(57)【要約】【課題】低駆動電圧で高速なスイッチング応答をすることができる電気機械スイッチを提供する。【解決手段】MEMSスイッチである電気機械スイッチ本体１０は、シリコン基板２上に形成された第１アンカー１２及び第２アンカー１３にて両端を固定かつ装架された第１可動電極１４及び第２可動電極１６と、これら可動電極に対面した固定電極１８とを有し、第１可動電極１４と固定電極１８とにより低電圧駆動可能な第１の電気機械スイッチ２２が構成され、第２可動電極１６と固定電極１８とにより低電圧駆動でラッチ可能な第２の電気機械スイッチ２４が構成され、これらが並列接続された交互に駆動されることにより、第１の電気機械スイッチがオン状態であるとき、前記第２の電気機械スイッチはオフ状態で待機し、前記第１の梁の変位により前記第１の電気機械スイッチがオフ状態となった後、前記第２の電気機械スイッチがオン状態となるようにし、信号を高速で切り替えることができるようにしたものである。【選択図】    図６
2006331742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
梁の変位に基づいてオン・オフする複数の電気機械スイッチが並列接続されており、
前記電気機械スイッチの少なくともひとつがオン状態であるとき、前記電気機械スイッチのうちの残りはオフ状態で待機し、前記梁の変位により前記オン状態であった電気機械スイッチがオフ状態となった後、オフ状態で待機していた前記電気機械スイッチがオン状態となるようにした電気機械スイッチ。
【請求項２】
請求項１記載の電気機械スイッチであって、
前記電気機械スイッチは、相互に並列接続され、順次異なるタイミングでオン・オフする複数の電気機械スイッチで構成されており、１つの電気機械スイッチがオン状態であるとき他はオフ状態で待機し、順次オン状態になるように構成した電気機械スイッチ。
【請求項３】
請求項１記載の電気機械スイッチであって、
前記電気機械スイッチのひとつが、初期状態から、駆動力の印加及び解除のいずれかにより前記梁が高速に変位して前記電気機械スイッチが高速応答してオンになることにより、高速にオン状態となるように構成した電気機械スイッチ。
【請求項４】
請求項１記載の電気機械スイッチであって、
前記第１の梁の変位及び前記第２の梁の変位の少なくとも一方が、静電力に基づくものである電気機械スイッチ。
【請求項５】
請求項１記載の電気機械スイッチであって、
前記第１の梁の変位及び前記第２の梁の変位の少なくとも一方が、電磁力に基づくものである電気機械スイッチ。
【請求項６】
請求項１記載の電気機械スイッチであって、
前記第１の梁の変位及び前記第２の梁の変位の少なくとも一方が、圧電効果によるものである電気機械スイッチ。
【請求項７】
請求項１記載の電気機械スイッチであって、
少なくとも一つの前記第梁の変位が、熱膨張によるものである電気機械スイッチ。
【請求項８】
請求項１記載の電気機械スイッチであって、
前記電気機械スイッチは第１の梁を持つ第１の電気機械スイッチと、第２の梁を持つ第２の電気機械スイッチで構成され、第１の梁及び前記第２の梁が空隙を介して平行に対面する共通の固定電極を有しており、この固定電極と前記第１の梁とで前記第１の電気機械スイッチを構成し、この固定電極と前記第２の梁とで前記第２の電気機械スイッチを構成する電気機械スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ・エレクトロメカニカル・システムズ・スイッチ(以下、「MEMSスイッチ」という)に関し、特に低駆動電圧で高速な応答を可能にするための電気機械スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
RFスイッチ( Radio Frequency Switch)は、現在GaAs基板を利用したHEMT、MESFET、PINダイオードなどの半導体RFスイッチが主力である。
しかし無線端末のさらなる高性能化、低消費電力化を図るため、従来の半導体素子だけではなく、微小な電気機械素子を用いたデバイスを活用することが提案されている。
【０００３】
これは微小な電極を静電力等で駆動させ、電極間の相対距離をメカニカルに制御することで、信号のオン、オフを行う電気機械スイッチである。オン時には電極が電気的に接触しているため、電極間の損失は極めて微小となるため、低損失のスイッチを実現することができる。
