スイッチ装置、スイッチ装置の製造方法、伝送路切替装置、および試験装置
【課題】可動接点を有するアクチュエータを収容して、可動接点と電気的に接続または切断される固定接点を精度よく形成されるスイッチ装置のパッケージ。
【解決手段】上面と下面との気密性を保ちつつ上面と下面とを電気的に接続するビアが設けられる第１基板と、第１基板の上面に設けられ、アクチュエータを収容する貫通孔が形成される第２基板と、第２基板の上面に設けられ、可動接点を有するアクチュエータを支持する第３基板と、を備えるスイッチ装置を提供する。
【解決手段】上面と下面との気密性を保ちつつ上面と下面とを電気的に接続するビアが設けられる第１基板と、第１基板の上面に設けられ、アクチュエータを収容する貫通孔が形成される第２基板と、第２基板の上面に設けられ、可動接点を有するアクチュエータを支持する第３基板と、を備えるスイッチ装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ装置、製造方法、伝送路切替装置、および試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電膜と当該圧電膜に電圧を印加する電極とを設け、当該圧電膜に電圧が印加されて当該圧電膜が伸縮することによって、伸縮に応じた動作をするアクチュエータを半導体基板上に形成することが知られていた（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１ 特開２００１−１９１３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このようなアクチュエータをパッケージングしてスイッチ装置を形成する場合、当該アクチュエータを収容するキャビティをエッチング等で設けたガラス基板と、アクチュエータが形成された半導体基板とを接合していた。しかしながら、アクチュエータに形成された可動接点と電気的に接続または切断される固定接点およびパッケージの外部へと電気信号を伝送するビア等を、ガラス基板のエッチングによって荒れた表面上に微細な加工をしなければならず、精度よく加工することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、上面と下面との気密性を保ちつつ上面と下面とを電気的に接続するビアが設けられる第１基板と、第１基板の上面に設けられ、アクチュエータを収容する貫通孔が形成される第２基板と、第２基板の上面に設けられ、可動接点を有するアクチュエータを支持する第３基板とを備えるスイッチ装置を提供する。
【０００５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施形態に係るスイッチ装置１００の構成例を示す。
【図２】本実施形態に係るスイッチ装置１００の側面図を示す。
【図３】本実施形態に係るスイッチ装置１００を形成する製造方法の一例を示す。
【図４】本実施形態に係る第１基板６１０にビア１１２を形成した段階の断面を示す。
【図５】本実施形態に係る第１基板６１０上に第２基板６２０を貼り合わせた段階の断面を示す。
【図６】本実施形態に係る第１基板６１０上に第１接点１２２および配線部１１４等を形成した段階の断面を示す。
【図７】本実施形態に係る第２基板６２０上に第３基板６３０を接合した段階の断面を示す。
【図８】本実施形態に係る第３基板６３０上に第４基板６４０を接合した段階の断面を示す。
【図９】本実施形態に係る試験装置４１０の構成例を被試験デバイス４００と共に示す。
【図１０】本実施形態に係る伝送路切替装置５００の構成例を示す。
【図１１】本実施形態に係るループバック試験する試験装置の構成例を被試験デバイス４００と共に示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
図１は、本実施形態に係るスイッチ装置１００の構成例を示す。図２は、本実施形態に係るスイッチ装置１００の側面図を示す。スイッチ装置１００は、圧電膜と圧電膜に電圧を印加する電極との間に導電性酸化膜を備え、圧電膜を長寿命化させる。また、スイッチ装置１００は、アクチュエータ１３０の剛性を高めつつ、アクチュエータ１３０の割れ、欠け、またはヒビ等の物理的な破壊を防ぐ。
【０００９】
スイッチ装置１００は、基体下部に設けられた固定接点である第１接点１２２と、アクチュエータに設けられた可動接点である第２接点１３４とを接触または離間させることにより、固定接点および可動接点間の電気的導通または非導通を切り換える。スイッチ装置１００は、パッケージ等に密封されて収容された装置であってよい。スイッチ装置１００は、基体下部１１０と、アクチュエータ１３０と、第１電源部１８０と、第２電源部１８２と、基準電圧１８４と、制御部１９０と、キャビティ部３１０と、台座部３２０と、基体上部３３０とを備える。
【００１０】
基体下部１１０は、固定接点が設けられる平坦な第１面を有する。また、基体下部１１０は、第１面とは異なる第２面に、外部と電気信号および電源等を授受する配線部を有してよい。基体下部１１０は、ガラス基板等の絶縁体であってよく、これに代えてシリコン等の半導体基板等であってよい。これに代えて、基体下部１１０は、金属の基板あってもよい。基体下部１１０は、ビア１１２と、配線部１１４と、グランド線１１６と、グランド線１１８と、第１信号線１２０と、第１接点１２２ａと、第１接点１２２ｂと、第２信号線１２４とを有する。
【００１１】
ビア１１２は、基体下部１１０を貫通して金属で被覆されることで、第１面に形成される電気配線と第２面に形成される電気配線とを電気的に接続する。一例として、ビア１１２は、第１接点１２２と第２面に形成された配線部１１４とを電気的に接続する。また、ビア１１２は、導電性材料が充填されて、貫通孔が形成される基体下部１１０の上面と下面の密閉性を保つように形成されてよい。ビア１１２は、基体下部１１０に設けられる第１接点１２２の数およびアクチュエータ１３０に供給する電気信号および電源等の数に応じて、基体下部１１０に複数設けられてよい。
【００１２】
配線部１１４は、スイッチ装置１００を通過させる信号、アクチュエータ１３０に供給する電気信号、または電源電圧等を伝送する。配線部１１４は、少なくとも１つのビア１１２に対して信号を送信または受信させるべく、基体下部１１０の第１面または第２面に設けられる導電性の配線パターンであってよい。これに代えて、配線部１１４は、基体上部３３０の第１面または第２面に設けられてもよい。配線部１１４は、ランド、コネクタ、および／またはアンテナ等を含み、外部からスイッチ装置１００に通過させる信号を送受信してよい。
【００１３】
グランド線１１６およびグランド線１１８は、基体下部１１０の第１面に設けられ、ビア１１２および配線部１１４を介して基準電圧１８４に接続される。グランド線１１６およびグランド線１１８は、導電性の配線パターンであってよい。
【００１４】
第１信号線１２０および第２信号線１２４は、基体下部１１０の第１面の、グランド線１１６およびグランド線１１８の間に設けられる。第１信号線１２０および第２信号線１２４は、導電性の配線パターンであってよい。
【００１５】
ここで、グランド線１１６、グランド線１１８、第１信号線１２０、および第２信号線１２４は、コプレーナ伝送線路を形成してよい。即ち、第１信号線１２０および第２信号線１２４の線幅、第１信号線１２０および第２信号線１２４とグランド線１１６との間隔、ならびに第１信号線１２０および第２信号線１２４とグランド線１１８との間隔は、第１信号線１２０および第２信号線１２４の特性インピーダンスに応じて予め定められた値で形成される。これによって、第１信号線１２０および第２信号線１２４は、数十ＧＨｚに至る高周波信号を伝送することができる。
【００１６】
なお、スイッチ装置１００を通過させる電気信号が、コプレーナ伝送線路を形成しなくても伝送できる程度の低周波信号の場合、グランド線１１６およびグランド線１１８は無くてもよい。
【００１７】
第１信号線１２０には、第１接点１２２ａが、第２信号線１２４には、第１接点１２２ｂが、それぞれ設けられる。第１接点１２２は、突部のない平面状のパッドであってよい。第１接点１２２は、アルミニウム、タングステン、パラジウム、ロジウム、金、白金、ルテニウム、インジウム、イリジウム、オスミウム、モリブデン、および／またはニッケルを含んでよい。ここで、第１接点１２２は、これらの材料を含む２以上の材料の合金であってよい。また、第１信号線１２０および第２信号線１２４は、第１接点１２２と略同一の材質で形成されてよい。
【００１８】
アクチュエータ１３０は、第２接点１３４を有し、第２接点１３４を移動させて第１接点１２２と接触または離間させる。アクチュエータ１３０は、ゾルゲル法およびＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長）法等を用いる半導体製造装置等によって成膜されてよい。アクチュエータ１３０は、第２接点部１３２と、第１圧電膜１３６と、第２圧電膜１３８と、支持層１５０と、第１保護膜１５２と、第２保護膜１５４と、突出部１５６と、第１圧電膜１３６の第１電極層１６２および第２電極層１６４と、第２圧電膜１３８の第３電極層１６６および第４電極層１６８と、第１導電性酸化物膜２１０と、第２導電性酸化物膜２２０とを有する。
【００１９】
第２接点部１３２には、第２接点１３４が設けられる。第２接点部１３２は、第１接点１２２と同様の金属を含んでよい。第２接点１３４は、突起を有する形状であってよい。これに代えて、第２接点１３４は、突部のない平面であってもよい。
【００２０】
第２接点１３４は、第１接点１２２の破壊または劣化を防ぐように、半球状の形状であってよく、これに代えて先端を丸めた針状の形状であってもよい。一例として、第２接点１３４は、第１接点１２２と接触して伝送線路を形成する場合に、伝送する信号の周波数に応じた伝送線路幅等を形成するように、予め定められた形状で設けられてよい。
【００２１】
本実施例において、スイッチ装置１００は、第１接点１２２ａおよび第１接点１２２ｂが基体下部１１０に設けられ、１つの第２接点１３４と接触または離間する。これにより、スイッチ装置１００は、第２接点１３４を介して第１接点１２２ａと第１接点１２２ｂとの間の電気的導通または非導通を切り換える。一例として、配線部１１４は、外部からの電気信号を第１接点１２２ａへと伝送し、スイッチ装置１００がＯＮの場合に当該電気信号を第１接点１２２ｂから外部へと伝送する。
【００２２】
これに代えて、スイッチ装置１００は、基体下部１１０に１つの第１接点１２２を有し、アクチュエータ１３０に外部からの電気信号を第２接点１３４へと伝送する配線を有してもよい。また、当該配線は、第１接点１２２に伝送される外部からの電気信号を、第２接点１３４を介して受け取り、外部へと伝送してもよい。このように、スイッチ装置１００は、第１接点１２２から第２接点１３４への信号伝送をＯＮ／ＯＦＦし、ＯＮの場合に、外部から入力された信号を第１接点１２２から第２接点１３４を介して外部へと伝送してよい。
【００２３】
第１圧電膜１３６は、支持層１５０の上面に形成される。第１圧電膜１３６は、第１駆動電圧に応じて伸縮してよい。この場合、第１圧電膜１３６は、第１駆動電圧を印加された場合に、アクチュエータ１３０の長さ方向に伸縮して、第１接点１２２と第２接点１３４との距離が変化する方向にアクチュエータ１３０を湾曲させるように配される。
【００２４】
第１圧電膜１３６は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）のウルツ鉱型の結晶、またはチタン酸バリウム（ＢＴＯ）等のペロブスカイト系強誘電体等により形成されてよい。
【００２５】
第２圧電膜１３８は、支持層１５０を介して第１圧電膜１３６に対向して、支持層１５０の第１圧電膜１３６が形成される面とは反対側の面に設けられ、第２駆動電圧に応じて伸縮してアクチュエータ１３０のそり量を変化させる。第２圧電膜１３８は、第２駆動電圧を印加された場合に、アクチュエータ１３０の長さ方向に伸縮して、第１接点１２２と第２接点１３４との距離が変化する方向にアクチュエータ１３０を湾曲させるように配される。
【００２６】
第２圧電膜１３８は、第１圧電膜１３６と同様に、ペロブスカイト系強誘電体等を用いてよい。第２圧電膜１３８は、第１圧電膜１３６と略同一の材料で、かつ、第１圧電膜１３６と略同一の形状で形成されることが望ましい。また、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の膜厚は、０．１μｍ〜５μｍの範囲で形成されてよい。ここで、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８としてＰＺＴを成膜する場合、チタン酸鉛（ＰＴ）を成膜してからＰＺＴを成膜してよい。これによって、ＰＺＴは、結晶性良く成膜することができる。
【００２７】
ここで、第１圧電膜１３６は、第２圧電膜１３８に第２駆動電圧を印加しない状態におけるアクチュエータ１３０のそりを抑える。第１圧電膜１３６は、第２圧電膜１３８と略同一の材料で、かつ、第２圧電膜１３８と略同一の形状で形成され、アクチュエータ１３０の第２圧電膜１３８が形成される面と反対側に設けられるので、第２圧電膜１３８によって生じるそりと反対方向にそるように応力が働き、アクチュエータ１３０のそりを抑えることができる。
【００２８】
また、第１圧電膜１３６は、第２圧電膜１３８の温度変化に伴う伸縮により生じるアクチュエータ１３０のそりを抑える。第２圧電膜１３８は、異なる熱膨張計数の材質の膜の面上に積層されるので、温度変化に伴って熱応力によって変形し、アクチュエータ１３０にそりを生じさせる。第１圧電膜１３６は、第２圧電膜１３８と略同一の材料で、かつ、第２圧電膜１３８と略同一の形状で形成され、アクチュエータ１３０の第２圧電膜１３８が形成される面と反対側に設けられるので、温度変化によって生じるそりに対しても反対方向にそるように応力が働き、アクチュエータ１３０の温度変化に伴うそりを抑えることができる。
【００２９】
支持層１５０は、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の間に設けられる。支持層１５０は、力の印加によって変形する弾性を有し、第１圧電膜１３６および／または第２圧電膜１３８が伸縮して力を印加することによって、湾曲される。また、支持層１５０は、アクチュエータ１３０が撓みすぎるのを抑制する剛性を有し、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の電界の印加が停止すると、アクチュエータ１３０は初期位置に戻る。
