(57)【要約】  本願は、微小電気機械(MEMS)技術に基づいた極小自動ロック式スイッチング部品の新規な構成について記載している。従来のMEMSスイッチは、必要な能動（スイッチング）状態を得るため、連続的な制御信号を必要とする。提案された発明は、当該部品のオン及び/又はオフを切り換えるため、短い制御信号（非ロック式入力）-たとえばパルス-しか必要としない。制御解除信号のRF雑音（リップル）又はバウンス効果は、提案されたMEMS素子の拡張型によって無視できる。このことは、より容易でかつしっかりとした電子回路の設計に寄与し、かつ機能の改善を可能にする。
2010500711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動構造、
該可動構造を変動させる少なくとも1つの作動構造、
自動ロック素子、
オン状態のキー、
オフ状態のキー、及び
電力供給体を有するMEMS素子であって、
前記電力供給体は、前記オン状態のキーを通過する第1導電性電流路を介して前記作動構造と前記自動ロック機構と電気的に接続し、かつ
前記自動ロック素子は、前記オフ状態のキーによる前記電力供給体と前記作動構造との間の切り換えが可能な導電性電流路を供することが可能である、
MEMS素子。
【請求項２】
前記自動ロック素子が、前記可動構造に取り付けられた第1自動ロック電極、及び前記底部構造に取り付けられた第2自動ロック電極を有し、
前記電力供給体は、前記オン状態のキーを介して、前記作動構造及び前記第1自動ロック電極と電気的に接続し、かつ
前記第2自動ロック電極は、前記オフ状態のキーを介して、前記電力供給体と電気的に接続する、
請求項1に記載のMEMS素子。
【請求項３】
前記可動構造に取り付けられた少なくとも第1信号電極、及び前記底部構造に取り付けられた少なくとも第2信号電極をさらに有する、請求項1又は2に記載のMEMS素子。
【請求項４】
前記オン状態のキーがnチャネル電界効果型トランジスタ（改良型MOSFET）で、
前記オフ状態のキーがnチャネル電界効果型トランジスタ（空乏型J-FET）である、
請求項1、2又は3に記載のMEMS素子。
【請求項５】
前記作動構造が熱変形によって前記可動構造を変動させる、請求項1、2、3又は4に記載のMEMS素子。
【請求項６】
前記作動構造が電磁作用によって前記可動構造を変動させる、請求項1、2、3又は4に記載のMEMS素子。
【請求項７】
前記作動構造が圧電作用によって前記可動構造を変動させる、請求項1、2、3又は4に記載のMEMS素子。
【請求項８】
前記作動構造が静電作用によって前記可動構造を変動させる、請求項1、2、3又は4に記載のMEMS素子。
【請求項９】
可動構造、該可動構造を変動させる少なくとも1つの作動構造、自動ロック素子、オン状態のキー、オフ状態のキー、及び電力供給体を有するMEMS素子の駆動方法であって：
前記オン状態のキーと同様に期間t1の第1制御信号を供する手順；
前記期間t1の間に前記オン状態のキーを通過する第1導電性電流路を介して前記作動構造に電流を供する手順；
前記期間t1の間に前記作動構造によって前記可動構造を第1状態から第2状態へ変動させる手順；
前記自動ロック素子によって前記可動構造を前記第2状態にロックして、期間t2の間に前記オフ状態のキーを介して前記電力供給体と前記作動構造との間に第2導電性電流路を供する手順；及び
前記オフ状態のキーへ期間t3の第2制御信号を印加することによって前記可動構造を前記第2状態から前記第1状態へ解放し、前記自動ロックを開く手順；
を有する方法。
【請求項１０】
前記可動構造がロックされた後、第1フィードバック信号を供して前記第1制御信号を停止する手順；及び
前記可動構造が解放された後、第2フィードバック信号を供して前記第2制御信号を停止する手順；
を有する、請求項9に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動ロック式微小電気機械素子並びに該素子の製造及び動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献1には、ラッチ機構を有するフレキシブル微小電気機械スイッチを含むカンチレバー微小電気機械スイッチアレイが記載されている。そのスイッチは、導線と少なくとも1つのコンタクトを有する底部層、該底部層の導線とコンタクトに対して位置合わせされている導線と少なくとも1つのコンタクトを有するフレキシブルカンチレバー台、及びラッチ機構を有する。