JP2004201318A

JP2004201318A - Ｍｅｍｓミリ波スイッチ

Info

Publication number: JP2004201318A
Application number: JP2003417630A
Authority: JP
Inventors: Robert B Stokes; ビーストークスロバート; Alvin M Kong; エムコンオルヴィン
Original assignee: Northrop Grumman Corp
Current assignee: Northrop Grumman Corp
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2004-07-15
Also published as: DE60333604D1; EP1432000B1; NO20035577D0; USRE45733E1; EP1432000A1; ATE462193T1; US20040113715A1; USRE45704E1; DE60331811D1; EP1863055B1; EP1863055A3; EP1863055A2; NO20035577L; US6873223B2

Abstract

【課題】ミリ波スイッチを提供する。
【解決手段】ミリ波周波数及び３０ＧＨｚ又はそれ以上の高い周波数まで使用可能なＲＦスイッチ。本発明の４つの実施形態は、アーススイッチとして構成される。アーススイッチ実施形態のうちの２つは、平面エアブリッジを用い、接地されたストップの導入により、伝送線及び接地間のブリッジの長さが短く構成される。他の２つのアーススイッチ実施形態は、高架金属シーソーを含む。これらの実施形態では、接地に対して短くされた経路には、シーソー構造の大きさ及び位置を適切に決めることにより比較的低いインダクタンスとなる。広帯域パワースイッチの実施形態は、信号を運ぶのにエアブリッジの小さな部分だけを利用する。比較的短いパス長により、インダクタンス及び電気抵抗は比較的低く、スイッチのＲＦ出力損失が下がり、スイッチのＲＦ出力処理能力を増大させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ミリ波スイッチ、より詳細には、超小型電子機械システム（ＭＥＭＳ）技術を用いる製作に適し、公知のスイッチに対して出力処理能力が向上した、ミリ波周波数及びそれよりも高い周波数で有用なミリ波スイッチに関する。

ＲＦスイッチは、広範囲の用途で使用される。例えば、このようなＲＦスイッチは、可変ＲＦ移相器、ＲＦ信号スイッチングアレー、切換可能同調素子、及び電圧制御発振器の帯域スイッチングに使用されていることが公知である。ＲＦスイッチの大きさ及び重量を減らすために、超小型電子機械システム（ＭＥＭＳ）技術を利用してそのようなスイッチを製作することが以前から知られていた。そのようなＲＦスイッチの例は、本明細書において引用により組み込まれる、本出願人所有の米国特許第６，２１８，９１１号に開示されている。そこに開示されたＲＦスイッチは、比較的平行に間隔を空けて配置された一対の金属トレースを含む。エアブリッジ金属ビームが、平行に間隔を空けて配置された金属トレース間に配置される。

エアブリッジを撓ませて金属トレースの１つと接触させるために、静電力が使用される。中央ビームが、基板の各端部に取り付けられる。したがって、静電引力が印加された時、ビームは、ビームのほぼ中心の点がビームに隣接して配置された平行金属トレースの１つに接触するようにＵ字形構成に撓む。そのような構成において、ＲＦ入力はビームの一端に付加される。
そのような構成により満足できる性能がもたらされるが、そのような構成は、比較的高いＲＦ出力損失をもたらすと共にスイッチのＲＦ出力機能を低減する比較的高いインピーダンス（すなわち、比較的高い誘導性及び抵抗性）を有する。

そのようなスイッチの高いＲＦ出力損失の問題を解決するために、ミリ波及びマイクロ波に使用するための「ＭＥＭＳ」技術を適用した容量型スイッチが開発された。このような容量型スイッチは、下部電極、誘電体層、及び可動金属膜を含む。静電力を使用して可動金属膜を動かし、誘電体層とスナップ式に接触させて容量型スイッチを形成する。これらの容量型スイッチの例は、「ＩＥＥＥマイクロ波及び誘導波レター」、第８巻、第８号、２６９〜２７１ページ、１９９８年８月発刊に掲載されたゴールドスミス他の論文「低損失ＲＦ「ＭＥＭＳ」容量型スイッチの性能」と、「ＩＥＥＥマイクロ波及び誘導波レター」、第９巻、第１２号、５２０〜５２２ページ、１９９９年１２月発刊に掲載されたフィランズ他の論文「Ｋａ帯域のＲＦ「ＭＥＭＳ」移相器」とに開示されている。このような容量型スイッチは、ミリ波及びマイクロ波周波数では適度な性能をもたらすが、容量型スイッチの誘電体層が電荷を保持するので、それが市販用途に適さないことが公知である。

