JPH11144596A - マイクロ電気機械システムスイッチ - Google Patents
マイクロ電気機械システムスイッチInfo
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- JPH11144596A JPH11144596A JP19408298A JP19408298A JPH11144596A JP H11144596 A JPH11144596 A JP H11144596A JP 19408298 A JP19408298 A JP 19408298A JP 19408298 A JP19408298 A JP 19408298A JP H11144596 A JPH11144596 A JP H11144596A
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- H01P1/10—Auxiliary devices for switching or interrupting
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- H01P1/127—Strip line switches
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H59/00—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
- H01H59/0009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics
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- Micromachines (AREA)
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ＲＦスイッチを、アレイ状に構成可能なマイク
ロ電気機械スイッチとして形成し、マイクロ電気機械ス
イッチアレイを形成する。 【解決手段】ＭＥＭＳを回路基板上に形成する。回路基
板により回転可能に支えられたピンでピボット点を決め
る。剛体ビーム又は伝送線路の中心部をピン上に置き、
シーソーを形成する。剛体ビームとシーソーにより信頼
性低下要因のビームへの捻れと曲げの力が除かれる。ス
イッチは、例えばＨＢＴとＨＥＭＴでできた他のモノリ
シックマイクロ波集積回路に集積されるようになってお
り、適当なポリマー層例えばポリイミドでそうした回路
と分離させることで、他の回路とモノリシックに集積で
きる。ビームを全て金属で作れば、スイッチの挿入損失
が二酸化珪素や混合金属の接点を使う場合より減り、ス
イッチ感度が上がりＲＦスイッチング製品に使用でき
る。
ロ電気機械スイッチとして形成し、マイクロ電気機械ス
イッチアレイを形成する。 【解決手段】ＭＥＭＳを回路基板上に形成する。回路基
板により回転可能に支えられたピンでピボット点を決め
る。剛体ビーム又は伝送線路の中心部をピン上に置き、
シーソーを形成する。剛体ビームとシーソーにより信頼
性低下要因のビームへの捻れと曲げの力が除かれる。ス
イッチは、例えばＨＢＴとＨＥＭＴでできた他のモノリ
シックマイクロ波集積回路に集積されるようになってお
り、適当なポリマー層例えばポリイミドでそうした回路
と分離させることで、他の回路とモノリシックに集積で
きる。ビームを全て金属で作れば、スイッチの挿入損失
が二酸化珪素や混合金属の接点を使う場合より減り、ス
イッチ感度が上がりＲＦスイッチング製品に使用でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＲＦスイッチに関する。
より詳しくはモノリシック集積マイクロ電気機械システ
ム（ＭＥＭＳ）スイッチに関するものであり、ＭＥＭＳ
は、剛体ビームと、回路基板と、少なくとも一つの電気
的接点とを含み、回路基板に回転可能につながれた金属
ピンがモノリシックに形成され、シーソーを形成するビ
ームに対しピボット点を定め、そのシーソーは接点開放
位置と接点閉鎖位置の間を回転すべく静電気的に作動す
るようになっており、ビームの曲がりがなくなりスイッ
チ寿命が延びる。
より詳しくはモノリシック集積マイクロ電気機械システ
ム（ＭＥＭＳ）スイッチに関するものであり、ＭＥＭＳ
は、剛体ビームと、回路基板と、少なくとも一つの電気
的接点とを含み、回路基板に回転可能につながれた金属
ピンがモノリシックに形成され、シーソーを形成するビ
ームに対しピボット点を定め、そのシーソーは接点開放
位置と接点閉鎖位置の間を回転すべく静電気的に作動す
るようになっており、ビームの曲がりがなくなりスイッ
チ寿命が延びる。
【０００２】
【技術的背景】ＲＦスイッチは一般的に技術上知られて
いる。こうしたスイッチの例は、ここで参照用に掲げた
米国特許Ｎｏ．５，５７８，９７６に詳しく述べられて
いる。こうしたＲＦスイッチは、チューニング可能な前
置増幅器、周波数シンセサイザといった様々なマイクロ
波及びミリメートル波製品で、自動車製品と同様に使わ
れている。図１は、既知のＲＦマイクロ電気機械システ
ム（ＭＥＭＳ）スイッチを示している。図の様に全体が
参照番号２０で表されるＭＥＭＳは、回路基板２２上に
形成され、一方の端にポスト２４が形成されている。可
撓性の片持ちビーム２６の一方の端が、ポスト２４に接
続されている。片持ちビーム２６は一方の端で電気的接
点２８を支えるようになっており、電気的接点２８は、
回路基板２２に支えられた対応する接点２９に合わさる
ように調整されている。ＲＦ入力信号はＲＦ入力ポート
を形成する接点２９に接続されるようになっており、一
方接点２８はＲＦ出力ポートを形成する。
いる。こうしたスイッチの例は、ここで参照用に掲げた
米国特許Ｎｏ．５，５７８，９７６に詳しく述べられて
いる。こうしたＲＦスイッチは、チューニング可能な前
置増幅器、周波数シンセサイザといった様々なマイクロ
波及びミリメートル波製品で、自動車製品と同様に使わ
れている。図１は、既知のＲＦマイクロ電気機械システ
ム（ＭＥＭＳ）スイッチを示している。図の様に全体が
参照番号２０で表されるＭＥＭＳは、回路基板２２上に
形成され、一方の端にポスト２４が形成されている。可
撓性の片持ちビーム２６の一方の端が、ポスト２４に接
続されている。片持ちビーム２６は一方の端で電気的接
点２８を支えるようになっており、電気的接点２８は、
回路基板２２に支えられた対応する接点２９に合わさる
ように調整されている。ＲＦ入力信号はＲＦ入力ポート
を形成する接点２９に接続されるようになっており、一
方接点２８はＲＦ出力ポートを形成する。
【０００３】スイッチ２０は、静電気的に作動するよう
になっている。接地プレート３２が回路基板２２上に形
成されており、界磁プレート３４が片持ちビーム２６上
に形成されている。接地プレート３２は接地されるよう
になっており、界磁プレート３４はＤＣ電圧源に選択的
につながれるようになっている。作動中、界磁プレート
３４に電圧がかかってない状態では、接点２８は接点２
９から離れ、図１で全体的に示された接点開放状態が定
まる。適切な直流電圧が界磁プレート３４にかかると、
片持ちビーム３４は静電気力により変位し、電気的接点
２８が電気的接点２９に合わさる状態を生じさせ、ＲＦ
入力信号がＲＦ出力ポートに電気的に接続されるのを可
