專利名稱：開關的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及開關，更具體地，涉及機械驅動并電連接的開關。
背景技術：
近年來，隨著移動通信系統(tǒng)的發(fā)展，移動電話和移動信息終端得到了非常迅速的推廣。例如，諸如800MHz至1.0GHz以及1.5GHz至2.0GHz的高頻范圍被用于移動電話。高頻開關被用于上述移動通信系統(tǒng)中的裝置中。要求高頻開關小型化并且節(jié)能。傳統(tǒng)上，采用了包括砷化鎵(GaAs)等的半導體開關。然而，這些半導體開關導致較大的功率損失和較低的絕緣性。因此，利用使得能夠實現高絕緣性的微機電系統(tǒng)(MEMS)技術的射頻MEMS開關(以下稱為RF MEMS SW)正處于不斷發(fā)展中。
在日本專利申請第2004-200008號公報(以下，稱為文獻1)以及日本專利申請第2005-243576號公報(以下，稱為文獻2)中，公開了RFMEMS SW，其中，通過使設置在可移動構件上的一個觸點與靜止構件的另一觸點電連接或斷開來進行切換。在這種RF MEMS SW中，開關在施加有電流時的打開和閉合(以下稱為熱切換)在觸點處消耗了電能，并在觸點處產生熱量，從而導致損壞。熱切換中可以使用的功率大約為10mW。因此，在切斷所施加的電流后，打開和閉合開關(以下，稱為冷切換)。然而，對于冷切換，必須與RF MEMS SW同步地進行所施加電流的導通和切斷，從而導致復雜的控制。
為了能夠進行熱切換，如文獻1所公開的，例如提供了下述的結構，其中多個電阻器被設置為與并聯連接的多個觸點串聯連接。此外，如在Yonezawa等人的Fabrication Process of Non Arcing Power MEMS Relay，inthe Technical Report of IEICE，The Institute of Electronics，2004年10月21日(以下，稱為文獻3)中所公開的，示出了圖1的結構?，F在參照圖1，接觸開關SW1至SW5與電源E并聯連接，而負載電阻器RL以及電阻器R1至R4分別與接觸開關SW2至SW5串聯連接。沒有電阻器與接觸開關SW1連接。通過這種結構，在接通這些開關時，接觸開關SW2至SW5處于接觸狀態(tài)，然后接觸開關SW1處于接觸狀態(tài)。相反，在斷開這些開關時，SW1處于非接觸狀態(tài)，然后接觸開關SW2至SW5處于非接觸狀態(tài)。如文獻3中所公開的，已知上述操作來提高在施加直流電的同時打開和閉合開關時的功率持久性。
為了利用文獻1和文獻3中描述的方法在需要小型化的RF MEMSSW中實現熱切換，需要用簡單的方法來對多個接觸開關進行時間控制。然而，文獻1和文獻3都沒有公開具體的結構來通過簡單的方法實現對多個接觸開關進行時間控制。

發(fā)明內容
已經針對上述情況而提出了本發(fā)明，本發(fā)明提供了一種通過簡單的結構使得能夠進行熱切換。
根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種開關，該開關包括第一構件，其一端固定在基板上；多個第一梁部分，該多個第一梁部分分別具有多個第一接觸部分，所述多個梁部分的一端固定在所述第一構件上；多個接觸開關部分，該多個接觸開關部分并聯連接，所述多個第一接觸部分和多個第二接觸部分在所述多個接觸開關部分中處于接觸狀態(tài)或非接觸狀態(tài)；以及多個電阻器，該多個電阻器分別設置在所述多個接觸開關部分與所述多個接觸開關部分所連接到的公共連接點之間，其中，在所述多個開關部分中的至少一個處于接觸狀態(tài)時，所述電阻器中的與所述多個開關部分中的處于接觸狀態(tài)的所述至少一個開關部分相對應的一個電阻器的電阻值大于所述電阻器的與所述多個接觸開關部分中的處于非接觸狀態(tài)的至少一個接觸開關部分相對應的另一電阻器的電阻值。可抑制接觸開關部分在ON(接通)操作周期期間的功耗的峰值，并抑制接觸開關部分的熔化。此外，所述第一梁部分用作彈簧，從而使得所述多個接觸開關部分能夠平穩(wěn)地處于接觸狀態(tài)。通過這種簡單結構，使得能夠進行熱切換。
