KR20140003474A - Rf mems 크로스포인트 스위치와, rf mems 크로스포인트 스위치들을 포함하는 rf mems 크로스포인트 스위치 매트릭스 - Google Patents

Rf mems 크로스포인트 스위치와, rf mems 크로스포인트 스위치들을 포함하는 rf mems 크로스포인트 스위치 매트릭스 Download PDF

Info

Publication number
KR20140003474A
KR20140003474A KR1020137018651A KR20137018651A KR20140003474A KR 20140003474 A KR20140003474 A KR 20140003474A KR 1020137018651 A KR1020137018651 A KR 1020137018651A KR 20137018651 A KR20137018651 A KR 20137018651A KR 20140003474 A KR20140003474 A KR 20140003474A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transmission line
switch
crosspoint
mems
switch component
Prior art date
Application number
KR1020137018651A
Other languages
English (en)
Inventor
크리스토프 파바쥬
Original Assignee
델프멤스
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 델프멤스 filed Critical 델프멤스
Publication of KR20140003474A publication Critical patent/KR20140003474A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • H01P1/15—Auxiliary devices for switching or interrupting by semiconductor devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B5/00—Devices comprising elements which are movable in relation to each other, e.g. comprising slidable or rotatable elements
    • 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
    • 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
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/003—Coplanar lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/01—Switches
    • B81B2201/012—Switches characterised by the shape
    • B81B2201/018—Switches not provided for in B81B2201/014 - B81B2201/016
    • 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]
    • 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]
    • H01H2001/0063—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS] having electrostatic latches, i.e. the activated position is kept by electrostatic forces other than the activation force
    • 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]
    • H01H2001/0084—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS] with perpendicular movement of the movable contact relative to the substrate
    • 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
    • H01H2059/0072—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics with stoppers or protrusions for maintaining a gap, reducing the contact area or for preventing stiction between the movable and the fixed electrode in the attracted position

Abstract

RF 크로스포인트 스위치(1)는 제1 전송 라인(10)과 상기 제1 전송 라인을 교차하는 제2 전송 라인(11)을 포함하고, 상기 제1 전송 라인(10)은 2개의 공간이 분리된 전송 라인 부분(100, 101), 및 상기 2개의 공간이 분리된 전송 라인 부분들(100, 101)을 영구히 전기적으로 연결하는 스위치 구성요소(12)를 포함하고, 상기 제2 전송 라인(11)은 상기 2개의 공간이 분리된 전송 라인 부분들(100, 101) 사이에서 상기 제1 전송 라인(10)을 교차하고, 상기 RF MEMS 크로스포인트 스위치(1)는, 적어도 상기 스위치 구성요소(12)가 상기 제1 전송 라인(10)의 상기 2개의 공간이 분리된 전송 라인 부분들(100, 101)을 전기적으로 연결하고, 상기 제1 전송 라인(10)과 상기 제2 전송 라인(11)들은 전기적으로 단절되는 제 1위치와, 상기 스위치 구성요소(12)가 상기 제1 전송 라인(10)의 상기 2개의 공간이 분리된 전송 라인 부분들(100, 101)을 전기적으로 연결하고, 또한 상기 2개의 전송 라인(10, 11)을 전기적으로 함께 연결하는 제2 위치 사이에서 상기 스위치 구성요소(12)를 시동하기 위한 시동 수단(121)을 더 포함한다.

