(57)【要約】      （修正有）【課題】接点が小さく、低コストで、更に大きな変位量を得られるスイッチング装置およびその電界印加方法およびスイッチングシステムを提供する。【解決手段】圧電素子を挟んで設けられた第１，第３の電極対７，９と、第１，第３の電極対７，９とは電気的に絶縁された状態で第１，第３の電極対７，９に隣接して設けられた第２，第４の電極対８，１０とを備えたスイッチング装置において、第１，第３の電極対７，９間には第１の方向の電界を発生させ、同時に、第２，第４の電極対８，１０間には第２の方向の電界を発生させる。【選択図】図５
2004172093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、両端部が前記基板上に固定され、前記基板に対して動作可能な可動部と、前記可動部と電気的に絶縁されて、前記可動部上に設けられたスイッチング電極と、前記スイッチング電極に正対して設けられ、前記可動部の動作に伴って前記スイッチング電極が接触した際に電気的に導通するギャップ電極と、を備えたスイッチング装置であって、前記可動部は、圧電素子と、前記圧電素子の基板側に設けられた第１の電極と、前記圧電素子の基板側に設けられ、かつ、前記第１の電極と電気的に絶縁された第３の電極と、前記圧電素子の基板側と反対側であって前記第１の電極に対向するように設けられた第２の電極と、前記圧電素子の基板側と反対側であって前記第３の電極に対向するように設けられ、かつ、前記第２の電極と電気的に絶縁された第４の電極と、を有し、前記第１の電極と前記第２の電極の少なくともいずれか一方、および、前記第３の電極と前記第４の電極の少なくともいずれか一方に電圧を印加する電圧印加手段とを備えたことを特徴とするスイッチング装置。
【請求項２】
電圧印加手段により印加される電圧により圧電素子内に発生する電界の向きが、第１の電極と第２の電極間と、第３の電極と第４の電極間とで異なることを特徴とする請求項１記載のスイッチング装置。
【請求項３】
電圧印加手段により印加される電圧により圧電素子内に発生する応力の向きが、第１の電極と第２の電極間と、第３の電極と第４の電極間とで異なることを特徴とする請求項１記載のスイッチング装置。
【請求項４】
基板が固定部と段差部とを備え、前記固定部に可動部の両端部を固定し、前記段差部上で前記可動部が動作することを特徴とする請求項１記載のスイッチング装置。
【請求項５】
スイッチング電極が、可動部の上部において、第２の電極と第４の電極とを跨ぐように形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１記載のスイッチング装置。
【請求項６】
第１の電極と第２の電極間に印加される電圧と、第３の電極と第４の電極間に印加される電圧が異なることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載のスイッチング装置。
【請求項７】
可動部の動作状態におけるスイッチング電極の形状が、ギャップ電極と対向する部分において、ギャップ電極に向かって凸状をなしていることを特徴とする請求項１〜６に記載のスイッチング装置。
【請求項８】
スイッチング電極のギャップ電極との接触部の凸形状が、スイッチング電極のギャップ電極との非接触部の凸形状よりも平面状に近いことを特徴とする請求項７記載のスイッチング電極。
【請求項９】
基板と、両端部が前記基板上に固定され、前記基板に対して動作可能な可動部と前記可動部と電気的に絶縁されて、前記可動部上に設けられたスイッチング電極と、前記スイッチング電極に正対して設けられ、前記可動部の動作に伴って前記スイッチング電極が接触した際に電気的に導通するギャップ電極と、を備えたスイッチング装置であって、前記可動部は、圧電素子と、前記圧電素子の基板側に設けられ、互いに電気的に絶縁された第１の電極，第３の電極および第５の電極と、前記圧電素子の基板側と反対側に前記第１の電極，前記第３の電極および前記第５の電極に対して基板を挟んでそれぞれ対向して設けられ、互いに電気的に絶縁された第２の電極，第４の電極および第６の電極と、を有し、前記第１の電極と前記第２の電極の少なくともいずれか一方，前記第３の電極と前記第４の電極の少なくともいずれか一方、および、前記第５の電極と前記第６の電極の少なくともい
ずれか一方に電圧を印加する電圧印加手段とを備えたことを特徴とするスイッチング装置。
【請求項１０】
電圧印加手段により印加される電圧により圧電素子内に発生する電界の向きが、第１の電極と第２の電極間及び第５の電極と第６の電極間と、第３の電極と第４の電極間とで異なることを特徴とする請求項９記載のスイッチング装置。
【請求項１１】
電圧印加手段により印加される電圧により圧電素子内に発生する応力の向きが、第１の電極と第２の電極間及び第５の電極と第６の電極間と、第３の電極と第４の電極間とで異なることを特徴とする請求項１０記載のスイッチング装置。
【請求項１２】
基板が固定部と段差部とを備え、前記固定部に可動部の両端部を固定し、前記段差部上で前記可動部が動作することを特徴とする請求項１１記載のスイッチング装置。
【請求項１３】
スイッチング電極が、可動部の上部において、第４の電極上に形成されていることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１記載のスイッチング装置。
【請求項１４】
第１の電極と第２の電極間に印加される電圧と、第３の電極と第４の電極間に印加される電圧と、第５の電極と第６の電極間に印加される電圧と、がそれぞれ異なることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１に記載のスイッチング装置。
【請求項１５】
第１の電極と第２の電極間に印加される電圧と、第５の電極と第６の電極間に印加される電圧と、が同一であることを特徴とする請求項１４に記載のスイッチング装置。
【請求項１６】
可動部の動作状態におけるスイッチング電極の形状が、ギャップ電極と対向する部分において、ギャップ電極に向かって凸状をなしていることを特徴とする請求項９〜１５に記載のスイッチング装置。
【請求項１７】
スイッチング電極のギャップ電極との接触部の凸形状が、スイッチング電極のギャップ電極との非接触部の凸形状よりも平面状に近いことを特徴とする請求項１６記載のスイッチング装置。
【請求項１８】
第１の電極が可動部の両端部のうちの第１の端部寄りに形成され、第５の電極が前記第１の端部と反対側の第２の端部寄りに形成され、第３の電極が前記可動部の中央部寄りに形成されていることを特徴とする請求項９〜１７のいずれか１に記載のスイッチング装置。
【請求項１９】
圧電素子を挟んで設けられた第１の電極対と、前記第１の電極対とは電気的に絶縁された状態で前記第１の電極対に隣接して設けられた第２の電極対とを備えたスイッチング装置において、前記第１の電極対間には第１の方向の電界を発生させ、同時に、前記第２の電極対間には第２の方向の電界を発生させることを特徴とする電界印加方法。