【００３０】
支持層１５０は、第１圧電膜１３６または第２圧電膜１３８が形成される場合に、当該圧電膜と共に焼成温度に加熱される。即ち、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８は、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の焼成温度に加熱されて、支持層１５０上の異なる面にそれぞれ形成され、支持層１５０は、第１圧電膜１３６および／または第２圧電膜１３８と共に焼成温度に加熱される。
【００３１】
そこで支持層１５０は、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の焼成温度に加熱しても破壊されない材質で形成される。第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８をＰＺＴ等で形成する場合、焼成温度は、略７００℃以上に達する場合もある。したがって、支持層１５０は、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の焼成温度に加熱しても、割れ、欠け、またはヒビ等の物理的な破壊が生じない材質で形成することが望ましい。
【００３２】
また、支持層１５０は、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の焼成温度に加熱しても圧電膜または電極層と化学反応を生じ難い材質で形成されることが望ましい。第１支持層１５０は、圧電膜の焼成温度の加熱によって、圧電膜または電極層と化合物を形成して、割れ、欠け、またはヒビ等の物理的な破壊が生じない材質で形成することが望ましい。また、この場合、支持層１５０は、圧電膜の焼成温度の加熱によって、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の圧電定数等の膜特性を劣化させない材質で形成することが望ましい。
【００３３】
支持層は、絶縁材料で形成される。支持層１５０は、絶縁材料で形成されることで、例えば７００℃程度の圧電膜の焼成温度に耐え、金属膜よりも安価なＣＶＤ等の製造方法により短時間で形成することができる。
【００３４】
支持層１５０は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）または窒化シリコン（ＳｉＮ）を含む。これに代えて、支持層１５０は、アルミニウム、金、白金等の導電体、ガラス等の絶縁体、またはシリコン等の半導体を用いてよい。また、支持層１５０の膜厚は、０．１μｍ〜５０μｍの範囲で形成されてよい。
【００３５】
第１保護膜１５２は、絶縁材料で形成され、第１圧電膜１３６における支持層１５０とは反対側から第１圧電膜１３６の少なくとも一部を覆い、かつ、第１圧電膜１３６の端部の少なくとも一部において支持層１５０と接する。第１保護膜１５２および支持層１５０は、第１圧電膜１３６、第１電極層１６２および第２電極層１６４が露出しないように各層を覆うように形成されてよい。ここで、第１保護膜１５２および支持層１５０は、第１電極層１６２および第２電極層１６４がそれぞれ配線部１１４と接続される接続部を露出させて形成されてよい。
【００３６】
ここで、第１保護膜１５２および支持層１５０は、第１圧電膜１３６、第１電極層１６２および第２電極層１６４の一部を覆って形成されてよい。例えば、第１保護膜１５２および支持層１５０は、各層の側部を覆う。即ち、第１保護膜１５２および支持層１５０は、アクチュエータ１３０の側部において覆う。また、第１保護膜１５２および支持層１５０は、アクチュエータ１３０の側部の支持層１５０側を覆ってもよい。
【００３７】
第２保護膜１５４は、絶縁材料で形成され、第２圧電膜１３８における支持層１５０とは反対側から第２圧電膜１３８の少なくとも一部を覆い、かつ、第２圧電膜１３８の端部の少なくとも一部において支持層１５０と接する。第２保護膜１５４および支持層１５０は、第２圧電膜１３８、第４電極層１６８および第３電極層１６６が露出しないように各層を覆うように形成されてよい。ここで、第２保護膜１５４および支持層１５０は、第１電極層１６２、第２電極層１６４、第４電極層１６８および第３電極層１６６がそれぞれ配線部１１４と接続される接続部を露出させて形成されてよい。
【００３８】
ここで、第２保護膜１５４および支持層１５０は、第２圧電膜１３８、第４電極層１６８および第３電極層１６６の一部を覆って形成されてよい。例えば、第２保護膜１５４および支持層１５０は、各層の側部を覆う。即ち、第２保護膜１５４および支持層１５０は、アクチュエータ１３０の側部において覆う。また、第２保護膜１５４および支持層１５０は、アクチュエータ１３０の側部の支持層１５０側を覆ってもよい。
【００３９】
第１保護膜１５２および第２保護膜１５４は、酸化シリコンまたは窒化シリコンで形成されてよい。第１保護膜１５２および第２保護膜１５４は、支持層１５０と同種の絶縁材料で形成されてよく、望ましくは、支持層１５０と略同一の絶縁材料で形成される。即ち、第１保護膜１５２および第２保護膜１５４は、支持層１５０と同様に、弾性および剛性を有し、支持層１５０と密着性よく、強く結合して形成される。なお、本実施例は、第１保護膜１５２および第２保護膜１５４は、支持層１５０と同一の絶縁材料で形成される例であり、図２においてはこれらの境界を示していない。
【００４０】
突出部１５６は、アクチュエータ１３０の可動端である先端部において、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８が設けられていない支持層１５０の部分である。第２接点部１３２は、突出部１５６上に設けられてよい。これによって、第２接点１３４は、第１電極層１６２、第２電極層１６４、第３電極層１６６、および第４電極層１６８と離間された位置に形成することができ、それぞれの電極層に供給される電気信号の影響を低減させることができる。
【００４１】
また、突出部１５６は、第１接点１２２と第２接点１３４とが接触してＯＮ状態になった場合に、第１信号線１２０から第２信号線１２４までの伝送線路から、第１電極層１６２、第２電極層１６４、第３電極層１６６、および第４電極層１６８の４つの電極を離間させた配置にすることができる。これによって、突出部１５６は、コプレーナ伝送線路に対して、それぞれの電極層に供給される電気信号に起因する雑音等の影響を低減させることができる。
【００４２】
第１電極層１６２および第２電極層１６４は、第１圧電膜１３６の上面および下面に設けられ、第１圧電膜１３６に第１駆動電圧を印加する。ここで、第１駆動電圧は、正または負の予め定められた電圧でよい。
【００４３】
第１電極層１６２および第２電極層１６４は、アクチュエータ１３０の長さ方向Ｌに延伸する平板形状を有してよい。第１電極層１６２および第２電極層１６４は、アルミニウム、金、白金、銅、インジウム、タングステン、モリブデン、ルテニウム、イリジウム等の低抵抗で加工が容易な金属であってよく、ルテニウムオキサイド（ＲｕＯｘ、例えばＲｕＯ２等）、イリジウムオキサイド（ＩｒＯｘ、例えばＩｒＯ２等）等酸化物電極、セラミック電極、または、シリコン等の半導体を用いてもよい。
【００４４】
電極材料としてシリコンを用いる場合には、不純物を高濃度にドープしたシリコンを用いることが好ましい。本実施例の第１電極層１６２および第２電極層１６４は、白金である。ここで、白金を成膜する場合、チタン、タンタル、クロム等を成膜してから白金を成膜してよい。
【００４５】
第３電極層１６６および第４電極層１６８は、第２圧電膜１３８の上面および下面に設けられ、第２圧電膜に第２駆動電圧を印加する。ここで、第２駆動電圧は、正または負の予め定められた電圧でよい。第３電極層１６６および第４電極層１６８は、アクチュエータ１３０の長さ方向Ｌに延伸する平板形状を有してよい。第３電極層１６６および第４電極層１６８は、第１電極層１６２および第２電極層１６４と略同一の形状、および略同一の材質でよい。
【００４６】
また、第３電極層１６６は、第２電極層１６４と略同一の形状および略同一の材質でよく、第４電極層１６８は、第１電極層１６２と略同一の形状および略同一の材質でよい。これらの第１電極層１６２、第２電極層１６４、第３電極層１６６および第４電極層１６８の膜厚は、０．０５μｍ〜１μｍの範囲で形成されてよい。
【００４７】
第１導電性酸化物膜２１０は、第１圧電膜１３６と第２電極層１６４との間に形成される。第１導電性酸化物膜は、導電性酸化物を含む。第１導電性酸化物膜２１０は、Ｉｒ系酸化物（例えばＩｒＯ２）、Ｒｕ系酸化物（例えばＲｕＯ２、ＳＲＯ）、またはＬＳＣＯ、ＬＮＯ等の酸化物を主成分としてよい。
【００４８】
第１導電性酸化物膜２１０は、第１圧電膜１３６上に形成され、第１圧電膜１３６の伸縮による疲労を低減させる。第１圧電膜１３６は、伸縮を繰り返すことによって、圧電膜に含まれる酸素を放出して疲労が蓄積し、寿命が短くなると考えられている。そこで、第１導電性酸化物膜２１０は、酸化物を含み第１圧電膜１３６に接して形成されるので、第１圧電膜１３６からの酸素の放出を防ぐことができる。
【００４９】
また、第１導電性酸化物膜２１０は、第１圧電膜１３６の酸素を放出した部分に酸素を供給することができる。以上のように、第１導電性酸化物膜２１０は、第１圧電膜１３６の酸素の欠乏領域が形成されることを防ぎ、第１圧電膜１３６を長寿命化することができる。
【００５０】
第２導電性酸化物膜２２０は、第２圧電膜１３８と第４電極層１６８との間に形成される。第２導電性酸化物膜２２０は、導電性酸化物を含む。第２導電性酸化物膜２２０は、Ｉｒ系酸化物（例えばＩｒＯ２）、Ｒｕ系酸化物（例えばＲｕＯ２、ＳＲＯ）、またはＬＳＣＯ、ＬＮＯ等の酸化物を主成分としてよく、第１導電性酸化物膜２１０と略同一の物質で形成されてよい。
【００５１】
第２導電性酸化物膜２２０は、第２圧電膜１３８上に形成され、第２圧電膜１３８の伸縮による疲労を低減させる。即ち、第２導電性酸化物膜２２０は、第１導電性酸化物膜２１０と同様に、第２圧電膜１３８の酸素の欠乏領域が形成されることを防ぎ、第２圧電膜１３８を長寿命化することができる。
【００５２】
第１電源部１８０は、第１圧電膜１３６に第１駆動電圧を印加する。第１電源部１８０は、制御部１９０の制御信号を受信して、制御信号に応じた駆動電圧を第１駆動電圧として第１圧電膜１３６に印加する。第２電源部１８２は、第２圧電膜１３８に第２駆動電圧を印加する。第２電源部１８２は、制御部１９０の制御信号を受信して、制御信号に応じた駆動電圧を第２駆動電圧として第２圧電膜１３８に印加する。
【００５３】
基準電圧１８４は、予め定められた電圧を供給する。本実施例において、基準電圧１８４は、ＧＮＤ（０Ｖ）電圧である。
【００５４】
制御部１９０は、第１電源部１８０および／または第２電源部１８２に制御信号を送信して、第１圧電膜１３６および／または第２圧電膜１３８を伸縮させる駆動電圧の印加または遮断を指示する。例えば、制御部１９０は、第１接点１２２と第２接点１３４とを接触させてスイッチ装置１００をＯＮ状態にする場合に、第２圧電膜１３８に第２駆動電圧を印加して第２圧電膜１３８を縮める制御信号を第２電源部１８２に送信する。また、制御部１９０は、第１接点１２２と第２接点１３４とを離間させてスイッチ装置１００をＯＦＦ状態にする場合に、第２圧電膜１３８への第２駆動電圧の供給を停止する制御信号を第２電源部１８２に送信する。
【００５５】
これに代えて制御部１９０は、第１接点１２２と第２接点１３４とを接触させてスイッチ装置１００をＯＮ状態にする場合に、第１圧電膜１３６に第１駆動電圧を印加して第１圧電膜１３６を伸ばす制御信号を第１電源部１８０に送信してもよい。また、制御部１９０は、第１接点１２２と第２接点１３４とを離間させてスイッチ装置１００をＯＦＦ状態にする場合に、第１圧電膜１３６への第１駆動電圧の供給を停止する制御信号を第１電源部１８０に送信してよい。
【００５６】
また、制御部１９０は、第１接点１２２と第２接点１３４とを接触させてスイッチ装置１００をＯＮ状態にする場合に、第１圧電膜１３６に第１駆動電圧を印加して第１圧電膜１３６を伸ばし、第２圧電膜１３８に第２駆動電圧を印加して第２圧電膜１３８を縮めてもよい。制御部１９０は、第１接点１２２と第２接点１３４とを離間させてスイッチ装置１００をＯＦＦ状態にする場合に、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８への駆動電圧の供給を停止してよい。
【００５７】
また、制御部１９０は、第１接点１２２と第２接点１３４とを離間させてスイッチ装置１００をＯＦＦ状態にする場合に、第１圧電膜１３６を縮めてアクチュエータ１３０の戻りを付勢してもよい。同様に、制御部１９０は、スイッチ装置１００をＯＦＦ状態にする場合に、第２圧電膜１３８を伸ばしてアクチュエータ１３０の戻りを付勢してもよい。
【００５８】
制御部１９０は、第１駆動電圧および第２駆動電圧として、予め定められた値を、対応する第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８にそれぞれ供給してよい。制御部１９０は、電子回路等のハードウェアであってよく、これに代えて、プログラム等により動作するソフトウェアであってもよい。
【００５９】
キャビティ部３１０は、基体下部１１０上に設けられ、スイッチ装置１００の側壁の一部としてアクチュエータ１３０を収容するように四方を覆う。キャビティ部３１０は、基体下部１１０と略同一の材質で形成されてよい。
【００６０】
台座部３２０は、キャビティ部３１０上に設けられ、一部がアクチュエータ１３０の一端を固定してアクチュエータ１３０の固定端となる。台座部３２０とキャビティ部３１０とが接合されることにより、第１接点１２２と第２接点１３４との間の距離は、アクチュエータ１３０の最大変位量と同等もしくはそれ以下となる。即ち、台座部３２０と基体下部１１０との間の距離となるキャビティ部３１０の高さは、第１接点１２２と第２接点１３４との間の距離を調節する。
【００６１】
