KR20060009119A

KR20060009119A - 진동형 멤스 스위치 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20060009119A
Application number: KR1020040056579A
Authority: KR
Inventors: 이문철; 정희문; 박태식
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2006-01-31
Also published as: EP1619710B1; JP4267600B2; JP2006032353A; US20060017125A1; EP1619710A3; EP1619710A2; US7528689B2; KR100599115B1

Abstract

진동형 멤스 스위치가 개시된다. 본 스위치는, 교류전압이 인가되면 소정 방향으로 진동하는 진동체 및 진동체의 진동방향을 따라 소정거리 이격된 위치에 형성되는 고정접점을 포함한다. 이에 따라, 고정접점에 소정크기의 직류전압이 인가되면, 진동체의 진동폭이 증가하여 고정접점에 접촉하게 됨으로써 스위치가 온되게 된다. 한편, 진동체를 사이에 두고 소정의 제1기판 및 제2기판을 상호 접합시켜, 진동체를 진공상태의 밀폐된 공간에 고립시키는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 공진현상을 이용하여 스위치를 온/오프시키므로, 저전압으로도 안정적인 스위칭 동작을 수행할 수 있게 된다.

멤스, 스위치, 공진, 진동체

Description

진동형 멤스 스위치 및 그 제조방법 { Vibration type MEMS switch and fabricating method thereof}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 진동형 멤스 스위치의 구성을 나타내는 수직 단면도,

도 2는 도 1의 진동형 멤스 스위치의 동작원리를 설명하기 위한 그래프,

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 진동형 멤스 스위치의 구성을 나타내는 수직 단면도,

도 4A 내지 도 4F는 도 3의 진동형 멤스 스위치의 제조방법을 설명하기 위한 공정도,

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 진동형 멤스 스위치의 구성을 나타내는 수평 단면도, 그리고,

도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 진동형 멤스 스위치의 구성을 나타내는 수평 단면도이다.

* 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 제1기판 120 : 도전층

130 : 진동체 140 : 고정접점

150 : 전극 160 : 제2기판

170 : 공동부 530, 630 : 스프링

660 : 구동감지부 560, 670 : 스토퍼(stopper)

본 발명은 진동형 멤스 스위치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 소정 방향으로 진동하는 진동체의 공진현상을 이용하여 저전압으로도 온/오프 제어되는 진동형 멤스 스위치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

통신 산업의 발달에 따라 휴대폰의 보급이 대중화되었다. 이에 따라, 다양한 종류의 휴대폰이 세계 각지에서 사용되고 있다. 한편, 휴대폰 내부에는 서로 다른 주파수 대역의 신호를 구분하기 위하여 RF 스위치가 사용된다. 종래에는 필터형 스위치가 사용되었으나, 송수신단 사이에서 누설신호가 발생할 수 있게 된다는 문제점이 있었다. 이에 따라, 멤스 기술을 이용한 기계적 스위치를 사용하고자 하는 시도가 있었다. 멤스(Micro Electro Mechanical Systems : MEMS)란 반도체 공정기술을 응용하여 마이크로 단위의 구조물을 제작하는 기술을 의미한다.

한편, 휴대폰은 휴대에 편하도록 적은 용량의 배터리를 사용하는 것이 일반적이다. 따라서, 저전압을 이용하여 정상적으로 온/오프 제어되는 저전압 구동형 스위치를 휴대폰에 사용하는 것이 바람직하다. 하지만, 저전압 구동형 스위치의 경우에는, 스위치를 구성하는 스위치 레버 및 접점 간의 간극이 수 ㎛이하가 되어야 하므로 그 제작이 어렵다는 공정상의 문제점이 있었다. 즉, 제조과정에서 스위치 레버 및 접점이 서로 고착(stick)될 수 있다는 문제점이 있었다.

한편, 스위치의 사용과정에서 습기 등이 간극 사이에 형성되어 스위치 레버 및 접점이 고착될 수도 있다는 문제점도 가지고 있었다.

