(57)【要約】【課題】サスペンションによるねじり作用を抑制し電極同士の衝突を防止すること等。【解決手段】同一面にグランドと可動電極と固定導体を有する。グランドは、固定電極としての機能を兼ね備え、長手方向に延びる固定電極を有する。可動電極は、同一面に固定された固定部と、長手方向に延び且つ同一面の上方に中空支持された可動部と、同一面の上方に中空支持され可動部と接続された可動導体を有する。可動部は、固定電極と非接触で対向する可動電極を有し、それらの対向方向において固定部に対して運動できるよう固定部に接続される。グランドと可動電極の間に印加された電圧により電極同士の間に生じた静電引力を利用して、弾性手段の働きにより可動部をグランドに接近させ、可動導体を固定導体に接触させることによって高周波信号の切換を行う。固定部及び弾性手段は、長手方向において、可動電極よりも内側に配置されている。【選択図】図１
2009054314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波スイッチにおいて、
同一面に、グランドと、可動電極と、固定導体を有し、
前記グランドは、固定電極としての機能を兼ね備え、前記可動電極と対向する側の少なくとも一部に長手方向に延びる固定電極を有し、
前記可動電極は、
前記同一面に固定された固定部と、
前記長手方向に延び、且つ、前記固定部と前記グランドとによって挟み込まれた位置において前記同一面の上方に中空支持された、可動部であって、前記グランドの固定電極の対向側にこれら固定電極と非接触で対向する可動電極を有し、前記可動電極と前記固定電極の対向方向において前記固定部に対して運動できるよう弾性手段を介して前記固定部に接続されている、前記可動部と、
前記同一面の上方に中空支持され、前記可動部と接続された可動導体と、を有し、
前記グランドと前記可動電極の間に印加された電圧により前記可動電極と前記固定電極の間に生じた静電引力を利用して、前記弾性手段の働きにより前記可動部を前記グランドに接近させ、前記可動部と接続された前記可動導体を前記固定導体に接触させることによって高周波信号の切換を行うものであり、
前記固定部及び前記弾性手段は、前記長手方向において、前記可動電極よりも内側に配置されていることを特徴とするスイッチ。
【請求項２】
前記可動電極は、前記長手方向に沿って、前記可動導体を中心とする左右の対称位置に配置されている請求項１に記載のスイッチ。
【請求項３】
前記グランド、可動電極、固定導体は、前記対向方向において、前記同一面にこの順番で設けられており、
前記固定導体は、前記長手方向に沿って、前記可動導体を中心とする左右の対称位置に配置された二つの島部を有し、
前記可動導体の一部は、これら島部の間に形成された隙間を通じて前記対向方向において前記可動電極側から前記固定導体側にまで延びており、
前記可動電極と前記固定電極とを互いに接近させたときに、前記可動導体は、前記対向方向において前記島部の遠い側から近い側に接近して前記二つの島部のそれぞれにおいて接触される請求項２に記載のスイッチ。
【請求項４】
前記可動導体と前記可動部の間を繋ぐ部分はフレキシブルである請求項３に記載のスイッチ。
【請求項５】
前記可動導体は、前記二つの島部のそれぞれと前記対向方向において前記島部の遠い側から近い側に向かって突出する接点を有する請求項３又は４に記載のスイッチ。
【請求項６】
前記固定部は、前記長手方向に沿って、前記可動導体を中心とする左右の対称位置に配置された二つの島部よりも外側に配置された２つの固定部である請求項３乃至５のいずれかに記載のスイッチ。
【請求項７】
前記弾性手段は前記可動部の一部であって、前記２つの固定部のそれぞれから延びる２本のアームによって、前記可動導体付近及び前記可動電極の一方の端部の２箇所において、前記固定部と前記可動電極を接続する請求項６に記載のスイッチ。
【請求項８】
前記固定電極と前記可動電極は櫛歯状とされている請求項１乃至７のいずれかに記載の高周波スイッチ。
【請求項９】
前記固定電極の一部、及び、該固定電極と対向する側の前記可動電極の一部が平板状とされ、前記グランドと前記可動電極の間の一部に平行平板が形成されている請求項１乃至８のいずれかに記載のスイッチ。
【請求項１０】
前記平行平板は、前記長手方向に沿って、前記可動導体が配置された中心付近にのみ設けられている請求項９に記載のスイッチ。
【請求項１１】
前記可動電極の可動部は格子状とされている請求項１乃至１０のいずれかに記載のスイッチ。
【請求項１２】
前記対向方向において、前記可動電極と前記固定電極の対向部分を多段とした請求項１乃至１１のいずれかに記載のスイッチ。
【請求項１３】
前記多段部分は、前記対向方向における前記弾性手段によって運動可能な部分にのみ設けられている請求項１２に記載のスイッチ。
【請求項１４】
