KR20100078424A - Rf switch using mems - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An RF switch using unit is provided to connect a contact part of a switch to a transmission line by transferring a switch contact part in horizontal and vertical direction. CONSTITUTION: An RF signal transmission unit comprises a signal wire for transmitting a high frequency or a high power signal. A driving unit is installed in an upper part of the RF signal transmission unit. The driving unit responds to a switching command of the signal and switches the signal wire based on a horizontal and vertical supply. The RF signal transmission unit is arranged adjacent to the signal wire and a ground line. A gap(405) is formed in the central part of the signal wire.

Description

마이크로전자기계시스템을 이용한 알에프 스위치{RF SWITCH USING MEMS}RF switch using micro electromechanical system {RF SWITCH USING MEMS}

본 발명은 마이크로전자기계시스템(MEMS)를 이용한 스위치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스위칭 시 높은 전력(power)를 가진 입력 신호 또는 결합(coupling)에 의한 신호 누설을 방지하도록 고주파 대역의 개방 상태에서 격리도를 증가시킬 수 있는 마이크로전자기계시스템을 이용한 알에프 스위치에 관한 것이다.The present invention relates to a switch using a microelectromechanical system (MEMS), and more particularly, in the open state of the high frequency band to prevent signal leakage due to input signals or coupling with a high power during switching. The present invention relates to an RF switch using a microelectromechanical system capable of increasing isolation.

일반적으로, 고주파 대역에서 사용되는 많은 전자 시스템은 초소형화, 초경량화, 고성능화가 되어가고 있다. 따라서, 지금까지 이러한 시스템들에서 신호를 제어하기 위해서 사용되고 있는 FET(Field Effect Transistor)나 핀 다이오드(PIN Diode)와 같은 반도체 스위치들을 대체하기 위해서 마이크로 머시닝 (Micro Maching)이라는 새로운 기술을 이용한 초소형 마이크로 스위치가 널리 연구되고 있다.In general, many electronic systems used in the high frequency band have become miniaturized, ultralight, and high performance. Thus, micro-switches using a new technology called micromaching to replace semiconductor switches such as field effect transistors (PFETs) and pin diodes (PIN diodes), which have been used to control signals in these systems up to now. Is widely studied.

MEMS 기술을 이용한 RF 소자 중 현재 가장 널리 제작되고 있는 것은 스위치이다. RF 스위치는 마이크로파나 밀리미터파 대역의 무선통신 단말기 및 시스템에서 신호의 선별 전송이나 임피던스 정합 회로 등에서 많이 응용되는 소자이다. 이 러한 종래의 MEMS 스위치는 고정전극에 DC 전압이 인가되면, 고정전극 및 가동전극 사이에 대전이 일어나고, 따라서 정전 인력에 의해 가동전극이 기판측으로 이끌리게 된다.The most widely used RF devices using MEMS technology are switches. RF switch is a device that is widely applied in the selective transmission of signals or impedance matching circuit in the wireless communication terminal and system of microwave or millimeter wave band. In the conventional MEMS switch, when a DC voltage is applied to the fixed electrode, charging occurs between the fixed electrode and the movable electrode, so that the movable electrode is attracted to the substrate side by the electrostatic attraction.

가동전극이 이끌리게 됨으로써 가동전극에 마련된 접촉부재가 기판상에 마련된 신호라인에 접촉되어 스위칭 온 또는 오프 동작을 한다. 상술한 바와 같은 MEMS 스위치에 관한 예가 개시된바 있다. 도 1은 종래 기술을 따른 MEMS 스위치의 구성을 도시한 도면으로서, MEMS 스위치의 오프 상태를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 MEMS 스위치의 온 상태를 나타내는 도면이다.As the movable electrode is attracted, the contact member provided on the movable electrode contacts the signal line provided on the substrate to switch on or off. An example of a MEMS switch as described above has been disclosed. 1 is a view showing the configuration of a MEMS switch according to the prior art, a view showing an off state of the MEMS switch, Figure 2 is a view showing an on state of the MEMS switch of FIG.

도 1,2를 참조하면, 종래의 MEMS 스위치는 캐비티(30)가 형성된 기판(28)과, 캐비티(30)의 적어도 일부분에 형성된 고정 전극(38)과, 고정전극(38)과 소정의 간격을 두고 형성되어, 고정전극(38) 소정의 전압이 인가됨에 따라 상기 고정전극(38)을 향하여 변형되는 멤브레인(34) 및 절연층(32,40)으로 구성된다. 멤브레인(34)는 그 주변에 휨구조체(36)가 마련되어 탄력적으로 지지된다. 미설명부호(44)는 RF입력단을 나타내고, 부호(42)는 DC 바이어스를 나타내고, 부호 (46)은 고정 캐패시턴스를 나타내고, 부호(48)은 RF출력단을 나타낸다.Referring to FIGS. 1 and 2, a conventional MEMS switch includes a substrate 28 having a cavity 30, a fixed electrode 38 formed on at least a portion of the cavity 30, and a predetermined distance from the fixed electrode 38. And the membrane 34 and the insulating layers 32 and 40 deformed toward the fixed electrode 38 as a predetermined voltage is applied thereto. The membrane 34 has a flexural structure 36 around it and is elastically supported. Reference numeral 44 denotes an RF input terminal, numeral 42 denotes a DC bias, numeral 46 denotes a fixed capacitance, and numeral 48 denotes an RF output terminal.

