(57)【要約】  スイッチは、基板の上に配設されている梁電極を含む。梁は、梁電極に結合されている少なくとも１つのアンカー部分を含み、第１の梁部分が、少なくとも１つのアンカー部分から第１の方向に沿って延在しており、第２の梁部分が、少なくとも１つのアンカー部分から第１の方向と反対の第２の方向に沿って延在している。第１の制御電極は、第１の梁部分に面して基板の上に配設されている。第１の接点電極は、第１の梁部分に面して基板の上に配設されている。第２の制御電極は、第２の梁部分に面して基板の上に配設されている。第１の制御電極および第２の制御電極が結合してゲートを形成する。第２の接点電極が、第２の梁部分に面して基板の上に配設されている。【選択図】図２
2015501069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上に配設されている梁電極と、
前記梁電極に結合されている少なくとも１つのアンカー部分を含む梁であって、第１の梁部分が、前記少なくとも１つのアンカー部分から第１の方向に沿って延在しており、第２の梁部分が、前記少なくとも１つのアンカー部分から前記第１の方向と反対の第２の方向に延在している、梁と、
前記第１の梁部分に面して前記基板の上に配設されている第１の制御電極と、
前記第１の梁部分に面して前記基板の上に配設されている第１の接点電極と、
前記第２の梁部分に面して前記基板の上に配設されている第２の制御電極であって、前記第１の制御電極と結合してゲートを形成する、第２の制御電極と、
前記第２の梁部分に面して前記基板の上に配設されている第２の接点電極と
を含む、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチ。
【請求項２】
前記第１の梁部分が、第１の梁接点部分を含む、請求項１記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項３】
前記第２の梁部分が、第２の梁接点部分を含む、請求項２記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項４】
前記ゲートと前記梁電極との間に作動電圧が加えられていないときには、前記第１の梁接点部分および前記第２の梁接点部分が、それぞれ前記第１の接点電極および前記第２の接点電極から離間されるように、前記第１の梁部分および前記第２の梁部分が第１の位置に配置される、請求項３記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項５】
前記ゲートと前記梁電極との間に前記作動電圧が加えられたときには、前記第１の梁接点部分および前記第２の梁接点部分が、それぞれ前記第１の接点電極および前記第２の接点電極に接触するように、前記第１の梁部分および前記第２の梁部分が前記第１の位置から第２の位置へ付勢される、請求項４記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項６】
前記第１の制御電極および前記第２の制御電極が、前記第１の制御電極および前記第２の制御電極に制御電圧を均等に加えるように構成されている、請求項１記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項７】
前記ＭＥＭＳスイッチは、前記ＭＥＭＳスイッチが開状態にあるときに、３００ボルトよりも大きいスタンドオフ電圧を有する、請求項１記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項８】
前記第１の梁部分と前記第１の接点電極との間と、前記第２の梁部分と前記第２の接点電極との間のキャパシタンスが同じである、請求項１記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項９】
前記第１の接点電極と第１の制御電極との間と、前記第２の接点電極と前記第２の制御電極との間のキャパシタンスが同じである、請求項１記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１０】
