(57)【要約】ＭＥＭリレーデバイスは、セルフアライメント構造を有する可撓性多点接触システムを含む。本発明のリレーは、可撓性導電性信号歯部の第１セットに電気的に接続された第１信号接点と、可撓性導電性信号歯部の第２セットに電気的に接続された第２信号接点とを有する。アクチュエータが、開位置と閉位置の間で短絡接点を選択的に移動させる。閉位置では、可撓性導電性短絡歯部の２個のセットが、可撓性導電性信号歯部の第１セットおよび可撓性導電性信号歯部の第２セットとかみ合い、２つの信号接点間に導電性経路を形成する。接点構造は、ディープ反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）プロセスを用いて製造を容易にし、信号およびアクチュエータ接点を各ダイのエッジにもたらす。
2004513496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに配置された第１信号接点と、
前記ハウジングに配置された第２信号接点と、
前記ハウジングに配置され信号接触領域およびアクチュエータ領域ならびに前記信号接触領域と前記アクチュエータ領域とを接続する開口を形成する接地静電アクチュエータシールドと、
前記ハウジングに配置され開位置と閉位置の間で選択的に移動可能なアクチュエータと、
前記アクチュエータに配置され前記開口を通るアクチュエータ絶縁体と、
前記第１信号接点および前記第２信号接点と離間した関係で前記アクチュエータ絶縁体に配置された可動短絡接点と、
を備えたＭＥＭリレー。
【請求項２】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記接地静電アクチュエータシールドは、前記アクチュエータが開位置にあるとき前記短絡接点と電気的連絡状態に置かれるＭＥＭリレー。
【請求項３】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記短絡接点に面して前記接地静電アクチュエータシールドの表面に配置された絶縁体をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項４】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記接地静電アクチュエータシールドに面して前記短絡接点の表面に配置された絶縁体をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項５】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、
前記短絡接点に面して前記接地静電アクチュエータシールドの表面に配置された絶縁体と、
前記接地静電アクチュエータシールドに面して前記短絡接点の表面に配置された絶縁体と、
をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項６】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記接地静電アクチュエータシールドは、前記アクチュエータが開位置にあるとき、前記接地静電アクチュエータシールドと前記短絡接点の間に物理的分離を維持することによって、前記短絡接点から絶縁されるＭＥＭリレー。
【請求項７】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記信号接触領域および前記アクチュエータ領域は絶縁ガスで充填されるＭＥＭリレー。
【請求項８】
請求項７に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記絶縁ガスは乾燥不活性ガスであるＭＥＭリレー。
【請求項９】
請求項８に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記乾燥不活性ガスは六フッ化硫黄であるＭＥＭリレー。
【請求項１０】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記短絡接点に面し前記接地静電アクチュエータシールドと電気的に接触して前記接地静電アクチュエータシールドの表面に配置された金属層をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項１１】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記接地静電アクチュエータシールドに面し前記短絡接点と電気的に接触して前記短絡接点の表面に配置された金属層をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項１２】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、
前記第１信号接点および第２信号接点と離間した関係で前記ハウジングに配置されたグラウンドプレーンであって、前記第１信号接点および第２信号接点が前記グラウンドプレーンと前記可動短絡接点の間に配置される、グラウンドプレーンと、
前記グラウンドプレーンと電気的に連絡した状態で前記第１信号接点と前記第２信号接点の間に配置された接地静電信号シールドと、
をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項１３】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記グラウンドプレーンは、前記接地静電アクチュエータシールドと電気的に連絡しているＭＥＭリレー。
【請求項１４】
請求項２に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記接地静電アクチュエータシールドに配置された金属層をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項１５】
請求項２に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記短絡接点に配置された金属層をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項１６】
ハウジングと、
前記ハウジングに配置された第１信号接点と、
前記ハウジングに配置された第２信号接点と、
開位置と閉位置の間で選択的に移動可能なアクチュエータと、
前記アクチュエータに配置されたアクチュエータ絶縁体と、
前記第１信号接点および前記第２信号接点と離間した関係で前記アクチュエータ絶縁体に配置された可動短絡接点と、
前記第１信号接点および第２信号接点と離間した関係で前記ハウジングに配置されたグラウンドプレーンであって、前記第１信号接点および第２信号接点が前記グラウンドプレーンと前記可動短絡接点との間に位置する、グラウンドプレーンと、
を備えたＭＥＭリレー。
【請求項１７】
請求項１６に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記グラウンドプレーンと電気的に連絡した状態で前記第１信号接点と前記第２信号接点の間に配置された接地静電信号シールドをさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項１８】
請求項１７に記載のＭＥＭリレーにおいて、
前記短絡接点に面して前記接地静電アクチュエータシールドの表面に配置された絶縁体と、
前記接地静電アクチュエータシールドに面して前記短絡接点の表面に配置された絶縁体と、
をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項１９】
請求項１６に記載のＭＥＭリレーにおいて、
前記第１信号接点および第２信号接点と離間した関係で前記ハウジングに配置されたグラウンドプレーンであって、前記第１信号接点および第２信号接点が前記グラウンドプレーンと前記可動短絡接点の間に位置する、グラウンドプレーンと、
前記グラウンドプレーンと電気的に連絡した状態で前記第１信号接点と前記第２信号接点の間に配置された接地静電信号シールドと、
をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項２０】
第１信号接点と、
前記第１信号接点と電気的に連絡している導電性信号歯部の第１セットと、
第２信号接点と、
前記第２信号接点と電気的に連絡している導電性信号歯部の第２セットと、
前記ハウジングに配置され開位置と閉位置の間で選択的に移動可能なアクチュエータと、
前記アクチュエータに配置されたアクチュエータ絶縁体と、
前記第１信号接点および前記第２信号接点と離間した関係で前記アクチュエータ絶縁体に配置された可動短絡接点と、
前記アクチュエータが閉位置にあるとき、機械的にかみ合って前記短絡接点を前記導電性信号歯部の第１セットおよび前記導電性信号歯部の第２セットと電気的に連絡した状態に置く、前記短絡接点に配置された導電性短絡歯部の少なくとも２セットと、
を備えたＭＥＭリレー。
【請求項２１】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、信号接触領域と、アクチュエータ領域と、前記信号接触領域および前記アクチュエータ領域を接続する開口とを形成する接地静電アクチュエータシールドをさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項２２】
請求項２１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記接地静電アクチュエータシールドは、前記アクチュエータが開位置にあるとき前記短絡接点と電気的に連絡しているＭＥＭリレー。
【請求項２３】
請求項２１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記短絡接点に面して前記接地静電アクチュエータシールドの表面に配置された絶縁体をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項２４】
請求項２１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記接地静電アクチュエータシールドに面して前記短絡接点の表面に配置された絶縁体をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項２５】
請求項２１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記接地静電アクチュエータシールドは、前記アクチュエータが開位置にあるとき、前記接地静電アクチュエータシールドと前記短絡接点の間に物理的分離を維持することによって、前記短絡接点から絶縁されるＭＥＭリレー。