２つの前記可動電極を、それら可動電極それぞれの前記可動導体及び前記固定電極が前記長手方向において略一直線状に互いに噛み合わされるように対向配置した請求項１乃至１１のいずれかに記載のスイッチ。
【請求項１５】
前記対向方向において、前記グランド、可動電極、固定導体、グランドが、前記同一面にこの順番で設けられている請求項１乃至１４のいずれかに記載のスイッチ。
【請求項１６】
少なくとも前記可動導体と前記固定導体にメッキが施されて導通可能とされている請求項１乃至１５のいずれかに記載のスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）スイッチ（別名：マイクロマシンスイッチ）、特に、高周波信号の使用にも適したＭＥＭＳ型の高周波スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳスイッチの開発が盛んである。特に、静電駆動のＭＥＭＳスイッチは、一般の半導体スイッチより小型で、挿入損失が少なく、消費電力を減らせることから、装置の小型化、低消費電力化に適している。このため、ＭＥＭＳスイッチは、例えば、高周波信号を使用する携帯電話等の無線通信システムへの応用が期待されている。静電駆動によるＭＥＭＳスイッチの駆動方式として、例えば、板状の可動電極が片側でのみ可動に支持される片持ち梁式、両側で可動に支持される平行平板式、可動電極及び固定電極の各々が互いに係合する櫛歯構造を有する櫛歯駆動式がある。特に、櫛歯駆動式は、駆動距離が大きくなる場合に初期駆動電圧を下げることができるという大きな利点を有する。
【０００３】
特開２００６−１２０４４９号公報に、櫛歯駆動式による従来のＭＥＭＳスイッチが開示されている。図１１及び図１２に、この公報に示されたＭＥＭＳスイッチ１１０の接点開離時及び接点閉成時における上面図をそれぞれ示す。これらの図に示すように、ＭＥＭＳスイッチ１１０は、シリコン又はガラス等の固定基板上に配置された固定電極櫛歯を備えた固定電極すなわち固定電極櫛歯電極１１４と、２つの固定接点１１６ａ、１１６ｂと、可動電極支持部１２０を備え、更に、固定電極櫛歯電極１１４の固定電極櫛歯に対向可能な可動電極櫛歯を備えるとともに支持手段すなわちヒンジバネ１３０を介して可動電極支持部１２０に可動に支持される可動電極すなわち可動電極櫛歯電極１２４と、可動電極櫛歯電極１２４に配設される可動接点１２６とを有する。可動電極櫛歯電極１２４の櫛歯は固定電極櫛歯電極１１４の櫛歯が延びる方向について平行に延び、固定電極櫛歯電極１１４と可動電極櫛歯電極１２４との間に所定の電圧が印加されたときに、可動電極櫛歯電極１２４は、固定電極櫛歯と可動電極櫛歯との間の、可動電極櫛歯が延びる方向への距離を縮小するように移動して、固定接点１１６ａ、１１６ｂと可動接点１２６が互いに接触するようになっている。ヒンジばね１３０は、固定電極櫛歯電極１１４と可動電極櫛歯電極１２４との間に所定の電圧がかかったときに可動電極櫛歯電極１２４の可動接点１２６が固定接点１１６ａ、１１６ｂの方向に静電吸引力によって移動して、固定接点１１６ａ、１１６ｂと可動接点１２６とがそれらの下側で接触できる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２０４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この従来スイッチでは、サスペンションとして利用されるヒンジバネ１３０が、櫛歯電極の長手方向の外側に設置されていたため、１２４がねじり方向（図１２の矢印ア方向）へ回転し易く、この結果、近接したときの電極同士が衝突してショートする危険が高かった。また、固定接点１１６や可動電極支持部１２０等の固定部が櫛歯電極の長手方向の外側に設置されているため、装置全体のサイズが大型のものとなってしまうという問題もあった。更に、可動電極支持部１２０と可動電極櫛歯電極１２４とを複雑な形状のヒンジバネ１３０を介して接続することからバネの動きを正確にコントロールしずらく、また、外部の影響を受け易いといった問題点もあった。本発明は、従来技術におけるこれらの問題点を解決するためになされたものであり、ヒンジバネ１３０のような弾性手段やそれを支持する固定部等を電極の長手方向の内側に配置することにより、上記の問題点を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、高周波スイッチにおいて；同一面に、グランドと、可動電極と、固定導体を有し；前記グランドは、固定電極としての機能を兼ね備え、前記可動電極と対向する側の少なくとも一部に長手方向に延びる固定電極を有し；前記可動電極は、前記同一面に固定された固定部と、前記長手方向に延び、且つ、前記固定部と前記グランドとによって挟み込まれた位置において前記同一面の上方に中空支持された、可動部であって、前記グランドの固定電極の対向側にこれら固定電極と非接触で対向する可動電極を有し、前記可動電極と前記固定電極の対向方向において前記固定部に対して運動できるよう弾性手段を介して前記固定部に接続されている、前記可動部と、前記同一面の上方に中空支持され、前記可動部と接続された可動導体と、を有し；前記グランドと前記可動電極の間に印加された電圧により前記可動電極と前記固定電極の間に生じた静電引力を利用して、前記弾性手段の働きにより前記可動部を前記グランドに接近させ、前記可動部と接続された前記可動導体を前記固定導体に接触させることによって高周波信号の切換を行うものであり；前記固定部及び前記弾性手段は、前記長手方向において、前記可動電極よりも内側に配置されていることを特徴としている。