前記梁と前記ゲートとの間のキャパシタンスが、前記第１の制御電極と前記第１の接点電極との間のキャパシタンスの少なくとも２倍よりも大きい、請求項１記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１１】
前記第１の接点電極および前記第２の接点電極のうちの少なくとも１つに複数のコンデンサーをさらに含む、請求項１記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１２】
前記ＭＥＭＳスイッチが、ＭＥＭＳ無線周波数スイッチを含む、請求項１記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１３】
前記ＭＥＭＳスイッチが、無線周波数帯域で動作するように構成されているデバイスの中に配設されている、請求項１記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１４】
前記デバイスが、磁気共鳴画像システムを含み、前記磁気共鳴画像システムが、シングルモダリティ画像システムまたはマルチモダリティ画像システムを含む、請求項１３記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１５】
前記ＭＥＭＳスイッチが、前記磁気共鳴画像システムの１つまたは複数の無線周波数受信表面コイルおよび無線周波数送信表面コイルを結合および切り離すように配置されている、請求項１４記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１６】
前記１つまたは複数の無線周波数受信表面コイル、および無線周波数送信表面コイルが、１つまたは複数の単一周波数コイルまたは１つもしくは複数の二重周波数コイルのうちの１つを含む、請求項１５記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１７】
ゲートと梁電極との間に作動電圧を加え、第１の制御電極および第２の制御電極に前記作動電圧を均等に加えるステップであって、前記第１の制御電極、前記第２の制御電極、および前記梁電極が、基板の上に配設されており、前記第１の制御電極および前記第２の制御電極が結合されてゲートを形成する、ステップと、
梁の第１の梁部分および第２の梁部分を、前記第１の梁部分の第１の梁接点部分および前記第２の梁部分の第２の梁接点部分が、それぞれ前記基板の上に配設されている前記第１の接点電極および前記第２の接点電極に接触するように、第１の位置から第２の位置へ付勢するステップであって、前記梁が、前記梁電極に結合されているアンカー部分を含み、前記第１の梁部分が、前記アンカー部分から第１の方向に沿って延在しており、前記第２の梁部分が、前記アンカー部分から前記第１の方向と反対の第２の方向に沿って延在している、ステップと
を含む、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチを動作させるための方法。
【請求項１８】
前記ゲートと前記梁電極との間に前記作動電圧が加えられていないときに、前記第１の梁接点部分および前記第２の梁接点部分が、それぞれ前記第１の接点電極および前記第２の接点電極から離隔されるように、前記第１の梁部分および前記第２の梁部分を前記第１の位置に配置するステップを含む、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記ＭＥＭＳスイッチが開状態にあるときに、前記ＭＥＭＳスイッチの自己作動を防止するステップをさらに含む、請求項１７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスは、多種多様な用途を有しており、市販商品に普及している。ＭＥＭＳデバイスの１つのタイプは、ＭＥＭＳスイッチである。典型的なＭＥＭＳスイッチは、アレイ状に配置されている１つまたは複数のＭＥＭＳスイッチを含む。ＭＥＭＳスイッチは、携帯電話、ワイヤレスネットワーク、通信システム、およびレーダーシステムなどの用途によく適している。ワイヤレスデバイスでは、アンテナスイッチ、モードスイッチ、送信／受信スイッチなどとして、ＭＥＭＳスイッチを使用することが可能である。
【背景技術】
【０００２】
