(57)【要約】  本発明のマイクロマシンスイッチは、信号を通過させるべき信号電極間を電気的に接続するための第１の制御信号と、当該信号電極間の電気的な接続を切断するための第２の制御信号とを含む外部からの制御信号に応じて、当該信号電極間の電気的な接続を切り替えるマイクロマシンスイッチであって、基板と、基板上に設けられ、基板上を回転可能な回転体と、回転体上に設けられた可動電極と、一方端が可動電極の一方端と電気的に接続され、他方端が基板上に設けられた第１の信号電極と、回転体の周囲であって回転体の回転によって可動電極の他方端と電気的に接続される位置に設けられた第２の信号電極と、可動電極の他方端と第２の信号電極とが電気的に接続される位置まで、第１の制御信号に応じて回転体を回転させ、可動電極の他方端と第２の信号電極との電気的な接続が切断される位置まで、第２の制御信号に応じて回転体を回転させる駆動部とを備える。
2007125969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を通過させるべき信号電極間を電気的に接続するための第１の制御信号と、当該信号電極間の電気的な接続を切断するための第２の制御信号とを含む外部からの制御信号に応じて、当該信号電極間の電気的な接続を切り替えるマイクロマシンスイッチであって、
基板と、
前記基板上に設けられ、前記基板上を回転可能な回転体と、
前記回転体上に設けられた可動電極と、
一方端が前記可動電極の一方端と電気的に接続され、他方端が前記基板上に設けられた第１の信号電極と、
前記回転体の周囲であって前記回転体の回転によって前記可動電極の他方端と電気的に接続される位置に設けられた第２の信号電極と、
前記可動電極の他方端と前記第２の信号電極とが電気的に接続される位置まで、前記第１の制御信号に応じて前記回転体を回転させ、前記可動電極の他方端と前記第２の信号電極との電気的な接続が切断される位置まで、前記第２の制御信号に応じて前記回転体を回転させる駆動部とを備える、マイクロマシンスイッチ。
【請求項２】
前記第２の信号電極は、互いに異なる位置に複数設けられており、
前記駆動部は、前記可動電極の他方端が各前記第２の信号電極のうちのいずれか１つと電気的に接続される位置まで、前記第１の制御信号に応じて前記回転体を回転させることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項３】
前記回転体の下面より下側に設けられ、上下に移動可能なストッパをさらに備え、
前記回転体は、前記ストッパの位置及び形状に応じて形成された切り込み部を有しており、
前記駆動部は、前記第１の制御信号に応じて前記回転体を回転させるとともに、前記ストッパを前記回転体の下面より上側に移動させることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項４】
前記可動電極は、前記回転体上に立設された板状の第１の電極を含み、
前記第２の信号電極は、前記基板上に立設された板状の第２の電極であって、前記回転体の回転によって前記第１の電極と接触する位置に設けられた第２の電極を含むことを特徴とする、請求項１に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項５】
前記可動電極の他方端は、前記回転体の外周から前記回転体の周囲に向かって突出するように、かつ、前記回転体の回転によって前記第２の信号電極の上面と空隙を介して重なるように設けられることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項６】
前記回転体上であって、前記回転体の外周から前記回転体の周囲に向かって突出するよに設けられた少なくとも１つの変位電極と、
前記変位電極と前記可動電極とを接続する絶縁体と、
前記回転体の回転によって前記可動電極の他方端が前記第２の信号電極上に位置するときに前記変位電極と対向するように、前記基板上に設けられた固定電極とをさらに備え、
前記駆動部は、前記第１の制御信号に応じて、前記可動電極の他方端が前記第２の信号電極上に位置するまで前記回転体を回転させ、
前記変位電極は、前記可動電極の他方端が前記第２の信号電極上に位置したとき、前記第１の制御信号に応じて前記固定電極と接触する位置まで変位することを特徴とする、請求項５に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項７】
前記回転体の周囲であって、前記回転体の回転軸に対して前記第２の信号電極と対称となる位置に設けられた２つの第１の電極と、
前記回転体上であって前記回転体の回転軸に対して前記可動電極と対称となる位置に設けられた第２の電極とをさらに備え、
前記第２の電極は、前記回転体の外周から前記回転体の周囲に向かって突出するように、かつ、前記回転体の回転によって各前記第１の電極の上面と空隙を介して重なるように設けられることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項８】
各前記第１の電極の面積が互いに異なることを特徴とする、請求項７に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項９】
前記駆動部は、
前記回転体の周囲に設けられ、前記回転体の回転軸に対して互いに対称となる形状に形成された複数の第１の駆動電極対と、
前記回転体の下面であって各前記第１の駆動電極対と同一平面上に設けられ、歯車状に形成された第２の駆動電極とを有し、
前記第２の駆動電極は、前記第１又は第２の制御信号に応じた電圧が各前記第１の駆動電極対に印加されることによって回転し、
前記駆動部は、前記第２の駆動電極が回転することによって前記回転体を回転させることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項１０】
前記駆動部は、
前記回転体の下面に設けられた弾性体と、
前記弾性体の下面に設けられた圧電体とを有し、
前記圧電体は、前記第１又は第２の制御信号に応じた電圧が印加されることによって、前記回転体の下面と接する前記弾性体の表面に弾性進行波を励振させ、
前記駆動部は、前記弾性進行波を励振することによって前記回転体を回転させることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項１１】
前記圧電体の下面には、前記弾性進行波の２分の１波長分の幅を有する複数の電極と、前記弾性進行波の４分の３波長分の幅を有する１つの電極と、前記弾性進行波の４分の１波長分の幅を有する１つの電極とがそれぞれ形成されており、
前記第１又は第２の制御信号に応じた電圧は、前記弾性進行波の２分の１波長分の幅を有する複数の電極それぞれに対して、隣り合う電極間の電圧の位相が９０度異なるように印加されることを特徴とする、請求項１０に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項１２】
互い異なる周波数帯域を有する複数のフィルタを切り替えるフィルタ回路であって、
請求項２に記載のマイクロマシンスイッチと、
前記複数の第２の信号電極それぞれに接続され、互いに異なる周波数帯域を有する前記複数のフィルタとを備える、フィルタ回路。
【請求項１３】
互い異なる周波数帯域を有する複数の共用器を切り替える共用器回路であって、
請求項２に記載のマイクロマシンスイッチと、
前記複数の第２の信号電極それぞれに接続され、互いに異なる周波数帯域を有する前記複数の共用器とを備える、共用器回路。
【請求項１４】
無線信号を受信または送信する通信機器であって、
請求項１３に記載の共用器回路と、
前記マイクロマシンスイッチを介して前記複数の共用器それぞれに接続され、前記無線信号を受信または送信する複数のアンテナとを備える、通信機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロマシンスイッチ、フィルタ回路、共用器回路、及び通信機器に関し、より特定的には、移動体通信端末（携帯電話、無線ＬＡＮ等）の高周波回路において高周波信号の切り替えを行うために用いられるマイクロマシンスイッチ、当該マイクロマシンスイッチを用いた、フィルタ回路、共用器回路、及び通信機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロマシンスイッチについては、圧電効果を用いたもの（例えば、特許文献１等）や、圧電効果と静電効果の両方を用いたもの（例えば、特許文献２等）が知られている。【０００３】
図３０を参照して、圧電効果を用いたマイクロマシンスイッチの詳細を説明する。図３０は、圧電効果を用いたマイクロマシンスイッチを示す斜視図である。図３０において、マイクロマシンスイッチは、基板１上に形成された信号線路導体２および接地導体３と、高周波信号の通過を遮断する駆動短絡機構７と、駆動短絡機構７と接地導体３との間に設けられた支持部８とで構成されている。駆動短絡機構７は、導電層４と、制御信号を与えることにより駆動短絡機構７を変位させる駆動手段である圧電体５と、弾性体６とで構成されている。高周波信号を遮断する場合（つまり、スイッチをオフさせる場合）、圧電体５に制御信号として電圧を印加する。これにより、駆動短絡機構７は下方へ変位し、導電層４は信号線路導体２及び接地導体３と接触する。その結果、信号線路導体２は導電層４を介して接地導体３と電気的に接続され、高周波信号は遮断される。高周波信号を通過させる場合（つまり、スイッチをオンさせる場合）、圧電体５への電圧の印加を止める。これにより、駆動短絡機構７は元に戻り、信号線路導体２と接地導体３との間の電気的な接続は切断され、高周波信号は信号線路導体２を通過する。【０００４】
図３１を参照して、圧電効果と静電効果の両方を用いたマイクロマシンスイッチの詳細を説明する。図３１は、圧電効果と静電効果の両方を用いたマイクロマシンスイッチを示す斜視図である。図３１において、マイクロマシンスイッチは、絶縁された基板１１と、基板１１上に設けられた駆動アーム１２と、それぞれが対向するように基板１１上と駆動アーム１２の下面とに設けられた静電用電極１３と、静電用電極１３に電圧を印加する第１の印加手段（図示なし）と、駆動アーム１２の上面に設けられた圧電駆動電極１６と、圧電駆動電極１６に電圧を印加する第２の印加手段（図示なし）と、駆動アーム１２の下面に設けられた接続電極１７と、基板１１上に設けられた端子電極１８とで構成されている。圧電駆動電極１６は、圧電体層１４とその上下面に設けられた２つの電極１５とを有する。スイッチをオンさせる場合、第１及び第２の印加手段により、静電用電極１３及び圧電駆動電極１６に電圧を印加する。これにより、駆動アーム１２は下方へ変位し、接続電極１７は各端子電極１８と接触する。その結果、端子電極１８間は接続電極１７を介して電気的に接続され、高周波信号は接続電極１７を介して各端子電極１８を通過する。スイッチをオフさせる場合、静電用電極１３及び圧電駆動電極１６への電圧の印加を止める。これにより、駆動アーム１２は元に戻り、端子電極１８間の電気的な接続は切断され、高周波信号は遮断される。
【特許文献１】特開２００３−２１７４２１号公報
【特許文献２】特開２００５−３０２７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、電極間を電気的に接続したり、電極間の電気的な接続を切断したりすることによってスイッチング動作を行う場合、当然ながら、電極間に空隙を形成する必要がある。図３０では、導電層４と信号線路導体２との間、導電層４と接地導体３との間にそれぞれ空隙が形成されている。図３１では、接続電極１７と各端子電極１８との間にそれぞれ空隙が形成されている。ここで、これらの空隙が狭くなるように図３０及び図３１に示したマイクロマシンスイッチを構成した場合、スイッチをオフさせたときの電極間のアイソレーションが低下してしまうという問題がある。逆に空隙が広くなるように構成した場合、電極間のアイソレーションを高くすることができるものの、図３０で言えば支持部８で、図３１で言えば駆動アーム１２の基板１１との取付部分で、応力が集中してしまう。これにより、機械的な信頼性が低下するという問題がある。【０００６】
このように、従来のマイクロマシンスイッチでは、高アイソレーションの確保と機械的な信頼性の確保との両立を図ることが困難であった。【０００７】
また、従来のマイクロマシンスイッチでは、スイッチング動作として駆動短絡機構７や駆動アーム１２のたわみを利用しており、そのたわみ方向は１方向である。そのため、複数の入出力に対応するスイッチを構成するためには、複数のマイクロマシンスイッチを用いる必要があり、スイッチ全体のサイズが大型化したり、コストが大幅に増加したりする問題があった。【０００８】
それ故、本発明は、高アイソレーションの確保と機械的な信頼性の確保との両立を図ることが可能なマイクロマシンスイッチを提供することを目的とする。【０００９】
また、本発明は、サイズを大型化させることなく、コストの増加を抑えた、複数の入出力に対応するマイクロマシンスイッチを提供することを目的とする。【００１０】
また、本発明は、本発明のマイクロマシンスイッチを用いたフィルタ回路、共用器回路、及び通信機器であって、小型化、低損失化、高アイソレーション化を実現した、フィルタ回路、共用器回路、及び通信機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためのマイクロマシンスイッチに向けられており、本発明は、信号を通過させるべき信号電極間を電気的に接続するための第１の制御信号と、当該信号電極間の電気的な接続を切断するための第２の制御信号とを含む外部からの制御信号に応じて、当該信号電極間の電気的な接続を切り替えるマイクロマシンスイッチであって、基板と、基板上に設けられ、基板上を回転可能な回転体と、回転体上に設けられた可動電極と、一方端が可動電極の一方端と電気的に接続され、他方端が基板上に設けられた第１の信号電極と、回転体の周囲であって回転体の回転によって可動電極の他方端と電気的に接続される位置に設けられた第２の信号電極と、可動電極の他方端と第２の信号電極とが電気的に接続される位置まで、第１の制御信号に応じて回転体を回転させ、可動電極の他方端と第２の信号電極との電気的な接続が切断される位置まで、第２の制御信号に応じて回転体を回転させる駆動部とを備える。なお、第１の制御信号は、以下の実施形態におけるオン制御信号に相当し、第２の制御信号は、本実施形態におけるオフ制御信号に相当するものである。また、駆動部は、例えば、以下の実施形態における回転駆動部（１０７、１０７ａ）や、回転駆動部（１０７、１０７ａ）及びストッパ駆動部３０７の組み合わせたものに相当するものである。ここで、回転体が回転する構成においては、その動作上、回転体に対して従来のような応力が集中するようなことはない。したがって、機械的な信頼性を向上させることができる。さらに、回転体が回転することによって、第１及び第２の信号電極間の電気的な接続を切断することができるので、可動電極と第２の信号電極との間のギャップを十分広くとることができる。その結果、可動電極と第２の信号電極との間のアイソレーションも十分に高くすることができる。【００１２】
好ましくは、第２の信号電極は、互いに異なる位置に複数設けられており、駆動部は、可動電極の他方端が各第２の信号電極のうちのいずれか１つと電気的に接続される位置まで、第１の制御信号に応じて回転体を回転させるとよい。これにより、マイクロマシンスイッチ自体のサイズを大型化させることなく、複数の入出力に対応することが可能なマイクロマシンスイッチを提供することができる。さらに、従来のように、入出力の数だけマイクロマシンスイッチを用意する必要がないので、コストの増加を抑えることもできる。【００１３】
好ましくは、回転体の下面より下側に設けられ、上下に移動可能なストッパをさらに備え、回転体は、ストッパの位置及び形状に応じて形成された切り込み部を有しており、駆動部は、第１の制御信号に応じて回転体を回転させるとともに、ストッパを回転体の下面より上側に移動させるとよい。また、可動電極は、回転体上に立設された板状の第１の電極を含み、第２の信号電極は、基板上に立設された板状の第２の電極であって、回転体の回転によって第１の電極と接触する位置に設けられた第２の電極を含むとよい。これらにより、回転体を所望の位置で機械的に停止させることができる。その結果、スイッチングの誤動作をなくすことができる。【００１４】
好ましくは、可動電極の他方端は、回転体の外周から回転体の周囲に向かって突出するように、かつ、回転体の回転によって第２の信号電極の上面と空隙を介して重なるように設けられるとよい。これにより、第１及び第２の信号電極間の電気的な接続を容量結合により行うことできる。その結果、可動電極と第２の信号電極とが機械的に接触することがなく、機械的な接触による電極の磨耗、及び電極の磨耗による特性の劣化を防止することができる。【００１５】
好ましくは、回転体上であって、回転体の外周から回転体の周囲に向かって突出するよに設けられた少なくとも１つの変位電極と、変位電極と可動電極とを接続する絶縁体と、回転体の回転によって可動電極の他方端が第２の信号電極上に位置するときに変位電極と対向するように、基板上に設けられた固定電極とをさらに備え、駆動部は、第１の制御信号に応じて、可動電極の他方端が第２の信号電極上に位置するまで回転体を回転させ、変位電極は、可動電極の他方端が第２の信号電極上に位置したとき、第１の制御信号に応じて固定電極と接触する位置まで変位するとよい。ここで、変位電極は、絶縁体を介して可動電極と接続されているので、変位電極の変位に伴い、可動電極の他方端は、第２の信号電極と機械的に接触することとなる。これにより、ソフトに容量結合を行った後に機械的な接触により電気的な接続を行うことができる。【００１６】
好ましくは、回転体の周囲であって、回転体の回転軸に対して第２の信号電極と対称となる位置に設けられた２つの第１の電極と、回転体上であって回転体の回転軸に対して可動電極と対称となる位置に設けられた第２の電極とをさらに備え、第２の電極は、回転体の外周から回転体の周囲に向かって突出するように、かつ、回転体の回転によって各第１の電極の上面と空隙を介して重なるように設けられるとよい。これにより、２つの第１の電極と第２の電極との間の容量の変化を検出することが可能となる。この容量の変化を用いることによって可動電極の位置が検出することができるので、より精度の高いスイッチング動作が可能となる。より好ましくは、各第１の電極の面積が互いに異なるとよい。各第１の電極の面積が互いに異なることで、容量の変化から回転体の回転方向を検出することが可能となる。その結果、より精度の高いスイッチング動作が可能となる。【００１７】
好ましくは、駆動部は、回転体の周囲に設けられ、回転体の回転軸に対して互いに対称となる形状に形成された複数の第１の駆動電極対と、回転体の下面であって各第１の駆動電極対と同一平面上に設けられ、歯車状に形成された第２の駆動電極とを有し、第２の駆動電極は、第１又は第２の制御信号に応じた電圧が各第１の駆動電極対に印加されることによって回転し、駆動部は、第２の駆動電極が回転することによって回転体を回転させるとよい。【００１８】
好ましくは、駆動部は、回転体の下面に設けられた弾性体と、弾性体の下面に設けられた圧電体とを有し、圧電体は、第１又は第２の制御信号に応じた電圧が印加されることによって、回転体の下面と接する弾性体の表面に弾性進行波を励振させ、駆動部は、弾性進行波を励振することによって回転体を回転させるとよい。より好ましくは、圧電体の下面には、弾性進行波の２分の１波長分の幅を有する複数の電極と、弾性進行波の４分の３波長分の幅を有する１つの電極と、弾性進行波の４分の１波長分の幅を有する１つの電極とがそれぞれ形成されており、第１又は第２の制御信号に応じた電圧は、弾性進行波の２分の１波長分の幅を有する複数の電極それぞれに対して、隣り合う電極間の電圧の位相が９０度異なるように印加されるとよい。【００１９】
本発明は、フィルタ回路にも向けられており、本発明は、互い異なる周波数帯域を有する複数のフィルタを切り替えるフィルタ回路であって、請求項２に記載のマイクロマシンスイッチと、複数の第２の信号電極それぞれに接続され、互いに異なる周波数帯域を有する複数のフィルタとを備える。【００２０】
本発明は、共用器回路にも向けられており、本発明は、互い異なる周波数帯域を有する複数の共用器を切り替える共用器回路であって、請求項２に記載のマイクロマシンスイッチと、複数の第２の信号電極それぞれに接続され、互いに異なる周波数帯域を有する複数の共用器とを備える。【００２１】
本発明は、通信機器にも向けられており、本発明は、無線信号を受信または送信する通信機器であって、請求項１３に記載の共用器回路と、マイクロマシンスイッチを介して複数の共用器それぞれに接続され、無線信号を受信または送信する複数のアンテナとを備える。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高アイソレーションの確保と機械的な信頼性の確保との両立を図ることが可能なマイクロマシンスイッチを提供することができる。また本発明によれば、サイズを大型化させることなく、コストの増加を抑えた、複数の入出力に対応するマイクロマシンスイッチを提供することができる。また本発明によれば、本発明のマイクロマシンスイッチを用いたフィルタ回路、共用器回路、及び通信機器であって、小型化、低損失化、高アイソレーション化を実現した、フィルタ回路、共用器回路、及び通信機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】図１Ａは、第１の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ１００のオフ状態を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、第１の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ１００をオン状態を示す図である。
【図２】図２は、図１Ｂの線ＡＡでマイクロマシンスイッチ１００を切断した場合の断面図である。
【図３】図３は、図２の線ＢＢでマイクロマシンスイッチ１００を切断した場合の断面図である。
【図４】図４は、マイクロマシンスイッチ１００と、回転体１０２の回転を制御するための駆動回路２００とを、機能的に表現した機能ブロック図である。
【図５Ａ】図５Ａは、マイクロマシンスイッチ１１０を上面からみた図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、マイクロマシンスイッチ１１０の回路ブロック図である。
【図６Ａ】図６Ａは、マイクロマシンスイッチ１１０を複数接続することによって構成されるマイクロマシンスイッチ１２０を上からみた図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、マイクロマシンスイッチ１２０の回路ブロック図である。
【図７】図７は、超音波モータの原理を用いた回転駆動部１０７ａを有するマイクロマシンスイッチ１００を図１Ｂの線ＡＡで切断した場合の断面図である。
【図８】図８は、分解された回転駆動部１０７ａと回転体１０２の斜視図である。
【図９Ａ】図９Ａは、図８に示す回転駆動部１０７ａの上下面をひっくり返したときの回転駆動部１０７ａの斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの回転駆動部１０７ａの底面を正面からみた図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、第２の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ３００のオフ状態を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、第２の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ３００のオン状態を示す図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、第２の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ３００のオン状態を示す図である。
【図１１】図１１は、マイクロマシンスイッチ３００の一部の斜視図と、当該一部を線ＣＣで切断した断面図を示す図である。
【図１２】図１２は、マイクロマシンスイッチ３００と、回転体１０２の回転を制御するための駆動回路２００ａとを、機能的に表現した機能ブロック図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、第３の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ４００のオフ状態を示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、第３の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ４００のオン状態を示す図である。
【図１４】図１４は、図１３Ｂの線ＡＡでマイクロマシンスイッチ４００を切断した場合の断面図である。
【図１５】図１５は、マイクロマシンスイッチ４１０を上面からみた図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、第４の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ５００のオフ状態を示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、第４の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ５００のオン状態を示す図である。
【図１７】図１７は、図１６Ｂの線ＡＡでマイクロマシンスイッチ５００を切断した場合の断面図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、可動電極５０３と第２の信号電極５０５とを機械的に接触させる動作をさらに追加したマイクロマシンスイッチ５１０のオフ状態を示す図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、可動電極５０３と第２の信号電極５０５とを機械的に接触させる動作をさらに追加したマイクロマシンスイッチ５１０のオン状態を示す図である。
【図１９】図１９は、図１８Ｂの線ＡＡでマイクロマシンスイッチ５１０を切断した場合の断面図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、第５の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ６００のオフ状態を示す図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、第５の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ６００のオン状態を示す図である。