米国特許第６，２１８，９１１号ゴールドスミス他著「低損失ＲＦ「ＭＥＭＳ」容量型スイッチの性能」、「ＩＥＥＥマイクロ波及び誘導波レター」、第８巻、第８号、２６９〜２７１ページ、１９９８年８月フィランズ他著「Ｋａ帯域のＲＦ「ＭＥＭＳ」移相器」、「ＩＥＥＥマイクロ波及び誘導波レター」、第９巻、第１２号、５２０〜５２２ページ、１９９９年１２月

すなわち、容量式スイッチングに付随する問題を回避する真の金属間接触をもたらすと共に、公知のＲＦスイッチに対して増大したＲＦ出力処理能力をもたらすＲＦスイッチに対する必要性が存在する。

要約すると、本発明は、ミリ波と３０ＧＨｚ及びそれ以上のより高い周波数での使用に適するＲＦスイッチの種々の実施形態に関する。スイッチの全ての実施形態は、スイッチのＲＦ出力損失を低減してそのＲＦ出力処理能力を向上させるために、スイッチ構造の５０オーム伝送線ではない部分を減らすように構成される。本発明の４つの実施形態は、接地スイッチとして構成される。接地スイッチ実施形態のうちの二つは、平面エアブリッジを用いて構成される。これらの実施形態は、両方とも、接地されたストップの導入により伝送線及び接地間のエアブリッジの導電パス長が短くなるように構成される。他の二つの接地スイッチ実施形態は、高架金属シーソーを含む。これらの実施形態において、接地に対して短くされた経路には、シーソー構造の大きさ及び位置を適切に決めることにより比較的低いインダクタンスがもたらされる。最後に、広帯域パワースイッチの実施形態は、信号を運ぶのにエアブリッジの小さな部分だけを利用するように構成される。比較的短いパス長は、スイッチのＲＦ出力損失を低減して公知のＲＦスイッチに対してＲＦ出力処理能力を増大させる比較的低いインダクタンス及び電気抵抗をもたらす。
本発明の上記及び他の利点は、以下の詳細と添付図面を参照して容易に理解されるであろう。

本発明によるミリ波スイッチの種々の実施形態を図１〜図８に示す。特に図１と図２は、平面エアブリッジを組み込む接地スイッチを示す。図３Ａと図４は、トーションバーにより二つの固定ポストの間に連結された高架シーソーを用いて形成された接地スイッチの代替実施形態を示す。図５〜図７は、例えば単極双投型(single pole double throw)スイッチとして示す広帯域パワースイッチの実施形態を示す。図８は、一対の横断エアブリッジを用いて形成された以外は図７に示すのと同じ広帯域パワースイッチの実施形態を示す。

全ての実施形態において、伝送線及び接地間のパス長は、公知のＲＦスイッチに比べて短縮される。これらのパス長を短縮することにより、構造体の電気抵抗及びインダクタンスは低くなり、それによってスイッチのＲＦ出力損失が低下してその出力処理能力が向上する。

図１と図２に示す平面エアブリッジで形成された接地スイッチの二つの実施形態は、ミリ波周波数と３０ＧＨｚ及びそれ以上の高周波数でのＲＦスイッチとして有効である。これらの実施形態は、両方とも、本明細書において引用により組み込まれる、例えば本出願人が有する米国特許第６，２１８，９１１号に開示されており、超小型電子機械スイッチ（microelectro-mechanical switch: MEMS）技術を利用して製造することができる。図１は、横断エアブリッジを用いる実施形態であり、一方、図２は、平行エアブリッジを用いて構成される。以下に更に詳細に説明されるように、両方の実施形態では、伝送線及び接地間のブリッジ内の導電経路を短くしてスイッチのインピーダンス及びＲＦ出力損失を小さくする、接地されたストップが使用される。

