(57)【要約】【課題】電磁気力と静電気力を併用して大きな駆動力を発生させるマイクロマシンスイッチを提供する。【解決手段】基板上に設けた渦巻き状平面コイルと、その上に絶縁膜を挟み各々の先端部間に所定間隙を隔てて配置した第１、第２の信号線導体と、基板上に立設した支持部材により第１、第２の信号線導体の上面から所定の間隙を隔てて支持した軟磁性材料からなる可撓性の梁と、前記間隙の上方に当たる梁の下面に前の先端部間間隙を覆う大きさで梁と絶縁した可動電極を取り付けてスイッチを構成する。平面コイルに通電すると同時に平面コイルを高電位にした状態では梁が下方に撓んで可動電極が第１、第２の信号線導体に接触して両導体間が短絡され、通電と高電位状態を停止した状態では梁が元の状態に戻って短絡が解消されるように構成する。【選択図】図１
2007250434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（８）上に設けられた渦巻き状平面コイル（１０）と、
該平面コイルの上に絶縁膜（１８）を挟んで設けられ、各々の先端部間に所定の間隙（２０）を隔てて配置された第１、第２の信号線導体（５、６）と、
前記基板上に立設した支持部材（２１）によって前記第１、第２の信号線導体の上面から所定の間隙を隔てて支持された軟磁性材料からなる可撓性の梁（２）と、
前記第１、第２の信号線導体の前記間隙（２０）の上方に当たる前記梁の下面に、前記間隙を覆う大きさで前記梁と絶縁して取り付けられた可動電極（１２）と、を備え、
前記平面コイルに通電すると同時に該平面コイルを高電位にした状態では前記梁が下方に撓んで前記可動電極が前記第１、第２の信号線導体に接触することにより両導体間が短絡され、前記通電と前記高電位状態を停止した状態では前記梁が元の状態に戻って前記短絡が解消されるように構成したことを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロマシンスイッチにおいて、前記第１、第２の信号線導体の先端部（５ａ、６ａ）は前記基板の表面から直接に立設して構成したことを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
【請求項３】
基板（８）上に所定の間隙を隔てて配置された第１、第２の渦巻き状平面コイル（１０ａ、１０ｂ）と、
前記基板上の前記間隙の間に各々の先端部間に所定の間隙（２０）を隔てて配置された第１、第２の信号線導体（５、６）と、
前記基板上に立設した支持部材（２１）によって前記第１、第２の信号線導体の上面から所定間隙を隔てて支持された軟磁性材料からなる可撓性の梁（２）と、
前記第１、第２の信号線導体の前記間隙（２０）の上方に当たる前記梁の下面に、前記間隙を覆う大きさで前記梁と絶縁して取り付けられた可動電極（１２）と、を備え、
前記第１、第２の平面コイルを直列接続して通電すると同時にそれら平面コイルを高電位にした状態では前記梁が下方に撓んで前記可動電極が前記第１、第２の信号線導体と接触することにより両導体間を短絡させ、前記通電と前記高電位状態を停止した状態では前記梁が元の状態に戻って前記短絡が解消されるように構成したことを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載のマイクロマシンスイッチにおいて、前記梁は前記支持部材（２１）によって両持ちの状態に支持されるように構成したことを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れかに記載のマイクロマシンスイッチにおいて、前記梁は前記支持部材（２１）によって片持ちの状態に支持されるように構成したことを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載のマイクロマシンスイッチにおいて、前記短絡の状態となった後に前記通電を停止して前記高電位状態を維持した状態では、前記短絡の状態が継続されるように構成したことを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
【請求項７】
基板（８）上に所定の間隙を隔てて配置された第１、第２の渦巻き状平面コイル（１０ａ、１０ｂ）と、前記基板上の前記間隙の間に各々の先端部間に所定の間隙（２０）を隔てて配置された第１、第２の信号線導体（５、６）と、前記基板上に立設した支持部材（２１）によって前記第１、第２の信号線導体の上面から所定間隙を隔てて支持された軟磁性材料からなる可撓性の梁（２）と、前記第１、第２の信号線導体の前記間隙（２０）の上方に当たる前記梁の下面に、前記間隙を覆う大きさで前記梁と絶縁して取り付けられた可動電極（１２）と、を備えたマイクロマシンスイッチの製造方法であって、