ここで、アクチュエータ１３０の最大変位量とは、第１圧電膜１３６および／または第２圧電膜１３８に印加できる最大の駆動電圧を印加した場合における、アクチュエータ１３０の変位量を意味してよい。台座部３２０は、半導体材料をエッチングすることで形成されてよい。台座部３２０は、一例として、シリコン基板から形成される。この場合、台座部３２０は、キャビティ部３１０と陽極接合によって接合されてよい。
【００６２】
このように、アクチュエータ１３０は、長さ方向Ｌの一方の端部で台座部３２０に支持される。第１圧電膜１３６または第２圧電膜１３８に電圧を印加すると、アクチュエータ１３０において台座部３２０に支持されていない第２接点部１３２側の端部は、厚さ方向に屈曲する（図中、下向きに変位する）、若しくは、反り返る（図中、上向きに変位する）ことができる。
【００６３】
基体上部３３０は、台座部３２０上に設けられ、基体下部１１０、キャビティ部３１０、および台座部３２０で形成されるスイッチ装置１００のパッケージの蓋部となる。基体上部３３０は、ガラス等で形成される基板でよい。この場合、基体上部３３０は、台座部３２０と陽極接合によって接合されてよい。
【００６４】
本実施例において、台座部３２０は、アクチュエータ１３０を基体上部３３０に固定することを説明したが、これに代えて、アクチュエータ１３０は、基体下部１１０またはキャビティ部３１０に固定されてもよい。
【００６５】
以上の本実施形態に係るスイッチ装置１００によれば、アクチュエータ１３０の厚さ方向の中心面からの距離および厚さが略同一の第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８を備えるので、第１圧電膜１３６がそりを生じさせる応力と、第２圧電膜１３８がそりを抑える応力とを、略同一にさせることができる。また、アクチュエータ１３０は、厚さ方向の中心面に対し略対称に複数の膜を有しているので、複数の膜によって生じるアクチュエータ１３０がそる方向に働く残留応力および熱応力等と、そりを抑える方向に働く残留応力および熱応力等とを、略同一にさせてアクチュエータ１３０のそりを抑えることができる。
【００６６】
このように、アクチュエータ１３０は、熱応力によるそりを抑えることができるので、様々な環境温度においてもスイッチング動作を実行することができる。また、アクチュエータ１３０は、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８のそれぞれの上面に第１導電性酸化物膜および第２導電性酸化物膜を有するので、圧電膜を長寿命化することができる。
【００６７】
ここで、本実施例において、アクチュエータ１３０は、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８のそれぞれの上面に第１導電性酸化物膜および第２導電性酸化物膜を有することを説明した。これに代えて、アクチュエータ１３０は、更に多層構造に形成できる場合は、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８のそれぞれの下面にも導電性酸化物膜を有してよい。
【００６８】
また、本実施例において、アクチュエータ１３０は、厚さ方向の中心面からの距離および厚さが略同一の第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８を有することを説明した。これに代えて、第２圧電膜１３８の膜厚は、第１圧電膜１３６の膜厚よりも薄く形成されてよい。例えば、第１圧電膜１３６の側から第２圧電膜１３８の側へと複数の膜を積層してアクチュエータ１３０が形成される場合、第１圧電膜１３６には第２圧電膜１３８よりも多くの層が積層されるので、第１圧電膜１３６に生じる応力は、第２圧電膜１３８に生じる応力とは異なる場合がある。
【００６９】
したがって、アクチュエータ１３０は、厚さ方向の中心面からの距離および厚さを略同一にして複数の材料を積層しても、材料毎に発生する応力のバランスが異なり、そりを生じさせる場合がある。また、アクチュエータ１３０は、積層される各材料を、厚さ方向の中心面からの距離および厚さを略同一にして積層することができず、支持層１５０の上方および下方に発生する応力の絶対値が異なってそりを生じさせる場合もある。
【００７０】
そこで、アクチュエータ１３０は、第１圧電膜１３６の膜厚と第２圧電膜の膜厚とを異ならせて、支持層１５０の上方および下方に発生する応力の絶対値を略同一にさせてそりを抑える。例えば、アクチュエータ１３０は、先に形成される第１圧電膜１３６の厚さに比べて、後に形成される第２圧電膜１３８の厚さを薄くする。
【００７１】
ここで、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の厚さの比は、アクチュエータ１３０に発生するそりの量に応じて決められてよい。第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の厚さの比は、１：１から１：０．５の範囲で決められてよい。より望ましくは、厚さの比を、１：１から１：０．８の範囲で決めてよい。
【００７２】
また、アクチュエータ１３０は、発生するそりの方向に応じて、先に形成される第１圧電膜１３６の厚さに比べて、後に形成される第２圧電膜１３８の厚さを厚くしてもよい。以上のように、アクチュエータ１３０は、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の厚さの比を調節して、支持層１５０の上方および下方に発生する応力の絶対値を略同一にするので、発生する応力を打ち消してそりを抑えることができる。
【００７３】
本実施例において、第２接点部１３２は、突出部１５６上に設けられることを説明した。これに代えて、第２接点部１３２は、保護膜を介して第４電極層１６８の下方に設けられてよい。この場合、アクチュエータ１３０は、突出部１５６が無くてもよい。
【００７４】
図３は、本実施形態に係るスイッチ装置１００を形成する製造方法の一例を示す。また、図４から図８は、本実施形態に係るスイッチ装置１００が形成される過程におけるスイッチ装置１００の断面を示す。
【００７５】
まず、上面と下面との気密性を保ちつつ、上面と下面とを電気的に接続するビア１１２を、第１基板６１０に形成する（Ｓ３００）。第１基板６１０上には、複数のスイッチ装置１００が形成されてよく、対応する複数のビア１１２が形成されてよい。この場合、第１基板６１０は、後に説明する個々のスイッチ装置１００に切り離されるダイシングの過程を経て、スイッチ装置１００の基体下部１１０となる。なお、この段階において、第１基板６１０の下面には、配線部１１４が形成されてよい。図４は、本実施形態に係る第１基板６１０にビア１１２を形成した段階の断面を示す。
【００７６】
次に、第２基板６２０にアクチュエータ１３０を収容する貫通孔６２２を形成する（Ｓ３０２）。第２基板６２０の貫通孔６２２は、第２基板６２０の下面側から上面側に向かって基板面と平行な断面積が大きくなるようにテーパー状に形成される。ここで、貫通孔６２２の基板面と平行な断面積は、略四角形であってよく、これに代えて略円形または略楕円形であってよい。貫通孔６２２は、研磨剤等を吹き付けて加工するサンドブラスト、ドライエッチング、またはウェットエッチング等で形成されてよい。第２基板６２０は、後に説明する個々のスイッチ装置１００に切り離されるダイシングの過程を経て、スイッチ装置１００のキャビティ部３１０となる。
【００７７】
次に、第１基板６１０の上面に第２基板６２０の下面を貼り合わせる（Ｓ３１０）。第１基板６１０と第２基板６２０とは、加熱によって貼り合わされてよい。ここで、第２基板６２０の下面が第１基板６１０の上面に貼り合わされるので、第２基板６２０の貫通孔６２２のテーパーは、第１基板６１０側から第１基板６１０の反対側に向かって孔径が大きくなるように配置される。図５は、本実施形態に係る第１基板６１０上に第２基板６２０を貼り合わせた段階の断面を示す。
【００７８】
次に、第１基板６１０の上面に、ビア１１２と電気的に接続される固定接点である第１接点１２２を形成する（Ｓ３２０）。この段階において、第１基板６１０の上面に配置されるべき配線部１１４、グランド線１１６、グランド線１１８、第１信号線１２０、および第２信号線１２４も形成される。例えば、固定接点等のマスクとなるレジストを塗布し、フォトレジスト法によって固定接点等を形成する。図６は、本実施形態に係る第１基板６１０上に第１接点１２２および配線部１１４等を形成した段階の断面を示す。
【００７９】
次に、可動接点である第２接点１３４を有するアクチュエータ１３０が形成された第３基板６３０を第２基板６２０の上面に接合する（Ｓ３３０）。第２基板６２０と第３基板６３０とは、陽極接合によって接合されてよく、これに代えて、加熱等によって貼り合わせられてもよい。この段階において、アクチュエータ１３０は、第２基板６２０の貫通孔６２２内部に収容される。
【００８０】
ここで、アクチュエータ１３０は、第３基板６３０上に形成される。例えば、第３基板６３０上に第１保護膜１５２を、ＣＶＤ法等で絶縁材料を成膜してからアニール処理して形成する。次に、第１保護膜１５２上に、第１電極層１６２、第１圧電膜１３６、第１導電性酸化物膜２１０、および第２電極層１６４を形成する。次に、第２電極層１６４上に支持層１５０を、ＣＶＤ法等で絶縁材料を成膜してからアニール処理して形成する。
【００８１】
次に、支持層１５０上に、第３電極層１６６、第２圧電膜１３８、第２導電性酸化物膜２２０、および第４電極層１６８を形成する。次に、第４電極層１６８上に絶縁材料で第２保護膜１５４を支持層１５０および第１保護膜１５２と同様に形成する。次に、突出部１５６上に、第２接点部１３２を形成する。次に、第３基板６３０を加工して、台座部３２０を形成する。ここで、台座部３２０は、アクチュエータ１３０が形成される面と反対の他方の面から、半導体基板の一部がエッチングによって除去されて形成される。
【００８２】
ここで、台座部３２０は、第１保護膜１５２をエッチングストップ層としてエッチングされてよい。本段階において、アクチュエータ１３０の一端は基板と分離されて可動端となり、台座部３２０に固定された他端を固定端として自立する。このようにして、第３基板６３０上に、複数のアクチュエータ１３０が形成されてよい。
【００８３】
ここで、第２基板６２０と第３基板６３０とが接合された後に、アクチュエータ１３０の各電極と、第１基板６１０上の対応する配線部１１４とを電気的に配線してよい。第３基板６３０は、後に説明する個々のスイッチ装置１００に切り離されるダイシングの過程を経て、スイッチ装置１００の台座部３２０となる。図７は、本実施形態に係る第２基板６２０上に第３基板６３０を接合した段階の断面を示す。
【００８４】
次に、第３基板６３０と第４基板６４０とを接合する（Ｓ３４０）。第４基板６４０は、第２基板６２０の貫通孔６２２の開口を、第３基板６３０の反対側において封止する。第３基板６３０と第４基板６４０とは、陽極接合によって接合されてよく、これに代えて、加熱等によって貼り合わせられてもよい。これによって、アクチュエータ１３０は、第２基板６２０の貫通孔６２２内部に密封されてよい。ここで、第１基板６１０、第２基板６２０、および第４基板６４０は、ガラス材質で形成されてよい。
【００８５】
ここで、貫通孔６２２内部の雰囲気は、窒素等の不活性ガスで置換されてから密封されてよい。第４基板６４０は、後に説明する個々のスイッチ装置１００に切り離されるダイシングの過程を経て、スイッチ装置１００の基体上部３３０となる。図８は、本実施形態に係る第３基板６３０上に第４基板６４０を接合した段階の断面を示す。
【００８６】
次に、第１基板６１０、第２基板６２０、第３基板６３０、および第４基板６４０をダイシングして、個々のスイッチ装置１００に切り離す（Ｓ３５０）。例えば、図８のＡ−Ａ'およびＢ−Ｂ'で示された点線部分で切断して、アクチュエータ１３０を密閉収容するパッケージを形成する。切り離されたスイッチ装置１００と、第１電源部１８０、第２電源部１８２、および基準電圧１８４とを戦記的に接続することによって、図２に示したスイッチ装置１００が形成される。
【００８７】
従来、１つの基板を加工してアクチュエータを収容するキャビティを形成し、形成したキャビティの加工面である底面部にビア、接点、および配線を形成していたので、加工されて荒れた表面に精度よくビア等を形成することが困難であった。また、加工するキャビティの深さは、アクチュエータの可動接点とキャビティ底面部の固定接点との間の距離に直接影響するので、確実にスイッチ動作するスイッチ装置１００を形成するには、深さ方向の加工精度を高くしなければならない。しかしながら、キャビティを形成するサンドブラストまたはエッチング等の加工方法は、深さ方向の精度を高くすることが困難であった。
【００８８】
これに対して、本実施形態によるスイッチ装置１００は、ビア１１２が設けられた第１基板６１０と、アクチュエータ１３０を収容する貫通孔６２２が設けられた第２基板６２０とを貼り合わせて、基体下部１１０およびキャビティ部３１０を形成する。したがって、荒れた加工面にビア１１２等を形成することがないので、精度よくビア１１２等を形成することができる。また、アクチュエータ１３０の第２接点１３４と基体下部１１０の第１接点１２２との間の距離は、キャビティ部３１０となる第２基板６２０の厚さが直接影響する。
【００８９】
ここで、基板の厚さは、基板表面を研磨する研磨精度で決めることができるので、キャビティを形成する加工の深さ方向の精度に比べて精密にすることができる。したがって、本実施形態によるスイッチ装置１００は、アクチュエータ１３０のそりを抑えつつ、接点間の距離の精度を高めることができ、確実にスイッチ動作するスイッチ装置１００を形成することができる。
【００９０】
また、本実施形態によるスイッチ装置１００は、第１基板６１０側から第３基板６３０側に向かって孔径が大きくなるテーパー状に設けられた貫通孔６２２を、第２基板６２０が有する。これによって、第１基板６１０の上面に、第１接点１２２等を形成する段階において、固定接点等のマスクとなるレジストを塗布または剥離し易くすることができる。また、スイッチ装置１００は、テーパーを有する貫通孔６２２を第２基板６２０に形成してから、第１基板６１０と貼り合わせるので、レジストの塗布および剥離し易い形状を形成させつつ、アクチュエータ１３０を収容する貫通孔６２２を形成することができる。
