高周波スイッチモジュール
【課題】ＭＥＭＳ機構を用いて、より小型化が容易な高周波スイッチモジュールを実現する。
【解決手段】ＭＥＭＳ機構部１０は、平板状の可動電極１１と、固定電極１３Ａ，１３Ｂおよび固定電極１４Ａ，１４Ｂを備える。固定電極１３Ａ，１３Ｂは、可動電極１１を基準として、固定電極１４Ａ，１４Ｂと対称の位置に形成されている。可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとの間に「０」でない電圧が印加されると、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂが当接して導通となり、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂが大きく離間して開放となる。可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとの間に「０」でない電圧が印加されると、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂが当接して導通となり、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂが大きく離間して開放となる。
【解決手段】ＭＥＭＳ機構部１０は、平板状の可動電極１１と、固定電極１３Ａ，１３Ｂおよび固定電極１４Ａ，１４Ｂを備える。固定電極１３Ａ，１３Ｂは、可動電極１１を基準として、固定電極１４Ａ，１４Ｂと対称の位置に形成されている。可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとの間に「０」でない電圧が印加されると、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂが当接して導通となり、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂが大きく離間して開放となる。可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとの間に「０」でない電圧が印加されると、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂが当接して導通となり、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂが大きく離間して開放となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高周波信号の導通および遮断をスイッチング制御する高周波スイッチモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１個のアンテナで、異なる周波数仕様からなる複数の高周波信号を送受信する高周波モジュールが各種考案されている。この高周波モジュールでは、周波数仕様毎に送信回路や受信回路等のＲＦ回路を備えている。そして、複数のＲＦ回路を１個のアンテナで共有するので、当該アンテナと各ＲＦ回路との間に、各ＲＦ回路とアンテナとの接続を切り替える高周波スイッチモジュールが必要となる。
【０００３】
高周波スイッチモジュールとしては、ＦＥＴやダイオードなどの半導体素子を用いたものが一般的であるが、これら半導体素子のスイッチよりも高周波伝送特性上に優位な点もあることから、特許文献１に示すようにＭＥＭＳ機構を用いたものが、多く実用化されようとしている。
【０００４】
ＭＥＭＳ機構のスイッチは、概略して、固定電極と所定のバネ定数を有する可動電極とを備え、当該固定電極と可動電極とを所定間隔で配置する。また、固定電極と可動電極との間に所定のスイッチング用電圧を印加する回路を備える。スイッチング用電圧を印加していなければ、固定電極と可動電極とは離間している。この場合、スイッチとしてはＯＦＦ状態となる。一方、スイッチング用電圧が印加されれば、固定電極と可動電極とがクーロン力により引き合い、例えば、固定電極と可動電極とが接触する。この場合、スイッチとしてはＯＮ状態となる。そして、スイッチング用電圧の印加を停止すると、可動電極は、バネ定数に基づく反発力により、スイッチング用電圧の印加前のように、固定電極に対して所定間隔をなす位置まで戻る。この場合、スイッチとしてはＯＦＦ状態となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１４２９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に示した高周波スイッチは、高周波信号の入力端子と出力端子とが１個ずつの所謂ＳＰＳＴ型である。したがって、上述のように、複数のＲＦ回路に対して切替を行う場合には、ＲＦ回路数分だけ、ＭＥＭＳ機構部を設けなければならない。このため、回路規模が大型化し、高周波スイッチモジュールを小型化することが容易ではない。
【０００７】
また、上述の特許文献１に示したＭＥＭＳ機構部は、例えば高周波モジュールの表面等の実装面に実装して使用するため、このままの構造では、ＭＥＭＳ機構部が外部へ露出してしまう。このため、耐環境性が悪く、外的要因により可動電極へ力が加わり誤動作してしまう可能性や、可動電極の破損の可能性があった。
【０００８】
このような課題を鑑み、この発明の目的は、ＭＥＭＳ機構を用いながらも、より小型化が容易であり、且つ信頼性の高い高周波スイッチモジュールを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、高周波スイッチモジュールに関する。この高周波スイッチモジュールは、可動電極、第１、第２の固定電極、接地用電極、およびスイッチング電圧印加用回路電極を備える。
【００１０】
可動電極は、平板状であり、絶縁性を有する枠体の内側の空間に、枠体の開口面と平板面とが略平行になるように該枠体に対して梁によって保持されている。
【００１１】
第１、第２の固定電極は、枠体の対向する開口面のそれぞれを覆う各絶縁層の枠体側の面に、可動電極を挟んで対向するように形成されている。
【００１２】
接地用電極は、可動電極へ接続し、枠体および絶縁層を備える積層体に形成されている。
【００１３】
スイッチング電圧印加用回路電極は、可動電極と第１の固定電極との間、または可動電極と第２の固定電極との間に直流のスイッチング電圧を与えるための回路である。
【００１４】
この構成では、スイッチング電圧印加用回路電極を介して可動電極と第１の固定電極との間に「０」ではない所定電圧が印加されると、可動電極が第１の固定電極側へ変位する。したがって、可動電極と第１の固定電極との間隔が極狭くなり、可動電極と第２の固定電極との間隔が広くなる。可動電極は、接地用電極を介してグランドへ接続されているので、第１の固定電極側は、第１の固定電極と可動電極とからなるキャパシタを介するか、直接的に、接地される。このため、第１の固定電極側を高周波的に接地状態にすることができる。一方、第２の固定電極は、可動電極から離間しているため、当該第２の固定電極側は、接地されない。このため、第２の固定電極側は通常の伝送線路として機能させることができる。
【００１５】
一方、スイッチング電圧印加用回路電極を介して可動電極と第２の固定電極との間に「０」ではない所定電圧が印加されると、第２の固定電極側を高周波的に接地状態にすることができ、第１の固定電極側を伝送線路として機能させることができる。これにより、ＭＥＭＳ機構を用いて、一つの可動電極の制御により、二つのスイッチ制御状態が同時に実現される。
【００１６】
また、この発明は、高周波スイッチモジュールに関する。この高周波スイッチモジュールは、可動電極、第１、第２の固定電極、およびスイッチング電圧印加用回路電極を備える。
【００１７】
可動電極は、平板状であり、絶縁性を有する枠体の内側の空間に、枠体の開口面と平板面とが略平行になるように該枠体に対して梁によって保持されている。
【００１８】
第１、第２の固定電極は、枠体の対向する開口面のそれぞれを覆う各絶縁層の枠体側の面に、可動電極を挟んで対向するように形成されている。さらに、第１、第２の固定電極は、それぞれが互いに電気的に接続しない形状で形成された複数の固定部分電極によって構成されている。
【００１９】
スイッチング電圧印加用回路電極は、可動電極と第１の固定電極との間、または可動電極と第２の固定電極との間に直流のスイッチング電圧を与えるための回路である。
【００２０】
この構成では、第１の固定電極と第２の固定電極とが、それぞれに、分離された複数の電極群からなる場合を示している。この構成において、スイッチング電圧印加用回路電極を介して可動電極と第１の固定電極との間に「０」ではない所定電圧が印加されると、可動電極が第１の固定電極側へ変位する。したがって、可動電極と第１の固定電極との間隔が極狭くなり、可動電極と第２の固定電極との間隔が広くなる。この状態では、第１の固定電極を構成する各固定部分電極は、可動電極に対してそれぞれ所定のキャパシタンスで結合するか、もしくは同可動電極により導通される。ここで、導通されれば、単に短絡状態となる。一方、可動電極とそれぞれの固定部分電極とが所定のキャパシタンスで結合するのであれば、可動電極とそれぞれの固定部分電極とからなる複数のキャパシタの直列回路が構成される。これは、高周波的には、直流成分を通過させないハイパスフィルタを備えた伝送回路として機能する。
【００２１】
一方、第２の固定電極の各固定部分電極は、可動電極から離間しているため、可動電極に対して所望のキャパシタンスを得られない。このため、第２の固定電極を構成する複数の部分固定電極間は、導通状態にならず、開放状態となる。
【００２２】
逆に、スイッチング電圧印加用回路電極を介して可動電極と第２の固定電極との間に「０」ではない所定電圧が印加されると、第２の固定電極側を短絡状態にすることができ、第１の固定電極側を開放状態にすることができる。これにより、ＭＥＭＳ機構を用いて、一つの可動電極の制御により、二つのスイッチ制御状態が同時に実現される。
【００２３】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、第１の伝送用電極と第２の伝送用電極とを備える。第１の伝送用電極および第２の伝送用電極は、枠体および絶縁層を備える積層体に形成されている。第１の伝送用電極は、第１の固定電極に接続し、少なくとも第１の固定電極を介して、高周波信号を伝送するための回路電極である。第２の伝送用電極は、第２の固定電極に接続し、少なくとも第２の固定電極を介して、高周波信号を伝送するための回路電極である。
【００２４】
また、この発明の高周波スイッチモジュールでは、第１の伝送用電極と第２の伝送用電極で異なる周波数の信号が伝送する。
【００２５】
この構成では、高周波スイッチモジュールとしてのより具体的な構成を示し、第１の固定電極に第１の伝送用電極を接続し、第２の固定電極に第２の伝送用電極を接続する。これにより、ＭＥＭＳ機構に接続する他の回路構成を積層体内に実現することができる。例えば、ＭＥＭＳ機構に接続するフィルタを構成するインダクタやキャパシタを積層体内で形成することができる。
【００２６】
さらには、上述の可動電極が接地する構成では、第１の固定電極側の第１の伝送用電極を用いて、積層体の第１の高周波信号の入出力ポートと接地点との距離が、第１の高周波信号の波長λ１の１／４の線路長となるように形成すれば、第１の高周波信号に対して、より高精度に第１の入力ポート側を開放にすることができる。この際、第１の高周波信号と異なる第２の高周波信号に対しては短絡となる。一方、第２の固定電極側の第２の伝送用電極を用いて、積層体の第２の高周波信号の入出力ポートと接地点との距離が、第２の高周波信号の波長λ２の１／４の線路長となるように形成すれば、より高精度に第２の入出力ポート側を開放にすることができる。この際、第１の高周波信号に対しては短絡となる。すなわち、第１の固定電極側を第２の高周波信号を通過させ、第１の高周波信号を遮断する伝送回路とし、第２の固定電極側を第１の高周波信号を通過させ、第２の高周波信号を遮断する伝送回路として、機能させることができる。
【００２７】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、可動電極の少なくとも一方の平板面に絶縁体膜を備える。
【００２８】
この構成では、絶縁体層を形成することで、可動電極と第１の固定電極との間のキャパシタンスや、可動電極と第２の固定電極との間のキャパシタンスを適宜設定することができる。すなわち、スイッチング制御時に利用する第１の固定電極側のキャパシタンスや第２の固定電極側のキャパシタンスを、所望値に実現しやすくなる。
【００２９】
なお、この際、絶縁体層は、可動電極の全面に形成する必要はなく、上述の複数の固定部分電極を用いる場合であれば、固定部分電極に対応する部分毎に絶縁体層を適宜形成することもできる。これにより、上述のキャパシタの直列回路を実現する際に、異なるキャパシタンスのキャパシタを直列接続する構造が、容易に実現できる。また、可動電極の質量増加を最小にでき、印加電圧を低減できる。
【００３０】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、可動電極の両方の平板面にそれぞれ絶縁体膜を備え、該両面の平板面の絶縁体膜の形状が異なる。
【００３１】
この構成では、可動電極の両面の絶縁体膜の形状が異なることで、第１の固定電極側と第２の固定電極側とで、キャパシタンスを異ならせることができる。これにより、第１の固定電極側の高周波特性と第２の固定電極側の高周波特性とを異ならせることができる。例えば、上述のように、第１の固定電極側で遮断する周波数と第２の固定電極側で遮断する周波数とを、異ならせることができる。
【００３２】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、第１の固定電極および第２の固定電極の少なくとも一方に絶縁体膜を備える。
【００３３】
この構成では、第１、第２の固定電極に絶縁体膜を形成している。この構成であっても、上述の可動電極に絶縁体膜を形成した場合と同様の作用効果が得られる。さらに、固定電極に絶縁体膜を形成することで、可動電極の絶縁体膜を省略もしくは、薄膜化することができる。これにより、可動電極の重さを軽減でき、より反応性が良く高速なスイッチングや、よりスイッチング制御電圧を低電圧化したスイッチングが可能となる。
【００３４】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、第１の固定電極と第２の固定電極の形状が異なる。
【００３５】
この構成でも、上述の固定電極に絶縁体膜を形成したり、第１、第２の固定電極に絶縁体膜を形成した場合と同様の作用効果が得られる。
【００３６】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、第１の伝送用電極、第２の伝送用電極、および接地用電極が積層体に形成されている。そして、接地用電極は第１の伝送用電極と第２の伝送用電極との間に配置されている。
【００３７】
この構成では、接地用電極が、第１の伝送用電極と第２の伝送用電極との間に介することで、第１の伝送用電極と第２の伝送用電極との間のアイソレーションを向上させることができる。これにより、ＭＥＭＳ機構部のみでなく、高周波スイッチモジュール全体としてのスイッチング特性が向上する。
【００３８】
また、この発明の高周波スイッチモジュールでは、第１の伝送用電極と第２の伝送用電極とが積層体の同層に形成されている。枠体および絶縁層には、第１の固定電極と第２の固定電極を第１の伝送用電極と第２の伝送用電極が形成された層まで引き回す引き回し電極が形成されている。
【００３９】
この構成では、上述のＭＥＭＳ機構部が、高周波スイッチモジュールを構成する第１の伝送用電極と第２の伝送用電極および接地用電極を含む積層体とは別体に形成される場合に有効である。このように、ＭＥＭＳ機構部を別体形成した場合、当該ＭＥＭＳ機構部を積層体に実装しなければならない。この際、第１の固定電極および第２の固定電極に接続する引き回し電極を形成し、同層の外部接続電極を設ければ、ＭＥＭＳ機構部の実装が容易になる。
【発明の効果】
【００４０】
この発明によれば、１個の可動電極で、複数のスイッチング制御が可能であるので、１対複数の高周波スイッチモジュールを、より小型に形成することができる。また、可動電極が絶縁層の積層体に囲まれた空間内に存在するため、耐環境性に優れ、外力の影響も受け難く、高周波スイッチモジュールの信頼性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１の実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成を説明する為の側断面の構成図、および部分透視平面構成図である。
【図２】ＭＥＭＳ機構部１０の構成を示す側面断面図および積層図である。
【図３】第１の実施形態に係る高周波スイッチモジュールのスイッチング制御を説明する為の図である。
