JP2003258502A - Ｒｆｍｅｍｓ素子 - Google Patents
Ｒｆｍｅｍｓ素子Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/10—Auxiliary devices for switching or interrupting
- H01P1/12—Auxiliary devices for switching or interrupting by mechanical chopper
- H01P1/127—Strip line switches
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G5/00—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture
- H01G5/16—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture using variation of distance between electrodes
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G5/00—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture
- H01G5/40—Structural combinations of variable capacitors with other electric elements not covered by this subclass, the structure mainly consisting of a capacitor, e.g. RC combinations
-
- H—ELECTRICITY
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- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高周波信号の誘電体損失の低減を図る。
【解決手段】 基板２上に形成されたコプレーナー線路
３の上方側に可動体６を配置し、可動体６に可動電極１
０をコプレーナー線路３に対向させて形成する。可動体
６は、高周波信号に対しては絶縁体として振る舞い、か
つ、直流信号に対しては電極として振る舞う高抵抗半導
体により構成する。電極としての可動体６と可動用固定
電極１２との間の直流電圧印加による静電引力によっ
て、可動体６が可動用固定電極１２側に変位し、可動電
極１０とコプレーナー線路３間の静電容量が可変する。
ガラス等の絶縁体は信号周波数が高くなるにつれて誘電
体損失が増加するのに対して、高抵抗半導体から成る可
動体６は信号周波数が高くなるに従って誘電体損失が低
下する特性を有し、高周波信号の誘電体損失を低減する
ことが容易となる。
３の上方側に可動体６を配置し、可動体６に可動電極１
０をコプレーナー線路３に対向させて形成する。可動体
６は、高周波信号に対しては絶縁体として振る舞い、か
つ、直流信号に対しては電極として振る舞う高抵抗半導
体により構成する。電極としての可動体６と可動用固定
電極１２との間の直流電圧印加による静電引力によっ
て、可動体６が可動用固定電極１２側に変位し、可動電
極１０とコプレーナー線路３間の静電容量が可変する。
ガラス等の絶縁体は信号周波数が高くなるにつれて誘電
体損失が増加するのに対して、高抵抗半導体から成る可
動体６は信号周波数が高くなるに従って誘電体損失が低
下する特性を有し、高周波信号の誘電体損失を低減する
ことが容易となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波回路に組み
込まれるＲＦ ＭＥＭＳ（microelectromechanical syst
ems）素子に関するものである。
込まれるＲＦ ＭＥＭＳ（microelectromechanical syst
ems）素子に関するものである。
【０００２】
【背景技術】図９（ａ）にはマイクロマシンスイッチの
一例が平面図により示され、図９（ｂ）には図９（ａ）
のＡ−Ａ部分の断面図が示されている（特許第3119255
号参照）。このマイクロマシンスイッチ４０において、
基板４１上には、第１の信号線４２ａと第２の信号線４
２ｂが互いに端部をギャップＧを介し対向させて配置形
成されている。また、基板４１上には下部電極４３が第
１の信号線４２ａおよび第２の信号線４２ｂと間隔を介
して形成されている。
一例が平面図により示され、図９（ｂ）には図９（ａ）
のＡ−Ａ部分の断面図が示されている（特許第3119255
号参照）。このマイクロマシンスイッチ４０において、
基板４１上には、第１の信号線４２ａと第２の信号線４
２ｂが互いに端部をギャップＧを介し対向させて配置形
成されている。また、基板４１上には下部電極４３が第
１の信号線４２ａおよび第２の信号線４２ｂと間隔を介
して形成されている。
【０００３】さらに、基板４１には、固定部４５が下部
電極４３の近傍に配設されている。さらにまた、基板４
１の上方側には、第１の信号線４２ａおよび第２の信号
線４２ｂの各端部の形成領域から下部電極４３の形成領
域にかけての基板領域に間隔を介して対向する可動体４
４が配置されている。この可動体４４は、固定部４５に
梁４６（４６ａ，４６ｂ）を介して支持されている。
電極４３の近傍に配設されている。さらにまた、基板４
１の上方側には、第１の信号線４２ａおよび第２の信号
線４２ｂの各端部の形成領域から下部電極４３の形成領
域にかけての基板領域に間隔を介して対向する可動体４
４が配置されている。この可動体４４は、固定部４５に
梁４６（４６ａ，４６ｂ）を介して支持されている。
【０００４】可動体４４の基板側の面にはほぼ全面に絶
縁膜４７が形成されており、この絶縁膜４７上には、可
動用電極４８が下部電極４３に対向させて形成され、ま
た、接触電極５０が第１の信号線４２ａの端部からギャ
ップＧを介し第２の信号線４２ｂの端部に至るまでの領
域に対向させて形成されている。
縁膜４７が形成されており、この絶縁膜４７上には、可
動用電極４８が下部電極４３に対向させて形成され、ま
た、接触電極５０が第１の信号線４２ａの端部からギャ
ップＧを介し第２の信号線４２ｂの端部に至るまでの領
域に対向させて形成されている。
【０００５】このような構成のマイクロマシンスイッチ
４０では、例えば、下部電極４３と可動用電極４８間に
直流電圧を印加することにより、当該下部電極４３と可
動用電極４８間に静電引力が発生し、この静電引力によ
って梁４６ａ，４６ｂが撓んで可動体４４が基板４１側
に引き寄せられる。この可動体４４の変位によって接触
電極５０が信号線４２ａ，４２ｂの両方の端部に接触す
ることにより、信号線４２ａ，４２ｂは接触電極５０を
介して導通する。このマイクロマシンスイッチ４０で
は、そのように接触電極５０が信号線４２ａ，４２ｂに
接触することによって信号線４２ａ，４２ｂの信号導通
がオンし、また、接触電極５０が信号線４２ａ，４２ｂ
から離れることによって信号線４２ａ，４２ｂの信号導
通がオフするという如く、スイッチング動作を行う。
４０では、例えば、下部電極４３と可動用電極４８間に
直流電圧を印加することにより、当該下部電極４３と可
動用電極４８間に静電引力が発生し、この静電引力によ
って梁４６ａ，４６ｂが撓んで可動体４４が基板４１側