도 3은 종래 기술을 따른 또 다른 MEMS 스위치의 구성을 도시한 도면으로서,스위치 오프 상태를 나타내는 도면이다. 먼저 종래의 MEMS 스위치(40)는 기판(44)상에 RF전도체(42,42)이 증착된다. 기판(44)의 상부에는 중앙강성체(48)를 갖는 브릿지구조체(46)가 마련된다. 중앙강성체(48)는 지지부재(52)에 각각 연결된 스프링암(50)에 의해 수직으로 이동가능하다. 중앙강성체(48)의 중앙 및 에지부에는 세그 먼트(54,55,56)가 형성된다.3 is a view showing a configuration of another MEMS switch according to the prior art, showing a switch off state. First, in the conventional MEMS switch 40, RF conductors 42 and 42 are deposited on the substrate 44. A bridge structure 46 having a central rigid body 48 is provided on the substrate 44. The central rigid body 48 is vertically movable by spring arms 50 respectively connected to the support member 52. Segments 54, 55 and 56 are formed in the center and the edge of the central rigid body 48.

브릿지구조체(46)는 중앙강성체(48)의 하면으로 일부가 연장되어 전극부(60,61)를 각각 형성하는 스프링암(50)이 형성된다. 이에 더하여, 세그먼트(56)에는 스위치(40)가 동작할 때 RF전도체(42,43) 사이를 전기적으로 연결하는 접촉부재(64)가 마련된다. 전극부(60,61)는 지지부재(52)에 의해 지지 된다. 기판(44)상에는 전극부(60,61)과 대응하는 전극(70,71)들이 형성된다. 이에 더하여, 전극(70,71)의 양측에는 중앙강성체(48)의 하강동작을 제한하는 스토퍼(74,75)가 마련된다. A portion of the bridge structure 46 extends to the lower surface of the central rigid body 48 to form a spring arm 50 forming the electrode portions 60 and 61, respectively. In addition, the segment 56 is provided with a contact member 64 which electrically connects the RF conductors 42 and 43 when the switch 40 operates. The electrode parts 60 and 61 are supported by the support member 52. The electrodes 70 and 71 corresponding to the electrode parts 60 and 61 are formed on the substrate 44. In addition, stoppers 74 and 75 are provided on both sides of the electrodes 70 and 71 to restrict the lowering operation of the central rigid body 48.

그러나, RF전도체(42,43) 사이의 상단으로 배치된 접촉부재(64)는 전송선으로부터 수 마이크론 위 방향으로 떨어져 있는 양팔보 혹은 외팔보 구조에 스위칭 부분이 형성되어 상하 방향으로 스위칭한다. 따라서, 고주파 대역이거나 높은 전력(power)가 지나갈 경우 스위칭 부분으로 신호가 빠져나가는 현상이 발생하는 문제가 있다. 즉, 이러한 RF MEMS 스위치는 높은 전력을 갖는 신호거나 매우 높은 고주파 대역에서는 격리도가 낮아 많은 문제를 발생시키고 있다. 이를 해결하기 위해 전송선으로부터 초기 간격을 키우거나 구조물의 두께를 두껍게 하는 방법을 도입하지만 그에 따라서 구동 전압이 상당히 높아지는 문제가 발생하고 있는 실정이다.However, the contact member 64 disposed at the upper end between the RF conductors 42 and 43 has a switching portion formed in a double cantilever or cantilever structure separated by several microns upward from the transmission line to switch upward and downward. Therefore, when the high frequency band or high power (power) passes, there is a problem that the signal is emitted to the switching portion occurs. That is, such an RF MEMS switch has a lot of problems due to low isolation at high power signals or very high frequency bands. In order to solve this problem, a method of increasing the initial distance from the transmission line or increasing the thickness of the structure is introduced, but accordingly, there is a problem in that the driving voltage becomes considerably high.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 스위치의 접촉부를 전송선으로부터 대각선 상에 위치하도록 함으로써, 스위치의 개방상태에서 격리도를 증대시킬 수 있는 마이크로전자기계시스템을 이용한 알에프 스위치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a contact portion of a switch on a diagonal line from a transmission line, thereby improving the isolation in the open state of the switch. In providing a switch.