【請求項２０】
前記第１の電極対間に発生する電位差と前記第２の電極対間に発生する電位差がほぼ等しいことを特徴とする請求項１９に記載の電界印加方法。
【請求項２１】
共通の電源により前記第１の電極対に電位差を発生させ、前記第２の電極対に電位差を発生させることを特徴とする請求項１９，２０のいずれか１に記載の電界印加方法。
【請求項２２】
圧電素子を用いたスイッチング装置において、前記圧電素子に電界を印加するための複数の電極対を含み、前記圧電素子に電界を印加するための複数の電極対における電界が、隣り合う電極対において概略反対方向であるように印加されることを特徴とするスイッチン
グ装置。
【請求項２３】
前記圧電素子が薄膜プロセスによって形成されることを特徴とする請求項２２に記載のスイッチング装置。
【請求項２４】
前記圧電素子がＭｇＯ基板上に形成されることを特徴とする請求項２２，２３のいずれか１に記載のスイッチング装置。
【請求項２５】
前記圧電素子がシリコン基板上に形成されることを特徴とする請求項２２，２３のいずれか１に記載のスイッチング装置。
【請求項２６】
圧電素子を用いたスイッチングシステムにおいて、圧電素子と、この圧電素子に電界を印加するための複数の電極対と、この電極対に電力を供給するための電気配線と、アンテナと送受信用高周波回路を電気的に接続させるための電極対と、前記圧電素子と前記高周波回路とを整合するためのカップラーと、を含み、前記圧電素子に電界を印加するための複数の電極対における電界が、隣り合う電極対において概略反対方向であるように印加されることを特徴とするスイッチングシステム。
【請求項２７】
前記スイッチングシステムが高周波遮蔽材料によりパッケージングされたことを特徴とする請求項２６に記載のスイッチングシステム。
【請求項２８】
前記高周波遮蔽材料がガラスもしくは溶融シリカからなることを特徴とする請求項２７に記載のスイッチングシステム。
【請求項２９】
圧電素子を用いたスイッチング装置であって、圧電素子と、圧電素子を含む第一の可動部と、第一の可動部と連結する２本からなって対をなし、圧電素子を含む第二の可動部と、前記第一の可動部および前記第二の可動部に電界を印加するための複数の電極対とを含み、前記複数の電極のうち、隣り合う電極対における電界が概略反対方向であるように印加する電界印加手段を備えたことを特徴とするスイッチング装置。
【請求項３０】
前記第一の可動部が、前記第二の可動部における最大変位部において、第二の可動部と連結することを特徴とする請求項１５に記載のスイッチング装置。
【請求項３１】
圧電素子を用いたスイッチングシステムであって、圧電素子と、圧電素子を含む第一の可動部と、前記第一の可動部の周辺に設けられ、圧電素子を含む第二の可動部と、前記第一の可動部および前記第二の可動部に電界を印加するための複数の電極対と、これらの電極対に電力を供給するための電気配線と、アンテナと送受信用高周波回路を電気的に接続させるための電極対と、前記圧電素子と前記高周波回路とを整合するためのカップラーと、を含み、前記圧電素子に電界を印加するための複数の電極対における電界が、隣り合う電極対において概略反対方向であるように印加されることを特徴とするスイッチングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング装置に関し、特にギガヘルツ以上の高い周波数帯域における、挿入損失の少ないスイッチング装置およびその電界印加方法およびスイッチングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年電気通信システム、特に移動電話もしくは無線セルラ電話の発展が著しい。たとえば、ＴＤＭＡ方式の通信システムにおいては、アンテナを介してＧＨｚ周波数帯域のＲＦ信号の送受信が行われる。これらのシステムにおいては、通常、ひとつのアンテナが、送信段における出力と、受信段の入力のために、交互に使用される。したがって、このようなシステムにおけるスイッチに求められる性能は、接続時の電気抵抗が十分小さいこと、および、切断時の絶縁性が十分高いことである。電気抵抗が十分小さくなければ、ジュール熱による発熱によって挿入損失が生まれ、消費電力が大きくなる。また、絶縁性が低いと送受信の二つの回路の信号が干渉して、ノイズを発生してしまう。
【０００３】
従来のスイッチング装置としては、たとえばＰＩＮダイオードを用いた電気的なスイッチングシステムが使われている。ところが、このような半導体スイッチは、ＲＦ信号の周波数帯域が大きくなるほど電気抵抗が大きくなり、損失を招くことが分かっている。
【０００４】
また、ＰＩＮダイオードの損失は、実用的な２ＧＨｚの周波数において、１から１．５ｄＢ程度ある。また、絶縁性（アイソレーション）は４０ｄＢ以上が望まれるのに対し、現状のＰＩＮでは１５〜２５ｄＢ程度と不充分である。そのため、今後、さらに高周波数化していくことが予想されているこの分野の産業において、挿入損失が少なく、絶縁性の高いスイッチング装置が求められていた。
【０００５】
そこで、マイクロマシンシステムを用いたスイッチング装置が提案された。この例においてはスイッチングは電気的ではなく、機械的に行われるため、ＲＦ回路とのインピーダンスの整合がなされていれば、高い周波数帯域での損失や絶縁性が半導体スイッチに比較して、大きく改善される（例えば特許文献１を参照）。
【０００６】
しかしながら、この例に見られるような静電型のスイッチにおいては、機械的なスイッチングに必要な実用的な変位量をうるためには、数１０Ｖの電圧が必要である。通常、移動電話においては、５Ｖ以下の電源が用いられているので、２５〜１００Ｖの電圧を得るには昇圧器が必要となり、サイズの増大、コストアップを招くという問題があった。
【０００７】
そこで、圧電アクチュエータを用いたスイッチが提案された。圧電アクチュエータを用いることにより、静電型よりもはるかに小さな数Ｖの電圧でスイッチングに必要な変位を得ることができる。この例においては、変位部の一端のみを機械的に拘束し、他端を自由端とする、いわゆる片持ち梁の形態が示されている。
【０００８】
図４は従来のスイッチング装置を示す斜視図であり、＋Ｚ方向に予め分極された強誘電体素子１０３、および弾性板１０２が重ねられており、ユニモルフ型の圧電アクチュエータによってスイッチの主要部分が形成される。基板１０１上に固定部１０５によって固定されることにより、アクチュエータの一端が力学的に固定され、他端が自由であるような、いわゆる、片持ち梁構成のアクチュエータが形成される。電源１０６により強誘電体素子膜の両面に形成される電極膜（図示しない）を通じて、膜面に垂直な−ｚ方向の電界を印加することにより、ｘ方向における伸張を生じる。この伸張は一方の固定端の存在によ
り、多端にモーメントを生じさせ、その結果、アクチュエータは図４のように変位する。