に引き寄せられる。この可動体４４の変位によって接触
電極５０が信号線４２ａ，４２ｂの両方の端部に接触す
ることにより、信号線４２ａ，４２ｂは接触電極５０を
介して導通する。このマイクロマシンスイッチ４０で
は、そのように接触電極５０が信号線４２ａ，４２ｂに
接触することによって信号線４２ａ，４２ｂの信号導通
がオンし、また、接触電極５０が信号線４２ａ，４２ｂ
から離れることによって信号線４２ａ，４２ｂの信号導
通がオフするという如く、スイッチング動作を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このマイク
ロマシンスイッチ４０の構成では、可動体４４は、シリ
コンにボロンを高濃度にドープした低抵抗シリコンによ
り構成されている。この低抵抗シリコンは誘電体損失が
大きいために、スイッチオン動作により接触電極５０に
流れる高周波信号は、接触電極５０での伝搬ロスが大き
いという問題がある。
ロマシンスイッチ４０の構成では、可動体４４は、シリ
コンにボロンを高濃度にドープした低抵抗シリコンによ
り構成されている。この低抵抗シリコンは誘電体損失が
大きいために、スイッチオン動作により接触電極５０に
流れる高周波信号は、接触電極５０での伝搬ロスが大き
いという問題がある。
【０００７】この発明は上記課題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は、高周波信号の伝搬ロスの
低減が図れるＲＦ ＭＥＭＳ素子を提供することにあ
る。
れたものであり、その目的は、高周波信号の伝搬ロスの
低減が図れるＲＦ ＭＥＭＳ素子を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決す
るための手段としている。すなわち、第１の発明は、基
板と、この基板上に形成される高周波信号導通部と、基
板の上方側に基板と間隔を介して配置され高周波信号導
通部の少なくとも一部分に間隔を介して対向する可動体
と、この可動体に形成され高周波信号導通部に対向する
可動電極と、静電引力を利用して前記可動体を基板に対
して遠近方向に変位させる可動体変位手段とを有するＲ
Ｆ ＭＥＭＳ素子であって、可動体は、高周波信号に対
しては絶縁体として振る舞い、かつ、低周波信号および
直流信号に対しては電極として振る舞う高抵抗半導体に
より構成されており、基板上には可動体の一部分に対向
する可動用固定電極が形成され、この可動用固定電極
と、前記電極として機能する可動体とは、当該可動用固
定電極と可動体間の直流電圧印加による静電引力によっ
て可動体を可動用固定電極側に変位させる可動体変位手
段を構成しており、この可動体変位手段による可動体の
変位によって高周波信号導通部と可動電極間の間隔が変
化して当該高周波信号導通部と可動電極間の静電容量が
可変する構成を備えていることを特徴としている。
に、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決す
るための手段としている。すなわち、第１の発明は、基
板と、この基板上に形成される高周波信号導通部と、基
板の上方側に基板と間隔を介して配置され高周波信号導
通部の少なくとも一部分に間隔を介して対向する可動体
と、この可動体に形成され高周波信号導通部に対向する
可動電極と、静電引力を利用して前記可動体を基板に対
して遠近方向に変位させる可動体変位手段とを有するＲ
Ｆ ＭＥＭＳ素子であって、可動体は、高周波信号に対
しては絶縁体として振る舞い、かつ、低周波信号および
直流信号に対しては電極として振る舞う高抵抗半導体に
より構成されており、基板上には可動体の一部分に対向
する可動用固定電極が形成され、この可動用固定電極
と、前記電極として機能する可動体とは、当該可動用固
定電極と可動体間の直流電圧印加による静電引力によっ
て可動体を可動用固定電極側に変位させる可動体変位手
段を構成しており、この可動体変位手段による可動体の
変位によって高周波信号導通部と可動電極間の間隔が変
化して当該高周波信号導通部と可動電極間の静電容量が
可変する構成を備えていることを特徴としている。
【０００９】第２の発明は、第１の発明の構成を備え、
可動体の上方側に間隔を介して対向する上部部材が配設
されており、可動用固定電極を基板上に設けるのに代え
て、可動用固定電極はその上部部材に可動体の少なくと
も一部分に対向させて形成されていることを特徴として
いる。
可動体の上方側に間隔を介して対向する上部部材が配設
されており、可動用固定電極を基板上に設けるのに代え
て、可動用固定電極はその上部部材に可動体の少なくと
も一部分に対向させて形成されていることを特徴として
いる。
【００１０】第３の発明は、第１又は第２の発明の構成
を備え、対向し合う高周波信号導通部の表面と可動電極
の表面とのうちの少なくとも一方には保護用の絶縁膜が
形成されていることを特徴としている。
を備え、対向し合う高周波信号導通部の表面と可動電極
の表面とのうちの少なくとも一方には保護用の絶縁膜が
形成されていることを特徴としている。
【００１１】第４の発明は、第１又は第２又は第３の発
明の構成を備え、高周波信号導通部を流れる高周波信号
の周波数は５ＧHz以上であることを特徴としている。
明の構成を備え、高周波信号導通部を流れる高周波信号
の周波数は５ＧHz以上であることを特徴としている。
【００１２】第５の発明は、第１〜第４の発明の何れか
１つの発明の構成を備え、可動体を構成する高抵抗半導
体は、1000Ωcm以上、かつ、10000Ωcm以下の範囲内の
抵抗率を有していることを特徴としている。
１つの発明の構成を備え、可動体を構成する高抵抗半導
体は、1000Ωcm以上、かつ、10000Ωcm以下の範囲内の
抵抗率を有していることを特徴としている。
【００１３】第６の発明は、第１〜第５の発明の何れか
１つの発明の構成を備え、ＲＦ ＭＥＭＳ素子は、可動
体の変位制御により高周波信号導通部と可動電極間の静
電容量が可変制御される可変容量素子であることを特徴
としている。
１つの発明の構成を備え、ＲＦ ＭＥＭＳ素子は、可動
体の変位制御により高周波信号導通部と可動電極間の静
電容量が可変制御される可変容量素子であることを特徴
としている。
【００１４】第７の発明は、第１〜第５の発明の何れか
１つの発明の構成を備え、高周波信号導通部はコプレー
ナー線路であり、ＲＦ ＭＥＭＳ素子は、コプレーナー
線路と可動電極間の静電容量が大となって当該コプレー
ナー線路と可動電極間が高周波的に短絡することにより
コプレーナー線路の導通がオフし、また、コプレーナー
線路と可動電極間の静電容量が小となって当該コプレー
ナー線路と可動電極間が高周波的にオープンとなること
によりコプレーナー線路の導通がオンするスイッチ素子
であることを特徴としている。
１つの発明の構成を備え、高周波信号導通部はコプレー
ナー線路であり、ＲＦ ＭＥＭＳ素子は、コプレーナー
線路と可動電極間の静電容量が大となって当該コプレー
ナー線路と可動電極間が高周波的に短絡することにより
コプレーナー線路の導通がオフし、また、コプレーナー
線路と可動電極間の静電容量が小となって当該コプレー
ナー線路と可動電極間が高周波的にオープンとなること
によりコプレーナー線路の導通がオンするスイッチ素子
であることを特徴としている。
【００１５】第８の発明は、第１〜第５の発明の何れか
１つの発明の構成を備え、高周波信号導通部は信号線路