본 발명의 다른 목적은, 수평 구동 수직 스위칭이 가능한 메카니즘을 제공하여 MEMS 스위치의 제작과 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있는 마이크로전자기계시스템을 이용한 알에프 스위치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an RF switch using a microelectromechanical system that can provide a mechanism capable of horizontally driving vertical switching to improve the fabrication and driving reliability of a MEMS switch.

본 발명의 또 다른 목적은, 스위치 구조의 단순성과 스위치 두께의 최소화를 구현하여, RF MEMS 스위치의 활용 범위를 극대화할 수 있는 마이크로전자기계시스템을 이용한 알에프 스위치를 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to provide an RF switch using a microelectromechanical system capable of maximizing the application range of the RF MEMS switch by implementing the simplicity of the switch structure and minimizing the switch thickness.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 마이크로전자기계시스템을 이용한 알에프 스위치는, 고주파, 고전력 스위칭을 위한 RF MEMS 스위치에 있어서, 상기 고주파 또는 고전력 신호를 전송하기 위한 신호선을 포함하는 RF신호 전송부(RF Transmission Part); 및 상기 RF 신호 전송부의 상측부로 설치되고, 상기 신호들에 대한 스위칭 명령에 응답하여, 상기 신호선의 이격된 위치에서 수평 이송과 수직 이송을 기반으로 상기 신호선을 스위칭하는 구동부로 이루어진 것을 특징 으로 한다.RF switch using a microelectromechanical system according to an aspect of the present invention for achieving the above object, in the RF MEMS switch for high frequency, high power switching, RF signal transmission comprising a signal line for transmitting the high frequency or high power signal RF Transmission Part; And a driving unit installed at an upper side of the RF signal transmission unit and switching the signal line based on horizontal and vertical transfers at spaced positions of the signal lines in response to a switching command for the signals.

바람직하게, 상기 RF신호 전송부는 신호(Signal) 선과 그라운드(Ground) 선이 근접설치되며, 상기 신호선의 중심부로 간극(405)을 형성하고; 상기 구동부는 상기 RF신호 전송부의 상향으로 이격 설치되어, 물리적인 수평 이동과, 상기 정전력 전극(403)과의 전기적 상호 작용에 근거한 수직 이동을 기반으로, 상기 간극(405)을 스위칭하는 구동체; 및 상기 구동체를 수평 이동시키기 위한 고정체로 이루어진 것을 특징으로 한다.Preferably, the RF signal transmitter is provided with a signal line and a ground line close to each other, and form a gap 405 at the center of the signal line; The driving unit is installed upwardly spaced apart from the RF signal transmission unit, the driving body for switching the gap 405 based on the physical horizontal movement and the vertical movement based on the electrical interaction with the electrostatic power electrode 403. ; And a fixture for horizontally moving the drive body.

본 발명에 따른 마이크로전자기계시스템을 이용한 알에프 스위치는, 스위치의 접촉부를 수평 및 수직 이동시켜 전송선과 연결토록 함에 따라, 고주파 대역에서 높은 격리도를 보유할 수 있을 뿐만 아니라, 높은 전력(power)를 갖는 신호 스위칭이 가능한 효과가 있다. The RF switch using the microelectromechanical system according to the present invention can not only maintain high isolation in the high frequency band but also have high power by moving the contact portion of the switch horizontally and vertically so as to be connected to the transmission line. Signal switching is possible.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 RF 스위치를 나타낸 구조이다. 먼저 도 4a는 본 발명에 따른 RF신호 전송부(RF Transmission Part)를 도시하며, 도 4b는 구동부(Actuator Part)를 도시하고 있다. 상기 구동부는 RF신호 전송부로부터 상향으로 소정 거리 이격 설치되며, 이격 거리는 수 마이크론 정도이며, 구동부의 구동 방향은 상기 RF신호 전송부와 수직 관계를 갖는다.4 is a structure illustrating an RF switch according to the present invention. 4A shows an RF transmission part according to the present invention, and FIG. 4B shows an actuator part. The driver is spaced apart a predetermined distance upward from the RF signal transmitter, the distance is about a few microns, the driving direction of the driver has a vertical relationship with the RF signal transmitter.

