(57)【要約】【課題】信号の電力増加に伴って生じるスイッチ信頼性の低下を防ぎ、長いスイッチング寿命が得られるマイクロマシンスイッチを提供する。【解決手段】一部が固定基板上に固定支持された可動部と、可動部に設けられた可動部接点、固定基板上に設けたれた固定部接点、および可動部接点と固定部接点の間を接離可能にするため設けられた開閉手段を有するマイクロマシンスイッチであって、可動部接点に、個別のばね要素をもち、並列に通電、あるいは信号伝送を行う、少なくとも２個以上の接点要素を設ける。また２個以上の接点要素が、開閉時に時間差をもって接離する。【選択図】  図１
2004214112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部が固定基板上に固定支持された可動部と、前記可動部に設けられた可動部接点と、前記固定基板上に設けたれた固定部接点と、前記可動部接点と前記固定部接点の間を接離可能にするため設けられた開閉手段を有するマイクロマシンスイッチであって、前記可動部接点が個別のばね要素を備え、並列通電或いは信号伝送を行う少なくとも２個以上の接点要素からなることを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
【請求項２】
前記少なくとも２個以上の接点要素が開閉時に時間差をもって接離することを特徴とする請求項１記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項３】
前記可動部接点と前記固定部接点の間隔が複数の前記接点要素間で異なっていることを特徴とする請求項２記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項４】
前記開閉手段が前記可動部と前記固定基板上に設けられ、前記可動部と対向する固定電極板との間に作用する静電引力により開閉を行うことを特徴とする請求項２記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項５】
前記接点要素における個別の前記ばね要素の強さを変えることにより前記接点要素の開閉時の時間差を行うことを特徴とする請求項４記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項６】
前記接点要素を開閉させる静電引力の強さを前記接点要素間で変えることにより開閉時の時間差を行うことを特徴とする請求項２記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項７】
前記複数の接点要素の内、一部の接点要素に対応する通電或いは信号伝送経路において高抵抗領域を設けたこと特徴とする請求項１記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項８】
通電或いは信号の伝送経路に対し平行に前記複数の接点要素を配列させたことを特徴とする請求項１記載のマイクロマシンスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロマシンスイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロマシン技術を用いて、シリコン、ＧａＡｓ、ガラス等の基板上にスイッチ、可変容量キャパシタ等の回路要素を作成することで、ＦＥＴ素子、ＰＩＮダイオード素子、バラクタダイオード素子に比べて低損失の回路を構成することができる。
また、従来の機械式リレーと比較すると、小型で、半導体プロセスを利用して安価に大量生産できるという利点がある。
【０００３】
マイクロマシン技術を用いて作成したマイクロマシンスイッチについては、例えば非特許文献１、あるいは非特許文献２にその従来構造が記載されている。
これらの文献によれば、基本的な構造としては、基板上に設けられ、可動部電極板と可動部接点を備える片持ち梁構造の可動部と、固定基板上に設けられた固定部電極板、固定部接点から構成されている。
【０００４】
このような機械的な構造が、半導体プロセスで用いられているＣＶＤ等による薄膜の積層とエッチングによる特定層（分離層）の除去によって製造される。
動作時は、可動部電極板と固定部電極板の間に電圧をかけ静電引力によって可動部接点と固定部接点とを開閉する。
スイッチが閉の状態になる時は、可動部接点上に設けられた突起が固定部接点に接触することで、スイッチが接続状態になる。
【０００５】
上記従来構成では可動部として片持ち梁を用いているが、可動部を両端で固定支持する両持ち梁のような構造も考えられる。また、上記従来構成では、可動部の梁構造は絶縁体で構成され、その中に導電体である可動部電極板と可動部接点が埋め込まれた構成となっている。