と成し、当該信号線路は可動電極に対向する領域内に分
断部を有し、この分断部の両端の線路端部は可動電極に
間隔を介して対向しており、ＲＦ ＭＥＭＳ素子は、可
動電極と信号線路の分断部の両端部分との間の静電容量
が大となって当該可動電極と信号線路の分断部の両端部
分との間が高周波的に短絡することにより信号線路の分
断部の両端部分は可動電極を介して導通がオンし、ま
た、可動電極と信号線路の分断部の両端部分との間の静
電容量が小さくなって当該可動電極と信号線路の分断部
の両端部分との間がオープンとなることにより信号線路
の信号の導通がオフするスイッチ素子であることを特徴
としている。
１つの発明の構成を備え、高周波信号導通部は信号線路
と成し、当該信号線路は可動電極に対向する領域内に分
断部を有し、この分断部の両端の線路端部は可動電極に
間隔を介して対向しており、ＲＦ ＭＥＭＳ素子は、可
動電極と信号線路の分断部の両端部分との間の静電容量
が大となって当該可動電極と信号線路の分断部の両端部
分との間が高周波的に短絡することにより信号線路の分
断部の両端部分は可動電極を介して導通がオンし、ま
た、可動電極と信号線路の分断部の両端部分との間の静
電容量が小さくなって当該可動電極と信号線路の分断部
の両端部分との間がオープンとなることにより信号線路
の信号の導通がオフするスイッチ素子であることを特徴
としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に、この発明に係る実施形態
例を図面に基づいて説明する。
例を図面に基づいて説明する。
【００１７】図１（ａ）には本発明に係るＲＦ ＭＥＭ
Ｓ素子の一例が模式的な平面図により示され、図１
（ｂ）には図１（ａ）のＡ−Ａ部分の断面図が模式的に
示されている。
Ｓ素子の一例が模式的な平面図により示され、図１
（ｂ）には図１（ａ）のＡ−Ａ部分の断面図が模式的に
示されている。
【００１８】この第１実施形態例のＲＦ ＭＥＭＳ素子
１は、高周波回路に組み込まれてコプレーナー線路のス
イッチ素子として機能するものである。このＲＦ ＭＥ
ＭＳ素子１において、基板２（例えばシリコン基板やサ
ファイア基板など）を有し、この基板２上には高周波信
号導通部であるコプレーナー線路（ＣＰＷ線路）３が形
成されている。このコプレーナー線路３は、信号線３ｓ
を２本のグランド線３g1，３g2が間隔を介し挟み込む形
態で配置されて成る高周波信号伝送用の線路であり、そ
れら線路３ｓ，３g1，３g2は、例えばＡｕ等の導体膜に
より構成される。また、その線路３ｓ，３g1，３g2の厚
みは適宜設定されるものであるが、その一例を挙げると
すると、例えば約２μｍ程度である。この第１実施形態
例では、コプレーナー線路３には例えば５ＧHz以上の高
周波の信号が流れる。
１は、高周波回路に組み込まれてコプレーナー線路のス
イッチ素子として機能するものである。このＲＦ ＭＥ
ＭＳ素子１において、基板２（例えばシリコン基板やサ
ファイア基板など）を有し、この基板２上には高周波信
号導通部であるコプレーナー線路（ＣＰＷ線路）３が形
成されている。このコプレーナー線路３は、信号線３ｓ
を２本のグランド線３g1，３g2が間隔を介し挟み込む形
態で配置されて成る高周波信号伝送用の線路であり、そ
れら線路３ｓ，３g1，３g2は、例えばＡｕ等の導体膜に
より構成される。また、その線路３ｓ，３g1，３g2の厚
みは適宜設定されるものであるが、その一例を挙げると
すると、例えば約２μｍ程度である。この第１実施形態
例では、コプレーナー線路３には例えば５ＧHz以上の高
周波の信号が流れる。
【００１９】また、基板２の上方側には基板２と間隔を
介して上部部材（例えばガラス基板）４が配置されてい
る。この上部部材４は固定部５（５ａ，５ｂ）を介して
基板２に固定されている。
介して上部部材（例えばガラス基板）４が配置されてい
る。この上部部材４は固定部５（５ａ，５ｂ）を介して
基板２に固定されている。
【００２０】さらに、基板２と上部部材４間の間隙に
は、可動体６が、コプレーナー線路３の上方側に間隔を
介し、かつ、コプレーナー線路３の信号線３ｓとグラン
ド線３g1，３g2の一部分に共通に対向させて配置されて
いる。この可動体６は、基板２に対して遠近方向に変位
が可能となるように梁７（７ａ，７ｂ）と支持部８（８
ａ，８ｂ）を介して上部部材４に支持されている。
は、可動体６が、コプレーナー線路３の上方側に間隔を
介し、かつ、コプレーナー線路３の信号線３ｓとグラン
ド線３g1，３g2の一部分に共通に対向させて配置されて
いる。この可動体６は、基板２に対して遠近方向に変位
が可能となるように梁７（７ａ，７ｂ）と支持部８（８
ａ，８ｂ）を介して上部部材４に支持されている。
【００２１】可動体６における基板２側の面には、例え
ばＡｕ等の導体膜から成る可動電極１０が形成されてい
る。図２（ａ）には上部部材４の上方側から見た可動電
極１０とコプレーナー線路３の配置関係例が簡略化して
示され、また、図２（ｂ）にはその可動電極１０とコプ
レーナー線路３を横側から見た配置関係例が示されてい
る。これらの図示の如く、可動電極１０は、コプレーナ
ー線路３のグランド線３g1から信号線３ｓを介しグラン
ド線３g2にかけて跨ぐように、かつ、それら線路３ｓ，
３g1，３g2と間隔を介し対向させて形成されている。
ばＡｕ等の導体膜から成る可動電極１０が形成されてい
る。図２（ａ）には上部部材４の上方側から見た可動電
極１０とコプレーナー線路３の配置関係例が簡略化して
示され、また、図２（ｂ）にはその可動電極１０とコプ
レーナー線路３を横側から見た配置関係例が示されてい
る。これらの図示の如く、可動電極１０は、コプレーナ
ー線路３のグランド線３g1から信号線３ｓを介しグラン
ド線３g2にかけて跨ぐように、かつ、それら線路３ｓ，
３g1，３g2と間隔を介し対向させて形成されている。
【００２２】この第１実施形態例では、可動電極１０の
表面には保護用の絶縁膜１１が形成されている。この絶
縁膜１１は、例えばＳｉＮ等の絶縁体により構成され、
膜厚が例えば０．１μｍ程度という如く、非常に薄い膜
である。
表面には保護用の絶縁膜１１が形成されている。この絶
縁膜１１は、例えばＳｉＮ等の絶縁体により構成され、
膜厚が例えば０．１μｍ程度という如く、非常に薄い膜
である。
【００２３】さらにまた、上部部材４には、可動体６に
対向する部位に、凹部４ａが形成されており、この凹部
４ａの内壁面には可動体６に対向する可動用固定電極１
２（１２ａ，１２ｂ）が形成されている。また、上部部
材４には、当該上部部材４の表面から可動用固定電極１
２ａ，１２ｂに至るスルーホール１３ａ，１３ｂが形成
され、また、上部部材４の表面から支持部８（８ｂ）に
至るスルーホール１３ｃが形成されている。さらに、上
部部材４の表面には、各スルーホール１３ａ，１３ｂ，
１３ｃにそれぞれ接続する電極パッド１４ａ，１４ｂ，
１４ｃが形成されている。
対向する部位に、凹部４ａが形成されており、この凹部
４ａの内壁面には可動体６に対向する可動用固定電極１
２（１２ａ，１２ｂ）が形成されている。また、上部部
材４には、当該上部部材４の表面から可動用固定電極１
２ａ，１２ｂに至るスルーホール１３ａ，１３ｂが形成
され、また、上部部材４の表面から支持部８（８ｂ）に
至るスルーホール１３ｃが形成されている。さらに、上
部部材４の表面には、各スルーホール１３ａ，１３ｂ，
１３ｃにそれぞれ接続する電極パッド１４ａ，１４ｂ，
１４ｃが形成されている。