【０００４】
特に無線端末のフロントエンド部に適用されるRFスイッチは、低損失及び低消費電力が要求されるため、このような微小な電気機械素子を用いたデバイスは、有用な解決手法として期待されている。
従来の電気機械素子を用いたスイッチとしては、多くの種類のスイッチが考案されており、非特許文献１に大半が網羅されている。
【０００５】
例えば、非特許文献１に記載のRFMEMS(Radio Frequency Microelectoromechanical Systems)を使用したスイッチは、一つの可動電極と、一つの固定電極で構成されており、可動電極と固定電極間に駆動制御電圧としてDC電圧を印加すれば、静電力が発生し、その静電力を駆動力として可動電極が固定電極に引き込まれ、物理的に電極が接触し、可動電極側の入力端子からの入力信号が固定電極側の出力端子へと出力し、信号が結合する。
【０００６】
結合の方法として、メタルとメタルを直接接触させる抵抗結合方式と、絶縁体を介して、容量的に結合させる容量結合方式があるが、何れも低損失の結合を可能としている。
電極間に印加した駆動制御電圧を０にすれば静電力が解消され、可動電極がもつばね力を駆動力として、可動電極は元の位置に復帰する。このとき、可動電極と固定電極間の距離は十分離れているため、電極間の容量値も小さく、容量結合しないため、電極間で結合する信号を遮蔽することが可能となる。
【０００７】
このように、電極間距離を十分にとればアイソレーションを十分確保でき、かつ、損失も極めて小さくなるため、従来の半導体を用いたRFスイッチと比べて、電気的な特性は大変優れている。
【０００８】
またこの種のMEMSスイッチとして特許文献１の提案がある。
特許文献１記載のMEMSスイッチでは、応答時間及び印加電圧の低電圧化等を目的として、互いに僅かに離れた間隔で配置された第１、第２及び第３の梁と、これらの梁に静電力を印加させるための電圧印加手段とを備え、静電力によって各梁の位置すなわち梁間の容量を変化させるように構成されており、第１の梁及び第２の梁の両方とも可動させることで、梁がより高速で電気的に結合することができ、かつ、高速でオフさせるために、第２の梁に対面する第３の梁に静電力を発生させ、第１及び第２の梁に予め近づけておくことで、第２と第３の梁間に強い静電力を印加でき、より高速に応答することが示されている。
【０００９】
さらに梁に同形状の湾曲を設けることで、梁の内部応力変化に対応するプルイン電圧の変化を緩和させ、梁の歪みによる梁間の静電容量変化も緩和させることができることが示されている。
【００１０】
【非特許文献１】Gabriel M.Rebeiz著、"RF MEMS THEORY、 DESIGN、 AND、 TECHNOLOGY"、 John Wiley & Sons刊、  ２００３年２月１日、p.１２２
【特許文献１】特開２００４-１１１３６０号公報  (第５頁から第６頁、第１図、第３図及び第３図)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、非特許文献１に示すMEMSスイッチでは、有限の質量を持った可動電極を静電力を駆動力として動かすため、強い静電力が必要となり、またスイッチがオン・オフする応答時間についても、従来の半導体素子を用いたスイッチでは、ナノセカン ド(nｓ)オーダーであるのに比べ、MEMSスイッチの応答時間は数１０μｓ以上であり、応答時間が極めて遅いという問題がある。
【００１２】
例えば非特許文献１には既に公表されている電気機械スイッチの駆動電圧と応答時間がまとめられている。最も早い応答時間は４μsであるが、それを実現するためには４０V以上の極めて高い電圧を印加している(非特許文献１、p.１６)。
【００１３】
MEMSスイッチを無線通信端末に適用する場合、駆動電圧が制限され、数ボルト以下で駆動させなければならない。また適用する無線システムにもよるが、例えば無線LANシステムなどでは、０.２μｓの極めて短い時間でオン・オフすることが要求される場合もあるが、非特許文献１に示す例では４μｓ程度に止まっている。
【００１４】