【図４】第２の実施形態に係る高周波スイッチモジュールのＭＥＭＳ機構部の各種バリエーションを示す側断面から見た構成図である。
【図５】第２の実施形態に係る高周波スイッチモジュールのＭＥＭＳ機構部の各種バリエーションを示す側断面から見た構成図である。
【図６】第３の実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成を説明する為の側断面の構成図、および部分透視平面構成図である。
【図７】第３の実施形態に係る高周波スイッチモジュールのスイッチング制御を説明する為の図である。
【図８】第４の実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成を説明する為の側断面の構成図、および部分透視平面構成図である。
【図９】第４の実施形態に係る高周波スイッチモジュールのスイッチング制御を説明する為の図である。
【図１０】第５の実施形態の高周波スイッチモジュール１Ｃに含まれるＭＥＭＳ機構部１０Ｇの構造を説明するための図である。
【図１１】第５の実施形態の高周波スイッチモジュール１Ｃの構成を説明する為の側断面の構成図、およびＭＥＭＳ機構部１０Ｇの実装される層の電極パターンを示す図である。
【図１２】第６の実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成を説明する為の側断面の構成図、および部分透視平面構成図である。
【図１３】第６の実施形態の高周波スイッチモジュールの積層図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明の第１の実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成について、図を参照して説明する。図１（Ａ）は、本実施形態の高周波スイッチモジュール１の構造を説明するための側断面で見た構成図である。図１（Ｂ）は、高周波スイッチモジュール１を積層方向から見て所定層だけ透視した状態での平面視した構成図である。
【００４３】
高周波スイッチモジュール１は、複数の絶縁体層９００を積層してなる積層体からなる。なお、以下では絶縁体層９００を８層積層してなる積層体を例に示しているが、層数はこれに限るものではない。
【００４４】
積層体を構成する最上層と最下層を除く所定数の絶縁体層９００には、貫通穴が連続的に形成されている。これにより、ＭＥＭＳ機構部１０が収容される空間が形成されている。具体的に、図１（Ａ）の場合であれば、積層体を８層の誘電体層９００から構成しており、最下層と最上層を除く６層の絶縁体層９００に連続する貫通穴が形成されており、当該貫通穴による空間１５内にＭＥＭＳ機構部１０が収容されている。
【００４５】
また、積層体の所定の絶縁体層９００には電極パターンが形成されている。具体的に、図１（Ａ）の場合であれば、最下層の絶縁体層９００の上面には、伝送用電極３００Ａ，３００Ｂが所定のパターン形状で形成されている。これら伝送用電極３００Ａ，３００Ｂは、具体的構造を後述するＭＥＭＳ機構部１０の接続用電極３０Ａ，３０Ｂに、一方端が当接するような形状で形成されている。なお、他方端は、図示しないが、積層体内のビアホールや積層体側面に形成した電極などを介して積層体の下面等に設けられた所定の外部接続ランドに接続している。
【００４６】
最上層の絶縁体層９００の下面には、伝送用電極４００Ａ，４００Ｂが所定のパターン形状で形成されている。これら伝送用電極４００Ａ，４００Ｂは、ＭＥＭＳ機構部１０の接続用電極４０Ａ，４０Ｂに、一方端が当接するような形状で形成されている。なお、他方端は、伝送用電極３００Ａ，３００Ｂと同様に、図示しないが、積層体の下面等に設けられた所定の外部接続ランドに接続している。
【００４７】
積層体の中間層である最下層から４層目の絶縁体層９００の上面には、接地用電極５００が形成されている。接地用電極５００は、積層体を平面視して、積層体内のＭＥＭＳ機構部１０の配置空間を除く略全面に形成されている。接地用電極は、図示しないが、積層体内のビアホール等を介して積層体の下面等に設けられた所定のグランド接続用ランドに電気的に接続している。
【００４８】
このような周囲の構成に対して、積層体空間内に形成されるＭＥＭＳ機構部１０は、具体的に次に示す構成からなる。図２はＭＥＭＳ機構部１０の構成を説明する為の図であり、図２（Ａ）は側断面から見た構成図、図２（Ｂ）〜（Ｆ）は積層構成図である。なお、以下では、ＭＥＭＳ機構部１０を６層の絶縁体層９０で構成する例を示しているが、層構成はこれに限るものではなく、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂとの構成が、後述する関係であればよい。また、ＭＥＭＳ機構部１０を構成する絶縁体層９０と、積層体を構成する絶縁体層９００とは、同じ材料でもよく、絶縁体層９００としてセラミックあるは樹脂等を用い、絶縁体層９０としてガラス等を用いるように、異なる材料であってもよい。
【００４９】
ＭＥＭＳ機構部１０は、絶縁体層９０を所定数積層した構造からなる。最下層の絶縁体層９０の下面には、図２（Ａ），（Ｆ）に示すように、伝送用電極３００Ａ，３００Ｂにそれぞれ接続するための外部接続用電極３０Ａ，３０Ｂが形成されている。最下層から２層目の絶縁体層９０の上面には、図２（Ａ），（Ｅ）に示すように、固定電極１３Ａ，１３Ｂが所定の間隔をおき、所定面積で形成されている。この際、固定電極１３Ａは、外部接続用電極３０Ａと平面視して部分的に重なるように形成されている。そして、固定電極１３Ａと外部接続用電極３０Ａとは、積層方向へ延びる形状からなる導電性のビアホール３１Ａにより接続されている。また、固定電極１３Ｂは、外部接続用電極３０Ｂと平面視して部分的に重なるように形成されている。そして、固定電極１３Ｂと外部接続用電極３０Ｂとは、積層方向へ延びる形状からなる導電性のビアホール３１Ｂにより接続されている。
【００５０】
最下層から３層目と４層目の絶縁体層９０は、図２（Ａ），（Ｄ）に示すように、積層方向へ開口した空間を有する枠体形状からなる。これら３層目と４層目の絶縁体層９０の境界面で、枠体の内側の空間内には、可動電極１１が所定面積で形成されている。可動電極１１は所定厚みの平板状からなり、その主面（平板面）は、固定電極１３Ａ，１３Ｂの表面および後述する固定電極１４Ａ，１４Ｂの表面と略平行になるように配置されている。また、可動電極１１の主面は、固定電極１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂのそれぞれと、所定面積で対向するように配置されている。このように配置されている可動電極１１は、絶縁体層９０に対して、梁１２によって支持されている。これにより、可動電極１１は、積層方向に沿って変位可能な形状となる。そして、この変位により、固定電極１３Ａ，１３Ｂや固定電極１４Ａ，１４Ｂと可動電極１１との間隔を変化させることができる。
【００５１】
なお、可動電極１１は、絶縁体層９０上に配置された金属板をエッチング等により加工した後、絶縁体層９０を除去して形成したり、絶縁体層９０上に真空蒸着等の薄膜形成方法により形成した後、絶縁体層９０を除去して形成してもよい。
【００５２】
最下層から５層目、逆に最上層から２層目の絶縁体層９０の下面には、図２（Ａ），（Ｃ）に示すように、固定電極１４Ａ，１４Ｂが所定の間隔をおき、所定面積で形成されている。この際、これら固定電極１４Ａ，１４Ｂは、その表面が、上述のように可動電極１１の主面に対して所定面積で対向するように、形成されている。
【００５３】
最上層の絶縁体層９０の上面には、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、伝送用電極４００Ａ，４００Ｂにそれぞれ接続するための外部接続用電極４０Ａ，４０Ｂが形成されている。この際、外部接続用電極４０Ａは、固定電極１４Ａと平面視して重なるように形成されている。そして、外部接続用電極４０Ａと固定電極１４Ａとは、積層方向へ延びる形状からなる導電性のビアホール４１Ａにより接続されている。外部接続用電極４０Ｂは、固定電極１４Ｂと平面視して重なるように形成されている。そして、外部接続用電極４０Ｂと固定電極１４Ｂとは、積層方向へ延びる形状からなる導電性のビアホール４１Ｂにより接続されている。
【００５４】
なお、図示していないが、固定用電極１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂには、直流のスイッチング用制御電圧を印加するための制御用回路パターンが接続されている。当該制御用回路パターンは、絶縁体層９０および絶縁体層９００に適宜形成されている。また、可動電極１１には、梁１２を介して、直流のスイッチング用制御電圧を印加するための制御用回路パターンが接続されている。当該制御用回路パターンも、絶縁体層９０および絶縁体層９００に適宜形成されている。そして、これらの制御用回路パターンを用いることで、可動電極１１と固定用電極１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂとの間に、所定のスイッチング用制御電圧を与えることで、可動電極１１を変位させる。そして、このように可動電極１１を変位させることで、次に示すようなスイッチング制御が可能になる。
【００５５】
図３は、本実施形態の高周波スイッチモジュール１のスイッチング制御を説明する為の図である。図３（Ａ），（Ｃ），（Ｅ）は、スイッチング制御電圧と可動電極１１の変位とを簡略的に表す図であり、図３（Ａ）はスイッチング制御電圧Ｖ１，Ｖ２が「０」の場合、図３（Ｃ）はスイッチング制御電圧Ｖ１が正の所定値であり、スイッチング制御電圧Ｖ２が「０」の場合、図３（Ｅ）はスイッチング制御電圧Ｖ２が正の所定値であり、スイッチング制御電圧Ｖ１が「０」の場合を示す。図３（Ｂ），（Ｄ），（Ｆ）は、図３（Ａ），（Ｃ），（Ｅ）のスイッチング制御の状態での高周波スイッチングモジュール１を高周波的観点から見た回路構成図である。
【００５６】
なお、このような制御系の回路では、固定電極１３Ａ，１３Ｂ間にインダクタＬ２と抵抗Ｒ２との直列回路が接続されており、固定電極１４Ａ，１４Ｂ間にインダクタＬ１と抵抗Ｒ１との直列回路が接続されている。これらの直列回路を介して、直流の制御電圧ｖ１，Ｖ２が固定電極に印加されるが、可動電極１１を介して通過する高周波信号は、当該高周波信号の周波数において、これら直列回路を通過しないような高インピーダンスになるように、インダクタＬ１，Ｌ２と抵抗Ｒ１，Ｒ２は設定されている。
【００５７】
図３（Ａ）に示すように、スイッチング制御電圧Ｖ１，Ｖ２が印加されていない状態、すなわちＶ１＝Ｖ２＝「０」の場合、可動電極１１はデフォルトの位置にあり、変位しない。したがって、固定電極１３Ａ，１３Ｂとも固定電極１４Ａ，１４Ｂとも所定の距離を置く位置に可動電極１１が存在する。このため、高周波回路としては、図３（Ｂ）に示すように、伝送用電極４００Ａ（実質的には外部接続用電極４０Ａやビアホール４１Ａを含む）からなる伝送線路と、伝送用電極４００Ｂ（実質的には外部接続用電極４０Ｂやビアホール４１Ｂを含む）からなる伝送線路とが、固定電極１４Ａと可動電極１１とによるキャパシタと固定電極１４Ｂと可動電極１１とによるキャパシタにより接続された構成（図３（Ｂ）のキャパシタンスＣｎ１に対応）となる。ただし、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとの距離が離間しているため、実質的には殆ど結合することなく、これらの伝送線路間は略開放となる。
【００５８】
同様に、伝送用電極３００Ａ（実質的には外部接続用電極３０Ａやビアホール３１Ａを含む）からなる伝送線路と、伝送用電極３００Ｂ（実質的には外部接続用電極３０Ｂやビアホール３１Ｂを含む）からなる伝送線路とが、固定電極１３Ａと可動電極１１とによるキャパシタと固定電極１３Ｂと可動電極１１とによるキャパシタにより接続された構成（図３（Ｂ）のキャパシタンスＣｎ２に対応）となる。ただし、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとの距離が離間しているため、実質的には殆ど結合することなく、これらの伝送線路間は略開放となる。
【００５９】
次に、図３（Ｃ）に示すように、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとの間に、所定の「０」でない電圧レベルＶｄ１からなる直流のスイッチング制御電圧Ｖ１を印加する。この際、スイッチング制御電圧Ｖ２は「０」とする。
【００６０】
このようなスイッチング制御電圧Ｖ１を印加すると、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとの間にクーロン力が生じる。可動電極１１は、作用するクーロン力と可動電極１１自身や梁１２の弾性率とに応じて、変形し、図３（Ｃ）に示すように、全体として固定電極１４Ａ，１４Ｂ側へ変位し、最終的に可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとが当接する。
【００６１】
このように、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとが当接すると、高周波回路としては、図３（Ｄ）に示すように、伝送用電極４００Ａからなる伝送線路と、伝送用電極４００Ｂからなる伝送線路とが、固定電極１４Ａ、可動電極１１、および固定電極１４Ｂを介して導通し、短絡された状態となる。これにより、伝送用電極４００Ａの固定電極１４Ａと反対側の端部にある入出力ポートＰ１１と、伝送用電極４００Ｂの固定電極１４Ｂと反対側の端部にある入出力ポートＰ１２とが導通する。これにより、入出力ポートＰ１１，Ｐ１２間で高周波信号を伝送することができる。
【００６２】
一方、可動電極１１が固定電極１４Ａ，１４Ｂに近づくもしくは当接すると、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとの間隔は、さらに離間する。このため、伝送用電極３００Ａからなる伝送線路と、伝送用電極３００Ｂからなる伝送線路との間は開放となる。これにより、図３（Ｄ）に示すように、伝送用電極３００Ａの固定電極１３Ａと反対側の端部にある入出力ポートＰ２１と、伝送用電極３００Ｂの固定電極１３Ｂと反対側の端部にある入出力ポートＰ２２との間が分断される。これにより、入出力ポートＰ２１，Ｐ２２間では高周波信号は伝送されない。
【００６３】
次に、図３（Ｅ）に示すように、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとの間に、所定の「０」でない電圧レベルＶｄ２からなる直流のスイッチング制御電圧Ｖ２を印加する。この際、スイッチング制御電圧Ｖ１は「０」とする。なお、可動電極１１に対して固定電極１４Ａ，１４Ｂと、固定電極１３Ａ，１３Ｂとが対称に配置されていれば、スイッチング制御電圧Ｖ２の電圧レベルＶｄ２は、上述の電圧Ｖｄ１と同じにすればよい。
【００６４】
このようなスイッチング制御電圧Ｖ２を印加すると、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとの間にクーロン力が生じる。可動電極１１は、作用するクーロン力と可動電極１１自身や梁１２の弾性率とに応じて、変形し、図３（Ｅ）に示すように、全体として固定電極１３Ａ，１３Ｂ側へ変位し、最終的に可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとが当接する。
【００６５】
このように、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとが当接すると、高周波回路としては、図３（Ｆ）に示すように、伝送用電極３００Ａからなる伝送線路と、伝送用電極３００Ｂからなる伝送線路とが、固定電極１３Ａ、可動電極１１、および固定電極１３Ｂを介して導通し、短絡された状態となる。これにより、伝送用電極３００Ａの固定電極１３Ａと反対側の端部にある入出力ポートＰ２１と、伝送用電極３００Ｂの固定電極１３Ｂと反対側の端部にある入出力ポートＰ２２とが導通する。これにより、入出力ポートＰ２１，Ｐ２２間で高周波信号を伝送することができる。
【００６６】
一方、可動電極１１が固定電極１３Ａ，１３Ｂに近づくもしくは当接すると、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとの間隔は、さらに離間する。このため、伝送用電極４００Ａからなる伝送線路と、伝送用電極４００Ｂからなる伝送線路との間は開放となる。これにより、図３（Ｆ）に示すように、伝送用電極４００Ａの固定電極１４Ａと反対側の端部にある入出力ポートＰ１１と、伝送用電極４００Ｂの固定電極１４Ｂと反対側の端部にある入出力ポートＰ１２との間が分断される。これにより、入出力ポートＰ１１，Ｐ１２間では高周波信号は伝送されない。
【００６７】