図１には、ミリ波接地スイッチの第１の実施形態が示されており、その全体を符号２０によって示す。接地スイッチ２０は、基板（図示しない）に取り付けられる二つの端部ポスト２４及び２６の間に形成された、例えば幅２ミクロン、厚さ２ミクロン、及び長さ３００ミクロンのエアブリッジビーム２２を含む。端部ポスト２４及び２６は、接地される。基板（図示しない）によって担持されるマイクロストリップ伝送線２５は、エアブリッジビーム２２を横断するように形成される。この実施形態では、マイクロストリップ伝送線２５の一端にＲＦ入力が印加され、マイクロストリップ伝送線２５の反対端でＲＦ出力が取り出される。動作に際し、図示のようにミリ波スイッチ２０の撓み又は作動がない状態の間は、マイクロストリップ伝送線２５に印加されたＲＦ入力は、影響を受けずに通過する。しかし、以下により詳細に説明するように、ミリ波スイッチ２０の作動は、マイクロストリップ伝送線２５を実質的に接地させ、それによってＲＦ入力の１００％を反射する。すなわち、開スイッチと同じように作用する。

固定ＲＦ接点２７は、例えば、マイクロストリップ伝送線２５又はインピーダンスが約５０オームの同一平面上のＲＦ伝送線（図示しない）上に形成される。接点２７は、ビーム２２を、マイクロストリップ伝送線２５の作動位置に接続させる。本発明の重要な態様として、例えば図示するようにマイクロストリップ伝送線２５に隣接して１つ又はそれ以上の接地ストップ２８及び３０が形成され、エアブリッジ２２のパス長が実質的に短縮され、それによってスイッチ２０のインピーダンス及びＲＦ出力損失が小さくなる。図示のように、接地ストップ２８及び３０は、エアブリッジ２２から見て固定ＲＦ接点２７と同じ側に形成される。

接地ストップ２８及び３０を適切に配置することにより、有効パス長を約５０ミクロン又はそれ以下に形成することができる。比較的短いパス長により、ミリ波周波数までのマイクロストリップ伝送線２５に対する比較的良好なＲＦ接地がもたらされる。したがって、ＲＦ接地は、マイクロストリップ伝送線２５にビーム２２が引き寄せられる時にマイクロストリップ伝送線内に効果的なＲＦ反射を作り出し、Ｋａバンド移相器のような回路内の効果的なスイッチングを可能にする。対照的に、本出願人所有の米国特許第６，２１８，９１１号に開示されたＲＦスイッチのパス長は、エアブリッジの長さの約半分又は約１５０ミクロンである。

二つの制御パッド３２及び３４が設けられる。これらの制御パッド３２及び３４は、静電力によって撓みを生じさせるのに用いられる。したがって、各制御パッド３２及び３４にバイアス電圧が印加されると、ビーム２２は、静電力によって撓み、それによって固定ＲＦ接点２７と固定接地ストップ２８及び３０とに電気的に接続され、マイクロストリップ伝送線２５から接地までの比較的短い経路が生成される。

１つ又はそれ以上の任意選択の制御パッド３６及び３８をビーム２２の左側（図１）に追加し、また、１つ又はそれ以上の付加的な接地ストップ４０及び４２を追加することによって、接地スイッチ２０の信頼性を向上させることができる。追加の制御パッド３６及び３８と接地ストップ４０及び４２とにより、ビーム２２がくっついている場合には、力で作動位置から離すことができる。更に、付加的な制御パッド３６及び３８と接地ストップ４０及び４２とにより、スイッチは、各方向に同じ量だけ撓んで両方向に対称的に動くことが可能になり、各方向への同じ量の撓みは、ビーム２２における永続的な撓みの発生をも防止する傾向がある。別のやり方として、ブリッジが右に引かれた時にはスイッチが接地され、ブリッジが左に引かれた時にはスイッチが非接地になるように、ストップ４０及び４２を電気的に「フローティング」状態に構成することもできる。

接地スイッチ２０の他の実施形態を図２に示す。図２に示すように、全体を符号４４で示す接地スイッチは、図示しない基板上に形成されたマイクロストリップ伝送線４６に隣接してほぼ平行に配置されている。接地スイッチ４４は、接地スイッチ２０と同じように動作する。