前記底部層と前記フレキシブルカンチレバー台は、前記導線にバイアスが印加されていない場合にはスペーサ層によって間隔が設けられた状態に維持され、かつ前記導線にバイアスが印加される場合には前記フレキシブルカンチレバー台の一部分で機械的に一体となる。そのスイッチはさらに、前記バイアスが除去された後でも前記カンチレバー台を前記底部層と機械的に一体となった状態に維持する前記自動ロック機構を有する。そのラッチ機構は、前記底部層上のラッチ線コンタクトを有するラッチ線及びラッチ出力コンタクトを有するラッチ出力線、並びに前記フレキシブルカンチレバー台上のブリッジコンタクトによって特徴付けられる。ラッチ線コンタクトは、適切なバイアスがラッチ出力線に印加されている限り、たとえそのバイアスが前記銅線から取り除かれても、ラッチ線へ出力を伝送する。ラッチ機構を有するこのスイッチの課題は、そのラッチ線が、そのスイッチを閉状態に維持するのに十分な面積の導電性材料を有していなければならず、その結果そのスイッチのサイズが増大してしまうことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願第2005/0244099号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、改善された自動ロック機構を有する微小電気機械素子を供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的は、MEMS素子の手段によって解決される。当該MEMS素子は、可動構造、該可動構造を変動させる少なくとも1つの作動構造、自動ロック素子、オン状態のキー、オフ状態のキー、及び前記オン状態のキーを通過する第1導電性電流路を介して前記作動構造と前記自動ロック機構と電気的に接続する電力供給体を有する。また前記自動ロック素子は、前記オフ状態のキーによる前記電力供給体と前記作動構造との間の切り換えが可能な導電性電流路を供して良い。前記可動構造は基本的に2つの安定状態を有する。その2つの安定状態とは、前記作動構造へ電力が供されていない第1状態と、前記作動構造へ電力が供されている第2状態である。前記オン状態のキーは、たとえばトランジスタのようなスイッチング素子であって、前記オン状態のキーへ制御信号が供されていない限り開状態で、前記オン状態のキーへ制御信号が供されている限り閉状態である。前記オフ状態のキーは、たとえばトランジスタのようなスイッチング素子であって、前記オフ状態のキーへ制御信号が供されていない限り閉状態で、前記オフ状態のキーへ制御信号が供されている限り開状態である。前記オン状態のキーと前記オフ状態のキーは、前記電力供給体の同一端子によって電気的に接続されて良い。前記オン状態のキーへ第1制御信号が供される場合、第1電力が第1電流路を介して前記作動構造へ供され、かつ前記可動構造が前記第1状態から前記第2状態へ変動する。非伝導性の開状態と伝導性の閉状態によって特徴付けられる後述の自動ロック素子-たとえば論理回路又は一対の電極-は、前記第1制御信号を前記論理回路へ送ることによって直接的に、又は前記可動構造を前記第1状態から前記第2状態へ変動させることによって間接的に、前記開状態から前記閉状態へ変化する。閉状態では、自動ロック素子は、前記作動構造へ電力を供する独立した第2電流路を実現することが可能である。前記オン状態のキーは、前記第1制御信号が遮断された後に再び開く。前記オフ状態のキーと前記自動ロック素子を介して前記作動構造へ電力が供されるので、前記可動構造は前記第2状態を維持する。かつ前記作動構造へ電力が供されない状態で前記オフ状態のキーが第2制御信号によって開くとすぐに、前記可動構造は、該前記可動構造又は該可動構造が取り付けられているサスペンションの弾性力によって駆動され、第1状態へ戻るように変動する。それに加えて前記自動ロック素子は、前記論理回路へ供給される前記第2制御信号によって直接的に、又は前記第2状態から前記第1状態への前記可動構造の変動によって間接的に、前記閉状態から前記閉状態へ変化する。その結果、たとえ前記第2制御信号が遮断され、かつ前記オフ状態のキーが再度閉じられても、前記第2電流路を介して電力が伝送されることはない。従来技術とは対照的に、特定の位置に前記可動構造を維持する作用は、別個の一組の電極によっては供されない。本発明は当該MEMS素子をロックするより単純な解決法の実現を可能にする。それにより小型化とコスト節約が可能になる。用途は調節可能なMEMS共振器又はMEMSスイッチである。MEMS共振器では、本発明は、1つ以上の作動素子が、たとえば当該MEMS共振器構造の（複数の）サスペンション内に備えられている場合において、当該MEMS共振器構造の���振周波数を調節するのに用いられて良い。前記作動素子は、前記（複数の）サスペンション又は前記MEMS共振器構造の機械パラメータを変更するのに用いられる。MEMSスイッチでは、前記作動素子がたとえば静電作用を起こす2つの電極を有し、かつ電力が印加される結果として前記2つの電極間のキャパシタンスが変化する場合には、前記作動素子はたとえばRF信号を伝送するのに用いられて良い。