【図２１】図２１は、マイクロマシンスイッチ６００と、回転体１０２の回転を制御するための駆動回路２００ｂとを、機能的に表現した機能ブロック図である。
【図２２】図２２は、マイクロマシンスイッチ６１０を上面からみた図である。
【図２３】図２３は、図２２のように構成した場合に位置検出部６０１で検出される容量の変化を示す図である。
【図２４】図２４は、マイクロマシンスイッチ６１０の他の例を示す図である。
【図２５】図２５は、図２４のように構成した場合に位置検出部６０１で検出される容量の変化を示す図である。
【図２６】図２６は、フィルタ回路７００の回路構成を示す図である。
【図２７】図２７は、フィルタ回路７２０の回路構成を示す図である。
【図２８】図２８は、共用器回路８００の回路構成を示す図である。
【図２９】図２９は、通信機器９００の回路構成を示す図である。
【図３０】図３０は、圧電効果を用いたマイクロマシンスイッチを示す斜視図である。
【図３１】図３１は、圧電効果と静電効果の両方を用いたマイクロマシンスイッチを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２４】
１００、１１０、１２０、３００、４００、４１０、５００、５１０、６００、６１０７０１、８０１    マイクロマシンスイッチ
１０１    基板
１０２、３０２    回転体
１０３、４０３、５０３、５０３ａ    可動電極
１０４    第１の信号電極
１０５、１０５ａ〜１０５ｅ、３０５ａ〜３０５ｃ、４０５、４０５ａ、４０５ｂ、５０５、５０５ａ〜５０５ｃ    第２の信号電極
１０６    スペーサー
１０７、１０７ａ    回転駆動部
１０８、３０８    スイッチ回路
１０９    接続電極
１０７１    第１の駆動電極
１０７２    第２の駆動電極
１０７３、１０７４、１０７７、３０３    突起体
１０７５    弾性体
１０７６    圧電体
３０６ａ〜３０６ｃ    ストッパ
３０７    ストッパ駆動部
２００、２００ａ、２００ｂ    駆動回路
２０１、２０３    電圧印加部
２０２、２０２ａ、２０２ｂ    制御部
６０１    位置検出部
６０２    位置検出用可動電極
６０３、６０３ａ〜６０３ｃ    位置検出用固定電極
７００、７２０    フィルタ回路
７０２、７０３、７０９    圧電薄膜共振器フィルタ
７０４〜７０８、８０５〜８１３、９０６ａ、９０６ｂ、９０７ａ、９０７ｂ    端子
８００、９０２    共用器回路
８０２ａ、８０２ｂ    送信フィルタ
８０３ａ、８０３ｂ    受信フィルタ
８０４ａ、８０４ｂ    位相回路
９００    通信機器
９０１ａ、９０１ｂ    アンテナ
９０３ａ、９０３ｂ    アンプ
９０４ａ、９０４ｂ    ローノイズアンプ
９０５    ベースバンド部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。【００２６】
（第１の実施形態）
図１Ａ〜図３を参照して、本発明における第１の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ１００について説明する。図１Ａ、図１Ｂは、第１の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ１００を上面からみた図である。図１Ａはオフ状態を示しており、図１Ｂはオン状態を示している。図２は、図１Ｂの線ＡＡでマイクロマシンスイッチ１００を切断した場合の断面図である。図３は、図２の線ＢＢでマイクロマシンスイッチ１００を切断した場合の断面図である。【００２７】
まず、マイクロマシンスイッチ１００の構成について説明する。図１Ａ及び図２において、マイクロマシンスイッチ１００は、基板１０１、回転体１０２、可動電極１０３、第１の信号電極１０４、第２の信号電極１０５、スペーサー１０６、及び回転駆動部１０７を備える。【００２８】
基板１０１は、シリコン、ガリウム砒素、ＳｉＣ等の材料で構成される。基板１０１には、円形の窪み１０１ｈが形成されている。窪み１０１ｈ内には、円板形状の回転体１０２が回転可能に設けられている。回転体１０２上には、可動電極１０３が設けられている。第１の信号電極１０４は、切り替えを行う高周波信号などが通過する電極である。第１の信号電極１０４の一方端は、可動電極１０３の一方端上に設けられ、可動電極１０３と電気的に接続されている。また、第１の信号電極１０４の一方端は、回転体１０２及び可動電極１０３を回転可能に固定している。第１の信号電極１０４の他方端は、スペーサー１０６を挟んで基板１０１上に設けられている。第２の信号電極１０５は、切り替えを行う高周波信号などが通過する電極である。第２の信号電極１０５は、基板１０１上であって窪み１０１ｈの周辺に設けられている。可動電極１０３の側面と当該側面に対向する第２の信号電極１０５の側面とは、回転体１０２の回転に応じて接触したり非接触になったりする。【００２９】
回転駆動部１０７は、図２に示すように、第１の駆動電極１０７１、第２の駆動電極１０７２、突起体１０７３、及び突起体１０７４により構成される。第１の駆動電極１０７１は、基板１０１の内部に形成されており、図３に示すように、６個の電極１０７１ａ〜１０７１ｆにより構成される。電極１０７１ａ及び電極１０７１ｄそれぞれは、第２の駆動電極１０７２の回転軸に対して互いに対称となる形状に形成されている。電極１０７１ｂ及び電極１０７１ｅ、電極１０７１ｃ及び電極１０７１ｆについても同様である。このように、電極１０７１ａ及び電極１０７１ｄ、電極１０７１ｂ及び電極１０７１ｅ、電極１０７１ｃ及び電極１０７１ｆはそれぞれ対をなす電極であり、以下、第１の駆動電極対と称す。第２の駆動電極１０７２は、回転体１０２の下面に形成されており、上面からみた形状は、図３に示すように、歯車のような形状となっている。第２の駆動電極１０７２は、第１の駆動電極１０７１と同一平面上に位置している。突起体１０７３は、第２の駆動電極１０７２の下面中央部に設けられており、突起体１０７４は、第２の駆動電極１０７２の下面外周部に複数設けられている。突起体１０７３及び突起体１０７４は、回転体１０２及び第２の駆動電極１０７２を回転可能に支持するためのものであり、基板１０１に固定はされてはいない。【００３０】
ここで、回転駆動部１０７において回転体１０２を回転させるための回転駆動力が発生する原理について説明する。回転駆動力を発生させるには、３組の第１の駆動電極対それぞれに、互いに位相の異なる電圧が印加されればよい。具体的には、３組の第１の駆動電極対それぞれに、互いに位相が１２０度異なるパルス電圧を印加する。これにより、３組の第１の駆動電極対と第２の駆動電極１０７２との間で静電力が発生する。この発生した静電力が回転駆動力であり、この回転駆動力によって第２の駆動電極１０７２及び回転体１０２が回転する。なお、３組の第１の駆動電極対それぞれに印加する電圧の位相関係を変えることで、回転方向を任意の方向に決定することができる。また、パルス電圧の印加を停止すると、静電力が無くなるので、回転体１０２の回転は停止する。【００３１】
次に、図１Ａ及び図１Ｂを参照して、以上のように構成されたマイクロマシンスイッチ１００のスイッチング動作について説明する。マイクロマシンスイッチ１００は、回転体１０２を回転させることでスイッチング動作を行う。以下、スイッチをオンさせる場合と、スイッチをオフさせる場合とを分け、具体的に説明する。以下の説明では、図１Ａに示すオフ状態が初期状態であるとする。図１Ａでは、可動電極１０３は、時計の文字盤で表現すれば９時の位置に存在している。【００３２】
可動電極１０３と第２の信号電極１０５とを電気的に接続させることによりスイッチをオンさせる場合、回転体１０２は、可動電極１０３が９時の位置にある状態から時計回りに（図１Ａの点線矢印の方向に）回転し、可動電極１０３が１２時の位置にきたとき、停止する。具体的には、外部からのオン制御信号に応じて各第１の駆動電極対へ電圧の印加が開始され、回転駆動部１０７において時計回りの回転駆動力が発生する。この回転駆動力の作用によって、回転体１０２は時計回りに回転する。その後、可動電極１０３が１２時の位置にきたとき、外部からのオン制御信号に応じて各第１の駆動電極対への電圧の印加が停止される。その結果、図１Ｂ及び図２に示すように、可動電極１０３は第２の信号電極１０５と電気的に接続され、マイクロマシンスイッチ１００はオン状態となる。外部からのオン制御信号については、後述する。【００３３】
一方、可動電極１０３と第２の信号電極１０５との電気的な接続を切断することによりスイッチをオフさせる場合、回転体１０２は、可動電極１０３が１２時の位置にある状態から反時計回りに（図１Ｂの点線矢印の方向に）回転し、可動電極１０３が９時の位置にきたとき、停止する。具体的には、外部からのオフ制御信号に応じて各第１の駆動電極対への電圧の印加が開始され、回転駆動部１０７において反時計回りの回転駆動力が発生する。この回転駆動力の作用によって、回転体１０２は反時計回りに回転する。その後、可動電極１０３が９時の位置にきたとき、外部からのオフ制御信号に応じて各第１の駆動電極対への電圧の印加が停止される。その結果、図１Ａに示すように、可動電極１０３は第２の信号電極１０５との電気的な接続が切断され、マイクロマシンスイッチ１００はオフ状態となる。外部からのオフ制御信号については、後述する。【００３４】
以上のように、マイクロマシンスイッチ１００は、回転体１０２を回転させることでスイッチング動作を行う。ここで、上述したように回転体１０２を回転させる構成においては、その構造上、従来のように応力が集中することはない。したがって、従来よりも機械的な信頼性を向上させることができる。さらに、オフ状態のとき、可動電極１０３と第２の信号電極１０５との間の距離を十分大きくすことができるので、高アイソレーションも確保することができる。【００３５】
以下、図４を参照して、回転体１０２の回転を制御する方法について具体的に説明する。図４は、マイクロマシンスイッチ１００と、回転体１０２の回転を制御するための駆動回路２００とを、機能的に表現した機能ブロック図である。図４において、マイクロマシンスイッチ１００は、回転駆動部１０７とスイッチ回路１０８により構成される。スイッチ回路１０８は、回転体１０２、可動電極１０３、第１の信号電極１０４、及び第２の信号電極１０５により構成されるスイッチ回路である。図４に示す白抜きの矢印は、回転駆動部１０７がスイッチ回路１０８の回転体１０２を回転させる回転駆動力を表したものである。駆動回路２００は、電圧印加部２０１及び制御部２０２により構成される。なお、駆動回路２００は、半導体素子により集積化して単独で構成されているとする。電圧印加部２０１は、制御部２０２からのオン又はオフ制御信号に基づいて、各第１の駆動電極対に、互いに位相が異なる電圧を印加する。【００３６】
制御部２０２は、回転体１０２の回転方向と回転量とを制御する。具体的には、スイッチをオンさせる場合、制御部２０２は、電圧印加部２０１にオン制御信号を出力する。オン制御信号は、各第１の駆動電極対に印加する電圧の位相関係を示す位相情報と、各第１の駆動電極対に電圧を印加する時間（印加時間）を示す印加時間情報とを含む。ここでは一例として、位相情報は、回転体１０２の回転方向が時計回りとなる位相関係を示す情報であるとし、印加時間情報は、回転体１０２が９０度回転するのに要する時間を示す情報であるとする。電圧印加部２０１は、オン制御信号に基づき、位相情報が示す位相関係で印加時間情報が示す印加時間だけ、各第１の駆動電極対に電圧を印加する。その結果、回転体１０２は、可動電極１０３が９時の位置にある状態から時計回りに９０度回転し、可動電極１０３が１２時の位置にきたとき、停止することになる。【００３７】
一方、スイッチをオフさせる場合、制御部２０２は、電圧印加部２０１にオフ制御信号を出力する。オフ制御信号は、オン制御信号と同様、位相情報と印加時間情報とを含む。ここでは一例として、位相情報は、回転体１０２の回転方向が反時計回りとなる位相関係を示す情報であるとし、印加時間情報は、回転体１０２が９０度回転するのに要する時間を示す情報であるとする。このようにオフ制御信号は、位相情報に関してオン制御信号と異なる信号となる。電圧印加部２０１は、オフ制御信号に基づき、位相情報が示す位相関係で印加時間情報が示す印加時間だけ、各第１の駆動電極対に電圧を印加する。その結果、回転体１０２は、可動電極１０３が１２時の位置にある状態から反時計回りに９０度回転し、可動電極１０３が９時の位置にきたとき、停止することになる。【００３８】
このように、マイクロマシンスイッチ１００のスイッチング動作は、制御部２０２からのオン制御信号及びオフ制御信号に応じて行われる。オン制御信号及びオフ制御信号は、電圧の印加状態を示す信号であるので、マイクロマシンスイッチ１００のスイッチング動作は、簡単な制御によって実現されることになる。【００３９】
なお、上述では、第２の信号電極１０５が基板１０１上に１つだけ設けられていたが、これに限られない。第２の信号電極１０５は、図５Ａに示すように、基板１０１上に複数設けられてもよい。図５Ａは、マイクロマシンスイッチ１１０を上面からみた図である。マイクロマシンスイッチ１１０の構成は、マイクロマシンスイッチ１００に対して、第２の信号電極１０５の代わりに第２の信号電極１０５ａ〜１０５ｅが形成される点のみ異なる。このため、それ以外の構成については、マイクロマシンスイッチ１００と同一の符号を付して説明を省略する。図５Ａに示すように、第２の信号電極１０５ａ〜１０５ｅは、回転体１０２の周囲であって互いに異なる位置にそれぞれ設けられている。ここで、マイクロマシンスイッチ１１０の回路ブロック図を図５Ｂに示す。図５Ｂに示すように、第２の信号電極１０５ａ〜１０５ｅは、複数の入力（あるいは出力）に相当することになる。【００４０】
次に、マイクロマシンスイッチ１１０のスイッチング動作について説明する。マイクロマシンスイッチ１１０では、可動電極１０３が常に第２の信号電極１０５ａ〜１０５ｅのいずれかに電気的に接続されている。つまり、マイクロマシンスイッチ１１０は常にオン状態となる。マイクロマシンスイッチ１１０において、可動電極１０３が第２の信号電極１０５ａ〜１０５ｅのいずれに接続されるについては、回転体１０２の回転方向及び回転量を制御することで実現される。つまり、制御部２０２が、第２の信号電極１０５ａ〜１０５ｅそれぞれに対応した複数種類のオン制御信号を出力するようにすればよい。一例としては、制御部２０２に対して、可動電極１０３が第２の信号電極１０５ａと接続されている状態を初期状態として設定しておく。また制御部２０２に対して、初期状態から第２の信号電極１０５ｂ〜１０５ｅまでの回転量をそれぞれ予め設定しておく。制御部２０２は、第２の信号電極１０５ａから現在接続されている第２の信号電極までの回転量と、第２の信号電極１０５ａから次に接続されるべき第２の信号電極までの回転量とを参照することで、現在接続されている第２の信号電極から次に接続されるべき第２の信号電極までの回転方向と回転量を求めることができる。これにより、制御部２０２は、回転方向と回転量が異なる複数種類のオン制御信号を出力することができる。その結果、回転駆動部１０７は、制御部２０２からのオン制御信号に応じて、可動電極１０３が所望の第２の信号電極と電気的に接続される位置まで、回転体１０２を回転させることができる。【００４１】
マイクロマシンスイッチ１１０のように構成することで、マイクロマシンスイッチ自体のサイズを大型化させることなく、複数の入出力に対応することが可能なマイクロマシンスイッチを提供することができる。さらに、入出力の数だけマイクロマシンスイッチを用意する必要がないので、コストの増加を抑えることもできる。【００４２】
なお、図５Ａでは、回転体１０２が時計周りに回転して可動電極１０３が第２の信号電極１０５ｃと電気的に接続される過程において、可動電極１０３は、第２の信号電極１０５ｂと一度接触してしまう。このような接触を回避するためには、マイクロマシンスイッチ１１０に回転体１０２を上昇及び下降させる昇降駆動部（図示なし）をさらに設けるとよい。この場合、駆動回路２００は、電圧印加部２０１とは別に、昇降駆動部に電圧を印加するための電圧印加部（図示なし）をさらに備える。制御部２０２は、回転体１０２を上昇させることを示す上昇情報を含む第１のオン制御信号を昇降駆動部に電圧を印加するための電圧印加部に出力し、その後、電圧印加部２０１に位相情報及び印加時間情報を含む第２のオン制御信号を出力する。回転体１０２が停止した後、制御部２０２は、回転体１０２を下降させることを示す下降情報を含む第３のオン制御信号を、昇降駆動部に電圧を印加するための電圧印加部に出力する。これにより、回転体１０２は、昇降駆動部の作用によって上昇し、上昇後に回転駆動部１０７の作用によって回転し、回転後に昇降駆動部の作用によって下降することとなる。その結果、第２の信号電極１０５ｂ等の所望しない電極と電気的に接続されることなく、スイッチング動作を行うことができる。【００４３】
なお、図６Ａに示すように、上述したマイクロマシンスイッチ１１０を複数接続するようにしてもよい。図６Ａは、マイクロマシンスイッチ１１０を複数接続することによって構成されるマイクロマシンスイッチ１２０を上からみた図である。図６Ａにおいて、マイクロマシンスイッチ１２０は、２つのマイクロマシンスイッチ１１０を接続電極１０９で接続して構成される。また、図６Ｂは、マイクロマシンスイッチ１２０の回路ブロック図である。図６Ａ及び図６Ｂに示すように構成することにより、入力の切り替えと出力の切り替えとの両方を行うことができる。このため、マルチモードやマルチバンドの携帯電話にマイクロマシンスイッチ１２０を用いた場合、アンテナ及びフィルタ間の切り替えを１つのスイッチで行うことができるようになるので、小型化の面で大きな効果を得ることができる。【００４４】
なお、上述では、回転駆動部１０７は静電力を用いた構成であったが、超音波モータの原理を用いた構成であってもよい。以下、図７〜図９Ｂを参照して、超音波モータの原理を用いた場合の回転駆動部１０７ａの構成について説明する。図７は、超音波モータの原理を用いた回転駆動部１０７ａを有するマイクロマシンスイッチ１００を図１Ｂの線ＡＡで切断した場合の断面図である。図８は、分解された回転駆動部１０７ａと回転体１０２の斜視図である。図９Ａは、図８に示す回転駆動部１０７ａの上下面をひっくり返したときの回転駆動部１０７ａの斜視図である。図９Ｂは、図９Ａの回転駆動部１０７ａの底面を正面からみた図である。なお、図７〜図９Ｂに示すマイクロマシンスイッチ１００は、図１Ａ及び図２に対して、回転駆動部１０７が回転駆動部１０７ａに入れ代わった点のみ異なる。そのため、その他の構成については、図１Ａ及び図２と同一の符号を付して説明を省略する。【００４５】
回転駆動部１０７ａは、図７及び図８に示すように、回転体１０２の下面に配置される。回転駆動部１０７ａは、弾性体１０７５、圧電体１０７６、突起体１０７３、突起体１０７４、及び突起体１０７７により構成される。弾性体１０７５は、回転体１０２と同様、円板形状を有している。弾性体１０７５の上面外周部には、突起体１０７７が複数設けられている。弾性体１０７５の下面中央部には、突起体１０７３が設けられている。圧電体１０７６は、リング形状を有している。図７及び図９Ａに示すように、圧電体１０７６の下面には、複数の突起体１０７４が設けられている。さらに圧電体１０７６の下面には、図９Ｂに示すように、電極Ａ１〜Ａ１６、電極Ｃ１〜Ｃ２が形成されている。圧電体１０７６は、電極Ａ１〜Ａ１６が形成されている各部分において分極方向が異なっているとする。図９Ｂにおいて、例えば、電極Ａ１、Ａ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９、Ａ１１、Ａ１３、Ａ１５（以下、第１の電極群と称す）の分極方向がＺ軸の正方向であるとすると、その他の電極Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６（以下、第２の電極群と称す）の分極方向はＺ軸の負方向となる。このような第１の電極群と第２の電極群とに、９０度位相が異なる電圧を印加することで、圧電体１０７６が伸縮運動する。これにより、弾性体１０７５の表面には、高次の曲げ振動が発生し、弾性進行波が励振する。このとき、弾性体１０７５の上面に設けられた突起体１０７７によって回転体１０２に回転駆動力が与えられ、回転体１０２は、弾性進行波の進行方向とは逆方向に回転する。なお、圧電体１０７６への電圧の印加を停止すると、瞬時に弾性体１０７５の振動も停止し、回転体１０２の回転も停止する。【００４６】
なお、電極Ａ１〜Ａ１６の周方向の幅は、弾性体１０７５の表面に励振する弾性進行波の２分の１波長に相当する。また、電極Ｃ１の周方向の幅は４分の１波長に相当し、電極Ｃ２の周方向の幅は４分の３波長に相当する。また、突起体１０７３及び１０７４は、基板１０１に固定されてはいない。【００４７】
また、超音波モータの原理を用いた回転駆動部１０７ａを採用した場合でも、制御部２０２は、位相情報によって進行波の進行方向を制御して回転方向を制御することができ、印加時間情報によって回転量を制御することができる。【００４８】
このように、回転駆動部１０７ａのように超音波モータの原理を用いた構成にすることにより、圧電体１０７６への電圧の印加を開始すると、瞬時に回転体１０２が回転し、圧電体１０７６への電圧の印加を停止すると、瞬時に回転体１０２の回転も停止する。このため、スイッチング動作において、回転体１０２の回転及び停止を瞬時に行うことができる。さらに、超音波モータの原理を用いた場合、従来と比べて回転駆動部１０７ａの変位量が少ないため、応力の集中を抑えることができる。その結果、機械的な信頼性が高いという効果が得られる。また、応力が集中する位置が振動モードにより複数分散するので、その理由によっても従来より機械的な信頼性が高いという効果が得られる。【００４９】
なお、上述では、駆動回路２００は、それ単体で半導体素子により集積化するとしたが、これに限られない。例えば、マイクロマシンスイッチ１００を携帯電話の送信部、又は受信部に用いる場合において、送信信号、又は受信信号の入出力のタイミングに合わせて、スイッチング動作を行うことがある。このような場合には、単体で構成するのではなく、携帯電話内の回路部と一体で集積化することが望ましい。また、マイクロマシンスイッチ１００を携帯電話の送信部、又は受信部に用いる場合において、パワーアンプ等の負荷変動に合わせてスイッチング動作を行うこともある。パワーアンプ等の負荷変動に合わせてスイッチング動作を行う場合、パワーアンプの制御部の信号を検出してスイッチを動作させることが望ましいので、このような場合にも、単体で構成するのではなく、携帯電話内の回路部と一体で集積化することが望ましい。また、制御部２０２は、マイコン等により構成することも可能である。マイコン等により構成した場合、駆動回路２００の小型化の点でさらに有利になる。【００５０】
（第２の実施形態）
図１０Ａ〜図１２を参照して、本発明における第２の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ３００について説明する。図１０Ａ〜図１０Ｃは、第２の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ３００を上面からみた図である。図１０Ａは、オフ状態を示している。図１０Ｂ及び図１０Ｃは、オン状態を示している。図１１は、マイクロマシンスイッチ３００の一部の斜視図と、当該一部を線ＣＣで切断した断面図を示す図である。図１２は、マイクロマシンスイッチ３００と、回転体１０２の回転を制御するための駆動回路２００ａとを、機能的に表現した機能ブロック図である。【００５１】
まず、マイクロマシンスイッチ３００の構成について説明する。図１０Ａ〜図１２において、マイクロマシンスイッチ３００は、基板１０１、回転体３０２、可動電極１０３、第１の信号電極１０４、第２の信号電極３０５ａ〜３０５ｃ、スペーサー１０６、回転駆動部１０７、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃ、突起体３０３、及びストッパ駆動部３０７を備える。なお、マイクロマシンスイッチ３００は、第１の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチ１００に対して、第２の信号電極１０５が第２の信号電極３０５ａ〜３０５ｃに入れ代わった点、回転体１０２が回転体３０２に入れ代わった点、突起体３０３、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃ、及びストッパ駆動部３０７をさらに備える点、回転駆動部１０７が基板１０１内部に配置される点で異なる。第２の信号電極３０５ａ〜３０５ｃ、回転体３０２、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃ、突起体３０３、及びストッパ駆動部３０７以外の構成については、マイクロマシンスイッチ１００の構成と同様であり、同一の符号を付して説明を省略する。【００５２】
回転体３０２は、切り込み部が複数形成された円板形状を有し、基板１０１上に形成された窪み１０１ｈ内に配置される。回転駆動部１０７は、図１１の例では、基板１０１内部に配置される。回転体３０２の下面中央部には突起体３０３が設けられている。回転体３０２は、突起体３０３を介して回転駆動部１０７と接続されている。第２の信号電極３０５ａ〜３０５ｃは、基板１０１上であって窪み１０１ｈの周辺に設けられている。可動電極１０３の側面と当該側面に対向する第２の信号電極３０５ａ〜３０５ｃの側面とは、回転体３０２の回転に応じて接触したり非接触になったりする。ストッパ３０６ａ〜３０６ｃは、図１０Ａに示すように、基板１０１上に形成された窪み１０１ｈ内に配置されている。ストッパ３０６ａ〜３０６ｃは、回転体３０２の回転軸から径方向に向かって、ストッパ３０６ａ、ストッパ３０６ｂ、ストッパ３０６ｃの順に配置されている。また、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃは、図１１に示すように、基板１０１と接する位置であって回転体３０２の下面より下側に設けられ、上下に移動可能に配置されている。また、図１１に示すように、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃの高さ方向の厚みは、回転体３０２の下面と基板１０１上面との隙間より薄い。ストッパ駆動部３０７は、外部から電圧が印加されることによって、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃを上下に移動させるための駆動力を発生させるものである。ストッパ駆動部３０７は、ここでは図示していないが、例えば基板１０１内部に配置される。なお、回転体３０２に形成された切り込み部は、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃそれぞれの位置及び形状に応じて形成されている。【００５３】
