(57)【要約】【課題】信号ラインのコンタクト構造を改善してコンタクト抵抗を減少させるとともに、挿入損失を減らすことができ、低電圧でも駆動が可能なＭＥＭＳスイッチが開示される。【解決手段】本発明のＭＥＭＳスイッチは、基板と、基板の上面に設けられた固定信号ラインと、固定信号ラインの上面から所定の間隔を隔てて形成された可動信号ラインと、可動信号ラインの一端に連結され、可動信号ラインと固定信号ラインとを接触又は離脱させる少なくとも一つの圧電アクチュエータと、を含む。圧電アクチュエータは、第１電極と、第１電極の上面に形成された圧電層と、圧電層の上面に形成された第２電極と、第２電極の上面に形成され可動信号ラインの上面に連結された連結層と、を含む。【選択図】図３
2007188866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上面に設けられた固定信号ラインと、
前記固定信号ラインの上面から所定の間隔を隔てて形成された可動信号ラインと、
前記可動信号ラインの一端に連結され、前記可動信号ラインと前記固定信号ラインとを接触又は離脱させる少なくとも一つの圧電アクチュエータと、
を含むことを特徴とするＭＥＭＳスイッチ。
【請求項２】
前記圧電アクチュエータは、
第１電極と、
前記第１電極の上面に形成された圧電層と、
前記圧電層の上面に形成された第２電極と、
前記第２電極の上面に形成され、前記可動信号ラインの上面と連結された連結層と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項３】
前記圧電アクチュエータは、一端が前記基板上に保持される保持部を含み、前記圧電アクチュエータの自由端側に前記可動信号ラインが連結されたことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項４】
前記第１電極及び前記第２電極は、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、白金−タンタル（Ｐｔ−Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、及び白金−チタン（Ｐｔ−Ｔｉ）からなるグループのうちから選択されたいずれか一つの金属から形成されたことを特徴とする請求項２に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項５】
前記圧電層は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）、マグネシウムニオブ酸鉛・チタン酸鉛（ＰＭＮ−ＰＴ）、亜鉛ニオブ酸鉛（ＰＺＮ）、亜鉛ニオブ酸鉛・チタン酸鉛（ＰＺＮ−ＰＴ）及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるグループのうちから選択されたいずれか一つから形成されたことを特徴とする請求項２に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項６】
前記連結層は、窒化シリコン（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるグループのうちから選択されたいずれか一つから形成されたことを特徴とする請求項２に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項７】
前記圧電アクチュエータは、前記可動信号ラインの両側に設けられたことを特徴とする請求項２に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項８】
前記連結層は、前記可動信号ラインの両側に設けられた圧電アクチュエータと共通に連結されたことを特徴とする請求項７に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項９】
前記可動信号ラインは、前記基板上に保持される保持部が設けられたことを特徴とする請求項２に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１０】
基板と、
前記基板の上面に所定の間隔を隔てて設けられた固定信号ラインと、
前記固定信号ラインの下面から所定の間隔を隔てて形成され、前記基板の上面から所定の間隔を隔てて形成された可動信号ラインと、
前記可動信号ラインの一端に連結され、前記可動信号ラインと前記固定信号ラインとを接触又は離脱させる少なくとも一つの圧電アクチュエータと、
を含むことを特徴とするＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１１】
前記圧電アクチュエータは、
第１電極と、
前記第１電極の下面に形成された圧電層と、
前記圧電層の下面に形成された第２電極と、
前記第２電極の下面に形成され、前記可動信号ラインの下面と連結された連結層と、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１２】
前記圧電アクチュエータは、一端が前記基板上に保持される保持部を含み、前記圧電アクチュエータの自由端側に前記可動信号ラインが連結されたことを特徴とする請求項１０に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１３】
前記第１電極及び前記第２電極は、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、白金−タンタル（Ｐｔ−Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、及び白金−チタン（Ｐｔ−Ｔｉ）からなるグループのうちから選択されたいずれか一つの金属から形成されたことを特徴とする請求項１１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１４】