【００９１】
図９は、本実施形態に係る試験装置４１０の構成例を被試験デバイス４００と共に示す。試験装置４１０は、アナログ回路、デジタル回路、アナログ／デジタル混載回路、メモリ、およびシステム・オン・チップ（ＳＯＣ）等の少なくとも１つの被試験デバイス４００を試験する。試験装置４１０は、被試験デバイス４００を試験するための試験パターンに基づく試験信号を被試験デバイス４００に入力して、試験信号に応じて被試験デバイス４００が出力する出力信号に基づいて被試験デバイス４００の良否を判定する。
【００９２】
試験装置４１０は、試験部４２０と、信号入出力部４３０と、制御装置４４０とを備える。試験部４２０は、被試験デバイス４００との間で電気信号を授受して被試験デバイス４００を試験する。試験部４２０は、試験信号発生部４２３と、期待値比較部４２６とを有する。
【００９３】
試験信号発生部４２３は、信号入出力部４３０を介して１または複数の被試験デバイス４００に接続されて、被試験デバイス４００へ供給する複数の試験信号を発生する。試験信号発生部４２３は、試験信号に応じて被試験デバイス４００が出力する応答信号の期待値を生成してよい。
【００９４】
期待値比較部４２６は、信号入出力部４３０から受信した被試験デバイス４００の応答信号に含まれるデータ値と試験信号発生部４２３が生成する期待値とを比較する。期待値比較部４２６は、比較結果に基づき、被試験デバイス４００の良否を判定する。
【００９５】
信号入出力部４３０は、試験すべき被試験デバイス４００と試験部４２０との間を電気的に接続して、試験信号発生部４２３が発生した試験信号を当該被試験デバイス４００に送信する。また、信号入出力部４３０は、試験信号に応じて当該被試験デバイス４００が出力する応答信号を受信する。信号入出力部４３０は、受信した被試験デバイス４００の応答信号を期待値比較部４２６へと送信する。信号入出力部４３０は、複数の被試験デバイス４００を搭載するパフォーマンスボードであってよい。信号入出力部４３０は、スイッチ装置１００を有する。
【００９６】
スイッチ装置１００は、試験部４２０および被試験デバイス４００の間に設けられ、試験部４２０および被試験デバイス４００の間を電気的に接続または切断する。試験装置４１０は、本実施形態に係るスイッチ装置１００によって電気的な接続または切断を実行してよい。
【００９７】
本例において、信号入出力部４３０は１つの被試験デバイス４００に接続され、スイッチ装置１００は、１つの被試験デバイス４００の入力信号ラインおよび出力信号ラインにそれぞれ１つ設けられる例を説明した。これに代えて信号入出力部４３０は、複数の被試験デバイス４００に接続され、スイッチ装置１００は、複数の被試験デバイス４００の入力信号ラインおよび出力信号ラインのそれぞれに１つ設けられてよい。また、信号入出力部４３０から１つの被試験デバイス４００へ接続される信号入出力ラインが１つの場合、１つの入出力ラインに１つのスイッチ装置１００が設けられてよい。
【００９８】
制御装置４４０は、試験装置４１０の試験を実行すべく、試験部４２０および信号入出力部４３０に制御信号を送信する。制御装置４４０は、試験プログラムに応じて、試験部４２０に、試験信号の発生または応答信号と期待値との比較等を実行させる制御信号を送信する。また、制御装置４４０は、試験プログラムに応じて、接続すべき信号入出力ラインに設けられたスイッチ装置１００の接続の指示、および切断すべき信号入出力ラインに設けられたスイッチ装置１００の切断の指示等を、信号入出力部４３０に送信する。
【００９９】
以上の本実施形態に係る試験装置４１０は、剛性を高めつつ、割れ、欠け、またはヒビ等の物理的な破壊を防ぐことができるアクチュエータ１３０を備えたスイッチ装置１００を用いて試験を実行することができる。また、試験装置４１０は、電圧制御による低消費電力のスイッチング制御で、かつ、精度よくスイッチ装置１００を用いて試験を実行することができる。また、試験装置４１０は、精度よく加工することができて歩留まりを向上させたスイッチ装置１００を用いて試験を実行することができる。
【０１００】
図１０は、本実施形態に係る伝送路切替装置５００の構成例を示す。伝送路切替装置５００は、入力端と複数の出力端のそれぞれの間に各々接続された複数のスイッチ装置１００を備える。本実施例の伝送路切替装置５００は、入力端Ａと出力端ＢおよびＣのそれぞれの間に各々接続された複数のスイッチ装置１００ａおよびスイッチ装置１００ｂを備える。
【０１０１】
伝送路切替装置５００は、スイッチ装置１００ａをＯＮ状態にし、かつ、スイッチ装置１００ｂをＯＦＦ状態にすることで、入力端Ａと出力端Ｂとを電気的に接続し、かつ、入力端Ａと出力端Ｃとを電気的に切断する。また、伝送路切替装置５００は、スイッチ装置１００ａをＯＦＦ状態にし、かつ、スイッチ装置１００ｂをＯＮ状態にすることで、入力端Ａと出力端Ｂおよび出力端Ｃとを電気的に切断し、かつ、出力端Ｂと出力端Ｃとを電気的に接続する。
【０１０２】
このように、伝送路切替装置５００は、複数のスイッチ装置をそれぞれＯＮ／ＯＦＦすることで、入力端と複数の出力端との伝送路を切り換える。伝送路切替装置５００は、複数のスイッチ装置が１つのパッケージ等に密封されて収容された装置であってよい。
【０１０３】
図１１は、本実施形態に係るループバック試験する試験装置の構成例を被試験デバイス４００と共に示す。本実施形態のループバック試験する試験装置は、図９で説明した試験装置４１０と、図１０で説明した伝送路切替装置５００の組み合わせで構成される。そこで、図９、１０に示された本実施形態に係る試験装置４１０および伝送路切替装置５００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【０１０４】
本試験装置は、試験装置４１０からの試験信号を被試験デバイス４００に供給する場合に、伝送路切替装置５００のスイッチ装置１００ａをＯＮ状態にし、かつ、スイッチ装置１００ｂをＯＦＦ状態にする。また、本試験装置は、被試験デバイス４００から出力される信号を当該被試験デバイス４００にループバックする場合に、伝送路切替装置５００のスイッチ装置１００ａをＯＦＦ状態にし、かつ、スイッチ装置１００ｂをＯＮ状態にする。
【０１０５】
これによって、本試験装置は、試験装置４１０から被試験デバイス４００を試験するための試験信号を被試験デバイス４００に入力させる伝送路と、被試験デバイス４００からの信号をループバックさせて当該被試験デバイス４００に入力させる伝送路とを切り換えることができる。本実施形態に係るループバック試験する試験装置は、１つの伝送路切替装置５００を備える例を説明したが、これに代えて、２以上の伝送路切替装置５００を備え、試験装置４１０と被試験デバイス４００との複数の伝送路を切り換えることによって、試験信号による被試験デバイス４００の試験とループバック試験とを切り換えてよい。
【０１０６】
以上の本実施形態に係るループバック試験する試験装置によれば、剛性を高めつつ、割れ、欠け、またはヒビ等の物理的な破壊を防ぐことができるアクチュエータ１３０を備えたスイッチ装置１００を用いて試験信号による試験とループバック試験とを切り換えることができる。また、本試験装置は、電圧制御による低消費電力のスイッチング制御で、かつ、長寿命化させたスイッチ装置１００を用いて２つの試験を切り換えることができる。また、本試験装置は、精度よく加工することができて歩留まりを向上させたスイッチ装置１００を用いて２つの試験を切り換えることができる。
【０１０７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１０８】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１０９】
１００ スイッチ装置、１１０ 基体下部、１１２ ビア、１１４ 配線部、１１６ グランド線、１１８ グランド線、１２０ 第１信号線、１２２ 第１接点、１２４ 第２信号線、１３０ アクチュエータ、１３２ 第２接点部、１３４ 第２接点、１３６ 第１圧電膜、１３８ 第２圧電膜、１５０ 支持層、１５２ 第１保護膜、１５４ 第２保護膜、１５６ 突出部、１６２ 第１電極層、１６４ 第２電極層、１６６ 第３電極層、１６８ 第４電極層、１８０ 第１電源部、１８２ 第２電源部、１８４ 基準電圧、１９０ 制御部、２１０ 第１導電性酸化物膜、２２０ 第２導電性酸化物膜、３１０ キャビティ部、３２０ 台座部、３３０ 基体上部、４００ 被試験デバイス、４１０ 試験装置、４２０ 試験部、４２３ 試験信号発生部、４２６ 期待値比較部、４３０ 信号入出力部、４４０ 制御装置、５００ 伝送路切替装置、６１０ 第１基板、６２０ 第２基板、６２２ 貫通孔、６３０ 第３基板、６４０ 第４基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ装置、製造方法、伝送路切替装置、および試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電膜と当該圧電膜に電圧を印加する電極とを設け、当該圧電膜に電圧が印加されて当該圧電膜が伸縮することによって、伸縮に応じた動作をするアクチュエータを半導体基板上に形成することが知られていた（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１ 特開２００１−１９１３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このようなアクチュエータをパッケージングしてスイッチ装置を形成する場合、当該アクチュエータを収容するキャビティをエッチング等で設けたガラス基板と、アクチュエータが形成された半導体基板とを接合していた。しかしながら、アクチュエータに形成された可動接点と電気的に接続または切断される固定接点およびパッケージの外部へと電気信号を伝送するビア等を、ガラス基板のエッチングによって荒れた表面上に微細な加工をしなければならず、精度よく加工することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、上面と下面との気密性を保ちつつ上面と下面とを電気的に接続するビアが設けられる第１基板と、第１基板の上面に設けられ、アクチュエータを収容する貫通孔が形成される第２基板と、第２基板の上面に設けられ、可動接点を有するアクチュエータを支持する第３基板とを備えるスイッチ装置を提供する。
【０００５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施形態に係るスイッチ装置１００の構成例を示す。
【図２】本実施形態に係るスイッチ装置１００の側面図を示す。
【図３】本実施形態に係るスイッチ装置１００を形成する製造方法の一例を示す。
【図４】本実施形態に係る第１基板６１０にビア１１２を形成した段階の断面を示す。
【図５】本実施形態に係る第１基板６１０上に第２基板６２０を貼り合わせた段階の断面を示す。
【図６】本実施形態に係る第１基板６１０上に第１接点１２２および配線部１１４等を形成した段階の断面を示す。
【図７】本実施形態に係る第２基板６２０上に第３基板６３０を接合した段階の断面を示す。
【図８】本実施形態に係る第３基板６３０上に第４基板６４０を接合した段階の断面を示す。
【図９】本実施形態に係る試験装置４１０の構成例を被試験デバイス４００と共に示す。
【図１０】本実施形態に係る伝送路切替装置５００の構成例を示す。
【図１１】本実施形態に係るループバック試験する試験装置の構成例を被試験デバイス４００と共に示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
図１は、本実施形態に係るスイッチ装置１００の構成例を示す。図２は、本実施形態に係るスイッチ装置１００の側面図を示す。スイッチ装置１００は、圧電膜と圧電膜に電圧を印加する電極との間に導電性酸化膜を備え、圧電膜を長寿命化させる。また、スイッチ装置１００は、アクチュエータ１３０の剛性を高めつつ、アクチュエータ１３０の割れ、欠け、またはヒビ等の物理的な破壊を防ぐ。
【０００９】
スイッチ装置１００は、基体下部に設けられた固定接点である第１接点１２２と、アクチュエータに設けられた可動接点である第２接点１３４とを接触または離間させることにより、固定接点および可動接点間の電気的導通または非導通を切り換える。スイッチ装置１００は、パッケージ等に密封されて収容された装置であってよい。スイッチ装置１００は、基体下部１１０と、アクチュエータ１３０と、第１電源部１８０と、第２電源部１８２と、基準電圧１８４と、制御部１９０と、キャビティ部３１０と、台座部３２０と、基体上部３３０とを備える。
【００１０】
基体下部１１０は、固定接点が設けられる平坦な第１面を有する。また、基体下部１１０は、第１面とは異なる第２面に、外部と電気信号および電源等を授受する配線部を有してよい。基体下部１１０は、ガラス基板等の絶縁体であってよく、これに代えてシリコン等の半導体基板等であってよい。これに代えて、基体下部１１０は、金属の基板あってもよい。基体下部１１０は、ビア１１２と、配線部１１４と、グランド線１１６と、グランド線１１８と、第１信号線１２０と、第１接点１２２ａと、第１接点１２２ｂと、第２信号線１２４とを有する。
【００１１】
ビア１１２は、基体下部１１０を貫通して金属で被覆されることで、第１面に形成される電気配線と第２面に形成される電気配線とを電気的に接続する。一例として、ビア１１２は、第１接点１２２と第２面に形成された配線部１１４とを電気的に接続する。また、ビア１１２は、導電性材料が充填されて、貫通孔が形成される基体下部１１０の上面と下面の密閉性を保つように形成されてよい。ビア１１２は、基体下部１１０に設けられる第１接点１２２の数およびアクチュエータ１３０に供給する電気信号および電源等の数に応じて、基体下部１１０に複数設けられてよい。
【００１２】
配線部１１４は、スイッチ装置１００を通過させる信号、アクチュエータ１３０に供給する電気信号、または電源電圧等を伝送する。配線部１１４は、少なくとも１つのビア１１２に対して信号を送信または受信させるべく、基体下部１１０の第１面または第２面に設けられる導電性の配線パターンであってよい。これに代えて、配線部１１４は、基体上部３３０の第１面または第２面に設けられてもよい。配線部１１４は、ランド、コネクタ、および／またはアンテナ等を含み、外部からスイッチ装置１００に通過させる信号を送受信してよい。