次に、図１０Ａ〜図１０Ｃを参照して、以上のように構成されたマイクロマシンスイッチ３００のスイッチング動作について説明する。マイクロマシンスイッチ３００は、回転体３０２を回転させることでスイッチング動作を行う。以下、スイッチをオンさせる場合と、スイッチをオフさせる場合とを分け、具体的に説明する。以下の説明では、図１０Ａに示すように、可動電極１０３が９時の位置に存在しているオフ状態を初期状態とする。また、図１０Ａでは、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃの全てが基板１０１と接する位置に存在している。また、説明を分かりやすくするために、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃのうち、基板１０１と接する位置に存在しているものには斜線のハッチングを付し、回転体３０２の下面より上側に位置するものにはハッチングを付していない。【００５４】
可動電極１０３と第２の信号電極３０５ａとを電気的に接続させることによりスイッチをオンさせる場合、回転体１０２は、可動電極１０３が９時の位置にある状態から時計回りに（図１０Ａの点線矢印の方向に）回転し、可動電極１０３が第２の信号電極３０５ａと電気的に接続される位置にきたとき、停止する。具体的には、外部からのオン制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対へ電圧の印加が開始され、回転体１０２は時計回りに回転する。また、ストッパ駆動部３０７には、この回転と同時に、外部からのオン制御信号に応じて電圧が印加され、ストッパ３０６ａは、基板１０１と接する位置から回転体３０２の下面より上側に移動する。これにより、ストッパ３０６ａが当該ストッパ３０６ａに対応する回転体３０２の切り込み部と接触する。その結果、図１０Ｂに示すように、可動電極１０３が第２の信号電極３０５ａと電気的に接続される位置で、回転体３０２は機械的に停止する。【００５５】
その後、可動電極１０３と第２の信号電極３０５ｂとを電気的に接続させることによりスイッチをオンさせる場合、ストッパ駆動部３０７には、外部からのオン制御信号に応じて電圧が印加され、ストッパ３０６ａは、回転体３０２の下面よりも下側に移動するとともに、ストッパ３０６ｂは、基板１０１と接する位置から回転体３０２の下面より上側に移動する。ここで、回転体１０２には回転駆動力が作用し続けている。したがって、回転体３０２は、ストッパ３０６ｂが当該ストッパ３０６ｂに対応する回転体３０２の切り込み部と接触するまで時計回りに（図１０Ｂの点線矢印の方向に）回転し、可動電極１０３は第２の信号電極３０５ｂと電気的に接続される。図１１は、このときの状態を示した斜視図及び断面図である。【００５６】
一方、可動電極１０３を元の位置（９時の位置）に戻すことによりスイッチをオフさせる場合、回転体３０２は、可動電極１０３が１２時の位置にある状態から反時計回りに（図１０Ｃの点線矢印の方向に）回転し、可動電極１０３が９時の位置にきたとき、停止する。具体的には、外部からのオフ制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が開始され、回転体１０２は反時計回りに回転する。その後、可動電極１０３が９時の位置にきたとき、外部からのオフ制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が停止される。【００５７】
以下、図１２を参照して、回転体３０２の回転を制御する方法について具体的に説明する。図１２において、マイクロマシンスイッチ３００は、回転駆動部１０７、ストッパ駆動部３０７、及びスイッチ回路３０８により構成される。スイッチ回路３０８は、回転体３０２、可動電極１０３、第１の信号電極１０４、第２の信号電極３０５ａ〜３０５ｃ、突起体３０３、及びストッパ３０６ａ〜３０６ｃにより構成されるスイッチ回路である。図１２に示す回転駆動部１０７とスイッチ回路３０８との白抜きの矢印は、回転駆動部１０７がスイッチ回路１０８の回転体３０２を回転させる回転駆動力を表したものである。図１２に示すストッパ駆動部３０７とスイッチ回路３０８との白抜きの矢印は、ストッパ駆動部３０７がスイッチ回路１０８のストッパ３０６ａ〜３０６ｃを移動させる駆動力を表したものである。駆動回路２００ａは、電圧印加部２０１、制御部２０２ａ、及び電圧印加部２０３により構成される。なお、駆動回路２００ａは、駆動回路２００と同様、半導体素子により集積化して単独で構成されているとする。電圧印加部２０１は、制御部２０２からのオフ又は第１のオン制御信号に基づいて、各第１の駆動電極対に、互いに位相が異なる電圧を印加する。電圧印加部２０３は、制御部２０２ａからの第２のオン制御信号に基づいて、ストッパ駆動部３０７に電圧を印加する。【００５８】
制御部２０２ａは、回転体３０２の回転方向と回転量とを制御する。具体的には、可動電極１０３と第２の信号電極３０５ａとを電気的に接続させることによりスイッチをオンさせる場合、制御部２０２ａは、電圧印加部２０１に第１のオン制御信号を出力するとともに、電圧印加部２０３に第２のオン制御信号を出力する。電圧印加部２０１に出力される第１のオン制御信号は、回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対に印加する電圧の位相関係を示す位相情報のみを含む。ここでの位相情報は、回転体３０２の回転方向が時計回りとなる位相関係を示す情報であるとする。電圧印加部２０１は、第１のオン制御信号に含まれる位相情報が示す位相関係で、回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対に電圧を印加する。電圧印加部２０３に出力される第２のオン制御信号は、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃのいずれか１つを特定したストッパ情報を含む。ここでのストッパ情報は、ストッパ３０６ａを特定した情報であるとする。電圧印加部２０３は、第２のオン制御信号に基づいて、ストッパ駆動部３０７に電圧を印加する。これらにより、回転駆動部１０７は、可動電極１０３が９時の位置にある状態から時計回りに回転体３０２を回転させ、これと同時に、ストッパ駆動部３０７は、基板１０１と接する位置から回転体３０２の下面より上側に、ストッパ３０６ａを移動させる。これにより、ストッパ３０６ａが当該ストッパ３０６ａに対応する回転体３０２の切り込み部と接触する。その結果、可動電極１０３が第２の信号電極３０５ａと電気的に接続される位置で、回転体３０２は機械的に停止する。【００５９】
その後、可動電極１０３と第２の信号電極３０５ｂとを電気的に接続させることによりスイッチをオンさせる場合、制御部２０２ａは、電圧印加部２０３に第３のオン制御信号を出力する。ここでの第３のオン制御信号に含まれるストッパ情報は、ストッパ３０６ｂを特定した情報であるとする。電圧印加部２０３は、第３のオン制御信号に基づいて、ストッパ駆動部３０７に電圧を印加する。これにより、ストッパ駆動部３０７は、ストッパ３０６ａを回転体３０２の下面より下側に移動させるとともに、ストッパ３０６ｂを基板１０１と接する位置から回転体３０２の下面より上側に移動させる。その結果、回転体１０２には回転駆動力が作用し続けているので、回転体３０２は、ストッパ３０６ｂが当該ストッパ３０６ｂに対応する回転体３０２の切り込み部と接触するまで時計回りに（図１０Ｂの点線矢印の方向に）回転し、可動電極１０３は第２の信号電極３０５ｂと電気的に接続される。【００６０】
一方、可動電極１０３を元の位置（９時の位置）に戻すことによりスイッチをオフさせる場合、制御部２０２ａは、電圧印加部２０１にオフ制御信号を出力する。オフ制御信号は、位相情報と印加時間情報とを含む。ここでの位相情報は、回転体３０２の回転方向が反時計回りとなる位相関係を示す情報であるとし、印加時間情報は、回転体３０２が９０度回転するのに要する時間を示す情報であるとする。電圧印加部２０１は、オフ制御信号に含まれる位相情報が示す位相関係で印加時間情報が示す印加時間だけ、回転駆動部１０７に電圧を印加する。その結果、回転体３０２は、可動電極１０３が１２時の位置にある状態から反時計回りに回転し、可動電極１０３が９時の位置にきたとき、停止することとなる。【００６１】
以上のように、本実施形態によれば、スイッチをオンさせる場合において、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃにより回転体３０２を機械的に停止させることができる。これにより、回転体３０２に回転駆動力を作用し続けても、所望の位置でのスイッチング動作を行うことができる。また、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃの位置と回転体３０２の切り込みの位置とを所望の位置に設定することで、任意の位置で回転体を停止することができる。また、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃにより回転体３０２を機械的に停止させるので、複数の切り替えを行うにあたり、誤動作の少ないスイッチング動作を実現することができる。【００６２】
（第３の実施形態）
図１３Ａ〜図１４を参照して、本発明における第３の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ４００について説明する。図１３Ａ、図１３Ｂは、第３の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ４００を上面からみた図である。図１３Ａはオフ状態を示しており、図１３Ｂはオン状態を示している。図１４は、図１３Ｂの線ＡＡでマイクロマシンスイッチ４００を切断した場合の断面図である。【００６３】
まず、マイクロマシンスイッチ４００の構成について説明する。図１３Ａ〜図１４において、マイクロマシンスイッチ４００は、基板１０１、回転体１０２、可動電極４０３、第１の信号電極１０４、第２の信号電極４０５、スペーサー１０６、及び回転駆動部１０７を備える。なお、マイクロマシンスイッチ４００は、第１の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチ１００に対して、可動電極１０３が可動電極４０３に、第２の信号電極１０５が第２の信号電極４０５に入れ代わった点で異なる。可動電極４０３及び第２の信号電極４０５以外の構成については、マイクロマシンスイッチ１００の構成と同様であり、同一の符号を付して説明を省略する。【００６４】
可動電極４０３は、電極４０３１及び電極４０３２により構成される。電極４０３１は、上述した可動電極１０３と同様の形状を有し、回転体１０２上に形成されている。電極４０３２は、図１２Ａ及び図１３に示すような板形状を有し、電極４０３１上に立設している。第２の信号電極４０５は、電極４０５１及び電極４０５２により構成される。電極４０５１は、第２の信号電極１０５と同様の形状を有し、基板１０１上であって窪み１０１ｈの周辺に設けられている。電極４０５２は、図１２Ａ及び図１３に示すような板形状を有し、電極４０５１上に立設している。可動電極４０３の電極４０３２と、第２の信号電極４０５の電極４０５２とは、回転体１０２の回転に応じて接触したり非接触になったりする位置に配置されている。【００６５】
次に、図１３Ａ及び図１３Ｂを参照して、以上のように構成されたマイクロマシンスイッチ４００のスイッチング動作について説明する。マイクロマシンスイッチ４００は、回転体１０２を回転させることでスイッチング動作を行う。以下、スイッチをオンさせる場合と、スイッチをオフさせる場合とを分け、具体的に説明する。以下の説明では、図１３Ａに示すオフ状態が初期状態であるとする。図１３Ａでは、可動電極４０３は、９時の位置に存在している。【００６６】
可動電極４０３と第２の信号電極４０５とを電気的に接続させることによりスイッチをオンさせる場合、回転体１０２は、可動電極４０３が９時の位置にある状態から時計回りに（図１３Ａの点線矢印の方向に）回転する。具体的には、外部からのオン制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対へ電圧の印加が開始され、回転体１０２は時計回りに回転する。可動電極４０３が１２時の位置にきたとき、可動電極４０３の電極４０３２は第２の信号電極４０５の電極４０５２と接触し、回転体１０２の回転は停止する。その結果、図１３Ｂに示すように、可動電極４０３は第２の信号電極４０５と電気的に接続され、オン状態となる。【００６７】
一方、可動電極４０３と第２の信号電極４０５との電気的な接続を切断することによりスイッチをオフさせる場合、回転体１０２は、可動電極４０３が１２時の位置にある状態から反時計回りに（図１３Ｂの点線矢印の方向に）回転し、可動電極４０３が９時の位置にきたとき、停止する。具体的には、外部からのオフ制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が開始され、回転体１０２は反時計回りに回転する。その後、可動電極４０３が９時の位置にきたとき、外部からのオフ制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が停止される。その結果、図１３Ａに示すように、可動電極４０３は第２の信号電極４０５との電気的な接続が切断され、オフ状態となる。【００６８】
以下、回転体１０２の回転を制御する方法について具体的に説明する。マイクロマシンスイッチ４００と、回転体１０２の回転を制御するための駆動回路２００とを、機能的に表現した機能ブロック図は、図４のうち、マイクロマシンスイッチ１００をマイクロマシンスイッチ４００に入れ代えたものに等しい。本実施形態の制御方法は、図４で説明した制御方法に対して、スイッチをオンさせる場合の制御方法のみ異なる。【００６９】
スイッチをオンさせる場合、制御部２０２は、電圧印加部２０１にオン制御信号を出力する。オン制御信号は、回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対に印加する電圧の位相関係を示す位相情報のみを含む。ここでの位相情報は、回転体１０２の回転方向が時計回りとなる位相関係を示す情報であるとする。電圧印加部２０１は、オン制御信号に基づき、位相情報が示す位相関係で、回転駆動部１０７に電圧を印加する。これにより、回転体１０２は、可動電極４０３が９時の位置にある状態から時計回りに回転する。ここで、可動電極４０３が１２時の位置にきたとき、可動電極４０３の電極４０３２は第２の信号電極４０５の電極４０５２と接触する。その結果、回転体１０２の回転は機械的に停止することになり、オン状態となる。スイッチをオフさせる場合についての制御方法は、図４で説明した制御方法と同様であるので、説明を省略する。【００７０】
以上のように、本実施形態によれば、スイッチをオンさせる場合において、第２の信号電極４０５により回転体１０２を機械的に停止させることができる。これにより、回転体１０２に回転駆動力を作用し続けても、所望の位置でのスイッチング動作を行うことができる。また、第２の信号電極４０５により回転体１０２を機械的に停止させるので、スイッチングを確実に行うことができ、電気的な信頼性の高いマイクロマシンスイッチを実現することができる。【００７１】
なお、第２の信号電極４０５が基板１０１上に１つだけ形成されていたが、これに限られない。第２の信号電極４０５は、図１５に示すように、基板１０１上に複数形成されていてもよい。図１５は、マイクロマシンスイッチ４１０を上面からみた図である。マイクロマシンスイッチ４１０の構成は、マイクロマシンスイッチ４００に対して、第２の信号電極４０５の代わりに第２の信号電極４０５ａ及び４０５ｂが形成される点のみ異なる。このため、それ以外の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。図１５に示すように、第２の信号電極４０５ａ及び４０５ｂは、回転体１０２の周囲であって互いに異なる位置にそれぞれ設けられている。第２の信号電極４０５ａは、電極４０５１ａ及び電極４０５２ａにより構成される。電極４０５１ａは、第２の信号電極１０５と同様の形状を有し、基板１０１上であって窪み１０１ｈの周辺に形成されている。電極４０５２ａは、図１３Ａ及び図１４に示すような板形状を有し、電極４０５１ａ上に立設している。第２の信号電極４０５ｂは、電極４０５１ｂ及び電極４０５２ｂにより構成される。電極４０５１ｂは、第２の信号電極１０５と同様の形状を有し、基板１０１上であって窪み１０１ｈの周辺に設けられている。電極４０５２ｂは、図１３Ａ及び図１４に示すような板形状を有し、電極４０５１ｂ上に立設している。可動電極４０３の電極４０３２と、電極４０５２ａ及び電極４０５２ｂとは、回転体１０２の回転に応じて接触したり非接触になったりする位置に配置されている。なお、図１５では、可動電極４０３が第２の信号電極４０５ａ及び４０５ｂのいずれにも電気的に接続されていない、オフ状態を示す。【００７２】
次に、マイクロマシンスイッチ４１０のスイッチング動作について説明する。マイクロマシンスイッチ４１０では、図１５のオフ状態と、可動電極４０３が第２の信号電極４０５ａ及び４０５ｂのいずれかに電気的に接続される状態とがある。マイクロマシンスイッチ４１０において、可動電極４０３が第２の信号電極４０５ａ及び４０５ｂのいずれに接続されるについては、回転体１０２の回転方向及び回転量を制御することで実現される。つまり、制御部２０２が、第２の信号電極４０５ａ及び４０５ｂそれぞれに対応した複数種類のオン制御信号を出力すればよい。【００７３】
図１５にのように示すように構成することで、マイクロマシンスイッチ自体のサイズを大型化させることなく、複数の入出力に対応することが可能なマイクロマシンスイッチを提供することができる。【００７４】
（第４の実施形態）
図１６Ａ〜図１７を参照して、本発明における第４の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ５００について説明する。図１６Ａ、図１６Ｂは、第４の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ５００を上面からみた図である。図１６Ａはオフ状態を示しており、図１６Ｂはオン状態を示している。図１７は、図１６Ｂの線ＡＡでマイクロマシンスイッチ５００を切断した場合の断面図である。【００７５】
まず、マイクロマシンスイッチ５００の構成について説明する。図１６Ａ〜図１７において、マイクロマシンスイッチ５００は、基板１０１、回転体１０２、可動電極５０３、第１の信号電極１０４、第２の信号電極５０５、スペーサー１０６、及び回転駆動部１０７を備える。なお、マイクロマシンスイッチ５００は、第１の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチ１００に対して、可動電極１０３が可動電極５０３に、第２の信号電極１０５が第２の信号電極５０５に入れ代わった点、電極間の容量結合により電極間を電気的に接続する点で異なる。可動電極５０３及び第２の信号電極５０５以外の構成については、マイクロマシンスイッチ１００の構成と同様であり、同一の符号を付して説明を省略する。【００７６】
可動電極５０３は、電極５０３１及び電極５０３２により構成される。電極５０３１は、上述した可動電極１０３と同様の形状を有し、回転体１０２上に形成されている。電極５０３２は、電極５０３１の外周面に設けられ、かつ回転体１０２の周囲に向かって突出するように設けられている。第２の信号電極５０５は、電極５０５１及び電極５０５２により構成される。電極５０５１は、第２の信号電極１０５と同様の形状を有し、基板１０１上であって窪み１０１ｈの周辺に形成されている。電極５０５２は、図１５Ａに示すように、一部を切り取った円環形状を有している。電極５０５２は、その外円部分が電極５０５１と接続されるように、かつ、内円部分が窪み１０１ｈに沿うように、基板１０１上に形成されている。可動電極５０３の電極５０３２と、第２の信号電極５０５の電極５０５２の間には、図１７に示すように空隙が形成されている。【００７７】
次に、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照して、以上のように構成されたマイクロマシンスイッチ５００のスイッチング動作について説明する。マイクロマシンスイッチ５００は、回転体１０２を回転させることで容量結合によるスイッチング動作を行う。以下、スイッチをオンさせる場合と、スイッチをオフさせる場合とを分け、具体的に説明する。以下の説明では、図１６Ａに示すオフ状態が初期状態であるとする。図１６Ａでは、可動電極５０３は、９時の位置に存在している。【００７８】
可動電極５０３と第２の信号電極５０５とを容量結合によりスイッチをオンさせる場合、回転体１０２は、可動電極５０３が９時の位置にある状態から時計回りに（図１６Ａの点線矢印の方向に）回転する。可動電極５０３が１２時の位置にきたとき、可動電極５０３の電極５０３２は空隙を介して第２の信号電極５０５の電極５０５２と完全に重なり合い、回転体１０２の回転は停止する。具体的には、外部からのオン制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対へ電圧の印加が開始され、回転体１０２は時計回りに回転する。その後、可動電極５０３が１２時の位置にきたとき、外部からのオン制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が停止される。その結果、図１６Ｂに示すように、可動電極５０３は第２の信号電極５０５との容量結合によって電気的に接続され、オン状態となる。図１６Ｂの点線で囲まれた領域は、重なり部分Ｓの領域を示す。【００７９】
一方、可動電極５０３と第２の信号電極５０５との容量結合による電気的な接続を切断することによりスイッチをオフさせる場合、回転体１０２は、可動電極５０３が１２時の位置にある状態から反時計回りに（図１６Ｂの点線矢印の方向に）回転し、可動電極５０３が９時の位置にきたとき、停止する。具体的には、外部からのオフ制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が開始され、回転駆動部１０７において反時計回りの回転駆動力が発生する。その後、可動電極５０３が９時の位置にきたとき、外部からのオフ制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が停止される。その結果、図１６Ａに示すように、重なり部分Ｓが無くなり、可動電極５０３は第２の信号電極５０５との容量結合による電気的な接続が切断され、オフ状態となる。【００８０】
なお、回転体１０２の回転を制御する方法については、第１の実施形態で説明した制御方法と同様である。このため、ここでは説明を省略する。【００８１】
以上のように、本実施形態によれば、可動電極５０３と第２の信号電極５０５とを、容量結合により電気的に接続する。これにより、可動電極５０３には第２の信号電極５０５と機械的に接触する部分がないため、機械的に接触することによる電極の摩耗、電極の磨耗による特性の劣化を防止することができる。このため、実際に使用する上では、特に有益である。【００８２】
なお、上述では、容量結合のみのスイッチング動作を示したが、図１８Ａ〜図１９に示すように、可動電極５０３と第２の信号電極５０５とを機械的に接触させる動作をさらに追加してもよい。図１８Ａ、図１８Ｂは、可動電極５０３と第２の信号電極５０５とを機械的に接触させる動作をさらに追加したマイクロマシンスイッチ５１０を上面からみた図である。図１８Ａはオフ状態を示しており、図１８Ｂはオン状態を示している。図１９は、図１８Ｂの線ＡＡでマイクロマシンスイッチ５１０を切断した場合の断面図である。【００８３】
まず、マイクロマシンスイッチ５１０の構成について説明する。図１８Ａ〜図１９において、マイクロマシンスイッチ５１０は、基板１０１、回転体１０２、可動電極５０３ａ、第１の信号電極１０４、第２の信号電極５０５ａ、スペーサー１０６、及び回転駆動部１０７を備える。なお、マイクロマシンスイッチ５１０は、上述したマイクロマシンスイッチ５００に対して、可動電極５０３が可動電極５０３ａに、第２の信号電極５０５が第２の信号電極５０５ａに入れ代わった点、可動電極５０３と第２の信号電極５０５とを機械的に接触させる動作をさらに追加された点で異なる。可動電極５０３ａ及び第２の信号電極５０５ａ以外の構成については、マイクロマシンスイッチ５００の構成と同様であり、同一の符号を付して説明を省略する。【００８４】
可動電極５０３ａは、電極５０３１及び５０３２と、変位電極５０３３及び５０３６と、絶縁体５０３４及び５０３５とにより、構成される。電極５０３１及び５０３２は、マイクロマシンスイッチ５００と同様であるので説明を省略する。変位電極５０３３は、絶縁体５０３４を介して、電極５０３２の横方向に設けられている。変位電極５０３６は、絶縁体５０３５を介して、変位電極５０３３とは逆側であって電極５０３２の横方向に設けられている。なお、変位電極５０３３及び５０３６は、電極５０３１及び５０３２と同一平面上に設けられている。【００８５】
第２の信号電極５０５ａは、電極５０５１及び５０５２と、固定電極５０５３及び５０５４とにより構成される。電極５０５１及び５０５２は、マイクロマシンスイッチ５００と同様であるので説明を省略する。固定電極５０５３は、基板１０１上であって電極５０５２の横方向に設けられている。固定電極５０５４は、基板１０１上、かつ固定電極５０５３とは逆側であって電極５０５２の横方向に設けられている。また、固定電極５０５３及び５０５４は、図１８Ｂに示すオン状態において、変位電極５０３６及び５０３３とそれぞれ対向するように設けられている。【００８６】
次に、図１８Ａ及び図１８Ｂを参照して、以上のように構成されたマイクロマシンスイッチ５１０のスイッチング動作について説明する。マイクロマシンスイッチ５１０は、回転体１０２を回転させることで容量結合によるスイッチング動作と、可動電極５０３ａと第２の信号電極５０５ａとを機械的に接触させる動作とを行う。以下、スイッチをオンさせる場合と、スイッチをオフさせる場合とを分け、具体的に説明する。以下の説明では、図１８Ａに示すオフ状態が初期状態であるとする。図１８Ａでは、可動電極５０３ａは、９時の位置に存在している。【００８７】
可動電極５０３ａと第２の信号電極５０５ａとを容量結合によりスイッチをオンさせる場合、回転体１０２は、可動電極５０３ａが９時の位置にある状態から時計回りに（図１８Ａの点線矢印の方向に）回転する。可動電極５０３ａが１２時の位置にきたとき、可動電極５０３ａの電極５０３２は空隙を介して第２の信号電極５０５ａの電極５０５２と完全に重なり合い、回転体１０２の回転は停止する。具体的には、外部からのオン制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対へ電圧の印加が開始され、回転体１０２は時計回りに回転する。その後、可動電極５０３ａが１２時の位置にきたとき、外部からのオン制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が停止される。その結果、図１８Ｂに示すように、可動電極５０３ａは第２の信号電極５０５ａとの容量結合によって電気的に接続され、オン状態となる。【００８８】