典型的なＭＥＭＳスイッチは、一方の端部で支持されている電気めっき金属製カンチレバーと、金属製カンチレバーのもう一方の端部に配置されている電気接点とを使用する。制御電極が、金属製カンチレバーの下方に位置付けされている。直流電流（「ＤＣ」）作動電圧が、制御電極を横切って金属製カンチレバーに加えられ、金属製カンチレバーを下向きに曲げさせ、底部の信号トレースとの電気接触を作り出す。電気接触が確立されると、回路が閉じられ、電気信号が、金属製カンチレバーを通過して、底部の信号トレースに進むことが可能である。
【０００３】
ＭＥＭＳデバイスの１つのタイプは、ＭＥＭＳ無線周波数（ＲＦ）スイッチである。ＭＥＭＳ  ＲＦスイッチは、その低い駆動力特性および無線周波数帯域で動作する能力を備えているため、ワイヤレスデバイスで使用されている。しかし、梁電極と接点電極との間に非常に高いＲＦ電圧が加えられると、ＭＥＭＳ  ＲＦスイッチに問題が発生することが多い。そのような電圧は、制御電極に結合して、スイッチを自己作動させる可能性がある。換言すれば、これらのＭＥＭＳスイッチは、典型的に、スイッチの中のカンチレバーの梁が、高電圧ＲＦ信号に起因して「オフ」状態で作動し得るという（自己作動）問題を抱えている。したがって、高い電圧のＲＦ信号は、スイッチの梁を引き下ろすのに十分な静電気力を生成し、故障を引き起こす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２０７３２３７号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明の１つの例示的な実施形態によれば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチが開示されている。スイッチは、基板の上に配設されている梁電極を含む。梁は、梁電極に結合されている少なくとも１つのアンカー部分を含み、第１の梁部分が、少なくとも１つのアンカー部分から第１の方向に沿って延在しており、第２の梁部分が、少なくとも１つのアンカー部分から第１の方向と反対の第２の方向に沿って延在している。第１の制御電極は、第１の梁部分に面して基板の上に配設されている。第１の接点電極は、第１の梁部分に面して基板の上に配設されている。第２の制御電極は、第２の梁部分に面して基板の上に配設されている。第１の制御電極および第２の制御電極が結合してゲートを形成する。第２の接点電極が、第２の梁部分に面して基板の上に配設されている。
【０００６】
本発明の別の例示的な実施形態によれば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチを動作させるための方法が開示されている。方法は、ゲートと梁電極との間に作動電圧を加え、第１の制御電極および第２の制御電極に作動電圧を均等に加えるステップを含む。第１の制御電極、第２の制御電極、および梁電極が、基板の上に配設されている。第１の制御電極および第２の制御電極が結合されてゲートを形成する。方法は、第１の梁部分の第１の梁接点部分および第２の梁部分の第２の梁接点部分が、それぞれ基板の上に配設されている第１の接点電極および第２の接点電極に接触するように、梁の第１の梁部分および第２の梁部分を第１の位置から第２の位置へ付勢するステップをさらに含む。梁は、梁電極に結合されているアンカー部分を含む。第１の梁部分が、アンカー部分から第１の方向に沿って延在している。第２の梁部分が、アンカー部分から第１の方向と反対の第２の方向に沿って延在している。
【０００７】
本発明の実施形態のこれらの特徴および態様、ならびに、他の特徴および態様は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明が読まれると、より良く理解されることとなり、添付の図面では、同様の文字は、図面全体を通して、同様のパーツを表している。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の例示的な実施形態によるコイルシステムのうちの１つまたは複数の表面コイルを切り離すための微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを示す図である。
【図２】本発明の例示的な実施形態によるＭＥＭＳスイッチシステムを有するＭＥＭＳデバイスの断面図である。
【図３】図２の実施形態によるＭＥＭＳスイッチを示す図である。