【請求項２６】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記第１信号接点と第２信号接点の間に配置された接地静電シールドをさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項２７】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記第１信号接点および前記第２信号接点と離間した関係で配置されたグラウンドプレーンをさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項２８】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、
前記第１信号接点および第２信号接点と離間した関係で前記ハウジングに配置されたグラウンドプレーンであって、前記第１信号接点および第２信号接点が前記グラウンドプレーンと前記可動短絡接点との間に位置する、グラウンドプレーンと、
前記グラウンドプレーンと電気的に連絡した状態で前記第１信号接点と第２信号接点の間に配置された接地静電信号シールドと、
をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項２９】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、導電性短絡歯部は金属であるＭＥＭリレー。
【請求項３０】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、導電性短絡歯部は台形形状を有するＭＥＭリレー。
【請求項３１】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記導電性信号歯部の第１セット、前記導電性信号歯部の第２セット、および導電性短絡歯部は凸表面を備えるＭＥＭリレー。
【請求項３２】
請求項２１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記信号接触領域および前記アクチュエータ領域は絶縁ガスで充填されるＭＥＭリレー。
【請求項３３】
請求項３２に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記絶縁ガスは乾燥不活性ガスであるＭＥＭリレー。
【請求項３４】
請求項３３に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記乾燥不活性ガスは六フッ化硫黄であるＭＥＭリレー。
【請求項３５】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記第１信号接点および前記第２信号接点は、電流容量を増加するため高温超伝導（ＨＴＳ）金属配合物から作られるＭＥＭリレー。
【請求項３６】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記第１信号接点、前記第２信号接点および前記アクチュエータと熱的に連絡するソリッドステート冷却器をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項３７】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記導電性信号歯部の第１セット、前記導電性信号歯部の第２セット、および信号歯部、ならびに前記導電性短絡歯部の少なくとも２セットは、セルフアライメントおよび多点接触システムの形成を可能にする厚さまでエッチングされるＭＥＭリレー。
【請求項３８】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、導電性短絡歯部は非対称形状を有し、使用および摩耗により他の歯部が実質的に摩滅してしまうまですべての反対側の歯部と同時に係合せず、接点システムの寿命を延長可能にしたＭＥＭリレー。
【請求項３９】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記導電性信号歯部の第１セット、前記導電性信号歯部の第２セット、および導電性短絡歯部は符合する凹面と凸面とを有するＭＥＭリレー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、概括的には電気的および電子的な回路および構成要素（コンポーネント）に関し、特に、無線周波数（ＲＦ）用途の超小型電子機械（ＭＥＭ：ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）リレーに関する。
【０００２】
発明の背景
ＭＥＭリレーは、静電荷、磁気、圧電またはその他の作動機構によって動作する、超小型電子機械の製造技法を用いて製造された電気的マイクロリレーである。ＭＥＭリレーは、１組（セット）の電気接点を機械的に閉じるために電気的に作動させる構造を使用する。ＭＥＭリレーは、電気通信用途を含む広範囲の電子的用途においてＲＦ信号フロー（流れ）を制御するために使用可能である。
【０００３】
ＭＥＭ製造技法を用いてＲＦマイクロリレーまたはＲＦスイッチを設計するための現在の努力は、アクチュエータ設計と、ＲＦ信号パス（経路）の閉回路ＲＦ特性とに集中している。信号経路の開（オープン）回路絶縁は、部分的には、接点構造の物理的分離によって決まり、ほとんどのＭＥＭマイクロリレー構造においては制御されないパラメータである。さらにいくつかの用途では、従来のＭＥＭリレー設計は、無線周波数で動作するＭＥＭリレーの作動機構と信号接点構造の間に十分な絶縁を提供しない。信号接点構造にかかる大きなＲＦ電圧が、静電アクチュエータまたは他の高インピーダンスアクチュエータを作動または自己バイアスさせるときに問題が起こり、マイクロリレーを制御不能にしてしまう。また、アクチュエータ構造にかかる大きな制御信号が信号接点構造に結合する可能性があり、その結果、微弱な信号電流の流れを中断させたり、妨害したりすることがある。
【０００４】
ＭＥＭリレーにおける信号経路と駆動制御経路の間の電気的絶縁（分離）によって、ＭＥＭリレーがＭＥＭスイッチから区別される。「ＲＦマイクロリレー」という用語は通常、２端子が駆動機能に用いられ、２端子が外部回路のＲＦ信号の流れを制御するために使用される４端子デバイスを指すために用いられる。そのような意味で「ＲＦ　ＭＥＭスイッチ」という用語は、ＲＦマイクロリレーと相互に交換して使用可能である。しかし、ＲＦ　ＭＥＭスイッチ機能は、駆動プロセスおよび信号制御プロセスが、共通のグラウンドのような１つまたは複数の共通の要素を有するという状態を含むこともある。その場合、「ＲＦ　ＭＥＭスイッチ」は、４端子デバイスのこともあるが、２端子デバイスまたは３端子デバイスであることもある。「マイクロリレー」という用語は４端子デバイスに適用し、外部回路内のＲＦ信号の流れを制御するために用いられるマイクロリレー内のコンタクト構造を接点ということにする。
【０００５】
従来のＭＥＭ製造技法は、対応することが可能な接点の金属および形状のタイプを制限する傾向がある。従来の方式で製造される接点は、数百万サイクル以下の寿命を有する傾向がある。遭遇する問題点の１つは、ＭＥＭデバイス上の超小型接点は、非常に小さい領域の接触表面（例えば５マイクロメートル×５マイクロメートル）を有する傾向があることである。全接触表面のうち電流を流すことができる部分は、微視的な表面粗さと、機械的および電気的接点を形成する２表面の平面的アライメントを達成することの困難性とによって制限される。さらに、ほとんどの従来のＭＥＭスイッチまたはリレーは、ただ１つの接点セット（組）しか有しない。数百または数千平方マイクロメートルの利用可能な接触表面を有すると思われる接点は、実際にはずっと小さい等価の接触表面積を有する複数の小さい点接触である。これらの小さい有効接触領域における高い電流密度は、マイクロ溶着および表面溶融を生成し、損傷または故障した接点を生じる。このような金属接点は、通常数百万サイクルの、比較的短い動作寿命を有する傾向がある。
【０００６】
ＭＥＭ接点構造は、表面マイクロマシニング（機械加工）またはディープ反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ：ｄｅｅｐ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈ）を含むバルクマイクロマシニングのいずれの技法を用いても製造可能である。表面マイクロマシニングは、ＭＥＭ作製材料の堆積（デポジション）とエッチングの適当な組合せによって、基板の表面上にＭＥＭ構造を構築する。堆積およびエッチングは通常、所望の最終機械構造を選択的に得るために必要なパターンに基づく。最新の表面マイクロマシニングは、湿式（ウエット）エッチングプロセスを必要とし、製造およびリリースプロセスのさまざまな段階で液体を使用する。ＭＥＭ製造プロセスにおいて、可動構造は、最終可動構造の形状を画定する犠牲ＭＥＭ作製材料からなるモールドに所望の材料を堆積することによって作製される。犠牲材料は、製造の最終工程としてエッチング除去され、これがＭＥＭ構造の可動部分をリリースする。バルクマイクロマシニングは、基板材料内であるが基板表面に露出したＭＥＭ構造を構築する。エッチングプロセスは、基板の表面およびボディの諸部分を切除してＭＥＭ構造を形成することができる。エッチングプロセスはまた、構造をアンダーカットすることもできる。構造をアンダーカットすることにより、基板表面の完全な２次元平面内での横方向の動きが可能となる。実際の可能な動きは可動部分の設計によって決まる。バルクマイクロマシニングもまた、堆積およびエッチングプロセスを使用する。バルクマイクロマシニングのいくつかの方法もまた、湿式プロセスを使用する。ＤＲＩＥは、バルクマイクロマシニングの完全に乾式（ドライ）プロセスである。液体の使用は、困難な洗浄要求、ＭＥＭデバイスの汚染、および、粘着性と摩擦が組み合わされた「スティクション（ｓｔｉｃｔｉｏｎ）」として知られるＭＥＭ動作の問題を引き起こすことがわかっている。乾式ＭＥＭ作製プロセスにはスティクションの問題がないと考えられる。ＤＲＩＥは、高アスペクト比の３次元構造をシリコン中に作成し、その厚さは数ミクロンから数百ミクロンの範囲である。ＤＲＩＥによれば、マイクロマシニングで形成された構造は、従来のバルクおよび表面マイクロマシニング技術を用いて構成されたＣＭＯＳ電子回路およびデバイスと容易に組み合わせることができる。
発明の概要