絶縁性の基板（３０）上に前記第１、第２の渦巻き状平面コイルと、電位の基準となる接地電極（１３）と、前記第１、第２の信号線導体とを形成する工程と、
前記第１、第２の渦巻き状平面コイルの上に絶縁膜（３２）を形成し、該絶縁膜上に前記第１、第２の渦巻き状平面コイルを直列接続するリード線（４ａ）を形成する工程と、
前記第１、第２の信号線導体、第１、第２の渦巻き状平面コイル、接地電極、絶縁膜、
リード線を覆う犠牲層４２を形成する工程と、
前記犠牲層上であって前記第１、第２の渦巻き状平面コイルの前記先端部間の間隙の上方に当たる部分に該間隙を覆う大きさの可動電極（１２）を形成する工程と、
前記接地電極上に立設した支持部材２１により支持され、前記可動電極を絶縁膜（４６）を挟んで支持する軟磁性材料からなる可撓性の梁（２）を前記犠牲層上に形成する工程と、
前記梁を形成後に前記犠牲層を除去する工程と、を含むことを特徴とするマイクロマシンスイッチの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静電気力と電磁気力の２つの駆動力を用いてスイッチの開閉を行なうマイクロマシンスイッチ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機に代表される高周波帯域（ＲＦ帯域）で使用される様々な通信機器については、更なる小型化、軽量化、高性能化が進められている。こうした通信機器には高周波信号を切り換えるためのスイッチが用いられるが、そのスイッチにも更なる高性能化が求められている。このような高周波信号を切り換えるスイッチには、従来は電界効果トランジスタやＰＩＮダイオードなどの半導体スイッチが採用されてきた。しかし、半導体スイッチは電力損失が大きく、完全なＯＮ／ＯＦＦができないなどの問題を抱える。
【０００３】
そこで、最近では半導体微細加工技術、更にはこれを拡張して微細な立体構造や可動機構の製作を可能にした半導体マイクロマシニング技術を用い、機械的に動作するようにしたマイクロマシンスイッチの開発が進められている。この種のマイクロマシンスイッチは小型、低損失で高い絶縁性を持ち、半導体プロセスを利用して安価に量産できる利点をもつ。
【０００４】
このマイクロマシンスイッチを開閉する駆動力を発生させる方法には、静電気力を用いる方法と、電気と磁気が関与した電磁気力を利用する方法とがある。静電気力を利用する駆動方法では、対向する２つの電極間に作用する静電気力によってスイッチを開閉させる。この方法は構造及び製造工程が簡単である長所を持つが、十分な駆動力を得るには高い駆動電圧を必要とする短所を持つ。この種のマイクロマシンスイッチは、例えば特許文献１に構造と製造方法が開示されている。
【０００５】
一方、電磁気力を利用する駆動方法には米国のマイクロラボ（ｍｉｃｒｏｌａｂ）から提案された方法がある。これは外部磁石を使って磁界を発生させると同時にその磁界中に配置した平面コイルに電流を流し、発生する電磁気力でスイッチを開閉させる方法である。この方法は静電気力を利用する方法に比べて発生する駆動力が大きい利点を持つが、平面コイルに電流を流すため消費電力が大きくなる短所を持つ。また、外部磁石を使って磁界を発生させるため小型化に不利である。
【０００６】
こうした２種類の駆動方法の長所を活かすように両駆動方法を併用したスイッチも提案されている（特許文献２参照）。この提案の場合も磁界発生に永久磁石を使っているため小型化に不利な問題を抱える。
【特許文献１】米国特許第６４４０７６７号
【特許文献２】特開２００５−１５１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その課題は、永久磁石を使用することなく、電磁気力と静電気力を併用して大きな駆動力を発生させ、その力で信号の開閉を行なうマイクロマシンスイッチ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、基板（８）上に設けられた渦巻き状平面コイル（１０）と、該平面コイルの上に絶縁膜（１８）を挟んで設けられ、各々の先端部間に所定の間隙（２０）を隔てて配置された第１、第２の信号線導体（５、６）と、前記基板上に立設した支持部材（２１）によって前記第１、第２の信号線導体の上面から所定の間隙を隔てて支持された軟磁性材料からなる可撓性の梁（２）と、前記第１、第２の信号線導体の前記間隙（２０）の上方に当たる前記梁の下面に、前記間隙を覆う大きさで前記梁と絶縁して取り付けられた可動電極（１２）と、を備え、前記平面コイルに通電すると同時に該平面コイルを高電位にした状態では前記梁が下方に撓んで前記可動電極が前記第１、第２の信号線導体に接触することにより両導体間が短絡され、前記通電と前記高電位状態を停止した状態では前記梁が元の状態に戻って前記短絡が解消されるように構成したことを特徴とするマイクロマシンスイッチである。
