(57)【要約】１つの第１電熱アクチュエータ、１つの第２電熱アクチュエータ、および１つの第１側面および１つの第２側面を有する１つの梁を備える１つのマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）。第１電熱アクチュエータは、内部に電流が通過する際に梁の第１側面に１つの力を加え、第２電熱アクチュエータは、内部に電流が通過する際に梁の第２側面に１つの力を加える。
2005536031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチであって、
１つの第１側面および１つの第２側面を有する１つの梁と、
内部に電流が通過する際に前記梁の前記第１側面に１つの力を加える１つの第１電熱アクチュエータと、
内部に電流が通過する際に前記梁の前記第２側面に１つの力を加える１つの第２電熱アクチュエータと、
を備える、ＭＥＭＳスイッチ。
【請求項２】
前記第１電熱アクチュエータが前記梁の前記第１側面と接触する１つの第１スタッドを備え、前記第２電熱アクチュエータが前記梁の前記第２側面と接触する１つの第２スタッドを備える、請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項３】
少なくとも一対の電気的に絶縁された複数のコンタクトを含む１つの伝送路を備え、前記第１電熱アクチュエータの内部に電流が通過する際に前記梁が前記複数のコンタクトを電気的に接続する、請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項４】
前記第２電熱アクチュエータの内部に電流が通過する際に、前記第２電熱アクチュエータが前記複数のコンタクトから前記梁を離間させる、請求項３に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項５】
前記梁が前記伝送路中の前記複数のコンタクトを電気的に接続する場合、前記第１電熱アクチュエータが前記梁と接触しない、請求項３に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項６】
前記梁が前記伝送路中の前記複数のコンタクトを電気的に接続する場合、電流が前記第２電熱アクチュエータ中を通過していない限り前記第２電熱アクチュエータが前記梁と接触しない、請求項５に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項７】
前記梁が、その相対する両端において複数のアンカーに固定される、請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項８】
前記梁が１つの圧縮応力の下で座屈する、請求項７に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項９】
前記梁が円弧状である、請求項７に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１０】
前記第１電熱アクチュエータが１つの力を前記梁に加えた際に前記梁が座屈する、請求項７に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１１】
前記第１および第２電熱のアクチュエータのそれぞれが、１つの高熱膨張導体および１つの低熱膨張誘電体を備える、請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１２】
前記第１電熱アクチュエータおよび前記第２電熱アクチュエータのそれぞれが、その相対する両端において複数のアンカーに固定される、請求項１１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１３】
前記第１電熱アクチュエータを電流が通過する際に前記第１電熱アクチュエータが座屈し、前記第２電熱アクチュエータを電流が通過する際に前記第２電熱アクチュエータが座屈する、請求項１２に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１４】
前記梁が、１つの導電体で覆われる１つの誘電体を備える、請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１５】
１つのマイクロ電子機械（ＭＥＭＳ）スイッチであって、
１つの第１側面および１つの第２側面を有する１つの梁と、
両端が複数のアンカーに固定され、１つの高熱膨張導体および１つの低熱膨張誘電体を含む１つの第１電熱アクチュエータであって、内部に電流が通過する際に前記梁の前記第１側面に１つの力を加えるために座屈する第１電熱アクチュエータと、