전술된 RF신호 전송부는 신호(Signal) 선과 그라운드(Ground) 선이 근접설치된 구조이며, 상기 신호 선의 중심부로 간극(405)이 형성된다. 상기 간극(405)은 구동부에 의해 물리적 접촉이 이루어짐에 따라, 신호 선으로 유입되는 고주파 신호 또는 고전력 신호를 스위칭한다. 한편, 상기 RF신호 전송부는 신호 선 및 그라운드 선으로부터 소정 거리 이격 설치된 정전력 전극(403)을 형성한다. 상기 RF신호 전송부에서 스위칭되는 신호는 반도체집적회로에 의해 처리된 신호를 전송하는 신호 또는 안테나로부터 입력된 신호를 반도체집적회로에 전송하는 신호 등을 나타낸다.The above-described RF signal transmitter has a structure in which a signal line and a ground line are closely installed, and a gap 405 is formed at the center of the signal line. The gap 405 switches a high frequency signal or a high power signal flowing into the signal line as physical contact is made by the driver. The RF signal transmitter forms a constant power electrode 403 spaced a predetermined distance from the signal line and the ground line. The signal switched by the RF signal transmitter indicates a signal for transmitting a signal processed by the semiconductor integrated circuit or a signal for transmitting a signal input from an antenna to the semiconductor integrated circuit.

도 4b에 도시된 구동부는 상기 RF신호 전송부의 상향으로 이격 설치되어, 물리적인 수평 이동과, 상기 정전력 전극(403)과의 전기적 상호 작용에 근거한 수직 이동을 기반으로, 상기 간극(405)을 스위칭하는 구동체와, 상기 구동체를 수평 이동시키기 위한 고정체로 구성된다. 상기 고정체에 의한 구동체의 수평 이동 제어는 통상적인 MEMS 기술에 근거한 것으로, 본 발명에서의 구체적인 설명을 생략한다. 단지, 고정체와 구동체 간의 정전력 신호 제어에 근거하여 동작 된다.The driving unit illustrated in FIG. 4B is spaced upwardly from the RF signal transmission unit, and the gap 405 is formed based on a physical horizontal movement and a vertical movement based on electrical interaction with the electrostatic electrode 403. A driving body for switching and a stationary body for horizontally moving the driving body. The horizontal movement control of the drive body by the stationary body is based on a conventional MEMS technique, and a detailed description thereof will be omitted. It only operates based on the constant power signal control between the stationary body and the driver body.

상기 구동체는 소정 길이의 장방형 구조를 갖는 구동바디(407)와, 상기 구동바디(407)의 전방으로 연장되고 소정의 탄성을 갖는 수직 탄지부(414)의 종단부에 설치되어 상기 간극(405)을 스위칭하는 접촉부(415)와, 상기 수직 탄지부(414) 사이에서 상기 정전력 전극(403)에 의한 수직 유동되는 수직구동 전극(413)과, 상기 구동바디(407)의 중앙부에서 상호 대향되도록 위치하되, 상기 구동바디(407)의 수 평 이동에 따른 복원력을 가미시키는 적어도 하나 이상의 수평 탄지부(417)와, 상기 수평 탄지부(417)의 종단부를 고정시키는 고정부(419)와, 상기 수평 탄지부(417)를 중심으로 상호 대향되고, 상기 구동바디(407)의 X축을 중심으로 대칭되도록 상기 구동바디(407)로부터 수직 연장되는 구동전극(409)으로 구성된다.The driving body is installed at the end of the driving body 407 having a rectangular structure of a predetermined length, and the vertical finger portion 414 extending in front of the driving body 407 and having a predetermined elasticity. ), A vertical driving electrode 413 vertically flows by the electrostatic force electrode 403 between the contact portion 415 for switching the vertical finger portion 414 and the center portion of the driving body 407. Is positioned so as to, at least one horizontal tangy portion 417 to apply a restoring force according to the horizontal movement of the drive body 407, the fixing portion 419 for fixing the end of the horizontal tangy portion 417, The driving electrodes 409 are opposed to each other with respect to the horizontal finger portion 417 and vertically extended from the driving body 407 so as to be symmetrical about the X axis of the driving body 407.

상기 접촉부(415)는 구동바디(407)와 전기적으로 격리되어 있으며, 이를 위해 상기 수직 탄지부(414)는 부도체 소자로 구성될 수 있다. The contact part 415 is electrically isolated from the driving body 407. For this purpose, the vertical fingering part 414 may be formed of a non-conductive element.

한편, 상기 고정체는 상기 각 구동전극(409)을 중심으로 대칭되는 두 개의 대변위 빗 모양 구동기(421)로써, 상기 대변위 빗 모양 구동기(421)는 임의의 형상을 갖는 고정전극(423)과, 상기 구동전극(409)과 수평하도록 상기 고정전극(423)으로부터 연장되는 연장전극(425)으로 구성된다.On the other hand, the fixed body is a two-displacement comb-like driver 421 symmetric about each of the drive electrodes (409), the large displacement comb-like driver 421 is a fixed electrode 423 having an arbitrary shape And an extension electrode 425 extending from the fixed electrode 423 so as to be horizontal to the driving electrode 409.