このため、可動部において信号電流は可動部接点のみを流れるようになっているが、梁構造自体を導電体で作成し、梁上を信号電流が流れるような構成もある。
【非特許文献１】
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ  ＶＯＬ．３５、ＮＯ．３、ＰＰ２２４−２２５（１９９９）、
【非特許文献２】
或いは、ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＦ  ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ  ＡＮＤ  ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ、ＶＯＬ２２、ＮＯ．３、ＰＰ３５７−３６４（１９９９）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロマシン技術を用いたスイッチは、前述のように低損失で安価に量産でき、かつ小型であるという利点がある。
しかしながら、従来のマイクロマシンスイッチには以下に示す問題点がある。
【０００７】
マイクロマシンスイッチでは機械的に接点部を開閉することでスイッチングを行うが、開閉に伴い、スイッチ部の特性が変化しやすい。
特に信号の電力が大きい場合、小さな接点部に大電流が流れるため、接点部が部分的に溶解するなどの原因によって接点部の特性が変化してしまう。結果としてスイッチの長期間使用するとスイッチ特性が安定せず、信頼性、寿命が著しく低下する。
また加えて、スイッチの接点部が接離する瞬間においては、一時的であるが接点部のごく一部のみに集中して電流が流れる。これが原因となり通電しながらのスイッチングにおいては、スイッチ部の特性がさらに変化しやすく、結果として信頼性・寿命がさらに低下する。
【０００８】
これらを回避する方法としては、接点部を構成する突起を大きくする事が考えられる。
しかし、接点部での接触状態は点接触に近いため突起を大きくしても、実際の接触面積はあまり増加せず、かつ接点が付着して離れなくなるという問題生じ、逆に信頼性・寿命が低下する。
また、接点部の突起の数を増やすことが考えられるが、３点より多い接点があっても、各突起の微妙な大きさの違いによって、特定の突起のみに接点押し付け力が作用し、他の突起はほとんど接点押し付け力が作用せず、突起を増やした効果が得られない。また、接離の瞬間における電流分布の集中を防ぐためには、接離の瞬間のみ信号の通電を停止するあるいは低下させるといった動作を組み込む事が考えられるが、構成が複雑になるという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、信号の電力増加に伴って生じるスイッチ信頼性の低下を防ぎ、長いスイッチング寿命が得られるマイクロマシンスイッチを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、一部が固定基板上に固定支持された可動部と、前記可動部に設けられた可動部接点と、前記固定基板上に設けたれた固定部接点と、前記可動部接点と前記固定部接点の間を接離可能にするため設けられた開閉手段を有するマイクロマシンスイッチであって、前記可動部接点が個別のばね要素を備え、並列通電或いは信号伝送を行う少なくとも２個以上の接点要素からなることにより達成される。
【００１１】
また、上記目的は、前記少なくとも２個以上の接点要素が開閉時に時間差をもって接離することにより達成される。
【００１２】
また、上記目的は、前記可動部接点と前記固定部接点の間隔が複数の前記接点要素間で異なっていることにより達成される。
【００１３】
また、上記目的は、前記開閉手段が前記可動部と前記固定基板上に設けられ、前記可動部と対向する固定電極板との間に作用する静電引力により開閉を行うことにより達成される。
【００１４】
また、上記目的は、前記接点要素における個別の前記ばね要素の強さを変えることにより前記接点要素の開閉時の時間差を行うことにより達成される。
【００１５】
また、上記目的は、前記接点要素を開閉させる静電引力の強さを前記接点要素間で変えることにより開閉時の時間差を行うことにより達成される。
【００１６】
また、上記目的は、前記複数の接点要素の内、一部の接点要素に対応する通電或いは信号伝送経路において高抵抗領域を設けたことにより達成される。
【００１７】
また、上記目的は、通電或いは信号の伝送経路に対し平行に前記複数の接点要素を配列させたことにより達成される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
図１は本発明の実施形態を上面から示した概略構成図である。
図２は図１におけるＡ−Ａ’断面を示した概略構成図である。
図３は図１におけるＢ−Ｂ’断面を示した概略構成図である。