【００１３】
グランド線１１６およびグランド線１１８は、基体下部１１０の第１面に設けられ、ビア１１２および配線部１１４を介して基準電圧１８４に接続される。グランド線１１６およびグランド線１１８は、導電性の配線パターンであってよい。
【００１４】
第１信号線１２０および第２信号線１２４は、基体下部１１０の第１面の、グランド線１１６およびグランド線１１８の間に設けられる。第１信号線１２０および第２信号線１２４は、導電性の配線パターンであってよい。
【００１５】
ここで、グランド線１１６、グランド線１１８、第１信号線１２０、および第２信号線１２４は、コプレーナ伝送線路を形成してよい。即ち、第１信号線１２０および第２信号線１２４の線幅、第１信号線１２０および第２信号線１２４とグランド線１１６との間隔、ならびに第１信号線１２０および第２信号線１２４とグランド線１１８との間隔は、第１信号線１２０および第２信号線１２４の特性インピーダンスに応じて予め定められた値で形成される。これによって、第１信号線１２０および第２信号線１２４は、数十ＧＨｚに至る高周波信号を伝送することができる。
【００１６】
なお、スイッチ装置１００を通過させる電気信号が、コプレーナ伝送線路を形成しなくても伝送できる程度の低周波信号の場合、グランド線１１６およびグランド線１１８は無くてもよい。
【００１７】
第１信号線１２０には、第１接点１２２ａが、第２信号線１２４には、第１接点１２２ｂが、それぞれ設けられる。第１接点１２２は、突部のない平面状のパッドであってよい。第１接点１２２は、アルミニウム、タングステン、パラジウム、ロジウム、金、白金、ルテニウム、インジウム、イリジウム、オスミウム、モリブデン、および／またはニッケルを含んでよい。ここで、第１接点１２２は、これらの材料を含む２以上の材料の合金であってよい。また、第１信号線１２０および第２信号線１２４は、第１接点１２２と略同一の材質で形成されてよい。
【００１８】
アクチュエータ１３０は、第２接点１３４を有し、第２接点１３４を移動させて第１接点１２２と接触または離間させる。アクチュエータ１３０は、ゾルゲル法およびＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長）法等を用いる半導体製造装置等によって成膜されてよい。アクチュエータ１３０は、第２接点部１３２と、第１圧電膜１３６と、第２圧電膜１３８と、支持層１５０と、第１保護膜１５２と、第２保護膜１５４と、突出部１５６と、第１圧電膜１３６の第１電極層１６２および第２電極層１６４と、第２圧電膜１３８の第３電極層１６６および第４電極層１６８と、第１導電性酸化物膜２１０と、第２導電性酸化物膜２２０とを有する。
【００１９】
第２接点部１３２には、第２接点１３４が設けられる。第２接点部１３２は、第１接点１２２と同様の金属を含んでよい。第２接点１３４は、突起を有する形状であってよい。これに代えて、第２接点１３４は、突部のない平面であってもよい。
【００２０】
第２接点１３４は、第１接点１２２の破壊または劣化を防ぐように、半球状の形状であってよく、これに代えて先端を丸めた針状の形状であってもよい。一例として、第２接点１３４は、第１接点１２２と接触して伝送線路を形成する場合に、伝送する信号の周波数に応じた伝送線路幅等を形成するように、予め定められた形状で設けられてよい。
【００２１】
本実施例において、スイッチ装置１００は、第１接点１２２ａおよび第１接点１２２ｂが基体下部１１０に設けられ、１つの第２接点１３４と接触または離間する。これにより、スイッチ装置１００は、第２接点１３４を介して第１接点１２２ａと第１接点１２２ｂとの間の電気的導通または非導通を切り換える。一例として、配線部１１４は、外部からの電気信号を第１接点１２２ａへと伝送し、スイッチ装置１００がＯＮの場合に当該電気信号を第１接点１２２ｂから外部へと伝送する。
【００２２】
これに代えて、スイッチ装置１００は、基体下部１１０に１つの第１接点１２２を有し、アクチュエータ１３０に外部からの電気信号を第２接点１３４へと伝送する配線を有してもよい。また、当該配線は、第１接点１２２に伝送される外部からの電気信号を、第２接点１３４を介して受け取り、外部へと伝送してもよい。このように、スイッチ装置１００は、第１接点１２２から第２接点１３４への信号伝送をＯＮ／ＯＦＦし、ＯＮの場合に、外部から入力された信号を第１接点１２２から第２接点１３４を介して外部へと伝送してよい。
【００２３】
第１圧電膜１３６は、支持層１５０の上面に形成される。第１圧電膜１３６は、第１駆動電圧に応じて伸縮してよい。この場合、第１圧電膜１３６は、第１駆動電圧を印加された場合に、アクチュエータ１３０の長さ方向に伸縮して、第１接点１２２と第２接点１３４との距離が変化する方向にアクチュエータ１３０を湾曲させるように配される。
【００２４】
第１圧電膜１３６は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）のウルツ鉱型の結晶、またはチタン酸バリウム（ＢＴＯ）等のペロブスカイト系強誘電体等により形成されてよい。
【００２５】
第２圧電膜１３８は、支持層１５０を介して第１圧電膜１３６に対向して、支持層１５０の第１圧電膜１３６が形成される面とは反対側の面に設けられ、第２駆動電圧に応じて伸縮してアクチュエータ１３０のそり量を変化させる。第２圧電膜１３８は、第２駆動電圧を印加された場合に、アクチュエータ１３０の長さ方向に伸縮して、第１接点１２２と第２接点１３４との距離が変化する方向にアクチュエータ１３０を湾曲させるように配される。
【００２６】
第２圧電膜１３８は、第１圧電膜１３６と同様に、ペロブスカイト系強誘電体等を用いてよい。第２圧電膜１３８は、第１圧電膜１３６と略同一の材料で、かつ、第１圧電膜１３６と略同一の形状で形成されることが望ましい。また、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の膜厚は、０．１μｍ〜５μｍの範囲で形成されてよい。ここで、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８としてＰＺＴを成膜する場合、チタン酸鉛（ＰＴ）を成膜してからＰＺＴを成膜してよい。これによって、ＰＺＴは、結晶性良く成膜することができる。
【００２７】
ここで、第１圧電膜１３６は、第２圧電膜１３８に第２駆動電圧を印加しない状態におけるアクチュエータ１３０のそりを抑える。第１圧電膜１３６は、第２圧電膜１３８と略同一の材料で、かつ、第２圧電膜１３８と略同一の形状で形成され、アクチュエータ１３０の第２圧電膜１３８が形成される面と反対側に設けられるので、第２圧電膜１３８によって生じるそりと反対方向にそるように応力が働き、アクチュエータ１３０のそりを抑えることができる。
【００２８】
また、第１圧電膜１３６は、第２圧電膜１３８の温度変化に伴う伸縮により生じるアクチュエータ１３０のそりを抑える。第２圧電膜１３８は、異なる熱膨張計数の材質の膜の面上に積層されるので、温度変化に伴って熱応力によって変形し、アクチュエータ１３０にそりを生じさせる。第１圧電膜１３６は、第２圧電膜１３８と略同一の材料で、かつ、第２圧電膜１３８と略同一の形状で形成され、アクチュエータ１３０の第２圧電膜１３８が形成される面と反対側に設けられるので、温度変化によって生じるそりに対しても反対方向にそるように応力が働き、アクチュエータ１３０の温度変化に伴うそりを抑えることができる。
【００２９】
支持層１５０は、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の間に設けられる。支持層１５０は、力の印加によって変形する弾性を有し、第１圧電膜１３６および／または第２圧電膜１３８が伸縮して力を印加することによって、湾曲される。また、支持層１５０は、アクチュエータ１３０が撓みすぎるのを抑制する剛性を有し、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の電界の印加が停止すると、アクチュエータ１３０は初期位置に戻る。
【００３０】
支持層１５０は、第１圧電膜１３６または第２圧電膜１３８が形成される場合に、当該圧電膜と共に焼成温度に加熱される。即ち、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８は、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の焼成温度に加熱されて、支持層１５０上の異なる面にそれぞれ形成され、支持層１５０は、第１圧電膜１３６および／または第２圧電膜１３８と共に焼成温度に加熱される。
【００３１】
そこで支持層１５０は、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の焼成温度に加熱しても破壊されない材質で形成される。第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８をＰＺＴ等で形成する場合、焼成温度は、略７００℃以上に達する場合もある。したがって、支持層１５０は、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の焼成温度に加熱しても、割れ、欠け、またはヒビ等の物理的な破壊が生じない材質で形成することが望ましい。
【００３２】
また、支持層１５０は、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の焼成温度に加熱しても圧電膜または電極層と化学反応を生じ難い材質で形成されることが望ましい。第１支持層１５０は、圧電膜の焼成温度の加熱によって、圧電膜または電極層と化合物を形成して、割れ、欠け、またはヒビ等の物理的な破壊が生じない材質で形成することが望ましい。また、この場合、支持層１５０は、圧電膜の焼成温度の加熱によって、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の圧電定数等の膜特性を劣化させない材質で形成することが望ましい。
【００３３】
支持層は、絶縁材料で形成される。支持層１５０は、絶縁材料で形成されることで、例えば７００℃程度の圧電膜の焼成温度に耐え、金属膜よりも安価なＣＶＤ等の製造方法により短時間で形成することができる。
【００３４】
支持層１５０は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）または窒化シリコン（ＳｉＮ）を含む。これに代えて、支持層１５０は、アルミニウム、金、白金等の導電体、ガラス等の絶縁体、またはシリコン等の半導体を用いてよい。また、支持層１５０の膜厚は、０．１μｍ〜５０μｍの範囲で形成されてよい。
【００３５】
第１保護膜１５２は、絶縁材料で形成され、第１圧電膜１３６における支持層１５０とは反対側から第１圧電膜１３６の少なくとも一部を覆い、かつ、第１圧電膜１３６の端部の少なくとも一部において支持層１５０と接する。第１保護膜１５２および支持層１５０は、第１圧電膜１３６、第１電極層１６２および第２電極層１６４が露出しないように各層を覆うように形成されてよい。ここで、第１保護膜１５２および支持層１５０は、第１電極層１６２および第２電極層１６４がそれぞれ配線部１１４と接続される接続部を露出させて形成されてよい。
【００３６】
ここで、第１保護膜１５２および支持層１５０は、第１圧電膜１３６、第１電極層１６２および第２電極層１６４の一部を覆って形成されてよい。例えば、第１保護膜１５２および支持層１５０は、各層の側部を覆う。即ち、第１保護膜１５２および支持層１５０は、アクチュエータ１３０の側部において覆う。また、第１保護膜１５２および支持層１５０は、アクチュエータ１３０の側部の支持層１５０側を覆ってもよい。
【００３７】
第２保護膜１５４は、絶縁材料で形成され、第２圧電膜１３８における支持層１５０とは反対側から第２圧電膜１３８の少なくとも一部を覆い、かつ、第２圧電膜１３８の端部の少なくとも一部において支持層１５０と接する。第２保護膜１５４および支持層１５０は、第２圧電膜１３８、第４電極層１６８および第３電極層１６６が露出しないように各層を覆うように形成されてよい。ここで、第２保護膜１５４および支持層１５０は、第１電極層１６２、第２電極層１６４、第４電極層１６８および第３電極層１６６がそれぞれ配線部１１４と接続される接続部を露出させて形成されてよい。
【００３８】
ここで、第２保護膜１５４および支持層１５０は、第２圧電膜１３８、第４電極層１６８および第３電極層１６６の一部を覆って形成されてよい。例えば、第２保護膜１５４および支持層１５０は、各層の側部を覆う。即ち、第２保護膜１５４および支持層１５０は、アクチュエータ１３０の側部において覆う。また、第２保護膜１５４および支持層１５０は、アクチュエータ１３０の側部の支持層１５０側を覆ってもよい。
【００３９】
第１保護膜１５２および第２保護膜１５４は、酸化シリコンまたは窒化シリコンで形成されてよい。第１保護膜１５２および第２保護膜１５４は、支持層１５０と同種の絶縁材料で形成されてよく、望ましくは、支持層１５０と略同一の絶縁材料で形成される。即ち、第１保護膜１５２および第２保護膜１５４は、支持層１５０と同様に、弾性および剛性を有し、支持層１５０と密着性よく、強く結合して形成される。なお、本実施例は、第１保護膜１５２および第２保護膜１５４は、支持層１５０と同一の絶縁材料で形成される例であり、図２においてはこれらの境界を示していない。
【００４０】
突出部１５６は、アクチュエータ１３０の可動端である先端部において、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８が設けられていない支持層１５０の部分である。第２接点部１３２は、突出部１５６上に設けられてよい。これによって、第２接点１３４は、第１電極層１６２、第２電極層１６４、第３電極層１６６、および第４電極層１６８と離間された位置に形成することができ、それぞれの電極層に供給される電気信号の影響を低減させることができる。
【００４１】