両端が複数のアンカーに固定され、１つの高熱膨張導体および１つの低熱膨張誘電体を含む１つの第２電熱アクチュエータであって、内部に電流が通過する際に前記梁の前記第２側面に１つの力を加えるために座屈する第２電熱アクチュエータと、
少なくとも一対の電気的に絶縁された複数のコンタクトを含む伝送路と
を備え、
前記第１電熱アクチュエータ内を電流が通過する際に、前記第１電熱アクチュエータが前記複数のコンタクトに前記梁を接続し、前記第２電熱アクチュエータ内を電流が通過する際に、前記第２電熱アクチュエータが前記複数のコンタクトから前記梁を離間させる、
ＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１６】
前記梁が、その相対する両端において複数のアンカーに固定される、請求項１５に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１７】
前記梁が１つの圧縮応力の下で座屈する、請求項１６に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１８】
１つの通信システムであって、
１つの第１側面および１つの第２側面を含む１つの梁と、内部に電流が通過する際に前記梁の前記第１側面に１つの力を加える１つの第１電熱アクチュエータと、内部に電流が通過する際に前記梁の前記第２側面に１つの力を加える１つの第２電熱アクチュエータとを備える１つの第１ＭＥＭＳスイッチと、
１つの第１側面および１つの第２側面を含む１つの梁と、内部に電流が通過する際に前記梁の前記第１側面に１つの力を加える１つの第１電熱アクチュエータと、内部に電流が通過する際に前記梁の前記第２側面に１つの力を加える１つの第２電熱アクチュエータとを備える１つの第２ＭＥＭＳスイッチと、
選択的に前記第１および前記第２ＭＥＭＳスイッチを起動するために、前記第１および第２アクチュエーターに電気的に接続される１つの電圧源コントローラと
を備える、通信システム。
【請求項１９】
前記第１および第２ＭＥＭＳスイッチが１つのアンテナと電気的に接続され、前記第１ＭＥＭＳスイッチが、前記アンテナによって受信された１つの第１信号を受信し処理する受信機エレクトロニクスに電気的に接続され、前記第２ＭＥＭＳスイッチが、前記アンテナによって送信される１つの第２信号を生成する送信機エレクトロニクスに電気的に接続される、請求項１８に記載の通信システム。
【請求項２０】
前記第１および第２ＭＥＭＳスイッチにおけるそれぞれの梁が、１つの圧縮応力の下で座屈する、請求項１８に記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
１つのマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチ、より詳細には、低い作動電圧によって作動される１つのＭＥＭＳスイッチ。
【背景技術】
【０００２】
１つのマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）は、微細加工技術を使用して、機械的・電気的な複数の要素を１つの共通基板上に統合する１つのマイクロデバイスである。通常、複数の電気的な要素は、周知の複数の集積回路製作技術を使用して形成される。複数の機械的な要素は、リソグラフィーおよびマイクロマシニングを行なうための他の関連する複数の工程を使用して通常は製作され、１つの基板（例えばシリコンウエハ）の複数の部分がエッチングによって選択的に除去されるか、若しくは、新たな複数の材料および複数の構造層が加えられる。複数のＭＥＭＳデバイスは、複数のアクチュエータ、複数のセンサ、複数のスイッチ、複数の加速度計および複数のモジュレータを含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＭＥＭＳスイッチ（即ち、複数のコンタクト、複数のリレー、複数の分流器等）は従来の複数の半導体素子（例えば、複数の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）スイッチ）に対して、優れた電力効率、低い挿入損および優れた絶縁性を備えると言った、複数の固有の利点を有する。しかしながら、複数のＭＥＭＳスイッチは、半導体スイッチより一般にはるかに遅い。この限界によって、複数の高速無線通信デバイスにおける送受信間の１つのアンテナの切り替えのような、サブマイクロ秒のスイッチングが必要とされる特定の技術に複数のＭＥＭＳスイッチを適用する事が妨げられる。
【０００４】
複数のＭＥＭＳスイッチが、その比較的低い挿入損のために極めて重要な分野として、アンテナに対する複数の適用が挙げられよう。このような適用の１つは、複数の無線通信デバイスにおいて複数のアンテナを切り替える事に関する高性能アンテナに対する適用である。高性能アンテナ切り替えに対する適用は、典型的には、システムに依存して、数ミリ秒から数秒に及ぶ複数の速度の切り替えを必要とする。