【０００９】
しかしながら、このような形態においては、自由端が膜形成時の残留応力により反ってしまい、スイッチの平面度を損なうという、実用的な完成物を製作する際の課題を有していた（例えば特許文献２，特許文献３を参照）。
【００１０】
さらに、上述のような片持ち梁構成の圧電アクチュエータの欠点を改善するために、両持ち梁構成の圧電アクチュエータを導入したとしても、可動部の両端が固定されているために、通常はほとんど変位することができない。そこでこのような両持ち梁構成のアクチュエータの変位特性を改善するために、両端の固定方法に工夫が凝らされているものも見受けられる（例えば非特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２０００−３４８５９５号公報（第５ページ，図１）
【特許文献２】特開平１１―３４０７０２号公報（図２〜５）
【特許文献３】特開２０００−３４８５９４号公報（図１）
【非特許文献１】Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２２，Ｓｕｐｐｌ．２，１５４（１９８３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながらこのような方法によって改善される変位量はさほど大きくないし、モーメントを発生させるための、固定端における接点は、ある程度の大きさを必要とし、現実的な試作も困難で、さらにコストアップを招くため、アクチュエータの量産には不向きである。
【００１２】
本発明の目的は、上述したような従来の課題を解決するもので、接点が小さく、低コストで、更に大きな変位量を得られるスイッチング装置およびその電界印加方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そのため、本発明は、基板と、両端部が前記基板上に固定され、前記基板に対して動作可能な可動部と前記可動部と電気的に絶縁されて、前記可動部上に設けられたスイッチング電極と、前記スイッチング電極に正対して設けられ、前記可動部の動作に伴って前記スイッチング電極が接触した際に電気的に導通するギャップ電極と、を備えたスイッチング装置であって、前記可動部は、圧電素子と、前記圧電素子の基板側に設けられた第１の電極と、前記圧電素子の基板側に設けられ、かつ、前記第１の電極と電気的に絶縁された第３の電極と、前記圧電素子の基板側と反対側であって前記第１の電極に対向するように設けられた第２の電極と、前記圧電素子の基板側と反対側であって前記第３の電極に対向するように設けられ、かつ、前記第２の電極と電気的に絶縁された第４の電極と、を有し、前記第１の電極と前記第２の電極の少なくともいずれか一方、および、前記第３の電極と前記第４の電極の少なくともいずれか一方に電圧を印加する電圧印加手段とを備えた構成を有している。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によるスイッチング装置は、従来、半導体スイッチにおいて課題であった、高周波帯域での挿入損失を低減することを可能とする。また、本発明は、従来のマイクロマシンスイッチにおいて課題であった、膜反りの解決と変位改善という両立しない課題を一度に改善する効果を有する。さらに、本発明は、アクチュエータに変曲部を持たせることにより、スイッチ接点における良好な接触をもたらし、低い電気抵抗を有す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】
【００１５】
請求項１に記載の発明は、基板と、両端部が基板上に固定され、基板に対して動作可能な可動部と可動部と電気的に絶縁されて、可動部上に設けられたスイッチング電極と、スイッチング電極に正対して設けられ、可動部の動作に伴ってスイッチング電極が接触した際に電気的に導通するギャップ電極と、を備えたスイッチング装置であって、可動部は、圧電素子と、圧電素子の基板側に設けられた第１の電極と、圧電素子の基板側に設けられ、かつ、第１の電極と電気的に絶縁された第３の電極と、圧電素子の基板側と反対側であって第１の電極に対向するように設けられた第２の電極と、圧電素子の基板側と反対側であって第３の電極に対向するように設けられ、かつ、第２の電極と電気的に絶縁された第４の電極と、を有し、第１の電極と第２の電極の少なくともいずれか一方、および、第３の電極と第４の電極の少なくともいずれか一方に電圧を印加する電圧印加手段とを備えたことにより、圧電素子内において、第１の電極と第３の電極とにより挟まれた領域と、第２の電極と第４の電極とにより挟まれた領域との間に変曲部の形成が可能になるため、可動部の変位が非常に大きくなる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、電圧印加手段により印加される電圧により圧電素子内に発生する電界の向きが、第１の電極と第２の電極間と、第３の電極と第４の電極間とで異なることにより、圧電素子内において、第１の電極と第３の電極とにより挟まれた領域と、第２の電極と第４の電極とにより挟まれた領域との間に変曲部が形成されるため、可動部の変位がより大きくなる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、電圧印加手段により印加される電圧により圧電素子内に発生する応力の向きが、第１の電極と第２の電極間と、第３の電極と第４の電極間とで異なることにより、圧電素子内において、第１の電極と第３の電極とにより挟まれた領域と、第２の電極と第４の電極とにより挟まれた領域との間に変曲部が形成されるため、可動部の変位がより大きくなる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、基板が固定部と段差部とを備え、固定部に可動部の両端部を固定し、段差部上で可動部が動作することにより、可動部の動作を確実に行わせることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、スイッチング電極が、可動部の上部において、第２の電極と第４の電極とを跨ぐように形成されていることにより、変位の大きな部分にスイッチング電極を設けたことになるので、スイッチング電極を確実にギャップ電極に接触させることができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、第１の電極と第２の電極間に印加される電圧と、第３の電極と第４の電極間に印加される電圧が異なることにより、第１の電極と第３の電極との間、および第２の電極と第４の電極との間における変形形状や変位量を制御することができ、可動部の形状を最適化することができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、可動部の動作状態におけるスイッチング電極の形状が、ギャップ電極と対向する部分において、ギャップ電極に向かって凸状をなしていることにより、ギャップ電極とスイッチング電極との間の接触を確実に行うことができる。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、スイッチング電極のギャップ電極との接触部の凸形状が、スイッチング電極のギャップ電極との非接触部の凸形状よりも平面状に近いことにより、ギャップ電極とスイッチング電極との間の接触をより良好にすることができる。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、基板と、両端部が基板上に固定され、基板に対して動作可能
