JPH04306520A - マイクロ機械加工スイッチおよびその製造方法 - Google Patents

マイクロ機械加工スイッチおよびその製造方法

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JPH04306520A
JPH04306520A JP3285097A JP28509791A JPH04306520A JP H04306520 A JPH04306520 A JP H04306520A JP 3285097 A JP3285097 A JP 3285097A JP 28509791 A JP28509791 A JP 28509791A JP H04306520 A JPH04306520 A JP H04306520A
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switch
hub
transmission line
switch blade
blade
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ローレンス・イー・ラーソン
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    • H01H59/0009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics
    • H—ELECTRICITY
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に電気スイッチ、特
に集積回路処理技術を使用して集積回路基体上に製造さ
れることができるタイプのマイクロ機械加工され、静的
に電付勢されることのできるスイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】高密度の集積回路によりパワー、寸法お
よび空間制限は非常に重要である。例えば、それらの寸
法のために、半導体スイッチは集積回路ウェハの誘電基
体上で製造されている。半導体スイッチは電気抵抗を有
するため、それらは非常に低いエネルギレベルの信号に
より回路デザイナに対して大きい問題を提示するスイッ
チ信号中におけるパワー損失を生じる。例えば、信号の
パワーレベルの上昇は回路に付加的な熱負荷を与える可
能性が高く、除去されなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】その代りとして、電子
・機械加工されたスイッチは低い抵抗を有しており、し
たがってスイッチされた信号において大きいパワー損失
を生じない。しかしながら、現在までこのようなスイッ
チは典型的に集積回路チップの寸法に対して著しく大き
い。例えば、多数のスイッチはチップと同じ寸法または
それより大きくなる可能性がある。さらに、それらの寸
法のためにスイッチは典型的にチップ面からずれて位置
される。したがって、回路に対する空間要求が著しく高
められ、その結果全体的な回路密度が低下する。さらに
、これらの電子・機械的スイッチはそれら自身の比較的
大きいパワーを必要とする。
【０００４】さらに、マイクロ波、ミリメータ波および
高いデータ率の信号処理に対して、伝送された信号が集
積回路チップからウェハから離れたスイッチまで進み、
チップに戻る距離は結果的に回路デザイナによって計算
されなければならない信号における大きい時間遅延を生
じる。
【０００５】マイクロ機械加工の出現により、薄膜集積
回路技術を使用して機械的および電子・機械的装置を製
造することが適切であることが認められている。ある特
定の例は、米国特許第４，７４０，４１０　号明細書（
Ｒ．Ｓ．Ｍｕｌｌｅｒ氏他“Ｍｉｃｒｏ　Ｍｅｃｈａｎ
ｉｃａｌ　Ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　Ｍｅｔｈｏｄ　
ｆｏｒ　ｔｈｅｉｒ　Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ”１９８
８年４月２６日出願）に参照されたレバー、ギア、シリ
ンダおよびスプリングである。さらに、回転能モータお
よび直線モータ等の電子・機械的装置は米国特許第４，
７５４，１８５　号明細書（Ｋ．Ｊ．Ｇａｂｒｉｅｌ　
氏他“Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ　Ｍｏ
ｔｏｒ　”１９８８年６月２８日）に記載されている。