また、突出部１５６は、第１接点１２２と第２接点１３４とが接触してＯＮ状態になった場合に、第１信号線１２０から第２信号線１２４までの伝送線路から、第１電極層１６２、第２電極層１６４、第３電極層１６６、および第４電極層１６８の４つの電極を離間させた配置にすることができる。これによって、突出部１５６は、コプレーナ伝送線路に対して、それぞれの電極層に供給される電気信号に起因する雑音等の影響を低減させることができる。
【００４２】
第１電極層１６２および第２電極層１６４は、第１圧電膜１３６の上面および下面に設けられ、第１圧電膜１３６に第１駆動電圧を印加する。ここで、第１駆動電圧は、正または負の予め定められた電圧でよい。
【００４３】
第１電極層１６２および第２電極層１６４は、アクチュエータ１３０の長さ方向Ｌに延伸する平板形状を有してよい。第１電極層１６２および第２電極層１６４は、アルミニウム、金、白金、銅、インジウム、タングステン、モリブデン、ルテニウム、イリジウム等の低抵抗で加工が容易な金属であってよく、ルテニウムオキサイド（ＲｕＯｘ、例えばＲｕＯ２等）、イリジウムオキサイド（ＩｒＯｘ、例えばＩｒＯ２等）等酸化物電極、セラミック電極、または、シリコン等の半導体を用いてもよい。
【００４４】
電極材料としてシリコンを用いる場合には、不純物を高濃度にドープしたシリコンを用いることが好ましい。本実施例の第１電極層１６２および第２電極層１６４は、白金である。ここで、白金を成膜する場合、チタン、タンタル、クロム等を成膜してから白金を成膜してよい。
【００４５】
第３電極層１６６および第４電極層１６８は、第２圧電膜１３８の上面および下面に設けられ、第２圧電膜に第２駆動電圧を印加する。ここで、第２駆動電圧は、正または負の予め定められた電圧でよい。第３電極層１６６および第４電極層１６８は、アクチュエータ１３０の長さ方向Ｌに延伸する平板形状を有してよい。第３電極層１６６および第４電極層１６８は、第１電極層１６２および第２電極層１６４と略同一の形状、および略同一の材質でよい。
【００４６】
また、第３電極層１６６は、第２電極層１６４と略同一の形状および略同一の材質でよく、第４電極層１６８は、第１電極層１６２と略同一の形状および略同一の材質でよい。これらの第１電極層１６２、第２電極層１６４、第３電極層１６６および第４電極層１６８の膜厚は、０．０５μｍ〜１μｍの範囲で形成されてよい。
【００４７】
第１導電性酸化物膜２１０は、第１圧電膜１３６と第２電極層１６４との間に形成される。第１導電性酸化物膜は、導電性酸化物を含む。第１導電性酸化物膜２１０は、Ｉｒ系酸化物（例えばＩｒＯ２）、Ｒｕ系酸化物（例えばＲｕＯ２、ＳＲＯ）、またはＬＳＣＯ、ＬＮＯ等の酸化物を主成分としてよい。
【００４８】
第１導電性酸化物膜２１０は、第１圧電膜１３６上に形成され、第１圧電膜１３６の伸縮による疲労を低減させる。第１圧電膜１３６は、伸縮を繰り返すことによって、圧電膜に含まれる酸素を放出して疲労が蓄積し、寿命が短くなると考えられている。そこで、第１導電性酸化物膜２１０は、酸化物を含み第１圧電膜１３６に接して形成されるので、第１圧電膜１３６からの酸素の放出を防ぐことができる。
【００４９】
また、第１導電性酸化物膜２１０は、第１圧電膜１３６の酸素を放出した部分に酸素を供給することができる。以上のように、第１導電性酸化物膜２１０は、第１圧電膜１３６の酸素の欠乏領域が形成されることを防ぎ、第１圧電膜１３６を長寿命化することができる。
【００５０】
第２導電性酸化物膜２２０は、第２圧電膜１３８と第４電極層１６８との間に形成される。第２導電性酸化物膜２２０は、導電性酸化物を含む。第２導電性酸化物膜２２０は、Ｉｒ系酸化物（例えばＩｒＯ２）、Ｒｕ系酸化物（例えばＲｕＯ２、ＳＲＯ）、またはＬＳＣＯ、ＬＮＯ等の酸化物を主成分としてよく、第１導電性酸化物膜２１０と略同一の物質で形成されてよい。
【００５１】
第２導電性酸化物膜２２０は、第２圧電膜１３８上に形成され、第２圧電膜１３８の伸縮による疲労を低減させる。即ち、第２導電性酸化物膜２２０は、第１導電性酸化物膜２１０と同様に、第２圧電膜１３８の酸素の欠乏領域が形成されることを防ぎ、第２圧電膜１３８を長寿命化することができる。
【００５２】
第１電源部１８０は、第１圧電膜１３６に第１駆動電圧を印加する。第１電源部１８０は、制御部１９０の制御信号を受信して、制御信号に応じた駆動電圧を第１駆動電圧として第１圧電膜１３６に印加する。第２電源部１８２は、第２圧電膜１３８に第２駆動電圧を印加する。第２電源部１８２は、制御部１９０の制御信号を受信して、制御信号に応じた駆動電圧を第２駆動電圧として第２圧電膜１３８に印加する。
【００５３】
基準電圧１８４は、予め定められた電圧を供給する。本実施例において、基準電圧１８４は、ＧＮＤ（０Ｖ）電圧である。
【００５４】
制御部１９０は、第１電源部１８０および／または第２電源部１８２に制御信号を送信して、第１圧電膜１３６および／または第２圧電膜１３８を伸縮させる駆動電圧の印加または遮断を指示する。例えば、制御部１９０は、第１接点１２２と第２接点１３４とを接触させてスイッチ装置１００をＯＮ状態にする場合に、第２圧電膜１３８に第２駆動電圧を印加して第２圧電膜１３８を縮める制御信号を第２電源部１８２に送信する。また、制御部１９０は、第１接点１２２と第２接点１３４とを離間させてスイッチ装置１００をＯＦＦ状態にする場合に、第２圧電膜１３８への第２駆動電圧の供給を停止する制御信号を第２電源部１８２に送信する。
【００５５】
これに代えて制御部１９０は、第１接点１２２と第２接点１３４とを接触させてスイッチ装置１００をＯＮ状態にする場合に、第１圧電膜１３６に第１駆動電圧を印加して第１圧電膜１３６を伸ばす制御信号を第１電源部１８０に送信してもよい。また、制御部１９０は、第１接点１２２と第２接点１３４とを離間させてスイッチ装置１００をＯＦＦ状態にする場合に、第１圧電膜１３６への第１駆動電圧の供給を停止する制御信号を第１電源部１８０に送信してよい。
【００５６】
また、制御部１９０は、第１接点１２２と第２接点１３４とを接触させてスイッチ装置１００をＯＮ状態にする場合に、第１圧電膜１３６に第１駆動電圧を印加して第１圧電膜１３６を伸ばし、第２圧電膜１３８に第２駆動電圧を印加して第２圧電膜１３８を縮めてもよい。制御部１９０は、第１接点１２２と第２接点１３４とを離間させてスイッチ装置１００をＯＦＦ状態にする場合に、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８への駆動電圧の供給を停止してよい。
【００５７】
また、制御部１９０は、第１接点１２２と第２接点１３４とを離間させてスイッチ装置１００をＯＦＦ状態にする場合に、第１圧電膜１３６を縮めてアクチュエータ１３０の戻りを付勢してもよい。同様に、制御部１９０は、スイッチ装置１００をＯＦＦ状態にする場合に、第２圧電膜１３８を伸ばしてアクチュエータ１３０の戻りを付勢してもよい。
【００５８】
制御部１９０は、第１駆動電圧および第２駆動電圧として、予め定められた値を、対応する第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８にそれぞれ供給してよい。制御部１９０は、電子回路等のハードウェアであってよく、これに代えて、プログラム等により動作するソフトウェアであってもよい。
【００５９】
キャビティ部３１０は、基体下部１１０上に設けられ、スイッチ装置１００の側壁の一部としてアクチュエータ１３０を収容するように四方を覆う。キャビティ部３１０は、基体下部１１０と略同一の材質で形成されてよい。
【００６０】
台座部３２０は、キャビティ部３１０上に設けられ、一部がアクチュエータ１３０の一端を固定してアクチュエータ１３０の固定端となる。台座部３２０とキャビティ部３１０とが接合されることにより、第１接点１２２と第２接点１３４との間の距離は、アクチュエータ１３０の最大変位量と同等もしくはそれ以下となる。即ち、台座部３２０と基体下部１１０との間の距離となるキャビティ部３１０の高さは、第１接点１２２と第２接点１３４との間の距離を調節する。
【００６１】
ここで、アクチュエータ１３０の最大変位量とは、第１圧電膜１３６および／または第２圧電膜１３８に印加できる最大の駆動電圧を印加した場合における、アクチュエータ１３０の変位量を意味してよい。台座部３２０は、半導体材料をエッチングすることで形成されてよい。台座部３２０は、一例として、シリコン基板から形成される。この場合、台座部３２０は、キャビティ部３１０と陽極接合によって接合されてよい。
【００６２】
このように、アクチュエータ１３０は、長さ方向Ｌの一方の端部で台座部３２０に支持される。第１圧電膜１３６または第２圧電膜１３８に電圧を印加すると、アクチュエータ１３０において台座部３２０に支持されていない第２接点部１３２側の端部は、厚さ方向に屈曲する（図中、下向きに変位する）、若しくは、反り返る（図中、上向きに変位する）ことができる。
【００６３】
基体上部３３０は、台座部３２０上に設けられ、基体下部１１０、キャビティ部３１０、および台座部３２０で形成されるスイッチ装置１００のパッケージの蓋部となる。基体上部３３０は、ガラス等で形成される基板でよい。この場合、基体上部３３０は、台座部３２０と陽極接合によって接合されてよい。
【００６４】
本実施例において、台座部３２０は、アクチュエータ１３０を基体上部３３０に固定することを説明したが、これに代えて、アクチュエータ１３０は、基体下部１１０またはキャビティ部３１０に固定されてもよい。
【００６５】
以上の本実施形態に係るスイッチ装置１００によれば、アクチュエータ１３０の厚さ方向の中心面からの距離および厚さが略同一の第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８を備えるので、第１圧電膜１３６がそりを生じさせる応力と、第２圧電膜１３８がそりを抑える応力とを、略同一にさせることができる。また、アクチュエータ１３０は、厚さ方向の中心面に対し略対称に複数の膜を有しているので、複数の膜によって生じるアクチュエータ１３０がそる方向に働く残留応力および熱応力等と、そりを抑える方向に働く残留応力および熱応力等とを、略同一にさせてアクチュエータ１３０のそりを抑えることができる。
【００６６】
このように、アクチュエータ１３０は、熱応力によるそりを抑えることができるので、様々な環境温度においてもスイッチング動作を実行することができる。また、アクチュエータ１３０は、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８のそれぞれの上面に第１導電性酸化物膜および第２導電性酸化物膜を有するので、圧電膜を長寿命化することができる。
【００６７】
ここで、本実施例において、アクチュエータ１３０は、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８のそれぞれの上面に第１導電性酸化物膜および第２導電性酸化物膜を有することを説明した。これに代えて、アクチュエータ１３０は、更に多層構造に形成できる場合は、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８のそれぞれの下面にも導電性酸化物膜を有してよい。
【００６８】
また、本実施例において、アクチュエータ１３０は、厚さ方向の中心面からの距離および厚さが略同一の第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８を有することを説明した。これに代えて、第２圧電膜１３８の膜厚は、第１圧電膜１３６の膜厚よりも薄く形成されてよい。例えば、第１圧電膜１３６の側から第２圧電膜１３８の側へと複数の膜を積層してアクチュエータ１３０が形成される場合、第１圧電膜１３６には第２圧電膜１３８よりも多くの層が積層されるので、第１圧電膜１３６に生じる応力は、第２圧電膜１３８に生じる応力とは異なる場合がある。
【００６９】
したがって、アクチュエータ１３０は、厚さ方向の中心面からの距離および厚さを略同一にして複数の材料を積層しても、材料毎に発生する応力のバランスが異なり、そりを生じさせる場合がある。また、アクチュエータ１３０は、積層される各材料を、厚さ方向の中心面からの距離および厚さを略同一にして積層することができず、支持層１５０の上方および下方に発生する応力の絶対値が異なってそりを生じさせる場合もある。
【００７０】
そこで、アクチュエータ１３０は、第１圧電膜１３６の膜厚と第２圧電膜の膜厚とを異ならせて、支持層１５０の上方および下方に発生する応力の絶対値を略同一にさせてそりを抑える。例えば、アクチュエータ１３０は、先に形成される第１圧電膜１３６の厚さに比べて、後に形成される第２圧電膜１３８の厚さを薄くする。
【００７１】
ここで、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の厚さの比は、アクチュエータ１３０に発生するそりの量に応じて決められてよい。第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の厚さの比は、１：１から１：０．５の範囲で決められてよい。より望ましくは、厚さの比を、１：１から１：０．８の範囲で決めてよい。
【００７２】
また、アクチュエータ１３０は、発生するそりの方向に応じて、先に形成される第１圧電膜１３６の厚さに比べて、後に形成される第２圧電膜１３８の厚さを厚くしてもよい。以上のように、アクチュエータ１３０は、第１圧電膜１３６および第２圧電膜１３８の厚さの比を調節して、支持層１５０の上方および下方に発生する応力の絶対値を略同一にするので、発生する応力を打ち消してそりを抑えることができる。
【００７３】
本実施例において、第２接点部１３２は、突出部１５６上に設けられることを説明した。これに代えて、第２接点部１３２は、保護膜を介して第４電極層１６８の下方に設けられてよい。この場合、アクチュエータ１３０は、突出部１５６が無くてもよい。
【００７４】
図３は、本実施形態に係るスイッチ装置１００を形成する製造方法の一例を示す。また、図４から図８は、本実施形態に係るスイッチ装置１００が形成される過程におけるスイッチ装置１００の断面を示す。
【００７５】
まず、上面と下面との気密性を保ちつつ、上面と下面とを電気的に接続するビア１１２を、第１基板６１０に形成する（Ｓ３００）。第１基板６１０上には、複数のスイッチ装置１００が形成されてよく、対応する複数のビア１１２が形成されてよい。この場合、第１基板６１０は、後に説明する個々のスイッチ装置１００に切り離されるダイシングの過程を経て、スイッチ装置１００の基体下部１１０となる。なお、この段階において、第１基板６１０の下面には、配線部１１４が形成されてよい。図４は、本実施形態に係る第１基板６１０にビア１１２を形成した段階の断面を示す。