【０００７】
上記スイッチにおいて、前記可動電極は、前記長手方向に沿って、前記可動導体を中心とする左右の対称位置に配置されていてもよい。
【０００８】
また、上記スイッチにおいて、前記グランド、可動電極、固定導体は、前記対向方向において、前記同一面にこの順番で設けられており；前記固定導体は、前記長手方向に沿って、前記可動導体を中心とする左右の対称位置に配置された二つの島部を有し；前記可動導体の一部は、これら島部の間に形成された隙間を通じて前記対向方向において前記可動電極側から前記固定導体側にまで延びており；前記可動電極と前記固定電極とを互いに接近させたときに、前記可動導体は、前記対向方向において前記島部の遠い側から近い側に接近して前記二つの島部のそれぞれにおいて接触されるようになっていてもよい。
【０００９】
更に、上記スイッチにおいて、前記可動導体と前記可動部の間を繋ぐ部分はフレキシブルであってもよい。
【００１０】
また、上記スイッチにおいて、前記可動導体は、前記二つの島部のそれぞれと前記対向方向において前記島部の遠い側から近い側に向かって突出する接点を有していてもよい。
【００１１】
また、上記スイッチにおいて、前記固定部は、前記長手方向に沿って、前記可動導体を中心とする左右の対称位置に配置された二つの島部よりも外側に配置された２つの固定部であってもよい。
【００１２】
また、上記スイッチにおいて、前記弾性手段は前記可動部の一部であって、前記２つの固定部のそれぞれから延びる２本のアームによって、前記可動導体付近及び前記可動電極の一方の端部の２箇所において、前記固定部と前記可動電極を接続するものであってもよい。
【００１３】
また、上記スイッチにおいて、前記固定電極と前記可動電極は櫛歯状とされていてもよく、更に、前記固定電極の一部、及び、該固定電極と対向する側の前記可動電極の一部が平板状とされ、前記グランドと前記可動電極の間の一部に平行平板が形成されていてもよい。
【００１４】
また、上記スイッチにおいて、前記平行平板は、前記長手方向に沿って、前記可動導体が配置された中心付近にのみ設けられていてもよい。
更に、上記スイッチにおいて、前記可動電極の可動部は格子状とされていてもよい。
更にまた、上記スイッチにおいて、前記対向方向において、前記可動電極と前記固定電極の対向部分を多段としてもよい。
【００１５】
また、上記スイッチにおいて、前記多段部分は、前記対向方向における前記弾性手段によって運動可能な部分にのみ設けられていてもよい。
また、２つの前記可動電極を、それら２つの可動電極それぞれの前記可動導体及び前記固定電極が前記長手方向において略一直線状に互いに噛み合わされるように対向配置してもよい。
更に、上記スイッチにおいて、前記対向方向において、前記グランド、可動電極、固定導体、グランドが、前記同一面にこの順番で設けられていてもよい。
【００１６】
また、上記スイッチにおいて、少なくとも前記可動導体と前記固定導体にメッキが施されて導通可能とされていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１８】
図１に、本発明の実施形態による高周波スイッチの斜視図、図２、図３に、図１のＡ部分、Ｂ部分における部分拡大図を、それぞれ示す。
【００１９】
本発明の高周波スイッチ１は、三層構造の高周波信号の切換スイッチとして形成されている。高周波スイッチとして機能させるため、主線路と副線路の二線路を設けている。高周波信号は、主線路を通じて伝達される。これら主線路や副線路を構成する部材は全て、同一面、即ち、シリコン基板６０上の同一層内に設けてある。
【００２０】
主線路は、長手方向に延びる固定導体２０と、比較的小さな部材の可動導体１０から成る。例えば、固定導体２０の固定部２２ａから入力された高周波信号は、固定部２４ａや固定部２４ｂを通じて、固定部２２ｂから取り出すことができる。固定部２４ａと固定部２４ｂの間は、通常は電気的に切断されているが、切換接続可能な可動導体１０を通じて導通させることができる。可動導体１０は、グランド５０と可動電極３０の間に印加された電圧によって生じさせた静電引力を利用して、グランド５０と可動電極３０が接近させたときに、可動電極３０と連動して固定導体２０に接触し得る。