な可動部と可動部と電気的に絶縁されて、可動部上に設けられたスイッチング電極と、スイッチング電極に正対して設けられ、可動部の動作に伴ってスイッチング電極が接触した際に電気的に導通するギャップ電極と、を備えたスイッチング装置であって、可動部は、圧電素子と、圧電素子の基板側に設けられ、互いに電気的に絶縁された第１の電極，第３の電極および第５の電極と、圧電素子の基板側と反対側に第１の電極，第３の電極および第５の電極に対して基板を挟んでそれぞれ対向して設けられ、互いに電気的に絶縁された第２の電極，第４の電極および第６の電極と、を有し、第１の電極と第２の電極の少なくともいずれか一方，第３の電極と第４の電極の少なくともいずれか一方、および、第５の電極と第６の電極の少なくともいずれか一方に電圧を印加する電圧印加手段とを備えたことにより、圧電素子内において第１の電極と第２の電極とにより挟まれた領域と第３の電極と第４の電極とにより挟まれた領域との間と、第５の電極と第６の電極とにより挟まれた領域と、第３の電極と第４の電極とにより挟まれた領域との間とに少なくとも２つの変曲部が形成することができるので、さらに大きな可動部の変位を得ることが可能になる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、電圧印加手段により印加される電圧により圧電素子内に発生する電界の向きが、第１の電極と第２の電極間及び第５の電極と第６の電極間と、第３の電極と第４の電極間とで異なることにより、圧電素子内において第１の電極と第２の電極とにより挟まれた領域と第３の電極と第４の電極とにより挟まれた領域との間と、第５の電極と第６の電極とにより挟まれた領域と、第３の電極と第４の電極とにより挟まれた領域との間とに少なくとも２つの変曲部が形成することができるので、さらに大きな可動部の変位を得ることができる。
【００２５】
請求項１１に記載の発明は、電圧印加手段により印加される電圧により圧電素子内に発生する応力の向きが、第１の電極と第２の電極間及び第５の電極と第６の電極間と、第３の電極と第４の電極間とで異なることにより、圧電素子内において第１の電極と第２の電極とにより挟まれた領域と第３の電極と第４の電極とにより挟まれた領域との間と、第５の電極と第６の電極とにより挟まれた領域と、第３の電極と第４の電極とにより挟まれた領域との間とに少なくとも２つの変曲部が形成することができるので、さらに大きな可動部の変位を得ることができる。
【００２６】
請求項１２に記載の発明は、基板が固定部と段差部とを備え、固定部に可動部の両端部を固定し、段差部上で可動部が動作することにより、可動部の動作を確実に行わせることができる。
【００２７】
請求項１３に記載の発明は、スイッチング電極が、可動部の上部において、第４の電極上に形成されていることにより、変位の大きな部分にスイッチング電極を設けたことになるので、スイッチング電極を確実にギャップ電極に接触させることができる。
【００２８】
請求項１４に記載の発明は、第１の電極と第２の電極間に印加される電圧と、第３の電極と第４の電極間に印加される電圧と、第５の電極と第６の電極間に印加される電圧と、がそれぞれ異なることにより、圧電素子内において第１の電極と第２の電極とにより挟まれた領域と第３の電極と第４の電極とにより挟まれた領域と、第５の電極と第６の電極とにより挟まれた領域とのそれぞれにおける変形形状や変位量を制御することができ、可動部の形状を最適化することができる。
【００２９】
請求項１５に記載の発明は、第１の電極と第２の電極間に印加される電圧と、第５の電極と第６の電極間に印加される電圧と、が同一であることにより、両領域に電圧を印加する手段を共通化できるので、スイッチング装置のコストを低減することができる。
【００３０】
請求項１６に記載の発明は、可動部の動作状態におけるスイッチング電極の形状が、ギ
ャップ電極と対向する部分において、ギャップ電極に向かって凸状をなしていることにより、ギャップ電極とスイッチング電極との間の接触を確実に行うことができる。
【００３１】
請求項１７に記載の発明は、スイッチング電極のギャップ電極との接触部の凸形状が、スイッチング電極のギャップ電極との非接触部の凸形状よりも平面状に近いことにより、ギャップ電極とスイッチング電極との間の接触を良好に行うことができる。
【００３２】
請求項１８に記載の発明は、第１の電極が可動部の両端部のうちの第１の端部寄りに形成され、第５の電極が第１の端部と反対側の第２の端部寄りに形成され、第３の電極が可動部の中央部寄りに形成されていることにより、固定部に対する可動部の動作をよりスムーズに行うことができる。
【００３３】
請求項１９に記載の発明は、圧電素子を挟んで設けられた第１の電極対と、第１の電極対とは電気的に絶縁された状態で第１の電極対に隣接して設けられた第２の電極対とを備えたスイッチング装置において、第１の電極対間には第１の方向の電界を発生させ、同時に、第２の電極対間には第２の方向の電界を発生させることにより、圧電素子において第１の電極対に挟まれた領域と第２の電極に挟まれた領域との間に変曲部が形成されるので、可動部の変位がより大きくなる。
【００３４】
請求項２０に記載の発明は、第１の電極対間に発生する電位差と第２の電極対間に発生する電位差がほぼ等しいことにより、圧電素子の変位量の領域ごとのばらつきを小さくできるので、圧電素子にかかる負荷をより均一化でき、ひいては圧電素子の寿命をより長くすることができる。
【００３５】
請求項２１に記載の発明は、共通の電源により第１の電極対に電位差を発生させ、第２の電極対に電位差を発生させることにより、各電極対へ供給される電位差にばらつきが生じ難くなるので、可動部をより正確に変形させることができ、ひいてはスイッチング装置の動作をより確実に行わせることができる。また、電源の数を削減できるので、低コストのスイッチング装置を実現することができる。
【００３６】
請求項２２に記載の発明は、圧電素子を用いたスイッチング装置において、圧電素子に電界を印加するための複数の電極対を含み、圧電素子に電界を印加するための複数の電極対における電界が、隣り合う電極対において概略反対方向であるように印加されることにより、圧電素子において第１の電極対に挟まれた領域と第２の電極対に挟まれた領域との間に変曲部が形成され、さらに変曲部を境に可動部の変形方向を反対にすることができるので、可動部の変位をより大きくすることができる。