その後、外部からのオン制御信号に応じて、変位電極５０３６及び固定電極５０５３間と、変位電極５０３３及び固定電極５０５４間にそれぞれ電圧が印加される。これにより、変位電極５０３６は変位し、固定電極５０５３と機械的に接触する。同様に、変位電極５０３３は変位し、固定電極５０５４と機械的に接触する。その結果、図１９に示すように、可動電極５０３ａの電極５０３２は変位し、第２の信号電極５０５ａの電極５０５２と機械的に接触する。【００８９】
一方、可動電極５０３ａと第２の信号電極５０５ａとの電気的な接続を切断することによりスイッチをオフさせる場合、まず、外部からのオフ制御信号に応じて、変位電極５０３６及び固定電極５０５３間と、変位電極５０３３及び固定電極５０５４間への電圧の印加が停止される。これにより、可動電極５０３ａの電極５０３２は元に戻り、第２の信号電極５０５ａの電極５０５２と容量結合により電気的に接続される状態となる。【００９０】
その後、外部からのオフ制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が開始され、回転駆動部１０７において反時計回りの回転駆動力が発生する。その後、可動電極５０３ａが９時の位置にきたとき、外部からのオフ制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が停止される。これにより、回転体１０２は、可動電極５０３ａが１２時の位置にある状態から反時計回りに（図１８Ｂの点線矢印の方向に）回転し、可動電極５０３ａが９時の位置にきたとき、停止する。その結果、図１８Ａに示すように、可動電極５０３は第２の信号電極５０５との容量結合による電気的な接続が切断され、オフ状態となる。【００９１】
なお、回転体１０２の回転を制御する方法については、第１の実施形態で説明した制御方法とほぼ同様である。但しこの場合、図４に示した駆動回路２００は、変位電極５０３６及び固定電極５０５３間と、変位電極５０３３及び固定電極５０５４間へ電圧を印加するための電圧印加部（図示なし）をさらに備える。このとき、当該電圧印加部に対して、制御部２０２は、変位電極５０３６及び固定電極５０５３間と、変位電極５０３３及び固定電極５０５４間に電圧を印加するタイミングを示すオン制御信号を出力すればよい。【００９２】
このように、可動電極５０３ａと第２の信号電極５０５ａとを機械的に接触させる動作をさらに追加することで、ソフトに容量結合を行った後に機械的な接触によりオン状態にすることができる。また、可動電極５０３ａと第２の信号電極５０５ａとが機械的に接触しながら回転する場合に対して、各電極にかかる負担を軽減することができる。なお、このような負担を考慮する必要がない場合、図１７において、可動電極５０３の電極５０３２と、第２の信号電極５０５の電極５０５２の間に空隙を形成しないようにしてもよい。【００９３】
（第５の実施形態）
図２０Ａ〜図２１を参照して、本発明における第５の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ６００について説明する。図２０Ａ、図２０Ｂは、第５の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ６００を上面からみた図である。図２０Ａはオフ状態を示しており、図２０Ｂはオン状態を示している。図２１は、マイクロマシンスイッチ６００と、回転体１０２の回転を制御するための駆動回路２００ｂとを、機能的に表現した機能ブロック図である。【００９４】
まず、マイクロマシンスイッチ６００の構成について説明する。図２０Ａ〜図２１において、マイクロマシンスイッチ６００は、基板１０１、回転体１０２、可動電極５０３、第１の信号電極１０４、第２の信号電極５０５、位置検出部６０１、スペーサー１０６、及び回転駆動部１０７を備える。なお、マイクロマシンスイッチ６００は、第４の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチ５００に対して、第１の信号電極１０４の基板１０１上の位置が異なる点、位置検出部６０１がさらに追加された点で異なる。位置検出部６０１以外の構成については、マイクロマシンスイッチ５００の構成と同様であり、同一の符号を付して説明を省略する。【００９５】
第１の信号電極１０４は、基板１０１上であって、図２０Ａの紙面に向かって右側に設けられている。位置検出部６０１は、位置検出用可動電極６０２及び位置検出用固定電極６０３により構成される。位置検出用可動電極６０２は、回転体１０２上であって回転体１０２の回転軸に対して可動電極５０３と対称となる位置に設けられ、かつ、回転体１０２の周囲に向かって突出するように設けられている。位置検出用固定電極６０３は、電極６０３１及び６０３２により構成される。電極６０３１及び６０３２は、基板１０１上であって、回転体１０２の回転軸に対して第２の信号電極５０５と対称となる位置に設けられている。なお、位置検出用可動電極６０２と位置検出用固定電極６０３との間には、図２０Ｂのオン状態において、空隙が形成されているとする。【００９６】
次に、図２０Ａ及び図２０Ｂを参照して、以上のように構成されたマイクロマシンスイッチ６００のスイッチング動作について説明する。マイクロマシンスイッチ６００は、回転体１０２を回転させることで容量結合によるスイッチング動作を行う。以下、スイッチをオンさせる場合と、スイッチをオフさせる場合とを分け、具体的に説明する。以下の説明では、図２０Ａに示すオフ状態が初期状態であるとする。図２０Ａでは、可動電極５０３は、９時の位置に存在している。【００９７】
可動電極５０３と第２の信号電極５０５とを容量結合によりスイッチをオンさせる場合、回転体１０２は、可動電極５０３が９時の位置にある状態から時計回りに（図２０Ａの点線矢印の方向に）回転する。可動電極５０３が１２時の位置にきたとき、可動電極５０３の電極５０３２は空隙を介して第２の信号電極５０５の電極５０５２と完全に重なり合い、回転体１０２の回転は停止する。具体的には、外部からのオン制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対へ電圧の印加が開始され、回転体１０２は時計回りに回転する。その後、可動電極５０３が１２時の位置にきたとき、外部からのオン制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が停止される。その結果、図２０Ｂに示すように、可動電極５０３は第２の信号電極５０５との容量結合によって電気的に接続され、オン状態となる。図２０Ｂに示すＳ１は、可動電極５０３と第２の信号電極５０５とが重なる領域を示している。【００９８】
ここで、可動電極５０３が９時の位置にある状態から時計回りに回転体１０２が回転すると、位置検出用可動電極６０２も時計回りに回転する。これにより、図２０Ｂに示すオン状態では、位置検出用可動電極６０２は、位置検出用固定電極６０３と重なりあう。その結果、位置検出用可動電極６０２と位置検出用固定電極６０３との間で容量結合が発生する。このとき、電極間の容量は、電極の重なり合う部分Ｓ２の面積により変化する。そして、この容量の変化を検出することで、回転体１０２（つまり、可動電極５０３）の位置を検出することができる。【００９９】
一方、可動電極５０３と第２の信号電極５０５との容量結合による電気的な接続を切断することによりスイッチをオフさせる場合、回転体１０２は、可動電極５０３が１２時の位置にある状態から反時計回りに（図２０Ｂの点線矢印の方向に）回転し、可動電極５０３が９時の位置にきたとき、停止する。具体的には、外部からのオフ制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が開始され、回転駆動部１０７において反時計回りの回転駆動力が発生する。その後、可動電極５０３が９時の位置にきたとき、外部からのオフ制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が停止される。その結果、図２０Ａに示すように、重なり部分Ｓ１が無くなり、可動電極５０３は第２の信号電極５０５との容量結合による電気的な接続が切断され、オフ状態となる。【０１００】
次に、図２１を参照して、回転体１０２の回転を制御する方法について具体的に説明する。図２１において、マイクロマシンスイッチ６００は、回転駆動部１０７、スイッチ回路６０４、及び位置検出部６０１により構成される。スイッチ回路６０４は、回転体１０２、可動電極５０３、第１の信号電極１０４、及び第２の信号電極５０５により構成されるスイッチ回路である。図２１に示す白抜きの矢印は、回転駆動部１０７がスイッチ回路６０４の回転体１０２を回転させる回転駆動力を表したものである。駆動回路２００ｂは、電圧印加部２０１及び制御部２０２ｂにより構成される。なお、駆動回路２００ｂは、駆動回路２００と同様、半導体素子により集積化して単独で構成されているとする。電圧印加部２０１は、制御部２０２ｂからのオン又はオフ制御信号に基づいて、回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対に、互いに位相が異なる電圧を印加する。【０１０１】
制御部２０２ｂは、回転体１０２の回転方向と回転量とを制御する。制御部２０２ｂの動作は、図４に示す制御部２０２に対して、位置検出部６０１で検出される容量の変化を用いて制御する点で異なる。このため、以下では、異なる点のみ説明する。制御部２０２ｂは、位置検出部６０１で検出される容量の変化に基づいて、回転体１０２の位置を検出する。そして、予め想定されていた回転体１０２の位置と、検出した実際の回転体１０２の位置とが異なる場合、制御部２０２ｂは、検出した実際の回転体１０２の位置に合わせ、自身に予め設定されていた制御信号の位相情報や印加時間を補正する。これにより、精度の高い制御を行うことができる。【０１０２】
以上のように、本実施形態によれば、回転体１０２の位置を検出することで、精度の高いスイッチング動作を実現することができる。【０１０３】
なお、上述では、第２の信号電極５０５が基板１０１上に１つだけ形成されていたが、これに限られない。第２の信号電極５０５は、図２２に示すように、基板１０１上に複数形成されていてもよい。図２２は、マイクロマシンスイッチ６１０を上面からみた図である。マイクロマシンスイッチ６１０の構成は、マイクロマシンスイッチ６００に対して、第２の信号電極５０５の代わりに第２の信号電極５０５ａ〜５０５ｃが形成される点、位置検出用固定電極６０３の代わりに位置検出用固定電極６０３ａ〜６０３ｃが形成される点で異なる。このため、それ以外の構成については、マイクロマシンスイッチ６００と同一の符号を付して説明を省略する。【０１０４】
図２２に示すように、第２の信号電極５０５ａ〜５０５ｃは、回転体１０２の周囲であって互いに異なる位置にそれぞれ設けられている。第２の信号電極５０５ａ〜５０５ｃは、複数の入力（あるいは出力）に相当することとなる。位置検出用固定電極６０３ａは、電極６０３１ａ及び６０３２ａにより構成される。電極６０３１ａ及び６０３２ａは、基板１０１上であって、回転体１０２の回転軸に対して第２の信号電極５０５ｃと対称となる位置に設けられている。位置検出用固定電極６０３ｂは、電極６０３１ｂ及び６０３２ｂにより構成される。電極６０３１ｂ及び６０３２ｂは、基板１０１上であって、回転体１０２の回転軸に対して第２の信号電極５０５ｂと対称となる位置に設けられている。位置検出用固定電極６０３ｃは、電極６０３１ｃ及び６０３２ｃにより構成される。電極６０３１ｃ及び６０３２ｃは、基板１０１上であって、回転体１０２の回転軸に対して第２の信号電極５０５ａと対称となる位置に設けられている。なお、ここでは、電極６０３１ａ及び６０３２ａの互いの面積、電極６０３１ｂ及び６０３２ｂの互いの面積、電極６０３１ｃ及び６０３２ｃの互いの面積は、それぞれ同じ面積であるとする。【０１０５】
図２２のように構成した場合、第２の信号電極５０５ａ〜５０５ｃに接続されるときの可動電極５０３の各位置の検出が可能となる。なお、この場合の位置検出部６０１で検出される容量の変化は、図２３に示す変化となる。図２３は、図２２のように構成した場合に位置検出部６０１で検出される容量の変化を示す図である。図２３の横軸に示す回転量は、図２２に示す状態を０とし、回転体１０２の時計回りの回転方向を正方向とする。図２３において、検出容量が最大となる点は、位置検出用可動電極６０２が各位置検出用固定電極６０３ａ〜６０３ｃそれぞれと完全に重なりあうときを示す点である。この検出容量の最大点を参照することにより、位置検出用可動電極６０２が各位置検出用固定電極６０３ａ〜６０３ｃ上のいずれに位置しているかが分かる。したがって、制御部２０２ｂは、図２３に示す容量の変化に基づいて、複数の入力それぞれに対応した回転体１０２の位置を検出することができる。そして、制御部２０２ｂは、検出した実際の回転体１０２の位置に合わせ、自身に予め設定されていた制御信号の位相情報や印加時間を補正することができる。これにより、精度の高い制御を行うことができる。【０１０６】
なお、図２２において、電極６０３１ａ及び６０３２ａの互いの面積、電極６０３１ｂ及び６０３２ｂの互いの面積、電極６０３１ｃ及び６０３２ｃの互いの面積は、それぞれ同じ面積であるとしたが、これに限定されない。マイクロマシンスイッチ６１０の他の例として、図２４に示すように、電極６０３１ａの面積が電極６０３２ａよりも小さく、電極６０３１ｂの面積が電極６０３２ｂよりも小さく、電極６０３１ｃの面積が電極６０３２ｃよりも小さくなるように構成してもよい。【０１０７】
図２４のように構成した場合、位置検出部６０１で検出される容量の変化は、図２５に示す変化となる。図２５は、図２４のように構成した場合に位置検出部６０１で検出される容量の変化を示す図である。図２５の横軸に示す回転量は、図２４に示す状態を０とし、回転体１０２の時計回りの回転方向を正方向とする。図２５では、検出容量が最大となる点の前後において、容量の変化具合が異なっている。これは、電極６０３１ａの面積が電極６０３２ａよりも小さく、電極６０３１ｂの面積が電極６０３２ｂよりも小さく、電極６０３１ｃの面積が電極６０３２ｃよりも小さくなるように構成したためである。つまり、この容量の変化具合によって回転体１０２の回転方向も検出することができる。具体的には、例えば、電極６０３１ａの面積は電極６０３２ａよりも小さい。よって、位置検出用可動電極６０２が電極６０３１ａ及び電極６０３２ａを完全に覆っている場合、位置検出用可動電極６０２と電極６０３１ａ及び電極６０３２ａとで構成される容量値が最大となる。また、位置検出用可動電極６０２の回転方向による容量の変化を比較すると、容量値が最大となる位置から電極６０３１ａ方向に回転する場合の方が容量値の変化具合は激しく、電極６０３２ａ方向に回転する場合の方が容量値の変化具合は緩やかになる。この違いを制御部２０２ｂが検出することで、制御部２０２ｂは、回転方向を認識することができ、さらに精度の高い制御を行うことができる。【０１０８】
（第６の実施形態）
図２６を参照して、第１〜第５の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチを用いたフィルタ回路７００について説明する。図２６は、フィルタ回路７００の回路構成を示す図である。【０１０９】
まず、図２６を参照して、フィルタ回路７００の構成について説明する。フィルタ回路７００は、マイクロマシンスイッチ７０１、圧電薄膜共振器フィルタ７０２、圧電薄膜共振器フィルタ７０３、及び端子７０４〜７０８により構成される。【０１１０】
マイクロマシンスイッチ７０１は、第１〜第５の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチのいずれかと同一の構成及び同一のスイッチング動作を行うものであり、ここでは出力が２つ、つまり、第１の信号電極７０１４、第２の信号電極７０１５ａ及び７０１５ｂを有している。第１の信号電極７０１４は、端子７０４と接続される。第２の信号電極７０１５ａは、端子７０５と接続される。第２の信号電極７０１５ｂは、端子７０６と接続される。【０１１１】
圧電薄膜共振器フィルタ７０２は、所定の周波数帯域を有するフィルタであり、端子７０５と端子７０７との間に設けられる。圧電薄膜共振器フィルタ７０２は、圧電薄膜共振器７０２１ａ〜７０２１ｃと、圧電薄膜共振器７０２２ａ及び７０２２ｂとにより構成される。圧電薄膜共振器７０２１ａ〜７０２１ｃは、端子７０５と端子７０７との間で直列に接続される。圧電薄膜共振器７０２２ａは、一方端が圧電薄膜共振器７０２１ａと７０２１ｂの間に接続され、他方端が接地される。圧電薄膜共振器７０２２ｂは、一方端が圧電薄膜共振器７０２１ｂと７０２１ｃの間に接続され、他方端が接地される。【０１１２】
圧電薄膜共振器フィルタ７０３は、圧電薄膜共振器フィルタ７０２とは異なる周波数帯域を有するフィルタであり、端子７０６と端子７０８との間に設けられる。圧電薄膜共振器フィルタ７０３は、圧電薄膜共振器７０３１ａ〜７０３１ｃと、圧電薄膜共振器７０３２ａ及び７０３２ｂとにより構成される。圧電薄膜共振器７０３１ａ〜７０３１ｃは、端子７０６と端子７０８との間で直列に接続される。圧電薄膜共振器７０３２ａは、一方端が圧電薄膜共振器７０３１ａと７０３１ｂの間に接続され、他方端が接地される。圧電薄膜共振器７０３２ｂは、一方端が圧電薄膜共振器７０３１ｂと７０３１ｃの間に接続され、他方端が接地される。【０１１３】
次に、以上のように構成されたフィルタ回路７００の動作について説明する。マイクロマシンスイッチ７０１のスイッチング動作により、端子７０４は、端子７０５または端子７０６と接続される。端子７０４と端子７０５とが接続された場合、端子７０４に入力された信号は、端子７０５を通過して、圧電薄膜共振器フィルタ７０２に入力される。端子７０４と端子７０６とが接続された場合、端子７０４に入力された信号は、端子７０６を通過して、圧電薄膜共振器フィルタ７０３に入力される。【０１１４】
以上のように、マイクロマシンスイッチ７０１のスイッチング動作により、周波数帯域を自由に切り替えることができる。その結果、周波数帯域切り替え用のフィルタ回路として、複数の周波数帯域に対応したフィルタ回路を実現することができる。【０１１５】
なお、図２６では、フィルタ回路７００は、圧電薄膜共振器フィルタ７０２と圧電薄膜共振器フィルタ７０３とを備えていた。これに対し、図２７に示すように、圧電薄膜共振器フィルタ７０９をさらに備えたフィルタ回路７２０であってもよい。図２７は、フィルタ回路７２０の回路構成を示す図である。図２７において、マイクロマシンスイッチ７０１ａは、第１〜第５の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチのいずれかと同一の構成及び同一のスイッチング動作を行うものであり、ここでは出力が３つ、つまり、第１の信号電極７０１４、第２の信号電極７０１５ａ〜７０１５ｃを有している。また、フィルタ回路７２０は、フィルタ回路７００に対して、端子７１０及び端子７１１をさらに備えることとなる。圧電薄膜共振器フィルタ７０９は、圧電薄膜共振器フィルタ７０２及び７０３とは異なる周波数帯域を有するフィルタであり、端子７１０と端子７１１との間に設けられる。圧電薄膜共振器フィルタ７０９は、圧電薄膜共振器７０９１ａ〜７０９１ｃと、圧電薄膜共振器７０９２ａ及び７０９２ｂとにより構成される。圧電薄膜共振器７０９１ａ〜７０９１ｃは、端子７１０と端子７１１との間で直列に接続される。圧電薄膜共振器７０９２ａは、一方端が圧電薄膜共振器７０９１ａと７０９１ｂの間に接続され、他方端が接地される。圧電薄膜共振器７０９２ｂは、一方端が圧電薄膜共振器７０９１ｂと７０９１ｃの間に接続され、他方端が接地される。【０１１６】
（第７の実施形態）
図２８を参照して、第１〜第５の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチを用いた共用器回路８００について説明する。図２８は、共用器回路８００の回路構成を示す図である。【０１１７】
まず、図２８を参照して、共用器回路８００の構成について説明する。共用器回路８００は、マイクロマシンスイッチ８０１、送信フィルタ８０２ａ及び８０２ｂ、受信フィルタ８０３ａ及び８０３ｂ、位相回路８０４ａ及び８０４ｂ、及び端子８０５〜８１３により構成される。【０１１８】
マイクロマシンスイッチ８０１は、第１〜第５の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチのいずれかと同一の構成及び同一のスイッチング動作を行うものであり、ここでは出力が２つ、つまり、第１の信号電極８０１４、第２の信号電極８０１５ａ及び８０１５ｂを有している。第１の信号電極８０１４は、端子８０５と接続される。第２の信号電極８０１５ａは、端子８０６と位相回路８０４ａに接続される。第２の信号電極８０１５ｂは、端子８０８と位相回路８０４ｂに接続される。【０１１９】
送信フィルタ８０２ａは、所定の周波数帯域を有するフィルタであり、端子８０６と端子８１０との間に設けられる。受信フィルタ８０３ａは、送信フィルタ８０２ａとは異なる周波数帯域を有するフィルタであり、端子８０７と端子８１１との間に設けられる。このように、送信フィルタ８０２ａ、受信フィルタ８０３ａ、及び位相回路８０４ａの組み合わせは、一つの共用器として機能する。【０１２０】
送信フィルタ８０２ｂは、所定の周波数帯域を有するフィルタであり、端子８０８と端子８１２との間に設けられる。受信フィルタ８０３ｂは、送信フィルタ８０２ｂとは異なる周波数帯域を有するフィルタであり、端子８０９と端子８１３との間に設けられる。このように、送信フィルタ８０２ｂ、受信フィルタ８０３ｂ、及び位相回路８０４ｂの組み合わせは、一つの共用器として機能する。なお、この共用器は、送信フィルタ８０２ａ、受信フィルタ８０３ａ、及び位相回路８０４ａにより構成される共用器が有する周波数帯域とは異なる周波数帯域を有するとする。また、上述した、送信フィルタ８０２ａ及び８０２ｂ、受信フィルタ８０３ａ及び８０３ｂは、それぞれ図２５の圧電薄膜共振器フィルタ７０２と同様の構成を有し、それぞれ互いに異なる周波数帯域を有している。【０１２１】
次に、以上のように構成された共用器回路８００の動作について説明する。マイクロマシンスイッチ８０１のスイッチング動作により、端子８０５は、送信フィルタ８０２ａ、受信フィルタ８０３ａ、及び位相回路８０４ａにより構成される共用器、または、送信フィルタ８０２ｂ、受信フィルタ８０３ｂ、及び位相回路８０４ｂにより構成される共用器のいずれかに接続されることとなる。【０１２２】
以上のように、共用器回路８００によれば、マイクロマシンスイッチ８０１のスイッチング動作により、異なる周波数帯域を有する複数の共用器を切り替えることができる。【０１２３】
また、第１〜第５の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチを用いることで、スイッチを複数並べる必要が無いため、共用器回路８００の小型化を図ることができる。さらに、スイッチを複数並べる必要が無いため、複数並べてスイッチを実装するよりも低損失な共用器回路８００を実現することができる。これは、以下のような理由による。【０１２４】
無線通信機器等で扱う信号は、周波数が数百ＭＨｚから数ＧＨｚに及ぶ。そのため、浮遊容量及び配線の引き回し等により、損失が増大する。しかしながら、本実施形態のように、複数の出力を切り替えることが可能なマイクロマシンスイッチ８０１を用いることで、スイッチを複数並べる必要が無く、複数のスイッチ間の配線の引き回しが必要でなくなり、配線による損失、浮遊容量による損失を低減することが可能となる。【０１２５】
なお、本実施形態では、マイクロマシンスイッチ８０１、送信フィルタ８０２ａ及び８０２ｂ、受信フィルタ８０３ａ及び８０３ｂ、位相回路８０４ａ及び８０４ｂにより構成された共用器回路８００を構成した例を示したが、これに限られない。例えば、マイクロマシンスイッチと複数の送信フィルタのみの構成、あるいはマイクロマシンスイッチと複数の受信フィルタのみの構成でも、共用器回路８００で説明した効果と同様の効果を得ることができることは言うまでもない。【０１２６】
また、本実施形態では、周波数帯域の異なるフィルタを組み合わせて、周波数帯域が可変の共用器回路８００の例を示したが、これに限られない。例えば、インピーダンスの異なるフィルタを組み合わせて、インピーダンスが可変の共用器回路を実現してもよい。【０１２７】
（第８の実施形態）
図２９を参照して、通信機器９００について説明する。図２９は、通信機器９００の回路構成を示す図である。【０１２８】
通信機器９００は、アンテナ９０１ａ及び９０１ｂ、共用器回路９０２、アンプ（ＰＡ）９０３ａ及び９０３ｂ、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）９０４ａ及び９０４ｂ、ベースバンド部９０５、端子９０６ａ及び９０６ｂ、端子９０７ａ及び９０７ｂにより構成される。【０１２９】
共用器回路９０２は、第７の実施形態に係る共用器回路８００に対して、マイクロマシンスイッチ８０１が図６Ａ及び図６Ｂに示したような構成を有する点で異なる構成を有する。また、共用器回路９０２のマイクロマシンスイッチ８０１は、２つの出力の切り替えと、２つの入力の切り替えとを行う構成であるとする。また、２つの出力に対応する第２の信号電極が第２の信号電極８０１５ａ及び８０１５ｂとし、２つの入力に対応する第２の信号電極が第２の信号電極８０１５ｃ及び８０１５ｄとする。また、第２の信号電極８０１５ｃ及び８０１５ｄに対応する共用器回路９０２の端子を、端子８０５ａ及び８０５ｂとする。【０１３０】
アンテナ９０１ａ及び９０１ｂは、共用器回路９０２の端子８０５ａ及び８０５ｂにそれぞれ接続される。共用器回路９０２の端子８１０はアンプ９０３ａに、端子８１１はローノイズアンプ９０４ａに、端子８１２はアンプ９０３ｂに、端子８１３はローノイズアンプ９０４ｂに接続される。アンテナ９０１ａ及び９０１ｂに入力及び出力される無線信号は、共用器回路９０２内のマイクロマシンスイッチ８０１のスイッチング動作により、異なる周波数帯域を有する共用器を介することとなる。端子９０６ａに入力された送信信号は、ベースバンド部９０５、アンプ９０３ａ、及び共用器回路９０２を介してアンテナ９０１ａに出力される。端子９０６ｂに入力された送信信号は、ベースバンド部９０５、アンプ９０３ｂ、及び共用器回路９０２を介してアンテナ９０１ｂに出力される。アンテナ９０１ａからの受信信号は、共用器回路９０２、ローノイズアンプ９０４ａ、及びベースバンド部９０５を介して端子９０７ａに出力される。アンテナ９０１ｂからの受信信号は、共用器回路９０２、ローノイズアンプ９０４ｂ、及びベースバンド部９０５を介して端子９０７ｂに出力される。【０１３１】
以上のように、第１〜第５の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチを用いた共用器回路９０２を通信機器に採用することで、小型化、かつ低損失化を実現した通信機器を提供することができる。【０１３２】
なお、以上に説明した本発明のマイクロマシンスイッチ、フィルタ回路、共用器回路、及び通信機器は、携帯電話及び無線ＬＡＮ等の移動体通信端末の高周波回路に対し、大変有用である。【０１３３】