以上のように、本実施形態の構成を用いることで、ＭＥＭＳ機構部１０へ二種類のスイッチング制御電圧を印加することで、二つの高周波伝送回路のいずれか一方を短絡、他方を開放をする制御を、同時に実現することができる。すなわち、所謂ＤＰＤＴスイッチを実現できる。そして、このような実質的に二つのスイッチ素子を実現するために、一つの可動電極１１を用いればよいので、ＭＥＭＳ機構部１０、ひいては高周波スイッチモジュール１を小型に形成することができる。さらには、可動電極１１が高周波スイッチモジュール１の外方へ露出していないので、可動電極１１に対する外力の影響も受け難い。特に、ＭＥＭＳ機構部１０の周囲が絶縁体膜による積層体で保護されていることで、当該積層体に外力が加わっても、積層体領域で緩和され、ＭＥＭＳ機構部１０には、殆ど影響しない。また、ＭＥＭＳ機構部１０が外部環境に曝されないので、耐環境性も高い。したがって、ＭＥＭＳ機構部１０および高周波スイッチモジュール１の信頼性を高くすることができる。
【００６８】
次に、第２の実施形態に係る高周波スイッチモジュールについて、図を参照して説明する。図４、図５は、本実施形態に係る高周波スイッチモジュールのＭＥＭＳ機構部の各種バリエーションを示す側断面から見た構成図である。
【００６９】
上述の第１の実施形態では、可動電極１１、固定電極１３Ａ，１３Ｂ、固定電極１４Ａ，１４Ｂの表面には、なにも形成していない。しかしながら、本実施形態では、可動電極１１、固定電極１３Ａ，１３Ｂ、および固定電極１４Ａ，１４Ｂの少なくともいずれかに誘電体層を形成している。
【００７０】
図４（Ａ）に示すＭＥＭＳ機構部１０Ａでは、可動電極１１の両主面に誘電体層６０を形成し、固定電極１３Ａ，１３Ｂの表面に誘電体層６１Ａ，６１Ｂをそれぞれ形成し、固定電極１４Ａ，１４Ｂの表面に誘電体層６２Ａ，６２Ｂをそれぞれ形成している。
【００７１】
このような構成では、上述のスイッチング制御電圧Ｖ１＝Ｖｄ１を印加して、可動電極１１が固定電極１４Ａ，１４Ｂに近接すると、誘電体層６０と誘電体層６２Ａ，６２Ｂとが当接する。これにより、可動電極１１と固定電極１４Ａとの間に誘電体層６０，６２Ａが配された所定のキャパシタンスを有するキャパシタが構成される。また、可動電極１１と固定電極１４Ｂとの間に誘電体層６０，６２Ｂが配された所定のキャパシタンスを有するキャパシタが構成される。そして、これらキャパシタを介して、伝送用電極４００Ａからなる伝送線路と伝送用電極４００Ｂからなる伝送線路とが導通して、短絡された状態となる。したがって、伝送用電極４００Ａからなる伝送線路と伝送用電極４００Ｂからなる伝送線路との間にハイパスフィルタを備える伝送回路を形成できる。
【００７２】
一方、上述のスイッチング制御電圧Ｖ２＝Ｖｄ２を印加して、可動電極１１が固定電極１３Ａ，１３Ｂに近接すると、誘電体層６０と誘電体層６１Ａ，６１Ｂとが当接する。これにより、可動電極１１と固定電極１３Ａとの間に誘電体層６０，６１Ａが配された所定のキャパシタンスを有するキャパシタが構成される。また、可動電極１１と固定電極１３Ｂとの間に誘電体層６０，６１Ｂが配された所定のキャパシタンスを有するキャパシタが構成される。そして、これらキャパシタを介して、伝送用電極３００Ａからなる伝送線路と伝送用電極３００Ｂからなる伝送線路とが導通して、短絡された状態となる。したがって、伝送用電極３００Ａからなる伝送線路と伝送用電極３００Ｂからなる伝送線路との間にハイパスフィルタを備える伝送回路を形成できる。
【００７３】
以上のように、本実施形態の構成を用いれば、単なるスイッチング機能のみではなく、導通した側の伝送線路に対してフィルタ機能を備えることができる。
【００７４】
なお、図４（Ｂ），（Ｃ）、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のＭＥＭＳ機構部１０Ｂ〜１０Ｆは、図４（Ａ）のＭＥＭＳ機構部１０Ａに類似する構成であり、相違部分のみを以下に説明する。
【００７５】
図４（Ｂ）のＭＥＭＳ機構部１０Ｂは、図４（Ａ）のＭＥＭＳ機構部１０Ａに対して、固定電極１３Ａ，１３Ｂの表面の誘電体層６１Ａ，６１Ｂ、固定電極１４Ａ，１４Ｂの表面の誘電体層６２Ａ，６２Ｂを省略した構成を備える。
【００７６】
図４（Ｃ）のＭＥＭＳ機構部１０Ｃは、図４（Ａ）のＭＥＭＳ機構部１０Ａに対して、可動電極１１の両主面の誘電体層６０を省略した構成を備える。このような可動電極１１の表面の誘電体層６０を省略した構成の場合、可動する部材を、誘電体層６０を備えた場合よりも軽量化することができる。したがって、より応答性の良いスイッチ制御が可能であったり、より低電圧でのスイッチ制御が可能になる。
【００７７】
図５（Ａ）のＭＥＭＳ機構部１０Ｄは、図４（Ａ）のＭＥＭＳ機構部１０Ａに対して、可動電極１１の固定電極１３Ａ，１３Ｂ側の誘電体層６０のみを省略した構成を備える。なお、可動電極１１の固定電極１４Ａ，１４Ｂ側の誘電体層６０のみを省略することもできる。
【００７８】
図５（Ｂ）のＭＥＭＳ機構部１０Ｅは、図４（Ａ）のＭＥＭＳ機構部１０Ａに対して、固定電極１３Ａ，１３Ｂの表面の誘電体層６１Ａ，６１Ｂのみを省略した構成を備える。なお、固定電極１４Ａ，１４Ｂの表面の誘電体層６２Ａ，６２Ｂのみを省略することもできる。
【００７９】
また、上述の図４（Ｂ），（Ｃ）、図５（Ａ），（Ｂ）は一例であり、可動電極１１、固定電極１３Ａ，１３Ｂ、固定電極１４Ａ，１４Ｂに形成する誘電体層は、必要とする仕様に応じて、適宜選択的に形成すればよい。また、上述の説明では、固定電極１３Ａ，１３Ｂに対して、ともに誘電体層を形成するか、誘電体層を形成しない構成を示している。また、固定電極１４Ａ，１４Ｂに対して、ともに誘電体層を形成するか、誘電体層を形成しない構成を示している。しかしながら、固定電極１３Ａの誘電体層６１Ａのみを形成し、固定電極１３Ｂには誘電体層を形成しない構成や、固定電極１４Ａには誘電体層を形成せず、固定電極１４Ｂの誘電体層６２Ｂのみを形成する構成にしてもよい。
【００８０】
図５（Ｃ）のＭＥＭＳ機構部１０Ｆは、図４（Ａ）のＭＥＭＳ機構部１０Ａに対して、可動電極１１の固定電極１３Ａ，１３Ｂ側の誘電体層６０Ａの厚みと、可動電極１１の固定電極１４Ａ，１３Ｂ側の誘電体層６０Ｂの厚みとを異ならせた構成を備える。このような構成とすることで、固定電極１３Ａ，１３Ｂ側、すなわち伝送用電極３００Ａからなる伝送線路と伝送用電極３００Ｂからなる伝送線路側、図３であれば入出力ポートＰ２１，Ｐ２２間の伝送特性と、伝送用電極４００Ａからなる伝送線路と伝送用電極４００Ｂからなる伝送線路側、図３であれば入出力ポートＰ１１，Ｐ１２間の伝送特性と、を適宜異ならせることができる。すなわち、スイッチング機能を実現しながら、それぞれの伝送線路に応じた伝送特性の伝送線路を実現できる。
【００８１】
なお、誘電体層の厚みを変えて固定電極と可動電極との間で発生する容量を調整できるが、誘電体層の厚み以外に、誘電体層を点状、線状あるいは格子状等のように、電極表面に対して部分的に形成することで、容量調整を容易に行うことができる。
【００８２】
次に、第３の実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成について、図を参照して説明する。図６は、本実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成を説明する為の側断面の構成図、および部分透視平面構成図である。
【００８３】
本実施形態の高周波スイッチモジュール１Ａは、第１の実施形態の図１に示した高周波スイッチモジュール１に対して、ＭＥＭＳ機構部１０の外部接続用電極３０Ａに当接する伝送用電極３００Ａに代わり、伝送用電極３０１Ａを用いる。
【００８４】
伝送用電極３０１Ａの一方端は、ＭＥＭＳ機構部１０の外部接続用電極３０Ａに当接する。伝送用電極３０１Ａの他方端は、積層体に形成されたビアホール３０２Ａにより、伝送用電極４００Ａの所定点に接続されている。このような構成とすれば、上述の第１の実施形態に示したＤＰＤＴの高周波スイッチモジュールに代えて、ＳＰＤＴの高周波スイッチモジュールを実現することができる。
【００８５】
具体的には、次に示す制御により、高周波スイッチモジュール１ＡはＳＰＤＴとして機能する。図７は、本実施形態の高周波スイッチモジュール１のスイッチング制御を説明する為の図である。図７（Ａ），（Ｃ），（Ｅ）は、スイッチング制御電圧と可動電極１１の変位とを簡略的に表す図であり、図７（Ａ）はスイッチング制御電圧Ｖ１，Ｖ２が「０」の場合、図７（Ｃ）はスイッチング制御電圧Ｖ１が正の所定値であり、スイッチング制御電圧Ｖ２が「０」の場合、図７（Ｅ）はスイッチング制御電圧Ｖ２が正の所定値であり、スイッチング制御電圧Ｖ１が「０」の場合を示す。図７（Ｂ），（Ｄ），（Ｆ）は、図７（Ａ），（Ｃ），（Ｅ）のスイッチング制御の状態での高周波スイッチングモジュール１を高周波的観点から見た回路構成図である。
【００８６】
図７（Ａ）に示すように、スイッチング制御電圧Ｖ１，Ｖ２が印加されていない状態、すなわちＶ１＝Ｖ２＝「０」の場合、可動電極１１はデフォルトの位置にあり、変位しない。したがって、固定電極１３Ａ，１３Ｂとも固定電極１４Ａ，１４Ｂとも所定の距離を置く位置に可動電極１１が存在する。このため、高周波回路としては、図７（Ｂ）に示すように、伝送用電極４００Ａ（実質的には外部接続用電極４０Ａやビアホール４１Ａを含む）からなる伝送線路と、伝送用電極４００Ｂ（実質的には外部接続用電極４０Ｂやビアホール４１Ｂを含む）からなる伝送線路とが、固定電極１４Ａと可動電極１１とによるキャパシタと固定電極１４Ｂと可動電極１１とによるキャパシタにより接続された構成（図７（Ｂ）のキャパシタンスＣｎ１に対応）となる。ただし、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとの距離が離間しているため、実質的には殆ど結合することなく、これらの伝送線路間は略開放となる。
【００８７】
同様に、伝送用電極３０１Ａ（実質的には外部接続用電極３０Ａやビアホール３１Ａを含む）からなる伝送線路と、伝送用電極３００Ｂ（実質的には外部接続用電極３０Ｂやビアホール３１Ｂを含む）からなる伝送線路とが、固定電極１３Ａと可動電極１１とによるキャパシタと固定電極１３Ｂと可動電極１１とによるキャパシタにより接続された構成（図７（Ｂ）のキャパシタンスＣｎ２に対応）となる。ただし、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとの距離が離間しているため、実質的には殆ど結合することなく、これらの伝送線路間は略開放となる。
【００８８】
これにより、伝送用電極４００Ａの固定電極１４Ａと反対側の端部にある入出力ポートＰ１１と、伝送用電極４００Ｂの固定電極１４Ｂと反対側の端部にある入出力ポートＰ１２、および伝送用電極３００Ｂの固定電極１４Ｂと反対側の端部にある入出力ポートＰ２２とは、ともに分断された状態となる。
【００８９】
次に、図７（Ｃ）に示すように、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとの間に、所定の「０」でない電圧レベルＶｄ１からなる直流のスイッチング制御電圧Ｖ１を印加する。この際、スイッチング制御電圧Ｖ２は「０」とする。
【００９０】
このようなスイッチング制御電圧Ｖ１を印加すると、図７（Ｃ）に示すように、全体として固定電極１４Ａ，１４Ｂ側へ変位し、最終的に可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとが当接する。
【００９１】
このように、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとが当接すると、高周波回路としては、図７（Ｄ）に示すように、伝送用電極４００Ａからなる伝送線路と、伝送用電極４００Ｂからなる伝送線路とが、固定電極１４Ａ、可動電極１１、および固定電極１４Ｂを介して導通し、短絡した状態になる。これにより、伝送用電極４００Ａの固定電極１４Ａと反対側の端部にある入出力ポートＰ１１と、伝送用電極４００Ｂの固定電極１４Ｂと反対側の端部にある入出力ポートＰ１２とが導通する。これにより、入出力ポートＰ１１，Ｐ１２間で高周波信号を伝送することができる。
【００９２】
一方、可動電極１１が固定電極１４Ａ，１４Ｂに近づくもしくは当接すると、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとの間隔は、さらに離間する。このため、伝送用電極３０１Ａからなる伝送線路と、伝送用電極３００Ｂからなる伝送線路との間は開放となる。これにより、図７（Ｄ）に示すように、伝送用電極３００Ａが接続する伝送用電極４００Ａの上記入出力ポートＰ１１と、伝送用電極３００Ｂの固定電極１３Ｂと反対側の端部にある入出力ポートＰ２２との間が分断される。これにより、入出力ポートＰ１１，Ｐ２２間では高周波信号は伝送されない。
【００９３】
次に、図７（Ｅ）に示すように、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとの間に、所定の「０」でない電圧レベルＶｄ２からなる直流のスイッチング制御電圧Ｖ２を印加する。この際、スイッチング制御電圧Ｖ１は「０」とする。
【００９４】
このようなスイッチング制御電圧Ｖ２を印加すると、図７（Ｅ）に示すように、全体として固定電極１３Ａ，１３Ｂ側へ変位し、最終的に可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとが当接する。
【００９５】
このように、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとが当接すると、高周波回路としては、図７（Ｆ）に示すように、伝送用電極３００Ａからなる伝送線路と、伝送用電極３００Ｂからなる伝送線路とが、固定電極１３Ａ、可動電極１１、および固定電極１３Ｂを介して導通し、短絡した状態になる。これにより、伝送用電極３００Ａが接続する伝送用電極４００Ａの上記入出力ポートＰ１１と、伝送用電極３００Ｂの固定電極１３Ｂと反対側の端部にある入出力ポートＰ２２とが導通する。これにより、入出力ポートＰ１１，Ｐ２２間で高周波信号を伝送することができる。
【００９６】
一方、可動電極１１が固定電極１３Ａ，１３Ｂに近づくもしくは当接すると、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとの間隔は、さらに離間する。このため、伝送用電極４００Ａからなる伝送線路と、伝送用電極４００Ｂからなる伝送線路との間は開放となる。これにより、図７（Ｆ）に示すように、伝送用電極４００Ａの固定電極１４Ａと反対側の端部にある入出力ポートＰ１１と、伝送用電極４００Ｂの固定電極１４Ｂと反対側の端部にある入出力ポートＰ１２との間が分断される。これにより、入出力ポートＰ１１，Ｐ１２間では高周波信号は伝送されない。
【００９７】
このような構成とすることで、共通のポートに対して２個の個別ポートを有し、共通のポートと一方の個別ポートとの間を導通し、共通ポートと他方の個別ポートとの間を開放するＳＰＤＴの高周波スイッチモジュールを、容易な構造で小型に構成することができる。
【００９８】
次に、第４の実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成について、図を参照して説明する。図８は本実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成を説明する為の側断面の構成図、および部分透視平面構成図である。
【００９９】
本実施形態の高周波スイッチモジュール１Ｂは、第１の実施形態の図１に示した高周波スイッチモジュール１に対して、固定電極の構造が異なる。具体的には、本実施形態の高周波スイッチモジュール１Ｂは、第１の実施形態の高周波スイッチモジュール１の固定電極１３Ａ，１３Ｂが繋がった１個の固定電極１３を備える。また、高周波スイッチモジュール１Ｂは、第１の実施形態の高周波スイッチモジュール１の固定電極１４Ａ，１４Ｂが繋がった１個の固定電極１４を備える。固定電極１３の表面には、誘電体層６１が形成され、固定電極１４の表面には、誘電体層６２が形成されている。
【０１００】
また、可動電極１１は、梁１２を介して接地用電極５００に電気的に接続している。すなわち、可動電極１１は実質的に接地されている。
【０１０１】
このような構成の高周波スイッチモジュール１Ｂは、次に示すスイッチング制御により、ＤＰＤＴのスイッチとして機能する。図９は、本実施形態の高周波スイッチモジュール１のスイッチング制御を説明する為の図である。図９（Ａ），（Ｃ），（Ｅ）は、スイッチング制御電圧と可動電極１１の変位とを簡略的に表す図であり、図９（Ａ）はスイッチング制御電圧Ｖ１，Ｖ２が「０」の場合、図９（Ｃ）はスイッチング制御電圧Ｖ１が正の所定値であり、スイッチング制御電圧Ｖ２が「０」の場合、図９（Ｅ）はスイッチング制御電圧Ｖ２が正の所定値であり、スイッチング制御電圧Ｖ１が「０」の場合を示す。図９（Ｂ），（Ｄ），（Ｆ）は、図９（Ａ），（Ｃ），（Ｅ）のスイッチング制御の状態での高周波スイッチングモジュール１を高周波的観点から見た回路構成図である。
【０１０２】
