KR20020078809A - 수평 동작형 ＭＥＭｓ 스위치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하나의 신호입력에 대해 두 부분으로 신호가 나누어지는 SPDT(single pole double throw)형 스위치에 있어서 스위치의 콘택부위가 모두 on 되는 것을 구조적으로 방지한 수평 동작형(lateral type) MEMs 스위치에 관한 것이다. 반도체 또는 유전체 기판; 상기 기판 상에 형성되는 신호선들; 상기 기판 상의 상기 신호선들 주변에 형성되며, 상기 신호선들과 분리된 RF 그라운드들; 상기 기판 상의 신호선들 사이에 형성된 앵커들; 상기 앵커의 상부에 의해 지지되어 상기 기판 상부로 부터 이격되는 이동판; 상기 각 신호선의 내부에 개재되며, 상기 이동판에 연결된 이동 부재들; 상기 기판 상에 상기 이동판과 분리되어 형성되며, 전압 인가시 상기 이동판을 이동시켜 상기 이동부재를 상기 신호선에 접촉시키는 구동부들;을 포함하는 MEMs 스위치를 제공한다. 그리하여, 하나의 입력에 대해 두 부분으로 신호가 나누어지는 SPDT형 스위치에 있어, 종래의 소자에 비해 크기가 매우 작고, 소비전력이 거의 없으며, 고 집적화에 유리한 MEMs 스위치의 제조가 가능하다.
Description
본 발명은 MEMs 스위치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 신호입력에 대해 두 부분으로 신호가 나누어지는 SPDT(single pole double throw)형 스위치에 있어서 스위치의 콘택부위가 모두 on 되는 것을 구조적으로 방지한 수평동작형(lateral type) MEMs 스위치에 관한 것이다.
MEMs 기술을 이용한 RF 소자는 그 응용 범위가 넓으나 현재 가장 널리 응용되고 있는 것이 스위치이다. RF 스위치는 소자의 크기, 파워(power)의 소모, 삽입 손실(insertion loss)면에서 큰 장점을 가지고 있으며, 특히 마이크로파나 밀리미터파를 이용한 무선통신 시스템에서 신호의 선별전송(signal routing)이나 임피던스 정합 회로(impedance matching networks)등에서 많이 응용된다.
종래의 MMIC(monolithic microwave integrated circuits) 회로에서는 RF 스위치를 구현하기 위하여 주로 GaAs FET나 P-I-N diode를 이용하였다. 그러나, 상기와 같은 소자를 이용하여 스위치를 구현한 경우에는 on 상태에서 삽입손실(insertion loss)이 크고, off 상태에서는 신호의 분리특성이 나쁜 문제점이 있다. 특히, 종래의 P-I-N diode의 경우에는 크기가 크고 삽입손실이 커서 다음 단에 증폭단이 들어가게 되어 결국 전체적인 사이즈가 커지게 된다. 종래의 MEMs 스위치는 단지 on/off의 개념으로만 설계되었으므로 신호의 분리(frequency seperation) 특성에 문제가 있었다.
본 발명에서는 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 종래의 소자에 비하여 소비전력이 작고 집적화가 용이하며 신호의 분리 특성이 뛰어난 SPDT형 MEMs 스위치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 MEMs 스위치의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 MEMs 스위치의 사시도를 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
11... 기판 12... RF 그라운드
13... 제 1 신호 입력부 14... 제 1 신호 출력부
15... 제 2 신호 입력부 16... 제 2 신호 출력부
17... 이동판 18... 제 1 구동부
19... 제 2 구동부 20... 제 1 이동부재
21... 제 2 이동 부재 22... 앵커
23... 스프링
본 발명에서는 상기 목적을 달성하기 위하여, 반도체 또는 유전체 기판;
상기 기판 상에 형성되는 신호선들;
상기 기판 상의 상기 신호선들 주변에 형성되며, 상기 신호선들과 분리된 RF 그라운드들;
상기 기판 상의 신호선들 사이에 형성된 앵커들;
상기 앵커의 상부에 의해 지지되어 상기 기판 상부로 부터 이격되는 이동판;
상기 각 신호선의 내부에 개재되며, 상기 이동판에 연결된 이동 부재들;
상기 기판 상에 상기 이동판과 분리되어 형성되며, 전압 인가시 상기 이동판을 이동시켜 상기 이동부재를 상기 신호선에 접촉시키는 구동부들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMs 스위치를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 신호선;은 전기적으로 분리된 신호 입력부 및 신호 출력부를 포함하며, 상기 이동 부재;는 상기 신호 입력부 및 신호 출력부 사이에 개재되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 이동판;은 그 내부에 소정의 패턴이 형성되어 있으며, 상기 구동부들;은 상기 이동판 내부에 상기 패턴에 대응되는 형상을 가지며, 대칭적으로 이루어진 제 1 구동부 및 제 2 구동부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 이동판;은 상기 앵커의 상부와 연결된 탄성 부재에 의해 지지되는 것이 바람직하다.