또한, 저전압이 인가되었을 때 스위치 레버가 정상적으로 이동하도록 하기 위해서는 스위치 레버의 구성물질을 강성이 낮은 물질로 제작하여야 한다. 이 경우, 스위치 온(ON)시에는 정상적으로 동작할 수 있으나, 오프(OFF)시에는 강성이 낮으므로 복원력이 작아서 정상적으로 오프되지 않게 된다는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 방지하기 위해서 강성이 높은 물질을 사용하게 되면 저전압이 인가되더라도 정상적으로 온 되지 않는다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 진동체를 구비하여, 저전압을 인가하더라도 정상적으로 온/오프 제어될 수 있는 진동형 멤스 스위치 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 멤스 스위치는, 교류전압이 인가되면 소정 방향으로 진동하는 진동체, 및 상기 진동체의 진동방향을 따라 상기 진동체와 소정거리 이격된 위치에 형성되는 고정접점을 포함한다. 이에 따라, 상기 고정접점에 소정크기의 직류전압이 인가되면, 상기 진동체의 진동폭이 증가하여 상기 고정접점에 접촉하게 된다.

바람직하게는, 상기 고정접점에 상기 직류전압을 인가하기 위한 제1전극, 및 , 상기 진동체에 상기 교류전압을 인가하기 위한 제2전극을 더 포함할 수 있다.

이 경우, 제2전극을 통해 진동체에 인가되는 교류전압의 주파수는 상기 진동체의 공진주파수 또는 그 근처의 주파수가 되도록 할 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 진동체 및 상기 제2전극을 연결하여 상기 교류전압을 상기 진동체에 전달하며, 상기 진동체의 진동을 지지하는 적어도 하나의 스프링을 더 포함할 수 있다.

보다 바람직하게는, 상부 표면의 소정 영역이 식각되어 공동부가 형성된 제1기판, 및 표면 상의 소정 영역이 식각되어 식각영역을 형성하며, 상기 식각영역 상에 상기 고정접점이 결합된 제2기판을 더 포함하며, 상기 제1기판 및 상기 제2기판은 상기 진동체를 사이에 두고 상기 공동부 및 상기 고정접점이 각각 상기 진동체와 소정 거리 이격되도록 상호 결합하여, 상기 진동체를 진공상태의 밀폐된 공간에 고립시킬 수도 있다.

또한 바람직하게는, 상기 진동체가 상기 고정접점에 접촉되면, 상기 진동체의 진동을 정지시키는 스토퍼 및 상기 진동체의 진동방향을 따라 상기 진동체와 소정 거리 이격된 곳에 형성되며, 상기 진동체의 진동에 따라 유도되는 전기적신호의 크기변화를 감지하여 상기 진동체의 진동주파수를 검출하는 구동감지부를 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 기판, 상기 기판 표면과 소정 거리 이격되어 상기 기판 표면과 평행한 방향으로 진동하는 진동체, 상기 진동체의 진동방향을 따라 상기 진동체와 소정거리 이격된 곳에 위치하는 고정접점, 및 소정 크기의 직류전압이 인가되면, 상기 진동체가 상기 고정접점에 접촉하도록 상기 진동체의 진동폭을 증가시키는 스위칭구동부를 포함한다.

이 경우, 상기 진동체에 소정 크기의 교류전압을 인가하기 위한 전극, 및 상기 진동체 및 상기 전극을 연결하여 상기 교류전압을 상기 진동체에 전달하며, 상기 진동체의 진동을 지지하는 적어도 하나의 스프링을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한 바람직하게는, 표면 상의 소정 영역이 식각되어 식각영역을 형성하며, 상기 식각영역이 상기 진동체와 소정거리 이격되도록 상기 기판과 결합하여 상기 진동체를 진공상태의 밀폐된 공간에 고립시키는 패키징기판을 더 포함할 수도 있다.

보다 바람직하게는, 상기 진동체가 상기 고정접점에 접촉되면, 상기 진동체의 진동을 정지시키는 스토퍼 및 상기 진동체의 진동방향을 따라 상기 진동체와 소정 거리 이격된 곳에 형성되며, 상기 진동체의 진동에 따라 유도되는 전기적신호의 크기변화를 감지하여 상기 진동체의 진동주파수를 검출하는 구동감지부를 더 포함할 수도 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 멤스 스위치 제조방법은, 제1기판 표면의 소정영역을 식각한 후, 식각영역에 고정접점을 제작하는 단계, 제2기판의 상부 표면에 도전물질을 소정 패턴으로 적층하여 진동체를 제작하는 단계, 상기 진동체 및 상기 고정접점이 소정 거리 이격되도록 상기 제1기판 및 상기 제2기판을 접합하는 단계, 상기 제2기판 하부의 소정영역을 식각하여 상기 진동체가 진동할 수 있는 공 간을 확보하는 단계, 및 상기 제2기판의 하부 표면에 제3기판을 접합하여 상기 진동체를 진공상태의 밀폐된 공간에 고립시키는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제1기판의 소정 부분을 식각하여 상기 고정접점까지 연결되는 통로를 제작하는 단계, 및 상기 통로 내에 소정의 도전물질을 매립하여 상기 고정접점과 전기적으로 연결되는 전극을 제작하는 단계를 더 포함한다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 자세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 진동형 멤스 스위치의 구성을 나타내는 수직 단면도이다. 도 1에 따르면, 본 진동형 멤스 스위치는, 제1기판(110), 도전층(120), 진동체(130), 고정접점(140), 전극(150), 제2기판(160), 및, 공동부(170)를 포함한다.