【０００９】
一般に電磁気力の方が静電気力に比べて大きな力を発生させ易い。本実施形態のスイッチ１では、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に移る際に電磁気力と静電気力の２つの力を併用するため大きな開閉駆動力を得ることができる。従って、大容量信号をＯＮ／ＯＦＦできるスイッチを容易に構成できる利点がある。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロマシンスイッチにおいて、前記第１、第２の信号線導体の先端部（５ａ、６ａ）は前記基板の表面から直接に立設して構成したことを特徴とするマイクロマシンスイッチである。
【００１１】
第１、第２の信号線導体の先端部はスイッチの固定接点として機能する部分である。従って、このように基板の上に直接に形成すれば固定接点を一層安定化させることができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、基板（８）上に所定の間隙を隔てて配置された第１、第２の渦巻き状平面コイル（１０ａ、１０ｂ）と、前記基板上の前記間隙の間に各々の先端部間に所定の間隙（２０）を隔てて配置された第１、第２の信号線導体（５、６）と、前記基板上に立設した支持部材（２１）によって前記第１、第２の信号線導体の上面から所定間隙を隔てて支持された軟磁性材料からなる可撓性の梁（２）と、前記第１、第２の信号線導体の前記間隙（２０）の上方に当たる前記梁の下面に、前記間隙を覆う大きさで前記梁と絶縁して取り付けられた可動電極（１２）と、を備え、前記第１、第２の平面コイルを直列接続して通電すると同時にそれら平面コイルを高電位にした状態では前記梁が下方に撓んで前記可動電極が前記第１、第２の信号線導体と接触することにより両導体間を短絡させ、前記通電と前記高電位状態を停止した状態では前記梁が元の状態に戻って前記短絡が解消されるように構成したことを特徴とするマイクロマシンスイッチである。
【００１３】
本構成のスイッチもＯＦＦ状態からＯＮ状態に移る際に電磁気力と静電気力の２つの力を併用するため大きな開閉駆動力を得ることができる。従って、大容量信号をＯＮ／ＯＦＦできるスイッチを容易に構成することができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載のマイクロマシンスイッチにおいて、前記梁は前記支持部材（２１）によって両持ちの状態に支持されるように構成したことを特徴とするマイクロマシンスイッチである。
このような構成のスイッチは、対応する請求項に記載の発明と同様の効果を奏する。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載のマイクロマシンスイッチにおいて、前記梁は前記支持部材（２１）によって片持ちの状態に支持されるように構成したことを特徴とするマイクロマシンスイッチである。
このような構成のスイッチは、対応する請求項に記載の発明と同様の効果を奏する。
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載のマイクロマシンスイッチにおいて、前記短絡の状態となった後に前記通電を停止して前記高電位状態を維持した状態では、前記短絡の状態が継続されるように構成したことを特徴とするマイクロマシンスイッチである。
このような構成によれば、スイッチのＯＮ状態の維持に電力を必要としない利点がある。
【００１５】