【００２４】この第１実施形態例において最も特徴的な
ことは、可動体６が高抵抗半導体により構成されている
ことである。高抵抗半導体とは、高周波信号（例えば約
５ＧHz以上の信号）に対しては絶縁体として振る舞い、
低周波信号（例えば約100ｋHz以下の信号）および直流
信号に対しては電極として振る舞うことができる高い抵
抗率を有する半導体である。この第１実施形態例では、
可動体６を構成する高抵抗半導体は、1000Ωcm以上、か
つ、10000Ωcm以下の範囲内の抵抗率を有している。
ことは、可動体６が高抵抗半導体により構成されている
ことである。高抵抗半導体とは、高周波信号（例えば約
５ＧHz以上の信号）に対しては絶縁体として振る舞い、
低周波信号（例えば約100ｋHz以下の信号）および直流
信号に対しては電極として振る舞うことができる高い抵
抗率を有する半導体である。この第１実施形態例では、
可動体６を構成する高抵抗半導体は、1000Ωcm以上、か
つ、10000Ωcm以下の範囲内の抵抗率を有している。
【００２５】また、高抵抗半導体は、誘電体損失に関し
て次のような性質を有する。つまり、図５の実線Ｂに示
す如く、ガラス等の絶縁体は、高周波領域において、周
波数が高くなるに従って誘電体損失（tanδ）が大きく
なるのに対して、高抵抗半導体は、図５の実線Ａに示す
ように、周波数が高くなるに従って誘電体損失が小さく
なるというものである。なお、図５のグラフにおいて、
実線Ａは、抵抗率2000Ωcmを持つ高抵抗シリコンに関す
るものであり、実線ａにより囲まれている領域内の値は
実験値であり、それ以外は文献値である。また、実線Ｂ
はパイレックス（登録商標）ガラスに関する文献値であ
る。
て次のような性質を有する。つまり、図５の実線Ｂに示
す如く、ガラス等の絶縁体は、高周波領域において、周
波数が高くなるに従って誘電体損失（tanδ）が大きく
なるのに対して、高抵抗半導体は、図５の実線Ａに示す
ように、周波数が高くなるに従って誘電体損失が小さく
なるというものである。なお、図５のグラフにおいて、
実線Ａは、抵抗率2000Ωcmを持つ高抵抗シリコンに関す
るものであり、実線ａにより囲まれている領域内の値は
実験値であり、それ以外は文献値である。また、実線Ｂ
はパイレックス（登録商標）ガラスに関する文献値であ
る。
【００２６】この第１実施形態例では、コプレーナー線
路３を流れる信号は５ＧHz以上の高周波信号であり、こ
の高周波信号に対しては、高抵抗半導体から成る可動体
６は、当該可動体６を絶縁体により構成する場合と同
等、あるいは、それ以上の良好な誘電体損失の特性を有
する。
路３を流れる信号は５ＧHz以上の高周波信号であり、こ
の高周波信号に対しては、高抵抗半導体から成る可動体
６は、当該可動体６を絶縁体により構成する場合と同
等、あるいは、それ以上の良好な誘電体損失の特性を有
する。
【００２７】前記の如く、高抵抗半導体から成る可動体
６は、直流信号（直流電圧）に対しては当該可動体６自
体を電極として機能させることができることから、この
第１実施形態例では、電極としての可動体６と、可動用
固定電極１２ａ，１２ｂとによって、可動体６を変位さ
せる可動体変位手段が構成されている。つまり、電極パ
ッド１４ａ，１４ｂ，１４ｃとスルーホール１３ａ，１
３ｂ，１３ｃを介して外部から直流電圧（例えば５Ｖ程
度の直流電圧）を可動体６と可動用固定電極１２（１２
ａ，１２ｂ）間に印加すると、当該可動体６と可動用固
定電極１２間に静電引力が発生する。この静電引力によ
って可動体６は、図４に示すように、可動用固定電極１
２側に引き寄せられる。このように、可動体６と可動用
固定電極１２により静電引力を利用して可動体６を変位
させることができる。
６は、直流信号（直流電圧）に対しては当該可動体６自
体を電極として機能させることができることから、この
第１実施形態例では、電極としての可動体６と、可動用
固定電極１２ａ，１２ｂとによって、可動体６を変位さ
せる可動体変位手段が構成されている。つまり、電極パ
ッド１４ａ，１４ｂ，１４ｃとスルーホール１３ａ，１
３ｂ，１３ｃを介して外部から直流電圧（例えば５Ｖ程
度の直流電圧）を可動体６と可動用固定電極１２（１２
ａ，１２ｂ）間に印加すると、当該可動体６と可動用固
定電極１２間に静電引力が発生する。この静電引力によ
って可動体６は、図４に示すように、可動用固定電極１
２側に引き寄せられる。このように、可動体６と可動用
固定電極１２により静電引力を利用して可動体６を変位
させることができる。
【００２８】この第１実施形態例のＲＦ ＭＥＭＳ素子
１は上記のように構成されており、次に示すようにコプ
レーナー線路のスイッチ素子として機能することができ
る。
１は上記のように構成されており、次に示すようにコプ
レーナー線路のスイッチ素子として機能することができ
る。
【００２９】例えば、図１（ｂ）の如く、可動電極１０
上の絶縁膜１１がコプレーナー線路３に接触している、
又は、近接している状態では、可動電極１０とコプレー
ナー線路３間の間隔は絶縁膜１１の厚み（例えば０．１
μｍ）程度というように非常に狭く、可動電極１０とコ
プレーナー線路３間の静電容量は大きくなる。
上の絶縁膜１１がコプレーナー線路３に接触している、
又は、近接している状態では、可動電極１０とコプレー
ナー線路３間の間隔は絶縁膜１１の厚み（例えば０．１
μｍ）程度というように非常に狭く、可動電極１０とコ
プレーナー線路３間の静電容量は大きくなる。
【００３０】ところで、図３（ａ）には図２（ａ）、
（ｂ）に示される可動電極１０およびコプレーナー線路
３の等価回路が示されている。なお、Ｃ１は可動電極１
０とグランド線３g1間の静電容量を示し、Ｃ２は可動電
極１０とグランド線３g2間の静電容量を示し、Ｃ３は可
動電極１０と信号線３ｓ間の静電容量を示している。ま
た、Ｌ１，Ｒ１は、それぞれ、可動電極１０のグランド
線３g1側のインダクタンス値、抵抗値を示し、Ｌ２，Ｒ
２は、それぞれ、可動電極１０のグランド線３g2側のイ
ンダクタンス値、抵抗値を示す。
（ｂ）に示される可動電極１０およびコプレーナー線路
３の等価回路が示されている。なお、Ｃ１は可動電極１
０とグランド線３g1間の静電容量を示し、Ｃ２は可動電
極１０とグランド線３g2間の静電容量を示し、Ｃ３は可
動電極１０と信号線３ｓ間の静電容量を示している。ま
た、Ｌ１，Ｒ１は、それぞれ、可動電極１０のグランド
線３g1側のインダクタンス値、抵抗値を示し、Ｌ２，Ｒ
２は、それぞれ、可動電極１０のグランド線３g2側のイ
ンダクタンス値、抵抗値を示す。
【００３１】図３（ａ）の等価回路を整理すると、図３
（ｂ）に示すように表すことができる。なお、近似的に
静電容量Ｃは、Ｃ＝１／（（１／（Ｃ１＋Ｃ２））＋
（１／Ｃ３））の数式に基づくものであり、インダクタ
ンスＬは、Ｌ＝１／（（１／Ｌ １）＋（１／Ｌ２））の
数式に基づくものであり、抵抗Ｒは、Ｒ＝１／（（１／
Ｒ１）＋（１／Ｒ２））の数式に基づくものである。
（ｂ）に示すように表すことができる。なお、近似的に
静電容量Ｃは、Ｃ＝１／（（１／（Ｃ１＋Ｃ２））＋
（１／Ｃ３））の数式に基づくものであり、インダクタ
ンスＬは、Ｌ＝１／（（１／Ｌ １）＋（１／Ｌ２））の
数式に基づくものであり、抵抗Ｒは、Ｒ＝１／（（１／
Ｒ１）＋（１／Ｒ２））の数式に基づくものである。
【００３２】前記の如く、可動電極１０とコプレーナー
線路３間の間隔が狭くて当該可動電極１０とコプレーナ