여기서, 상기 고정체는 상기 연장전극(425)과 구동전극(409) 사이에서 상기 연장전극(425)과 수직하도록 연장되고 소정 거리를 갖고 이격 설치되는 다수의 전극 리브(427)를 포함하며, 상기 구동체의 각 구동전극(409)은 상기 전극리브(427)와 교번 되도록 구동리브(411)를 더 포함할 수 있다.Here, the fixture includes a plurality of electrode ribs 427 extending perpendicular to the extension electrode 425 and spaced apart at a predetermined distance between the extension electrode 425 and the driving electrode 409. Each driving electrode 409 of the driving body may further include driving ribs 411 so as to alternate with the electrode ribs 427.

이와 같이, 상기 구동부의 고정체는 기판상으로 식각 고정되며, 상기 구동체는 각 고정부(419)만이 기판상으로 고정되어, 구동바디(407)가 수평 탄지부(417)에 의해 수평 유동이 가능하게 된다. 여기서, 고정체 및 구동체를 갖는 구동부는 상기 RF신호 전송부의 상측 공간에 배치되며, 상기 수직구동 전극(413)과 정전력 전극(403)이 대향 되도록 설치된다.As described above, the fixing unit of the driving unit is etched onto the substrate, and only the fixing unit 419 is fixed to the substrate so that the driving body 407 is horizontally moved by the horizontal fingering unit 417. It becomes possible. Here, the driving unit having a stationary body and a driving body is disposed in an upper space of the RF signal transmission unit, and is installed such that the vertical driving electrode 413 and the constant power electrode 403 face each other.

그러면, 본 발명의 동작을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Next, the operation of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 5a는 본 발명에 따른 RF 스위치의 초기 상태를 나타낸 도면이다. 초기 상태는 상기 대변위 빗 모양 구동기(421)의 고정전극으로 전원이 인가되지 않은 상태이고, 상기 정전력 전극(403) 또한 전원 공급이 차단된 상태이다. 따라서, 상기 구동바디(407)는 수평 탄지부(417)에 의해 고정되며, 상기 접촉부(415)는 간극(405)의 대각선 방향의 상측부에 고정된다.First, Figure 5a is a view showing the initial state of the RF switch according to the present invention. The initial state is a state in which power is not applied to the fixed electrode of the large displacement comb driver 421, and the constant power electrode 403 is also in a state in which power supply is cut off. Therefore, the driving body 407 is fixed by the horizontal finger portion 417, the contact portion 415 is fixed to the upper side in the diagonal direction of the gap 405.

이와 같이, RF 스위치의 초기 상태는 접촉부(415)가 신호선의 간극(405) 상단에 위치하는 것이 아니라, 간극(405)의 상단 방향에서 수직으로 소정 거리 이격된 위치에 존재하기 때문에, 격리도를 향상시키게 된다. 만약, 상기 접촉부(415)가 간극(405)의 상단 위치에서 스위칭 대기를 할 경우, 신호선과 접촉부(415)는 수 마이크론의 이격 거리를 유지하기 때문에, 상기 신호선으로 유입되는 신호가 고주파 대역이거나 높은 전력일 경우 단락된 신호선의 일측 선로와 접촉부(415)를 통해 타측 선로로 신호 누설이 발생한다.As described above, the initial state of the RF switch is not located at the upper end of the gap 405 of the signal line, but at a position vertically spaced apart from the upper end of the gap 405 by a predetermined distance, thereby improving isolation. Let's go. If the contact portion 415 waits for switching in the upper position of the gap 405, the signal line and the contact portion 415 maintain a separation distance of several microns, so that the signal flowing into the signal line is high frequency band or high. In the case of power, signal leakage occurs on the other line through one line and the contact portion 415 of the shorted signal line.

따라서, 본 발명의 RF 스위치의 초기 상태는 간극(405)의 상단에서 이격 되도록 하여 격리도를 높이게 된다. 즉, 도 5b에 도시된 바와 같이 접촉부(415)는 정전력 전극(403)의 상단부에 위치하여 신호선의 간극(405)으로부터 대각선 방향으로 이격 설치되는 것이다.Therefore, the initial state of the RF switch of the present invention is to be spaced apart from the upper end of the gap 405 to increase the isolation. That is, as shown in FIG. 5B, the contact part 415 is positioned at the upper end of the electrostatic power electrode 403 and is spaced apart from the gap 405 of the signal line in a diagonal direction.