제1기판(110)은 상부 표면의 소정영역이 식각되어 공동부(170)를 형성한다. 공동부(170)는 진동체(130)가 진동할 수 있는 공간을 확보하기 위해 제작한다. 공동부(170)이외의 영역에서는 도전층(120)이 적층된다. 도전층 상부의 일정영역은 고정접점(140)과 연결되며, 또다른 영역은 전극(150)과 연결된다. 이에 따라, 도전층(120)은 전극(150)을 통해 인가되는 외부전원을 고정접점(140)에 전달하는 역할을 한다. 제1기판(110)으로는 통상의 유리(glass) 기판을 사용할 수 있다.

한편, 진동체(130)는 소정의 도전성 물질로 제조되어 교류전압이 인가되면 상하방향으로 진동하게 된다. 이를 위해, 본 진동형 멤스 스위치는, 진동체(130)에 교류전압을 인가하기 위한 교류인가용 전극(미도시) 및 진동체(130)의 진동을 지지하는 스프링(미도시)을 더 포함한다. 하지만, 도 1은 진동체의 수직 단면만을 도시 하고 있으므로, 교류인가용 전극 및 스프링에 대해서는 후술하는 실시예에서 설명한다.

이 경우, 진동체(130)에는 소정 주파수의 교류전압이 인가되어 미세하게 진동하게 된다. 이러한 상태에서, 전극(150)에 직류전압이 인가되면 진동체(130)는 공진현상을 일으켜 진동폭이 점점 커지게 된다. 이에 따라, 소정 시간 이상 직류전압이 유지되면, 진동체(130)는 고정접점(140)에 접촉하게 된다. 결과적으로 멤스 스위치가 온(ON)되게 된다. 이 경우, 공진현상을 이용하므로, 대략 3V 정도의 저전압으로도 구동이 가능하다. 즉, 진동체(130)에 공급되는 전압이 대략 1.5V 정도의 교류전압이라면, 전극(150)에 1.5V 정도의 직류전압을 공급하여 스위치를 온시킬 수 있게 된다. 직류전압이 차단되면 진동체(130)는 고정접점(140)과 떨어지게 되므로 멤스 스위치가 정상적으로 오프(OFF)된다.

한편, 스위치를 온 시키기 위한 신호가 입력되면 소정 시간 동안 진동체(130)에 인가되는 교류전압의 크기를 증가시켜 고정접점(140)과의 간극을 좁힐 수 있다. 이러한 상태에서, 직류전압을 인가하면 진동체(130)의 진동폭이 더 커지게 되어 고정접점(140)과 접촉하게 된다. 즉, 교류전압의 크기를 증가시킴으로써 본 멤스 스위치가 더 잘 동작하도록 할 수 있으며, 스위치 온 되는 속도도 증가시킬 수 있다. 또는, 진동체(130)에 평상시에는 교류전압을 인가하지 않다가, 스위치 온시킬 때만 교류전압을 인가하여 진동하도록 할 수도 있다.

한편, 본 멤스 스위치가 더 잘 동작할 수 있도록 진동체(130)에 인가되는 교류전압의 주파수를 진동체(130)의 공진주파수 또는 그 근처 주파수로 맞추어 주는 것이 바람직하다. 공진주파수의 교류전압이 인가됨으로써, 진동체(130)가 가지는 강성에 비해 더 큰 진동폭으로 진동할 수 있게 된다.