図１乃至図３において、基板１の上には絶縁層１０があり、その上部には、アンカー１１によって固定支持された梁構造の可動部２が設けられている。可動部２の先端においては、それぞれ２個の突起２４からなる接点要素１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ（図１に示す）、および可動部の先端に伸長した梁からなる個別のばね要素１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ（図１に示す）から構成される可動部接点が設けられている。
【００１９】
可動部接点の下部においては可動部接点と接離を行うための固定部接点２７が設けられている。図２、図３に示すように可動部接点と固定部接点の間隔は接点要素間で異なるように構成されている。
すなわち、本実施の形態においては各接点要素１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅの下部に設けられた固定部接点において、両端の接点要素１２ａ、１２ｅに対して固定部接点段差１４を設けることで、両端の接点要素においては図３に示すように可動部接点と固定部接点の間隔がδｂ、それ以外の場合は図２に示すようにδａとなり、δｂ＜δａとなるように構成されている。
【００２０】
信号電流は固定部接点と可動部接点とが接触することによって配線電極１５から、伝送路２８、アンカー１１、可動部２、可動部接点、固定部接点、伝送路２９、配線電極１６を通過して伝送される。複数の接点要素においては、信号電流は並列に伝送される。また、外部空間への漏れによる損失を低減するために伝送経路両側に接地伝送路１７と、そのための配線電極１８、１９、２０、２１が設けられている。
【００２１】
可動部２の下部には固定電極板２５が設けられている。固定電極板は可動部２、あるいは接地伝送路１７と固定電極板２５との電気的短絡を防ぐため固定電極板絶縁層２６で覆われている。固定部電極板２５は配線電極２２に接続しており、配線電極２２と配線電極１５、１６の間に電圧を印加することによって、固定電極板２５と可動部２の間に静電引力を発生させ、可動部を基板側に引き寄せ、可動部接点と固定部接点２７の接触を行う。
【００２２】
基板１はたとえばシリコン基板であるが、ＧａＡｓ基板、ガラス基板等を用いてもよく特に限定されない。基板１自体に絶縁性がある場合、絶縁層１０は必ずしも必要でない。
また、各配線電極、アンカー、可動部、可動部接点、固定部接点等は信号伝達の損失を小さくする観点からＡｕ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属導電性材料を用いるのが望ましい。
しかしながら、例えばポリシリコン、あるいはポリシリコンに金属導電材料を蒸着・メッキしたような構造でもよい。
本実施の形態に示すような構造は、基板上に絶縁層１０から順番にＣＶＤ、メッキ等で積層して形成していく。固定電極板２５、固定電極板絶縁層２６と可動部の間には所定の間隔を形成する必要があるが、固定電極板絶縁層２６と可動部の間に分離層を積層し、全体構造を形成した後にエッチングで分離層をリリースすることで所定の間隔を形成させる。分離層としては、ポリイミド、ＰＳＧ等があげられるが特に限定されない。また、基板上で作成された本構造は、塵・水分の付着を防止するために封止パッケージグされて用いられる。
【００２３】
本構成におけるスイッチ開閉動作時の接点要素の動作について説明する。
スイッチ閉動作時は配線電極２２を通して、固定電極板に電圧が印加され、可動部との間に静電引力が作用し、可動部は徐々に基板側に向かって変形し始める。可動部接点と、固定部接点の距離は接点要素によって異なっており、まず両端の接点要素１２ａ、１２ｅが固定部接点と接触する。そしてその後に残りの接点要素１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが固定部接点と接触する。このように両端の接点要素がまず接触し、その後に残りの接点要素が接触することになる。
またスイッチ開動作時においては、まず両端以外の接点要素１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが固定部接点と解離する。その後に残りの接点要素が解離する。すなわち両端以外の接点要素は必ず両端の接点要素が接触している状態でのみ接離を行う。全ての接点要素が開から閉に切り替わる事でスイッチ全体として閉状態に切り替わり、逆に全ての接点要素が閉から開に切り替わる事でスイッチ全体として開状態に切り替わる。このため接点要素間の接離の時間差はスイッチに求められる切替時間より短くしておかなければならない。
【００２４】