根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種開關，該開關包括多個第一梁部分，該多個第一梁部分分別具有多個第一接觸部分，所述多個梁部分的一端固定在所述第一構件上；多個接觸開關部分，該多個接觸開關部分并聯連接，所述多個第一接觸部分和多個第二接觸部分在所述多個接觸開關部分中處于接觸狀態(tài)或非接觸狀態(tài)；以及多個電阻器，該多個電阻器分別設置在所述多個接觸開關部分與所述多個接觸開關部分所連接到的公共連接點之間。所述多個第一接觸部分與所述多個第二接觸部分中的至少一種具有不同的高度；并且在所述多個開關部分中的至少一個處于接觸狀態(tài)時，所述電阻器中的與所述多個開關部分中的處于接觸狀態(tài)的所述至少一個開關部分相對應的一個電阻器的電阻值大于所述電阻器中的與所述多個接觸開關部分中的處于非接觸狀態(tài)的至少一個接觸開關部分相對應的另一電阻器的電阻值。
根據本發(fā)明的再一方面，提供了一種開關，該開關包括多個第一梁部分，該多個第一梁部分分別具有多個第一接觸部分，所述多個梁部分的一端固定在所述第一構件上；多個接觸開關部分，該多個接觸開關部分并聯連接，所述多個第一接觸部分和多個第二接觸部分在所述多個接觸開關部分中處于接觸狀態(tài)或非接觸狀態(tài)；以及多個電阻器，該多個電阻器分別設置在所述多個接觸開關部分與所述多個接觸開關部分所連接到的公共連接點之間。所述多個第一接觸部分以及所述多個第二接觸部分沿所述接觸開關部分的設置方向處于接觸狀態(tài)或非接觸狀態(tài)；并且在所述多個開關部分中的至少一個處于接觸狀態(tài)時，所述電阻器中的與所述多個開關部分中的處于接觸狀態(tài)的所述至少一個開關部分相對應的電阻器的電阻值大于所述電阻器中的與所述多個接觸開關部分中的處于非接觸狀態(tài)的至少一個接觸開關部分相對應的另一電阻器的電阻值。
根據本發(fā)明的再一方面，提供了一種開關，該開關包括多個接觸開關部分，該多個接觸開關部分并聯連接，并且通過使第一接觸部分以及多個第二接觸部分中的至少一種沿所述多個第二接觸部分的設置方向滑動而處于接觸狀態(tài)或非接觸狀態(tài)；以及多個電阻器，該多個電阻器分別設置在所述多個接觸開關部分與所述多個接觸開關部分所連接到的公共連接點之間。在所述多個開關部分中的至少一個處于接觸狀態(tài)時，所述電阻器中的與所述多個開關部分中的處于接觸狀態(tài)的所述至少一個開關部分相對應的電阻器的電阻值大于所述電阻器中的與所述多個接觸開關部分中的處于非接觸狀態(tài)的至少一個接觸開關部分相對應的另一電阻器的電阻值。


以下將參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選示例性實施例，附圖中圖1表示傳統(tǒng)示例的開關的電路結構；圖2為根據本發(fā)明第一示例性實施例的開關的俯視圖(沒有示出電阻金屬膜或低電阻金屬膜)；圖3為沿圖2的線A-A截取的立體截面圖(沒有示出電阻金屬膜、低電阻金屬膜、下電極金屬膜或引出(extraction)金屬膜)；圖4A至圖4D分別為沿圖2的線A-A、B-B、C-C、和D-D截取的截面圖；圖5為圖2所示的第一接觸部分的放大圖；圖6示意性表示根據本發(fā)明第一示例性實施例的開關操作；圖7A和圖7B示意性表示根據本發(fā)明第一示例性實施例的開關操作；圖8為比較示例的開關的等效電路；圖9為表示比較示例的開關中的開關兩端的電壓Vsw、開關電流Isw、以及開關功耗的計算結果的圖；圖10表示在本發(fā)明第一示例性實施例中采用的開關的等效電路；圖11為表示第一示例性實施例中采用的開關中的開關兩端的電壓Vsw、開關電流Isw、以及開關功耗的計算結果的圖；圖12表示流過開關接觸部分的電流相對于時間的變化；圖13表示開關接觸部分的功耗相對于時間的變化；