【００２１】
副線路は、可動導体１０と固定導体２０とを挟み込むように配したグランド５０又はグランド７０の少なくともいずれか一方に、ある程度の自由度をもって形成することができる。例えば、主線路に対して略平行に延びる、グランド５０又はグランド７０におけるいずれかの任意の２箇所に信号を流せば、それらの箇所の間に副線路が形成される。これらグランド５０やグランド７０は、可動導体１０や固定導体２０の両側に配置されていることから、別言すれば、主線路（高周波線路）を形成する固定導体２０、可動電極３０は中央部分に設置されていることから、グランド５０やグランド７０を配置した左右のスペースは、駆動や接続のために自由に使用できる。主線路や副線路への信号、或いは、主線路や副線路からの信号は、駆動電極ＰＡＤや高周波入力ＰＡＤなどを通じて入出力されるが、左右のスペースを自由に使用できるため、これらのＰＡＤの配置や大きさは特に制限されない。更に、本構成では、中心付近に延長して設けた固定導体２０、可動電極３０の両側に、グランド５０、７０を配したコプレナ構造を採用しているため、製造が容易化される。グランド５０、可動電極３０、固定導体２０、グランド７０は、コプレナ構造として、シリコン基板６０上にこの順番で設けてある。但し、これらの部材のうち、固定導体２０、グランド５０、７０は、シリコン基板６０に完全に固定されるが、可動電極３０は、可動導体１０を駆動させるため、その一部しか固定されない。尚、グランド７０は必ずしも必要な部材ではなく、これを取り除いた状態とすることもできる。
【００２２】
グランド５０、７０のうち、特に、グランド５０は、固定電極としての機能を兼ね備える。固定電極をコプレナグランドと一体することにより、小スペース化が図られることになる。グランド５０を電極として機能させるため、可動電極３０に対向して長手方向に延びる、グランド５０の一側面の少なくとも一部に、固定電極櫛歯５６が複数配置してある。尚、図面簡略化のため、図１、図２では、固定電極櫛歯５６の一部のみを明示し、他の部分については一点鎖線としている。
【００２３】
可動電極３０は、略正方形の上面を有する直方形状の固定部３２と、長手方向に延長された長細い直方形状の可動部３３と、更に、可動部３３の長手方向に対して平行に延びたＴ字状の上面を有する可動導体１０から成る。可動導体１０は、可動部３３と共に固定導体２０に対して可動とされている。固定部３２は、長手方向に沿って、例えば、可動導体１０を中心とする左右対称の２つの位置に設けてある。これら固定部３２ａ、３２ｂは、シリコン基板６０に固定される。更に言えば、シリコン基板６０に固定されるのは、これら固定部３２ａ、３２ｂのみである。その他の部分、つまり、可動部３３は、シリコン基板６０との間に空間を有するので固定されず、固定部３２ａ、３２ｂに接続され、可動導体１０は、シリコン基板６０に固定されず、可動部３３に接続される。つまり、可動部３３及び可動導体１０は、固定部３２により、運動可能な状態でシリコン基板６０の上方に中空支持される。このような構成とすることにより、可動部３３及び可動導体１０は、シリコン基板６０の上方でシリコン基板面に対して平行な方向に自由に運動することができ、また、可動部３３及び可動導体１０がシリコン基板６０へ張り付いてしまうことを防止することができる。万が一、裏面基板とアクチュエータ間に電圧がかかってしまった場合にも、下面への動きを抑えやすい構造になっている。
【００２４】
可動部３３は、固定部３２とグランド５０によって挟み込まれる位置に配置される。可動部３３には、垂直方向に貫通する複数の穴３４が設けてあり、全体として格子状となっている。穴３４を設けることにより、可動部３３の形成時にシリコン層の下に位置する絶縁層（酸化シリコン層）をリリース液で効率的に除去し、また、リリース液を効率良く分散させることができる他、剛性を高めることもできる。また、穴３４を設けたことによって可動部３３がシリコン基板６０と対向する面積が減少するため、万が一可動部３３とシリコン基板６０との間に電位差が生じたとしても、それらの間に発生し得る静電引力を軽減することができる。更に、穴３４を設けたことにより、長手方向に延長され且つその直交方向において比較的大きな幅を有するにもかかわらず軽量となっている。グランド５０に対向する、可動部３３の一側面の少なくとも一部には、グランド５０の固定電極櫛歯５６に対応して、複数の可動電極櫛歯３６が設けてある。これら可動電極櫛歯３６は、対向する固定電極櫛歯５６と非接触で対向し噛み合う形で、可動電極櫛歯３６と固定電極櫛歯５６との対向方向、若しくは、噛み合せ方向において、固定部３２に対して弾性運動可能である。弾性運動を可能とするため、可動部３３は、弾性手段を介して固定部３２に接続されている。