开关的制作方法

专利名称：开关的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及开关，更具体地涉及一种机械驱动和电耦合的开关。
背景技术：
近年来，随着移动通信系统的发展，便携式信息终端等迅速地广泛普及。例如，移动电话系统使用诸如800MHz至1GHz以及1.5GHz到2.0GHz的高频带宽。因此，高频开关被用于移动通信系统的设备中。存在对于减小尺寸和节省能量的高频开关的需求，而传统上使用的是含砷化镓(GaAs)等的半导体开关。但是，半导体开关能耗高且隔离度低。因此，高频微机电系统(MEMS)开关正通过使用MEMS技术而不断得到发展，从而实现小型化、低能耗和高隔离度。
如日本专利申请公报No.2005-243576和日本专利申请公报No.2003-522377中所披露的，提出了具有悬臂梁(cantilever beam)的MEMS开关，该悬臂梁是一种一端固定于基板上的活动梁。该MEMS开关使用绝缘体上硅(SOI)基板，悬臂梁由上硅层形成。在悬臂梁的一端设置有金的薄膜电极，并且通过在该薄膜电极的上部镀金而制成上电极。开关接触部分被构造为，使得薄膜电极和上电极连接或断开。悬臂梁由静电致动器或电磁致动器来驱动。例如，静电致动器包括悬臂梁上的下电极和悬臂梁上方的上电极。通过在上电极和下电极之间提供电压来驱动悬臂梁。
存在对于可使驱动电力降低(即功耗降低)、稳定性增强和尺寸减小的MEMS开关的需求。一般而言，当驱动电压降低时，开关接触部分的接触操作会变得不稳定。例如，即便从致动器生成小功率来减小MEMS开关的驱动电压，开关接触部分也需要是可操作的。作为解决方法，减小活动梁部分的弹性系数(spring constant)。但是，活动梁部分的这种减小的弹性系数减弱了开启开关接触部分时的开启力。当开关接触部分被多次开启和闭合时，这可能导致无法开启的现象并导致不稳定的接触操作。如上所述，降低的驱动电压与开关接触部分处的稳定接触操作之间是一种平衡关系。
已提出一种在具有电磁致动器的开关中，通过使用该电磁致动器中的具有磁滞特性的拴锁结构来抑制功耗的方法。另外，还提出了一种用来实现该拴锁结构的带有铰链的翘板结构。然而，即便采用上述方法或结构，也很难减小磁性薄膜或线圈的尺寸。MEMS开关的尺寸也很难减小。
同时，静电致动器结构简单，制造起来容易，可以减小其尺寸。目前已有一种减小静电致动器的电极之间的间隔以减小静电致动器驱动电压的方法。但是，当电极之间的间隔变窄时，可能导致在制造静电致动器时的粘结(sticking)问题。

发明内容
鉴于以上情况提出本发明，本发明提供了一种可以减小其尺寸，可以降低其驱动电压，或者可以稳定地执行在其开关接触部分处的接触操作的开关。
根据本发明的一个方面，提供了一种开关，该开关包括多个扭转弹簧，每个扭转弹簧的一端都固定在基板上；梁部分，所述多个扭转弹簧的另一端中的每一个都固定于其上，其通过静电致动器进行摆动；以及开关接触部分，其中设置在梁部分处的第一触点和固定于基板上的第二触点处于连接或断开状态。通过采用静电致动器，尺寸得以减小。即使要施加给静电致动器的电压较小，也能够以减小的弹性系数来驱动梁部分，因为弹性系数变小了。这使得能够降低驱动电压。


下面参照以下附图来详细描述本发明的优选实施例，附图中图1是根据本发明第一示例性实施例的开关的俯视图；