【０００６】
本発明の他の実施例では、前記自動ロック素子は、前記可動構造に取り付けられた第1自動ロック電極、及び前記底部構造に取り付けられた第2自動ロック電極を有する。前記可動構造が前記第2状態にある場合には前記自動ロック電極は互いに接する。前記自動ロック電極間での物理的な接触は、前記オフ状態のキーによって、前記電力供給体と前記作動構造との間の前記第2電流路を閉じる。前記自動ロック電極によっては、電気的な接触しか確立されない。その理由は、電気的な接触は基本的には、前記（自動ロック）電極の表面粗さ及び前記（自動ロック）電極へ印加される力によって決定される点接触だからである。さらに前記可動構造が前記第1状態から前記第2状態へ変化する間での前記第2状態での作用は、前記電力供給体によって動力が与えられる前記作動構造の手段によって供される。前記可動構造の変動と保持には同一の作動構造が用いられるので、前記可動構造に沿った力の分布は同一のままである。一方従来技術に係る力の分布は変動中及び作動状態で異なる。その理由は、様々な電極の対が用いられることでスイッチの設計が複雑になるからである。本発明はさらにMEMSスイッチに用いられて良い。MEMSスイッチでは、前記自動ロック電極は、前記自動ロック電極が、電気信号を供するための電気コンタクトを供するのに追加的に用いられる。電気コンタクトだけではなく前記自動ロック電極をも用いて、前記作動構造と機能電極へ電力を供することで、たとえばRF信号を伝送することによって、前記電力供給路中のRF信号を遮断するコイル、及び前記信号路中のDCバイアスを遮断するキャパシタが追加的な手法となる。
【０００７】
本発明の他の実施例では、当該MEMS素子はさらに、少なくとも前記可動構造に取り付けられた第1信号電極、及び少なくとも前記底部構造に取り付けられた第2信号電極を有する。追加的な信号電極は、作用の分離及び信号の伝送の制限、又は意図しない干渉の防止を可能にする。それに加えて、RF用途に適した容量性MEMSスイッチの実現を可能にする誘電材料は、前記信号電極のうちの少なくとも1つを覆って良い。当該MEMS素子を構成するための、最終形ではないが当業者にとって周知な光学系の一覧は以下で与えられる。
【０００８】
前記可動構造に取り付けられた1つの信号電極と前記底部構造に取り付けられた1つの信号電極。前記底部構造は、両電極の一方若しくは両方に取り付けられた誘電体層を有していても良いし、又は有していなくても良い。前記の可動構造に取り付けられた信号電極は、前記可動構造を介して前記信号を他の素子へ伝送する。
【０００９】
前記可動構造に取り付けられた1つの信号電極と前記底部構造に取り付けられた2つの信号電極。前記の可動構造に取り付けられた信号電極は、前記の底部構造に取り付けられた2つの信号電極間の信号のための（電気的容量性）ブリッジを供する。
【００１０】
前記可動構造に取り付けられた2つの信号電極と前記底部構造に取り付けられた1つの信号電極。前記の底部構造に取り付けられた信号電極は、前記の可動構造に取り付けられた2つの信号電極間の信号のための（電気的容量性）ブリッジを供する。
【００１１】
本発明の他の実施例では、前記オン状態のキーはnチャネル電界効果型トランジスタ（たとえば改良型MOSFET）で、前記オフ状態のキーはnチャネル電界効果型トランジスタ（たとえば空乏型JFET）である。制御信号が与えられていない状態では、オン状態のキーであるMOSFETは非伝導性モードのままで、オフ状態のキーであるJ-FETは伝導性モードのままである。前記MOSFETと前記J-FETのゲートは、抵抗器を介して接地準位に接続して良い。前記nチャネルMOSFETのゲートに正の第1制御信号が与えられる場合、そのドレイン-ソースチャネルが伝導性となることで、前記作動構造が動き出す。前記nチャネルJFETのゲートに負の第2制御信号が与えられる場合、そのドレイン-ソースチャネルが遮断されることで、前記作動構造が停止する。
