적과 더 낮은 정전용량을 각각 산출한다. 절연된 스트립들(34)은 RF 신호선(7)과 스트립들(34) 간의 결합 정전용량 및 RF 접지선(13)과 스트립들(34) 간의 정전용량의 직렬 연결을 야기한다. 정전용량의 직렬 연결은 원래보다 더 작은 정전용량을 산출한다.
웨이퍼 레벨 패키징(WLP)에 의한 전술한 스위칭 소자들의 기밀 밀봉은 통상 기판(15) 또는 커버(101)에 수직 비아들을 구비하는 것을 필요하게 하여 외관의 비례 축소(scaling-down)를 제한한다. 이를 극복하기 위해, 도 14에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서, 전기 단자들에 연결된 금속 선들이 스위칭 소자의 밀봉 영역 내의 편평한 홈들(15b)에 배치되고, 수직 비아들 대신에 횡방향 공급 홈을 위해 기판(15)에 절연층(102)에 의해 절연된다. 다른 절연층(103)이 금속선들을 덮으며, 표면이 이 영역에서 편평하도록 부분적으로 제거되고, 매립형 금속선들이 형성된다. 그 결과, 매우 편평한 면을 필요로 하는 양극 접합에 의한 웨이퍼 레벨 패키징이 가능해진다.
본 발명은 미세기계 분야에서, 특히 정전기적으로 작동되는 미세기계 스위칭을 위해서 이용될 수 있다.

Claims (16)