图2A是沿图1的线A-A截取的剖面图；图2B是沿图1的线B-B截取的剖面图；图2C是沿图1的线C-C截取的剖面图；图3A至图3E是示出本发明第一示例性实施例中所采用的开关的制造方法的剖面图；图4A和图4B分别示出了用于计算弹性系数的扭转弹簧结构和悬臂梁结构；图5示出了这两种结构的弹性系数计算结果相对于梁部分的梁长度的关系；图6示意性示出了在对第一示例性实施例中采用的开关进行操作时的电路图；图7A和图7B分别示出了在对第一示例性实施例中采用的开关进行操作时的时序图；图8是根据本发明第二示例性实施例的开关的立体图；图9是根据本发明第三示例性实施例的开关的立体图；图10是根据本发明第四示例性实施例的开关的立体图；图11是根据本发明第五示例性实施例的开关的立体图；以及图12是根据本发明第六示例性实施例的开关的立体图。
具体实施例方式
下面将参照附图对本发明的示例性实施例进行说明。
(第一示例性实施例)下面将参照图1、图2A至2C，对根据本发明第一示例性实施例的开关的结构进行说明。图1是本发明第一示例性实施例中采用的开关的俯视图。图2A是沿图1所示的线A-A截取的剖面图。图2B是沿图1所示的线B-B截取的剖面图。图2C是沿图1所示的线C-C截取的剖面图。
如图2A至图2C所示，第一示例性实施例中采用的开关具有绝缘体上硅(SOI)基板60，其中设置有硅基板50；氧化硅层52；以及硅层54。此外，第一示例性实施例中采用的开关具有堆叠结构，其中金属层56和58堆叠在SOI基板60上。硅基板50的厚度例如可以是600μm，氧化硅层52的厚度例如可以是4μm，硅层54的厚度例如可以是15μm，金属层56的厚度例如可以是20μm，金属层58的厚度例如可以是20μm。
参照图1和图2B，硅层54上形成有两个扭转弹簧12a和12b，每个弹簧的一端都固定于SOI基板60上。这里，扭转弹簧通过扭曲来展示弹簧特性。扭转弹簧12a和12b的另一端固定于梁部分10中的公共部分11上。布置在扭转弹簧12a和12b下面和梁部分10下面的氧化硅层52被去除，由此限定了空腔66。参照图1和图2A，梁部分10包括子梁部分13a和13b；以及子梁部分13a和13b的一端都固定于其上的公共部分11，且梁部分10由硅层54(将成为刚体)一体地形成。位于扭转弹簧12a和12b的下面以及梁部分10的下面的氧化硅层52被去除，由此限定了腔66。在梁部分10的周围，除扭转弹簧12a和12b之外的氧化硅层52被去除，由此形成缝隙(slit)62。除了由扭转弹簧12a和12b支撑的部分以外，梁部分10被缝隙62和腔66所围绕。也就是说，梁部分10只由扭转弹簧12a和12b所支撑。子梁部分13a和13b设置在公共部分11的两侧。
参照图1、图2A和图2C，在子梁部分13a和13b的顶表面上分别设置有静电致动器20a的下电极22a，以及静电致动器20b的下电极22b。在下电极22a和22b的上方，分别设置有由金属层58形成的上电极24a和24b。静电致动器20a由下电极22a和上电极24a形成，静电致动器20b由下电极22b和上电极24b形成。参照图2C，上电极24a和24b通过设置在子梁部分13a和13b两侧的金属层56分别固定于SOI基板60上，并且与焊盘40电连接。参照图1和图2B，下电极22a和22b分别通过布线电极18a和18b与焊盘40电连接。布线电极18a和18b分别设置在扭转弹簧12b和12a上。再参照图1和图2A，静电致动器20a和20b分别由提供给下电极22a和22b以及上电极24a和24b的电压来驱动。于是，静电致动器20a和20b使梁部分10上下摆动。