【００１２】
本発明の他の実施例では、前記作動構造は熱変形によって前記可動構造を変動させる。前記作動構造は、前記可動構造に取り付けられた抵抗加熱素子、及び該抵抗加熱素子の上又は下に備えられた熱的に変形可能な構造を有する。熱的に変形可能な構造とはたとえば、各異なる熱膨張係数を有する2層からなる積層体（二元金属）である。前記オン状態のキーを介して前記抵抗加熱素子へ電力が供給されるとすぐに、前記抵抗加熱素子は前記2層からなる積層体を加熱することで、前記の積層された層が曲がる。その結果、前記可動構造は前記第1状態から前記第2状態へ変動する。前記自動ロック電極間の接触は閉じられている。その結果前記抵抗加熱素子の電力供給が得られる。前記オフ状態のキーを起動させることで、前記抵抗加熱素子の電力供給はオフ状態になり、かつ前記の積層された層と前記可動構造は前記第1位置に戻る。前記オン状態のキーと前記オフ状態のキーの起動周期は、前記熱変形の慣性に適合していなければならない。
【００１３】
本発明の他の実施例では、前記作動構造は電磁作用によって前記可動構造を変動させる。前記作動構造は、前記可動構造に取り付けられた第1コイル、及び前記底部構造に取り付けられた第2コイルを有して良い。前記第1コイルと前記第2コイルに電力を供することで電磁的引力が生じる。その結果前記可動構造は前記第1状態から前記第2状態へ変動する。前記作動構造の変化型では、前記第2コイルは永久磁石に置き換えられて良い。電磁的作動構造を改良するためにさらに他の強磁性材料が加えられても良い。
【００１４】
本発明の他の実施例では、前記作動構造は圧電作用によって前記可動構造を変動させる。圧電駆動する作動構造の第1実施例では、前記作動構造は、第1電極層、第2電極層、及び圧電層（たとえばチタン酸ジルコン酸鉛PZTで作られた）を有する。前記圧電層は前記第1電極層と前記第2電極層との間に挟まれる。任意で1層以上の構造を有する層が加えられて良い。前記第1及び第2電極層へ電力を供することで、前記第1電極層と前記第2電極層との間の電場によって決定される前記圧電層の変形が生じる。前記電場に対して基本的に垂直である前記圧電層の変形は、前記可動構造を変動（所謂d31モード。d31は圧電係数の1つである。）させるのに用いられて良い。圧電駆動する作動構造の第2実施例では、前記作動構造は1層の構造を有する電極層を有する。該電極層は少なくとも2つの電極と1層の圧電層を有する（任意で構造を有する複数の層が加えられて良い）。前記2つの電極は前記圧電層の一表面に取り付けられている。前記2つの電極に電力を供することで、前記2つの電極間の電場によって決定される前記圧電層の変形が生じる。（一般に前記圧電層の誘電率が高いことに起因して）前記電場に対して基本的に平行である前記圧電層の変形は、前記可動構造を変動（所謂d33モード。d33は圧電係数の1つである。）させるのに用いられて良い。圧電性バルクアクチュエータを有する他の実施例もまた可能である。前記圧電性アクチュエータは基本的にはキャパシタである。前記可動構造を前記第1状態に戻すように変動するため、前記オフ状態のキーが起動する場合には、前記キャパシタは帯電されなければならない。前記キャパシタは、特定の漏れ電流、前記2つの電極（層）と接続する抵抗、又は前記オフ状態のキーが起動する場合には前記キャパシタのスイッチング短絡によって特徴付けられる。当該MEMS素子の設計及びサイズに依存して、前記作動構造のキャパシタンスはかなり高くなりうる（たとえば10nF〜100nFあるいはそれ以上）。前記キャパシタの漏れ電流はかなり高くなければならない。あるいは妥当な期間内に前記キャパシタを放電するため、前記2つの電極（層）と接続する抵抗器の抵抗はかなり低くなければならない。この場合、前記可動構造が第2状態である限り、漏れ電流及び抵抗がかなり大きな損失を生じさせる。前記キャパシタの電極（層）と接続する前記オン状態のキーと同様の他のスイッチが、その損失を減少させるために用いられて良い。このスイッチは、前記オフ状態のキーが起動するとすぐに、前記第2制御信号及び前記キャパシタの短絡によって制御される。係るスイッチの例はたとえば、前記キャパシタの電極（層）間で接続するドレインとソースを有する（改良型）nチャネルMOSFETである。該MOSFETは、そのゲートに正の制御信号が供給されるまで、非伝導性モードである。正の制御信号は前記MOSFETを伝導性モードにする。前記MOSFETのゲートは抵抗器を介して接地準位と接続して良い。