これら固定部３２と可動部３３との間には、可動部３３の長手方向に沿って、垂直方向に貫通された長穴３７が形成されており、シリコン基板６０面に対して略直交する方向に板幅を有した板バネ状の弾性手段を形成する。この弾性手段は、複数のアーム３５であり、例えば、可動部３３の一部として形成された計４本のアーム３５ａ乃至３５ｄによって構成されていてもよい。これらのアームのうち、２本のアーム３５ａ、３５ｂは、固定部３２ａから伸びており、残る２本のアーム３５ｃ、３５ｄは、固定部３２ｂから伸びている。また、固定部３２ａや固定部３２ｂから延びるアームのうち、アーム３５ａ、３５ｄは、可動電極３０の端部３９ａ、３９ｂにそれぞれ接続され、アーム３５ｂ、３５ｃは、可動導体１０付近にそれぞれ接続される。これらのアームによって、可動部３３と固定部３２の間にサスペンション構造が形成され、可動部３３の駆動方向を安定させることができるとともに、製造中の固着を防止することができる。ここで、固定部３２やアーム３５は、長手方向において、可動電極櫛歯３６よりも内側に配置されていることに注意していただきたい。このような配置とすることにより、スペースを有効に使えるだけでなく、可動電極３０の所望でない動きを抑えることができる。つまり、可動電極３０のねじり方向（図５の矢印イ方向）の動きを抑えつつ、主として、噛み合せ方向（図示矢印ウ方向）において駆動させることが可能となるため、可動電極３０の回転による固定電極櫛歯５６と可動電極櫛歯３６のショートの問題を効果的に解決することができる。
【００２５】
可動導体１０は、可動部３３の中心付近から繋部１４を通じて固定導体２０側に延びている。つまり、可動導体１０は、繋部１４を通じて可動電極３０と一体である。可動導体１０と可動電極３０は一体であるが、シリコンの半導体を使うことで抵抗値が高いので高周波信号的には別体とみなすことができる。故に、駆動電圧を可動導体１０に印加せずともそれを駆動させることができ、よって、ここではスイッチ外部にバイアスティーを設置する必要は生じない。また、可動導体１０と可動電極３０は、部分的にメッキを施すことで、導電路を形成し、且つ、電気的に分離しているものとして見なすことができる。メッキは、主線路を形成する可動導体１０と固定導体２０の所定部分に施す。例えば、可動導体１０と固定導体２０の上部と、それらの側面に、施すようにしてもよい。更に、副線路を形成するグランド５０とグランド７０の上部にもメッキを施すのが好ましい。図１乃至図３において、メッシュのハッチングで表示した部分がメッキ部分である。メッキ用の導電性部材としては、例えば、金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）、プラチナ（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、或いは、その他の合金を使用できる。勿論、メッキではなく、スパッタリングや蒸着を利用することによって、これと同様の機能を持たせることもできる。
【００２６】
固定導体２０は、可動部３３と平行且つ長手方向に沿って、例えば、可動導体１０を中心とする左右対称の２つの位置に設ける。各固定導体２０は、略正方形の上面を有する略直方形状の固定部２２ａ、２２ｂと、これら固定部２２ａ、２２ｂにそれぞれ接続された細長い固定部２４ａ、２４ｂから成る。可動電極３０の一部である固定部３２は、長手方向において、これら固定導体２０の固定部２２ａ、２２ｂや固定部２４ａ、２４ｂの更に外側に、長手方向に沿って同列に配置される。尚、固定導体２０はシリコン基板６０に完全に固定され、それ自体は駆動されないため、バネ特性を考慮して細くする等といった必要がなく、設計の自由度は大きい。
【００２７】
図１、２等から明らかなように、固定部２２ａと固定部２４ａは、それらによって１つの島部２１ａを形成する。同様に、固定部２２ｂと固定部２４ｂは、それらによって１つの島部２１ｂを形成する。これら島部２１ａ、２１ｂの間には、隙間２６が形成される。島部２１ａ、２１ｂは、この隙間２６によって、通常は電気的に切断された状態にある。可動導体１０の一部である繋部１４は、この隙間２６を通じて、可動電極櫛歯３６と固定電極櫛歯５６との噛み合せ方向（図示矢印ウ方向）において、可動電極３０側から固定導体２０側を貫通して更にその先にまで延びている。グランド５０と可動電極３０の間に電圧が印加されると、可動電極櫛歯３６と固定電極櫛歯５６の間に静電引力が生じ、この結果、可動電極櫛歯３６とともに、可動電極３０の一部である可動導体１０は、噛み合せ方向にて島部２１の遠い側から近い側に接近し、二つの島部２１のそれぞれに接触し得る。この結果、可動導体１０と固定導体２０が導通され、島部２１ａ（固定部２２ａ）と島部２１ｂ（固定部２２ｂ）の間に高周波信号が流れることとなる。尚、可動導体１０と固定導体２０の接触を確実にするため、繋部１４を細くする等して、それをフレキシブルとしてもよい。