【図４】図２の実施形態によるＭＥＭＳスイッチを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチが開示されている。ＭＥＭＳスイッチは、基板の上に配設されている梁電極を含む。梁は、梁電極に結合されているアンカー部分を含む。第１の梁部分が、アンカー部分から第１の方向に沿って延在しており、第２の梁部分が、アンカー部分から第１の方向の反対の第２の方向に沿って延在している。第１の制御電極および第１の接点電極が、第１の梁部分に面して基板の上に配設されている。第２の制御電極および第２の接点電極が、第２の梁部分に面して基板の上に配設されている。ある特定の実施形態によれば、ＭＥＭＳスイッチを動作させるための方法が開示されている。
【００１０】
図１を参照すると、無線周波数（ＲＦ）デバイス１５（例えば、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システム）の中のコイルシステム１４の１つまたは複数の表面コイル１２を切り離すための微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス１０が開示されている。ＭＲＩシステムが開示されているが、他の実施形態では、ＭＥＭＳデバイス１０を他の用途に使用することも可能であるということが本明細書で留意されるべきである。例えば、別の実施形態では、デバイス１５は、レーダーシステムであることが可能である。図示されている実施形態では、ＭＥＭＳデバイス１０は、１つまたは複数の表面コイル１２、とりわけ、無線周波数（ＲＦ）磁気共鳴コイルを隔離するためにスイッチングを可能にする。一実施形態では、ＭＲＩ送信動作の間に、ＭＥＭＳデバイス１０は、受信表面コイルとして構成されている表面コイル１２を切り離すように動作可能である。一実施形態では、ＭＥＭＳデバイス１０は、送信動作中に開状態にあり、コイルシステム１４から表面コイル１２（受信ＲＦコイル）を切り離す。ＭＥＭＳデバイス１０は、受信動作中に閉状態にあり、表面コイル１２が、受信されたＭＲ信号に共鳴および結合するようになっており、受信されたＭＲ信号が、ＲＦ受信器１６へ送信されるようになっている。ＭＥＭＳデバイス１０は、スイッチ制御装置１８によって制御され、スイッチ制御装置１８は、開状態から閉状態へ、およびその逆も同様に、ＭＥＭＳデバイス１０を切り替える。いくつかの実施形態では、コイルシステム１４が付勢されていないときに、ＭＥＭＳデバイス１０は、通常開状態（切り離されている状態）である。しかし、他の実施形態では、コイルシステム１４が付勢されていないときに、ＭＥＭＳデバイス１０は、通常閉状態である。
【００１１】
他の実施形態では、ＭＥＭＳデバイス１０は、異なる周波数で動作する異なるタイプの磁気共鳴表面コイル（本明細書で「表面コイル」とも称される）と接続して使用することが可能であるということが本明細書で留意されるべきである。表面コイルは、単一周波数ＲＦコイルまたは二重周波数（二重同調された（ｄｏｕｂｌｙ−ｔｕｎｅｄ））ＲＦコイルであることが可能である。いくつかの実施形態では、二重周波数ＲＦコイルは、同心のコイルエレメントを含み、同心のコイルエレメントは、異なる周波数（例えば、１つの共鳴は、炭素用であり、１つの共鳴は陽子用である）で共鳴するように調整され、すなわち、炭素および陽子のラーモア周波数で共鳴するように調整され、炭素原子および陽子の中にラーモア歳差運動を誘発する。ＭＥＭＳデバイス１０は、受信表面コイルだけに結合することに限定されないということが留意されるべきである。例えば、ＭＥＭＳデバイス１０は、送信専用コイル、または、送信／受信コイルの組み合わせに結合することが可能である。
【００１２】
ＭＥＭＳデバイス１０の様々な実施形態は、シングルモダリティまたはマルチモダリティ磁気共鳴画像システムの一部として提供され得る。ＭＲＩシステムは、コンピューター断層撮影法（ＣＴ）、陽電子放出断層撮影法（ＰＥＴ）、単光子放出コンピューター断層撮影法（ＳＰＥＣＴ）などのような、異なるタイプの医療用画像システムと組み合わせることが可能であり、また、超音波システムまたは画像（とりわけ、人間の画像）を生成することが可能な任意の他のシステムと組み合わせることが可能である。そのうえ、様々な実施形態は、被験者を画像化するための医療用画像システムに限定されず、しかし、人間以外の物体、荷物などを画像化するための獣医用システムまたは非医療用システムを含むことが可能である。