ー線路３間の静電容量Ｃが大きくなると、図３（ｂ）の
等価回路におけるＬＣの直列共振周波数が信号線３ｓを
流れる高周波信号の周波数に近くなり、信号線３ｓ側か
ら可動電極１０を介してグランド側を見たときのＬＣ回
路部分のインピーダンスが非常に小さくなる。つまり、
信号線３ｓから可動電極１０を介してグランド側を見た
ときに短絡と等価な状態となる。これにより、コプレー
ナー線路３の信号の導通がオフする。
線路３間の間隔が狭くて当該可動電極１０とコプレーナ
ー線路３間の静電容量Ｃが大きくなると、図３（ｂ）の
等価回路におけるＬＣの直列共振周波数が信号線３ｓを
流れる高周波信号の周波数に近くなり、信号線３ｓ側か
ら可動電極１０を介してグランド側を見たときのＬＣ回
路部分のインピーダンスが非常に小さくなる。つまり、
信号線３ｓから可動電極１０を介してグランド側を見た
ときに短絡と等価な状態となる。これにより、コプレー
ナー線路３の信号の導通がオフする。
【００３３】また、図４に示すように、可動体６が基板
２から離れる方向に変位して、可動電極１０とコプレー
ナー線路３間の間隔が例えば５μｍ程度に広がると、可
動電極１０とコプレーナー線路３間の静電容量Ｃが小さ
くなり、信号線３ｓ側から可動電極１０を介してグラン
ド側を見たときのインピーダンスが非常に大きくなる。
つまり、信号線３ｓから可動電極１０を介してグランド
側を見たときにオープンと等価な状態となる。これによ
り、コプレーナー線路３の信号の導通はオンする。
２から離れる方向に変位して、可動電極１０とコプレー
ナー線路３間の間隔が例えば５μｍ程度に広がると、可
動電極１０とコプレーナー線路３間の静電容量Ｃが小さ
くなり、信号線３ｓ側から可動電極１０を介してグラン
ド側を見たときのインピーダンスが非常に大きくなる。
つまり、信号線３ｓから可動電極１０を介してグランド
側を見たときにオープンと等価な状態となる。これによ
り、コプレーナー線路３の信号の導通はオンする。
【００３４】このように、この第１実施形態例のＲＦ
ＭＥＭＳ素子１は、可動体６を静電引力を利用して変位
させることにより、コプレーナー線路３の信号導通のオ
ン・オフを行うことができる。
ＭＥＭＳ素子１は、可動体６を静電引力を利用して変位
させることにより、コプレーナー線路３の信号導通のオ
ン・オフを行うことができる。
【００３５】この第１実施形態例では、可動体６が高抵
抗半導体により構成されているので、前記の如く、可動
体６自体が可動体変位手段の電極として機能することが
できる。これにより、可動体６に、可動体変位手段を構
成するための電極を形成しなくて済むので、ＲＦ ＭＥ
ＭＳ素子１の構造および製造工程の簡略化を図ることが
できる。これにより、ＲＦ ＭＥＭＳ素子１の低コスト
化を図ることができる。
抗半導体により構成されているので、前記の如く、可動
体６自体が可動体変位手段の電極として機能することが
できる。これにより、可動体６に、可動体変位手段を構
成するための電極を形成しなくて済むので、ＲＦ ＭＥ
ＭＳ素子１の構造および製造工程の簡略化を図ることが
できる。これにより、ＲＦ ＭＥＭＳ素子１の低コスト
化を図ることができる。
【００３６】また、高抵抗半導体から成る可動体６は、
高周波信号に対しては絶縁体の如く振る舞い、その誘電
体損失（tanδ）は絶縁体と同等、あるいは、それ以上
に良好となることから、高周波信号の伝搬ロスを低減す
ることができる。近年、信号は高周波化の傾向にあり、
可動体６を絶縁体により構成すると、信号の高周波化に
より可動体６の誘電体損失は大きくなって（図５の実線
Ｂ参照）可動体６に因る信号の伝搬ロスの増加が懸念さ
れるが、この第１実施形態例の如く、可動体６を高抵抗
半導体により構成することにより、信号が高周波化する
につれて可動体６の誘電体損失が小さくなることから
（図５の実線Ａ参照）、信号の高周波化により可動体６
に因る信号の伝搬ロスを低減することができる。このよ
うに、この第１実施形態例の構成は、今後、非常に有効
となるものである。
高周波信号に対しては絶縁体の如く振る舞い、その誘電
体損失（tanδ）は絶縁体と同等、あるいは、それ以上
に良好となることから、高周波信号の伝搬ロスを低減す
ることができる。近年、信号は高周波化の傾向にあり、
可動体６を絶縁体により構成すると、信号の高周波化に
より可動体６の誘電体損失は大きくなって（図５の実線
Ｂ参照）可動体６に因る信号の伝搬ロスの増加が懸念さ
れるが、この第１実施形態例の如く、可動体６を高抵抗
半導体により構成することにより、信号が高周波化する
につれて可動体６の誘電体損失が小さくなることから
（図５の実線Ａ参照）、信号の高周波化により可動体６
に因る信号の伝搬ロスを低減することができる。このよ
うに、この第１実施形態例の構成は、今後、非常に有効
となるものである。
【００３７】さらに、例えば仮にコプレーナー線路３と
可動電極１０が直接接触により結合する構成とすると、
図３（ｂ）の抵抗値Ｒに接触抵抗成分が含まれて抵抗値
Ｒが大きくなってしまう。これにより、信号のロスが増
加する。これに対して、この第１実施形態例では、コプ
レーナー線路３と可動電極１０は静電容量を介して結合
する構成であるので、コプレーナー線路３と可動電極１
０間に接触抵抗は発生せず、信号のロスを抑制すること
ができる。
可動電極１０が直接接触により結合する構成とすると、
図３（ｂ）の抵抗値Ｒに接触抵抗成分が含まれて抵抗値
Ｒが大きくなってしまう。これにより、信号のロスが増
加する。これに対して、この第１実施形態例では、コプ
レーナー線路３と可動電極１０は静電容量を介して結合
する構成であるので、コプレーナー線路３と可動電極１
０間に接触抵抗は発生せず、信号のロスを抑制すること
ができる。
【００３８】以下に、第２実施形態例を説明する。な
お、この第２実施形態例の説明において、第１実施形態
例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の
重複説明は省略する。
お、この第２実施形態例の説明において、第１実施形態
例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の
重複説明は省略する。
【００３９】この第２実施形態例では、図６に示すよう
に、可動体６は電気的に浮遊した構成となっている。そ
れ以外の構成は第１実施形態例と同様である。つまり、
可動体６を外部と導通させるためのスルーホール１３ｃ
と電極パッド１４ｃが省略されている。これにより、第
１実施形態例の構成よりも、構造を簡略化することがで
きる。また、製造コストを低減することができる。
に、可動体６は電気的に浮遊した構成となっている。そ
れ以外の構成は第１実施形態例と同様である。つまり、
可動体６を外部と導通させるためのスルーホール１３ｃ
と電極パッド１４ｃが省略されている。これにより、第
１実施形態例の構成よりも、構造を簡略化することがで
きる。また、製造コストを低減することができる。
【００４０】以下に、第３実施形態例を説明する。な
お、この第３実施形態例の説明において、第１や第２の
各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その
共通部分の重複説明は省略する。
お、この第３実施形態例の説明において、第１や第２の
各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その
共通部分の重複説明は省略する。