図９（Ａ）に示すように、スイッチング制御電圧Ｖ１，Ｖ２が印加されていない状態、すなわちＶ１＝Ｖ２＝「０」の場合、可動電極１１はデフォルトの位置にあり、変位しない。したがって、固定電極１３とも固定電極１４とも所定の距離を置く位置に可動電極１１が存在する。
【０１０３】
このため、高周波回路としては、図９（Ｂ）に示すように、伝送用電極４００Ａ（実質的には外部接続用電極４０Ａやビアホール４１Ａを含む）からなる伝送線路と、伝送用電極４００Ｂ（実質的には外部接続用電極４０Ｂやビアホール４１Ｂを含む）からなる伝送線路とが導通し、これらの接続点が固定電極１４と可動電極１１とによるキャパシタ（図９（Ｂ）のキャパシタンスＣｎ１に対応）により高周波的に接地された状態となる。
【０１０４】
同様に、図９（Ｂ）に示すように、伝送用電極３００Ａ（実質的には外部接続用電極３０Ａやビアホール３１Ａを含む）からなる伝送線路と、伝送用電極３００Ｂ（実質的には外部接続用電極３０Ｂやビアホール３１Ｂを含む）からなる伝送線路とが導通し、これらの接続点が固定電極１３と可動電極１１とによるキャパシタ（図９（Ｂ）のキャパシタンスＣｎ２に対応）により高周波的に接地された状態となる。
【０１０５】
次に、図９（Ｃ）に示すように、可動電極１１と固定電極１４との間に、所定の「０」でない電圧レベルＶｄ１からなる直流のスイッチング制御電圧Ｖ１を印加する。この際、スイッチング制御電圧Ｖ２は「０」とする。
【０１０６】
このようなスイッチング制御電圧Ｖ１を印加すると、可動電極１１は、図９（Ｃ）に示すように、全体として固定電極１４側へ変位し、最終的に可動電極１１と固定電極１４とが誘電体層６２を介して当接する。
【０１０７】
可動電極１１と固定電極１４とが誘電体層６２を介して当接すると、キャパシタが形成される。そして、伝送用電極４００Ａの固定電極１４と反対側の端部の入出力ポートＰ１１から可動電極１１までの電極長として、当該入出力ポートＰ１１に入力される第１の高周波信号の波長λ１の１／４となるように設定する。これにより、第１の高周波信号に対して、入出力ポートＰ１１から見れば、伝送用電極４００Ａと伝送用電極４００Ｂとの接続点は開放になり、第１の高周波信号は、入出力ポートＰ１１から、伝送用電極４００Ｂの固定電極１４と反対側の端部の入出力ポートＰ１２へ伝送されない。なお、第１の高周波信号と異なる周波数の第２の高周波信号は、入出力ポートＰ１１から入出力ポートＰ１２へ伝送させることができる。特に、第２の高周波信号の周波数が第１の高周波信号の周波数よりも低い場合は、伝送用電極４００Ａ，４００Ｂの影響が小さくなり、伝送損失を小さくできる。
【０１０８】
一方、可動電極１１が固定電極１４に誘電体層６２を介して当接すると、可動電極１１と固定電極１３との間隔は、さらに離間する。このため、伝送用電極３００Ａからなる伝送線路と、伝送用電極３００Ｂからなる伝送線路との間は、上述の固定電極１４側と異なり、第１の高周波信号に対して影響を与えない。これにより、図９（Ｄ）に示すように、伝送用電極３００Ａの固定電極１３と反対側の端部にある入出力ポートＰ２１と、伝送用電極３００Ｂの固定電極１３と反対側の端部にある入出力ポートＰ２２との間で、第１の高周波信号は伝送される。
【０１０９】
次に、図９（Ｅ）に示すように、可動電極１１と固定電極１３との間に、所定の「０」でない電圧レベルＶｄ２からなる直流のスイッチング制御電圧Ｖ２を印加する。この際、スイッチング制御電圧Ｖ１は「０」とする。
【０１１０】
このようなスイッチング制御電圧Ｖ２を印加すると、図９（Ｃ）に示すように、可動電極１１は、全体として固定電極１３側へ変位し、最終的に可動電極１１と固定電極１３とが誘電体層６１を介して当接する。
【０１１１】
可動電極１１と固定電極１３とが誘電体層６１を介して当接すると、キャパシタが形成される。そして、伝送用電極３００Ａの固定電極１３と反対側の端部の入出力ポートＰ２１から可動電極１１までの電極長として、当該入出力ポートＰ２１に入力される第２の高周波信号の波長λ２の１／４となるように設定する。これにより、第２の高周波信号に対して、入出力ポートＰ２１から見れば、伝送用電極３００Ａと伝送用電極３００Ｂとの接続点は開放になり、第２の高周波信号は、入出力ポートＰ２１から、伝送用電極３００Ｂの固定電極１３と反対側の端部の入出力ポートＰ２２へ伝送されない。なお、第２の高周波信号と異なる周波数の第１の高周波信号は、入出力ポートＰ２１から入出力ポートＰ２２へ伝送させることができる。
【０１１２】
一方、可動電極１１が固定電極１３に誘電体層６１を介して当接すると、可動電極１１と固定電極１４との間隔は、さらに離間する。このため、伝送用電極４００Ａからなる伝送線路と、伝送用電極４００Ｂからなる伝送線路との間は、上述の固定電極１３側と異なり、第２の高周波信号に対して影響を与えない。これにより、図９（Ｄ）に示すように、伝送用電極４００Ａの固定電極１４と反対側の端部にある入出力ポートＰ１１と、伝送用電極４００Ｂの固定電極１４と反対側の端部にある入出力ポートＰ１２との間で、第２の高周波信号は伝送される。
【０１１３】
このような構成であっても、所定の周波数の高周波信号に対して、一方の伝送線路では導通して、他方の伝送線路では遮断する高周波スイッチモジュールを構成することができる。
【０１１４】
なお、上述の説明では、入出力ポートＰ１１や入出力ポートＰ２１から高周波信号が入力される場合を示したが、伝送用電極３００Ｂ，４００Ｂを適宜設定することで、入出力ポートＰ１２や入出力ポートＰ２２から高周波信号が入力される場合にも、同様のスイッチング制御を行うことができる。
【０１１５】
また、本実施形態ではＤＰＤＴを例に説明したが、本実施形態の構成を、上述の第３実施形態のＳＰＤＴに適用することもできる。これにより、共通の入出力ポートＰ１１に対して、個別の入出力ポートＰ１２，Ｐ２２にそれぞれ異なる所望周波数の高周波信号のみを伝送し、当該所望の周波数とは異なる特定周波数の高周波信号を選択的に遮断することができる。
【０１１６】
次に、第５の実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成について、図を参照して説明する。図１０は、本実施形態の高周波スイッチモジュール１Ｃに含まれるＭＥＭＳ機構部１０Ｇの構造を説明するための図である。図１０（Ａ）はＭＥＭＳ機構部１０Ｇの側面断面図であり、図１０（Ｂ）はＭＥＭＳ機構部１０Ｇの部分透視平面構成図であり、図１０（Ｃ）はＭＥＭＳ機構部１０Ｇの底面図の外部接続用電極パターンを示す図である。
【０１１７】
本実施形態のＭＥＭＳ機構部１０Ｇは、第１の実施形態の図２に示したＭＥＭＳ機構部１０の固定電極１４Ａ，１４Ｂの構造および外部接続用電極４０Ａ，４０Ｂと異なる固定電極および外部接続用電極の構成を備える。
【０１１８】
固定電極１４Ａ，１４Ｂは、絶縁体層９０により形成される枠体まで延びる形状からなる。ＭＥＭＳ機構部１０Ｇの底面には、固定電極１３Ａ，１３Ｂにビアホール３１Ａ，３１Ｂを介して接続する外部接続用電極３０Ａ，３０Ｂとともに、外部接続用電極４０Ｃ，４０Ｄが形成されている。ＭＥＭＳ機構部１０Ｇを平面して枠体に対応する領域には、ビアホール４１Ｃ，４１Ｄが形成されている。固定電極１４Ａはビアホール４１Ｃにより外部接続用電極４０Ｃに接続し、固定電極１４Ｂはビアホール４１Ｄにより外部接続用電極４０Ｄに接続している。これにより、ＭＥＭＳ機構部１０Ｇの外部接続用電極３０Ａ，３０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄは、全てＭＥＭＳ機構部１０Ｇの底面に形成される。
【０１１９】
ＭＥＭＳ機構部１０Ｇが実装される積層体は、第１の実施形態に示した積層体に対して、伝送用電極４００Ａ，４００Ｂの代わりに、伝送用電極４００Ｃ，４００Ｄを備える。図１１（Ａ）は本実施形態の高周波スイッチモジュール１Ｃの構成を説明する為の側断面の構成図であり、図１１（Ｂ）はＭＥＭＳ機構部１０Ｇの実装される層の電極パターンを示す図である。伝送用電極４００Ｃ，４００Ｄは、伝送用電極３００Ａ，３００Ｂと同一層に形成されている。伝送用電極４００Ｃは、ＭＥＭＳ機構部１０Ｇが積層体内に実装された状態で、外部接続用電極４０Ｃが当接する形状のランド電極を一方端に備える。伝送用電極４００Ｄは、ＭＥＭＳ機構部１０Ｇが積層体内に実装された状態で、外部接続用電極４０Ｄが当接する形状のランド電極を一方端に備える。
【０１２０】
このような構成を用いることで、ＭＥＭＳ機構部１０Ｇが積層体内の電極に当接する実装面が一面のみとなる。これにより、実装が容易になるとともに、実装の信頼性を向上することができる。
【０１２１】
次に、第６の実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成について、図を参照して説明する。上述の各実施形態では、ＭＥＭＳ機構部を個別に形成し、高周波スイッチモジュールを構成する積層体内に実装する構成を示したが、本実施形態では、ＭＥＭＳ機構部を含む高周波スイッチモジュール全体を一体形成する構成を示す。図１２（Ａ）は、本実施形態の高周波スイッチモジュール１Ｄの構造を説明するための側断面で見た構成図である。図１２（Ｂ）は、高周波スイッチモジュール１Ｄを積層方向から見て所定層だけ透視した状態での平面視した構成図である。また、図１３は、本実施形態の高周波スイッチモジュール１Ｄの積層図である。なお、本実施形態では、８層から高周波スイッチモジュール１Ｄを構成しているが、層数は適宜設定すればよい。
【０１２２】
最下層の絶縁体層９００Ａの上面には、図１２および図１３（Ｅ）に示すように、伝送用電極３００Ａ，３００Ｂが所定のパターン形状で形成されている。伝送用電極３００Ａ，３００Ｂの一方端は、積層体を平面視して、それぞれＭＥＭＳ機構部１０の固定電極１３Ａ，１３Ｂの形成領域まで達する形状に形成されている。伝送用電極３００Ａ，３００Ｂの他方端は、図示しないが、積層体の下面等に設けられた所定の外部接続ランドに接続している。
【０１２３】
最下層から３層目の絶縁体層９００Ｃの上面には、図１２および図１３（Ｄ）に示すように、固定電極１３Ａ，１３Ｂが所定間隔で離間されて、所定面積で形成されている。固定電極１３Ａは、２層目と３層目の絶縁体層９００Ｂ，９００Ｃに形成されたビアホール３１Ａにより、伝送用電極３００Ａに接続している。固定電極１３Ｂは、２層目と３層目の絶縁体層９００Ｂ，９００Ｃに形成されたビアホール３１Ｂにより、伝送用電極３００Ｂに接続している。
【０１２４】
最下層から４層目の絶縁体層９００Ｄおよび５層目の絶縁体層９００Ｅには、平面視して、上述の固定電極１３Ａ，１３Ｂの形成領域を含む所定面積範囲が開口される貫通穴が形成されてる。また、誘電体層９００Ｄ，９００Ｅの境界面の空間領域１５には、図１２および図１３（Ｃ）に示すように、可動電極１１が配置されている。可動電極１１は梁１２により、絶縁体層９００Ｄ，９００Ｅに対して支持されている。また、絶縁体層９００Ｄ，９００Ｅの枠体部分には、略全面に接地用電極５００が形成されている。この際、本実施形態では、接地用電極５００が梁１２に接続しないように形成する。なお、上述の第４実施形態の構成に適用する場合には、接地用電極５００と梁１２とを接続して形成する。
【０１２５】
最下層から６層目の絶縁体層９００Ｆの下面には、図１２および図１３（Ｂ）に示すように、固定電極１４Ａ，１４Ｂが所定間隔で離間されて、所定面積で形成されている。この際、固定電極１４Ａ，１４Ｂは、可動電極１１を基準に、固定電極１３Ａ，１３Ｂと対称に形成されている。
【０１２６】
最上層の絶縁体層９００Ｈの下面には、図１２および図１３（Ａ）に示すように、伝送用電極４００Ａ，４００Ｂが所定のパターン形状で形成されている。これら伝送用電極４００Ａ，４００Ｂは、固定電極１４Ａ，１４Ｂに、一方端が当接するような形状で形成されている。なお、他方端は、伝送用電極３００Ａ，３００Ｂと同様に、図示しないが、積層体の下面等に設けられた所定の外部接続ランドに接続している。伝送用電極４００Ａの一方端は、絶縁体層９００Ｆ，９００Ｇに形成されたビアホール４１Ａにより固定電極１４Ａに接続している。伝送用電極４００Ｂの一方端は、絶縁体層９００Ｆ，９００Ｇに形成されたビアホール４１Ｂにより固定電極１４Ａに接続している。
【０１２７】
なお、本実施形態でも、図１２、図１３にはスイッチング制御用電圧の印加用回路は記載していないが、第１の実施形態と同様に、上述の各回路電極パターンとともに積層体内に適宜形成されている。
【０１２８】
このような構成であっても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、このような一体形成を、上述の第３の実施形態の高周波スイッチモジュールや、第４の実施形態の高周波スイッチモジュールに対して適用することもできる。
【０１２９】
なお、上述の説明では、固定電極１３Ａ，１３Ｂ、１４Ａ，１４Ｂを同じ形状で形成する場合を示したが、仕様に応じてこれら固定電極１３Ａ，１３Ｂ、１４Ａ，１４Ｂの形状、例えば面積をそれぞれ個別に異なる面積等に設定することもできる。これにより、より正確に所望とする伝送特性を得ることができる。なお、固定電極の形状は、固定電極の厚み、可動電極との重なり面積等を変えることでも設定できる。
【０１３０】
また、上述の説明では、可動電極や固定電極の表面に誘電体層を形成する例を示したが、抵抗膜を形成する構成を用いてもよい。
【符号の説明】
【０１３１】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ−高周波スイッチモジュール、１０，１０Ａ〜１０Ｇ−ＭＥＭＳ機構部、１１−可動電極、１２−梁、１３，１３Ａ，１３Ｂ，１４，１４Ａ，１４Ｂ−固定電極、３０Ａ，３０Ｂ，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ−外部接続用電極、３１Ａ，３１Ｂ，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ−ビアホール、９０，９００，９００Ａ〜９００Ｈ−絶縁体層、６０，６１，６１Ａ，６１Ｂ，６２，６２Ａ，６２Ｂ−誘電体層、３００Ａ，３００Ｂ，４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄ−伝送用電極、５００−接地用電極
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高周波信号の導通および遮断をスイッチング制御する高周波スイッチモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１個のアンテナで、異なる周波数仕様からなる複数の高周波信号を送受信する高周波モジュールが各種考案されている。この高周波モジュールでは、周波数仕様毎に送信回路や受信回路等のＲＦ回路を備えている。そして、複数のＲＦ回路を１個のアンテナで共有するので、当該アンテナと各ＲＦ回路との間に、各ＲＦ回路とアンテナとの接続を切り替える高周波スイッチモジュールが必要となる。
【０００３】
高周波スイッチモジュールとしては、ＦＥＴやダイオードなどの半導体素子を用いたものが一般的であるが、これら半導体素子のスイッチよりも高周波伝送特性上に優位な点もあることから、特許文献１に示すようにＭＥＭＳ機構を用いたものが、多く実用化されようとしている。
【０００４】
ＭＥＭＳ機構のスイッチは、概略して、固定電極と所定のバネ定数を有する可動電極とを備え、当該固定電極と可動電極とを所定間隔で配置する。また、固定電極と可動電極との間に所定のスイッチング用電圧を印加する回路を備える。スイッチング用電圧を印加していなければ、固定電極と可動電極とは離間している。この場合、スイッチとしてはＯＦＦ状態となる。一方、スイッチング用電圧が印加されれば、固定電極と可動電極とがクーロン力により引き合い、例えば、固定電極と可動電極とが接触する。この場合、スイッチとしてはＯＮ状態となる。そして、スイッチング用電圧の印加を停止すると、可動電極は、バネ定数に基づく反発力により、スイッチング用電圧の印加前のように、固定電極に対して所定間隔をなす位置まで戻る。この場合、スイッチとしてはＯＦＦ状態となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１４２９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に示した高周波スイッチは、高周波信号の入力端子と出力端子とが１個ずつの所謂ＳＰＳＴ型である。したがって、上述のように、複数のＲＦ回路に対して切替を行う場合には、ＲＦ回路数分だけ、ＭＥＭＳ機構部を設けなければならない。このため、回路規模が大型化し、高周波スイッチモジュールを小型化することが容易ではない。
【０００７】
また、上述の特許文献１に示したＭＥＭＳ機構部は、例えば高周波モジュールの表面等の実装面に実装して使用するため、このままの構造では、ＭＥＭＳ機構部が外部へ露出してしまう。このため、耐環境性が悪く、外的要因により可動電極へ力が加わり誤動作してしまう可能性や、可動電極の破損の可能性があった。
【０００８】