【００１３】
ＭＥＭＳデバイス１０は、１つまたは複数の表面コイル１２、例えば、１つまたは複数の受信表面コイルに結合することが可能である。一実施形態では、単一のＭＥＭＳデバイス１０を、それぞれの表面コイル１２に結合することが可能である。別の実施形態では、単一のＭＥＭＳデバイス１０を、複数の表面コイル１２に結合することが可能である。特定の実施形態では、別々のＭＥＭＳデバイス１０を、表面コイル１２のそれぞれに結合することが可能である。追加的に、表面コイル１２のすべてを切り離すように、または表面コイル１２のうちの選択されたものを脱結合するように、ＭＥＭＳデバイス１０を構成させることが可能である。表面コイル１２は、一対のループコイル（二重周波数または二重同調されたＲＦコイルエレメント）を形成する内側コイルエレメントおよび外側エレメントを備えるなどのような、特定の配置で図示されているが、ＭＥＭＳデバイス１０が使用され、任意のタイプのＭＲＩコイル、とりわけ、任意のタイプの磁気共鳴受信表面コイルまたは送信表面コイルの切り離しを制御することが可能である。ＭＥＭＳデバイス１０は、受信表面コイルだけに結合するということに限定されないということが留意されるべきである。一実施形態では、ＭＥＭＳデバイス１０は、送信専用コイル、または、送信／受信コイルの組み合わせに結合することが可能である。
【００１４】
図２を参照すると、ＭＥＭＳデバイス１０が示されている。図示されている実施形態では、ＭＥＭＳデバイス１０は、ＭＥＭＳスイッチ２０を含む。ＭＥＭＳデバイス１０は、基板２２、梁２４、梁電極２６、第１および第２の制御電極２８、３０、ならびに、第１および第２の接点電極３２、３４を含む。いくつかの実施形態では、２つ以上の基板を使用することが可能である。このバックツーバック（ｂａｃｋ−ｔｏ−ｂａｃｋ）構成を、１つの基板または複数の基板のいずれかで、具体例を挙げて示すことが可能である。
【００１５】
図示されている実施形態では、第１の中間層３６が、基板２２の上に配設されている。第１の制御電極２８が、第２の中間層３８を介して、第１の中間層３６の上に配設されている。第２の制御電極３０が、第３の中間層４０を介して、第１の中間層３６の上に配設されている。第１の接点電極３２が、第４の中間層４２を介して、第１の中間層３６の上に配設されている。第２の接点電極３４が第５の中間層４４を介して、第１の中間層３６の上に配設されている。梁電極２６が、第６の中間層３７を介して、第１の中間層３６の上に配設されている。中間層の数は、用途に応じて変化し得るということが本明細書で留意されるべきである。
【００１６】
梁２４は、アンカー部分４６、第１の梁部分４８、および第２の梁部分５０を含む。いくつかの実施形態では、梁２４は、２つ以上のアンカー部分を含むことが可能であり、アンカー部分は、相互に電気的に結合されている。図示されている実施形態では、アンカー部分４６は、第７の中間層５２を介して、梁電極２６に結合されている。第１の梁部分４８は、第１の方向５４に沿ってアンカー部分４６から延在しており、第２の梁部分５０は、第１の方向５４とは反対の第２の方向５６に沿って、アンカー部分４６から延在している。第１の制御電極２８および第１の接点電極３２は、第１の梁部分４８に面して配設されている。第２の制御電極３０および第２の接点電極３４は、第２の梁部分５０に面して配設されている。図示されている実施形態では、第１の制御電極２８および第２の制御電極３０は、ゲート５８を形成するように結合されている。ゲート５８は、任意のタイプの電圧供給源、例えば、矩形波電圧供給源であり、矩形波電圧供給源は、ＭＥＭＳスイッチ２０を駆動または付勢することが可能であり、ＭＥＭＳスイッチ２０の中の梁２４を曲げさせ、または撓ませ、電気経路がＭＥＭＳスイッチ２０を通って提供されるようになっている（すなわち、ＭＥＭＳスイッチ２０の閉状態）。シード層６０が、梁２４の上に形成され、梁電極２６、第１および第２の制御電極２８、３０、第１および第２の接点電極３２、３４、ならびに、第１の中間層３６に面している。
【００１７】