したがって、既存のＭＥＭリレーの上記の問題点および制限に鑑み、本発明によれば、次の特性のうちの１つまたは複数を有するＭＥＭリレーが望ましい：セルフアライメント構造を有する多点接触システム、改善された制御可能な開回路絶縁（シールド）特性、アクチュエータシステムとＲＦ信号スイッチングシステムの間の静電遮蔽、および、リレー信号接点間の静電遮蔽。また、ＤＲＩＥまたは他の乾式バルクマイクロマシニング技法のような乾式作製プロセスを用いて製造可能なＭＥＭリレーが望ましい。
【０００７】
本発明の一態様によれば、ＭＥＭリレーは、ハウジングと、ハウジング内の第１信号接点と、ハウジング内の第２信号接点と、ハウジング内にあり信号接触領域およびアクチュエータ領域を形成する接地静電アクチュエータシールドと、ハウジング内に形成され信号接触領域とアクチュエータ領域とを接続する開口とを有する。ＭＥＭリレーはまた、開および閉位置を有するアクチュエータを有し、アクチュエータは、開口を通り可動短絡接点に接続されたアクチュエータ絶縁体に接続される。短絡接点は、第１信号接点を第２信号接点に電気的に接続することによりリレー回路を完成することができる。このような構成により、ＭＥＭリレーは、アクチュエータシステムとＲＦ信号スイッチングシステムの間に、信号接点構造とアクチュエータ機構の間の絶縁を改善する静電（ファラデー）シールドを有する。シールドは、信号経路の開回路絶縁に寄与する。静電シールドはまた、信号接点構造にかかる大きなＲＦ電圧が静電アクチュエータまたは他の高インピーダンスアクチュエータを作動または自己バイアスさせて、マイクロリレーを制御不能にしてしまうことを防止する。静電シールドはまた、アクチュエータ構造にかかる大きな制御信号が信号接点構造に結合して微弱な信号電流の流れを中断または妨害することも防止する。代替構成における静電シールドは、信号グラウンドの役を果たし、リレーが開（オープン）位置にあるときにＲＦリレー入力とＲＦリレー出力の端子間の容量性アッテネータ（減衰器）すなわちコンデンサ−抵抗アッテネータを形成する。容量性アッテネータ実施形態において、静電シールドは、周波数とは比較的無関係な絶縁レベルを提供する。静電シールドは、リレーが閉じているときにはＲＦインピーダンスを部分的に決定する。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、ＭＥＭリレーは、導電性信号歯部の第１のセットに電気的に接続された第１信号接点と、導電性信号歯部の第２のセットに電気的に接続された第２信号接点とを有する。アクチュエータは、導電性短絡歯部の２個のセットを有する短絡接点を、開位置と閉位置の間で選択的に移動させる。閉位置では、短絡歯部の２個のセットが導電性信号歯部の第１セットおよび導電性信号歯部の第２セットとかみ合い、２個の信号接点間に導電経路を生成する。このような構成により、セルフアライメント構造をもつ可撓性多点接触システムを有するＲＦ　ＭＥＭリレーが提供される。
【０００９】
本発明のさらにもう１つの態様によれば、ＭＥＭリレーは、リレーの２個の信号接点間に静電（ファラデー）シールドを有する。シールドは、リレーが開いているとき信号接点間の絶縁を増大させるのを助け、リレーが閉じているときには信号経路のＲＦインピーダンスの値の決定要因になる。
【００１０】
本発明のもう１つの態様によれば、ＭＥＭリレーは、ディープ反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）バルク製造プロセスまたは他のバルクマイクロマシニング技法により機械加工可能な構造を有する。
【００１１】
本発明のこれらおよび他の目的、態様、特徴および効果は、以下の図面、詳細な説明および特許請求の範囲からさらに明らかとなるであろう。
発明の詳細な説明
ここで図１Ａを参照すると、本発明のリレー１００の信号接触領域４５およびアクチュエータ領域７５の物理的構造の一実施形態が、リレー接点が開回路位置にある状態で示されている。この断面図は、ＭＥＭ製造基板を通り水平方向にスライスしたものであり、リレー１００のコンポーネントのみを示している。図１Ａは、保護カプセル化の前のＭＥＭ作製構造の表面を示す。リレー１００構造は、ハウジング１１０内に作製され、ハウジング１１０は、後で図１Ｄに関してさらに説明するように、通常は基板材料１０５によって形成される。リレー１００の外部信号接続部１５、および外部信号接続部３５は、信号１接点１０および信号３接点３０によって形成され、これらの接点は、ハウジング１１０内に作製され、絶縁体部分１２０によって、または別法では、リレー１００を作製するために用いられる特定のＭＥＭ作製プロセスに許容される他の支持構造によって、支持される。リレー１００はアクチュエータ７０を有し、アクチュエータ７０は、アクチュエータ絶縁体７４に接続され、開位置と閉位置の間で可動短絡接点２０を移動させる。アクチュエータ絶縁体７４は、短絡接点２０に接続され、信号経路をアクチュエータ構造から絶縁する。アクチュエータ絶縁体７４はまた、短絡接点２０構造のための機械的支持も提供する。
【００１２】
図１Ａに示されるように、短絡接点２０は、アクチュエータ７０に機械的に接続され、介在するアクチュエータ絶縁体７４によってアクチュエータ７０から電気的に絶縁されている。アクチュエータ絶縁体７４は、ＭＥＭ作製プロセスと、短絡接点２０とアクチュエータ７０の間に達成可能な電気的絶縁とにより決まるいかなるサイズでもよい。アクチュエータ絶縁体７４は、アクチュエータ７０を短絡接点２０の構造から絶縁し、またアクチュエータ絶縁体７４は、アクチュエータ領域７５と信号接触領域４５の間の結合（カップリング）を減らすのにも役立つ。アクチュエータ部分は、アクチュエータ絶縁体７４が接地静電アクチュエータシールド５０あるいは信号接触領域４５のためのいかなるハウジング構造にも接触しないように、駆動システム（アクチュエータ７０およびアクチュエータ絶縁体７４）のためのクリアランス間隔によって生成される気体（ｖａｐｏｒ）ギャップ７６を有するように示されている。短絡接点２０はアクチュエータ絶縁体７４に機械的に接続される。以下に図２Ａ〜図２Ｄと関連してさらに詳細に説明するように、短絡接点２０は、接地静電アクチュエータシールド５０に機械的に接触することによって、または接地静電アクチュエータシールド５０に機械的に接触するがそれから絶縁された状態を維持することによって、あるいは、物理的ギャップのため接地静電アクチュエータシールド５０に接触しないか、もしくは、リレー１００が開いているときに接地静電アクチュエータシールド５０に電気的に接触することによって、異なる量だけ開回路ＲＦ信号の減衰に寄与する。理解されるべきことであるが、短絡接点２０と接地静電アクチュエータシールド５０のインタフェースには他の構成もあり得る。
【００１３】
気体ギャップ７６が大きくなるほど、リレー１００が開いているときに接地静電アクチュエータシールド５０と短絡接点２０の間の機械的接触に利用可能な面積は小さくなる。したがって、気体ギャップ７６はＭＥＭ作製プロセスに許容される限りできるだけ小さくすべきである。気体すなわち絶縁ガスは、アクチュエータ絶縁体７４および信号接点構造全体の周りに比較的自由に移動可能であり、非常に拘束されたガス流によって引き起こされるガス制動および関連するスイッチング速度低下を抑えることになる。
【００１４】
信号１導電性信号歯部１２（以下、信号歯部１２という）は、短絡接点２０上に配置された第１組（セット）の導電性短絡歯部２２（以下、短絡歯部２２という）とかみ合う（嵌合する）ことができる歯部６１を有する信号１接点１０上に配置された構造である。ここでは、４個の信号１歯部６１が３個の短絡歯部６２とかみ合うように示されているが、これより多いかまたは少ない歯部が、電気接触を提供するために使用可能である。信号３接点３０上に配置された信号３導電性信号歯部３２（以下、信号歯部３２という）もまた、３個の第２組（セット）の導電性短絡歯部２３（以下、短絡歯部２３という）とかみ合うことができる４個の歯部６３を有するように図示されている。
【００１５】
次に図１Ｂを参照すると、リレー１００が閉位置にあるとき、外部信号接続部１５から順に信号接点１０、信号歯部１２、短絡歯部２２、短絡接点２０、短絡歯部２３、信号歯部３２、そして最後に外部信号接続部３５を有する信号３接点３０に至る電気的接続部によって、信号回路９９が提供される。グラウンド面４０、４２、および５０は、ストリップライン信号構造または同軸構造におけるグラウンドに類似している。これらのグラウンド面は、外部グラウンドプレーン接続部４４および外部接地静電アクチュエータシールド接続部５５を通じて外部に接続される。図１Ｂは、閉成形態におけるリレー１００を示す。アクチュエータ７０がアクチュエータ接続部７８、７９を通じて電圧を加えられると、リレー１００信号接点が閉じる。アクチュエータ７０の動きは、短絡接点２０を移動させ、第１の短絡歯部２２セットおよび第２の短絡歯部２３セットを信号歯部１２および信号歯部３２とかみ合って接触するように付勢する。これにより、短絡接点２０と信号接点１０および３０との間の接続部が閉じて、リレー１００の信号１接点１０外部信号接続部１５および信号３接点３０外部信号接続部３５の外部アクセス可能部分からの完全な導電性信号経路が形成される。
【００１６】
再び図１Ａを参照すると、導電性表面６１、６２、および６３は好ましくはソリッド（中実）構造であり、「歯部（ｔｅｅｔｈ）」と呼ばれる。しかし、「歯部」への言及は、導電性表面の形状や構成を限定することを意味しない。図１Ａに示されるように、短絡歯部２２のそれぞれのセットごとに少なくとも１つの短絡歯部６２、信号歯部１２構造に少なくとも１つの信号１歯部６１、短絡歯部２３のそれぞれのセットごとに少なくとも１つの短絡歯部６２、および、信号歯部３２構造に１つの信号３歯部６３がなければならない。信頼性の改善、より高い構造完全性、より大きい全電流密度をリレー１００で扱うことができること、接触伝熱、および、より低い全接触抵抗のために、１接点構造ごとに１接点よりも多い接点を使用してもよい。後で図５Ａおよび図５Ｂに関してさらに説明するように、信号歯部１２、短絡歯部２２、短絡歯部２３、および信号歯部３２は、多重接触面能力を容易にする。多重接触面（歯部の複数のセット）の使用により、リレー１００は、単一の接触面で可能であるよりも多くの電流を扱うことが可能となる。
【００１７】
アクチュエータ７０は、アクチュエータ領域７５に配置され、干渉を減らすためにリレー１００構造における接地静電アクチュエータシールド５０によって信号接触領域４５から遮蔽される。外部接地静電アクチュエータシールド接続部５５は、接地静電アクチュエータシールド５０のグラウンド基準を得るために使用される。リレー１００が開いているとき、回路の短絡接点２０（リレー１００接点構造の可動部分）は、接地静電アクチュエータシールド５０構造に非常に接近することになる。あるいは、リレー１００が開いているとき、回路の短絡接点２０は、接地静電アクチュエータシールド５０構造に接触することが可能である。
【００１８】