これにより、島部２１ａと２１ｂとの間に生じ得る段差を吸収できる。また、繋部１４と直交する方向に先端を広げたＴ字状の可動導体１０の内側に、噛み合せ方向において島部２１の遠い側から近い側に向かって突出するような接点１２を設けてもよい。尚、Ｔ字状の可動導体１０に接点１２を設ける代わりに、島部２１側に（のみ）同様の接点（図示されていない）を設けてもよい。これらの接点１２を島部２１と接触させるようにすることにより、接点１２とフレキシブルな繋部１４との協働作用によって、接点付近における段差を吸収し、更に安定した接触状態を保つことができる。更に、繋部１４と可動部３３とをつなぐ根元付近を、固定部３２と可動部３３の間に設けた弾性手段と同様、アーム４０ａ、４０ｂを有する構造とし、両持ちサスペンション形状として、可動導体１０と固定導体２０の接触を確実にすることもできる。
【００２８】
次に、図４乃至図６を参照して、本スイッチの動作を説明する。これらの図は、本スイッチの構成を概念的に示したものである。図４は、電圧を印加する前の本スイッチの状態、図５は、電圧を印加した後の本スイッチの状態をそれぞれ示す。更に、図６は、可動導体１０と固定導体２０の接触時における若干特殊な例、つまり、島部２４ａと島部２４ｂが長手方向において多少ずれていると仮定した状態を、可動導体１０及びその周辺部材の拡大図によって示したものである。図４と図５を比較すれば明らかなように、グランド５０と可動電極３０の間に電圧が印加され、可動電極櫛歯３６と固定電極櫛歯５６の間に静電引力が生じると、アーム３５ａ〜３５ｄやアーム４０ａ、４０ｂの働きによって可動電極櫛歯３６と固定電極櫛歯５６が互いに接近し、可動部３３に接続された可動導体１０は、繋部１４を通じて、固定導体２０の遠い側から近い側に移動する。この結果、可動導体１０は、接点１２を介して固定導体２０と接触し、この接触により、高周波信号接続、切断が行われることになる。図６に示すように、島部２４ａと２４ｂが長手方向において多少ずれている場合であっても、可動導体１０の繋部１４にフレキシブル性を持たせることにより、また、繋部１４にサスペンション構造（アーム４０ａ、４０ｂ）を適用することにより、接点１２付近におけるの多少の段差は許容できる。
【００２９】
図７を参照して、本発明の他の実施形態を説明する。この図は、スイッチ１Ａを、図２と同様の方法で示したものである。図１等に示した実施形態と同様の部材には同様の参照番号を付している。この実施形態では、図１等に示した実施形態と異なり、固定電極櫛歯５６の一部、及び、これら固定電極櫛歯５６と対向する側の可動電極櫛歯３６の一部が、平板状とされ、これによって、グランド５０と可動電極３０の間の一部に平行平板が形成してある。尚、この図７に示す例では、特に可動部３３側の平板部４２をグランド５０側の平板部４４側に突出させることによって平行平板を形成するものとしているが、これとは逆に、グランド５０側の平板部４４を可動部３３側の平板部４２側に突出させてもよく、また、双方を突出させてもよい。要は、可動電極３０側とグランド５０側の間に平行平板が形成されればよい。この実施形態によれば、櫛歯型アクチュエータと平行平板のアクチュエータを組み合わせることによって、より可動導体１０と固定導体２０との接圧を高めることができる。よく知られているように、平行平板は距離の２乗で静電引力が減衰していくのに対して、櫛歯型は距離と力の変化はあまり影響を受けず、一方、電極同士の距離が離れた状態から一定まで近づくと平行平板の方が引力が強くなる。よって、これら双方の特徴を生かすように両方の構成を組み合わせて、駆動当初は櫛歯型で駆動させ、距離が近づくと平行平板が機能して、同面積で大きな接圧を確保することができる。別言すれば、櫛歯のみでは（低電圧で駆動でき）初期の駆動力が高いが、駆動距離が増える（電極間の距離が近くなる）につれて平行平板に駆動力で劣るため、櫛歯電極３６、５６によって初期の駆動力をできるだけ高め、且つ、平行電極４２、４４によって可動導体１０と固定導体２０が接触したときの接圧を高め、両方の良い部分を兼ね備えたアクチュエータを作ることができる。特に、オーミックコンタクトのスイッチには接圧確保は非常に重要であり有効である。尚、平行平板を設ける位置は、図７に示すように、長手方向に沿って、可動導体１０が配置された中心付近とするのが好ましい。両脇に平行平板を設置することも可能であるが、中心付近に設置する方が、アクチュエータが駆動したときの回転方向に対しショートを回避しやすい構造となるからである。
【００３０】