Description

RF MEMS 크로스포인트 스위치와, RF MEMS 크로스포인트 스위치들을 포함하는 RF MEMS 크로스포인트 스위치 매트릭스 {RF MEMS CROSSPOINT SWITCH AND CROSSPOINT SWITCH MATRIX COMPRISING RF MEMS CROSSPOINT SWITCHES}
본 발명은 무선 주파수(RF) 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS)에 관한 것이다. 이러한 분야에 있어서, 본 발명은 새로운 RF MEMS 크로스포인트 스위치(crosspoint switch)에 관한 것이고, 몇몇 크로스포인트 스위치들을 포함하는 새로운 M×N 크로스포인트 스위치 매트릭스에 관한 것이며, 여기에서 M 은 행(row) 전송 라인들의 개수이고, N 은 열(column) 전송 라인들의 개수이다.
RF 신호들의 라우팅(routing)은 예를 들면, N 신호 출력 포트들로 M 신호 입력 포트들을 매핑하도록 구성되는 RF MEMS 크로스포인트 스위치 매트릭스를 이용하여 구현될 수 있다. M×N 크로스포인트 스위치 매트릭스는 신호 입력 포트들을 구성하는 M 행(또는 열) 전송 라인들과 출력 포트들을 구성하고, 상기 행(또는 열) 전송 라인들을 횡단으로 교차하는 N 열(또는 행) 전송 라인들을 포함한다. 매트릭스의 임의의 열 전송 라인은 온-상태의 RF MEMS 크로스포인트 장치에 간단하게 스위칭함으로써 임의의 행 전송 라인에 전기적으로 연결될 수 있다. 크로스포인트 스위치 매트릭스는 역사적으로 초기 전화 시스템에서 사용된 간단한 구조이고, RF 신호들을 라우팅하기 위한 임의의 통신 시스템에서 유리하게 사용될 수 있다.
미국 특허 제 6 888 420호는 3개의 스위칭 구성요소들을 포함하는 크로스포인트 장치를 공개한다. 도 2는 상기 미국 특허 제 6 888 420호에서 공개된 크로스포인트 스위치 매트릭스의 실례를 도시하고, 각각의 크로스포인트에 대한 3개의 스위칭 구성요소 S1, S2, S3 을 갖는 특정 크로스포인트 장치를 포함한다.
종래 기술의 이러한 수행은 각각의 크로스포인트에 대해 3개의 스위칭 구성요소들 (S1, S2, S3) (도 2 참조)을 이용하는 주요한 단점을 가진다. 기술이 무엇이든 간에, 각각의 스위칭 구성요소는 최첨단 기술에 대해 보다 낮은 온-상태 저항(on-state resistance)을 가진다. 하지만, 도 2를 참조하면, 행 (RFIN1)에서 열 (RFOUT4)사이의 연결은 7 배의 온-저항을 충족하고, 이는 급격하게 삽입 손실을 증가시킨다. 더욱이, 행 전송 라인과 열 전송 라인 사이에서 스위치 (S1) 는 대용량의 크로스포인트 스위치 장치를 불리하게 증가시킨다.
본 발명의 목적은 크로스포인트 스위치 매트릭스 응용물 또는 그밖에 유사한 것에 대해 새로운 RF MEMS 스위치 크로스포인트를 제시하는 것이고, 상기 RF MEMS 스위치 크로스포인트는 크로스포인트 스위치 매트릭스 또는 그밖에 유사한 것을 통하여 라우팅되는 RF 신호에 대한 적은 삽입 손실을 구현하도록 한다. 또한, 상기 새로운 RF MEMS 스위치 크로스포인트는 조밀하고 시퀀스에 의해 제어를 간단하게 하는 감소된 스위치들의 개수를 갖는 큰 스위치 매트릭스의 구조를 가능하게 한다.
이러한 목적은 청구항 제1항에 따른 RF MEMS 크로스포인트 스위치에 의해 구현된다.
본 발명의 RF MEMS 크로스포인트 스위치에 있어서, 단 하나의 스위치 구성요소가 유리하게 사용되고, 이는 스위치 매트릭스 응용물의 RF 신호들에 대한 삽입 손실을 급격하게 감소시킨다. 더욱이, 본 발명의 RF MEMS 크로스포인트 스위치는 미국 특허 제 6 888 420호에서 공개된 크로스포인트 장치와 비교하여 보다 조밀한 방법으로 용이하게 구성될 수 있다.
보다 상세하게 및 보다 선택적으로, 본 발명의 RF MEMS 크로스포인트 스위치는 청구항 제2항 내지 제11항의 선택적인 특징들 중 임의의 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 몇몇의 행 전송 라인들과, 상기 행 전송 라인들을 교차하는 몇몇의 열 전송 라인들을 포함하고, 상기 매트릭스는 각각의 크로스포인트에서 청구항 제1항의 RF MEMS 크로스포인트 스위치를 포함한다.
본 발명의 특징과 장점들은 철저하지 않고 제한되지 않은 실례에 의해 구성되는 수반하는 상세한 설명의 판독을 근거로 하여 보다 명백하게 될 것이고, 수반하는 도면은 다음과 같다:
도 1은 크로스포인트 스위치매트릭스의 실례이다.
도 2는 종래 기술, 특히 미국 특허 제6 888 420호에서 공개된 크로스포인트 스위치 매트릭스의 수행의 실례이다.