【０００５】
１つの種類の従来のＭＥＭＳスイッチは、電熱的に撓むか座屈する１つの「梁」と称される１つの接続部材を備える。座屈した梁は、１つ以上の電気コンタクトと接触し、該コンタクトとの間の１つの電気的な接続を確立する。
【０００６】
図１および図１Ａは、電熱的に座屈する１つの梁１２を備える従来のＭＥＭＳスイッチ１０を示す。梁１２は、１つの高熱膨張導体１４および１つの低熱膨張誘電体１６から製作される。導体１４および誘電体１６は、複数のアンカー１８Ａ、１８Ｂによって相対する両端に固定される。
【０００７】
図１Ａに、ＭＥＭＳスイッチ１０の起動が示される。１つの電圧が梁１２の両端に印加され、梁１２内を電流が通過し、この電流の大半が低抵抗導体１４を通過する。電流が梁１２内を通過する際（図１Ａにおける複数の矢印Ａによって示される）、抵抗によって梁１２内に熱が発生し、これによって梁１２は熱的に膨張する。導体１４と誘電体１６との熱膨張の大きな差異によって、梁１２は導体１４の方向に外側に座屈する。梁１２が座屈すると、梁１２にマウントされる１つのコンタクト・スタッド２０が複数のコンタクト２２Ａ、２２Ｂと接触し、複数の信号（図１Ａにおける複数の矢印Ｂによって示される）が複数のコンタクト２２Ａ、２２Ｂ間を通過する事が可能になる。
【０００８】
１つの電熱的に座屈した梁を使用する１つの利点は、スイッチの作動の際に比較的低い作動電圧しか必要としないという事である。しかしながら、ＭＥＭＳスイッチが作動中の位置にある場合、梁における抵抗熱を維持するために電力が連続的に消費される。
【０００９】
図２は、相対する両端において複数のアンカー３４Ａ、３４Ｂに固定される１つの梁３２を備える他の従来のＭＥＭＳスイッチ３０を示す。梁３２は、梁３２が圧縮応力を加えられた状態で複数のアンカー３４Ａ、３４Ｂに固定される。圧縮応力によって梁３２は座屈する。ＭＥＭＳスイッチ３０が適切に動作するために、梁３２は座屈した１つの状態に維持される必要がある。
【００１０】
１つの側面の作動電極３６は梁３２に隣接して位置し、圧縮応力によって座屈しなかった場合に梁３２が位置するであろう位置を占める。梁３２のこの位置は中立位置と称され、図２において線３８によって示される。中立点に向かって上側または下側に梁３２を引き上げるか引き下ろす静電力を生成するために、１つの電圧が側面の作動電極３６に印加される。梁３２は自身の慣性によって中立点を越えて反対側へ移動し、梁３２が複数のコンタクト（図示されない）と接触し、複数の信号が複数のコンタクト間を通過出来るように成される。
【００１１】
梁３２が上側または下側の位置にある場合に、ＭＥＭＳスイッチ３０は梁３２の位置を維持するために如何なる電力をも必要としない。ＭＥＭＳスイッチ３０に関する１つの欠点は、特に１つの座屈した梁を動かすために静電作動が用いられる場合、一般に静電力による作動の際に大きな作動電力が必要となるという事である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下の詳細な説明において、若干の実施形態を添付の複数の図面に対して参照が成される。これらの複数の実施形態は、当業者が本発明を実施し得るために充分に詳細に記載されている。他の複数の実施形態を使用する事が出来、そして、本発明の範囲内において、構造的、論理的および電気的な修正が成され得る。
【００１３】
１つの梁５２、１つの第１電熱アクチュエータ５４および１つの第２電熱アクチュエータ５６を備える１つのマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチ５０が、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃおよび図３Ｄにおいて示される。梁５２は、１つの第１側面５８および１つの第２側面６０を備える。
【００１４】
第１電熱アクチュエータ５４は、第１電熱アクチュエータ５４内を電流が通過する際に梁５２の第１側面５８に１つの力を加える１つの第１スタッド６２を備える。更に、第２電熱アクチュエータ５６は、第１電熱アクチュエータ５４内を電流が通過する際に梁５２の第２側面６０に１つの力を加える１つの第２スタッド６４を備える。複数のアクチュエータ５４、５６は複数のボンド・パッドあるいは他の従来の手段によって１つの回路に接続されて良い。該回路によってアクチュエータ５４、５６へ電流が供給されるように成される。
【００１５】