前記圧電層は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）、マグネシウムニオブ酸鉛・チタン酸鉛（ＰＭＮ−ＰＴ）、亜鉛ニオブ酸鉛（ＰＺＮ）、亜鉛ニオブ酸鉛・チタン酸鉛（ＰＺＮ−ＰＴ）及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるグループのうちから選択されたいずれか一つから形成されたことを特徴とする請求項１１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１５】
前記連結層は、窒化シリコン（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるグループのうちから選択されたいずれか一つから形成されたことを特徴とする請求項１１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１６】
前記圧電アクチュエータは、前記可動信号ラインの両側に設けられたことを特徴とする請求項１１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１７】
前記連結層は、前記可動信号ラインの両側に設けられた圧電アクチュエータと共通に連結されたことを特徴とする請求項１６に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１８】
前記可動信号ラインは、前記基板上に保持される保持部が設けられたことを特徴とする請求項１１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１９】
基板と、
前記基板に設けられた固定信号ラインと、
前記固定信号ラインの下面及び上面から所定の間隔を隔てて形成された可動信号ラインと、
前記可動信号ラインの一端に連結され、前記可動信号ラインと前記固定信号ラインとを接触又は離脱させる少なくとも一つの圧電アクチュエータと、
を含むことを特徴とするＭＥＭＳスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＭＥＭＳスイッチに関し、より詳細には圧電体を用いてスイッチを駆動するＭＥＭＳスイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ技術を用いたＲＦ素子の中で、現在一番幅広く製造されているのはスイッチである。ＲＦスイッチはマイクロ波やミリメートル波帯域の無線通信端末機及びシステムにおいて信号の選別伝送やインピーダンス整合回路などでよく応用される素子である。
【０００３】
図１は従来のＭＥＭＳスイッチの構成を示す平面図であり、図２は図１の線ＩＩ−ＩＩ’に沿って切断した断面図である。
【０００４】
図１及び図２に示すように、基板２の上面の中央に所定の間隔を隔てて形成された接触部３ａを有する信号ライン３が形成されている。接触部３ａの上方にはアンカー５によって保持される可動電極６が位置する。可動電極６の中央部にはコンタクト部材６ａが設けられ前記接触部３ａを連結する。
【０００５】
信号ライン３の両側には可動電極６とともに静電気力を発生させ可動電極６を引き付けて接触部３ａに接触させる固定電極７が設けられる。
【０００６】
このような従来のＭＥＭＳスイッチ１は、固定電極７にＤＣ電圧が印加されると、これらの間で帯電が起こり、静電引力により可動電極６が基板２側に引かれるようになる。可動電極６が引かれることにより、可動電極６の中央部分に設けられたコンタクト部材６ａの両側が信号ライン３に接触される。
【０００７】
しかし、従来の技術は、コンタクト部材６ａが信号ライン３の両側に接触される構造を取ることにより、コンタクト抵抗（Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を減少させるには限界があり、それによる挿入損失（Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ  Ｌｏｓｓ）が高くなる問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は前述の問題点を解消するために提案されたもので、本発明の目的は信号ラインのコンタクト構造を改善してコンタクト抵抗を減少させるとともに、挿入損失を減らすことのできるＭＥＭＳスイッチを提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は低電圧駆動が可能なＭＥＭＳスイッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述の目的を達成するための本発明の一実施形態によると、基板と、前記基板の上面に設けられた固定信号ラインと、前記固定信号ラインの上面から所定の間隔を隔てて形成された可動信号ラインと、前記可動信号ラインの一端に連結され、前記可動信号ラインと前記固定信号ラインとを接触又は離脱させる少なくとも一つの圧電アクチュエータと、を含むことを特徴とするＭＥＭＳスイッチが提供される。
【００１１】
前記圧電アクチュエータは、第１電極と、前記第１電極の上面に形成された圧電層と、前記圧電層の上面に形成された第２電極と、前記第２電極の上面に形成され、前記可動信号ラインの上面と連結された連結層と、を含むことが好ましい。
【００１２】
前記圧電アクチュエータは、一端が前記基板上に保持される保持部を含み、前記圧電アクチュエータの自由端側に前記可動信号ラインが連結されたことが好ましい。
【００１３】
前記第１電極及び前記第２電極は、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、白金−タンタル（Ｐｔ−Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、及び白金−チタン（Ｐｔ−Ｔｉ）からなるグループのうちから選択されたいずれか一つの金属から形成されたことが好ましい。