  1. 기판(15)의 벌크에 형성되어 기판(15)의 평면에서 수평 이동에 의해 하나 이상의 오믹 접촉부를 폐쇄 및 해제하는 가동 요소들을 구비하며,
    고정 전극들(2)과 가동 전극들(3)을 포함하는 콤 형상(comb-shaped)의 고정 및 가동 전극들(2, 3)을 가진 구동부; 가동 전극들(3)과 기계적으로 연결되고 고정 및 가동 전극들(2, 3)을 관통하여 연장되는 푸시 로드(4); 푸시 로드(4)의 일 측과 기계적으로 연결되는 가동 접촉 요소; 푸시 로드(4)에 기계적으로 연결되는 하나 이상의 복원 스프링(5); 및 갭(10)에 의해 차단되는 두 부분(7a, 7b)을 포함하는 신호선(7) 및 접지선(13)을 포함하는 정전기적으로 작동되는 미세기계 스위칭 소자(1)로서,
    스위칭 소자(1)는 접지선(13)과 신호선(7) 간의 오믹 접촉부를 폐쇄 및 해제하는 션트 구성으로 이루어지고, 접촉 요소는, 적어도 부분적으로 신호선(7)에 대향하여 연장되고 신호선(7)의 양 부분(7a, 7b)과 각각 전기적 및 기계적으로 연결되는 가동 접촉 빔(6)을 포함하며;
    접지선(13)은 신호선(7)의 갭(10)을 통과하여 접촉 빔(6)과 접지선(13) 간에 오믹 접촉부를 형성하는 하나 이상의 접촉 바(12)를 포함하고;
    접촉 금속화부(14)가 접촉 빔(6), 신호선(7) 및 접지선(13)의 적어도 상부와 측벽에 구비되는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자.
  2. 제1항에 있어서, 가동 프레임(18)이 각각의 복원 스프링(5)의 고정단(21)에 구비되고 적어도 부분적으로 하나의 고정 부착 패드(20)를 둘러싸며, 가동 프레임(18)은 하나 이상의 추가적인 흡인 전극(19)에 대향하며, 작동 전압(VGR)이 추가적인 흡인 전극(19)에 인가될 때 가동 프레임(18)이 부착 패드(20)를 향해 이동하도록 탄성적으로 현수되고, 가동 프레임(18)은 가동 프레임(18)과 복원 스프링(5) 간의 연결 측에서 부착 패드(20)에 안착되고, 부착 패드(20)와 가동 프레임(18)은 미세 용접에 의해 그 집합체에서 영구적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자.
  3. 제2항에 있어서, 부착 패드들(20)의 상면은 스위칭 소자(1b)의 기판(15) 재료의 도핑보다 더 높은 농도의 도핑을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 가동 프레임(18)은 두 구역으로 나뉘어지는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 추가 흡인 전극(19)을 대향하는 가동 프레임(18) 측은 다른 측에 비해 더 넓은 것을 특징으로 하는 스위칭 소자.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 언더에칭에 의해 기판(15)으로부터 해제된 금속 브리지들(23)이 스위칭 소자(1c)의 제조 및/또는 취급 중에 고정 전극들(2)과 가동 전극들(3)에 전기적으로 연결되는 전선들 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 언더에칭에 의해 기판(15)으로부터 해제된 금속 브리지들(24)이 스위칭 소자(1c)의 제조 및/또는 취급 중에 신호선(7)과 접지선(13)에 전기적으로 연결되는 전선들 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 전극들(2)과 가동 전극들(3) 및 신호선(7)과 접지선(13)에 각각 연결되는 전선들은 스위칭 소자(1d)의 취급 및/또는 웨이퍼 레벨 패키징 중에 스위칭 소자(1d)의 절연층(25)의 접촉 창들(27) 및 기판(15) 재료의 후속 금속화부에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자.
  9. 제8항에 있어서, 언더컷(29)을 가진 하나 이상의 금속 브리지(28)는 접촉 창들(27)로의 연결 경로에 삽입되는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자.
  10. 제8항에 있어서, 접촉 창들(27)은 기판(15)의 상면에서 금속에 의해 일시적으로 연결된 국소 도핑된 영역에 의해 형성되고, 금속은 도핑된 영역 위에 개구(31)를 포함하며, 도핑된 영역은 스위칭 소자(1)의 접합 후에 적어도 부분적으로 제거되어 금속과 벌크 간의 단락을 절단하는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 및 가동 전극들(2, 3)은 실리콘으로 구성되고, 실리콘 재료는 구동부의 영역에 국소 도핑되는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 탄성 빔 요소(32)가 푸시 로드(4)와 접촉 빔(6)의 접촉 팁(들)(8) 사이에 구비되고, 푸시 로드(4)와 가동 전극들(3)의 질량은 접촉 빔(6)과 접촉 팁(들)(8)의 질량보다 3배 넘게 더 큰 것을 특징으로 하는 스위칭 소자.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 신호선(7) 및/또는 접지선(13)은 접촉 금속화부(14) 위치에서 스트립들(34)의 양 측면들로 나뉘어지고, 스트립들(34)은 언더에칭에 의해 자신의 깊이에서 기판(15)으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 스위칭 소자(1)의 전기 단자들에 연결된 선들은 스위칭 소자(1)의 밀봉 영역 내의 편평한 홈들에 배치되고, 기판(15)에 절연층 및 상기 선들을 덮는 다른 절연층에 의해 절연되며, 상기 선들이 배치된 영역에서 기판(15)의 표면이 편평하도록 다른 절연층은 부분적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 접지선(13)은 푸시 로드(4) 방향으로 연장된 슬롯(13a)과 교차하는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자.
  16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 신호선(7)은 갭(10)에 의해 두 위치에서 각각 차단되고, 두 개의 접촉 요소가 존재하며 이들 각각은, 적어도 부분적으로 신호선(7)에 대향하여 연장되고 신호선(7)의 양 부분과 각각 전기적 및 기계적으로 연결되며 또한 푸시 로드(4)와 기계적으로 연결되어 가동 전극들(3)에 의해 동기식으로 구동되는 가동 빔(6)을 포함하고;
    접지선(13)은, 신호선(7)의 각각의 갭(10) 위치에 구비되어 접촉 빔(6)과 접지선(13) 간에 오믹 접촉부를 형성하는 하나 이상의 접촉 바를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자.
KR1020110054699A 2010-06-09 2011-06-07 정전기적으로 작동되는 미세기계 스위칭 소자 KR101832134B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10401078.0 2010-06-09
EP10401078.0A EP2395533B1 (en) 2010-06-09 2010-06-09 Electrostatically actuated micro-mechanical switching device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110134838A KR20110134838A (ko) 2011-12-15
KR101832134B1 true KR101832134B1 (ko) 2018-02-26

Family

ID=42953770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110054699A KR101832134B1 (ko) 2010-06-09 2011-06-07 정전기적으로 작동되는 미세기계 스위칭 소자