幾つかの実施形態において、ＭＥＭＳスイッチ５０は、少なくとも一対の電気的に絶縁された複数のコンタクト６７Ａ、６７Ｂを有する１つの伝送路６６を更に備える。複数のコンタクト６７Ａ、６７Ｂは、複数のボンド・パッドあるいは他の従来の手段によって１つの回路に接続されて良い。第１電熱アクチュエータ５４が複数のコンタクト６７Ａ、６７Ｂに対して梁５２を移動するために梁５２に１つの力を加えた後に、梁５２は複数のコンタクト６７Ａ、６７Ｂを電気的に接続する。第２電熱アクチュエータ５６を電流が通過する際、複数のコンタクト６７Ａ、６７Ｂから梁５２を離間させるために、第２電熱アクチュエータ５６は梁５２に１つの力を加える。
【００１６】
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃおよび図３Ｄにおいて示された複数の実施形態において、梁５２はその相対する両端において複数のアンカー６８Ａ、６８Ｂで固定される。梁５２が座屈した状態となるように、梁５２は圧縮応力が加えられた状態にある。
【００１７】
図３Ａは、オフ状態であり且つ何れのアクチュエータ５４、５６にも作動電圧が印加されていない場合のＭＥＭＳスイッチ５０を示す。図３Ｂに示されるように、ＭＥＭＳスイッチ５０は、第１電熱アクチュエータ５４に１つの作動電圧を印加することによりオン状態とされる。作動電圧によってアクチュエータ５４内に電流が発生し、これによってアクチュエータ５４内に抵抗による熱が発生する。
【００１８】
第１電熱アクチュエータ５４はその相対する両端において複数のアンカー６９Ａ、６９Ｂによって固定され、幾つかの実施形態において、１つの高熱膨張導体７０および１つの低熱膨張誘電体７１から構成される。抵抗による熱が発生すると、導体７０と誘電体７１の間の熱膨張の差によって、第１電熱アクチュエータ５４が導体７０の側に外側に座屈する。
【００１９】
第１電熱アクチュエータ５４が座屈すると、梁５２に１つの力が加えられ、これは梁５２をその中立点に向かって移動させるのに十分である。圧縮応力によって梁５２が座屈していなかった場合に梁５２が占めるであろう位置を中立点と称し、図３Ｂにおいて線７２によって示される。梁５２の慣性によって、梁５２は中立点を越えて反対側へと移動し、梁５２は複数のコンタクト６７Ａ、６７Ｂを接続し、複数の信号が複数のコンタクト６７Ａ、６７Ｂ間を通過出来る様にする。幾つかの実施形態において、第１電熱アクチュエータ５４は梁５２と継続的に接触し、他の複数の実施形態においては、梁５２が中立点を通過する時点まで第１電熱アクチュエータ５４が梁５２と接触する。
【００２０】
図３Ｃは、オン状態であり且つ何れのアクチュエータ５４、５６にも作動電圧が印加されていない場合のＭＥＭＳスイッチ５０を示す。図３Ｄに示されるように、ＭＥＭＳスイッチ５０は、第２電熱アクチュエータ５６に１つの作動電圧を印加することによりオフ状態とされる。作動電圧によってアクチュエータ５６内に電流が発生し、これによってアクチュエータ５６内に抵抗による熱が発生する。
【００２１】
第２電熱アクチュエータ５６はその相対する両端において複数のアンカー７９Ａ、７９Ｂによって固定され、１つの高熱膨張導体８０および１つの低熱膨張誘電体８１から同様に構成される。抵抗による熱が発生すると、導体８０と誘電体８１の間の熱膨張の差によって第１電熱アクチュエータ５４が導体７０の側に外側に座屈する。
【００２２】
第２電熱アクチュエータ５６が座屈すると、梁５２を複数のコンタクト６７Ａ、６７Ｂから離間させてその中立点に向かって移動させるのに十分なひとつの力が梁５２に加えられる。梁５２の慣性によって梁５２は中立点を越えて反対側へと移動し、再びＭＥＭＳスイッチ５０をオン状態にする事が必要な場合に備えて梁５２が第１電熱アクチュエータ５４と接触する。
【００２３】
幾つかの実施形態において、第２電熱アクチュエータ５６は梁５２と継続的に接触し、他の複数の実施形態においては、梁５２が中立点を通過する時点まで第２電熱アクチュエータ５６が梁５２と接触する。梁５２が一度中立点を通過して移動すると、圧縮応力によって梁５２が複数のコンタクト６７Ａ、６７Ｂから離れる方向に外側へ座屈する。梁５２が複数のコンタクト６７Ａ、６７Ｂが接触している際に複数のアクチュエータ５４、５６と梁５２が接触していることによって、梁５２を通過して複数のコンタクト６７Ａ、６７Ｂ間を伝送される複数の信号に干渉が発生し得る。
【００２４】
図４Ａは、リソグラフィーおよびマイクロマシニングを行なうための他の関連する複数の工程を用いた梁５２の製作における１つのリリースされていない状態の梁５２を示す。複数の部分は選択的にエッチングによって除去されるか、あるいは新たな複数の材料および複数の構造層が加えられる。製作工程の一部として、梁５２がアンカー６８Ａ、６８Ｂによってのみ固定されるように、梁５２がリリースされる。梁５２を圧縮応力下に置く為に、梁５２は複数のアンカー６８Ａ、６８Ｂに対して外側へ膨張する。圧縮応力は梁５２を座屈させるために十分である（図４Ｂを参照）。座屈の臨界応力は次の通りである。
【００２５】
【数１】