参照图1和图2A，子梁部分13a的一端布置有第一触点32a。第一触点32a上设置有第二触点36a。第二触点36a设置在由金属层58和56所组成的上层34中。第二触点36a通过上层34固定于SOI基板60上，并与焊盘40电连接。第一触点32a和第二触点36a组成了开关接触部分30a。一个第一触点32a上设置有两个第二触点32a。当子梁部分13a被向上驱动时，第一触点32a和第二触点32a相连接。于是，上层34之一、第二触点36a之一以及第一触点32a之一变为导电，并且其他第二触点36a和其他上层34中的每一个都变得导电。于是，开关接触部分30a处于连接状态。同时，当第一触点32a和第二触点36a处于断开状态时，开关接触部分30a处于断开状态。设置在子梁部分13b上的开关接触部分30b按照类似的方式进行操作。
下面将对本发明第一示例性实施例中采用的开关的制作方法进行描述。图3A至图3E示出了本发明第一示例性实施例中采用的开关的制作方法。图3A至图3E是沿图1所示的线A-A截取的剖面图。现在参照图3A，在SOI基板60上形成诸如钼、金等的金属薄膜，SOI基板60包括硅基板50；氧化硅层52；以及硅层54。利用光刻和蚀刻技术形成第一触点32a和32b、下电极22a和22b，以及布线电极18a和18b。
现在参照图3B，在硅层54中、梁部分10和扭转弹簧12a和12b的周围形成缝隙62。利用光刻和蚀刻技术来形成缝隙62。现在参照图3C，通过等离子体化学气相沉积(CVD)形成例如由氧化硅膜形成且厚度为几微米的牺牲层64。然后，利用光刻和蚀刻技术去除牺牲层64的给定区域。
现在参照图3D，在给定区域中形成光刻胶，并通过电镀形成Au。通过该工艺，形成了上层34以及上电极24a和24b。现在参照图3E，利用基于氢氟酸的蚀刻剂来去除牺牲层64和氧化硅层52。通过该工艺，去除了布置在梁部分10下面的氧化硅层52，从而限定了腔66。按照上文所述，制成了第一实施例中采用的开关。
在图3D和图3E中，在上层34上设置第二触点36a和36b。如上所述，第二触点36a和36b可包括在上层34中。在如图2A所示将第二触点36a和36b设置在上层34的下表面的情况下，设置凹陷部分以在牺牲层64中形成第二触点36a和36b。接下来，执行图3D和图3E中所示的处理。由此可将第二触点36a和36b设置在上层34的下表面。
这里，计算其中梁部分由扭转弹簧12a和12b支撑的扭转结构的弹性系数，和其中扭转弹簧12a和12b的一端都被固定的悬臂梁结构的弹性系数，并对二者进行比较。图4A和图4B分别示出了用于该计算的扭转弹簧结构和悬臂梁结构。参照图4A，由扭转弹簧支撑的梁部分由宽度为100μm、厚度为15μm的硅制成。其一侧的两端固定于两个扭转弹簧上，另一侧的另一端被加载负荷。设置了两个扭转弹簧，每个扭转弹簧的长度都为100μm，宽度都为10μm，厚度都为15μm。这两个扭转弹簧的一端都固定在梁部分上，其另一端都固定在例如基板上。参照图4B，悬臂梁由宽度为100μm，厚度为15μm的硅制成。悬臂梁的一端固定，另一端都被加载负荷。
图5示出了上述两个结构的弹性系数的计算结果相对于梁部分的梁长度的关系。在扭转弹簧结构和悬臂梁结构二者中，梁的长度越长，弹性系数越小。扭转弹簧结构的弹性系数与悬臂梁结构的弹性系数相比可降低一个或更多个数位(digit)。