한편, 상기 RF 스위치의 스위칭 동작 시, 상기 대변위 빗 모양 구동기(421)의 고정전극(423) 및 상기 고정부(419)로 소정 레벨의 전기적 신호가 인가된다. 상기 대변위 빗 모양 구동기(421)의 전극리브(427)와 상기 구동전극(409)의 구동리 브(411)는 상호 정전력 에너지에 의한 인력이 발생하여 상기 구동바디(407)가 신호선 방향으로 이동한다. 이는 도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 구동바디(407)는 수평 탄지부(417)의 탄성력을 이기고 전방으로 수평 이송된다.Meanwhile, during the switching operation of the RF switch, a predetermined level electrical signal is applied to the fixed electrode 423 and the fixed portion 419 of the large displacement comb driver 421. Electromotive ribs 427 of the large displacement comb-shaped driver 421 and driving ribs 411 of the driving electrodes 409 generate attraction force due to mutual electrostatic energy, such that the driving body 407 moves in the signal line direction. do. As shown in FIG. 6A, the driving body 407 is horizontally conveyed forward by winning the elastic force of the horizontal finger portion 417.

도 6b는 구동부의 수평 이송상태를 단면으로 도시한 것으로, 상기 접촉부(415)가 수평 이송을 거쳐 상기 간극(405)의 상측부에 위치한다. 이러한 구동부의 이송에 있어, 구동 신호가 상기 접촉부(415)로 유입되지 못하도록 상기 수직탄지부(414)는 부도체 재질로 이루어짐이 바람직할 것이다. 그리고, 상기 수직 탄지부(414)는 소정의 탄성을 갖는 재질로써, 상기 접촉부(415)가 간극(405)의 상단부에서 수평하게 유지되도록 한다. 여기서, 상기 수직구동 전극(413)은 수평 이송에 의해 상기 정전력 전극(403)의 상단에 위치한다.6B is a cross-sectional view of a horizontal conveyance state of the driving unit, and the contact part 415 is positioned above the gap 405 through horizontal conveyance. In the transfer of the driving unit, the vertical cage 414 may be made of a non-conductive material so that a driving signal does not flow into the contact unit 415. In addition, the vertical stop part 414 is made of a material having a predetermined elasticity, such that the contact part 415 is horizontally maintained at the upper end of the gap 405. Here, the vertical driving electrode 413 is positioned on the upper end of the electrostatic power electrode 403 by horizontal transfer.

이후, 상기 정전력 전극(403)으로 수직 이송을 위한 전기적 신호를 인가하고, 상기 고정부(419)로 현재 인가된 신호를 유지함으로써, 상기 정전력 전극(403)과 수직구동 전극(413) 간의 정전력을 발생시킨다. 상기 수직구동 전극(413)과구동바디(407)는 도전되어, 상기 고정부(419)에서 인가된 신호는 구동바디(407)와 수직구동 전극(413)으로 인가된다. 따라서, 반전 신호 극성을 갖는 정전력 전극(403)은 상기 수직구동 전극(413)과 인력 상태를 형성한다.Subsequently, an electrical signal for vertical transfer is applied to the electrostatic force electrode 403 and the signal currently applied to the fixing part 419 is maintained to thereby maintain the gap between the electrostatic force electrode 403 and the vertical drive electrode 413. Generates electrostatic power. The vertical driving electrode 413 and the driving body 407 are conductive, so that a signal applied from the fixing part 419 is applied to the driving body 407 and the vertical driving electrode 413. Accordingly, the electrostatic force electrode 403 having the inverted signal polarity forms an attractive state with the vertical drive electrode 413.

상기 정전력 전극(403)과 수직구동 전극(413) 간의 인력은 고정 설치된 정전력 전극(403)이 수직구동 전극(413)을 밀착시키게 되고, 상기 수직구동 전극(413)과 수직 탄지부(414)로 연결된 접촉부(415)는 상기 간극(405) 상단에서부터 수직 하향되도록 이송된다. 따라서, 상기 신호선을 통해 유입되는 신호 예컨대, 고주파 신호, 대전력 신호는 상기 접촉부(415)를 통해 스위칭된다. 도 6c는 이러한 스위칭 동작을 도시하고 있다.The attraction between the constant power electrode 403 and the vertical drive electrode 413 is fixed to the fixed power electrode 403 is in close contact with the vertical drive electrode 413, the vertical drive electrode 413 and the vertical finger portion 414 The contact portion 415 connected by) is transferred vertically downward from the top of the gap 405. Therefore, signals flowing through the signal line, for example, high frequency signals and large power signals, are switched through the contact unit 415. Figure 6c illustrates this switching operation.

또한, 스위칭을 오프 상태로 전환하고자 할 경우, 상기 정전력 전극(403)과 고정부(419)로 인가되던 전원을 차단한다. 따라서, 상기 정전력 전극(403)과 수직구동 전극(413) 사이로 형성된 정전력이 제거되어 상기 수직구동 전극(413)은 수직 탄지부(414)의 탄성력에 의해 수직 이송된다.In addition, when the switching is to be turned off, the power applied to the constant power electrode 403 and the fixing unit 419 is cut off. Therefore, the electrostatic force formed between the electrostatic force electrode 403 and the vertical drive electrode 413 is removed so that the vertical drive electrode 413 is vertically transferred by the elastic force of the vertical finger portion 414.