2005536031.tif 000003
【００２６】
ここで、ｌとｔは図４に示され、Ｅは梁５２の材料に依存する。梁５２は任意の材料あるいは複数の材料の組合せであって良い。梁１００の一例が図５に示され、梁１００はリリースされておらず、１つの導電体１０４で覆われている１つの誘電体１０２を備える。導電体１０４によって、梁１００を備えるＭＥＭＳスイッチの操作中に梁１００によって電気的に接続されるように為される絶縁された複数のコンタクト間の信号の伝達が容易になる。
【００２７】
ＭＥＭＳスイッチ５０に使用され得る他の梁１１０の例が、図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃに示される。梁１１０は、図６Ａにおいてはリリースされていない状態で示され、図６Ｂにおいてはリリースされた状態で示される。梁１１０は、リリース前後で同じ円弧を描き、従ってこれは圧縮応力下には無い。梁１１０を備える１つのＭＥＭＳスイッチ５０の操作中に、第１および第２電熱アクチュエータ５４、５６のうちの１つが梁１１０を座屈させ、１つの逆向きの円弧を形成するように湾曲する（図６Ｃを参照）。その後、梁１１０は、第１および第２アクチュエーター５４、５６の他方によって元の円弧に戻され、応力が加わっていない状態となる。
【００２８】
図７Ａおよび７Ｂは、１つの同様の梁１２０を示す。図７Ａに示されるように、梁１２０がリリースされた場合に、梁１２０は梁１１０と同様の円弧形を有する。梁１２０は２つの細長部材１２１Ａ、１２１Ｂを備え、その相対する両端においてアンカー１２２Ａ、１２２Ｂに固定される。部材１２１Ａの中央の部分は、１つのサポート１２３によって部材１２１Ｂの１つの中央部分に固定される。
【００２９】
図８は、複数のＭＥＭＳスイッチ８３０、８４０を備える１つのＭＥＭＳベース無線通信システム８００の回路図を示す。図示された実施形態において、複数のＭＥＭＳスイッチ８３０および８４０は上述されたＭＥＭＳスイッチ５０と同一のものである。複数のＭＥＭＳスイッチ８３０、８４０は、従来の半導体素子（例えば複数の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）スイッチ）に対して、優れた電力効率、低い挿入損および優れた絶縁性を含む固有の複数の利点を備える。複数のＭＥＭＳスイッチ８３０、８４０は、サブマイクロ秒のスイッチングが要求されない幾つかの無線通信デバイスにおける１つのアンテナ８１０の送受信を切り替えるのに好適である。
【００３０】
システム８００は、１つの信号８１４の受信および１つの信号８２０の送信のために１つのアンテナ８１０を備える。複数のＭＥＭＳスイッチ８３０、８４０は、１つの第１分岐ワイヤ８４６および１つの第２分岐ワイヤ８４８を備える１つの分岐回路８４４を経由してアンテナ８１０と電気的に接続される。操作中に、アンテナ８１０から処理のために受信信号８１４が受信機エレクトロニクス９３０に送信され得るようにし、一方で送信機エレクトロニクス９４０によって生成された送信信号８２０が送信のために送信用アンテナ８１０に伝送され得るようにするために、１つの電圧源コントローラ９１２が選択的に複数のＭＥＭＳスイッチ８３０および８４０を起動する。
【００３１】
上述されるように、複数の梁５２がそれぞれのコンタクト６７Ａ、６７Ｂから離れる場合、複数のＭＥＭＳスイッチ８３０，８４０はオフ状態にある。複数のＭＥＭＳスイッチ８３０，８４０は、各ＭＥＭＳスイッチ８３０、８４０に存在するそれぞれの第１電熱アクチュエータ５４に選択的に１つの作動電圧を印加することにより独立してオン状態となる。複数の第１電熱アクチュエータ５４に１つの作動電圧を印加すると、それぞれの第１電熱アクチュエータ５４が座屈する。
【００３２】
複数のＭＥＭＳスイッチ８３０、８４０のそれぞれに対応する第１電熱アクチュエータ５４が座屈すると、梁５２を座屈させるのに充分な１つの力が梁５２に加えられる。梁５２が座屈すると、複数のコンタクト６７Ａ、６７Ｂが電気的に接続され、対応する複数の信号８１４、８２０のうちの所望の１つが対応する第１または第２分岐ワイヤ８４６、８４８に沿って複数のコンタクト６７Ａ、６７Ｂ間を流れる。
【００３３】
複数のＭＥＭＳスイッチ８３０、８４０は、それぞれの第２電熱アクチュエータ５６に選択的に１つの作動電圧を印加することによりそれぞれオフ状態とされ、第２電熱アクチュエータ５６が座屈し、複数の５２を座屈させて複数のコンタクト６７Ａ、６７Ｂから離間させるのに充分な１つの力をそれぞれの梁５２に加える。複数のＭＥＭＳスイッチ８３０、８４０の選択的な起動および停止を可能にするために、一実施形態において、電圧源コントローラ９１２は、各ＭＥＭＳスイッチ８３０、８４０の複数のアクチュエータ５４、５６に選択的に電圧を供給するためのロジックを含んでいる。