도 3은 본 발명의 RF MEMS 저항 크로스포인트 스위치의 제1 실시형태의 상단도를 나타낸다.
도 4A 는 스위치가 오프-상태일 경우, IV-IV 평면에서 도 3의 RF MEMS 저항 크로스포인트 스위치의 횡단면도를 나타낸다.
도 4B 는 스위치가 온-상태일 경우, IV-IV 평면에서 도 3의 RF MEMS 저항 크로스포인트 스위치의 횡단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 RF MEMS 전기용량(capacitive) 크로스포인트 스위치의 실시형태의 상단도를 나타낸다.
도 6A 는 스위치가 오프-상태일 경우, VI-VI 평면에서 도 5의 RF MEMS 전기용량 크로스포인트 스위치의 횡단면도를 나타낸다.
도 6B 는 스위치가 온-상태일 경우, VI-IVI 평면에서 도 5의 RF MEMS 전기용량 크로스포인트 스위치의 횡단면도를 나타낸다.
도 1을 참조하여, M×N 크로스포인트 스위치 매트릭스는 RF 신호 경로를 형성하는 M 행 전송 라인들 (RF-R1) 과 RF 신호 경로를 형성하고 행 전송 라인들을 교차하는 N 열 전송 라인들 (RF-Cj) 를 포함한다. 2개의 전송 라인들의 각각의 크로스포인트에서, 매트릭스는 RF MEMS 크로스포인트 스위치 (SWi ,j) 를 포함한다.
도 3, 도 4A 및 도 4B는 본 발명의 RF MEMS 저항 크로스포인트 스위치(1) 수행의 실례를 도시하고, 이는 도 1의 크로스포인트 스위치 매트릭스의 각각의 크로스포인트 스위치 (SWi ,j) 를 구성하기 위해 사용될 수 있다.
도 3을 참조하여, 크로스포인트 스위치(1)는 행 전송 라인(10)과 열 전송 라인(11)을 포함하고, 각각의 전송 라인들(10, 11)은 크로스포인트 스위치(1)를 통하여 RF 신호를 전송하기 위해 구성된다. 크로스포인트 스위치(1)가 크로스포인트 스위치 (SWi,j) 와 같이 도 1의 매트릭스 내에서 수행될 때, 크로스포인트 스위치의 행 전송 라인(10)은 행 전송 라인들(RF-Ri)의 일부를 구성하고, 크로스포인트 스위치의 열 전송 라인(11)은 열 전송 라인들(RF-Cj)의 일부를 구성한다.
상기 행 및 열 전송 라인들(10, 11)은 종래 마이크로머시닝 기술(micromachining technologies)(즉, 벌크 또는 표면)을 이용하여 기판(S)의 표면상으로 구성된다. 상기 기판(S)은 예를 들어 실리콘의 웨이퍼, 절연체상의 실리콘(silicon-on-insulator), 사파이어 상의 실리콘(silicon-on-sapphire), 비소화 갈륨(gallium-arsenide), 질화 갈륨(gallium-nitride), 유리, 석영, 알루미늄 또는 반도체 장치 제조에 사용된 임의의 다른 재료이다. 더욱이 기판(S)은, 하지만 반드시 일 필요는 없지만, 얇은 층의 절연 물질 가령, 질화 규소, 이산화 규소, 산화 알루미늄 또는 마이크로전자 장치를 제조하기 위해 사용된 임의의 그와 다른 유전체 층으로 커버링될 수 있다.
행 전송 라인(10)은 2개의 공간이 분리된 전송 라인 부분(100, 101)을 포함한다.
열 전송 라인(11)은 인터럽트되지 않은 RF 신호 경로를 구성하고, 2개의 공간이 분리된 전송 라인 부분(100, 101) 사이에서 행 전송 라인(10)을 교차한다.
보다 상세하게, 도 3의 실례에 있어서, 열 전송 라인(11)은 2개의 컨덕터 피스들(conductor piece, 110, 111)와, 2개의 컨덕터 피스들(110, 111)을 함께 영구히 전기적으로 연결하는 보다 작은 폭의 중앙 컨덕터 피스(112)로 구성된다.
도 3, 도 4A 및 도 4B의 특정 실례에 있어서, 전송 라인들(10 및 11)은 CPW(등평면 도파관, coplanar waveguide) 라인들이지만, 본 발명은 이러한 특정 기술에 제한되지 않고, 또한 전송 라인들은 가령, 접지된(grounded) 등평면 도파관, 마이크로스트립 라인(microstrip line), 슬롯 라인, 스트립 라인, 동축 라인, 도파관 또는 임의의 그 밖의 형태의 전송 라인들이 될 수 있다.
RF MEMS 크로스포인트 스위치(1)는 스위치(12)를 포함한다. 상기 스위치(12)는 행 전송 라인(10)의 2개의 공간이 분리된 전송 라인 부분(100, 101)을 영구히 전기적으로 연결하는 스위치 구성요소(120)를 포함한다. 이와 같이, 이 스위치 구성요소(120)는 상기 2개의 공간이 분리된 전송 라인 부분(100, 101)을 갖고, 인터럽트되지 않은 RF 신호 경로를 구성하는 행 전송 라인(10)을 구성한다.
또한, 스위치는 오프-상태로 언급된 제1 위치와 온-상태로 언급된 제2 위치사이에서 스위치 구성요소(120)를 시동하기 위한 시동 수단(121)을 포함한다.