【００１５】
本発明の他の実施例では、前記作動構造は静電作用によって前記可動構造を変動させる。前記作動構造は、前記可動構造に取り付けられた少なくとも1つの作動電極と、前記底部構造に取り付けられた少なくとも1つの作動電極を有する。短絡を防止するため、絶縁層が両電極のうちの両方又は一方を覆って良い。前記第1及び第2作動電極に電力を供する結果、前記可動構造に取り付けられた前記第1作動電極が静電的に引き付けられる。よって前記可動構造が前記第1状態から前記第2状態へ変動する。上述した前記圧電作動構造と比較すると、前記静電作動構造は前記第1及び第2作動電極によって形成されるキャパシタで、かつ前記キャパシタは前記オフ状態のキーが起動する場合に放電しなければならない。前記キャパシタの放電を可能にするために用いることのできる手法は、前記圧電作動構造に関連して説明した実施例と同一である。
【００１６】
さらに本発明の他の実施例はたとえばマルチバイブレータ回路と組み合わせられて良い。この組合せは電子オン/オフキーを起動するのに用いることができる。選ばれた起動する回路に依存して、様々な機能を実現することが可能である。
【００１７】
a)たとえば非安定のマルチバイブレータによる信号発生。前記オン/オフ状態は、追加のキャパシタ及び抵抗器の適当な値に従って調節されて良い。
【００１８】
b)たとえば単安定マルチバイブレータによるタイミング機能。前記オン（又はオフ）状態は、追加の（複数の）キャパシタ及び抵抗器の適当な値に従って選ばれて良い。
【００１９】
c)たとえば双安定マルチバイブレータによる起動/非起動機能。入力ポートの信号は関連する出力端子の状態を定義する。
【００２０】
それに加えて他の電子回路が用いられても良い。信号（電圧）閾値の検出を可能にするシュミットトリガもまた適切であり得る。同一の機能を有するデジタルの積分法が用いられても良いことに留意して欲しい。
【００２１】
本発明の他の目的は、可動構造、該可動構造を変動させる少なくとも1つの作動構造、自動ロック素子、オン状態のキー、オフ状態のキー、及び前記オン状態のキーを通過する第1導電性電流路を介して前記作動構造と前記自動ロック機構と電気的に接続する電力供給体を有するMEMS素子の駆動方法を供することである。
【００２２】
当該方法は：
前記オン状態のキーと同様に期間t1の第1制御信号を供する手順；
前記期間t1の間に前記オン状態のキーを通過する第1導電性電流路を介して前記作動構造に電流を供する手順；
前記期間t1の間に前記作動構造によって前記可動構造を第1状態から第2状態へ変動させる手順；
前記自動ロック素子によって前記可動構造を前記第2状態にロックして、期間t2の間に前記オフ状態のキーを介して前記電力供給体と前記作動構造との間に第2導電性電流路を供する手順；及び
前記オフ状態のキーへ期間t3の第2制御信号を印加することによって前記可動構造を前記第2状態から前記第1状態へ解放し、前記自動ロックを開く手順；
を有する。期間t1は前記可動構造がロックされるまで続かなければならない。期間t2は前記可動構造がロックされるときに始まり、前記可動構造が解放されるときに終了する。前記第2制御信号が前記オフ状態のキーに印加されるときには、期間t2は、期間t3の間に終了する。期間t3は、前記可動構造及び前記作動構造の慣性に適合しなければならない。期間t1とt3を決定するため、ある程度最悪の状況を推定しなければならない。最悪の状況とは、期間t1とt3が、前記第1及び第2制御信号にとって、ひいてはスイッチング不必要に長い期間になってしまう恐れがあることである。これは期間を適合することによって防止することができる。そのような期間の適合は、前記可動構造が第2状態に到達したこと、及び前記可動構造がロックされていることを検出し、フィードバック信号を供し、かつ前記第1制御信号を停止することによって行われる。それに加えて、前記可動構造の解放を検出することが可能であり、かつさらに他のフィードバック信号が供されることで前記第2制御信号が停止する。前記自動ロック素子が2つの自動ロック電極を有する場合、前記フィードバック信号のトリガとなる閾値を定義するため、前記自動ロック電極間の抵抗が測定されて良い。
【００２３】
