机电元件及使用该机电元件的电气设备制造技术

本发明专利技术提供一种机电元件及使用该机电元件的电气设备。向机电元件输入高电力的信号时，产生由静电力使可动电极无意地被自动驱动的现象。本发明专利技术防止这样的现象，实现可靠性高的机电元件。本发明专利技术的机电元件是形成在基板上的机电元件，具有通过可动电极与间隙形成的信号电极与驱动电极。通过在可动电极与驱动电极之间施加引力，能够使可动电极接触信号电极。通过可动电极与驱动电极在高频信号的输入端子侧经由绝缘层进行对置，形成大的静电电容。其结果，由于在输入高电力信号的情况下也会降低可动电极与驱动电极之间的电位差，因此能够实现高可靠性的机电元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过电气传动工作的机电元件(电气机械元件)，具 体而言，涉及一种机电元件及使用该机电元件的电气设备。
技术介绍
机电元件(electromechanical device)具有无线、光、加速度传感器、 生物等多个应用领域，特别是作为无线终端用，能够适用于开关、滤波器 等元件。随着无线终端等信息通信设备普及的推进，希望用一个无线终端 实现对应于各种通信方式的小型终端。在这种多方式对应终端中，由于内 置在终端壳体内的开关等无源部件数会增加，因此希望无源部件的小型 化。在其中，有望实现通过微小机电元件(MEMS: Micro Electro Mechanical Systems)技术制造的高频微小电气设备(RF-MEMS)开关。 RF-MEMS开关是移动微小可动电极、机械切换信号的传输路径的开关。 其优点在于插入损耗极低、隔离度(isolation)高、线性等高频信号特性 突出。另外，由于能够使用与半导体具有良好的亲和性能的过程制造，因 此期待能够使开关内置在高频集成电路(RF-IC)中，对无线部的小型化 产生极大贡献。以往的RF-MEMS开关构成为将隔膜状(membrane)或棒状的可动体 双悬臂梁或单悬臂梁的结构，是通过这些接触或隔开电极来切换信号传输 路径的机械开关。作为可动体的驱动力源，很多都使用静电力，另外也发 表过使用电磁力。说明相对于信号传输路径串联插入的串联(series)型RF-MEMS开关。在传达高频信号的信号线路的延长线上形成成为可动电极的长度为数百 um左右的微型隔膜。可动电极的头部在OFF状态时成为断开(OPEN) 状态。在该可动电极的正下方设置驱动电极并施加直流电压时，在驱动电极侧基于静电力吸引可动电极，通过弯曲接触输出信号的信号电极。可动 电极与信号电极之间的信号线路间呈短路状态，高频信号通过可动电极流 向信号电极，呈ON状态。在驱动电极上不施加直流电位时无法使可动电极与信号电极接触，高频信号被截止，呈OFF状态。专利文献1:美国专利申请公开第2004/031670A1号公报但是，向机电元件输入高电力的信号时，在可动电极与驱动电极之间产生基于信号的电位差，存在可动电极由静电力无意地被自动驱动的现象 (自我启动)。由于自我启动，会产生基于误操作或强驱动力的结构破坏、接触了的电极间很难断开的问题，成为降低机电元件的可靠性的原因。 作为本课题的解决方法，公知有专利文献1。是一种通过使与机电元件并列具备的固体元件呈ON状态，使得电力流向接地端，从而不会使高电力输入到机电元件的结构。在本结构中，必需固体元件，因此存在由元件数的增多而导致的大型化、高成本化。
技术实现思路
本专利技术是为了解决所述以往的课题而做出，目的是致力于在机电元件 中输入高电力时的高可靠性化、小型化和低成本化。因此，在本专利技术中，是一种形成在基板上的机电元件，其特征在于， 具备第1电极、隔着间隙形成的第2电极与第3电极，通过在所述第1电 极与所述第3电极之间施加引力，能使所述第1电极与所述第2电极接触， 在高频信号输入端口侧具备通过使所述第1电极与所述第3电极经由绝缘 层对置而形成的静电电容。根据本结构，通过形成在机电元件的信号输入侧的静电电容，成为向 可动电极与驱动电极传播高频信号的结构。能够避免因高电力而在可动电 极与驱动电极间产生高电位差，且能够避免自我启动。实现能适用于高电 力的可靠性高的机电元件。另外，能够使驱动电极的电容变大，并增大静 电力。实现低电压驱动、高速应答的机电元件。另外，本专利技术的机电元件包括所述绝缘层为绝缘膜的结构。 