專利名稱：開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于無(wú)線通信電路等的開關(guān)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，具有幾百微米尺寸的微型開關(guān)是已知的，如2001年8月IEEE微波和無(wú)線元件公報(bào)第11卷No.8第334頁(yè)所描述的。
圖1是示出上述文獻(xiàn)所描述的傳統(tǒng)開關(guān)10的結(jié)構(gòu)的剖視圖，圖2是傳統(tǒng)開關(guān)10的俯視圖。圖1是沿著圖2的A-A線截取的剖視圖。該開關(guān)10具有薄膜(開關(guān)薄膜)，在該薄膜上形成有傳遞高頻信號(hào)的信號(hào)線11，而控制電極12直接設(shè)置在上述信號(hào)線11下。
當(dāng)為控制電極12施加直流電壓時(shí)，該薄膜通過(guò)靜電引力吸引到控制電極12上并且彎曲，以便和形成在襯底13上的接地電極14(接地金屬)接觸，這樣，形成在薄膜上的信號(hào)線11短路，從而衰減并阻斷經(jīng)過(guò)信號(hào)線11的信號(hào)。
相比之下，當(dāng)沒(méi)有直流電壓施加給控制電極12時(shí)，上述薄膜不彎曲，這樣，經(jīng)過(guò)形成在薄膜上的信號(hào)線11的信號(hào)能夠通過(guò)開關(guān)10并不會(huì)因?yàn)榻拥仉姌O14而損耗。
但是，在傳統(tǒng)開關(guān)10的情況下，將薄膜吸引到電極12的直流電壓為30V或更高，因此存在這樣一個(gè)問(wèn)題，難以為移動(dòng)無(wú)線終端設(shè)置要求如此高電壓的開關(guān)10。
此外，當(dāng)薄膜被吸引到控制電極12上以阻斷信號(hào)時(shí)，信號(hào)線11的阻抗被短路，并且當(dāng)高頻信號(hào)通過(guò)時(shí)發(fā)生發(fā)射(reflection)，從而需要設(shè)置例如循環(huán)電路等的元件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種能夠通過(guò)低DC電壓作出高速反應(yīng)的高絕緣度開關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種開關(guān)，包括可動(dòng)件，其表面上具有多個(gè)表面電極；設(shè)置在所述可動(dòng)件上的第一終端；以及，設(shè)置在所述可動(dòng)件的一部分上的第二終端，用以將在所述第二終端和所述第一終端之間經(jīng)過(guò)的信號(hào)輸出給預(yù)定的外部終端，其中，利用在所述多個(gè)表面電極之間感應(yīng)生成的靜電引力改變所述可動(dòng)件的形狀，從而使該開關(guān)在導(dǎo)通和阻斷所述第二終端和所述預(yù)定外部終端之間的所述信號(hào)之間進(jìn)行切換操作。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種開關(guān)，包括多個(gè)結(jié)構(gòu)，在其表面上設(shè)置有多個(gè)表面電極，且該多個(gè)結(jié)構(gòu)能夠在任意方向上移動(dòng)；梁，其在所述結(jié)構(gòu)之間傳送輸入信號(hào)，并將所述結(jié)構(gòu)彼此相連，從而使得位于所述結(jié)構(gòu)上的至少兩對(duì)所述表面電極彼此相對(duì)；將控制信號(hào)傳送給各個(gè)所述表面電極的控制信號(hào)線；輸入終端，其設(shè)置在位于將所述結(jié)構(gòu)彼此連接而得到的結(jié)構(gòu)組的一端的一個(gè)結(jié)構(gòu)上，將所述輸入信號(hào)輸入給位于所述端的結(jié)構(gòu)并將位于所述端的結(jié)構(gòu)固定在襯底上；以及，輸出終端，其設(shè)置在位于所述結(jié)構(gòu)組另一端的一個(gè)結(jié)構(gòu)上，將所述輸入信號(hào)輸出給一預(yù)定的外部終端，其中，通過(guò)在所述結(jié)構(gòu)之間彼此相對(duì)的所述表面電極之間感應(yīng)生成的靜電引力，使所述結(jié)構(gòu)組的所述另一端移動(dòng)的距離大于所述表面電極之間的相對(duì)距離，以改變所述表面電極的該相對(duì)距離，并且改變所述輸出終端和所述預(yù)定外部終端之間的電聯(lián)接程度，從而使該開關(guān)在導(dǎo)通和阻斷所述輸出終端和所述預(yù)定外部終端之間的信號(hào)之間進(jìn)行切換操作。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種開關(guān)，包括雙支撐梁，其設(shè)置在襯底上；固定電極，其直接位于所述雙支撐梁下；可動(dòng)電極，其設(shè)置在所述雙支撐梁對(duì)著所述襯底的表面上；以及，多個(gè)表面電極，其設(shè)置在所述雙支撐梁的、與設(shè)置所述可動(dòng)電極的表面相對(duì)的表面上，其中，通過(guò)在所述固定電極和所述可動(dòng)電極之間感應(yīng)生成靜電引力和在所述多個(gè)表面電極之間感應(yīng)生成靜電引力，以彎曲所述雙支撐梁并改變所述雙支撐梁和所述襯底之間的電聯(lián)接程度，使所述開關(guān)在導(dǎo)通和阻斷所述雙支撐梁和所述襯底之間的信號(hào)之間進(jìn)行切換操作。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種開關(guān)，包括懸臂梁，其設(shè)置在襯底上；固定電極，其直接位于所述懸臂梁下；可動(dòng)電極，其設(shè)置在所述懸臂梁對(duì)著所述襯底的表面上；以及，多個(gè)表面電極，其設(shè)置在所述懸臂梁的、與設(shè)置有所述可動(dòng)電極的表面相對(duì)的表面上，其中，通過(guò)在所述固定電極和所述可動(dòng)電極之間感應(yīng)產(chǎn)生靜電引力以彎曲所述懸臂梁并使所述懸臂梁和所述襯底電聯(lián)接，并且在所述多個(gè)述表面電極之間感應(yīng)生成靜電引力以沿著將所述懸臂梁從所述襯底分離的方向在所述懸臂梁中生成壓縮應(yīng)力，從而使所述開關(guān)斷開所述懸臂梁和所述襯底之間的電聯(lián)接。


圖1是示出傳統(tǒng)開關(guān)的剖視圖；圖2是傳統(tǒng)開關(guān)的俯視圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的開關(guān)的結(jié)構(gòu)的平視圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的開關(guān)的結(jié)構(gòu)的平視圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的開關(guān)的結(jié)構(gòu)的平視圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的開關(guān)的結(jié)構(gòu)的平視圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的開關(guān)的結(jié)構(gòu)的局部平視圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的開關(guān)的修改示例的結(jié)構(gòu)的平視圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