【００３７】
請求項２３に記載の発明は、圧電素子が薄膜プロセスによって形成されることにより、圧電素子の厚みを非常に薄くすることができるので、圧電素子の変位をより大きくとることがでる。従ってより低い電圧で必要な変位量を確保することができる。
【００３８】
請求項２４に記載の発明は、圧電素子がＭｇＯ基板上に形成されることにより、良好なＰＺＴ結晶を得ることができるので、絶縁破壊等の起こり難い信頼性の高いスイッチング装置を得ることができる。
【００３９】
請求項２５に記載の発明は、圧電素子がシリコン基板上に形成されることにより、より低コストで、信頼性の高いスイッチング装置を実現することができる。
【００４０】
請求項２６に記載の発明は、圧電素子を用いたスイッチングシステムにおいて、圧電素子と、この圧電素子に電界を印加するための複数の電極対と、この電極対に電力を供給す
るための電気配線と、アンテナと送受信用高周波回路を電気的に接続させるための電極対と、圧電素子と高周波回路とを整合するためのカップラーと、を含み、圧電素子に電界を印加するための複数の電極対における電界が、隣り合う電極対において概略反対方向であるように印加されることにより、動作がより確実で、信頼性が高く、しかも低コストなスイッチングシステムを提供することができる。
【００４１】
請求項２７に記載の発明は、スイッチングシステムが高周波遮蔽材料によりパッケージングされたことにより、スイッチングシステムに対する高周波ノイズの影響を最小限に抑制することができるので、信頼性の高いスイッチングシステムを提供することができる。
【００４２】
請求項２８に記載の発明は、高周波遮蔽材料がガラスもしくは溶融シリカからなることにより、より低コストで、信頼性の高いスイッチングシステムの高周波ノイズからの遮蔽を実現できる。
【００４３】
請求項２９に記載の発明は、圧電素子を用いたスイッチング装置であって、圧電素子と、圧電素子を含む第１の可動部と、第１の可動部と連結する２本からなって対をなし、圧電素子を含む第２の可動部と、第１の可動部および第２の可動部に電界を印加するための複数の電極対とを含み、複数の電極のうち、隣り合う電極対における電界が概略反対方向であるように印加する電界印加手段を備えたことにより、可動部全体としての変位量を更に大きくすることができ、外部からの衝撃等、非接続状態のスイッチング装置が接続状態になってしまうなどの不具合の発生を大幅に抑制することができる。
【００４４】
請求項３０に記載の発明は、第１の可動部が、第２の可動部における最大変位部において、第２の可動部と連結することにより、可動部全体としての変位量をより大きくすることができる。
【００４５】
請求項３１に記載の発明は、圧電素子を用いたスイッチングシステムであって、圧電素子と、圧電素子を含む第１の可動部と、第１の可動部の周辺に設けられ、圧電素子を含む第２の可動部と、第１の可動部および第２の可動部に電界を印加するための複数の電極対と、これらの電極対に電力を供給するための電気配線と、アンテナと送受信用高周波回路を電気的に接続させるための電極対と、圧電素子と高周波回路とを整合するためのカップラーと、を含み、圧電素子に電界を印加するための複数の電極対における電界が、隣り合う電極対において概略反対方向であるように印加されることにより、動作がより確実で、信頼性が高く、しかも低損失なスイッチングシステムを提供することができる。
【実施例１】
【００４６】
（実施の形態１）
以下本発明の実施の形態１について図面を参照しながら説明する。
【００４７】
図１は、本発明の実施の形態１におけるスイッチング装置の構成を示す分解斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１におけるスイッチング装置の基板側の電極構造（下部電極）を示す図、図３は、本発明の実施の形態１におけるスイッチング装置のギャップ電極側の電極構造（上部電極）を示す図、図５は本発明の実施の形態１におけるスイッチング装置の定常状態のアクチュエータを含む分解側面図である。
【００４８】
図において、１００はスイッチング装置であり、スイッチング装置１００は、大きくは基板６、アクチュエータ１、上部基板１５、ギャップ電極１３、スペーサ１４を備えている。
【００４９】
以下スイッチング装置の構成の詳細を図１〜図３および図５を用いて説明する。
【００５０】
基板６は、板厚が３８０ｎｍで、ＭｇＯ材料から形成されている。このときＭｇＯ単結晶基板であることが、その後に形成する強誘電体薄膜素子の分極方向をある程度そろえることができるので好ましい。基板の厚みとしては、１００μｍ〜５００μｍ程度であることが、アクチュエータの強度の確保と変位量の最適化の観点から好ましい。また材料としては、この他にＳｉＯ2基板を用いることもできる。基板６には段差部６ａが形成されている。この段差部６ａはアクチュエータ１が動作できる程度の段差を有していれば足り、当然開口であっても構わない。ただし、スイッチング装置１００の剛性の観点からは開口部は小さいほど好ましい。単なる段差のみで開口がなければ、スイッチング装置１００の剛性は非常に高くなるので、装置の動作精度や信頼性の観点から最も好ましい。
【００５１】
段差部６ａのＹ方向の中ほどには、段差部６ａを跨ぐようにアクチュエータ１が配置されている。このアクチュエータ１は、段差部６ａ上にある可動部１ａと、アクチュエータ１の両端部で基板６に固定される固定部１ｂを備えており、パターニングされた両持ち梁構成を有している。段差部６ａの中ほどにアクチュエータ１を配置することにより、アクチュエータ１の変形による基板６への影響をほぼ均等にすることができるので、素子の動作精度や信頼性の観点から最も好ましい。
【００５２】
更にアクチュエータ１は、強誘電体薄膜素子２３と、その強誘電体薄膜素子２３に電界を与える下部電極２６と上部電極２７と、弾性板２２と、スイッチング電極３１を備えている。
【００５３】
強誘電体薄膜素子２３は、ＰＺＴ，ＰＬＴ，ＰＺＬＴ等のセラミック材料を含んで形成されている。強誘電体薄膜素子２３の膜厚は、１〜２０μｍ程度である。強誘電体薄膜素子２３はスパッタリング、ＣＶＤ、ゾルゲルなどの薄膜形成技術を用いて形成されている。そして強誘電体薄膜素子２３の分極方向はできるだけ一方向に揃っていることが、より変位量を大きくすることができるので好ましい。なお本実施の形態においては、変位方向はＺ方向（ここでは＋Ｚ方向）としている。この強誘電体薄膜素子２３、アクチュエータ１の変位が最大になる部位の近傍、より具体的には、可動部１ａのＸ方向中心線から可動部１ａの長さＬｘの±１０％程度の範囲で、分割されていることが好ましい。このような構成とすることにより、アクチュエータ１の変位をより大きくすることができる。
【００５４】