本構成においては、信号電流に対して並列に設けられた接点要素は５個となっているが複数であれば本発明の効果は得られる。また、各要素における突起の数は２個となっているが、１個でもよく特に限定されない。また、両端の接点要素において可動部接点と固定部接点の間隔を小さくした構成としているが接点要素の選択は特に限定されない。また、可動部接点と固定部接点の間隔は２種類であるが、３種類以上設けても良い。また、固定部接点は伝送路上に別層として凸に形成されているが、固定部接点と伝送路が一体となった構成としても良い。
【００２５】
次に本構成からなるマイクロマシンスイッチの効果について説明する。
前記可動部接点が、個別のばね要素をもつ、信号電流に対して並列に設けられた少なくとも２個以上の接点要素からなっているために、スイッチ閉動作時において、それぞれの接点要素が独立して固定部接点と接触するために、特定の接点要素のみに押し付け力が集中することが無く、安定して多数の接点要素で可動部接点と固定部接点の接触・通電を行うことが出来、特定の接点要素への電流の集中を防ぐことが出来る。結果としてスイッチ特性が安定し、信頼性、寿命が伸びる。
【００２６】
また、本構成においては、可動部接点と固定部接点との間隔が異なる接点要素を設けることによって、特定の接点要素（本構成においては接点要素１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ。以下、保護接点要素と呼ぶ）は他の接点要素（本構成においては接点要素１２ａ、１２ｅ。以下、ダミー接点要素と呼ぶ）が接触した状態でのみ接離を行う。このため保護接点要素においては、接離時の一時的な電流の一部分への集中を緩和することができる。ダミー接点要素は一時的な電流集中による特性変化を受けやすくなるが、保護接点要素が安定して作用することでスイッチ全体としての特性を安定化することができる。その結果、信頼性、寿命が高まる。
【００２７】
図４は他の一実施例を備えたスイッチを上面から見た概略構成図である。
図５は図４におけるＣ−Ｃ’断面を示した概略構成図である。
図６は図４におけるＤ−Ｄ’断面を示した概略構成図である。
図７は図４におけるＥ−Ｅ’断面を示した概略構成図であるである。
図４乃至図７において、基板１の上には絶縁層１０があり、その上部には、伝送路全体を覆うように可動部５２が配置され、４個のアンカー６１およびこのアンカー６１と可動部を結ぶ梁５３によって固定支持されている。
【００２８】
可動部５２の中心には、図１に示した実施の形態における可動部接点に相当する構造が、２個設けられている。すなわち、紙面に向かって左側に位置し、各々１個の突起７４からなる接点要素６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅ（図４に示す）および先端に伸長した梁からなる個別のばね要素６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ、６３ｅ（図４に示す）から構成される可動部接点Ａと、紙面に向かって右側に位置し、１個の突起７４からなる接点要素８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ、８２ｅ（図４に示す）および先端に伸長した梁からなる個別のばね要素８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄ、８３ｅ（図４に示す）から構成される可動部接点Ｂとが設けられている。可動部接点Ａ、可動部接点Ｂの下部には、固定部接点７７−ａ、７７−ｂ（図４に示す）固定部接点段差６４ａ、６４ｂ（図４に示す）が設けられており、図１に示した実施形態と同様に、可動部接点と固定部接点の間隔は接点要素間で異なるように構成されている。
【００２９】
また可動部５２は絶縁体で形成されており、その上面側には斜線で示した２枚の可動部電極板５５（図４、図７に示す）が、下面側には可動部において信号を伝達するための信号伝送電極板５７が設けられている。可動部にある信号伝達電極板５７と可動部電極板５５は電気的に絶縁されている。
信号伝送電極板５７は各接点要素、ばね要素の下面側を覆うように串状の形状をしているが、特に両端の接点要素６２ａ、６２ｅ、８２ａ、８２ｅにおいてのみ細く形成されることにより電気抵抗を高くした、高抵抗領域８５が形成されている。
【００３０】
信号は固定部接点と可動部接点の隙間が閉じることによって図５と図６に示すように、配線電極６５から、伝送路７８、固定部接点７７ａ、可動部接点Ａ、可動部電極板５５、可動部接点Ｂ、固定部接点７７ｂ、伝送路７９、配線電極６６を通過して伝送される。
【００３１】
可動部接点Ａと可動部接点Ｂの各々において、信号電流は複数の接点要素に並列に伝送される。
本実施形態では信号の外部空間の漏れによる損失を低減するために両側に接地伝送路６７と、その配線電極６８、６９、７０、７１が設けられている。