的開關(guān)的修改示例的結(jié)構(gòu)的平視圖；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的開關(guān)的修改示例的結(jié)構(gòu)的平視圖；圖11是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的開關(guān)的修改示例的操作機(jī)構(gòu)的概要示圖；圖12是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的開關(guān)的結(jié)構(gòu)的透視圖；圖13是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的開關(guān)的微結(jié)構(gòu)的透視圖；圖14是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的開關(guān)的俯視圖；圖15是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的開關(guān)的側(cè)視圖；圖16是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的開關(guān)的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖17是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的開關(guān)的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖18是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的開關(guān)的俯視圖；圖19是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的開關(guān)的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖20是示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的開關(guān)的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；以及圖21是示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的開關(guān)的修改示例的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
下文參照附圖解釋說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
(實(shí)施例1)圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的開關(guān)的結(jié)構(gòu)的平視圖。圖3所示的開關(guān)100包括微結(jié)構(gòu)組103，該微結(jié)構(gòu)組包括多個(gè)微結(jié)構(gòu)102a、102b和102c，形成了一個(gè)在襯底上沿著平面方向移動(dòng)的SPDT開關(guān)。該開關(guān)100通過(guò)和集成電路相同的工藝過(guò)程形成在半導(dǎo)體集成電路上，并用于無(wú)線通信設(shè)備的發(fā)射電路、接收電路、發(fā)射/接收切換電路或者各種其他設(shè)備的某些電路中。
所述微結(jié)構(gòu)102a、102b和102c由多晶硅制成，從而可以在它們的表面上牢固地形成電極，絕緣薄膜形成在硅的整個(gè)表面上。但是，本發(fā)明并不限于此，在實(shí)踐中，可以使用例如聚酰亞胺或硅基材料(SiGe，SiGeC)等的聚合體基底材料，上述材料可以在低溫下處理。由上述材料制成的該微結(jié)構(gòu)102a、102b和102c分別通過(guò)連接梁104a和104b串聯(lián)。在這些串聯(lián)的多個(gè)微結(jié)構(gòu)102a、102b和102c中，微結(jié)構(gòu)102a在一端和設(shè)置在襯底側(cè)內(nèi)的襯底側(cè)輸入部分105相連。此外，通過(guò)連接梁104a和位于所述一端的該微結(jié)構(gòu)102a相連的微結(jié)構(gòu)102b能夠在連接梁104a的支撐點(diǎn)位于微結(jié)構(gòu)102b和微結(jié)構(gòu)102a之間的條件下在襯底上移動(dòng)。
而且，通過(guò)連接梁104b和微結(jié)構(gòu)102b的另一端相連的微結(jié)構(gòu)102c能夠在連接梁104a的支撐點(diǎn)位于微結(jié)構(gòu)102c和微結(jié)構(gòu)102b之間的條件下在襯底上移動(dòng)。
因此，由連接梁104a和104b連接的多個(gè)微結(jié)構(gòu)102a、102b和102c布置成微結(jié)構(gòu)102a位于一端作為支撐點(diǎn)，微結(jié)構(gòu)102c可以繞該支撐點(diǎn)在襯底另一端、在襯底的平面方向上樞轉(zhuǎn)。
各個(gè)微結(jié)構(gòu)102a、102b和102c長(zhǎng)度尺寸大約為100微米，而由微結(jié)構(gòu)102a、102b和102c串聯(lián)形成的微結(jié)構(gòu)組103的整個(gè)長(zhǎng)度不大于500微米。通過(guò)對(duì)上述尺寸進(jìn)行選擇，可以避免由于整體結(jié)構(gòu)而造成的信號(hào)損耗的增加以及由于結(jié)構(gòu)尺寸不足而造成的移動(dòng)量的減小，并確保足夠的絕緣。
順便提及，盡管本發(fā)明第一實(shí)施例中作為可動(dòng)件的微結(jié)構(gòu)組103有三個(gè)微結(jié)構(gòu)102a、102b和102c組成，但是本發(fā)明并不限于此，可以使用不同數(shù)量的微結(jié)構(gòu)。
微結(jié)構(gòu)102a對(duì)著微結(jié)構(gòu)102b的一部分形成有平坦端部，在該端部上設(shè)置有表面電極106a和106b。此外，微結(jié)構(gòu)102b對(duì)著微結(jié)構(gòu)102a的一部分形成有彎曲端部，在該端部上設(shè)置有表面電極107a和107b。
此外，微機(jī)構(gòu)102b對(duì)著微結(jié)構(gòu)102c的一部分形成有平坦端部，在該端部上設(shè)置有表面電極108a和108b。此外，微結(jié)構(gòu)102c對(duì)著微結(jié)構(gòu)102b的一部分形成有彎曲端部，在該端部上設(shè)置有表面電極109a和109b。
圖中未示出的接線布圖被設(shè)置給各個(gè)表面電極106a、106b，107a、107b，108a、108b和109a、109b，以便提供預(yù)定的控制信號(hào)線(未示出)，通過(guò)該控制信號(hào)線施加DC電壓。因此，通過(guò)為各微結(jié)構(gòu)102b和102c一側(cè)的表面電極106a、107a、108a和109a施加DC電壓，而為另一側(cè)的表面電極106b、107b、108b和109b施加零電壓，分別在表面電極106a和107a、表面電極108a和1409a之間生成靜電引力，如圖4所示，位于微結(jié)構(gòu)組103遠(yuǎn)端的微結(jié)構(gòu)102c被移動(dòng)，并抵靠在一側(cè)的襯底側(cè)輸出部分111上，微結(jié)構(gòu)102a作為支撐點(diǎn)，同時(shí)，微結(jié)構(gòu)102c保持抵靠在襯底側(cè)輸出部分111a上。