絶縁体１２０およびＭＥＭ作製プロセスに適合した他の構造によって支持されるグラウンドプレーン４０は、リレー１００のための付加的遮蔽と、信号経路９９上に存在するＲＦ信号に対する制御されたインピーダンス経路構造とを提供する。もう１つのシールド構造である接地静電信号シールド４２は、グラウンドプレーン４０およびＭＥＭ作製プロセスに適合した他の構造に接続され、信号１信号歯部１２および信号１接点１０を信号３信号歯部３２および信号３接点３０から遮蔽することによって、結合を減らし電気的絶縁を増大させる。外部グラウンドプレーン接続部４４は、グラウンドプレーン４０のグラウンド基準を得るために使用される。グラウンドプレーン４０、接地静電信号シールド４２および接地静電アクチュエータシールド５０は、リレー１００の一部として内部的に相互接続（図示せず）されることも可能である。リレーハウジング１１０は、信号接触領域４５を画定するいくつかの絶縁体部分１２０を含む。アクチュエータ領域７５についてもいくつかの絶縁体部分１２０が図示されている。アクチュエータ７０構造の詳細は当業者に知られており、図示しない。接地静電アクチュエータシールド５０は、リレー１００構造に、および、接地静電信号シールド４２と接続されたグラウンドプレーン４０に、外部的に接続されてもよい。接地静電アクチュエータシールド５０は、リレー１００が開いているとき、信号絶縁容量性減衰ネットワークの一部である。
【００１９】
再び図１Ｂを参照すると、接地静電アクチュエータシールド５０は、リレー１００が閉じているとき、グラウンドプレーン４０および接地静電信号シールド４２、ならびに信号回路９９をも含むストリップ伝送線路５６構造の一部を形成することができる。接地静電アクチュエータシールド５０は、信号回路９９のＲＦインピーダンス特性を決定するのに役立つ。接地静電信号シールド４２は、リレー１００が開位置にあるとき、信号１接点１０と信号３接点３０の信号経路間の静電シールドを提供する。接地静電信号シールド４２もまた、リレー１００が閉じているとき信号回路９９のＲＦインピーダンスを決定する、ストリップ伝送線路５６の一部である。
【００２０】
ハウジング１１０のエッジに沿った絶縁体部分１２０は、グラウンドプレーン４０、接地静電アクチュエータシールド５０、信号１接点１０および信号３接点３０の機械的支持のために存在する。リレー１００の周囲に沿った絶縁体部分１２０は、完全に取り囲んだ構造を形成する。接地静電アクチュエータシールド５０、グラウンドプレーン４０および絶縁体部分１２０は、包囲された信号接触領域４５を形成し、外部の汚染物質が信号接触領域４５に入るのを防ぐ。リレー１００が閉じているとき、絶縁体部分１２０は、信号回路９９のＲＦインピーダンス特性を決めるのに寄与するストリップ伝送線路５６構造の一部である。絶縁体の物理的構成は、レイアウトおよび作製プロセスの詳細によって決まる。当業者に知られているように、ハウジング１１０、絶縁体部分１２０およびＭＥＭリレー１００の他のコンポーネントの望ましい形状およびサイズは、電気的特性の対応する変化とともに変わり得る。ＭＥＭリレー１００構造の実装は、ＭＥＭ作製プロセスと相関関係にあり、プロセス技術の変化によって、ここに提供される概略的記載内のさまざまな構造の構成が決定される。理解されるように、いくつかのタイプのアクチュエータがあり、リレー１００は常開または常閉として動作することが可能であり、アクチュエータ７０の動作（リレー１００接点を閉じるために電圧が加えられる）を逆にすることも可能である。同じく当業者に知られているように、短絡接点２０を移動させるために、磁気、静電気、圧電、熱、（空）気圧、液圧、および化学的アクチュエータが使用可能である。アクチュエータ制御接点７８および７９は、アクチュエータ７０をハウジング１１０のエッジに電気的に接続するように図示されている。アクチュエータ制御接点７８および７９は、外部電気的手段によってアクチュエータ７０の動きを制御するための電気接点を提供する。アクチュエータ制御は、他の手段によって提供してもよく、より良好な接点性能を得るために接触力を増大させるようにしてもよい。アクチュエータ７０は、指令時にリレー１００信号接点（信号１接点１０および信号３接点３０）を開閉するため、および、その機能を適時に、かつ電力効率よく実行するために、十分な力を加えることができなければならない。
【００２１】
次に図１Ｃを参照すると、リレー１００は、完全に密封されたＲＦリレー１００を形成する上部カバー１２２を有することが可能である。ＤＲＩＥプロセスでは、底部は通常、内部に構造がエッチングされる基板１０５によって提供される。周囲絶縁体１２０およびハウジング１１０もまた通常、基板材料１０５によって提供される。上部カバー１２２は通常、密封フリット材料１２６を用いて基板１０５にボンディングされる別個のアセンブリである。上部カバー１２２は、導体１２７を用いてボンディングパッド１２８に接続された外部接点、外部信号接続部１５、外部信号接続部３５、アクチュエータ制御接点７８および７９、外部グラウンドプレーン接続部４４、ならびに外部接地静電アクチュエータシールド接続部５５を覆い隠してはならない。導体１２７は、好ましくは、メタライゼーション層、または、ボンディングパッドへの接続部を形成するための当業者に知られた任意の手段である。別法として、密封構造内でダイシング領域のエッジ（ウェハのソーイングストリート（ｓａｗｉｎｇ ｓｔｒｅｅｔ））まで金属を走らせることにより、基板の表面上にボンディングパッド１２８および導体１２７が不要となる。上部カバー１２２が電気信号経路（グラウンドまたは信号回路９９）の一部として使用される場合、上部カバー１２２のボンディング材料は、所望の内部点に対してだけ導電性でなければならない。外部グラウンドプレーン接続部４４は、密封フリット材料１２６および上部カバー１２２を横切る導電性経路によって外部接地静電アクチュエータシールド接続部５５に接続されることが可能であるが、外部信号接続部１５、外部信号接続部３５、ならびにアクチュエータ制御接点７８および７９を含む他の接続部は絶縁されたままにしなければならない。
【００２２】
次に図１Ｄを参照すると、信号１歯部および信号２歯部は、一実施形態では、それぞれ同様の形状の短絡歯部２２および２３とかみ合うように構成された台形状歯部６１を有することが可能である。理解されるべきであるが、歯部は、作製に用いられるマイクロマシニングプロセスの制限に従うさまざまな形状を有することが可能である。接地静電信号シールド４２は、信号１接点１０と信号３接点３０の間に配置され、基板１０５から形成されるグラウンドプレーン４０によって支持される。図１Ｄは、明確化のために、傾斜した側面を有する歯部を示しているが、ＤＲＩＥプロセスは現在、実質的に垂直または水平な面の作製に限定されている。
【００２３】
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、および図２Ｄは、リレー１００の電気的特性に影響し得る構成の詳細の一部を示す。ここで図２Ａを参照すると、リレー１００が開いているとき、短絡接点２０と接地静電アクチュエータシールド５０の間にギャップ８２が存在し得る。この構成では、短絡接点２０および接地静電アクチュエータシールド５０は、リレー１００の開位置において、ギャップ８２によって互いに絶縁される。短絡接点２０は、短絡歯部２２と短絡歯部２３の間に導電性経路を有しなければならない。この導電性経路は、短絡接点２０全体を金属で作製するか、絶縁材料から構成された短絡接点を短絡接点金属層２４（図示せず）で完全に覆うか、または、導電性経路が必要な表面を部分的に覆うかによって、実現することができる。信号経路における最大の開回路絶縁が所望される場合には、短絡接点２０全体の上の中実金属または完全なメタライゼーションが好ましい。短絡接点２０に加えて、短絡歯部２２および２３は、中実金属、中空金属、または短絡接点金属層２４（図示せず）で被覆されたＭＥＭ作製材料（中実または中空）としてよい。好ましくは、短絡接点２０は中実金属構造である。
【００２４】
図２Ｂは、短絡接点２０上に配置された短絡接点絶縁層２６を示す。接地静電アクチュエータシールド絶縁層８０が、短絡接点２０に対向して接地静電アクチュエータシールド５０上に配置されることが可能である。この構成では、短絡接点２０および接地静電アクチュエータシールド５０は、リレー１００が開位置にあるとき、短絡接点絶縁層２６および接地静電アクチュエータシールド絶縁層８０によって互いに絶縁される。代替構成として、接地静電アクチュエータシールド絶縁層８０または短絡接点絶縁層２６のいずれかのみを有することも可能である。
【００２５】
次に図２Ｃおよび図２Ｄを参照すると、リレー１００が開位置にあるときの、短絡接点２０と接地静電アクチュエータシールド５０の間の金属間（オーミック）接触が示されている。短絡接点２０および接地静電アクチュエータシールド５０は、中実金属であることも可能であり、また、金属被覆を有することも可能である。いかなる接触ＭＥＭ構造の場合とも同様に、接触面は、利用可能な接触領域の小部分を示すいくつかの接触点を有することが可能であり、接触領域の残部は、オーミック接触領域に亘る２プレート（極板）コンデンサとして現れることになる。
【００２６】
次に図２Ｄを参照すると、短絡接点２０の金属表面は、短絡接点金属層２４を通して、第１の短絡歯部２２のセットおよび第２の短絡歯部２３のセットを接地静電アクチュエータシールド金属層５４および接地静電アクチュエータシールド５０に（そしてそこから電気的グラウンドに）接続することができる。こうして、図２Ｃおよび図２Ｄに示される接点構造は、リレー１００が開位置にあるとき、接地静電アクチュエータシールド５０を通じて短絡接点２０にＲＦグラウンドを与える。
【００２７】
代替実施形態における図２Ｄに示されるように、追加的な接地静電アクチュエータシールド金属層５４が、接地静電アクチュエータシールド絶縁層８０なしで、接地静電アクチュエータシールド５０上に配置される。接地静電アクチュエータシールド金属層５４は、異なる機械的および電気的特性の組み合わせを有する金、ニッケル、銅、またはロジウムのような材料による、接地静電アクチュエータシールド５０上の付加的メタライゼーションである。シールド５０の最大遮蔽効果は、接地静電アクチュエータシールド５０が金属、または金属化されたＭＥＭ作製材料から製造されるときに得られるであろう。同様の短絡接点金属層２４が、短絡接点２０上に作製されることが可能である。
電気的リレー特性