図８を参照して、更に、本発明の他の実施形態によるスイッチ１Ｂを説明する。この図は、スイッチ１Ｂを、図４と同様の方法で示したものである。図１等に示した実施形態と同様の部材には同様の参照番号を付している。この実施形態では、図４等に示した実施形態と異なり、可動電極櫛歯３６と固定電極櫛歯５６の噛み合せ部分が、噛み合せ方向において多段（ここでは二段）とされている。多段とすることにより、可動電極櫛歯３６と固定電極櫛歯５６が相対する面積部分が大きくなり、この結果、静電引力を大きく強化することができる。静電引力を大きくすることは、次のような場合に役立つ。例えば、図１等に示す実施形態において、弾性手段によるサスペンション機能が弱いと、可動電極３０とグランド５０を接近させた後に再び元の位置に戻す際の戻りが悪くなるため、サスペンションにはある程度の弾性力が必要とされるが、このようなサスペンションの力に抗して可動電極３０とグランド５０を接近させるには、これに応答して、静電引力を強める必要がある。多段とすることにより、このような場合にも、良好な動作性能が得られることになる。尚、図８の例では、二段の例を示したが、同様の方法によって、三段、四段等としてもよい。尚、図示の例では、可動電極３０’を支持するための固定部（可動電極３０を支持する固定部３２ａや固定部３２ｂに対応するもの）を設けていないが、これらの可動電極３０’を支持するための補助的な固定部を、可動電極３０’の長手方向の範囲内に同様に設けてもよい。これにより、これら可動電極３０’のシリコン基板６０側への垂れ下がりを阻止することができる。更に、図示の例では、多段の可動電極部分３０’についてサスペンション構造を採用していないが、勿論、これを導入してもよい。尚、これら多段部分は、噛み合せ方向における弾性手段（アーム３５ａ乃至３５ｄ）によって運動可能な部分にのみ設けられている点に注意していただきたい。これら多段部分は、高周波導波路である「エ」で示した部分（メッシュで示す）よりも内側の部分であるため、多段部分に相当するその外側の部分をアクチュエータ構造にしてしまっても、高周波性能に影響が生じることはない。故に、このような多段構造が可能である。
【００３１】
図９を参照して、本発明の他の実施形態によるスイッチ１Ｃを説明する。この図は、スイッチ１Ｃを、図１と同様の方法で示したものである。図１等に示した実施形態と同様の部材には同様の参照番号を付している。このスイッチ１Ｃは、図１等に示した一入力一出力型のスイッチと異なり、一入力二出力（いわゆるＰＤＳＴタイプ）のスイッチを構成する。スイッチ１Ｃでは、略同形状の２つの可動電極３０、３０’が、中央に配した固定電極２８を中心とした点対照位置に対向配置されており、可動電極３０、３０’それぞれの可動導体１０、１０’及び固定電極３２ａ、３２ｂ、３２ａ’、３２ｂ’は、可動電極３０や３０’の長手方向において、略一直線状に互いに噛み合わされた状態で配置される。更に、可動電極３０、３０’の間には、可動電極３０の可動導体１０と可動電極３０’の可動導体１０’とによって挟み込まれる位置に固定電極２８が、また、可動電極３０の可動導体１０と可動電極３０’の固定電極３２ｂ’とによって挟み込まれる位置に固定電極２９が、更に、可動電極３０の可動導体１０’と可動電極３０の固定電極３２ａとによって挟み込まれる位置に固定電極２７が、それぞれ設けられている。固定電極２７、２９はそれぞれ、図１等に示した２０と同様に、略正方形の上面を有する略直方形状の固定部４７ａ、４７ｂと、これら固定部４７ａ、４７ｂにそれぞれ接続された細長い固定部４８ａ、４８ｂから成る。一方、これらの固定電極２７、２９の間に配置された固定電極２８は、略正方形の上面を有する略直方形状の固定部４９ａと、この固定部４９ａから可動電極３０、３０’の長手方向に沿って可動導体１０、１０’のそれぞれの側に向かって延長された４９ｂ、４９ｂ’から成る。尚、可動導体１０、１０’は、可動電極３０、３０’それぞれの略中央位置に設けられている。
スイッチの使用時において、信号は、常に、固定電極２８から入力され、その出力は、可動導体１０を通じて固定電極２９から、或いは、可動導体１０’を通じて固定電極２７から取り出される。但し、一方の可動電極３０又は３０’がＯＮ状態とされているときは、他方の可動電極３０’又は３０は常にＯＦＦにして使用されるため、固定電極２９と２７の双方から同時に出力が取り出されることはない。１つの固定電極２７から入力された信号は、可動電極３０の可動導体１０と固定電極２８、２９、又は、可動電極３０’の可動導体１０’と固定電極２８、２７のいずれかによって形成され得るいずれか一方の回路に適当に切り替えることによって、固定電極２７又は２９のいずれか一方から出力される。尚、可動導体１０、１０’の動作方法等については、図１等を参照して説明した実施形態と全く同様である。
【００３２】
最後に、図１０を参照して、本スイッチの製造工程を断面図を用いて簡単に説明する。但し、この図は製造工程を示すだけのもので、部材の形状は必ずしも図１等に示した図の形状とは対応しない。
【００３３】