可動部電極板５５は配線電極７２ａ、７２ｂに接続しており、配線電極７２ａ、７２ｂと配線電極６８、６９、７０、７１の間に電圧を印加することによって、接地伝送路６７と可動部５２の間に静電引力を発生させ、可動部接点と固定部接点の接離、すなわちスイッチの開閉を行う。
【００３２】
基板の構成、構造の形成法、パッケージングに関しては図１に示した実施形態と同様である。
【００３３】
本構成におけるスイッチ開閉動作時の接点要素の動作は、可動部接点と固定部接点の組合せが２個ある点を除いて図１に示した実施形態と同様である。
すなわち、両端以外の接点要素は必ず両端の接点要素が接触している状態でのみ接離を行う。
【００３４】
本構成において接点要素の数、突起の数、可動部接点と固定部接点の間隔を小さくする接点要素の選択、可動部接点と固定部接点の間隔の種類、固定部接点の構成については、図１に示した実施形態と同様に特に本実施形態に限定されるものではない。
また、本一実施例においては高抵抗領域は、信号伝送電極板を一部細くすることで形成されているが、抵抗が高くなれば良いので、例えば抵抗値の高い材料を高抵抗領域に用いる等の手段を用いてもよい。
【００３５】
本一実施例からなるマイクロマシンスイッチでは第１の実施形態と同様の効果に加えて以下の効果が得られる。
本構成においては特定の接点要素（本構成においては接点要素６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ、以下、保護接点要素と呼ぶ）は他の接点要素（本構成においては接点要素６２ａ、６２ｅ、８２ａ、８２ｅ、以下ダミー接点要素と呼ぶ）が接触した状態でのみ接離を行うため、ダミー接点要素は一時的な電流集中による特性変化を受けやすくなるが、高抵抗領域を設けることによって、ダミー接点要素への通電量を減少させることが出来、ダミー接点要素の特性変化を抑制することができる。
【００３６】
ダミー接点要素における信号の損失は増大するが、信号は保護接点要素に偏って通電するようになるためにスイッチ全体としての損失をあまり増大させることなく、ダミー接点要素の特性を安定化することができる。その結果、信頼性、寿命がさらに高まる。
【００３７】
図８は本発明の別の実施形態を上面から示した概略構成図である。
図９は図８におけるＦ−Ｆ’断面を示した概略構成図である。
図８および図９において、固定部接点段差１４が無い点、個別のばね要素１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅが紙面に向かって、アンカー１１と固定電極板２５の間に設けられている点および、個別のばね要素の幅が異なっている点を除いては図１に示した実施形態と同様の構成である。
【００３８】
本構成におけるスイッチ開閉動作時の接点要素の動作について説明する。
スイッチ閉動作時は配線配線電極２２を通して、固定電極板に電圧が印加され、可動部との間に静電引力が作用し、可動部は徐々に基板側に向かって変形し始める。ばね要素の幅は対応する各接点要素によって異なっており、両端の接点要素に対応するばね要素１３ａ、１３ｅにおいて細く構成されており、従ってばね剛性が低くなっている。このため、まず両端の接点要素１２ａ、１２ｅが固定部接点と接触する。そしてその後に残りの接点要素１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが固定部接点と接触する。このように両端の接点要素がまず接触し、その後に残りの接点要素が接触することになる。
また、スイッチ開動作時においては、対応するばね要素のばね剛性が強い方が復元力が強いため、まず両端以外の接点要素１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが固定部接点と解離する。その後に残りの接点要素が解離する。すなわち構成は異なっているが、図１に示した実施形態と同様なスイッチの接離動作が生じる。
【００３９】
本構成からなるマイクロマシンスイッチの効果についても図１に示した実施形態と同様に説明される。
すなわち、前記可動部接点が、個別のばね要素をもつ、少なくとも２個以上の接点要素からなっているために、スイッチ閉動作時において、それぞれの接点要素が独立して固定部接点と接触するために、特定の接点要素のみに押し付け力が集中することが無く、安定して多数の接点要素で可動部接点と固定部接点の接触・通電を行うことが出来、特定の接点への電流の集中を防ぐことが出来る。結果としてスイッチ特性が安定し、信頼性、寿命が伸びる。
【００４０】
また、本構成においては、対応するばね要素の剛性を異なったものとすることで、特定の接点要素（本構成においては接点要素１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ。以下、保護接点要素と呼ぶ）は他の接点要素（本構成においては接点要素１２ａ、１２ｅ、以下、ダミー接点要素と呼ぶ）が接触した状態でのみ接離を行う。このため保護接点要素においては、接離時の一時的な電流の一部分への集中を緩和することができる。ダミー接点要素は一時的な電流集中による特性変化を受けやすくなるが、保護接点要素が安定して作用することでスイッチ全体としての特性を安定化することができる。その結果、信頼性、寿命が高まる。