【００３４】
システム８００は、ＭＥＭＳスイッチ８３０に電気的に接続された受信機エレクトロニクス９３０と、およびＭＥＭＳスイッチ８４０に電気的に接続された送信機エレクトロニクス９４０とを更に備える。
【００３５】
本願明細書に記載された複数の実施形態の複数のＭＥＭＳスイッチが、挿入損が最も重要なパラメータである所の高性能アンテナに対する複数の適用に使用されて良い。高性能アンテナに対する複数の適用は、１つの無線通信デバイス内における複数のアンテナ間の切り替えに関する。アンテナの切り替えは、信号に変化を伴う無線通信の複数の適用においてしばしば使用される。
【００３６】
低作動電圧および低消費電力の複数のＭＥＭＳスイッチが望まれる複数の適用例に対する１つの潜在的な解法が、前述したＭＥＭＳスイッチによって提供された。このＭＥＭＳスイッチは、複数のコンピュータ・システム、複数の高速スイッチ、複数のリレー、複数の分流器、複数の表面弾性波スイッチ、複数のダイヤフラムおよび複数のセンサのような、複数のＭＥＭＳスイッチを備える複数の電子デバイスの開発のために複数の設計者に多くのオプションを提供する。上記の記載より、他の多くの実施形態が当業者にとって明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】１つの開位置にあるスイッチを備えた１つの電熱梁を備える１つの従来のＭＥＭＳスイッチを示す。
【図１Ａ】スイッチが１つの閉位置となるように起動した電熱梁を備える図１のＭＥＭＳスイッチを示す。
【図２】１つの静電力によって操作される１つの座屈した梁を備える他の種類の従来のＭＥＭＳスイッチを示す。
【図３Ａ】１つのＭＥＭＳスイッチの一実施形態を示し、ＭＥＭＳスイッチがオフ状態で、作動電圧がスイッチに印加されていない状態を示す。
【図３Ｂ】図３ＡのＭＥＭＳスイッチにおいて、ＭＥＭＳスイッチがオン状態で、スイッチの１つの第１電熱アクチュエータに１つの作動電圧が印加された状態を示す。
【図３Ｃ】図３ＡのＭＥＭＳスイッチにおいて、ＭＥＭＳスイッチがオン状態で、作動電圧がスイッチに印加されていない状態を示す。
【図３Ｄ】図３ＡのＭＥＭＳスイッチにおいて、ＭＥＭＳスイッチがオフ状態で、スイッチの１つの第２電熱アクチュエータに１つの作動電圧が印加された状態を示す。
【図４Ａ】図３Ａ〜図３ＤのＭＥＭＳスイッチに使用される梁において、１つのリリースされていない状態を示す。
【図４Ｂ】図４Ａの梁のリリースされた状態の梁を示す。
【図５】図３Ａ〜図３Ｄにおいて、ＭＥＭＳスイッチで使用され得る梁の他の例を示す。
【図６Ａ】リリースされていない状態の梁を備えた図３Ａ〜図３ＤのＭＥＭＳスイッチにおいて使用され得る他の梁の例を示す。
【図６Ｂ】図６Ａの梁において、リリースされた状態の梁を示す。
【図６Ｃ】図６Ａおよび図６Ｂの梁において、１つの作動力によって梁が座屈した後の状態を示す。
【図７Ａ】図３Ａ〜図３ＤのＭＥＭＳスイッチが使用され得る他の梁の例を示す。
【図７Ｂ】図７Ａの梁において、１つの作動力によって梁が座屈した後の状態を示す。
【図８】図３Ａ〜図３ＤのＭＥＭＳスイッチを無線通信に適用した一例における１つの概略回路図である。
【図１】
2005536031.tif 000004
【図１Ａ】
2005536031.tif 000005
【図２】
2005536031.tif 000006
【図３Ａ】
2005536031.tif 000007
【図３Ｂ】
2005536031.tif 000008
【図３Ｃ】
2005536031.tif 000009
【図３Ｄ】
2005536031.tif 000010
【図４Ａ】
2005536031.tif 000011
【図４Ｂ】
2005536031.tif 000012
【図５】
2005536031.tif 000013
【図６Ａ】
2005536031.tif 000014
【図６Ｂ】
2005536031.tif 000015
【図６Ｃ】
2005536031.tif 000016
【図７Ａ】
2005536031.tif 000017
【図７Ｂ】
2005536031.tif 000018
【図８】
2005536031.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成17年8月22日(2005.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチであって、
第１側面および第２側面を有する梁と、
前記梁の前記第１側面に力を加える第１アクチュエータと、
前記梁の前記第２側面に力を加える第２アクチュエータと、
を備える、ＭＥＭＳスイッチ。
【請求項２】
コンタクトを含む伝送路を更に備え、
前記第１アクチュエータは前記梁の前記第１側面に、前記コンタクトの方向に力を加えて、前記梁と前記コンタクトとを電気的に接続し、