如上所述，通過(guò)根據(jù)施加在表面電極106a、106b，107a、107b，108a、108b和109a、109b上的電壓使微結(jié)構(gòu)組103樞轉(zhuǎn)，可以將該微結(jié)構(gòu)組103可以用于開關(guān)100。即，如圖5和6所示，其中，類似的附圖標(biāo)記用于表述和圖3和4中類似的元件，通過(guò)在微結(jié)構(gòu)組103上設(shè)置接線布圖112以及在襯底側(cè)輸出部分111a和111b設(shè)置襯底側(cè)電極113a和113b，當(dāng)微結(jié)構(gòu)102c通過(guò)微結(jié)構(gòu)組103的樞轉(zhuǎn)抵靠在位于微結(jié)構(gòu)組103端部的襯底側(cè)輸出部分111a上時(shí)，輸出終端112a、即上述微結(jié)構(gòu)102c的接線布圖112的端部和襯底側(cè)輸出部分111a的襯底側(cè)電極113a接觸。結(jié)果，設(shè)置在襯底側(cè)的襯底側(cè)輸入部分105通過(guò)微結(jié)構(gòu)組103和襯底側(cè)輸出部分111a電聯(lián)接，從而允許信號(hào)從襯底側(cè)輸入部分105傳送給襯底側(cè)輸出部分111a。
順便提及，表面電極106a、106b，107a、107b，108a、108b和109a、109b可以有例如金、鋁、鎳、銅或合金的金屬或者摻滲有磷的多晶硅材料制成，以增加其導(dǎo)電性能。
在這種情況下，位于微結(jié)構(gòu)組103遠(yuǎn)端的微結(jié)構(gòu)102c在抵靠襯底側(cè)輸出部分111a或111b的位置附近設(shè)置有表面電極114a和114b。將DC電壓順序施加給表面電極114a和114b，例如，當(dāng)DC電壓施加給微結(jié)構(gòu)102b和102c的表面電極106a、107a、108a和109a時(shí)，該DC電壓施加給位于同側(cè)的表面電極114a。
因此，當(dāng)通過(guò)給表面電極106a、107a、108a和109a施加DC電壓而使微結(jié)構(gòu)102c向著襯底側(cè)輸出部分111a樞轉(zhuǎn)時(shí)，微結(jié)構(gòu)102c的該樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(行程操作，traveling operation)可以得到在引導(dǎo)電極115a和微結(jié)構(gòu)102c的表面電極114a之間產(chǎn)生的靜電引力的引導(dǎo)，所述引導(dǎo)電極形成在襯底側(cè)輸出部分111a上。通過(guò)這種配置，微結(jié)構(gòu)102c可以精確地抵靠在襯底側(cè)輸出部分111a的預(yù)定位置上。
此外，當(dāng)給微結(jié)構(gòu)102a、102b和102c的表面電極106b、107b、108b和109b施加DC電壓時(shí)，該DC電壓施加給同側(cè)的表面電極114b。
因此，當(dāng)通過(guò)給表面電極106b、107b、108b和109b施加DC電壓而使微結(jié)構(gòu)102c向著襯底側(cè)輸出部分111b樞轉(zhuǎn)時(shí)，微結(jié)構(gòu)102c的該樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(行程操作)可以得到在引導(dǎo)電極115a和微結(jié)構(gòu)102c的表面電極114a之間產(chǎn)生的靜電引力的引導(dǎo)，所述引導(dǎo)電極形成在襯底側(cè)輸出部分111b上。通過(guò)這種配置，微結(jié)構(gòu)102c可以精確地抵靠在襯底側(cè)輸出部分111b的預(yù)定位置上。通過(guò)由微結(jié)構(gòu)組103形成的開關(guān)100的上述結(jié)構(gòu)，其中，多個(gè)微結(jié)構(gòu)102a、102b和102c串聯(lián)，微結(jié)構(gòu)102c的運(yùn)動(dòng)量?jī)H為對(duì)應(yīng)于相對(duì)于和微結(jié)構(gòu)102c相連的微結(jié)構(gòu)102b的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，該微結(jié)構(gòu)102c作為上述開關(guān)100的接觸點(diǎn)而和襯底側(cè)輸出部分111a或111b接觸。此外，微結(jié)構(gòu)102b的運(yùn)動(dòng)量?jī)H為對(duì)應(yīng)于相對(duì)于和該微結(jié)構(gòu)102b相連的微結(jié)構(gòu)102a的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量。
如上所述，彼此相連的微結(jié)構(gòu)102a、102b和102c的微量運(yùn)動(dòng)相加，從而可以在襯底側(cè)輸出部分111a和111b之間較大范圍地移動(dòng)位于微結(jié)構(gòu)組103一端的微結(jié)構(gòu)102c。因此，通過(guò)在表面電極106a、107a、108a和109a之間或者106b、106b、108b和109b之間施加各個(gè)微結(jié)構(gòu)102b和102c進(jìn)行微樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所需的極小的DC電壓，使上述微結(jié)構(gòu)得到給定的微樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)能夠以低DC電壓操作的開關(guān)1。
此外，由于設(shè)置在各個(gè)微結(jié)構(gòu)102b和102c中的表面電極107a、107b、109a和109b具有彎曲的表面，因此，總會(huì)在表面電極106a和107a之間和表面電極108a和109a之間形成微間隙，或者在表面電極106b和107b之間和表面電極108b和109b之間形成微間隙，這樣，即使是在圖4所示微結(jié)構(gòu)組103的樞轉(zhuǎn)位置和圖3所示微結(jié)構(gòu)組沒(méi)有發(fā)生樞轉(zhuǎn)的中間位置，仍然能夠感應(yīng)生成較大的靜電引力。因此，可以以較低的DC電壓操作開關(guān)100。
此外，通過(guò)為襯底側(cè)輸出部分111a和111b設(shè)置引導(dǎo)電極115a和115b以及通過(guò)這些引導(dǎo)電極115a和115b引導(dǎo)微結(jié)構(gòu)102c的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)微結(jié)構(gòu)組103樞轉(zhuǎn)而使其微結(jié)構(gòu)102c抵靠在襯底側(cè)輸出部分111a或111b時(shí)，可以提高定位精度。此外，在微結(jié)構(gòu)組103的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在表面電極114a或114b和引導(dǎo)電極115a或115b之間生成的靜電引力向著襯底側(cè)輸出部分111a或111b吸引微結(jié)構(gòu)102c，因此，可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)100的快速反應(yīng)操作。此外，可以通過(guò)調(diào)整施加給引導(dǎo)電極115a或115b的DC電壓而容易地控制微結(jié)構(gòu)102c和襯底側(cè)電極113a或113b之間的接觸壓力。