梁２４は、異なる材料から形成することが可能である。例えば、梁２４は、金、金合金、ニッケル、ニッケル合金、タングステンなどのような、１つまたは複数の異なる金属から形成することが可能である。基板２２は、シリコン、シリカ、石英などを含むことが可能であり、中間層は、窒化ケイ素、酸化ケイ素、接着層などを含むことが可能である。電極２６、２８、３０、３２、３４は、金、プラチナ、タンタルなどのような金属を含むことが可能である。特定の実施形態では、電極２６、２８、３０、３２、３４は、金属酸化物を含むことが可能である。本明細書で開示されている梁２４、基板２２、および電極２６、２８、３０、３２、３４の組成は、包括的なものではなく、用途に応じて変化し得るということが本明細書で留意されるべきである。ＭＥＭＳスイッチ２０は、蒸着、陽極酸化、パターニング、エッチングなどに関する技法を使用して製造することが可能である。
【００１８】
梁２４の寸法は、例えば、梁２４を曲げるか、または撓ませるのにどれくらいの大きさの力が必要とされるかなどの、特定の曲げ要件または撓み要件に基づいて変化し得る。また、梁２４の寸法および構成は、ゲート５８と、梁２４を撓ませるのに使用される梁電極２６との間に加えられる電圧に基づくことが可能である。また、梁２４の寸法および構成は、梁２４を撓ませるのに使用されるゲート５８の電圧に基づくことが可能である。ＭＥＭＳスイッチ２０は、異なる材料から、異なるプロセスを使用して形成することが可能であり、例えば、ＭＥＭＳデバイス１０のための特定の用途（例えば、ＭＲＩシステム用途）に基づき、デバイスが、環境に影響を及ぼすことなく、特定の環境において適正に動作するということを確実にするということが本明細書で留意されるべきである。
【００１９】
いくつかの実施形態では、ＭＥＭＳデバイス１０は、複数のＭＥＭＳスイッチ２０を含むことが可能であり、複数のＭＥＭＳスイッチ２０は、例えば、画像システム（例えば、ＭＲＩシステム）が、表面コイルに結合されているときに、それぞれ送信モードであるか、または受信モードであるかに基づいて、開状態または閉状態のいずれかで動作する。いくつかの実施形態では、ＭＥＭＳスイッチ２０は、直列に結合され、グループを形成することが可能である。特定の実施形態では、一組のまたは一グループのＭＥＭＳスイッチ２０を互いに並列に結合することが可能である。
【００２０】
ゲート５８と梁電極２６との間に作動電圧が加えられていないときには、第１の梁部分４８および第２の梁部分５０は、第１の梁部分４８の第１の梁接点部分６２および第２の梁部分５０の第２の梁接点部分６４が、それぞれ、第１の接点電極３２および第２の接点電極３４から離間された（「開状態」と称される）第１の位置に配置される。ゲート５８と梁電極２６との間に作動電圧が加えられたときには、第１の梁接点部分６２および第２の梁接点部分６４が、それぞれ第１の接点電極３２および第２の接点電極３４に接触し、電流が第１および第２の梁接点部分６２、６４から第１および第２の接点電極３２、３４へ流れることを可能にする（「閉状態」と称される）ように、第１の梁部分４８および第２の梁部分５０が、第１の位置から第２の位置へ付勢される。
【００２１】
先述のように、ＭＥＭＳ  ＲＦスイッチは、その低電力特性および能力に起因して、ワイヤレスデバイス用に使用され、無線周波数帯域で動作する。しかし、従来の３端子のＭＥＭＳスイッチが、ＲＦブロッキング経路の中に設けられる場合には、スイッチの開状態で、接点電極と制御電極との間に電圧が発生させられる。接点電極と梁電極との間のキャパシタンスが、接点電極と制御電極との間のキャパシタンスと同じ程度のものであるので、この電圧が発生させられる。スイッチが、スイッチのゲート電圧と比較して相対的に低い電圧をブロッキングする場合には、この電圧は良くない可能性がある。しかし、接点電極と梁電極との間のＲＦ電圧が増加するときには、より大きい電圧が、制御電極を横切って発生させられることとなり、それは、スイッチの自己作動のリスクを増加させ、それは、ＭＥＭＳスイッチの損傷につながる。
【００２２】
本発明の実施形態によれば、２つの制御電極、すなわち、第１の制御電極２８および第２の制御電極３０が結合され、ゲート５８を形成する。ゲート５８と梁電極２６との間に作動電圧が加えられるときに、作動電圧が、第１の制御電極２８および第２の制御電極３０に均等に加えられるように、第１の制御電極２８および第２の制御電極３０は、構成されている。このことは、同じゲート信号を使用して、第１の梁部分４８および第２の梁部分５０の作動を可能にする。