エアブリッジ４８は基板（図示しない）の上に形成され、例えば基板上に金属を２ミクロン蒸着して形成された二つの端部ポスト５０及び５２により、その基板に接続される。この実施形態では、エアブリッジのビーム４８は、マイクロストリップ伝送線４６と平行である。マイクロストリップ伝送線４６とビーム４８との間には、端子５４が形成されている。端子５４の反対側の位置には、ビーム４８に隣接して接地ストップ５６が設けられている。接地ストップ５６と同じ側には、ビーム４８に隣接して制御パッド５８が配置されている。

正又は負のいずれかのバイアス電圧が制御パッド５８に印加されると、ビームの左側（すなわち、図２に示すように、接地ストップ５６の左側のビーム部分）は、制御パッド５８に引き寄せられる。ビームの剛性のために、ビーム４８は、右側部分がマイクロストリップ伝送線４６の方向に撓むように捩じられ、マイクロストリップ伝送線４６上の端子５４及び接地ストップ５６と接触する。この位置では、マイクロストリップ伝送線４６は、エアブリッジの全長の僅かに約２５％の長さを用いて接地と接続する。パス長を約２５％まで減らすことにより、ミリ波スイッチ４４のＲＦ出力損失は小さくなり、出力処理能力が向上する。

図３Ａと図４は、接地に対して相対的に短いパスを形成することによってインダクタンスを相対的に低くした、シーソー構造とされた本発明の他の実施形態に係る接地スイッチを示す。シーソー型スイッチの場合の短いパス長は、シーソー構造の大きさ及び位置を適切に決めることによって可能になる。特に、シーソーの幅寸法が相対的に広くなると、インダクタンスは相対的に低くなる。したがって、インダクタンスを低くすることにより、ミリ波スイッチ６０は、より低いＲＦ出力損失を有することになる。図３に示す実施形態では、シーソー構造は伝送線にまたぐようになっていて、両端で伝送線を接地する。図４に示す実施形態では、シーソーは、伝送線の一方の側に配置され、当該一方の側を接地する。

図３Ａには、全体を符号６０で示したシーソー型接地スイッチの第１の実施形態が示されている。この実施形態では、高架金属シーソー６２が設けられている。シーソー６２は、基板（図示しない）に取り付けられるマイクロストリップ伝送線６４の上方に位置する。シーソー６２は、一対のトーションバー６８及び７０を通じて基板に結合された二つの固定ポスト６５及び６６に取り付けられる。端部ポスト６５及び６６は接地される。したがって、伝送線６４の長手軸とほぼ垂直となる端部ポスト６５及び６６を通る軸の周りをシーソー６２が時計回り又は反時計回りに回転すると、マイクロストリップ６４は、シーソー６２を通じて接地される。

種々の制御パッド７２、７４、７６、及び７８を設けることができる。これらの制御パッド７２〜７８は、シーソー６２の真下の基板上に配置される。制御パッドにバイアス電圧が印加されると、静電気の引力がシーソー６２を回転させる。より詳細には、バイアス電圧が制御パッド７２及び７６に印加されると、シーソー６２は、時計回りの方向に回転する。同様に、バイアス電圧が制御パッド７４及び７８に印加されると、シーソー６２は、反時計回りの方向に回転する。以下に詳細に説明するが、シーソー６２は、時計回り又は反時計回りの全回転位置において制御パッド７２〜７８のいずれとも接触しない。

このような構成によって、機械的プッシュプル構造がもたらされる。したがって、スイッチ６０が１つの位置にくっついた時は、くっついた位置の制御パッドからバイアス電圧を除去し、反対の制御パッドにバイアス電圧を印加することによって、それを通常の位置に戻すことができる。例えば、スイッチがある位置に貼り付いて、それによりシーソー６２が時計回りの位置に貼り付いた場合には、制御パッド７２及び７６からバイアス電圧を除去し、制御パッド７４及び７８に印加する。バイアス電圧を制御パッド７４及び７８に印加することにより、シーソー６２を反対の反時計回りの方向に回転させ、シーソー６２を停止位置に戻す。

図１と図２に示す接地スイッチのように、スイッチ６０はまた、ＲＦ入力信号を接地させ、したがってマイクロストリップ伝送線６４のための接地スイッチとして使用することが可能である。シーソー６２の真下のマイクロストリップ６４上には、端子を形成することができる。この端子（図示しない）は、接触点として使用することができる。