【００４１】
図１０は本発明の別の実施形態を上面から示した概略構成図である。
図１１は図１０におけるＧ−Ｇ’断面を示した概略構成図である。
図１０、図１１において、基板１の上には絶縁層１０があり、その上部には、伝送路を覆うように可動部１５２が配置され、２個のアンカー１６１によって固定支持されている。可動部１５２は、それぞれ２個の突起１７４ａ、１７４ｂからなる接点要素１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄ、１６２ｅと、各接点要素に両持ち梁の形態で作用する５組のばね要素１６３、１８３を備えている。それぞれの接点要素に設けられた２個の突起１７４ａ、１７４ｂは各々固定部接点１７７ａ、１７７ｂと接離する。
【００４２】
また可動部１５２は絶縁体で形成されており、その上面側には斜線で示した可動部電極板１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅが紙面に向かって上下対象に各接点要素を挟むように各２個ずつ設けられ、下面には可動部において信号を伝達するための信号伝送電極板１５７ａ、１５７ｂ、１５７ｃ、１５７ｄ、１５７ｅが設けられている。可動部において信号伝達電極板と可動部電極板は電気的に絶縁されている。可動部電極版においては両端の接点要素に対応する可動部電極板１５５ａ、１５５ｅは他の可動部電極板に比較して大きく形成されている。
【００４３】
信号電流は固定部接点と接点要素が接触することによって配線電極１６５から、伝送路１７８、固定部接点１７７ａ、突起１７４ａ、可動部電極板、突起１７４ｂ、固定部接点１７７ｂ、伝送路１７９、配線電極１６６を通過して伝送される。また、本実施形態では、どの接点要素を信号が通過してもほぼ同じ信号伝達時間になるように、接点要素で隔てられた伝送路１７８と伝送路１７９の少なくと一部が平行に並び、かつ両者を接続するための複数の接点要素もそれらと平行に配列されている。また、本実施形態では信号の外部空間の漏れによる損失を低減するために両側に接地伝送路１６７と、その配線電極１６８、１６９、１７０、１７１が設けられている。
基板の構成、構造の形成法、パッケージングに関しては図１に示した実施形態と同様である。
【００４４】
本実施例におけるスイッチ開閉動作時の接点要素の動作について説明する。
可動部電極板は配線電極１７２ａ、１７２ｂに接続しており、配線電極１７２ａ、１７２ｂと配線電極１６８、１６９、１７０、１７１の間に電圧を印加することによって、接地伝送路１６７と可動部電極板１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅの間に静電引力を発生させる。
可動部は静電引力により徐々に基板側に向かって変形し始める。可動電極板の大きさは対応する各接点要素によって異なっており、両端の接点要素において大きく構成されており、作用する静電引力が大きくなっている。このため、まず両端の接点要素１６２ａ、１６２ｅが固定部接点と接触する。そしてその後に残りの接点要素１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄが固定部接点と接触する。このように両端の接点要素がまず接触し、その後に残りの接点要素が接触することになる。また、スイッチ開動作時においては、固定部電極板が小さい方が慣性が小さく、また周囲の気体による空気抵抗も小さいため、まず両端以外の接点要素１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄが固定部接点と解離する。その後に残りの接点要素が解離する。すなわち構成は異なっているが、図１に示した実施形態と同様なスイッチの接離動作が生じる。
【００４５】
本実施例からなるマイクロマシンスイッチの効果についても図１に示した実施形態と同様である。
すなわち、前記可動部接点が、個別のばね要素をもつ、少なくとも２個以上の接点要素からなっているために、スイッチ閉動作時において、それぞれの接点要素が独立して固定部接点と接触するために、特定の接点要素のみに押し付け力が集中することが無く、安定して多数の接点要素で可動部接点と固定部接点の接触・通電を行うことが出来、特定の接点への電流の集中を防ぐことが出来る。結果としてスイッチ特性が安定し、信頼性、寿命が伸びる。