次に図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、一実施形態において、リレー１００は、ＲＦリレー１００接点システムの概略図で表されている。リレー１００は、信号１接点１０、短絡接点２０、および信号３接点３０（図１〜図２Ｄにおける構造と同じ参照符号とともに概略的に図示）を有する多重接触システムを用いる。好ましくは、リレー１００は対称性であり、信号１接点１０または信号３接点３０のいずれかが入力側物理的端子となることが可能である。図３Ａに示されるように、リレー１００が閉じているとき、リレー１００の接点セットは両方とも接続される（信号１接点１０は短絡接点２０に、また、短絡接点２０は信号３接点３０に）。図１Ａ、図３Ａおよび図３Ｂにおける構造に対応して、信号１歯部１２は信号１接点１０に電気的に接続され、２セットの短絡歯部２２および２３は短絡接点２０に接続され、信号３歯部３２は信号３接点３０に電気的に接続されるように概略的に示されている。図３Ｂに示されるように、リレー１００が開いているとき、信号１接点１０および信号３接点３０ならびに信号歯部１２および３２はいずれも、短絡歯部２２および２３ならびに短絡接点２０から分離する。図３Ａおよび図３Ｂは、「中心導体」構造である信号１接点１０、短絡接点２０、および信号３接点３０に関連して伝送線路を形成する際の、シールド構造４０および５０の役割を示している。シールド構造のグラウンドプレーン４０および接地静電アクチュエータシールド５０は、上記のような中心導体構造を完全に包囲してはいないが、ストリップ伝送線路５６の外部導体とみなすことができる。ストリップ伝送線路５６の物理的構成は、上部および底部グラウンド（外部導体）と中心導体との間の空間を満たす均質な誘電体がないことを除いては、従来のストリップラインアセンブリと同様である。したがって、ストリップ伝送線路５６は、従来のマイクロ波工学で用いられる通常の構造よりも複雑である。
【００２８】
図４Ａは、開回路のリレー１００の概略図を詳しく表し、リレー１００の外部信号接続部１５と外部信号接続部３５の間のＲＦ信号の減衰メカニズムを示している。リレー１００が開位置にある場合の、信号１接点１０から信号３接点３０への結合パスは、等価コンデンサＣ１　２１０および等価コンデンサＣ３　２３０によって表される。等価コンデンサＣ１　２１０は、信号１接点１０と短絡接点２０の間の容量性結合によって形成され、等価コンデンサＣ３　２３０は、短絡接点２０と信号３接点３０の間の容量性結合によって形成される。等価コンデンサＣ２　２２０は、接地静電アクチュエータシールド絶縁層８０により短絡接点２０表面から分離された接地静電アクチュエータシールドによって形成される。等価コンデンサＣ１　２１０の静電容量は、信号接点構造１０と短絡接点２０の間の分離（セパレーション）によって決まり、等価コンデンサＣ３　２３０の静電容量は、信号接点構造３０と短絡接点２０の間の分離によって決まる。さらに、信号歯部１２、２セットの短絡歯部２２および２３、ならびに信号歯部３２の物理的接点構造の有効表面積は、コンデンサＣ１　２１０およびコンデンサＣ３　２３０に対するこの静電容量を求めるのに有用であろう。これらの２個の等価コンデンサＣ１　２１０およびＣ３　２３０は、容量性「Ｔ字」アッテネータの直列アームである。中央のシャントコンデンサＣ２　２２０は、Ｃ２　２２０の静電容量に対するＣ１　２１０およびＣ３　２３０の静電容量の比に基づく減衰を与える。
【００２９】
図４Ａに電気的に、および、図２Ｂに機械的に示されるように、コンデンサＣ２　２２０は、接地静電アクチュエータシールド５０と短絡接点２０の間に位置する接地静電アクチュエータシールド絶縁層８０、短絡接点絶縁層２６、またはその両方のいずれかによって形成される。この構造は、等価コンデンサＣ２　２２０として表される、短絡接点２０から接地静電アクチュエータシールド５０への相当の静電容量を提供する。物理的な絶縁層は、図２Ａに示されるように、アクチュエータ絶縁体７４の長さ（オフ位置における）およびリレー１００の構造によって決定されるサイズを有する画定されたギャップ８２によって機能的に提供されることも可能である。図２Ａでは、物理的間隔が、特定の作製材料によっても実現可能であるような絶縁体機能を提供する。
【００３０】
信号歯部１２からの短絡歯部２２の、および、信号歯部３２からの短絡歯部２３の、後退（引き離す）深さは、設計変数であるだけでなくリレー１００の構成パラメータでもある。この後退の深さは、アクチュエータから利用可能な動き（移動）行程だけでなく、歯部の形状、たわみ、および深さにも依存する。アクチュエータ行程パラメータは、閉じたリレー１００構造にアクチュエータ７０が提供することができる接触力にも関係する。慨して、金属接点は、大きな接触力から利点を得るが、大きなアクチュエータの移動は、力能力を減少させることになる可能性がある。信号歯部１２と短絡歯部２２の間の間隔が大きいほど、図４ＡのＣ１　２１０として示される結合静電容量は小さくなる。同様に、信号歯部３２と短絡歯部２３の間の間隔が大きいほど、Ｃ３　２３０として示される結合静電容量は小さくなる。場合によっては、所望の開回路（ブレークダウン）電圧性能を提供するために十分に歯部を分離するだけでよいこともある。短絡接点２０構造と接地静電アクチュエータシールド５０との接近は、相当のシャント静電容量Ｃ２　２２０を生成し、図４Ａに示されるように、容量性信号アッテネータの一部となる。より大きい結合静電容量（大きいＣ１　２１０または大きいＣ３　２３０）は、グラウンド２への、より大きいシャント静電容量（Ｃ２　２２０）によって打ち消され得る。
【００３１】
結合静電容量Ｃ１　２１０およびＣ３　２３０を小さくし、静電容量Ｃ２　２２０を大きくすることにより、減衰を増大させることが可能である。リレー１００が開位置にあるときの減衰の増大は、信号歯部１２と第１の短絡歯部２２のセットとの間の物理的ギャップにおける間隔が広い場合（静電容量を最小にするため）、信号歯部３２と第２の短絡歯部２３のセットとの間の物理ギャップにおける間隔が広い場合、および、短絡接点金属２０と接地静電アクチュエータシールド５０との間の接地静電アクチュエータシールド絶縁層８０が薄い場合（静電容量を最大にするため）に起こる。
【００３２】
図４Ｂは、代替実施形態における開回路接点構造のアッテネータ機能の概略図を示す。図４Ｂに電気的に、および、図２Ｃに機械的に示されるように、等価コンデンサＣ４　２２４および抵抗Ｒ２　２４０は、接地静電アクチュエータシールド５０と短絡接点２０の間の接触によって形成される。いくつかの接点構成では、図２Ｄに示されるように、等価抵抗Ｒ２　２４０を形成する接地静電アクチュエータシールド金属層５４との物理（金属間オーミック）接触をなすために短絡接点金属層２４を追加することによって、より大きい減衰が得られることがある。これは、リレー１００構造全体内に追加の金属間接触面を形成する。短絡接点２０と接地静電アクチュエータシールド５０との金属間接触は、ＲＦアッテネータに対する低い値のシャント抵抗Ｒ２　２４０を生成することになる。シャントコンデンサＣ４　２２４の静電容量は、ＭＥＭ作製金属表面は全表面にわたり完全に一様な接触を有することはないという認識に基づく。短絡接点２０と接地静電アクチュエータシールド５０とのインタフェースの構造の一部の領域では、非常に近接している（大きな静電容量）が、金属間表面のかみ合わせが欠けている領域があるであろう。図２Ｂおよび図２Ｃには平坦な表面が示されているが、短絡接点２０と接地静電アクチュエータシールド５０との界面となる接触面は、信号経路接点のかみ合わせ歯部構成を含むいかなる所望の構成をとることも可能である。開回路ＲＦアッテネータにおける容量性または抵抗性／容量性シャント要素の選択は、作製パラメータに基づいてもよく、また、できるだけ広い周波数範囲にわたりできるだけ大きい信号減衰を得るために期待される静電容量および抵抗の計算に基づくことも可能である。より大きい結合静電容量（大きいコンデンサＣ１　２１０またはＣ３　２３０）は、抵抗Ｒ２　２４０に対する非常に小さい値を生じるオーミック接触の使用により打ち消され得る。容量性「Ｔ字」アッテネータ（Ｃ１　２１０、Ｃ４　２２４、Ｃ３　２３０）における中程度ないし高い減衰値により、抵抗Ｒ２　２４０の電流導通要求は、かみ合っている信号歯部１２および短絡歯部２２またはかみ合っている短絡歯部２３および信号歯部３２の電流導通要求に比べて相対的に小さいと期待される。Ｒ２　２４０内の電流は主として、外部信号接続部１５および外部信号接続部３５にかかる開回路電圧、Ｃ１　２１０およびＣ３　２３０の値ならびに動作周波数によって決められるであろう。
多点接触
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃおよび図５Ｄは、リレー１００面接触の係合のいくつかの実施形態を示し、いくつかの通常の接触係合構造を例示している。ここで図５Ａを参照すると、さまざまな歯部、すなわち、信号１歯部６１、短絡歯部６２、および信号３歯部６３（図示せず）は、閉路サイクル中の相異なる時刻に係合することがあり、同様に、それらは開サイクル中の相異なる時刻に分離することがある。歯部構造において、ならびに、信号１接点１０および信号３接点３０構造において、ある程度のたわみが利用可能であることにより、リレー１００が完全に閉じているとき、すべての歯部６１、６２、６３が係合することが可能となる。最大電流導通能力のためには、リレー１００が閉じているときに一部の歯部が係合しないことは望ましくないが、それはリレー１００の機能を停止させることはない。代替実施形態では、他の歯部が使用および摩耗により非常にすり減ってしまうまで故意に一部の歯部（図示せず）が係合しないようにすることにより、接点システムの寿命を延ばすことができる。これは、電流導通能力と長期接点寿命の間の設計トレードオフを表している。
【００３３】
電流導通能力は、接点構造におけるすべての歯部の厳密なかみ合わせによって最大化される。これは実際には達成するのが非常に困難である。その理由は、歯部構造の非常に精密なアライメントおよび作製が要求されるからである。さらに、仮に歯部表面が十分に滑らかであるとすると、歯部を分離するのが困難になることがある。これは特に、相当の電流が金属間接合に流れている場合に当てはまる。その場合には微視的加熱を引き起こすことになるからである。微視的加熱は、金属の膨張を引き起こし、熱膨張が消失するまで歯部をその位置で固着させる可能性があり、また、接触表面の微視的溶着を引き起こす可能性もある。たとえ厳密なかみ合わせが起きたとしても、金属表面は、接触表面のいたるところで多数の微視的接触点を提供するほどに滑らかである可能性は低い。
【００３４】