以上、本発明を詳細に説明してきたが、前述の説明はあらゆる点において本発明の例示にすぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明に係るマイクロマシンスイッチは、高アイソレーションの確保と機械的な信頼性の確保との両立を図ることが可能なスイッチであるとともに、サイズを大型化させることなく、コストの増加を抑えた、複数の入出力に対応することも可能なスイッチである。そのため、信号伝達時の伝達効率、切断時の絶縁性、又は、高速なスイッチイング動作等が要求される高周波回路のスイッチ等として有用である。また本発明に係るマイクロマシンスイッチは、複数のフィルタや複数の通信システムを切り替えるためのスイッチ等としても有用である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年10月22日(2008.10.22)
【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】
信号を通過させるべき信号電極間を電気的に接続するための第１の制御信号と、当該信号電極間の電気的な接続を切断するための第２の制御信号とを含む外部からの制御信号に応じて、当該信号電極間の電気的な接続を切り替えるマイクロマシンスイッチであって、
基板と、
前記基板上に設けられ、前記基板上を回転可能な回転体と、
前記回転体上に設けられた可動電極と、
一方端が前記可動電極の一方端と電気的に接続され、他方端が前記基板上に設けられた第１の信号電極と、
前記回転体の周囲であって前記回転体の回転によって前記可動電極の他方端と電気的に接続される位置に設けられた第２の信号電極と、
前記可動電極の他方端と前記第２の信号電極とが電気的に接続される位置まで、前記第１の制御信号に応じて前記回転体を回転させ、前記可動電極の他方端と前記第２の信号電極との電気的な接続が切断される位置まで、前記第２の制御信号に応じて前記回転体を回転させる駆動部とを備える、マイクロマシンスイッチ。
【請求項２】
前記第２の信号電極は、互いに異なる位置に複数設けられており、
前記駆動部は、前記可動電極の他方端が各前記第２の信号電極のうちのいずれか１つと電気的に接続される位置まで、前記第１の制御信号に応じて前記回転体を回転させることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項３】
前記回転体の下面より下側に設けられ、上下に移動可能なストッパをさらに備え、
前記回転体は、前記ストッパの位置及び形状に応じて形成された切り込み部を有しており、
前記駆動部は、前記第１の制御信号に応じて前記回転体を回転させるとともに、前記ストッパを前記回転体の下面より上側に移動させることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項４】
前記可動電極は、前記回転体上に立設された板状の第１の電極を含み、
前記第２の信号電極は、前記基板上に立設された板状の第２の電極であって、前記回転体の回転によって前記第１の電極と接触する位置に設けられた第２の電極を含むことを特徴とする、請求項１に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項５】
前記可動電極の他方端は、前記回転体の外周から前記回転体の周囲に向かって突出するように、かつ、前記回転体の回転によって前記第２の信号電極の上面と空隙を介して重なるように設けられることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項６】
前記回転体上であって、前記回転体の外周から前記回転体の周囲に向かって突出するよに設けられた少なくとも１つの変位電極と、
前記変位電極と前記可動電極とを接続する絶縁体と、
前記回転体の回転によって前記可動電極の他方端が前記第２の信号電極上に位置するときに前記変位電極と対向するように、前記基板上に設けられた固定電極とをさらに備え、
前記駆動部は、前記第１の制御信号に応じて、前記可動電極の他方端が前記第２の信号電極上に位置するまで前記回転体を回転させ、
前記変位電極は、前記可動電極の他方端が前記第２の信号電極上に位置したとき、前記第１の制御信号に応じて前記固定電極と接触する位置まで変位することを特徴とする、請求項５に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項７】
前記回転体の周囲であって、前記回転体の回転軸に対して前記第２の信号電極と対称となる位置に設けられた２つの第１の電極と、
前記回転体上であって前記回転体の回転軸に対して前記可動電極と対称となる位置に設けられた第２の電極とをさらに備え、
前記第２の電極は、前記回転体の外周から前記回転体の周囲に向かって突出するように、かつ、前記回転体の回転によって各前記第１の電極の上面と空隙を介して重なるように設けられることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項８】
各前記第１の電極の面積が互いに異なることを特徴とする、請求項７に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項９】
前記駆動部は、
前記回転体の周囲に設けられ、前記回転体の回転軸に対して互いに対称となる形状に形成された複数の第１の駆動電極対と、
前記回転体の下面であって各前記第１の駆動電極対と同一平面上に設けられ、歯車状に形成された第２の駆動電極とを有し、
前記第２の駆動電極は、前記第１又は第２の制御信号に応じた電圧が各前記第１の駆動電極対に印加されることによって回転し、
前記駆動部は、前記第２の駆動電極が回転することによって前記回転体を回転させることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項１０】
前記駆動部は、
前記回転体の下面に設けられた弾性体と、
前記弾性体の下面に設けられた圧電体とを有し、
前記圧電体は、前記第１又は第２の制御信号に応じた電圧が印加されることによって、前記回転体の下面と接する前記弾性体の表面に弾性進行波を励振させ、
前記駆動部は、前記弾性進行波を励振することによって前記回転体を回転させることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項１１】
前記圧電体の下面には、前記弾性進行波の２分の１波長分の幅を有する複数の電極と、前記弾性進行波の４分の３波長分の幅を有する１つの電極と、前記弾性進行波の４分の１波長分の幅を有する１つの電極とがそれぞれ形成されており、
前記第１又は第２の制御信号に応じた電圧は、前記弾性進行波の２分の１波長分の幅を有する複数の電極それぞれに対して、隣り合う電極間の電圧の位相が９０度異なるように印加されることを特徴とする、請求項１０に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項１２】
互いに異なる周波数帯域を有する複数のフィルタを切り替えるフィルタ回路であって、
請求項２に記載のマイクロマシンスイッチと、
前記複数の第２の信号電極それぞれに接続され、互いに異なる周波数帯域を有する前記複数のフィルタとを備える、フィルタ回路。
【請求項１３】
互いに異なる周波数帯域を有する複数の共用器を切り替える共用器回路であって、
請求項２に記載のマイクロマシンスイッチと、
前記複数の第２の信号電極それぞれに接続され、互いに異なる周波数帯域を有する前記複数の共用器とを備える、共用器回路。
【請求項１４】
無線信号を受信または送信する通信機器であって、
請求項１３に記載の共用器回路と、
前記マイクロマシンスイッチを介して前記複数の共用器それぞれに接続され、前記無線信号を受信または送信する複数のアンテナとを備える、通信機器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロマシンスイッチ、フィルタ回路、共用器回路、及び通信機器に関し、より特定的には、移動体通信端末（携帯電話、無線ＬＡＮ等）の高周波回路において高周波信号の切り替えを行うために用いられるマイクロマシンスイッチ、当該マイクロマシンスイッチを用いた、フィルタ回路、共用器回路、及び通信機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロマシンスイッチについては、圧電効果を用いたもの（例えば、特許文献１等）や、圧電効果と静電効果の両方を用いたもの（例えば、特許文献２等）が知られている。
【０００３】
図３０を参照して、圧電効果を用いたマイクロマシンスイッチの詳細を説明する。図３０は、圧電効果を用いたマイクロマシンスイッチを示す斜視図である。図３０において、マイクロマシンスイッチは、基板１上に形成された信号線路導体２および接地導体３と、高周波信号の通過を遮断する駆動短絡機構７と、駆動短絡機構７と接地導体３との間に設けられた支持部８とで構成されている。駆動短絡機構７は、導電層４と、制御信号を与えることにより駆動短絡機構７を変位させる駆動手段である圧電体５と、弾性体６とで構成されている。高周波信号を遮断する場合（つまり、スイッチをオフさせる場合）、圧電体５に制御信号として電圧を印加する。これにより、駆動短絡機構７は下方へ変位し、導電層４は信号線路導体２及び接地導体３と接触する。その結果、信号線路導体２は導電層４を介して接地導体３と電気的に接続され、高周波信号は遮断される。高周波信号を通過させる場合（つまり、スイッチをオンさせる場合）、圧電体５への電圧の印加を止める。これにより、駆動短絡機構７は元に戻り、信号線路導体２と接地導体３との間の電気的な接続は切断され、高周波信号は信号線路導体２を通過する。
【０００４】
図３１を参照して、圧電効果と静電効果の両方を用いたマイクロマシンスイッチの詳細を説明する。図３１は、圧電効果と静電効果の両方を用いたマイクロマシンスイッチを示す斜視図である。図３１において、マイクロマシンスイッチは、絶縁された基板１１と、基板１１上に設けられた駆動アーム１２と、それぞれが対向するように基板１１上と駆動アーム１２の下面とに設けられた静電用電極１３と、静電用電極１３に電圧を印加する第１の印加手段（図示なし）と、駆動アーム１２の上面に設けられた圧電駆動電極１６と、圧電駆動電極１６に電圧を印加する第２の印加手段（図示なし）と、駆動アーム１２の下面に設けられた接続電極１７と、基板１１上に設けられた端子電極１８とで構成されている。圧電駆動電極１６は、圧電体層１４とその上下面に設けられた２つの電極１５とを有する。スイッチをオンさせる場合、第１及び第２の印加手段により、静電用電極１３及び圧電駆動電極１６に電圧を印加する。これにより、駆動アーム１２は下方へ変位し、接続電極１７は各端子電極１８と接触する。その結果、端子電極１８間は接続電極１７を介して電気的に接続され、高周波信号は接続電極１７を介して各端子電極１８を通過する。スイッチをオフさせる場合、静電用電極１３及び圧電駆動電極１６への電圧の印加を止める。これにより、駆動アーム１２は元に戻り、端子電極１８間の電気的な接続は切断され、高周波信号は遮断される。
【特許文献１】特開２００３−２１７４２１号公報
【特許文献２】特開２００５−３０２７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、電極間を電気的に接続したり、電極間の電気的な接続を切断したりすることによってスイッチング動作を行う場合、当然ながら、電極間に空隙を形成する必要がある。図３０では、導電層４と信号線路導体２との間、導電層４と接地導体３との間にそれぞれ空隙が形成されている。図３１では、接続電極１７と各端子電極１８との間にそれぞれ空隙が形成されている。ここで、これらの空隙が狭くなるように図３０及び図３１に示したマイクロマシンスイッチを構成した場合、スイッチをオフさせたときの電極間のアイソレーションが低下してしまうという問題がある。逆に空隙が広くなるように構成した場合、電極間のアイソレーションを高くすることができるものの、図３０で言えば支持部８で、図３１で言えば駆動アーム１２の基板１１との取付部分で、応力が集中してしまう。これにより、機械的な信頼性が低下するという問題がある。
【０００６】
このように、従来のマイクロマシンスイッチでは、高アイソレーションの確保と機械的な信頼性の確保との両立を図ることが困難であった。
【０００７】
また、従来のマイクロマシンスイッチでは、スイッチング動作として駆動短絡機構７や駆動アーム１２のたわみを利用しており、そのたわみ方向は１方向である。そのため、複数の入出力に対応するスイッチを構成するためには、複数のマイクロマシンスイッチを用いる必要があり、スイッチ全体のサイズが大型化したり、コストが大幅に増加したりする問題があった。
【０００８】
それ故、本発明は、高アイソレーションの確保と機械的な信頼性の確保との両立を図ることが可能なマイクロマシンスイッチを提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、サイズを大型化させることなく、コストの増加を抑えた、複数の入出力に対応するマイクロマシンスイッチを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、本発明のマイクロマシンスイッチを用いたフィルタ回路、共用器回路、及び通信機器であって、小型化、低損失化、高アイソレーション化を実現した、フィルタ回路、共用器回路、及び通信機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためのマイクロマシンスイッチに向けられており、本発明は、信号を通過させるべき信号電極間を電気的に接続するための第１の制御信号と、当該信号電極間の電気的な接続を切断するための第２の制御信号とを含む外部からの制御信号に応じて、当該信号電極間の電気的な接続を切り替えるマイクロマシンスイッチであって、基板と、基板上に設けられ、基板上を回転可能な回転体と、回転体上に設けられた可動電極と、一方端が可動電極の一方端と電気的に接続され、他方端が基板上に設けられた第１の信号電極と、回転体の周囲であって回転体の回転によって可動電極の他方端と電気的に接続される位置に設けられた第２の信号電極と、可動電極の他方端と第２の信号電極とが電気的に接続される位置まで、第１の制御信号に応じて回転体を回転させ、可動電極の他方端と第２の信号電極との電気的な接続が切断される位置まで、第２の制御信号に応じて回転体を回転させる駆動部とを備える。なお、第１の制御信号は、以下の実施形態におけるオン制御信号に相当し、第２の制御信号は、本実施形態におけるオフ制御信号に相当するものである。また、駆動部は、例えば、以下の実施形態における回転駆動部（１０７、１０７ａ）や、回転駆動部（１０７、１０７ａ）及びストッパ駆動部３０７の組み合わせたものに相当するものである。ここで、回転体が回転する構成においては、その動作上、回転体に対して従来のような応力が集中するようなことはない。したがって、機械的な信頼性を向上させることができる。さらに、回転体が回転することによって、第１及び第２の信号電極間の電気的な接続を切断することができるので、可動電極と第２の信号電極との間のギャップを十分広くとることができる。その結果、可動電極と第２の信号電極との間のアイソレーションも十分に高くすることができる。
【００１２】
好ましくは、第２の信号電極は、互いに異なる位置に複数設けられており、駆動部は、可動電極の他方端が各第２の信号電極のうちのいずれか１つと電気的に接続される位置まで、第１の制御信号に応じて回転体を回転させるとよい。これにより、マイクロマシンスイッチ自体のサイズを大型化させることなく、複数の入出力に対応することが可能なマイクロマシンスイッチを提供することができる。さらに、従来のように、入出力の数だけマイクロマシンスイッチを用意する必要がないので、コストの増加を抑えることもできる。
【００１３】
好ましくは、回転体の下面より下側に設けられ、上下に移動可能なストッパをさらに備え、回転体は、ストッパの位置及び形状に応じて形成された切り込み部を有しており、駆動部は、第１の制御信号に応じて回転体を回転させるとともに、ストッパを回転体の下面より上側に移動させるとよい。また、可動電極は、回転体上に立設された板状の第１の電極を含み、第２の信号電極は、基板上に立設された板状の第２の電極であって、回転体の回転によって第１の電極と接触する位置に設けられた第２の電極を含むとよい。これらにより、回転体を所望の位置で機械的に停止させることができる。その結果、スイッチングの誤動作をなくすことができる。
【００１４】
好ましくは、可動電極の他方端は、回転体の外周から回転体の周囲に向かって突出するように、かつ、回転体の回転によって第２の信号電極の上面と空隙を介して重なるように設けられるとよい。これにより、第１及び第２の信号電極間の電気的な接続を容量結合により行うことできる。その結果、可動電極と第２の信号電極とが機械的に接触することがなく、機械的な接触による電極の磨耗、及び電極の磨耗による特性の劣化を防止することができる。
【００１５】
好ましくは、回転体上であって、回転体の外周から回転体の周囲に向かって突出するよに設けられた少なくとも１つの変位電極と、変位電極と可動電極とを接続する絶縁体と、回転体の回転によって可動電極の他方端が第２の信号電極上に位置するときに変位電極と対向するように、基板上に設けられた固定電極とをさらに備え、駆動部は、第１の制御信号に応じて、可動電極の他方端が第２の信号電極上に位置するまで回転体を回転させ、変位電極は、可動電極の他方端が第２の信号電極上に位置したとき、第１の制御信号に応じて固定電極と接触する位置まで変位するとよい。ここで、変位電極は、絶縁体を介して可動電極と接続されているので、変位電極の変位に伴い、可動電極の他方端は、第２の信号電極と機械的に接触することとなる。これにより、ソフトに容量結合を行った後に機械的な接触により電気的な接続を行うことができる。
【００１６】
好ましくは、回転体の周囲であって、回転体の回転軸に対して第２の信号電極と対称となる位置に設けられた２つの第１の電極と、回転体上であって回転体の回転軸に対して可動電極と対称となる位置に設けられた第２の電極とをさらに備え、第２の電極は、回転体の外周から回転体の周囲に向かって突出するように、かつ、回転体の回転によって各第１の電極の上面と空隙を介して重なるように設けられるとよい。これにより、２つの第１の電極と第２の電極との間の容量の変化を検出することが可能となる。この容量の変化を用いることによって可動電極の位置が検出することができるので、より精度の高いスイッチング動作が可能となる。より好ましくは、各第１の電極の面積が互いに異なるとよい。各第１の電極の面積が互いに異なることで、容量の変化から回転体の回転方向を検出することが可能となる。その結果、より精度の高いスイッチング動作が可能となる。
【００１７】
好ましくは、駆動部は、回転体の周囲に設けられ、回転体の回転軸に対して互いに対称となる形状に形成された複数の第１の駆動電極対と、回転体の下面であって各第１の駆動電極対と同一平面上に設けられ、歯車状に形成された第２の駆動電極とを有し、第２の駆動電極は、第１又は第２の制御信号に応じた電圧が各第１の駆動電極対に印加されることによって回転し、駆動部は、第２の駆動電極が回転することによって回転体を回転させるとよい。
【００１８】
好ましくは、駆動部は、回転体の下面に設けられた弾性体と、弾性体の下面に設けられた圧電体とを有し、圧電体は、第１又は第２の制御信号に応じた電圧が印加されることによって、回転体の下面と接する弾性体の表面に弾性進行波を励振させ、駆動部は、弾性進行波を励振することによって回転体を回転させるとよい。より好ましくは、圧電体の下面には、弾性進行波の２分の１波長分の幅を有する複数の電極と、弾性進行波の４分の３波長分の幅を有する１つの電極と、弾性進行波の４分の１波長分の幅を有する１つの電極とがそれぞれ形成されており、第１又は第２の制御信号に応じた電圧は、弾性進行波の２分の１波長分の幅を有する複数の電極それぞれに対して、隣り合う電極間の電圧の位相が９０度異なるように印加されるとよい。
【００１９】
本発明は、フィルタ回路にも向けられており、本発明は、互いに異なる周波数帯域を有する複数のフィルタを切り替えるフィルタ回路であって、請求項２に記載のマイクロマシンスイッチと、複数の第２の信号電極それぞれに接続され、互いに異なる周波数帯域を有する複数のフィルタとを備える。
【００２０】
本発明は、共用器回路にも向けられており、本発明は、互いに異なる周波数帯域を有する複数の共用器を切り替える共用器回路であって、請求項２に記載のマイクロマシンスイッチと、複数の第２の信号電極それぞれに接続され、互いに異なる周波数帯域を有する複数の共用器とを備える。
【００２１】
本発明は、通信機器にも向けられており、本発明は、無線信号を受信または送信する通信機器であって、請求項１３に記載の共用器回路と、マイクロマシンスイッチを介して複数の共用器それぞれに接続され、無線信号を受信または送信する複数のアンテナとを備える。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高アイソレーションの確保と機械的な信頼性の確保との両立を図ることが可能なマイクロマシンスイッチを提供することができる。また本発明によれば、サイズを大型化させることなく、コストの増加を抑えた、複数の入出力に対応するマイクロマシンスイッチを提供することができる。また本発明によれば、本発明のマイクロマシンスイッチを用いたフィルタ回路、共用器回路、及び通信機器であって、小型化、低損失化、高アイソレーション化を実現した、フィルタ回路、共用器回路、及び通信機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１Ａ〜図３を参照して、本発明における第１の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ１００について説明する。図１Ａ、図１Ｂは、第１の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ１００を上面からみた図である。図１Ａはオフ状態を示しており、図１Ｂはオン状態を示している。図２は、図１Ｂの線ＡＡでマイクロマシンスイッチ１００を切断した場合の断面図である。図３は、図２の線ＢＢでマイクロマシンスイッチ１００を切断した場合の断面図である。
【００２５】
まず、マイクロマシンスイッチ１００の構成について説明する。図１Ａ及び図２において、マイクロマシンスイッチ１００は、基板１０１、回転体１０２、可動電極１０３、第１の信号電極１０４、第２の信号電極１０５、スペーサー１０６、及び回転駆動部１０７を備える。
【００２６】
基板１０１は、シリコン、ガリウム砒素、ＳｉＣ等の材料で構成される。基板１０１には、円形の窪み１０１ｈが形成されている。窪み１０１ｈ内には、円板形状の回転体１０２が回転可能に設けられている。回転体１０２上には、可動電極１０３が設けられている。第１の信号電極１０４は、切り替えを行う高周波信号などが通過する電極である。第１の信号電極１０４の一方端は、可動電極１０３の一方端上に設けられ、可動電極１０３と電気的に接続されている。また、第１の信号電極１０４の一方端は、回転体１０２及び可動電極１０３を回転可能に固定している。第１の信号電極１０４の他方端は、スペーサー１０６を挟んで基板１０１上に設けられている。第２の信号電極１０５は、切り替えを行う高周波信号などが通過する電極である。第２の信号電極１０５は、基板１０１上であって窪み１０１ｈの周辺に設けられている。可動電極１０３の側面と当該側面に対向する第２の信号電極１０５の側面とは、回転体１０２の回転に応じて接触したり非接触になったりする。
【００２７】
回転駆動部１０７は、図２に示すように、第１の駆動電極１０７１、第２の駆動電極１０７２、突起体１０７３、及び突起体１０７４により構成される。第１の駆動電極１０７１は、基板１０１の内部に形成されており、図３に示すように、６個の電極１０７１ａ〜１０７１ｆにより構成される。電極１０７１ａ及び電極１０７１ｄそれぞれは、第２の駆動電極１０７２の回転軸に対して互いに対称となる形状に形成されている。電極１０７１ｂ及び電極１０７１ｅ、電極１０７１ｃ及び電極１０７１ｆについても同様である。このように、電極１０７１ａ及び電極１０７１ｄ、電極１０７１ｂ及び電極１０７１ｅ、電極１０７１ｃ及び電極１０７１ｆはそれぞれ対をなす電極であり、以下、第１の駆動電極対と称す。第２の駆動電極１０７２は、回転体１０２の下面に形成されており、上面からみた形状は、図３に示すように、歯車のような形状となっている。第２の駆動電極１０７２は、第１の駆動電極１０７１と同一平面上に位置している。突起体１０７３は、第２の駆動電極１０７２の下面中央部に設けられており、突起体１０７４は、第２の駆動電極１０７２の下面外周部に複数設けられている。突起体１０７３及び突起体１０７４は、回転体１０２及び第２の駆動電極１０７２を回転可能に支持するためのものであり、基板１０１に固定はされてはいない。
【００２８】
ここで、回転駆動部１０７において回転体１０２を回転させるための回転駆動力が発生する原理について説明する。回転駆動力を発生させるには、３組の第１の駆動電極対それぞれに、互いに位相の異なる電圧が印加されればよい。具体的には、３組の第１の駆動電極対それぞれに、互いに位相が１２０度異なるパルス電圧を印加する。これにより、３組の第１の駆動電極対と第２の駆動電極１０７２との間で静電力が発生する。この発生した静電力が回転駆動力であり、この回転駆動力によって第２の駆動電極１０７２及び回転体１０２が回転する。なお、３組の第１の駆動電極対それぞれに印加する電圧の位相関係を変えることで、回転方向を任意の方向に決定することができる。また、パルス電圧の印加を停止すると、静電力が無くなるので、回転体１０２の回転は停止する。
【００２９】
次に、図１Ａ及び図１Ｂを参照して、以上のように構成されたマイクロマシンスイッチ１００のスイッチング動作について説明する。マイクロマシンスイッチ１００は、回転体１０２を回転させることでスイッチング動作を行う。以下、スイッチをオンさせる場合と、スイッチをオフさせる場合とを分け、具体的に説明する。以下の説明では、図１Ａに示すオフ状態が初期状態であるとする。図１Ａでは、可動電極１０３は、時計の文字盤で表現すれば９時の位置に存在している。
【００３０】
可動電極１０３と第２の信号電極１０５とを電気的に接続させることによりスイッチをオンさせる場合、回転体１０２は、可動電極１０３が９時の位置にある状態から時計回りに（図１Ａの点線矢印の方向に）回転し、可動電極１０３が１２時の位置にきたとき、停止する。具体的には、外部からのオン制御信号に応じて各第１の駆動電極対へ電圧の印加が開始され、回転駆動部１０７において時計回りの回転駆動力が発生する。この回転駆動力の作用によって、回転体１０２は時計回りに回転する。その後、可動電極１０３が１２時の位置にきたとき、外部からのオン制御信号に応じて各第１の駆動電極対への電圧の印加が停止される。その結果、図１Ｂ及び図２に示すように、可動電極１０３は第２の信号電極１０５と電気的に接続され、マイクロマシンスイッチ１００はオン状態となる。外部からのオン制御信号については、後述する。
【００３１】