能とする。電圧が界磁プレート３４から除かれると、片
持ちアーム２０は片持ちビーム２６の復元力により図１
に示された静的位置に戻る。
になっている。接地プレート３２が回路基板２２上に形
成されており、界磁プレート３４が片持ちビーム２６上
に形成されている。接地プレート３２は接地されるよう
になっており、界磁プレート３４はＤＣ電圧源に選択的
につながれるようになっている。作動中、界磁プレート
３４に電圧がかかってない状態では、接点２８は接点２
９から離れ、図１で全体的に示された接点開放状態が定
まる。適切な直流電圧が界磁プレート３４にかかると、
片持ちビーム３４は静電気力により変位し、電気的接点
２８が電気的接点２９に合わさる状態を生じさせ、ＲＦ
入力信号がＲＦ出力ポートに電気的に接続されるのを可
能とする。電圧が界磁プレート３４から除かれると、片
持ちアーム２０は片持ちビーム２６の復元力により図１
に示された静的位置に戻る。
【０００４】米国特許Ｎｏ．５，５５２，９２４も回路
基板上に形成されたマイクロ電気機械（ＭＥＭ）装置を
開示している。延長されたビームを支えるため、ポスト
が回路基板上に形成される。延長されたビームは中央で
支えられ、ビーム両端に電気的接点が形成される。本構
造物は静電気的に作動する。更に詳しく言えば、直流電
圧が延長されたビーム上の界磁プレートにかけられる
と、静的電気力が生れビームを捻り曲がらせる。残念な
がら上述の構成は、スイッチが作動する毎に片持ちビー
ムが曲がらねばならない。こうした曲がりは、スイッチ
寿命を短かくしスイッチの信頼性を下げることになる。
こうした既知のＲＦスイッチには、挿入損失が比較的高
いと言った他の問題があり、この問題はＲＦスイッチン
グ製品のようなある種の製品では受け入れがたい。詳し
く述べれば、米国特許Ｎｏ．５，５７８，９７６に開示
されている二酸化珪素で作られた片持ちビームであり、
米国特許Ｎｏ．５，５５２，９９４に開示されているス
イッチのビームに複合珪素金属合金（Ａｌ：Ｔｉ：Ｓ
ｉ）が使われている。残念ながらこうした材料をビーム
に使うと、挿入損失が比較的大きくなり、ＲＦスイッチ
の感度を下げることになる。
基板上に形成されたマイクロ電気機械（ＭＥＭ）装置を
開示している。延長されたビームを支えるため、ポスト
が回路基板上に形成される。延長されたビームは中央で
支えられ、ビーム両端に電気的接点が形成される。本構
造物は静電気的に作動する。更に詳しく言えば、直流電
圧が延長されたビーム上の界磁プレートにかけられる
と、静的電気力が生れビームを捻り曲がらせる。残念な
がら上述の構成は、スイッチが作動する毎に片持ちビー
ムが曲がらねばならない。こうした曲がりは、スイッチ
寿命を短かくしスイッチの信頼性を下げることになる。
こうした既知のＲＦスイッチには、挿入損失が比較的高
いと言った他の問題があり、この問題はＲＦスイッチン
グ製品のようなある種の製品では受け入れがたい。詳し
く述べれば、米国特許Ｎｏ．５，５７８，９７６に開示
されている二酸化珪素で作られた片持ちビームであり、
米国特許Ｎｏ．５，５５２，９９４に開示されているス
イッチのビームに複合珪素金属合金（Ａｌ：Ｔｉ：Ｓ
ｉ）が使われている。残念ながらこうした材料をビーム
に使うと、挿入損失が比較的大きくなり、ＲＦスイッチ
の感度を下げることになる。
【０００５】上述のように、こうしたＲＦスイッチは例
えば周波数シンセサイザ等の広範囲の製品で利用される
ようになっている。従来の半導体ＲＦスイッチは比較的
大きくて嵩張る（即ち、１６×１６のアレイの場合４０
０立方インチ）ことが知られており、このようなＲＦス
イッチを利用するシステムのパッケージサイズは比較的
大きくなってしまう。微細機械加工のなされたＲＦスイ
ッチがそれなりに開発され、例えば、米国特許番号５，
５７８，９７６と５、５５２、９９４に開示されてい
る。こうした微細機械加工のなされたＲＦスイッチのお
陰で、パッケージサイズはかなり小さくなった（即ち、
１立方インチ）。しかし、このような微細機械加工のな
されたＲＦスイッチに関する製造技術は、既知のＨＢＴ
とＨＥＭＴの加工技術ないしＣＭＯＳ加工技術と相容れ
ず、ＨＥＭＴとＨＢＴの装置ないしＣＭＯＳ装置に前記
ＲＦスイッチを組み込むことをこれまでの所は妨げてい
る。
えば周波数シンセサイザ等の広範囲の製品で利用される
ようになっている。従来の半導体ＲＦスイッチは比較的
大きくて嵩張る（即ち、１６×１６のアレイの場合４０
０立方インチ）ことが知られており、このようなＲＦス
イッチを利用するシステムのパッケージサイズは比較的
大きくなってしまう。微細機械加工のなされたＲＦスイ
ッチがそれなりに開発され、例えば、米国特許番号５，
５７８，９７６と５、５５２、９９４に開示されてい
る。こうした微細機械加工のなされたＲＦスイッチのお
陰で、パッケージサイズはかなり小さくなった（即ち、
１立方インチ）。しかし、このような微細機械加工のな
されたＲＦスイッチに関する製造技術は、既知のＨＢＴ
とＨＥＭＴの加工技術ないしＣＭＯＳ加工技術と相容れ
ず、ＨＥＭＴとＨＢＴの装置ないしＣＭＯＳ装置に前記
ＲＦスイッチを組み込むことをこれまでの所は妨げてい
る。
【０００６】
【発明の概要】本発明の目的は、先行技術における様々
な問題を解決することである。本発明のもう一つの目的
は、既知の電気鋳造技術で製造するのに適したＲＦスイ
ッチを提供することである。本発明の更にもう一つの目
的は、既知のＲＦスイッチに対して機械的信頼性が改善
されたＲＦスイッチを提供することである。本発明の更
にもう一つの目的は、ＣＭＯＳ、ＨＥＴ、ＨＥＭＴマイ
クロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ）と言った他の
集積回路にモノリシックに集積されるのに適したＲＦス
イッチを提供することである。要約すると、本発明は、
マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）として形成され
るＲＦスイッチに関するものであり、本スイッチはマイ
クロ電気機械スイッチアレイ（ＭＥＭＳＡ）を形成する
ようアレイ状に構成可能である。ＭＥＭＳは回路基板上
に形成される。回路基板によって回転可能に支えられた
ピンで、ピボット点を定める。一般的には、剛体ビーム
ないし伝送線路の中央部をピンの上に置いてシーソー型
配置を形成する。剛体ビーム使うと信頼性を下げる原因
であるビームに対する捻れと曲げの力がなくなる。スイ
ッチは、例えばＨＢＴとＨＥＭＴから成るＭＭＩＣにモ
ノリシックに集積されるようになっており、ＲＦスイッ
チの製造工程でＭＭＩＣを保護するための適当なポリマ
ー層、例えばポリイミドで、そうした回路と分離がなさ
れる。挿入損失を減らすため、ビームは全て金属で形成
され、これによりスイッチの感度が上がり、スイッチは
ＲＦスイッチング製品に使用可能となる。ビームないし
伝送線路を全て金属で作ることで、スイッチは、二酸化
珪素の複合シリコン金属ビームを使用する他のスイッチ
よりも、挿入損失が低くなる。
な問題を解決することである。本発明のもう一つの目的
は、既知の電気鋳造技術で製造するのに適したＲＦスイ
ッチを提供することである。本発明の更にもう一つの目
的は、既知のＲＦスイッチに対して機械的信頼性が改善
されたＲＦスイッチを提供することである。本発明の更
にもう一つの目的は、ＣＭＯＳ、ＨＥＴ、ＨＥＭＴマイ
クロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ）と言った他の
集積回路にモノリシックに集積されるのに適したＲＦス
イッチを提供することである。要約すると、本発明は、
マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）として形成され
るＲＦスイッチに関するものであり、本スイッチはマイ
クロ電気機械スイッチアレイ（ＭＥＭＳＡ）を形成する
ようアレイ状に構成可能である。ＭＥＭＳは回路基板上
に形成される。回路基板によって回転可能に支えられた
ピンで、ピボット点を定める。一般的には、剛体ビーム
ないし伝送線路の中央部をピンの上に置いてシーソー型
配置を形成する。剛体ビーム使うと信頼性を下げる原因
であるビームに対する捻れと曲げの力がなくなる。スイ
ッチは、例えばＨＢＴとＨＥＭＴから成るＭＭＩＣにモ
ノリシックに集積されるようになっており、ＲＦスイッ
チの製造工程でＭＭＩＣを保護するための適当なポリマ
ー層、例えばポリイミドで、そうした回路と分離がなさ
れる。挿入損失を減らすため、ビームは全て金属で形成
され、これによりスイッチの感度が上がり、スイッチは
ＲＦスイッチング製品に使用可能となる。ビームないし
伝送線路を全て金属で作ることで、スイッチは、二酸化
珪素の複合シリコン金属ビームを使用する他のスイッチ
よりも、挿入損失が低くなる。
【０００７】
【実施例】本発明のこれら及び他の目的は、以下の明細
書と添付の図面により、直ちに理解できる。本発明は、
アレイ状に形成可能なマイクロ電気機械システム（ＭＥ
ＭＳ）スイッチとしてＲＦスイッチを、既知の電気鋳造
技術での製造されるようにしたものに関するものであ
り、このＲＦスイッチでマイクロ電気機械スイッチアレ
イ（ＭＥＭＳＡ）を作る。以下により詳しく述べるが、
スイッチはスイッチ寿命を延ばし機械的信頼性を向上さ
せるように構成される。加えて、スイッチはポリマー層
ないし回路基板上に形成されるようになっており、この
ポリマー層ないし回路基板は、マイクロ波モノリシック
集積回路（ＭＭＩＣ）の保護に使用でき、ＭＭＩＣにス
イッチを集積させることができる。
書と添付の図面により、直ちに理解できる。本発明は、
アレイ状に形成可能なマイクロ電気機械システム（ＭＥ
ＭＳ）スイッチとしてＲＦスイッチを、既知の電気鋳造
技術での製造されるようにしたものに関するものであ
り、このＲＦスイッチでマイクロ電気機械スイッチアレ
イ（ＭＥＭＳＡ）を作る。以下により詳しく述べるが、
スイッチはスイッチ寿命を延ばし機械的信頼性を向上さ
せるように構成される。加えて、スイッチはポリマー層
ないし回路基板上に形成されるようになっており、この
ポリマー層ないし回路基板は、マイクロ波モノリシック
集積回路（ＭＭＩＣ）の保護に使用でき、ＭＭＩＣにス
イッチを集積させることができる。
【０００８】本発明のＲＦスイッチの一実施例を、図
２、３ａ、３ｂに示し、ＲＦスイッチ全体を参照番号５
０で示す。スイッチ５０は、回路基板５２上に形成され
るようになっている。ＨＥＭＴ分散増幅器やＨＢＴ−Ｔ
ＴＬドライブ回路のようにスイッチ５０がマイクロ波モ
ノリシック集積回路に集積される製品の場合、回路基板
５２は、ポリイミド即ちＢＰＤＡ−ＰＤＡデュポンｐ−
フェニレンビフェニルテトラカルボキシルイミドと言っ
たポリマーで形成される。ポリマーはＭＭＩＣの直接上
側に層として形成され、ＲＦスイッチの製造工程の間に
ＭＭＩＣを保護する。ポリイミドの低誘電率（即ちε＝
２）は、例えば、ＲＦ伝送線路に対し損失の比較的少な
い回路基板を提供する。図４で最良に示されるように、
スイッチ５０とＭＭＩＣ４９間を、ホール４７を経て同
軸で相互接続してもよく、こうすればＲＦインピーダン
スを維持しかつ高絶縁性を与えながらあるレベルから別
のレベルへの転移が可能になる。
２、３ａ、３ｂに示し、ＲＦスイッチ全体を参照番号５
０で示す。スイッチ５０は、回路基板５２上に形成され
るようになっている。ＨＥＭＴ分散増幅器やＨＢＴ−Ｔ
ＴＬドライブ回路のようにスイッチ５０がマイクロ波モ
ノリシック集積回路に集積される製品の場合、回路基板
５２は、ポリイミド即ちＢＰＤＡ−ＰＤＡデュポンｐ−
フェニレンビフェニルテトラカルボキシルイミドと言っ
たポリマーで形成される。ポリマーはＭＭＩＣの直接上
側に層として形成され、ＲＦスイッチの製造工程の間に
ＭＭＩＣを保護する。ポリイミドの低誘電率（即ちε＝
２）は、例えば、ＲＦ伝送線路に対し損失の比較的少な
い回路基板を提供する。図４で最良に示されるように、
スイッチ５０とＭＭＩＣ４９間を、ホール４７を経て同
軸で相互接続してもよく、こうすればＲＦインピーダン
スを維持しかつ高絶縁性を与えながらあるレベルから別
のレベルへの転移が可能になる。
【０００９】本発明の重要な面は、ビーム５４が剛体
で、ピン５８回りに回転するようになっているという事
実に関係している（図２）。ピン５８は、例えば、シー
ソー型配置を形成する金属カラー６０によって回路基板
５２に対して回転可能に取り付けられている。ビーム５
４の曲がりないし捻れた曲がりをなくすことで、ビーム
の疲労が減り、スイッチ寿命同様にスイッチの全体的信
頼性が向上する。本発明のＲＦスイッチの配置は様々で
あるが、例えば、図３に単極双投スイッチを示す。しか
し、本発明の原理は、他のスイッチ配置にも同様に適用
できる。単極双投スイッチ５０には、回路基板５２に面
したビーム５４の側面に、例えば金Ａｕの金属接点６
０、６２が形成される。これらの接点６０、６２は、回
路基板５２上に形成されたそれぞれの対応する接点６
４、６６と合わさるようになっている。
で、ピン５８回りに回転するようになっているという事
実に関係している（図２）。ピン５８は、例えば、シー
ソー型配置を形成する金属カラー６０によって回路基板
５２に対して回転可能に取り付けられている。ビーム５
４の曲がりないし捻れた曲がりをなくすことで、ビーム
の疲労が減り、スイッチ寿命同様にスイッチの全体的信
頼性が向上する。本発明のＲＦスイッチの配置は様々で
あるが、例えば、図３に単極双投スイッチを示す。しか
し、本発明の原理は、他のスイッチ配置にも同様に適用
できる。単極双投スイッチ５０には、回路基板５２に面
したビーム５４の側面に、例えば金Ａｕの金属接点６
０、６２が形成される。これらの接点６０、６２は、回
路基板５２上に形成されたそれぞれの対応する接点６
４、６６と合わさるようになっている。
【００１０】ＲＦスイッチ５０は、静電気力で作動する
ようになっている。特に、一対の電気的接点６８、７０
を、回路基板５２上に形成してもよい。これら接点６
８、７０のオン、オフは、対応する界磁プレート６９、
７１に加えられる適切な直流電圧の結果生ずる静電気力
で制御される（図３ａ）。特に、界磁プレート６９、７
１を接点６８、７１と組み合わせ、並列プレートコンデ
ンサーを形成する。従って、界磁プレート６９、７１に
直流電位を与えると、接点６８、７０と金属ビーム５４
の間に静電気引力と反発力が生じる。ビーム５４の回転
方向は、界磁プレート６９、７１に加えられた直流電圧
の極性に依存する。単極双投スイッチ５０の場合、接点
７２は回路基板５２上に形成されてもよく、そうすると
電気伝導性材料（即ちニッケル）からできているピン５
８とビーム５４は電気的に接触することになる。接点７