ここで図５Ａを参照すると、短絡歯部６２と信号歯部６１の両方の表面のかみ合わせが示されている。好ましくは、信号歯部１２を形成する信号１歯部６１、短絡歯部２２および２３を形成する短絡歯部６２、ならびに信号歯部３２を形成する信号３歯部６３は、電流から生じるオーミック加熱による熱固着を制御するため、凸表面を有する。信号１歯部６１と短絡歯部６２、および、信号３歯部６３と短絡歯部６２の両方に対する凸表面の使用は、隣り合う歯部間の単一点接触および（非接触表面の）容量（キャパシタンス）を減らすのを容易にする。したがって、凸曲率の程度は、物理的接触において可能性のある金属−金属領域と、リレー１００の全体の動作との間の固有の設計トレードオフである。理論的には、熱問題が制御されれば、平坦な表面（もし実際に得ることができれば）が理想的であろう。信号１歯部６１、短絡歯部６２および信号３歯部６３に対して凹表面は不利であると考えられる。ただし、一方が凸で一方が凹のかみ合わせ表面は、２つの曲率半径が固着を促進しないならば実用的である。現実の接触表面形状は、ＭＥＭ作製の問題でもある。図５Ｂは、短絡歯部６２および信号歯部６１の両方の表面上の点接触を示す。図５Ｃは、短絡歯部６２および信号歯部６１の一方の表面上の単一点接触を示す。図５Ｄは、短絡歯部６２および信号歯部６１の一方の表面上の別の単一点接触を示す。
【００３５】
好ましくは、信号１歯部６１および短絡歯部６２および信号３歯部６３は、台形形状を有し歯部の高さとほぼ同じ基部幅を有する中実構造であり、セルフアライメントおよび多点接触システムの形成を可能にする厚さまでエッチングされる。別法として、信号１歯部６１および短絡歯部６２および信号３歯部６３は、三角形、半球形、または、金属間表面かみ合わせを促進するいかなる他の形状であることも可能である。別の代替実施形態では、信号１歯部６１および信号３歯部６３は、熱を除去するために短絡歯部６２より相対的に大きくすることが可能であり、一方、短絡歯部６２は、セルフアライメントおよび多点接触システムの形成を可能にする可撓性を維持するために相対的に薄くすることが可能である。
【００３６】
別法として、いずれの方向にもある程度たわむかまたは回転することができる構造もまた、金属間かみ合わせを提供することが可能である。たわみは、リレー１００を製造するために用いられるＭＥＭプロセスの歯部構造作製制約に対する何らかの補償を提供することもある。
【００３７】
金属間（オーミック）接触における熱問題は既知の問題である。相当の温度上昇を回避することは、接点システムにとって有益であり、接点構造の信号歯部１２および信号歯部３２または短絡歯部２２および短絡歯部２３の少なくとも１つが、かみ合わせ表面の点からの熱の流出を促進するように設計されることを必要とする。別法として、接触領域における熱の閉じ込めが、接点金属の溶融を引き起こす可能性もある。これは、非常に好ましい液体金属接点システムを生じる可能性がある。従来型（非ＭＥＭ）リレー業界において現在の行われているのは、このような動作モードを許容できないものとして拒絶することである。
【００３８】
図６は、より良好なかみ合わせ構成が得られる凸表面で作製された信号１歯部６１および短絡歯部６２を示す。ＤＲＩＥ（バルク）プロセスは、３次元接点構造を作製することができるが、表面マイクロマシニングは平坦な接触表面構造の作成に制限される。２個の凸表面は、輪郭の明瞭な２接点の点係合を保証し、金属膨張を引き起こす局所加熱効果は、接点を係合状態に固着させるよりもむしろ、ちょうど接点を押し離すことになる。
【００３９】
別法として、歯部は、伝導熱により機械的に固着するのを避けるために、ボール・ソケット構成（図示せず）を有することも可能である。この実施形態では、一方の歯部は凸表面を有し、凸表面が対応する歯部の凹表面とかみ合うことになる。
【００４０】
接点形状には多くの物理的構造の変形例があるが、それらは本願に記載された概念に含まれる。直接的な金属間接触をしない金属表面の部分は、金属間接触のオーミック抵抗を実質的にシャントする静電容量を呈する。非常に高い周波数および大きい表面積の場合、これは、金属間接点への電流導通の相当の向上となる可能性がある。
【００４１】
ＭＥＭリレーを作製する際の現在の最新技術水準における制限により、異なる金属構造における歯部６１、６２、６３に、ある小さなミスアライメントが生じる可能性があり、それは２表面上に点接触を呈することになる。これは実際には、「正確なかみ合わせ」接点係合についての上記の点接触状態のさらに誇張されたものである。歯部６１、６２、６３が完全にアライメントがとれていない場合、図５Ｃまたは図５Ｄに示されるように、それぞれの歯部の一方の面上にのみ接触がある可能性がある。歯部あたり１つの接触点は、それぞれの歯部間のかみ合わせ表面の電流導通容量を低下させるためあまり好ましくないが、リレー１００の性能に対する主要な制限ではない。
【００４２】
代替実施形態では、信号１接点１０および信号３接点３０の一部を信号接触領域４５に懸垂（サスペンド）させることも可能である。これは、信号接点構造１０および３０の下の基板材料の完全な除去により実現される。信号接点構造１０および３０は依然として支持を必要とし、それは絶縁体１２０およびハウジング１１０を通じて得られる。この実施形態によれば、リレー１００が閉じているとき信号１接点１０および信号３接点３０の構造を短絡接点２０をアライメントさせるための柔軟性が多少増える可能性がある。サスペンド部分、信号１接点１０、短絡接点２０、および信号３接点３０は、リレー１００が閉じているとき信号経路のＲＦインピーダンスを調整し制御するために、図１Ａに示される形状とは異なる形状を有してもよい。ＭＥＭ作製プロセスは、信号１接点１０および信号３接点３０の構造に用いられるマウント方法を決定する。
【００４３】
代替的な接点構成では、接点構造のセルフアライメント特性は、可撓性接触表面の組または単一の可撓性接触表面を設けることによって向上させる可能性がある。導電性構造、すなわち、信号１接点１０、短絡接点２０、および信号３接点３０ならびに歯部６１、６２、および６３は、中実金属構造、中空金属構造、導電性表面で被覆された中実ＭＥＭ作製材料（半導体または絶縁体）、または導電性表面で被覆された中空ＭＥＭ作製材料を含むことが可能である。中空構造の自由端が除去されれば、構造はさらに可撓性になる可能性がある。導電性信号表面の可撓性は、かみ合わせ構造間の最大限の表面接触を促進する。
ガス充填
再び図１Ａを参照すると、信号接触領域４５およびアクチュエータ領域７５を充填するのに用いられるガスに対しては、高電圧での電気的破壊を防ぐために絶縁ガスが必要であることを除いては、制限はない。このガスとしては、乾燥空気（湿気は微視的スケールで問題を引き起こすことが知られている）、乾燥不活性ガス、または六フッ化硫黄（ＳＦ６）のような特殊なガスがある。ＳＦ６の使用は、巨視的スケールの接触の場合にそうなることが知られているのと同様にホットスイッチング動作（電流が流れている最中にリレー１００を開く）中のアーク放電を低減するだけでなく、微視的スケールの接触に追加の電圧性能を提供することができる。
冶金法の条件
この接点システムの生産で用いられる金属に特有の制約はないが、電子的および熱的良導体のほうが概して不良導体より好ましい。金属の制約の主要な原因は、使用されるＭＥＭ作製プロセスと、さまざまな金属に対する製造設備の許容度とによる。現在までのところ、微視的スケールの接点におけるホットスイッチングの問題、選択される接点金属の役割および接点の周囲の雰囲気ガスに関する研究は実質的に存在しない。一般的に、現在の技術の非ＭＥＭリレーで使用される接点金属はＭＥＭ作製プロセスには適さず、現在の非ＭＥＭリレー接点におけるホットスイッチングに関する研究は、ＭＥＭ作製によるリレーに適用することができない。雰囲気ガスをイオン化する（あるいは真空中で電子流を生成する）のに必要な時間に対する関係での、接点の分離の速度は、ホットスイッチング性能における一要因となる可能性がある。高速な接点分離は、ホットスイッチングされる金属接点の寿命において重要な点となり得る。高速で、後退力の大きいアクチュエータの使用は、接点分離時間間隔を最小にするであろう。
大電力用の代替冶金法
代替実施形態では、本発明のリレー１００は、高温超伝導（ＨＴＳ）金属配合物（調合物）から製造される。リレー１００は、非常に小さい体積および質量を有し、容易に冷却可能である。ＨＴＳ材料では、ＭＥＭマイクロリレーが適当な温度まで冷却されることが要求されるが、非常に小さい固体冷却器（図示せず）ならば大いに許容できる。ＨＴＳ金属配合物が使用される場合、いずれの金属間接触にもオーミック損失はなく、リレー１００の電流導通容量は、超伝導状態からの遷移を引き起こす超伝導体中の磁界の効果によって制限されることになる。接点としてＨＴＳ材料を使用することは、きわめて大電力のマイクロリレーを提供することになる。
集積構成
信号１接点１０および信号３接点３０の金属構造がダイシングライン（「ストリート」）まで延びている場合、ダイシングプロセスは、外部信号接続部１５、外部信号接続部３５、外部グラウンドプレーン接続部４４、外部接地静電アクチュエータシールド接続部５５ならびにアクチュエータ制御接点７８および７９を露出させることになる。完全に機能するリレー１００を作成するのに必要な金属導体を露出させることは、別個の追加的なパッケージング構造およびボンドワイヤを不要にする。上部（および底部）カバーをＤＲＩＥウェハにボンディングすることによって、ウェハダイシングの前に完全に組み立てられ密封されたリレー１００を作成することは、ウェハダイシングのくずによるリレー１００の汚染の問題も除去する。ダイから外部パッケージへのボンドワイヤをなくすことは、リレー１００が開いているときの信号入力と信号出力の間のカップリングの主要な原因も除去し、また、リレー１００が閉じているときにはボンドワイヤにより引き起こされるＲＦインピーダンス阻害を除去する。ボンドワイヤの消去は、非常に好ましいが、必須ではない。当業者に知られているように、セルフパッケージ型ＭＥＭ構造上に外部接点を形成するための他のプロセスは同じ目的を達成し、同様に適当である。代替作製手段としては、ダイシングライン領域を通る犠牲材料を使用し、その後エッチングし、ダイシング後に金属で充填するものがある。別法として、外部バイア（図示せず）およびボンド／はんだパッド１２８が、リレー１００を他の電子回路と直接接続することも可能である。
【００４４】
ＭＥＭリレー１００に対して示唆されるサイズ制限はなく、作製技法およびユーザの要求によって許されるだけ小さく（作製および電流導通容量により制限される）または大きく（大きい電流導通容量を得るために）することが可能である。既存の表面マイクロアレーの構造は、数百平方マイクロメートルのものが多い。既存のＭＥＭリレーの開回路電圧容量は現在、数十ボルトから数百ボルトの範囲にある。閉回路電流容量は、数マイクロアンペアから数アンペアの範囲にある。金属接触抵抗は、数オームから１オームの何分の１かまでの範囲にある。接点寿命は、許容できない接点の定義と、接点試験の方式に依存するが、数十開閉サイクルから数百万ないし数十億開閉サイクルまでの範囲にある。
【００４５】