오프-상태에서, 크로스포인트 스위치의 2개의 전송 라인들(10, 11)은 전기적으로 단절되고, 반면 스위치 구성요소(120)는 행 전송 라인(10)의 상기 2개의 공간이 분리된 전송 라인 부분들(101, 102)을 여전히 전기적으로 연결된다.
온-상태에서, 스위치 구성요소(120)는 행 전송 라인(10)의 상기 2개의 공간이 분리된 전송 라인 부분(101, 102)을 여전히 전기적으로 연결하고 있고, 또한 2개의 전송 라인(10, 11)들을 전기적으로 연결하고 있다.
도 3, 도 4A 및 도 4B 의 특정 실시형태에 있어서, 스위치 구성요소(120)는 가요성 멤브레인(flexible membrane)(120a)에 의해 구성되고, 이는 2개의 기둥들(120b)에 의해 지지되고, 행 전송 라인(10)의 2개의 공간이 분리된 전송 라인 부분(100, 101) 사이에서 브릿지를 구성한다. 또한, 기계적인 스톱(120c)은 멤브레인(120a) 위에 제공된다. 가요성 멤브레인(120a)은 단부들 모두에서 앵커 고정되지 않지만, 이의 만곡 운동 동안에 기둥(120b)에 대해 상대적으로 자유롭게 미끄러질 수 있다. 이러한 형태의 가요성 및 자유 스위치 멤브레인은 유럽 특허 출원 EP-A-1705676 호에서 보다 상세하게 이미 기술되었다.
도 4A를 참조하여, 시동 수단(121)은 스위치 멤브레인(120a) 아래, 기판(S) 에서 구성되는 매설된 전극(121a 및 121b)을 포함한 정전기 시동 수단이다. 각각의 전극(121a 및 121b)은 스위치 멤브레인(120a)과 전극(121a, 121b) 사이에서 임의의 저항 접촉을 회피하기 위하여 유전체 층(121c)에 의해 커버링된다. 다른 실시형태에 있어서, 각각의 전극(121a 및 121b)은 유전체 층에 의해 커버링되지 않지만, 스위치 멤브레인(120a)과 전극(121a, 121b) 사이에서 임의의 저항 접촉을 회피하기 위하여 공기, 가스 또는 진공의 개별 얇은 층에 의해 스위치 멤브레인(120a)으로부터 적합한 기계적인 수단으로 분리된다. 전극(121a)은 스위치 멤브레인(120a)의 2개의 단부들 아래에서 기둥(120b) 외측부에 위치되고, 도 4A 의 오프-상태 위치에서 스위치 멤브레인(120a)을 시동하기 위하여 사용된다. 전극(121b)은 기둥들(120b) 사이에 위치되고, 도 4B의 온-상태 위치에서 스위치 멤브레인(120a)을 시동하기 위해 사용된다.
비록, 정정기 시동 수단(121)의 사용이 바람직하지만, 본 발명은 특정 전기 시동 기술에 제한되지 않고, 다만, 그 밖의 전기 시동 기술이 예를 들면 전자기, 압전 또는 전기-열 시동과 같이 사용될 수 있다.
오프 -상태-도 4A
DC 신호는 외부 전극들(121a)에서 인가된다. 이와 같이, 이러한 전극들(121a)은 멤브레인(120a)의 2개의 단부들을 부착하고, 도 4A 의 오프-상태 위치에서 가요성 멤브레인(120a)을 위로 만곡하는 정전기력을 생성한다.
이러한 오프-상태 위치에서, 가요성 멤브레인(120a)은 2개의 기둥들(120b)과 금속-금속 전기 접촉 상태이다. 이러한 2개의 기둥(120b)과 가요성 멤브레인(120a)은 행 전송 라인(10)의 부분이고, 2개의 공간이 분리된 전송 라인 부분(100, 101)으로 인터럽트되지 않은 RF 신호를 형성한다.
기둥들(120b)과 가요성 멤브레인(120a) 사이 금속-금속 전기 접촉(저항 접촉)은 예를 들면, 알루미늄, 금 또는 임의의 전도성 합금으로 만든 기둥인 금속 기둥을 이용하고, 예를 들면 알루미늄 또는 금 또는 구리 또는 임의의 전도성 합금, 또는 렘브레인(120a)인 금속 멤브레인(120a)을 이용하여 얻어지고, 기둥(120a)과 접촉하는 이의 표면은 금속이다.
오프-상태 위치에서, 가요성 멤브레인(120a)은 가요성 멤브레인 아래 행 전송 라인(10)을 교차하는 열 전송 라인(11)과 접촉하지 않는다. 이와 같이, 행 전송 라인(10)과 열 전송 라인(11)은 전기적으로 단절된다. RF 신호는 열 전송 라인(11)에서 재방향됨이 없이 행 전송 라인(10)에 의해 또는 그 역에 의해 라우팅될 수 있다.
온-상태-도 4B
DC 신호는 내부 전극들(121b)에 인가된다. 이와 같이, 이러한 전극들(121b)은 멤브레인(120a)의 중심 부분을 끌어당기고, 도 4B의 온-상태 위치에서 가요성 멤브레인 (120a)을 하부로 만곡하는 정전기력을 형성한다.
