KR20170090485A - 인라인 mems 스위치를 구비한 다중 채널 릴레이 어셈블리 - Google Patents

인라인 mems 스위치를 구비한 다중 채널 릴레이 어셈블리 Download PDF

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KR20170090485A
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용재 이
마르코 프란세스코 에이미
글렌 스콧 클레이돈
크리스토퍼 프레드 케이멜
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제네럴 일렉트릭 컴퍼니
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Abstract

오믹(ohmic) RF MEMS 릴레이는, 용량성 커플링(capacitive coupling)(Csub)을 갖는 기판; 직렬로 전기적으로 결합되어, 채널을 형성하는 2개의 작동 요소를 포함하고, 작동 요소는 독립적으로 작동되거나 동시에 동작되도록 구성된다. 작동 요소는 자신의 용량성 커플링(Cgap)을 가진다; 채널 상의 중심점은 작동 요소와 전기적으로 통신한다; 그리고, 앵커는 기판에 기계적으로 결합되고, 작동 요소 중 적어도 하나를 지지한다. 또한, 오믹 RF MEMS 릴레이는, 입력 포트; 입력 포트와 전기적으로 통신하여 각각의 MEMS 스위치로부터 각각 연결되는 복수의 채널을 형성하는 제1 스위칭 그룹을 구성하는 복수의 MEMS 스위치; 및 각각의 채널을 따라 제1 스위칭 그룹으로부터 멀리 있고, 입력 포트와 전기적으로 통신하는 적어도 하나의 출구 포트를 포함한다.

Description

인라인 MEMS 스위치를 구비한 다중 채널 릴레이 어셈블리{MULTICHANNEL RELAY ASSEMBLY WITH IN LINE MEMS SWITCHES}
본 발명의 양태는 일반적으로 스위칭을 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 주파수 애플리케이션에서의 사용을 위한 다중 인라인 마이크로 전기 기계 시스템(in line microelectromechanical system(MEMS)) 스위치 구조를 포함하는 다중 채널 릴레이 어셈블리에 관한 것이다.
무선 주파수(Radio Frequency(RF)) 애플리케이션에서의 "이상적인" 스위치에 대한 목표 기술 사양은 대략 다음과 같이 유지되어 왔다: 높은 분리(isolation)(오프 상태 커패시턴스(Coff)) = O fF; 높은 선형성(IIP2 및 IIP3 → ∞); 중간 또는 더 높은 전력 핸들링(100 mW - 1 kW); 큰 주파수 범위에 대한 무 삽입 손실(Ron = 0 Ω); 및 무 dc 전력 소비.
이러한 이상적인 RF 스위치에 접근하는데 있어서의 성공은 달성하기 힘든 것으로 증명되었다. 전기 기계 릴레이는, 크고 비싸며 오래된 기술이지만, 양호하게 수행하는 RF 스위치에 있어서 여전히 매우 성공적인 시도이다. 다른 종류의 RF 스위치 기술은 p-i-n 다이오드 및 GaAs FET 스위치를 포함하여 왔다. 이것도 소정의 RF 애플리케이션에 단점을 가진다.
더 최근에, 압전, 정전, 열 또는 정자기 디자인에 기초하는 액추에이터를 갖는 마이크로 전기 기계 시스템(microelectromechanical system(MEMS)) 기술을 이용하려는 시도가 이루어졌다. MEMS를 이용하는 것은 기계적 릴레이의 일부 기술적 성능 이점과 함께 저비용 제조의 혼합을 제공한다. RF MEMS 스위치는 RF 라인(들)에서 개방 또는 단락 회로를 성취하기 위하여 전기 기계 움직임을 이용한다.
따라서, 제조 가능성의 안정과 같은 다른 목적을 해결하는 것과 함께 고성능 스위치를 위한 RF 통신에 있어서의, 전부는 아니지만, 일부 기술적 목적을 해결하는 RF 애플리케이션 스위치에 대한 계속 진행 중인 요구가 있다.
일 실시예에 따르면, 오믹(ohmic) RF MEMS 릴레이는, 제1 용량성 커플링(capacitive coupling)(Csub)을 갖는 기판; 직렬로 전기적으로 결합되어, 제1 채널을 형성하는 제1 작동 요소 및 제2 작동 요소 - 제1 및 제2 작동 요소는 독립적으로 작동되도록 구성되고, 추가로, 제1 및 제2 작동 요소는 제2 용량성 커플링(Cgap)을 가짐 -; 제1 및 제2 작동 요소와 전기적으로 통신하는 제1 채널 상의 중심점(midpoint); 및 기판에 기계적으로 결합되고, 제1 및 제2 작동 요소 중 적어도 하나를 지지하는 적어도 하나의 앵커를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 정전기 제어 오믹 RF MEMS 릴레이는, 입력; 입력을 적어도 하나의 출력에 연결하는 RF 전송 라인; 제1 용량성 커플링(Csub)을 갖는 기판; RF 전송 라인 상에서 직렬로 전기적으로 결합되는 제1 작동 요소 및 제2 작동 요소 - 제1 및 제2 작동 요소는 독립적으로 작동되도록 구성되고, 추가로, 제1 및 제2 작동 요소는 제2 용량성 커플링(Cgap)을 가짐 -; 제1 및 제2 작동 요소와 전기적으로 통신하는 RF 전송 라인 상의 중심점 - 중심점의 전위는 게이팅 신호에 대한 공통 레퍼런스의 역할을 함 -; 기판에 기계적으로 결합되고, 제1 및 제2 작동 요소 중 적어도 하나를 지지하는 적어도 하나의 앵커를 포함하고, 비(ratio) Csub/Cgap = r이고, r<10이며, 추가로, 릴레이는 제1의 닫힌 위치와 제2의 열린 위치로 동작하고, 제1의 닫힌 위치는 입력과 적어도 하나의 출력을 전기적으로 연결하는 것을 포함하고; 그리고, 제2의 닫힌 위치는 입력과 적어도 하나의 출력을 전기적으로 차단하는 것을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 오믹 RF MEMS 릴레이는, 입력 포트; 제1 스위칭 그룹을 형성하는 복수의 제1 MEMS 스위치 - 제1 스위칭 그룹은 입력 포트와 전기적으로 통신하여 복수의 제1 MEMS 스위치의 각각으로부터 연결되는 복수의 채널을 형성함 -; 및 복수의 채널의 각각을 따라 제1 스위치 그룹으로부터 멀리 있고 입력 포트와 전기적으로 통신하는 적어도 하나의 출구 포트를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 오믹(ohmic) RF MEMS 릴레이는, 제1 용량성 커플링(Csub)을 갖는 기판; 직렬로 전기적으로 결합되어, 제1 채널을 형성하는 제1 작동 요소 및 제2 작동 요소 - 제1 작동 요소 및 제2 작동 요소는 동시에 동작되도록 구성되고, 추가로, 제1 및 제2 작동 요소는 제2 용량성 커플링(Cgap)을 가짐 -; 제1 및 제2 작동 요소와 전기적으로 통신하는 제1 채널 상의 중심점; 및 기판에 기계적으로 결합되고, 제1 및 제2 작동 요소 중 적어도 하나를 지지하는 적어도 하나의 앵커를 포함한다.