【００１４】
前記圧電層は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）、マグネシウムニオブ酸鉛・チタン酸鉛（ＰＭＮ−ＰＴ）、亜鉛ニオブ酸鉛（ＰＺＮ）、亜鉛ニオブ酸鉛・チタン酸鉛（ＰＺＮ−ＰＴ）及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるグループのうちから選択されたいずれか一つから形成されたことが好ましい。
【００１５】
前記連結層は、窒化シリコン（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるグループのうちから選択されたいずれか一つから形成されたことが好ましい。
【００１６】
前記圧電アクチュエータは、前記可動信号ラインの両側に設けられたことが好ましい。
【００１７】
前記連結層は、前記可動信号ラインの両側に設けられた圧電アクチュエータと共通に連結されたことが好ましい。
【００１８】
前記可動信号ラインは、前記基板上に保持される保持部が設けられたことが好ましい。
【００１９】
本発明の他の実施形態によると、基板と、前記基板の上面に所定の間隔を隔てて設けられた固定信号ラインと、前記固定信号ラインの下面から所定の間隔を隔てて形成され、前記基板の上面から所定の間隔を隔てて形成された可動信号ラインと、前記可動信号ラインの一端に連結され、前記可動信号ラインと前記固定信号ラインとを接触又は離脱させる少なくとも一つの圧電アクチュエータと、を含むことを特徴とするＭＥＭＳスイッチが提供される。
【００２０】
前記圧電アクチュエータは、第１電極と、前記第１電極の下面に形成された圧電層と、前記圧電層の下面に形成された第２電極と、前記第２電極の下面に形成され、前記可動信号ラインの下面と連結された連結層と、を含むことが好ましい。
【００２１】
前記圧電アクチュエータは、一端が前記基板上に保持される保持部を含み、前記圧電アクチュエータの自由端側に前記可動信号ラインが連結されたことが好ましい。
【００２２】
前記第１電極及び前記第２電極は、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、白金−タンタル（Ｐｔ−Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、及び白金−チタン（Ｐｔ−Ｔｉ）からなるグループのうちから選択されたいずれか一つの金属から形成されたことが好ましい。
【００２３】
前記圧電層は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）、マグネシウムニオブ酸鉛・チタン酸鉛（ＰＭＮ−ＰＴ）、亜鉛ニオブ酸鉛（ＰＺＮ）、亜鉛ニオブ酸鉛・チタン酸鉛（ＰＺＮ−ＰＴ）及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるグループのうちから選択されたいずれか一つから形成されたことが好ましい。
【００２４】
前記連結層は、窒化シリコン（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるグループのうちから選択されたいずれか一つから形成されたことが好ましい。
【００２５】
前記圧電アクチュエータは、前記可動信号ラインの両側に設けられたことが好ましい。
【００２６】
前記連結層は、前記可動信号ラインの両側に設けられた圧電アクチュエータと共通に連結されたことが好ましい。
【００２７】
前記可動信号ラインは、前記基板上に保持される保持部が設けられたことが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係るＭＥＭＳスイッチは、静電駆動方式ではなく圧電駆動方式を取ることにより、低電圧駆動が可能な利点がある。
【００２９】
また、可動信号ラインの接触部を一つに構成することにより、コンタクト抵抗及び挿入損失を減少させる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付の図面に基づいて本発明に係る好適な実施形態を詳説する。
【００３１】
図３は本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチの構成を示す全体斜視図であり、図４は図３の線ＩＶ−ＩＶに沿って切断した断面図である。
【００３２】
図３及び図４に示すように、ＭＥＭＳスイッチ１００は基板１０１、固定信号ライン１１０、可動信号ライン１３０、及び圧電アクチュエータ１５０を含む。
【００３３】
基板１０１の大略中央部の一側に固定信号ライン１１０が形成され、基板１０１の他側に可動信号ライン１３０が形成される。ここで、可動信号ライン１３０は固定信号ライン１１０の上面から所定のギャップ（Ｇ１）を隔てて形成され、一端部が固定信号ライン１１０の一端部と一部重なるように形成される。ここで、固定信号ライン１１０に対応する位置の反対側に位置する可動信号ライン１３０の他端には保持部１３１が設けられ、可動信号ライン１３０を基板１０１上でカンチレバーの形で保持する。
【００３４】
固定信号ライン１１０及び可動信号ライン１３０は伝導性の金属材質で、例えば、金などを使うことができる。
【００３５】
圧電アクチュエータ１５０は可動信号ライン１３０の自由端を下降させ、固定信号ライン１１０と接触するように駆動させるものであって、第１電極１５１、第１電極１５１の上面に形成された圧電層１５３、圧電層１５３の上面に形成された第２電極１５５、及び第２電極１５５の上面に形成され可動信号ライン１３０の上面に連結された連結層１５７を含む。
【００３６】