이하, 도면을 참고하면서 본 발명에 의한 SPDT형 MEMs 스위치의 일실시예에 대해 보다 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명에 의한 MEMs 스위치의 평면도이며, 도 2는 본 발명에 의한 MEMs 스위치의 사시도이다.
반도체 또는 유전체로 이루어진 기판(11) 상부에 신호가 들어오는 제 1 신호 입력부(13) 및 제 2 신호 입력부(15)가 각각 위치하고 있으며, 상기 제 1 신호 입력부(13) 및 제 2 신호 입력부(15)는 각각 제 1 이동부재(20) 및 제 2 이동부재(21)를 사이에 두고 제 1 신호 출력부(14) 및 제 2 신호 출력부(16)와 대응되어 있다. 여기서, 상기 각 신호 입력부(13, 15), 신호 출력부(14, 16) 및 이동부재(20, 21)들은 신호의 손실을 줄여주는 RF 그라운드(12)들로 둘러싸여 있다.
상기 제 1 이동부재(20) 및 제 2 이동부재(21)는 이동판(17)과 연결되어 있으며, 상기 이동판(17)의 양단은 앵커(22)의 상단부로 부터 연장된 탄성 부재, 예를 들어 스프링(23)에 의해 지지되어 있다.
상기 이동판(17)의 내부에는 소정 형상의 패턴이 형성되어 있으며, 예를 들어 제 1 구동부(18) 및 제 2 구동부(19)와의 대응되는 면적을 넓히기 위해 요철 형상을 지니고 있다. 상기 이동판(17)의 패턴 내부에는 제 1 구동부(18) 및 제 2 구동부(19)가 형성되어 있으며, 상기 각 구동부(18, 19) 및 이동판(17)은 전기적으로 상호 분리되어 있다.
도면에 나타내었듯이, 이동판(17), 제 1 구동부(18), 제 2 구동부(19), 제 1 이동부재(20), 제 2 이동부재(21) 및 스프링(23)은 기판으로 부터 소정거리 이격되어 형성되어 있다. 따라서, 상기 이동판(17)과 연결된 제 1 이동부재(20), 제 2 이동부재(21) 및 스프링(23)은 전기력에 의해 이동 가능한 구조를 지니고 있다.
여기서는 2개의 신호 입력부(13, 15)를 통해 들어오는 신호 출력부(14, 16)중 하나만을 통해 신호가 출력되도록 하기 위해서 한개의 이동부재가 대응되는 신호 입력부 및 신호출력부와 접촉되도록 제 1구동부(18) 또는 제 2 구동부(19)중 하나에만 전류를 인가하며, 각 이동부재들(20, 21)을 이동판(17)과 함께 이동하도록 구성하였다.
이하, 도면을 참고하면서 본 발명에 의한 MEMs 스위치의 작동 방법에 대해 보다 상세히 설명하고자 한다.
먼저, 제 1 신호 출력부(14)를 통해서만 신호가 전송되는 경우에 대해서 설명하면 다음과 같다. 외부 전압 구동원으로 부터 제 1 구동부(18)로 풀다운 직류 전압을 인가한다. 이때, 상기 제 1 구동부(18)와 대응되는 이동판(17)의 요철 부위가 전기력에 의해 제 1 구동부(18) 쪽으로 접근한다. 이는 앵커(22) 상단과 연결되 탄성 부재, 예를 들어 스프링(23)에 의해 가능하다. 이 경우, 결과적으로 이동판(17) 전체가 이동하면서 제 1 이동부재(20)는 제 1 신호 입력부(13) 및 제 1 신호 출력부(14)와 접촉하게 된다. 또한, 제 2 이동부재(21)는 제 2 신호 입력부(15) 및 제 2 신호 출력부(16)와 더욱 더 거리가 멀어지게 된다. 따라서, 하나의 입력에 대해서 두 부분으로 신호가 나누어지는 경우, 상기 이동판(17)의 동작에 의해 결국 하나의 신호 출력부를 통해서만 신호가 전송되는 것이다.