본 개시 내용의 이러한 특징, 양태 및 이점과, 다른 특징, 양태 및 이점이 유사한 부호가 도면 전체에 걸쳐 유사한 부분을 나타내는 다음의 첨부된 도면을 참조하여 이어지는 상세한 설명을 읽을 때 더 양호하게 이해될 것이다:
도 1a는 예시적인 실시예에 따른 다중 채널 릴레이 어셈블리의 일부의 개략적인 상면도이다;
도 1b는 다른 예시적인 실시예에 따른 다중 채널 릴레이 어셈블리의 일부의 개략적인 상면도이다;
도 2는 도 1a 및/또는 1b에서의 다중 채널 릴레이 어셈블리의 일부의 선 2-2를 따른 측부 정면도이다;
도 3은 다른 예시적인 실시예에 따른 다중 채널 릴레이 어셈블리의 일부의 개략적인 측부 정면도이다
도 4a 내지 4c는 3개의 예시적인 실시예에 따른 다중 채널 릴레이 어셈블리의 일부의 측부 정면도의 전기 도면이다;
도 5a 및 5b는 다른 예시적인 실시예에 따른 다중 채널 릴레이 어셈블리의 개략적인 측부 정면도이다;
도 6은 예시적인 실시예에 따른 다중 채널 릴레이 어셈블리의 일부의 개략적인 상면도이다;
도 7은 다른 예시적인 실시예에 따른 다중 채널 릴레이 어셈블리의 일부의 개략적인 상면도이다;
도 8은 도 6에서의 다중 채널 릴레이 어셈블리의 일부의 선 8-8을 따른 단부 정면도이다; 그리고,
도 9는 다른 예시적인 실시예에 따른 다중 채널 릴레이 어셈블리의 일부의 단부 정면도이다.
도 10은 다른 예시적인 실시예에 따른 다중 채널 릴레이 어셈블리의 일부의 단부 정면도이다;
도 11은 다른 예시적인 실시예에 따른 다중 채널 릴레이 어셈블리를 따르는 개략적인 평면도이다;
본 발명의 예시적인 실시예들이 유사한 도면 부호가 도면 전체에 걸쳐 동일한 부분을 나타내는 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 상세히 설명된다. 이러한 실시예들의 일부는 전술한 요구 및 다른 요구의 일부를 해결할 수 있다.
달리 정의되지 않는다면, 본 명세서에 사용되는 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 개시 내용에 관하여 당해 기술 분야에서의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 "제1", "제2" 및 이와 유사한 것과 같은 용어는 어떠한 순서, 양 또는 중요도를 나타내지 않으며, 대신 한 요소를 다른 요소로부터 구별하는데 사용된다. 단수를 나타내는 용어는 개수의 제한을 나타내지 않으며, 대신 참조되는 항목의 적어도 하나의 존재를 나타내고, "앞(front)", "뒤(back)", "하부(bottom)" 및/또는 "상부(top)"과 같은 용어는, 달리 정의되지 않으면, 단지 설명의 편의를 위하여 사용되고, 임의의 하나의 위치 또는 공간적 배향에 제한되지 않는다.
범위가 개시되면, 동일한 컴포넌트 또는 특성에 관한 모든 범위의 끝점들은 포함되고, 독립적으로 결합 가능하다(예를 들어, "대략 2.5 mm까지의"의 범위는 끝점과, "대략 0 mm 내지 대략 2.5 mm"의 범위 내의 모든 중간값들 등을 포함한다). 양과 관련하여 사용된 수식된 "대략(about)"은 언급된 값을 포함하고, 상황으로 판단된 의미를 가진다(예를 들어, 특정 양의 측정과 연관된 에러 정도를 포함한다). 따라서, "대략"이라는 용어에 의해 수식된 값은 특정된 정확한 값에만 반드시 제한되지 않는다.
이어지는 상세한 설명에서, 많은 특정 상세가 본 발명의 다양한 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위하여 설명된다. 그러나, 당해 기술 분야에서의 통상의 기술자는 이러한 특정 상세 없이 본 발명의 실시예들이 실시될 수 있고, 본 발명이 도시된 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 다양한 대체 실시예로 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다른 경우에, 잘 알려진 방법, 절차 및 컴포넌트는 상세히 설명되지 않았다.
또한, 다양한 동작들이 본 발명의 실시예를 이해하는데 유용한 방식으로 수행되는 다수의 개별 단계들로서 설명될 수 있다. 그러나, 설명의 순서는 이러한 동작들이 제공된 순서로 수행될 필요가 있다는 것을 암시하도록 고려되어서는 안 된다. 아울러, "일 실시예에서"라는 문구의 반복된 사용은, 그럴 수가 있더라도, 반드시 동일한 실시예를 지칭하지 않는다. 마지막으로, "포함하는", "구비하는", "갖는" 및 이와 유사한 것과 같은 용어는, 본 명세서에서 사용되는 것과 같은 이들의 변화된 형태와 함께, 달리 표시되지 않는다면 같은 의미를 갖는 것으로 의도된다.
MEMS라는 용어는 일반적으로 마이크로 제조 기술을 통해 공통 기판 상에 기계 요소, 전기 기계 요소, 센서, 액추에이터 및 전자 장치와 같은 다양한 기능적으로 구별되는 요소를 통합할 수 있는 미크론 스케일의 구조를 말한다. 그러나, MEMS 장치에서 현재 사용 가능한 많은 기술 및 구조는 나노 기술 기반의 장치, 예를 들어, 크기가 100 나노미터보다 더 작을 수 있는 구조를 통해 단지 몇 년 안에 사용 가능하게 될 것이라는 것이 고려된다. 따라서, 본 문서 전체에 걸쳐 설명되는 예시적인 실시예가 MEMS 기반의 스위칭 소자를 지칭할 수 있더라도, 실시예들은 폭넓게 고려되어 하며, 달리 그에 제한되지 않는다면, 단지 미크론 크기의 장치에만 한정되어서는 안 된다는 것이 제시된다.
공동 양수인을 갖는 MEMS 기술에 적절한 문헌은, 미국 등록 특허 제7,928,333호(대리인 도켓 No. 234422-1); 제8,354,899호(대리인 도켓 No. 238794-1); 제8,610,519호(대리인 도켓 No. 229968-1); 및 제8,779,886호(대리인 도켓No. 238789-1)을 포함한다. 이러한 문헌들은 본 명세서에서 그 전분이 참조로서 편입된다.
본 발명의 실시예들은 RF 애플리케이션을 위한 인라인 MEMS 스위치를 갖는 다중 채널 릴레이 어셈블리를 포함한다. RF 입력 포트로부터, 다수의 출력이 스위치 온/오프되어 선택된(즉, 온) 채널에 대한 양호한 삽입 손실뿐만 아니라 채널 분리(isolation)를 보장한다. RF 입력 포트에 가까이 어셈블리 내에 추가 스위치를 제공함으로써, RF 신호는 RF 누설을 최소화하면서 원하는 방향으로 전파된다.
본 발명의 실시예가, 예를 들어 더 나은 삽입 손실, 더 낮은 분산 누설(dispersive leakage) 및 더 낮은 복귀 손실(return loss)을 포함하는 소정의 이점을 제공한다. 설계 방법은 특히 고전력 애플리케이션에 대한 성능 개선을 제공한다.
도 1a 및 1b는 MEMS 스위치의 2개의 실시예의 상면도를 예시하는 개략도이다. 도 1a는 작동 요소가 동시에 활성화되는 실시예이다; 도 1b는 작동 요소가 독립적으로 활성화되는 실시예이다. 도 2는 도시된 바와 같이 절단선(2)에 걸쳐 취해진 도 1a 및 1b의 MEMS 스위치(10)의 단면도이다. 도시된 실시예에서, MEMS 스위치(10)는 아래에 놓이는 기판(12)에 의해 지지된다. 기판(12)은 MEMS 스위치에 지지를 제공하고, 예를 들어, 실리콘, 게르마늄 또는 융합 실리카로부터 형성된 경질 기판을 나타낼 수 있거나, 또는 기판(12)은, 예를 들어, 폴리이미드(polyimide)로부터 형성된 것과 같은 가요성 기판을 나타낼 수 있다. 아울러, 기판(12)은 도전성일 수 있거나, 절연성일 수 있다. 기판(12)이 도전성인 실시예에서, 추가 전기 분리층(도시되지 않음)이 기판(12)과 MEMS 스위치 콘택, 앵커 및 게이트(아래에서 설명됨) 사이에 포함될 수 있어, 이러한 컴포넌트 사이에서 전기적 단락을 방지한다.
MEMS 스위치(10)는 제1 콘택(15)(때때로 소스 또는 입력 콘택이라 함), 제2 콘택(17)(때때로 드레인 또는 출력 콘택이라 함) 및 이동 가능한 액추에이터(23)를 포함한다. 일 실시예에서, 이동 가능한 액추에이터(23)는 도전성이고, 임의의 도전성 재료 또는 합금으로부터 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 콘택(15, 17)은 부하 회로의 일부로서 함께 전기적으로 결합될 수 있고, 이동 가능한 액추에이터(23)는 제1 콘택(15)으로부터의 전류를 스위치의 작동에 따라 제2 콘택(17)으로 전달하도록 기능할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이동 가능한 액추에이터(23)는 제1 콘택(15)과 전기적 연결을 형성하도록 구성된 제1 작동 요소(21)와, 제2 콘택(17)과 전기적 연결을 형성하도록 구성된 제2 작동 요소(22)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 작동 요소는 각각의 작동 요소에 인가된 인력(attraction force)에 따라 독립적으로 작동될 수 있다(예를 들어, 도 1b 참조). 다른 실시예에서, 제1 및 제2 작동 요소는 작동 동안 기판(12)을 향하여 동시에 끌릴 수 있다(아래에서 더 설명됨)(예를 들어, 도 1a 참조). 일 실시예에서, 제1 및 제2 작동 요소는 동일한 앵커 영역을 공유하고 전기 전도성인 작동 요소들의 대향하는 단부들로서 통합적으로 형성된다. 하나의 대체 실시예에서, 제1 및 제2 작동 요소는 추가의 내부 또는 외부 전기 연결부를 통해 전기적으로 결합될 수 있다. 제1 및 제2 작동 요소를 동일한 이동 가능한 액추에이터의 일부로서 통합함으로써, 외부 연결부가 제거될 수 있어, 이에 의해 장치의 전체 인덕턴스를 감소시키고 기판에 대한 용량성 커플링을 최소화한다.
도 1a, 1b 및 2에 도시된 바와 같이, 이동 가능한 액추에이터(23)(제1 작동 요소(21)와 제2 작동 요소(22)를 포함함)는 하나 이상의 앵커(18)에 의해 기판(12)에 기계적으로 결합되고 지지될 수 있다. 이동 가능한 액추에이터(23)가 제1 작동 요소(21)와 제2 작동 요소(22)를 모두 지지하는데 사용될 수 있는 일 실시예에서, 하나의 작동 요소와 연관된 임의의 스트레인(strain) 또는 내재하는 스트레스가 제2 작동 요소에 전달되거나 기계적으로 결합되지 않도록, 앵커(18)가 충분히 넓은(제1 및 제2 콘택 사이에 연장하는 방향으로) 것이 바람직할 수 있다. 아울러, 단일 앵커(18)가 제1 작동 요소(21) 및 제2 작동 요소(22)를 모두 지지하는데 사용되는 일 실시예에서, 이동 가능한 작동 요소들 사이의 고정된 재료의 거리는 이동 가능한 요소의 결합된 길이보다 더 클 수 있다.
도 1a에서의 MEMS 스위치(10)는 단일 게이트 드라이버(6)에 의해 제어되고 인력을 제1 및 제2 작동 요소(21, 22) 모두에 동시에 부여하도록 구성되는 공통 게이트(16)를 포함한다. 대조적으로, 도 1b에서의 MEMS 스위치(10)는 각각 자신의 해당하는 게이트 드라이버(6a, 6b)에 의해 개별적으로 제어되고 제1 및 제2 작동 요소(21, 22)에 인력을 독립적으로 부여하도록 구성된 2개의 게이트(16a, 16b)를 포함한다. 이러한 인력은 정전기력, 자기력, 압전 저항력 또는 힘들의 조합으로서 구체화될 수 있다. 정전기적으로 작동되는 스위치에서, 게이트(16)는 스위치가 닫힌 상태에 있을 때 이동 가능한 액추에이터(23)의 도전 경로로서 도 1a 및 도 2에서 동일한 전위에 있는 스위치 레퍼런스(14)에 전기적으로 참조될 수 있다. 자기적으로 작동되는 스위치에서, 전압과 같은 게이팅 신호가 인가되어 이동 가능한 요소를 구동하는 자기장의 존재를 제공하거나 제거하도록 재료의 자기 상태를 변경한다. 유사하게, 전압과 같은 게이팅 신호가 작동을 유도하기 위하여 이동 가능한 요소를 가로지르는 압전 저항 재료에 인가될 수 있다. 자기 작동 및 압전 저항 작동 모두의 경우에, 게이팅 신호는 이동 가능한 요소들 사이에 정전기적 인력을 생성하지 않고, 따라서 이동 가능한 요소에 참조될 필요가 없다.
일 실시예에서, 게이트 드라이버(6)는 전원 입력(도시되지 않음)과, MEMS 스위치의 작동 상태를 변경하기 위한 수단을 제공하는 제어 로직 입력을 포함한다. 일 실시예에서, 게이팅 전압은 이동 가능한 작동 요소(21, 22)에 참조되며, 2개의 콘택과 각각의 이동 가능한 요소 사이의 차동 전압은 실질적으로 동일하다. 일 실시예에서, MEMS 스위치(10)는 스위치 레퍼런스(14)를 스위치의 자체 작동 전압 미만인 전위로 유지하기 위하여 콘택과 스위치 레퍼런스(14) 사이에 결합된 저항성 또는 용량성 그레이딩(grading) 네트워크(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
MEMS 스위치(10)에서 공통 게이팅 신호를 공유함으로써, 종래의 MEMS 스위치에 대한 작동 전압을 능가할 수 있는 큰 작동 전압이 제1 작동 요소와 제2 작동 요소 사이에서 공유될 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 1a 및 도 2에 도시된 MEMS 스위치(10)에서, 200v의 전압이 제1 콘택(15)과 제2 콘택(17)에 걸쳐 위치되고, 스위치 레퍼런스(14)가 100v로 정해지면, 제1 콘택(15)과 제1 작동 요소(21) 사이의 전압은 대략 100v가 될 것이고, 제2 콘택(17)과 제2 작동 요소(22) 사이의 전압도 또한 대략 100v가 될 것이다.
도 2에서, MEMS 스위치(10)는 작동 요소(21, 22) 모두를 포함하는 MEMS 스위치(10)의 컴포넌트 주위로 기판(12)과 밀폐형 밀봉을 형성하는 캡(25)을 더 포함한다. 전형적으로, 많은 MEMS 스위치들이 단일 기판 상에 형성된다. 이러한 스위치들은 그 다음 캐핑되어 싱귤레이션되거나 다이싱된다. 일 실시예에서, MEMS 스위치(10)의 제1 및 제2 작동 요소와 공통 게이트(16)는 단일 다이 내에 형성되고 캐핑된다. 단일 캡 내에 제1 및 제2 작동 요소를 포함함으로써, 스위치 풋프린트를 실적으로 증가시키지 않으면서 MEMS 스위치의 스탠드오프(standoff) 전압을 증가시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 스위치의 스탠드오프 전압은 효과적으로 2배로 될 수 있고, 전체적인 스위치 풋프린트는 단일 스위치보다 단지 약간 더 증가된다.
도 3은 제1 작동 요소와 제2 작동 요소가 거리 "d" 만큼 물리적으로 분리된 MEMS 스위치의 일 실시예를 예시하는 개략도이다. 도시된 바와 같이, MEMS 스위치(40)는 제1 앵커(48a)에 의해 지지되는 제1 작동 요소(41)와 제2 앵커(48b)에 의해 지지되는 제2 작동 요소(42)를 포함할 수 있다. 대체 실시예에서, 제1 작동 요소(41) 및 제2 작동 요소(42)는, 작동 요소들 사이에 간격을 유지하면서, 단일 앵커에 의해 지지될 수 있다. 도시된 실시예에서, 제1 및 제2 작동 요소는 분리 영역(46)에 의해 각각의 작동 요소의 도전 경로(49)로부터 분리된 전기 바이어싱 컴포넌트(47)를 각각 포함할 수 있다. 전기 바이어싱 컴포넌트(47)는 MEMS 포토리소그라피 제조 공정에서의 작동 요소 또는 각각의 작동 요소에 기계력을 부여하도록 구성된 압전 저항 재료로서 형성된 도전층 또는 도전 트레이스를 나타낼 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 작동 요소(41, 42)의 도전 경로(49)는 전기 연결부 또는 제1 채널(45)에 의해 전기적으로 결합될 수 있다. 도시되지 않지만, MEMS 스위치(40)는 또한 MEMS 스위치(10)에 관하여 설명된 바와 같이 캐핑될 수 있다. 여기에서 논의되는 바와 같이, 거리 "d"는 MEMS 스위치(40)가 다양한 조합으로 서로로부터 멀리 배치되도록 실시예들에서 길어질 수 있다. 즉, MEMS 스위치(40)의 배향과 그 사이의 다양한 채널(들)(45)의 조합은, 양 채널(들), 기판 및/또는 스위치(40)의 재료의 고유한 선택과 함께, RF 애플리케이션에 대하여 개선된 다중 채널 릴레이 어셈블리를 제공한다.
도 3 및 4a 내지 4c를 총괄적으로 참조하면, 릴레이 어셈블리(40, 110, 210, 310)는 제1 용량성 커플링(Csub)을 갖는 기판(12)을 포함할 수 있다. 적어도 제1 작동 요소(41, 140, 240, 340)와 제2 작동 요소(42, 140, 240, 340)는 제1 채널(45, 130, 230, 330)을 형성하도록 직렬로 전기적으로 연결된다. 제1 작동 요소(41, 140, 240, 340)와 제2 작동 요소(42, 140, 240, 340)는 독립적으로 작동되도록 구성되거나, 공통 제어 신호에 참조될 때 동시에 동작되도록 구성될 수 있다. 제1 작동 요소(41, 140, 240, 340)와 제2 작동 요소(42, 140, 240, 340)는 제2 용량성 커플링(Cgap 또는 Cg)을 가진다. 적어도 하나의 앵커(48a, 48b, 120, 220, 320)가 기판(12)에 기계적으로 결합되어 제1 작동 요소(41, 140, 240, 340)와 제2 작동 요소(42, 140, 240, 340) 중 적어도 하나를 지지한다.
도 4a 내지 4c에 도시된 바와 같이, 트레이스와 기판 간의 커패시턴스는 Cs2로서 도시되고, 스위치와 기판 간의 커패시턴스는 Cs1으로 도시된다. 실시예들에서, Cs1 = Cs2이고, 다른 실시예들에서, Cs1 ≠ Cs2이다. 갭에 걸친 작동 요소들의 용량성 커플링은 Cg로서 도시된다.
도 5a 및 5b를 참조하면, 다른 MEMS 스위치(10)의 실시예들이 도시된다. 도시된 바와 같이, 도 5a에서의 MEMS 스위치(10)는 공통 앵커 또는 공통 앵커 전위를 공유하는 2개의 작동 요소(41, 42)를 가지며, "연속적인(back-to-back)" 구성이라 종종 불린다. 대조적으로, 도 5a에서의 MEMS 스위치(10)는 단일의 작동 요소(41)를 가진다.
도 6 및 7을 참조하면, 제1 채널(430, 520) 상의 중심점(midpoint)("점(dot)"으로 도시됨)은 제1 및 제2 작동 요소(420, 520)와 전기적으로 통신한다. 어셈블리는 오믹(ohmic) RF MEMS 릴레이로서 구성된다. 중심점의 전위는 게이팅 신호에 대한 공통 레퍼런스 역할을 할 수 있다. 게이팅 신호는 하나 이상의 작동 요소를 한 번에 작동시키도록 구성될 수 있다. 즉, MEMS 스위치(420, 520)는 동시에 또는 독립적으로 활성화될 수 있다.
재료 또는 재료의 조합 및/또는 어셈블리의 구성은, 비(ratio) Csub/Cgap = r이고 r<10이도록 된다. 일부 실시예에서, r은 1보다 더 작을 수 있다.