下面将参照图6、图7A和图7B，对本发明第一示例性实施例中采用的开关的操作进行说明。图6示意性示出了当对第一示例性实施例中采用的开关进行操作时的电路图。以下，在图6中，与图2A中所采用的相同的部件和结构具有相同的标号，并且将省略详细的说明。如图6所示，将驱动信号Vd2从信号产生器80输入到设置在子梁部分13b处的静电致动器20b(以下称为第二静电致动器)中，子梁部分13b是第一示例性实施例中采用的开关的彼此相对并插设有公共部分11的子梁部分13a和13b中的一个。将驱动信号Vd1输入到设置在另一个子梁部分13a上的静电致动器20a(以下称为第一静电致动器)中，但驱动信号Vd1是信号产生器80的反相信号，在反相器82处进行了反相。可以将驱动信号的高电平和低电平配置为例如TTL电平。
图7A和图7B分别示出了施加给第一静电致动器20a的电压Vd1和施加给第二静电致动器20b的电压Vd2。电压Vd2经过反相器而转换为电压Vd1。即，Vd1和Vd2互为反相信号。当电压Vd1是低电压且电压Vd2是高电压时，对第一静电致动器20a施加了斥力，而对第二静电动器20b施加了引力。因此，开关接触部分30a(以下称为第一开关接触部分)处于断开(OFF)状态，而开关接触部分30b(以下称为第二开关接触部分)处于连接(ON)状态。同时，当电压Vd1是高电压且电压Vd2是低电压时，对第一静电致动器20a施加了引力，而对第二静电致动器20b施加了斥力。因此，开关接触部分30a处于连接(ON)状态，而开关接触部分30b处于断开(OFF)状态。
在第一示例性实施例所采用的开关中，梁部分10由静电致动器20a和20b来驱动，并且扭转弹簧12a和12b的一端都固定在SOI基板60上，其另一端固定在梁部分10上。如图5所示，通过采用扭转弹簧结构，减小了弹性系数。即使对静电致动器20a和20b施加较小的电压，也可致动梁部分。这使得可以降低驱动电压。这里，在第一示例性实施例中，对设置有两个子梁部分13a和13b、两个静电致动器20a和20b，以及两个开关接触部分30a和30b的情况进行了说明。但是，也可以设置至少一个子梁部分、至少一个静电致动器，以及至少一个开关接触部分。如果设置了至少一个静电致动器、至少一个开关接触部分，并采用了扭转弹簧结构，则可使弹性系数减小，并且可以降低驱动电压。
第一示例性实施例中采用的开关具有梁部分10，其设置有两个子梁部分13a和13b；以及子梁部分13a和13b的一端都固定于其上的公共部分11。公共部分11由两个扭转弹簧12a和12b来连接和支撑。两个子梁部分13a和13b分别包括静电致动器20a和20b；以及第一触点32a和32b。此外，分别设置有开关接触部分30a和30b，以与分别布置在子梁部分13a和13b处的第一触点32a和32b相对应。通过这样的结构，当第一开关接触部分30a处于连接状态时，第二开关接触部分30b处于断开状态。当第二开关接触部分30b处于连接状态时，第一开关接触部分30a处于断开状态。这样，第一示例性实施例中采用的开关起到了单刀双掷(SPDT)开关的作用。
此外，如图7A和图7B所示，当对第一静电致动器20a施加高电压(第一电压)时，对第二静电致动器20b施加了低电压(第二电压)。当对第一静电致动器20a施加低电压(第三电压)时，对第二静电致动器20b施加了高电压(第四电压)。因此，当对第一静电致动器20a施加高电压，且对第二静电致动器20b施加低电压时，第一开关接触部分30a处于断开(OFF)状态，而第二开关接触部分30b处于连接(ON)状态。同时，当对第一静电致动器20a施加高电压，且对第二静电致动器20b施加低电压时，第一开关接触部分30a处于连接(ON)状态，而第二开关接触部分30b处于断开(OFF)状态。
第一电压和第四电压可以不同，第二电压和第三电压可以不同。然而优选的是，根据第一示例性实施例，第一电压和第四电压相同，第二电压和第三电压相同。这是因为第一开关接触部分30a和第二开关接触部分30b可以通过相同的力而连接。