順便提及，為了在切換操作期間將微結(jié)構(gòu)102c的輸出終端112a或112b和襯底側(cè)電極113a或113b聯(lián)接，使構(gòu)成輸出終端112a或112b的金屬直接接觸構(gòu)成襯底側(cè)電極113a或113b的金屬，從而形成電阻耦合(圖6)，或者可以通過(guò)微間隙或插入微間隙中的絕緣薄膜而使用電容耦合。在這種情況下，為了通過(guò)微間隙使輸出終端112a或112b和襯底側(cè)電極113a或113b電容地耦合，將微結(jié)構(gòu)102c設(shè)計(jì)成當(dāng)微結(jié)構(gòu)102c如圖7所示地抵靠在襯底側(cè)輸出部分111a(或111b)時(shí)，輸出終端112a(或112b)和襯底側(cè)電極113a(或113b)之間具有間隙。此外，為了通過(guò)插入在輸出終端112a或112b和襯底側(cè)電極113a或113b之間的絕緣薄膜而使輸出終端112a或112b和襯底側(cè)電極113a或113b電容地耦合，在圖6所示結(jié)構(gòu)中，上述絕緣膜形成在微結(jié)構(gòu)102c的表面上或襯底側(cè)輸出部分111a和111b的表面上，這樣，當(dāng)微結(jié)構(gòu)102c抵靠在襯底側(cè)輸出部分111a(或111b)上時(shí)，該絕緣膜插入在輸出終端112a(或112b)和襯底側(cè)電極113a(或113b)之間。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的開關(guān)100，可以以更低的DC電壓執(zhí)行高速切換操作。
順便提及，盡管在上述實(shí)施例的情況中，開關(guān)100僅具有一個(gè)微結(jié)構(gòu)組103，但是本發(fā)明并不限于此，例如，如圖8所示的，其中，類似的附圖標(biāo)記指代和圖6中類似的元件，多個(gè)和微結(jié)構(gòu)組103相同的組平行地設(shè)置。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，對(duì)于在上述圖7所示結(jié)構(gòu)中形成電容耦合的情況，通過(guò)使用多個(gè)結(jié)構(gòu)以等效地增加設(shè)備的面積，可以避免由于微結(jié)構(gòu)102c的尺寸很小而造成的聯(lián)接程度的下降，此外對(duì)于上述在圖5所示結(jié)構(gòu)中形成電阻耦合的親情況，可以避免由于輸出終端112a的尺寸很小而造成的導(dǎo)體損失(conductorloss)的增加。順便提及，可將圖8所示微結(jié)構(gòu)102a、102b和102c設(shè)計(jì)成具有平坦圓形盤的形狀。
此外，盡管在上述實(shí)施例中，使用了如圖3所示的具有微結(jié)構(gòu)102a、102b和102c的微結(jié)構(gòu)組103，但是本發(fā)明并不限于此，可以使用圖9和10所示的設(shè)計(jì)。即，圖9和10中的類似附圖標(biāo)記用以指代圖3至圖6中的類似元件，其中，圖9和圖10示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的開關(guān)120的結(jié)構(gòu)。該開關(guān)120具有微結(jié)構(gòu)122a、122b和122c。
圖9示出作為可動(dòng)件的微結(jié)構(gòu)組123處于中間位置，而圖10示出作為可動(dòng)件的微結(jié)構(gòu)123移動(dòng)抵靠在位于一側(cè)的襯底側(cè)輸出部分111a上。圖9和10所示微結(jié)構(gòu)122a、122b和122c的輪廓(其上形成有表面電極126a、126b、127a、127b和128a的彎曲表面的輪廓)形成為能夠使表面電極126a和127a之間、表面電極128a和129a之間、表面電極126b和127b之間以及表面電極128b和129b之間的各個(gè)靜電引力最大的輪廓。即，微結(jié)構(gòu)122c和襯底側(cè)輸出終端111a(111b)之間的距離為D，微結(jié)構(gòu)122a、122b或122c的長(zhǎng)度和寬度分別為L(zhǎng)和2α。
此外，當(dāng)微結(jié)構(gòu)組123位于其圖9所示的中間位置時(shí)，表面電極126a和127a之間、表面電極128a和129a之間、表面電極126b和127b之間以及表面電極128b和129b之間的最大距離為d。
根據(jù)通過(guò)開關(guān)120的信號(hào)的頻率、所需要的絕緣度和微結(jié)構(gòu)122c的輸出終端(對(duì)應(yīng)于圖5和6所示的輸出終端112a和112b)的截面積具體地限定微結(jié)構(gòu)122c和襯底側(cè)輸出部分111a(111b)之間的距離。在這種情況下，如果輸出終端的截面積、信號(hào)頻率和所需絕緣度分別是2500μm2、5GHz和30dB，那么，從實(shí)踐的角度，確保距離D不小于1μm就可以得到足夠的絕緣。
通過(guò)θ＝tan-1(d/L)計(jì)算各個(gè)微結(jié)構(gòu)122a、122b和122c的最大傾斜角θ(圖10)。例如，當(dāng)三個(gè)微結(jié)構(gòu)122a、122b和122c串連時(shí)，表示微結(jié)構(gòu)122c的輪廓的彎曲表面的位置(x3，y3)(以下簡(jiǎn)稱為微結(jié)構(gòu)122c的位置)可以通過(guò)以下的(等式1)至(等式5)來(lái)計(jì)算。
即，如圖11所示，當(dāng)位于襯底側(cè)輸入部分105一側(cè)的第一微結(jié)構(gòu)122a相對(duì)沒(méi)有傾斜的方向c1(θ＝0)傾斜角度θ時(shí)，上述第一微結(jié)構(gòu)122a的位置(x1，y1)由下述(等式1)表示。
x1y1=Cosθ-SinθSinθCosθL0]]>....(等式1)利用(等式1)的結(jié)果，在第二微結(jié)構(gòu)122b定位在方向c2(θ＝0)上且沒(méi)有相對(duì)已經(jīng)傾斜了角度θ的第一微結(jié)構(gòu)122a傾斜的前提下，通過(guò)(等式2)進(jìn)行計(jì)算，便可以得到該第二微結(jié)構(gòu)122b的位置(x2’，y2’)。
x2′y2′=x1y1+L0]]>...(等式2)利用(等式2)表示的第二微結(jié)構(gòu)122b的位置(x2’，y2’)，可以通過(guò)下述(等式3)得到該第二微結(jié)構(gòu)122b傾斜2θ的位置(x2，y2)。
x2y2=Cos2θ-Sin2θSin2θCos2θx2′y2′]]>...(等式3)該位置(x2，y2)是已經(jīng)相對(duì)第一微結(jié)構(gòu)122a傾斜角度θ的第二微結(jié)構(gòu)122b傾斜角度θ之后的位置(即，相對(duì)于沒(méi)有傾斜的方向c2(θ＝0)傾斜角度2θ)。
利用(等式3)所得的結(jié)果，在第三微結(jié)構(gòu)122c定位在方向c3(θ＝0)上且沒(méi)有相對(duì)已經(jīng)相對(duì)方向c2(θ＝0)傾斜了角度2θ的第二微結(jié)構(gòu)122b傾斜的前提下，通過(guò)下文的(等式4)進(jìn)行計(jì)算，便可以得到該第三微結(jié)構(gòu)122c的位置(x3’，y3’)。