이러한 온-상태 위치에서, 가요성 멤브레인(120a)은 오프-상태 위치에서와 같이, 여전히 2개의 기둥들(120b)과 금속-금속 전기 접촉된다. 하지만, 오프-상태 위치와 비교하여, 온-상태 위치에 있어 가요성 멤브레인(120a)은 열 전송 라인(11)의 중심 부분(112)을 금속-금속 전기 접촉한다. 이와 같이, 행 전송 라인(10)은 열 전송 라인(11)을 갖는 멤브레인(120a)에 의해 전기적으로 연결된다. 행 전송 라인(10)에 인가된 RF 신호는 행 전송 라인(10)으로부터 열 전송 라인(11)으로, 및 이와 역방향으로 이와 같이 라우팅된다.
가요성 멤브레인(120a)과 열 전송 라인(11)의 중심 부분(112) 사이에서 금속-금속 전기 접촉 (저항 접촉)은 가령, 표면이 멤브레인과 접촉하여 금속이거나 또는 하나 또는 몇몇의 금속 접촉 영역을 포함하는 중심 부분(112)을 이용하거나, 및 예를 들면, 알루미늄 또는 금 또는 임의의 전도성 합금으로 제조된 멤브레인인 금속 멤브레인 (120a) 또는 표면이 중심 부분(112)과 접촉하여 금속이거나 또는 하나 또는 몇몇의 금속 접촉 영역을 포함하는 멤브레인(120a) 을 이용함으로써 얻어진다.
하나 또는 다중 금속-금속 접촉이 멤브레인과 열 전송 라인(11) 사이에서 현실화될 수 있다. 보다 상세하게, 열 전송 라인(11)과 접촉하도록 구성되는 멤브레인(120a) 의 표면은 하나 또는 몇몇 금속 접촉 딤플(dimple) 또는 그 밖의 것을 포함할 수 있고, 및/또는 멤브레인(120a)과 접촉하도록 구성되는 열 전송 라인(11)의 표면은 하나 또는 몇몇 금속 접촉 플롯(plot)을 포함할 수 있다.
각각의 크로스포인트에서 본 발명의 RF MEMS 크로스포인트 스위치 (SWi ,j)를 갖는 도 1의 크로스포인트 스위치 매트릭스에 관하여, 행 전송 라인 RF-Ri 모든 RF MEMS 크로스포인트 스위치 (SWi ,j)는 온-상태 위치이거나 또는 오프-상태 위치이거나 인터럽트되지 않은 RF 신호 경로를 형성하고, 열 전송 라인(RF-Cj)의 모든 RF MEMS 크로스포인트 스위치 (SWi ,j)는 온-상태 위치이거나 또는 오프-상태 위치이거나 인터럽트되지 않은 RF 신호 경로를 형성한다. 가령, 행 전송 라인 (RF-R1)의 입력으로부터 열 전송 라인(RF-C4)의 출력까지 RF 신호를 라우팅하기 위하여, 라인(RF-R1 및 RF-C4)의 교차점에서 크로스포인트 스위치(SW1 ,4)는 온-상태 위치에서 시동되고, 도 2에서 기술된 종래 기술의 수행의 경우에는 7 배인 경우를 대신하여 신호는 스위치 구성요소(120)의 온-상태 저항을 단 1회만 충족한다. 이와 같이, 신호에 대한 삽입 손실은 유리하게 감소되고, 본 발명은 높은 M×N 개수로 크로스포인트 매트릭스를 효율적으로 크기를 조정할 수 있다. 또한, 하나의 크로스포인트 스위치에 대한 스위칭 구성요소의 개수가 종래 기술의 해결책과 비교하여 요인(3)에 의해 감소됨에 따라, 생산량은 또한 크게 강화되고 드라이버 회로에 의해 매트릭스 제어가 또한 크게 간소화된다.
본 발명은 앵커 고정되지 않는 가요성 스위치 멤브레인(120a)의 사용을 제한하지 않지만, 스위치 구성요소는 기술된 적어도 온-상태 위치와 오프-상태 위치에서 시동될 수 있는 임의의 모바일 스위치 구성요소가 될 수 있다. 특히, 스위치 구성요소는 비록, 가요성 스위치 구성요소의 사용이 선호된다 하더라도 반드시 가요성일 필요는 없다. 또한, 스위치 구성요소는 하나 이상의 위치에서 기판에 앵커 고정될 수 있다. 특히, 스위치 구성요소는 양 단부에서 기판에 앵커 고정될 수 있고 따라서 브릿지를 형성할 수 있다. 또한, 스위치 구성요소는 기판의 한 단부에서만 앵커 고정될 수 있고, 이러한 경우 칸틸레버 스위치(cantilever switch)를 구성할 수 있다.
본 발명은 저항 스위치에 제한되지 않지만 용량성 스위치로 실현될 수도 있다.
도 5, 도 6A 및 도 6B는 본 발명의 RF MEMS 크로스포인트 용량성 스위치의 실례를 도시한다. 이 RF MEMS 크로스포인트 용량성 스위치는, 상단 표면이 얇은 유전체의 절연층(112')에 의해 커버링되는 보다 높은 폭인 중심 컨덕터 피스(112)의 사용으로 RF MEMS 크로스포인트 저항 스위치와 본질적으로 상이하고, 멤브레인의 접촉 영역에서 금속-절연체-금속 구조를 구현한다. 이러한 스위치의 정전용량(C)은 다음과 같은 공식에 의해 주어진다:
Figure pct00001
여기에서,
ε0 는 진공 유전율, εr 은 유전체 절연층 상대 유전율, h 는 유전체 절연층의 두께 및 S 는 유전체 절연층의 영역이다.
얇은 유전체 절연층(112')은 가령, 질화 규소, 실리콘 이산화 또는 알루미늄 산화물로 제조된 바와 같은 고체 물질이 될 수 있다. 또한, 얇은 유전체 절연층(112')은 진공 또는 가스 층(공기 또는 임의의 가스)에 의해 대체될 수 있다.