【００７６】
次に、第２基板６２０にアクチュエータ１３０を収容する貫通孔６２２を形成する（Ｓ３０２）。第２基板６２０の貫通孔６２２は、第２基板６２０の下面側から上面側に向かって基板面と平行な断面積が大きくなるようにテーパー状に形成される。ここで、貫通孔６２２の基板面と平行な断面積は、略四角形であってよく、これに代えて略円形または略楕円形であってよい。貫通孔６２２は、研磨剤等を吹き付けて加工するサンドブラスト、ドライエッチング、またはウェットエッチング等で形成されてよい。第２基板６２０は、後に説明する個々のスイッチ装置１００に切り離されるダイシングの過程を経て、スイッチ装置１００のキャビティ部３１０となる。
【００７７】
次に、第１基板６１０の上面に第２基板６２０の下面を貼り合わせる（Ｓ３１０）。第１基板６１０と第２基板６２０とは、加熱によって貼り合わされてよい。ここで、第２基板６２０の下面が第１基板６１０の上面に貼り合わされるので、第２基板６２０の貫通孔６２２のテーパーは、第１基板６１０側から第１基板６１０の反対側に向かって孔径が大きくなるように配置される。図５は、本実施形態に係る第１基板６１０上に第２基板６２０を貼り合わせた段階の断面を示す。
【００７８】
次に、第１基板６１０の上面に、ビア１１２と電気的に接続される固定接点である第１接点１２２を形成する（Ｓ３２０）。この段階において、第１基板６１０の上面に配置されるべき配線部１１４、グランド線１１６、グランド線１１８、第１信号線１２０、および第２信号線１２４も形成される。例えば、固定接点等のマスクとなるレジストを塗布し、フォトレジスト法によって固定接点等を形成する。図６は、本実施形態に係る第１基板６１０上に第１接点１２２および配線部１１４等を形成した段階の断面を示す。
【００７９】
次に、可動接点である第２接点１３４を有するアクチュエータ１３０が形成された第３基板６３０を第２基板６２０の上面に接合する（Ｓ３３０）。第２基板６２０と第３基板６３０とは、陽極接合によって接合されてよく、これに代えて、加熱等によって貼り合わせられてもよい。この段階において、アクチュエータ１３０は、第２基板６２０の貫通孔６２２内部に収容される。
【００８０】
ここで、アクチュエータ１３０は、第３基板６３０上に形成される。例えば、第３基板６３０上に第１保護膜１５２を、ＣＶＤ法等で絶縁材料を成膜してからアニール処理して形成する。次に、第１保護膜１５２上に、第１電極層１６２、第１圧電膜１３６、第１導電性酸化物膜２１０、および第２電極層１６４を形成する。次に、第２電極層１６４上に支持層１５０を、ＣＶＤ法等で絶縁材料を成膜してからアニール処理して形成する。
【００８１】
次に、支持層１５０上に、第３電極層１６６、第２圧電膜１３８、第２導電性酸化物膜２２０、および第４電極層１６８を形成する。次に、第４電極層１６８上に絶縁材料で第２保護膜１５４を支持層１５０および第１保護膜１５２と同様に形成する。次に、突出部１５６上に、第２接点部１３２を形成する。次に、第３基板６３０を加工して、台座部３２０を形成する。ここで、台座部３２０は、アクチュエータ１３０が形成される面と反対の他方の面から、半導体基板の一部がエッチングによって除去されて形成される。
【００８２】
ここで、台座部３２０は、第１保護膜１５２をエッチングストップ層としてエッチングされてよい。本段階において、アクチュエータ１３０の一端は基板と分離されて可動端となり、台座部３２０に固定された他端を固定端として自立する。このようにして、第３基板６３０上に、複数のアクチュエータ１３０が形成されてよい。
【００８３】
ここで、第２基板６２０と第３基板６３０とが接合された後に、アクチュエータ１３０の各電極と、第１基板６１０上の対応する配線部１１４とを電気的に配線してよい。第３基板６３０は、後に説明する個々のスイッチ装置１００に切り離されるダイシングの過程を経て、スイッチ装置１００の台座部３２０となる。図７は、本実施形態に係る第２基板６２０上に第３基板６３０を接合した段階の断面を示す。
【００８４】
次に、第３基板６３０と第４基板６４０とを接合する（Ｓ３４０）。第４基板６４０は、第２基板６２０の貫通孔６２２の開口を、第３基板６３０の反対側において封止する。第３基板６３０と第４基板６４０とは、陽極接合によって接合されてよく、これに代えて、加熱等によって貼り合わせられてもよい。これによって、アクチュエータ１３０は、第２基板６２０の貫通孔６２２内部に密封されてよい。ここで、第１基板６１０、第２基板６２０、および第４基板６４０は、ガラス材質で形成されてよい。
【００８５】
ここで、貫通孔６２２内部の雰囲気は、窒素等の不活性ガスで置換されてから密封されてよい。第４基板６４０は、後に説明する個々のスイッチ装置１００に切り離されるダイシングの過程を経て、スイッチ装置１００の基体上部３３０となる。図８は、本実施形態に係る第３基板６３０上に第４基板６４０を接合した段階の断面を示す。
【００８６】
次に、第１基板６１０、第２基板６２０、第３基板６３０、および第４基板６４０をダイシングして、個々のスイッチ装置１００に切り離す（Ｓ３５０）。例えば、図８のＡ−Ａ'およびＢ−Ｂ'で示された点線部分で切断して、アクチュエータ１３０を密閉収容するパッケージを形成する。切り離されたスイッチ装置１００と、第１電源部１８０、第２電源部１８２、および基準電圧１８４とを戦記的に接続することによって、図２に示したスイッチ装置１００が形成される。
【００８７】
従来、１つの基板を加工してアクチュエータを収容するキャビティを形成し、形成したキャビティの加工面である底面部にビア、接点、および配線を形成していたので、加工されて荒れた表面に精度よくビア等を形成することが困難であった。また、加工するキャビティの深さは、アクチュエータの可動接点とキャビティ底面部の固定接点との間の距離に直接影響するので、確実にスイッチ動作するスイッチ装置１００を形成するには、深さ方向の加工精度を高くしなければならない。しかしながら、キャビティを形成するサンドブラストまたはエッチング等の加工方法は、深さ方向の精度を高くすることが困難であった。
【００８８】
これに対して、本実施形態によるスイッチ装置１００は、ビア１１２が設けられた第１基板６１０と、アクチュエータ１３０を収容する貫通孔６２２が設けられた第２基板６２０とを貼り合わせて、基体下部１１０およびキャビティ部３１０を形成する。したがって、荒れた加工面にビア１１２等を形成することがないので、精度よくビア１１２等を形成することができる。また、アクチュエータ１３０の第２接点１３４と基体下部１１０の第１接点１２２との間の距離は、キャビティ部３１０となる第２基板６２０の厚さが直接影響する。
【００８９】
ここで、基板の厚さは、基板表面を研磨する研磨精度で決めることができるので、キャビティを形成する加工の深さ方向の精度に比べて精密にすることができる。したがって、本実施形態によるスイッチ装置１００は、アクチュエータ１３０のそりを抑えつつ、接点間の距離の精度を高めることができ、確実にスイッチ動作するスイッチ装置１００を形成することができる。
【００９０】
また、本実施形態によるスイッチ装置１００は、第１基板６１０側から第３基板６３０側に向かって孔径が大きくなるテーパー状に設けられた貫通孔６２２を、第２基板６２０が有する。これによって、第１基板６１０の上面に、第１接点１２２等を形成する段階において、固定接点等のマスクとなるレジストを塗布または剥離し易くすることができる。また、スイッチ装置１００は、テーパーを有する貫通孔６２２を第２基板６２０に形成してから、第１基板６１０と貼り合わせるので、レジストの塗布および剥離し易い形状を形成させつつ、アクチュエータ１３０を収容する貫通孔６２２を形成することができる。
【００９１】
図９は、本実施形態に係る試験装置４１０の構成例を被試験デバイス４００と共に示す。試験装置４１０は、アナログ回路、デジタル回路、アナログ／デジタル混載回路、メモリ、およびシステム・オン・チップ（ＳＯＣ）等の少なくとも１つの被試験デバイス４００を試験する。試験装置４１０は、被試験デバイス４００を試験するための試験パターンに基づく試験信号を被試験デバイス４００に入力して、試験信号に応じて被試験デバイス４００が出力する出力信号に基づいて被試験デバイス４００の良否を判定する。
【００９２】
試験装置４１０は、試験部４２０と、信号入出力部４３０と、制御装置４４０とを備える。試験部４２０は、被試験デバイス４００との間で電気信号を授受して被試験デバイス４００を試験する。試験部４２０は、試験信号発生部４２３と、期待値比較部４２６とを有する。
【００９３】
試験信号発生部４２３は、信号入出力部４３０を介して１または複数の被試験デバイス４００に接続されて、被試験デバイス４００へ供給する複数の試験信号を発生する。試験信号発生部４２３は、試験信号に応じて被試験デバイス４００が出力する応答信号の期待値を生成してよい。
【００９４】
期待値比較部４２６は、信号入出力部４３０から受信した被試験デバイス４００の応答信号に含まれるデータ値と試験信号発生部４２３が生成する期待値とを比較する。期待値比較部４２６は、比較結果に基づき、被試験デバイス４００の良否を判定する。
【００９５】
信号入出力部４３０は、試験すべき被試験デバイス４００と試験部４２０との間を電気的に接続して、試験信号発生部４２３が発生した試験信号を当該被試験デバイス４００に送信する。また、信号入出力部４３０は、試験信号に応じて当該被試験デバイス４００が出力する応答信号を受信する。信号入出力部４３０は、受信した被試験デバイス４００の応答信号を期待値比較部４２６へと送信する。信号入出力部４３０は、複数の被試験デバイス４００を搭載するパフォーマンスボードであってよい。信号入出力部４３０は、スイッチ装置１００を有する。
【００９６】
スイッチ装置１００は、試験部４２０および被試験デバイス４００の間に設けられ、試験部４２０および被試験デバイス４００の間を電気的に接続または切断する。試験装置４１０は、本実施形態に係るスイッチ装置１００によって電気的な接続または切断を実行してよい。
【００９７】
本例において、信号入出力部４３０は１つの被試験デバイス４００に接続され、スイッチ装置１００は、１つの被試験デバイス４００の入力信号ラインおよび出力信号ラインにそれぞれ１つ設けられる例を説明した。これに代えて信号入出力部４３０は、複数の被試験デバイス４００に接続され、スイッチ装置１００は、複数の被試験デバイス４００の入力信号ラインおよび出力信号ラインのそれぞれに１つ設けられてよい。また、信号入出力部４３０から１つの被試験デバイス４００へ接続される信号入出力ラインが１つの場合、１つの入出力ラインに１つのスイッチ装置１００が設けられてよい。
【００９８】
制御装置４４０は、試験装置４１０の試験を実行すべく、試験部４２０および信号入出力部４３０に制御信号を送信する。制御装置４４０は、試験プログラムに応じて、試験部４２０に、試験信号の発生または応答信号と期待値との比較等を実行させる制御信号を送信する。また、制御装置４４０は、試験プログラムに応じて、接続すべき信号入出力ラインに設けられたスイッチ装置１００の接続の指示、および切断すべき信号入出力ラインに設けられたスイッチ装置１００の切断の指示等を、信号入出力部４３０に送信する。
【００９９】
以上の本実施形態に係る試験装置４１０は、剛性を高めつつ、割れ、欠け、またはヒビ等の物理的な破壊を防ぐことができるアクチュエータ１３０を備えたスイッチ装置１００を用いて試験を実行することができる。また、試験装置４１０は、電圧制御による低消費電力のスイッチング制御で、かつ、精度よくスイッチ装置１００を用いて試験を実行することができる。また、試験装置４１０は、精度よく加工することができて歩留まりを向上させたスイッチ装置１００を用いて試験を実行することができる。
【０１００】
図１０は、本実施形態に係る伝送路切替装置５００の構成例を示す。伝送路切替装置５００は、入力端と複数の出力端のそれぞれの間に各々接続された複数のスイッチ装置１００を備える。本実施例の伝送路切替装置５００は、入力端Ａと出力端ＢおよびＣのそれぞれの間に各々接続された複数のスイッチ装置１００ａおよびスイッチ装置１００ｂを備える。
【０１０１】
伝送路切替装置５００は、スイッチ装置１００ａをＯＮ状態にし、かつ、スイッチ装置１００ｂをＯＦＦ状態にすることで、入力端Ａと出力端Ｂとを電気的に接続し、かつ、入力端Ａと出力端Ｃとを電気的に切断する。また、伝送路切替装置５００は、スイッチ装置１００ａをＯＦＦ状態にし、かつ、スイッチ装置１００ｂをＯＮ状態にすることで、入力端Ａと出力端Ｂおよび出力端Ｃとを電気的に切断し、かつ、出力端Ｂと出力端Ｃとを電気的に接続する。
【０１０２】
このように、伝送路切替装置５００は、複数のスイッチ装置をそれぞれＯＮ／ＯＦＦすることで、入力端と複数の出力端との伝送路を切り換える。伝送路切替装置５００は、複数のスイッチ装置が１つのパッケージ等に密封されて収容された装置であってよい。
【０１０３】
図１１は、本実施形態に係るループバック試験する試験装置の構成例を被試験デバイス４００と共に示す。本実施形態のループバック試験する試験装置は、図９で説明した試験装置４１０と、図１０で説明した伝送路切替装置５００の組み合わせで構成される。そこで、図９、１０に示された本実施形態に係る試験装置４１０および伝送路切替装置５００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【０１０４】
本試験装置は、試験装置４１０からの試験信号を被試験デバイス４００に供給する場合に、伝送路切替装置５００のスイッチ装置１００ａをＯＮ状態にし、かつ、スイッチ装置１００ｂをＯＦＦ状態にする。また、本試験装置は、被試験デバイス４００から出力される信号を当該被試験デバイス４００にループバックする場合に、伝送路切替装置５００のスイッチ装置１００ａをＯＦＦ状態にし、かつ、スイッチ装置１００ｂをＯＮ状態にする。
【０１０５】