また当業者には認識されるように、本発明の教示は、複数のリレー１００接点を含む異なる信号接点の構成、異なる形状の歯部、さまざまなオーミック熱流、さまざまなＲＦインピーダンス特性、さまざまなアクチュエータ技法、および完全に作製したリレー１００のためのさまざまなパッケージング方法を形成することを可能にする追加的な構成上の設計において実現することができる。
【００４６】
本発明の教示はＲＦアプリケーションに関して開示されているが、本発明の教示は、当業者には理解されるように、より広い範囲の周波数および他のアプリケーションにも使用可能である。
【００４７】
当業者は、上記の実施形態に基づいて本発明のさらなる特徴および効果を理解するであろう。本発明に対してさまざまな変形や変更を行い、本発明の利点の一部または全部を達成することも可能である。したがって、特許請求の範囲の目的は、本発明の技術思想および技術的範囲内に入るすべてのそのような変形および変更を包含することである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１Ａは、本発明による、開位置におけるＭＥＭリレーを形成する集積作動アセンブリおよび接点アセンブリを例示する、超小型電子機械（ＭＥＭ）基板の表面の断面正面図である。
図１Ｂは、閉位置における図１ＡのＭＥＭリレーの構造の断面図である。
図１Ｃは、図１ＡのＭＥＭリレーの（アクチュエータ絶縁体を通る）断面側面図である。
図１Ｄは、短絡接点に対向する図１Ａの２個の信号接点構造の斜視図である。
【図２】
図２Ａは、本発明による開位置における短絡接点と接地静電アクチュエータシールドリレーとの間のギャップの断面図である。
図２Ｂは、本発明の代替実施形態による短絡接点および静電アクチュエータシールド上に配置された絶縁層の断面図である。
図２Ｃは、本発明による短絡接点と接地静電アクチュエータシールドとの間の接触金属表面の断面図である。
図２Ｄは、本発明の代替実施形態による接地静電アクチュエータシールドおよび短絡接点上に配置された付加金属層の断面図である。
【図３】
図３Ａは、本発明による、閉位置における本発明のＭＥＭリレーの等価回路図である。
図３Ｂは、本発明による、開位置における本発明のＭＥＭリレーの等価回路図である。
【図４】
図４Ａは、本発明による、開位置におけるＭＥＭマイクロリレーの等価回路図である。
図４Ｂは、本発明によるオーミック接触を有する、開位置におけるＭＥＭリレーの等価回路図である。
【図５】
図５Ａは、本発明による、閉位置における凸表面を有する接点かみ合わせ構造のかみ合わせの断面図である。
図５Ｂは、本発明による、二表面上に点接触を有する閉位置における接触表面かみ合わせ構造のかみ合わせの断面図である。
図５Ｃは、本発明による、一表面上に点接触を有する閉位置における接触表面かみ合わせ構造のかみ合わせの断面図である。
図５Ｄは、本発明による、一表面上に点接触を有する閉位置における接触表面かみ合わせ構造のかみ合わせの断面図である。
【図６】
本発明による可撓性導電性信号歯部の斜視図における凸表面の斜視図である。
【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年9月30日(2002.9.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１１０）と、前記ハウジングに配置された第１信号接点（１０）と、前記ハウジングに配置された第２信号接点（３０）と、前記ハウジングに配置され開位置と閉位置との間で選択的に移動可能なアクチュエータ（７０）と、前記アクチュエータに配置されるアクチュエータ絶縁体（７４）と、前記第１信号接点および前記第２信号接点と離間した関係で前記アクチュエータ絶縁体に配置された可動短絡接点（２０）と、を備えたＭＥＭリレー（１００）において、
前記ハウジングに配置され信号接触領域（４５）およびアクチュエータ領域（７５）ならびに前記信号接触領域と前記アクチュエータ領域とを接続する開口を形成する接地静電アクチュエータシールド（５０）を含み、前記アクチュエータ絶縁体が前記開口を通過することを特徴とするＭＥＭリレー。
【請求項２】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記接地静電アクチュエータシールドは、前記アクチュエータが開位置にあるとき前記短絡接点と電気的連絡状態に置かれるＭＥＭリレー。
【請求項３】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記短絡接点に面して前記接地静電アクチュエータシールドの表面に配置された絶縁体をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項４】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記接地静電アクチュエータシールドに面して前記短絡接点の表面に配置された絶縁体をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項５】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、
前記短絡接点に面して前記接地静電アクチュエータシールドの表面に配置された絶縁体と、
前記接地静電アクチュエータシールドに面して前記短絡接点の表面に配置された絶縁体と、
をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項６】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記接地静電アクチュエータシールドは、前記アクチュエータが開位置にあるとき、前記接地静電アクチュエータシールドと前記短絡接点との間に物理的分離を維持することによって、前記短絡接点から絶縁されるＭＥＭリレー。
【請求項７】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記信号接触領域および前記アクチュエータ領域は絶縁ガスで充填されるＭＥＭリレー。
【請求項８】
請求項７に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記絶縁ガスは乾燥不活性ガスであるＭＥＭリレー。
【請求項９】
請求項８に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記乾燥不活性ガスは六フッ化硫黄であるＭＥＭリレー。
【請求項１０】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記短絡接点に面し前記接地静電アクチュエータシールドと電気的に接触して前記接地静電アクチュエータシールドの表面に配置された金属層をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項１１】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記接地静電アクチュエータシールドに面し前記短絡接点と電気的に接触して前記短絡接点の表面に配置された金属層をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項１２】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、
前記第１信号接点および第２信号接点と離間した関係で前記ハウジングに配置されたグラウンドプレーンであって、前記第１信号接点および第２信号接点が前記グラウンドプレーンと前記可動短絡接点との間に位置する、グラウンドプレーンと、
前記グラウンドプレーンと電気的に連絡した状態で前記第１信号接点と前記第２信号接点の間に配置された接地静電信号シールドと、
をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項１３】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記グラウンドプレーンは、前記接地静電アクチュエータシールドと電気的に連絡しているＭＥＭリレー。
【請求項１４】
請求項２に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記接地静電アクチュエータシールドに配置された金属層をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項１５】
請求項２に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記短絡接点に配置された金属層をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項１６】
請求項１に記載のＭＥＭリレーにおいて、
前記第１信号接点および第２信号接点と離間した関係で前記ハウジングに配置されたグラウンドプレーン（４０）をさらに備え、前記第１信号接点および第２信号接点が前記グラウンドプレーンと前記可動短絡接点との間に位置する、ＭＥＭリレー。
【請求項１７】
請求項１６に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記グラウンドプレーンと電気的に連絡した状態で前記第１信号接点と前記第２信号接点との間に配置された接地静電信号シールド（４２）をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項１８】
請求項１７に記載のＭＥＭリレーにおいて、
前記短絡接点に面して前記接地静電アクチュエータシールドの表面に配置された絶縁体と、
前記接地静電アクチュエータシールドに面して前記短絡接点の表面に配置された絶縁体と、
をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項１９】
請求項１６に記載のＭＥＭリレーにおいて、
前記第１信号接点および第２信号接点と離間した関係で前記ハウジングに配置されたグラウンドプレーンであって、前記第１信号接点および第２信号接点が前記グラウンドプレーンと前記可動短絡接点との間に位置する、グラウンドプレーンと、
前記グラウンドプレーンと電気的に連絡した状態で前記第１信号接点と前記第２信号接点の間に配置された接地静電信号シールドと、
をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項２０】
ハウジングと、前記ハウジングに配置された第１信号接点（１０）と、前記ハウジングに配置された第２信号接点（３０）と、前記ハウジングに配置され開位置と閉位置との間で選択的に移動可能なアクチュエータ（７０）と、前記アクチュエータに配置されるアクチュエータ絶縁体（７４）と、前記第１信号接点および前記第２信号接点と離間した関係で前記アクチュエータ絶縁体に配置された可動短絡接点（２０）と、を備えたＭＥＭリレー（１００）において、