次に、下部電極２６は、強誘電体薄膜素子２３の基板６側の面に直接若しくは他の層（例えば層間の定着性を良好にする定着層や層間の絶縁性を良好にする絶縁層など）を挟んで設けられている。Ｘ方向における可動部１ａの長さをＬｘとしたとき、段差部６ａの一端部から概略１／４Ｌｘ、３／４Ｌｘの位置で、下部電極２６における第１電極部７と下部電極２６における第２電極部８とに分割されている。ここでは第１電極部７に第１電位を、第２電極部８に第１電位よりも高い第２電位を与えている。
【００５５】
この分割位置は、１／１０Ｌｘ〜１／３Ｌｘ、反対側が２／３Ｌｘ〜９／１０Ｌｘの位置にあれば、可動部１ａの良好な動作を実現することができるので好ましい。
【００５６】
さらに、第１電極部７は、第２電極部８を挟んで２つの領域７ｂ，７ｃを備えており、領域７ｂと領域７ｃとは、アクチュエータ１のＹ方向端部において第２電極部８に隣接して設けられた結線部７ｄによって、同電位となるようにつながれている。
【００５７】
そして、第１電極部７と第２電極部８とはその境界領域において、両者の間に電位差が発生しても放電しない程度のギャップ２８が形成されている。
【００５８】
更に第１電極部７と第２電極部８とは、それぞれ第１配線部７ａと第２配線部８ａを通
じて下部電極２６における第１パッド２と第２パッド３とに接続されている。そして第１パッド２は、アースに接続され、第２パッド３は電源２１に接続される。
【００５９】
なお、本実施の形態では、第１配線部７ａと第２配線部８ａとを同じ側に引き出して、第１パッド２と第２パッド３とを近接して設けたが、第１配線部７ａと第２配線部８ａとを段差部６ａを挟んで反対側に引き出してもよい。その場合、第１パッド２と第２パッド３が離間して設けられることになるので、近接して設ける場合と比べて、パッドへの結線時のショートなど工程中の不具合の発生を減少させることができる。
【００６０】
また、本実施の形態では、電極を第１電極部７と第２電極部８の２つに分割していたが、３つ以上に分割しても良いことは言うまでもない。その場合の例を以下説明する。図９は本発明の実施の形態１における電極構成の他の例を示す図である。図９に示すように、結線部７ｄを設けず、代わりに領域７ｃは第１配線部７ａにより、第１パッド２ａへ、領域７ｂは第３配線部７ｅにより、第１パッド２ａと反対側に設けられた第３パッド２ｂへと接続されるようにしても良い。この場合領域７ｂと第２電極部８との間にはギャップ２８ａが、領域７ｃと第２電極部８との間にはギャップ２８ｂがそれぞれ形成されることになる。さらに、第２電極部８の形状は可動部１ａのＸ方向における中心線に対して略対称になるように形成されている。このような構成とすることにより、第１電極部７と第２電極部８との間の電位の分割がより良好になり、さらに可動部１ａの変形がほぼ左右対称となるので、より良好な可動部１ａの変形を実現することができる。
【００６１】
次に、図３に示すように上部電極２７は、強誘電体薄膜素子２３に対して、下部電極２６と反対側の面に形成されている。そして上部電極２７は、下部電極２６と同様に２つの領域に分割され、第３電極部９および第４電極部１０とがそれぞれ形成されている。それぞれの電極部９，１０は第３配線部９ａ，第４配線部１０ａを通じて第３パッド５および第４パッド４と接続する。そして第３パッド５はアースに接続され、また第４パッド４は電源２１に接続される。こられの点以外にも下部電極２６で説明した構成・作用はすべて上部電極２７でも採用可能である。
【００６２】
図５から明らかなように、下部電極２６と上部電極２７とにおいて、下部電極２６における第１電極部７と上部電極２７における第３電極部９とで一対をなし可動部１ａを動作させる第１の電位差が強誘電体薄膜素子２３を挟んで印加される。また下部電極２６における第２電極部８と上部電極２７における第４電極部１０とで一対をなし、第１の電位差と異なる第２の電位差が強誘電体薄膜素子２３を挟んで印加される。
【００６３】
下部電極２６における第１電極部７と第２電極部８は、図示していないが、絶縁層により被覆されていることが好ましい。この点については、上部電極２７における第４電極部１０と第３電極部９についても同様である。
【００６４】
なお、下部電極２６及び上部電極２７に用いられる材料としては、Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ等の金属若しくはこれらの材料を含む合金を用いることが可能である。また電極の膜厚は、０．１〜２μｍ程度であれば、電極における抵抗値の増大を抑制でき、さらに１μｍ以上の場合には電極としての機能と弾性膜としての機能を兼用させることもできるので好ましい。
【００６５】
また、第１パッド２が接続されるアースは、第３パッド５が接続されるアースとは別々に図示していたが、これらは共通であっても構わない。さらに、第２パッド３と第４パッド４とが接続される電源２１は共通の電源であってもよいし、別々の電源であっても良い。
【００６６】
次にアクチュエータ１の弾性板２２について説明する。弾性板２２は、強誘電体薄膜素子２３及び上部電極２７上、もしくは下部電極２６のうちの少なくとも１つに、直接若しくは他の層を介して形成されている。この弾性板２２は、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｃｕの少なくともいずれか１の金属もしくは合金から形成された膜、またはそれらの酸化膜、ＳｉＯ2，ＴｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3のいずれかから選ばれた少なくとも１つの材料により形成されており、その厚みは、０．１〜１０μｍの厚みを有しており、この範囲でアクチュエータが最大の変位を得るように最適な厚みに設定される。この弾性板はアクチュエータ全体の硬さを調整する働きを有する。
【００６７】
次にアクチュエータ１のスイッチング電極３１について説明する。スイッチング電極３１は弾性板２２上に直接若しくは他の層を介して形成されている。このスイッチング電極３１は、金属材料から形成される。そしてスイッチング電極３１は、上部基板１５に形成されたギャップ電極１３と正対する様に形成されている。
【００６８】
アクチュエータ１において、弾性板２２及びスイッチング電極３１は設けない構成も考えられる。この場合には、上部電極２７がギャップ電極１３に接触することになる。
【００６９】
次にスペーサ１４は、基板６若しくは強誘電体薄膜素子２３上に直接若しくは他の部材（例えば接着材等）を介して設けられている。スペーサ１４を構成する材料としては、ガラス球，ジルコニア球もしくは樹脂球を含む接着剤等が考えられる（球を含まない場合ももちろん考えられる）。スペーサ１４の厚みは、可動部１ａの変位量やギャップ電極の厚み等に応じて定められる。
【００７０】