圖14A為第二示例性實施例中采用的開關的第一接觸部分和第二接觸部分的俯視圖；圖14B為接觸開關部分的截面圖；圖15示意性表示第二示例性實施例中采用的開關的操作；圖16示意性表示第二示例性實施例中采用的開關的操作；圖17為第三示例性實施例中采用的開關的第一接觸部分的俯視圖；圖18A至圖18D表示第三示例性實施例中采用的開關的原理；圖19A為第四示例性實施例中采用的開關的俯視圖(第二構件未示出)；圖19B為沿圖19A的線G-G截取的截面圖；圖19C為沿圖19A的線H-H截取的截面圖；圖20示意性表示第四示例性實施例中采用的開關的操作；圖21示意性表示第五示例性實施例中采用的開關的操作；圖22為第六示例性實施例中采用的開關的俯視圖；圖23為根據第七示例性實施例的開關的俯視圖；以及圖24示意性表示根據第七示例性實施例的開關的操作。
具體實施例方式
現在將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例。
(第一示例性實施例)第一示例性實施例中采用的開關是具有第一構件的示例，該第一構件的一端固定在基板上。將參照圖2至圖5描述第一示例性實施例中采用的開關的結構。圖2為根據本發(fā)明第一示例性實施例的開關的俯視圖。在圖2中沒有示出電阻金屬膜16以及低電阻金屬膜18，而靜電驅動的上電極54以及第二構件20由虛線表示。圖3為沿圖2的線A-A截取的立體截面圖。圖3中沒有示出電阻金屬膜16、低電阻金屬膜18、下電極金屬膜56和引出金屬膜58。圖4A至圖4D分別為沿圖2的線A-A、B-B、C-C和D-D截取的截面圖。圖5為圖2所示的第一接觸部分12的放大圖。
現在參照圖4A至圖4D，第一示例性實施例中采用的開關具有絕緣體上硅(SOI)結構，其中設置有硅基板60、二氧化硅層62以及硅層64。在其頂部層疊有金屬層66和68。硅基板60的厚度例如為600μm，而二氧化硅層62、硅層64、金屬層66和68的厚度例如分別為4μm、15μm、20μm和20μm。硅基板60、二氧化硅層62和硅層64可以通過例如文獻1、文獻2和文獻3中所描述的方法加以處理。接下來，形成犧牲層，然后例如通過鍍金來形成金屬層66和68。此后，通過除去犧牲層來制造以下結構。
如圖2所示，固定部分40、42和44設置在硅基板60上。上述固定部分由二氧化硅層62和硅層64構成，如圖4A至圖4D所示。如圖2、圖3和圖4D所示，由硅層64構成的第一構件30從固定部分40延伸，并且不由固定部分40之外的任何其它部分支承。由硅層64構成的靜電驅動的下電極52設置在第一構件30的中心附近。下電極金屬膜56例如通過鍍金形成在靜電驅動的下電極52上。這些下電極金屬膜56連續(xù)地形成在第一構件30和固定部分40上，并且這些下電極金屬膜56之間插入有引出金屬膜58。這使得開關能夠與外部電連接。由金屬層68構成的靜電驅動的上電極54設置在靜電驅動的下電極52的上方。如圖2、圖3和圖4B所示，靜電驅動的上電極54在第一構件30的寬度方向上的兩端處通過固定部分44而固定在硅基板60上。