これによって、本試験装置は、試験装置４１０から被試験デバイス４００を試験するための試験信号を被試験デバイス４００に入力させる伝送路と、被試験デバイス４００からの信号をループバックさせて当該被試験デバイス４００に入力させる伝送路とを切り換えることができる。本実施形態に係るループバック試験する試験装置は、１つの伝送路切替装置５００を備える例を説明したが、これに代えて、２以上の伝送路切替装置５００を備え、試験装置４１０と被試験デバイス４００との複数の伝送路を切り換えることによって、試験信号による被試験デバイス４００の試験とループバック試験とを切り換えてよい。
【０１０６】
以上の本実施形態に係るループバック試験する試験装置によれば、剛性を高めつつ、割れ、欠け、またはヒビ等の物理的な破壊を防ぐことができるアクチュエータ１３０を備えたスイッチ装置１００を用いて試験信号による試験とループバック試験とを切り換えることができる。また、本試験装置は、電圧制御による低消費電力のスイッチング制御で、かつ、長寿命化させたスイッチ装置１００を用いて２つの試験を切り換えることができる。また、本試験装置は、精度よく加工することができて歩留まりを向上させたスイッチ装置１００を用いて２つの試験を切り換えることができる。
【０１０７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１０８】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１０９】
１００ スイッチ装置、１１０ 基体下部、１１２ ビア、１１４ 配線部、１１６ グランド線、１１８ グランド線、１２０ 第１信号線、１２２ 第１接点、１２４ 第２信号線、１３０ アクチュエータ、１３２ 第２接点部、１３４ 第２接点、１３６ 第１圧電膜、１３８ 第２圧電膜、１５０ 支持層、１５２ 第１保護膜、１５４ 第２保護膜、１５６ 突出部、１６２ 第１電極層、１６４ 第２電極層、１６６ 第３電極層、１６８ 第４電極層、１８０ 第１電源部、１８２ 第２電源部、１８４ 基準電圧、１９０ 制御部、２１０ 第１導電性酸化物膜、２２０ 第２導電性酸化物膜、３１０ キャビティ部、３２０ 台座部、３３０ 基体上部、４００ 被試験デバイス、４１０ 試験装置、４２０ 試験部、４２３ 試験信号発生部、４２６ 期待値比較部、４３０ 信号入出力部、４４０ 制御装置、５００ 伝送路切替装置、６１０ 第１基板、６２０ 第２基板、６２２ 貫通孔、６３０ 第３基板、６４０ 第４基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面と下面との気密性を保ちつつ上面と下面とを電気的に接続するビアが設けられる第１基板と、
前記第１基板の上面に設けられ、アクチュエータを収容する貫通孔が形成される第２基板と、
前記第２基板の上面に設けられ、可動接点を有する前記アクチュエータを支持する第３基板と、
を備えるスイッチ装置。
【請求項２】
前記第１基板は、上面に前記ビアと電気的に接続される固定接点を有し、
前記アクチュエータは、前記アクチュエータが有する圧電膜に駆動電圧が印加されることに応じて、前記可動接点と前記固定接点とが電気的に接続または切断される請求項１に記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記第２基板の前記貫通孔は、前記第１基板側から前記第３基板側に向かってテーパー状に設けられた請求項１または２に記載のスイッチ装置。
【請求項４】
前記第２基板の開口を、前記第３基板の反対側において封止する第４基板を備える請求項１から３のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【請求項５】
前記アクチュエータは、
支持層と、
前記支持層の上面に形成される第１圧電膜と、
前記支持層を介して前記第１圧電膜に対向して、前記支持層の前記第１圧電膜が形成される面とは反対側の面に設けられ、駆動電圧に応じて伸縮して前記アクチュエータのそり量を変化させる第２圧電膜と、
前記第１圧電膜および前記第２圧電膜のそれぞれの上面と下面とに、それぞれの駆動電圧を印加する電極層と、
前記第２圧電膜と前記第２圧電膜の前記支持層側とは反対側の電極層との間に形成された導電性酸化物を含む第２導電性酸化物膜と、
を有する請求項１から４のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【請求項６】
前記アクチュエータは、前記第１圧電膜と前記第１圧電膜の前記支持層側の電極層との間に形成された導電性酸化物を含む第１導電性酸化物膜を更に有する請求項５に記載のスイッチ装置。
【請求項７】
前記導電性酸化物膜は、Ｉｒ系酸化物（例えばＩｒＯ２）、Ｒｕ系酸化物（例えばＲｕＯ２、ＳＲＯ）、またはＬＳＣＯ、ＬＮＯ等の酸化物を主成分とする請求項５または６に記載のスイッチ装置。
【請求項８】
前記第１圧電膜および前記第２圧電膜は、ＰＺＴ膜である請求項５から７のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【請求項９】
前記アクチュエータは、
絶縁材料で形成され、前記第１圧電膜における前記支持層とは反対側から前記第１圧電膜の少なくとも一部を覆い、かつ、前記第１圧電膜の端部の少なくとも一部において前記支持層と接する第１保護膜と、
絶縁材料で形成され、前記第２圧電膜における前記支持層とは反対側から前記第２圧電膜の少なくとも一部を覆い、かつ、前記第２圧電膜の端部の少なくとも一部において前記支持層と接する第２保護膜と、
を更に有する請求項５から８のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【請求項１０】
前記支持層は、絶縁材料で形成される請求項５から９のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【請求項１１】
前記絶縁材料は、ＳｉＯ２またはＳｉＮを含む請求項１０に記載のスイッチ装置。
【請求項１２】
前記第１基板および前記第２基板は、ガラス材質で形成される請求項１から１１のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【請求項１３】
上面と下面との気密性を保ちつつ、上面と下面とを電気的に接続するビアを第１基板に形成するビア形成段階と、
第２基板にアクチュエータを収容する貫通孔を形成する貫通孔形成段階と、
前記第１基板の上面に前記第２基板を貼り合わせた後に、前記第１基板の上面に前記ビアと電気的に接続される固定接点を形成する固定接点形成段階と、
可動接点を有する前記アクチュエータが形成された第３基板を前記第２基板の上面に接合する接合段階と、
を備えるスイッチ装置の製造方法。
【請求項１４】
前記貫通孔形成段階は、前記第２基板の前記貫通孔を、前記第１基板側から前記第３基板側に向かってテーパー状に形成する請求項１３に記載のスイッチ装置の製造方法。
【請求項１５】
前記固定接点形成段階は、前記固定接点のマスクとなるレジストを塗布するレジスト塗布段階を有し、フォトレジスト法によって前記固定接点を形成する請求項１３または１４に記載のスイッチ装置の製造方法。
【請求項１６】
入力端と複数の出力端のそれぞれの間に各々接続された複数の請求項１から１２のいずれか１項に記載のスイッチ装置を備える伝送路切替装置。
【請求項１７】
被試験デバイスをループバック試験する試験装置であって、
前記被試験デバイスとの間で電気信号を授受して前記被試験デバイスを試験する試験部と、
前記試験部および前記被試験デバイスの間に設けられ、前記試験部からの信号を前記被試験デバイスに供給するか、前記被試験デバイスからの信号を前記被試験デバイスにループバックさせるかを切り換える請求項１６に記載の伝送路切替装置と、
を備える試験装置。
【請求項１８】
被試験デバイスを試験する試験装置であって、
前記被試験デバイスとの間で電気信号を授受して前記被試験デバイスを試験する試験部と、
前記試験部および前記被試験デバイスの間に設けられ、前記試験部および前記被試験デバイスの間を電気的に接続または切断する請求項１から１２のいずれか１項に記載のスイッチ装置と、
を備える試験装置。
【請求項１】
上面と下面との気密性を保ちつつ上面と下面とを電気的に接続するビアが設けられる第１基板と、
前記第１基板の上面に設けられ、アクチュエータを収容する貫通孔が形成される第２基板と、
前記第２基板の上面に設けられ、可動接点を有する前記アクチュエータを支持する第３基板と、
を備えるスイッチ装置。
【請求項２】
前記第１基板は、上面に前記ビアと電気的に接続される固定接点を有し、
前記アクチュエータは、前記アクチュエータが有する圧電膜に駆動電圧が印加されることに応じて、前記可動接点と前記固定接点とが電気的に接続または切断される請求項１に記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記第２基板の前記貫通孔は、前記第１基板側から前記第３基板側に向かってテーパー状に設けられた請求項１または２に記載のスイッチ装置。
【請求項４】
前記第２基板の開口を、前記第３基板の反対側において封止する第４基板を備える請求項１から３のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【請求項５】
前記アクチュエータは、
支持層と、
前記支持層の上面に形成される第１圧電膜と、
前記支持層を介して前記第１圧電膜に対向して、前記支持層の前記第１圧電膜が形成される面とは反対側の面に設けられ、駆動電圧に応じて伸縮して前記アクチュエータのそり量を変化させる第２圧電膜と、
前記第１圧電膜および前記第２圧電膜のそれぞれの上面と下面とに、それぞれの駆動電圧を印加する電極層と、
前記第２圧電膜と前記第２圧電膜の前記支持層側とは反対側の電極層との間に形成された導電性酸化物を含む第２導電性酸化物膜と、
を有する請求項１から４のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【請求項６】
前記アクチュエータは、前記第１圧電膜と前記第１圧電膜の前記支持層側の電極層との間に形成された導電性酸化物を含む第１導電性酸化物膜を更に有する請求項５に記載のスイッチ装置。
【請求項７】
前記導電性酸化物膜は、Ｉｒ系酸化物（例えばＩｒＯ２）、Ｒｕ系酸化物（例えばＲｕＯ２、ＳＲＯ）、またはＬＳＣＯ、ＬＮＯ等の酸化物を主成分とする請求項５または６に記載のスイッチ装置。
【請求項８】
前記第１圧電膜および前記第２圧電膜は、ＰＺＴ膜である請求項５から７のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【請求項９】
前記アクチュエータは、
絶縁材料で形成され、前記第１圧電膜における前記支持層とは反対側から前記第１圧電膜の少なくとも一部を覆い、かつ、前記第１圧電膜の端部の少なくとも一部において前記支持層と接する第１保護膜と、
絶縁材料で形成され、前記第２圧電膜における前記支持層とは反対側から前記第２圧電膜の少なくとも一部を覆い、かつ、前記第２圧電膜の端部の少なくとも一部において前記支持層と接する第２保護膜と、
を更に有する請求項５から８のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【請求項１０】
前記支持層は、絶縁材料で形成される請求項５から９のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【請求項１１】
前記絶縁材料は、ＳｉＯ２またはＳｉＮを含む請求項１０に記載のスイッチ装置。
【請求項１２】
前記第１基板および前記第２基板は、ガラス材質で形成される請求項１から１１のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【請求項１３】
上面と下面との気密性を保ちつつ、上面と下面とを電気的に接続するビアを第１基板に形成するビア形成段階と、
第２基板にアクチュエータを収容する貫通孔を形成する貫通孔形成段階と、
前記第１基板の上面に前記第２基板を貼り合わせた後に、前記第１基板の上面に前記ビアと電気的に接続される固定接点を形成する固定接点形成段階と、
可動接点を有する前記アクチュエータが形成された第３基板を前記第２基板の上面に接合する接合段階と、
を備えるスイッチ装置の製造方法。
【請求項１４】
前記貫通孔形成段階は、前記第２基板の前記貫通孔を、前記第１基板側から前記第３基板側に向かってテーパー状に形成する請求項１３に記載のスイッチ装置の製造方法。
【請求項１５】
前記固定接点形成段階は、前記固定接点のマスクとなるレジストを塗布するレジスト塗布段階を有し、フォトレジスト法によって前記固定接点を形成する請求項１３または１４に記載のスイッチ装置の製造方法。
【請求項１６】
入力端と複数の出力端のそれぞれの間に各々接続された複数の請求項１から１２のいずれか１項に記載のスイッチ装置を備える伝送路切替装置。
【請求項１７】
被試験デバイスをループバック試験する試験装置であって、
前記被試験デバイスとの間で電気信号を授受して前記被試験デバイスを試験する試験部と、
前記試験部および前記被試験デバイスの間に設けられ、前記試験部からの信号を前記被試験デバイスに供給するか、前記被試験デバイスからの信号を前記被試験デバイスにループバックさせるかを切り換える請求項１６に記載の伝送路切替装置と、
を備える試験装置。
【請求項１８】
被試験デバイスを試験する試験装置であって、
前記被試験デバイスとの間で電気信号を授受して前記被試験デバイスを試験する試験部と、
前記試験部および前記被試験デバイスの間に設けられ、前記試験部および前記被試験デバイスの間を電気的に接続または切断する請求項１から１２のいずれか１項に記載のスイッチ装置と、
を備える試験装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−２６１９５（Ｐ２０１３−２６１９５Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３２８５（Ｐ２０１１−１６３２８５）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（３９０００５１７５）株式会社アドバンテスト (1,005)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（３９０００５１７５）株式会社アドバンテスト (1,005)
【Ｆターム（参考）】
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