또한, 제 1 구동부(18)에 풀다운 직류전압을 제거하면, 상기 스프링(23)의 복원력에 의하여 상기 이동판(17)이 자동적으로 본래의 위치로 되돌아 가게 된다.
다음으로, 제 2 신호 출력부(16)를 통해서만 신호가 전송되는 경우를 설명하면 다음과 같다. 이는 상기에 서술한 제 1 신호 출력부(14)를 통해서만 신호를 전송하는 경우와 동일하며, 단지 제 2 구동부(19)에만 직류 전압을 가해주는 것만 차이가 있다.
외부 전압 구동원으로 부터 제 2 구동부(19)로 풀다운 직류 전압을 인가한다. 이때, 상기 제 2 구동부(19)와 대응되는 이동판(17)의 패턴 부위가 전기력에 의해 제 2 구동부(19) 쪽으로 접근한다. 이 경우, 결과적으로 이동판(17) 전체가 이동하면서 제 2 이동부재(21)는 제 2 신호 입력부(15) 및 제 2 신호 출력부(16)와 접촉하게 된다. 이에 따라, 제 1 이동부재(20)는 제 1 신호 입력부(13) 및 제 1 신호 출력부(14)와 거리가 멀어지게 된다.
따라서, 상기와 마찬가지로, 하나의 입력에 대해서 두 부분으로 신호가 나누어지는 경우 상기 이동판의 동작에 의해 결국 하나의 신호 출력부를 통해서만 신호가 전송되는 것이다. 또한, 제 2 구동부(19)에 풀다운 직류전압을 제거하면, 스프링의 복원력에 의하여 이동판(17)이 본래의 위치로 되돌아 가게 된다.
본 발명에 의하면, 하나의 입력에 대해 두 부분으로 신호가 나누어지는 SPDT형 스위치에 있어, 종래의 소자에 비해 크기가 매우 작고, 소비전력이 거의 없으며, 고 집적화에 유리한 MEMs 스위치의 제조가 가능하다. 또한 수평 동작형태이므로 종래의 멤브레인(membrane) 형태의 소자에서 발생하는 스틱션(stiction), 희생층의 릴리스(release), 높은 구동전압 및 소자의 불안정성을 방지하는 효과가 있다.
본 발명은 도면을 참고로 하여, 실시예를 중심으로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허 청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.
Claims (4)
- 반도체 또는 유전체 기판;상기 기판 상에 형성되는 신호선들;상기 기판 상의 상기 신호선들 주변에 형성되며, 상기 신호선들과 분리된 RF 그라운드들;상기 기판 상의 신호선들 사이에 형성된 앵커들;상기 앵커의 상부에 의해 지지되어 상기 기판 상부로 부터 이격되는 이동판;상기 각 신호선의 내부에 개재되며, 상기 이동판에 연결된 이동 부재들;상기 기판 상에 상기 이동판과 분리되어 형성되며, 전압 인가시 상기 이동판을 이동시켜 상기 이동부재를 상기 신호선에 접촉시키는 구동부들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMs 스위치.
- 제 1항에 있어서,상기 신호선;은 전기적으로 분리된 신호 입력부 및 신호 출력부를 포함하며, 상기 이동 부재;는 상기 신호 입력부 및 신호 출력부 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 MEMs 스위치.
- 제 1항에 있어서,상기 이동판;은 그 내부에 소정의 패턴이 형성되어 있으며,상기 구동부들;은 상기 이동판 내부에 상기 패턴에 대응되는 형상을 가지며, 대칭적으로 이루어진 제 1 구동부 및 제 2 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMs 스위치.
- 제 1항에 있어서,상기 이동판;은 상기 앵커의 상부와 연결된 탄성 부재에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 MEMs 스위치.
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Applications Claiming Priority (1)
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- 2001-04-10 KR KR10-2001-0018959A patent/KR100378360B1/ko not_active IP Right Cessation
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