他の特徴は以降においてあらゆる態様と共に説明する。特に従来技術と比較した他の利点は当業者には明らかである。多数の変化型及び修正型が、本発明の請求項から逸脱することなく可能である。従って本発明の形態は例示に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに留意して欲しい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】圧電性作動構造を有する本発明の第1実施例の原理図を示している。
【図２】圧電性作動構造を有する本発明の第2実施例の原理図を示している。
【図３】静電作動構造を有する本発明の第3実施例の原理図を示している。
【図４】熱的に起動する作動構造を有する本発明の第4実施例の原理図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
ここで図を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。図中、同一参照番号は同様の部品を指し示している。
【００２６】
図1は1つの固定された梁によって基本的に形成されるMEMSスイッチの原理図を示している。梁はチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)のような圧電性材料を有する。第1面と第2面を有する梁によって形成される可動構造30は支持構造20によって一方を固定されている。支持構造20は底部構造10に取り付けられている。可動構造30は底部構造の上でその可動構造30と基本的には平行に延在する。可動構造30の一面は底部構造10に対向する。第1作動電極120は可動構造30の第1面に取り付けられている。第2作動電極110は可動構造30の第2面に取り付けられている。PZTを有する可動構造30の一部は、第1作動電極120と第2作動電極110との間に挟まれている。それによって作動構造100が形成される。さらに第1自動ロック電極220と第1信号電極520が可動構造30の第1面に取り付けられている。第1自動ロック電極220は底部構造10に取り付けられた第2自動ロック電極210に対向する。第1信号電極520は底部構造10に取り付けられた第2信号電極510に対向する。電力供給体400の第1ポートは接地準位に接続する。接地準位に対して正の電圧を供する電力供給体400の第2ポートは、オン状態のキー310の第1ポート及びオフ状態のキー320の第1ポートと、並列に切り換えられるように接続する。オン状態のキー310の第2ポートは、第2作動電極110及び第1自動ロック電極220と電気的に接続する。オフ状態のキー320の第2ポートは第2自動ロック電極210と電気的に接続する。第1作動電極120は接地準位と電気的に接続する。開始位置では、自動ロック電極220,210は互いに分離している。第1制御信号がオン状態のキー310へ供される場合、オン状態のキー310の第1及び第2ポートは、第1制御信号の期間中、電気的に接続する。
【００２７】
第1作動電極120と第2作動電極110との間に電圧が印加される結果、第1作動電極120と第2作動電極110との間に挟まれた圧電性材料が変形する。そして可動構造30は底部構造10の方向へ向かうように曲がる。可動構造30が曲がる間、第1自動ロック電極220は第2自動ロック電極210接触し、かつ両自動ロック電極間に導電性接続が確立される。オフ状態のキー320は、第2制御信号が供されていない限り、オフ状態のキー320の第1ポートと第2ポートとの間に導電性接続を供する。自動ロック電極間の電気的接触は、第2作動電極110と電力供給体400の第2ポートとの間に導電性電流路を供する。第1制御信号の遮断後、オン状態のキー310の第1ポートと第2ポートとの間の導電性電流路が開き、オフ状態のキーと短絡した自動ロック電極によって、第1作動電極120と第2作動電極110との間に電圧が印加される。さらに可動構造30が変動することで、第1信号電極510と第2信号電極520が電気的に接触する。そのような電気的接触の結果、RF信号が伝送可能となる。オフ状態のキー320に印加される第2制御信号は、第2作動電極110と電力供給体400との間の電気的接続を開く。第1作動電極120と第2作動電極110との間に蓄積された電気エネルギーは、両作動電極と接続する抵抗器600を介して放出される。可動構造300は開始位置に戻るように変動し、両自動ロック電極は分離する。
【実施例１】
【００２８】