上部基板１５は、スペーサ１４上に接合されている。上部基板１５は、スイッチング装置１００が外力を受けた場合にも破損しないように十分な強度を持つことが望ましく、材料としては、金属材料を用いることが好ましい。
【００７１】
上部基板１５のアクチュエータ１に対向する面には、ギャップ電極１３が設けられている。ギャップ電極１３は、Ｘ方向に延びるギャップ部１３ａが形成されており、このギャップ部１３ａにより、端子１２と接続されている領域１３ｂと、送受信アンテナ１１に接続されている領域１３Ｃとは電気的に絶縁されている。すなわち通常は高周波回路に連結された端子１２と送受信アンテナ１１との間は非導通状態となっている。ギャップ部１３ａを挟んで領域１３ｂと領域１３ｃの延びる方向はＹ方向であり、Ｘ方向に延びるアクチュエータ１とはほぼ直交する関係となっている（正確な接触が可能であれば、必ずしも直交する必要はない）。
【００７２】
またギャップ電極１３とスイッチング電極３１とは、アクチュエータ１の非変形状態において、その距離が１〜５μｍ程度となるように構成されている。両者の距離がこの範囲にあることにより、アクチュエータ１の変形時に、確実にギャップ電極１３とスイッチング電極３１とを接触させることができるので、スイッチング装置１００の信頼性を向上させることができる。またこの両者の距離は、アクチュエータ１の最大変位量の８０％以下であることが好ましい。このような構成とすることにより、多少の経年変化がアクチュエータ１に発生したとしても、スイッチング装置の安定的な動作を実現できるので好ましい。また１μｍ以上であれば、外部から多少の衝撃が加わったとしても、スイッチング装置の誤動作のほとんど発生しないので、スイッチング装置の信頼性を向上させることができる。
【００７３】
次に以上のような構成を有するスイッチング装置１００の動作を図５，図６及び図１０を用いて説明する。
【００７４】
図６は本発明の実施の形態１におけるスイッチング装置の変位状態のアクチュエータを含む分解側面図である。図１０は図６に示すＡ−Ａの部分断面図である。
【００７５】
図５に示すように、下部電極２６と上部電極２７の間に電位を与えていない場合には、強誘電体薄膜素子２３は変位しないので、アクチュエータ１は図面上で直線状（即ち平面状）になっている。
【００７６】
図６に示すように、アクチュエータ１を動作させる場合には、アースに接地されている下部電極２６の第１電極部７と、正の電位を発生させる電源２１に接続されている上部電極２７の第３電極部９との対をなす電極間には、アクチュエータ１の−Ｚ方向、すなわち変位方向と反対方向に電界が発生するので、＋Ｚ方向に主に分極している強誘電体薄膜素子２３には伸張しようとする力が発生する。このため、下に凸な形に変形する。
【００７７】
同時に、アースに接地されている上部電極２７の第４電極部１０と、正の電位を発生させる電源２１に接続されている下部電極２６の第２電極部８との対をなす電極間には、アクチュエータ１の＋Ｚ方向、すなわち変位方向と同一方向に電界が発生するので、＋Ｚ方向に主に分極している強誘電体薄膜素子２３には収縮しようとする力が発生する。このため、上に凸な形に変形する。
【００７８】
これら両方の効果が組み合わさり、アクチュエータ１全体としては、図中の変位方向に最大高さを持つように可動部１ａがより大きな上に凸の形状を持って変形する。このような電界の印加方法を用いると、可動部１ａの中央部からほぼ均等な位置に変曲部が形成され、中央部付近には最大変位点がくることから、最大変位の部分がほぼ水平となる。従って、最大変位部上にあるスイッチング電極３１とギャップ電極１３とのより良好な接触を実現することができる。
【００７９】
このとき、図１０に示すように、ギャップ電極１３とスイッチング電極３１とは、ギャップ電極１３のギャップ部１３ａの間が導通するように接触する。このように、ギャップ電極１３の長手方向（Ｙ方向）とアクチュエータ１の長手方向（Ｘ方向）とが直交するような構成（即ち、ギャップ方向（Ｘ方向）とアクチュエータの幅方向（Ｙ方向）とが直交するような構成）とすることにより、ギャップ部１３ａを挟んで離間して設けられている第１電極１３ｂと第２電極１３ｃの双方に対して、ほぼ直線状（平面状）のスイッチング電極３１を接触させることができるので、スイッチング電極３１の第１電極１３ｂと第２電極１３ｃへの接触を均等に行うことができる。また製造誤差等により、アクチュエータ１の取り付け位置が多少図１０中の左右にずれたとしても、スイッチング電極３１を第１電極１３ｂと第２電極１３ｃの双方に接触させることができる。
【００８０】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について、図７及び図８を用いて説明する。図７は本発明の実施の形態２におけるスイッチング装置の正面図であり、図８は本発明の実施の形態２におけるスイッチング装置の斜視図である。本実施の形態におけるスイッチング装置は第１の変位部６０、第２の変位部６１および第３の変位部６２を備えている。そして第１の変位部６０の両端部は、第２の変位部６１および第３の変位部６２とそれぞれの中央付近に連結されており、連結された第１の変位部６０、第２の変位部６１および第３の変位部６２は略Ｈ型に形成されている。基板６に対する固定部６０ｂは第２の変位部６１および第３の変位部６２のみに設けられ、基板６と連結する。このように変位部を３つ組み合わせることにより、さらに変位量を大きくすることができる。
【００８１】
上部電極は同様の形状で、下部電極と対をなす。電極はそれぞれの可動部において、前記の形態と同様に形成される。この形態においては、第２の可動部の概略中央部において
、第１の可動部が接続するため、第１の可動部の最下点が第２の可動部の最大変位部となる。すなわち、第１の変位部は第２の変位部の最高点から相対的に変位する。従って、第１の変位部の基板からの絶対変位量は第２の変位部を持たない場合よりも、さらに大きくなるという効果がある。
【００８２】
本発明の別の形態においては、前記圧電素子が薄膜プロセスによって形成されることを特徴とする。圧電素子が薄膜であることにより、低い電圧でも高い電界強度を得ることが可能となり、特に移動電話に用いる際に通常要求される低電圧駆動の条件を満たすという長所をもつ。また、薄膜プロセスを用いることにより、同様に要求される小型化、低価格化をも同時に満足する。
【００８３】
（実施例１）
本発明の実施の形態１で説明したスイッチング装置に好適な実施例を図５、図６、および図７を用いて以下に説明する。
【００８４】
単結晶ＭｇＯで形成された基板６上にＰｔで形成された層状の下部電極２６における第１電極部７、下部電極２６における第２電極部８、および下部電極２６における第１電極部７に接続される第１パッド２，第２電極部８に接続される第２パッド３をフォトリソグラフによりパターニングし、その上に圧電素子として強誘電体薄膜素子２３をスパッタリングにより１μｍ成長させた。続いて、Ｃｒで形成された層状の上部電極２７における第３電極部９，第４電極部１０および第３パッド５，第４パッド４を形成した。絶縁層としての機能を兼ね備えるＳｉＯ2で形成された弾性板２２を１μｍ成膜し、最後にＲＦ回路に接続される端子１２と送受信アンテナ１１を短絡させるためのスイッチング電極３１をＴｉにより層状に形成した。その後アクチュエータ１の可動部１ａを形成するために、基板６を熱燐酸によりエッチングし、段差部６ａ（キャビティ）を形成した。