２をＲＦ入力ポート６１として使用してもよく（図３
ａ）、一方、６０、６４の接点対と６２、６６の接点対
をそれぞれＲＦ出力ポート６３と６５として使用しても
よい。特に、接点６２が電気的接点６６と電気的に接し
ている場合、接点７２に加えられたＲＦ入力信号は電気
的接点６２と６６から出てゆく。代替案として、接点６
０が接点６４と電気的に接している場合、ＲＦ入力信号
は接点６０と６４から出てゆく。
ようになっている。特に、一対の電気的接点６８、７０
を、回路基板５２上に形成してもよい。これら接点６
８、７０のオン、オフは、対応する界磁プレート６９、
７１に加えられる適切な直流電圧の結果生ずる静電気力
で制御される（図３ａ）。特に、界磁プレート６９、７
１を接点６８、７１と組み合わせ、並列プレートコンデ
ンサーを形成する。従って、界磁プレート６９、７１に
直流電位を与えると、接点６８、７０と金属ビーム５４
の間に静電気引力と反発力が生じる。ビーム５４の回転
方向は、界磁プレート６９、７１に加えられた直流電圧
の極性に依存する。単極双投スイッチ５０の場合、接点
７２は回路基板５２上に形成されてもよく、そうすると
電気伝導性材料（即ちニッケル）からできているピン５
８とビーム５４は電気的に接触することになる。接点７
２をＲＦ入力ポート６１として使用してもよく（図３
ａ）、一方、６０、６４の接点対と６２、６６の接点対
をそれぞれＲＦ出力ポート６３と６５として使用しても
よい。特に、接点６２が電気的接点６６と電気的に接し
ている場合、接点７２に加えられたＲＦ入力信号は電気
的接点６２と６６から出てゆく。代替案として、接点６
０が接点６４と電気的に接している場合、ＲＦ入力信号
は接点６０と６４から出てゆく。
【００１１】スイッチの感度を向上させるだけでなく挿
入損失を減少させるため、ビーム５４を全て金属として
もよい。特に、ビーム５４は多くの半導体加工に比べ低
温でなされる電気メッキのニッケルＮｉで形成してもよ
い。全て金属でできたビーム５４は、既知の二酸化珪素
ないし複合シリコン金属ビームに対して挿入損失が減る
だけでなく、こうした配置は拡大したダイナミックレン
ジを与えるための第三順序遮断位置をも改善する。図
２、３ａ，３ｂに示したスイッチ配置の場合、ピン５８
はＲＦ入力ポートを形成する。図５ａ、５ｂは代替配置
を示しており、全体を参照番号７０で示されたＲＦスイ
ッチは回路基板７２、ビーム７４、ピン７６とを含んで
いる。この実施例の場合、電気的接点７８、８０が回路
基板７２の各々の端に形成され、ビーム７４の反対側の
端に形成された各々に対応する接点８２、８４と合わさ
るようになっている。後者の配置の場合、回路基板７６
の一端に形成された接点８０がＲＦ入力ポートを形成
し、一方ビーム７４に電子的につながれた接点７７はＲ
Ｆ出力ポートを形成する。
入損失を減少させるため、ビーム５４を全て金属として
もよい。特に、ビーム５４は多くの半導体加工に比べ低
温でなされる電気メッキのニッケルＮｉで形成してもよ
い。全て金属でできたビーム５４は、既知の二酸化珪素
ないし複合シリコン金属ビームに対して挿入損失が減る
だけでなく、こうした配置は拡大したダイナミックレン
ジを与えるための第三順序遮断位置をも改善する。図
２、３ａ，３ｂに示したスイッチ配置の場合、ピン５８
はＲＦ入力ポートを形成する。図５ａ、５ｂは代替配置
を示しており、全体を参照番号７０で示されたＲＦスイ
ッチは回路基板７２、ビーム７４、ピン７６とを含んで
いる。この実施例の場合、電気的接点７８、８０が回路
基板７２の各々の端に形成され、ビーム７４の反対側の
端に形成された各々に対応する接点８２、８４と合わさ
るようになっている。後者の配置の場合、回路基板７６
の一端に形成された接点８０がＲＦ入力ポートを形成
し、一方ビーム７４に電子的につながれた接点７７はＲ
Ｆ出力ポートを形成する。
【００１２】静電気力を使い、上述のようにビーム７４
を回転させる。特に、接点７８は、オフ出力ポートを形
成し、接地される。回路基板７２上に形成された一対の
接点８６、８８は一対の界磁プレート８７、８９と共同
で、上述の並列プレートコンデンサーを形成する。特に
ビーム７４が反時計方向に回転する場合、ビーム７４の
静電気電位をゼロにするため、ビーム７４は接地され
る。さもないと、スイッチプレートが働くことによる未
知の静電気力でスイッチ挙動が不安定になる可能性があ
る。代替例として、スイッチ７０が時計回り方向に回転
する場合、ビーム７４は接地されず、ＲＦ入力ポートは
ビーム７４に直接接続され、この場合接点８４は出力接
点を形成する。スイッチ５０、７０の作動は、ビーム５
４、７４と界磁プレート間の静電気力に依存する。界磁
プレートとビーム間の力は、電荷Ｑと電界Ｅの関数であ
る。一つの界磁プレートは、ビームと同じ電位に維持さ
れ、その結果、力は０となる。他の界磁プレートには、
方程式１で決まる電荷により、ビーム７４に対してある
電位差が与えられる。 （１） Ｑ＝Ｃ・Ｖ＝ε0 ・（ｗｌ／ｔ）・Ｖ 但し、Ｗ、ｌは各々ビームの幅、長さ、ｔは接点間距
離、Ｖは電圧である。静的電界は方程式２で決まる。 （２） Ｅ＝Ｖ／ｔ 静電気力は、電荷Ｑと静的電界Ｅの積あるから、力は方
程式３で与えられる。 （３） Ｆ＝Ｑ・Ｅ＝ε0 ・（ｗｌ／ｔ2 ）・Ｖ2 構造物を釣り合わせると、静電気力は、静的誘導ないし
加速度誘導による如何なる対抗力にも妨害されなくな
る。従って電圧が一つのプレートに加わると、構造物
は、作動プレートに最も近い端の接点を閉じかつ他端の
接点を開く方向へ傾く。
を回転させる。特に、接点７８は、オフ出力ポートを形
成し、接地される。回路基板７２上に形成された一対の
接点８６、８８は一対の界磁プレート８７、８９と共同
で、上述の並列プレートコンデンサーを形成する。特に
ビーム７４が反時計方向に回転する場合、ビーム７４の
静電気電位をゼロにするため、ビーム７４は接地され
る。さもないと、スイッチプレートが働くことによる未
知の静電気力でスイッチ挙動が不安定になる可能性があ
る。代替例として、スイッチ７０が時計回り方向に回転
する場合、ビーム７４は接地されず、ＲＦ入力ポートは
ビーム７４に直接接続され、この場合接点８４は出力接
点を形成する。スイッチ５０、７０の作動は、ビーム５
４、７４と界磁プレート間の静電気力に依存する。界磁
プレートとビーム間の力は、電荷Ｑと電界Ｅの関数であ
る。一つの界磁プレートは、ビームと同じ電位に維持さ
れ、その結果、力は０となる。他の界磁プレートには、
方程式１で決まる電荷により、ビーム７４に対してある
電位差が与えられる。 （１） Ｑ＝Ｃ・Ｖ＝ε0 ・（ｗｌ／ｔ）・Ｖ 但し、Ｗ、ｌは各々ビームの幅、長さ、ｔは接点間距
離、Ｖは電圧である。静的電界は方程式２で決まる。 （２） Ｅ＝Ｖ／ｔ 静電気力は、電荷Ｑと静的電界Ｅの積あるから、力は方
程式３で与えられる。 （３） Ｆ＝Ｑ・Ｅ＝ε0 ・（ｗｌ／ｔ2 ）・Ｖ2 構造物を釣り合わせると、静電気力は、静的誘導ないし
加速度誘導による如何なる対抗力にも妨害されなくな
る。従って電圧が一つのプレートに加わると、構造物
は、作動プレートに最も近い端の接点を閉じかつ他端の
接点を開く方向へ傾く。
【００１３】スイッチが一つの位置から他の位置へ動く
のに要する時間は、静電気力と、ビームの質量と、移動
距離によって決まる。ビームの移動が直線的でかつ静電
気力が一定と仮定し、たとえビームがピボット回りにわ