如图7A和图7B所示，优选的是，施加到第一静电致动器20a上的电压Vd1从高电压(第一电压)变为低电压(第三电压)，同时施加到第二静电致动器20b上的电压Vd2从低电压(第二电压)变为高电压(第四电压)。另外优选的是，施加到第一静电致动器20a上的电压Vd1从低电压(第三电压)变为高电压(第一电压)，同时施加到第二静电致动器20b上的电压Vd2从高电压(第四电压)变为低电压(第二电压)。当电压Vd2变为高电压且引力作用于第一静电致动器20a时，电压Vd1变为低电压，且斥力作用于第二静电致动器20b。这使得两个静电致动器20a和20b可以施加力以开启开关接触部分30a和30b。因此，即使在弹性系数较小的扭转弹簧结构的开关中，也可以抑制在对开关接触部分进行多次开和关时出现的无法开启的现象。
根据本发明的第一示例性实施例，将驱动第一静电致动器20a的第一驱动信号Vd1施加于第一静电致动器20a，并将驱动第二静电致动器20b的第二驱动信号Vd2施加于第二静电致动器20b。设置有反相器82，用于对第一驱动信号Vd1进行反相，并输出第二驱动信号Vd2。利用反相器82将第一驱动信号Vd1反相从而生成第二驱动信号Vd2，由此使得可以利用上述简单结构，在第一电压Vd1变为高电压时将第二驱动信号Vd2变为低电压，而在第一电压Vd1变为低电压时将第二驱动信号Vd2变为高电压。
(第二实施例)根据本发明第二示例性实施例，设置有四个子梁部分。图8是根据本发明第二示例性实施例的开关的立体图。梁部分10包括四个子梁部分13；以及四个子梁部分13的一端都固定于其上的公共部分11。四个扭转弹簧12固定于公共部分11上。四个扭转弹簧12的一端都固定于公共部分11上，另一端都通过固定部分42固定于SOI基板60上。固定部分42由硅层54和氧化硅层52组成，并固定于硅基板50上。梁部分10和扭转弹簧12由硅层54形成，布置在梁部分10下面以及扭转弹簧12下面的氧化硅层52被去除，由此限定了腔。因此，梁部分10仅由通过固定部分42固定于SOI基板60上的扭转弹簧12来支撑。静电致动器20和开关接触部分30的结构与第一示例性实施例中所采用的相同，因此将省略详细的说明。
在第二示例性实施例中所采用的开关中，按照与第一示例性实施例中参照图6、图7A和图7B所述相同的方式，对设置在彼此相对并插设有公共部分11的两个子梁部分处的两个静电致动器20进行操作。此时，优选的是，除了对相对的两个静电致动器进行操作以外，不向任一个静电致动器输入任何驱动信号。这样，第二示例性实施例中采用的开关起到了单刀四掷(SP4T)开关的作用。子梁部分13和开关接触部分30的数量不仅限于四个。例如，当开关包括N个(2个或更多)子梁部分13和N个(2个或更多)开关接触部分30时，该开关起到了单刀N掷(SPNT)开关的作用。如前文所述，SPNT开关可集成并制造在单个基板上。
根据第一和第二示例性实施例，可以将子梁部分和扭转弹簧设置为交替地固定于公共部分11上。通过这种结构，梁部分10由扭转弹簧12以非常平衡的方式来支撑。
(第三实施例)根据本发明的第三示例性实施例，以V形方式布置有两个扭转弹簧。图9是根据本发明第三示例性实施例的开关的立体图。梁部分10的公共部分11的两侧分别设置有两个扭转弹簧12c，它们的各自一端以彼此紧密靠近的方式固定在公共部分11上。扭转弹簧12c的另一端以彼此分离的方式固定在SOI基板60上。这样，两个扭转弹簧12c就排列为V形方式。在第三示例性实施例中，与第一示例性实施例中采用的相同的组件和结构具有相同的标号，因此将省略详细的说明。