如圖2、圖3、圖4A和圖5所示，多個梁(beam)部分14設置在第一構件30的端部附近，以使得錐形的第一接觸部分12被設置在梁部分14的邊緣處。第一接觸部分12由硅層64或金屬層66構成。采用文獻3中公開的方法來制造具有硅層的第一接觸部分12。采用鍍金使用金屬來制造第一接觸部分12。如圖5所示，連接到第一接觸部分12的電阻金屬膜16例如通過汽相淀積的方法而淀積在梁部分14上。低電阻金屬膜18以與稍后描述的引出金屬膜58相同的方式形成在一些梁部分14上。電阻金屬膜16連接到設置在第一構件30上的引出金屬膜58。引出金屬膜58設置在第一構件30和固定部分40上。這使得第一接觸部分12能夠與外部電連接。如圖2、圖3、圖4、圖4C和圖5所示，由金屬層68構成的第二構件20設置在第一接觸部分12的上方。第二構件20包括第二接觸部分21，在該第二接觸部分21中，第一接觸部分12呈接觸狀態(tài)。第一接觸部分12和第二接觸部分21構成接觸開關部分10，其中第一接觸部分12和第二接觸部分21呈接觸狀態(tài)或非接觸狀態(tài)。如圖2、圖3和圖4A所示，第二構件20通過固定部分42而固定到硅基板60上。
圖6示意性表示根據本發(fā)明第一示例性實施例的開關操作。在第一示例性實施例中采用的開關包括第一構件30，其一端固定在硅基板60上；以及多個梁部分14(第一梁部分)，其具有第一接觸部分12，并且其一端固定在第一構件30上。第二構件20設置有多個第二接觸部分21。接觸開關部分10a至10e并聯連接，而第一接觸部分12以及第二接觸部分21在接觸開關部分10a至10e處呈接觸狀態(tài)或非接觸狀態(tài)。還設置有連接至多個接觸開關部分10a至10e的公共連接點P；以及由電阻金屬膜16構成的并分別設置在公共連接點P與接觸開關部分10a至10e之間的電阻器R1至R4。接觸開關部分10e通過低電阻金屬膜18連接到公共連接點P，并且具有比其它接觸開關部分低的電阻值。電源E以及負載電阻器RL與公共連接點P串聯連接。第一接觸部分12具有基本相同的高度。
圖7A示意性表示圖6所示的第一構件30向上運動。在圖7A中，與圖6所示相同的部分和結構具有相同的附圖標記，并省略了對其的詳細描述。通過向下電極金屬膜56和靜電驅動的上電極54施加不同極性的電壓，將力F向上施加到第一構件30上。接下來，第一構件30以固定部分40為中心而轉動，從而第一構件30傾斜。然后，第一接觸部分12首先在接觸開關部分10a處與第二接觸部分21接觸。此時，其它的接觸開關部分10b至10e處于非接觸狀態(tài)。與處于非接觸狀態(tài)的接觸開關部分10e相對應的電阻器的電阻值，即，低電阻金屬膜18的電阻值小于與處于接觸狀態(tài)的接觸開關部分10a相對應的電阻器R1的電阻值。第一接觸部分12以及第二接觸部分21之間的距離在接觸開關部分10b至10e處分別不同，按照從接觸開關部分10b至接觸開關部分10e的順序而增大。在第一構件30進一步傾斜時，接觸開關部分10b至10e依次處于接觸狀態(tài)。
圖7B示意性表示處于接觸狀態(tài)的所有接觸開關部分10a到10e。在圖7B中，與圖6所示相同的部分和結構具有相同的附圖標記，并且省略了對其的詳細描述。梁部分14用作已經處于接觸狀態(tài)的接觸開關部分10a至10d的第一接觸部分12處的彈簧，并且所有的第一接觸部分12都可以與第二接觸部分21接觸。通過這種方式，使開關處于“ON(接通)”狀態(tài)。
相反，在開關處于“OFF(斷開)”狀態(tài)時，施加到下電極金屬膜56以及靜電驅動的上電極54上的電壓被切斷。接下來，施加到第一構件30上的力消失。然后，接觸開關部分10e至10a的第一接觸部分12依次處于與第二接觸部分21的非接觸狀態(tài)。在所有的第一接觸部分12與第二接觸部分21處于非接觸狀態(tài)時，開關處于“OFF(斷開)”狀態(tài)。