【０００６】
【課題解決のための手段】上記の問題を解決する場合、
本発明は集積回路処理技術を使用して集積回路チップの
誘電基体上に製造されるマイクロ・機械加工され、静電
的に付勢された機械的スイッチで実現される。特に、ハ
ブおよびスイッチブレードは集積回路処理技術を使用し
て基体上に製造される。これは結果的に基体上に形成さ
れた制御部材によって生成された静電力の影響下でハブ
を中心にして回転されることができるスイッチブレード
を生成する。したがって、スイッチブレードは伝送信号
がマイクロ小型スイッチによって選択的にオンおよびオ
フに切替えられるようにチップ上に形成された伝送ライ
ンの中間に形成したギャップを開閉するために回転され
ることができる。また基体上に形成された多数の伝送ラ
インからの信号を選択的にスイッチし、分配する多投ス
イッチを製造することもできる。
【０００７】このようなスイッチを製造するプロセスは
、基体上にフォトレジストの層および導電材料および誘
電材料の層を積層することを含み、スイッチ素子用のパ
ターンのリソグラフ形成およびこのようなスイッチ素子
を形成するためのフォトレジストおよび導電および誘電
材料の選択的な除去を伴う。
【０００８】
【発明の効果】このスイッチおよびプロセスには種々の
利点がある。特に、マイクロ小型スイッチは集積回路の
製造時と同じ処理技術を使用してチップ基体上でバッチ
製造されることができる。したがって、集積回路が製造
されると同時に、非常に小さい空間しか必要とせず、容
易に複製されるスイッチが製造されることができる。さ
らに、スイッチのある実施例はｄ．ｃ．からマイクロ波
およびミリメータ波までの周波数範囲内で信号をスイッ
チングすることができる。他の例はＤＣおよび低周波信
号をフィルタするために選択される帯域幅である。スイ
ッチはまたスイッチが閉位置にある場合に伝送ラインに
優れたインピーダンス整合を提供する。結果として、ス
イッチはマイクロ波およびミリメータ波信号スイッチン
グ用として特に有効である。さらに、マイクロ機械加工
されたスイッチは放射線に対して耐性がある。
【０００９】付加的な利点は、スイッチがオン位置にお
いて非常に小さい電気抵抗および低い挿入損失を呈し、
したがって重要な帯域幅に対して非常にパワー損失が小
さいことである。また、スイッチは重要な帯域幅に対し
て高い絶縁性を呈する。さらに、スイッチは伝送信号が
スイッチされるために進むために必要な距離をあまり付
加しない。さらに、スイッチ自身はオンとオフ位置間で
スイッチブレードを回転し、これらの位置にスイッチブ
レードを保持するために非常に小さいパワーしか必要と
しない。その結果、スイッチの付加的な電力要求は著し
く低い。
【００１０】
【実施例】図面をさらに詳細に参照すると、図１の上面
図に示されているようにマイクロ機械加工されたスイッ
チ１０は基体１２上に製造される。基体１２は優れた誘
電体であり、半導体装置および伝送ラインがその上で製
造されることができるため、ヒ化ガリウムから形成され
ることが好ましい。例えばシリコン、サファイヤまたは
リン化インジウムのような他の材料が基体１２に対して
使用されることができると考えられる。
【００１１】以下図３のａ乃至ｄを参照してさらに詳細
に説明されるように、スイッチブレード１４は基体１２
上に製造され、ハブ１６が形成されて、集積回路処理技
術を使用して基体に結合される。入力セグメント２６お
よび出力セグメント２８を有する伝送ラインもまた基体
１２の表面上に製造される。スイッチブレード１４は細
長い直線構造であり、スイッチブレード１４が基体１２
の上面の平面に平行な平面において回転するようにハブ
１６上に回転可能に取付けられる。スイッチブレード１
４の端部は、特性インピーダンスが実質的に同一である
ように入力セグメント２６および出力セグメント２８と
同じ幅および面積であることが好ましい。さらに、ブレ
ード１４の端部および伝送ラインセグメント２６および
２８はハブ１６の軸に対して同心的であるように弧をな
すように構成されている。ブレード１４は導電性であり
、チタニウムおよび金の薄い層のような材料から形成さ
れている。
【００１２】非常に小さく、集積回路チップ上に容易に
適合することができるスイッチブレード１４が製造され
る。例えば、スイッチブレードは典型的に長さ１０００
ミクロン、幅１００　ミクロンおよび厚さ２ミクロンで
ある。
【００１３】伝送ラインセグメント２６，２８は、ハブ
１６の軸を通って延在する放射線に沿って直径的に互い
に対向し、好ましくは電気めっきによって金から製造さ