一方、可動電極１０３と第２の信号電極１０５との電気的な接続を切断することによりスイッチをオフさせる場合、回転体１０２は、可動電極１０３が１２時の位置にある状態から反時計回りに（図１Ｂの点線矢印の方向に）回転し、可動電極１０３が９時の位置にきたとき、停止する。具体的には、外部からのオフ制御信号に応じて各第１の駆動電極対への電圧の印加が開始され、回転駆動部１０７において反時計回りの回転駆動力が発生する。この回転駆動力の作用によって、回転体１０２は反時計回りに回転する。その後、可動電極１０３が９時の位置にきたとき、外部からのオフ制御信号に応じて各第１の駆動電極対への電圧の印加が停止される。その結果、図１Ａに示すように、可動電極１０３は第２の信号電極１０５との電気的な接続が切断され、マイクロマシンスイッチ１００はオフ状態となる。外部からのオフ制御信号については、後述する。
【００３２】
以上のように、マイクロマシンスイッチ１００は、回転体１０２を回転させることでスイッチング動作を行う。ここで、上述したように回転体１０２を回転させる構成においては、その構造上、従来のように応力が集中することはない。したがって、従来よりも機械的な信頼性を向上させることができる。さらに、オフ状態のとき、可動電極１０３と第２の信号電極１０５との間の距離を十分大きくすことができるので、高アイソレーションも確保することができる。
【００３３】
以下、図４を参照して、回転体１０２の回転を制御する方法について具体的に説明する。図４は、マイクロマシンスイッチ１００と、回転体１０２の回転を制御するための駆動回路２００とを、機能的に表現した機能ブロック図である。図４において、マイクロマシンスイッチ１００は、回転駆動部１０７とスイッチ回路１０８により構成される。スイッチ回路１０８は、回転体１０２、可動電極１０３、第１の信号電極１０４、及び第２の信号電極１０５により構成されるスイッチ回路である。図４に示す白抜きの矢印は、回転駆動部１０７がスイッチ回路１０８の回転体１０２を回転させる回転駆動力を表したものである。駆動回路２００は、電圧印加部２０１及び制御部２０２により構成される。なお、駆動回路２００は、半導体素子により集積化して単独で構成されているとする。電圧印加部２０１は、制御部２０２からのオン又はオフ制御信号に基づいて、各第１の駆動電極対に、互いに位相が異なる電圧を印加する。
【００３４】
制御部２０２は、回転体１０２の回転方向と回転量とを制御する。具体的には、スイッチをオンさせる場合、制御部２０２は、電圧印加部２０１にオン制御信号を出力する。オン制御信号は、各第１の駆動電極対に印加する電圧の位相関係を示す位相情報と、各第１の駆動電極対に電圧を印加する時間（印加時間）を示す印加時間情報とを含む。ここでは一例として、位相情報は、回転体１０２の回転方向が時計回りとなる位相関係を示す情報であるとし、印加時間情報は、回転体１０２が９０度回転するのに要する時間を示す情報であるとする。電圧印加部２０１は、オン制御信号に基づき、位相情報が示す位相関係で印加時間情報が示す印加時間だけ、各第１の駆動電極対に電圧を印加する。その結果、回転体１０２は、可動電極１０３が９時の位置にある状態から時計回りに９０度回転し、可動電極１０３が１２時の位置にきたとき、停止することになる。
【００３５】
一方、スイッチをオフさせる場合、制御部２０２は、電圧印加部２０１にオフ制御信号を出力する。オフ制御信号は、オン制御信号と同様、位相情報と印加時間情報とを含む。ここでは一例として、位相情報は、回転体１０２の回転方向が反時計回りとなる位相関係を示す情報であるとし、印加時間情報は、回転体１０２が９０度回転するのに要する時間を示す情報であるとする。このようにオフ制御信号は、位相情報に関してオン制御信号と異なる信号となる。電圧印加部２０１は、オフ制御信号に基づき、位相情報が示す位相関係で印加時間情報が示す印加時間だけ、各第１の駆動電極対に電圧を印加する。その結果、回転体１０２は、可動電極１０３が１２時の位置にある状態から反時計回りに９０度回転し、可動電極１０３が９時の位置にきたとき、停止することになる。
【００３６】
このように、マイクロマシンスイッチ１００のスイッチング動作は、制御部２０２からのオン制御信号及びオフ制御信号に応じて行われる。オン制御信号及びオフ制御信号は、電圧の印加状態を示す信号であるので、マイクロマシンスイッチ１００のスイッチング動作は、簡単な制御によって実現されることになる。
【００３７】
なお、上述では、第２の信号電極１０５が基板１０１上に１つだけ設けられていたが、これに限られない。第２の信号電極１０５は、図５Ａに示すように、基板１０１上に複数設けられてもよい。図５Ａは、マイクロマシンスイッチ１１０を上面からみた図である。マイクロマシンスイッチ１１０の構成は、マイクロマシンスイッチ１００に対して、第２の信号電極１０５の代わりに第２の信号電極１０５ａ〜１０５ｅが形成される点のみ異なる。このため、それ以外の構成については、マイクロマシンスイッチ１００と同一の符号を付して説明を省略する。図５Ａに示すように、第２の信号電極１０５ａ〜１０５ｅは、回転体１０２の周囲であって互いに異なる位置にそれぞれ設けられている。ここで、マイクロマシンスイッチ１１０の回路ブロック図を図５Ｂに示す。図５Ｂに示すように、第２の信号電極１０５ａ〜１０５ｅは、複数の入力（あるいは出力）に相当することになる。
【００３８】
次に、マイクロマシンスイッチ１１０のスイッチング動作について説明する。マイクロマシンスイッチ１１０では、可動電極１０３が常に第２の信号電極１０５ａ〜１０５ｅのいずれかに電気的に接続されている。つまり、マイクロマシンスイッチ１１０は常にオン状態となる。マイクロマシンスイッチ１１０において、可動電極１０３が第２の信号電極１０５ａ〜１０５ｅのいずれに接続されるについては、回転体１０２の回転方向及び回転量を制御することで実現される。つまり、制御部２０２が、第２の信号電極１０５ａ〜１０５ｅそれぞれに対応した複数種類のオン制御信号を出力するようにすればよい。一例としては、制御部２０２に対して、可動電極１０３が第２の信号電極１０５ａと接続されている状態を初期状態として設定しておく。また制御部２０２に対して、初期状態から第２の信号電極１０５ｂ〜１０５ｅまでの回転量をそれぞれ予め設定しておく。制御部２０２は、第２の信号電極１０５ａから現在接続されている第２の信号電極までの回転量と、第２の信号電極１０５ａから次に接続されるべき第２の信号電極までの回転量とを参照することで、現在接続されている第２の信号電極から次に接続されるべき第２の信号電極までの回転方向と回転量を求めることができる。これにより、制御部２０２は、回転方向と回転量が異なる複数種類のオン制御信号を出力することができる。その結果、回転駆動部１０７は、制御部２０２からのオン制御信号に応じて、可動電極１０３が所望の第２の信号電極と電気的に接続される位置まで、回転体１０２を回転させることができる。
【００３９】
マイクロマシンスイッチ１１０のように構成することで、マイクロマシンスイッチ自体のサイズを大型化させることなく、複数の入出力に対応することが可能なマイクロマシンスイッチを提供することができる。さらに、入出力の数だけマイクロマシンスイッチを用意する必要がないので、コストの増加を抑えることもできる。
【００４０】
なお、図５Ａでは、回転体１０２が時計周りに回転して可動電極１０３が第２の信号電極１０５ｃと電気的に接続される過程において、可動電極１０３は、第２の信号電極１０５ｂと一度接触してしまう。このような接触を回避するためには、マイクロマシンスイッチ１１０に回転体１０２を上昇及び下降させる昇降駆動部（図示なし）をさらに設けるとよい。この場合、駆動回路２００は、電圧印加部２０１とは別に、昇降駆動部に電圧を印加するための電圧印加部（図示なし）をさらに備える。制御部２０２は、回転体１０２を上昇させることを示す上昇情報を含む第１のオン制御信号を昇降駆動部に電圧を印加するための電圧印加部に出力し、その後、電圧印加部２０１に位相情報及び印加時間情報を含む第２のオン制御信号を出力する。回転体１０２が停止した後、制御部２０２は、回転体１０２を下降させることを示す下降情報を含む第３のオン制御信号を、昇降駆動部に電圧を印加するための電圧印加部に出力する。これにより、回転体１０２は、昇降駆動部の作用によって上昇し、上昇後に回転駆動部１０７の作用によって回転し、回転後に昇降駆動部の作用によって下降することとなる。その結果、第２の信号電極１０５ｂ等の所望しない電極と電気的に接続されることなく、スイッチング動作を行うことができる。
【００４１】
なお、図６Ａに示すように、上述したマイクロマシンスイッチ１１０を複数接続するようにしてもよい。図６Ａは、マイクロマシンスイッチ１１０を複数接続することによって構成されるマイクロマシンスイッチ１２０を上からみた図である。図６Ａにおいて、マイクロマシンスイッチ１２０は、２つのマイクロマシンスイッチ１１０を接続電極１０９で接続して構成される。また、図６Ｂは、マイクロマシンスイッチ１２０の回路ブロック図である。図６Ａ及び図６Ｂに示すように構成することにより、入力の切り替えと出力の切り替えとの両方を行うことができる。このため、マルチモードやマルチバンドの携帯電話にマイクロマシンスイッチ１２０を用いた場合、アンテナ及びフィルタ間の切り替えを１つのスイッチで行うことができるようになるので、小型化の面で大きな効果を得ることができる。
【００４２】
なお、上述では、回転駆動部１０７は静電力を用いた構成であったが、超音波モータの原理を用いた構成であってもよい。以下、図７〜図９Ｂを参照して、超音波モータの原理を用いた場合の回転駆動部１０７ａの構成について説明する。図７は、超音波モータの原理を用いた回転駆動部１０７ａを有するマイクロマシンスイッチ１００を図１Ｂの線ＡＡで切断した場合の断面図である。図８は、分解された回転駆動部１０７ａと回転体１０２の斜視図である。図９Ａは、図８に示す回転駆動部１０７ａの上下面をひっくり返したときの回転駆動部１０７ａの斜視図である。図９Ｂは、図９Ａの回転駆動部１０７ａの底面を正面からみた図である。なお、図７〜図９Ｂに示すマイクロマシンスイッチ１００は、図１Ａ及び図２に対して、回転駆動部１０７が回転駆動部１０７ａに入れ代わった点のみ異なる。そのため、その他の構成については、図１Ａ及び図２と同一の符号を付して説明を省略する。
【００４３】
回転駆動部１０７ａは、図７及び図８に示すように、回転体１０２の下面に配置される。回転駆動部１０７ａは、弾性体１０７５、圧電体１０７６、突起体１０７３、突起体１０７４、及び突起体１０７７により構成される。弾性体１０７５は、回転体１０２と同様、円板形状を有している。弾性体１０７５の上面外周部には、突起体１０７７が複数設けられている。弾性体１０７５の下面中央部には、突起体１０７３が設けられている。圧電体１０７６は、リング形状を有している。図７及び図９Ａに示すように、圧電体１０７６の下面には、複数の突起体１０７４が設けられている。さらに圧電体１０７６の下面には、図９Ｂに示すように、電極Ａ１〜Ａ１６、電極Ｃ１〜Ｃ２が形成されている。圧電体１０７６は、電極Ａ１〜Ａ１６が形成されている各部分において分極方向が異なっているとする。図９Ｂにおいて、例えば、電極Ａ１、Ａ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９、Ａ１１、Ａ１３、Ａ１５（以下、第１の電極群と称す）の分極方向がＺ軸の正方向であるとすると、その他の電極Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６（以下、第２の電極群と称す）の分極方向はＺ軸の負方向となる。このような第１の電極群と第２の電極群とに、９０度位相が異なる電圧を印加することで、圧電体１０７６が伸縮運動する。これにより、弾性体１０７５の表面には、高次の曲げ振動が発生し、弾性進行波が励振する。このとき、弾性体１０７５の上面に設けられた突起体１０７７によって回転体１０２に回転駆動力が与えられ、回転体１０２は、弾性進行波の進行方向とは逆方向に回転する。なお、圧電体１０７６への電圧の印加を停止すると、瞬時に弾性体１０７５の振動も停止し、回転体１０２の回転も停止する。
【００４４】
なお、電極Ａ１〜Ａ１６の周方向の幅は、弾性体１０７５の表面に励振する弾性進行波の２分の１波長に相当する。また、電極Ｃ１の周方向の幅は４分の１波長に相当し、電極Ｃ２の周方向の幅は４分の３波長に相当する。また、突起体１０７３及び１０７４は、基板１０１に固定されてはいない。
【００４５】
また、超音波モータの原理を用いた回転駆動部１０７ａを採用した場合でも、制御部２０２は、位相情報によって進行波の進行方向を制御して回転方向を制御することができ、印加時間情報によって回転量を制御することができる。
【００４６】
このように、回転駆動部１０７ａのように超音波モータの原理を用いた構成にすることにより、圧電体１０７６への電圧の印加を開始すると、瞬時に回転体１０２が回転し、圧電体１０７６への電圧の印加を停止すると、瞬時に回転体１０２の回転も停止する。このため、スイッチング動作において、回転体１０２の回転及び停止を瞬時に行うことができる。さらに、超音波モータの原理を用いた場合、従来と比べて回転駆動部１０７ａの変位量が少ないため、応力の集中を抑えることができる。その結果、機械的な信頼性が高いという効果が得られる。また、応力が集中する位置が振動モードにより複数分散するので、その理由によっても従来より機械的な信頼性が高いという効果が得られる。
【００４７】
なお、上述では、駆動回路２００は、それ単体で半導体素子により集積化するとしたが、これに限られない。例えば、マイクロマシンスイッチ１００を携帯電話の送信部、又は受信部に用いる場合において、送信信号、又は受信信号の入出力のタイミングに合わせて、スイッチング動作を行うことがある。このような場合には、単体で構成するのではなく、携帯電話内の回路部と一体で集積化することが望ましい。また、マイクロマシンスイッチ１００を携帯電話の送信部、又は受信部に用いる場合において、パワーアンプ等の負荷変動に合わせてスイッチング動作を行うこともある。パワーアンプ等の負荷変動に合わせてスイッチング動作を行う場合、パワーアンプの制御部の信号を検出してスイッチを動作させることが望ましいので、このような場合にも、単体で構成するのではなく、携帯電話内の回路部と一体で集積化することが望ましい。また、制御部２０２は、マイコン等により構成することも可能である。マイコン等により構成した場合、駆動回路２００の小型化の点でさらに有利になる。
【００４８】
（第２の実施形態）
図１０Ａ〜図１２を参照して、本発明における第２の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ３００について説明する。図１０Ａ〜図１０Ｃは、第２の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ３００を上面からみた図である。図１０Ａは、オフ状態を示している。図１０Ｂ及び図１０Ｃは、オン状態を示している。図１１は、マイクロマシンスイッチ３００の一部の斜視図と、当該一部を線ＣＣで切断した断面図を示す図である。図１２は、マイクロマシンスイッチ３００と、回転体３０２の回転を制御するための駆動回路２００ａとを、機能的に表現した機能ブロック図である。
【００４９】
まず、マイクロマシンスイッチ３００の構成について説明する。図１０Ａ〜図１２において、マイクロマシンスイッチ３００は、基板１０１、回転体３０２、可動電極１０３、第１の信号電極１０４、第２の信号電極３０５ａ〜３０５ｃ、スペーサー１０６、回転駆動部１０７、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃ、突起体３０３、及びストッパ駆動部３０７を備える。なお、マイクロマシンスイッチ３００は、第１の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチ１００に対して、第２の信号電極１０５が第２の信号電極３０５ａ〜３０５ｃに入れ代わった点、回転体１０２が回転体３０２に入れ代わった点、突起体３０３、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃ、及びストッパ駆動部３０７をさらに備える点、回転駆動部１０７が基板１０１内部に配置される点で異なる。第２の信号電極３０５ａ〜３０５ｃ、回転体３０２、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃ、突起体３０３、及びストッパ駆動部３０７以外の構成については、マイクロマシンスイッチ１００の構成と同様であり、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
回転体３０２は、切り込み部が複数形成された円板形状を有し、基板１０１上に形成された窪み１０１ｈ内に配置される。回転駆動部１０７は、図１１の例では、基板１０１内部に配置される。回転体３０２の下面中央部には突起体３０３が設けられている。回転体３０２は、突起体３０３を介して回転駆動部１０７と接続されている。第２の信号電極３０５ａ〜３０５ｃは、基板１０１上であって窪み１０１ｈの周辺に設けられている。可動電極１０３の側面と当該側面に対向する第２の信号電極３０５ａ〜３０５ｃの側面とは、回転体３０２の回転に応じて接触したり非接触になったりする。ストッパ３０６ａ〜３０６ｃは、図１０Ａに示すように、基板１０１上に形成された窪み１０１ｈ内に配置されている。ストッパ３０６ａ〜３０６ｃは、回転体３０２の回転軸から径方向に向かって、ストッパ３０６ａ、ストッパ３０６ｂ、ストッパ３０６ｃの順に配置されている。また、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃは、図１１に示すように、基板１０１と接する位置であって回転体３０２の下面より下側に設けられ、上下に移動可能に配置されている。また、図１１に示すように、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃの高さ方向の厚みは、回転体３０２の下面と基板１０１上面との隙間より薄い。ストッパ駆動部３０７は、外部から電圧が印加されることによって、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃを上下に移動させるための駆動力を発生させるものである。ストッパ駆動部３０７は、ここでは図示していないが、例えば基板１０１内部に配置される。なお、回転体３０２に形成された切り込み部は、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃそれぞれの位置及び形状に応じて形成されている。
【００５１】
次に、図１０Ａ〜図１０Ｃを参照して、以上のように構成されたマイクロマシンスイッチ３００のスイッチング動作について説明する。マイクロマシンスイッチ３００は、回転体３０２を回転させることでスイッチング動作を行う。以下、スイッチをオンさせる場合と、スイッチをオフさせる場合とを分け、具体的に説明する。以下の説明では、図１０Ａに示すように、可動電極１０３が９時の位置に存在しているオフ状態を初期状態とする。また、図１０Ａでは、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃの全てが基板１０１と接する位置に存在している。また、説明を分かりやすくするために、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃのうち、基板１０１と接する位置に存在しているものには斜線のハッチングを付し、回転体３０２の下面より上側に位置するものにはハッチングを付していない。
【００５２】
可動電極１０３と第２の信号電極３０５ａとを電気的に接続させることによりスイッチをオンさせる場合、回転体３０２は、可動電極１０３が９時の位置にある状態から時計回りに（図１０Ａの点線矢印の方向に）回転し、可動電極１０３が第２の信号電極３０５ａと電気的に接続される位置にきたとき、停止する。具体的には、外部からのオン制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対へ電圧の印加が開始され、回転体３０２は時計回りに回転する。また、ストッパ駆動部３０７には、この回転と同時に、外部からのオン制御信号に応じて電圧が印加され、ストッパ３０６ａは、基板１０１と接する位置から回転体３０２の下面より上側に移動する。これにより、ストッパ３０６ａが当該ストッパ３０６ａに対応する回転体３０２の切り込み部と接触する。その結果、図１０Ｂに示すように、可動電極１０３が第２の信号電極３０５ａと電気的に接続される位置で、回転体３０２は機械的に停止する。
【００５３】
その後、可動電極１０３と第２の信号電極３０５ｂとを電気的に接続させることによりスイッチをオンさせる場合、ストッパ駆動部３０７には、外部からのオン制御信号に応じて電圧が印加され、ストッパ３０６ａは、回転体３０２の下面よりも下側に移動するとともに、ストッパ３０６ｂは、基板１０１と接する位置から回転体３０２の下面より上側に移動する。ここで、回転体３０２には回転駆動力が作用し続けている。したがって、回転体３０２は、ストッパ３０６ｂが当該ストッパ３０６ｂに対応する回転体３０２の切り込み部と接触するまで時計回りに（図１０Ｂの点線矢印の方向に）回転し、可動電極１０３は第２の信号電極３０５ｂと電気的に接続される。図１１は、このときの状態を示した斜視図及び断面図である。
【００５４】
一方、可動電極１０３を元の位置（９時の位置）に戻すことによりスイッチをオフさせる場合、回転体３０２は、可動電極１０３が１２時の位置にある状態から反時計回りに（図１０Ｃの点線矢印の方向に）回転し、可動電極１０３が９時の位置にきたとき、停止する。具体的には、外部からのオフ制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が開始され、回転体３０２は反時計回りに回転する。その後、可動電極１０３が９時の位置にきたとき、外部からのオフ制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が停止される。
【００５５】
以下、図１２を参照して、回転体３０２の回転を制御する方法について具体的に説明する。図１２において、マイクロマシンスイッチ３００は、回転駆動部１０７、ストッパ駆動部３０７、及びスイッチ回路３０８により構成される。スイッチ回路３０８は、回転体３０２、可動電極１０３、第１の信号電極１０４、第２の信号電極３０５ａ〜３０５ｃ、突起体３０３、及びストッパ３０６ａ〜３０６ｃにより構成されるスイッチ回路である。図１２に示す回転駆動部１０７とスイッチ回路３０８との白抜きの矢印は、回転駆動部１０７がスイッチ回路３０８の回転体３０２を回転させる回転駆動力を表したものである。図１２に示すストッパ駆動部３０７とスイッチ回路３０８との白抜きの矢印は、ストッパ駆動部３０７がスイッチ回路３０８のストッパ３０６ａ〜３０６ｃを移動させる駆動力を表したものである。駆動回路２００ａは、電圧印加部２０１、制御部２０２ａ、及び電圧印加部２０３により構成される。なお、駆動回路２００ａは、駆動回路２００と同様、半導体素子により集積化して単独で構成されているとする。電圧印加部２０１は、制御部２０２ａからのオフ又は第１のオン制御信号に基づいて、各第１の駆動電極対に、互いに位相が異なる電圧を印加する。電圧印加部２０３は、制御部２０２ａからの第２のオン制御信号に基づいて、ストッパ駆動部３０７に電圧を印加する。
【００５６】
制御部２０２ａは、回転体３０２の回転方向と回転量とを制御する。具体的には、可動電極１０３と第２の信号電極３０５ａとを電気的に接続させることによりスイッチをオンさせる場合、制御部２０２ａは、電圧印加部２０１に第１のオン制御信号を出力するとともに、電圧印加部２０３に第２のオン制御信号を出力する。電圧印加部２０１に出力される第１のオン制御信号は、回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対に印加する電圧の位相関係を示す位相情報のみを含む。ここでの位相情報は、回転体３０２の回転方向が時計回りとなる位相関係を示す情報であるとする。電圧印加部２０１は、第１のオン制御信号に含まれる位相情報が示す位相関係で、回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対に電圧を印加する。電圧印加部２０３に出力される第２のオン制御信号は、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃのいずれか１つを特定したストッパ情報を含む。ここでのストッパ情報は、ストッパ３０６ａを特定した情報であるとする。電圧印加部２０３は、第２のオン制御信号に基づいて、ストッパ駆動部３０７に電圧を印加する。これらにより、回転駆動部１０７は、可動電極１０３が９時の位置にある状態から時計回りに回転体３０２を回転させ、これと同時に、ストッパ駆動部３０７は、基板１０１と接する位置から回転体３０２の下面より上側に、ストッパ３０６ａを移動させる。これにより、ストッパ３０６ａが当該ストッパ３０６ａに対応する回転体３０２の切り込み部と接触する。その結果、可動電極１０３が第２の信号電極３０５ａと電気的に接続される位置で、回転体３０２は機械的に停止する。
【００５７】
その後、可動電極１０３と第２の信号電極３０５ｂとを電気的に接続させることによりスイッチをオンさせる場合、制御部２０２ａは、電圧印加部２０３に第３のオン制御信号を出力する。ここでの第３のオン制御信号に含まれるストッパ情報は、ストッパ３０６ｂを特定した情報であるとする。電圧印加部２０３は、第３のオン制御信号に基づいて、ストッパ駆動部３０７に電圧を印加する。これにより、ストッパ駆動部３０７は、ストッパ３０６ａを回転体３０２の下面より下側に移動させるとともに、ストッパ３０６ｂを基板１０１と接する位置から回転体３０２の下面より上側に移動させる。その結果、回転体３０２には回転駆動力が作用し続けているので、回転体３０２は、ストッパ３０６ｂが当該ストッパ３０６ｂに対応する回転体３０２の切り込み部と接触するまで時計回りに（図１０Ｂの点線矢印の方向に）回転し、可動電極１０３は第２の信号電極３０５ｂと電気的に接続される。
【００５８】
一方、可動電極１０３を元の位置（９時の位置）に戻すことによりスイッチをオフさせる場合、制御部２０２ａは、電圧印加部２０１にオフ制御信号を出力する。オフ制御信号は、位相情報と印加時間情報とを含む。ここでの位相情報は、回転体３０２の回転方向が反時計回りとなる位相関係を示す情報であるとし、印加時間情報は、回転体３０２が９０度回転するのに要する時間を示す情報であるとする。電圧印加部２０１は、オフ制御信号に含まれる位相情報が示す位相関係で印加時間情報が示す印加時間だけ、回転駆動部１０７に電圧を印加する。その結果、回転体３０２は、可動電極１０３が１２時の位置にある状態から反時計回りに回転し、可動電極１０３が９時の位置にきたとき、停止することとなる。
【００５９】
以上のように、本実施形態によれば、スイッチをオンさせる場合において、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃにより回転体３０２を機械的に停止させることができる。これにより、回転体３０２に回転駆動力を作用し続けても、所望の位置でのスイッチング動作を行うことができる。また、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃの位置と回転体３０２の切り込みの位置とを所望の位置に設定することで、任意の位置で回転体を停止することができる。また、ストッパ３０６ａ〜３０６ｃにより回転体３０２を機械的に停止させるので、複数の切り替えを行うにあたり、誤動作の少ないスイッチング動作を実現することができる。