x3′y3′=x2y2+L0]]>....(等式4)利用(等式4)表示的第三微結(jié)構(gòu)122c的位置(x3’，y3’)，可以通過(guò)下文的(等式5)得到該第三微結(jié)構(gòu)122c相對(duì)沒(méi)有傾斜的方向c3傾斜3θ后的位置(x3，y3)。
x3y3=Cos3θ-Sin3θSin3θCos3θx3′y3′]]>....(等式5)該位置(x3，y3)是第三微結(jié)構(gòu)122c相對(duì)第二微結(jié)構(gòu)122b傾斜角度θ后的位置，該第二微結(jié)構(gòu)122b已經(jīng)傾斜角度2θ，而第一微結(jié)構(gòu)122a傾斜角度θ。
如上所述，在開關(guān)120以和參照?qǐng)D3至6所述的開關(guān)100相同的方式使用如圖9和10所示的微結(jié)構(gòu)122a、122b和122c的情況下，可以使微結(jié)構(gòu)組123進(jìn)行樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以便通過(guò)給微結(jié)構(gòu)122a、122b和122c的表面電極126a、126b、127a、127b、128a、128b、129a和129b施加預(yù)定DC電壓以生成靜電引力來(lái)執(zhí)行切換操作。對(duì)于這種開關(guān)120，盡管各個(gè)微結(jié)構(gòu)122a、122b和122c的彎曲表面輪廓是根據(jù)上述的(等式1)至(等式5)設(shè)計(jì)的，但是也可以通過(guò)形成在這些彎曲表面上的表面電極126a、126b、127a、127b、128a、128b、129a和129b生成最大的靜電引力。
(實(shí)施例2)
圖12是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的開關(guān)200的結(jié)構(gòu)的透視圖。但是，類似的附圖標(biāo)記指代圖3至6所示的類似元件，并省略其詳細(xì)描述。
如圖12所示的該開關(guān)200通過(guò)和集成電路相同的工藝過(guò)程形成在半導(dǎo)體集成電路上，并用于無(wú)限通信設(shè)備的發(fā)射電路、接收電路、發(fā)射/接收切換電路或者各種其他設(shè)備的某些電路。和上述參照?qǐng)D3所述的開關(guān)100的二維行程(樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))相比，該開關(guān)200的不同之處在于三維行程(樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))。為了在三維方向上實(shí)現(xiàn)樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該開關(guān)200具有作為可動(dòng)件的微結(jié)構(gòu)組203，該微結(jié)構(gòu)組具有第一微結(jié)構(gòu)202a，其可樞轉(zhuǎn)地被襯底側(cè)輸入部分105支撐在三維方向上；第二微結(jié)構(gòu)202b，其可樞轉(zhuǎn)地相對(duì)上述第一微結(jié)構(gòu)202a被支撐在三維方向上；以及，第三微結(jié)構(gòu)202c，其相對(duì)上述第二微結(jié)構(gòu)202b被支撐在三維方向上。
組成該微結(jié)構(gòu)組203的各微結(jié)構(gòu)202a、202b和202c大約形成為球形，而表面電極作為控制電極分別設(shè)置在這些球形微結(jié)構(gòu)202a、202b和202c的表面上。
圖13是示出第三微結(jié)構(gòu)202c的表面結(jié)構(gòu)的透視圖。不過(guò)，其他的微結(jié)構(gòu)202a和202b具有和該第三微結(jié)構(gòu)202c相同的結(jié)構(gòu)。
圖13中，在微結(jié)構(gòu)202c的表面上設(shè)置有表面電極206a、206b、206c和207a、207b、207c、207d...。以和圖3至6所示的開關(guān)100相同的方式，通過(guò)有選擇地為表面電極206a、206b、206c和207a、207b、207c、207d...施加預(yù)定的DC電壓，使微結(jié)構(gòu)組203進(jìn)行樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
即，圖14是示出具有各微結(jié)構(gòu)202a、202b和202c的微結(jié)構(gòu)203的開關(guān)200的俯視圖，而各微結(jié)構(gòu)具有表面電極206a、206b、206c和207a、207b、207c、207d...，其中，對(duì)適當(dāng)?shù)碾姌O進(jìn)行選擇，以便通過(guò)給選定的電極施加DC電壓而在相鄰表面電極(207b和207d，207a和207e，206b和206d，以及，206a和206e)之間生成靜電引力。
通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)通過(guò)預(yù)定的控制信號(hào)線(圖中未示出)從控制部分110施加給微結(jié)構(gòu)組203的DC電壓而使微結(jié)構(gòu)組203在左或右方向上進(jìn)行樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如圖14的點(diǎn)劃線所示。該開關(guān)200具有襯底基部分208，該部分設(shè)置有襯底側(cè)輸出部分111a和111b，沿著側(cè)向樞轉(zhuǎn)的該微結(jié)構(gòu)202c抵靠在該襯底側(cè)輸出部分111a和111b上，以便使形成在抵靠面上的接線布圖的終端彼此接觸，從而執(zhí)行切換操作。此外，由于襯底側(cè)輸出部分111a和111b設(shè)置有襯底側(cè)電極113a和113b，因此，可以通過(guò)給襯底側(cè)電極113a或113b施加DC電壓而在襯底側(cè)電極113a和113b和微結(jié)構(gòu)202c的表面電極之間生成用于吸引微結(jié)構(gòu)202c的靜電引力。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，可以高速地執(zhí)行開關(guān)200的切換操作。
順便提及，將微結(jié)構(gòu)203設(shè)置成被支撐在其中間位置。這種結(jié)構(gòu)可以為通過(guò)施加DC電壓而相對(duì)微結(jié)構(gòu)202a、202b和202c的表面電極206a、206b、206c...和207a、207b、207c、207d...將微結(jié)構(gòu)組203支撐在其中間位置，或者，通過(guò)預(yù)定的彈性支撐件(圖中未示出)支撐微結(jié)構(gòu)組203。
此外，圖15是示出具有各微結(jié)構(gòu)202a、202b和202c的微結(jié)構(gòu)203的開關(guān)200的側(cè)視圖，而各微結(jié)構(gòu)具有表面電極206a、206b、206c...，其中，對(duì)適當(dāng)?shù)碾姌O進(jìn)行選擇，以便通過(guò)給選定的電極施加DC電壓而在相對(duì)的表面電極(206b和206d，以及，206a和206e)之間生成靜電引力。