ここで、第１電極１５１及び第２電極１５５は、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、白金−タンタル（Ｐｔ−Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、及び白金−チタン（Ｐｔ−Ｔｉ）などから形成されることができる。
【００３７】
圧電層は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）、マグネシウムニオブ酸鉛・チタン酸鉛（ＰＭＮ−ＰＴ）、亜鉛ニオブ酸鉛（ＰＺＮ）、亜鉛ニオブ酸鉛・チタン酸鉛（ＰＺＮ−ＰＴ）及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などから形成されることができる。
【００３８】
連結層１５７は、窒化シリコン（ＳｉＸＮＹ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などから形成されることができる。
【００３９】
圧電アクチュエータ１５０は、一端が基板１０１上に連結される保持部１５９が設けられカンチレバーの形を成し、その自由端側が可動信号ライン１３０の自由端と連結される。
【００４０】
図３及び図４においては、圧電アクチュエータ１５０が可動信号ライン１３０を中心に両側に配置され、連結層１５７を共通に使っていることを示している。しかし、圧電アクチュエータ１５０は同図に示すように複数を採用せず単一構造でも構成することができる。
【００４１】
次に、前述のように構成された本発明の係るＭＥＭＳスイッチの動作について説明する。
【００４２】
まず、外部から第１電極１５１及び第２電極１５５に所定の電圧が印加されると、第１電極１５１と第２電極との間に電場が発生する。第１電極１５１と第２電極１５５との間に形成された圧電層１５３は、該電場に対して直交する方向に変形を起こす。この時、連結層１５７が第２電極１５５の上面で保持されているため、圧電層１５３は下（矢印Ａ）方向に曲がるようになる。
【００４３】
このように圧電層１５３が下方向に曲がることにより、可動信号ライン１３０が下降して固定信号ライン１１０と接触され信号が伝達される。
【００４４】
図５は本発明の他の実施形態に係るＭＥＭＳスイッチの構成を示す斜視図であり、図６は図５の線ＶＩ−ＶＩに沿って切断した断面図である。
【００４５】
図５及び図６に示すように、圧電アクチュエータ２５０が上（矢印Ｂ）方向に駆動されて可動信号ライン２３０を上方向に移動させ、固定信号ライン２１０と接触するように構成されていることが図３及び図４と異なっており、基本的な構成は図３及び図４の構造と同様である。
【００４６】
より詳細には、本発明の他の実施形態に係るＭＥＭＳスイッチ２００は、基板２１０の上面から所定の間隔（Ｇ２）を隔てて設けられた固定信号ライン２１０と、基板２０１の上面から所定の間隔（Ｇ３）を隔てて形成されるとともに、固定信号ライン２１０の下面から所定の間隔（Ｇ４）を隔てて形成された可動信号ライン２３０と、可動信号ライン２３０の自由端に連結され可動信号ライン２３０と固定信号ライン２１０とを接触又は離脱させる少なくとも一つの圧電アクチュエータ２５０を含む。
【００４７】
ここで、固定信号ライン２１０の一端は保持部２１１が形成され基板２０１の上面にカンチレバーの形で保持され、可動信号ライン２３０の一端にも保持部２３１が形成され基板２０１の上面にカンチレバーの形で保持される。
【００４８】
前記圧電アクチュエータ２５０は、第１電極２５１と、第１電極２５１の下面に形成された圧電層２５３と、圧電層２５３の下面に形成された第２電極２５５及び第２電極２５５の下面に形成され可動信号ライン２３０の自由端側の下面に連結された連結層２５７を含む。圧電アクチュエータ２５０は保持部２５９が設けられ基板２０１上にカンチレバーの形で保持され、その自由端側が可動信号ライン２３０の自由端と連結される。
【００４９】
ここで、圧電アクチュエータ２５０は可動信号ライン２３０の両側に設けられ、連結層２５７を共通に使っているが、これもやはり単一構造体に構成することができる。
【００５０】
一方、図５及び図６に示される各部分の構成材質は図３及び図４に説明された内容と同一であるので、その詳細説明は省略する。
【００５１】
また、動作原理も図３及び図４と同一であるため、その詳細説明は省略する。差異点は、圧電層２５３が矢印Ｂの方向に曲げられ可動信号ライン２３０を上方向に移動させることである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来のＭＥＭＳスイッチの構成を示す平面図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩ’に沿って切断した断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳスイッチの構成を示す全体斜視図である。
【図４】図３の線ＩＶ−ＩＶに沿って切断した断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係るＭＥＭＳスイッチの構成を示す斜視図である。
【図６】図５の線ＶＩ−ＶＩに沿って切断した断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１００、２００  ＭＥＭＳスイッチ
１０１、２０１  基板
１１０、２１０  固定信号ライン
１３０、２３０  可動信号ライン
１５０、２５０  圧電アクチュエータ
１５１、２５１  第１電極
１５３、２５３  圧電層
１５５、２５５  第２電極
１５７、２５７  連結層
１５９、２５９  アクチュエータ保持部
【図１】
2007188866.tif 000003
【図２】
2007188866.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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