【００２３】
図３を参照すると、図２の実施形態によるバックツーバック配向を含むＭＥＭＳスイッチ２０が図示されている。図示されている実施形態では、ＭＥＭＳスイッチ２０は、２つの三角形６６、６８としてモデル化された対称的な配置を有しており、それぞれの三角形は、３つのコンデンサーを有し、接点電極３２、３４に結合されている。三角形６６は、ゲート５８と第１の梁部分４８との間のキャパシタンスを表す第１のコンデンサー７０と、ゲート５８と第１の接点電極３２との間のキャパシタンスを表す第２のコンデンサー７２と、第１の梁部分４８と第１の接点電極３２との間のキャパシタンスを表す第３のコンデンサー７４とを有している。三角形６８は、ゲート５８と第２の梁部分５０との間のキャパシタンスを表す第４のコンデンサー７６と、ゲート５８と第２の接点電極３４との間のキャパシタンスを表す第５のコンデンサー７８と、第２の梁部分５０と第２の接点電極３４との間のキャパシタンスを表す第６のコンデンサー８０とを有している。
【００２４】
図４を参照すると、ＭＥＭＳスイッチ２０は、図２の実施形態によるバックツーバック配向を含む。図示されている実施形態では、ＭＥＭＳスイッチ２０は、図３に示されているものと同様の配置を有している。追加的に、スイッチ２０は、ゲート５８と梁電極２６との間のキャパシタンスを表すコンデンサー８２を有するものとしてモデル化されている。
【００２５】
上述のように、ＭＥＭＳスイッチ２０が開状態にあり、第１および第２の梁部分４８、５０が、それぞれ、第１および第２の接点電極３２、３４から分離されているときに、無線周波数信号ブロッキングが行われる。ＭＥＭＳスイッチ２０を横切って発生させられる電圧は、高周波信号を含み、高周波信号は、キャパシタンスのそれぞれを横切って、ＭＥＭＳスイッチ２０を横切って、静電結合（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を生じさせる。結果として、そのような構成では、梁電極２６における電圧は、第１および第２の接点電極３２、３４を横切る電圧の半分に等しい。また、キャパシタンスが等しいとすれば、ゲート５８における電圧も、第１および第２の接点電極３２、３４を横切る電圧の半分に等しい。そのような構成の結果として、スイッチ２０の自己作動が防止される。
【００２６】
ＭＥＭＳスイッチ２０のバックツーバック構成は、（図２に示されている）２つの制御電極２８、３０の間の電気通信を可能にする。一実施形態では、この電気通信は、抵抗器を介して行われ、他の実施形態では、この電気通信は、コンデンサーおよび／またはインダクターを介して受動的に行われる。特定の実施形態では、電気通信は、制御ロジックを使用して能動的に行われる。この電気通信は、両方の制御電極において同じ電圧を結果として生じさせ、ゲートにおける電圧は、梁における電圧と同じである。スイッチ２０を横切るキャパシタンス同士が等しい条件の下で、梁電極とゲートとの間に発生させられる電圧は、実質的に高い無線周波数信号の存在下でも、ほぼゼロである。例示的なＭＥＭＳスイッチ２０は、スタンドオフ電圧を有しており、スタンドオフ電圧は、３００ボルトよりも大きく、ＭＥＭＳスイッチ２０が開状態にあるときに、スイッチ２０の自己作動を防止するようになっている。
【００２７】
本発明の特定の実施形態によれば、第１の梁部分と第１の接点電極との間のキャパシタンスおよび第２の梁部分と第２の接点電極との間のキャパシタンスは同じである。いくつかの実施形態では、第１の接点電極と第１の制御電極との間のキャパシタンス、および、第２の接点電極と第２の制御電極との間のキャパシタンスは同じである。特定の実施形態では、梁とゲートとの間のキャパシタンスは、第１の制御電極と第１の接点電極との間のキャパシタンスの少なくとも２倍よりも大きい。
【００２８】