한편, 진동체(130)의 진동 및 복원이 원활하게 이루어지도록 진동체(130)가 진동하는 공간을 진공상태로 밀봉하는 것이 바람직하다. 즉, 제1기판(110) 및 제2기판(160)은 진동체(130)를 사이에 두고 밀폐된 공간에 고립시키게 된다.

한편, 고정접점(140)은 진동체(130)의 진동방향 중 일방향을 따라서 소정 거리 이격된 위치에 형성된다. 도 1에 따르면, 고정접점(140)은 제2기판(160)이 식각된 영역 상에 형성된다. 고정접점(140)도 통상의 도전물질, 즉, 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd) 및 몰리브덴(Mo) 등의 물질로 제조될 수 있다.

도 2는 도 1의 진동형 멤스 스위치의 동작원리를 설명하기 위한 그래프이다. 도 2의 (a)는 스위치를 온시키기 위한 입력신호에 대한 그래프이다. 도 2의 (a)에 따르면, t1 시점에서 스위치 온 신호(즉, 소정 크기의 직류전압)이 고정접점(140)에 인가된다.

도 2의 (b)는 진동체(130)에 공급되는 입력신호에 대한 그래프이다. 도 2의 (b)에 따르면, t1시점부터 진동체(130)가 공진현상을 일으켜 t2시점에 고정접점(140)에 접촉하게 되는 것을 볼 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 진동형 멤스 스위치의 구성을 나타내는 수직 단면도이다. 도 3에 따르면, 본 진동형 멤스 스위치는, 제1기판(210), 제2기판(220), 제3기판(230), 완충층(240), 진동체(250), 고정접점(260), 도전층(270), 전극(280), 및 공동부(290)를 포함한다.

진동체(250)를 진공상태의 밀폐된 공간에 고립시키기 위해서, 제1기판(210)은 상부 표면의 소정 영역이 식각된 상태에서 제2기판(220)과 접합되게 된다. 즉, 진동체(250)는 제2기판(220)상에 제작한 후, 제2기판(220) 하부의 일정영역을 식각하여 진동체(250)가 진동할 수 있는 공간을 확보한 후, 제2기판(220)의 하부표면에 제1기판(210)을 접합하게 된다.

한편, 제2기판(220) 상에 진동체(250)를 제작함에 있어, 완충층(240)을 먼저 적층하여 접착력을 높임으로써 진동체(250)가 제2기판(220)상에 잘 적층되도록 할 수도 있다.

고정접점(260)은 진동체(250)의 진동방향을 따라 소정 거리 이격되도록 제3기판(230)에 결합한다. 한편, 고정접점(260)에 직류전압을 전달하기 위해 제3기판(230)을 관통하는 통로 내에 도전층(270) 및 전극(280)을 제작한다. 이에 따라, 고정접점(260)에 직류전압을 전달하면, 진동체(250)가 접촉할 수 있게 된다.

도 4A 내지 도 4F는 도 3의 실시예에 따른 진동형 멤스 스위치의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다. 먼저, 도 4A에 따르면, 제1기판(210) 하부 표면의 소정 영역을 식각한 후, 식각된 영역의 표면 상에 도전물질을 적층하여 고정접점(260)을 제작한다. 이 경우, 제1기판(210)의 소정 영역을 식각하여, 제1기판(210) 상부 및 하부를 관통하는 통로(211)를 제작할 수 있다. 통로(211)는 고정접점(260)을 외부전원과 연결하기 위한 것이다.

다음으로, 도 4B에서와 같이, 제2기판(220) 상부 표면의 일정영역에 완충층 (240) 및 도전물질을 적층한 후, 소정 패턴으로 진동체(250)를 제조한다. 이 경우, 진동체(250)가 작은 크기의 교류전압이 인가되더라도 진동할 수 있도록 충분히 얇은 두께로 제조한다.

다음으로 도 4C에서와 같이, 제2기판(220) 및 제1기판(210)을 접합한다. 이 경우, 고정접점(260)이 진동체(250)와 일정거리 이격되도록 접합한다. 접합방법은 전압을 가하여 접합시키는 어노딕 본딩(Anodic Bonding)방법을 이용할 수 있다.

다음으로 도 4D에서와 같이, 제2기판(220)의 하부를 래핑(Lapping)공정 및 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 이용하여 제거한 후, 에칭하여 진동체(250)가 노출될 수 있도록 한다. 또한, 제1기판(210) 상에 형성된 통로(211) 내로 도전물질을 적층하여 도전층(270)을 제작할 수 있다. 도전층(270)은 고정접점(260)과 전기적으로 연결되게 된다.