現在將描述本發(fā)明的第一實施例中采用的開關的效果的計算結果。首先將描述比較示例。圖8為該比較示例開關的等效電路。在比較示例中，將50Ω的內部電阻R0連接到2.1GHz的高頻電源上，并通過開關時變電阻器R(t)連接到50Ω的負載電阻器RL上。這里，Vsw代表開關時變電阻器R(t)兩端的電壓，而Isw代表流過開關時變電阻器R(t)的電流。開關處于“ON(接通)”狀態(tài)表示開關時變電阻器R(t)具有低電阻值。開關處于“OFF(斷開)”狀態(tài)表示開關時變電阻器R(t)具有高電阻值。
圖9為表示開關兩端的電壓Vsw、開關電流Isw、以及開關功耗的計算結果的圖。在開關接通之前，提供峰值為+-20V的Vsw，而沒有電流Isw流過。同時，在接通開關時，電壓Vsw變?yōu)?V，而流過峰值為+-200mA的電流Isw。在斷開開關時，再次提供峰值為+-20V的電壓Vsw，并且沒有電流Isw流過。在接通或斷開開關時，開關功耗的峰值為0.8W。在該比較示例中，接觸開關部分熔化。
圖10表示本發(fā)明第一示例性實施例中采用的開關的等效電路。在圖10中，與圖8所示相同的部分和結構具有相同的附圖標記，并且省略了對其的詳細描述。與多個接觸開關部分10e至10a相對應的開關時變電阻器R(t)1至R(t)5并聯，取代了開關時變電阻器R(t)。電阻器R1至R4與開關時變電阻器R(t)2至R(t)5串聯連接。電阻器R1至R4分別為50Ω、100Ω、200Ω和400Ω。這些不同的電阻器是通過改變圖5所示的電阻金屬膜16的厚度或寬度而形成的。接觸開關部分10a至10e依次處于接觸狀態(tài)，從而處于圖7A和圖7B所示的“ON(接通)”狀態(tài)。這對應于依次具有低電阻的開關時變電阻器R(t)5至R(t)1。該周期為ON(接通)操作周期。接著，接觸開關部分10e至10a依次處于非接觸狀態(tài)，從而處于“OFF(斷開)”狀態(tài)。這對應于依次具有高電阻的開關時變電阻器R(t)1至R(t)5。該周期為OFF(斷開)操作周期。
圖12表示流過開關時變電阻器R(t)1至R(t)5的電流相對于時間的變化。在ON(接通)操作周期期間，電流首先流過開關時變電阻器R(t)5，然后電流依次流過開關時變電阻器R(t)4至R(t)1。在OFF(斷開)操作周期期間，表現出與ON(接通)操作期間的動作相對稱的動作。
圖13表示開關時變電阻器R(t)1至R(t)5的功耗相對于時間的變化。在ON(接通)操作周期期間，按照與圖12所示類似的方式，首先，在開關時變電阻器R(t)5處消耗功率，然后從開關時變電阻器R(t)4至R(t)1依次消耗功率。在OFF(斷開)操作周期期間，表現出與ON(接通)操作周期的動作相對稱的動作。如圖12所示，在電流流過開關時變電阻器R(t)1時，幾乎不會有電流流過開關時變電阻器R(t)5至R(t)2，此時，沒有消耗功率，如圖13所示。這是因為沒有電阻器與開關時變電阻器R(t)1串聯連接。在開關處于“ON(接通)”狀態(tài)時，如所描述的那樣，沒有消耗功率。此外，在圖13中，功耗的峰值為0.1W或更低，而在圖9的比較示例中，功耗的峰值為0.8W。這表明第一接觸部分12和第二接觸部分21都沒有熔化。盡管在開關時變電阻器R(t)5至R(t)2中消耗了功率，但該功率是在電阻器R1和R4處消耗的，這不會導致比較示例中的接觸開關部分的熔化。
第一示例性實施例中采用的開關具有第一構件30，該第一構件30的一端固定，如圖7B所示。在所述多個接觸開關部分10a至10e中的至少一個，即，接觸開關部分10a處于接觸狀態(tài)時，接觸開關部分10b至10e處于非接觸狀態(tài)。低電阻金屬膜18為與接觸開關部分10b至10e中的至少一個，即，接觸開關部分10e相對應的電阻器，并且其電阻值小于與接觸開關部分10a相對應的電阻器R4的電阻值。如圖13所示，因此可以抑制ON(接通)操作周期期間在接觸開關部分處的功耗的峰值，從而抑制了接觸開關部分的熔化。換言之，可以實現熱切換。此外，第一接觸部分12的一端設置在固定到第一構件30上的梁部分14(第一梁部分)處。如圖7B所示，梁部分14用作彈簧，從而使得可以平穩(wěn)地連接多個接觸開關部分10?？梢酝ㄟ^該簡單的結構來實現熱切換。