通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，如圖15中的點(diǎn)化線所示，可以利用所施加的DC電壓使微結(jié)構(gòu)組203在向下的方向上進(jìn)行樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。開關(guān)200的襯底基部分208設(shè)置有襯底側(cè)輸出部分209，在向下的方向上樞轉(zhuǎn)的微結(jié)構(gòu)202c抵靠在襯底側(cè)輸出部分209上，以便使形成在抵靠表面上的接線布圖的終端此次接觸，從而執(zhí)行切換操作。此外，該襯底側(cè)輸出部分209還設(shè)置有襯底側(cè)電極210。通過(guò)給該襯底側(cè)電極210施加DC電壓，可以在該襯底側(cè)電極210和微結(jié)構(gòu)202c的表面電極之間生成用以吸引微結(jié)構(gòu)202c的靜電引力，從而可以通過(guò)微結(jié)構(gòu)組203在向下方向上的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)高速地執(zhí)行切換操作。
此外，在上述第二實(shí)施例中，盡管通過(guò)微結(jié)構(gòu)組203在向下方向上從其中間位置的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行切換操作，但是，本發(fā)明并不限于此，可以在微結(jié)構(gòu)組203的上方設(shè)置另一個(gè)襯底側(cè)輸出部分，以便使微結(jié)構(gòu)組203在向上和向下的方向上進(jìn)行樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
此外，在上述第二實(shí)施例中，盡管微結(jié)構(gòu)組203在上、下、左和右的方向上進(jìn)行樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但是，本發(fā)明并不限于此，可以對(duì)微結(jié)構(gòu)組203進(jìn)行布置，以使其在任何不同的方向上樞轉(zhuǎn)。利用這種結(jié)構(gòu)，通過(guò)在左右和上下方向之外提供多個(gè)用于切換操作的方向，以及在額外的方向上設(shè)置襯底側(cè)輸出部分，可以在多個(gè)接觸點(diǎn)之間進(jìn)行切換操作。
(實(shí)施例3)圖16是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的開關(guān)300的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。如圖16所示，開關(guān)300通過(guò)和集成電路相同的工藝過(guò)程形成在半導(dǎo)體集成電路上，并用在無(wú)線通信設(shè)備的發(fā)射電路、接收電路和發(fā)射/接收電路中，或者各種其他設(shè)備的某些電路中。作為可動(dòng)件，該開關(guān)300包括微結(jié)構(gòu)組303和304，所述微結(jié)構(gòu)組具有微結(jié)構(gòu)301a、301b、301c、302a、302b和302c，以取代圖3所示開關(guān)100的微結(jié)構(gòu)102a、102b和102c。
通過(guò)用連接梁305連接各微結(jié)構(gòu)301a、301b和301c而形成微結(jié)構(gòu)組303，該微結(jié)構(gòu)組的固定端以大約直角地連接至固定于襯底(未示出)上的固定件306且其可動(dòng)端連接至可動(dòng)件307。此外，通過(guò)用連接梁305連接各微結(jié)構(gòu)302a、302b和302c而形成微結(jié)構(gòu)組304，該微結(jié)構(gòu)組的固定端以大約直角地連接至固定于襯底(未示出)上的固定件306且其可動(dòng)端連接至可動(dòng)件307。
利用這種結(jié)構(gòu)，各微結(jié)構(gòu)組303和304可以在襯底上沿著水平軸方向擴(kuò)張或收縮。因此，設(shè)置在這些微結(jié)構(gòu)組303和304的可動(dòng)端的可動(dòng)件307可以隨著微結(jié)構(gòu)組303和304在襯底上沿著水平軸方向的擴(kuò)張或收縮而運(yùn)動(dòng)。
各微結(jié)構(gòu)301a、301b、301c、302a、302b和302c分別設(shè)置有作為控制電極的表面電極308和309，當(dāng)各微結(jié)構(gòu)301a、301b、301c、302a、302b和302c收縮時(shí)，所述各表面電極位于彼此相對(duì)的位置。因此，可以通過(guò)經(jīng)預(yù)定的控制信號(hào)線(圖中未示出)從控制部分110給表面電極308施加DC電壓并給相對(duì)的表面電極309施加零電壓，在相對(duì)的表面電極308和309之間生成靜電引力。利用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)在各表面電極308和309之間生成靜電引力時(shí)，微結(jié)構(gòu)組303和304改變其位置，以分別收縮。結(jié)果，固定到微結(jié)構(gòu)303和304遠(yuǎn)端上的可動(dòng)件307收縮，以靠近固定件306。
相比之下，通過(guò)以能夠分別生成斥力的方式給對(duì)置的各表面電極308和309施加DC電壓，微結(jié)構(gòu)組303和304改變它們的位置，以分別延伸。結(jié)果，可動(dòng)件307離開固定件306，因此，設(shè)置在該可動(dòng)件307上的信號(hào)線310抵靠在設(shè)置于襯底側(cè)輸出部分311上的信號(hào)電極312。利用這種結(jié)構(gòu)，固定件306通過(guò)微結(jié)構(gòu)組303和304、信號(hào)線310和抵靠在信號(hào)線上的信號(hào)電極312與襯底側(cè)輸出部分311電連通。順便提及，在這種情況下，通過(guò)用導(dǎo)電材料制成微結(jié)構(gòu)組303和304，信號(hào)可以直接通過(guò)這些微結(jié)構(gòu)組303和304，或者，信號(hào)線可以分開設(shè)置在微結(jié)構(gòu)組303和304上，以導(dǎo)通信號(hào)。
因此，可以通過(guò)切換施加給各表面電極308和309的DC電壓執(zhí)行微結(jié)構(gòu)組303和304的擴(kuò)張和收縮，從而使具有這些微結(jié)構(gòu)組303和304的開關(guān)300的切換操作。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的開關(guān)300，通過(guò)向設(shè)置在微結(jié)構(gòu)組303和304上的、作為控制電極的表面電極308和309施加DC電壓以在所述表面電極之間生成靜電引力或斥力，可以減小各微結(jié)構(gòu)301a、301b、301c、302a、302b和302c的運(yùn)動(dòng)量并增加微結(jié)構(gòu)組303和304的總運(yùn)動(dòng)量。結(jié)果，可以提供高絕緣度的開關(guān)300，其能夠以高速做出反應(yīng)并以很小的DC電壓進(jìn)行操作。
同時(shí)，盡管上述第三實(shí)施例帶有電阻耦合，該電阻耦合作為電聯(lián)接結(jié)構(gòu)位于彼此接觸的信號(hào)線310和信號(hào)電極312之間，但是本發(fā)明并不限于此，信號(hào)線310和信號(hào)電極312可以通過(guò)位于它們之間的預(yù)定微間隙聯(lián)接，從而形成電容耦合。