Claims (13)

  1. 제1 전송 라인(10)과 상기 제1 전송 라인을 교차하는 제2 전송 라인(11)을 포함하는 RF 크로스포인트 스위치(1)에 있어서,
    상기 제1 전송 라인(10)은 2개의 공간이 분리된 전송 라인 부분(100, 101), 및 상기 2개의 공간이 분리된 전송 라인 부분들(100, 101)을 영구히 전기적으로 연결하는 스위치 구성요소(12)를 포함하고,
    상기 제2 전송 라인(11)은 상기 2개의 공간이 분리된 전송 라인 부분들(100, 101) 사이에서 상기 제1 전송 라인(10)을 교차하고,
    상기 RF MEMS 크로스포인트 스위치(1)는, 적어도 상기 스위치 구성요소(12)가 상기 제1 전송 라인(10)의 상기 2개의 공간이 분리된 전송 라인 부분들(100, 101)을 전기적으로 연결하고, 상기 제1 전송 라인(10)과 상기 제2 전송 라인(11)들은 전기적으로 단절되는 제 1위치와,
    상기 스위치 구성요소(12)가 상기 제1 전송 라인(10)의 상기 2개의 공간이 분리된 전송 라인 부분들(100, 101)을 전기적으로 연결하고, 또한 상기 2개의 전송 라인(10, 11)을 전기적으로 함께 연결하는 제2 위치 사이에서 상기 스위치 구성요소(12)를 시동하기 위한 시동 수단(121)을 더 포함하는 RF MEMS 크로스포인트 스위치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치 구성요소(12)는 가요성 멤브레인(120a)을 포함하는 RF MEMS 크로스포인트 스위치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가요성 멤브레인(120a)은 적어도 하나의 기둥(120b)에 의해 지지되고, 상기 멤브레인(120a)과 적어도 하나의 기둥(120b)는 제1 전송 라인(10)의 일부를 구성하는 RF MEMS 크로스포인트 스위치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가요성 멤브레인(120a)은 앵커 고정되지 않고, 만공하는 운동 동안에 적어도 하나의 기둥(120b)에 대해 상대적으로 자유롭게 미끄러질 수 있는 RF MEMS 크로스포인트 스위치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위치 구성요소(12)는 상기 기판에 앵커 고정되는 RF MEMS 크로스포인트 스위치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스위치 구성요소(12)는 기판의 양 단부들에서 앵커 고정되고 브릿지를 구성하는 RF MEMS 크로스포인트 스위치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 스위치 구성요소(12)는 기판의 한 단부에서만 앵커 고정되고 칸틸레버 스위치 구성요소를 구성하는 RF MEMS 크로스포인트 스위치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시동 수단들은 상기 제2 위치에 대응하는 하부 하중된 상태로 상기 스위치 구성요소(12)를 하부로 만곡되도록 구성되는 RF MEMS 크로스포인트 스위치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시동 수단들은 상기 제1 위치에 대응하는 상부로 하중된 상태로 상기 스위치 구성요소(12)를 상부로 만곡되도록 구성되는 RF MEMS 크로스포인트 스위치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위치 구성요소(12)는 상기 제2 전송 라인(11)과 저항 접촉을 제공하도록 구성되는 RF MEMS 크로스포인트 스위치.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위치 구성요소(12)는 상기 제2 전송 라인(11)과 용량성 커플링(capacitive coupling)을 제공하도록 구성되는 RF MEMS 크로스포인트 스위치.
  12. 몇몇의 행 전송 라인(RF-Ri), 및 상기 행 전송 라인들을 교차하는 몇몇의 열 전송 라인(RF-Cj)을 포함하고, 각각의 크로스포인트에서 청구항 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따르는 RF MEMS 크로스포인트 스위치(SWi ,j)를 포함하는 RF MEMS 스위치 매트릭스.
  13. RF 신호들을 라우팅하기 위한 청구항 제12 항의 RF MEMS 스위치 매트릭스의 사용.
KR1020137018651A 2011-03-28 2012-03-20 Rf mems 크로스포인트 스위치와, rf mems 크로스포인트 스위치들을 포함하는 rf mems 크로스포인트 스위치 매트릭스 KR20140003474A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11160016.9 2011-03-28
EP11160016.9A EP2506282B1 (en) 2011-03-28 2011-03-28 RF MEMS crosspoint switch and crosspoint switch matrix comprising RF MEMS crosspoint switches
PCT/EP2012/054864 WO2012130664A1 (en) 2011-03-28 2012-03-20 Rf mems crosspoint switch and crosspoint switch matrix comprising rf mems crosspoint switches