如圖7B所示，在接觸開關部分10a處于接觸狀態(tài)時，第一構件30的其上設置有第一接觸部分12a至12e的表面朝向其上設置有第二接觸部分21的表面傾斜。即使所述多個第一接觸部分12具有基本相同的高度，第一接觸部分12也可以依次處于與第二接觸部分21的接觸狀態(tài)。這使得接觸開關部分10a至10e能夠依次處于接觸狀態(tài)，從而進一步抑制了接觸開關部分10在ON(接通)操作周期期間的熔化。
此外，如圖7B所示，第一構件30沿基本與硅基板60的表面垂直的方向運動，并且多個第一接觸部分12以及多個第二接觸部分21沿基本與硅基板60的表面垂直的方向運動，從而處于接觸狀或非接觸狀。此外，如圖2所示，多個接觸開關部分10沿第一構件30的固定部分40和接觸開關部分10的方向設置。如圖7B所示，在通過驅動第一構件30來連接該接觸開關部分10a時，第一構件30的其上具有多個第一接觸部分12a至12e的表面朝向第二接觸部分21傾斜。這里，基本垂直是指在第一構件30以固定部分40為中心轉動時，在允許傾斜的范圍內的垂直。
此外，如圖10所示，電阻器R1至R4以處于接觸狀態(tài)的對應接觸開關部分的順序而具有較小電阻。該結構可以抑制ON(接通)操作周期期間在接觸開關部分處的功耗的峰值，從而進一步抑制接觸開關部分的熔化。
在多個接觸開關部分10a至10e的一個，即，接觸開關部分10e處于非接觸狀態(tài)時，與處于接觸狀態(tài)的接觸開關部分10a至10d中的至少一個相對應的電阻器R4至R1的電阻值大于與處于非接觸狀態(tài)的接觸開關部分10e相對應的電阻器(低電阻金屬膜18)的電阻值。這使得可以抑制OFF(斷開)操作周期期間在接觸開關部分處的功耗的峰值，從而進一步抑制接觸開關部分的熔化。
(第二示例性實施例)本發(fā)明的第二示例性實施例為這樣的示例，其中第二接觸部分21設置在梁部分24中。圖14A為第二示例性實施例中采用的開關中的第一接觸部分12和第二接觸部分21的俯視圖。圖14B為接觸開關部分10的截面圖。在圖14A和圖14B中，與圖5所示相同的部分和結構具有相同的附圖標記，并且省略了對其的詳細說明。設置有由金屬制成的多個梁部分24(第二梁部分)，其中分別設置有多個第二接觸部分21，并且這些梁部分的一端固定在第二構件20上。第二構件20通過固定部分42固定在硅基板60上。第一接觸部分12以及第二接觸部分21構成接觸開關部分10。
圖15示意性表示第二示例性實施例中采用的開關的操作。在圖15中，與圖6所示相同的部分和結構具有相同的附圖標記，并且省略了對其的詳細說明。與圖6所示的第一示例性實施例中采用的開關相比，該開關設置有其內具有第二接觸部分21的梁部分24。
圖16表示處于接觸狀態(tài)的所有接觸開關部分10a至10e。在圖16中，與圖15所示相同的部分和結構具有相同的附圖標記，并且省略了對其的詳細說明。在已經處于接觸狀態(tài)的接觸開關部分10a至10d中，梁部分14以及梁部分24用作彈簧。其內具有第二接觸部分21的梁部分24在第二示例性實施例中也用作彈簧，而其內具有第一接觸部分12的梁部分14在圖7B所示的第一示例性實施例中用作彈簧。考慮到機械強度，可以使梁部分14的位移和梁部分24的位移小于第一實施例中的位移。因此可以減小梁部分14和24的長度，從而減小開關的尺寸。