【００８５】
アクチュエータの形状として、図４に示すような、ただ一つの可動部をもつものを、上記方法によって作製した。素子外寸は１ｍｍの正方形で、可動部は長さ０．８ｍｍ、幅０．１ｍｍとなるよう形成した。このアクチュエータにおいて、上部および下部電極に３Ｖの電圧を印加して、レーザードップラー装置により、その最大変位を計測した。その結果、変位部中央において約４．４μｍの最大変位を得た。最大変位までの応答速度はおよそ４０μｓであった。挿入損失は周波数が２ＧＨｚにおいて約０．２ｄＢ、２０ＧＨｚにおいて約０．５ｄＢであった。アイソレーションは周波数２ＧＨｚにおいて約５０ｄＢ、２０ＧＨｚにおいて約４０ｄＢであった。
【００８６】
このように実施の形態１で説明したスイッチング装置は、従来の両持ち梁構成に比べて変位量が大きく、さらに挿入損失が小さく、絶縁性が高いので、スイッチング装置としては、消費電力が小さく、また、送受信の二つの回路の信号が干渉が発生しにくいので、ノイズの発生を抑制できる。
【００８７】
（実施例２）
次に実施の形態２で説明したスイッチング装置の好適な実施例について説明する。図８に示すような、３つの可動部をもつものを、上記と同様な方法によって作製した。弾性板には１μｍ厚のポリイミドを用いた。素子外寸は１ｍｍの正方形で、可動部は長さ０．８ｍｍ、幅０．１ｍｍとした。第１の可動部は一対の第２の可動部の中央部で連結するようにパターニングした。このアクチュエータにおいて、上部および下部電極に３Ｖの電圧を印加したところ、第１の可動部の中央部において、６．５μｍの最大変位を得た。応答速度はおよそ６０μｓであった。挿入損失は周波数が２ＧＨｚにおいて約０．２ｄＢ、２０ＧＨｚにおいて約０．５ｄＢであった。アイソレーションは周波数２ＧＨｚにおいて約５０ｄＢ、２０ＧＨｚにおいて約４０ｄＢであった。
【００８８】
このように、本実施例では、アクチュエータの両端が固定されているため、膜状の変位部を形成しても、片持ち梁構成では課題であった膜反りが抑制されると同時に、両持ち梁構成で課題であった変位量を片持ち梁構成のスイッチと同等とすることができるという効果を有する。さらに、本発明は、アクチュエータ１の可動部１ａに変曲部を持つことから、ギャップ電極１３（ＲＦ回路の短絡部）において、スイッチング電極３１のより良好な接触を実現することができる。
【００８９】
なお、上記の例は、好適な例を示したにすぎず、本発明による電界印加方法は、いかなる形状のアクチュエータにも適用可能である。また、電界印加方法は直流であっても交流であってもよい。さらに、圧電素子としては上記のような材質で圧電パラメータをもつものを選んだが、どのような圧電材料であっても、どのような圧電パラメータであっても、電界方向の正しい選択により、同様の効果が得られることは言うまでもない。さらに、弾性板の選択もスイッチの設計によって任意であって、圧電素子との適当な組み合わせにより、上記と同様な効果が得られる。
【００９０】
さらに上記のすべての実施の形態、実施例の構成は互いに組み合わせることができる。
【００９１】
また、上記のすべての実施例、実施の形態では、電界の印加方向を変えることにより、変位の向きを制御していたが、その代わりに、圧電素子の分極方向を部分的に異ならせることにより、変位を制御することも可能である。この場合、例えば図２の第２電極部８と第４電極部１０との間に圧電素子の抗電界以上の電圧を＋Ｚ方向に印加し、第２電極部８と第４電極部１０との間の圧電素子の領域を＋Ｚ方向に分極させ、その後、第１電極部７と第３電極部９との間に圧電素子の抗電界以上の電圧を−Ｚ方向に印加し、第２電極部８と第４電極部１０との間の圧電素子の領域を−Ｚ方向に分極させる。これにより同一方向に電界を印加しても、変位は逆方向になるので、大きな変位を得ることができる。なお、この場合、基板側もしくはその反対側の電極群のいずれか一方は共通化することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明のスイッチング装置は、アクチュエータに変曲部を持たせることにより、スイッチ接点における良好な接触をもたらし、低い電気抵抗を有するという効果を有し、特にギガヘルツ以上の高い周波数帯域における、挿入損失の少ないスイッチング装置に関する。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスイッチング装置の構成を示す分解斜視図
【図２】本発明の実施の形態１におけるスイッチング装置の基板側の電極構造（下部電極）を示す図
【図３】本発明の実施の形態１におけるスイッチング装置のギャップ電極側の電極構造（上部電極）を示す図
【図４】従来のスイッチング装置を示す斜視図
【図５】本発明の実施の形態１におけるスイッチング装置の定常状態のアクチュエータを含む分解側面図
【図６】本発明の実施の形態１におけるスイッチング装置の変位状態のアクチュエータを含む分解側面図
【図７】本発明の実施の形態２におけるスイッチング装置の正面図
【図８】本発明の実施の形態２におけるスイッチング装置の斜視図
【図９】本発明の実施の形態１における電極構成の他の例を示す図
【図１０】図６に示すＡ−Ａの部分断面図
【符号の説明】
【００９４】
１    アクチュエータ
１ａ    可動部
１ｂ    固定部
２    第１パッド
３    第２パッド
４    第４パッド
５    第３パッド
６    基板
６ａ    段差部
７    第１電極部
７ａ    第１配線部
７ｂ，７ｃ    領域
７ｄ    結線部
７ｅ    第３配線部
８    第２電極部
９    第３電極部
１０    第４電極部
１１    送受信アンテナ
１２    端子
１３    ギャップ電極
１３ａ    ギャップ部
１４    スペーサ
１５    上部基板
２２    弾性板
２３    強誘電体薄膜素子
２６    下部電極
２７    上部電極
２８    ギャップ
３１    スイッチング電極
１００    スイッチング装置
【図１】
2004172093.tif 000003
【図２】
2004172093.tif 000004
【図３】
2004172093.tif 000005
【図４】
2004172093.tif 000006
【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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