これは、低電力動作が求められる無線通信端末の駆動電圧の制限に加え、所望のアイソレーションを確保するためには、電極間距離を大きくする必要があるが、電極間距離が大きいと必然的に応答時間が遅くなることに基づくものである。
【００１５】
さらに、MEMSスイッチの可動電極を固定電極に引き込む際には静電力を用いているが、可動電極を引き離す場合には、可動電極が有するばね力を駆動力としているため、オンとオフの応答時間を同じにしようとすれば、可動電極のばね力をある一定以上の大きさにする必要がある。駆動力としてのばね力を強くすると、可動電極を引き込む際には、このばね力に抗して静電力を印加しなければならないので、更に大きな駆動電圧が必然的に要することになる。
したがって、非特許文献１に示すMEMSスイッチでは、駆動電圧が極めて高いという問題がある。
【００１６】
また特許文献１に示す例では、各梁を全て可動にすることにより高速にスイッチングかつ低駆動電圧での動作を可能にしているが、さらに、より高速にスイッチングかつ低駆動電圧を持つスイッチへの要求が高まっている。
【００１７】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、低駆動電圧で高速スイッチング応答の可能な電気機械スイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明の電気機械スイッチは、MEMSスイッチにおいて、高速で駆動可能なスイッチを並列に繋ぎ、１つが駆動状態にあるとき、他を待機状態にし順次駆動することにより高速駆動を可能にしている。
すなわち、梁の変位に基づいてオン・オフする複数の電気機械スイッチが並列接続されており、前記電気機械スイッチの少なくともひとつがオン状態であるとき、前記電気機械スイッチ農地の残りはオフ状態で待機し、前記梁の変位により前記オン状態であった電気機械スイッチがオフ状態となった後、オフ状態で待機していた前記電気機械スイッチがオン状態となるようにしている。
例えば、第１の梁の変位に基づいてオン・オフする第１の電気機械スイッチと、第２の梁の変位に基づいてオン・オフする第２の電気機械スイッチとが並列接続されており、
前記第１の電気機械スイッチがオン状態であるとき、前記第２の電気機械スイッチはオフ状態で待機し、前記第１の梁の変位により前記第１の電気機械スイッチがオフ状態となった後、前記第２の電気機械スイッチがオン状態となるようにしている。
【００１９】
この構成により、複数の電気機械スイッチ（例えば第１の電気機械スイッチと、第２の電気機械スイッチが）交互に高速にスイッチング応答するようにしたことで、高速駆動が可能な電気機械スイッチを提供することができる。
さらにメカニカルなスイッチング動作をするので、低損失で、高いアイソレーションを確保することができる。
【００２０】
さらに本発明の電気機械スイッチは、前記電気機械スイッチが、相互に並列接続され、順次異なるタイミングでオン・オフする複数の電気機械スイッチで構成されており、１つの電気機械スイッチがオン状態であるとき他はオフ状態で待機し、順次オン状態になるように構成したものを含む。
この構成により、常に１個以上の電気機械スイッチを待機状態にし、順次駆動することにより、高速駆動を可能にする。
【００２１】
さらに本発明の電気機械スイッチは、初期状態から、駆動力の印加及び解除のいずれかにより梁が高速に変位して電気機械スイッチが高速応答してオンになることにより、高速にオン状態となるものを含む。
この構成により、メカニカルなスイッチングのオン応答を高速にすることができる。
【００２２】
また本発明の電気機械スイッチは、前記梁の変位の少なくとも一つが、静電力に基づくものを含む。
また本発明の電気機械スイッチは、前記梁の変位及の少なくとも一つが、電磁力に基づくものを含む。
また本発明の電気機械スイッチは、前記梁の変位の少なくとも一つが、圧電気に基づくものを含む。
また本発明の電気機械スイッチは、前記梁の変位の少なくとも一方が、熱膨張に基づくものを含む。
この構成により、低電力動作で梁を変位させることができる。
【００２３】
さらに本発明の電気機械スイッチは、第１の梁を持つ第１の電気機械スイッチと、第２の梁を持つ第２の電気機械スイッチとで構成されており、前記第１の梁及び第２の梁のいずれもが空隙を介して平行に対面する共通の固定電極を有しており、固定電極と第１の梁とで第１の電気機械スイッチを構成し、固定電極と第２の梁とで第２の電気機械スイッチを構成したものを含む。