【００４１】この第３実施形態例では、可動用固定電極
１２を可動体６の上方側に設けるのではなく、図７に示
すように、可動用固定電極１２（１２ａ，１２ｂ）は、
可動体６の下方側、つまり、基板２上に、可動体６の一
部分に対向させて設けられている。第１や第２の各実施
形態例では、可動用固定電極１２を可動体６の上方側に
配置するために上部部材４が形成されていたが、この第
３実施形態例では、可動用固定電極１２が基板２上に形
成される構成であるために、上部部材４を設けなくとも
済むので、当該上部部材４は省略されている。また、可
動体６は、上部部材４に支持されるのに代えて、梁７を
介して、基板２に固定されている固定部１６（１６ａ，
１６ｂ）に支持されている。
１２を可動体６の上方側に設けるのではなく、図７に示
すように、可動用固定電極１２（１２ａ，１２ｂ）は、
可動体６の下方側、つまり、基板２上に、可動体６の一
部分に対向させて設けられている。第１や第２の各実施
形態例では、可動用固定電極１２を可動体６の上方側に
配置するために上部部材４が形成されていたが、この第
３実施形態例では、可動用固定電極１２が基板２上に形
成される構成であるために、上部部材４を設けなくとも
済むので、当該上部部材４は省略されている。また、可
動体６は、上部部材４に支持されるのに代えて、梁７を
介して、基板２に固定されている固定部１６（１６ａ，
１６ｂ）に支持されている。
【００４２】この第３実施形態例では、可動用固定電極
１２は可動体６上に形成されているために、可動体６と
可動用固定電極１２間に直流電圧を印加すると、可動体
６は基板２側に引き寄せられる構成となる。このため、
可動体６と可動用固定電極１２間に直流電圧を印加して
いないときには、図７に示すように、可動電極１０上の
絶縁膜１１と、コプレーナー線路３との間には間隙が形
成される状態となる。
１２は可動体６上に形成されているために、可動体６と
可動用固定電極１２間に直流電圧を印加すると、可動体
６は基板２側に引き寄せられる構成となる。このため、
可動体６と可動用固定電極１２間に直流電圧を印加して
いないときには、図７に示すように、可動電極１０上の
絶縁膜１１と、コプレーナー線路３との間には間隙が形
成される状態となる。
【００４３】この第３実施形態例では、上部部材４を省
略することができるので、構造および製造工程の簡略化
を図ることができる。
略することができるので、構造および製造工程の簡略化
を図ることができる。
【００４４】なお、この第３実施形態例では、上部部材
４が省略されていたが、例えば可動体６の保護を図る観
点から、この第３実施形態例の如く可動用固定電極１２
を基板２上に形成する構成とした場合においても、第１
や第２の各実施形態例と同様に上部部材４を設けてもよ
い。
４が省略されていたが、例えば可動体６の保護を図る観
点から、この第３実施形態例の如く可動用固定電極１２
を基板２上に形成する構成とした場合においても、第１
や第２の各実施形態例と同様に上部部材４を設けてもよ
い。
【００４５】以下に、第４実施形態例を説明する。な
お、この第４実施形態例の説明において、第１〜第３の
各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その
共通部分の重複説明は省略する。
お、この第４実施形態例の説明において、第１〜第３の
各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その
共通部分の重複説明は省略する。
【００４６】図８（ａ）には第４実施形態例のＲＦ Ｍ
ＥＭＳ素子１の模式的な平面図が示され、図８（ｂ）に
は図８（ａ）のＡ−Ａ部分の断面図が示されている。
ＥＭＳ素子１の模式的な平面図が示され、図８（ｂ）に
は図８（ａ）のＡ−Ａ部分の断面図が示されている。
【００４７】第１〜第３の各実施形態例のＲＦ ＭＥＭ
Ｓ素子１は、いわゆる並列スイッチの構成であるのに対
して、この第４実施形態例では、直列スイッチの構成を
有している。
Ｓ素子１は、いわゆる並列スイッチの構成であるのに対
して、この第４実施形態例では、直列スイッチの構成を
有している。
【００４８】すなわち、この第４実施形態例では、コプ
レーナー線路３の信号線３ｓには分断部１８が形成され
ており、可動電極１０は、その分断部１８の一端側の線
路端部から分断部１８を介し他端側の線路端部にかけて
対向するように、可動体６に形成されている。この第４
実施形態例では、可動電極１０は、コプレーナー線路３
のグランド線３g1，３g2には対向していない。
レーナー線路３の信号線３ｓには分断部１８が形成され
ており、可動電極１０は、その分断部１８の一端側の線
路端部から分断部１８を介し他端側の線路端部にかけて
対向するように、可動体６に形成されている。この第４
実施形態例では、可動電極１０は、コプレーナー線路３
のグランド線３g1，３g2には対向していない。
【００４９】上記のようなコプレーナー線路３の信号線
３ｓおよび可動電極１０以外の構成は、第１〜第３の各
実施形態例と同様である。なお、図８の図示の例では、
可動体６は第１実施形態例の如くスルーホール１３ｃと
電極パッド１４ｃによって外部の回路と接続可能な構成
であるが、第２実施形態例の如く可動体６は電気的に浮
遊した状態としてもよい。また、図８の図示の例では、
可動用固定電極１２は上部部材４に形成されているが、
第３実施形態例の如く可動用固定電極１２を基板２上に
形成してもよい。
３ｓおよび可動電極１０以外の構成は、第１〜第３の各
実施形態例と同様である。なお、図８の図示の例では、
可動体６は第１実施形態例の如くスルーホール１３ｃと
電極パッド１４ｃによって外部の回路と接続可能な構成
であるが、第２実施形態例の如く可動体６は電気的に浮
遊した状態としてもよい。また、図８の図示の例では、
可動用固定電極１２は上部部材４に形成されているが、
第３実施形態例の如く可動用固定電極１２を基板２上に
形成してもよい。
【００５０】この第４実施形態例のＲＦ ＭＥＭＳ素子
１では、図８（ｂ）に示すように、可動電極１０上の絶
縁膜１１が信号線３ｓに接触して、可動電極１０と、分
断部１８の両端の線路部分との間の間隔が非常に狭い場
合には、可動電極１０と分断部１８の両端の線路部分と
は静電容量が大きくなって当該可動電極１０と分断部１
８の両端の線路部分との間は高周波的に短絡する。これ
により、分断部１８の両端の線路端部分は可動電極１０
を介して導通し、信号線３ｓの信号の導通がオンする。
１では、図８（ｂ）に示すように、可動電極１０上の絶
縁膜１１が信号線３ｓに接触して、可動電極１０と、分
断部１８の両端の線路部分との間の間隔が非常に狭い場
合には、可動電極１０と分断部１８の両端の線路部分と
は静電容量が大きくなって当該可動電極１０と分断部１
８の両端の線路部分との間は高周波的に短絡する。これ
により、分断部１８の両端の線路端部分は可動電極１０
を介して導通し、信号線３ｓの信号の導通がオンする。
【００５１】また、可動体変位手段による可動体６の変
位によって可動電極１０が基板２から離れる方向に変位
すると、可動電極１０と分断部１８の両端の線路端部と
の間の間隔が広がって、当該可動電極１０と分断部１８
の両端の線路端部との間の静電容量が小さくなる。これ
により、可動電極１０と分断部１８の両端の線路端部と
の間がオープンとなり、信号線３ｓの信号導通はオフす
る。
位によって可動電極１０が基板２から離れる方向に変位
すると、可動電極１０と分断部１８の両端の線路端部と