ミリ波スイッチ６０が時計回りに作動する時に、シーソー６２が制御パッド７２及び７６と接触するのを防ぐために、基板上のシーソー６２右側端部の下に、電気的に「フローティング」のストップ８０及び８２を任意的に設けることができる。これらのストップ８０及び８２は、図３Ｂに示すようにスイッチが時計回りの非接地位置にある時、シーソー６２がマイクロストリップ伝送線６４と接触するのを防ぐ。バイアス電圧が制御パッド７４及び７８に印加されているときは、スイッチ６０は図３Ｃに示すように反時計回りの位置に回転し、シーソー６２はマイクロストリップ伝送線６４を接地させる。接地スイッチのスイッチ６０を開くために、バイアス電圧が相対する制御パッド７２及び７６に印加されて、それらが次にシーソー６２を時計回りの方向に回転させるので、シーソー６２の左側（図３Ａ）とマイクロストリップ伝送線６４との間の接続が切り離される。接地されていないストップ８０及び８２は、バイアス電圧が対向する制御パッド７２及び７６に印加されたときに、シーソーがマイクロストリップ伝送線６４と再接触するのを防ぐ。

シーソー６２には、任意選択的に１つ又はそれ以上の開口８４を設けることができる。開口８４によって製造工程を容易にすると共に、スイッチ６０の作動速度が速くなる。特に、開口８４により製造時に必要な犠牲層の除去が簡単になる。更に、開口８４は、大気中の抵抗を小さくすると共に質量を小さくするので、スイッチをより高速にすることができる。

全体を符号８６で示す図４の実施形態は、ミリ波接地スイッチ８６がマイクロストリップ伝送線８８に隣接して配置された点を除いて、図３Ａに示す実施形態と類似している。この実施形態では、シーソーは、マイクロストリップ８８の長手軸とほぼ平行な軸の周りに回転する。この実施形態は、制御パッドに対してより多くの空間を可能にして、より低い電圧でのスイッチングも考慮するが、それ以外は図３Ａに関連して説明し図示したミリ波スイッチ６０と実質的に同じである。

図５〜図８は、単極双投型スイッチとして構成された広帯域パワースイッチを示す。広帯域パワースイッチは、比較的高い周波数で動作させることができるばかりでなく、比較的高いＲＦ出力も有することができる。図５〜図７は、広帯域パワースイッチの一実施形態を示し、図８はそれとは別の実施形態を示す。

図５〜図７では、本発明に係る広帯域パワースイッチの全体を符号１００で示してある。図５〜図７に示す実施形態は、単一ＲＦ入力マイクロストリップ伝送線と二つのＲＦ出力マイクロストリップ伝送線とで形成された単極双投型スイッチに関する。単一入力マイクロストリップ伝送線と単一出力マイクロストリップ伝送線とを含む単極単投のような他の構成も想定される。

図５は、バイアス電圧が印加されていない状態の広帯域パワースイッチ１００を示す。広帯域パワースイッチ１００には、複数のマイクロストリップ伝送線１０４、１０６、及び１０８とほぼ横断方向に形成され、かつエアブリッジとして形成された横断ビーム１０２が含まれている。マイクロストリップ伝送線１０４は、ＲＦ入力線を形成し、マイクロストリップ伝送線１０６及び１０８は、それぞれ、ＲＦ出力１及びＲＦ出力２からなるＲＦ出力線を形成する。図１〜図４に図示した接地スイッチとは異なり、広帯域パワースイッチ１００は、ＲＦ入力伝送線１０４を選択的に二つのＲＦ出力伝送線１０６及び１０８のうちの一方に接続する単極双投型スイッチである。

エアブリッジビーム１０２は、各端部に厚い金属層で基板（図示しない）上に直接形成された端部ポスト１１０及び１１２によって、基板にしっかりと取り付けられてる。端部ポスト１１０及び１１２の一方又は両方は、ＲＦ接地インピーダンス１１４によって終端することにより接地に接続されてチャージフローを可能にし、制御パッドは、これによりエアブリッジビーム１０２を引き付けることができる。

