WO2011065192A1 - Ｍｅｍｓスイッチ - Google Patents

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WO2011065192A1
WO2011065192A1 PCT/JP2010/069460 JP2010069460W WO2011065192A1 WO 2011065192 A1 WO2011065192 A1 WO 2011065192A1 JP 2010069460 W JP2010069460 W JP 2010069460W WO 2011065192 A1 WO2011065192 A1 WO 2011065192A1
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WO
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signal line
layer
tunable capacitor
electrode layer
bias voltage
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PCT/JP2010/069460
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English (en)
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健太郎 中村
知徳 藤井
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Taiyo Yuden Co Ltd
Original Assignee
Taiyo Yuden Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G7/00—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture
    • H01G7/06—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture having a dielectric selected for the variation of its permittivity with applied voltage, i.e. ferroelectric capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002—Details
    • H01G4/224—Housing; Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H57/00—Electrostrictive relays; Piezoelectric relays

Definitions

  • the present invention relates to a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) switch.
  • a MEMS switch has a multilayer structure created by using a known thin film forming method.
  • a contact electrode is brought into contact with a non-conducting first signal line and a second signal line so that both signal lines are made conductive through the contact electrode, and contact of the contact electrode with both signal lines is made. It has a function of bringing both signal lines into a non-conductive state by solving.
  • the MEMS switch is designed to have a predetermined characteristic impedance such as 50 ⁇ or 75 ⁇ , for example. However, when used in a high frequency circuit, the characteristic impedance may be disturbed due to external influences.
  • the characteristic impedance is adjusted based on the estimation result by adjusting the signal line structure (line width, line length, line thickness, etc.). Even if the impedance is adjusted in advance, an unexpected external influence may actually occur. Therefore, it is difficult to secure an optimum characteristic impedance. Moreover, it cannot be said that it is preferable from the surface of versatility and a cost reduction to manufacture the MEMS switch from which a signal line structure differs for every use.
  • the characteristic impedance can be adjusted so as to cancel out the disturbance of the characteristic impedance that may occur during use, the optimum characteristic impedance for the MEMS switch can be ensured in any application. As a result, it is possible to avoid deterioration in characteristics such as an increase in transmission loss and a decrease in isolation caused by disturbance of characteristic impedance.
  • An object of the present invention is to provide a MEMS switch capable of adjusting the characteristic impedance so as to cancel out the disturbance of the characteristic impedance that may occur during use.
  • the present invention brings both signal lines into a conductive state through the contact electrodes by bringing the contact electrodes into contact with the non-conductive first signal line and the second signal line.
  • a MEMS switch for bringing both signal lines into a non-conductive state by releasing contact of the contact electrodes, the MEMS switch including a first tunable capacitor provided corresponding to the first signal line, and a second signal line And a second tunable capacitor provided corresponding to the first tunable capacitor, and a first voltage line for applying a bias voltage to the dielectric layer of the first tunable capacitor through one electrode layer side of the first signal line and the first tunable capacitor.
  • the relative dielectric constant of the dielectric layers of both tunable capacitors is changed.
  • the capacitance of both tunable capacitors can be changed by the change, and the characteristic impedance of the MEMS switch can be changed by the change.
  • the characteristic impedance for example, 50 ⁇ or 75 ⁇
  • the capacitances of both tunable capacitors are changed by the bias voltage so as to cancel the disturbance.
  • the characteristic impedance can be adjusted to an optimum value.
  • the characteristic impedance can be adjusted so as to cancel out the disturbance of the characteristic impedance that occurs during use, so that the optimum characteristic impedance for the MEMS switch can be ensured, and thus the characteristic impedance can be reduced. It is possible to avoid deterioration in characteristics such as transmission loss increase and isolation decrease due to disturbance.
  • FIG. 1 is a top view of the MEMS switch according to the first embodiment of the present invention.
  • 2 (S1) is a sectional view taken along line S1-S1 in FIG. 1
  • FIG. 2 (S2) is a sectional view taken along line S2-S2 in FIG. 1
  • FIG. 2 (S3) is taken along line S3-S3 in FIG. 2 is a sectional view taken along line S4-S4 in FIG. 1
  • FIG. 2 (S5) is a sectional view taken along line S5-S5 in FIG. 3
  • S6 is a sectional view taken along line S6-S6 in FIG.
  • FIG. 3 (S7) is a sectional view taken along line S7-S7 in FIG. 1, and FIG.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a usage method and functions of the MEMS switch shown in FIG.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the usage and functions of the MEMS switch shown in FIG.
  • FIG. 6 is a top view of the MEMS switch according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of a usage method and functions of the MEMS switch shown in FIG.
  • FIG. 8 is a top view of the MEMS switch according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 (S11) is a sectional view taken along line S11-S11 in FIG. 8
  • FIG. 9 (S12) is a sectional view taken along line S12-S12 in FIG. 8
  • FIG. 9 (S13) is taken along line S13-S13 in FIG.
  • 10 (S14) is a sectional view taken along line S14-S14 in FIG. 8
  • FIG. 10 (S15) is a sectional view taken along line S15-S15 in FIG. 8
  • FIG. 10 (S16) is taken along line S16-S16 in FIG.
  • FIG. 10 (S17) is a sectional view taken along line S17-S17 in FIG. 8, and FIG.
  • FIG. 10 (S18) is a sectional view taken along line S18-S18 in FIG.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of usage and functions of the MEMS switch shown in FIG.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of the usage and functions of the MEMS switch shown in FIG.
  • First Embodiment 1 to 5 show a first embodiment of the present invention (MEMS switch).
  • MEMS switch the left, right, bottom, top, front, back, and back directions in FIG. 1 and the directions corresponding to these in the other drawings are respectively represented as front, back, left, right, top, and bottom. .
  • the MEMS switch SD10 shown in FIGS. 1 to 3 has a multilayer structure created by using a known thin film forming method.
  • the MEMS switch SD10 is configured to have a front-rear dimension of about 1.0 mm, a left-right dimension of about 2.0 mm, and a vertical dimension of about 0.5 mm.
  • the MEMS switch SD10 includes a base BS11, a lever FL11, a contact electrode CT11, a first tunable capacitor CA11, a connection terminal Tca11, a second tunable capacitor CA12, a connection terminal Tca12, and a first signal line SL11.
  • the base BS 11 is made of a first base layer 11 made of Si or the like, SiO 2 or the like, and A first insulator layer 12 formed on the first base layer 11 made of Si or the like, and, the second base layer 13 formed on the first insulator layer 11 made of SiO 2 or the like, and And a second insulator layer 14 formed on the second base layer 13.
  • a first through hole PH11 having a substantially rectangular outline in top view is formed in the first base layer 11 and the first insulator layer 12.
  • the second base layer 13 and the second insulator layer 14 are formed with two second through holes PH12 having a substantially rectangular outline in top view and a smaller front-rear dimension than the first through hole PH11 in parallel. ing. Between the two second through holes PH12, there are a band-shaped base layer 13a and a band-shaped insulator layer 14a which are base materials of the lever FL11.
  • the lever FL11 may be operable by removing only the first insulator layer 12 without forming the first through hole PH11 in the first base layer 11.
  • a pair of first electrode layers 15 made of Ti / Pt in which a Ti layer and a Pt layer are stacked and having a substantially rectangular outline in top view are formed.
  • a pair of second electrode layers 16 made of Ti / Pt and having a substantially rectangular outline in top view are formed on the front upper surface and the rear upper surface of the base BS 11 with the same thickness as the first electrode layer 15. ing.
  • the lever FL11 has two drive portions FL11a, a displacement portion FL11b located between the drive portions FL11a, and a hinge portion FL11c that connects each drive portion FL11a and the displacement portion FL11b.
  • Each drive unit FL11a uses the left and right portions of the band-shaped base layer 13a and the band-shaped insulator layer 14a described above as its base material.
  • a third electrode layer 17 made of Ti / Pt and having a substantially rectangular outline in top view is formed continuously with the first electrode layer 15 with the same thickness as the first electrode layer 15.
  • a piezoelectric layer 18 made of PZT or the like and having the same top view contour as that of the third electrode layer 17 is formed.
  • a fourth electrode layer 19 made of Ti / Pt and having the same top view contour as that of the piezoelectric layer 18 is formed on the piezoelectric layer 18.
  • the displacement part FL11b uses the central part of the band-shaped base layer 13a and the band-shaped insulator layer 14a described above as its base material.
  • a dummy electrode layer 20 made of Ti / Pt and having a substantially rectangular outline in top view has the same thickness as the third electrode layer 17 at the center in the front-rear direction of the center portion of the band-shaped base layer 13a and the band-shaped insulator layer 14a. Is formed.
  • a dummy piezoelectric layer 21 made of PZT or the like and having the same top profile as the dummy electrode layer 20 is formed with the same thickness as the piezoelectric layer 18.
  • a dummy electrode layer 22 made of Ti / Au in which a Ti layer and an Au layer are stacked and having the same top view outline as the dummy piezoelectric layer 21 is formed on the fourth electrode layer 19. They are formed with the same thickness. Further, on the dummy electrode layer 22, a contact electrode CT 11 made of Ti / Au and having the same top view contour as the dummy electrode layer 22 is formed.
  • a lower electrode layer 23 made of Ti / Pt and having a substantially rectangular outline in top view is a dummy electrode layer 20 on the front side of the central portion of the band-shaped base layer 13a and the band-shaped insulator layer 14a constituting the displacement part FL11b. Are formed with the same thickness.
  • a dielectric layer 24 made of PZT or the like and having the same top profile as the lower electrode layer 23 is formed with the same thickness as the dummy piezoelectric layer 21.
  • the upper electrode layer 25 made of Ti / Pt and having the same top view contour as the dielectric layer 24 has the same thickness as the dummy electrode layer 22 or 0 than the dummy electrode layer 22.
  • the lower electrode layer 23, the dielectric layer 24, and the upper electrode layer 25 constitute a first tunable capacitor CA11, and the first tunable capacitor CA11 is disposed on the displacement portion FL11b.
  • a connection terminal Tca11 made of Ti / Au and having the same top view outline as the upper electrode layer 25 is formed on the upper electrode layer 25 of the first tunable capacitor CA11.
  • the upper electrode layer connection terminal Tca11 is formed to have the same thickness as the contact electrode CT11 or slightly thinner than the contact electrode CT11 by about 0.01 ⁇ m to 0.5 ⁇ m.
  • the height of the upper surface of the connection terminal Tca11 coincides with the height of the upper surface of the contact electrode CT11 or is slightly lower by about 0.01 ⁇ m to 0.5 ⁇ m.
  • a lower electrode layer 26 made of Ti / Pt and having a substantially rectangular outline in top view is a dummy electrode layer on the rear side of the central portion of the band-shaped base layer 13a and the band-shaped insulator layer 14a constituting the displacement part FL11b.
  • the same thickness as 20 is formed.
  • a dielectric layer 27 made of PZT or the like and having the same top profile as the lower electrode layer 26 is formed with the same thickness as the dummy piezoelectric layer 21.
  • the upper electrode layer 28 made of Ti / Pt and having the same top view contour as the dielectric layer 27 has the same thickness as the dummy electrode layer 22, or 0 than the dummy electrode layer 22.
  • the lower electrode layer 26, the dielectric layer 27, and the upper electrode layer 28 constitute a second tunable capacitor CA12, and the second tunable capacitor CA12 is disposed on the displacement portion FL11b.
  • a connection terminal Tca12 made of Ti / Au and having the same top view contour as that of the upper electrode layer 28 is formed on the upper electrode layer 28 of the second tunable capacitor CA12.
  • the connection terminal Tca12 is formed to have the same thickness as the contact electrode CT11 or slightly thinner from about 0.01 ⁇ m to 0.5 ⁇ m.
  • the height of the upper surface of the connection terminal Tca12 coincides with the height of the upper surface of the contact electrode CT11 or is slightly lower by about 0.01 ⁇ m to 0.5 ⁇ m.
  • Each hinge portion FL11c uses as its base material a portion sandwiched between the front and rear portions and the central portion of the band-shaped base layer 13a and the band-shaped insulator layer 14a described above. By forming through holes (without reference numerals) in these base materials, each hinge portion FL11c is given flexibility to serve as a hinge. As can be seen from FIG. 1 and FIG. 3 (S8), the third electrode layer 17 on each drive portion FL11a is formed so as to reach the displacement portion FL11b via each hinge portion FL11c. The end of the layer 17 reaches both the lower electrode layer 23 of the first tunable capacitor CA11 and the lower electrode layer 26 of the second tunable capacitor CA12.
  • the first signal line SL11 and the second signal line SL12 are made of Ti / Au, and have a cross-sectional shape in which a flat base material is bent 90 degrees and further bent 90 degrees in the opposite direction.
  • the lower surface of the front portion of the first signal line SL11 is connected to the upper surface of the second electrode layer 16 on the front side
  • the lower surface of the rear portion of the second signal line SL12 is connected to the upper surface of the second electrode layer 16 on the rear side.
  • the first signal line SL11 and the second signal line SL12 are formed to be line symmetric with respect to the S8-S8 line, the upper and lower surfaces of the rear portion of the first signal line SL11 and the second signal line SL12 are formed.
  • the upper and lower surfaces of the front portion of the are flush with each other.
  • the left and right dimensions of the first signal line SL11 and the second signal line SL12 are larger than the left and right dimensions of the contact electrode CT11 and the connection terminals Tca11 and Tca12. Further, the rear portion of the first signal line SL11 and the front portion of the second signal line SL12 extend above the contact electrode CT11, and the first signal line SL11 and the front portion are between the rear portion and the front portion. A gap GA is provided for non-conduction with the second signal line SL12.
  • the top surface heights of the contact electrode CT11, the connection terminal Tca11, and the connection terminal Tca12 are substantially the same, or the contact electrode CT11 is slightly higher than the connection terminal Tca11 or the connection terminal Tca12 by about 0.01 ⁇ m to 0.5 ⁇ m. Therefore, the lower surface of the rear portion of the first signal line SL11, the lower surface of the front portion of the second signal line SL12, and the contact electrode CT11, the lower surface of the rear portion of the first signal line SL11, and the connection terminal Between the upper surface of the Tca11 and between the lower surface of the front portion of the second signal line SL12 and the upper surface of the connection terminal Tca12, gaps (not shown) having substantially the same vertical dimension are formed.
  • the ground terminal Tg11 is made of Ti / Au, and is formed on the left first electrode layer 15 so that the outline in top view is substantially rectangular.
  • the ground terminal Tg12 is made of Ti / Au and is formed on the first electrode layer 15 on the right side so that the outline in top view is substantially rectangular.
  • the drive voltage input terminal Ti11a is made of Ti / Au and is formed at the left end on the fourth electrode layer 19 of the left drive unit FL11a so that the outline in top view is substantially rectangular.
  • the drive voltage input terminal Ti12a is made of Ti / Au and is formed at the right end on the fourth electrode layer 19 of the right drive unit FL11a so that the outline in top view is substantially rectangular.
  • the bias voltage input terminal Ti11b is made of Ti / Au, and is formed on the upper surface on the left side of the base BS11 so that the outline in top view is substantially rectangular and is aligned with the drive voltage input terminal Ti11a.
  • the bias voltage input terminal Ti12b is made of Ti / Au, and is formed on the right upper surface of the base BS11 so that the outline in top view is substantially rectangular and aligned with the drive voltage input terminal Ti12a. Yes.
  • the bias voltage input terminal Ti11b and the front second electrode layer 16 are connected by a high resistance line HRL11, and the bias voltage input terminal Ti12b and the rear second electrode layer 16 are connected by a high resistance line HRL12. ing.
  • These high resistance lines HRL11 and HRL12 are made of a high resistance material such as TaN, and have a higher resistivity than the first signal line SL11 and the second signal line SL12.
  • the MEMS switch SD10 is mounted on a circuit board or the like as shown in FIG.
  • the positive side of the first variable DC power source DC11a is connected to the drive voltage input terminal Ti11a
  • the positive side of the second variable DC power source DC11b is connected to the bias voltage input terminal Ti11b
  • the negative side of both the variable DC power sources DC11a and DC11b Is connected to the ground terminal Tg11.
  • the positive side of the third variable DC power source DC12a is connected to the drive voltage input terminal Ti12a
  • the positive side of the fourth variable DC power source DC11b is connected to the bias voltage input terminal Ti12b
  • the negative side of both the variable DC power sources DC12a and DC12b Is connected to the ground terminal Tg11.
  • one variable DC power supply can be commonly used for drive voltage application.
  • one variable DC power supply different from the drive voltage application power supply is shared for bias voltage application. May be.
  • the variable DC power supply may be replaced with a DC voltage input line provided on a circuit board or the like as long as voltage application described later can be performed in the same manner.
  • a high-frequency signal line (input side) provided on a circuit board or the like is connected to the first signal line SL11, and a high-frequency signal line (output side) is connected to the second signal line SL12. Conversely, the high frequency signal line (input side) may be connected to the second signal line SL12, and the high frequency signal line (output side) may be connected to the first signal line SL11.
  • a DC voltage of a predetermined value (hereinafter referred to as drive voltage) is applied from the first variable DC power supply DC11a to the drive voltage input terminal Ti11a, and this is applied to the drive voltage input terminal Ti12a from the third variable DC power supply DC12a.
  • drive voltage a DC voltage of a predetermined value
  • bias voltage a DC voltage of a predetermined value
  • the drive voltage applied to the drive voltage input terminal Ti11a is applied to the piezoelectric layer 18 of the drive unit FL11a through the fourth electrode layer 19 constituting the drive unit FL11a on the left side of the lever FL11. Further, the drive voltage applied to the drive voltage input terminal Ti12a is applied to the piezoelectric layer 18 of the drive unit FL11a through the fourth electrode layer 19 constituting the drive unit FL11a on the right side of the lever FL11.
  • the piezoelectric layer 18 constituting both the drive units FL11a contracts due to the piezoelectric effect. Due to the contraction of the piezoelectric layer 18, the hinge portion FL11c side of both the driving portions FL11a is warped upward, so that the displacement portion FL11b of the lever FL11 is displaced upward due to the warping, and the upper surface of the contact electrode CT11 is changed by the upward displacement. The lower surface of the rear portion of the first signal line SL11 and the lower surface of the front portion of the second signal line SL12 are contacted. By this contact, both signal lines SL11 and SL12 are brought into conduction through the contact electrode CT11. That is, the high-frequency signal input to the first signal line SL11 is output from the second signal line SL12 via the first signal line SL11, the contact electrode CT11, and the second signal line SL12.
  • first tunable capacitor CA11 and the second tunable capacitor CA12 are disposed on the displacement portion FL11b of the lever FL11, and the lower surface of the rear portion of the first signal line SL11 and the front portion of the second signal line SL12 are disposed.
  • connection terminal Tca11 of CA11 is in contact with and electrically connected to the lower surface of the rear portion of the first signal line SL11, and , The upper surface of the connection terminal Tca12 second tunable capacitor CA12 is electrically connected in contact with the lower surface of the front portion of the second signal line SL12.
  • the bias voltage applied to the bias voltage input terminal Ti11b passes through the high resistance line HRL11, the front second electrode layer 16, the first signal line SL11, the connection terminal Tca11, and the upper electrode layer 25 of the first tunable capacitor CA11.
  • the bias voltage applied to the bias voltage input terminal Ti12b is the high resistance line HRL12, the second electrode layer 16 on the rear side, the second signal line SL12, the connection terminal Tca12, and the upper electrode layer 28 of the second tunable capacitor CA12.
  • the dielectric layer 27 of the second tunable capacitor CA12 Through the dielectric layer 27 of the second tunable capacitor CA12.
  • the capacitances of both the tunable capacitors CA11 and CA11 are set so as to cancel the disturbance. If the bias voltage is changed, the characteristic impedance can be adjusted to an optimum value.
  • the capacitance of both the tunable capacitors CA11 and CA11 is changed by the bias voltage so as to cancel the disturbance of the characteristic impedance that occurs during use. Since the characteristic impedance can be adjusted, the optimum characteristic impedance for the MEMS switch SD10 can be ensured. As a result, it is possible to avoid deterioration in characteristics such as an increase in transmission loss and a decrease in isolation caused by disturbance of characteristic impedance.
  • the first tunable capacitor CA11 is provided corresponding to the first signal line SL11, and the second corresponding to the second signal line SL12. Since the two tunable capacitors CA12 are provided, the intended characteristic impedance adjustment is effectively performed on the entire line (the first signal line SL11, the contact electrode CT11, and the second signal line SL12) through which the high-frequency signal flows. Can do.
  • the first tunable capacitor CA11 and the second tunable capacitor CA12 are disposed on the displacement portion FL11b of the lever FL11, and the first signal line A gap between the lower surface of the rear portion of SL11 and the lower surface of the front portion of the second signal line SL12 and the contact electrode CT11; a gap between the lower surface of the rear portion of the first signal line SL11 and the upper surface of the connection terminal Tca11; Since the gap between the lower surface of the front portion of the two-signal line SL12 and the upper surface of the connection terminal Tca12 is substantially the same, the upper surface of the contact electrode CT11 is moved upward by the displacement portion FL11b of the lever FL11.
  • the first tuner is substantially simultaneously with the lower surface of the rear portion and the lower surface of the front portion of the second signal line SL12.
  • the upper surface of the connection terminal Tca11 of the capacitor CA11 is brought into contact with and electrically connected to the lower surface of the rear portion of the first signal line SL11, and the upper surface of the connection terminal Tca12 of the second tunable capacitor CA12 is connected to the second signal line SL12. It can be made to contact and electrically connect to the lower surface of the front part.
  • the first tunable capacitor CA11 is connected to the first signal line SL11 only when the first signal line SL11 and the second signal line SL12 become conductive through the contact electrode CT11, and the first The desired characteristic impedance can be adjusted by connecting the second tunable capacitor CA12 to the two-signal line SL12.
  • the upper surface height of the contact electrode CT11 is slightly higher than the upper surface height of the connection terminal Tca11 and the upper surface height of the connection terminal Tca12 by about 0.01 ⁇ m to 0.5 ⁇ m, thereby making the first signal line SL11.
  • the contact pressure between the lower surface of the rear portion and the lower surface of the front portion of the second signal line SL12 and the contact electrode CT11 is the contact pressure between the lower surface of the rear portion of the first signal line SL11 and the upper surface of the connection terminal Tca11. Since the contact pressure between the lower surface of the front portion of the two-signal line SL12 and the upper surface of the connection terminal Tca12 can be increased, the stability of the conduction state of the switch is improved.
  • the bias voltage applied to the bias voltage input terminal Ti11b is applied to the dielectric layer 24 of the first tunable capacitor CA11 via the high resistance line HRL11.
  • the bias voltage applied to the bias voltage input terminal Ti12b is applied to the dielectric layer 27 of the second tunable capacitor CA12 via the high resistance line HRL12, a high resistance is applied from the first signal line SL11.
  • a high frequency signal leaks to the line HRL11 side, and a high frequency signal leaks from the second signal line SL12 to the high resistance line HRL12 side. Thereby, characteristic deterioration of the high frequency signal which flows via 1st signal track
  • the contact electrode CT11 is in contact with the first signal line SL11 and the second signal line SL12, and the connection terminal Tca11 of the first tunable capacitor CA11.
  • the connection terminal Tca11 of the first tunable capacitor CA11 Are in contact with or in proximity to the first signal line SL11 and the connection terminal Tca12 of the second tunable capacitor CA12 is in contact with or in proximity to the second signal line SL12, the tunables from the connection terminals Tca11 and Tca12.
  • the MEMS switch SD10 according to the embodiment of the present invention is used in a mode in which the piezoelectric FL of the lever FL11 is not used in the conductive state of the switch by utilizing the latching state in which the contact continues even with the electrostatic attraction alone. You can also
  • the MEMS switch SD10 can be regarded as a device having a filter function.
  • the ability to vary the characteristic impedance means that the filter function can be varied. Since the two tunable capacitors CA11 and CA12 provided on both sides of the contact electrode CT11 are connected to the ground, the first signal line SL11 and the second signal line through which high-frequency signals pass through the tunable capacitors CA11 and CA12.
  • a low-pass filter can be configured by combining with the inductance component of SL12. If the capacitances of the tunable capacitors CA11 and CA12 are changed, the cut-off frequency can be adjusted.
  • the piezoelectric layer 18, the dummy piezoelectric layer 21, the dielectric layer 24 that configures the first tunable capacitor CA11, and the second tuner that configure each drive unit FL11a are respectively formed by PZT, but instead of PZT, lead zirconate, lead titanate, lead magnesium niobate, lead nickel niobate, barium titanate, Sodium bismuth titanate, potassium sodium niobate, strontium bismuth tantalate, and the like can be used.
  • the first signal line SL11, the second signal line SL12, the ground terminals Tg11 and Tg12, the drive voltage input terminals Ti11a and Ti12a, and the bias voltage input terminals Ti11b and Ti12b are respectively Ti layers in which a Ti layer and a Pt layer are stacked.
  • any one of a Cr layer, a Zr layer, a TiN layer, or a TiO 2 layer can be used instead of the Ti layer of Ti / Pt and / or Ti / Au.
  • any one of an Au alloy layer, a Cu layer, and an Ag layer can be used instead of the Ti / Pt Pt layer.
  • any one of an Au alloy layer, a Cu layer, and an Ag layer can be used instead of the Ti / Au Au layer.
  • a single layer composed of a Pt layer, an Au layer, an Au alloy layer, a Cu layer, or an Ag layer may be used instead of Ti / Pt or Ti / Au.
  • the thickness of the Ti layer, Cr layer, Zr layer, TiN layer, or TiO 2 layer can be 1 nm to 100 nm, and the Pt layer, Au layer, Au alloy layer, Cu
  • the film thickness of the layer or the Ag layer can be 0.1 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the dummy electrode layer 20 is disposed on the displacement portion FL11b in order to align the upper surface height of the contact electrode CT11 with the upper surface height of the connection terminals Tca11 and Tca12.
  • a dummy piezoelectric layer 21 and a dummy electrode layer 22 are formed, and a contact electrode CT11 is formed thereon.
  • a thickness obtained by adding the thicknesses of the dummy piezoelectric layer 21 and the dummy electrode layer 22, or the dummy piezoelectric layer 21 and A contact electrode CT11 having a thickness obtained by adding about 0.01 ⁇ m to 0.5 ⁇ m to the thickness obtained by adding the thickness of the dummy electrode layer 22 may be formed on the dummy electrode layer 20.
  • the thickness obtained by adding the thicknesses of the dummy electrode layer 20, the dummy piezoelectric layer 21, and the dummy electrode layer 22 is added. Can be formed on the strip-shaped insulator layer 14a.
  • one ground terminal Tg11 is shared as the ground terminal of the left drive unit FL11a and the first tunable capacitor CA11, and the other one
  • the ground terminal Tg12 is commonly used as the ground terminal of the right drive unit FL11a and the second tunable capacitor CA12.
  • a ground terminal dedicated to the first tunable capacitor CA11 is separately provided, and this is connected to the lower electrode layer 23 of the first tunable capacitor CA11 via a dedicated line.
  • a ground terminal may be provided separately and connected to the lower electrode layer 26 of the second tunable capacitor CA12 by a dedicated line.
  • the bias voltage applied to the dielectric layer 24 of the first tunable capacitor CA11 and the bias voltage applied to the dielectric layer 27 of the second tunable capacitor CA12 can be made different. That is, the characteristic impedance adjustment for the first signal line SL11 side and the characteristic impedance adjustment for the second signal line SL12 side can be performed individually, so that finer characteristic impedance adjustment can be performed as a whole.
  • FIG. 6 and 7 show a second embodiment of the present invention (MEMS switch).
  • MEMS switch MEMS switch
  • the MEMS switch SD20 shown in FIG. 6 has a multilayer structure created using a known thin film formation technique.
  • the MEMS switch SD20 is configured to have a front-rear dimension of about 1.0 mm, a left-right dimension of about 1.2 mm, and a vertical dimension of about 0.5 mm.
  • the MEMS switch SD20 includes the MEMS switch SD10, A point using a base BS11 ′ having a smaller left and right dimension than the base BS11.
  • a first through hole PH1 having a smaller left and right dimension than the first through hole PH11 and the second through hole PH12. 1 'and the second through-hole PH12' are used to make the top through-line contour of the second through-hole PH12 'substantially U-shaped, with the drive unit FL11a and the hinge FL11c on the right side of the lever FL11 removed.
  • the point used as the bar FL11 ′, the first electrode layer 15 provided on the right side of the base BS11, and the drive voltage input terminal Ti12a The bias voltage input terminal 12b, the ground terminal Tg12, and the high resistance line HRL12 are eliminated, and a bias voltage input terminal Ti11c that replaces the bias voltage input terminal 12b is provided on the left side of the base BS11 ′.
  • High resistance line HR The configuration is different in that L12 ′ is provided on the left side of the second signal line SL12. Since the other configuration of the MEMS switch SD20 is the same as that of the MEMS switch SD10, the description thereof is omitted.
  • the MEMS switch SD20 is mounted on a circuit board or the like as shown in FIG. Further, the positive side of the first variable DC power source DC11a is connected to the drive voltage input terminal Ti11a, the positive side of the second variable DC power source DC11b is connected to the bias voltage input terminal Ti11b, and the positive side of the third variable DC power source DC11c is connected. The bias voltage input terminal Ti11c is connected, and the negative sides of these variable DC power supplies DC11a, DC11b, and DC11c are connected to the ground terminal Tg11.
  • variable DC power supply can be shared for bias voltage application.
  • the variable DC power supply may be replaced with a DC voltage input line provided on a circuit board or the like as long as voltage application described later can be performed in the same manner.
  • the high frequency signal line (input side) provided on the circuit board or the like is connected to the first signal line SL11, and the high frequency signal line (output side) is connected to the second signal line SL12.
  • the high frequency signal line (input side) may be connected to the second signal line SL12, and the high frequency signal line (output side) may be connected to the first signal line SL11.
  • a predetermined direct-current voltage (hereinafter referred to as drive voltage) is applied from the first variable direct-current power source DC11a to the drive voltage input terminal Ti11a. Further, a DC voltage of a predetermined value (hereinafter referred to as a bias voltage) is applied from the second variable DC power supply DC11b to the bias voltage input terminal Ti11b, and the same as this from the third variable DC power supply DC11c to the bias voltage input terminal Ti11c. A value bias voltage is applied.
  • the operation and effect of the MEMS switch SD20 are the same as the operation and effect of the MEMS switch SD10.
  • FIG. 8 to 12 show a third embodiment of the present invention.
  • the left, right, bottom, top, front, back and back of FIG. Indicated as right, top and bottom.
  • the MEMS switch SD30 shown in FIGS. 8 to 10 has a multilayer structure created by using a known thin film forming method.
  • the MEMS switch SD30 is configured to have a front-rear dimension of about 1.0 mm, a left-right dimension of about 1.20 mm, and a vertical dimension of about 0.5 mm.
  • the MEMS switch SD30 includes a base BS31, a lever FL31, a contact electrode CT31, a first tunable capacitor CA31, a connection terminal Tca31, a second tunable capacitor CA32, a connection terminal Tca32, and a first signal line SL31.
  • the base BS 31 is made of a first base layer 31 made of Si or the like, SiO 2 or the like, and A first insulator layer 32 formed on the first base layer 31 made of Si or the like, and, the second base layer 33 formed on the third insulating layer 31 made of SiO 2 or the like, and And a second insulator layer 34 formed on the second base layer 33.
  • first through hole PH31 having a substantially rectangular outline in top view is formed.
  • second base layer 33 and the second insulator layer 34 are formed with a second through hole PH32 having a substantially U-shaped outline in top view, and the mother of the lever FL31 is formed inside the second through hole PH32.
  • a band-shaped base layer 33a and a band-shaped insulator layer 34a serving as materials are present.
  • a first electrode layer 35 made of Ti / Pt and having a substantially rectangular outline in top view is formed on the upper left surface of the base BS31. Further, on the front upper surface and the rear upper surface of the base BS 11, a second electrode layer 36 made of Ti / Pt and having a substantially rectangular outline in top view is formed with the same thickness as the first electrode layer 35.
  • the lever FL31 has a drive part FL31a, a displacement part FL31b located at the free end of the drive part FL31a, and a hinge part FL31c connecting the drive part FL31a and the displacement part FL31b.
  • the drive unit FL31a uses the left part of the band-shaped base layer 33a and the band-shaped insulator layer 34a described above as its base material.
  • a third electrode layer 37 made of Ti / Pt and having a substantially rectangular outline in top view is formed continuously with the first electrode layer 35 with the same thickness as the first electrode layer 35.
  • a piezoelectric layer 38 made of PZT or the like and having the same top view contour as the third electrode layer 37 is formed.
  • a fourth electrode layer 39 made of Ti / Pt and having the same top view contour as that of the piezoelectric layer 38 is formed on the piezoelectric layer 38.
  • the displacement part FL31b uses the right end portion of the band-shaped base layer 33a and the band-shaped insulator layer 34a described above as its base material.
  • a dummy electrode layer 40 made of Ti / Pt and having a substantially rectangular outline in top view is formed with the same thickness as the third electrode layer 37. ing.
  • a contact electrode CT31 made of Ti / Au and having the same top view contour as the dummy electrode layer 40 is formed.
  • Hinge portion FL31c uses as its base material the portion sandwiched between the left and right end portions of band-shaped base layer 33a and band-shaped insulator layer 34a described above. By forming through holes (without reference numerals) in these base materials, the hinge portion FL31c is given flexibility to serve as a hinge.
  • a lower electrode layer 41 made of Ti / Pt and having a substantially rectangular outline in top view is formed in the same thickness as the third electrode layer 37 on the front side of the second through hole PH32 on the base BS31.
  • a dielectric layer 42 made of PZT or the like and having the same outline as the lower electrode layer 41 in a top view is formed with the same thickness as the piezoelectric layer 38.
  • an upper electrode layer 43 made of Ti / Pt and having the same top profile as the dielectric layer 42 is formed on the dielectric layer 42 with the same thickness as the fourth electrode layer 39.
  • the lower electrode layer 41, the dielectric layer 42, and the upper electrode layer 43 constitute a first tunable capacitor CA31, and the first tunable capacitor CA31 is disposed on the base BS31. Further, on the upper electrode layer 43 of the first tunable capacitor CA31, a connection terminal Tca31 made of Ti / Au and having the same top view outline as the upper electrode layer 43 is formed. As can be seen from FIG. 9 (S13), the upper surface of the connection terminal Tca31 is in close contact with and electrically connected to the lower surface of the rear portion of the first signal line SL31.
  • a lower electrode layer 44 made of Ti / Pt and having a substantially rectangular outline in top view is formed with the same thickness as the third electrode layer 37. Yes.
  • a dielectric layer 45 made of PZT or the like and having the same outline as the lower electrode layer 44 in the top view is formed with the same thickness as the piezoelectric layer 38.
  • an upper electrode layer 46 made of Ti / Pt and having the same top view contour as the dielectric layer 45 is formed on the dielectric layer 45 with the same thickness as the fourth electrode layer 39.
  • the lower electrode layer 44, the dielectric layer 44 and the upper electrode layer 45 constitute a second tunable capacitor CA32, and the second tunable capacitor CA32 is disposed on the base BS31. Further, on the upper electrode layer 446 of the second tunable capacitor CA32, a connection terminal Tca32 made of Ti / Au and having the same top view outline as the upper electrode layer 46 is formed. As can be seen from FIG. 9 (S13), the upper surface of the connection terminal Tca31 is in close contact with and electrically connected to the lower surface of the front portion of the second signal line SL32.
  • the first signal line SL31 and the second signal line SL32 are made of Ti / Au and have a cross-sectional shape in which a flat base material is bent 90 degrees and further bent 90 degrees in the opposite direction.
  • the lower surface of the front portion of the first signal line SL31 is connected to the upper surface of the second electrode layer 36 on the front side, and the lower surface of the rear portion of the second signal line SL32 is connected to the upper surface of the second electrode layer 36 on the rear side.
  • first signal line SL31 and the second signal line SL32 are formed so as to be line-symmetric with respect to the S16-S16 line in the front-rear direction, the upper and lower surfaces of the rear portion of the first signal line SL31 and the second The upper and lower surfaces of the front portion of the signal line SL32 are flush with each other.
  • the left and right dimensions of the first signal line SL31 and the second signal line SL32 are larger than the left and right dimensions of the contact electrode CT31 and the connection terminals Tca31 and Tca32.
  • the rear part of the first signal line SL31 and the front part of the second signal line SL32 extend above the contact electrode CT31, and the first signal line SL31 and the front part are between the rear part and the front part.
  • a gap GA is provided to make the second signal line SL32 non-conductive.
  • a gap (no symbol) having a predetermined vertical dimension is formed between the lower surface of the rear portion of the first signal line SL31 and the lower surface of the front portion of the second signal line SL32 and the contact electrode CT31.
  • the ground terminal Tg31 is made of Ti / Au and is formed on the first electrode layer 35 so that the outline in top view is substantially rectangular.
  • the drive voltage input terminal Ti31a is made of Ti / Au, and is formed at the left end on the fourth electrode layer 39 of the drive unit FL31a so that the outline in top view is substantially rectangular.
  • the bias voltage input terminal Ti31b is made of Ti / Au, and is formed on the upper surface on the left front side of the base BS31 so that the outline in top view is substantially rectangular and is aligned with the ground terminal Tg31 at an interval.
  • the bias voltage input terminal Ti31c is made of Ti / Au, and is formed on the upper left rear surface of the base BS11 so that the outline in a top view is substantially rectangular and is aligned with the drive voltage input terminal Ti31a. Yes.
  • the bias voltage input terminal Ti31b and the front second electrode layer 36 are connected by a high resistance line HRL31, and the bias voltage input terminal Ti31c and the rear second electrode layer 36 are connected by a high resistance line HRL32. ing.
  • These high resistance lines HRL31 and HRL32 are made of a high resistance material such as TaN, and have higher resistivity than the first signal line SL31 and the second signal line SL32.
  • the MEMS switch SD30 is mounted on a circuit board or the like as shown in FIG.
  • the positive side of the first variable DC power source DC31a is connected to the drive voltage input terminal Ti31a
  • the positive side of the second variable DC power source DC31b is connected to the bias voltage input terminal Ti31b
  • the positive side of the third variable DC power source DC31c is connected.
  • the bias voltage input terminal Ti31c is connected, and the negative sides of these variable DC power supplies DC31a, DC31b and DC31c are connected to the ground terminal Tg31.
  • variable DC power sources DC31a, DC31b, and DC31c are shown in the drawing, the bias voltages applied to the bias voltage input terminals Ti31b and Ti31c have the same value as will be described later.
  • the variable DC power supply can be shared for driving voltage application.
  • the variable DC power supply may be replaced with a DC voltage input line provided on a circuit board or the like as long as voltage application described later can be performed in the same manner.
  • the high frequency signal line (input side) provided on the circuit board or the like is connected to the first signal line SL31, and the high frequency signal line (output side) is connected to the second signal line SL32.
  • the high frequency signal line (input side) may be connected to the second signal line SL32, and the high frequency signal line (output side) may be connected to the first signal line SL31.
  • a predetermined direct current voltage (hereinafter referred to as drive voltage) is applied from the first variable direct current power source DC31a to the drive voltage input terminal Ti31a.
  • a DC voltage of a predetermined value (hereinafter referred to as a bias voltage) is applied from the second variable DC power source DC31b to the bias voltage input terminal Ti31b, and the same as this from the third variable DC power source DC31c to the bias voltage input terminal Ti31c.
  • a value bias voltage is applied.
  • the drive voltage applied to the drive voltage input terminal Ti31a is applied to the piezoelectric layer 38 of the drive unit FL31a through the fourth electrode layer 39 constituting the drive unit FL31a of the lever FL31.
  • the piezoelectric layer 38 constituting the drive unit FL31a contracts due to the piezoelectric effect. Due to the contraction of the piezoelectric layer 38, the hinge portion FL31c side of the driving portion FL31a is warped upward, and the warping rise displaces the displacement portion FL31b of the lever FL31, and the upper displacement causes the upper surface of the contact electrode CT31 to be the first signal.
  • the lower surface of the rear portion of the line SL31 and the lower surface of the front portion of the second signal line SL32 are contacted, and the contact causes both signal lines SL31 and SL32 to be in a conductive state via the contact electrode CT31. That is, the high-frequency signal input to the first signal line SL31 is output from the second signal line SL32 via the first signal line SL31, the contact electrode CT31, and the second signal line SL32.
  • the bias voltage applied to the bias voltage input terminal Ti31b passes through the high resistance line HRL31, the second electrode layer 36 on the front side, the first signal line SL31, the connection terminal Tca31, and the upper electrode layer 43 of the first tunable capacitor CA31.
  • the bias voltage applied to the bias voltage input terminal Ti31c is the high resistance line HRL32, the second electrode layer 36 on the rear side, the second signal line SL32, the connection terminal Tca32, and the upper electrode layer 46 of the second tunable capacitor CA32.
  • the dielectric layer 45 of the second tunable capacitor CA32 Through the dielectric layer 45 of the second tunable capacitor CA32.
  • the capacitances of both the tunable capacitors CA31 and CA31 are set so as to cancel the disturbance. If the bias voltage is changed, the characteristic impedance can be adjusted to an optimum value.
  • the capacitance of both the tunable capacitors CA31 and CA31 is changed by the bias voltage so as to cancel the disturbance of the characteristic impedance that occurs during use. Since the characteristic impedance can be adjusted, an optimum characteristic impedance can be ensured for the MEMS switch SD30, thereby avoiding deterioration in characteristics such as an increase in transmission loss and a decrease in isolation due to the disturbance of the characteristic impedance.
  • the first tunable capacitor CA31 is provided corresponding to the first signal line SL31, and the first tunable capacitor CA31 is provided corresponding to the second signal line SL32. Since the two tunable capacitors CA32 are provided, the desired characteristic impedance adjustment is effectively performed on the entire line (the first signal line SL31, the contact electrode CT31, and the second signal line SL32) through which the high-frequency signal flows. Can do.
  • the first tunable capacitor CA31 and the second tunable capacitor CA32 are arranged on the base BS31, and the upper surface of the connection terminal Tca31 on the first tunable capacitor CA31 is the first.
  • One signal line SL31 is in contact with and electrically connected to the lower surface of the rear portion, and the upper surface of the connection terminal Tca32 on the second tunable capacitor CA32 is in contact with the lower surface of the front portion of the second signal line SL32.
  • the first tunable capacitor CA31 and the connection terminal Tca31 can play the role of a column that supports and holds the rear portion of the first signal line SL31, and the second tunable The capacitor CA32 and the connection terminal Tca32 support and hold the front portion of the second signal line SL32. It is possible to play a role of that post.
  • the contact electrode CT31 since the rear portion of the first signal line SL31 and the front portion of the second signal line SL32 that are in contact with the contact electrode CT31 can be reinforced, the contact electrode CT31 repeatedly contacts and cancels these portions. However, it is difficult for the portion to be deformed, and contact failure that may occur due to the deformation can be prevented.
  • the bias voltage applied to the bias voltage input terminal Ti31b is applied to the dielectric layer 42 of the first tunable capacitor CA31 via the high resistance line HRL31.
  • the bias voltage applied to the bias voltage input terminal Ti31c is applied to the dielectric layer 45 of the second tunable capacitor CA32 via the high resistance line HRL32, the high resistance is applied from the first signal line SL31.
  • a high frequency signal leaks to the line HRL31 side and a high frequency signal leaks from the second signal line SL32 to the high resistance line HRL32 side. Thereby, characteristic deterioration of the high frequency signal which flows via 1st signal track
  • the MEMS switch SD30 can be regarded as a device having a filter function. That the characteristic impedance can be made variable means that the filter function can be made variable. Since the two tunable capacitors CA31 and CA32 provided on both sides of the contact electrode CT31 are connected to the ground, the first signal line SL31 and the second signal line SL32 through which the high-frequency signal passes through the tunable capacitors CA31 and CA32. A low-pass filter can be configured by combining with an inductance component. If the capacitances of the tunable capacitors CA31 and CA32 are changed, the cut-off frequency can be adjusted.
  • the dielectric material layer which comprises the piezoelectric material layer 38 which comprises the drive part FL31a, the dielectric material layer 42 which comprises 1st tunable capacitor CA31, and 2nd tunable capacitor CA32 The body layer 45 is formed of PZT, but instead of PZT, lead zirconate, lead titanate, lead magnesium niobate, lead nickel niobate, barium titanate, sodium bismuth titanate, niobate Potassium sodium, strontium bismuth tantalate, or the like can be used.
  • the first electrode layer 35, the second electrode layer 36, the third electrode layer 37 and the fourth electrode layer 39 constituting the driving unit FL11a, and the dummy electrode layer 40.
  • the first signal line SL31, the second signal line SL32, the ground terminal Tg31, the drive voltage input terminal Ti31a, and the bias voltage input terminals Ti31b and Ti31c are respectively Ti / Pt or Ti in which a Ti layer and a Pt layer are stacked.
  • any one of a Cr layer, a Zr layer, a TiN layer, or a TiO 2 layer can be used instead of the Ti layer of Ti / Pt and / or Ti / Au.
  • any one of an Au alloy layer, a Cu layer, and an Ag layer can be used instead of the Ti / Pt Pt layer.
  • any one of an Au alloy layer, a Cu layer, and an Ag layer can be used instead of the Ti / Au Au layer.
  • a single layer composed of a Pt layer, an Au layer, an Au alloy layer, a Cu layer, or an Ag layer may be used instead of Ti / Pt or Ti / Au.
  • the thickness of the Ti layer, Cr layer, Zr layer, TiN layer, or TiO 2 layer can be 1 nm to 100 nm, and the Pt layer, Au layer, Au alloy layer, Cu
  • the film thickness of the layer or the Ag layer can be 0.1 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • one ground terminal Tg31 is shared as the ground terminal of the drive unit FL31a, the first tunable capacitor CA31, and the second tunable capacitor CA32.
  • a ground terminal dedicated to the tunable capacitor CA31 is separately provided, and this is connected to the lower electrode layer 41 of the first tunable capacitor CA31 by a dedicated line, and a ground terminal dedicated to the second tunable capacitor CA32 is separately provided.
  • the lower electrode layer 44 of the two tunable capacitor CA32 may be connected by a dedicated line.
  • the bias voltage applied to the dielectric layer 42 of the first tunable capacitor CA31 can be made different from the bias voltage applied to the dielectric layer 45 of the second tunable capacitor CA32. That is, the characteristic impedance adjustment for the first signal line SL31 side and the characteristic impedance adjustment for the second signal line SL32 side can be performed individually, so that finer characteristic impedance adjustment can be performed as a whole.

Landscapes

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Abstract

【課題】使用時に生じ得る特性インピーダンスの乱れを相殺するように該特性インピーダンスを調整できるＭＥＭＳスイッチを提供する。 【解決手段】ＭＥＭＳスイッチＳＤ１０は、第１信号線路ＳＬ１１に対応して設けられた第１チューナブルキャパシタＣＡ１１と、第２信号線路ＳＬ１２に対応して設けられた第２チューナブルキャパシタＣＡ１２と、第１信号線路ＳＬ１１及び第１チューナブルキャパシタＣＡ１１の一方の電極層２５側を通じて該第１チューナブルキャパシタＣＡ１１の誘電体層２４にバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧入力端子Ｔｉ１１ｂと、第２信号線路ＳＬ１２及び第２チューナブルキャパシタＣＡ１２の一方の電極層２８側を通じて該第２チューナブルキャパシタＣＡ１２の誘電体層２７にバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧入力端子Ｔｉ１２ｂと、を備える。

Description

ＭＥＭＳスイッチ
　本発明は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）スイッチに関する。
　ダイオードやＦＥＴ等を用いた半導体スイッチは周波数が高くなるに従って伝送損失増加やアイソレーション低下等の特性悪化を生じるが、ＭＥＭＳスイッチはこのような特性悪化を生じ難いことから、高周波回路、例えば数ＧＨｚ～数百ＧＨｚの高周波信号が流れる回路に用いるのに好適なスイッチングデバイスとして着目されている。
　一般に、ＭＥＭＳスイッチは、公知の薄膜形成手法を用いて作成された多層構造を有している。一般のＭＥＭＳスイッチは、非導通の第１信号線路及び第２信号線路に接点電極を接触させることで両信号線路を接点電極を介して導通状態とし、また、両信号線路に対する接点電極の接触を解くことで両信号線路を非導通状態とする機能を有している。
　ＭＥＭＳスイッチは、例えば５０Ωや７５Ω等の所定の特性インピーダンスを有するように設計されるが、特に高周波回路に用いるとその特性インピーダンスが外的影響によって乱れてしまうことがある。
　この特性インピーダンスの乱れはＭＥＭＳスイッチの用途に応じてある程度推測することは可能であるが、信号線路構造（線路幅や線路長や線路厚さ等）を調整する等して推測結果に基づいて特性インピーダンスを予め調整しておいても、実際には不測の外的影響も生じ得るため、最適な特性インピーダンスを確保することは難しい。また、用途毎に信号線路構造が異なるＭＥＭＳスイッチを製造することは、汎用性の面やコスト低減の面からして好ましいとは言えない。
　換言すれば、使用時に生じ得る特性インピーダンスの乱れを相殺するように該特性インピーダンスを調整できるようにすれば、如何様な用途であってもＭＥＭＳスイッチに最適な特性インピーダンスを確保することができ、これにより特性インピーダンスの乱れを原因とした伝送損失増加やアイソレーション低下等の特性悪化を回避することができる。
特願２００８－２７７７４３号公報
　本発明の目的は、使用時に生じ得る特性インピーダンスの乱れを相殺するように該特性インピーダンスを調整できるＭＥＭＳスイッチを提供することにある。
　前記目的を達成するため、本発明は、非導通の第１信号線路及び第２信号線路に接点電極を接触させることで両信号線路を接点電極を介して導通状態とし、また、両信号線路に対する接点電極の接触を解くことで両信号線路を非導通状態とするＭＥＭＳスイッチであって、該ＭＥＭＳスイッチは、第１信号線路に対応して設けられた第１チューナブルキャパシタと、第２信号線路に対応して設けられた第２チューナブルキャパシタと、第１信号線路及び第１チューナブルキャパシタの一方の電極層側を通じて該第１チューナブルキャパシタの誘電体層にバイアス電圧を印加するための第１バイアス電圧入力端子と、第２信号線路及び第２チューナブルキャパシタの一方の電極層側を通じて該第２チューナブルキャパシタの誘電体層にバイアス電圧を印加するための第１バイアス電圧入力端子と、を備える。
　このＭＥＭＳスイッチによれば、第１チューナブルキャパシタの誘電体層と第２チューナブルキャパシタの誘電体層にバイアス電圧を印加することによって、両チューナブルキャパシタの誘電体層の比誘電率を変化させ、該変化によって両チューナブルキャパシタのキャパシタンスを変化させ、該変化によってＭＥＭＳスイッチの特性インピーダンスを変化させることができる。
　つまり、回路基板等に搭載されたＭＥＭＳスイッチの特性インピーダンス（例えば５０Ωや７５Ω等）が外的影響によって乱れてしまう場合でも、該乱れを相殺するように両チューナブルキャパシタのキャパシタンスをバイアス電圧により変化させれば、該特性インピーダンスを最適な値に調整することができる。
　本発明の様々な実施形態によれば、使用時に生じる特性インピーダンスの乱れを相殺するように該特性インピーダンスを調整できるので、ＭＥＭＳスイッチに最適な特性インピーダンスを確保することができ、これにより特性インピーダンスの乱れを原因とした伝送損失増加やアイソレーション低下等の特性悪化を回避することができる。
　本発明の上述した目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
図１は本発明の第１実施形態に係るＭＥＭＳスイッチの上面図である。 図２（Ｓ１）は図１のＳ１－Ｓ１線に沿う断面図、図２（Ｓ２）は図１のＳ２－Ｓ２線に沿う断面図、図２（Ｓ３）は図１のＳ３－Ｓ３線に沿う断面図、図２（Ｓ４）は図１のＳ４－Ｓ４線に沿う断面図、図２（Ｓ５）は図１のＳ５－Ｓ５線に沿う断面図である。 図３（Ｓ６）は図１のＳ６－Ｓ６線に沿う断面図、図３（Ｓ７）は図１のＳ７－Ｓ７線に沿う断面図、図３（Ｓ８）は図１のＳ８－Ｓ８線に沿う断面図、図３（Ｓ９）は図１のＳ９－Ｓ９線に沿う断面図、図３（Ｓ１０）は図１のＳ１０－Ｓ１０線に沿う断面図である。 図４は図１に示したＭＥＭＳスイッチの使用方法及び機能等の説明図である。 図５は図１に示したＭＥＭＳスイッチの使用方法及び機能等の説明図である。 図６は本発明の第２実施形態に係るＭＥＭＳスイッチの上面図である。 図７は図６に示したＭＥＭＳスイッチの使用方法及び機能等の説明図である。 図８は本発明の第３実施形態に係るＭＥＭＳスイッチの上面図である。 図９（Ｓ１１）は図８のＳ１１－Ｓ１１線に沿う断面図、図９（Ｓ１２）は図８のＳ１２－Ｓ１２線に沿う断面図、図９（Ｓ１３）は図８のＳ１３－Ｓ１３線に沿う断面図である。 図１０（Ｓ１４）は図８のＳ１４－Ｓ１４線に沿う断面図、図１０（Ｓ１５）は図８のＳ１５－Ｓ１５線に沿う断面図、図１０（Ｓ１６）は図８のＳ１６－Ｓ１６線に沿う断面図、図１０（Ｓ１７）は図８のＳ１７－Ｓ１７線に沿う断面図、図１０（Ｓ１８）は図８のＳ１８－Ｓ１８線に沿う断面図である。 図１１は図８に示したＭＥＭＳスイッチの使用方法及び機能等の説明図である。 図１２は図８に示したＭＥＭＳスイッチの使用方法及び機能等の説明図である。
　［第１実施形態］
　図１～図５は本発明（ＭＥＭＳスイッチ）の第１実施形態を示す。ここでの説明では、説明の便宜上、図１の左，右，下，上，手前及び奥と他の図のこれらに相当する方向をそれぞれ前，後，左，右，上及び下と表記する。
　先ず、図１～図３を参照して、ＭＥＭＳスイッチＳＤ１０の構成について説明する。
　図１～図３に示したＭＥＭＳスイッチＳＤ１０は、公知の薄膜形成手法を用いて作成された多層構造を有している。一実施形態において、このＭＥＭＳスイッチＳＤ１０は、前後寸法が約１．０ｍｍ、左右寸法が約２．０ｍｍ，上下寸法が約０．５ｍｍに構成される。
　このＭＥＭＳスイッチＳＤ１０は、ベースＢＳ１１と、レバーＦＬ１１と、接点電極ＣＴ１１と、第１チューナブルキャパシタＣＡ１１と、接続端子Ｔｃａ１１と、第２チューナブルキャパシタＣＡ１２と、接続端子Ｔｃａ１２と、第１信号線路ＳＬ１１と、第２信号線路ＳＬ１２と、グランド端子Ｔｇ１１及びＴｇ１２と、駆動電圧入力端子Ｔｉ１１ａ及びＴｉ１２ａと、バイアス電圧入力端子Ｔｉ１１ｂ及びＴｉ１２ｂと、を備えている。
　ベースＢＳ１１は、Ｓｉ等から成る第１ベース層１１と、ＳｉＯ2等から成り、且つ、
第１ベース層１１上に形成された第１絶縁体層１２と、Ｓｉ等から成り、且つ、第１絶縁体層１１上に形成された第２ベース層１３と、ＳｉＯ2等から成り、且つ、第２ベース層
１３上に形成された第２絶縁体層１４と、を有している。
　第１ベース層１１及び第１絶縁体層１２には、上面視輪郭が略矩形の第１貫通孔ＰＨ１１が形成されている。また、第２ベース層１３及び第２絶縁体層１４には、上面視輪郭が略矩形で、且つ、第１貫通孔ＰＨ１１よりも前後寸法が小さな２つの第２貫通孔ＰＨ１２が平行に形成されている。この２つの第２貫通孔ＰＨ１２の間にはレバーＦＬ１１の母材となる帯状ベース層１３ａ及び帯状絶縁体層１４ａが存する。一実施形態においては、第１ベース層１１に第１貫通孔ＰＨ１１を形成せずに第１絶縁体層１２のみ除去することで、レバーＦＬ１１を動作可能にしてもよい。
　さらに、ベースＢＳ１１の左側上面と右側上面には、Ｔｉ層とＰｔ層とを積層したＴｉ／Ｐｔから成り、且つ、上面視輪郭が略矩形の一組の第１電極層１５が形成されている。さらに、ベースＢＳ１１の前側上面と後側上面には、Ｔｉ／Ｐｔから成り、且つ、上面視輪郭が略矩形の一組の第２電極層１６が第１電極層１５と同じ厚さで形成されている。
　レバーＦＬ１１は、２つの駆動部ＦＬ１１ａと、両駆動部ＦＬ１１ａの間に位置する変位部ＦＬ１１ｂと、各駆動部ＦＬ１１ａと変位部ＦＬ１１ｂとを結ぶヒンジ部ＦＬ１１ｃと、を有している。
　各駆動部ＦＬ１１ａは、先に述べた帯状ベース層１３ａ及び帯状絶縁体層１４ａの左右部分をその母材とする。この左右部分上には、Ｔｉ／Ｐｔから成り、且つ、上面視輪郭が略矩形の第３電極層１７が第１電極層１５と同じ厚さで該第１電極層１５と連続して形成されている。また、第３電極層１７上には、ＰＺＴ等から成り、上面視輪郭が第３電極層１７と同じ圧電体層１８が形成されている。さらに、圧電体層１８上には、Ｔｉ／Ｐｔから成り、且つ、上面視輪郭が圧電体層１８と同じ第４電極層１９が形成されている。
　変位部ＦＬ１１ｂは、先に述べた帯状ベース層１３ａ及び帯状絶縁体層１４ａの中央部分をその母材とする。この帯状ベース層１３ａ及び帯状絶縁体層１４ａの中央部分の前後方向の中央には、Ｔｉ／Ｐｔから成り、且つ、上面視輪郭が略矩形のダミー電極層２０が第３電極層１７と同じ厚さで形成されている。また、ダミー電極層２０上には、ＰＺＴ等から成り、且つ、上面視輪郭がダミー電極層２０と同じダミー圧電体層２１が圧電体層１８と同じ厚さで形成されている。さらに、ダミー圧電体層２１上には、Ｔｉ層とＡｕ層とを積層したＴｉ／Ａｕから成り、且つ、上面視輪郭がダミー圧電体層２１と同じダミー電極層２２が第４電極層１９と同じ厚さで形成されている。さらに、ダミー電極層２２上には、Ｔｉ／Ａｕから成り、且つ、上面視輪郭がダミー電極層２２と同じ接点電極ＣＴ１１が形成されている。
　また、変位部ＦＬ１１ｂを構成する帯状ベース層１３ａ及び帯状絶縁体層１４ａの中央部分の前側には、Ｔｉ／Ｐｔから成り、且つ、上面視輪郭が略矩形の下部電極層２３がダミー電極層２０と同じ厚さで形成されている。また、下部電極層２３上には、ＰＺＴ等から成り、且つ、上面視輪郭が下部電極層２３と同じ誘電体層２４がダミー圧電体層２１と同じ厚さで形成されている。さらに、誘電体層２４上には、Ｔｉ／Ｐｔから成り、且つ、上面視輪郭が誘電体層２４と同じ上部電極層２５がダミー電極層２２と同じ厚さか、又はダミー電極層２２よりも０．０１μｍ～０．５μｍ程度わずかに薄く形成されている。ここでの下部電極層２３，誘電体層２４及び上部電極層２５は、第１チューナブルキャパシタＣＡ１１を構成しており、該第１チューナブルキャパシタＣＡ１１は変位部ＦＬ１１ｂ上に配置されている。さらに、第１チューナブルキャパシタＣＡ１１の上部電極層２５上には、Ｔｉ／Ａｕから成り、且つ、上面視輪郭が上部電極層２５と同じ接続端子Ｔｃａ１１が形成されている。この上部電極層接続端子Ｔｃａ１１は、接点電極ＣＴ１１と同じ厚さか、又は接点電極ＣＴ１１よりも０．０１μｍ～０．５μｍ程度わずかに薄く形成されている。図２（Ｓ３）から分かるように、この接続端子Ｔｃａ１１の上面高さは接点電極ＣＴ１１の上面高さと一致しているか、又は０．０１μｍ～０．５μｍ程度わずかに低くなっている。
　また、変位部ＦＬ１１ｂを構成する帯状ベース層１３ａ及び帯状絶縁体層１４ａの中央部分の後側には、Ｔｉ／Ｐｔから成り、且つ、上面視輪郭が略矩形の下部電極層２６がダミー電極層２０と同じ厚さで形成されている。また、下部電極層２６上には、ＰＺＴ等から成り、且つ、上面視輪郭が下部電極層２６と同じ誘電体層２７がダミー圧電体層２１と同じ厚さで形成されている。さらに、誘電体層２７上には、Ｔｉ／Ｐｔから成り、且つ、上面視輪郭が誘電体層２７と同じ上部電極層２８がダミー電極層２２と同じ厚さか、又はダミー電極層２２よりも０．０１μｍ～０．５μｍ程度わずかに薄く形成されている。ここでの下部電極層２６，誘電体層２７及び上部電極層２８は、第２チューナブルキャパシタＣＡ１２を構成しており、該第２チューナブルキャパシタＣＡ１２は変位部ＦＬ１１ｂ上に配置されている。さらに、第２チューナブルキャパシタＣＡ１２の上部電極層２８上には、Ｔｉ／Ａｕから成り、且つ、上面視輪郭が上部電極層２８と同じ接続端子Ｔｃａ１２が形成されている。この接続端子Ｔｃａ１２は、接点電極ＣＴ１１と同じ厚さか、又は０．０１μｍ～０．５μｍ程度わずかに薄く形成されている。図２（Ｓ３）から分かるように、この接続端子Ｔｃａ１２の上面高さは接点電極ＣＴ１１の上面高さと一致しているか、又は０．０１μｍ～０．５μｍ程度わずかに低くなっている。
　各ヒンジ部ＦＬ１１ｃは、先に述べた帯状ベース層１３ａ及び帯状絶縁体層１４ａの前後部分と中央部分とに挟まれる部分をその母材とする。これらの母材に貫通孔（符号無し）を形成することで、各ヒンジ部ＦＬ１１ｃに、ヒンジの役割を為す可撓性が付与されている。図１及び図３（Ｓ８）から分かるように、各駆動部ＦＬ１１ａ上の第３電極層１７は各ヒンジ部ＦＬ１１ｃ上を経由して変位部ＦＬ１１ｂに及ぶように形成されていて、各第３電極層１７の端は第１チューナブルキャパシタＣＡ１１の下部電極層２３と第２チューナブルキャパシタＣＡ１２の下部電極層２６の両方に達している。
　第１信号線路ＳＬ１１及び第２信号線路ＳＬ１２は、Ｔｉ／Ａｕから成り、平坦な母材料を９０度屈曲させ、さらに逆方向に９０度屈曲させた断面形状をそれぞれ有している。第１信号線路ＳＬ１１の前側部分の下面は前側の第２電極層１６の上面に接続され、第２信号線路ＳＬ１２の後側部分の下面は後側の第２電極層１６の上面に接続されている。第１信号線路ＳＬ１１と第２信号線路ＳＬ１２とがＳ８－Ｓ８線に対して線対称になるように形成されているため、第１信号線路ＳＬ１１の後側部分の上下面と第２信号線路ＳＬ１２の前側部分の上下面は面一になっている。
　また、図１から分かるように、第１信号線路ＳＬ１１及び第２信号線路ＳＬ１２の左右寸法は、接点電極ＣＴ１１と両接続端子Ｔｃａ１１及びＴｃａ１２の左右寸法よりも大きい。さらに、第１信号線路ＳＬ１１の後側部分と第２信号線路ＳＬ１２の前側部分は接点電極ＣＴ１１の上方まで延びていて、該後側部分と該前側部分との間には第１信号線路ＳＬ１１と第２信号線路ＳＬ１２とを非導通とするための隙間ＧＡが設けられている。
　さらに、接点電極ＣＴ１１、接続端子Ｔｃａ１１、及び接続端子Ｔｃａ１２の上面高さは互いにほぼ同じか、又は接点電極ＣＴ１１が接続端子Ｔｃａ１１又は接続端子Ｔｃａ１２よりも０．０１μｍ～０．５μｍ程度わずかに高くなっていることから、第１信号線路ＳＬ１１の後側部分の下面及び第２信号線路ＳＬ１２の前側部分の下面と接点電極ＣＴ１１との間と、第１信号線路ＳＬ１１の後側部分の下面と接続端子Ｔｃａ１１の上面との間と、第２信号線路ＳＬ１２の前側部分の下面と接続端子Ｔｃａ１２の上面との間には、ほぼ同一上下寸法の隙間（符号無し）が形成されている。
　グランド端子Ｔｇ１１は、Ｔｉ／Ａｕから成り、左側の第１電極層１５上に上面視輪郭が略矩形となるように形成されている。また、グランド端子Ｔｇ１２は、Ｔｉ／Ａｕから成り、右側の第１電極層１５上に上面視輪郭が略矩形となるように形成されている。
　駆動電圧入力端子Ｔｉ１１ａは、Ｔｉ／Ａｕから成り、左側の駆動部ＦＬ１１ａの第４電極層１９上の左端に上面視輪郭が略矩形となるように形成されている。また、駆動電圧入力端子Ｔｉ１２ａは、Ｔｉ／Ａｕから成り、右側の駆動部ＦＬ１１ａの第４電極層１９上の右端に上面視輪郭が略矩形となるように形成されている。
　バイアス電圧入力端子Ｔｉ１１ｂは、Ｔｉ／Ａｕから成り、ベースＢＳ１１の左側上面に上面視輪郭が略矩形となるように、且つ、駆動電圧入力端子Ｔｉ１１ａと間隔をおいて並ぶように形成されている。また、バイアス電圧入力端子Ｔｉ１２ｂは、Ｔｉ／Ａｕから成り、ベースＢＳ１１の右側上面に上面視輪郭が略矩形となるように、且つ、駆動電圧入力端子Ｔｉ１２ａと間隔をおいて並ぶように形成されている。
　また、バイアス電圧入力端子Ｔｉ１１ｂと前側の第２電極層１６とは高抵抗線路ＨＲＬ１１によって接続されており、バイアス電圧入力端子Ｔｉ１２ｂと後側の第２電極層１６とは高抵抗線路ＨＲＬ１２によって接続されている。これら高抵抗線路ＨＲＬ１１及びＨＲＬ１２は、ＴａＮ等の高抵抗材料から成り、第１信号線路ＳＬ１１及び第２信号線路ＳＬ１２に比べて抵抗率が高い。
　次に、図４及び図５を参照して、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ１０の使用方法及び機能について説明する。
　使用に際しては、図４に示したように、ＭＥＭＳスイッチＳＤ１０を回路基板等に搭載する。また、第１可変直流電源ＤＣ１１ａの正極側を駆動電圧入力端子Ｔｉ１１ａに接続し、第２可変直流電源ＤＣ１１ｂの正極側をバイアス電圧入力端子Ｔｉ１１ｂに接続し、両可変直流電源ＤＣ１１ａ及びＤＣ１１ｂの負極側をグランド端子Ｔｇ１１に接続する。また、第３可変直流電源ＤＣ１２ａの正極側を駆動電圧入力端子Ｔｉ１２ａに接続し、第４可変直流電源ＤＣ１１ｂの正極側をバイアス電圧入力端子Ｔｉ１２ｂに接続し、両可変直流電源ＤＣ１２ａ及びＤＣ１２ｂの負極側をグランド端子Ｔｇ１１に接続する。
　後述するように、駆動電圧入力端子Ｔｉ１１ａ及びＴｉ１２ａに印加される駆動電圧は同一値であるため、一実施態様においては、１つの可変直流電源を駆動電圧印加用として共用することができる。また、バイアス電圧入力端子Ｔｉ１１ｂ及びＴｉ１２ｂに印加されるバイアス電圧は同一値であるため、一実施態様においては、駆動電圧印加用電源とは別の１つの可変直流電源をバイアス電圧印加用として共用しても良い。また、一実施態様においては、後述する電圧印加が同様に行える限り、該可変直流電源を回路基板等に設けられた直流電圧入力線路で代用するようにしてもよい。
　回路基板等に設けられた高周波信号路線（入力側）を第１信号線路ＳＬ１１に接続し、高周波信号路線（出力側）を第２信号線路ＳＬ１２に接続する。逆に、高周波信号路線（入力側）を第２信号線路ＳＬ１２に接続し、高周波信号路線（出力側）を第１信号線路ＳＬ１１に接続しても良い。
　使用時には、第１可変直流電源ＤＣ１１ａから駆動電圧入力端子Ｔｉ１１ａに所定値の直流電圧（以下、駆動電圧と言う）が印加され、且つ、第３可変直流電源ＤＣ１２ａから駆動電圧入力端子Ｔｉ１２ａにこれと同一値の駆動電圧が印加される。また、第２可変直流電源ＤＣ１１ｂからバイアス電圧入力端子Ｔｉ１１ｂに所定値の直流電圧（以下、バイアス電圧と言う）が印加され、且つ、第４可変直流電源ＤＣ１２ｂからバイアス電圧入力端子Ｔｉ１２ｂにこれと同一値のバイアス電圧が印加される。
　駆動電圧入力端子Ｔｉ１１ａに印加された駆動電圧は、レバーＦＬ１１の左側の駆動部ＦＬ１１ａを構成する第４電極層１９を通じて該駆動部ＦＬ１１ａの圧電体層１８に印加される。また、駆動電圧入力端子Ｔｉ１２ａに印加された駆動電圧は、レバーＦＬ１１の右側の駆動部ＦＬ１１ａを構成する第４電極層１９を通じて該駆動部ＦＬ１１ａの圧電体層１８に印加される。
　これにより、図５に示したように、両駆動部ＦＬ１１ａの構成する圧電体層１８に圧電効果による縮みが生じる。この圧電体層１８の縮みによって両駆動部ＦＬ１１ａのヒンジ部ＦＬ１１ｃ側が上方に反り上がるため、該反り上がりによってレバーＦＬ１１の変位部ＦＬ１１ｂが上方に変位し、該上方変位によって接点電極ＣＴ１１の上面が第１信号線路ＳＬ１１の後側部分の下面及び第２信号線路ＳＬ１２の前側部分の下面に接触する。この接触によって両信号線路ＳＬ１１及びＳＬ１２が接点電極ＣＴ１１を介して導通状態となる。つまり、第１信号線路ＳＬ１１に入力された高周波信号は該第１信号線路ＳＬ１１，接点電極ＣＴ１１及び第２信号線路ＳＬ１２を経由して該第２信号線路ＳＬ１２から出力される。
　また、第１チューナブルキャパシタＣＡ１１及び第２チューナブルキャパシタＣＡ１２がレバーＦＬ１１の変位部ＦＬ１１ｂ上に配置されており、第１信号線路ＳＬ１１の後側部分の下面及び第２信号線路ＳＬ１２の前側部分の下面と接点電極ＣＴ１１との隙間と、第１信号線路ＳＬ１１の後側部分の下面と接続端子Ｔｃａ１１の上面との隙間と、第２信号線路ＳＬ１２の前側部分の下面と接続端子Ｔｃａ１２の上面との隙間とが、ほぼ同じであることから、接点電極ＣＴ１１の上面が第１信号線路ＳＬ１１の後側部分の下面及び第２信号線路ＳＬ１２の前側部分の下面に接触するとほぼ同時に、第１チューナブルキャパシタＣＡ１１の接続端子Ｔｃａ１１の上面が第１信号線路ＳＬ１１の後側部分の下面に接触して電気的に接続され、且つ、第２チューナブルキャパシタＣＡ１２の接続端子Ｔｃａ１２の上面が第２信号線路ＳＬ１２の前側部分の下面に接触して電気的に接続する。
　一方、バイアス電圧入力端子Ｔｉ１１ｂに印加されたバイアス電圧は、高抵抗線路ＨＲＬ１１，前側の第２電極層１６，第１信号線路ＳＬ１１，接続端子Ｔｃａ１１及び第１チューナブルキャパシタＣＡ１１の上部電極層２５を通じて該第１チューナブルキャパシタＣＡ１１の誘電体層２４に印加される。また、バイアス電圧入力端子Ｔｉ１２ｂに印加されたバイアス電圧は、高抵抗線路ＨＲＬ１２，後側の第２電極層１６，第２信号線路ＳＬ１２，接続端子Ｔｃａ１２及び第２チューナブルキャパシタＣＡ１２の上部電極層２８を通じて該第２チューナブルキャパシタＣＡ１２の誘電体層２７に印加される。
　これにより、両チューナブルキャパシタＣＡ１１及びＣＡ１２の誘電体層２４及び２７の比誘電率が変化し、該変化によって両チューナブルキャパシタＣＡ１１及びＣＡ１１のキャパシタンスが変化し、該変化によってＭＥＭＳスイッチＳＤ１０の特性インピーダンスが変化する。
　つまり、回路基板等に搭載されたＭＥＭＳスイッチＳＤ１０の特性インピーダンス（例えば５０Ωや７５Ω等）が外的影響によって乱れてしまう場合でも、該乱れを相殺するように両チューナブルキャパシタＣＡ１１及びＣＡ１１のキャパシタンスをバイアス電圧により変化させれば、該特性インピーダンスを最適な値に調整することができる。
　次に、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ１０によって得られる効果について説明する。
　（１）本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ１０にあっては、両チューナブルキャパシタＣＡ１１及びＣＡ１１のキャパシタンスをバイアス電圧によって変化させることによって、使用時に生じる特性インピーダンスの乱れを相殺するように該特性インピーダンスを調整できるので、ＭＥＭＳスイッチＳＤ１０に最適な特性インピーダンスを確保することができる。これにより、特性インピーダンスの乱れを原因とした伝送損失増加やアイソレーション低下等の特性悪化を回避することができる。
　（２）本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ１０にあっては、第１信号線路ＳＬ１１に対応して第１チューナブルキャパシタＣＡ１１が設けられ、且つ、第２信号線路ＳＬ１２に対応して第２チューナブルキャパシタＣＡ１２が設けられているので、高周波信号が流れる線路全体（第１信号線路ＳＬ１１，接点電極ＣＴ１１及び第２信号線路ＳＬ１２）に対して所期の特性インピーダンス調整を効果的に行うことができる。
　（３）本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ１０にあっては、第１チューナブルキャパシタＣＡ１１及び第２チューナブルキャパシタＣＡ１２をレバーＦＬ１１の変位部ＦＬ１１ｂ上に配置し、しかも、第１信号線路ＳＬ１１の後側部分の下面及び第２信号線路ＳＬ１２の前側部分の下面と接点電極ＣＴ１１との隙間と、第１信号線路ＳＬ１１の後側部分の下面と接続端子Ｔｃａ１１の上面との隙間と、第２信号線路ＳＬ１２の前側部分の下面と接続端子Ｔｃａ１２の上面との隙間とを、ほぼ同じにしてあるので、レバーＦＬ１１の変位部ＦＬ１１ｂの上方変位によって、接点電極ＣＴ１１の上面を第１信号線路ＳＬ１１の後側部分の下面及び第２信号線路ＳＬ１２の前側部分の下面に接触させるとほぼ同時に、第１チューナブルキャパシタＣＡ１１の接続端子Ｔｃａ１１の上面を第１信号線路ＳＬ１１の後側部分の下面に接触させて電気的に接続し、且つ、第２チューナブルキャパシタＣＡ１２の接続端子Ｔｃａ１２の上面を第２信号線路ＳＬ１２の前側部分の下面に接触させて電気的に接続させることができる。
　このようにして、第１信号線路ＳＬ１１及び第２信号線路ＳＬ１２が接点電極ＣＴ１１を介して導通状態となったときのみ、第１信号線路ＳＬ１１に第１チューナブルキャパシタＣＡ１１を接続し、且つ、第２信号線路ＳＬ１２に第２チューナブルキャパシタＣＡ１２を接続して所期の特性インピーダンス調整を行うことができる。
　一実施形態においては、接点電極ＣＴ１１の上面高さが接続端子Ｔｃａ１１の上面高さ及び接続端子Ｔｃａ１２の上面高さよりも０．０１μｍ～０．５μｍ程度わずかに高くすることにより、第１信号線路ＳＬ１１の後側部分の下面及び第２信号線路ＳＬ１２の前側部分の下面と接点電極ＣＴ１１との接触圧を、第１信号線路ＳＬ１１の後側部分の下面と接続端子Ｔｃａ１１の上面との接触圧及び第２信号線路ＳＬ１２の前側部分の下面と接続端子Ｔｃａ１２の上面との接触圧よりも高めることができるため、スイッチの導通状態の安定性が向上する。
　（４）本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ１０にあっては、バイアス電圧入力端子Ｔｉ１１ｂに印加されたバイアス電圧を高抵抗線路ＨＲＬ１１を介して第１チューナブルキャパシタＣＡ１１の誘電体層２４に印加し、また、バイアス電圧入力端子Ｔｉ１２ｂに印加されたバイアス電圧を高抵抗線路ＨＲＬ１２を介して第２チューナブルキャパシタＣＡ１２の誘電体層２７に印加しているので、第１信号線路ＳＬ１１から高抵抗線路ＨＲＬ１１側に高周波信号が漏れること、並びに、第２信号線路ＳＬ１２から高抵抗線路ＨＲＬ１２側に高周波信号が漏れることを抑制することができる。これにより、第１信号線路ＳＬ１１，接点電極ＣＴ１１及び第２信号線路ＳＬ１２を経由して流れる高周波信号の特性劣化を防止することができる。
　（５）本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ１０にあっては、接点電極ＣＴ１１が第１信号線路ＳＬ１１及び第２信号線路ＳＬ１２に接触し、且つ、第１チューナブルキャパシタＣＡ１１の接続端子Ｔｃａ１１が第１信号線路ＳＬ１１に接触又は近接し第２チューナブルキャパシタＣＡ１２の接続端子Ｔｃａ１２が第２信号線路ＳＬ１２に接触又は近接している状態にあるときに、各接続端子Ｔｃａ１１及びＴｃａ１２から各チューナブルキャパシタＣＡ１１及びＣＡ１２にバイアス電圧を印加することで、第１信号線路ＳＬ１１と第１チューナブルキャパシタＣＡ１１の下部電極層２３との間に静電引力が生じ、且つ、第２信号線路ＳＬ１２と第２チューナブルキャパシタＣＡ１２の下部電極層２６との間に静電引力が生じる。このため、接点電極ＣＴ１１と両信号線路ＳＬ１１及びＳＬ１２とを、レバーＦＬ１１の圧電力（変位部ＦＬ１１ｂの上方変位力）に加えて該静電引力によって強く接触させることができるので、スイッチの導通状態の安定性が向上する。また、静電引力のみでも接触が継続するラッチング状態となることを利用して、スイッチの導通状態においてレバーＦＬ１１の圧電力を用いない態様で、発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ１０を使用することもできる。
　（６）本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ１０はフィルタ機能を有するデバイスという見方もできる。特性インピーダンスを可変にできることは、フィルタ機能を可変にできることを意味する。接点電極ＣＴ１１の両脇に備えた２つのチューナブルキャパシタＣＡ１１及びＣＡ１２がグランドに接続されているので、これらのチューナブルキャパシタＣＡ１１及びＣＡ１２を高周波信号が通過する第１信号線路ＳＬ１１及び第２信号線路ＳＬ１２のインダクタンス成分と組み合わせることによってローパスフィルタを構成することができる。各チューナブルキャパシタＣＡ１１及びＣＡ１２の容量を変化させれば、カットオフ周波数を調整することが可能となる。
　本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ１０として、各駆動部ＦＬ１１ａを構成する圧電体層１８、ダミー圧電体層２１、第１チューナブルキャパシタＣＡ１１を構成する誘電体層２４、及び、第２チューナブルキャパシタＣＡ１２を構成する誘電体層２７を、それぞれＰＺＴで形成したものを示したが、ＰＺＴに代えて、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ナトリウムビスマス、ニオブ酸カリウムナトリウム、タンタル酸ストロンチウムビスマス等を用いることができる。
　本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ１０において、第１電極層１５、第２電極層１６、各駆動部ＦＬ１１ａを構成する第３電極層１７、第４電極層１９、ダミー電極層２０及び２２、接点電極ＣＴ１１、第１チューナブルキャパシタＣＡ１１を構成する下部電極層２３及び上部電極層２５、接続端子Ｔｃａ１１、第２チューナブルキャパシタＣＡ１２を構成する下部電極層２６及び上部電極層２８、接続端子Ｔｃａ１２、第１信号線路ＳＬ１１、第２信号線路ＳＬ１２、グランド端子Ｔｇ１１及びＴｇ１２、駆動電圧入力端子Ｔｉ１１ａ及びＴｉ１２ａ、及び、バイアス電圧入力端子Ｔｉ１１ｂ及びＴｉ１２ｂは、それぞれ、Ｔｉ層とＰｔ層とを積層したＴｉ／Ｐｔ又はＴｉ層とＡｕ層とを積層したＴｉ／Ａｕの何れかからなる。本発明の他の実施形態においては、Ｔｉ／Ｐｔ及び／又はＴｉ／ＡｕのＴｉ層に代えて、Ｃｒ層、Ｚｒ層、ＴｉＮ層又はＴｉＯ２層のいずれかを用いることができる。また、Ｔｉ／ＰｔのＰｔ層に代えて、Ａｕ合金層、Ｃｕ層又はＡｇ層のいずれかを用いることができる。さらに、Ｔｉ／ＡｕのＡｕ層に代えて、Ａｕ合金層、Ｃｕ層、又はＡｇ層のいずれかを用いることができる。また、本発明の他の実施形態においては、Ｔｉ／Ｐｔ又はＴｉ／Ａｕに代えて、Ｐｔ層、Ａｕ層、Ａｕ合金層、Ｃｕ層又はＡｇ層からなる単一の層を用いてもよい。また、本発明の一実施形態において、Ｔｉ層、Ｃｒ層、Ｚｒ層、ＴｉＮ層又はＴｉＯ２層の膜厚を、１ｎｍ～１００ｎｍにすることができ、Ｐｔ層、Ａｕ層、Ａｕ合金層、Ｃｕ層又はＡｇ層の膜厚を、０．１μｍ～３０μｍにすることができる。当業者に明らかなように、本発明の様々な実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ３０に含まれる各要素を構成する材料は、本明細書において明示的に述べられたものに限られず、本発明の範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更することができる。
　本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ１０においては、上述したように、接点電極ＣＴ１１の上面高さを接続端子Ｔｃａ１１及びＴｃａ１２の上面高さと揃えるために、変位部ＦＬ１１ｂ上にダミー電極層２０とダミー圧電体層２１とダミー電極層２２とが形成され、その上に接点電極ＣＴ１１が形成される。他の実施形態においては、このダミー圧電体層２１及びダミー電極層２２に代えて、このダミー圧電体層２１及びダミー電極層２２の厚さを加算した厚さか、又はこのダミー圧電体層２１及びダミー電極層２２の厚さを加算した厚さに更に０．０１μｍ～０．５μｍ程度を加算した厚さを有する接点電極ＣＴ１１をダミー電極層２０上に形成してもよい。また、一実施形態においては、ダミー電極層２０，ダミー圧電体層２１及びダミー電極層２２に代えて、ダミー電極層２０，ダミー圧電体層２１及びダミー電極層２２の厚さを加算した厚さを有する接点電極ＣＴ１１を帯状絶縁体層１４ａ上に形成することができる。
　本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ１０においては、上述したように、１つのグランド端子Ｔｇ１１が左側の駆動部ＦＬ１１ａ及び第１チューナブルキャパシタＣＡ１１のグランド端子として共用され、且つ、他の１つのグランド端子Ｔｇ１２を右側の駆動部ＦＬ１１ａ及び第２チューナブルキャパシタＣＡ１２のグランド端子として共用される。他の実施形態においては、第１チューナブルキャパシタＣＡ１１専用のグランド端子を別に設けてこれと第１チューナブルキャパシタＣＡ１１の下部電極層２３とを専用線路で接続し、第２チューナブルキャパシタＣＡ１２専用のグランド端子を別に設けてこれと第２チューナブルキャパシタＣＡ１２の下部電極層２６とを専用線路で接続するようにしても良い。
　このようにすれば、第１チューナブルキャパシタＣＡ１１の誘電体層２４に印加されるバイアス電圧と、第２チューナブルキャパシタＣＡ１２の誘電体層２７に印加されるバイアス電圧とを異ならせることができる。つまり、第１信号線路ＳＬ１１側を対象とした特性インピーダンス調整と第２信号線路ＳＬ１２側を対象とした特性インピーダンス調整を個別に行えるので、全体としてより微細な特性インピーダンス調整を行うことができる。
　［第２実施形態］
　図６及び図７は本発明（ＭＥＭＳスイッチ）の第２実施形態を示す。ここでの説明では、説明の便宜上、図１に関する説明と同様に、図６の左，右，下，上，手前及び奥と他の図のこれらに相当する方向をそれぞれ前，後，左，右，上及び下と表記する。
　先ず、図６を引用してＭＥＭＳスイッチＳＤ２０の構成について説明する。
　図６に示したＭＥＭＳスイッチＳＤ２０は、公知の薄膜形成手法を用いて作成された多層構造を有しいる。一実施形態において、このＭＥＭＳスイッチＳＤ２０は、前後寸法が約１．０ｍｍ、左右寸法が約１．２ｍｍ，上下寸法が約０．５ｍｍになるように構成される。
　このＭＥＭＳスイッチＳＤ２０は、前記ＭＥＭＳスイッチＳＤ１０と、
・ベースＢＳ１１よりも左右寸法が小さなベースＢＳ１１’を用いた点
・第１貫通孔ＰＨ１１及び第２貫通孔ＰＨ１２よりも左右寸法が小さな第１貫通孔ＰＨ１
　１’及び第２貫通孔ＰＨ１２’を用いて、第２貫通孔ＰＨ１２’の上面視輪郭を略コ字
　形とした点
・レバーＦＬ１１の右側の駆動部ＦＬ１１ａ及びヒンジ部ＦＬ１１ｃを無くしたものをレ
　バーＦＬ１１’として用いた点
・ベースＢＳ１１の右側に設けられていた第１電極層１５と駆動電圧入力端子Ｔｉ１２ａ
　とバイアス電圧入力端子１２ｂとグランド端子Ｔｇ１２と高抵抗線路ＨＲＬ１２を無く
　して、バイアス電圧入力端子１２ｂの代わりとなるバイアス電圧入力端子Ｔｉ１１ｃを
　ベースＢＳ１１’の左側に設け、高抵抗線路ＨＲＬ１２の代わりとなる高抵抗線路ＨＲ
　Ｌ１２’を第２信号線路ＳＬ１２の左側に設けた点
で構成を異にする。ＭＥＭＳスイッチＳＤ２０の他の構成は、前記ＭＥＭＳスイッチＳＤ１０と同じであるためその説明を省略する。
　次に、図７を参照して、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ２０の使用方法及び機能について説明する。
　使用に際しては、図７に示したように、ＭＥＭＳスイッチＳＤ２０を回路基板等に搭載する。また、第１可変直流電源ＤＣ１１ａの正極側を駆動電圧入力端子Ｔｉ１１ａに接続し、第２可変直流電源ＤＣ１１ｂの正極側をバイアス電圧入力端子Ｔｉ１１ｂに接続し、第３可変直流電源ＤＣ１１ｃの正極側をバイアス電圧入力端子Ｔｉ１１ｃに接続し、これら可変直流電源ＤＣ１１ａ，ＤＣ１１ｂ及びＤＣ１１ｃの負極側をグランド端子Ｔｇ１１に接続する。
　後述するように、バイアス電圧入力端子Ｔｉ１１ｂ及びＴｉ１１ｃに印加されるバイアス電圧は同一値であるため、一実施態様においては、１つの可変直流電源をバイアス電圧印加用として共用することができる。また、一実施態様においては、後述する電圧印加が同様に行える限り、該可変直流電源を回路基板等に設けられた直流電圧入力線路で代用するようにしてもよい。
　また、回路基板等に設けられた高周波信号路線（入力側）を第１信号線路ＳＬ１１に接続し、高周波信号路線（出力側）を第２信号線路ＳＬ１２に接続する。高周波信号路線（入力側）を第２信号線路ＳＬ１２に接続し、高周波信号路線（出力側）を第１信号線路ＳＬ１１に接続しても良い。
　使用時には、第１可変直流電源ＤＣ１１ａから駆動電圧入力端子Ｔｉ１１ａに所定値の直流電圧（以下、駆動電圧と言う）が印加される。また、第２可変直流電源ＤＣ１１ｂからバイアス電圧入力端子Ｔｉ１１ｂに所定値の直流電圧（以下、バイアス電圧と言う）が印加され、且つ、第３可変直流電源ＤＣ１１ｃからバイアス電圧入力端子Ｔｉ１１ｃにこれと同一値のバイアス電圧が印加される。
　ＭＥＭＳスイッチＳＤ２０における動作及び作用効果は、ＭＥＭＳスイッチＳＤ１０における動作及び作用効果と同様である。
　［第３実施形態］
　図８～図１２は本発明の第３実施形態を示す。ここでの説明では、説明の便宜上、図１に関する説明と同様に、図８の左，右，下，上，手前及び奥と他の図のこれらに相当する方向をそれぞれ前，後，左，右，上及び下と表記する。
　先ず、図８～図１０を参照して、ＭＥＭＳスイッチＳＤ３０の構成について説明する。
　図８～図１０に示したＭＥＭＳスイッチＳＤ３０は、公知の薄膜形成手法を用いて作成された多層構造を有している。一実施形態において、このＭＥＭＳスイッチＳＤ３０は、前後寸法が約１．０ｍｍ、左右寸法が約１．２０ｍｍ，上下寸法が約０．５ｍｍになるように構成される。
　このＭＥＭＳスイッチＳＤ３０は、ベースＢＳ３１と、レバーＦＬ３１と、接点電極ＣＴ３１と、第１チューナブルキャパシタＣＡ３１と、接続端子Ｔｃａ３１と、第２チューナブルキャパシタＣＡ３２と、接続端子Ｔｃａ３２と、第１信号線路ＳＬ３１と、第２信号線路ＳＬ３２と、グランド端子Ｔｇ３１と、駆動電圧入力端子Ｔｉ３１ａと、バイアス電圧入力端子Ｔｉ３１ｂ及びＴｉ３１ｃと、を備えている。
　ベースＢＳ３１は、Ｓｉ等から成る第１ベース層３１と、ＳｉＯ2等から成り、且つ、
第１ベース層３１上に形成された第１絶縁体層３２と、Ｓｉ等から成り、且つ、第３絶縁体層３１上に形成された第２ベース層３３と、ＳｉＯ2等から成り、且つ、第２ベース層
３３上に形成された第２絶縁体層３４と、を有している。
　第１ベース層３１及び第１絶縁体層３２には、上面視輪郭が略矩形の第１貫通孔ＰＨ３１が形成されている。また、第２ベース層３３及び第２絶縁体層３４には、上面視輪郭が略コ字形の第２貫通孔ＰＨ３２が形成されており、該第２貫通孔ＰＨ３２の内側にはレバーＦＬ３１の母材となる帯状ベース層３３ａ及び帯状絶縁体層３４ａが存する。
　ベースＢＳ３１の左側上面には、Ｔｉ／Ｐｔから成り、且つ、上面視輪郭が略矩形の第１電極層３５が形成されている。また、ベースＢＳ１１の前側上面と後側上面には、Ｔｉ／Ｐｔから成り、且つ、上面視輪郭が略矩形の第２電極層３６が第１電極層３５と同じ厚さで形成されている。
　レバーＦＬ３１は、駆動部ＦＬ３１ａと、駆動部ＦＬ３１ａの自由端に位置する変位部ＦＬ３１ｂと、駆動部ＦＬ３１ａと変位部ＦＬ３１ｂとを結ぶヒンジ部ＦＬ３１ｃと、を有している。
　駆動部ＦＬ３１ａは、先に述べた帯状ベース層３３ａ及び帯状絶縁体層３４ａの左側部分をその母材とする。この左側部分上には、Ｔｉ／Ｐｔから成り、且つ、上面視輪郭が略矩形の第３電極層３７が第１電極層３５と同じ厚さで該第１電極層３５と連続して形成されている。また、第３電極層３７上には、ＰＺＴ等から成り、上面視輪郭が第３電極層３７と同じ圧電体層３８が形成されている。さらに、圧電体層３８上には、Ｔｉ／Ｐｔから成り、且つ、上面視輪郭が圧電体層３８と同じ第４電極層３９が形成されている。
　変位部ＦＬ３１ｂは、先に述べた帯状ベース層３３ａ及び帯状絶縁体層３４ａの右端部分をその母材とする。この帯状ベース層３３ａ及び帯状絶縁体層３４ａの右端部分上には、Ｔｉ／Ｐｔから成り、且つ、上面視輪郭が略矩形のダミー電極層４０が第３電極層３７と同じ厚さで形成されている。また、ダミー電極層４０上には、Ｔｉ／Ａｕから成り、且つ、上面視輪郭がダミー電極層４０と同じ接点電極ＣＴ３１が形成されている。
　ヒンジ部ＦＬ３１ｃは、先に述べた帯状ベース層３３ａ及び帯状絶縁体層３４ａの左側部分と右端部分とに挟まれる部分をその母材とする。これらの母材に貫通孔（符号無し）を形成することで、ヒンジ部ＦＬ３１ｃに、ヒンジの役割を為す可撓性が付与されている。
　ベースＢＳ３１上の第２貫通孔ＰＨ３２の前側には、Ｔｉ／Ｐｔから成り、且つ、上面視輪郭が略矩形の下部電極層４１が、第３電極層３７と同じ厚さで形成されている。また、下部電極層４１上には、ＰＺＴ等から成り、且つ、上面視輪郭が下部電極層４１と同じ誘電体層４２が、圧電体層３８と同じ厚さで形成されている。さらに、誘電体層４２上には、Ｔｉ／Ｐｔから成り、且つ、上面視輪郭が誘電体層４２と同じ上部電極層４３が、第４電極層３９と同じ厚さで形成されている。ここでの、下部電極層４１，誘電体層４２及び上部電極層４３は第１チューナブルキャパシタＣＡ３１を構成しており、該第１チューナブルキャパシタＣＡ３１はベースＢＳ３１上に配置されている。さらに、第１チューナブルキャパシタＣＡ３１の上部電極層４３上には、Ｔｉ／Ａｕから成り、且つ、上面視輪郭が上部電極層４３と同じ接続端子Ｔｃａ３１が形成されている。図９（Ｓ１３）から分かるように、この接続端子Ｔｃａ３１の上面は第１信号線路ＳＬ３１の後側部分の下面に密着していて電気的に接続している。
　また、ベースＢＳ３１上の第２貫通孔ＰＨ３２の後側には、Ｔｉ／Ｐｔから成り、且つ、上面視輪郭が略矩形の下部電極層４４が第３電極層３７と同じ厚さで形成されている。また、下部電極層４４上には、ＰＺＴ等から成り、且つ、上面視輪郭が下部電極層４４と同じ誘電体層４５が圧電体層３８と同じ厚さで形成されている。さらに、誘電体層４５上には、Ｔｉ／Ｐｔから成り、且つ、上面視輪郭が誘電体層４５と同じ上部電極層４６が第４電極層３９と同じ厚さで形成されている。ここでの、下部電極層４４，誘電体層４４及び上部電極層４５は第２チューナブルキャパシタＣＡ３２を構成しており、該第２チューナブルキャパシタＣＡ３２はベースＢＳ３１上に配置されている。さらに、第２チューナブルキャパシタＣＡ３２の上部電極層４４６上には、Ｔｉ／Ａｕから成り、且つ、上面視輪郭が上部電極層４６と同じ接続端子Ｔｃａ３２が形成されている。図９（Ｓ１３）から分かるように、この接続端子Ｔｃａ３１の上面は第２信号線路ＳＬ３２の前側部分の下面に密着していて電気的に接続している。
　第１信号線路ＳＬ３１及び第２信号線路ＳＬ３２は、Ｔｉ／Ａｕから成り、平坦な母材料を９０度屈曲させ、さらに逆方向に９０度屈曲させた断面形状をそれぞれ有している。第１信号線路ＳＬ３１の前側部分の下面は前側の第２電極層３６の上面に接続され、第２信号線路ＳＬ３２の後側部分の下面は後側の第２電極層３６の上面に接続されている。第１信号線路ＳＬ３１と第２信号線路ＳＬ３２とがＳ１６－Ｓ１６線に対して前後方向で線対称になるように形成されているため、第１信号線路ＳＬ３１の後側部分の上下面と第２信号線路ＳＬ３２の前側部分の上下面は面一になっている。
　また、図８から分かるように、第１信号線路ＳＬ３１及び第２信号線路ＳＬ３２の左右寸法は、接点電極ＣＴ３１と両接続端子Ｔｃａ３１及びＴｃａ３２の左右寸法よりも大きい。さらに、第１信号線路ＳＬ３１の後側部分と第２信号線路ＳＬ３２の前側部分は接点電極ＣＴ３１の上方まで延びていて、該後側部分と該前側部分との間には第１信号線路ＳＬ３１と第２信号線路ＳＬ３２とを非導通とするための隙間ＧＡが設けられている。さらに、第１信号線路ＳＬ３１の後側部分の下面及び第２信号線路ＳＬ３２の前側部分の下面と接点電極ＣＴ３１との間には、所定の上下寸法を有する隙間（符号無し）が形成されている。
　グランド端子Ｔｇ３１は、Ｔｉ／Ａｕから成り、第１電極層３５上に上面視輪郭が略矩形となるように形成されている。また、駆動電圧入力端子Ｔｉ３１ａは、Ｔｉ／Ａｕから成り、駆動部ＦＬ３１ａの第４電極層３９上の左端に上面視輪郭が略矩形となるように形成されている。バイアス電圧入力端子Ｔｉ３１ｂは、Ｔｉ／Ａｕから成り、ベースＢＳ３１の左前側上面に上面視輪郭が略矩形となるように、且つ、グランド端子Ｔｇ３１と間隔をおいて並ぶように形成されている。バイアス電圧入力端子Ｔｉ３１ｃは、Ｔｉ／Ａｕから成り、ベースＢＳ１１の左後側上面に上面視輪郭が略矩形となるように、且つ、駆動電圧入力端子Ｔｉ３１ａと間隔をおいて並ぶように形成されている。
　また、バイアス電圧入力端子Ｔｉ３１ｂと前側の第２電極層３６とは高抵抗線路ＨＲＬ３１によって接続されており、バイアス電圧入力端子Ｔｉ３１ｃと後側の第２電極層３６とは高抵抗線路ＨＲＬ３２によって接続されている。これら高抵抗線路ＨＲＬ３１及びＨＲＬ３２は、ＴａＮ等の高抵抗材料から成り、第１信号線路ＳＬ３１及び第２信号線路ＳＬ３２に比べて抵抗率が高い。
　次に、図１１及び図１２を参照して、前記ＭＥＭＳスイッチＳＤ３０の使用方法及び機能等について説明する。
　使用に際しては、図１１に示したように、ＭＥＭＳスイッチＳＤ３０を回路基板等に搭載する。また、第１可変直流電源ＤＣ３１ａの正極側を駆動電圧入力端子Ｔｉ３１ａに接続し、第２可変直流電源ＤＣ３１ｂの正極側をバイアス電圧入力端子Ｔｉ３１ｂに接続し、第３可変直流電源ＤＣ３１ｃの正極側をバイアス電圧入力端子Ｔｉ３１ｃに接続し、これら可変直流電源ＤＣ３１ａ，ＤＣ３１ｂ及びＤＣ３１ｃの負極側をグランド端子Ｔｇ３１に接続する。
　図面には３つの可変直流電源ＤＣ３１ａ，ＤＣ３１ｂ及びＤＣ３１ｃを示したが、後述するようにバイアス電圧入力端子Ｔｉ３１ｂ及びＴｉ３１ｃに印加されるバイアス電圧は同一値であるため、一実施態様においては、１つの可変直流電源を駆動電圧印加用として共用することができる。また、一実施態様においては、後述する電圧印加が同様に行える限り、該可変直流電源を回路基板等に設けられた直流電圧入力線路で代用するようにしてもよい。
　また、回路基板等に設けられた高周波信号路線（入力側）を第１信号線路ＳＬ３１に接続し、高周波信号路線（出力側）を第２信号線路ＳＬ３２に接続する。高周波信号路線（入力側）を第２信号線路ＳＬ３２に接続し、高周波信号路線（出力側）を第１信号線路ＳＬ３１に接続しても良い。
　使用時には、第１可変直流電源ＤＣ３１ａから駆動電圧入力端子Ｔｉ３１ａに所定値の直流電圧（以下、駆動電圧と言う）が印加される。また、第２可変直流電源ＤＣ３１ｂからバイアス電圧入力端子Ｔｉ３１ｂに所定値の直流電圧（以下、バイアス電圧と言う）が印加され、且つ、第３可変直流電源ＤＣ３１ｃからバイアス電圧入力端子Ｔｉ３１ｃにこれと同一値のバイアス電圧が印加される。
　駆動電圧入力端子Ｔｉ３１ａに印加された駆動電圧は、レバーＦＬ３１の駆動部ＦＬ３１ａを構成する第４電極層３９を通じて該駆動部ＦＬ３１ａの圧電体層３８に印加される。
　これにより、図１２に示したように、駆動部ＦＬ３１ａの構成する圧電体層３８に圧電効果による縮みが生じる。この圧電体層３８の縮みによって駆動部ＦＬ３１ａのヒンジ部ＦＬ３１ｃ側が上方に反り上がり、該反り上がりによってレバーＦＬ３１の変位部ＦＬ３１ｂが上方に変位し、該上方変位によって接点電極ＣＴ３１の上面が第１信号線路ＳＬ３１の後側部分の下面及び第２信号線路ＳＬ３２の前側部分の下面に接触し、該接触によって両信号線路ＳＬ３１及びＳＬ３２が接点電極ＣＴ３１を介して導通状態となる。つまり、第１信号線路ＳＬ３１に入力された高周波信号は該第１信号線路ＳＬ３１，接点電極ＣＴ３１及び第２信号線路ＳＬ３２を経由して該第２信号線路ＳＬ３２から出力される。
　一方、バイアス電圧入力端子Ｔｉ３１ｂに印加されたバイアス電圧は、高抵抗線路ＨＲＬ３１，前側の第２電極層３６，第１信号線路ＳＬ３１，接続端子Ｔｃａ３１及び第１チューナブルキャパシタＣＡ３１の上部電極層４３を通じて該第１チューナブルキャパシタ
ＣＡ３１の誘電体層４２に印加される。また、バイアス電圧入力端子Ｔｉ３１ｃに印加されたバイアス電圧は、高抵抗線路ＨＲＬ３２，後側の第２電極層３６，第２信号線路ＳＬ３２，接続端子Ｔｃａ３２及び第２チューナブルキャパシタＣＡ３２の上部電極層４６を通じて該第２チューナブルキャパシタＣＡ３２の誘電体層４５に印加される。
　これにより、両チューナブルキャパシタＣＡ３１及びＣＡ３２の誘電体層４２及び４５の比誘電率が変化し、該変化によって両チューナブルキャパシタＣＡ３１及びＣＡ３１のキャパシタンスが変化し、該変化によってＭＥＭＳスイッチＳＤ３０の特性インピーダンスが変化する。
　つまり、回路基板等に搭載されたＭＥＭＳスイッチＳＤ３０の特性インピーダンス（例えば５０Ωや７５Ω等）が外的影響によって乱れてしまう場合でも、該乱れを相殺するように両チューナブルキャパシタＣＡ３１及びＣＡ３１のキャパシタンスをバイアス電圧により変化させれば、該特性インピーダンスを最適な値に調整することができる。
　次に、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ３０によって得られる効果について説明する。
　（１）本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ３０にあっては、両チューナブルキャパシタＣＡ３１及びＣＡ３１のキャパシタンスをバイアス電圧によって変化させることによって、使用時に生じる特性インピーダンスの乱れを相殺するように該特性インピーダンスを調整できるので、ＭＥＭＳスイッチＳＤ３０に最適な特性インピーダンスを確保することができ、これにより特性インピーダンスの乱れを原因とした伝送損失増加やアイソレーション低下等の特性悪化を回避することができる。
　（２）本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ３０にあっては、第１信号線路ＳＬ３１に対応して第１チューナブルキャパシタＣＡ３１が設けられ、且つ、第２信号線路ＳＬ３２に対応して第２チューナブルキャパシタＣＡ３２が設けられているので、高周波信号が流れる線路全体（第１信号線路ＳＬ３１，接点電極ＣＴ３１及び第２信号線路ＳＬ３２）に対して所期の特性インピーダンス調整を効果的に行うことができる。
　（３）前記ＭＥＭＳスイッチＳＤ３０にあっては、第１チューナブルキャパシタＣＡ３１及び第２チューナブルキャパシタＣＡ３２をベースＢＳ３１上に配置し、しかも、第１チューナブルキャパシタＣＡ３１上の接続端子Ｔｃａ３１の上面は第１信号線路ＳＬ３１の後側部分の下面に接触して電気的に接続し、且つ、第２チューナブルキャパシタＣＡ３２上の接続端子Ｔｃａ３２の上面は第２信号線路ＳＬ３２の前側部分の下面に接触して電気的に接続しているので、第１チューナブルキャパシタＣＡ３１及び接続端子Ｔｃａ３１に第１信号線路ＳＬ３１の後側部分を支えて保持する支柱の役割を担わせることができ、また、第２チューナブルキャパシタＣＡ３２及び接続端子Ｔｃａ３２に第２信号線路ＳＬ３２の前側部分を支えて保持する支柱の役割を担わせることができる。
　このようにして、接点電極ＣＴ３１が接触する第１信号線路ＳＬ３１の後側部分及び第２信号線路ＳＬ３２の前側部分を補強できるので、これら部分に対して接点電極ＣＴ３１が接触及びその解除を繰り返しても該部分に変形を生じ難く、また、変形を原因として生じ得る接触不良を防止することができる。
　（４）本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ３０にあっては、バイアス電圧入力端子Ｔｉ３１ｂに印加されたバイアス電圧を高抵抗線路ＨＲＬ３１を介して第１チューナブルキャパシタＣＡ３１の誘電体層４２に印加し、また、バイアス電圧入力端子Ｔｉ３１ｃに印加されたバイアス電圧を高抵抗線路ＨＲＬ３２を介して第２チューナブルキャパシタＣＡ３２の誘電体層４５に印加しているので、第１信号線路ＳＬ３１から高抵抗線路ＨＲＬ３１側に高周波信号が漏れること、並びに、第２信号線路ＳＬ３２から高抵抗線路ＨＲＬ３２側に高周波信号が漏れることを抑制することができる。これにより、第１信号線路ＳＬ３１，接点電極ＣＴ３１及び第２信号線路ＳＬ３２を経由して流れる高周波信号の特性劣化を防止することができる。
　（５）本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ３０はフィルタ機能を有するデバイスという見方もできる。特性インピーダンスを可変にできることは、すなわちフィルタ機能を可変にできることを意味する。接点電極ＣＴ３１の両脇に備えた２つのチューナブルキャパシタＣＡ３１及びＣＡ３２がグランドに接続されているので、チューナブルキャパシタＣＡ３１及びＣＡ３２を高周波信号が通過する第１信号線路ＳＬ３１及び第２信号線路ＳＬ３２のインダクタンス成分と組み合わせることによってローパスフィルタを構成することができる。各チューナブルキャパシタＣＡ３１及びＣＡ３２の容量を変化させれば、カットオフ周波数を調整することが可能となる。
　本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ３０として、駆動部ＦＬ３１ａを構成する圧電体層３８、第１チューナブルキャパシタＣＡ３１を構成する誘電体層４２、及び、第２チューナブルキャパシタＣＡ３２を構成する誘電体層４５を、それぞれＰＺＴで形成したものを示したが、ＰＺＴに代えて、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ナトリウムビスマス、ニオブ酸カリウムナトリウム、タンタル酸ストロンチウムビスマス等を用いることができる。
　また、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ３０においては、第１電極層３５、第２電極層３６、駆動部ＦＬ１１ａを構成する第３電極層３７及び第４電極層３９、ダミー電極層４０、接点電極ＣＴ３１、第１チューナブルキャパシタＣＡ３１を構成する下部電極層４１及び上部電極層４３、接続端子Ｔｃａ３１、第２チューナブルキャパシタＣＡ３２を構成する下部電極層４４及び上部電極層４６、接続端子Ｔｃａ３２、第１信号線路ＳＬ３１、第２信号線路ＳＬ３２、グランド端子Ｔｇ３１、駆動電圧入力端子Ｔｉ３１ａ、及び、バイアス電圧入力端子Ｔｉ３１ｂ及びＴｉ３１ｃは、それぞれ、Ｔｉ層とＰｔ層とを積層したＴｉ／Ｐｔ又はＴｉ層とＡｕ層とを積層したＴｉ／Ａｕの何れかからなる。本発明の他の実施形態においては、Ｔｉ／Ｐｔ及び／又はＴｉ／ＡｕのＴｉ層に代えて、Ｃｒ層、Ｚｒ層、ＴｉＮ層又はＴｉＯ２層のいずれかを用いることができる。また、Ｔｉ／ＰｔのＰｔ層に代えて、Ａｕ合金層、Ｃｕ層又はＡｇ層のいずれかを用いることができる。さらに、Ｔｉ／ＡｕのＡｕ層に代えて、Ａｕ合金層、Ｃｕ層、又はＡｇ層のいずれかを用いることができる。また、本発明の他の実施形態においては、Ｔｉ／Ｐｔ又はＴｉ／Ａｕに代えて、Ｐｔ層、Ａｕ層、Ａｕ合金層、Ｃｕ層又はＡｇ層からなる単一の層を用いてもよい。また、本発明の一実施形態において、Ｔｉ層、Ｃｒ層、Ｚｒ層、ＴｉＮ層又はＴｉＯ２層の膜厚を、１ｎｍ～１００ｎｍにすることができ、Ｐｔ層、Ａｕ層、Ａｕ合金層、Ｃｕ層又はＡｇ層の膜厚を、０．１μｍ～３０μｍにすることができる。当業者に明らかなように、本発明の様々な実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ３０に含まれる各要素を構成する材料は、本明細書において明示的に述べられたものに限られず、本発明の範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更することができる。
　本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチＳＤ３０として、１つのグランド端子Ｔｇ３１を駆動部ＦＬ３１ａ，第１チューナブルキャパシタＣＡ３１及び第２チューナブルキャパシタＣＡ３２のグランド端子として共用したものを示したが、第１チューナブルキャパシタＣＡ３１専用のグランド端子を別に設けてこれと第１チューナブルキャパシタＣＡ３１の下部電極層４１とを専用線路で接続し、第２チューナブルキャパシタＣＡ３２専用のグランド端子を別に設けてこれと第２チューナブルキャパシタＣＡ３２の下部電極層４４とを専用線路で接続するようにしても良い。
　このようにして、第１チューナブルキャパシタＣＡ３１の誘電体層４２に印加されるバイアス電圧と、第２チューナブルキャパシタＣＡ３２の誘電体層４５に印加されるバイアス電圧とを異ならせることができる。つまり、第１信号線路ＳＬ３１側を対象とした特性インピーダンス調整と第２信号線路ＳＬ３２側を対象とした特性インピーダンス調整を個別に行えるので、全体としてより微細な特性インピーダンス調整を行うことができる。
　ＳＤ１０…ＭＥＭＳスイッチ、ＢＳ１１…ベース、ＦＬ１１…レバー、ＦＬ１１ａ…駆動部、ＦＬ１１ｂ…変位部、ＦＬ１１ｃ…ヒンジ部、ＣＴ１１…接点電極、ＣＡ１１…第１チューナブルキャパシタ、Ｔｃａ１１…接続電極、ＣＡ１２…第２チューナブルキャパシタ、Ｔｃａ１２…接続電極、ＳＬ１１…第１信号線路、ＳＬ１２…第２信号線路、Ｔｇ１１，Ｔｇ１２…グランド端子、Ｔｉ１１ａ，Ｔｉ１２ａ…駆動電圧入力端子、Ｔｉ１１ｂ，Ｔｉ１２ｂ…バイアス電圧入力端子、ＨＲＬ１１，ＨＲＬ１２…高抵抗線路、ＳＤ２０…ＭＥＭＳスイッチ、ＢＳ１１’…ベース、ＦＬ１１’…レバー、Ｔｉ１１ｃ…バイアス電圧入力端子、ＨＲＬ１２’…高抵抗線路、ＳＤ３０…ＭＥＭＳスイッチ、ＢＳ３１…ベース、ＦＬ３１…レバー、ＦＬ３１ａ…駆動部、ＦＬ３１ｂ…変位部、ＦＬ３１ｃ…ヒンジ部、ＣＴ３１…接点電極、ＣＡ３１…第１チューナブルキャパシタ、Ｔｃａ３１…接続電極、ＣＡ３２…第２チューナブルキャパシタ、Ｔｃａ３２…接続電極、ＳＬ３１…第１信号線路、ＳＬ３２…第２信号線路、Ｔｇ３１…グランド端子、Ｔｉ３１ａ…駆動電圧入力端子、Ｔｉ３１ｂ，Ｔｉ３１ｃ…バイアス電圧入力端子、ＨＲＬ３１，ＨＲＬ３２…高抵抗線路。

Claims (4)

  1. 　第１信号線路及び第２信号線路に接点電極を接触させることで前記第１信号線路及び前記第２信号線路を前記接点電極を介して導通状態とし、前記第１信号線路及び前記第２信号線路と前記接点電極を非接触とすることで前記第１信号線路及び前記第２信号線路を非導通状態とするＭＥＭＳスイッチであって、
    　前記第１信号線路に対応して設けられた第１チューナブルキャパシタと、
    　前記第２信号線路に対応して設けられた第２チューナブルキャパシタと、
    　前記第１信号線路及び前記第１チューナブルキャパシタの一方の電極層側を通じて前記第１チューナブルキャパシタの誘電体層にバイアス電圧を印加するための第１バイアス電圧入力端子と、
    　前記第２信号線路及び前記第２チューナブルキャパシタの一方の電極層側を通じて前記第２チューナブルキャパシタの誘電体層にバイアス電圧を印加するための第２バイアス電圧入力端子と、
    を備える。
  2. 　前記第１チューナブルキャパシタと前記第２チューナブルキャパシタは前記接点電極が配置されたレバーの変位部上に配置され、
    　前記変位部の所定方向変位によって前記接点電極が前記第１信号線路及び前記第２信号線路に接触するときに、前記第１チューナブルキャパシタの一方の電極層側が前記第１信号線路に接触して電気的に接続し、
    　前記第２チューナブルキャパシタの一方の電極層側が前記第２信号線路に接触し電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
  3. 　前記第１チューナブルキャパシタと前記第２チューナブルキャパシタは前記第１信号線路及び前記第２信号線路が設けられたベース上に配置され、
    　前記第１チューナブルキャパシタの一方の電極層側は前記第１信号線路に電気的に接続し、
    　前記第２チューナブルキャパシタの一方の電極層側は前記第２信号線路に電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
  4. 　前記第１チューナブルキャパシタ用の第１バイアス電圧入力端子は前記第１信号線路よりも抵抗率が高い高抵抗線路を介して前記第１信号線路に接続され、
    　前記第２チューナブルキャパシタ用の第２バイアス電圧入力端子は前記第２信号線路よりも抵抗率が高い高抵抗線路を介して前記第２信号線路に接続されていることを特徴とする請求項１～３の何れかに記載のＭＥＭＳスイッチ。
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