このような課題を鑑み、この発明の目的は、ＭＥＭＳ機構を用いながらも、より小型化が容易であり、且つ信頼性の高い高周波スイッチモジュールを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、高周波スイッチモジュールに関する。この高周波スイッチモジュールは、可動電極、第１、第２の固定電極、接地用電極、およびスイッチング電圧印加用回路電極を備える。
【００１０】
可動電極は、平板状であり、絶縁性を有する枠体の内側の空間に、枠体の開口面と平板面とが略平行になるように該枠体に対して梁によって保持されている。
【００１１】
第１、第２の固定電極は、枠体の対向する開口面のそれぞれを覆う各絶縁層の枠体側の面に、可動電極を挟んで対向するように形成されている。
【００１２】
接地用電極は、可動電極へ接続し、枠体および絶縁層を備える積層体に形成されている。
【００１３】
スイッチング電圧印加用回路電極は、可動電極と第１の固定電極との間、または可動電極と第２の固定電極との間に直流のスイッチング電圧を与えるための回路である。
【００１４】
この構成では、スイッチング電圧印加用回路電極を介して可動電極と第１の固定電極との間に「０」ではない所定電圧が印加されると、可動電極が第１の固定電極側へ変位する。したがって、可動電極と第１の固定電極との間隔が極狭くなり、可動電極と第２の固定電極との間隔が広くなる。可動電極は、接地用電極を介してグランドへ接続されているので、第１の固定電極側は、第１の固定電極と可動電極とからなるキャパシタを介するか、直接的に、接地される。このため、第１の固定電極側を高周波的に接地状態にすることができる。一方、第２の固定電極は、可動電極から離間しているため、当該第２の固定電極側は、接地されない。このため、第２の固定電極側は通常の伝送線路として機能させることができる。
【００１５】
一方、スイッチング電圧印加用回路電極を介して可動電極と第２の固定電極との間に「０」ではない所定電圧が印加されると、第２の固定電極側を高周波的に接地状態にすることができ、第１の固定電極側を伝送線路として機能させることができる。これにより、ＭＥＭＳ機構を用いて、一つの可動電極の制御により、二つのスイッチ制御状態が同時に実現される。
【００１６】
また、この発明は、高周波スイッチモジュールに関する。この高周波スイッチモジュールは、可動電極、第１、第２の固定電極、およびスイッチング電圧印加用回路電極を備える。
【００１７】
可動電極は、平板状であり、絶縁性を有する枠体の内側の空間に、枠体の開口面と平板面とが略平行になるように該枠体に対して梁によって保持されている。
【００１８】
第１、第２の固定電極は、枠体の対向する開口面のそれぞれを覆う各絶縁層の枠体側の面に、可動電極を挟んで対向するように形成されている。さらに、第１、第２の固定電極は、それぞれが互いに電気的に接続しない形状で形成された複数の固定部分電極によって構成されている。
【００１９】
スイッチング電圧印加用回路電極は、可動電極と第１の固定電極との間、または可動電極と第２の固定電極との間に直流のスイッチング電圧を与えるための回路である。
【００２０】
この構成では、第１の固定電極と第２の固定電極とが、それぞれに、分離された複数の電極群からなる場合を示している。この構成において、スイッチング電圧印加用回路電極を介して可動電極と第１の固定電極との間に「０」ではない所定電圧が印加されると、可動電極が第１の固定電極側へ変位する。したがって、可動電極と第１の固定電極との間隔が極狭くなり、可動電極と第２の固定電極との間隔が広くなる。この状態では、第１の固定電極を構成する各固定部分電極は、可動電極に対してそれぞれ所定のキャパシタンスで結合するか、もしくは同可動電極により導通される。ここで、導通されれば、単に短絡状態となる。一方、可動電極とそれぞれの固定部分電極とが所定のキャパシタンスで結合するのであれば、可動電極とそれぞれの固定部分電極とからなる複数のキャパシタの直列回路が構成される。これは、高周波的には、直流成分を通過させないハイパスフィルタを備えた伝送回路として機能する。
【００２１】
一方、第２の固定電極の各固定部分電極は、可動電極から離間しているため、可動電極に対して所望のキャパシタンスを得られない。このため、第２の固定電極を構成する複数の部分固定電極間は、導通状態にならず、開放状態となる。
【００２２】
逆に、スイッチング電圧印加用回路電極を介して可動電極と第２の固定電極との間に「０」ではない所定電圧が印加されると、第２の固定電極側を短絡状態にすることができ、第１の固定電極側を開放状態にすることができる。これにより、ＭＥＭＳ機構を用いて、一つの可動電極の制御により、二つのスイッチ制御状態が同時に実現される。
【００２３】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、第１の伝送用電極と第２の伝送用電極とを備える。第１の伝送用電極および第２の伝送用電極は、枠体および絶縁層を備える積層体に形成されている。第１の伝送用電極は、第１の固定電極に接続し、少なくとも第１の固定電極を介して、高周波信号を伝送するための回路電極である。第２の伝送用電極は、第２の固定電極に接続し、少なくとも第２の固定電極を介して、高周波信号を伝送するための回路電極である。
【００２４】
また、この発明の高周波スイッチモジュールでは、第１の伝送用電極と第２の伝送用電極で異なる周波数の信号が伝送する。
【００２５】
この構成では、高周波スイッチモジュールとしてのより具体的な構成を示し、第１の固定電極に第１の伝送用電極を接続し、第２の固定電極に第２の伝送用電極を接続する。これにより、ＭＥＭＳ機構に接続する他の回路構成を積層体内に実現することができる。例えば、ＭＥＭＳ機構に接続するフィルタを構成するインダクタやキャパシタを積層体内で形成することができる。
【００２６】
さらには、上述の可動電極が接地する構成では、第１の固定電極側の第１の伝送用電極を用いて、積層体の第１の高周波信号の入出力ポートと接地点との距離が、第１の高周波信号の波長λ１の１／４の線路長となるように形成すれば、第１の高周波信号に対して、より高精度に第１の入力ポート側を開放にすることができる。この際、第１の高周波信号と異なる第２の高周波信号に対しては短絡となる。一方、第２の固定電極側の第２の伝送用電極を用いて、積層体の第２の高周波信号の入出力ポートと接地点との距離が、第２の高周波信号の波長λ２の１／４の線路長となるように形成すれば、より高精度に第２の入出力ポート側を開放にすることができる。この際、第１の高周波信号に対しては短絡となる。すなわち、第１の固定電極側を第２の高周波信号を通過させ、第１の高周波信号を遮断する伝送回路とし、第２の固定電極側を第１の高周波信号を通過させ、第２の高周波信号を遮断する伝送回路として、機能させることができる。
【００２７】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、可動電極の少なくとも一方の平板面に絶縁体膜を備える。
【００２８】
この構成では、絶縁体層を形成することで、可動電極と第１の固定電極との間のキャパシタンスや、可動電極と第２の固定電極との間のキャパシタンスを適宜設定することができる。すなわち、スイッチング制御時に利用する第１の固定電極側のキャパシタンスや第２の固定電極側のキャパシタンスを、所望値に実現しやすくなる。
【００２９】
なお、この際、絶縁体層は、可動電極の全面に形成する必要はなく、上述の複数の固定部分電極を用いる場合であれば、固定部分電極に対応する部分毎に絶縁体層を適宜形成することもできる。これにより、上述のキャパシタの直列回路を実現する際に、異なるキャパシタンスのキャパシタを直列接続する構造が、容易に実現できる。また、可動電極の質量増加を最小にでき、印加電圧を低減できる。
【００３０】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、可動電極の両方の平板面にそれぞれ絶縁体膜を備え、該両面の平板面の絶縁体膜の形状が異なる。
【００３１】
この構成では、可動電極の両面の絶縁体膜の形状が異なることで、第１の固定電極側と第２の固定電極側とで、キャパシタンスを異ならせることができる。これにより、第１の固定電極側の高周波特性と第２の固定電極側の高周波特性とを異ならせることができる。例えば、上述のように、第１の固定電極側で遮断する周波数と第２の固定電極側で遮断する周波数とを、異ならせることができる。
【００３２】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、第１の固定電極および第２の固定電極の少なくとも一方に絶縁体膜を備える。
【００３３】
この構成では、第１、第２の固定電極に絶縁体膜を形成している。この構成であっても、上述の可動電極に絶縁体膜を形成した場合と同様の作用効果が得られる。さらに、固定電極に絶縁体膜を形成することで、可動電極の絶縁体膜を省略もしくは、薄膜化することができる。これにより、可動電極の重さを軽減でき、より反応性が良く高速なスイッチングや、よりスイッチング制御電圧を低電圧化したスイッチングが可能となる。
【００３４】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、第１の固定電極と第２の固定電極の形状が異なる。
【００３５】
この構成でも、上述の固定電極に絶縁体膜を形成したり、第１、第２の固定電極に絶縁体膜を形成した場合と同様の作用効果が得られる。
【００３６】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、第１の伝送用電極、第２の伝送用電極、および接地用電極が積層体に形成されている。そして、接地用電極は第１の伝送用電極と第２の伝送用電極との間に配置されている。
【００３７】
この構成では、接地用電極が、第１の伝送用電極と第２の伝送用電極との間に介することで、第１の伝送用電極と第２の伝送用電極との間のアイソレーションを向上させることができる。これにより、ＭＥＭＳ機構部のみでなく、高周波スイッチモジュール全体としてのスイッチング特性が向上する。
【００３８】
また、この発明の高周波スイッチモジュールでは、第１の伝送用電極と第２の伝送用電極とが積層体の同層に形成されている。枠体および絶縁層には、第１の固定電極と第２の固定電極を第１の伝送用電極と第２の伝送用電極が形成された層まで引き回す引き回し電極が形成されている。
【００３９】
この構成では、上述のＭＥＭＳ機構部が、高周波スイッチモジュールを構成する第１の伝送用電極と第２の伝送用電極および接地用電極を含む積層体とは別体に形成される場合に有効である。このように、ＭＥＭＳ機構部を別体形成した場合、当該ＭＥＭＳ機構部を積層体に実装しなければならない。この際、第１の固定電極および第２の固定電極に接続する引き回し電極を形成し、同層の外部接続電極を設ければ、ＭＥＭＳ機構部の実装が容易になる。
【発明の効果】
【００４０】
この発明によれば、１個の可動電極で、複数のスイッチング制御が可能であるので、１対複数の高周波スイッチモジュールを、より小型に形成することができる。また、可動電極が絶縁層の積層体に囲まれた空間内に存在するため、耐環境性に優れ、外力の影響も受け難く、高周波スイッチモジュールの信頼性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１の実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成を説明する為の側断面の構成図、および部分透視平面構成図である。
【図２】ＭＥＭＳ機構部１０の構成を示す側面断面図および積層図である。
【図３】第１の実施形態に係る高周波スイッチモジュールのスイッチング制御を説明する為の図である。
【図４】第２の実施形態に係る高周波スイッチモジュールのＭＥＭＳ機構部の各種バリエーションを示す側断面から見た構成図である。
【図５】第２の実施形態に係る高周波スイッチモジュールのＭＥＭＳ機構部の各種バリエーションを示す側断面から見た構成図である。
【図６】第３の実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成を説明する為の側断面の構成図、および部分透視平面構成図である。
【図７】第３の実施形態に係る高周波スイッチモジュールのスイッチング制御を説明する為の図である。
【図８】第４の実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成を説明する為の側断面の構成図、および部分透視平面構成図である。
【図９】第４の実施形態に係る高周波スイッチモジュールのスイッチング制御を説明する為の図である。
【図１０】第５の実施形態の高周波スイッチモジュール１Ｃに含まれるＭＥＭＳ機構部１０Ｇの構造を説明するための図である。
【図１１】第５の実施形態の高周波スイッチモジュール１Ｃの構成を説明する為の側断面の構成図、およびＭＥＭＳ機構部１０Ｇの実装される層の電極パターンを示す図である。
【図１２】第６の実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成を説明する為の側断面の構成図、および部分透視平面構成図である。
【図１３】第６の実施形態の高周波スイッチモジュールの積層図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明の第１の実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成について、図を参照して説明する。図１（Ａ）は、本実施形態の高周波スイッチモジュール１の構造を説明するための側断面で見た構成図である。図１（Ｂ）は、高周波スイッチモジュール１を積層方向から見て所定層だけ透視した状態での平面視した構成図である。
【００４３】
高周波スイッチモジュール１は、複数の絶縁体層９００を積層してなる積層体からなる。なお、以下では絶縁体層９００を８層積層してなる積層体を例に示しているが、層数はこれに限るものではない。
【００４４】
積層体を構成する最上層と最下層を除く所定数の絶縁体層９００には、貫通穴が連続的に形成されている。これにより、ＭＥＭＳ機構部１０が収容される空間が形成されている。具体的に、図１（Ａ）の場合であれば、積層体を８層の誘電体層９００から構成しており、最下層と最上層を除く６層の絶縁体層９００に連続する貫通穴が形成されており、当該貫通穴による空間１５内にＭＥＭＳ機構部１０が収容されている。
【００４５】
また、積層体の所定の絶縁体層９００には電極パターンが形成されている。具体的に、図１（Ａ）の場合であれば、最下層の絶縁体層９００の上面には、伝送用電極３００Ａ，３００Ｂが所定のパターン形状で形成されている。これら伝送用電極３００Ａ，３００Ｂは、具体的構造を後述するＭＥＭＳ機構部１０の接続用電極３０Ａ，３０Ｂに、一方端が当接するような形状で形成されている。なお、他方端は、図示しないが、積層体内のビアホールや積層体側面に形成した電極などを介して積層体の下面等に設けられた所定の外部接続ランドに接続している。
【００４６】
最上層の絶縁体層９００の下面には、伝送用電極４００Ａ，４００Ｂが所定のパターン形状で形成されている。これら伝送用電極４００Ａ，４００Ｂは、ＭＥＭＳ機構部１０の接続用電極４０Ａ，４０Ｂに、一方端が当接するような形状で形成されている。なお、他方端は、伝送用電極３００Ａ，３００Ｂと同様に、図示しないが、積層体の下面等に設けられた所定の外部接続ランドに接続している。
【００４７】
積層体の中間層である最下層から４層目の絶縁体層９００の上面には、接地用電極５００が形成されている。接地用電極５００は、積層体を平面視して、積層体内のＭＥＭＳ機構部１０の配置空間を除く略全面に形成されている。接地用電極は、図示しないが、積層体内のビアホール等を介して積層体の下面等に設けられた所定のグランド接続用ランドに電気的に接続している。
【００４８】
このような周囲の構成に対して、積層体空間内に形成されるＭＥＭＳ機構部１０は、具体的に次に示す構成からなる。図２はＭＥＭＳ機構部１０の構成を説明する為の図であり、図２（Ａ）は側断面から見た構成図、図２（Ｂ）〜（Ｆ）は積層構成図である。なお、以下では、ＭＥＭＳ機構部１０を６層の絶縁体層９０で構成する例を示しているが、層構成はこれに限るものではなく、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂとの構成が、後述する関係であればよい。また、ＭＥＭＳ機構部１０を構成する絶縁体層９０と、積層体を構成する絶縁体層９００とは、同じ材料でもよく、絶縁体層９００としてセラミックあるは樹脂等を用い、絶縁体層９０としてガラス等を用いるように、異なる材料であってもよい。
【００４９】