前記第２アクチュエータは前記梁の前記第２側面に、前記コンタクトから離間する方向に力を加えて、前記梁と前記コンタクトとを電気的に離間させる
請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項３】
前記第１アクチュエータは、内部に電流が通過する際に前記梁の前記第１側面に力を加える第１電熱アクチュエータであり、
前記第２アクチュエータは、内部に電流が通過する際に前記第２側面に力を加える第２電熱アクチュエータである
請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項４】
前記第１電熱アクチュエータが前記梁の前記第１側面と接触する第１スタッドを備え、前記第２電熱アクチュエータが前記梁の前記第２側面と接触する第２スタッドを備える、請求項３に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項５】
少なくとも一対の電気的に絶縁された複数のコンタクトを含む伝送路を備え、前記第１電熱アクチュエータの内部に電流が通過する際に、前記第１電熱アクチュエータが座屈して前記梁の前記第１側面に力を加えることによって、前記梁が前記複数のコンタクトを電気的に接続する、請求項３に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項６】
前記第２電熱アクチュエータの内部に電流が通過する際に、前記第２電熱アクチュエータが座屈して前記梁の前記第２側面に力を加えることによって、前記第２電熱アクチュエータが前記複数のコンタクトから前記梁を離間させる、請求項５に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項７】
前記梁が前記伝送路の中の前記複数のコンタクトを電気的に接続する場合、前記第１電熱アクチュエータが前記梁と接触しない、請求項５に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項８】
前記梁が前記伝送路の中の前記複数のコンタクトを電気的に接続する場合、電流が前記第２電熱アクチュエータの中を通過していない限り前記第２電熱アクチュエータが前記梁と接触しない、請求項７に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項９】
前記梁が、その相対する両端において複数のアンカーに固定される、請求項３に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１０】
前記梁が圧縮応力の下で座屈する、請求項９に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１１】
前記梁が円弧状である、請求項９に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１２】
コンタクトを含む伝送路を更に備え、
前記第１電熱アクチュエータが、前記梁を座屈させ、前記梁を逆向きの円弧を形成するように湾曲させて前記梁を前記コンタクトに電気的に接続し、
前記第２電熱アクチュエータが、前記梁の円弧を元に戻して、前記梁と前記コンタクトとを電気的に離間させる
請求項１１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１３】
前記第１電熱アクチュエータが力を前記梁に加えた際に前記梁が座屈する、請求項９に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１４】
前記第１および第２電熱のアクチュエータのそれぞれが、高熱膨張導体および低熱膨張誘電体を備える、請求項３に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１５】
前記第１電熱アクチュエータおよび前記第２電熱アクチュエータのそれぞれが、その相対する両端において複数のアンカーに固定される、請求項１４に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１６】
前記第１電熱アクチュエータを電流が通過する際に前記第１電熱アクチュエータが座屈し、前記第２電熱アクチュエータを電流が通過する際に前記第２電熱アクチュエータが座屈する、請求項１５に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１７】
前記梁が、導電体で覆われる誘電体を備える、請求項３に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１８】
マイクロ電子機械（ＭＥＭＳ）スイッチであって、