ずか約０．００６ラジアン回転しかつ一定電圧の下で作
動開始から全閉の間に静電気力が約２倍に変化するとし
ても、こうした分析によれば、最も弱い静電気力が全時
間を通じて加わるとしスイッチング電圧の立上り時間を
加えて計算されるスイッチング遅れを単純に考慮するこ
とでスイッチング遅れの限界が与えられる。実際のスイ
ッチング時間はもっと短い可能性がある。
のに要する時間は、静電気力と、ビームの質量と、移動
距離によって決まる。ビームの移動が直線的でかつ静電
気力が一定と仮定し、たとえビームがピボット回りにわ
ずか約０．００６ラジアン回転しかつ一定電圧の下で作
動開始から全閉の間に静電気力が約２倍に変化するとし
ても、こうした分析によれば、最も弱い静電気力が全時
間を通じて加わるとしスイッチング電圧の立上り時間を
加えて計算されるスイッチング遅れを単純に考慮するこ
とでスイッチング遅れの限界が与えられる。実際のスイ
ッチング時間はもっと短い可能性がある。
【００１４】図１１に示した代表例の配置のスイッチン
グ遅れは、方程式４で決まる。 （４） √（２ｍＸＦ） 但し、ｍ＝ｄＬｗａ 但し、Ｘはビームが動かねばならぬ距離（例えば３ミク
ロン）、ｄはビームの密度（例えば８．９Ｋｇ／
ｍ3 ）、ｌはビームの長さ（例えば９００ミクロン）、
ｗはビームの幅（例えば１５０ミクロン）、ａはビーム
の厚さ（例えば８ミクロン）である。これら具体的数値
の場合、ビームの質量は９．６×１０-9Ｋｇとなる。電
圧を１０ボルト、ｔを４．５ミクロン、ｌを２００ミク
ロンに選ぶと、ビームとプレートの間に１．３×１０-6
ニュートンの静電気力が生じ、スイッチング時間は２０
０マイクロセカンド以下となる。より早いスイッチング
スピードが必要な場合は、プレートに加える電圧を１０
から３５ボルトへ上げると、静電気力は約１０倍に増や
すことができる。ビームの作動しない部分を除き質量を
３分の１に減らす機械的設計も考慮されている。スイッ
チング速度を最適にするため、ビームのニッケル厚みを
減らすことも可能である。垂直方向のスペーシングを２
分の１に減らすことも考えられ、こうすると静電気力が
４倍に増加し、移動する距離が２分の１に減りスイッチ
ング時間は約２マイクロセカンドとなる。
グ遅れは、方程式４で決まる。 （４） √（２ｍＸＦ） 但し、ｍ＝ｄＬｗａ 但し、Ｘはビームが動かねばならぬ距離（例えば３ミク
ロン）、ｄはビームの密度（例えば８．９Ｋｇ／
ｍ3 ）、ｌはビームの長さ（例えば９００ミクロン）、
ｗはビームの幅（例えば１５０ミクロン）、ａはビーム
の厚さ（例えば８ミクロン）である。これら具体的数値
の場合、ビームの質量は９．６×１０-9Ｋｇとなる。電
圧を１０ボルト、ｔを４．５ミクロン、ｌを２００ミク
ロンに選ぶと、ビームとプレートの間に１．３×１０-6
ニュートンの静電気力が生じ、スイッチング時間は２０
０マイクロセカンド以下となる。より早いスイッチング
スピードが必要な場合は、プレートに加える電圧を１０
から３５ボルトへ上げると、静電気力は約１０倍に増や
すことができる。ビームの作動しない部分を除き質量を
３分の１に減らす機械的設計も考慮されている。スイッ
チング速度を最適にするため、ビームのニッケル厚みを
減らすことも可能である。垂直方向のスペーシングを２
分の１に減らすことも考えられ、こうすると静電気力が
４倍に増加し、移動する距離が２分の１に減りスイッチ
ング時間は約２マイクロセカンドとなる。
【００１５】スイッチの周波数レスポンス（即ち、ＲＦ
作動周波数）は、スイッチの物理的寸法の関数である。
一般に、スイッチのサイズが小さくなる程、スイッチの
作動可能な周波数は関連する要因のため高くなる。本発
明によるスイッチは最小寸法が約１０×５０ミクロン
と、即ち約４０ＧＨｚのＲＦ作動周波数を有する既知の
ＲＦスイッチより１０倍も小さくなるようになってい
る。例えば図２、３ａ、３ｂに示すスイッチに関し、１
０ＧＨｚまでの挿入損失、戻り損失、絶縁性を図８と９
に示す。これらの図から、スイッチ５０は挿入損失が比
較的低く、約２ＧＨＺで戻り損失が比較的高く約４５ｄ
ｂの絶縁性を示すことが分かる。絶縁性を改善するた
め、二つのスイッチを直列に接続し９０ｄｂまでの絶縁
性を与えることができる。
作動周波数）は、スイッチの物理的寸法の関数である。
一般に、スイッチのサイズが小さくなる程、スイッチの
作動可能な周波数は関連する要因のため高くなる。本発
明によるスイッチは最小寸法が約１０×５０ミクロン
と、即ち約４０ＧＨｚのＲＦ作動周波数を有する既知の
ＲＦスイッチより１０倍も小さくなるようになってい
る。例えば図２、３ａ、３ｂに示すスイッチに関し、１
０ＧＨｚまでの挿入損失、戻り損失、絶縁性を図８と９
に示す。これらの図から、スイッチ５０は挿入損失が比
較的低く、約２ＧＨＺで戻り損失が比較的高く約４５ｄ
ｂの絶縁性を示すことが分かる。絶縁性を改善するた
め、二つのスイッチを直列に接続し９０ｄｂまでの絶縁
性を与えることができる。
【００１６】二つのスイッチ５０、７０の絶縁性を、各
々図１０ａ、１０ｂに比較する。スイッチ７０は短絡バ
ースイッチとして形成され、ビームの一端が出力伝送線
路の入力を短絡させるために使われる、即ち、ギャップ
スペーシングを設計して伝送線路の幅を適切にすること
で、スイッチ７０は、図１０ｂに示すような２ＧＨｚで
５０ｄｂの絶縁性が可能となり、二つのスイッチを直列
にし１００ｄｂまでの絶縁性を提供できる。スイッチ５
０、７０の代替配置を、図６、７に示す。図６の実施例
の場合、スイッチ５１を使って直通伝送線路に接続する
一方、スイッチ５３を使って平行に間隔をあけた二つの
伝送線路を接続する。スイッチ５１には、開きと閉じの
二つのスイッチ状態がある。開き状態では、二つの伝送
線路は接続されず、閉じ状態では二つの伝送線路は接続
される。スイッチ５３には、全開き、一つ閉じ、ないし
両方閉じの三つのスイッチ状態がある。この実施例の場
合、二つの伝送線路を接続するビームは、ＲＦ信号から
来るビームにつながれた伝送線路の少なくとも一つを接
続したり切り離すようにするため、ピン回りの回転だけ
でなく直線的な垂直方向への移動も可能である。
々図１０ａ、１０ｂに比較する。スイッチ７０は短絡バ
ースイッチとして形成され、ビームの一端が出力伝送線
路の入力を短絡させるために使われる、即ち、ギャップ
スペーシングを設計して伝送線路の幅を適切にすること
で、スイッチ７０は、図１０ｂに示すような２ＧＨｚで
５０ｄｂの絶縁性が可能となり、二つのスイッチを直列
にし１００ｄｂまでの絶縁性を提供できる。スイッチ５
０、７０の代替配置を、図６、７に示す。図６の実施例
の場合、スイッチ５１を使って直通伝送線路に接続する
一方、スイッチ５３を使って平行に間隔をあけた二つの
伝送線路を接続する。スイッチ５１には、開きと閉じの
二つのスイッチ状態がある。開き状態では、二つの伝送
線路は接続されず、閉じ状態では二つの伝送線路は接続
される。スイッチ５３には、全開き、一つ閉じ、ないし
両方閉じの三つのスイッチ状態がある。この実施例の場
合、二つの伝送線路を接続するビームは、ＲＦ信号から
来るビームにつながれた伝送線路の少なくとも一つを接
続したり切り離すようにするため、ピン回りの回転だけ
でなく直線的な垂直方向への移動も可能である。
【００１７】図１２−１５は、本発明によりＭＥＭＳを
製造段階を詳細に示す。上述のように、本発明によるＭ
ＥＭＳはマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）５３に集積さ
れ、直接ＭＭＩＣ上のポリマー回路基板５２上に形成さ
れる。代替案として、ＭＥＭＳは独立の装置として製造
されてもよい。図１２においては、伝導体金属１００の
層が回路基板層５２上に形成される。伝導体金属とし
て、回路基板５２上に直接、例えば３００のクロム（Ｃ
ｒ）と２，０００の金（Ａｕ）を蒸着により堆積させて
もよい。伝導体金属層１００を従来のフォトリソグラフ
ィ技術によりマスクしてかたどり、接点と界磁プレート
を様々な配置に形成する。接点１０１、１０３、ピボッ
ト接点１０５、一対の界磁プレート１０７、１０９を含
む接点の具体的配置を図１２ｃに示す。図示のように、
界磁プレート１０７、１０９同様に接点１０１、１０５
は、複数の入出力ポート１１１、１１３、１１５、１１
７に電気的に接続される（図１２ｂ）。接点１０３は接
点１０５に直接つながれる。他の配置も可能である。フ
ォトレジストを伝導体金属層１００にかけ、例えば、図
３ｂと５ｂに示すようにマスクを通して感光させ、接
点、伝導体及び界磁プレートを決める。一旦伝導体パタ
ーンをフォトリソグラフィ技術で決めたら、伝導体金属
層１００を例えば湿式エッチングによりエッチングし、
伝導体、接点及び界磁プレートを形成する。
製造段階を詳細に示す。上述のように、本発明によるＭ
ＥＭＳはマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）５３に集積さ
れ、直接ＭＭＩＣ上のポリマー回路基板５２上に形成さ
れる。代替案として、ＭＥＭＳは独立の装置として製造
されてもよい。図１２においては、伝導体金属１００の
層が回路基板層５２上に形成される。伝導体金属とし
て、回路基板５２上に直接、例えば３００のクロム（Ｃ
ｒ）と２，０００の金（Ａｕ）を蒸着により堆積させて
もよい。伝導体金属層１００を従来のフォトリソグラフ
ィ技術によりマスクしてかたどり、接点と界磁プレート
を様々な配置に形成する。接点１０１、１０３、ピボッ
ト接点１０５、一対の界磁プレート１０７、１０９を含
む接点の具体的配置を図１２ｃに示す。図示のように、
界磁プレート１０７、１０９同様に接点１０１、１０５
は、複数の入出力ポート１１１、１１３、１１５、１１
７に電気的に接続される（図１２ｂ）。接点１０３は接
点１０５に直接つながれる。他の配置も可能である。フ
ォトレジストを伝導体金属層１００にかけ、例えば、図
３ｂと５ｂに示すようにマスクを通して感光させ、接
点、伝導体及び界磁プレートを決める。一旦伝導体パタ
ーンをフォトリソグラフィ技術で決めたら、伝導体金属
層１００を例えば湿式エッチングによりエッチングし、
伝導体、接点及び界磁プレートを形成する。
【００１８】上述のように、ＭＥＭＳはシーソー型に形
成され、金属ビーム、ピボット、回路基板に回転可能に
カラーで留められた少なくとも一つのピンを有する。カ
ラーと同様にピボットには、多数のスペーサーを使わね
ばならない。例えば１．２−１．５μｍの銅（Ｃｕ）の
層１０２を、例えば図１２ｃに示すように蒸着により伝
導体の上部に形成する。銅層１０２（図１２ｃで銅１と
して示す）を使い、カラーと同様ピボット用にスペーサ
ーを形成するが、これについては以下に詳述する。特に
図１２ｄで示すように、フォトレジスト層１０４を銅層
１０２の上にかける。カラー部分と同様に接点、ピボッ
トを、従来のフォトリソグラフィ技術により定める。接
点、カラー及びピボットを定めた後、銅層１０２を、例
えば従来の湿式エッチングにより図１２ｅに示すように
エッチングする。加えて、フォトレジスト層１０４も取
り除く。第二スペーサーを図１３ａに示すように形成す
る。特に、例えば１．２μｍの銅（銅２）１１２の第二
層を、例えば蒸着で図１２ｅに示すように、構造物の頂
上部に形成する。一旦銅１１２の第二層を堆積させた
ら、ピボットとカラーベースは、図１３ｂ、１３ｃに示
されるように定まる。特に、フォトレジスト層１１４を
銅層１１２の上へかけて、従来のフォトリソグラフィ技
術により露光し、図１３ｂに示すようにピボットとカラ
ーベースを定める。続いて、図１３ｃに示すように、銅
ＩＩ層１１２をエッチングして、ピボットとカラーベー
スを定める。
成され、金属ビーム、ピボット、回路基板に回転可能に
カラーで留められた少なくとも一つのピンを有する。カ
ラーと同様にピボットには、多数のスペーサーを使わね
ばならない。例えば１．２−１．５μｍの銅（Ｃｕ）の
層１０２を、例えば図１２ｃに示すように蒸着により伝
導体の上部に形成する。銅層１０２（図１２ｃで銅１と
して示す）を使い、カラーと同様ピボット用にスペーサ
ーを形成するが、これについては以下に詳述する。特に
図１２ｄで示すように、フォトレジスト層１０４を銅層
１０２の上にかける。カラー部分と同様に接点、ピボッ
トを、従来のフォトリソグラフィ技術により定める。接
点、カラー及びピボットを定めた後、銅層１０２を、例
えば従来の湿式エッチングにより図１２ｅに示すように
エッチングする。加えて、フォトレジスト層１０４も取
り除く。第二スペーサーを図１３ａに示すように形成す
る。特に、例えば１．２μｍの銅（銅２）１１２の第二
層を、例えば蒸着で図１２ｅに示すように、構造物の頂
上部に形成する。一旦銅１１２の第二層を堆積させた
ら、ピボットとカラーベースは、図１３ｂ、１３ｃに示
されるように定まる。特に、フォトレジスト層１１４を
銅層１１２の上へかけて、従来のフォトリソグラフィ技
術により露光し、図１３ｂに示すようにピボットとカラ
ーベースを定める。続いて、図１３ｃに示すように、銅
ＩＩ層１１２をエッチングして、ピボットとカラーベー
スを定める。
【００１９】図１３ｄでは、頂上接点を図１３ｄと１３
ｅに示すように形成する。特に、例えばクロロベンジン
フォトレジスト１１６のフォトレジスト層を、図１３ｄ
に示すように構造物上にかける。フォトレジスト層１１
６をマスクし、従来のフォトリソグラフィ技術により露
光させ、図１３ｅに示すように一対のトップ金接点１１
８、１２０を定める。特に、一旦接点範囲を図１３ｄに
示すように定めたら、例えば５，０００の金（Ａｕ）を
構造物上に蒸着させ、金接点１１８、１２０を形成す
る。
ｅに示すように形成する。特に、例えばクロロベンジン
フォトレジスト１１６のフォトレジスト層を、図１３ｄ
に示すように構造物上にかける。フォトレジスト層１１
６をマスクし、従来のフォトリソグラフィ技術により露
光させ、図１３ｅに示すように一対のトップ金接点１１
８、１２０を定める。特に、一旦接点範囲を図１３ｄに
示すように定めたら、例えば５，０００の金（Ａｕ）を
構造物上に蒸着させ、金接点１１８、１２０を形成す
る。
【００２０】金接点１１８、１２０を形成した後、開放
銅層を図１３ｆと１３ｇに示すように形成する。特に、
フォトレジスト層１２２を図１３ｅに示すように構造物
にかけ、従来のフォトリソグラフィ技術で露光させ、開
放銅層１２４を定める。開放銅層１２４は、例えば図１
３ｆに示す構造物上に２，０００−５，０００の銅を蒸
着させ、フォトレジストを除去することによって堆積さ
せる。開放銅は、形成されたピンとピボットを回転でき
るようする工程で後に除去される。ビームとプレート
を、構造物上にかけられたフォトレジスト層（図示せ
ず）を通して形成して従来のフォトリソグラフィ技術に