ＭＥＭＳ機構部１０は、絶縁体層９０を所定数積層した構造からなる。最下層の絶縁体層９０の下面には、図２（Ａ），（Ｆ）に示すように、伝送用電極３００Ａ，３００Ｂにそれぞれ接続するための外部接続用電極３０Ａ，３０Ｂが形成されている。最下層から２層目の絶縁体層９０の上面には、図２（Ａ），（Ｅ）に示すように、固定電極１３Ａ，１３Ｂが所定の間隔をおき、所定面積で形成されている。この際、固定電極１３Ａは、外部接続用電極３０Ａと平面視して部分的に重なるように形成されている。そして、固定電極１３Ａと外部接続用電極３０Ａとは、積層方向へ延びる形状からなる導電性のビアホール３１Ａにより接続されている。また、固定電極１３Ｂは、外部接続用電極３０Ｂと平面視して部分的に重なるように形成されている。そして、固定電極１３Ｂと外部接続用電極３０Ｂとは、積層方向へ延びる形状からなる導電性のビアホール３１Ｂにより接続されている。
【００５０】
最下層から３層目と４層目の絶縁体層９０は、図２（Ａ），（Ｄ）に示すように、積層方向へ開口した空間を有する枠体形状からなる。これら３層目と４層目の絶縁体層９０の境界面で、枠体の内側の空間内には、可動電極１１が所定面積で形成されている。可動電極１１は所定厚みの平板状からなり、その主面（平板面）は、固定電極１３Ａ，１３Ｂの表面および後述する固定電極１４Ａ，１４Ｂの表面と略平行になるように配置されている。また、可動電極１１の主面は、固定電極１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂのそれぞれと、所定面積で対向するように配置されている。このように配置されている可動電極１１は、絶縁体層９０に対して、梁１２によって支持されている。これにより、可動電極１１は、積層方向に沿って変位可能な形状となる。そして、この変位により、固定電極１３Ａ，１３Ｂや固定電極１４Ａ，１４Ｂと可動電極１１との間隔を変化させることができる。
【００５１】
なお、可動電極１１は、絶縁体層９０上に配置された金属板をエッチング等により加工した後、絶縁体層９０を除去して形成したり、絶縁体層９０上に真空蒸着等の薄膜形成方法により形成した後、絶縁体層９０を除去して形成してもよい。
【００５２】
最下層から５層目、逆に最上層から２層目の絶縁体層９０の下面には、図２（Ａ），（Ｃ）に示すように、固定電極１４Ａ，１４Ｂが所定の間隔をおき、所定面積で形成されている。この際、これら固定電極１４Ａ，１４Ｂは、その表面が、上述のように可動電極１１の主面に対して所定面積で対向するように、形成されている。
【００５３】
最上層の絶縁体層９０の上面には、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、伝送用電極４００Ａ，４００Ｂにそれぞれ接続するための外部接続用電極４０Ａ，４０Ｂが形成されている。この際、外部接続用電極４０Ａは、固定電極１４Ａと平面視して重なるように形成されている。そして、外部接続用電極４０Ａと固定電極１４Ａとは、積層方向へ延びる形状からなる導電性のビアホール４１Ａにより接続されている。外部接続用電極４０Ｂは、固定電極１４Ｂと平面視して重なるように形成されている。そして、外部接続用電極４０Ｂと固定電極１４Ｂとは、積層方向へ延びる形状からなる導電性のビアホール４１Ｂにより接続されている。
【００５４】
なお、図示していないが、固定用電極１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂには、直流のスイッチング用制御電圧を印加するための制御用回路パターンが接続されている。当該制御用回路パターンは、絶縁体層９０および絶縁体層９００に適宜形成されている。また、可動電極１１には、梁１２を介して、直流のスイッチング用制御電圧を印加するための制御用回路パターンが接続されている。当該制御用回路パターンも、絶縁体層９０および絶縁体層９００に適宜形成されている。そして、これらの制御用回路パターンを用いることで、可動電極１１と固定用電極１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂとの間に、所定のスイッチング用制御電圧を与えることで、可動電極１１を変位させる。そして、このように可動電極１１を変位させることで、次に示すようなスイッチング制御が可能になる。
【００５５】
図３は、本実施形態の高周波スイッチモジュール１のスイッチング制御を説明する為の図である。図３（Ａ），（Ｃ），（Ｅ）は、スイッチング制御電圧と可動電極１１の変位とを簡略的に表す図であり、図３（Ａ）はスイッチング制御電圧Ｖ１，Ｖ２が「０」の場合、図３（Ｃ）はスイッチング制御電圧Ｖ１が正の所定値であり、スイッチング制御電圧Ｖ２が「０」の場合、図３（Ｅ）はスイッチング制御電圧Ｖ２が正の所定値であり、スイッチング制御電圧Ｖ１が「０」の場合を示す。図３（Ｂ），（Ｄ），（Ｆ）は、図３（Ａ），（Ｃ），（Ｅ）のスイッチング制御の状態での高周波スイッチングモジュール１を高周波的観点から見た回路構成図である。
【００５６】
なお、このような制御系の回路では、固定電極１３Ａ，１３Ｂ間にインダクタＬ２と抵抗Ｒ２との直列回路が接続されており、固定電極１４Ａ，１４Ｂ間にインダクタＬ１と抵抗Ｒ１との直列回路が接続されている。これらの直列回路を介して、直流の制御電圧ｖ１，Ｖ２が固定電極に印加されるが、可動電極１１を介して通過する高周波信号は、当該高周波信号の周波数において、これら直列回路を通過しないような高インピーダンスになるように、インダクタＬ１，Ｌ２と抵抗Ｒ１，Ｒ２は設定されている。
【００５７】
図３（Ａ）に示すように、スイッチング制御電圧Ｖ１，Ｖ２が印加されていない状態、すなわちＶ１＝Ｖ２＝「０」の場合、可動電極１１はデフォルトの位置にあり、変位しない。したがって、固定電極１３Ａ，１３Ｂとも固定電極１４Ａ，１４Ｂとも所定の距離を置く位置に可動電極１１が存在する。このため、高周波回路としては、図３（Ｂ）に示すように、伝送用電極４００Ａ（実質的には外部接続用電極４０Ａやビアホール４１Ａを含む）からなる伝送線路と、伝送用電極４００Ｂ（実質的には外部接続用電極４０Ｂやビアホール４１Ｂを含む）からなる伝送線路とが、固定電極１４Ａと可動電極１１とによるキャパシタと固定電極１４Ｂと可動電極１１とによるキャパシタにより接続された構成（図３（Ｂ）のキャパシタンスＣｎ１に対応）となる。ただし、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとの距離が離間しているため、実質的には殆ど結合することなく、これらの伝送線路間は略開放となる。
【００５８】
同様に、伝送用電極３００Ａ（実質的には外部接続用電極３０Ａやビアホール３１Ａを含む）からなる伝送線路と、伝送用電極３００Ｂ（実質的には外部接続用電極３０Ｂやビアホール３１Ｂを含む）からなる伝送線路とが、固定電極１３Ａと可動電極１１とによるキャパシタと固定電極１３Ｂと可動電極１１とによるキャパシタにより接続された構成（図３（Ｂ）のキャパシタンスＣｎ２に対応）となる。ただし、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとの距離が離間しているため、実質的には殆ど結合することなく、これらの伝送線路間は略開放となる。
【００５９】
次に、図３（Ｃ）に示すように、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとの間に、所定の「０」でない電圧レベルＶｄ１からなる直流のスイッチング制御電圧Ｖ１を印加する。この際、スイッチング制御電圧Ｖ２は「０」とする。
【００６０】
このようなスイッチング制御電圧Ｖ１を印加すると、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとの間にクーロン力が生じる。可動電極１１は、作用するクーロン力と可動電極１１自身や梁１２の弾性率とに応じて、変形し、図３（Ｃ）に示すように、全体として固定電極１４Ａ，１４Ｂ側へ変位し、最終的に可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとが当接する。
【００６１】
このように、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとが当接すると、高周波回路としては、図３（Ｄ）に示すように、伝送用電極４００Ａからなる伝送線路と、伝送用電極４００Ｂからなる伝送線路とが、固定電極１４Ａ、可動電極１１、および固定電極１４Ｂを介して導通し、短絡された状態となる。これにより、伝送用電極４００Ａの固定電極１４Ａと反対側の端部にある入出力ポートＰ１１と、伝送用電極４００Ｂの固定電極１４Ｂと反対側の端部にある入出力ポートＰ１２とが導通する。これにより、入出力ポートＰ１１，Ｐ１２間で高周波信号を伝送することができる。
【００６２】
一方、可動電極１１が固定電極１４Ａ，１４Ｂに近づくもしくは当接すると、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとの間隔は、さらに離間する。このため、伝送用電極３００Ａからなる伝送線路と、伝送用電極３００Ｂからなる伝送線路との間は開放となる。これにより、図３（Ｄ）に示すように、伝送用電極３００Ａの固定電極１３Ａと反対側の端部にある入出力ポートＰ２１と、伝送用電極３００Ｂの固定電極１３Ｂと反対側の端部にある入出力ポートＰ２２との間が分断される。これにより、入出力ポートＰ２１，Ｐ２２間では高周波信号は伝送されない。
【００６３】
次に、図３（Ｅ）に示すように、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとの間に、所定の「０」でない電圧レベルＶｄ２からなる直流のスイッチング制御電圧Ｖ２を印加する。この際、スイッチング制御電圧Ｖ１は「０」とする。なお、可動電極１１に対して固定電極１４Ａ，１４Ｂと、固定電極１３Ａ，１３Ｂとが対称に配置されていれば、スイッチング制御電圧Ｖ２の電圧レベルＶｄ２は、上述の電圧Ｖｄ１と同じにすればよい。
【００６４】
このようなスイッチング制御電圧Ｖ２を印加すると、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとの間にクーロン力が生じる。可動電極１１は、作用するクーロン力と可動電極１１自身や梁１２の弾性率とに応じて、変形し、図３（Ｅ）に示すように、全体として固定電極１３Ａ，１３Ｂ側へ変位し、最終的に可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとが当接する。
【００６５】
このように、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとが当接すると、高周波回路としては、図３（Ｆ）に示すように、伝送用電極３００Ａからなる伝送線路と、伝送用電極３００Ｂからなる伝送線路とが、固定電極１３Ａ、可動電極１１、および固定電極１３Ｂを介して導通し、短絡された状態となる。これにより、伝送用電極３００Ａの固定電極１３Ａと反対側の端部にある入出力ポートＰ２１と、伝送用電極３００Ｂの固定電極１３Ｂと反対側の端部にある入出力ポートＰ２２とが導通する。これにより、入出力ポートＰ２１，Ｐ２２間で高周波信号を伝送することができる。
【００６６】
一方、可動電極１１が固定電極１３Ａ，１３Ｂに近づくもしくは当接すると、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとの間隔は、さらに離間する。このため、伝送用電極４００Ａからなる伝送線路と、伝送用電極４００Ｂからなる伝送線路との間は開放となる。これにより、図３（Ｆ）に示すように、伝送用電極４００Ａの固定電極１４Ａと反対側の端部にある入出力ポートＰ１１と、伝送用電極４００Ｂの固定電極１４Ｂと反対側の端部にある入出力ポートＰ１２との間が分断される。これにより、入出力ポートＰ１１，Ｐ１２間では高周波信号は伝送されない。
【００６７】
以上のように、本実施形態の構成を用いることで、ＭＥＭＳ機構部１０へ二種類のスイッチング制御電圧を印加することで、二つの高周波伝送回路のいずれか一方を短絡、他方を開放をする制御を、同時に実現することができる。すなわち、所謂ＤＰＤＴスイッチを実現できる。そして、このような実質的に二つのスイッチ素子を実現するために、一つの可動電極１１を用いればよいので、ＭＥＭＳ機構部１０、ひいては高周波スイッチモジュール１を小型に形成することができる。さらには、可動電極１１が高周波スイッチモジュール１の外方へ露出していないので、可動電極１１に対する外力の影響も受け難い。特に、ＭＥＭＳ機構部１０の周囲が絶縁体膜による積層体で保護されていることで、当該積層体に外力が加わっても、積層体領域で緩和され、ＭＥＭＳ機構部１０には、殆ど影響しない。また、ＭＥＭＳ機構部１０が外部環境に曝されないので、耐環境性も高い。したがって、ＭＥＭＳ機構部１０および高周波スイッチモジュール１の信頼性を高くすることができる。
【００６８】
次に、第２の実施形態に係る高周波スイッチモジュールについて、図を参照して説明する。図４、図５は、本実施形態に係る高周波スイッチモジュールのＭＥＭＳ機構部の各種バリエーションを示す側断面から見た構成図である。
【００６９】
上述の第１の実施形態では、可動電極１１、固定電極１３Ａ，１３Ｂ、固定電極１４Ａ，１４Ｂの表面には、なにも形成していない。しかしながら、本実施形態では、可動電極１１、固定電極１３Ａ，１３Ｂ、および固定電極１４Ａ，１４Ｂの少なくともいずれかに誘電体層を形成している。
【００７０】
図４（Ａ）に示すＭＥＭＳ機構部１０Ａでは、可動電極１１の両主面に誘電体層６０を形成し、固定電極１３Ａ，１３Ｂの表面に誘電体層６１Ａ，６１Ｂをそれぞれ形成し、固定電極１４Ａ，１４Ｂの表面に誘電体層６２Ａ，６２Ｂをそれぞれ形成している。
【００７１】
このような構成では、上述のスイッチング制御電圧Ｖ１＝Ｖｄ１を印加して、可動電極１１が固定電極１４Ａ，１４Ｂに近接すると、誘電体層６０と誘電体層６２Ａ，６２Ｂとが当接する。これにより、可動電極１１と固定電極１４Ａとの間に誘電体層６０，６２Ａが配された所定のキャパシタンスを有するキャパシタが構成される。また、可動電極１１と固定電極１４Ｂとの間に誘電体層６０，６２Ｂが配された所定のキャパシタンスを有するキャパシタが構成される。そして、これらキャパシタを介して、伝送用電極４００Ａからなる伝送線路と伝送用電極４００Ｂからなる伝送線路とが導通して、短絡された状態となる。したがって、伝送用電極４００Ａからなる伝送線路と伝送用電極４００Ｂからなる伝送線路との間にハイパスフィルタを備える伝送回路を形成できる。
【００７２】
一方、上述のスイッチング制御電圧Ｖ２＝Ｖｄ２を印加して、可動電極１１が固定電極１３Ａ，１３Ｂに近接すると、誘電体層６０と誘電体層６１Ａ，６１Ｂとが当接する。これにより、可動電極１１と固定電極１３Ａとの間に誘電体層６０，６１Ａが配された所定のキャパシタンスを有するキャパシタが構成される。また、可動電極１１と固定電極１３Ｂとの間に誘電体層６０，６１Ｂが配された所定のキャパシタンスを有するキャパシタが構成される。そして、これらキャパシタを介して、伝送用電極３００Ａからなる伝送線路と伝送用電極３００Ｂからなる伝送線路とが導通して、短絡された状態となる。したがって、伝送用電極３００Ａからなる伝送線路と伝送用電極３００Ｂからなる伝送線路との間にハイパスフィルタを備える伝送回路を形成できる。
【００７３】
以上のように、本実施形態の構成を用いれば、単なるスイッチング機能のみではなく、導通した側の伝送線路に対してフィルタ機能を備えることができる。
【００７４】
なお、図４（Ｂ），（Ｃ）、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のＭＥＭＳ機構部１０Ｂ〜１０Ｆは、図４（Ａ）のＭＥＭＳ機構部１０Ａに類似する構成であり、相違部分のみを以下に説明する。
【００７５】
図４（Ｂ）のＭＥＭＳ機構部１０Ｂは、図４（Ａ）のＭＥＭＳ機構部１０Ａに対して、固定電極１３Ａ，１３Ｂの表面の誘電体層６１Ａ，６１Ｂ、固定電極１４Ａ，１４Ｂの表面の誘電体層６２Ａ，６２Ｂを省略した構成を備える。
【００７６】
図４（Ｃ）のＭＥＭＳ機構部１０Ｃは、図４（Ａ）のＭＥＭＳ機構部１０Ａに対して、可動電極１１の両主面の誘電体層６０を省略した構成を備える。このような可動電極１１の表面の誘電体層６０を省略した構成の場合、可動する部材を、誘電体層６０を備えた場合よりも軽量化することができる。したがって、より応答性の良いスイッチ制御が可能であったり、より低電圧でのスイッチ制御が可能になる。
【００７７】
図５（Ａ）のＭＥＭＳ機構部１０Ｄは、図４（Ａ）のＭＥＭＳ機構部１０Ａに対して、可動電極１１の固定電極１３Ａ，１３Ｂ側の誘電体層６０のみを省略した構成を備える。なお、可動電極１１の固定電極１４Ａ，１４Ｂ側の誘電体層６０のみを省略することもできる。
【００７８】
図５（Ｂ）のＭＥＭＳ機構部１０Ｅは、図４（Ａ）のＭＥＭＳ機構部１０Ａに対して、固定電極１３Ａ，１３Ｂの表面の誘電体層６１Ａ，６１Ｂのみを省略した構成を備える。なお、固定電極１４Ａ，１４Ｂの表面の誘電体層６２Ａ，６２Ｂのみを省略することもできる。
【００７９】