この構成により、第１の梁及び第２の梁が固定電極と電気的に結合する動作速度を異なるものに調節でき、双極双投のスイッチングが可能になる。
【００２４】
また本発明の電気機械スイッチは、第１の梁及び第２の梁の各固有振動の最大振幅に基づいて固定電極との空隙を設けたものを含む。
この構成により、第１の電気機械スイッチ及び第２の電気機械スイッチの動作速度を異なるものに設定することができ、アイソレーションの確保が可能になる。
【００２５】
また本発明の電気機械スイッチは、第１の電気機械スイッチがオンかつ第２の電気機械スイッチがオンであるときのみオン状態となるものを含む。
この構成により、初期状態から第１の梁が高速に変位して第１の電気機械スイッチをオンするだけで電気機械スイッチがオン状態になるため、高速にオン応答をすることができる。
【００２６】
また本発明の電気機械スイッチは、梁が圧電素子、形状記憶合金、バイモルフ素子及び電磁歪素子のいずれか、或いは複数の梁がこれらの組合せであるものを含む。
この構成により、各梁が低電力で動作し、動作電圧を低くすることができる。
【００２７】
また本発明の電気機械スイッチは、第１の梁、第２の梁及び第３の梁のいずれの変位もが解消しているとき、メカニカルプローブにより第２の梁を第３の梁に近づけるとともに、駆動力の印加及び解除のいずれかにより第３の梁を変位させて第２の梁をラッチするものを含む。
この構成により、電圧印加することなく第２の梁が変位して第３の梁に近づくので、第３の梁を低電力で動作することができる。
【００２８】
また本発明の電気機械スイッチは、気圧が大気圧と異なる環境下及び乾燥したヘリウムを充填した環境下のいずれかに置かれているものを含む。
この構成により、高速な動作をする梁に対する空気などの流体の影響を抑え、ダンピング効果を低減することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の電気機械スイッチでは、高速駆動可能な複数のスイッチを並列接続し、１つが駆動状態にあるとき、他を待機状態とすることにより、順次高速駆動することにより、低駆動電圧で動作することができかつ高速にオン・オフすることができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の電気機械スイッチは、空気の粘性などのダンピング効果が十分に弱くなる環境下として減圧下またはヘリウムガス雰囲気下に設置された電気機械スイッチで、可動電極が固定電極に高速で引き込まれる第１および第２の電気機械スイッチを並列接続して構成されるもので、第１の電気機械スイッチがオン状態であるとき、前記第２の電気機械スイッチはオフ状態で待機し、前記第１の梁の変位により前記第１の電気機械スイッチがオフ状態となった後、前記第２の電気機械スイッチがオン状態となるようにし、信号を高速で切り替えることができるようにしたものである。
【００３１】
また第１および第２の電気機械スイッチは、信号を遮蔽する場合、一瞬だけ、可動電極が引き離されるが、強いばね力と弱いダンピング効果により、可動電極は固有振動で振動するため、可動電極は再び、初期位置付近に戻る。このため微小な電圧で、強いばね力の可動電極を有する第２の電気機械スイッチをラッチすることができる。
【００３２】
このように本発明の電気機械スイッチは、微小な電気機械素子を用いたスイッチにおいて、第１および第２の電気機械スイッチを一方の駆動時に他方が待機状態になるようにし、組み合わせることで、低駆動電圧で、高速に信号をオン・オフすることができる。
【００３３】
以下、図面を参照しつつ本発明による電気機械スイッチの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお図中、実質的に同一又は対応する部材には同一符号を用いる。
【００３４】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１における電気機械スイッチの一単位素子を示す外観構成図である。
図２は実施の形態１の第１の電気機械スイッチ及び第２の電気機械スイッチの要部構成一部断面図である。