第１側面および第２側面を有する梁と、
両端が複数のアンカーに固定され、高熱膨張導体および低熱膨張誘電体を含む第１電熱アクチュエータであって、内部に電流が通過する際に前記梁の前記第１側面に力を加えるために座屈する第１電熱アクチュエータと、
両端が複数のアンカーに固定され、高熱膨張導体および１つの低熱膨張誘電体を含む第２電熱アクチュエータであって、内部に電流が通過する際に前記梁の前記第２側面に力を加えるために座屈する第２電熱アクチュエータと、
少なくとも一対の電気的に絶縁された複数のコンタクトを含む伝送路と
を備え、
前記第１電熱アクチュエータ内を電流が通過する際に、前記第１電熱アクチュエータが前記複数のコンタクトに前記梁を接続し、前記第２電熱アクチュエータ内を電流が通過する際に、前記第２電熱アクチュエータが前記複数のコンタクトから前記梁を離間させる、
ＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１９】
前記梁が、その相対する両端において複数のアンカーに固定される、請求項１８に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項２０】
前記梁が圧縮応力の下で座屈する、請求項１９に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項２１】
通信システムであって、
第１側面および第２側面を含む梁と、前記梁の前記第１側面に力を加える第１アクチュエータと、前記梁の前記第２側面に力を加える第２アクチュエータとを備える第１ＭＥＭＳスイッチと、
第１側面および第２側面を含む梁と、前記梁の前記第１側面に力を加える第１アクチュエータと、前記梁の前記第２側面に力を加える第２アクチュエータとを備える第２ＭＥＭＳスイッチと、
選択的に前記第１および前記第２ＭＥＭＳスイッチを起動するために、前記第１および第２アクチュエーターに電気的に接続される電圧源コントローラと
を備える、通信システム。
【請求項２２】
前記第１ＭＥＭＳスイッチが備える前記第１アクチュエータは、内部に電流が通過する際に前記梁の前記第１側面に力を加える第１電熱アクチュエータであり、
前記第１ＭＥＭＳスイッチが備える前記第２アクチュエータは、内部に電流が通過する際に前記第２側面に力を加える第２電熱アクチュエータであり、
前記第２ＭＥＭＳスイッチが備える前記第１アクチュエータは、内部に電流が通過する際に前記梁の前記第１側面に力を加える第１電熱アクチュエータであり、
前記第２ＭＥＭＳスイッチが備える前記第２アクチュエータは、内部に電流が通過する際に前記第２側面に力を加える第２電熱アクチュエータである
請求項２１に記載の通信システム。
【請求項２３】
前記第１および第２ＭＥＭＳスイッチがアンテナと電気的に接続され、前記第１ＭＥＭＳスイッチが、前記アンテナによって受信された第１信号を受信し処理する受信機エレクトロニクスに電気的に接続され、前記第２ＭＥＭＳスイッチが、前記アンテナによって送信される第２信号を生成する送信機エレクトロニクスに電気的に接続される、請求項２１に記載の通信システム。
【請求項２４】
前記第１および第２ＭＥＭＳスイッチにおけるそれぞれの梁が、圧縮応力の下で座屈する、請求項２１に記載の通信システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
１つのマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）は、微細加工技術を使用して、機械的・電気的な複数の要素を１つの共通基板上に統合する１つのマイクロデバイスである。通常、複数の電気的な要素は、周知の複数の集積回路製作技術を使用して形成される。複数の機械的な要素は、リソグラフィーおよびマイクロマシニングを行なうための他の関連する複数の工程を使用して通常は製作され、１つの基板（例えばシリコンウエハ）の複数の部分がエッチングによって選択的に除去されるか、若しくは、新たな複数の材料および複数の構造層が加えられる。複数のＭＥＭＳデバイスは、複数のアクチュエータ、複数のセンサ、複数のスイッチ、複数の加速度計および複数のモジュレータを含む。なお、本出願の国際調査、又は対応米国出願の米国での審査において、下記の文献が発見されている。
【特許文献１】米国特許第６３１０４１９号明細書
【特許文献２】米国特許第６４０７４７８号明細書
【特許文献３】国際公開第９９／１６０９６号パンフレット
【非特許文献１】Qiu, Jin., et al., "A Centrally-Clamped Parallel-Beam Bistable MEMS Mechanism", IEEE 2001, 352-356.
【国際調査報告】
2005536031.tif 000020
2005536031.tif 000021