図2は本発明の他の実施例の原理図を示している。MEMSスイッチの構造及び電気的接続は、図1で説明した実施例と同一である。オン状態のキー310はnチャネル電界効果型トランジスタ（改良型MOSFET）によって具体化される。オフ状態のキー320はnチャネル電界効果型トランジスタ（空乏型J-FET）によって具体化される。制御信号が与えられていない状態では、MOSFET（オン状態のキー310）は非伝導性モードのままで、J-FET（オフ状態のキー320）は伝導性モードのままである。前記MOSFETと前記J-FETのゲートは、抵抗器を介して接地準位に接続して良い。前記nチャネルMOSFETのゲートに正の第1制御信号が与えられる場合、そのドレイン-ソースチャネルが伝導性となることで、前記作動構造が動き出す。前記nチャネルJFETのゲートに負の第2制御信号が与えられる場合、そのドレイン-ソースチャネルが遮断されることで、前記作動構造が停止する。図1とは異なり、第2信号電極510は絶縁性である誘電層530によって覆われている。誘電層530（たとえばSiO2、Si3N4）は信号電極の短絡を防止する。スイッチの閉状態では、RF信号は、一の信号電極から他の信号電極へ容量結合する。開始位置では、さらに追加されるギャップが信号電極を分離することで、RF信号の結合がほぼ抑制される。トランジスタを用いることで、周知のMEMS技術-たとえば犠牲層エッチング、及び圧電性材料を堆積するためのゾル-ゲル法のような薄膜堆積技術-によって集積されたMEMSスイッチの製造が可能となる。周知の半導体技術は、たとえばシリコンを有する底部構造内にトランジスタを集積するのに用いられて良い。
【実施例２】
【００２９】
図3は本発明の他の実施例の原理図を示している。MEMSスイッチの構造及び電気的接続は、図1で説明した実施例と同一である。作動構造100は、可動構造30に取り付けられた第1容量性作動電極115、及び底部構造10に取り付けられた第2容量性作動電極125を有する。第2容量性作動電極125は絶縁性の誘電層140によって覆われている。それにより短絡が防止される。図1で説明した実施例と同じようにして、両作動電極間に電圧が印加されて良い。可動構造30は圧電性材料を有している必要はない。それに加えて抵抗器600は追加の放電キー700に置き換えられる。放電キー700は、第2制御信号をトリガとして、第1容量性作動電極115と第2容量性作動電極125との間に電気的接続を供する。それによりオフ状態のキー320が開く。両作動電極によって形成されるキャパシタが放電し、可動構造30は第1位置へ戻るように変動する。
【実施例３】
【００３０】
図4は本発明の他の実施例の原理図を示している。MEMSスイッチの構造及び電気的接続は、図1で説明した実施例と同一である。基本的な差異は、作動構造が抵抗加熱素子によって形成されていることである。抵抗加熱によって形成されている作動構造は、オン状態のキー又はオフ状態のキーを介して電力供給体400によって電流が供される場合、可動構造30の熱変形を生じさせる。図1に図示された実施例とは対照的に、電流が供されなくなるとすぐに抵抗加熱素子は加熱を止めるので、抵抗器600は必要ない。
【００３１】
図1-4と共に論じた本発明は、たとえば底部構造10の上に存在する支持構造によって支えられている2つの固定された梁又は円盤又は正方形の板にも適用されて良い。
【００３２】
本発明は、特定の図を参照しながら、具体的実施例について説明された。しかし本発明は参照された具体的実施例によっては限定されず、「特許請求の範囲」に記載された請求項によってのみ限定される。示された図は単なる概略に過ぎず、非限定的である。図においては、例示目的のため、大きさが誇張され、かつ正しいスケールで描かれていない構成要素がある。
【００３３】
さらに、明細書及び特許請求の範囲に記載されている第1、第2、第3等の語は、同様の構成要素を区別するために用いられており、必ずしも生起順序又は時系列順序を表すものではない。よって用いられているそれらの語は適切な状況下では同義であり、本明細書で説明されている本発明は、説明すなわち例示されている順序以外の順序での動作が可能であることに留意すべきである。
【００３４】
しかも、明細書及び特許請求の範囲に記載されている上部、下部、上、下等の語は、説明目的で使用されており、必ずしも相対的位置を表すものではない。よって用いられているそれらの語は適切な状況下では同義であり、本明細書で説明されている本発明は、説明すなわち例示されている順序以外の順序での動作が可能であることに留意すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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