先ず、スイッチの元になる構造体を準備する。この構造体は、底部を形成するシリコン（Ｓｉ）６０と、このシリコン６０面上の同一層（１つの層）内に設けられるシリコン６１とシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）６２から成る。ここで、シリコン酸化膜６２は、シリコン６０とシリコン６１の間に位置する。
【００３４】
工程（Ａ）に示すように、先ず、この構造体に、フォトレジスト６３を付与する。次いで、工程（Ｂ）に示すように、フォトレジスト６３をリソグラフィーでパターニングした後、プラズマイオン等によるドライエッチング（Dry Reactive Ion Etching）によってシリコン６１をシリコン酸化膜６２の表面までエッチングする。
【００３５】
更に、工程（Ｃ）において、希釈したフッ酸でシリコン酸化膜６２を部分的に除去した後、リリースによって、可動部３３や可動導体１０のような所定部分を中空状態とする。このリリースは、シリコン酸化膜６２全体に影響を及ぼすことから、例えば、可動部３３や可動導体１０のようにリリースによってシリコン６０やシリコン酸化膜６２と離れた中空状態とする部分については、固定部３２や固定導体２０のように中空状態としない部分に比べて、より多くのリリースが行われるよう面積部分（上方から見た面積領域）を小さくしておく必要がある。可動部３３に設けた穴３４も、このような理由から設けられている。
【００３６】
次いで、工程（Ｄ）で、部分的に導体、例えば、金（Ａｕ）６４等を堆積させる。尚、金等の導伝率の良い金属を部分的に堆積させる方法は、スパッタに限らずメッキ蒸着法等を用いることもできる。また、マスキング方法は、シャドー・マスク、レジストマスク等、様々な方法を利用することができる。更に、全面に金属を付着させた後に、エッチングによるパターニングを行うようにしてもよい。
【００３７】
その後、工程（Ｅ）に示すように、チップの切断は、裏面をパターニングしてドライエッチングする。ここで、最下位層はフォトレジスト６８を示し、その上の層はＡｌ（アルミニウム）又はシリコン酸化膜６７を示す。最後に、工程（Ｆ）で、ガラスキャップ６５を被せる。尚、工程（Ｅ）に代えて、工程（Ｅ’）に示すように、ウェハ上に電極配線されたガラスキャップ６５を被せた後、ダイシングソーを利用して個々のチップへ切断してもよい。
【００３８】
尚、スイッチの実際の使用時には、ウェハ上にガラスキャップ６５を被せた状態としてあるため、固定部３２や固定導体２０、グランド５０、７０の所定部分等、外部と電気接続する必要がある部分には、ガラスキャップ６５の所定位置に設けた穴を通じて半田のような導通部材（図示されていない）を接触させることができるようになっている。このような構成により、内部部品を外部から保護しつつ、外部との電気的接続を可能としてある。
【００３９】
以上の製造工程により、本願を構成する部材、即ち、主線路、副線路、駆動電極等は、全て、ベース体のシリコン６０上の同一面上に面方向にて同一層として形成される。このように全ての部材を同一層内に加工することにより、構造プロセスの簡略化でき、また、加工精度を上げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
高周波信号を利用する様々な機器のための小型スイッチとして幅広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態による高周波スイッチの斜視図である。
【図２】図１のＡ部分の部分拡大図である。
【図３】図１のＢ部分の部分拡大図である。
【図４】電圧を印加する前の本スイッチの状態を示す図である。
【図５】電圧を印加した後の本スイッチの状態を示す図である。
【図６】可動導体及びその周辺部材の特殊な例を拡大図によって示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図１０】本スイッチの製造工程を説明するための図である。
【図１１】従来ＭＥＭＳスイッチの接点開離時における上面図である。
【図１２】従来ＭＥＭＳスイッチの接点閉成時における上面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  スイッチ
１０  可動導体
１２  接点
１４  繋部
２０  固定導体
２１  島部
２２  固定部
２４  固定部
２６  隙間
３０  可動電極
３２  固定部
３３  可動部
３４  穴
３５  アーム
３６  可動電極櫛歯
３７  長穴
３９  端部
４０  アーム
４２  平板部
４４  平板部
５０  グランド（固定電極兼グランド）
５６  固定電極櫛歯
６０  シリコン基板
６１  シリコン
６２  シリコン酸化膜
６３  フォトレジスト
７０  グランド
【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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