れる。 伝送ラインセグメント２６および２８の各アーチ形の端
部はハブ１６から等しい距離である。したがって、スイ
ッチブレード１４が図１に示されたようにオン位置に回
転されたとき、スイッチブレード１４のアーチ形の端部
は間隔を隔てられて接触せずに伝送ライン２６および２
８の表面と整合する表面区域を提供する。ブレード１４
および伝送ラインセグメント２６および２８の整合端部
間のエアギャップは蓄積されたエネルギ密度降下を実際
に減少するためにできるだけ短くされるべきである。例
えば、ギャップは入力伝送ラインセグメント２６上で最
も高い周波数入力信号の波長の約０．１　より小さくな
ければならない。約０．５ミクロン乃至約５．０　ミク
ロンの幅のエアギャップが実際的である。実質的に大き
いエアギャップは蓄積されたエネルギ降下をかなり増加
する。典型的に、整合した端部間の均一のエアギャップ
は約１ミクロンである。
【００１４】制御パッドの対１８ー１９，２０−２１お
よび２２−２３はまた基体２　の表面上に形成されるこ
とができる。各対１８ー１９，２０−２１および２２−
２３の個々の制御パッドはハブ１６の軸を通って延在す
る放射線に沿って直径的に互いにほぼ対向するように配
置され、伝送ラインセグメント２６および２８の端部の
位置から角度的に移動される。これらのパッドを製造す
るために使用される材料は好ましくは電気めっきによる
金である。図２のスイッチング信号波形を参照して詳細
に説明されるように、電気信号ＡおよびＢはオンすなわ
ち閉回路位置と図１で破線で表わされるオフすなわち開
回路位置との間でスイッチブレード１４を効果的に回転
させる静電界をそれぞれ生成するように制御パッド対１
８−１９に、その後制御パッド対２０−２１に供給され
る。スイッチブレード１４がオンとオフ位置間で回転さ
れたとき、ギャップが生じ、したがってスイッチブレー
ド１４と制御パッド対１８−１９および、または２０−
２１間に電気的絶縁が生じる。
【００１５】スイッチブレード１４の回転の別の制御は
、ブレード１４の回転の平面に延在するように十分に高
い基体１２の表面上に製造された２つの機械的停止部材
３４および３６によって行われる。各停止部材３４およ
び３６の１つの壁は、伝送ラインセグメント２６および
２８の反対側の側壁の平面の延長のラインに沿って位置
され、制御パッド２２および２３並びに伝送ラインセグ
メント２６および２８の両方から物理的に変位される。 これらの停止部材はまた金から形成され、閉位置を越え
てスイッチブレード１４の過剰な回転を防止するように
動作し、ブレード１４の端部および伝送ラインセグメン
ト２６および２８の両表面間における表面積全体の整合
および特性インピーダンス整合を維持する。さらに、停
止部材３４および３６はスイッチブレード１４が図１に
示された開位置から反時計方向に回転しなければならな
い場合、スイッチブレード１４が伝送ラインセグメント
２６および２８により閉回路位置に不注意に回転するこ
とを阻止する。これらの停止部材３４および３６は間隔
を隔てられ、したがって伝送ラインセグメント２６およ
び２８から電気的に絶縁され、スイッチブレードの反時
計方向の回転の結果としてスイッチブレード１４による
伝送ラインとの電気接触が行われることはない。
【００１６】ブレード１４が閉位置にある場合、ブレー
ド１４の端部とラインセグメント２６および２８の端部
の表面間の小さいエアギャップはギャップに横切る高周
波信号の伝送だけを許し、したがって全ｄ．ｃ．および
低周波信号は遮断され、高周波バンドパスフィルタとし
て作用するスイッチになる。結果として、このスイッチ
１０は特にマイクロ波およびミリメータ波用に有効であ
る。
【００１７】オン位置とオフ位置との間でスイッチ１０
を切替えるために、図２に示された制御電圧信号Ａおよ
びＢは制御パッド１８および１９、或は制御パッドに接
続された導線に沿って制御パッド２０および２１に選択
的に供給される。別の制御信号ＣおよびＤは伝送ライン
セグメント２６および２８にそれぞれ供給される。その
代りとして、制御電圧信号ＣおよびＤは伝送ラインセグ
メント２６および２８の端部に隣接して位置されている
が、そこから絶縁されている制御パッド２２−２３の対
に供給されることができる。
【００１８】特に、閉位置から約４５°ブレードを回転
するように基準電圧レベルに関する第１の電圧極性の制
御信号Ａは制御パッド１８に供給され、基準電圧レベル
に関する逆の電圧極性の制御信号Ｂは制御パッド１９に
供給される。制御信号ＣおよびＤはそれぞれ第１および