図１及び図２において、実施の形態１の電気機械スイッチ１は、シリコン基板２上に形成され封止カバーガラス３で覆われた電気機械スイッチ本体１０と、入出力端子となる第１電極端子４、第２電極端子５、第３電極端子６、第４電極端子７、第５電極端子８及び第６電極端子９とを備えている。
【００３５】
図２において電気機械スイッチ本体１０は、シリコン基板２上に形成された第１アンカー１２及び第２アンカー１３にて両端を固定かつ装架された第１可動電極１４及び第２可動電極１６と、第１可動電極１４および第２可動電極１６を第１アンカーおよび第１アンカー上で信号を接続する接続線路２１、２２と、接続線路２１，２２と第１可動電極１４、第２可動電極１６が直流的に接続することを防止するための絶縁膜（図示せず）と、これら第１可動電極１４および第２可動電極１６と所定の空隙を設けて対面して形成された固定電極１８とを有している。このとき、絶縁膜２０，２３を介して可動電極と接続線路間で形成される容量は、スイッチに入力する信号の周波数に対してインピーダンスが十分小さくなるように、面積、絶縁膜の厚さ決められている。
【００３６】
また、各可動電極は端子（７，８，４，５）を介して、独立に制御信号を印加できるようになっており、第１の可動電極に印加する制御信号を第１の制御信号、第２の可動電極に印加する制御信号を第２の制御信号とする。
また接続線路と可動電極間に形成される絶縁膜は、どちらか一方の可動電極に対して設けられていればよく、両方の可動電極に対して設けなくてはならないわけではない。
【００３７】
本実施の形態１では、第１可動電極１４及び第２可動電極１６が両持ち梁として構成されている。
第１可動電極１４と固定電極１８とにより第１の電気機械スイッチ５０１が構成され、第２可動電極１６と固定電極１８とにより第２の電気機械スイッチ５０２が構成され、これらは並列接続されている。
【００３８】
第１可動電極１４及び第２可動電極１６は印加された電圧に基づく静電力と、これら可動電極自体の弾性力とにより固有振動するが、その最大振幅以上の空隙が確保されている。
この空隙には、ダンピング効果を低減するために乾燥したヘリウムが充填され、又は、真空に保持されている。
【００３９】
なお、第１可動電極１４の入出力端子となるのが第１電極端子４と第５電極端子８であり、第２可動電極１６の入出力端子となるのが第２電極端子５と第４電極端子７であり、固定電極１８の入出力端子となるのが第３電極端子６と第６電極端子９である。
例えば、第１可動電極１４の第５電極端子８を入力端子とすれば、固定電極１８の端子６および９が出力端子となる。
当然、第１可動電極と第２可動電極は接続線路２１、２２で電気的に接続されているため第１可動電極端子８に入力した信号は第２可動電極１６の端子７にも印加される。
つまり、二つのスイッチが並列に接続された状態となっている。  
また各電極端子には、第１可動電極１４及び第２可動電極１６と固定電極１８との間に静電力を印加するための制御電圧源が接続可能になっている。
【００４０】
図３は図２に示すA-A断面図である。
図２及び図３において、第１可動電極１４及び第２可動電極１６の長さ Lが４００μm、幅Wは５μm、厚さDは０.４μm、固定電極１８との電極間ギャップは０.２μm、アンカー上で形成される可動電極と接続線路間の容量面積は１００μｍ角と、それぞれ設定されている。
【００４１】
図４は本発明の電気機械スイッチの等価回路図である。
図４に示すように、本発明の電気機械スイッチ５０は、第１の電気機械スイッチ５０１と、第２の電気機械スイッチ５０２とを備え、可動電極は強いバネ力を有し高速で変位する。すなわち電気機械スイッチ５０は二つの並列の第１の電気機械スイッチ５０１と第２の電気機械スイッチ５０２とで構成されており、第１の電気機械スイッチ５０１もしくは第２の電気機械スイッチがオン状態であれば、スイッチ５０はオン状態となり、第１の電気機械スイッチと第２の電気機械スイッチの両方がオフ状態の場合、スイッチ５０はオフ状態となる。
【００４２】
図５に基づいて、動作方法を説明する。
図５はスイッチ５０１、５０２の電極位置と、出力信号の関係をそれぞれ示している。出力信号は図面上、上にあるほうがオン状態、電極位置は下方向にある場合がオフ状態をそれぞれ示している。
【００４３】
図５に示すような出力信号を得るためのスイッチング動作について説明を行う。  