また、請求項７に記載の発明は、基板（８）上に所定の間隙を隔てて配置された第１、第２の渦巻き状平面コイル（１０ａ、１０ｂ）と、前記基板上の前記間隙の間に各々の先端部間に所定の間隙（２０）を隔てて配置された第１、第２の信号線導体（５、６）と、前記基板上に立設した支持部材（２１）によって前記第１、第２の信号線導体の上面から所定間隙を隔てて支持された軟磁性材料からなる可撓性の梁（２）と、前記第１、第２の信号線導体の前記間隙（２０）の上方に当たる前記梁の下面に、前記間隙を覆う大きさで前記梁と絶縁して取り付けられた可動電極（１２）と、を備えたマイクロマシンスイッチの製造方法であって、絶縁性の基板（３０）上に前記第１、第２の渦巻き状平面コイルと、電位の基準となる接地電極（１３）と、前記第１、第２の信号線導体とを形成する工程と、前記第１、第２の渦巻き状平面コイルの上に絶縁膜（３２）を形成し、該絶縁膜上に前記第１、第２の渦巻き状平面コイルを直列接続するリード線（４ａ）を形成する工程と、前記第１、第２の信号線導体、第１、第２の渦巻き状平面コイル、接地電極、絶縁膜、リード線を覆う犠牲層４２を形成する工程と、前記犠牲層上であって前記第１、第２の渦巻き状平面コイルの前記先端部間の間隙の上方に当たる部分に該間隙を覆う大きさの可動電極（１２）を形成する工程と、前記接地電極上に立設した支持部材２１により支持され、前記可動電極を絶縁膜（４６）を挟んで支持する軟磁性材料からなる可撓性の梁（２）を前記犠牲層上に形成する工程と、前記梁を形成後に前記犠牲層を除去する工程と、を含むことを特徴とするマイクロマシンスイッチの製造方法である。
【００１６】
この製造方法では、第１、第２の信号線導体５、６、第１、第２の渦巻き状平面コイル１０ａ、１０ｂ、接地電極１３、絶縁膜１８、リード線４ａの上にそれらを覆う犠牲層４２を所定の厚みで形成し、その上に可動電極１２とそれを支持する梁２とを形成し、最後に犠牲層４２を除去する。従って、第１、第２の信号線導体５、５と可動電極１２との間隔は犠牲層４２の厚み通りとなるため、犠牲層４２の厚みを調整することでその間隔を容易に狙い通りの値にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係るマイクロマシンスイッチ（以下、単にスイッチという。）の実施例を実施形態に分けて説明する。
（第１の実施形態）
図１〜図３を参照して第１の実施形態に係るスイッチ１の構造を説明する。図１の（１）は、マイクロマシンスイッチ１の平面図、図１の（２）は図中の折れ線Ａ−Ａ線に沿った断面図である。図２の（１）は、図１の（１）における陰線を非表示にして表わした平面図、図２の（２）は図２の（１）中にある後述の梁２を取り除いて表示した平面図である。図３の（１）は更に図２の（２）中にある後述の第１、第２の信号線導体５、６とリード線４を取り除いて表示した平面図、図３の（２）は梁２の裏面図である。
【００１８】
スイッチ１は、基板８、第１、第２の信号線導体５、６、梁２、平面コイル１０、可動電極１２を主要構成部品として構成されている。基板８はスイッチ１を支えるベースとなる部分であり絶縁性材料で形成されている。全体をガラスのような絶縁性材料で構成してもよく、また半導体材料の表層部を絶縁性酸化膜で覆って構成してもよい。
【００１９】
基板８の中央部表面には図３の（１）に示すような渦巻き状平面コイル１０が形成してある。平面コイル１０は、例えば導電材料を渦巻き状に蒸着したり、一様に蒸着した導体膜をエッチングして渦巻き状部を残したりする方法で形成する。平面コイル１０の周辺には、電位の基準となる接地電極１３、平面コイル１０の両端を外部回路と接続するための第１、第２のコイル用電極パッド１４、１５、第１、第２の信号線導体５、６を外部回路と接続するための第１、第２の信号用電極パッド１６、１７が形成してある。これら各電極パッドも平面コイル１０と同様にして形成してある。平面コイル１０の外側端子は第１のコイル用電極パッド１４に接続してある。
【００２０】
平面コイル１０の上には、図１の（２）、図２の（２）に示すように絶縁膜１８が積層して形成してある。絶縁膜１８は透明として描いてある。絶縁膜１８は例えばＳｉＯ2、ＳｉＮ等の膜であり半導体プロセスを利用して形成する。
【００２１】
絶縁膜１８の上には、図２の（２）に示すように帯状の第１、第２の信号線導体５、６が形成してある。各信号線導体５、６の各一方の先端部は平面コイル１０の中央部に位置し、その２つの先端部間に狭い間隙２０を設けて配置してある。第１、第２の信号線導体５、６の他方の端は、それぞれ第１、第２の信号用電極パッド１６、１７に繋がれている。
【００２２】
第１、第２の信号線導体５、６の中央側先端部は、スイッチ１の固定接点として機能する。絶縁膜１８の上には更に、平面コイル１０の内側端子を第２のコイル用電極パッド１５に繋ぐリード線４が形成してある。
【００２３】
第１、第２の信号線導体５、６の上方には、図１の（２）、図２の（１）に示すように梁２が張り渡してある。この梁２は、基板８に立設した４個の支持部材２１により両持ち状態に支持されている。梁２は軟磁性を有する材料、例えば鉄、ニッケル等を用いて極めて薄く形成して可撓性を持たせてある。このため梁２は下方に向けた僅かな力が加わると中央部が下方に撓むようになっている。