図に示すように、入力マイクロストリップ伝送線１０４には二つの端子１１８及び１２０が形成され、出力ＲＦ伝送線１０６及び１０８の各々には一つの端子１１６及び１２２がそれぞれ形成される。更に、ビーム１０２の一方の側に端子１１６及び１１８が形成され、ビーム１０２のその反対側に端子１２０及び１２２が形成されている。端子１１６、１１８、１２０、１２２は、マイクロストリップ伝送線１０４、１０６、１０８の上に追加のメタライゼーション層により形成され、その高さは、ビーム１０２が図５に対し右側又は左側に撓んだ時にビーム１０２と接触できる高さとされる。

静電力によってビームを撓ませるために、複数の制御パッド１２４、１２６、１２８、及び１３０が設けられている。特に、制御パッド１２４及び１２８は、ビーム１０２の一方の側に形成され、制御パッド１２６及び１３０は、ビームのその反対側に形成される。図６に示すように、制御パッド１２６及び１３０にバイアス電圧を印加すると、ビーム１０２は右側に撓み、ビームは端子１２０及び１２２に接触し、これによりＲＦ入力マイクロストリップ伝送線１０４はＲＦ出力マイクロストリップ伝送線１０８に接続する。同様に、図７に示すように制御パッド１２４及び１２８にバイアス電圧を印加すると、ビーム１０２は左側に撓んで、ＲＦ入力伝送線１０４上の端子１１８は、ＲＦ出力伝送線１０６上の端子１１６と接続する。

広帯域パワースイッチの別の実施形態を図８に示す。この実施形態は、二つの横断ビーム１４２及び１４４を含むことを除いて、図５〜図７に示す実施形態と類似している。広帯域パワースイッチ１４０には、複数の端子１４８、１５０、１５２、１５４を備えた入力ＲＦマイクロストリップ伝送線１４６が含まれている。二つの出力ＲＦ伝送線が設けられている。第１の出力ＲＦ伝送線１５６には、一対の端子１６０及び１６２が設けられている。第２のＲＦ出力伝送線１５８には、一対の出力端子１６４及び１６６が形成されている。

ビーム１４２及び１４４は、複数の端部ポスト１６８、１７０、１７２、１７４によって各端部上で基板（図示しない）にしっかりと取り付けられる。ビーム１４２及び１４４に撓みを生じさせるために、複数の制御パッド１７６、１７８、１８０、１８２、１８４、１８６、１８８、１９０が設けられている。制御パッド１７６〜１９０に様々にバイアス電圧を印加することによって、ビーム１４２及び１４４に撓みが生じ、ＲＦ入力伝送線１４６上の所望の端子１４８、１５０、１５２、１５４を、ＲＦ出力伝送線１５６及び１５８上の端子１６０、１６２、１６４、１６６と接続させることができる。図示するように、制御パッド１７６、１８０、１８４、１８８にバイアス電圧を印加することにより、ビーム１４２及び１４４が左側（図８）に撓む。この撓みにより、ＲＦ入力端子１４８及び１５２は、ＲＦ出力伝送線１５６上の端子１６０及び１６２に接続される。同様に、制御パッド１７８、１８２、１８６、１９０にバイアス電圧を印加することにより、ビームは右側に撓む。この撓みにより、ＲＦ入力端子１５０及び１５４は、ＲＦ出力伝送線１５８上の端子１６４及び１６６に接続される。

平面エアブリッジの接地スイッチ、シーソースイッチ、及び広帯域パワースイッチの製造の詳細を図９Ａ〜図９Ｊに示す。図９Ａ〜図９Ｊは特に、図１〜図８に示すエアブリッジ及びシーソースイッチの両方を形成する典型的な工程を示す。図１０Ａ〜図１０Ｃは、図３Ａと図４に示すシーソースイッチのメタライゼーション層を示す。

図９Ａ〜図９Ｊを参照する。この工程は、薄いメタライゼーション層２００をウェーハ又は基板２０２上に堆積することによって開始される。「金属１」として示したメタライゼーション層２００は、従来からの技術によって付加することができる。メタライゼーション層２００は、例えば１，０００オングストロームの厚さに堆積させることができる。