前記第１信号接点（１０）と電気的に連絡している導電性信号歯部の第１セット（１２）と、
前記第２信号接点（３０）と電気的に連絡している導電性信号歯部の第２セット（３２）と、
前記アクチュエータ（７０）が閉位置にあるとき、機械的にかみ合うことができて前記短絡接点を前記導電性信号歯部の第１セット（１２）および前記導電性信号歯部の第２セット（３２）と電気的に連絡した状態に置く、前記短絡接点に配置された導電性短絡歯部の少なくとも２セット（２２，２３）と、
を含むことを特徴とするＭＥＭリレー（１００）。
【請求項２１】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、信号接触領域と、アクチュエータ領域と、前記信号接触領域および前記アクチュエータ領域を接続する開口とを形成する接地静電アクチュエータシールドをさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項２２】
請求項２１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記接地静電アクチュエータシールドは、前記アクチュエータが開位置にあるとき前記短絡接点と電気的連絡状態に置かれるＭＥＭリレー。
【請求項２３】
請求項２１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記短絡接点に面して前記接地静電アクチュエータシールドの表面に配置された絶縁体をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項２４】
請求項２１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記接地静電アクチュエータシールドに面して前記短絡接点の表面に配置された絶縁体をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項２５】
請求項２１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記接地静電アクチュエータシールドは、前記アクチュエータが開位置にあるとき、前記接地静電アクチュエータシールドと前記短絡接点との間に物理的分離を維持することによって、前記短絡接点から絶縁されるＭＥＭリレー。
【請求項２６】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記第１信号接点と第２信号接点の間に配置された接地静電シールドをさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項２７】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記第１信号接点および前記第２信号接点と離間した関係で配置されたグラウンドプレーンをさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項２８】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、
前記第１信号接点および第２信号接点と離間した関係で前記ハウジングに配置されたグラウンドプレーンであって、前記第１信号接点および第２信号接点が前記グラウンドプレーンと前記可動短絡接点との間に位置する、グラウンドプレーンと、
前記グラウンドプレーンと電気的に連絡した状態で前記第１信号接点と第２信号接点の間に配置された接地静電信号シールドと、
をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項２９】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、導電性短絡歯部は金属であるＭＥＭリレー。
【請求項３０】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、導電性短絡歯部は台形形状を有するＭＥＭリレー。
【請求項３１】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記導電性信号歯部の第１セット、前記導電性信号歯部の第２セット、および導電性短絡歯部は凸表面を備えるＭＥＭリレー。
【請求項３２】
請求項２１に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記信号接触領域および前記アクチュエータ領域は絶縁ガスで充填されるＭＥＭリレー。
【請求項３３】
請求項３２に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記絶縁ガスは乾燥不活性ガスであるＭＥＭリレー。
【請求項３４】
請求項３３に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記乾燥不活性ガスは六フッ化硫黄であるＭＥＭリレー。
【請求項３５】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記第１信号接点および前記第２信号接点は、電流容量を増加するため高温超伝導（ＨＴＳ）金属配合物から作られるＭＥＭリレー。
【請求項３６】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記第１信号接点、前記第２信号接点および前記アクチュエータと熱的に連絡するソリッドステート冷却器をさらに備えるＭＥＭリレー。
【請求項３７】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記導電性信号歯部の第１セット、前記導電性信号歯部の第２セット、および信号歯部、ならびに前記導電性短絡歯部の少なくとも２セットは、セルフアライメントおよび多点接触システムの形成を可能にする厚さまでエッチングされるＭＥＭリレー。
【請求項３８】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、導電性短絡歯部は非対称形状を有し、使用および摩耗により他の歯部が実質的に摩滅してしまうまですべての反対側の歯部と同時に係合せず、接点システムの寿命を延長可能にしたＭＥＭリレー。
【請求項３９】
請求項２０に記載のＭＥＭリレーにおいて、前記導電性信号歯部の第１セット、前記導電性信号歯部の第２セット、および導電性短絡歯部は符合する凹面と凸面とを有するＭＥＭリレー。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
ＭＥＭ接点構造は、表面マイクロマシニング（機械加工）またはディープ反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ：ｄｅｅｐ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈ）を含むバルクマイクロマシニングのいずれの技法を用いても製造可能である。表面マイクロマシニングは、ＭＥＭ作製材料の堆積（デポジション）とエッチングの適当な組合せによって、基板の表面上にＭＥＭ構造を構築する。堆積およびエッチングは通常、所望の最終機械構造を選択的に得るために必要なパターンに基づく。最新の表面マイクロマシニングは、湿式（ウエット）エッチングプロセスを必要とし、製造およびリリースプロセスのさまざまな段階で液体を使用する。ＭＥＭ製造プロセスにおいて、可動構造は、最終可動構造の形状を画定する犠牲ＭＥＭ作製材料からなるモールドに所望の材料を堆積することによって作製される。犠牲材料は、製造の最終工程としてエッチング除去され、これがＭＥＭ構造の可動部分をリリースする。バルクマイクロマシニングは、基板材料内であるが基板表面に露出したＭＥＭ構造を構築する。エッチングプロセスは、基板の表面およびボディの諸部分を切除してＭＥＭ構造を形成することができる。エッチングプロセスはまた、構造をアンダーカットすることもできる。構造をアンダーカットすることにより、基板表面の完全な２次元平面内での横方向の動きが可能となる。実際の可能な動きは可動部分の設計によって決まる。バルクマイクロマシニングもまた、堆積およびエッチングプロセスを使用する。バルクマイクロマシニングのいくつかの方法もまた、湿式プロセスを使用する。ＤＲＩＥは、バルクマイクロマシニングの完全に乾式（ドライ）プロセスである。液体の使用は、困難な洗浄要求、ＭＥＭデバイスの汚染、および、粘着性と摩擦が組み合わされた「スティクション（ｓｔｉｃｔｉｏｎ）」として知られるＭＥＭ動作の問題を引き起こすことがわかっている。乾式ＭＥＭ作製プロセスにはスティクションの問題がないと考えられる。ＤＲＩＥは、高アスペクト比の３次元構造をシリコン中に作成し、その厚さは数ミクロンから数百ミクロンの範囲である。ＤＲＩＥによれば、マイクロマシニングで形成された構造は、従来のバルクおよび表面マイクロマシニング技術を用いて構成されたＣＭＯＳ電子回路およびデバイスと容易に組み合わせることができる。
静電力アクチュエータを使用した幾つかの従来技術のリレーは、分離（アイソレーション）を改善し、スティクションを低減させる試みがなされている。国際ＰＣＴ出願ＷＯ９９６３５９５Ａには、スイッチングエレメントの対応するくぼみと突き合わされる複数の突出部の１つを有するＭＥＭスイッチングデバイスが記載されている。その突出部は、スイッチングエレメントの位置を安定させるとともに、スイッチングエレメントとコンタクト電極との間の接触面積を減少させるのに役立ち、それらの間の付着力を低下させている。米国特許第６，０５７，５２０号は、比較的高い電圧を切り換えるように設計されたＭＥＭリレーを開示しており、このリレーは、可動複合材からなる電極層から基板電極を電気的に絶縁および分離する絶縁体を有している。欧州特許出願ＥＰ０９８６０８２Ａ２には、第１および第２相互接続線とカンチレバービームを有し、それらが第２相互接続線上で比較的大きなビーム対基板分離によって高いオフ状態分離特性が得られるように配置されたＭＥＭデバイスが記載されている。米国特許第５，４３０，５９７号には、複数の小さいブリッジコンタクト対を第１および第２コンタクト上に有し、ポッピング力を低下させる複数の超小型機械スイッチを設けた回路断続器が記載されている。欧州特許出願ＥＰ０７０９９１１Ａ２には、接地された金属フィルム膜を含み、マイクロストリップ間のオーミック接続を行うとともに、無線周波分離のためのグラウンドに対する誘導性接続を有する超小型機械スイッチが記載されている。




【国際調査報告】
2004513496.tif 000047
2004513496.tif 000048
2004513496.tif 000049