(實(shí)施例4)圖17是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的開關(guān)400的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，圖18是示出該開關(guān)400的俯視圖。如圖17和18所示的開關(guān)400通過(guò)和集成電路相同的工藝過(guò)程形成在半導(dǎo)體集成電路上，并用于無(wú)線通信設(shè)備的發(fā)射電路、接收電路和發(fā)射/接收電路，或者用于各種其他設(shè)備的某些電路。該開關(guān)400具有另一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)采用上述圖3所示開關(guān)100的切換操作機(jī)構(gòu)，在開關(guān)100中，使用表面電極106a、106b、107a、107b、108a、108b、109a和109b。
即，圖17和18中，開關(guān)400具有作為可動(dòng)件的雙支撐梁402，梁的兩端被支撐部分401a和401b支撐，將該雙支撐梁定位成使該雙支撐梁402和襯底403之間具有微小的間隙。該雙支撐梁402對(duì)著襯底403的表面上形成有電極404，其相對(duì)表面上形成有電極梳405和406。
輸入信號(hào)從輸入終端407a輸入并通過(guò)電極404傳送給輸出終端407b，從而經(jīng)過(guò)該開關(guān)400。此時(shí)，當(dāng)DC電壓通過(guò)預(yù)定控制信號(hào)線(圖中未示出)從控制部分110施加給電極404時(shí)，該雙支撐梁402被電極404和襯底側(cè)電極408之間感應(yīng)出的靜電力彎曲，如圖19所示，從而減小了間隙，并使襯底403和雙支撐梁402彼此接觸。
在這種情況下，襯底側(cè)電極408設(shè)置有薄絕緣膜409，以便避免雙支撐梁402和襯底側(cè)電極408之間的DC耦合?；蛘撸摻^緣膜409可以設(shè)置在雙支撐梁402上，或者設(shè)置在襯底403和雙支撐梁402兩者上。
當(dāng)襯底403和雙支撐梁402之間的間隙顯著減小時(shí)，經(jīng)過(guò)雙支撐梁402的電極404的信號(hào)通過(guò)和襯底側(cè)電極408耦合而被傳輸給襯底403而不是輸出終端407b。通過(guò)將該襯底403接地，可以構(gòu)造出短路式開關(guān)。順便提及，如果襯底403不接地而是和另一個(gè)信號(hào)線連接，可以構(gòu)造成換向開關(guān)。
當(dāng)雙支撐梁402彎曲時(shí)，DC電壓從控制部分110經(jīng)過(guò)預(yù)定的控制信號(hào)線(未示出)施加給電極梳405和406，以生成用以分別沿著箭頭410a和410b的方向上推動(dòng)各個(gè)相鄰的電極梳405和406的靜電引力，從而導(dǎo)致在雙支撐梁402中出現(xiàn)壓縮應(yīng)力。該壓縮應(yīng)力用以向著襯底403彎曲雙支撐梁402。該用以彎曲雙支撐梁的力配合雙支撐梁402和襯底403之間的靜電力，以便進(jìn)一步快速地向襯底403彎曲雙支撐梁402。此外，通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，可以以和僅通過(guò)襯底403和雙支撐梁402之間的靜電力彎曲雙支撐梁402的情況相比較低的電壓驅(qū)動(dòng)開關(guān)400整體。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的開關(guān)400，可以進(jìn)行快度的切換操作。
(實(shí)施例5)圖20是示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的開關(guān)500的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，其中，和圖17和18類似的附圖標(biāo)記指代類似的元件，并省略其詳細(xì)說(shuō)明。圖20所示開關(guān)500通過(guò)和集成電路相同的工藝過(guò)程形成在半導(dǎo)體集成電路上，并用于無(wú)線通信設(shè)備的發(fā)射電路、接收電路和發(fā)射/接收電路，或者用于各種其他設(shè)備的某些電路。該開關(guān)500具有另一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)采用上述圖3所示開關(guān)100的切換操作機(jī)構(gòu)，在開關(guān)100中，使用表面電極106a、106b、107a、107b、108a、108b、109a和109b。
圖20中，開關(guān)500具有作為可動(dòng)件的懸臂梁502，其一端被支持部分501支持，并且將該懸臂梁定為成使該懸臂梁502和襯底503之間具有小間隙。懸臂梁502對(duì)著襯底503的一面形成有電極504，相對(duì)表面上形成有電極梳405和406。該電極梳405和406和結(jié)合圖18所描述的電極梳相同。
輸入信號(hào)從輸入終端505a輸入并通過(guò)電極504傳送給輸出終端505b，從而經(jīng)過(guò)該開關(guān)500。此時(shí)，當(dāng)DC電壓通過(guò)預(yù)定控制信號(hào)線(圖中未示出)從控制部分110施加給電極504時(shí)，該懸臂梁502被電極504和襯底側(cè)電極506之間感應(yīng)出的靜電力彎曲，從而減小了間隙，并使襯底503和懸臂梁502彼此接觸。
在這種情況下，襯底側(cè)電極506設(shè)置有薄絕緣膜507，以防止在懸臂梁502和襯底側(cè)電極506之間發(fā)生DC耦合。或者，該絕緣膜507可以設(shè)置在懸臂梁502上，或設(shè)置在襯底503和懸臂梁502兩者上。
當(dāng)襯底503和懸臂梁502之間的間隙顯著減小時(shí)，經(jīng)過(guò)懸臂梁502的電極504的信號(hào)通過(guò)和襯底側(cè)電極506耦合而被傳輸給襯底503而不是輸出終端505b。通過(guò)將該襯底503接地，可以構(gòu)造出短路式開關(guān)。順便提及，如果襯底503不接地而是和另一個(gè)信號(hào)線連接，可以構(gòu)造成換向開關(guān)。
當(dāng)懸臂梁502從襯底側(cè)電極506分離時(shí)，DC電壓施加給電極梳405和406，以生成用以分別沿著箭頭508a和508b的方向推動(dòng)各個(gè)相鄰的電極梳405和406的靜電引力，從而導(dǎo)致在懸臂梁502中出現(xiàn)壓縮應(yīng)力以彎曲該懸臂梁502。該壓縮應(yīng)力用以將懸臂梁502從襯底503分離。通過(guò)該壓縮應(yīng)力，該用以使懸臂梁502從襯底503分離的力配合懸臂梁502的固有恢復(fù)力，以便進(jìn)一步快速地使懸臂梁502從襯底503(襯底側(cè)電極506)分離。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的開關(guān)500，可以進(jìn)行快度的切換操作。
盡管上述第五實(shí)施例中懸臂梁502以平坦平面的形式得到描述，但是本發(fā)明并不限于此。圖21是示出根據(jù)本實(shí)施例的開關(guān)500的修改示例550的側(cè)視圖。圖21中，和圖20類似的附圖標(biāo)記用以指代類似的元件。如圖21所示，開關(guān)550采用彎曲的懸臂梁551。通過(guò)使用圖21所示的最初形狀為彎曲形狀的懸臂梁551，通過(guò)為懸臂梁551的電極梳405和406施加電壓而使懸臂梁551從襯底503分離時(shí)，其中，懸臂梁551通過(guò)襯底側(cè)電極506和電極504之間的靜電力而和襯底503接觸，可以通過(guò)彎曲形狀自身的較大的恢復(fù)力而使懸臂梁551快速地從襯底503分離。