の間の間隔が広がって、当該可動電極１０と分断部１８
の両端の線路端部との間の静電容量が小さくなる。これ
により、可動電極１０と分断部１８の両端の線路端部と
の間がオープンとなり、信号線３ｓの信号導通はオフす
る。
【００５２】この第４実施形態例においても、第１〜第
３の各実施形態例と同様に、可動体６が高抵抗半導体に
より構成されているので、第１〜第３の各実施形態例と
同様の効果を得ることができる。
３の各実施形態例と同様に、可動体６が高抵抗半導体に
より構成されているので、第１〜第３の各実施形態例と
同様の効果を得ることができる。
【００５３】なお、この発明は第１〜第４の各実施形態
例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り
得る。例えば、第１〜第４の各実施形態例では、ＲＦ
ＭＥＭＳ素子１はスイッチ素子である例を示したが、同
様な構成により可変容量素子を構成することができる。
スイッチ素子とする場合には、可動電極１０とコプレー
ナー線路３間の高周波的な短絡とオープンの切り換えが
可能な程に、可動体６を大きく変位させる必要がある
が、可変容量素子とする場合には、一般的に静電容量の
可変範囲はそれほど大きくなく、可動体６の変位量は少
なくてよい。また、ＲＦ ＭＥＭＳ素子を可変容量素子
とする場合には、可動体６の高精度な変位制御が可能と
なるように梁７の弾性係数などが設定されることが好ま
しい。
例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り
得る。例えば、第１〜第４の各実施形態例では、ＲＦ
ＭＥＭＳ素子１はスイッチ素子である例を示したが、同
様な構成により可変容量素子を構成することができる。
スイッチ素子とする場合には、可動電極１０とコプレー
ナー線路３間の高周波的な短絡とオープンの切り換えが
可能な程に、可動体６を大きく変位させる必要がある
が、可変容量素子とする場合には、一般的に静電容量の
可変範囲はそれほど大きくなく、可動体６の変位量は少
なくてよい。また、ＲＦ ＭＥＭＳ素子を可変容量素子
とする場合には、可動体６の高精度な変位制御が可能と
なるように梁７の弾性係数などが設定されることが好ま
しい。
【００５４】また、第１〜第４の各実施形態例では、高
周波信号導通部として、コプレーナー線路が設けられて
いる例を示したが、高周波信号導通部として、コプレー
ナー線路以外の例えばマイクロストリップ線路等の線路
を形成してもよい。
周波信号導通部として、コプレーナー線路が設けられて
いる例を示したが、高周波信号導通部として、コプレー
ナー線路以外の例えばマイクロストリップ線路等の線路
を形成してもよい。
【００５５】さらに、各実施形態例では、可動体６を構
成する高抵抗半導体として、高抵抗のシリコンを例に挙
げたが、シリコン以外の例えばＧａＡｓ等の高抵抗の半
導体により、可動体６を構成してもよいものである。
成する高抵抗半導体として、高抵抗のシリコンを例に挙
げたが、シリコン以外の例えばＧａＡｓ等の高抵抗の半
導体により、可動体６を構成してもよいものである。
【００５６】さらに、第１〜第４の各実施形態例では、
可動電極１０上に絶縁膜１１が形成されていたが、例え
ば、絶縁膜１１を可動電極１０に設けるのに代えて、コ
プレーナー線路３における少なくとも可動電極１０に対
向する部分に絶縁膜１１を形成してもよいし、また、対
向し合う可動電極１０とコプレーナー線路３の両方の表
面に絶縁膜１１を形成してもよい。
可動電極１０上に絶縁膜１１が形成されていたが、例え
ば、絶縁膜１１を可動電極１０に設けるのに代えて、コ
プレーナー線路３における少なくとも可動電極１０に対
向する部分に絶縁膜１１を形成してもよいし、また、対
向し合う可動電極１０とコプレーナー線路３の両方の表
面に絶縁膜１１を形成してもよい。
【００５７】
【発明の効果】この発明によれば、可動体を高抵抗半導
体により構成しているので、可動体は低周波信号および
直流信号に対しては電極として振る舞うことができる。
このことから、この発明では、可動体自体を可動体変位
手段の電極として機能させている。これにより、可動体
に可動体変位手段の電極を形成しなくて済むこととなる
ので、ＲＦ ＭＥＭＳ素子の構造および製造工程の簡略
化を図ることができる。
体により構成しているので、可動体は低周波信号および
直流信号に対しては電極として振る舞うことができる。
このことから、この発明では、可動体自体を可動体変位
手段の電極として機能させている。これにより、可動体
に可動体変位手段の電極を形成しなくて済むこととなる
ので、ＲＦ ＭＥＭＳ素子の構造および製造工程の簡略
化を図ることができる。
【００５８】また、上記の如く可動体を高抵抗半導体に
より構成しており、当該高抵抗半導体は、高周波信号に
対しては非常に低い誘電体損失を持つ性質であることか
ら、信号のロスを低減することが可能となる。
より構成しており、当該高抵抗半導体は、高周波信号に
対しては非常に低い誘電体損失を持つ性質であることか
ら、信号のロスを低減することが可能となる。
【００５９】また、対向し合う高周波信号導通部の表面
と可動電極の表面とのうちの少なくとも一方には絶縁膜
が形成されているものにあっては、高周波信号導通部あ
るいは可動電極の保護を図ることができる。また、高周
波信号導通部と可動電極は接触することがないので、高
周波信号導通部と可動電極の接触による接触抵抗に起因
した信号のロスを確実に防止することができる。
と可動電極の表面とのうちの少なくとも一方には絶縁膜
が形成されているものにあっては、高周波信号導通部あ
るいは可動電極の保護を図ることができる。また、高周
波信号導通部と可動電極は接触することがないので、高
周波信号導通部と可動電極の接触による接触抵抗に起因
した信号のロスを確実に防止することができる。
【００６０】さらに、高周波信号導通部を流れる高周波
信号の周波数が５ＧHz以上であるものにあっては、可動
体を高抵抗半導体により構成することに起因した誘電体
損失の抑制効果を大きく得ることができる。
信号の周波数が５ＧHz以上であるものにあっては、可動
体を高抵抗半導体により構成することに起因した誘電体
損失の抑制効果を大きく得ることができる。
【００６１】この発明において特徴的な構成を有するス
イッチ素子であるＲＦ ＭＥＭＳ素子や、可変容量素子
であるＲＦ ＭＥＭＳ素子を回路に組み込むことによ
り、当該回路のロス低減に寄与することができる。
イッチ素子であるＲＦ ＭＥＭＳ素子や、可変容量素子
であるＲＦ ＭＥＭＳ素子を回路に組み込むことによ
り、当該回路のロス低減に寄与することができる。
【図１】第１実施形態例のＲＦ ＭＥＭＳ素子を説明す
るための図である。
るための図である。
【図２】第１実施形態例のＲＦ ＭＥＭＳ素子を構成す
る可動電極とコプレーナー線路を抜き出して当該可動電
極とコプレーナー線路の配置関係の一例を示すモデル図
である。
る可動電極とコプレーナー線路を抜き出して当該可動電
極とコプレーナー線路の配置関係の一例を示すモデル図
である。
【図３】第１実施形態例のＲＦ ＭＥＭＳ素子を構成す
る可動電極とコプレーナー線路部分の等価回路図であ
る。
る可動電極とコプレーナー線路部分の等価回路図であ
る。
【図４】第１実施形態例のＲＦ ＭＥＭＳ素子におい
て、静電引力を利用して可動体を変位させた状態を示し
たモデル図である。
て、静電引力を利用して可動体を変位させた状態を示し