よってかたどり、ビームと界磁プレートを定める。その
後、構造物を例えば４μｍニッケル（Ｎｉ）でめっきし
てビームとプレートを形成し、第一ニッケル層（ニッケ
ルＩ）１２８を形成する（図１４ａ）。加えて、上述の
フォトレジスト層を取り除く。
銅層を図１３ｆと１３ｇに示すように形成する。特に、
フォトレジスト層１２２を図１３ｅに示すように構造物
にかけ、従来のフォトリソグラフィ技術で露光させ、開
放銅層１２４を定める。開放銅層１２４は、例えば図１
３ｆに示す構造物上に２，０００−５，０００の銅を蒸
着させ、フォトレジストを除去することによって堆積さ
せる。開放銅は、形成されたピンとピボットを回転でき
るようする工程で後に除去される。ビームとプレート
を、構造物上にかけられたフォトレジスト層（図示せ
ず）を通して形成して従来のフォトリソグラフィ技術に
よってかたどり、ビームと界磁プレートを定める。その
後、構造物を例えば４μｍニッケル（Ｎｉ）でめっきし
てビームとプレートを形成し、第一ニッケル層（ニッケ
ルＩ）１２８を形成する（図１４ａ）。加えて、上述の
フォトレジスト層を取り除く。
【００２１】第一ニッケル層１２８を施した後のスイッ
チの断面図を図１４ａに示す。図１４ａに示すように、
ビームを形成するニッケル層１２８の下面に、トップ接
点１１８、１２０を堆積させる。簡略化のため図１４ａ
では銅層１０２、１１２を取り除き、ビームの下面に形
成された接点１１８及び１２０と回路基板５２上に形成
された伝導体との間のスペーシングを図示する。図１４
ｂは、カラー部分の断面図である。図１５ｂに示すよう
に、一対のピン１２７、１２９を、ピボットに近接させ
て明らかにしてある。ピン１２７、１２９は、銅層１０
２の頂上に形成される。二つのカラー１３１、１３３
（図１５ｂ）は、ピン１２７、１２９上方に銅層（銅Ｉ
ＩＩ、銅ＩＶ）１３０、１３２をメッキさせて、ピン１
２７と１２９の頂上に形成される（図１４ｃ、１４
ｄ）。カラー１３１、１３３は、従来のフォトリソグラ
フィ技術によりかたどられてもよい。第一層は、５，０
００ｍｍの銅Ｃｕをメッキして形成してもよく、第二層
は構造物から２−３μｍ銅Ｃｕをメッキして形成しても
よい。
チの断面図を図１４ａに示す。図１４ａに示すように、
ビームを形成するニッケル層１２８の下面に、トップ接
点１１８、１２０を堆積させる。簡略化のため図１４ａ
では銅層１０２、１１２を取り除き、ビームの下面に形
成された接点１１８及び１２０と回路基板５２上に形成
された伝導体との間のスペーシングを図示する。図１４
ｂは、カラー部分の断面図である。図１５ｂに示すよう
に、一対のピン１２７、１２９を、ピボットに近接させ
て明らかにしてある。ピン１２７、１２９は、銅層１０
２の頂上に形成される。二つのカラー１３１、１３３
（図１５ｂ）は、ピン１２７、１２９上方に銅層（銅Ｉ
ＩＩ、銅ＩＶ）１３０、１３２をメッキさせて、ピン１
２７と１２９の頂上に形成される（図１４ｃ、１４
ｄ）。カラー１３１、１３３は、従来のフォトリソグラ
フィ技術によりかたどられてもよい。第一層は、５，０
００ｍｍの銅Ｃｕをメッキして形成してもよく、第二層
は構造物から２−３μｍ銅Ｃｕをメッキして形成しても
よい。
【００２２】図１５ａ−ｃに示すように、ニッケルの第
二層（ニッケルＩＩ）１３４を構造物の頂上に形成する
が、この構造物は、図１５ａに示すようにビームを補強
しカラー１３１、１３３を形成し、回路基板５２対して
ピン１２７と１２９を回転可能に支え捕捉することにな
る。カラー１３１、１３３をピン１２７と１２９の上に
形成した後、銅をエッチングして図１５ｂ、１５ｃに示
す構造を生じさせる。ひとたび銅がエッチングされる
と、ピン１２７と１２９は、図１５ｂに示すように自由
に回転できる。図１５ｃは、銅をエッチングした後のピ
ボットを示す。本発明に関し多くの変更修正が、上記教
示に照らし明らかに可能である。従って、本発明は上記
に特定して述べた以外の形で付属の請求項の範囲内で実
施できると理解されねばならない。
二層（ニッケルＩＩ）１３４を構造物の頂上に形成する
が、この構造物は、図１５ａに示すようにビームを補強
しカラー１３１、１３３を形成し、回路基板５２対して
ピン１２７と１２９を回転可能に支え捕捉することにな
る。カラー１３１、１３３をピン１２７と１２９の上に
形成した後、銅をエッチングして図１５ｂ、１５ｃに示
す構造を生じさせる。ひとたび銅がエッチングされる
と、ピン１２７と１２９は、図１５ｂに示すように自由
に回転できる。図１５ｃは、銅をエッチングした後のピ
ボットを示す。本発明に関し多くの変更修正が、上記教
示に照らし明らかに可能である。従って、本発明は上記
に特定して述べた以外の形で付属の請求項の範囲内で実
施できると理解されねばならない。
【図１】既知のＲＦスイッチの立面図である。
【図２】本発明によるＲＦスイッチの立面図である。
【図３ａ】図２と同様の立図面で界磁プレートを更に示
す図である。
す図である。
【図３ｂ】図２と３ａのＲＦスイッチの平面図である。
【図４】ＭＭＩＣ上に作られた本発明によるＲＦスイッ
チの斜視図である。
チの斜視図である。
【図５ａ】本発明によるＲＦスイッチの代替実施例の立
面図である。
面図である。
【図５ｂ】図５ａのＲＦスイッチの平面図である。
【図６】本発明による図５のＲＦスイッチの代替実施例
の平面図である。
の平面図である。
【図７】本発明による図３のＲＦスイッチの別の代替実
施例の平面図である。
施例の平面図である。
【図８】スイッチがＯＮ位置にある代表的スイッチの挿
入損失と戻り損失ｄＢを周波数ＧＨｚの関数として表し
たグラフである。
入損失と戻り損失ｄＢを周波数ＧＨｚの関数として表し
たグラフである。
【図９】スイッチがＯＦＦ位置にある代表的スイッチの
絶縁性能ｄＢを周波数ＧＨｚの関数として表したグラフ
である。
絶縁性能ｄＢを周波数ＧＨｚの関数として表したグラフ
である。
【図１０ａ】図３のスイッチの絶縁性能のグラフであ
る。
る。
【図１０ｂ】図５のスイッチの絶縁性能のグラフであ
る。
る。
【図１１】本発明によるＲＦスイッチの代表的な接点構
成の立面図である。
成の立面図である。
【図１２ａ】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。
に示す図である。
【図１２ｂ】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。
に示す図である。
【図１２ｃ】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。
に示す図である。
【図１２ｄ】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。
に示す図である。
【図１２ｅ】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。
に示す図である。
【図１３ａ】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。
に示す図である。
【図１３ｂ】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。
に示す図である。
【図１３ｃ】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。