図１０Ｃに示すように、「金属１」層２００は、エアブリッジの下の相互接続部の形成に用いることができる。例えば、図１と図２に示すエアブリッジ分路スイッチ及び図５〜図８に示す広帯域パワースイッチの実施形態では、ブリッジの下の伝送線を継続させるために薄い金属層２００が使用される。フォトレジスト層２０４を、図９Ｂに示すように「金属１」層２００の上に堆積させる。フォトレジスト層２０４は、従来からの技術によって「金属１」層２００上に回転塗布する。次に、フォトレジスト層２０４を図９Ｃに示すようにパターニングして現像する。その後「金属１」層２００をエッチングし、続いてフォトレジスト層２０４を図９Ｄに示すように取り除く。第２のフォトレジスト層２０６を、図９Ｅに示すように付加する。図９Ｆに一般的に示すように、第２の犠牲フォトレジスト層２０６を、パターニングして堅焼きする。堅焼きは、次の処理段階での現像が防止するために行われる。次に、図９Ｇに一般的に示すように、第３のフォトレジスト層２０８を、基板２０２、「金属１」層２００、及び第２のフォトレジスト層２０６の上に回転塗布する。次に、第３のフォトレジスト層２０８を図９Ｈに一般的に示すように、第２の金属層の「金属２」のためにパターニングする。第３のフォトレジスト層２０８がパターニングされた後、その上に全体的に参照番号２１０で特定された第２の金属層の「金属２」を、従来からの技術によって堆積させる。

第２の金属層２１０は、例えば２０，０００オングストロームの比較的厚い金属層であり、エアブリッジと、このブリッジと同じ高さになる必要がある隆起接点とを形成するために使用される。厚い金属層２１０はまた、電気抵抗を小さくするために、ブリッジ及び他の電極から離して伝送線上に堆積される。最後に、図９Ｊに示すように、第２のメタライゼーション層２１０が「離昇（lifted off）」されて除かれ、フォトレジストが洗い流されて、基板上の「金属１」に接触する金属の部分だけが残る。

図３Ａ及び図４に示すようなシーソースイッチを作る工程は、図９Ａ〜図９Ｊに示すものと同じである。特に、例えば２，０００オングストロームとすることができる「金属１」として特定された薄い金属層は、直接基板上に堆積される。例えば２０，０００オングストロームの「金属２」として特定された比較的厚い金属層は、犠牲フォト「金属２」レジスト層２０６を使用することにより、それぞれの位置で持ち上げられる。第２の金属層２１０は、シーソー及び二つのトーションバーのために持ち上げられる。参照番号２００で特定された「金属１」層は、それ自体シーソーの下の相互接続部のために使用され、そのために、それはシーソーに接触することなく通過する。例えば、図３Ａにおいて、シーソーの下の伝送線を継続させるために薄い金属層の「金属１」が使用される。薄い層の「金属１」はまた、制御電極のためにも使用することができる。厚い金属層の「金属２」はまた、電気抵抗を少なくするために、シーソー及び他の電極から離して伝送線上に堆積させることができる。

図１０Ａ〜図１０Ｃは、図３Ａ及び図４に示すシーソー型スイッチを形成する金属層である「金属１」及び「金属２」の配置を示す。
明らかに、以上の教示に鑑みて本発明の多くの変更及び変形が可能である。特に、各実施形態は、マイクロストリップ線の代わりに共面線を用いて構成することができる。すなわち、特許請求の範囲内において、上記で特に説明したもの以外で本発明を実施し得ることが理解されるものとする。