スイッチ２０のバックツーバック構成の対称性は、スイッチのレイアウト、プロセス変動、およびアッセンブリ構成に基づく。スイッチに加えられる１つまたは複数のエレメントは、非対称的な構成を発生させる可能性があり、スイッチのゲートと梁電極との間に残留電圧を発生させる。一実施形態では、ゲートと梁電極との間のコンデンサーを使用して、この残留電圧を受動的に軽減することが可能である。別の実施形態では、制御ロジックを使用して、能動的に残留電圧を軽減することが可能である。先述のように、例示的なスイッチは、１つまたは複数の基板を含むことが可能である。
【００２９】
ＭＥＭＳスイッチの寿命は、ＭＥＭＳスイッチが閉状態にあるときに、接点電極を横切って発生させられる残留電圧の量に基づくことが可能であるということが本明細書で留意されるべきである。そのような電圧は、典型的に、「ホットスイッチ電圧」と称することが可能である。スイッチを作動させる前にＲＦ電圧が除去される用途では、低い開状態キャパシタンスおよび低いリーク電流に起因して、残留低周波電圧またはＤＣ電圧が、依然として、スイッチを横切って残存する可能性がある。本発明の実施形態によれば、スイッチの中の接点電極と梁電極との間の電気通信を可能にすることによって、そのような効果が軽減される。この電気通信は、抵抗器、インダクター、ダイオードなどのような受動的コンポーネントを介して、またはアクティブ制御ロジックを介して、行うことが可能である。そのような電気通信によって、信号の低周波成分が、必要とされる高周波ブロッキングを維持しながら、開状態のスイッチを通過することが可能になる。
【００３０】
いくつかの実施形態では、スイッチ２０の第１および第２の接点電極３２、３４を直列の複数のコンデンサーに提供することによって、ＭＥＭＳスイッチ２０の寿命を延ばすことが可能である。これらのコンデンサーは、ホットスイッチ電圧とホットスイッチエネルギー（すなわち、スイッチが閉じられるときに移動させられる全電荷）の両方を最小化することを促進する。この実装形態は、スイッチ２０がゲート制御ロジックの影響から隔離されているときに、とりわけ有利である。
【００３１】
いくつかの実施形態では、例示的なスイッチ２０のバックツーバック構成のアレイが想定される。そのような実施形態では、単一のゲート５８が使用され、直列のスイッチ２０のアレイを作動させ、余分なゲートの必要性を増加させることなく、ゲート電圧の二重化を可能にする。ＭＥＭＳスイッチ２０の数は、例えば、ＭＥＭＳスイッチ２０が動作している環境など、特定の用途に応じて変化し得る。例えば、磁気環境またはＲＦ環境では、ＭＥＭＳスイッチ２０の数は、スタンドオフ電圧に打ち勝つように、電圧パルス効果に基づいて決定することが可能である。とりわけ、ＲＦスタンドオフ電圧に基づいて、ＭＥＭＳスイッチ２０の数および構成は、ＲＦ信号からの自己作動が防止されるように変化し得る。
【００３２】
本発明の特定の特徴だけが、本明細書で図示され、説明されてきたが、多くの修正例および変形例を当業者は思い付くであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神の中に入るような修正例および変形例のすべてをカバーすることが意図されているということが理解されるべきである。
【符号の説明】
【００３３】
１０  ＭＥＭＳデバイス
１２  表面コイル
１４  コイルシステム
１５  無線周波数（ＲＦ）デバイス
１６  ＲＦ受信器
１８  スイッチ制御装置
２０  ＭＥＭＳスイッチ
２２  基板
２４  梁
２６  梁電極
２８  第１の制御電極
３０  第２の制御電極
３２  第１の接点電極
３４  第２の接点電極
３６  第１の中間層
３７  第６の中間層
３８  第２の中間層
４０  第３の中間層
４２  第４の中間層
４４  第５の中間層
４６  アンカー部分
４８  第１の梁部分
５０  第２の梁部分
５２  第７の中間層
５４  第１の方向
５６  第２の方向
５８  ゲート
６０  シード層
６２  第１の梁接点部分
６４  第２の梁接点部分
６６  三角形
６８  三角形
７０  第１のコンデンサー
７２  第２のコンデンサー
７４  第３のコンデンサー
７６  第４のコンデンサー
７８  第５のコンデンサー
８０  第６のコンデンサー
８２  コンデンサー
【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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