たモデル図である。
【図５】高抵抗半導体における周波数と誘電体損失（ta
nδ）の関係例をガラスの場合と比較して示すグラフで
ある。
nδ）の関係例をガラスの場合と比較して示すグラフで
ある。
【図６】第２実施形態例のＲＦ ＭＥＭＳ素子を説明す
るためのモデル図である。
るためのモデル図である。
【図７】第３実施形態例のＲＦ ＭＥＭＳ素子を説明す
るためのモデル図である。
るためのモデル図である。
【図８】第４実施形態例のＲＦ ＭＥＭＳ素子を説明す
るためのモデル図である。
るためのモデル図である。
【図９】特許第３１１９２５５号に開示のマイクロマシ
ンスイッチを説明するための図である。
ンスイッチを説明するための図である。
１ ＲＦ ＭＥＭＳ素子
２ 基板
３ コプレーナー線路
４ 上部部材
６ 可動体
１０ 可動電極
１１ 絶縁膜
１２ 可動用固定電極
１８ 分断部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 小中 義宏
京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式
会社村田製作所内
Ｆターム(参考） 5J012 AA00
Claims (8)
- 【請求項１】 基板と、この基板上に形成される高周波
信号導通部と、基板の上方側に基板と間隔を介して配置
され高周波信号導通部の少なくとも一部分に間隔を介し
て対向する可動体と、この可動体に形成され高周波信号
導通部に対向する可動電極と、静電引力を利用して前記
可動体を基板に対して遠近方向に変位させる可動体変位
手段とを有するＲＦ ＭＥＭＳ素子であって、可動体
は、高周波信号に対しては絶縁体として振る舞い、か
つ、低周波信号および直流信号に対しては電極として振
る舞う高抵抗半導体により構成されており、基板上には
可動体の一部分に対向する可動用固定電極が形成され、
この可動用固定電極と、前記電極として機能する可動体
とは、当該可動用固定電極と可動体間の直流電圧印加に
よる静電引力によって可動体を可動用固定電極側に変位
させる可動体変位手段を構成しており、この可動体変位
手段による可動体の変位によって高周波信号導通部と可
動電極間の間隔が変化して当該高周波信号導通部と可動
電極間の静電容量が可変する構成を備えていることを特
徴とするＲＦ ＭＥＭＳ素子。 - 【請求項２】 可動体の上方側に間隔を介して対向する
上部部材が配設されており、可動用固定電極を基板上に
設けるのに代えて、可動用固定電極はその上部部材に可
動体の少なくとも一部分に対向させて形成されているこ
とを特徴とする請求項１記載のＲＦ ＭＥＭＳ素子。 - 【請求項３】 対向し合う高周波信号導通部の表面と可
動電極の表面とのうちの少なくとも一方には保護用の絶
縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１又は請
求項２記載のＲＦ ＭＥＭＳ素子。 - 【請求項４】 高周波信号導通部を流れる高周波信号の
周波数は５ＧHz以上であることを特徴とする請求項１又
は請求項２又は請求項３記載のＲＦ ＭＥＭＳ素子。 - 【請求項５】 可動体を構成する高抵抗半導体は、1000
Ωcm以上、かつ、10000Ωcm以下の範囲内の抵抗率を有
していることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れ
か１つに記載のＲＦ ＭＥＭＳ素子。 - 【請求項６】 ＲＦ ＭＥＭＳ素子は、可動体の変位制
御により高周波信号導通部と可動電極間の静電容量が可
変制御される可変容量素子であることを特徴とする請求
項１乃至請求項５の何れか１つに記載のＲＦ ＭＥＭＳ
素子。 - 【請求項７】 高周波信号導通部はコプレーナー線路で
あり、ＲＦ ＭＥＭＳ素子は、コプレーナー線路と可動
電極間の静電容量が大となって当該コプレーナー線路と
可動電極間が高周波的に短絡することによりコプレーナ
ー線路の導通がオフし、また、コプレーナー線路と可動
電極間の静電容量が小となって当該コプレーナー線路と
可動電極間が高周波的にオープンとなることによりコプ
レーナー線路の導通がオンするスイッチ素子であること
を特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載
のＲＦ ＭＥＭＳ素子。 - 【請求項８】 高周波信号導通部は信号線路と成し、当
該信号線路は可動電極に対向する領域内に分断部を有
し、この分断部の両端の線路端部は可動電極に間隔を介
して対向しており、ＲＦ ＭＥＭＳ素子は、可動電極と
信号線路の分断部の両端部分との間の静電容量が大とな
って当該可動電極と信号線路の分断部の両端部分との間
が高周波的に短絡することにより信号線路の分断部の両
端部分は可動電極を介して導通がオンし、また、可動電
極と信号線路の分断部の両端部分との間の静電容量が小
さくなって当該可動電極と信号線路の分断部の両端部分
との間がオープンとなることにより信号線路の信号の導
通がオフするスイッチ素子であることを特徴とする請求
項１乃至請求項５の何れか１つに記載のＲＦ ＭＥＭＳ
素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002060765A JP3818176B2 (ja) | 2002-03-06 | 2002-03-06 | Ｒｆｍｅｍｓ素子 |
| US10/372,697 US6713695B2 (en) | 2002-03-06 | 2003-02-24 | RF microelectromechanical systems device |
| EP03004086A EP1343189B1 (en) | 2002-03-06 | 2003-02-25 | RF microelectromechanical device |
| DE60305761T DE60305761T2 (de) | 2002-03-06 | 2003-02-25 | HF mikroelektromechanische Vorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002060765A JP3818176B2 (ja) | 2002-03-06 | 2002-03-06 | Ｒｆｍｅｍｓ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003258502A true JP2003258502A (ja) | 2003-09-12 |
| JP3818176B2 JP3818176B2 (ja) | 2006-09-06 |
Family
ID=27751143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002060765A Expired - Lifetime JP3818176B2 (ja) | 2002-03-06 | 2002-03-06 | Ｒｆｍｅｍｓ素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6713695B2 (ja) |
| EP (1) | EP1343189B1 (ja) |
| JP (1) | JP3818176B2 (ja) |
| DE (1) | DE60305761T2 (ja) |
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