【００２４】
梁２の裏面には、図３の（２）、図１の（２）に示すように絶縁膜２３を挟んで可動電極１２が設けてある。可動電極１２は、第１、第２の信号線導体５、６の両先端部間にある間隙２０の上方に当たる位置に設けてある。その大きさは間隙２０を覆う大きさにしてあり、梁２が下方に撓むと可動電極１２が第１、第２の信号線導体５、６の先端部と接触し、その間を電気的に短絡させるように構成してある。重力以外の力が加わらない状態では梁２は水平となり、その状態では可動電極１２の下面と第１、第２の信号線導体５、６の上面との間に僅かな隙間ができるように支持部材２１の高さが調整してある。このような構造により梁２は、他の部分から電気的に絶縁された状態となっている。
【００２５】
次に、このような構成のスイッチ１の動作と使用方法について説明する。第１の信号用電極パッド１６を開閉する高周波信号の入力端子とし、第２の信号用電極パッド１７をその出力端子とする。第１、第２のコイル用電極パッド１４、１５に何らの電気信号も印加されていない状態では、可撓性の梁２は水平状態を保つ。この状態では可動電極１２は第１、第２の信号線導体５、６とは非接触の状態となり、第１、第２の信号線導体５、６は先端部の間隙２０により隔てられて非導通状態となる。入力高周波信号は隙間２０により遮断され、出力端子である第２の信号用電極パッド１７には伝達されない。
【００２６】
スイッチ１を導通状態とするには、平面コイル１０に接地電位を基準とする高い電圧を印加すると同時に、平面コイル１０に電流を流す。そのような駆動回路としては、例えば図４に示すような回路を使用する。図４において、第１の電源Ｅ１は２０〜３０Ｖの比較的高い直流電圧を発生する電源であり、第２の電源Ｅ２は数１００ｍＶ程度の低い直流電圧を発生する電源である。第１の電源Ｅ１と第２の電源Ｅ２は第１のスイッチＳＷ１を挟んで直列に接続してある。平面コイル１０は第２のスイッチＳＷ２と直列接続した上で第２の電源Ｅ２の両端に接続してある。
【００２７】
第１のスイッチＳＷ１をＯＮ状態にすると、第１の電源Ｅ１の電圧に第２の電源Ｅ２の電圧が加わった高い正の電圧が平面コイル１０に印加される。平面コイル１０に高い正の電圧が印加されると、静電誘導により梁２の下面には負の電荷が誘起される。このため静電吸引力が発生して梁２に下向きの力が働き、梁２は湾曲して下方に変位する。
【００２８】
この状態で更に第２のスイッチＳＷ２をＯＮ状態にすると平面コイル１０に電流が流れる。平面コイル１０に流れる電流は、基板８の表面に垂直方向の磁界を発生させる。この磁界は軟磁性材料で形成してある梁２を磁化させ、梁２を下向きに吸引する。この電磁吸引力によっても梁２は下方に変位する。
【００２９】
このように第１、第２のスイッチＳ１、Ｓ２を共にＯＮ状態として平面コイル１０を高電位にすると同時にコイルに電流を流すと、梁２には静電気力と電磁気力の２つの力よる下向きの力が働く。この力により梁２は下方に撓み、その裏面に設けられた可動電極１２が第１、第２の信号線導体５、６に接触する。これにより両者間が電気的に短絡され、スイッチ１はＯＮ状態となる。スイッチ１がＯＮ状態となることにより第１の信号用電極パッド１６に入力された高周波信号は、出力端子である第２の信号用電極パッド１７に伝達される。
【００３０】
スイッチ１のＯＮ状態を維持するには、２つの方法がある。第１の方法は、第１、第２のスイッチＳ１、Ｓ２を引き続きＯＮ状態に維持し、平面コイル１０を高電位に維持すると同時にコイルに継続して電流を流す方法である。この方法は平面コイル１０に電流を流し続けるため消費電力が大きい弱点を持つ。第２の方法は、第１のスイッチＳ１はＯＮ状態を継続させ、第２のスイッチＳ２はＯＦＦ状態として静電気力のみでＯＮ状態を維持させる方法である。
【００３１】
静電気力は、平面コイル１０と梁２との間の距離の二乗に反比例する。従って、一旦、梁２を撓ませてＯＮ状態として平面コイル１０と梁２との間の距離を縮めれば大きな静電気力が発生する。従って、その大きくなった静電気力で梁２の撓み状態を継続させれば、スイッチ１をＯＮ状態に維持させることができる。スイッチ１をＯＦＦ状態にするには、第１、第２のスイッチＳ１、Ｓ２を共にＯＦＦ状態とする。
【００３２】