第２の極性レベル間の基準レベルとして参照される同じ
信号レベルである。その後、制御信号ＡおよびＢは制御
パッド２０および２１にスイッチされる。これはブレー
ド１４が回転され、図１における破線により示された完
全なオフ位置に保持されるようにそれをを引付ける静電
界を生成する。
【００１９】しかしながら、図１に示されたようにスイ
ッチがその閉すなわちオン位置に回転される場合には、
電気制御信号ＡおよびＢは制御パッド１８および１９に
順次供給され、同じ基準レベルに戻され、制御信号Ｃは
第１の電圧極性に変化され、制御信号Ｄは逆の極性レベ
ルに変化される。結果として、制御信号ＣおよびＤによ
って生成された静電界は、示された閉すなわちオン位置
にスイッチブレード１４を回転させて引付けて保持する
。
【００２０】しかしながら、スイッチ１０をオフに回転
することが必要である場合、制御信号ＣおよびＤは再度
切替えられて同じ基準電圧レベルに戻され、制御信号Ａ
およびＢは制御パッド１８および１９に、その後制御パ
ッド２０および２１に供給される。制御パッドによって
生成された静電界はスイッチブレード１４を回転して、
図１において破線で示された開位置すなわちオフ位置に
戻す。制御パッド１８および１９または制御パッド２０
および２１の単一の対によりブレード１４を回転するこ
とができることが理解されるべきである。
【００２１】図１のスイッチを製造するための処理は図
３のａ乃至ｄに示されている。図はスケール通りには描
かれていない。図３のａに示されているように、基体１
２はフォトレジスト５２の第１の層が約１．５　ミクロ
ンの厚さに付着された実質的に平坦な面を有する。間隔
を隔てられた開口５４および５６のパターンは好ましく
はフォトリソグラフィによって現像液により開口パター
ンにおけるフォトレジストを除去してフォトレジスト５
２を貫通して基体１２の表面まで形成される。
【００２２】次に、図３のｂに示されるように約１．０
　ミクロン厚さのフォトレジストの第２の層５８が第１
の層５２の上に付着される。小さい凹部６０および６２
は開口５４および５６と対応したこの第２のフォトレジ
スト層５８の露出された上面に形成される。５００オン
グストロームの厚さのチタニウムおよび約４５００オン
グストロームの金の薄い層６３は第２のフォトレジスト
層５８の露出面上に付着される。これはチタニウムおよ
び金の蒸着によって行われる。したがって、小さいほぼ
円推形の突出部６５は凹部において層６３中に形成され
る。
【００２３】スイッチブレード１４は層５８の上部に第
３のフォトレジスト層６４を供給することによって形成
され、ブレード１４の構造に対応したパターンを形成す
るためにフォトリソグラフ法を使用する。露出されたブ
レードパターン領域は現像液により除去される。
【００２４】次に、スイッチブレード１４はチタニウム
および金の薄い層６３の上部に付着された金の薄いフィ
ルム６８により製造される。金のこの層はほぼ２ミクロ
ンの厚さであり、電気めっきによって付着されることが
好ましい。円筒形のベアリング６６は、フォトレジスト
が露出され除去されないフォトレジスト６４上のパター
ンのある位置にロータのブレード１４の中心を通して形
成され、基体の表面の平面に垂直なベアリング軸を有す
る。これに関して、フォトレジスト層６４は現像液によ
り選択的に除去され、金属６３の薄い層の露出部分はイ
オンミーリングによって選択的に除去される。
【００２５】図３のｃに示されたように、ハブ１６はブ
レード１４の上部に約１．５　ミクロンの厚さに別のフ
ォトレジスト層７４を供給することによって製造される
。その後、現像液によるフォトリソグラフ処理およびフ
ォトレジスト層７４，５８および５２の選択的な除去に
よって、基体１２の表面まで延在する円筒形の開口７０
が生成され、それはベアリング６６の直径よりも少し小
さい直径および基体の表面に垂直な軸を有する。
【００２６】この時点で、ほぼ５００　オングストロー
ムの厚さのチタニウムおよびほぼ４５００オングストロ
ームの厚さの金の層７６はフォトレジスト層７４の露出
面にわたって付着され、開口７０の壁を内張りする。チ
タニウムは、開口７０の底部において基体１２の露出さ
れたヒ化ガリウムに対して非常によく接着する。
【００２７】フォトリソグラフィによってキャップ７８
用の円筒形パターンは付着されたフォトレジスト７７の
１．５　乃至２．０　ミクロンの厚さの層に形成され、
開口７０上の露出されたフォトレジストは現像液により
除去される。この段階において、キャップパターンの空