平面エアブリッジで形成された接地スイッチの平面図である。図１に示す平面エアブリッジを有する接地スイッチの他の実施形態の平面図である。トーションバーにより二つの固定ポスト間に取り付けられた高架金属シーソーにより接地スイッチとして形成された別の実施形態の平面図である。時計回りの位置で示す、図３Ａに解説した実施形態の立面図である。反時計回りの位置で示す以外は図３Ｂと類似の図である。図３に示す接地スイッチの代替実施形態の平面図である。横断エアブリッジに制御バイアスが付加しない状態で示す、本発明の他の実施形態による単極双投式広帯域パワースイッチの平面図である。右側制御電極にバイアスが付加された状態で示す以外は図５と類似の図である。左側制御電極にバイアスが付加された状態で示す以外は図５と類似の図である。二つのエアブリッジで構成された以外は図５と類似の図である。図１〜図４に示すエアブリッジ及びシーソー型スイッチを製作するための例示的な処理流れを示す図である。図１〜図４に示すエアブリッジ及びシーソー型スイッチを製作するための例示的な処理流れを示す図である。図１〜図４に示すエアブリッジ及びシーソー型スイッチを製作するための例示的な処理流れを示す図である。図１〜図４に示すエアブリッジ及びシーソー型スイッチを製作するための例示的な処理流れを示す図である。図１〜図４に示すエアブリッジ及びシーソー型スイッチを製作するための例示的な処理流れを示す図である。図１〜図４に示すエアブリッジ及びシーソー型スイッチを製作するための例示的な処理流れを示す図である。図１〜図４に示すエアブリッジ及びシーソー型スイッチを製作するための例示的な処理流れを示す図である。図１〜図４に示すエアブリッジ及びシーソー型スイッチを製作するための例示的な処理流れを示す図である。図１〜図４に示すエアブリッジ及びシーソー型スイッチを製作するための例示的な処理流れを示す図である。図１〜図４に示すエアブリッジ及びシーソー型スイッチを製作するための例示的な処理流れを示す図である。図３及び図４に示すシーソー型スイッチに対する種々の金属層を特定する図である。図３及び図４に示すシーソー型スイッチに対する種々の金属層を特定する図である。図３及び図４に示すシーソー型スイッチに対する種々の金属層を特定する図である。

符号の説明

２０接地スイッチ
２２エアブリッジビーム
２４、２６端部ポスト
２５マイクロストリップ伝送線
２７固定ＲＦ接点
２８、３０接地ストップ
３２、３４制御パッド
３６、３８付加的な制御パッド
４０、４２付加的な接地ストップ

Claims

伝送線と、
該伝送線によって担持されたＲＦ接点と、
該伝送線を接地するために選択的に接地されるようになっている１つ又はそれ以上の接地接点と、
静止位置では前記ＲＦ接点及び前記１つ又はそれ以上の接地接点から間隔を空けて配置され、作動位置では該ＲＦ接点及び該１つ又はそれ以上の接地接点と接触するように構成された、前記伝送線に隣接して形成された可撓性ビームと、
該伝送線に隣接して配置され、該ビームを前記作動位置まで撓ませるバイアス電圧を受けるようになっている１つ又はそれ以上の制御パッドと、
を含むことを特徴とする、ミリ波の用途に使用するための接地スイッチ。
前記エアブリッジは、前記伝送線に対してほぼ横断方向に配置されている請求項１に記載の接地スイッチ。
前記エアブリッジビームは、前記伝送線とほぼ平行に配置されている請求項１に記載の接地スイッチ。
前記可撓性ビームは、前記伝送線に隣接して形成されたシーソーとして形成され、該シーソーは、端部ポストにしっかり取り付けられた各端部で対向するトーションバーを用いて形成され、これによって該シーソーが前記伝送線に対して回転することが可能になり、
該シーソーを回転させるバイアス電圧を受けることに適する複数の制御パッドが、該シーソーに隣接して配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の接地スイッチ。
前記シーソーは、前記伝送線の上方に配置され、該伝送線の長手軸と垂直な軸の周りで回転するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の接地スイッチ。
前記シーソーは、マイクロストリップ伝送線の上方に配置され、該伝送線の長手軸と平行な軸の周りで回転するように構成されることを特徴とする請求項４に記載の接地スイッチ。
各々が１つ又はそれ以上の入力端子を含む１つ又はそれ以上の入力ＲＦ伝送線と、
各々が１つ又はそれ以上の出力端子を含む１つ又はそれ以上の出力伝送線と、
前記入力及び出力伝送線の上に形成され、撓んだ位置で前記１つ又はそれ以上の入力及び出力端子のうちの様々な端子と接触するように構成された１つ又はそれ以上の可撓性エアブリッジビームと、
該ビームに隣接して配置された、バイアス電圧を受けるのに適する１つ又はそれ以上の制御パッドと、
を含むことを特徴とする広帯域パワースイッチ。
１つの入力伝送線及び２つの出力伝送線で構成されて単極双投スイッチを形成することを特徴とする請求項７に記載の広帯域パワースイッチ。
前記伝送線は、マイクロストリップ伝送線であることを特徴とする請求項１に記載の接地スイッチ。
前記伝送線は、実質的に一平面内に設けられた伝送線であることを特徴とする請求項１に記載の接地スイッチ。