一般に電磁気力の方が静電気力に比べて大きな力を発生させ易い。本実施形態のスイッチ１では、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に移る際に電磁気力と静電気力の２つを併用するため大きな開閉駆動力が得ることができる。従って、大容量信号をＯＮ／ＯＦＦできるスイッチを容易に構成できる利点を有する。また、そのＯＮ状態の維持には静電気力のみを利用するためＯＮ状態の維持には電力を必要としない。ＯＦＦ状態からＯＮ状態に移る際には電磁気力を発生させるため平面コイル１０に電流を流すがその時間は一瞬である。従って、全体としての必要電力が極めて僅かで済む利点を有する。
【００３３】
（第２の実施形態）
図５〜図７を参照して第２の実施形態に係るマイクロマシンスイッチ１ａの構造を説明する。図５の（１）は、そのマイクロマシンスイッチ１ａの平面図、図５の（２）は図中の折れ線Ａ−Ａ線に沿った断面図である。図６の（１）は、図５の（１）における陰線を非表示にして表わした平面図、図６の（２）は図６の（１）中にある梁２を取り除いて表示した平面図である。図７の（１）は更に図６の（２）中にあるリード線４ａを取り除いて表示した平面図、図７の（２）は梁２の裏面図である。
【００３４】
本実施形態のスイッチ１ａは、渦巻き状平面コイルの構成と第１、第２の信号線導体５、６の形成レベル（層）とが第１の実施形態のスイッチ１と異なる。第１の実施形態における第１、第２の信号線導体５、６は、図１の（２）、図２の（２）に示すように平面コイル１０の上に積層した絶縁膜１８の上に形成してある。これに対して本実施形態の第１、第２の信号線導体５、６は、基板８の上に直接に形成してある。平面コイルの数については、第１の実施形態のスイッチ１では１個であったが、本実施形態では平面コイルを２個設けている。
【００３５】
２個の平面コイル１０ａ、１０ｂは、図７の（１）に示すように第１、第２の信号線導体５、６の両側にそれら先端部間の狭い間隙２０を挟むようにして設けてある。２個の平面コイル１０ａ、１０ｂは、それらの上に積層した絶縁膜１８の上に設けたリード線４ａにより直列に接続してある。２個の平面コイル１０ａ、１０ｂの巻き方向は同一でも反対でもよい。
【００３６】
本実施形態のスイッチ１ａの動作のさせ方は第１の実施形態の場合と同様である。スイッチ１ａをＯＮ状態にするには、前述の図４の駆動回路における第１、第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２を共にＯＮ状態とし、平面コイル１０ａ、１０ｂに高い電圧を印加すると同時に直列接続した平面コイル１０ａ、１０ｂに電流を流す。この電流により基板８の表面に垂直方向の磁界が平面コイル１０ａ、１０ｂから発生する。この磁界は軟磁性材料で形成した梁２を磁化させ、梁２を下向きに吸引する。一方、平面コイル１０ａ、１０ｂに印加された高い正の電位により、梁２の下面には静電誘導による負の電荷が誘起される。これにより静電吸引力が生じて梁２には下向きの力が働く。
【００３７】
この磁界による力と静電吸引力の２つの力により梁２は湾曲して下方に変位する。変位により梁２の裏面に設けられた可動電極１２は第１、第２の信号線導体５、６に接触し、両者間を電気的に短絡させる。スイッチ１ａはＯＮ状態となり第１の信号用電極パッド１６に入力された高周波信号は、出力端子である第２の信号用電極パッド１７に伝達される。
【００３８】
スイッチ１ａのＯＮ状態を継続させる方法も第１の実施形態の場合と同様で、スイッチＳＷ２をＯＦＦ状態、スイッチＳＷ１はＯＮ状態のままとして静電気力のみでＯＮ状態を維持させる。スイッチ１ａをＯＦＦ状態に戻すには、第１、第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２を共にＯＦＦ状態にする。
【００３９】
本実施形態の場合もスイッチ１ａをＯＮ状態とする際には電磁気力と静電気力を併用する。従って、大きな駆動力を得ることができるため大容量信号をＯＮ／ＯＦＦできるスイッチを容易に構成できる。また、ＯＮ状態の維持は静電気力のみで行なうため電力消費も少なくできる。
【００４０】
（第３の実施形態）
図８、図９を参照して第３の実施形態に係るスイッチ１ｂの構造を説明する。図８の（１）は、そのスイッチ１ａの平面図、図８の（２）は図中の折れ線Ａ−Ａ線に沿った断面図である。図９の（１）は図８の（１）における陰線を非表示にして表わした平面図、図９の（２）は梁２ａの裏面図である。
【００４１】
本実施形態のスイッチ１ｂは前述した第１の実施形態のスイッチ１を変形したもので、梁の構造のみが第１の実施形態と異なる。第１の実施形態のスイッチ１は図１の（１）、（２）に示したように４個の支持部材２１に支えられた両持ち構造であった。これに対して本実施形態のスイッチ１ｂは、図８の（１）、（２）に示すように２個の支持部材２１に支えられた片持ち構造にしてある。それ以外の構造は第１の実施形態のスイッチ１と同じである。動作のさせ方も第１の実施形態の場合と同じであり同じように動作する。従って、本実施形態のスイッチ１ｂは第１の実施形態のスイッチ１と同様の効果を奏する。