(第四实施例)根据本发明的第四示例性实施例，以V形方式布置有两个扭转弹簧。图10是根据本发明第四示例性实施例的开关的立体图。梁部分10的公共部分11的两侧分别设置有两个扭转弹簧12c，它们的各自一端以彼此分离的方式固定在公共部分11上。扭转弹簧12c的另一端以彼此紧密靠近的方式固定在SOI基板60上。这样，两个扭转弹簧12c就排列为V形方式。在第四示例性实施例中，与第一示例性实施例中采用的相同的组件和结构具有相同的标号，因此将省略详细的说明。
根据第三和第四实施例，优选的是，将以V形方式布置的两个扭转弹簧固定在梁部分10上。这使得可以防止梁部分10在水平方向上移位。以V形方式布置的扭转弹簧12c可以用于，例如第二示例性实施例中采用的具有3个或更多个子梁部分13的开关。
(第五实施例)根据本发明的第五实施例，在以V形方式布置的两个扭转弹簧12c之间设置有另一个扭转弹簧12d。图11是根据本发明第五示例性实施例的开关的立体图。梁部分10的公共部分11的两侧分别设置有两个扭转弹簧12c，它们的各自一端以彼此紧密靠近的方式固定在公共部分11上。在以V形方式布置的两个扭转弹簧12c之间还设置有扭转弹簧12d，其一端固定于公共部分11上。扭转弹簧12c和12d的另一端以彼此分离的方式固定在SOI基板60上。在第五实施例中，与第三示例性实施例中采用的相同的组件和结构具有相同的标号，因此将省略详细的说明。
根据第五示例性实施例，通过在以V形方式布置的两个扭转弹簧12c之间设置扭转弹簧12d，可以进一步防止梁部分10在水平方向上移位。如第四示例性实施例中所描述的，可将以V形方式布置的两个扭转弹簧12c设置为其各自一端相互以彼此分离的方式固定在梁部分10上，而其各自另一端以彼此紧密靠近的方式固定在SOI基板60上。可以在以V形方式布置的两个扭转弹簧12c之间设置两个或更多个扭转弹簧12d。随着扭转弹簧12d的数量的增加，可以进一步防止水平方向上移位。但是，这增大了弹性系数。可以考虑水平方向上的移位以及弹性系数来确定扭转弹簧12d的数量。此外，上述设置在以V形方式布置的两个扭转弹簧12c之间的一个或更多个扭转弹簧12d可用于具有3个或更多个子梁部分13的开关(例如，如第二示例性实施例中采用的)。
(第六实施例)根据本发明的第六示例性实施例，子梁部分包括彼此电绝缘的多个开关接触部分。图12是根据本发明第六示例性实施例的开关的立体图。子梁部分13a和13b分别大体上为T形。在大体为T形的子梁部分13a的一侧的两端上分别设置有两个开关接触部分30a。两个开关接触部分30a彼此电绝缘，并且同时连接或断开。以类似的方式来构造设置在子梁部分13b处的两个开关接触部分30b。在第六示例性实施例中，与第一示例性实施例中所采用的相同的组件和结构具有相同的标号，因此将省略详细的说明。
第六示例性实施例中采用的开关用作其中电绝缘的两个开关接触部分30a和30b处于连接或断开状态的双开关。可以在一个子梁部分13上设置三个或更多(即，N)个电绝缘的开关接触部分30。在此情况下，该开关用作N系列开关。此外，本示例性实施例中采用的开关接触部分可适用于具有3个或更多个子梁部分13的SPNT开关，如第二示例性实施例中所述。此外，只需在至少一个子梁部分13中设置两个电绝缘的开关接触部分30。
根据第一至第六示例性实施例，可以在扭转弹簧12上布置布线电极18，布线电极18与设置在梁部分10中的静电致动器20的下电极22电连接。这使得可以将布线电极18设置在SOI基板60上，而布线电极18与下电极22电连接。扭转弹簧的形状不限于第一至第六示例性实施例中所使用的方形杆(square pole)。扭转弹簧可以是通过扭转来展示弹簧特性的弹簧。