また、上述の図４（Ｂ），（Ｃ）、図５（Ａ），（Ｂ）は一例であり、可動電極１１、固定電極１３Ａ，１３Ｂ、固定電極１４Ａ，１４Ｂに形成する誘電体層は、必要とする仕様に応じて、適宜選択的に形成すればよい。また、上述の説明では、固定電極１３Ａ，１３Ｂに対して、ともに誘電体層を形成するか、誘電体層を形成しない構成を示している。また、固定電極１４Ａ，１４Ｂに対して、ともに誘電体層を形成するか、誘電体層を形成しない構成を示している。しかしながら、固定電極１３Ａの誘電体層６１Ａのみを形成し、固定電極１３Ｂには誘電体層を形成しない構成や、固定電極１４Ａには誘電体層を形成せず、固定電極１４Ｂの誘電体層６２Ｂのみを形成する構成にしてもよい。
【００８０】
図５（Ｃ）のＭＥＭＳ機構部１０Ｆは、図４（Ａ）のＭＥＭＳ機構部１０Ａに対して、可動電極１１の固定電極１３Ａ，１３Ｂ側の誘電体層６０Ａの厚みと、可動電極１１の固定電極１４Ａ，１３Ｂ側の誘電体層６０Ｂの厚みとを異ならせた構成を備える。このような構成とすることで、固定電極１３Ａ，１３Ｂ側、すなわち伝送用電極３００Ａからなる伝送線路と伝送用電極３００Ｂからなる伝送線路側、図３であれば入出力ポートＰ２１，Ｐ２２間の伝送特性と、伝送用電極４００Ａからなる伝送線路と伝送用電極４００Ｂからなる伝送線路側、図３であれば入出力ポートＰ１１，Ｐ１２間の伝送特性と、を適宜異ならせることができる。すなわち、スイッチング機能を実現しながら、それぞれの伝送線路に応じた伝送特性の伝送線路を実現できる。
【００８１】
なお、誘電体層の厚みを変えて固定電極と可動電極との間で発生する容量を調整できるが、誘電体層の厚み以外に、誘電体層を点状、線状あるいは格子状等のように、電極表面に対して部分的に形成することで、容量調整を容易に行うことができる。
【００８２】
次に、第３の実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成について、図を参照して説明する。図６は、本実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成を説明する為の側断面の構成図、および部分透視平面構成図である。
【００８３】
本実施形態の高周波スイッチモジュール１Ａは、第１の実施形態の図１に示した高周波スイッチモジュール１に対して、ＭＥＭＳ機構部１０の外部接続用電極３０Ａに当接する伝送用電極３００Ａに代わり、伝送用電極３０１Ａを用いる。
【００８４】
伝送用電極３０１Ａの一方端は、ＭＥＭＳ機構部１０の外部接続用電極３０Ａに当接する。伝送用電極３０１Ａの他方端は、積層体に形成されたビアホール３０２Ａにより、伝送用電極４００Ａの所定点に接続されている。このような構成とすれば、上述の第１の実施形態に示したＤＰＤＴの高周波スイッチモジュールに代えて、ＳＰＤＴの高周波スイッチモジュールを実現することができる。
【００８５】
具体的には、次に示す制御により、高周波スイッチモジュール１ＡはＳＰＤＴとして機能する。図７は、本実施形態の高周波スイッチモジュール１のスイッチング制御を説明する為の図である。図７（Ａ），（Ｃ），（Ｅ）は、スイッチング制御電圧と可動電極１１の変位とを簡略的に表す図であり、図７（Ａ）はスイッチング制御電圧Ｖ１，Ｖ２が「０」の場合、図７（Ｃ）はスイッチング制御電圧Ｖ１が正の所定値であり、スイッチング制御電圧Ｖ２が「０」の場合、図７（Ｅ）はスイッチング制御電圧Ｖ２が正の所定値であり、スイッチング制御電圧Ｖ１が「０」の場合を示す。図７（Ｂ），（Ｄ），（Ｆ）は、図７（Ａ），（Ｃ），（Ｅ）のスイッチング制御の状態での高周波スイッチングモジュール１を高周波的観点から見た回路構成図である。
【００８６】
図７（Ａ）に示すように、スイッチング制御電圧Ｖ１，Ｖ２が印加されていない状態、すなわちＶ１＝Ｖ２＝「０」の場合、可動電極１１はデフォルトの位置にあり、変位しない。したがって、固定電極１３Ａ，１３Ｂとも固定電極１４Ａ，１４Ｂとも所定の距離を置く位置に可動電極１１が存在する。このため、高周波回路としては、図７（Ｂ）に示すように、伝送用電極４００Ａ（実質的には外部接続用電極４０Ａやビアホール４１Ａを含む）からなる伝送線路と、伝送用電極４００Ｂ（実質的には外部接続用電極４０Ｂやビアホール４１Ｂを含む）からなる伝送線路とが、固定電極１４Ａと可動電極１１とによるキャパシタと固定電極１４Ｂと可動電極１１とによるキャパシタにより接続された構成（図７（Ｂ）のキャパシタンスＣｎ１に対応）となる。ただし、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとの距離が離間しているため、実質的には殆ど結合することなく、これらの伝送線路間は略開放となる。
【００８７】
同様に、伝送用電極３０１Ａ（実質的には外部接続用電極３０Ａやビアホール３１Ａを含む）からなる伝送線路と、伝送用電極３００Ｂ（実質的には外部接続用電極３０Ｂやビアホール３１Ｂを含む）からなる伝送線路とが、固定電極１３Ａと可動電極１１とによるキャパシタと固定電極１３Ｂと可動電極１１とによるキャパシタにより接続された構成（図７（Ｂ）のキャパシタンスＣｎ２に対応）となる。ただし、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとの距離が離間しているため、実質的には殆ど結合することなく、これらの伝送線路間は略開放となる。
【００８８】
これにより、伝送用電極４００Ａの固定電極１４Ａと反対側の端部にある入出力ポートＰ１１と、伝送用電極４００Ｂの固定電極１４Ｂと反対側の端部にある入出力ポートＰ１２、および伝送用電極３００Ｂの固定電極１４Ｂと反対側の端部にある入出力ポートＰ２２とは、ともに分断された状態となる。
【００８９】
次に、図７（Ｃ）に示すように、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとの間に、所定の「０」でない電圧レベルＶｄ１からなる直流のスイッチング制御電圧Ｖ１を印加する。この際、スイッチング制御電圧Ｖ２は「０」とする。
【００９０】
このようなスイッチング制御電圧Ｖ１を印加すると、図７（Ｃ）に示すように、全体として固定電極１４Ａ，１４Ｂ側へ変位し、最終的に可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとが当接する。
【００９１】
このように、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとが当接すると、高周波回路としては、図７（Ｄ）に示すように、伝送用電極４００Ａからなる伝送線路と、伝送用電極４００Ｂからなる伝送線路とが、固定電極１４Ａ、可動電極１１、および固定電極１４Ｂを介して導通し、短絡した状態になる。これにより、伝送用電極４００Ａの固定電極１４Ａと反対側の端部にある入出力ポートＰ１１と、伝送用電極４００Ｂの固定電極１４Ｂと反対側の端部にある入出力ポートＰ１２とが導通する。これにより、入出力ポートＰ１１，Ｐ１２間で高周波信号を伝送することができる。
【００９２】
一方、可動電極１１が固定電極１４Ａ，１４Ｂに近づくもしくは当接すると、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとの間隔は、さらに離間する。このため、伝送用電極３０１Ａからなる伝送線路と、伝送用電極３００Ｂからなる伝送線路との間は開放となる。これにより、図７（Ｄ）に示すように、伝送用電極３００Ａが接続する伝送用電極４００Ａの上記入出力ポートＰ１１と、伝送用電極３００Ｂの固定電極１３Ｂと反対側の端部にある入出力ポートＰ２２との間が分断される。これにより、入出力ポートＰ１１，Ｐ２２間では高周波信号は伝送されない。
【００９３】
次に、図７（Ｅ）に示すように、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとの間に、所定の「０」でない電圧レベルＶｄ２からなる直流のスイッチング制御電圧Ｖ２を印加する。この際、スイッチング制御電圧Ｖ１は「０」とする。
【００９４】
このようなスイッチング制御電圧Ｖ２を印加すると、図７（Ｅ）に示すように、全体として固定電極１３Ａ，１３Ｂ側へ変位し、最終的に可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとが当接する。
【００９５】
このように、可動電極１１と固定電極１３Ａ，１３Ｂとが当接すると、高周波回路としては、図７（Ｆ）に示すように、伝送用電極３００Ａからなる伝送線路と、伝送用電極３００Ｂからなる伝送線路とが、固定電極１３Ａ、可動電極１１、および固定電極１３Ｂを介して導通し、短絡した状態になる。これにより、伝送用電極３００Ａが接続する伝送用電極４００Ａの上記入出力ポートＰ１１と、伝送用電極３００Ｂの固定電極１３Ｂと反対側の端部にある入出力ポートＰ２２とが導通する。これにより、入出力ポートＰ１１，Ｐ２２間で高周波信号を伝送することができる。
【００９６】
一方、可動電極１１が固定電極１３Ａ，１３Ｂに近づくもしくは当接すると、可動電極１１と固定電極１４Ａ，１４Ｂとの間隔は、さらに離間する。このため、伝送用電極４００Ａからなる伝送線路と、伝送用電極４００Ｂからなる伝送線路との間は開放となる。これにより、図７（Ｆ）に示すように、伝送用電極４００Ａの固定電極１４Ａと反対側の端部にある入出力ポートＰ１１と、伝送用電極４００Ｂの固定電極１４Ｂと反対側の端部にある入出力ポートＰ１２との間が分断される。これにより、入出力ポートＰ１１，Ｐ１２間では高周波信号は伝送されない。
【００９７】
このような構成とすることで、共通のポートに対して２個の個別ポートを有し、共通のポートと一方の個別ポートとの間を導通し、共通ポートと他方の個別ポートとの間を開放するＳＰＤＴの高周波スイッチモジュールを、容易な構造で小型に構成することができる。
【００９８】
次に、第４の実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成について、図を参照して説明する。図８は本実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成を説明する為の側断面の構成図、および部分透視平面構成図である。
【００９９】
本実施形態の高周波スイッチモジュール１Ｂは、第１の実施形態の図１に示した高周波スイッチモジュール１に対して、固定電極の構造が異なる。具体的には、本実施形態の高周波スイッチモジュール１Ｂは、第１の実施形態の高周波スイッチモジュール１の固定電極１３Ａ，１３Ｂが繋がった１個の固定電極１３を備える。また、高周波スイッチモジュール１Ｂは、第１の実施形態の高周波スイッチモジュール１の固定電極１４Ａ，１４Ｂが繋がった１個の固定電極１４を備える。固定電極１３の表面には、誘電体層６１が形成され、固定電極１４の表面には、誘電体層６２が形成されている。
【０１００】
また、可動電極１１は、梁１２を介して接地用電極５００に電気的に接続している。すなわち、可動電極１１は実質的に接地されている。
【０１０１】
このような構成の高周波スイッチモジュール１Ｂは、次に示すスイッチング制御により、ＤＰＤＴのスイッチとして機能する。図９は、本実施形態の高周波スイッチモジュール１のスイッチング制御を説明する為の図である。図９（Ａ），（Ｃ），（Ｅ）は、スイッチング制御電圧と可動電極１１の変位とを簡略的に表す図であり、図９（Ａ）はスイッチング制御電圧Ｖ１，Ｖ２が「０」の場合、図９（Ｃ）はスイッチング制御電圧Ｖ１が正の所定値であり、スイッチング制御電圧Ｖ２が「０」の場合、図９（Ｅ）はスイッチング制御電圧Ｖ２が正の所定値であり、スイッチング制御電圧Ｖ１が「０」の場合を示す。図９（Ｂ），（Ｄ），（Ｆ）は、図９（Ａ），（Ｃ），（Ｅ）のスイッチング制御の状態での高周波スイッチングモジュール１を高周波的観点から見た回路構成図である。
【０１０２】
図９（Ａ）に示すように、スイッチング制御電圧Ｖ１，Ｖ２が印加されていない状態、すなわちＶ１＝Ｖ２＝「０」の場合、可動電極１１はデフォルトの位置にあり、変位しない。したがって、固定電極１３とも固定電極１４とも所定の距離を置く位置に可動電極１１が存在する。
【０１０３】
このため、高周波回路としては、図９（Ｂ）に示すように、伝送用電極４００Ａ（実質的には外部接続用電極４０Ａやビアホール４１Ａを含む）からなる伝送線路と、伝送用電極４００Ｂ（実質的には外部接続用電極４０Ｂやビアホール４１Ｂを含む）からなる伝送線路とが導通し、これらの接続点が固定電極１４と可動電極１１とによるキャパシタ（図９（Ｂ）のキャパシタンスＣｎ１に対応）により高周波的に接地された状態となる。
【０１０４】
同様に、図９（Ｂ）に示すように、伝送用電極３００Ａ（実質的には外部接続用電極３０Ａやビアホール３１Ａを含む）からなる伝送線路と、伝送用電極３００Ｂ（実質的には外部接続用電極３０Ｂやビアホール３１Ｂを含む）からなる伝送線路とが導通し、これらの接続点が固定電極１３と可動電極１１とによるキャパシタ（図９（Ｂ）のキャパシタンスＣｎ２に対応）により高周波的に接地された状態となる。
【０１０５】
次に、図９（Ｃ）に示すように、可動電極１１と固定電極１４との間に、所定の「０」でない電圧レベルＶｄ１からなる直流のスイッチング制御電圧Ｖ１を印加する。この際、スイッチング制御電圧Ｖ２は「０」とする。
【０１０６】
このようなスイッチング制御電圧Ｖ１を印加すると、可動電極１１は、図９（Ｃ）に示すように、全体として固定電極１４側へ変位し、最終的に可動電極１１と固定電極１４とが誘電体層６２を介して当接する。
【０１０７】
可動電極１１と固定電極１４とが誘電体層６２を介して当接すると、キャパシタが形成される。そして、伝送用電極４００Ａの固定電極１４と反対側の端部の入出力ポートＰ１１から可動電極１１までの電極長として、当該入出力ポートＰ１１に入力される第１の高周波信号の波長λ１の１／４となるように設定する。これにより、第１の高周波信号に対して、入出力ポートＰ１１から見れば、伝送用電極４００Ａと伝送用電極４００Ｂとの接続点は開放になり、第１の高周波信号は、入出力ポートＰ１１から、伝送用電極４００Ｂの固定電極１４と反対側の端部の入出力ポートＰ１２へ伝送されない。なお、第１の高周波信号と異なる周波数の第２の高周波信号は、入出力ポートＰ１１から入出力ポートＰ１２へ伝送させることができる。特に、第２の高周波信号の周波数が第１の高周波信号の周波数よりも低い場合は、伝送用電極４００Ａ，４００Ｂの影響が小さくなり、伝送損失を小さくできる。
【０１０８】
一方、可動電極１１が固定電極１４に誘電体層６２を介して当接すると、可動電極１１と固定電極１３との間隔は、さらに離間する。このため、伝送用電極３００Ａからなる伝送線路と、伝送用電極３００Ｂからなる伝送線路との間は、上述の固定電極１４側と異なり、第１の高周波信号に対して影響を与えない。これにより、図９（Ｄ）に示すように、伝送用電極３００Ａの固定電極１３と反対側の端部にある入出力ポートＰ２１と、伝送用電極３００Ｂの固定電極１３と反対側の端部にある入出力ポートＰ２２との間で、第１の高周波信号は伝送される。
【０１０９】
次に、図９（Ｅ）に示すように、可動電極１１と固定電極１３との間に、所定の「０」でない電圧レベルＶｄ２からなる直流のスイッチング制御電圧Ｖ２を印加する。この際、スイッチング制御電圧Ｖ１は「０」とする。
【０１１０】
このようなスイッチング制御電圧Ｖ２を印加すると、図９（Ｃ）に示すように、可動電極１１は、全体として固定電極１３側へ変位し、最終的に可動電極１１と固定電極１３とが誘電体層６１を介して当接する。
【０１１１】
可動電極１１と固定電極１３とが誘電体層６１を介して当接すると、キャパシタが形成される。そして、伝送用電極３００Ａの固定電極１３と反対側の端部の入出力ポートＰ２１から可動電極１１までの電極長として、当該入出力ポートＰ２１に入力される第２の高周波信号の波長λ２の１／４となるように設定する。これにより、第２の高周波信号に対して、入出力ポートＰ２１から見れば、伝送用電極３００Ａと伝送用電極３００Ｂとの接続点は開放になり、第２の高周波信号は、入出力ポートＰ２１から、伝送用電極３００Ｂの固定電極１３と反対側の端部の入出力ポートＰ２２へ伝送されない。なお、第２の高周波信号と異なる周波数の第１の高周波信号は、入出力ポートＰ２１から入出力ポートＰ２２へ伝送させることができる。
【０１１２】
一方、可動電極１１が固定電極１３に誘電体層６１を介して当接すると、可動電極１１と固定電極１４との間隔は、さらに離間する。このため、伝送用電極４００Ａからなる伝送線路と、伝送用電極４００Ｂからなる伝送線路との間は、上述の固定電極１３側と異なり、第２の高周波信号に対して影響を与えない。これにより、図９（Ｄ）に示すように、伝送用電極４００Ａの固定電極１４と反対側の端部にある入出力ポートＰ１１と、伝送用電極４００Ｂの固定電極１４と反対側の端部にある入出力ポートＰ１２との間で、第２の高周波信号は伝送される。
【０１１３】
このような構成であっても、所定の周波数の高周波信号に対して、一方の伝送線路では導通して、他方の伝送線路では遮断する高周波スイッチモジュールを構成することができる。
【０１１４】
なお、上述の説明では、入出力ポートＰ１１や入出力ポートＰ２１から高周波信号が入力される場合を示したが、伝送用電極３００Ｂ，４００Ｂを適宜設定することで、入出力ポートＰ１２や入出力ポートＰ２２から高周波信号が入力される場合にも、同様のスイッチング制御を行うことができる。
【０１１５】