洞および開口７０はめっきによって付着された金の層で
充填される。その結果、キャップ７８を備えたハブ１６
およびジャーナル８０が形成される。キャップは、ブレ
ード１４のジャーナル８０およびベアリング６６の両方
よりも大きい直径を有する。チタニウム７２の薄い層は
金に良好に接着し、磨耗および摩擦を軽減する二重の滑
らかな面を提供する。
【００２８】スイッチ１０は最終的に溶剤によりフォト
レジストの残りの層を全て溶解し、図３のｄにおいて断
面で示されたスイッチ１０に達するようにチタニウムお
よび金の層の露出部分をイオンミーリングすることによ
って製造される。
【００２９】機能的にスイッチブレード１４のベアリン
グ６６はハブ１６のジャーナル８０を中心にして回転し
、一方ブレード１４の下面上の突出部６３および６５は
基体１２の表面上に乗っている。突出部６３および６５
は基体１２の表面上にロータとなるブレード１４を隔て
て配置し、それによってブレード１４と基体１２との間
の静電引力の影響を減少する。 突出部６３および６５は基体１２との接触面積は小さい
ため、それらは低摩擦でスライドする。ブレード１４は
キャップ７８によってハブ１６から外れることを防止さ
れている。
【００３０】制御パッド１８乃至２３並びに伝送ライン
セグメント２６および２８並びに停止部材３４および３
６の製造（図１）は図３のａ乃至ｄに関する説明に含ま
れていないが、それらはそれに関連して説明された同じ
集積回路処理技術を使用してロータであるブレード１４
およびハブ１６の処理期間中に同様にして製造される。
【００３１】図４に示されたように、スイッチブレード
８９の端部が伝送ラインセグメント９８および１００　
の端部上を回転するスイッチ８７の別の実施例が製造さ
れることができる。この実施例において、ハブ９２のジ
ャーナル９０はスイッチブレード８９中のベアリングの
直径より大きい直径を持つ低いボス部分９４を有する。 この下方ボス部分９４の高さは伝送ラインセグメント９
８および１００　の厚さよりも大きく、したがってスイ
ッチブレード８９は回転され、制御パッド１８乃至２１
（図１）に供給された制御信号ＡおよびＢによって生成
された静電界によって伝送ラインセグメント９８および
１００　と電気通信されるため、ブレード８９の端部は
制御信号ＣおよびＤによって生成された伝送ライン９８
および１００　の静電引力によって伝送ラインセグメン
ト９８および１００　の端部と重なる。約１０００オン
グストロームの厚さの二酸化シリコンのような誘電体の
薄い層１０２　は伝送ラインセグメント９８および１０
０　の上部に蒸着され、ブレード８９が伝送ラインセグ
メントと接触して短絡することを阻止する。したがって
、スイッチブレード９６は伝送ラインセグメントとの密
接な電気通信を保持され、伝送された信号は伝送ライン
セグメント９８と１００　との間で導通される。もちろ
ん、正確なマイクロ機械加工によりスイッチブレード８
９と伝送ラインセグメントの表面間に小さいギャップが
存在するか、或はエアギャップが全く生じないようにス
イッチ８７を製造できることが理解されなければならな
い。
【００３２】図５に示されているように、スイッチは複
数の伝送ラインセグメント１１０　および１１２　また
は１１４　および１１６　が制御パッド対１１８　およ
び１１９　、或は１２０　および１２１　に制御信号Ａ
およびＢを選択的に供給し、伝送ラインセグメント１１
０　および１１２　または１１４　および１１６　に制
御信号ＣおよびＤを選択的に供給することによってスイ
ッチブレード８７に回転可能に接続またはそれから分離
されることができる単極多投スイッチまたは分配器とし
て製造されることができる。
【００３３】図６に示された別の実施例において、スイ
ッチブレード１２０　は伝送ラインセグメント１２２　
および１２４　の端部と物理的に接触し、ｄ．ｃ．およ
び低周波信号をスイッチすることもできる。図６のスイ
ッチブレード１２０　および伝送ラインセグメント１２
２　および１２４　並びに制御パッド１２６　および１
２８　は、ブレード１２０　および伝送ラインセグメン
ト１２２　および１２４　の端部がハブ１２５　の軸に
関してらせんのような傾斜部でそれぞれ構成されること
を除いて、図１の実施例の対応したスイッチ素子に類似
している。ブレード１２０　の端部１２７　および１２
９　は、制御信号ＣおよびＤが制御パッド２６　　およ
び１２８　に供給されたときにスイッチが生成された静
電界によって閉位置に回転されると伝送ラインセグメン