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8610520B2 (ko)
EP (1) EP2395533B1 (ko)
JP (1) JP5724141B2 (ko)
KR (1) KR101832134B1 (ko)
CN (1) CN102290289B (ko)
TW (1) TWI573164B (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103956299A (zh) * 2014-03-31 2014-07-30 苏州锟恩电子科技有限公司 一种微机械rf开关
CN103956300A (zh) * 2014-03-31 2014-07-30 苏州锟恩电子科技有限公司 一种接触式rf开关
JP2016066563A (ja) * 2014-09-26 2016-04-28 ソニー株式会社 スイッチ装置および電子機器
WO2016086997A1 (en) * 2014-12-04 2016-06-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Microelectromechanical system and method for manufacturing the same
JP6594382B2 (ja) * 2017-08-17 2019-10-23 矢崎総業株式会社 バスバモジュール及び電池パック

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2832270B1 (fr) 2001-11-15 2006-07-28 Centre Nat Rech Scient Procede de reglage de l'ecartement de deux elements mecaniques d'une structure micromecanique sensiblement plane et resonateur electromecanique correspondant
US6836029B2 (en) 2001-11-28 2004-12-28 International Business Machines Corporation Micro-electromechanical switch having a conductive compressible electrode
US6798315B2 (en) 2001-12-04 2004-09-28 Mayo Foundation For Medical Education And Research Lateral motion MEMS Switch
US6888420B2 (en) * 2002-11-14 2005-05-03 Hrl Laboratories, Llc RF MEMS switch matrix
KR100787988B1 (ko) * 2003-06-25 2007-12-24 캐논 가부시끼가이샤 고주파 전기 신호 제어 장치 및 센싱 시스템
JPWO2005015595A1 (ja) * 2003-08-07 2006-10-05 富士通株式会社 マイクロスイッチング素子およびその製造方法
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
US7142087B2 (en) 2004-01-27 2006-11-28 Lucent Technologies Inc. Micromechanical latching switch
DE102006001321B3 (de) 2006-01-09 2007-07-26 Protron Mikrotechnik Gmbh Mikromechanischer Hochfrequenz-Schalter für koplanare Wellenleiter
DE102007013102A1 (de) 2007-03-14 2008-09-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Mikromechanische Schaltervorrichtung mit mechanischer Kraftverstärkung
DE102007035633B4 (de) 2007-07-28 2012-10-04 Protron Mikrotechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung mikromechanischer Strukturen sowie mikromechanische Struktur

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011258553A (ja) 2011-12-22
JP5724141B2 (ja) 2015-05-27
EP2395533A1 (en) 2011-12-14
US8610520B2 (en) 2013-12-17
US20110303515A1 (en) 2011-12-15
CN102290289A (zh) 2011-12-21
TW201230114A (en) 2012-07-16
TWI573164B (zh) 2017-03-01
CN102290289B (zh) 2015-06-24
EP2395533B1 (en) 2014-04-30
KR20110134838A (ko) 2011-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2073236B1 (en) MEMS Microswitch having a conductive mechanical stop
US6621135B1 (en) Microrelays and microrelay fabrication and operating methods
US7280014B2 (en) Micro-electro-mechanical switch and a method of using and making thereof
KR101745722B1 (ko) 마이크로 전기기계 시스템 스위치
KR20010030305A (ko) 접이식 스프링을 구비한 초소형 전기 기계 고주파 스위치및 그 제조 방법
KR101832134B1 (ko) 정전기적으로 작동되는 미세기계 스위칭 소자
EP3699939A1 (en) Mems sprung cantilever tunable capacitor, rf mems and method of operating it
EP1334501B1 (en) Micro-relay contact structure for rf applications
US8847087B2 (en) MEMS switch and communication device using the same
EP2144265A1 (en) RF MEMS switch
US20100181173A1 (en) Electrostatically actuated non-latching and latching rf-mems switch
US7463125B2 (en) Microrelays and microrelay fabrication and operating methods
CN109155221B (zh) 一种具有集成传输线的mems膜
US8723061B2 (en) MEMS switch and communication device using the same
US7026899B2 (en) Push/pull actuator for microstructures
KR100744543B1 (ko) 미세전자기계적 구조 스위치 및 그 제조방법
KR20100074027A (ko) 마이크로 전자기계 시스템 스위치
JP5130291B2 (ja) 電気機械素子およびそれを用いた電気機器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant