KR950009641B1

KR950009641B1 - 압전 스위치

Info

Publication number: KR950009641B1
Application number: KR1019880700400A
Authority: KR
Inventors: 데이비스 한덴 쥬니어 죤; 폴 콘럼프 윌리암; 엘우드 콜 제임즈; 스튜어트 아들러 마이클
Original assignee: 퍼시픽 벨; 티이 시이 에드링턴
Priority date: 1986-08-15
Filing date: 1987-08-14
Publication date: 1995-08-25
Also published as: NO881588D0; JPH01501186A; EP0257929A2; AU594818B2; KR880701976A; EP0277224A1; KR880003362A; WO1988001438A1; AU7911687A; CA1269129A; NO881588L; US4697118A; EP0277224A4; JPS6388727A

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

압전 스위치

[도면의 간단한 설명]

제1도는 이 발명의 제1 실시예에 따른 매트릭스 스위치의 부분 절제 사시도.

제2도는 제1도의 2-2선 단면도.

제3도는 제1도의 3-3선 단면도.

제4도는 이 발명의 제2 실시예의 단면도.

제5도는 이 발명의 제3실시예의 단면도.

제6도는 이 발명의 제4 실시예의 단면도.

제6a도는 제6도에 도시된 이 발명의 제4실시예의 밑에서 본 사시도.

제7도는 이 발명의 제5 실시예의 사시도.

제7a도는 제7도에 도시된 이 발명의 실시예의 측단면도.

제8도는 이 발명의 제6 실시예의 사시도.

제8a도는 제8도에 도시된 이 발명의 실시예의 측단면도.

제8b도는 제8 및 8a도에 도시된 소자 핑거와 접속부 구조의 다른 실시예의 사시도이다.

[발명의 상세한 설명]

[발명의 분야]

이 발명은 일반적으로 스위치에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 압전 벤더(piezoelectric bender)가 있는 스위치에 관한 것이다.

[발명의 배경]

과거에는, 통상적으로 전기기계적 계전기나 솔리드 스테이트 스위치 장치를 사용하여 전압 스위칭을 해왔다. 전기기계적 계전기는 크기가 대형이고 무겁고 동력이 많이 소모되고 신뢰성이 부족하다는 등의 많은 단점들을 갗고 있다. 예를들어, 전화 교환 시스템에 사용되는 타입의 복잡한 매트릭스(matrix) 스위치에 사용될때, 그러한 시스템의 큰 크기와 복잡성은 이러한 단점들을 크게 악화시킨다. 솔리드 스테이트 스위치는 크기가 휠씬 더 작고 전기기계적 스위치보다 동력을 덜 필요로 하지만, 많은 유형의 실사회 현장 작동 조건들에 취약한 단점을 갖는다. 이러한 단점으로 인해 솔리드 스테이트 스위치 장치들이 구비된 복잡한 스위치 시스템들이 크게 파손될 수 있고 그에 따라 평균 고장 간격이 작게되어 그 시스템들을 유지하기가 어렵고 비용이 많이 들게 된다.

이 분야에서는 스위치에 압전 벤더를 사용하는 것이 알려져 있다. 그러나, 매트릭스 스위치의 분야에서는, 더 작고 더 간단하고 더 신뢰성이 있고 더 낮은 전력 패키지 스위칭 성능을 더 크게하는 어떠한 구조도 사실상 개량의 여지가 있다. 이것은 예컨대 많은 스위칭 가능한 접속부들이 다수의 입력부들을 다수의 출력부들에 선택적으로 서로 접속시키도록 별도로 제어되어야 하는 타입의 전화 매트릭스 스위칭 시스템에서 특히 사실이다. 따라서, 작고 가벼우면서도 낮은 전력 패키지의 많은 스위칭 가능한 접속부들을 별도로 제어하는 매트릭스 응용 분야용의 개량된 스위치를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 또한, MHz 주파수 범위의 스위치된 신호들 사이를 절연시키고 공지의 제조 기술로 제조될 수 있는 그러한 스위치를 제공하는 것도 바람직할 것이다.

[발명의 목적]

따라서, 이 발명의 주된 목적은 많은 스위치된 접속부들을 별도로 제어하면서도 크기가 작고 중량이 가벼우며 매우 낮은 수준의 작동 전력을 필요로 하는 신규하고 개량된 압전 스위치를 제공하는데 있다.

이 발명의 다른 목적은 매트릭스 스위칭 응용 분야들에 특히 적합한 신규하고 개량된 바이모로프(bimorph)압전 소자 구조를 제공하는데 있다.

이 발명의 다른 목적은 작동이 신뢰성있는 압전 스위치를 제공하는데 있다.

이 발명의 다른 목적은 최근의 전화교환 및 통신 시스템들에 사용하기 특히 적합한 안전 스위치를 제공하는데 있다.

이 발명의 다른 목적은 1MHz 까지의 범위의 신호들을 갖는 최근의 전화 교환 및 통신 시스템들에서 스위치된 신호들 사이의 우수한 절연 특성을 부여하는 압전 스위치를 제공하는데 있다.

[발명의 요약]

별도로 제어가능하고 밀접히 이격되어 있고 스위칭가능한 많은 접속부들을 제공하는데 압전 바이모로프소자가 사용되는 신규하고 개량된 스위치가 제공된다. 이 발명에 따르면, 압전 바이모프소자(이하, 소자라함)는 공통의 받침대에 의해 연결되어 있는 적어도 2개의 대략 동일평면의 대향 연장 핑거들을 포함한다. 케이스에 소자의 받침대를 장착하는 수단이 마련되어 있고, 핑거들은 케이스 내면으로부터 이격되어 있다. 또한 별도의 전기 전위를 소자들의 핑거들 각각에 부여하여 핑거들의 평면에 대략 수직인 방향으로의 핑거들의 편향을 별도로 제어하는 수단이 마련되어 있다. 핑거들 각각에 적어도 1개의 별도의 이동가능한 전기접속부가 배치되어 있고, 그 접속부는 핑거들에 별도의 전기 전위를 부여하는 수단으로부터 절연되고 받침대로 부터 이격되어 있다. 상기 가동 전기접속부들 각각의 반대편에서 케이스 내면상에 적어도 1개의 별도의 고정 접속부가 마련되어 있다. 작동시, 소자의 핑거들 각각에 별도의 전기 전위가 인가되어 각 핑거를 선택적으로 편향시켜 그의 가동 접속부를 대향하는 고정 접속부와 강제로 전기 접속시킨다.

이 발명의 바람직한 실시예에서, 소자는 동일평면에 있고 대향하여 연장하는 2개 이상의 핑거들을 포함하고, 이 핑거들 모두는 중간에 배치되어 있는 무극성 받침대에 의해 연결되어 있다. 가동 및 고정 접속부들은 각기 다른 작동 요건들에 부합하도록 형태, 갯수 및 배열이 변경될 수 있다. 여기에 제공된 이 발명의 압전 매트릭스 스위치는 작고 낮은 전력 패키지에저 별도로 제어가능하고 스위칭가능한 많은 접속부들을 필요로 하는 전화 매트릭스 스위칭 분야들에 특히 적용된다.

[발명의 상세한 설명]

제1, 2 및 3도에서, 이 발명의 스위치(20)는 단일체의 압전 바이모르프 소자(22)를 포함하는데, 이 소자는 고정구(26)에 의해 케이스(24)에 체결되고, 그 고정구는 케이스의 제1내면(24a)상에 장착되어 있다. 케이스의 제2내면(24b)은 제1내면(24a)에 평행하게 배치되어 있고 측벽들(24c, 24d)에 의해 그 제1내면(24a)으로 부터 이격되어 있으며, 그 측벽들중 하나의 측벽(24c)은 여러층으로 되어 있다.

케이스(24)와 고정구(26)는 세라믹 물질로 이루어져 있다. 그러나, 환경 및 제작상의 제약에 따라, 케이스(24)와 고정구(26)는 예를들어 ULTEM 폴리에테르이미도 수지(ULTEM은 "제너럴 일렉트릭시"의 등록상표이다)와 같은 공업용 수지(엔지니어링 플라스틱)로 제조될 수 있다. 압전 바이모로프 소자(22)는 대략동일평면에 있는 다수의 핑거들(22a)을 포함하고 있는데, 이 핑거들은 중간에 배치된 받침이(22b)에 의해 연결된 사실상 동축이고 대향하여 연장하는 쌍들로 배치되어 있다. 제2도에 상세히 도시된 바와 같이, 각 핑거들(22a)은 별도로 제어가능하고, 평행하게 배치된 상하부 세라믹 판 부재들(28, 30)을 갖고 있다. 그판 부재들(28, 30)은 각자 상하부 금속층들(32, 34)사이에 끼워지고, 1쌍의 전기 접속되 금속층들(36, 38)이 판 요소들사이에 끼워지며, 그 금속층들(36, 38)은 각자 에폭시층들(40, 41)을 사이에 둠으로써 금속 스프링층(39)에 고정된다. 금속층들(36, 38)간의 전기 접속선이 제2도에 번호(41)로 나타내어져 있다. 별도의 금속층들(32, 34)은 당업자들에게 잘알려져 있는 방식으로 핑거들(22a)에 별도의 극성을 제공하도록 각 핑거들에 배치된다. 금속층들(36, 38)과 스프링층(39)은 받침대(22b)와 모든 핑거들(22a)에 공통이다.

금속층들(32, 34)은 스위치(20)의 작동중 받침대(22b)가 극성을 가지지 않을 채 유지되게끔 받침에 직전에서 종결된다.

압전 바이모르프 소자(22)는 다층 캐패시터형 제조 기술을 포함한, 이 분야에 능숙한 자들에게 알려져 있는 통상의 재료들로 제조된다. 판 부재물(28, 30)은 예를들어 납 지르코네이트 티타네이트, 바륨 티타네이트, 또는 다른 공지의 반전 세라믹 물질들로 제조된다.

금속 층들(32, 34, 36, 38)은 예를 들어 닉켈, 은 또는 다른 통상의 전도성 물질들로 제조된다. 당업자에 의해 이해되는 바와같이 스프링층(39)을 중심으로 에폭시층들(40, 41)이 끼워진 전기 접속된 금속층들(36, 38)을 사용하면 상당한 힘과 탄성을 갖는 벤더 소자가 만들어진다. 그러나, 이렇게 중심 주변에 끼우는 것 대신 단일의 전도성 층이 사용될 수 있다. 도면의 복잡함을 줄이고 이 발명을 훨씬 명확하게 예시하기 위해 압전 바이모로프 소자(22)의 상세 단면은 제2도에만 도시되어 있다. 그리고, 금속층들(32, 34)의 두께는 전체 도면에서 과장되어 있다.

각 핑거(22a)는 일종의 스터드(stud) 형태인 별도의 가동 접속부(42)를 지지하고, 이 접속부는 받침대(22b)와 마주보고 있는 핑거의 자유 단부를 통해 연장하고 금속층들(32, 34, 36, 38) 및 스프링 층(39)으로부터 이격되어 있다. 패드(pad)형태인 별도의 제1, 제2고정 접속부들(44)은 각 가동 접속부(42)와 마주보게 케이스(24)의 제1, 제2내면들(24a, 24b)상에 배치되어 있다. 예를들어 얇은 구리층들로 구성되는 별도의 가요성 도체들(46)이 케이스(24)의 측벽(24c)을 통해 연장하여 각 가동 접속부(42)와 전기 접속되어 그 가동접속부를 외부와 전기접속시킨다. 유사하게 예를를어 세라믹 케이스(24)상에 도금된 구리 도선들로 구성되는 별도의 도체들(48)이 케이스의 측벽(24c)을 통해 연장하여 각 고정접속부(44)와 전기 접속되어 그 고정접속부를 외부와 전기 접속시킨다. 각 핑거들(22a)에 별도의 전기 전위를 인가시키는 수단은 전자 회로소자들(50)을 포함하고 있고, 이 회로 소자들은 중간에 배치된 접착성 금속화 층(51)을 통해 받침대(22b)의 윗면에 장착되고, 금속화층(51)은 금속층들(32)로부터 절연되게 이격되어 있다. 회로소자들(50)은 예를들어 단일 칩상에 저전압 논리회로 및 고전압 구동 회로 둘다를 가지는 타입의 고전압 집적 회로 장치들로 구성된다.

별도의 금속 도선(52)이 각 핑거(22a)상의 각 금속층(32, 34)과, 회로 소자들(50)중 하나의 대응하는 접속부 사이에서 연장하여 그들 사이를 전기 접속시킨다. 제1 및 3도에서 분명한 바와 같이, 다수의 금속화도선들(53)이 압전 바이모로프 소자(22)와 고정구(26)사이에서 연장하여 회로 소자들(50)과 하부 금속층들(34)사이를 전기접속시킨다. 도선들(53)과 회로 자들(50)사이는 압전 바이모르프 소자(22)의 가장자리에서 도선들(52)을 통해 접속된다. 압전 바이모르프 소자(22), 고정구(26) 및 도선들(53) 사이의 틈(54)은 에폭시로 채워질 수 있다. 금속층들(32, 34)의 크기가 과장되어 있기때문에 틈(54)도 크기가 과장되어 나타내어져 있다. 고정구(26)상에 패드들(55)이 제공되어, 회로 소자들(50)과 외부 전기 제어 신호들(도시안됨) 사이를 도선들(52)을 통해 전기 접속시킨다. 패드들(55)과 외부 회로들(도시안됨)사이에는, 예를들어 당업자에 잘알려져 있는 반도체 제조 기술을 이용하여 고정구(26)를 통해 패스(55)와 케이스(22)의 바닥 사이에서 연장하는 전도성 금속 보어(도시안됨)를 제공함으로써 전기 접속된다. 도선들(52, 53)과 같은 신호 제어 경로에 있는 도체들과 전극들은 낮은 저항값을 가질 필요가 없다. 압전 바이모로프 소자(22)의 저전류 및 고임피던스 성질때문에, 그러한 신호 제어 경로 도체들은 두꺼운 필름 도체 패턴들과 같은 비금속으로 구성될수 있다.

작동시, 회로 소자들(50)은 전기 접속된 금속층들(36, 38)에 공통의 전기 전위를 인가하고 각 핑거(22a)의 금속층들(32, 34)에는 별도의 전기 전위를 인가하는데 사용된다. 각 별도의 핑거(22a)는 이 분야에 잘알려져 있는 방식으로 바이모르프 압전 벤더로서 독립적으로 작동하고, 금속층들(32, 34, 36, 38)에 인가된 전압들의 극성에 따라 가동 접속부(42)를 편향시켜 제1내면(24a) 또는 제2내면(24b)상의 대향하는 고정 접속부(44)와 강제로 전기 접속하게 한다. 따라서, 소정의 가동 접속부(42)가 소정의 대향하는 고정 접속부(44)와 전기 접속하면, 대응하는 도체들(46, 48)사이에 전기 경로가 형성된다. 핑거(22a)의 두 금속층들(34, 6)에서 전압이 제거되면, 그 핑거는 제1 및 3도에 도시된 중립 위치로 복귀한다. 받침대(22b)가 극성을 가지지 않은 채 있기때문에, 회로 소자들(50)이나 고정구(26) 근처에서 압전 바이로프프 소자(22)가 최소로 휘어지므로 압전 바이모르프 소자와 고정구 또는 회로 소자들 사이의 분리를 방지하여 스위치(20)의 수명과 신뢰성을 증가시킨다. 회로 소자(50)가 칩으로 설명되었지만, 이 발명은 그것에 국한되지 않으며 불연속 부품들도 사용될 수 있다.

가동 접속부(442)의 구조와 이에 대한 전기 접속부들을 제외하면, 제4도의 스위치(420)는 제1-3도의 스위치(20)와 거의 같다. 같은 부품들이 400 단위의 같은 참조 번호로 표시된다. 이 실시예에서, 각 가동 접속부(442)는 대략 원형 단면의 금속 클립(olip)으로 되어 있고, 대응한 핑거(422a)의 단부에 물리고 금속층들(432, 434)로 부터 이격되어 있다. 가요성의 인쇄회로판(460)이 케이스(424)내에 배치되어 있고, 각 가동접속부(442)와 별도의 대응하는 패드(464) 또는 도체(도시안됨) 사이를 전기 접속시키는 별도의 전기 도체를 포함한다. 따라서, 패드들(464)을 외부와 전기 접속시키기 위해 예를들어 제1-3도의 도체(48)와 비슷한 도체를 사용하여 각 패드(464)를 별도로 접속시킨다. 번호(448)은 고정 접속부들(444)을 외부에서 전기 접속하는 도체들을 나타낸다.

이 스위치(420)의 작동은 상술한 스위치(20)(제1-3)도)의 작동과 같다. 가동 접속부들(442)의 구조와 인쇄회로판(460)의 사용으로 인해 가동 접속부들이 압전 바이모르프 소자(422)와 무관하게 제조되고, 후속 조립 과정중 그 소지상에 쉽게 조립될 수 있게 된다.

가동 접속부 조립체(542)의 구조를 제외하면 제5도의 스위치(520)는 제1-3도의 스위치(20)와 거의 같다. 같은 부품들이 500단위의 같은 참조 번호로 표시된다. 이 실시예에서 각 가동 접속부 조립체(542)는 금속으로된 1쌍의 접속부들(542a)로 구성되고, 이 접속부들(542a)은 중간에 배치된 절연물층들(468)에 의해 각자 금속층들(532, 534)로 부터 이격되어 있다.

이 접속부들(542a)은, 핑거(522a)의 끝 둘레를 감싸며 핑거(522a)의 금속층들(532, 534) 및 전도성 중간층(도시안됨)으로 부터 이격된 전기 도체(542b)에 의해 접속된다. 가요성의 전기 도체(546)가 가동 접속부조립체(542)를 외부와 전기 접속시키도록 그 가동 접속부 조립체와 접속되어 배치된다. 번호(548)은 고정접속부들(544)을 외부와 전기 접속하기 위한 도체들을 나타낸다.

이 스위치(520)의 작동은 제1-3도의 매트릭스 스위치(20)의 작동과 거의 같다. 접속부들(542a)밑에 절연물층들(468)을 사용하므로써, 금속층들(532, 534)이 핑거들(522a)의 거의 끝까지 연장할 수 있어 핑그들에 더 강력한 편향력을 부여한다. 또한, 금속층들과 가동 접속부들 사이의 절연물층들(468)의 두께는 가동접속부들(542a)과 고정 접속부들(544)사이이 간격을 차후에 조정하도록 변경될 수 있다.

전기 도체들(646)의 구조를 제외하면 제6 및 6a 도의 스위치(620)는 제1-3도의 스위치(20)와 거의 같다. 같은 부품들이 600단위의 같은 참조 번호로 표시된다. 이 발명이 이러한 실시예에서, 전기 도체들(646)이 핑거들(622a)(그 위의 금속층들로 부터 이격되어), 고정구(626) 및 케이스의 내면(624a) 상에 도금에 의해 형성된다. 각 전기 도체(646)는 케이스(624)의 내면(624a)상에 배치되어 있는 각 패드(646a)에서 종결된다. 고정 접속부들(644)을 외부와 전기 접속하도록 예를들어 도체들(648)의 형태로 전기 접속이 이루어진다. 번호(642)는 가동 접속부를 나타내고, 번호(632), (634)는 핑거상의 금속층들을 나타낸다. 이 스위치(620)의 작동은 전술한 스위치(20)의 작동과 거의 같다.

가동 접속부와 고전 접속부의 구조를 제외하면 제7 및 7a도의 스위치(720)는 제1-3도의 스위치(20)와 거의 같다. 같은 부품들이 700단위의 같은 참조 번호로 표시 된다. 변경된 특징들을 명확하게 예시하기 위해 매트릭스 스위치의 전술한 여러 세부 부분들이 도면들에서 생략되어 있다. 이 실시예에서, 각 핑거(722a)는 핑거들을 관통해 연장하는 1쌍의 별도의 스터드들 형태인 1쌍의 별도의 가동 접속부들(742a, 742b)을지지한다. 가동 접속부 쌍 사이에서 핑거를 관통하여 수직으로 연장하는 임의적인 틈(780)이 각 핑거(722a)의 끝에 형성되어 있다. 또한, 별도 쌍의 고정 접속부들(744a, 744b)이 각 쌍의 가동 접속부들(742a, 742b)과 각자 마주보게끔 케이스의 내면들(724a, 724b)각자에 배치된다. 번호(746a), (746b)는 가동 접속부들을 위한 도체들을 나타낸다.

각 핑거(722a)가 2개의 별도의 가동 접속부들(742a, 742b)을 스위칭하여 2개의 별도 쌍의 고정 접속부들(744a, 744b)과 선택적으로 접속시키게끔 하는 점을 제외하면, 이 스위치(720)의 작동은 제1-3도의 스위치(20)의 작동과 거의 같다. 따라서, 이 스위치(720)는 제1-3도의 스위치(20)의 스위칭 가능한 접속부들의 2배의 접속부들을 이용할 수 있다. 틈(780)으로 인해 가동 접속부들(742a, 742b)은 그들의 편향 거리가 약간 변하게 되어 별도의 대향하는 고정 접속부들(744a, 744b)과 효과적으로 전기 접속하게 된다. 따라서, 이러한 틈이 있으므로 해서 예를들어 여러 접속부들의 상대적인 두께에 있어서의 사소한 제조 편차들이 수용된다. 그렇지 않으면, 그러한 편차들이 양호한 기계적 및 전기적 접속의 달성을 방해할 수도 있다.

제8 및 8a도는 또한 제1-3도의 스위치(20)의 다른 실시예의 스위치(820)를 도시하는데, 여기서는 가동접속부들(842a, 842b)과 고정 접속부들(844a, 844b)의 다른 구조를 더 잘 예시하기 위해 도면들이 단순화되어 있다. 같은 부품들은 800 단위의 같은 참조번호로 표시도니다. 이 실시예에서, 각 핑거(822a)는 2개의 별도의 장방형 가동 접속부들(842a, 842b)을 지지하고, 하나의 가동 접속부(842a)는 각 핑거의 윗면(제8 및 8a도에서 볼때)에 배치되고, 다른 하나의 가동 접속부(842b)는 각 핑거의 밑면에 배치된다. 1쌍의 고정 접속부들(844a)은 각 가동 접속부(842a)와 마주보게끔 케이스의 내면(842b)에 배치된다.

유사하게, 다른 1쌍의 고정 접속부들(844b)도 각 가동 접속(842b)와 마주보게끔 케이스의 내면(842a)에 배치된다. 단순화된 제7 및 8도에 도시된 이 발명의 실시예들에서, 가동 접속부들은 전술된 실시예들에서와 같이 핑거들상의 금속층들과 이격되거나 절연되어 있다.

작동시, 가동 접속부들(842a, 9842b)은 대향하는 쌍의 고정 접속부들을 전기 접속하고 단락하므로써 1쌍의 고정 접속부들(844a) 이나 다른 1쌍의 고정 접속부들(844b) 사이에 선택적으로 전기 접속을 형성한다.

제8b도는 핑거(822a)와 가동 접속부들(842a, 842b)의 다른 실시예를 도시하고 있고, 더 상세히 예시하기 위해 확대되어있다.

이 실시예에서, 각 핑거(822a)에는 수직 연장틈(822d)이 있다.

각 가동 접속부는 틈(822d)의 가장자리를 둘러싸는 대략 U자형 판으로 구성되고, 이 판은 핑거상의 금속층들[제8b도에는 금속층(832)만이 보임]로 부터 이겨되어 있고 핑거 끝의 2개의 패드들(842c)에서 종결되며, 패드는 틈의 각 측부에 하나씩 있다. , 임의적으로는, 금속층들(832, 834)[제8b도에는 금속층(834)은 보이지 않음]은 이 틈에 근접한 핑거(822a)의 끝이 극성을 가지지 않도록 틈(822d) 직전에서 종결할 수 있다. 이 실시예의 작동은 상술된 제8 및 제8a도 실시예의 작동과 거의 같다.

여기서도 상술된 제7 및 제7a도에 대해 설명된 방식과 비슷한 방식으로 핑거(822a)의 자유 단부에 인접한 곳에 약간의 유연성을 갖게 하므로써 사소한 제조 편차들은 틈(822d)이 수용한다.

이와 같이 하여 스위치의 다른 실시예들이 제공되고, 각 스위치는 다수의 밀접히 이격된 스위칭가능한 전기 접속부들을 별도로 제어하기 위해 조밀한 빗 모양의 바이오르프 압전 벤디 소자를 사용한다.

이 스위치는 중량이 가볍고 크기도 작고, 공기의 제조 기술들이 이용하여 제조될 수 있다. 신뢰성 있고 반복가능하면서도 정밀 공차 특징들을 갖춘 이러한 스위치들을 대량 생산하는데 정밀 반도체 마이크로회로제조 기술들이 이용될 수 있다. 이 스위치의 특징으로 인해 MHz의 범위에 이르는 주파수들에서라도 스위치된 신호들 사이에 고도의 전기 절연과 또한 낮은 누화가 제공되어 진다.

또한 각 실시예의 스위치는 낮은 작옹 동력 요건을 갖추고, 튼튼하고 신뢰성 있는 부품들로 구성된다. 여러 실시예들에 도시되어 있듯이, 접속부 구조의 정밀한 특징과 스위칭 작동들은 특별한 작동 및/또는 제조요건들을 만족시킬 수 있다. 또한, 압전 소자상에 그리고 케이스내에 전자 회로 소자들을 포함시키므로 소형 패키지에 용이하게 설치하고 수리할 수 있는 부수의 잇점들이 있는 내장형 유니트가 제공된다.

이 발명의 바람직한 실시예가 예시되고 설명되었지만, 이 발명이 그것에 국한되지 않는다는 것은 분명할것이다. 예를를어, 여기에 예시되고 설명된 이 발명의 실시예들은 대략 동축이고 대향하여 연장하는 여러쌍의 핑거들을 갖고 있지만, 이 발명은 그것에 국한되지 않음을 이해할 것이다. 이 발명에 따라 제조된 스위치는 예를 들어 2개 이상의 핑거들과 마주보고 연장하는 단일 핑거나 임의의 다른 조합의 대향 연장 핑거들로 이루어질 수 있다. 또한, 위에 도시되고 설명된 실시예들은 각 가동 접속부와 마주보고 있는 적어도 2개의 고정 접속부들(즉, 케이스 윗면과 케이스 아래면에 하나씩 있음)을 갖고 있지만, 하나의 고정 접속부만이 각 가동 접속부와 마주보는 스위치[즉, 단극 단투(single-pole, single-throw)스위치구조]도 이 발명이 동일하게 적용될 수 있음이 당업자에 의해 이해될 것이다.

Claims

제1내면이 있는 케이스; 공통의 받침대로 연결되어 있고 대략 동일 평면에서 대향 연장하는 적어도 2개의 핑거들이 있는 압전 바이오르프 소자; 상기 핑거들이 케이스의 제1내면으로부터 이격되게끔 상기 받침대를 상기 케이스에 장착하는 수단; 상기 핑거를이 평면에 대략 수직한 방향으로의 상기 핑거들의 편향을 별도로 제어하기 위해 별도의 전기 전위를 상기 핑거들 각자에 인가하는 수단; 상기 핑거들 각자위에 배치되어 있고 상기 받침대로부터 이격되고 상기 전기 전위 인가 수단으로부터 절연되어 있는 적어도 1개의 별도의 가동전기 접속부; 및 상기 가동 접속부들 각자와 대략 마주보도록 상기 케이스 내면상에 배치되어 있는 적어도 1개의 별도의 고정 접속부로 구성되고, 상기 핑거들 각자는 적절한 적기 전위의 인가에의해 별도로 제어되어 편향되므로써 상기 핑거의 가동 접속부를 대향하는 고정 접속부와 강제로 전기 접속시킬 수 있도록 되어 있는 압전 스위치.
제1항에 있어서, 상기 대향 연장 핑거들을 여러쌍 포함하는 압전 스위치.
제1항에 있어서, 상기 핑거들 각자에 별도의 전기 전위를 인가하는 상기 수단은 상기 핑거들 각자의 윗변과 밑면상에 배치되어 있는 별도의 금속층과, 상기 핑거들 각자로 구성되는 압전 바이오로프 소자층들 사이에 배치되어 있는 적어도 1개의 연속적인 금속층을 포함하는 압전 스위치.
제3항에 있어서, 상기 핑거들 각자에 별도의 전기 전위를 인가하는 상기 수단은 상기 금속층들 각자에 인가된 전기 전위를 제어하도록 상기받침대상에 장착되어 있는 전자 회로 수단을 더 포함하는 압전 스위치.
제1항에 있어서, 상기 케이스에 상기 압전 바이모로프 소자를 장착하는 상기 수단은 상기 케이스의 제1내면에 장착된 고정구와, 상기 받침대가 상기 핑거들의 편항 운동을 휘한 지지부를 제공하게끔 상기 받침대를 상기 고정구에 체결하는 수단을 포함하는 압전 스위치.
제1항에 있어서, 상기 케이스는 그의 상기 제1내면과 대략 마주보는 제2 내면을 가지고 있고, 상기압전 바이모로프 소자는 상기 핑거들이 상기 케이스의 상기 제1, 제2내면들 각자에 평행하게끔 상기 제1, 제2내면들 사이 중간에 배치되어 있고, 상기 제2내면상에 적어도 1개의 별도의 고정 접속부가 상기 가동접속부들 각자와 대략 마주보고 배치되어 있고, 따라서, 상기 핑거들 각자는 적절한 전기 전위의 인가에 의해 별도로 제어되어 편향되므로써 상기 핑거의 가동 접속부를 상기 제1 또는 제2내면상의 대향하는 고정접속부들 중 어느 한 접속부와 강제로 전기 접속시킬 수 있도록 되어 있는 압전 스위치.
대략 마주보는 제1, 제2내면들이 있는 케이스; 중간에 배치되어 있는 받침대로 연결되는 적어도 2개의 대향 연장 핑거들이 있는 압전 바이모로프 소자로서, 상기 핑거들은 대략 동일평면에 있고 길이가 같으며 제1, 제2면들을 각자 갖고 있는 압전 바이모르프 소자; 상기 핑거들의 상기 제1, 제2면들이 각자 상기 케이스 제1, 제2내면들에 대략 평행하고 그들로부터 이격되게끔 상기 받침대를 상기 케이스에 장착하는 수단; 상기 핑거들의 평면에 대략 수직만 방향으로 상기 핑거들의 편향을 별도로 제어하기 위해 별도의 전기 전위를 상기 핑거들 각자에 인가하는 수단; 상기 핑거들 각자의 단부에 인접한 곳에 상기 받침대와 마주보고 배치되어 있고 상기 전기 전위 인가 수단으로부터 절연되어 있는 적어도 1개의 별도의 가동 전기접속부; 및 상기 케이스의 제1, 제 2 내면들 각각에 상기 가동 접속부들 각자와 마주보게 배치되어 있는 적어도 1개의 별도의 고정 접속부로 구성되고, 상기 핑거들 각자는 적절한 전기 전위의 인가에 의해 별도로 제어되어 편향되므로써 상기 핑거의 가동 접속부를 상기 케이스의 제1 또는 제2내면들 상의 상기 대향하는 고정 접속부들 중 어느 한 접속부와 강제로 전기 접속시킬 수 있도록 되어 있는 압전 스위치.
제7항에 있어서, 상기 대향 연장 핑거들을 여러쌍 갖고 있는 압전 스위치.
제7항에 있어서, 상기 케이스에 상기 압전 바이모로프 소자를 장착하는 상기 수단은 상기 케이스의 제1내면에 장착되어 있는 고정구와 상기 받침대가 상기 핑거들의 편향 운동을 위한 지지부를 제공하도록 상기 고정부에 상기 받침대를 체결하는 수단이 있는 압전 스위치.
제9항에 있어서, 상기 핑거들에 별도의 전기 전위를 인가하는 상기 수단은 상기 핑거들 각자의 제1, 제2면들 상에 배치되어 있는 별도의 금속층와 상기 핑거들 각자로 구성되는 압전 바이모로프 소자 층들 사이에 배치되어 있는 적어도 1개의 연속 금속층을 포함하고, 사익 핑거 면들상의 금속층들 각자는 받침대에 근접한 곳에서 시작하여 상기 핑거 길이의 적어도 일부분에 걸쳐 연장하는 압전 스위치.
제10항에 있어서, 상기 핑거들에 별도의 전기 전위를 인가하는 상기 수단은 상기 금속층들 각자에 인가된 전기 전위를 제어하도록 상기 받침대상에 장착되어 있는 전자 회로 수단을 더 포함하는 압전 스위치.
제11항에 있어서, 상기 핑거들 각자에 별도의 전기 전위를 인가하는 상기 수단은 상기 전자 회로수단과 상기 핑거들상의 상기 금속층들 사이를 전기 접속시키도록 상기 압전 바이모로프 소자와 상기 고정구사이에 배치되어 있는 전기 도체들을 더 포함하는 압전 스위치.
제10항에 있어서, 상기 가동 접속부들 각자는 각각의 핑거를 관통하여 연장하고 상기 금속층들로부터 절연되어 있는 스터드로 이루어지고, 상기 스터드에 전기 접속하도록 상기 스터드들 각자에 별도의 가요성도체가 접속되어 있는 압전 스위치.
제10항에 있어서, 상기 가동 접속부들 각자는 핑거의 끝에 배치되고 상기 금속층들로부터 이격되어 있는 탄성 금속 클립으로 이루어지고, 상기 클립들 각자와 전기 접속하는 별도의 전기 도체를 포함하는 적어도 1개의 가요성 인쇄회로판이 상기 케이스에 배치된 압전 스위치.
제10항에 있어서, 상기 가동 접속부들 각자는 각 핑거를 관통하여 연장하고 상기 금속층들로부터 이격되어 있는 스터드로 이루어지고, 상기 금속층들로부터 이격되고 상기 가동 접속부들에 전기 접속되도록 상기 스터드와 전기 접촉하게 배치되어 있는 별도의 전기 도체가 상기 핑거들 각자상에 도금되어 설치된 압전 스위치.
제10항에 있어서, 상기 금속층들 각자는 상기 핑거들 각자의 끝까지 뻗어 있고, 상기 가동 접속부들 각자는 상기 핑거의 제1, 제2면들상에 각자 배치되어 있는 1쌍의 접속 패드들로 이루어지고, 상기 접속 패드들 각자는 절연물층에 의해 금속충들로부터 이격되어 있는 전기 도체에 의해 상호 접속되고, 가용성 금속도체가 상기 가동 접속부들 각자에 연결되어 있어 상기 가동 접속부와 전기 접촉하는 압전 스위치.
제10항에 있어서, 상기 가동 접속부들 각자는 상기 핑거를 관통하여 연장하는 1쌍의 별도의 스터드들로 이루어지고, 별도의 쌍의 고정 접속부들이 각자 상기 케이스의 제1, 제2내면들 상에 상기 스터드를 각자와 마주보게끔 배치되어 있는 압전 스위치.
제17항에 있어서, 상기 핑거들 각자는 대응 쌍의 스터드들 사이에서 두갈래로 갈라져 있는 압전 스위치.
제10항에 있어서, 별도 쌍의 고정 접속부들이 상기 케이스의 제1, 제2내면상에 상기 가동 접속부들 각자와 마주보게 배치되어 있고, 상기 가동 접속부들 각자는 상기 핑거가 편향되어 상기 가동 접속부를 대향하는 쌍의 고정 접속부들과 억지로 전기 접속시킬때 상기 대향하는 쌍의 고정 접속부들을 접속하는 형태로 되어 있는 압전 스위치.
제19항에 이써서, 상기 핑거들 각자의 끝 근처에는 갈라진 틈이 있고, 상기 가동 접속부들 각자는 상기 틈의 가장자리를 에워싸는 대략 U자형 판을 포함하는 압전 스위치.
중간에 금속층이 끼워져 배치된 2개의 별도의 층의 압전 세라믹 물질층들을 가니는 바이모로프로 구성되는 압전 소자로서 상기 바이모로프는 중간에 배치된 받침대에 의해 연결되고 대략 동밀평면에서 뻗어 있는 적어도 2개의 대향 핑거들을 가지며, 상기 핑거들 각자의 양면들상에는 별도의 금속층들이 있는 압전소자.
제21항에 있어서, 상기 받침대의 면들에는 상기 받침대가 극성을 가지는 것을 방지하기 위해 금속이 없는 압전 소자.
제21항에 있어서, 전자 회로 소자들을 상기 반침대상에 장착하기 위한 접착성 금속 패드가 상기 받침대 상에 배치되고 상기 금속층들로 부터 이격되어 있는 압전 소자.
제21항에 있어서, 상기 대향 연장 핑거들을 여러쌍 포함하는 압전 소자.
제21항에 있어서, 상기 중간에 배치된 금속층은 중간에 배치된 스프링 물질층을 사이에 끼운2개의 전기 접속된 금속층들로 구성되는 압전 소자.
제25항에 있어서, 상기 압전 소자가 여러쌍의 대향 연장 핑거들을 포함하는 압전 소자.
일단부는 고정되어 있고 다른 단부는 압전 소자에의 전기장의 적용에 따라 소정 방향으로 자유롭게 이동하게끔 거의 캔리레버식으로 장착되어 있는 압전 소자로 구성되고, 상기 자유 단부상에는 제1, 제2접속 수단들이 장착되어 있고, 상기 접속 수단들 각자는 상기 압전 소자에 상기 전기 장이 적용된때 상기 접속 수단들과 이격되어 있는 대응 접속 수단들과 결합하고, 상기 압전 소자는 상기 제1접속 수단이 상기 제2접속 수단에 대해 움직이게끔 허용하는 수단을 포함하고, 상기 허용 수단은, 상기 압전 소자의 상기 자유단부에서 상기 압전 소자 안으로 소정 거리만큼 상기 허용 수단을 관통하여 뻗어 있는 틈으로 구성되고, 상기 틈은 상기 제1, 제2접속 수단들을 분리시키는 압전 계전기.
제27항에 있어서, 상기 제1, 제2접속 수단들은 전기 접속되어 있는 압전 계전기.
제28항에 있어서, 상기압전 소자는 금속층이 상이에 배치된 2개의 별도의 압전 물질층들; 상기 소자의 윗면에 있는 별도의 금속층, 및 상기 소자의 밑면에 있는 별도의 금속층으로 구성되는 압전 계전기.
압전 소자; 상기 압전 소자의 일단부는 고정되고 다른 단부는 상기 고정 단부에 대해 자유롭게 변위하게끔 캔티레버된 중립 위치에 상기 압전 소자를 지지하는 수단; 및 상기 자유 단부에 인접하여 상기 압전 소자에 결합된 제1부위와, 상기 압전 소자의 자유 단부로부터 이격되어 있는 제2부위가 있는 전기 접속 수단으로 구성되고, 상기 압전 소자는 전기장이 적용됨에 따라 상기 압전 소자의 자유 단부를 상기 중립위치에 대해 제1방향으로 이동시키고, 상기 압전 소자의 상기 제1부위에는 틈으로 분리된 제1쌍의 접속지역들이 있고, 상기압전 소자의 상기 제2부위에는 제2상의 접속 지역들이 있고, 상기 제2쌍의 접속 지역은 상기 제1전기장의 적용시 상기 제1쌍의 접속 지역과 전기 접속하도록 위치되어 있어, 상기 틈은 상기 전기장이 상기 바이모르프 소자에 작용될때 상기 제1, 제2쌍의 접속 지역들의 순용 접속을 제공하는 압전 계전기.
압전 소자; 상기 압전 소자의 일단부는 고정되고 다른 단부는 상기 고정 단부에 대해 자유릅게 변위하게끔 상기 압전 소자를 거의 캔티레버된 중립 위치에 지지하는 수단; 및 상기 압전 소자의 상기 자유 단부에 접속되어 있는 1쌍의 접속부들로 구성되고, 상기 자유 단부에는 틈이 있고, 상기 압전 소자는 제1전기장의 적용에 따라 상기 압전 소자의 상기 자유 단부를 상기 중립 위치에 대해 제1방향으로 이동시키고, 상기 접속부 쌍들은 서로 가로질러 배치되어 있고 또한 상기 틈의 양측부에 있고, 상기 제1전기장은 적용시 상기 접속부 쌍은 상기 틈을 거쳐 상기 압전 소자의 상기 자유 단부와 이격되어 있는 1쌍의 접속부들과 순응하여 전기 접속하도록 위치되어 있고, 상기 제2전기장의 적용시 상기 접속부 쌍의 상기 이격된 접속부쌍과 전기적으로 끊기도록 위치되어 있는 압전 계전기.