ト１２２　および１２４　の端部１３０および１３２　
とそれぞれ物理的に接触するように形成されている。停
止部材１３４　および１３６　はスイッチブレード１２
０　の過度の回転を停止させる。
【００３４】スイッチ素子の接触端部が傾斜構造ではな
く、伝送ラインセグメント２６および２８の端部の表面
上に配置された任意的な小さい導電突出部１３８　およ
び１４０　（図１）により低摩擦の物理的接触を行うこ
とも可能である。これらの突出部は伝送ラインセグメン
ト２６および２８の端部の表面領域の５０％より小さい
表面領域を有する。
【００３５】図７に示されたスイッチの別の実施例にお
いて、スイッチブレード１４０　の各端部は予め定めら
れた長さおよび深さの切取り部分１４２　および１４４
　を有する。 例えば、所望の周波数応答に応じて切取り部分は１００
　ミクロンの長さ×５０ミクロンの深さであってもよい
。
【００３６】伝送ラインセグメント１４６　および１４
８　はそれぞれ切取り部分１５０　および１５２　を含
む。切取り部分１５０　および１５２　はブレード１４
０　の切取り部分と実質的に同じ構造および寸法に構成
され、寸法を与えられている。 したがって、スイッチブレード１４０　が示された閉位
置に回転されたとき、停止部材１５４　および１５６　
はブレード１４０　と伝送ラインセグメントとの間のエ
アギャップが約１ロミクロンのときにブレードの回転を
停止する。
【００３７】もちろん、上記の実施例に関して述べられ
たように、導電材料の小さいタブ１５８　および１６０
　は伝送ラインセグメントの各切取り部分１５０　およ
び１５２　の表面上にそれぞれ任意に形成されることが
できる。その代りとして、エアギャップは取除かれ、整
合した切取り部分の隣接面に沿って物理的な接触が行わ
れることができる。スイッチブレード１４０　と伝送ラ
インセグメントとの間のこの接触はスイッチがｄ．ｃ．
および低周波信号を導通することを可能にする。
【００３８】図８の断面図に示されているように、制御
部材１６０　はスイッチブレード１６２　の端部に重な
る。特に、制御部材１６０　は基体１６６　上に形成さ
れたベース１６４　を含み、本体部分１６８　は基体表
面の平面に垂直な平面においてベースから延在し、制御
パッド１７０　は基体１６６　の表面に平行な平面にお
いて本体１６８　の上部端部から延在し、それから間隔
を隔てられている。
【００３９】スイッチブレード１６２　が回転して制御
部材１６０　と整列したとき、スイッチブレード１６２
　の端部はスイッチブレード１６２　の端部と制御パッ
ド１７０　間に重なりを生じるように基体１６６と制御
パッド１７０　との間の空間に移動する。実際に、この
重なりは１０乃至３０ミクロンの長さであり、スイッチ
ブレード１６２　と制御パッド１７０の上部の間のエア
ギャップは１ミクロンである。この重なりの利点は、効
果的な静電引力がスイッチブレード１６２　と制御パッ
ド１７０　との間に生成されることである。
【００４０】本発明の顕著な特徴が特定の実施例を参照
して説明されているが、本発明の技術的範囲を逸脱する
ことなく多数の変形および修正が行われることができる
。したがって、本発明の技術的範囲は添付された特許請
求の範囲によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】オン位置におけるスイッチブレードを備えたマ
イクロ機械加工された回転可能なスイッチの好ましい実
施例の上面図。
【図２】オン位置およびオフ位置間でスイッチブレード
を回転するように図１のスイッチの素子を制御するため
に供給される制御信号の波形図。
【図３】図１のスイッチを製造するための処理ステップ
を示した断面図。
【図４】回転可能な静電的に付勢されるスイッチの第２
の実施例の断面図。
【図５】伝送された信号を選択して分配するために複数
のマイクロ波伝送ライン間でスイッチングすることがで
きるマイクロ機械加工されたスイッチの１実施例の上面
図。
【図６】スイッチブレードの端部および伝送ラインセグ
メントが互いに接触動作可能なスイッチの１実施例を示
した図。
【図７】スイッチブレードの端部および伝送ラインセグ
メントが予め定められた周波数応答特性に対して構成さ
れるスイッチの１実施例の上面図。
【図８】制御パッドがスイッチブレードの端部に重なる
スイッチの一部分の実施例の断面図。

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　実質的に平坦な面を有する誘電材料の