最后，将本发明的各个方面总结如下
根据本发明的一个方面，提供了一种开关，该开关包括多个扭转弹簧，每个扭转弹簧的一端都固定在基板上；梁部分，所述多个扭转弹簧的另一端都固定于其上，其通过静电致动器进行摆动；以及开关接触部分，其中设置在所述梁部分处的第一触点和固定于所述基板上的第二触点处于连接或断开状态。
在上述开关中，所述梁部分包括多个子梁部分以及所述多个子梁部分的一端都固定于其上的公共部分；所述多个扭转弹簧固定于该公共部分上；所述多个子梁部分分别包括所述静电致动器和所述第一触点；并且，在分别设置在所述多个子梁部分处的第一触点上设置有多个开关接触部分。在设置了N个子梁部分的情况下，SPNT开关可以制造并集成在单个基板上。
在上述开关中，所述多个子梁部分可以是两个梁部分。所述SPNT开关可以制造并集成在单个基板上。
在上述开关中，可以在彼此相对并插设有所述公共部分的两个子梁部分之一处设置第一静电致动器，并且在这两个子梁部分的另一个处设置第二静电致动器；当对第一静电致动器施加第一电压时，对第二静电致动器施加第二电压；当对第一静电致动器施加第三电压时，对第二静电致动器施加第四电压；并且第一电压大于第二电压，第三电压大于第四电压。当对第一静电致动器施加低电压且对第二静电致动器施加高电压时，与第一静电致动器相对应的开关接触部分处于断开状态，而与第二静电致动器相对应的开关接触部分处于连接状态。同时，当对第一静电致动器施加高电压且对第二静电致动器施加低电压时，与第一静电致动器相对应的开关接触部分处于连接状态，而与第二静电致动器相对应的开关接触部分处于断开状态。
在上述开关中，第一电压可以等于第四电压，第二电压可等于第三电压。可以由相同的力来操作与第一静电致动器相对应的开关接触部分和与第二静电致动器相对应的开关接触部分。这使得可以进行稳定的操作。
在上述开关中，施加到第一静电致动器上的电压可以从第一电压变为第三电压，与此同时，施加到第二静电致动器上的电压从第二电压变为第四电压；施加到第一静电致动器上的电压可以从第三电压变为第一电压，与此同时，施加到第二静电致动器上的电压从第四电压变为第二电压。对一个静电致动器施加引力的同时，对另一个静电致动器施加斥力。这样就可以防止在弹性系数较小的扭转弹簧结构的开关中，在对开关接触部分进行多次开和关时所出现的无法开启的现象。
上述开关还可以包括反相器，该反相器对用于驱动第一静电致动器的第一驱动信号进行反相以输出用于驱动第二静电致动器的第二驱动信号，可以将第一驱动信号施加给第一静电致动器，将第二驱动信号施加给第二静电致动器。第一驱动信号在反相器处被反相从而生成第二驱动信号。通过这种简单的结构，可以同时改变施加给其中一个静电致动器的电压和施加给另一个静电致动器的电压。
在上述开关中，以V形方式布置的两个扭转弹簧可以固定于梁部分上。这样可以抑制梁部分在水平方向上的移位。
在上述开关中，可以在以V形方式布置的所述两个扭转弹簧之间设置另一个扭转弹簧。这样可以进一步抑制梁部分在水平方向上的移位。
在上述开关中，所述多个子梁部分和所述多个扭转弹簧可以交替地固定于公共部分上。梁部分可由扭转弹簧以非常平衡的方式来支撑。
在上述开关中，所述多个子梁部分中的至少一个可以包括彼此电绝缘的多个开关接触部分。该开关可以被构造为，使得彼此电绝缘的多个开关接触部分同时连接或断开。
在上述开关中，可以在与所述静电致动器的下电极电连接的所述多个扭转弹簧上分别设置布线电极。这种结构使得不必设置与静电致动器连接的布线，从而减小了开关的尺寸。