また、本実施形態ではＤＰＤＴを例に説明したが、本実施形態の構成を、上述の第３実施形態のＳＰＤＴに適用することもできる。これにより、共通の入出力ポートＰ１１に対して、個別の入出力ポートＰ１２，Ｐ２２にそれぞれ異なる所望周波数の高周波信号のみを伝送し、当該所望の周波数とは異なる特定周波数の高周波信号を選択的に遮断することができる。
【０１１６】
次に、第５の実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成について、図を参照して説明する。図１０は、本実施形態の高周波スイッチモジュール１Ｃに含まれるＭＥＭＳ機構部１０Ｇの構造を説明するための図である。図１０（Ａ）はＭＥＭＳ機構部１０Ｇの側面断面図であり、図１０（Ｂ）はＭＥＭＳ機構部１０Ｇの部分透視平面構成図であり、図１０（Ｃ）はＭＥＭＳ機構部１０Ｇの底面図の外部接続用電極パターンを示す図である。
【０１１７】
本実施形態のＭＥＭＳ機構部１０Ｇは、第１の実施形態の図２に示したＭＥＭＳ機構部１０の固定電極１４Ａ，１４Ｂの構造および外部接続用電極４０Ａ，４０Ｂと異なる固定電極および外部接続用電極の構成を備える。
【０１１８】
固定電極１４Ａ，１４Ｂは、絶縁体層９０により形成される枠体まで延びる形状からなる。ＭＥＭＳ機構部１０Ｇの底面には、固定電極１３Ａ，１３Ｂにビアホール３１Ａ，３１Ｂを介して接続する外部接続用電極３０Ａ，３０Ｂとともに、外部接続用電極４０Ｃ，４０Ｄが形成されている。ＭＥＭＳ機構部１０Ｇを平面して枠体に対応する領域には、ビアホール４１Ｃ，４１Ｄが形成されている。固定電極１４Ａはビアホール４１Ｃにより外部接続用電極４０Ｃに接続し、固定電極１４Ｂはビアホール４１Ｄにより外部接続用電極４０Ｄに接続している。これにより、ＭＥＭＳ機構部１０Ｇの外部接続用電極３０Ａ，３０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄは、全てＭＥＭＳ機構部１０Ｇの底面に形成される。
【０１１９】
ＭＥＭＳ機構部１０Ｇが実装される積層体は、第１の実施形態に示した積層体に対して、伝送用電極４００Ａ，４００Ｂの代わりに、伝送用電極４００Ｃ，４００Ｄを備える。図１１（Ａ）は本実施形態の高周波スイッチモジュール１Ｃの構成を説明する為の側断面の構成図であり、図１１（Ｂ）はＭＥＭＳ機構部１０Ｇの実装される層の電極パターンを示す図である。伝送用電極４００Ｃ，４００Ｄは、伝送用電極３００Ａ，３００Ｂと同一層に形成されている。伝送用電極４００Ｃは、ＭＥＭＳ機構部１０Ｇが積層体内に実装された状態で、外部接続用電極４０Ｃが当接する形状のランド電極を一方端に備える。伝送用電極４００Ｄは、ＭＥＭＳ機構部１０Ｇが積層体内に実装された状態で、外部接続用電極４０Ｄが当接する形状のランド電極を一方端に備える。
【０１２０】
このような構成を用いることで、ＭＥＭＳ機構部１０Ｇが積層体内の電極に当接する実装面が一面のみとなる。これにより、実装が容易になるとともに、実装の信頼性を向上することができる。
【０１２１】
次に、第６の実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成について、図を参照して説明する。上述の各実施形態では、ＭＥＭＳ機構部を個別に形成し、高周波スイッチモジュールを構成する積層体内に実装する構成を示したが、本実施形態では、ＭＥＭＳ機構部を含む高周波スイッチモジュール全体を一体形成する構成を示す。図１２（Ａ）は、本実施形態の高周波スイッチモジュール１Ｄの構造を説明するための側断面で見た構成図である。図１２（Ｂ）は、高周波スイッチモジュール１Ｄを積層方向から見て所定層だけ透視した状態での平面視した構成図である。また、図１３は、本実施形態の高周波スイッチモジュール１Ｄの積層図である。なお、本実施形態では、８層から高周波スイッチモジュール１Ｄを構成しているが、層数は適宜設定すればよい。
【０１２２】
最下層の絶縁体層９００Ａの上面には、図１２および図１３（Ｅ）に示すように、伝送用電極３００Ａ，３００Ｂが所定のパターン形状で形成されている。伝送用電極３００Ａ，３００Ｂの一方端は、積層体を平面視して、それぞれＭＥＭＳ機構部１０の固定電極１３Ａ，１３Ｂの形成領域まで達する形状に形成されている。伝送用電極３００Ａ，３００Ｂの他方端は、図示しないが、積層体の下面等に設けられた所定の外部接続ランドに接続している。
【０１２３】
最下層から３層目の絶縁体層９００Ｃの上面には、図１２および図１３（Ｄ）に示すように、固定電極１３Ａ，１３Ｂが所定間隔で離間されて、所定面積で形成されている。固定電極１３Ａは、２層目と３層目の絶縁体層９００Ｂ，９００Ｃに形成されたビアホール３１Ａにより、伝送用電極３００Ａに接続している。固定電極１３Ｂは、２層目と３層目の絶縁体層９００Ｂ，９００Ｃに形成されたビアホール３１Ｂにより、伝送用電極３００Ｂに接続している。
【０１２４】
最下層から４層目の絶縁体層９００Ｄおよび５層目の絶縁体層９００Ｅには、平面視して、上述の固定電極１３Ａ，１３Ｂの形成領域を含む所定面積範囲が開口される貫通穴が形成されてる。また、誘電体層９００Ｄ，９００Ｅの境界面の空間領域１５には、図１２および図１３（Ｃ）に示すように、可動電極１１が配置されている。可動電極１１は梁１２により、絶縁体層９００Ｄ，９００Ｅに対して支持されている。また、絶縁体層９００Ｄ，９００Ｅの枠体部分には、略全面に接地用電極５００が形成されている。この際、本実施形態では、接地用電極５００が梁１２に接続しないように形成する。なお、上述の第４実施形態の構成に適用する場合には、接地用電極５００と梁１２とを接続して形成する。
【０１２５】
最下層から６層目の絶縁体層９００Ｆの下面には、図１２および図１３（Ｂ）に示すように、固定電極１４Ａ，１４Ｂが所定間隔で離間されて、所定面積で形成されている。この際、固定電極１４Ａ，１４Ｂは、可動電極１１を基準に、固定電極１３Ａ，１３Ｂと対称に形成されている。
【０１２６】
最上層の絶縁体層９００Ｈの下面には、図１２および図１３（Ａ）に示すように、伝送用電極４００Ａ，４００Ｂが所定のパターン形状で形成されている。これら伝送用電極４００Ａ，４００Ｂは、固定電極１４Ａ，１４Ｂに、一方端が当接するような形状で形成されている。なお、他方端は、伝送用電極３００Ａ，３００Ｂと同様に、図示しないが、積層体の下面等に設けられた所定の外部接続ランドに接続している。伝送用電極４００Ａの一方端は、絶縁体層９００Ｆ，９００Ｇに形成されたビアホール４１Ａにより固定電極１４Ａに接続している。伝送用電極４００Ｂの一方端は、絶縁体層９００Ｆ，９００Ｇに形成されたビアホール４１Ｂにより固定電極１４Ａに接続している。
【０１２７】
なお、本実施形態でも、図１２、図１３にはスイッチング制御用電圧の印加用回路は記載していないが、第１の実施形態と同様に、上述の各回路電極パターンとともに積層体内に適宜形成されている。
【０１２８】
このような構成であっても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、このような一体形成を、上述の第３の実施形態の高周波スイッチモジュールや、第４の実施形態の高周波スイッチモジュールに対して適用することもできる。
【０１２９】
なお、上述の説明では、固定電極１３Ａ，１３Ｂ、１４Ａ，１４Ｂを同じ形状で形成する場合を示したが、仕様に応じてこれら固定電極１３Ａ，１３Ｂ、１４Ａ，１４Ｂの形状、例えば面積をそれぞれ個別に異なる面積等に設定することもできる。これにより、より正確に所望とする伝送特性を得ることができる。なお、固定電極の形状は、固定電極の厚み、可動電極との重なり面積等を変えることでも設定できる。
【０１３０】
また、上述の説明では、可動電極や固定電極の表面に誘電体層を形成する例を示したが、抵抗膜を形成する構成を用いてもよい。
【符号の説明】
【０１３１】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ−高周波スイッチモジュール、１０，１０Ａ〜１０Ｇ−ＭＥＭＳ機構部、１１−可動電極、１２−梁、１３，１３Ａ，１３Ｂ，１４，１４Ａ，１４Ｂ−固定電極、３０Ａ，３０Ｂ，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ−外部接続用電極、３１Ａ，３１Ｂ，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ−ビアホール、９０，９００，９００Ａ〜９００Ｈ−絶縁体層、６０，６１，６１Ａ，６１Ｂ，６２，６２Ａ，６２Ｂ−誘電体層、３００Ａ，３００Ｂ，４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄ−伝送用電極、５００−接地用電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性を有する枠体の内側の空間に、前記枠体の開口面と平板面とが略平行になるように該枠体に対して梁によって保持された平板状の可動電極と、
前記枠体の対向する開口面のそれぞれを覆う各絶縁層の前記枠体側の面に、前記可動電極を挟んで対向するように形成された第１の固定電極および第２の固定電極と、
前記可動電極へ接続し、前記枠体および前記絶縁層を備える積層体に形成された接地用電極と、
前記可動電極と第１の固定電極との間、または前記可動電極と前記第２の固定電極との間に直流のスイッチング電圧を与えるためのスイッチング電圧印加用回路電極と、
を備えた高周波スイッチモジュール。
【請求項２】
絶縁性を有する枠体の内側の空間に、前記枠体の開口面と平板面とが略平行になるように該枠体に対して梁によって保持された平板状の可動電極と、
前記枠体の対向する開口面のそれぞれを覆う各絶縁層の前記枠体側の面に、前記可動電極を挟んで対向するように形成され、それぞれが互いに電気的に接続しない形状で形成された複数の固定部分電極によって構成される第１の固定電極および第２の固定電極と、
前記可動電極と第１の固定電極との間、または前記可動電極と前記第２の固定電極との間に直流のスイッチング電圧を与えるためのスイッチング電圧印加用回路電極と、
を備えた高周波スイッチモジュール。
【請求項３】
前記枠体および前記絶縁層を備える積層体に形成され、前記第１の固定電極に接続し、少なくとも前記第１の固定電極を介して、高周波信号を伝送するための第１の伝送用電極と、
前記枠体および前記絶縁層を備える積層体に形成され、前記第２の固定電極に接続し、少なくとも前記第２の固定電極を介して、高周波信号を伝送するための第２の伝送用電極と、
を備えた請求項１または請求項２に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項４】
前記第１の伝送用電極と前記第２の伝送用電極には、異なる周波数の信号が伝送する、請求項３に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項５】
前記可動電極の少なくとも一方の平板面に絶縁体膜を備える、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項６】
前記可動電極の両方の平板面にそれぞれ絶縁体膜を備え、該両面の平板面の絶縁体膜の形状が異なる、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項７】
前記第１の固定電極および前記第２の固定電極の少なくとも一方に、絶縁体膜を備える、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項８】
前記第１の固定電極と前記第２の固定電極の形状が異なる、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項９】
前記積層体に形成され、前記第１の固定電極に接続し、少なくとも前記第１の固定電極を介して、高周波信号を伝送するための第１の伝送用電極と、
前記積層体に形成され、前記第２の固定電極に接続し、少なくとも前記第２の固定電極を介して、前記第１の固定電極側とは異なる周波数の高周波信号を伝送するための第２の伝送用電極と、を備え
前記接地用電極は前記第１の伝送用電極と前記第２の伝送用電極との間に配置されている、請求項１に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項１０】
前記第１の伝送用電極と前記第２の伝送用電極とは、前記積層体の同層に形成され、
前記枠体および前記絶縁層には、前記第１の固定電極と前記第２の固定電極を、前記第１の伝送用電極と前記第２の伝送用電極が形成された層まで引き回す引き回し電極が形成されている、請求項３乃至請求項９のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項１】
絶縁性を有する枠体の内側の空間に、前記枠体の開口面と平板面とが略平行になるように該枠体に対して梁によって保持された平板状の可動電極と、
前記枠体の対向する開口面のそれぞれを覆う各絶縁層の前記枠体側の面に、前記可動電極を挟んで対向するように形成された第１の固定電極および第２の固定電極と、
前記可動電極へ接続し、前記枠体および前記絶縁層を備える積層体に形成された接地用電極と、
前記可動電極と第１の固定電極との間、または前記可動電極と前記第２の固定電極との間に直流のスイッチング電圧を与えるためのスイッチング電圧印加用回路電極と、
を備えた高周波スイッチモジュール。
【請求項２】
絶縁性を有する枠体の内側の空間に、前記枠体の開口面と平板面とが略平行になるように該枠体に対して梁によって保持された平板状の可動電極と、
前記枠体の対向する開口面のそれぞれを覆う各絶縁層の前記枠体側の面に、前記可動電極を挟んで対向するように形成され、それぞれが互いに電気的に接続しない形状で形成された複数の固定部分電極によって構成される第１の固定電極および第２の固定電極と、
前記可動電極と第１の固定電極との間、または前記可動電極と前記第２の固定電極との間に直流のスイッチング電圧を与えるためのスイッチング電圧印加用回路電極と、
を備えた高周波スイッチモジュール。
【請求項３】
前記枠体および前記絶縁層を備える積層体に形成され、前記第１の固定電極に接続し、少なくとも前記第１の固定電極を介して、高周波信号を伝送するための第１の伝送用電極と、
前記枠体および前記絶縁層を備える積層体に形成され、前記第２の固定電極に接続し、少なくとも前記第２の固定電極を介して、高周波信号を伝送するための第２の伝送用電極と、
を備えた請求項１または請求項２に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項４】
前記第１の伝送用電極と前記第２の伝送用電極には、異なる周波数の信号が伝送する、請求項３に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項５】
前記可動電極の少なくとも一方の平板面に絶縁体膜を備える、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項６】
前記可動電極の両方の平板面にそれぞれ絶縁体膜を備え、該両面の平板面の絶縁体膜の形状が異なる、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項７】
前記第１の固定電極および前記第２の固定電極の少なくとも一方に、絶縁体膜を備える、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項８】
前記第１の固定電極と前記第２の固定電極の形状が異なる、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項９】
前記積層体に形成され、前記第１の固定電極に接続し、少なくとも前記第１の固定電極を介して、高周波信号を伝送するための第１の伝送用電極と、
前記積層体に形成され、前記第２の固定電極に接続し、少なくとも前記第２の固定電極を介して、前記第１の固定電極側とは異なる周波数の高周波信号を伝送するための第２の伝送用電極と、を備え
前記接地用電極は前記第１の伝送用電極と前記第２の伝送用電極との間に配置されている、請求項１に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項１０】
前記第１の伝送用電極と前記第２の伝送用電極とは、前記積層体の同層に形成され、
前記枠体および前記絶縁層には、前記第１の固定電極と前記第２の固定電極を、前記第１の伝送用電極と前記第２の伝送用電極が形成された層まで引き回す引き回し電極が形成されている、請求項３乃至請求項９のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１７１８９７（Ｐ２０１１−１７１８９７Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３２２４６（Ｐ２０１０−３２２４６）
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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