도 4b 및 4c를 참조하면, 릴레이 어셈블리(210, 310)는 제1 채널(230, 330)을 따라 레퍼런스 분리부(235, 335)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 레퍼런스 분리부는 스위치(340)를 더 포함할 수 있다(도 4c).
도 6 및 7을 참조하면, 릴레이 어셈블리(410, 510)는 2 이상의 스위치(420)를 직렬로 갖는 단일(제1) 채널(430)을 포함할 수 있거나, 도 7에 도시된 바와 같이, 병렬 구성으로 복수의 채널(530)이 있을 수 있으며, 각각의 채널(530)은 복수의 스위치(520)를 직렬로 갖는다. 도시된 바와 같이, 채널(530)은 공통 채널(512)을 병렬로 공유한다.
도 8 내지 10을 총괄적으로 참조하면, 실시예(610, 410, 710)는 다양한 제1 채널(630, 430, 730)과 기판(12) 구성을 가질 수 있다. 도시된 다른 도면의 일부에서 다양한 접지 채널 또는 라인이 단지 명료함을 목적으로 도시되지 않았다는 것이 주목되어야 한다(예를 들어, 도 6, 7 및 11 참조). 신호와 접지 트레이스 사이의 전기적 분리가 명료함을 목적으로 도시되지 않는다는 것이 주목되어야 한다. 분리는 절연 기판의 사용뿐만 아니라 박막층을 통해 성취될 수 있다. 도 8 내지 10은 사용 가능한 다양한 구성을 도시한다. 도 8은, 예를 들어, 공면 도파관(coplanar waveguide) 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 신호 채널(630)은, 모두 기판(12) 상에 집합적으로 있는, 신호 채널(630)의 양측에 있는 2개의 공면 접지 라인(635)을 가진다. 유사하게, 도 10은 접지된 공면 도파관 구성을 도시하며, 2개의 접지 라인(735)은 신호 채널(730)에 대하여 동일 평면 상에 있다. 실시예(710)는 기판(12) 아래에 추가 접지층(13)을 가진다. 도 8은 마이크로스트립 구성을 갖는 실시예(410)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 신호 채널(430)은 기판 상에 있고, 접지층(13)은 기판의 아래에 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 구성된 다중 채널 릴레이 어셈블리(810)의 개략적인 상면도가 도시된다. 다중 채널 릴레이 어셈블리(810)는 RF 입력 또는 입력 포트(860)와, 복수의 출구 포트 또는 포트(850)를 포함할 수 있어, 이에 의해 복수의 채널(830)을 형성한다. 복수의 채널(830)의 각각은 RF 입력(860)과 포트(850) 사이의 거리에 위치된 적어도 하나의 MEMS 스위치(820)를 포함할 것이다. 어셈블리(810)에서 개선된 삽입 손실과 양호한 분리(예를 들어, 12 GHz > 30 dB에서) 모두를 제공하기 위하여, 복수의 MEMS 스위치(820)의 각각은 RF 입력(860)에 사실상 가까이 위치되어야 한다는 것이 발견되었다. 예를 들어, 일 실시예에서, MEMS 스위치(820)와 RF 입력(860) 사이의 거리는 λ/4 이하가 되어야 한다. MEMS 스위치(820)는 임의의 현재 알려져 있거나 나중에 개발될 MEMS 기술 스위치뿐만 아니라, 명세서에서 설명된 바와 같은 임의의 적합한 MEMS 스위치 실시예를 포함한다.
RF 입력(860)과 MEMS 스위치(820) 사이의 거리를 최소화하는 것에 더하여, 본 발명의 소정의 실시예에서의 다른 특징은 각각 RF 입력(860)으로부터 연장하는 복수의 채널(830)과, 그 이후의 MEMS 스위치(820) 및 포트(850) 사이에서 대칭성을 가져야 하는 것이다. 즉, 각각의 채널 길이의 거리는 바람직하게는 각각의 채널에서 동일하거나 대략 동일한 길이를 가진다. 모든 채널에 걸쳐 동등한 성능을 유지하기 위하여 대칭성이 바람직하지만, 대칭성은 요구되지 않으며 삽입 손실과 분리 모두에서 약간의 불일치에 대하여 트레이드 오프될 수 있다.
어셈블리(810)는, 통상적으로, RF 애플리케이션(예를 들어, MHz 내지 GHz)에 대하여 사용될 수 있다. 더하여, MEMS 스위치(820)는 통상적으로 MEMS 스위치(820)의 앵커가 RF 입력(860)을 향하여 "마주보도록(face)" 위치된다.
도 11에 도시된 특정 실시예를 참조하면, 어셈블리(810)는 복수(예를 들어, 4개)의 MEMS 스위치(820)를 포함하는 제1 스위칭 그룹(811)을 포함한다. 제1 스위칭 그룹(811)은 입력 포트(860)와 전기적으로 통신한다. 전체 어셈블리(100)는 단일의 모놀리식(monolithic) 하우징 내로 통합될 수 있다. 전체 4 스로우(4-throw) 어셈블리(100) 하우징은, 예를 들어, 가로질러 대략 1.2 mm인 치수를 가질 수 있다. 적어도 하나의 채널(830)이 제1 스위칭 그룹(811) 내의 복수의 제1 MEMS 스위치(820)로부터 연장한다.
4개의 MEMS 스위치(820)가 도 11에서 제1 스위칭 그룹(811)에 도시되지만, 다른 구성이 본 발명의 양태로부터 벗어나지 않으면서 가능하다는 것이 명백하여야 한다. 도시된 개수와는 상이한 개수의 MEMS 스위치(820)가 있을 수 있다. MEMS 스위치(820)의 개수는 제공된 채널(830)의 개수를 만족하거나 초과할 수 있다.
도 11에 도시된 특정 실시예를 더 참조하면, 어셈블리(810)는 각각 채널 당 2개의 MEMS 스위치(820)를 갖는 16개의 채널(830)을 가지는 16 스로우 어셈블리(810)를 도시한다. 전체 어셈블리(810)는 하우징 또는 장치 내에 수용될 수 있다. 전체 16 스로우 어셈블리(810) 하우징은, 예를 들어, 가로질러 대략 1.2 mm인 치수를 가질 수 있다. 전체 20개의 MEMS 스위치(820)가 도 11에 도시되지만, 다른 구성이 본 발명의 양태로부터 벗어나지 않으면서 가능하고, 도시된 개수와는 상이한 개수의 MEMS 스위치(820)가 있을 수 있다는 것이 명백하여야 한다. MEMS 스위치(820)의 개수는 채널(830)의 개수를 만족하거나 초과하여야 한다.
도시된 바와 같이, 어셈블리(810)는 제1 스위칭 그룹(811)과 복수의 제2 스위칭 그룹(812)을 포함한다. 각각 제2 스위칭 그룹(812)으로 연장하는 4개의 채널(830)이 제1 MEMS 그룹(811)으로부터 연장하고 있다. 스위칭 그룹(811, 812)의 각각은 채널(830)을 통해 출력 포트(850)로 궁극적으로 연결되는 복수(예를 들어, 4개)의 MEMS 스위치(820)를 포함한다. 따라서, 제1 스위칭 그룹(811)의 제1의 4개의 MEMS 스위치(820)는 사실상 RF 입력(860)에 가까이 위치될 수 있다. 제1의 4개의 MEMS 스위치(820)의 각각으로부터 연장하는 각각의 채널(830)은 제2 스위칭 그룹(812)로 연장하고, 이를 넘어 출력 포트(850)로 연장한다. 따라서, 제1 세트의 MEMS 스위치(820)는 제1 MEMS 그룹(811) 내로 통합된다. 제2 세트의 MEMS 스위치(820)는, 도시된 실시예에서, 4개의 개별 MEMS 그룹(812) 내에 통합된다. 각각의 채널(830)은 동일하거나 대략 동일한 길이로 구성된다. 도시된 바와 같이, 채널(830)은 대칭이거나 대략 대칭으로 구성된다.
또한, 각각의 출력 포트(850)로부터 연장하는 점선(...)이 나타내는 바와 같이, 실시예에서, 추가 채널(830)이 추가 스위치 그룹 및/또는 MEMS 스위치(도시되지 않음)로 더 연장할 수 있다. 즉, 16 스로우 릴레이가 도시되지만, 분명하게 n에 접근하는 출력의 개수까지 다른 개수의 출력(850)이 고려될 수 있고, n → ∞이다. 일례로서, 도 11에서, 채널(830)로부터 연장하는 복수(예를 들어, 4개)의 MEMS 스위치(820)를 포함하는 제3 스위칭 그룹(813)은, 원하는 바에 따라 추가의 스위치 그룹, MEMS 스위치 및 채널을 추가하는 가능성을 함축한다.
본 명세서에 논의된 바와 같이, 소정의 실시예에서, 채널(830)은 쌍방향성일 수 있다. 이와 같이, 본 명세서에 예시된 실시예가, 오믹 MEMS 릴레이의 쌍방향 능력 때문에, 복수의 출구 포트(850)에 연결되는 단일 RF 입력(860)(예를 들어, 1에서 4, 1에서 16 등)을 도시할 수 있더라도 다른 구성이 가능하다는 것이 주목되어야 한다. 예를 들어, 단일 RF 입력(860)은 소정의 실시예에서 출구 포트일 수 있고, 출구 포트(850)는 입력일 수 있다. 따라서, 소정의 실시예에서, 어셈블리(810)는 단일 출구 포트 및 이와 유사한 것에 연결된 복수의 입력(예를 들어, 4에서 1, 16에서 1 등)으로 구성될 수 있다.
Cgap 또는 빔(beam)으로부터 트레이스까지의 용량성 커플링은, 채널에 걸쳐, 대략 3에서 대략 20 fF로 변동할 수 있다. 단지 예시로서, 다양한 디자인에 대한 Cgap은 다음을 포함할 수 있다: 단일 빔을 갖는 SPST의 대략 4.4 fF; 2중 빔을 갖는 SPST의 대략 7.0 fF의 ; 3중 빔을 갖는 SPST의 대략 9.0 fF; 및 4중 빔을 갖는 SPST의 대략 11.0 fF.
빔의 개수는 1 내지 대략 20개로 변동할 수 있다.
기판(12)은 낮은 유전율 및 높은 저항을 갖는 임의의 적합한 재료 또는 재료들의 조합으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 적합한 기판은, 실리콘, 폴리이미드, 쿼츠, 융합 실리카, 유리, 사파이어, 알루미늄 산화물 및 이와 유사한 것과 같은 재료를 포함할 수 있다. 일반적으로, 기판은 ε<20인 유전율을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 유전율은 ε<10이다. 일 실시예에서, 기판(12)은 코팅 또는 복수의 코팅을 포함할 수 있다. 예를 들어, Si3N4의 코팅이 Si 층 상에 있으며, 이에 의해 기판(12)을 형성한다.
일 실시예에 따르면, 오믹(ohmic) RF MEMS 릴레이는, 제1 용량성 커플링(capacitive coupling)(Csub)을 갖는 기판; 직렬로 전기적으로 결합되어, 제1 채널을 형성하는 제1 작동 요소 및 제2 작동 요소 - 제1 및 제2 작동 요소는 독립적으로 작동되도록 구성되고, 추가로, 제1 및 제2 작동 요소는 제2 용량성 커플링(Cgap)을 가짐 -; 제1 및 제2 작동 요소와 전기적으로 통신하는 제1 채널 상의 중심점(midpoint); 및 기판에 기계적으로 결합되고, 제1 및 제2 작동 요소 중 적어도 하나를 지지하는 적어도 하나의 앵커를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 정전기 제어 오믹 RF MEMS 릴레이는, 입력; 입력을 적어도 하나의 출력에 연결하는 RF 전송 라인; 제1 용량성 커플링(Csub)을 갖는 기판; RF 전송 라인 상에서 직렬로 전기적으로 결합되는 제1 작동 요소 및 제2 작동 요소 - 제1 및 제2 작동 요소는 독립적으로 작동되도록 구성되고, 추가로, 제1 및 제2 작동 요소는 제2 용량성 커플링(Cgap)을 가짐 -; 제1 및 제2 작동 요소와 전기적으로 통신하는 RF 전송 라인 상의 중심점 - 중심점의 전위는 게이팅 신호에 대한 공통 레퍼런스의 역할을 함 -; 기판에 기계적으로 결합되고, 제1 및 제2 작동 요소 중 적어도 하나를 지지하는 적어도 하나의 앵커를 포함하고, 비(ratio) Csub/Cgap = r이고, r<10이며, 추가로, 릴레이는 제1의 닫힌 위치와 제2의 열린 위치로 동작하고, 제1의 닫힌 위치는 입력과 적어도 하나의 출력을 전기적으로 연결하는 것을 포함하고; 그리고, 제2의 닫힌 위치는 입력과 적어도 하나의 출력을 전기적으로 차단하는 것을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 오믹 RF MEMS 릴레이는, 입력 포트; 제1 스위칭 그룹을 형성하는 복수의 제1 MEMS 스위치 - 제1 스위칭 그룹은 입력 포트와 전기적으로 통신하여 복수의 제1 MEMS 스위치의 각각으로부터 연결되는 복수의 채널을 형성함 -; 및 복수의 채널의 각각을 따라 제1 스위치 그룹으로부터 멀리 있고 입력 포트와 전기적으로 통신하는 적어도 하나의 출구 포트를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 오믹(ohmic) RF MEMS 릴레이는, 제1 용량성 커플링(Csub)을 갖는 기판; 직렬로 전기적으로 결합되어, 제1 채널을 형성하는 제1 작동 요소 및 제2 작동 요소 - 제1 작동 요소 및 제2 작동 요소는 동시에 동작되도록 구성되고, 추가로, 제1 및 제2 작동 요소는 제2 용량성 커플링(Cgap)을 가짐 -; 제1 및 제2 작동 요소와 전기적으로 통신하는 제1 채널 상의 중심점; 및 기판에 기계적으로 결합되고, 제1 및 제2 작동 요소 중 적어도 하나를 지지하는 적어도 하나의 앵커를 포함한다.
본 개시 내용의 소정의 특징들만이 여기에서 예시되고 설명되었지만, 많은 수정 및 변경이 당해 기술 분야에서의 통상의 기술자에게 떠오를 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 개시 내용의 진정한 기술적 사상 내에 있는 모든 이러한 수정 및 변경을 포함하도록 의도된다.

Claims (47)

  1. 오믹(ohmic) RF MEMS 릴레이에 있어서,
    제1 용량성 커플링(capacitive coupling)(Csub)을 갖는 기판;
    직렬로 전기적으로 결합되어 제1 채널을 형성하고, 독립적으로 작동되도록 구성되고, 제2 용량성 커플링(Cgap)을 가진 제1 작동 요소 및 제2 작동 요소;
    상기 제1 및 제2 작동 요소와 전기적으로 통신하는 상기 제1 채널 상의 중심점(midpoint); 및
    상기 기판에 기계적으로 결합되고, 상기 제1 및 제2 작동 요소 중 적어도 하나를 지지하는 적어도 하나의 앵커(anchor)
    를 포함하는, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  2. 제1항에 있어서,
    비(ratio) Csub/Cgap = r이고, r<10인 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  3. 제2항에 있어서,
    r<1인 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중심점의 전위는 게이팅 신호(gating signal)에 대한 공통 레퍼런스의 역할을 하는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 앵커는 상기 제1 작동 요소 및 상기 제2 작동 요소에 의해 공유되는 공통 앵커를 포함하는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 앵커는 상기 제1 작동 요소를 지지하는 제1 앵커와 상기 제2 작동 요소를 지지하는 제2 앵커를 포함하고, 상기 제1 앵커 및 상기 제2 앵커는 서로 기계적으로 결합되지 않는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 작동 요소 중 적어도 하나와 직렬로 전기적으로 결합되어 제2 채널을 형성하는 제3 작동 요소를 더 포함하는, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 채널 및 상기 제2 채널은 병렬 구성으로 전기적으로 결합되는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 작동 요소 중 적어도 2개는 병렬 구성으로 있는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 작동 요소와 상기 적어도 하나의 앵커는 제1 MEMS 스위치를 포함하고; 상기 제2 작동 요소와 상기 적어도 하나의 앵커는 제2 MEMS 스위치를 포함하는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  11. 제1항에 있어서,
    입력 포트를 더 포함하고, 상기 입력 포트와 상기 제1 작동 요소 사이의 거리는 대략 λ/4보다 작고, λ는 파장을 포함하는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 작동 요소 중 적어도 하나를 작동시키기 위한 게이팅 신호를 제공하도록 구성된 적어도 하나의 게이트 드라이버를 더 포함하는, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 게이트 드라이버는 적어도 2개의 작동 요소에 참조되는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  14. 제1항에 있어서,
    입력 포트와 복수의 출력 포트를 더 포함하는, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  15. 서로 전기적으로 통신하는 복수의 제1항의 RF MEMS 릴레이를 포함하는 오믹 RF MEMS 어셈블리.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 채널을 따라 레퍼런스 분리부(isolation)를 더 포함하는, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 레퍼런스 분리부는 또한 스위치를 포함하는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제1 채널은 공면 도파관(coplanar waveguide)을 포함하는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 공면 도파관의 복수의 접지 라인 상의 MEMS 스위치를 더 포함하는, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제1 채널은, 신호 라인을 포함하고, 상기 기판 아래의 접지층을 더 포함하며, 상기 접지층 및 상기 제1 채널은 마이크로스트립 구성 및 접지된 공면 도파관 구성 중 하나를 형성하는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 제1 채널을 따른 상기 제1 작동 요소 및 상기 제2 작동 요소 중 적어도 하나로부터 상기 중심점까지의 거리는 적어도 대략 0.25 mm인 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  22. 정전기 제어 오믹(ohmic) RF MEMS 릴레이에 있어서,
    입력;
    상기 입력을 적어도 하나의 출력에 연결하는 RF 전송 라인;
    제1 용량성 커플링(capacitive coupling)(Csub)을 갖는 기판;
    상기 RF 전송 라인 상에서 직렬로 전기적으로 결합되고, 독립적으로 작동되도록 구성되고, 제2 용량성 커플링(Cgap)을 갖는 제1 작동 요소 및 제2 작동 요소;
    상기 제1 및 제2 작동 요소와 전기적으로 통신하는 상기 RF 전송 라인 상의 중심점(midpoint) - 상기 중심점의 전위는 게이팅 신호에 대한 공통 레퍼런스의 역할을 함 -; 및
    상기 기판에 기계적으로 결합되고, 상기 제1 및 제2 작동 요소 중 적어도 하나를 지지하는 적어도 하나의 앵커
    를 포함하고,
    비(ratio) Csub/Cgap = r이고, r<10이며, 추가로, 상기 릴레이는 제1의 닫힌 위치와 제2의 열린 위치로 동작하고,
    상기 제1의 닫힌 위치는 상기 입력과 상기 적어도 하나의 출력을 전기적으로 연결하는 것을 포함하고;
    상기 제2의 열린 위치는 상기 입력과 상기 적어도 하나의 출력을 전기적으로 차단하는 것을 포함하는 것인, 정전기 제어 오믹 RF MEMS 릴레이.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1 작동 요소와 제2 작동 요소는 실질적으로 금속으로 이루어지는 것인, 정전기 제어 오믹 RF MEMS 릴레이.
  24. 오믹(ohmic) RF MEMS 릴레이에 있어서,
    입력 포트;
    제1 스위칭 그룹을 형성하는 복수의 제1 MEMS 스위치 - 상기 제1 스위칭 그룹은 상기 입력 포트와 전기적으로 통신하여 상기 복수의 제1 MEMS 스위치의 각각으로부터 연결되는 복수의 채널을 형성함 -; 및
    상기 복수의 채널의 각각을 따라 상기 제1 스위칭 그룹으로부터 멀리 있고 상기 입력 포트와 전기적으로 통신하는 적어도 하나의 출구 포트
    를 포함하는, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  25. 제24항에 있어서,
    복수의 제2 MEMS 스위치를 포함하는 제2 스위칭 그룹을 더 포함하고, 상기 제2 스위칭 그룹은 상기 복수의 채널 중 하나를 따라 상기 제1 스위칭 그룹과 상기 적어도 하나의 출구 포트 사이에 있어, 상기 입력 포트와 전기적으로 통신하는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제2 스위칭 그룹은 복수의 스위칭 그룹을 포함하고, 상기 복수의 스위칭 그룹의 개수(quantity)는 상기 제1 스위칭 그룹을 출발하는 상기 복수의 채널의 개수와 동일한 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  27. 오믹(ohmic) RF MEMS 릴레이에 있어서,
    제1 용량성 커플링(capacitive coupling)(Csub)을 갖는 기판;
    직렬로 전기적으로 결합되어 제1 채널을 형성하고, 동시에 동작되도록 구성되고, 제2 용량성 커플링(Cgap)을 갖는 제1 작동 요소 및 제2 작동 요소;
    상기 제1 및 제2 작동 요소와 전기적으로 통신하는 상기 제1 채널 상의 중심점(midpoint); 및
    상기 기판에 기계적으로 결합되고, 상기 제1 및 제2 작동 요소 중 적어도 하나를 지지하는 적어도 하나의 앵커
    를 포함하는, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  28. 제27항에 있어서,
    비(ratio) Csub/Cgap = r이고, r<10인 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  29. 제28항에 있어서,
    r<1인 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  30. 제27항에 있어서,
    상기 중심점의 전위는 게이팅 신호에 대한 공통 레퍼런스의 역할을 하는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  31. 제27항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 앵커는 상기 제1 작동 요소 및 상기 제2 작동 요소에 의해 공유되는 공통 앵커를 포함하는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  32. 제27항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 앵커는 상기 제1 작동 요소를 지지하는 제1 앵커와 상기 제2 작동 요소를 지지하는 제2 앵커를 포함하고, 상기 제1 앵커 및 상기 제2 앵커는 서로 기계적으로 결합되지 않는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  33. 제27항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 작동 요소 중 적어도 하나와 직렬로 전기적으로 결합되어 제2 채널을 형성하는 제3 작동 요소를 더 포함하는, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 제1 채널 및 상기 제2 채널은 병렬 구성으로 전기적으로 결합되는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 작동 요소 중 적어도 2개는 병렬 구성으로 있는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  36. 제27항에 있어서,
    상기 제1 작동 요소와 상기 적어도 하나의 앵커는 제1 MEMS 스위치를 포함하고; 상기 제2 작동 요소와 상기 적어도 하나의 앵커는 제2 MEMS 스위치를 포함하는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  37. 제27항에 있어서,
    입력 포트를 더 포함하고, 상기 입력 포트와 상기 제1 작동 요소 사이의 거리는 대략 λ/4보다 작고, λ는 파장을 포함하는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  38. 제27항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 작동 요소 중 적어도 하나를 작동시키기 위한 게이팅 신호를 제공하도록 구성된 적어도 하나의 게이트 드라이버를 더 포함하는, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 게이트 드라이버는 적어도 2개의 작동 요소에 참조되는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  40. 제27항에 있어서,
    입력 포트와 복수의 출력 포트를 더 포함하는, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  41. 서로 전기적으로 통신하는 복수의 제27항의 RF MEMS 릴레이를 포함하는 오믹 RF MEMS 어셈블리.
  42. 제27항에 있어서,
    상기 제1 채널을 따라 레퍼런스 분리부(isolation)를 더 포함하는, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 레퍼런스 분리부는 또한 스위치를 포함하는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  44. 제27항에 있어서,
    상기 제1 채널은 공면 도파관(coplanar waveguide)을 포함하는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 공면 도파관의 복수의 접지 라인 상의 MEMS 스위치를 더 포함하는, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  46. 제27항에 있어서,
    상기 제1 채널은, 신호 라인을 포함하고, 상기 기판 아래의 접지층을 더 포함하며, 상기 접지층 및 상기 제1 채널은 마이크로스트립 구성 및 접지된 공면 도파관 구성 중 하나를 형성하는 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
  47. 제27항에 있어서,
    상기 제1 채널을 따른 상기 제1 작동 요소 및 상기 제2 작동 요소 중 적어도 하나로부터 상기 중심점까지의 거리는 적어도 대략 0.25 mm인 것인, 오믹 RF MEMS 릴레이.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112022002712T5 (de) * 2021-05-18 2024-03-28 Analog Devices International Unlimited Company Verbesserter mems-schalter für hf-anwendungen
DE112022002639T5 (de) * 2021-05-18 2024-03-28 Analog Devices International Unlimited Company Aktive ladungsableitungsverfahren für mems-schalter

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3112001B2 (ja) 1998-11-12 2000-11-27 日本電気株式会社 マイクロマシンスイッチ
KR20020064909A (ko) 1999-11-23 2002-08-10 나노베이션 테크놀로지즈, 인크. 평면 도파관 및 셔터 액츄에이터를 포함하는 광학 스위치
US7016560B2 (en) * 2001-02-28 2006-03-21 Lightwave Microsystems Corporation Microfluidic control for waveguide optical switches, variable attenuators, and other optical devices
US6388631B1 (en) 2001-03-19 2002-05-14 Hrl Laboratories Llc Reconfigurable interleaved phased array antenna
EP1400823A1 (en) 2002-09-20 2004-03-24 Avanex Corporation Planar optical waveguide switching device using mirrors
JP3847330B2 (ja) 2004-04-21 2006-11-22 松下電器産業株式会社 フォトニック結晶デバイス
US7741936B1 (en) 2004-09-09 2010-06-22 University Of South Florida Tunable micro electromechanical inductor
US7692521B1 (en) 2005-05-12 2010-04-06 Microassembly Technologies, Inc. High force MEMS device
JP4489651B2 (ja) 2005-07-22 2010-06-23 株式会社日立製作所 半導体装置およびその製造方法
US7602261B2 (en) 2005-12-22 2009-10-13 Intel Corporation Micro-electromechanical system (MEMS) switch
US9076607B2 (en) * 2007-01-10 2015-07-07 General Electric Company System with circuitry for suppressing arc formation in micro-electromechanical system based switch
US8610519B2 (en) * 2007-12-20 2013-12-17 General Electric Company MEMS microswitch having a dual actuator and shared gate
US7821466B2 (en) 2008-07-17 2010-10-26 Motorola-Mobility, Inc. Normally open and normally closed RF MEMS switches in a mobile computing device and corresponding method
KR20110130389A (ko) 2008-12-24 2011-12-05 레이스팬 코포레이션 Ｒｆ 전단 모듈 및 안테나 시스템
US7928333B2 (en) 2009-08-14 2011-04-19 General Electric Company Switch structures
US8354899B2 (en) 2009-09-23 2013-01-15 General Electric Company Switch structure and method
US8779886B2 (en) 2009-11-30 2014-07-15 General Electric Company Switch structures
JP2011096409A (ja) * 2009-10-27 2011-05-12 Panasonic Electric Works Co Ltd 接点装置及びそれを用いたリレー、並びにマイクロリレー
WO2011100605A1 (en) 2010-02-12 2011-08-18 Oclaro Technology Limited Wavelength selective switch with multiple input/output ports
US8576029B2 (en) 2010-06-17 2013-11-05 General Electric Company MEMS switching array having a substrate arranged to conduct switching current
EP2506282B1 (en) 2011-03-28 2013-09-11 Delfmems RF MEMS crosspoint switch and crosspoint switch matrix comprising RF MEMS crosspoint switches
US9117610B2 (en) 2011-11-30 2015-08-25 General Electric Company Integrated micro-electromechanical switches and a related method thereof
US8659326B1 (en) * 2012-09-28 2014-02-25 General Electric Company Switching apparatus including gating circuitry for actuating micro-electromechanical system (MEMS) switches

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