【００６０】
（第３の実施形態）
図１３Ａ〜図１４を参照して、本発明における第３の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ４００について説明する。図１３Ａ、図１３Ｂは、第３の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ４００を上面からみた図である。図１３Ａはオフ状態を示しており、図１３Ｂはオン状態を示している。図１４は、図１３Ｂの線ＡＡでマイクロマシンスイッチ４００を切断した場合の断面図である。
【００６１】
まず、マイクロマシンスイッチ４００の構成について説明する。図１３Ａ〜図１４において、マイクロマシンスイッチ４００は、基板１０１、回転体１０２、可動電極４０３、第１の信号電極１０４、第２の信号電極４０５、スペーサー１０６、及び回転駆動部１０７を備える。なお、マイクロマシンスイッチ４００は、第１の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチ１００に対して、可動電極１０３が可動電極４０３に、第２の信号電極１０５が第２の信号電極４０５に入れ代わった点で異なる。可動電極４０３及び第２の信号電極４０５以外の構成については、マイクロマシンスイッチ１００の構成と同様であり、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
可動電極４０３は、電極４０３１及び電極４０３２により構成される。電極４０３１は、上述した可動電極１０３と同様の形状を有し、回転体１０２上に形成されている。電極４０３２は、図１３Ａ及び図１４に示すような板形状を有し、電極４０３１上に立設している。第２の信号電極４０５は、電極４０５１及び電極４０５２により構成される。電極４０５１は、第２の信号電極１０５と同様の形状を有し、基板１０１上であって窪み１０１ｈの周辺に設けられている。電極４０５２は、図１３Ａ及び図１４に示すような板形状を有し、電極４０５１上に立設している。可動電極４０３の電極４０３２と、第２の信号電極４０５の電極４０５２とは、回転体１０２の回転に応じて接触したり非接触になったりする位置に配置されている。
【００６３】
次に、図１３Ａ及び図１３Ｂを参照して、以上のように構成されたマイクロマシンスイッチ４００のスイッチング動作について説明する。マイクロマシンスイッチ４００は、回転体１０２を回転させることでスイッチング動作を行う。以下、スイッチをオンさせる場合と、スイッチをオフさせる場合とを分け、具体的に説明する。以下の説明では、図１３Ａに示すオフ状態が初期状態であるとする。図１３Ａでは、可動電極４０３は、９時の位置に存在している。
【００６４】
可動電極４０３と第２の信号電極４０５とを電気的に接続させることによりスイッチをオンさせる場合、回転体１０２は、可動電極４０３が９時の位置にある状態から時計回りに（図１３Ａの点線矢印の方向に）回転する。具体的には、外部からのオン制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対へ電圧の印加が開始され、回転体１０２は時計回りに回転する。可動電極４０３が１２時の位置にきたとき、可動電極４０３の電極４０３２は第２の信号電極４０５の電極４０５２と接触し、回転体１０２の回転は停止する。その結果、図１３Ｂに示すように、可動電極４０３は第２の信号電極４０５と電気的に接続され、オン状態となる。
【００６５】
一方、可動電極４０３と第２の信号電極４０５との電気的な接続を切断することによりスイッチをオフさせる場合、回転体１０２は、可動電極４０３が１２時の位置にある状態から反時計回りに（図１３Ｂの点線矢印の方向に）回転し、可動電極４０３が９時の位置にきたとき、停止する。具体的には、外部からのオフ制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が開始され、回転体１０２は反時計回りに回転する。その後、可動電極４０３が９時の位置にきたとき、外部からのオフ制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が停止される。その結果、図１３Ａに示すように、可動電極４０３は第２の信号電極４０５との電気的な接続が切断され、オフ状態となる。
【００６６】
以下、回転体１０２の回転を制御する方法について具体的に説明する。マイクロマシンスイッチ４００と、回転体１０２の回転を制御するための駆動回路２００とを、機能的に表現した機能ブロック図は、図４のうち、マイクロマシンスイッチ１００をマイクロマシンスイッチ４００に入れ代えたものに等しい。本実施形態の制御方法は、図４で説明した制御方法に対して、スイッチをオンさせる場合の制御方法のみ異なる。
【００６７】
スイッチをオンさせる場合、制御部２０２は、電圧印加部２０１にオン制御信号を出力する。オン制御信号は、回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対に印加する電圧の位相関係を示す位相情報のみを含む。ここでの位相情報は、回転体１０２の回転方向が時計回りとなる位相関係を示す情報であるとする。電圧印加部２０１は、オン制御信号に基づき、位相情報が示す位相関係で、回転駆動部１０７に電圧を印加する。これにより、回転体１０２は、可動電極４０３が９時の位置にある状態から時計回りに回転する。ここで、可動電極４０３が１２時の位置にきたとき、可動電極４０３の電極４０３２は第２の信号電極４０５の電極４０５２と接触する。その結果、回転体１０２の回転は機械的に停止することになり、オン状態となる。スイッチをオフさせる場合についての制御方法は、図４で説明した制御方法と同様であるので、説明を省略する。
【００６８】
以上のように、本実施形態によれば、スイッチをオンさせる場合において、第２の信号電極４０５により回転体１０２を機械的に停止させることができる。これにより、回転体１０２に回転駆動力を作用し続けても、所望の位置でのスイッチング動作を行うことができる。また、第２の信号電極４０５により回転体１０２を機械的に停止させるので、スイッチングを確実に行うことができ、電気的な信頼性の高いマイクロマシンスイッチを実現することができる。
【００６９】
なお、第２の信号電極４０５が基板１０１上に１つだけ形成されていたが、これに限られない。第２の信号電極４０５は、図１５に示すように、基板１０１上に複数形成されていてもよい。図１５は、マイクロマシンスイッチ４１０を上面からみた図である。マイクロマシンスイッチ４１０の構成は、マイクロマシンスイッチ４００に対して、第２の信号電極４０５の代わりに第２の信号電極４０５ａ及び４０５ｂが形成される点のみ異なる。このため、それ以外の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。図１５に示すように、第２の信号電極４０５ａ及び４０５ｂは、回転体１０２の周囲であって互いに異なる位置にそれぞれ設けられている。第２の信号電極４０５ａは、電極４０５１ａ及び電極４０５２ａにより構成される。電極４０５１ａは、第２の信号電極１０５と同様の形状を有し、基板１０１上であって窪み１０１ｈの周辺に形成されている。電極４０５２ａは、図１３Ａ及び図１４に示すような板形状を有し、電極４０５１ａ上に立設している。第２の信号電極４０５ｂは、電極４０５１ｂ及び電極４０５２ｂにより構成される。電極４０５１ｂは、第２の信号電極１０５と同様の形状を有し、基板１０１上であって窪み１０１ｈの周辺に設けられている。電極４０５２ｂは、図１３Ａ及び図１４に示すような板形状を有し、電極４０５１ｂ上に立設している。可動電極４０３の電極４０３２と、電極４０５２ａ及び電極４０５２ｂとは、回転体１０２の回転に応じて接触したり非接触になったりする位置に配置されている。なお、図１５では、可動電極４０３が第２の信号電極４０５ａ及び４０５ｂのいずれにも電気的に接続されていない、オフ状態を示す。
【００７０】
次に、マイクロマシンスイッチ４１０のスイッチング動作について説明する。マイクロマシンスイッチ４１０では、図１５のオフ状態と、可動電極４０３が第２の信号電極４０５ａ及び４０５ｂのいずれかに電気的に接続される状態とがある。マイクロマシンスイッチ４１０において、可動電極４０３が第２の信号電極４０５ａ及び４０５ｂのいずれに接続されるについては、回転体１０２の回転方向及び回転量を制御することで実現される。つまり、制御部２０２が、第２の信号電極４０５ａ及び４０５ｂそれぞれに対応した複数種類のオン制御信号を出力すればよい。
【００７１】
図１５にのように示すように構成することで、マイクロマシンスイッチ自体のサイズを大型化させることなく、複数の入出力に対応することが可能なマイクロマシンスイッチを提供することができる。
【００７２】
（第４の実施形態）
図１６Ａ〜図１７を参照して、本発明における第４の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ５００について説明する。図１６Ａ、図１６Ｂは、第４の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ５００を上面からみた図である。図１６Ａはオフ状態を示しており、図１６Ｂはオン状態を示している。図１７は、図１６Ｂの線ＡＡでマイクロマシンスイッチ５００を切断した場合の断面図である。
【００７３】
まず、マイクロマシンスイッチ５００の構成について説明する。図１６Ａ〜図１７において、マイクロマシンスイッチ５００は、基板１０１、回転体１０２、可動電極５０３、第１の信号電極１０４、第２の信号電極５０５、スペーサー１０６、及び回転駆動部１０７を備える。なお、マイクロマシンスイッチ５００は、第１の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチ１００に対して、可動電極１０３が可動電極５０３に、第２の信号電極１０５が第２の信号電極５０５に入れ代わった点、電極間の容量結合により電極間を電気的に接続する点で異なる。可動電極５０３及び第２の信号電極５０５以外の構成については、マイクロマシンスイッチ１００の構成と同様であり、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７４】
可動電極５０３は、電極５０３１及び電極５０３２により構成される。電極５０３１は、上述した可動電極１０３と同様の形状を有し、回転体１０２上に形成されている。電極５０３２は、電極５０３１の外周面に設けられ、かつ回転体１０２の周囲に向かって突出するように設けられている。第２の信号電極５０５は、電極５０５１及び電極５０５２により構成される。電極５０５１は、第２の信号電極１０５と同様の形状を有し、基板１０１上であって窪み１０１ｈの周辺に形成されている。電極５０５２は、図１６Ａに示すように、一部を切り取った円環形状を有している。電極５０５２は、その外円部分が電極５０５１と接続されるように、かつ、内円部分が窪み１０１ｈに沿うように、基板１０１上に形成されている。可動電極５０３の電極５０３２と、第２の信号電極５０５の電極５０５２の間には、図１７に示すように空隙が形成されている。
【００７５】
次に、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照して、以上のように構成されたマイクロマシンスイッチ５００のスイッチング動作について説明する。マイクロマシンスイッチ５００は、回転体１０２を回転させることで容量結合によるスイッチング動作を行う。以下、スイッチをオンさせる場合と、スイッチをオフさせる場合とを分け、具体的に説明する。以下の説明では、図１６Ａに示すオフ状態が初期状態であるとする。図１６Ａでは、可動電極５０３は、９時の位置に存在している。
【００７６】
可動電極５０３と第２の信号電極５０５とを容量結合によりスイッチをオンさせる場合、回転体１０２は、可動電極５０３が９時の位置にある状態から時計回りに（図１６Ａの点線矢印の方向に）回転する。可動電極５０３が１２時の位置にきたとき、可動電極５０３の電極５０３２は空隙を介して第２の信号電極５０５の電極５０５２と完全に重なり合い、回転体１０２の回転は停止する。具体的には、外部からのオン制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対へ電圧の印加が開始され、回転体１０２は時計回りに回転する。その後、可動電極５０３が１２時の位置にきたとき、外部からのオン制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が停止される。その結果、図１６Ｂに示すように、可動電極５０３は第２の信号電極５０５との容量結合によって電気的に接続され、オン状態となる。図１６Ｂの点線で囲まれた領域は、重なり部分Ｓの領域を示す。
【００７７】
一方、可動電極５０３と第２の信号電極５０５との容量結合による電気的な接続を切断することによりスイッチをオフさせる場合、回転体１０２は、可動電極５０３が１２時の位置にある状態から反時計回りに（図１６Ｂの点線矢印の方向に）回転し、可動電極５０３が９時の位置にきたとき、停止する。具体的には、外部からのオフ制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が開始され、回転駆動部１０７において反時計回りの回転駆動力が発生する。その後、可動電極５０３が９時の位置にきたとき、外部からのオフ制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が停止される。その結果、図１６Ａに示すように、重なり部分Ｓが無くなり、可動電極５０３は第２の信号電極５０５との容量結合による電気的な接続が切断され、オフ状態となる。
【００７８】
なお、回転体１０２の回転を制御する方法については、第１の実施形態で説明した制御方法と同様である。このため、ここでは説明を省略する。
【００７９】
以上のように、本実施形態によれば、可動電極５０３と第２の信号電極５０５とを、容量結合により電気的に接続する。これにより、可動電極５０３には第２の信号電極５０５と機械的に接触する部分がないため、機械的に接触することによる電極の摩耗、電極の磨耗による特性の劣化を防止することができる。このため、実際に使用する上では、特に有益である。
【００８０】
なお、上述では、容量結合のみのスイッチング動作を示したが、図１８Ａ〜図１９に示すように、可動電極５０３と第２の信号電極５０５とを機械的に接触させる動作をさらに追加してもよい。図１８Ａ、図１８Ｂは、可動電極５０３と第２の信号電極５０５とを機械的に接触させる動作をさらに追加したマイクロマシンスイッチ５１０を上面からみた図である。図１８Ａはオフ状態を示しており、図１８Ｂはオン状態を示している。図１９は、図１８Ｂの線ＡＡでマイクロマシンスイッチ５１０を切断した場合の断面図である。
【００８１】
まず、マイクロマシンスイッチ５１０の構成について説明する。図１８Ａ〜図１９において、マイクロマシンスイッチ５１０は、基板１０１、回転体１０２、可動電極５０３ａ、第１の信号電極１０４、第２の信号電極５０５ａ、スペーサー１０６、及び回転駆動部１０７を備える。なお、マイクロマシンスイッチ５１０は、上述したマイクロマシンスイッチ５００に対して、可動電極５０３が可動電極５０３ａに、第２の信号電極５０５が第２の信号電極５０５ａに入れ代わった点、可動電極５０３と第２の信号電極５０５とを機械的に接触させる動作をさらに追加された点で異なる。可動電極５０３ａ及び第２の信号電極５０５ａ以外の構成については、マイクロマシンスイッチ５００の構成と同様であり、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８２】
可動電極５０３ａは、電極５０３１及び５０３２と、変位電極５０３３及び５０３６と、絶縁体５０３４及び５０３５とにより、構成される。電極５０３１及び５０３２は、マイクロマシンスイッチ５００と同様であるので説明を省略する。変位電極５０３３は、絶縁体５０３４を介して、電極５０３２の横方向に設けられている。変位電極５０３６は、絶縁体５０３５を介して、変位電極５０３３とは逆側であって電極５０３２の横方向に設けられている。なお、変位電極５０３３及び５０３６は、電極５０３１及び５０３２と同一平面上に設けられている。
【００８３】
第２の信号電極５０５ａは、電極５０５１及び５０５２と、固定電極５０５３及び５０５４とにより構成される。電極５０５１及び５０５２は、マイクロマシンスイッチ５００と同様であるので説明を省略する。固定電極５０５３は、基板１０１上であって電極５０５２の横方向に設けられている。固定電極５０５４は、基板１０１上、かつ固定電極５０５３とは逆側であって電極５０５２の横方向に設けられている。また、固定電極５０５３及び５０５４は、図１８Ｂに示すオン状態において、変位電極５０３６及び５０３３とそれぞれ対向するように設けられている。
【００８４】
次に、図１８Ａ及び図１８Ｂを参照して、以上のように構成されたマイクロマシンスイッチ５１０のスイッチング動作について説明する。マイクロマシンスイッチ５１０は、回転体１０２を回転させることで容量結合によるスイッチング動作と、可動電極５０３ａと第２の信号電極５０５ａとを機械的に接触させる動作とを行う。以下、スイッチをオンさせる場合と、スイッチをオフさせる場合とを分け、具体的に説明する。以下の説明では、図１８Ａに示すオフ状態が初期状態であるとする。図１８Ａでは、可動電極５０３ａは、９時の位置に存在している。
【００８５】
可動電極５０３ａと第２の信号電極５０５ａとを容量結合によりスイッチをオンさせる場合、回転体１０２は、可動電極５０３ａが９時の位置にある状態から時計回りに（図１８Ａの点線矢印の方向に）回転する。可動電極５０３ａが１２時の位置にきたとき、可動電極５０３ａの電極５０３２は空隙を介して第２の信号電極５０５ａの電極５０５２と完全に重なり合い、回転体１０２の回転は停止する。具体的には、外部からのオン制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対へ電圧の印加が開始され、回転体１０２は時計回りに回転する。その後、可動電極５０３ａが１２時の位置にきたとき、外部からのオン制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が停止される。その結果、図１８Ｂに示すように、可動電極５０３ａは第２の信号電極５０５ａとの容量結合によって電気的に接続され、オン状態となる。
【００８６】
その後、外部からのオン制御信号に応じて、変位電極５０３６及び固定電極５０５３間と、変位電極５０３３及び固定電極５０５４間にそれぞれ電圧が印加される。これにより、変位電極５０３６は変位し、固定電極５０５３と機械的に接触する。同様に、変位電極５０３３は変位し、固定電極５０５４と機械的に接触する。その結果、図１９に示すように、可動電極５０３ａの電極５０３２は変位し、第２の信号電極５０５ａの電極５０５２と機械的に接触する。
【００８７】
一方、可動電極５０３ａと第２の信号電極５０５ａとの電気的な接続を切断することによりスイッチをオフさせる場合、まず、外部からのオフ制御信号に応じて、変位電極５０３６及び固定電極５０５３間と、変位電極５０３３及び固定電極５０５４間への電圧の印加が停止される。これにより、可動電極５０３ａの電極５０３２は元に戻り、第２の信号電極５０５ａの電極５０５２と容量結合により電気的に接続される状態となる。
【００８８】
その後、外部からのオフ制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が開始され、回転駆動部１０７において反時計回りの回転駆動力が発生する。その後、可動電極５０３ａが９時の位置にきたとき、外部からのオフ制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が停止される。これにより、回転体１０２は、可動電極５０３ａが１２時の位置にある状態から反時計回りに（図１８Ｂの点線矢印の方向に）回転し、可動電極５０３ａが９時の位置にきたとき、停止する。その結果、図１８Ａに示すように、可動電極５０３ａは第２の信号電極５０５ａとの容量結合による電気的な接続が切断され、オフ状態となる。
【００８９】
なお、回転体１０２の回転を制御する方法については、第１の実施形態で説明した制御方法とほぼ同様である。但しこの場合、図４に示した駆動回路２００は、変位電極５０３６及び固定電極５０５３間と、変位電極５０３３及び固定電極５０５４間へ電圧を印加するための電圧印加部（図示なし）をさらに備える。このとき、当該電圧印加部に対して、制御部２０２は、変位電極５０３６及び固定電極５０５３間と、変位電極５０３３及び固定電極５０５４間に電圧を印加するタイミングを示すオン制御信号を出力すればよい。
【００９０】
このように、可動電極５０３ａと第２の信号電極５０５ａとを機械的に接触させる動作をさらに追加することで、ソフトに容量結合を行った後に機械的な接触によりオン状態にすることができる。また、可動電極５０３ａと第２の信号電極５０５ａとが機械的に接触しながら回転する場合に対して、各電極にかかる負担を軽減することができる。なお、このような負担を考慮する必要がない場合、図１７において、可動電極５０３の電極５０３２と、第２の信号電極５０５の電極５０５２の間に空隙を形成しないようにしてもよい。
【００９１】
（第５の実施形態）
図２０Ａ〜図２１を参照して、本発明における第５の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ６００について説明する。図２０Ａ、図２０Ｂは、第５の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ６００を上面からみた図である。図２０Ａはオフ状態を示しており、図２０Ｂはオン状態を示している。図２１は、マイクロマシンスイッチ６００と、回転体１０２の回転を制御するための駆動回路２００ｂとを、機能的に表現した機能ブロック図である。
【００９２】
まず、マイクロマシンスイッチ６００の構成について説明する。図２０Ａ〜図２１において、マイクロマシンスイッチ６００は、基板１０１、回転体１０２、可動電極５０３、第１の信号電極１０４、第２の信号電極５０５、位置検出部６０１、スペーサー１０６、及び回転駆動部１０７を備える。なお、マイクロマシンスイッチ６００は、第４の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチ５００に対して、第１の信号電極１０４の基板１０１上の位置が異なる点、位置検出部６０１がさらに追加された点で異なる。位置検出部６０１以外の構成については、マイクロマシンスイッチ５００の構成と同様であり、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９３】
第１の信号電極１０４は、基板１０１上であって、図２０Ａの紙面に向かって右側に設けられている。位置検出部６０１は、位置検出用可動電極６０２及び位置検出用固定電極６０３により構成される。位置検出用可動電極６０２は、回転体１０２上であって回転体１０２の回転軸に対して可動電極５０３と対称となる位置に設けられ、かつ、回転体１０２の周囲に向かって突出するように設けられている。位置検出用固定電極６０３は、電極６０３１及び６０３２により構成される。電極６０３１及び６０３２は、基板１０１上であって、回転体１０２の回転軸に対して第２の信号電極５０５と対称となる位置に設けられている。なお、位置検出用可動電極６０２と位置検出用固定電極６０３との間には、図２０Ｂのオン状態において、空隙が形成されているとする。
【００９４】
次に、図２０Ａ及び図２０Ｂを参照して、以上のように構成されたマイクロマシンスイッチ６００のスイッチング動作について説明する。マイクロマシンスイッチ６００は、回転体１０２を回転させることで容量結合によるスイッチング動作を行う。以下、スイッチをオンさせる場合と、スイッチをオフさせる場合とを分け、具体的に説明する。以下の説明では、図２０Ａに示すオフ状態が初期状態であるとする。図２０Ａでは、可動電極５０３は、９時の位置に存在している。
【００９５】
可動電極５０３と第２の信号電極５０５とを容量結合によりスイッチをオンさせる場合、回転体１０２は、可動電極５０３が９時の位置にある状態から時計回りに（図２０Ａの点線矢印の方向に）回転する。可動電極５０３が１２時の位置にきたとき、可動電極５０３の電極５０３２は空隙を介して第２の信号電極５０５の電極５０５２と完全に重なり合い、回転体１０２の回転は停止する。具体的には、外部からのオン制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対へ電圧の印加が開始され、回転体１０２は時計回りに回転する。その後、可動電極５０３が１２時の位置にきたとき、外部からのオン制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が停止される。その結果、図２０Ｂに示すように、可動電極５０３は第２の信号電極５０５との容量結合によって電気的に接続され、オン状態となる。図２０Ｂに示すＳ１は、可動電極５０３と第２の信号電極５０５とが重なる領域を示している。
【００９６】
ここで、可動電極５０３が９時の位置にある状態から時計回りに回転体１０２が回転すると、位置検出用可動電極６０２も時計回りに回転する。これにより、図２０Ｂに示すオン状態では、位置検出用可動電極６０２は、位置検出用固定電極６０３と重なりあう。その結果、位置検出用可動電極６０２と位置検出用固定電極６０３との間で容量結合が発生する。このとき、電極間の容量は、電極の重なり合う部分Ｓ２の面積により変化する。そして、この容量の変化を検出することで、回転体１０２（つまり、可動電極５０３）の位置を検出することができる。
【００９７】
一方、可動電極５０３と第２の信号電極５０５との容量結合による電気的な接続を切断することによりスイッチをオフさせる場合、回転体１０２は、可動電極５０３が１２時の位置にある状態から反時計回りに（図２０Ｂの点線矢印の方向に）回転し、可動電極５０３が９時の位置にきたとき、停止する。具体的には、外部からのオフ制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が開始され、回転駆動部１０７において反時計回りの回転駆動力が発生する。その後、可動電極５０３が９時の位置にきたとき、外部からのオフ制御信号に応じて回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対への電圧の印加が停止される。その結果、図２０Ａに示すように、重なり部分Ｓ１が無くなり、可動電極５０３は第２の信号電極５０５との容量結合による電気的な接続が切断され、オフ状態となる。
【００９８】