【００４２】
（第４の実施形態）
図１０、図１１を参照して第４の実施形態に係るスイッチ１ｃの構造を説明する。図１０の（１）は、そのスイッチ１ｃの平面図、図１０の（２）は図中の折れ線Ａ−Ａ線に沿った断面図である。図１１の（１）は図１０の（１）における陰線を非表示にして表わした平面図、図１１の（２）は梁２ｂの裏面図である。
【００４３】
本実施形態のスイッチ１ｃは前述した第２の実施形態のスイッチ１ａを変形したもので、梁の構造のみが第２の実施形態と異なる。第２の実施形態のスイッチ１ａは図５の（１）、（２）に示したように４個の支持部材２１に支えられた両持ち構造であった。これに対して本実施形態のスイッチ１ｃは、図１０の（１）、（２）に示すように２個の支持部材２１に支えられた片持ち構造にしてある。それ以外の構造は第２の実施形態のスイッチ１ａと同じである。動作のさせ方も第２の実施形態の場合と同じであり同じように動作する。従って、本実施形態のスイッチ１ｃは第２の実施形態のスイッチ１ａと同様の効果を奏する。
【００４４】
（その他の実施形態）
第１の実施形態のスイッチ１における第１、第２の信号線導体５、６の中央側先端部は、基板８の上に直接に形成してもよい。その先端部と第１、第２の信号用電極パッド１６、１７とを繋ぐ部分は第１の実施形態の場合と同様に、平面コイル１０の上に積層形成した絶縁膜１８の上に設ける。図１２の（１）は、そのように構成した場合の図１中の折れ線Ａ−Ａ線に沿った断面図である。また、図１２の（２）は図３の（１）に相当する図で、平面コイル１０の中心部に当たる基板８上に第１、第２の信号線導体５、６の中央側先端部５ａ、６ａが設けられていることを示している。第１、第２の信号線導体５、６の中央側先端部５ａ、６ａは固定接点として機能する部分であるので、このように基板８の上に直接に形成すれば、固定接点を一層安定化させることができる。
【００４５】
同様に、図８に示した第３の実施形態のスイッチ１ｂにおける第１、第２の信号線導体５、６の中央側先端部も、基板８の上に直接に形成してもよい。図１３は、そのように形成した場合の図８中の折れ線Ａ−Ａ線に沿った断面図である。このように基板８の上に直接に形成すれば、固定接点として機能する第１、第２の信号線導体５、６の中央側先端部を一層安定化させることができる。
【００４６】
次に、上述したような各種のスイッチの製造方法について説明する。何れのスイッチもその製造方法はよく似たものであるので、第２の実施形態で説明した図５〜図７に示す両持ち構造のスイッチ１ａについてその製造方法を説明する。図１４の（１）〜（５）、図１５の（６）〜（１０）、図１６の（１１）〜（１５）、図１７の（１６）、（１７）は、その製造過程におけるスイッチ１ａの断面形状を工程順に示したものである。
【００４７】
図１４の（１）は最初の工程における断面形状を示している。絶縁性のシリコン基板３０を準備し、その表面に蒸着により渦巻き状平面コイル１０ａ、１０ｂ、第１、第２の信号線導体５、６、電位の基準となる接地電極１３を形成するための導体膜３１を形成する。導体膜３１はＴｉとＡｕの２層構造とし、下層側をＴｉとする。膜厚は、渦巻き状平面コイル１０ａ、１０ｂと接地電極１３を形成する部分ではＴｉ薄膜を６００・、Ａｕ薄膜を２０００・とし、第１、第２の信号線導体５、６を形成する部分ではＴｉ薄膜を６００・、Ａｕ薄膜を６０００・とする。
【００４８】
蒸着した導体膜３１にはウェットエッチングを施し、平面コイル１０ａ、１０ｂ、第１、第２の信号線導体５、６、接地電極１３となる部分のみを残して不要部分を除去する。不要部分を除去した後の断面図を図１４の（２）に、平面図を図７の（１）に示す。
【００４９】
次に、平面コイル１０ａ、１０ｂを直列接続するためのリード線４ａを形成するための準備として、表面全体にＳｉＯ2からなる絶縁膜３２をスパッタリングにより形成する（図１４の（３）参照）。膜厚は１５００・とする。形成した絶縁膜３２は、平面コイル１０ａ、１０ｂを覆う部分の除きドライエッチングにより除去する。これにより平面コイル１０ａ、１０ｂを覆う絶縁膜１８が残る（図１４の（４）参照）。
【００５０】
次に、リード線４ａを形成する部分３３を除く全表面にレジスト膜３４を形成する（図１４の（５）参照）。そして、形成したレジスト膜３４上に蒸着によりＡｕ薄膜３６を形成する（図１５の（６）参照）。Ａｕ薄膜３６の膜厚は１０００・とする。Ａｕ薄膜３６はリード線４ａを形成する部分３３にも形成される。