根据本结构，能够在制造上很容易实现结构稳定的机电元件。 另外，本专利技术的机电元件包括所述绝缘层为间隙的结构。根据本结构，能够减少制造工序且实现低成本化。另外，本专利技术的机电元件是一种高频信号向所述第1电极与所述第3 电极分流传播的机电元件。根据本结构，能够避免因高电力而在可动电极与驱动电极间产生高电 位差，且能够避免自我启动。另外，本专利技术的机电元件具有包括相互一体化的第1部分、第2部 分及第3部分的第1电极；包括与所述第1部分对置的第1对置部分的第 2电极；和包括通过间隙、绝缘层与所述第2部分对置的第2对置部分以及与所述第3部分对置的第3对置部分的第3电极，所述第3电极包括接受以所述第1电极的直流电位为基准的第1驱动电压的输入端，所述第1 驱动电压为第1电压时，设定间隙为第1规定距离，另一方面，所述第1驱动电压为第2电压时，设定间隙为第2规定距离，所述第l驱动电压为 所述第1电压时，所述第1部分与所述第1对置部分分离，并且实质与所 述第1对置部分电截止，另一方面，所述第1驱动电压为所述第2电压时， 所述第1部分接触到所述第1对置部分，并且实质与所述第1对置部分电 导通，输入到所述第l电极的高频信号大致从所述第2电极输出，所述第 3部分与所述第3对置部分构成规定大小的第1电容。 另外，本专利技术的电气设备具有上述机电元件。对于本专利技术的机电元件及使用该机电元件的电气设备而言，通过第1 电容，能够降低在第1电极与第3电极间产生的基于电力的电位差。因此， 即使高电力的高频信号输入到机电元件上，第1电极与第3电极间也不会 产生基于高频信号的电位差，能够避免由于静电力使得第1电极自动驱动 的现象(自我启动)。这样，相对于任何高频信号，都能够确实切换ON 状态与OFF状态，能够提供实现高可靠性的机电元件及使用该机电元件的 电气设备。附图说明图1A是表示本专利技术的第1实施方式的机电元件的结构的平面图。图1B是图1A的部分扩大示意图。图2A是表示图1A的Al-A2剖面的剖面图。图2B是表示图1A的Bl-B2剖面的剖面图。图3A是表示本专利技术的第1实施方式的机电元件的OFF状态的结构的等价电路图。图3B是表示本专利技术的第1实施方式的机电元件的ON状态的结构的 等价电路图。图4A是表示本专利技术的第1实施方式的机电元件的OFF状态的结构的 等价电路图。图4B是表示图4A的S参数的频率特性的曲线图。 图5A是表示本专利技术的第1实施方式的机电元件的ON状态的结构的 等价电路图。图5 B是表示图5A的S参数的频率特性的曲线图。图中100 —机电元件；101—可动电极；101A —可动电极固定部；101B—可动电极弯曲部；101C —可动电极可动部；101Cl、 101Dl —可动电极 驱动部；101C2、 101D2—可动电极开闭部；102、 107、 109—绝缘层；103 一驱动电极；103A—驱动电极固定部；103B —驱动电极驱动部；104 —接 点部；105_信号电极；105A —信号电极开闭部；IIO —基板；111A、 111B 一固定叉指电极；112A、 112B—支撑部；120 —部分区域；121、 122、 123 一电极间隙(gap); 130、 131—驱动电压供给部；RFIN—输入端子；RFOUT 一输出端子；VdIN、 VuINA、 VuINB —驱动端子。具体实施例方式以下，参照附图说明有关本专利技术的实施方式的几个示例。另外，在附 图中，对于实质上表示相同的结构、操作、效果的要素，附加相同标记。 另外，以下的叙述中的数字全部是为了具体说明本专利技术的例示，本专利技术不 仅限于例示的数字。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机电元件，形成在基板上，其特征在于，　具备第１电极、隔着间隙形成的第２电极和第３电极，通过在所述第１电极与所述第３电极之间施加引力，能使所述第１电极与所述第２电极接触，在高频信号的输入端口侧具备通过所述第１电极与所述第３电极经由绝 缘层对置而形成的静电电容。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：内藤康幸，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]