동시에, 상기 고정전극(423)과 고정부(419)로 인가되던 전원 또한 차단되어, 상기 구동바디(407)는 수평 탄지부(417)의 탄성력에 따라 후방으로 수평 이동된다. 결국, 상기 접촉부(414)는 간극(405) 사이로 접촉된 후, 스위칭 상태 전환에 의거 대각선 방향으로 이격됨에 따라, 상기 접촉부(415)는 간극(405)의 상단부에 위치하지 아니하고, 상단부로부터 수평으로 이격되어 격리도를 증대시킨다. 이와 같이, 본 발명에서는 접촉부(411)의 수평 이송과 수직 이송을 유도함에 따라, MEMS 스위치의 전체 두께를 변형하지 않고 격리도를 향상시키게 된다.At the same time, the power applied to the fixed electrode 423 and the fixed portion 419 is also cut off, and the driving body 407 is horizontally moved rearward according to the elastic force of the horizontal finger portion 417. As a result, the contacts 414 are contacted between the gaps 405, and are spaced diagonally according to the switching state switching, so that the contacts 415 are not located at the upper end of the gap 405, but are horizontally from the upper end. Spaced apart to increase isolation. As described above, in the present invention, the horizontal and vertical transfer of the contact portion 411 is induced, thereby improving the isolation without changing the overall thickness of the MEMS switch.

전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 RF 스위치는 접촉부가 신호선의 간극 상단에 위치하지 않도록 하여, 신호 선의 고주파 신호 또는 고전력 신호에 의한 신호누설을 방지하고, 더구나 스위치의 두께를 기존 스위치로부터 변형되지 않아 본 발명에 따른 RF MEMS 스위치를 레이다 시스템, RF 통신장치, 반도체 장비 등 여러 분야에서 적용시킬 수 있다.As described above, the RF switch according to the present invention prevents the contact portion from being located at the upper end of the gap of the signal line, thereby preventing signal leakage due to a high frequency signal or a high power signal of the signal line, and furthermore, the thickness of the switch is not deformed from the existing switch. The RF MEMS switch according to the present invention can be applied to various fields such as a radar system, an RF communication device, and a semiconductor device.

도 1 내지 도 3은 종래 MEMS 스위치의 구조를 나타낸 도면이다.1 to 3 is a view showing the structure of a conventional MEMS switch.

도 4a는 본 발명에 따른 RF MEMS 스위치의 RF 신호 전송부를 나타낸 도면이다.4A is a diagram illustrating an RF signal transmitter of an RF MEMS switch according to the present invention.

도 4b는 본 발명에 따른 RF MEMS 스위치의 구동부를 나타낸 도면이다.4B is a view showing a driving unit of the RF MEMS switch according to the present invention.

도 5a, 5b는 본 발명에 따른 RF MEMS 스위치의 초기 동작을 설명하기 위한 도면이다.5A and 5B are diagrams for explaining an initial operation of the RF MEMS switch according to the present invention.

도 6a, 6b, 6c는 본 발명에 따른 RF MEMS 스위치의 스위칭 동작을 설명하기 위한 도면이다.6A, 6B, and 6C are diagrams for describing a switching operation of the RF MEMS switch according to the present invention.

<주요 도면에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main drawings>

403 : 정전력 전극 405 : 간극403: constant power electrode 405: gap

407 : 구동바디 409 : 구동전극407: driving body 409: driving electrode

411 : 구동리브 413 : 수직구동 전극411: driving rib 413: vertical driving electrode

415 : 접촉부 417 : 수평 탄지부415: contact portion 417: horizontal bullet section

419 : 고정부 421 : 대변위 빗 모양 구동기419 fixed part 421 large displacement comb-shaped actuator

423 : 고정전극 425 : 연장전극423: fixed electrode 425: extension electrode

427 : 전극리브 427: electrode rib

Claims (7)