    基体と、前記表面に付着され、電気信号を導き、ギャッ
    プによって互いに分離された第１および第２のセグメン
    トを備えた伝送ラインと、前記表面に付着されたハブと
    、前記表面の上方に配置されて前記ハブを中心にして回
    転可能であり閉回路位置に回転されたとき前記伝送ライ
    ンセグメント間で回路を電気的に閉じるように構成され
    ている導電材料のスイッチブレードと、前記表面に付着
    され、開回路と閉回路との間で前記スイッチブレードを
    動作可能に回転する静電界を生成するために制御信号を
    選択的に受信するように動作できる制御手段とを具備し
    ている静電的に付勢される小型スイッチ。
  2. 【請求項２】　　前記スイッチブレードおよび前記伝送
    ラインセグメントの端部はエアギャップによって分離さ
    れている請求項１記載の小型スイッチ。
  3. 【請求項３】　　前記スイッチブレードの端部および前
    記伝送ラインセグメントの端部は前記スイッチブレード
    と前記伝送ラインとの間において整合した特性インピー
    ダンスを動作可能に形成するように整合した幾何学形状
    および寸法を有している請求項１記載の小型スイッチ。
  4. 【請求項４】　　閉回路位置であるとき前記スイッチブ
    レードの端部に隣接する前記伝送ラインセグメントの端
    部は前記スイッチブレードの一部分と低摩擦接触させる
    突出部分を含んでいる請求項２記載の小型スイッチ。
  5. 【請求項５】　　前記ハブ、前記スイッチブレードおよ
    び前記制御手段は薄膜から形成されている請求項１記載
    の小型スイッチ。
  6. 【請求項６】　　前記伝送ライン、前記ハブ、前記スイ
    ッチブレードおよび前記制御パッドは蒸着および電気め
    っきによって形成されている請求項５記載の小型スイッ
    チ。
  7. 【請求項７】　　前記制御手段はさらに、予め定められ
    た位置を越える前記スイッチブレードの回転を停止する
    ために前記制御パッドから変位して位置された停止手段
    を含んでいる請求項１記載の小型スイッチ。
  8. 【請求項８】　　前記スイッチブレードは前記基体の前
    記表面に隣接している表面から延在し、その上に乗るよ
    うに動作することができる突出部を有している請求項１
    記載の小型スイッチ。
  9. 【請求項９】　　前記伝送ラインセグメントおよび前記
    スイッチブレードの端部は互いに整合する切取りセグメ
    ントを有する請求項２記載の小型スイッチ。
  10. 【請求項１０】　　前記ハブは前記ハブ上に前記スイッ
    チブレードを動作可能に保持するキャップを有している
    請求項５記載の小型スイッチ。
  11. 【請求項１１】　　前記ハブ、前記スイッチブレードお
    よび前記制御手段はチタニウムおよび金から形成されて
    いる請求項５記載の小型スイッチ。
  12. 【請求項１２】　　前記基体はヒ化ガリウム、シリコン
    、リン化インジウムおよびサファイヤからなる群から選
    択された材料から形成されている請求項５記載の小型ス
    イッチ。
  13. 【請求項１３】　　前記ハブは前記スイッチブレードの
    ベアリングの直径より大きい直径を備えたボスを有する
    ジャーナルを含み、一端は前記伝送ラインセグメントの
    接触面を持つスイッチブレード平面の接触面を保持する
    レベルである請求項５記載の小型スイッチ。
  14. 【請求項１４】　　前記伝送ラインは少なくとも２対の
    第１および第２のセグメントを含み、各対が前記別の対
    から角度的に変位して配置され、前記制御手段は少なく
    とも２対の制御パッドを含み、それによって前記スイッ
    チブレードは前記セグメントの対の間で回路を開閉する
    ように動作することができる請求項１記載の小型スイッ
    チ。
  15. 【請求項１５】　　前記制御パッドは前記スイッチブレ
    ードが回転されて前記制御パッドと整列されたときに、
    前記スイッチブレードの端部から間隔を隔てられて位置
    される請求項１記載の小型スイッチ。
  16. 【請求項１６】　　前記制御パッドは前記スイッチブレ
    ードの端部と重なる請求項１記載の小型スイッチ。
  17. 【請求項１７】　　前記制御手段は少なくとも３対の制
    御パッドを含み、各対は制御信号に応答して閉および開