オン状態からオフ状態への切り換え動作について示す。時刻０において、スイッチ５０はオン状態とする。スイッチ５０を構成する２つの電気機械スイッチである第１の電気機械スイッ５０１はオフ状態、第２の電気機械スイッチ５０２はオン状態とする。時刻０で第１の電気機械スイッチ５０１に制御信号１を印加すれば、第１の電気機械スイッチ５０１の可動電極１４は固定電極１８方向に変位し、時刻ｔ１で固定電極と接触し、静電力によりラッチされる。信号をOFFさせる間（時刻ｔ２−時刻ｔ１）間は、制御信号１は印加された状態である。また第１の電気機械スイッチの可動電極１４が接触した瞬間に、第２の電気機械スイッチの制御信号を０にして、第２の可動電極１２をリリースする。可動電極１２は自らのばね力により、時刻ｔ２までにOFF状態へ変位する。
時刻ｔ２において、第２の電気機械スイッチの第２制御信号を印加し、可動電極１２を固定電極１８に変位させるとともに、第１の電気機械スイッチの可動電極１４の制御信号１を０にして、可動電極１４をリリースする。時刻ｔ３で可動電極１４はオフ状態になり、可動電極１２は固定電極にラッチされ、スイッチ５０は再びON状態になる。
【００４４】
このようにオン状態を保つためには、どちらか一つのスイッチがオン状態になっていれば良いため、次の切り換えに備えて、１つだけオン状態の位置で保持し、それ以外のスイッチはオフ状態で待機しておく。
【００４５】
以上説明した電気機械スイッチは必ずしも静電力で駆動させる必要はなく、例えば電磁力、熱源を用いた加熱、圧電素子などを駆動力としてもよい。
また特に高速で切り換えを要求する無線LANなどのアンテナダイバーシティ用DPDT(Dual Pole Double Throw、双極双投)スイッチに用いることができる。
【００４６】
次に実施の形態１の電気機械スイッチの製造方法について説明する。
図６は電気機械スイッチの一単位素子を形成するシリコン基板の外観図である。
図６に示すシリコン基板２は、シリコン基板に、レジスト膜を塗布し、所定マスクパターンで露光し、現像エッチング後、レジスト膜を除去し、所定形状に形成したものである。
【００４７】
シリコン基板２には、第１可動電極を固定かつ装架するための一対の第１凹部８２と、第２可動電極１６を固定かつ装架するための一対の第２凹部８４と、固定電極端子を取り出すための一対の第３凹部８６と、固定電極１８を形成するための第４凹部８８とが形成されている。
【００４８】
図７は封止カバーガラスの外観図である。
封止カバーガラス３は板状であり、シリコン基板２の第１凹部８２、第２凹部８４及び第３凹部８６に対応したそれぞれ一対の突起部９２,９４,９６を有している。
【００４９】
図８(a)乃至(e)はこの電気機械スイッチの製造工程図であり、(a)は図６のBーB線に対応する断面図であり、各製造工程は（ａ）と同一の断面を示す断面図である。
先ず、シリコン基板２上にAl層を真空蒸着又はスパッタリングにより堆積し、所定パターンのレジスト膜を塗布し、このレジスト膜をマスクとしてAl層をウエットエッチング又はドライエッチングし、固定電極１８、第３電極端子６及び第６電極端子９を形成する(図２及び図８(b)参照)。
【００５０】
次に、レジストで犠牲層１０２を形成し(図８(c)参照)、この上層にAl層をスパッタリングにより堆積後、所定パターンのレジスト膜１０４をマスクとしてAl層をECRプラズマによりドライエッチングし、第１可動電極１４及び第２可動電極１６を形成する(図８(d)参照)。
【００５１】
そして、レジスト膜１０４及び犠牲層１０２をプラズマアッシングにより除去し、第１可動電極１４及び第２可動電極１６の梁構造を形成し、減圧装置内又はヘリウム充填装置内において、封止カバーガラス３の突起部でシリコン基板２との位置合わせをした後、封止カバーガラス３とシリコン基板２とを陽極接合する(図８(e)参照)。
【００５２】
このようにして、第１可動電極１４及び第２可動電極１６のような薄膜状の梁構造体を形成することができるとともに、高速動作をする各可動電極の周囲の空隙を減圧あるいは乾燥したヘリウムで充填した電気機械スイッチを製造することができる。
さらに可動電極としてアルミニウムを例に挙げたが、Alでなくとも他の金属材料、例えばMo、Ti、Au、Cuでもよく、また導電性材料を用いてもよい。