如上所說(shuō)明的，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使用具有微結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)組并且輕微移動(dòng)各個(gè)微結(jié)構(gòu)，可以增加微結(jié)構(gòu)組的總運(yùn)動(dòng)量。此外，通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，可以減小施加給各個(gè)微結(jié)構(gòu)的控制電極的所需DC電壓。然后，可以提供一種能夠利用低電壓以高速度作出反應(yīng)的高絕緣度開關(guān)。
本發(fā)明基于2002年7月11日提交的日本專利申請(qǐng)No.2002-170613，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容在此被引用作為參考。
工業(yè)應(yīng)用本發(fā)明可應(yīng)用于無(wú)線通信電路等所使用的開關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)，包括可動(dòng)件，其表面上具有多個(gè)表面電極；設(shè)置在所述可動(dòng)件上的第一終端；以及，設(shè)置在所述可動(dòng)件的一部分上的第二終端，用以將在所述第二終端和所述第一終端之間經(jīng)過(guò)的信號(hào)輸出給預(yù)定的外部終端，其中，利用在所述多個(gè)表面電極之間感應(yīng)生成的靜電引力改變所述可動(dòng)件的形狀，從而使該開關(guān)在導(dǎo)通和阻斷所述第二終端和所述預(yù)定外部終端之間的所述信號(hào)之間進(jìn)行切換操作。
2.一種開關(guān)，包括多個(gè)結(jié)構(gòu)，在其表面上設(shè)置有多個(gè)表面電極，且該多個(gè)結(jié)構(gòu)能夠在任意方向上移動(dòng)；梁，其在所述結(jié)構(gòu)之間傳送輸入信號(hào)，并將所述結(jié)構(gòu)彼此相連，從而使得位于所述結(jié)構(gòu)上的至少兩對(duì)所述表面電極彼此相對(duì)；將控制信號(hào)傳送給各個(gè)所述表面電極的控制信號(hào)線；輸入終端，其設(shè)置在位于將所述結(jié)構(gòu)彼此連接而得到的結(jié)構(gòu)組的一端的一個(gè)結(jié)構(gòu)上，將所述輸入信號(hào)輸入給位于所述端的結(jié)構(gòu)并將位于所述端的結(jié)構(gòu)固定在襯底上；以及，輸出終端，其設(shè)置在位于所述結(jié)構(gòu)組另一端的一個(gè)結(jié)構(gòu)上，將所述輸入信號(hào)輸出給一預(yù)定的外部終端，其中，通過(guò)在所述結(jié)構(gòu)之間彼此相對(duì)的所述表面電極之間感應(yīng)生成的靜電引力，使所述結(jié)構(gòu)組的所述另一端移動(dòng)的距離大于所述表面電極之間的相對(duì)距離，以改變所述表面電極的該相對(duì)距離，并且改變所述輸出終端和所述預(yù)定外部終端之間的電聯(lián)接程度，從而使該開關(guān)在導(dǎo)通和阻斷所述輸出終端和所述預(yù)定外部終端之間的信號(hào)之間進(jìn)行切換操作。
3.如權(quán)利要求2所述的開關(guān)，其中，至少一個(gè)所述相對(duì)表面電極形成曲面。
4.如權(quán)利要求2所述的開關(guān)，其中，所述結(jié)構(gòu)組在二維方向上移動(dòng)。
5.如權(quán)利要求2所述的開關(guān)，其中，所述結(jié)構(gòu)組在三維方向上移動(dòng)。
6.如權(quán)利要求2所述的開關(guān)，其中，包括引導(dǎo)所述結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)的引導(dǎo)電極，在所述引導(dǎo)電極和所述表面電極之間感應(yīng)生成靜電引力，從而使所述結(jié)構(gòu)組利用該靜電引力執(zhí)行快速的反應(yīng)。
7.如權(quán)利要求2所述的開關(guān)，其中，多個(gè)結(jié)構(gòu)組平行地設(shè)置。
8.一種開關(guān)，包括雙支撐梁，其設(shè)置在襯底上；固定電極，其直接位于所述雙支撐梁下；可動(dòng)電極，其設(shè)置在所述雙支撐梁對(duì)著所述襯底的表面上；以及，多個(gè)表面電極，其設(shè)置在所述雙支撐梁的、與設(shè)置所述可動(dòng)電極的表面相對(duì)的表面上，其中，通過(guò)在所述固定電極和所述可動(dòng)電極之間感應(yīng)生成靜電引力和在所述多個(gè)表面電極之間感應(yīng)生成靜電引力，以彎曲所述雙支撐梁并改變所述雙支撐梁和所述襯底之間的電聯(lián)接程度，使所述開關(guān)在導(dǎo)通和阻斷所述雙支撐梁和所述襯底之間的信號(hào)之間進(jìn)行切換操作。
9.如權(quán)利要求8所述的開關(guān)，其中，所述多個(gè)表面電極為電極梳。
10.一種開關(guān)，包括懸臂梁，其設(shè)置在襯底上；固定電極，其直接位于所述懸臂梁下；可動(dòng)電極，其設(shè)置在所述懸臂梁對(duì)著所述襯底的表面上；以及，多個(gè)表面電極，其設(shè)置在所述懸臂梁的、與設(shè)置有所述可動(dòng)電極的表面相對(duì)的表面上，其中，通過(guò)在所述固定電極和所述可動(dòng)電極之間感應(yīng)產(chǎn)生靜電引力以彎曲所述懸臂梁并使所述懸臂梁和所述襯底電聯(lián)接，并且在所述多個(gè)述表面電極之間感應(yīng)生成靜電引力以沿著將所述懸臂梁從所述襯底分離的方向在所述懸臂梁中生成壓縮應(yīng)力，從而使所述開關(guān)斷開所述懸臂梁和所述襯底之間的電聯(lián)接。
全文摘要
一種能夠利用較低的DC電壓以較高的速度做出反應(yīng)并且能夠提供高絕緣度的開關(guān)。在該開關(guān)中，使用具有微結(jié)構(gòu)102a、102b和102c的微結(jié)構(gòu)組103，通過(guò)微動(dòng)微結(jié)構(gòu)102a、102b和102c而使微結(jié)構(gòu)組作為整體得到較大的移動(dòng)量。此外，通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，可以減小施加給微結(jié)構(gòu)102a、102b和102c的控制電極106a、106b、107a、107b、108a、108b、109a和109b的DC電壓。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)能夠利用較低DC電壓以較高速度做出反應(yīng)的高絕緣度開關(guān)100。
文檔編號(hào)B81B3/00GK1592942SQ03801500
公開日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2003年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月11日
發(fā)明者中西淑人, 中村邦彥 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社