【００５１】
蒸着後、Ａｕ薄膜３６とレジスト膜３４とをウェットエッチングにより除去する。これにより平面コイル１０ａ、１０ｂを覆う絶縁膜１８上には、平面コイル１０ａ、１０ｂを直列につなぐリード線４ａが残る（図１５の（７）、図６の（２）参照）。
【００５２】
続いて、完成したリード線４ａを絶縁膜で覆うために、表面全体にＳｉＯ2の絶縁膜３８を形成する（図１５の（８）参照）。絶縁膜３８はスパッタリングで形成し、膜厚は１５００・とする。次に、ドライエッチングによりリード線４ａを覆う部分を除く絶縁膜３８を除去する。これにより絶縁膜３８に覆われたリード線４ａが完成する（図１５の（９）参照）。
【００５３】
次に、第１、第２の信号線導体５、６の先端部間にある間隙２０の上方に設ける可動電極１２の形成に移る。まず、フォトレジストを用い、支持部材２１を設ける穴部分４０を除く表面全体に絶縁体で犠牲層４２を形成する（図１５の（１０）参照）。続いて、犠牲層４２の表面全体に蒸着により５００Å厚のＡｕ薄膜４４を形成する（図１６の（１１）参照）。Ａｕ薄膜４４は支持部材２１を設ける穴部分４０の内面にも形成される。続いて、ウェットエッチングにより可動電極１２をパターニングする（図１６の（１２）参照）。可動電極１２は、第１、第２の信号線導体５、６の先端部間にある間隙２０の上方に当たる部分に形成する。
【００５４】
続いて、表面全体にＳｉＯ2からなる１５００Å厚の絶縁膜４６をスパッタリングにより形成する（図１６の（１３）参照）。そうして形成した絶縁膜４６は、可動電極１２を囲う部分を残してドライエッチングにより除去する（図１６の（１４）参照）。
【００５５】
次に、表面に軟磁性を有する梁用の薄膜４８を蒸着により形成する。梁用薄膜４８は１μｍ厚のＮｉとする（図１６の（１５）参照）。続いて、梁用薄膜４８の周辺部に残る不要部分をウェットエッチングにより除去し（図１７の（１６）参照）、最後に梁２を支えていた犠牲層４２をプラズマエッチングにより除去する。これにより、図１７の（１７）に示すような断面形状を有する両持ち構造のスイッチ１が完成する。
【００５６】
この製造方法では、第１、第２の信号線導体５、６、第１、第２の渦巻き状平面コイル１０ａ、１０ｂ、接地電極１３、絶縁膜１８、リード線４ａの上にそれらを覆う犠牲層４２を所定の厚みで形成し、その上に可動電極１２とそれを支持する梁２とを形成し、最後に犠牲層４２を除去する。従って、第１、第２の信号線導体５、５と可動電極１２との間隔は犠牲層４２の厚み通りとなるため、犠牲層４２の厚みを調整することでその間隔を容易に狙い通りの値にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１の実施形態に係るスイッチ１の平面図と断面図である。
【図２】図１のスイッチ１の構造を明らかにする平面図である。
【図３】図１のスイッチ１の構造を明らかにする他の平面図である。
【図４】図１のスイッチ１を駆動する駆動回路の例である。
【図５】第２の実施形態のスイッチ１ａに係る図１相当図である。
【図６】第２の実施形態のスイッチ１ａに係る図２相当図である。
【図７】第２の実施形態のスイッチ１ａに係る図３相当図である。
【図８】第３の実施形態のスイッチ１ｂに係る図１相当図である。
【図９】第３の実施形態のスイッチ１ｂに係る図２、図３相当図である。
【図１０】第４の実施形態のスイッチ１ｃに係る図１相当図である。
【図１１】第４の実施形態のスイッチ１ｃに係る図２、図３相当図である。
【図１２】第１の実施形態のスイッチ１の変形実施形態である。
【図１３】第３の実施形態のスイッチ１ｂの変形実施形態である。
【図１４】スイッチ１ａの製造工程を工程順に断面形状の変化で示したものである。
【図１５】図１４の続き工程部分である。
【図１６】図１５の続き工程部分である。
【図１７】図１６の続き工程部分である。
【符号の説明】
【００５８】
図面中、１、１ａ、１ｂ、１ｃはマイクロマシンスイッチ、２、２ａ、２ｂは梁、５は第１の信号線導体、５ａは先端部、６は第２の信号線導体、６ａは先端部、８は基板、１０は平面コイル、１０ａは第１の平面コイル、１０ｂは第２の平面コイル、１２は可動電極、１３は接地電極、１８は絶縁膜、２０は間隙、２１は支持部材、３２は絶縁膜、４ａはリード線、４２は犠牲層４２を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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