다음으로, 도 4E에서와 같이, 제3기판(230)을 제2기판(220)의 하부 표면에 접합시켜, 진동체(250)가 진공상태의 밀폐된 공간에 고립되도록 한다. 이 경우, 진동체(250)가 진동할 수 있는 충분한 공간이 확보되도록 제3기판(230) 상부 표면 상의 일정 영역을 소정 두께로 식각할 수 있다.

다음으로, 도 4F에서와 같이, 도전층(270)이 적층된 통로(211) 내로 도전물질을 매립하여 전극(280)을 제작한다. 전극(280)은 도전층(270)을 통해 고정접점(260)에 직류전압을 공급하는 역할을 한다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 진동형 멤스 스위치의 수평단면도이다. 도 5에 따르면, 본 진동형 멤스 스위치는 진동체(510), 제1전극(550), 스프링 (530), 고정접점(540), 제2전극(520), 및, 스토퍼(stopper : 560)를 포함한다. 고정접점은 DC 적으로는 연결이 되어 있고, RF 적으로는 끊어진 상태로 설계, 제작되어 있으며, 이에 대한 구체적인 도시는 생략한다.

본 실시예에 따르면, 진동체(510)는 하부의 기판(미도시)을 기준으로 상하방향으로 진동하게 된다. 이 경우, 제1전극(550)에 직류전압이 인가되면 공진현상에 의해 진동체(510)의 진동폭이 커지게 되어 고정접점(540)과 접촉하게 된다. 이에 따라, 진동형 멤스 스위치가 온되게 된다.

한편, 진동체(510)를 진동시키기 위한 교류전압은 제2전극(520)을 통해 인가된다. 제2전극(520) 및 진동체(510)는 스프링(530)을 통해 연결된다. 스프링(530)은 교류전압을 진동체(510)로 전달하는 역할 뿐 아니라, 진동체(510)의 진동운동을 지지하는 역할을 수행한다. 도 5에 따르면, 4개의 스프링(530)이 진동체(510) 및 제2전극(520)을 고정시키고 있으나, 스위치 설계에 따라 다양한 개수 및 형태로 제작할 수 있다.

한편, 스토퍼(560)는 진동체(510)가 고정접점(540)과 접촉되는 순간 진동체(510)를 잡아주는 역할을 한다. 진동체(510)의 진동폭이 커져서 일단 고정접점(540)에 접촉하게 되더라도, 다시 반발하여 접촉이 차단될 수 있으므로, 스토퍼(560)가 진동체(510)의 진동을 멈추게 하여 스위치 온 상태를 유지할 수 있도록 한다. 한편, 도 5에서는 도시되지 않았으나, 진동체(510)를 중심으로 하부기판 및 상부 패키징 기판을 결합하여 진동체(510)를 진공 공간에 고립시킬 수 있다. 한편, 본 발명의 또다른 실시예에 따르면 스토퍼(560)를 사용하지 않을 수도 있다.

도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 진동형 멤스 스위치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 6에 따르면, 본 진동형 멤스 스위치는 진동체(610), 전극(620), 스프링(630), 스위칭구동부(640), 고정접점(650a, 650b), 구동감지부(660), 및, 스토퍼(670)를 포함한다. 도 6에 나타나지는 않으나, 고정접점(650a, 650b)은 외부단자와 DC 적으로 연결되어 있으며, RF 적으로는 끊어진 상태로 설계, 제작될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 진동체(610)는 하부의 기판(미도시) 표면과 소정 거리 이격된 곳에 위치하며, 교류전압 인가에 의해 기판 표면과 평행한 방향, 즉, 수평 방향으로 진동하게 된다. 교류전압은 전극(620)을 통해 인가되며, 스프링(630)을 통해 진동체(610)로 전달된다. 상술한 바와 같이 교류전압의 주파수는 공진주파수로 맞추어 주는 것이 바람직하다.