に示す図である。
【図１３ｄ】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。
に示す図である。
【図１３ｅ】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。
に示す図である。
【図１３ｆ】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。
に示す図である。
【図１３ｇ】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。
に示す図である。
【図１４ａ】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。
に示す図である。
【図１４ｂ】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。
に示す図である。
【図１４ｃ】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。
に示す図である。
【図１４ｄ】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。
に示す図である。
【図１５ａ】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。
に示す図である。
【図１５ｂ】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。
に示す図である。
【図１５ｃ】本発明によるスイッチの製造工程を段階的
に示す図である。
に示す図である。
４７ ホール ４９ マイクロ波モノリシック集積回路 ５０ ＲＦスイッチ ５２ 回路基板 ５４ ビーム ５８ ピン ６０、６２ 接点 ６９、７１ 界磁プレート
フロントページの続き (72)発明者 ジョージ ダブリュー マッキーヴァー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90277 レドンド ビーチ ノース ポリ ーナ アベニュー 801 (72)発明者 アルフレッド イー リー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90505 トーランス マカフィー ロード 4612
Claims (23)
- 【請求項１】 ＲＦスイッチにおいて、回路基板と、ピ
ボット点を形成する前記回路基板により回転可能に支え
られるピンと、前記ピボット点に置かて第一位置と第二
位置の間に前記ビームが回転可能させるビームと、前記
回路基板と前記ビームにより支えられる少なくとも一対
の電気的接点と、前記第一位置と前記第二位置の間で前
記ビームを回転させる静電気力を印可電圧の関数の形で
作り出すために所定の電圧を受け取る少なくとも一つの
界磁プレートとを含むことを特徴とするＲＦスイッチ。 - 【請求項２】 前記ビームが剛体ビームであることを特
徴とする請求項１に記載のＲＦスイッチ。 - 【請求項３】 前記ビームが全て金属で形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦスイッチ。 - 【請求項４】 前記金属が低温電気めっき工程で形成さ
れたニッケルＮｉであることを特徴とする請求項３に記
載のＲＦスイッチ。 - 【請求項５】 一対の電気的接点が前記ピンの互いに反
対側に形成され、ＲＦ出力ポートを形成することを特徴
とする請求項１に記載のＲＦスイッチ。 - 【請求項６】 界磁プレートが前記電気的接点の各々の
対に近接して形成されていることを特徴とする請求項６
に記載のＲＦスイッチ。 - 【請求項７】 ＲＦ入力ポートを形成する前記ピンと接
触する金属接点を更に含むことを特徴とする請求項６に
記載のＲＦスイッチ。 - 【請求項８】 前記回路基板が予め決められたポリマ
ー、ガラスないし半導体の層であることを特徴とする請
求項１に記載のＲＦスイッチ。 - 【請求項９】 前記ポリマーがポリイミドであることを
特徴とする請求項８に記載のＲＦスイッチ。 - 【請求項１０】 一対の電気的接点がＲＦ信号を前記ビ
ームに接続するために使われ、他の一対の電気的接点が
前記ビームを接地するために使われることを特徴とする
請求項５に記載のＲＦスイッチ。 - 【請求項１１】 前記ＲＦスイッチがモノリシックに形
成されていることを特徴とする請求項１に記載のＲＦス
イッチ。 - 【請求項１２】 集積ＲＦスイッチが、第一層を形成す
るモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）、とＲ
Ｆスイッチとを含み、ＲＦスイッチは、ピボット点を形
成する回路基板層で支えられかつ前記第一層上に形成さ
れる回路基板層と、第一位置と第二位置の間で前記ビー
ムを回転可能とすべく前記ピボット位置に置かれたビー
ムと、少なくとも一対の電気的接点が前記回路基板層と
前記ビームで支えられ、前記第一位置と前記第二位置の
間で前記ビームを回転させる静電気力を印加電圧の関数
として作り出すため所定の電圧を受け取る少なくとも一
つの界磁プレートとを、含むことを特徴とする集積ＲＦ
スイッチ。 - 【請求項１３】 前記ＭＭＩＣと前記ＲＦスイッチの間
の接続を可能にするために前記回路基板層に形成された
バイアスを更に含むことを特徴とする請求項１２に記載
の集積ＲＦスイッチ。 - 【請求項１４】 前記ＭＭＩＣがヘテロ接合バイポーラ
トランジスター（ＨＢＴ）で形成された回路を含むこと
を特徴とする請求項１２に記載の集積ＲＦスイッチ。 - 【請求項１５】 前記ＭＭＩＣが高電子移動度トランジ
スター（ＨＥＭＴ）の回路を含むことを特徴とする請求
項１２に記載の集積ＲＦスイッチ。 - 【請求項１６】 前記ビームが剛体であることを特徴と
する請求項１２に記載の集積ＲＦスイッチ。 - 【請求項１７】 前記ビームが全て金属で形成されてい
ることを特徴とする請求項１２に記載の集積ＲＦスイッ
チ。 - 【請求項１８】 前記回路基板層がポリイミドであるこ
とを特徴とする請求項１２に記載の集積ＲＦスイッチ。 - 【請求項１９】 （ａ）回路基板を提供するステップ
と、（ｂ）前記回路基板上に接点を形成するステップ
と、（ｃ）前記接点に対して回転可能に支えられるビー
ムを前記回路基板上に形成するステップと、（ｄ）前記
回路基板上の前記接点と合わさるようになった接点を前
記ビーム上に形成するステップとを含むことを特徴とす
るマイクロ電気機械スイッチ（ＭＥＭＳ）を形成する方
法。 - 【請求項２０】 回転可能なビームが延長ピンと共に形
成されることを特徴とする請求項１９に記載のＭＥＭ
Ｓ。 - 【請求項２１】 前記ピンを捕捉するためのカラーを形
成する段階を更に含むことを特徴とする請求項１９に記
載のＭＥＭＳ。 - 【請求項２２】 前記ＭＥＭＳが既存のモノリシックマ
イクロ波集積回路の頂上部に形成するようになっている
ことを特徴とする請求項１９に記載のＭＥＭＳ - 【請求項２３】 前記回路基板がポリマーであることを
特徴とする請求項１９に記載のＭＥＭＳ。
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-
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