また、本構成においては、各接点要素に対応する静電引力を異なったものとすることで、特定の接点要素（本構成においては接点要素１６２ｂ、１６２ｃ、１６２−ｄ、以下、保護接点要素と呼ぶ）は他の接点要素（本構成においては接点要素１６２ａ、１６２ｅ、以下、ダミー接点要素と呼ぶ）が接触した状態でのみ接離を行う。このため保護接点要素においては、接離時の一時的な電流の集中を緩和することができる。
【００４６】
ダミー接点要素は一時的な電流集中による特性変化を受けやすくなるが、保護接点要素が安定して作用することでスイッチ全体としての特性を安定化することができる。その結果、信頼性、寿命が高まる。また、加えて本構成においては、接点要素で隔てられた伝送路１７８と伝送路１７９の少なくと一部が平行に並び、かつ両者を接続するための複数の接点要素もそれらと平行に配列されている。このため多数の接点要素を並べた構成とした場合においても、接点要素毎の信号伝達時間が同じになるため、信号品質に変化が生じにくくなる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、信号の電力増加に伴って生じるスイッチ信頼性の低下を防ぎ、長いスイッチング寿命が得られるマイクロマシンスイッチを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に関する概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示した実施形態のＡ−Ａ’断面の概略構成図である。
【図３】図３は、図１に示した実施形態のＢ−Ｂ’断面の概略構成図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態に関する概略構成図である。
【図５】図５は、図４に示した実施形態のＣ−Ｃ’断面の概略構成図である。
【図６】図６は、図４に示した実施形態のＤ−Ｄ’断面の概略構成図である。
【図７】図７は、図４に示した実施形態のＥ−Ｅ’断面の概略構成図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施形態に関する概略構成図である。
【図９】図９は、図８に示した実施形態のＦ−Ｆ’断面の概略構成図である。
【図１０】図１０は、本発明の第４の実施形態に関する概略構成図である。
【図１１】図１１は、図８に示した実施形態のＧ−Ｇ’断面の概略構成図である。
【符号の説明】
１…基板、２…可動部、１０…絶縁層、１２−ａ、１２−ｂ、１２−ｃ、１２−ｄ、１２−ｅ…接点要素、１３−ａ、１３−ｂ、１３−ｃ、１３−ｄ、１３−ｅ、１４…固定部接点段差、１５、１６…配線電極、１７…接地伝送路、１８、１９、２０、２１、２２…配線電極、２４…突起、２５…固定電極板、２６…固定電極板絶縁層、２７…固定部接点、２８、２９…伝送路、５２…可動部、５３…梁、５５…可動部電極板、５７…信号伝送電極板、６１…アンカー、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅ…接点要素、６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ、６３ｅ…ばね要素、６４ａ、６４ｂ…固定部接点段差、６５、６６…配線電極、６７…接地伝送路、６８、６９、７０、７１、７２ａ、７２ｂ…配線電極、７４…突起、７７ａ、７７ｂ…固定部接点、７８、７９…伝送路、８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ、８２ｅ…接点要素、８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄ、８３ｅ…ばね要素、８５…高抵抗領域、１５２…可動部、１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ…可動部電極板、１５７ａ、１５７ｂ、１５７ｃ、１５７ｄ、１５７ｅ…信号伝送電極板、１６１…アンカー、１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄ、１６２ｅ…接点要素、１６３…ばね要素、１６５、１６６…配線電極、１６７…接地伝送路、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２ａ、１７２ｂ…配線電極、１７４ａ、１７４ｂ…突起、１７７ａ、１７７ｂ…固定部接点、１７８、１７９…伝送路、１８３…ばね要素。
【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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【図１０】
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【図１１】
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