본 진동형 멤스 스위치는 스위칭구동부(640)에 직류전압을 인가하는 방식으로 온/오프 제어된다. 즉, 스위칭구동부(640)에 직류전압을 인가하게 되면, 구동영역(645)에서 진동체(610)의 공진을 유발하게 된다. 이에 따라, 진동체(610)의 진동폭이 커지게 되면, 고정접점(650a, 650b)과 접촉할 수 있게 된다. 이 경우, 스위치 온시키는 순간에 교류전압의 크기를 증가시켜 진동체(610)의 진동폭이 커지게 한 후, 직류전압을 인가하여 접촉하도록 하는 것도 바람직하다. 한편, 구동영역(645)에서 스위칭구동부(640) 및 진동체(610)는 서로 맞물린 형태의 콤(comb) 구조로 제작하는 것이 구동에 유리하다.

한편, 진동체(610)의 진동폭이 커지면 진동체(610)의 컨택트영역(655)이 고정접점(650a, 650b)와 직접적으로 접촉하게 된다. 이에 따라, 2개의 고정접점 (650a, 650b)이 상호 연결되게 된다.

한편, 구동감지부(660)는 진동체(610)의 진동방향을 따라 소정 거리 이격된 곳에 제작된다. 이에 따라, 진동체(610)의 진동에 따라 유도되는 전기적신호의 크기변화를 감지하여 진동체(610)의 진동주파수를 검출하는 역할을 한다. 이러한 상태에서 진동체(610)가 진동하게 되면, 구동감지영역(665)에서 구동감지부(660) 및 진동체(610) 간의 거리가 일정 주기로 변하게 된다. 이에 따라, 구동감지부(660)에서 유도되는 전기적 신호의 크기를 확인하여 진동체(610)의 진동주파수를 확인할 수 있게 된다. 이 경우, 유도되는 전기적 신호는, 유도전류, 또는 커패시턴스 등이 될 수 있다. 확인된 전기적 신호는 전극(620)에 연결되어 교류전압을 인가하는 오실레이터(미도시)로 피드백(feedback)되어 공진에 적합한 주파수로 진동할 수 있도록 교류전압의 크기를 조절하도록 한다.

한편, 스토퍼(670)는 진동체(610)가 고정접점(650a, 650b)에 접촉하게 되면, 진동체(610)의 진동운동을 정지시켜 고정접점(650a, 650b)으로부터 떨어지는 것을 방지하게 된다. 이를 위해, 외부 제어회로(미도시)를 스토퍼(670)에 연결하여 스토퍼(670)의 동작을 제어할 수 있도록 한다. 상술한 바와 같이, 스토퍼(670)는 본 발명의 멤스 스위치의 동작을 보완하기 위한 것이므로, 사용자의 설계에 따라 포함되지 않을 수도 있다.

본 실시예에 따른 멤스 스위치에서 진동체(610)가 저레벨의 교류전압에 진동하며, 저레벨의 직류전압에 의해 구동되기 위해서는 진공상태가 유리하다. 따라서, 하부 기판(미도시) 및 상부 패키징 기판을 상호 결합시켜 패키징(packaging)함으로 써, 진동체(610)를 진공상태의 밀폐된 공간에 고립시키는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 공진현상을 이용하여 구동되는 멤스 스위치가 제공된다. 이에 따라, 저전압을 사용하더라도 정상적으로 동작되므로, 소형 배터리를 사용하는 휴대폰 등과 같은 장치에서 용이하게 사용될 수 있다. 한편, 공진현상을 이용하므로, 종래의 저전압 구동용 스위치 제작 과정에서 발생하는 고착 문제, 습기로 인한 고착 문제, 오프시 오동작 등의 문제점도 해결할 수 있게 된다. 이에 따라, 안정적인 스위칭 동작을 수행할 수 있게 된다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims

소정 주파수의 교류전압이 인가되면 소정 방향으로 진동하는 진동체; 및

상기 진동체의 진동방향을 따라 상기 진동체와 소정거리 이격된 위치에 형성되는 고정접점;을 포함하며,

상기 고정접점에 소정크기의 직류전압이 인가되면, 상기 진동체의 진동폭이 증가하여 상기 고정접점에 접촉하게 되는 것을 특징으로 하는 진동형 멤스 스위치.
제1항에 있어서,

상기 고정접점에 상기 직류전압을 인가하기 위한 제1전극; 및

상기 진동체에 상기 교류전압을 인가하기 위한 제2전극;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 멤스 스위치.
제2항에 있어서,