虽然已经示出和说明了本发明所采用的一些具体的示例性实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些示例性实施例进行修改，本发明的范围由权利要求及其等价形式来限定。
本发明基于2005年11月24日提交的日本专利申请No.2005-338532，此处通过引用并入其全部公开内容。
权利要求
1.一种开关，该开关包括多个扭转弹簧，每个扭转弹簧的一端都固定在基板上；梁部分，所述多个扭转弹簧的另一端都固定于其上，其通过静电致动器进行摆动；以及开关接触部分，其中设置在所述梁部分处的第一触点和固定于所述基板上的第二触点处于连接或断开状态。
2.根据权利要求1所述的开关，其中所述梁部分包括多个子梁部分以及所述多个子梁部分的一端都固定于其上的公共部分；所述多个扭转弹簧固定于所述公共部分上；所述多个子梁部分分别包括所述静电致动器和所述第一触点；并且在分别设置在所述多个子梁部分处的所述第一触点上设置有多个开关接触部分。
3.根据权利要求2所述的开关，其中所述多个子梁部分是两个梁部分。
4.根据权利要求2所述的开关，其中在彼此相对并插设有所述公共部分的两个子梁部分之一处设置有第一静电致动器，并且在这两个子梁部分的另一个处设置有第二静电致动器；当对所述第一静电致动器施加第一电压时，对所述第二静电致动器施加第二电压；当对所述第一静电致动器施加第三电压时，对所述第二静电致动器施加第四电压；并且所述第一电压大于所述第二电压，所述第三电压大于所述第四电压。
5.根据权利要求4所述的开关，其中所述第一电压等于所述第四电压，所述第二电压等于所述第三电压。
6.根据权利要求4所述的开关，其中施加到所述第一静电致动器上的电压从所述第一电压变为所述第三电压，与此同时，施加到所述第二静电致动器上的电压从所述第二电压变为所述第四电压；并且施加到所述第一静电致动器上的电压从所述第三电压变为所述第一电压，与此同时，施加到所述第二静电致动器上的电压从所述第四电压变为所述第二电压。
7.根据权利要求4所述的开关，该开关还包括反相器，该反相器对用于驱动所述第一静电致动器的第一驱动信号进行反相以输出用于驱动所述第二静电致动器的第二驱动信号，其中将所述第一驱动信号施加给所述第一静电致动器，将所述第二驱动信号施加给所述第二静电致动器。
8.根据权利要求1所述的开关，其中以V形方式形成的所述两个扭转弹簧固定于所述梁部分上。
9.根据权利要求8所述的开关，其中在以V形方式形成的所述两个扭转弹簧之间设置有另一个扭转弹簧。
10.根据权利要求2所述的开关，其中所述多个子梁部分和所述多个扭转弹簧交替地固定于所述公共部分上。
11.根据权利要求1所述的开关，其中所述多个子梁部分的至少一个包括彼此电绝缘的多个开关接触部分。
12.根据权利要求1所述的开关，其中在与所述静电致动器的下电极电连接的所述多个扭转弹簧上分别设置有布线电极。
全文摘要
本发明公开了一种开关。该开关包括多个扭转弹簧，每个扭转弹簧的一端都固定在基板上；梁部分，所述多个扭转弹簧的另一端都固定于其上，其通过静电致动器进行摆动；以及开关接触部分，其中设置在所述梁部分处的第一触点和固定于所述基板上的第二触点处于连接或断开状态。
文档编号H01H3/38GK1979714SQ200610146780
公开日2007年6月13日 申请日期2006年11月24日 优先权日2005年11月24日
发明者米泽游, 三岛直之, 中谷忠司, 阮俊英, 上田知史 申请人:富士通媒体部品株式会社, 富士通株式会社