    回路位置に前記スイッチブレードを動作可能にステップ
    するように別のパッドに関して角度的に変位して配置さ
    れている請求項１記載の小型スイッチ。
  18. 【請求項１８】　　前記スイッチブレードおよび前記伝
    送ラインの端部は、前記スイッチブレードが閉位置にあ
    るとき互いに整合するように湾曲される請求項１記載の
    小型スイッチ。
  19. 【請求項１９】　　エアギャップは前記伝送ラインで伝
    送されるべき最も高い周波数信号の波長の約０．１　以
    下である請求項２記載の小型スイッチ。
  20. 【請求項２０】　　エアギャップは約０．５　ミクロン
    乃至約５．０　ミクロンの幅である請求項２記載の小型
    スイッチ。
  21. 【請求項２１】　　エアギャップの幅は約５．０　ミク
    ロンより小さい請求項２記載の小型スイッチ。
  22. 【請求項２２】　　エアギャップは約０．５　ミクロン
    乃至約３．０　ミクロンの幅である請求項２記載の小型
    スイッチ。
  23. 【請求項２３】　　実質的に平坦な表面を有する誘電材
    料の基体と、前記表面上で形成され、電気信号を導通し
    、ギャップによって互いに分離された第１および第２の
    セグメントを含む伝送ラインと、前記伝送ラインの前記
    第１と第２のセグメントの間に位置され、前記表面に接
    着されているハブと、前記表面上に形成され、前記ハブ
    を中心にして回転するように動作し、閉スイッチ位置に
    回転されたとき、前記伝送ラインセグメント間で回路を
    電気的に閉じるように構成された導電材料のスイッチブ
    レードと、前記伝送ラインセグメントから変位した位置
    において前記表面上に形成され、閉および開回路間で前
    記スイッチブレードを回転可能に動作させるための電界
    を生成するために制御信号を選択的に受信するように動
    作することができる制御パッドを含む制御手段とを具備
    している静電的に付勢される小型スイッチ。
  24. 【請求項２４】　　基体の表面上にフォトレジストを付
    着し、スイッチブレードの構造に一致した第１のパター
    ンの開口を前記フォトレジスト層に形成し、スイッチブ
    レードを製造するために第１のパターンの開口中に導電
    材料を付着し、基体の表面を露出するためにハブの構造
    中にフォトレジスト中に第２のパターンの開口を形成し
    、スイッチブレードが回転するハブを基体上に製造する
    ために前記第２のパターンの開口中に導電材料を付着し
    、基体の表面を露出するために電界制御部材の構造中に
    前記フォトレジスト中に第３のパターンの開口を形成し
    、基体上に制御部材を製造するために第３のパターンの
    開口中に導電材料を付着し、残りの全フォトレジストを
    除去するステップを含む実質的に平坦な平面を有する誘
    電基体上に小型スイッチを形成する方法。
  25. 【請求項２５】　　前記導電材料はチタニウムの薄膜お
    よび金の層を含んでいる請求項２３記載の方法。
  26. 【請求項２６】　　基体の表面上にフォトレジストの第
    １の層を付着し、フォトレジストの前記第１の層に２つ
    の間隔を隔てられた開口を形成し、第２の層が前記開口
    に凹部を形成するように前記第１の層上にフォトレジス
    トの第２の層を付着し、前記第２の層上にフォトレジス
    トの第３の層を付着し、スイッチブレードの構造に一致
    する前記第３の層中に第１のパターンの開口を形成付着
    し、スイッチブレードを製造するために第１のパターン
    の開口中に導電材料を付着し、基体の表面を露出するた
    めに前記フォトレジスト中に第２のパターンの開口を形
    成し、スイッチブレードを回転させるハブを形成するた
    めに前記第２のパターンの開口中に導電材料を付着し、
    残りの全フォトレジストを除去するステップを含む誘電
    基体上に小型スイッチを形成する方法。
  27. 【請求項２７】　　前記導電材料はチタニウムの薄膜お
    よび金の層を含む請求項２６記載の方法。
  28. 【請求項２８】　　基体はヒ化ガリウム、シリコン、リ
    ン化インジウムおよびサファイヤからなる群から選択さ
    れた材料である請求項２６記載の方法。
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