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140003474A true KR20140003474A (ko) 2014-01-09

Family

ID=44680919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137018651A KR20140003474A (ko) 2011-03-28 2012-03-20 Rf mems 크로스포인트 스위치와, rf mems 크로스포인트 스위치들을 포함하는 rf mems 크로스포인트 스위치 매트릭스

Country Status (18)

Country Link
US (1) US9048523B2 (ko)
EP (1) EP2506282B1 (ko)
JP (1) JP5774193B2 (ko)
KR (1) KR20140003474A (ko)
CN (1) CN103518248A (ko)
AU (1) AU2012234514A1 (ko)
BR (1) BR112013023017A2 (ko)
CA (1) CA2823973A1 (ko)
ES (1) ES2436644T3 (ko)
HK (1) HK1177323A1 (ko)
HR (1) HRP20130938T1 (ko)
IL (1) IL227548A0 (ko)
MX (1) MX2013011270A (ko)
PL (1) PL2506282T3 (ko)
RU (1) RU2013147496A (ko)
SG (1) SG193261A1 (ko)
WO (1) WO2012130664A1 (ko)
ZA (1) ZA201305325B (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3000049B1 (fr) * 2012-12-21 2016-01-15 Thales Sa Composant mems capacitif a ligne de transmission enterree
JP5542231B1 (ja) * 2013-04-09 2014-07-09 太陽誘電株式会社 多層回路基板
US9390877B2 (en) 2013-12-19 2016-07-12 Google Inc. RF MEMS based large scale cross point electrical switch
US9362608B1 (en) 2014-12-03 2016-06-07 General Electric Company Multichannel relay assembly with in line MEMS switches
JP6787336B2 (ja) 2015-11-17 2020-11-18 コニカミノルタ株式会社 光学反射フィルムおよび光学反射体
CN106159384B (zh) * 2016-08-30 2018-10-12 南京理工大学 贯序旋转结构无阻塞rf-mems开关矩阵
EP3642151A1 (en) 2017-06-19 2020-04-29 Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy Capacitive micro structure
CN109950063A (zh) * 2019-04-16 2019-06-28 苏州希美微纳系统有限公司 基于杠杆原理的双稳态rf mems接触式开关
CN110460323A (zh) * 2019-08-27 2019-11-15 深圳市迈铭科技有限公司 一种矩阵开关控制方法及其控制系统
CN112713374A (zh) * 2020-12-07 2021-04-27 北京无线电计量测试研究所 一种与同轴接头适配的共面波导
CN113035650B (zh) * 2021-05-25 2021-09-07 深圳清华大学研究院 高可靠性的电容式rf mems开关
CN115377631B (zh) * 2022-09-16 2023-11-03 北京邮电大学 一种射频mems开关