고주파, 고전력 스위칭을 위한 RF MEMS 스위치에 있어서,In the RF MEMS switch for high frequency, high power switching, 상기 고주파 또는 고전력 신호를 전송하기 위한 신호선을 포함하는 RF신호 전송부(RF Transmission Part); 및An RF signal transmission unit including a signal line for transmitting the high frequency or high power signal; And 상기 RF 신호 전송부의 상측부로 설치되고, 상기 신호들에 대한 스위칭 명령에 응답하여, 상기 신호선의 이격된 위치에서 수평 이송과 수직 이송을 기반으로 상기 신호선을 스위칭하는 구동부로 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계시스템을 이용한 알에프 스위치.A micro-electronic unit installed at an upper side of the RF signal transmitter and configured to switch the signal line based on horizontal and vertical transfers at spaced positions of the signal lines in response to a switching command for the signals; RF switch using mechanical system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 RF신호 전송부는 신호(Signal) 선과 그라운드(Ground) 선이 근접설치되며, 상기 신호선의 중심부로 간극(405)을 형성하고;The RF signal transmission unit is provided with a signal line and a ground line close to each other, and forms a gap 405 at the center of the signal line; 상기 구동부는 상기 RF신호 전송부의 상향으로 이격 설치되어, 물리적인 수평 이동과, 상기 정전력 전극(403)과의 전기적 상호 작용에 근거한 수직 이동을 기반으로, 상기 간극(405)을 스위칭하는 구동체; 및 상기 구동체를 수평 이동시키기 위한 고정체로 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계시스템을 이용한 알에프 스위치.The driving unit is installed upwardly spaced apart from the RF signal transmission unit, the driving body for switching the gap 405 based on the physical horizontal movement and the vertical movement based on the electrical interaction with the electrostatic power electrode 403. ; And a fixed body for horizontally moving the driving body. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 구동체는 소정 길이의 장방형 구조를 갖는 구동바디(407);The drive body includes a drive body (407) having a rectangular structure of a predetermined length; 상기 구동바디(407)의 전방으로 연장되고 소정의 탄성을 갖는 수직 탄지부(414)의 종단부에 설치되어 상기 간극(405)을 스위칭하는 접촉부(415);A contact portion 415 which extends in front of the driving body 407 and is installed at an end of the vertical finger portion 414 having a predetermined elasticity to switch the gap 405; 상기 수직 탄지부(414) 사이에서 상기 정전력 전극(403)에 의한 수직 유동되는 수직구동 전극(413);A vertical driving electrode 413 vertically flowing between the vertical finger parts 414 by the constant power electrode 403; 상기 구동바디(407)의 중앙부에서 상호 대향되도록 위치하되, 상기 구동바디(407)의 수평 이동에 따른 복원력을 가미시키는 적어도 하나 이상의 수평 탄지부(417);At least one horizontal tangent part 417 positioned to face each other at a central portion of the driving body 407, and applying a restoring force according to a horizontal movement of the driving body 407; 상기 수평 탄지부(417)의 종단부를 고정시키는 고정부(419); 및A fixing part 419 for fixing an end of the horizontal magazine part 417; And 상기 수평 탄지부(417)를 중심으로 상호 대향되고, 상기 구동바디(407)의 X축을 중심으로 대칭되도록 상기 구동바디(407)로부터 수직 연장되는 구동전극(409)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계시스템을 이용한 알에프 스위치.The micro device is characterized in that it comprises a drive electrode 409 opposed to each other with respect to the horizontal finger portion 417 and vertically extending from the drive body 407 to be symmetrical about the X axis of the drive body 407. RF switch using electromechanical system. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 접촉부(415)는 상기 구동바디(407)와 전기적으로 격리되는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계시스템을 이용한 알에프 스위치.And the contact portion (415) is electrically isolated from the drive body (407). 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2 to 4, 상기 고정체는 상기 각 구동전극(409)을 중심으로 대칭되는 두 개의 대변위 빗 모양 구동기(421)로써, 상기 대변위 빗 모양 구동기(421)는 임의의 형상을 갖는 고정전극(423)과, 상기 구동전극(409)과 수평하도록 상기 고정전극(423)으로부터 연장되는 연장전극(425)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계시스템을 이용한 알에프 스위치.The fixed body is two large displacement comb-shaped drivers 421 symmetric about each of the driving electrodes 409, the large displacement comb-shaped driver 421 is a fixed electrode 423 having an arbitrary shape, And an extension electrode (425) extending from the fixed electrode (423) so as to be parallel to the driving electrode (409). 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 고정체는 상기 연장전극(425)과 구동전극(409) 사이에서 상기 연장전극(425)과 수직하도록 연장되고 소정 거리를 갖고 이격 설치되는 다수의 전극 리브(427)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계시스템을 이용한 알에프 스위치.The fixture includes a plurality of electrode ribs 427 extending between the extension electrode 425 and the driving electrode 409 so as to be perpendicular to the extension electrode 425 and spaced apart at a predetermined distance. RF switch using microelectromechanical system. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2 to 4, 상기 구동체의 각 구동전극(409)은 상기 전극리브(427)와 교번 되도록 구동리브(411)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계시스템을 이용한 알에프 스위치.Each drive electrode (409) of the drive body further comprises a drive rib (411) so as to alternate with the electrode rib (427).
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