また可動電極として、板状シリコンの表面にナノメータサイズで金属を堆積させた梁構造体であってもよく、さらに圧電素子、形状記憶合金、電磁歪素子及びバイモルフ効果を利用したバイモルフ素子でもよい。
【００５３】
この平行平板型及び櫛歯型では、可動電極が基板に形成された固定電極側に静電力により引き込まれるが、基板に対して水平方向に動作する構造でもよい。
【００５４】
（実施の形態２）
次に実施の形態２について説明する。
前記実施の形態１では２個の電気機械スイッチを並列接続した例について説明したが、本実施の形態では４個の電気機械スイッチを並列接続した例について説明する。
ここでは、ton_min=toff_min=０.５μSとして、その際のスイッチ単体の切換時間tsが２μSであり、４個並列にこの電気機械スイッチを配置することにより、０.５μSでの応答を可能としたものである。
【００５５】
図９を用いて動作を説明する。図９はスイッチの概略構成図で、５０３，５０４，５０５，５０６の４個のスイッチで構成されている。各スイッチの動作切換時間、すなわちオン側からオフ側に電極が移動しラッチされるまでの時間は２μSを要する。しかし所望のアイソレーションを得るために必要なギャップ０．５μS内に移動している。
【００５６】
いま、図９において、時刻０でオン状態となり、時刻１でオフ状態に、時刻２で再びオン状態となるとする。時刻１から時刻２までは最小のオン時間、時刻２から時刻３までは最小のオフ時間とする。時刻１では、スイッチ５０４のみがオン状態となり、オン側でラッチされているが、スイッチ５０３、５０５、５０６はオン側でもオフ側でもラッチされておらず、次のオン状態に備えそれぞれ移動を行っている。時刻２でスイッチ５０４のオン側のラッチを解放し、電極をオフ側へ移動させ、時刻３でスイッチ５０５の電極がオン側に来るように予めオフ側のラッチを解放しておけば、時刻３でスイッチ５０５の電極がオン側にラッチされ、スイッチがオン状態となる。この動作をスイッチ５０３、５０６を使って同様に行えば、ton_min、toff_minでのスイッチング動作が可能となる。
このようにして高速動作が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の電気機械スイッチは、複数の電気機械スイッチを並列接続し、一方の駆動時に他方が待機状態となるように、駆動タイミングを調整することにより低駆動電圧で動作かつ高速にオン・オフすることができ、RFMEMSスイッチに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施の形態１における電気機械スイッチの一単位素子を示す外観構成図である。
【図２】実施の形態１の第１の電気機械スイッチ及び第２の電気機械スイッチの要部構成一部断面図である。
【図３】図２に示すA-A断面図である。
【図４】実施の形態１にかかる電気機械スイッチの等価回路図である。
【図５】実施の形態１の電気機械スイッチの動作を示す図である。
【図６】電気機械スイッチの一単位素子を形成するシリコン基板の外観図である。
【図７】封止カバーガラスの外観図である。
【図８】実施の形態１にかかる電気機械スイッチの製造工程図であり、各製造工程は図９のB−B線に対応する断面図である。
【図９】実施の形態２にかかる電気機械スイッチの等価回路図である。
【符号の説明】
【００５９】
１、４０、７０、２００  電気機械スイッチ
２  シリコン基板
３  封止カバーガラス
４  第１電極端子
５  第２電極端子
６  第３電極端子
７  第４電極端子
８  第５電極端子
９  第６電極端子
１０  電気機械スイッチ本体
１２、７２  第１アンカー
１３、７３  第２アンカー
１４、７４  第１可動電極
１６、７６  第２可動電極
１８、６２、６６、７８  固定電極
５０１  第１の電気機械スイッチ
５０２  第２の電気機械スイッチ
６０  平行平板型
６４、６８  可動電極
６９  櫛歯型
８２  第１凹部
８４  第２凹部
８６  第３凹部
８８  第４凹部
９２、９４、９６  突起部
１０２  犠牲層
１０４  レジスト膜
２０６  第２可動電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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