상기 제2전극은, 상기 진동체의 공진주파수를 가지는 교류전압을 상기 진동체에 인가하는 것을 특징으로 하는 진동형 멤스 스위치.
제2항에 있어서,

상기 제2전극을 통해 인가되는 교류전압의 크기를 증가시켜 상기 진동체의 진동폭을 증가시킨 상태에서, 상기 제1전극을 통해 상기 직류전압을 인가하여 상기 진동체 및 상기 고정접점을 접촉시키는 것을 특징으로 하는 진동형 멤스 스위치.
제3항에 있어서,

상기 진동체 및 상기 제2전극을 연결하여 상기 교류전압을 상기 진동체에 전달하며, 상기 진동체의 진동을 지지하는 적어도 하나의 스프링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 멤스 스위치.
제1항에 있어서,

상부 표면의 소정 영역이 식각되어 공동부가 형성된 제1기판; 및

표면 상의 소정 영역이 식각되어 식각영역을 형성하며, 상기 식각영역 상에 상기 고정접점이 결합된 제2기판;을 더 포함하며,

상기 제1기판 및 상기 제2기판은 상기 진동체를 사이에 두고 상기 공동부 및 상기 고정접점이 각각 상기 진동체와 소정 거리 이격되도록 상호 결합하여, 상기 진동체를 진공상태의 밀폐된 공간에 고립시키는 것을 특징으로 하는 진동형 멤스 스위치.
제6항에 있어서,

상기 진동체가 상기 고정접점에 접촉되면, 상기 진동체의 진동을 정지시키는 스토퍼;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 멤스 스위치.
제6항에 있어서,

상기 진동체의 진동방향을 따라 상기 진동체와 소정 거리 이격된 곳에 형성되며, 상기 진동체의 진동에 따라 유도되는 전기적신호의 크기변화를 감지하여 상기 진동체의 진동주파수를 검출하는 구동감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 멤스 스위치.
기판;

상기 기판 표면과 소정 거리 이격되어 상기 기판 표면과 평행한 방향으로 진동하는 진동체;

상기 진동체의 진동방향을 따라 상기 진동체와 소정거리 이격된 곳에 위치하는 고정접점; 및

소정 크기의 직류전압이 인가되면, 상기 진동체가 상기 고정접점에 접촉하도록 상기 진동체의 진동폭을 증가시키는 스위칭구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 멤스 스위치.
제9항에 있어서,

상기 진동체에 소정 주파수의 교류전압을 인가하기 위한 전극; 및

상기 진동체 및 상기 전극을 연결하여 상기 교류전압을 상기 진동체에 전달하며, 상기 진동체의 진동을 지지하는 적어도 하나의 스프링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 멤스 스위치.
제10항에 있어서,

표면 상의 소정 영역이 식각되어 식각영역을 형성하며, 상기 식각영역이 상기 진동체와 소정거리 이격되도록 상기 기판과 결합하여 상기 진동체를 진공상태의 밀폐된 공간에 고립시키는 패키징기판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 멤스 스위치.
제11항에 있어서,

상기 진동체가 상기 고정접점과 접촉되면, 상기 진동체의 진동을 정지시키는 스토퍼;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 멤스 스위치.
제11항에 있어서,

상기 진동체의 진동방향을 따라 상기 진동체와 소정 거리 이격된 곳에 형성되며, 상기 진동체의 진동에 따라 유도되는 전기적신호의 크기변화를 감지하여 상기 진동체의 진동주파수를 검출하는 구동감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 멤스 스위치.
제1기판 표면의 소정영역을 식각한 후, 식각영역에 고정접점을 제작하는 단계;

제2기판의 상부 표면에 도전물질을 소정 패턴으로 적층하여 진동체를 제작하는 단계;

상기 진동체 및 상기 고정접점이 소정 거리 이격되도록 상기 제1기판 및 상기 제2기판을 접합하는 단계;

상기 제2기판 하부의 소정영역을 식각하여 상기 진동체가 진동할 수 있는 공간을 확보하는 단계; 및

상기 제2기판의 하부 표면에 제3기판을 접합하여 상기 진동체를 진공상태의 밀폐된 공간에 고립시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 멤스 스위 치의 제조방법.
제14항에 있어서,

상기 제1기판의 소정 부분을 식각하여 상기 고정접점까지 연결되는 통로를 제작하는 단계; 및

상기 통로 내에 소정의 도전물질을 매립하여 상기 고정접점과 전기적으로 연결되는 전극을 제작하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 멤스 스위치의 제조방법.