次に、図２１を参照して、回転体１０２の回転を制御する方法について具体的に説明する。図２１において、マイクロマシンスイッチ６００は、回転駆動部１０７、スイッチ回路６０４、及び位置検出部６０１により構成される。スイッチ回路６０４は、回転体１０２、可動電極５０３、第１の信号電極１０４、及び第２の信号電極５０５により構成されるスイッチ回路である。図２１に示す白抜きの矢印は、回転駆動部１０７がスイッチ回路６０４の回転体１０２を回転させる回転駆動力を表したものである。駆動回路２００ｂは、電圧印加部２０１及び制御部２０２ｂにより構成される。なお、駆動回路２００ｂは、駆動回路２００と同様、半導体素子により集積化して単独で構成されているとする。電圧印加部２０１は、制御部２０２ｂからのオン又はオフ制御信号に基づいて、回転駆動部１０７の各第１の駆動電極対に、互いに位相が異なる電圧を印加する。
【００９９】
制御部２０２ｂは、回転体１０２の回転方向と回転量とを制御する。制御部２０２ｂの動作は、図４に示す制御部２０２に対して、位置検出部６０１で検出される容量の変化を用いて制御する点で異なる。このため、以下では、異なる点のみ説明する。制御部２０２ｂは、位置検出部６０１で検出される容量の変化に基づいて、回転体１０２の位置を検出する。そして、予め想定されていた回転体１０２の位置と、検出した実際の回転体１０２の位置とが異なる場合、制御部２０２ｂは、検出した実際の回転体１０２の位置に合わせ、自身に予め設定されていた制御信号の位相情報や印加時間を補正する。これにより、精度の高い制御を行うことができる。
【０１００】
以上のように、本実施形態によれば、回転体１０２の位置を検出することで、精度の高いスイッチング動作を実現することができる。
【０１０１】
なお、上述では、第２の信号電極５０５が基板１０１上に１つだけ形成されていたが、これに限られない。第２の信号電極５０５は、図２２に示すように、基板１０１上に複数形成されていてもよい。図２２は、マイクロマシンスイッチ６１０を上面からみた図である。マイクロマシンスイッチ６１０の構成は、マイクロマシンスイッチ６００に対して、第２の信号電極５０５の代わりに第２の信号電極５０５ａ〜５０５ｃが形成される点、位置検出用固定電極６０３の代わりに位置検出用固定電極６０３ａ〜６０３ｃが形成される点で異なる。このため、それ以外の構成については、マイクロマシンスイッチ６００と同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０２】
図２２に示すように、第２の信号電極５０５ａ〜５０５ｃは、回転体１０２の周囲であって互いに異なる位置にそれぞれ設けられている。第２の信号電極５０５ａ〜５０５ｃは、複数の入力（あるいは出力）に相当することとなる。位置検出用固定電極６０３ａは、電極６０３１ａ及び６０３２ａにより構成される。電極６０３１ａ及び６０３２ａは、基板１０１上であって、回転体１０２の回転軸に対して第２の信号電極５０５ｃと対称となる位置に設けられている。位置検出用固定電極６０３ｂは、電極６０３１ｂ及び６０３２ｂにより構成される。電極６０３１ｂ及び６０３２ｂは、基板１０１上であって、回転体１０２の回転軸に対して第２の信号電極５０５ｂと対称となる位置に設けられている。位置検出用固定電極６０３ｃは、電極６０３１ｃ及び６０３２ｃにより構成される。電極６０３１ｃ及び６０３２ｃは、基板１０１上であって、回転体１０２の回転軸に対して第２の信号電極５０５ａと対称となる位置に設けられている。なお、ここでは、電極６０３１ａ及び６０３２ａの互いの面積、電極６０３１ｂ及び６０３２ｂの互いの面積、電極６０３１ｃ及び６０３２ｃの互いの面積は、それぞれ同じ面積であるとする。
【０１０３】
図２２のように構成した場合、第２の信号電極５０５ａ〜５０５ｃに接続されるときの可動電極５０３の各位置の検出が可能となる。なお、この場合の位置検出部６０１で検出される容量の変化は、図２３に示す変化となる。図２３は、図２２のように構成した場合に位置検出部６０１で検出される容量の変化を示す図である。図２３の横軸に示す回転量は、図２２に示す状態を０とし、回転体１０２の時計回りの回転方向を正方向とする。図２３において、検出容量が最大となる点は、位置検出用可動電極６０２が各位置検出用固定電極６０３ａ〜６０３ｃそれぞれと完全に重なりあうときを示す点である。この検出容量の最大点を参照することにより、位置検出用可動電極６０２が各位置検出用固定電極６０３ａ〜６０３ｃ上のいずれに位置しているかが分かる。したがって、制御部２０２ｂは、図２３に示す容量の変化に基づいて、複数の入力それぞれに対応した回転体１０２の位置を検出することができる。そして、制御部２０２ｂは、検出した実際の回転体１０２の位置に合わせ、自身に予め設定されていた制御信号の位相情報や印加時間を補正することができる。これにより、精度の高い制御を行うことができる。
【０１０４】
なお、図２２において、電極６０３１ａ及び６０３２ａの互いの面積、電極６０３１ｂ及び６０３２ｂの互いの面積、電極６０３１ｃ及び６０３２ｃの互いの面積は、それぞれ同じ面積であるとしたが、これに限定されない。マイクロマシンスイッチ６１０の他の例として、図２４に示すように、電極６０３１ａの面積が電極６０３２ａよりも小さく、電極６０３１ｂの面積が電極６０３２ｂよりも小さく、電極６０３１ｃの面積が電極６０３２ｃよりも小さくなるように構成してもよい。
【０１０５】
図２４のように構成した場合、位置検出部６０１で検出される容量の変化は、図２５に示す変化となる。図２５は、図２４のように構成した場合に位置検出部６０１で検出される容量の変化を示す図である。図２５の横軸に示す回転量は、図２４に示す状態を０とし、回転体１０２の時計回りの回転方向を正方向とする。図２５では、検出容量が最大となる点の前後において、容量の変化具合が異なっている。これは、電極６０３１ａの面積が電極６０３２ａよりも小さく、電極６０３１ｂの面積が電極６０３２ｂよりも小さく、電極６０３１ｃの面積が電極６０３２ｃよりも小さくなるように構成したためである。つまり、この容量の変化具合によって回転体１０２の回転方向も検出することができる。具体的には、例えば、電極６０３１ａの面積は電極６０３２ａよりも小さい。よって、位置検出用可動電極６０２が電極６０３１ａ及び電極６０３２ａを完全に覆っている場合、位置検出用可動電極６０２と電極６０３１ａ及び電極６０３２ａとで構成される容量値が最大となる。また、位置検出用可動電極６０２の回転方向による容量の変化を比較すると、容量値が最大となる位置から電極６０３１ａ方向に回転する場合の方が容量値の変化具合は激しく、電極６０３２ａ方向に回転する場合の方が容量値の変化具合は緩やかになる。この違いを制御部２０２ｂが検出することで、制御部２０２ｂは、回転方向を認識することができ、さらに精度の高い制御を行うことができる。
【０１０６】
（第６の実施形態）
図２６を参照して、第１〜第５の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチを用いたフィルタ回路７００について説明する。図２６は、フィルタ回路７００の回路構成を示す図である。
【０１０７】
まず、図２６を参照して、フィルタ回路７００の構成について説明する。フィルタ回路７００は、マイクロマシンスイッチ７０１、圧電薄膜共振器フィルタ７０２、圧電薄膜共振器フィルタ７０３、及び端子７０４〜７０８により構成される。
【０１０８】
マイクロマシンスイッチ７０１は、第１〜第５の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチのいずれかと同一の構成及び同一のスイッチング動作を行うものであり、ここでは出力が２つ、つまり、第１の信号電極７０１４、第２の信号電極７０１５ａ及び７０１５ｂを有している。第１の信号電極７０１４は、端子７０４と接続される。第２の信号電極７０１５ａは、端子７０５と接続される。第２の信号電極７０１５ｂは、端子７０６と接続される。
【０１０９】
圧電薄膜共振器フィルタ７０２は、所定の周波数帯域を有するフィルタであり、端子７０５と端子７０７との間に設けられる。圧電薄膜共振器フィルタ７０２は、圧電薄膜共振器７０２１ａ〜７０２１ｃと、圧電薄膜共振器７０２２ａ及び７０２２ｂとにより構成される。圧電薄膜共振器７０２１ａ〜７０２１ｃは、端子７０５と端子７０７との間で直列に接続される。圧電薄膜共振器７０２２ａは、一方端が圧電薄膜共振器７０２１ａと７０２１ｂの間に接続され、他方端が接地される。圧電薄膜共振器７０２２ｂは、一方端が圧電薄膜共振器７０２１ｂと７０２１ｃの間に接続され、他方端が接地される。
【０１１０】
圧電薄膜共振器フィルタ７０３は、圧電薄膜共振器フィルタ７０２とは異なる周波数帯域を有するフィルタであり、端子７０６と端子７０８との間に設けられる。圧電薄膜共振器フィルタ７０３は、圧電薄膜共振器７０３１ａ〜７０３１ｃと、圧電薄膜共振器７０３２ａ及び７０３２ｂとにより構成される。圧電薄膜共振器７０３１ａ〜７０３１ｃは、端子７０６と端子７０８との間で直列に接続される。圧電薄膜共振器７０３２ａは、一方端が圧電薄膜共振器７０３１ａと７０３１ｂの間に接続され、他方端が接地される。圧電薄膜共振器７０３２ｂは、一方端が圧電薄膜共振器７０３１ｂと７０３１ｃの間に接続され、他方端が接地される。
【０１１１】
次に、以上のように構成されたフィルタ回路７００の動作について説明する。マイクロマシンスイッチ７０１のスイッチング動作により、端子７０４は、端子７０５または端子７０６と接続される。端子７０４と端子７０５とが接続された場合、端子７０４に入力された信号は、端子７０５を通過して、圧電薄膜共振器フィルタ７０２に入力される。端子７０４と端子７０６とが接続された場合、端子７０４に入力された信号は、端子７０６を通過して、圧電薄膜共振器フィルタ７０３に入力される。
【０１１２】
以上のように、マイクロマシンスイッチ７０１のスイッチング動作により、周波数帯域を自由に切り替えることができる。その結果、周波数帯域切り替え用のフィルタ回路として、複数の周波数帯域に対応したフィルタ回路を実現することができる。
【０１１３】
なお、図２６では、フィルタ回路７００は、圧電薄膜共振器フィルタ７０２と圧電薄膜共振器フィルタ７０３とを備えていた。これに対し、図２７に示すように、圧電薄膜共振器フィルタ７０９をさらに備えたフィルタ回路７２０であってもよい。図２７は、フィルタ回路７２０の回路構成を示す図である。図２７において、マイクロマシンスイッチ７０１ａは、第１〜第５の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチのいずれかと同一の構成及び同一のスイッチング動作を行うものであり、ここでは出力が３つ、つまり、第１の信号電極７０１４、第２の信号電極７０１５ａ〜７０１５ｃを有している。また、フィルタ回路７２０は、フィルタ回路７００に対して、端子７１０及び端子７１１をさらに備えることとなる。圧電薄膜共振器フィルタ７０９は、圧電薄膜共振器フィルタ７０２及び７０３とは異なる周波数帯域を有するフィルタであり、端子７１０と端子７１１との間に設けられる。圧電薄膜共振器フィルタ７０９は、圧電薄膜共振器７０９１ａ〜７０９１ｃと、圧電薄膜共振器７０９２ａ及び７０９２ｂとにより構成される。圧電薄膜共振器７０９１ａ〜７０９１ｃは、端子７１０と端子７１１との間で直列に接続される。圧電薄膜共振器７０９２ａは、一方端が圧電薄膜共振器７０９１ａと７０９１ｂの間に接続され、他方端が接地される。圧電薄膜共振器７０９２ｂは、一方端が圧電薄膜共振器７０９１ｂと７０９１ｃの間に接続され、他方端が接地される。
【０１１４】
（第７の実施形態）
図２８を参照して、第１〜第５の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチを用いた共用器回路８００について説明する。図２８は、共用器回路８００の回路構成を示す図である。
【０１１５】
まず、図２８を参照して、共用器回路８００の構成について説明する。共用器回路８００は、マイクロマシンスイッチ８０１、送信フィルタ８０２ａ及び８０２ｂ、受信フィルタ８０３ａ及び８０３ｂ、位相回路８０４ａ及び８０４ｂ、及び端子８０５〜８１３により構成される。
【０１１６】
マイクロマシンスイッチ８０１は、第１〜第５の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチのいずれかと同一の構成及び同一のスイッチング動作を行うものであり、ここでは出力が２つ、つまり、第１の信号電極８０１４、第２の信号電極８０１５ａ及び８０１５ｂを有している。第１の信号電極８０１４は、端子８０５と接続される。第２の信号電極８０１５ａは、端子８０６と位相回路８０４ａに接続される。第２の信号電極８０１５ｂは、端子８０８と位相回路８０４ｂに接続される。
【０１１７】
送信フィルタ８０２ａは、所定の周波数帯域を有するフィルタであり、端子８０６と端子８１０との間に設けられる。受信フィルタ８０３ａは、送信フィルタ８０２ａとは異なる周波数帯域を有するフィルタであり、端子８０７と端子８１１との間に設けられる。このように、送信フィルタ８０２ａ、受信フィルタ８０３ａ、及び位相回路８０４ａの組み合わせは、一つの共用器として機能する。
【０１１８】
送信フィルタ８０２ｂは、所定の周波数帯域を有するフィルタであり、端子８０８と端子８１２との間に設けられる。受信フィルタ８０３ｂは、送信フィルタ８０２ｂとは異なる周波数帯域を有するフィルタであり、端子８０９と端子８１３との間に設けられる。このように、送信フィルタ８０２ｂ、受信フィルタ８０３ｂ、及び位相回路８０４ｂの組み合わせは、一つの共用器として機能する。なお、この共用器は、送信フィルタ８０２ａ、受信フィルタ８０３ａ、及び位相回路８０４ａにより構成される共用器が有する周波数帯域とは異なる周波数帯域を有するとする。また、上述した、送信フィルタ８０２ａ及び８０２ｂ、受信フィルタ８０３ａ及び８０３ｂは、それぞれ図２６の圧電薄膜共振器フィルタ７０２と同様の構成を有し、それぞれ互いに異なる周波数帯域を有している。
【０１１９】
次に、以上のように構成された共用器回路８００の動作について説明する。マイクロマシンスイッチ８０１のスイッチング動作により、端子８０５は、送信フィルタ８０２ａ、受信フィルタ８０３ａ、及び位相回路８０４ａにより構成される共用器、または、送信フィルタ８０２ｂ、受信フィルタ８０３ｂ、及び位相回路８０４ｂにより構成される共用器のいずれかに接続されることとなる。
【０１２０】
以上のように、共用器回路８００によれば、マイクロマシンスイッチ８０１のスイッチング動作により、異なる周波数帯域を有する複数の共用器を切り替えることができる。
【０１２１】
また、第１〜第５の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチを用いることで、スイッチを複数並べる必要が無いため、共用器回路８００の小型化を図ることができる。さらに、スイッチを複数並べる必要が無いため、複数並べてスイッチを実装するよりも低損失な共用器回路８００を実現することができる。これは、以下のような理由による。
【０１２２】
無線通信機器等で扱う信号は、周波数が数百ＭＨｚから数ＧＨｚに及ぶ。そのため、浮遊容量及び配線の引き回し等により、損失が増大する。しかしながら、本実施形態のように、複数の出力を切り替えることが可能なマイクロマシンスイッチ８０１を用いることで、スイッチを複数並べる必要が無く、複数のスイッチ間の配線の引き回しが必要でなくなり、配線による損失、浮遊容量による損失を低減することが可能となる。
【０１２３】
なお、本実施形態では、マイクロマシンスイッチ８０１、送信フィルタ８０２ａ及び８０２ｂ、受信フィルタ８０３ａ及び８０３ｂ、位相回路８０４ａ及び８０４ｂにより構成された共用器回路８００を構成した例を示したが、これに限られない。例えば、マイクロマシンスイッチと複数の送信フィルタのみの構成、あるいはマイクロマシンスイッチと複数の受信フィルタのみの構成でも、共用器回路８００で説明した効果と同様の効果を得ることができることは言うまでもない。
【０１２４】
また、本実施形態では、周波数帯域の異なるフィルタを組み合わせて、周波数帯域が可変の共用器回路８００の例を示したが、これに限られない。例えば、インピーダンスの異なるフィルタを組み合わせて、インピーダンスが可変の共用器回路を実現してもよい。
【０１２５】
（第８の実施形態）
図２９を参照して、通信機器９００について説明する。図２９は、通信機器９００の回路構成を示す図である。
【０１２６】
通信機器９００は、アンテナ９０１ａ及び９０１ｂ、共用器回路９０２、アンプ（ＰＡ）９０３ａ及び９０３ｂ、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）９０４ａ及び９０４ｂ、ベースバンド部９０５、端子９０６ａ及び９０６ｂ、端子９０７ａ及び９０７ｂにより構成される。
【０１２７】
共用器回路９０２は、第７の実施形態に係る共用器回路８００に対して、マイクロマシンスイッチ８０１が図６Ａ及び図６Ｂに示したような構成を有する点で異なる構成を有する。また、共用器回路９０２のマイクロマシンスイッチ８０１は、２つの出力の切り替えと、２つの入力の切り替えとを行う構成であるとする。また、２つの出力に対応する第２の信号電極が第２の信号電極８０１５ａ及び８０１５ｂとし、２つの入力に対応する第２の信号電極が第２の信号電極８０１５ｃ及び８０１５ｄとする。また、第２の信号電極８０１５ｃ及び８０１５ｄに対応する共用器回路９０２の端子を、端子８０５ａ及び８０５ｂとする。
【０１２８】
アンテナ９０１ａ及び９０１ｂは、共用器回路９０２の端子８０５ａ及び８０５ｂにそれぞれ接続される。共用器回路９０２の端子８１０はアンプ９０３ａに、端子８１１はローノイズアンプ９０４ａに、端子８１２はアンプ９０３ｂに、端子８１３はローノイズアンプ９０４ｂに接続される。アンテナ９０１ａ及び９０１ｂに入力及び出力される無線信号は、共用器回路９０２内のマイクロマシンスイッチ８０１のスイッチング動作により、異なる周波数帯域を有する共用器を介することとなる。端子９０６ａに入力された送信信号は、ベースバンド部９０５、アンプ９０３ａ、及び共用器回路９０２を介してアンテナ９０１ａに出力される。端子９０６ｂに入力された送信信号は、ベースバンド部９０５、アンプ９０３ｂ、及び共用器回路９０２を介してアンテナ９０１ｂに出力される。アンテナ９０１ａからの受信信号は、共用器回路９０２、ローノイズアンプ９０４ａ、及びベースバンド部９０５を介して端子９０７ａに出力される。アンテナ９０１ｂからの受信信号は、共用器回路９０２、ローノイズアンプ９０４ｂ、及びベースバンド部９０５を介して端子９０７ｂに出力される。
【０１２９】
以上のように、第１〜第５の実施形態で説明したマイクロマシンスイッチを用いた共用器回路９０２を通信機器に採用することで、小型化、かつ低損失化を実現した通信機器を提供することができる。
【０１３０】
なお、以上に説明した本発明のマイクロマシンスイッチ、フィルタ回路、共用器回路、及び通信機器は、携帯電話及び無線ＬＡＮ等の移動体通信端末の高周波回路に対し、大変有用である。
【０１３１】
以上、本発明を詳細に説明してきたが、前述の説明はあらゆる点において本発明の例示にすぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明に係るマイクロマシンスイッチは、高アイソレーションの確保と機械的な信頼性の確保との両立を図ることが可能なスイッチであるとともに、サイズを大型化させることなく、コストの増加を抑えた、複数の入出力に対応することも可能なスイッチである。そのため、信号伝達時の伝達効率、切断時の絶縁性、又は、高速なスイッチイング動作等が要求される高周波回路のスイッチ等として有用である。また本発明に係るマイクロマシンスイッチは、複数のフィルタや複数の通信システムを切り替えるためのスイッチ等としても有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１Ａ】第１の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ１００のオフ状態を示す図
【図１Ｂ】第１の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ１００をオン状態を示す図
【図２】図１Ｂの線ＡＡでマイクロマシンスイッチ１００を切断した場合の断面図
【図３】図２の線ＢＢでマイクロマシンスイッチ１００を切断した場合の断面図
【図４】マイクロマシンスイッチ１００と、回転体１０２の回転を制御するための駆動回路２００とを、機能的に表現した機能ブロック図
【図５Ａ】マイクロマシンスイッチ１１０を上面からみた図
【図５Ｂ】マイクロマシンスイッチ１１０の回路ブロック図
【図６Ａ】マイクロマシンスイッチ１１０を複数接続することによって構成されるマイクロマシンスイッチ１２０を上からみた図
【図６Ｂ】マイクロマシンスイッチ１２０の回路ブロック図
【図７】超音波モータの原理を用いた回転駆動部１０７ａを有するマイクロマシンスイッチ１００を図１Ｂの線ＡＡで切断した場合の断面図
【図８】分解された回転駆動部１０７ａと回転体１０２の斜視図
【図９Ａ】図８に示す回転駆動部１０７ａの上下面をひっくり返したときの回転駆動部１０７ａの斜視図
【図９Ｂ】図９Ａの回転駆動部１０７ａの底面を正面からみた図
【図１０Ａ】第２の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ３００のオフ状態を示す図
【図１０Ｂ】第２の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ３００のオン状態を示す図
【図１０Ｃ】第２の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ３００のオン状態を示す図
【図１１】マイクロマシンスイッチ３００の一部の斜視図と、当該一部を線ＣＣで切断した断面図を示す図
【図１２】マイクロマシンスイッチ３００と、回転体３０２の回転を制御するための駆動回路２００ａとを、機能的に表現した機能ブロック図
【図１３Ａ】第３の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ４００のオフ状態を示す図
【図１３Ｂ】第３の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ４００のオン状態を示す図
【図１４】図１３Ｂの線ＡＡでマイクロマシンスイッチ４００を切断した場合の断面図
【図１５】マイクロマシンスイッチ４１０を上面からみた図
【図１６Ａ】第４の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ５００のオフ状態を示す図
【図１６Ｂ】第４の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ５００のオン状態を示す図
【図１７】図１６Ｂの線ＡＡでマイクロマシンスイッチ５００を切断した場合の断面図
【図１８Ａ】可動電極５０３と第２の信号電極５０５とを機械的に接触させる動作をさらに追加したマイクロマシンスイッチ５１０のオフ状態を示す図
【図１８Ｂ】可動電極５０３と第２の信号電極５０５とを機械的に接触させる動作をさらに追加したマイクロマシンスイッチ５１０のオン状態を示す図
【図１９】図１８Ｂの線ＡＡでマイクロマシンスイッチ５１０を切断した場合の断面図
【図２０Ａ】第５の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ６００のオフ状態を示す図
【図２０Ｂ】第５の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ６００のオン状態を示す図
【図２１】マイクロマシンスイッチ６００と、回転体１０２の回転を制御するための駆動回路２００ｂとを、機能的に表現した機能ブロック図
【図２２】マイクロマシンスイッチ６１０を上面からみた図
【図２３】図２２のように構成した場合に位置検出部６０１で検出される容量の変化を示す図
【図２４】マイクロマシンスイッチ６１０の他の例を示す図
【図２５】図２４のように構成した場合に位置検出部６０１で検出される容量の変化を示す図
【図２６】フィルタ回路７００の回路構成を示す図
【図２７】フィルタ回路７２０の回路構成を示す図
【図２８】共用器回路８００の回路構成を示す図
【図２９】通信機器９００の回路構成を示す図
【図３０】圧電効果を用いたマイクロマシンスイッチを示す斜視図
【図３１】圧電効果と静電効果の両方を用いたマイクロマシンスイッチを示す斜視図
【符号の説明】
【０１３４】
１００、１１０、１２０、３００、４００、４１０、５００、５１０、６００、６１０７０１、８０１    マイクロマシンスイッチ
１０１    基板
１０２、３０２    回転体
１０３、４０３、５０３、５０３ａ    可動電極
１０４    第１の信号電極
１０５、１０５ａ〜１０５ｅ、３０５ａ〜３０５ｃ、４０５、４０５ａ、４０５ｂ、５０５、５０５ａ〜５０５ｃ    第２の信号電極
１０６    スペーサー
１０７、１０７ａ    回転駆動部
１０８、３０８    スイッチ回路
１０９    接続電極
１０７１    第１の駆動電極
１０７２    第２の駆動電極
１０７３、１０７４、１０７７、３０３    突起体
１０７５    弾性体
１０７６    圧電体
３０６ａ〜３０６ｃ    ストッパ
３０７    ストッパ駆動部
２００、２００ａ、２００ｂ    駆動回路
２０１、２０３    電圧印加部
２０２、２０２ａ、２０２ｂ    制御部
６０１    位置検出部
６０２    位置検出用可動電極
６０３、６０３ａ〜６０３ｃ    位置検出用固定電極
７００、７２０    フィルタ回路
７０２、７０３、７０９    圧電薄膜共振器フィルタ
７０４〜７０８、８０５〜８１３、９０６ａ、９０６ｂ、９０７ａ、９０７ｂ    端子
８００、９０２    共用器回路
８０２ａ、８０２ｂ    送信フィルタ
８０３ａ、８０３ｂ    受信フィルタ
８０４ａ、８０４ｂ    位相回路
９００    通信機器
９０１ａ、９０１ｂ    アンテナ
９０３ａ、９０３ｂ    アンプ
９０４ａ、９０４ｂ    ローノイズアンプ
９０５    ベースバンド部
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2007125969.tif 000045
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
2007125969.tif 000049
【図５Ｂ】
2007125969.tif 000050
【図６Ａ】
2007125969.tif 000051
【図６Ｂ】
2007125969.tif 000052
【図７】
2007125969.tif 000053
【図８】
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【図９Ａ】
2007125969.tif 000055
【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
2007125969.tif 000057
【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際調査報告】
2007125969.tif 000085
2007125969.tif 000086
2007125969.tif 000087
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