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5463233A (en) * 1993-06-23 1995-10-31 Alliedsignal Inc. Micromachined thermal switch
JPH11274805A (ja) * 1998-03-20 1999-10-08 Ricoh Co Ltd 高周波スイッチ並びに製造方法、及び集積化高周波スイッチアレイ
JP4027313B2 (ja) * 2001-07-05 2007-12-26 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション マイクロシステム・スイッチ
US6717496B2 (en) * 2001-11-13 2004-04-06 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Electromagnetic energy controlled low actuation voltage microelectromechanical switch
US20040050674A1 (en) * 2002-09-14 2004-03-18 Rubel Paul John Mechanically bi-stable mems relay device
US6984870B2 (en) * 2002-10-18 2006-01-10 M/A-Com, Inc. High speed cross-point switch using SiGe HBT technology
US6888420B2 (en) * 2002-11-14 2005-05-03 Hrl Laboratories, Llc RF MEMS switch matrix
JP4364565B2 (ja) * 2003-07-02 2009-11-18 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，電子機器および静電アクチュエーターの製造方法
DE602005003008T2 (de) 2005-03-21 2008-08-14 Delfmems RF MEMS Schalter mit einer flexiblen und freien Schaltmembran
JP4498181B2 (ja) * 2005-03-22 2010-07-07 東京エレクトロン株式会社 スイッチアレイ
FR2930374B1 (fr) * 2008-04-18 2011-08-26 Thales Sa Circulateur radiofrequence a base de mems.

Also Published As

Publication number Publication date
MX2013011270A (es) 2013-10-17
WO2012130664A1 (en) 2012-10-04
EP2506282A1 (en) 2012-10-03
HRP20130938T1 (hr) 2013-11-08
IL227548A0 (en) 2013-09-30
PL2506282T3 (pl) 2014-02-28
CN103518248A (zh) 2014-01-15
AU2012234514A1 (en) 2013-07-25
US20140009244A1 (en) 2014-01-09
ZA201305325B (en) 2014-12-23
EP2506282B1 (en) 2013-09-11
RU2013147496A (ru) 2015-05-10
BR112013023017A2 (pt) 2018-07-03
JP2014512643A (ja) 2014-05-22
CA2823973A1 (en) 2012-10-04
SG193261A1 (en) 2013-10-30
US9048523B2 (en) 2015-06-02
ES2436644T3 (es) 2014-01-03
HK1177323A1 (en) 2013-08-16
JP5774193B2 (ja) 2015-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20140003474A (ko) Rf mems 크로스포인트 스위치와, rf mems 크로스포인트 스위치들을 포함하는 rf mems 크로스포인트 스위치 매트릭스
TW564448B (en) Monolithic single pole double throw RF MEMS switch
US7477884B2 (en) Tri-state RF switch
US9006797B2 (en) Micro-electro-mechanical system (MEMS) capacitive ohmic switch and design structures
US7978045B2 (en) Multi-actuation MEMS switch
US10325742B2 (en) High performance switch for microwave MEMS
KR101192412B1 (ko) Ｒｆ 멤스 스위치 소자 및 이의 제조방법
US9048053B2 (en) Electrostatic micro relay and manufacturing method for the same
US8723061B2 (en) MEMS switch and communication device using the same
US9761398B2 (en) Switches for use in microelectromechanical and other systems, and processes for making same
CN107004541A (zh) 具有直插式mems开关的多通道继电器组合件
US10249453B2 (en) Switches for use in microelectromechanical and other systems, and processes for making same
US8519284B2 (en) Electronic device
JP7486278B2 (ja) マイクロ波ｍｅｍｓのための高性能スイッチ
TWI529767B (zh) 用於微機電及其它系統之開關
CN115249601A (zh) 微型机电系统开关及微型机电系统开关的制备方法
CN111180837A (zh) 一种抗粘附的射频机械开关及其制备方法
TW201419352A (zh) 在微機電及其他系統中使用的開關及其製造程序

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid