(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点および可動接点を電気的に接続するスイッチ装置であって、
前記可動接点が設けられた可動端と、前記可動端より離れた位置に設けられた固定端を有し、前記可動接点を前記固定接点に対して接触または離間させる圧電アクチュエータと、
を備え、
前記圧電アクチュエータの前記可動端側の幅は、前記固定端側の幅より小さく、
前記圧電アクチュエータは、
絶縁材料で形成された支持層と、
第１圧電膜と、
前記支持層を介して前記第１圧電膜と対向して、前記支持層を中心として前記第１圧電膜と対称に設けられた第２圧電膜とを有し、
前記支持層は圧電アクチュエータの可動端において、前記第１圧電膜および前記第２圧電膜が設けられていない露出部を有する
スイッチ装置。
【請求項２】
第１の前記固定接点と、
第２の前記固定接点と、
前記第１の固定接点から前記第２の固定接点の反対方向へと延伸する第１配線と、
前記第２の固定接点から前記第１の固定接点の反対方向へと延伸する第２配線と、
を備え、
前記圧電アクチュエータは、前記第１配線、前記可動接点、および前記第２配線を含む伝送路に対して前記可動端より離れた位置に設けられた前記固定端を有し、前記可動接点を前記第１の固定接点および前記第２の固定接点に対して接触または離間させる
請求項１に記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記圧電アクチュエータは、内層に圧電膜を有し、
前記圧電アクチュエータにおける前記圧電膜が設けられた領域の前記可動端側の幅は、前記固定端側の幅より小さい
請求項１または２に記載のスイッチ装置。
【請求項４】
前記圧電アクチュエータは、前記固定端側から前記可動端側へ近づくにつれて、幅が漸減する請求項３に記載のスイッチ装置。
【請求項５】
前記第１配線および前記第２配線が形成された基板に設けられ、前記第１配線、前記可動接点、および前記第２配線を含む電気信号の伝送路の両側において当該伝送路と並走する第１グランド線路および第２グランド線路を更に備え、
前記圧電アクチュエータは、内層に圧電膜を有し、
前記圧電アクチュエータにおける前記圧電膜が設けられた領域の前記可動端側における端部は、前記圧電アクチュエータ側に位置する前記第１グランド線路よりも前記第１の固定接点および前記第２の固定接点から離れた位置に設けられる
請求項２に記載のスイッチ装置。
【請求項６】
前記第１の固定接点および前記第２の固定接点の両側において、前記第１グランド線路および前記第２グランド線路の間の間隔は、前記第１配線および第２配線の配線上の両側における前記第１グランド線路と前記第２グランド線路の間の間隔より小さい
請求項５に記載のスイッチ装置。
【請求項７】
前記圧電アクチュエータは、
絶縁材料で形成され、前記第１圧電膜における前記支持層とは反対側から前記第１圧電膜の少なくとも一部を覆い、かつ、前記第１圧電膜の端部の少なくとも一部において前記支持層と接する第１保護膜と、
絶縁材料で形成され、前記第２圧電膜における前記支持層とは反対側から前記第２圧電膜の少なくとも一部を覆い、かつ、前記第２圧電膜の端部の少なくとも一部において前記支持層と接する第２保護膜と、
を更に有する請求項１から６のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【請求項８】
前記第１圧電膜および前記第２圧電膜は、ＰＺＴ膜である請求項１から７のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【請求項９】
前記支持層は、ＳｉＯ２またはＳｉＮを主成分とする請求項１から８のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
【請求項１０】
入力端と複数の出力端のそれぞれの間に各々接続された複数の請求項１から９のいずれか１項に記載のスイッチ装置を備える伝送路切り替え装置。
【請求項１１】
被試験デバイスをループバック試験する試験装置であって、
前記被試験デバイスとの間で電気信号を授受して前記被試験デバイスを試験する試験部と、
前記試験部および前記被試験デバイスの間に設けられ、前記試験部からの信号を前記被試験デバイスに供給するか、前記被試験デバイスからの信号を前記被試験デバイスにループバックさせるかを切り換える請求項１０に記載の伝送路切り替え装置と、
を備える試験装置。
【請求項１２】
被試験デバイスを試験する試験装置であって、
前記被試験デバイスとの間で電気信号を授受して前記被試験デバイスを試験する試験部と、
前記試験部および前記被試験デバイスの間に設けられ、前記試験部および前記被試験デバイスの間を電気的に接続または切断する請求項１から９のいずれか１項に記載のスイッチ装置と、
を備える試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電膜を備えたスイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電膜と、圧電膜に電圧を印加する電極とを備え、当該圧電膜に電圧が印加されると当該圧電膜が伸縮することに伴ってその大きさが変化する圧電アクチュエータが知られていた（例えば、特許文献１参照）。また、圧電アクチュエータの可動端に設けられた可動接点と、可動接点に対向して設けられた固定接点との接触／非接触を切り換えるスイッチ装置が知られている。
特許文献１  特開２００１−１９１３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、圧電膜は、長手方向だけでなく短手方向にも収縮するので、圧電アクチュエータも長手方向および短手方向に曲がる現象が生じる。そのため、圧電アクチュエータの可動接点と固定接点が接触する前に、圧電アクチュエータの例えば角部分が対向する部材に接触する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、固定接点および可動接点を電気的に接続するスイッチ装置であって、可動接点が設けられた可動端と、可動端より離れた位置に設けられた固定端を有し、可動接点を固定接点に対して接触または離間させる圧電アクチュエータと、を備え、圧電アクチュエータの可動端側の幅は、固定端側の幅より小さいスイッチ装置を提供する。
【０００５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係るスイッチ装置１００の構成例を示す。
【図２】第１の実施形態に係るスイッチ装置１００の側面図を示す。
【図３】第１の実施形態の圧電アクチュエータ１３１の変形例を示す。
【図４】第２の実施形態に係るスイッチ装置２００の構成例を示す。
【図５】第３の実施形態に係るスイッチ装置３００の構成例を示す。
【図６】第１の実施形態に係るスイッチ装置１００を用いた試験装置４１０の構成例を被試験デバイス４００と共に示す。
【図７】第１の実施形態のスイッチ装置１００を用いた伝送路切り替え装置５００の構成例を示す。
【図８】第１の実施形態のスイッチ装置１００を用いてループバック試験する試験装置の構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
図１は、本実施形態に係るスイッチ装置１００の構成例を示す。図２は、本実施形態に係るスイッチ装置１００の側面図を示す。スイッチ装置１００は、固定接点１１２を有する基板１１０と、可動端１３２および固定端１３４を有する圧電アクチュエータ１３０と、台座部１５２と、蓋部１５４と、側面部１５６と、第１電源部１８０と、第２電源部１９０と、制御部１９２とを備える。スイッチ装置１００は、圧電アクチュエータ１３０の圧電膜に電圧を印加して伸縮させることにより、圧電アクチュエータ１３０の可動端１３２を移動させ、固定接点１１２と可動接点１３６とを電気的に接続または分離する。
【０００９】
基板１１０は、固定接点１１２が設けられる第１面と、第１面の反対側の第２面を有する。基板１１０は、ガラス基板等の絶縁体であってよく、これに代えてシリコン等の半導体基板等であってよい。基板１１０は、固定接点１１２と、第１配線１１４と、第２配線１１６と、第１グランド線路１１８と、第２グランド線路１２０と、裏面配線１２２と、ビア１２４と、制御配線１２６と、ビア１２８とを有する。
【００１０】
固定接点１１２は、基板１１０に固定され、圧電アクチュエータ１３０の可動接点１３６と、接触または離間する。固定接点１１２は、第１の固定接点１１２ａおよび第２の固定接点１１２ｂを含む。固定接点１１２は、突部のない平面状のパッドであってよい。固定接点１１２は、アルミニウム、タングステン、パラジウム、ロジウム、金、白金、ルテニウム、インジウム、イリジウム、オスミウム、モリブデン、および／またはニッケルを含んでよい。ここで、固定接点１１２は、これらの材料を含む２以上の材料の合金であってよい。
【００１１】
本実施形態においては、スイッチ装置１００は、２点の固定接点１１２ａおよび１１２ｂを有する。これにより、スイッチ装置１００は、可動接点１３６を介して固定接点１１２ａと固定接点１１２ｂとの間の電気的導通または非導通を切り換える。
【００１２】
これに代えて、スイッチ装置１００は、１点の固定接点１１２を有してもよい。この場合、スイッチ装置１００は、可動接点１３６から固定接点１１２への信号伝送をＯＮ／ＯＦＦし、ＯＮの場合に外部から入力された信号を可動接点１３６及び固定接点１１２を介して外部へと伝送してよい。
【００１３】
第１配線１１４は、第１の固定接点１１２ａと電気的に接続され、第１の固定接点１１２ａから第２の固定接点１１２ｂの反対方向へと延伸する。第１配線１１４は、第１の固定接点１１２ａと一体的に形成されてよい。第２配線１１６は、第２の固定接点１１２ｂと電気的に接続され、第２の固定接点１１２ｂから第１の固定接点１１２ａの反対方向へと延伸する。第２配線１１６は、第２の固定接点１１２ｂと一体的に形成されてよい。固定接点１１２ａおよび１１２ｂと可動接点１３６とが接触すると、第１配線１１４、第１の固定接点１１２ａ、可動接点１３６、第２の固定接点１１２ｂ、および第２配線１１６は、スイッチ装置１００を通過する電気信号の伝送路を形成する。
【００１４】
第１グランド線路１１８および第２グランド線路１２０は、第１配線１１４および第２配線１１６が形成された基板１１０に設けられ、基準電位に接続される。ここで基準電位は予め定められた電圧を供給する。本実施例において基準電位は、接地電位（０Ｖ）である。第１グランド線路１１８は、圧電アクチュエータ１３０側に位置する。第１グランド線路１１８および第２グランド線路１２０は、第１配線１１４、可動接点１３６、および第２配線１１６を含む電気信号の伝送路の両側において当該伝送路と並走し、当該伝送路とコプレナー伝送線路を形成する。従って、第１配線１１４、可動接点１３６、および第２配線１１６を含む伝送路は良好な高周波伝送特性を有する。
【００１５】
ここで、第１グランド線路１１８および第２グランド線路１２０の間の間隔は、第１の固定接点１１２ａおよび第２の固定接点１１２ｂの両側において、第１配線１１４および第２配線１１６の配線上の両側における第１グランド線路１１８と第２グランド線路１２０の間の間隔より小さい。即ち、第１配線１１４から第２配線１１６までの伝送路において、伝送路と第１グランド線路１１８および第２グランド線路１２０の距離は、伝送路の幅に応じて略一定に保たれる。従って、第１配線１１４から第２配線１１６までの伝送路は、コプレナー伝送線路を形成し、良好な高周波伝送特性を有する。
【００１６】
裏面配線１２２は、基板１１０の第２面に設けられ、スイッチ装置１００を通過させる電気信号を伝送する。裏面配線１２２は、ランド、コネクタ、および／またはアンテナ等を含み、外部からスイッチ装置１００に通過させる信号を送受信してよい。
【００１７】
ビア１２４は、基板１１０の第１面および第２面を貫通し、第１配線１１４および第２配線１１６と、裏面配線１２２とを電気的に接続する。ビア１２４は、導電性材料が充填されて、貫通孔が形成される基板１１０の上面と下面の密閉性を保つように形成されてよい。ビア１２４は、基板１１０に設けられる固定接点１１２の数に応じて複数設けられてよい。
【００１８】
制御配線１２６は、基板１１０の第１面および第２面に複数設けられ、第１電源部１８０および第２電源部１９０から圧電アクチュエータ１３０に供給する電気信号をそれぞれ伝送する。制御配線１２６は、ランド、コネクタ、および／またはアンテナ等を含み、外部から圧電アクチュエータ１３０に供給する信号を送受信してよい。
【００１９】
ビア１２８は、基板１１０の第１面および第２面を貫通し、基板１１０の第１面と第２面の制御配線１２６を電気的に接続する。ビア１２８は、導電性材料が充填されて、貫通孔が形成される基板１１０の上面と下面の密閉性を保つように形成されてよい。ビア１２８は、圧電アクチュエータ１３０に供給する電気信号の数に応じて、基板１１０に複数設けられてもよい。なお、制御配線１２６及びビア１２８は、蓋部１５４に形成されてもよい。
【００２０】
圧電アクチュエータ１３０は、第１電源部１８０及び第２電源部１９０からの電圧印加に応じて湾曲し、可動端１３２を移動させる。これにより、圧電アクチュエータ１３０は、可動端１３２に設けられた可動接点１３６を、第１の固定接点１１２ａおよび第２の固定接点１１２ｂに対して接触または離間させる。圧電アクチュエータ１３０は、可動端１３２と、固定端１３４と、可動接点１３６と、第１圧電膜１３８と、第２圧電膜１４０と、支持層１４２と、露出部１４３と、第１圧電膜１３８の電極層１４４および電極層１４６と、第２圧電膜１４０の電極層１４８および電極層１５０とを有する。圧電アクチュエータ１３０は、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長）法を用いる半導体製造装置等によって成膜される。
【００２１】
可動端１３２は、圧電アクチュエータ１３０の固定されない端部である。固定端１３４は、圧電アクチュエータ１３０の固定される端部であり、第１配線１１４、可動接点１３６、および第２配線１１６を含む伝送路に対して可動端１３２より離れた位置に設けられる。圧電アクチュエータ１３０の可動端１３２側の幅は、固定端１３４側の幅より小さい。従って、圧電アクチュエータ１３０が幅方向（図１のＷ方向）に反ったときに、圧電アクチュエータ１３０の可動端１３２側の角を基板１１０に接し難くする。また、圧電アクチュエータ１３０の可動端１３２の厚み方向（図１のＨ方向）における変形量を低減するので、固定接点１１２ａ及び１１２ｂと可動接点１３６との接触動作を安定化することができる。
【００２２】
可動接点１３６は、可動端１３２に設けられ、可動端１３２の移動に従って、基板１１０の固定接点１１２に対して接触または離間する。可動接点１３６は、固定接点１１２と同様の金属を含んでよい。可動接点１３６は、突起を有する形状である。これに代えて、可動接点１３６を、突部のない平面として、固定接点１１２に面で接触させてもよい。
【００２３】
可動接点１３６は、固定接点１１２の破壊または劣化を防ぐように、半球状の形状を有していてもよく、これに代えて先端を丸めた針状の形状を有していてもよい。一例として、可動接点１３６は、１点の固定接点１１２と接触して伝送線路を形成する場合に、伝送する信号の周波数に応じた伝送線路幅等を形成するように、予め定められた形状で設けられてよい。
【００２４】
第１圧電膜１３８は、圧電アクチュエータ１３０の内層において、支持層１４２上に形成され、第１駆動電圧に応じて伸縮する。第１圧電膜１３８は、第１駆動電圧を印加された場合に、圧電アクチュエータ１３０の長さ方向および幅方向（Ｗ方向）に伸縮して、固定接点１１２と可動接点１３６との距離が変化する方向に圧電アクチュエータ１３０を湾曲させるように配される。
【００２５】
第１圧電膜１３８は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）膜である。これに代えて、第１圧電膜１３８は、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）のウルツ鉱型の結晶、またはチタン酸バリウム（ＢＴＯ）等のペロブスカイト系強誘電体等により形成された膜でもよい。
【００２６】
第２圧電膜１４０は、支持層１４２を介して第１圧電膜１３８と対向して、支持層１４２を中心として第１圧電膜１３８と対称に設けられ、第２駆動電圧に応じて伸縮する。また、第２圧電膜１４０は、第２駆動電圧を印加された場合に、圧電アクチュエータ１３０の長さ方向（Ｌ方向）および幅方向（Ｗ方向）に伸縮して、固定接点１１２と可動接点１３６との距離が変化する方向に圧電アクチュエータ１３０を湾曲させるように配される。
【００２７】
第２圧電膜１４０は、第１圧電膜１３８と同様の材料を用いて形成される。また、第２圧電膜１４０は、第１圧電膜１３８と略同一の材料で、かつ、第１圧電膜１３８と略同一の形状で形成されてよい。これにより、第１圧電膜１３８がそりを生じさせる応力と、第２圧電膜１４０がそりを抑える応力とを、略同一にさせることができる。
【００２８】
圧電アクチュエータ１３０における第１圧電膜１３８および第２圧電膜１４０が設けられた領域の可動端１３２側の幅は、固定端１３４側の幅より小さい。このため、可動端１３２側の第１圧電膜１３８が幅方向に伸縮する長さは、固定端１３４側と比べて小さい。また、可動端１３２側の第２圧電膜１４０が幅方向に伸縮する長さは、固定端１３４側と比べて小さい。従って、圧電アクチュエータ１３０における第１圧電膜１３８および第２圧電膜１４０が設けられた領域の可動端１３２側の角部分が基板１１０に接し難くなる。また、可動端１３２近傍において、圧電アクチュエータ１３０が幅方向に大きく伸縮しないので、圧電アクチュエータ１３０の可動端１３２側の角が、基板１１０に接し難くなる。
【００２９】
圧電アクチュエータ１３０における第１圧電膜１３８および第２圧電膜１４０が設けられた領域の可動端１３２側における端部は、第１グランド線路１１８の第２グランド線路１２０側の端部よりも第１の固定接点１１２ａおよび第２の固定接点１１２ｂから離れた位置に設けられる。このため、第１配線１１４、可動接点１３６、および第２配線１１６により形成されるコプレナー伝送路は、圧電アクチュエータ１３０に供給される電気信号の影響を受けにくいので、良好な高周波伝送特性を有する。
【００３０】
支持層１４２は、第１圧電膜１３８および第２圧電膜１４０の間に設けられる。支持層１４２は、力の印加によって変形する弾性を有し、第１圧電膜１３８および／または第２圧電膜１４０が伸縮して力を印加することによって、湾曲される。また、支持層１４２は、圧電アクチュエータ１３０が撓みすぎるのを抑制する剛性を有し、第１圧電膜１３８および第２圧電膜１４０の電界の印加が停止すると、圧電アクチュエータ１３０は初期位置に戻る。
【００３１】
支持層１４２は、基板１１０の第１面と平行な面において、第１圧電膜１３８または第２圧電膜１４０と略同じ面積を有する。これに代えて、支持層１４２は、第１圧電膜１３８または第２圧電膜１４０よりも大きい面積を有してもよい。
【００３２】
支持層１４２は、第１圧電膜１３８または第２圧電膜１４０が形成される場合に、当該圧電膜と共に焼成温度に加熱される。そこで支持層１４２は、第１圧電膜１３８および第２圧電膜１４０の焼成温度に加熱しても破壊されず、圧電膜の圧電定数等の膜特性を劣化させず、かつ周囲の部材と化学反応を生じ難い材質で形成されることが望ましい。また、支持層１４２を絶縁材料で形成すると、金属膜よりも安価なＣＶＤ等の製造方法により短時間で支持層１４２を形成することができる。
【００３３】
支持層１４２は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）または、窒化シリコン（ＳｉＮ）を主成分とする材料で形成される。これに代えて、支持層１４２は、アルミニウム、金、白金等の導電体、ガラス等の絶縁体、またはシリコン等の半導体を用いてよい。
【００３４】
露出部１４３は、圧電アクチュエータ１３０の可動端１３２において、第１圧電膜１３８および第２圧電膜１４０が設けられていない支持層１４２の部分である。可動接点１３６は、露出部１４３に設けられる。可動接点１３６は、露出部１４３により、電極層１４４、１４６、１４８および１５０から離間されるので、可動接点１３６と固定接点１１２ａおよび１１２ｂにより形成される伝送路を流れる電気信号は、圧電アクチュエータ１３０に流れる電気信号の影響を受けにくい。また、露出部１４３のＬ方向の長さを大きくすることで、第１圧電膜１３８および第２圧電膜１４０が設けられた領域の可動端１３２側における端部を、第１グランド線路１１８よりも第１の固定接点１１２ａおよび第２の固定接点１１２ｂからより離れた位置に設けることができる。
【００３５】
電極層１４４および電極層１４６は、第１圧電膜１３８の上面および下面に設けられ、制御配線１２６を介して、第１圧電膜１３８に第１駆動電圧を印加する。ここで、第１駆動電圧は、正または負の一定電圧でよい。電極層１４４および電極層１４６は、圧電アクチュエータ１３０の長さ方向Ｌに延伸する平板形状を有してよい。電極層１４４は、電極層１４６と略同一の形状、および略同一の材質でよい。
【００３６】
電極層１４８および電極層１５０は、第２圧電膜１４０の上面および下面に設けられ、制御配線１２６を介して、第２圧電膜１４０に第２駆動電圧を印加する。電極層１４８および電極層１５０は、圧電アクチュエータ１３０の長さ方向Ｌに延伸する平板形状を有してよい。電極層１４８は、電極層１５０と略同一の形状、および略同一の材質でよい。また、電極層１５０は、電極層１４４と略同一の形状および略同一の材質でよく、電極層１４８は、電極層１４６と略同一の形状および略同一の材質でよい。
【００３７】
電極層１４４、１４６、１４８、および１５０は、例えば、アルミニウム、金、白金、銅、インジウム、タングステン、モリブデン、ルテニウム、イリジウム等の低抵抗で加工が容易な金属であってよく、ルテニウムオキサイド（ＲｕＯ２）、イリジウムオキサイド（ＩｒＯ２）等酸化物電極、セラミック電極、または、シリコン等の半導体を用いてもよい。
【００３８】
電極層１４４、１４６、１４８、および１５０の材料としてシリコンを用いる場合には、不純物を高濃度にドープしたシリコンを用いることが好ましい。本実施形態の電極層１４４、１４６、１４８、および１５０は、厚さ方向Ｈの厚さが０．２μｍの白金である。ここで、白金を成膜する場合、チタン、タンタル、クロム等を成膜してから白金を成膜してよい。
【００３９】
台座部１５２は、半導体材料で形成され、圧電アクチュエータ１３０の固定端を蓋部１５４に固定する。これに代えて、台座部１５２は、圧電アクチュエータ１３０を基板１１０に固定してもよい。
【００４０】
この場合、台座部１５２の厚みは、圧電アクチュエータ１３０の最大変位量と同等もしくはそれ以下であってよい。ここで、圧電アクチュエータ１３０の最大変位量とは、第１圧電膜１３８および／または第２圧電膜１４０に印加できる最大の駆動電圧を印加した場合における、圧電アクチュエータ１３０の変位量を意味する。台座部１５２は、シリコン基板の半導体材料をエッチングして形成される。
【００４１】
蓋部１５４は、圧電アクチュエータ１３０を保護する。蓋部１５４は、基板１１０と同様の材料で形成される。側面部１５６は、蓋部１５４を圧電アクチュエータ１３０の上部に固定する。側面部１５６は、シリコン基板の半導体材料をエッチングして形成される。側面部１５６は、台座部１５２と同一のプロセスで形成されてもよい。
【００４２】
第１電源部１８０は、第１駆動電圧を第１圧電膜１３８に供給し、第２電源部１９０は、第２駆動電圧を第２圧電膜１４０にそれぞれ供給する。制御部１９２は、スイッチ装置１００のＯＮ／ＯＦＦを制御し、第１電源部１８０および第２電源部１９０に電気信号を供給する。
【００４３】
制御部１９２は、固定接点１１２と可動接点１３６とを接触させてスイッチ装置１００をＯＮ状態にする場合に、第２圧電膜１４０に第２駆動電圧を印加して第２圧電膜１４０を縮める。これに代えて、制御部１９２は、スイッチ装置１００をＯＮ状態にする場合に、第１圧電膜１３８に第１駆動電圧を印加して第１圧電膜１３８を伸ばしてもよい。これに代えて、制御部１９２は、スイッチ装置１００をＯＮ状態にする場合に、第２圧電膜１４０を縮めつつ、同時に第１圧電膜１３８を伸ばしてもよい。
【００４４】
また、制御部１９２は、固定接点１１２と可動接点１３６とを離間させてスイッチ装置１００をＯＦＦ状態にする場合に、第２圧電膜１４０への第２駆動電圧の供給を停止し、第１圧電膜１３８への第１駆動電圧の供給を停止する。これに代えて、制御部１９２は、スイッチ装置１００をＯＦＦ状態にする場合に、第２圧電膜１４０に第２駆動電圧とは正負の異なる電圧を印加して、圧電アクチュエータ１３０の戻りを付勢してもよい。これに代えて、制御部１９２は、スイッチ装置１００をＯＦＦ状態にする場合に、第１圧電膜１３８に第１駆動電圧とは正負の異なる電圧を印加して、圧電アクチュエータ１３０の戻りを付勢してもよい。これに代えて、制御部１９２は、スイッチ装置１００をＯＦＦ状態にする場合に、第１圧電膜１３８に第１駆動電圧とは正負の異なる電圧を印加し、さらに第２圧電膜１４０に第２駆動電圧とは正負の異なる電圧を印加して、圧電アクチュエータ１３０の戻りを付勢してもよい。
【００４５】
制御部１９２は、電子回路等のハードウェアであってよく、これに代えて、プログラム等により動作するソフトウェアを実行する制御プロセッサを含む制御システムにより実現されてもよい。
【００４６】
以上説明したように、図１および図２に示したスイッチ装置１００は、可動端１３２側の幅が固定端１３４側の幅より小さい圧電アクチュエータ１３０を有するので、可動端１３２側の角が基板１１０に接してしまうのを防ぎ、固定接点１１２と可動接点１３６とをより確実に接触させることができる。また、スイッチ装置１００は、固定接点１１２及可動接点１３６が接触する場合にコプレナー伝送線路を形成するので、良好な高周波伝送特性を有する。
【００４７】
図３は、第１の実施形態の変形例における圧電アクチュエータ１３１を示す。本変形例の圧電アクチュエータ１３１は、第１の実施形態の圧電アクチュエータ１３０に加えて、第１保護膜１７０および第２保護膜１７２を有する。本変形例において、第１の実施形態と略同一の構成を採る部分については、説明を省略する。
【００４８】
第１保護膜１７０は、絶縁材料で形成され、第１圧電膜１３８における支持層１４２とは反対側から第１圧電膜１３８の少なくとも一部を覆い、かつ、第１圧電膜１３８の端部の少なくとも一部において支持層１４２と接する。第１保護膜１７０および支持層１４２は、第１圧電膜１３８、電極層１４４および電極層１４６が露出しないように各層を覆うように形成されてよい。一例として、第１保護膜１７０および支持層１４２は、各層を覆う。ここで、第１保護膜１７０および支持層１４２は、電極層１４４および電極層１４６がそれぞれ制御配線１２６と接続される接続部を露出させて形成されてよい。
【００４９】
第２保護膜１７２は、絶縁材料で形成され、第２圧電膜１４０における支持層１４２とは反対側から第２圧電膜１４０の少なくとも一部を覆い、かつ、第２圧電膜１４０の端部の少なくとも一部において支持層１４２と接する。第２保護膜１７２および支持層１４２は、第２圧電膜１４０、電極層１４８および電極層１５０が露出しないように各層を覆うように形成されてよい。一例として、第２保護膜１７２および支持層１４２は、各層を覆う。ここで、第２保護膜１７２および支持層１４２は、電極層１４８および電極層１５０がそれぞれ制御配線１２６と接続される接続部を露出させて形成されてよい。
【００５０】
第１保護膜１７０および第２保護膜１７２は、支持層１４２と略同一の絶縁材料で形成されてよい。例えば、第１保護膜１７０および第２保護膜１７２は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）または窒化シリコン（ＳｉＮ）で形成されてよい。この場合、第１保護膜１７０および第２保護膜１７２は、支持層１４２と同様に、弾性および剛性を有し、支持層１４２と密着性よく、強く結合して形成される。
【００５１】
このように、略同一の弾性および剛性を有する第１保護膜１７０、第２保護膜１７２、および支持層１４２は、第１圧電膜１３８、第２圧電膜１４０、電極層１４４、１４６、１４８、および１５０を包み込むので、圧電アクチュエータ１３１を製造する過程または圧電アクチュエータ１３１を湾曲させる場合において、各層の割れ、欠け、またはヒビ等の物理的な破壊を防ぐことができる。また、第１保護膜１７０および第２保護膜１７２は、剛性を有するので、圧電アクチュエータ１３１の剛性を高めることができる。これによって、圧電アクチュエータ１３１は、接点同士の凝着を防ぐことができる。
【００５２】
また、第１保護膜１７０および第２保護膜１７２は、支持層１４２と略同一の材料で形成されるので、支持層１４２と略同一の剛性および弾性を持つことができる。したがって、第１保護膜１７０および第２保護膜１７２は、圧電アクチュエータ１３１が変位した場合に、圧電アクチュエータ１３１内部の剛性および弾性の不一致に起因する応力の発生を抑えることができる。また、複数の膜が積層されたことによって生じる圧電アクチュエータ１３１がそる方向に働く残留応力および熱応力等と、そりを抑える方向に働く残留応力および熱応力等とを、略同一にさせて打ち消し合わせることにより圧電アクチュエータ１３１のそりを抑えることができる。
【００５３】
また、第１保護膜１７０、第２保護膜１７２、および支持層１４２は、第２圧電膜１４０、電極層１４４、１４６、１４８、および１５０を外部へ露出させないので、これらの層を酸化等から防ぐこともできる。
【００５４】
以上説明したように、図３に示した圧電アクチュエータ１３１は、第１保護膜１７０および第２保護膜１７２を有するので、保護層を有さない場合と比べて物理的強度、耐食性および剛性が向上する。
【００５５】
図４は、第２の実施形態に係るスイッチ装置２００の構成例を示す。スイッチ装置２００の説明において、第１の実施形態と略同一の部材には同一の符号を付して、説明を省略する。スイッチ装置２００は、第１の実施形態における圧電アクチュエータ１３０とは異なる形状の圧電アクチュエータ２３０を有する。
【００５６】
圧電アクチュエータ２３０は、固定端１３４側から可動端２３２側へ近づくにつれて、幅（Ｗ方向の長さ）が漸減する形状を有する。これにより、第１の実施形態における可動端１３２と比較して、可動端２３２の先端部分の幅が小さくなる。これにより、圧電アクチュエータ２３０が幅方向に反ったときに、圧電アクチュエータ２３０の可動端２３２の先端の角が基板１１０に更に接し難くなる。
【００５７】
図４においては、圧電アクチュエータ２３０は、固定端１３４側から可動端２３２側に近づく途中から幅が漸減するので、矩形と台形が結合した形状を有する。これに代えて、圧電アクチュエータ２３０は、固定端１３４から可動端２３２側に近づくについて一様に幅が漸減した形状であってよい。例えば、圧電アクチュエータ２３０は略台形または略三角形であってよい。
【００５８】
図５は、第３の実施形態に係るスイッチ装置３００の構成例を示す。スイッチ装置３００の説明において、第１の実施形態と略同一の部材には同一の符号を付して、説明を省略する。スイッチ装置３００は、第１の実施形態における圧電アクチュエータ１３０とは異なる形状の圧電アクチュエータ３３０を有する。
【００５９】
圧電アクチュエータ３３０は、圧電膜が設けられた領域の可動端側の幅は、固定端側の幅より小さく、可動端３３２の可動接点１３６が設けられた先端の幅（Ｗ方向の長さ）が、可動端３３２の先端以外の部分の幅よりも大きい形状を有する。これにより、可動接点１３６の面積を大きくすることができるので、可動接点１３６と固定接点１１２をより確実に接触させることができる。
【００６０】
図６は、本実施形態に係るスイッチ装置１００を用いた試験装置４１０の構成例を被試験デバイス４００と共に示す。試験装置４１０は、アナログ回路、デジタル回路、アナログ／デジタル混載回路、メモリ、およびシステム・オン・チップ（ＳＯＣ）等の少なくとも１つの被試験デバイス４００を試験する。試験装置４１０は、被試験デバイス４００を試験するための試験パターンに基づく試験信号を被試験デバイス４００に入力して、試験信号に応じて被試験デバイス４００が出力する出力信号に基づいて被試験デバイス４００の良否を判定する。
【００６１】
試験装置４１０は、試験部４２０と、信号入出力部４３０と、制御部４４０とを備える。試験部４２０は、被試験デバイス４００との間で電気信号を授受して被試験デバイス４００を試験する。試験部４２０は、試験信号発生部４２３と、期待値比較部４２６とを有する。
【００６２】
試験信号発生部４２３は、信号入出力部４３０を介して１または複数の被試験デバイス４００に接続されて、被試験デバイス４００へ供給する複数の試験信号を発生する。試験信号発生部４２３は、試験信号に応じて被試験デバイス４００が出力する応答信号の期待値を生成してよい。
【００６３】
期待値比較部４２６は、信号入出力部４３０から受信した被試験デバイス４００の応答信号に含まれるデータ値と試験信号発生部４２３が生成する期待値とを比較する。期待値比較部４２６は、比較結果に基づき、被試験デバイス４００の良否を判定する。
【００６４】
信号入出力部４３０は、試験すべき被試験デバイス４００と試験部４２０との間を電気的に接続して、試験信号発生部４２３が発生した試験信号を当該被試験デバイス４００に送信する。また、信号入出力部４３０は、試験信号に応じて当該被試験デバイス４００が出力する応答信号を受信する。信号入出力部４３０は、受信した被試験デバイス４００の応答信号を期待値比較部４２６へと送信する。信号入出力部４３０は、複数の被試験デバイス４００を搭載するパフォーマンスボードであってよい。信号入出力部４３０は、スイッチ装置１００を有する。
【００６５】
スイッチ装置１００は、試験部４２０および被試験デバイス４００の間に設けられ、試験部４２０および被試験デバイス４００の間を電気的に接続または切断する。試験装置４１０は、本実施形態に係るスイッチ装置１００によって電気的な接続または切断を実行してよい。
【００６６】
本例において、信号入出力部４３０は１つの被試験デバイス４００に接続され、スイッチ装置１００は、１つの被試験デバイス４００の入力信号ラインおよび出力信号ラインにそれぞれ１つ設けられる例を説明した。これに代えて信号入出力部４３０は、複数の被試験デバイス４００に接続され、スイッチ装置１００は、複数の被試験デバイス４００の入力信号ラインおよび出力信号ラインのそれぞれに１つ設けられてよい。また、信号入出力部４３０から１つの被試験デバイス４００へ接続される信号入出力ラインが１つの場合、１つの入出力ラインに１つのスイッチ装置１００が設けられてよい。
【００６７】
制御部４４０は、試験装置４１０の試験を実行すべく、試験部４２０および信号入出力部４３０に制御信号を送信する。制御部４４０は、試験プログラムに応じて、試験部４２０に、試験信号の発生または応答信号と期待値との比較等を実行させる制御信号を送信する。また、制御部４４０は、試験プログラムに応じて、接続すべき信号入出力ラインに設けられたスイッチ装置１００の接続の指示、および切断すべき信号入出力ラインに設けられたスイッチ装置１００の切断の指示等を、信号入出力部４３０に送信する。制御部４４０は、図２における第１電源部１８０、第２電源部１９０、および制御部１９２を含んでもよい。
【００６８】
以上の本実施形態に係る試験装置４１０は、安定した接触動作を行い、良好な高周波伝送特性を有する圧電アクチュエータ１３０を備えたスイッチ装置１００を用いて試験を実行することができる。また、試験装置４１０は、電圧制御による低消費電力のスイッチング制御で、かつ、長寿命化させたスイッチ装置１００を用いて試験を実行することができる。また、試験装置４１０は、接点間の凝着を低減させたスイッチ装置１００を用いて試験を実行することができる。
【００６９】
図７は、本実施形態に係る伝送路切り替え装置５００の構成例を示す。伝送路切り替え装置５００は、入力端と複数の出力端のそれぞれの間に各々接続された複数のスイッチ装置１００を備える。本実施例の伝送路切り替え装置５００は、入力端Ａと出力端ＢおよびＣのそれぞれの間に各々接続された複数のスイッチ装置１００ａおよびスイッチ装置１００ｂを備える。
【００７０】
伝送路切り替え装置５００は、スイッチ装置１００ａをＯＮ状態にし、かつ、スイッチ装置１００ｂをＯＦＦ状態にすることで、入力端Ａと出力端Ｂとを電気的に接続し、かつ、入力端Ａと出力端Ｃとを電気的に切断する。また、伝送路切り替え装置５００は、スイッチ装置１００ａをＯＦＦ状態にし、かつ、スイッチ装置１００ｂをＯＮ状態にすることで、入力端Ａと出力端Ｂおよび出力端Ｃとを電気的に切断し、かつ、出力端Ｂと出力端Ｃとを電気的に接続する。
【００７１】
このように、伝送路切り替え装置５００は、複数のスイッチ装置をそれぞれＯＮ／ＯＦＦすることで、入力端と複数の出力端との伝送路を切り換える。伝送路切り替え装置５００は、複数のスイッチ装置が１つのパッケージ等に密封されて収容された装置であってよい。
【００７２】
図８は、本実施形態に係るループバック試験する試験装置の構成例を被試験デバイス４００と共に示す。本実施形態のループバック試験する試験装置は、図６で説明した試験装置４１０と、図７で説明した伝送路切り替え装置５００の組み合わせで構成される。そこで、図６、７に示された本実施形態に係る試験装置４１０および伝送路切り替え装置５００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【００７３】
本試験装置は、試験装置４１０からの試験信号を被試験デバイス４００に供給する場合に、伝送路切り替え装置５００のスイッチ装置１００ａをＯＮ状態にし、かつ、スイッチ装置１００ｂをＯＦＦ状態にする。また、本試験装置は、被試験デバイス４００から出力される信号を当該被試験デバイス４００にループバックする場合に、伝送路切り替え装置５００のスイッチ装置１００ａをＯＦＦ状態にし、かつ、スイッチ装置１００ｂをＯＮ状態にする。
【００７４】
これによって、本試験装置は、試験装置４１０から被試験デバイス４００を試験するための試験信号を被試験デバイス４００に入力させる伝送路と、被試験デバイス４００からの信号をループバックさせて当該被試験デバイス４００に入力させる伝送路とを切り換えることができる。本実施形態に係るループバック試験する試験装置は、１つの伝送路切り替え装置５００を備える例を説明したが、これに代えて、２以上の伝送路切り替え装置５００を備え、試験装置４１０と被試験デバイス４００との複数の伝送路を切り換えることによって、試験信号による被試験デバイス４００の試験とループバック試験とを切り換えてよい。
【００７５】
以上の本実施形態に係るループバック試験する試験装置によれば、安定した接触動作を行い、良好な高周波伝送特性を有する圧電アクチュエータ１３０を備えたスイッチ装置１００を用いて試験信号による試験とループバック試験とを切り換えることができる。また、本試験装置は、電圧制御による低消費電力のスイッチング制御で、かつ、長寿命化させたスイッチ装置１００を用いて２つの試験を切り換えることができる。また、本試験装置は、接点間の凝着を低減させたスイッチ装置１００を用いて２つの試験を切り換えることができる。
【００７６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００７７】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００７８】
１００  スイッチ装置、１００ａ  スイッチ装置、１００ｂ  スイッチ装置、１１０  基板、１１２  固定接点、１１２ａ  第１の固定接点１１２ｂ  第２の固定接点、１１４  第１配線、１１６  第２配線、１１８  第１グランド線路、１２０  第２グランド線路、１２２  裏面配線、１２４  ビア、１２６  制御配線、１２８  ビア、１３０  圧電アクチュエータ、１３１  圧電アクチュエータ、１３２  可動端、１３４  固定端、１３６  可動接点、１３８  第１圧電膜、１４０  第２圧電膜、１４２  支持層、１４３  露出部、１４４  電極層、１４６  電極層、１４８  電極層、１５０  電極層、１５２  台座部、１５４  蓋部、１５６  側面部、１７０  第１保護膜、１７２  第２保護膜、１８０  第１電源部、１９０  第２電源部、１９２  制御部、２００  スイッチ装置、２３０  圧電アクチュエータ、２３２  可動端、３００  スイッチ装置、３３０  圧電アクチュエータ、３３２  可動端、４００  被試験デバイス、４１０  試験装置、４２０  試験部、４２３  試験信号発生部、４２６  期待値比較部、４３０  信号入出力部、４４０  制御部、５００  伝送路切り替え装置
【図１】
0005485951.tif 000002
【図２】
0005485951.tif 000003
【図３】
0005485951.tif 000004
【図４】
0005485951.tif 000005
【図５】
0005485951.tif 000006
【図６】
0005485951.tif 000007
【図７】
0005485951.tif 000008
【図８】
0005485951.tif 000009