(第三示例性實施例)本發(fā)明的第三示例性實施例為這樣的示例，其中多個接觸開關部分10沿與第一構件30的固定部分40和接觸開關部分10的方向不同的方向設置。圖17為第三示例性實施例中采用的開關的第一接觸部分12的俯視圖。在圖17中，與圖5所示相同的部分和結構具有相同的附圖標記，并且省略了對其的詳細說明。梁部分14a具有L形，并且其一端固定在第一構件30上。在梁部分14a的另一端處設置有第一接觸部分12。這里，第一接觸部分12從外側依次更加靠近固定部分40。形成在梁部分14a上的電阻金屬膜16連接到第一接觸部分12，并還通過低電阻金屬膜18連接到引出金屬膜58上。由金屬層68構成的第二構件20通過第一接觸部分12上方的固定部分42而固定到硅基板60上。
圖18A至圖18D表示第三示例性實施例中采用的開關的原理。圖18A表示第二構件20以及第一接觸部分12(即，第一示例性實施例中采用的接觸開關部分10)的位置關系。圖18B示意性表示第一示例性實施例中采用的第一接觸部分12中的連接到第二構件20上的一個接觸部分。類似地，圖18C表示第二構件20以及第一接觸部分12(即，第三示例性實施例中采用的接觸開關部分10)的位置關系。圖18D示意性表示第三示例性實施例中采用的第一接觸部分12中的連接到第二構件20上的一個接觸部分。參照圖18A至18D，在第一示例性實施例中，多個接觸開關部分10沿第一構件30的固定部分40和第一接觸部分12(即，接觸開關部分10)的方向(以下，簡稱為固定部分-接觸開關部分方向)設置。相反地，在第三示例性實施例中，多個接觸開關部分10沿與上述固定部分-接觸開關部分方向不同的方向設置。優(yōu)選地，接觸開關部分10之間的距離應該分開大于給定的值。這是為了耗散由流過接觸開關部分的電流產生的熱，并且這是由制造第一接觸部分12的過程中的限制而導致的。在L1為接觸開關部分10之間的距離時，如圖18A所示，在第一示例性實施例中，L1為接觸開關部分10之間沿固定部分-接觸開關部分方向的距離。相比之下，在第三示例性實施例中，可使接觸開關部分10之間沿固定部分-接觸開關部分方向的距離L2小于距離L1。
如圖18B至圖18D所示，在接觸開關部分10中的一個處于接觸狀態(tài)時，距離D1和D2分別表示在第一和第三實施例中，彼此間隔最遠的第一接觸部分12與第二接觸部分21之間的距離。在第三示例性實施例中，接觸開關部分10沿與第一構件30的固定部分40和接觸開關部分10的方向不同的方向設置。因此，在第三示例性實施例中，可將接觸開關部分10之間沿固定部分-接觸開關部分方向的距離縮短至距離L2，而在第一示例性實施例中，接觸開關部分10之間沿固定部分-接觸開關部分方向的距離為L1。這使得可使第三示例性實施例中的距離D2小于第一示例性實施例中的距離D1。這樣，可減小開關的尺寸。
(第四示例性實施例)本發(fā)明的第四示例性實施例為其中第一接觸部分12具有不同高度的示例。圖19A為第四示例性實施例中采用的開關的俯視圖，而第二構件20未示出。圖19B為沿圖19A的線G-G截取的截面圖。圖19C為沿圖19A的線H-H截取的截面圖。參照圖19A至圖19C，第一構件32通過固定部分48固定到硅基板60上。設置有梁部分14，其一端部固定到第一構件30上；以及第一接觸部分12，其設置在梁部分14的端部處。在第一接觸部分12上方設置有第二構件20，該第二構件20內具有將要與第一接觸部分12接觸的第二接觸部分21。第一接觸部分12和第二接觸部分21構成接觸開關部分10。第二構件20通過彈簧36連接到硅基板60上，并且通過壓電驅動裝置34向下施加力F。
圖20示意性表示第四示例性實施例中采用的開關的操作。在圖20中，與圖6所示相同的部分和結構具有相同的附圖標記，并且省略了對其的詳細描述。參照圖20，分別設置在梁部分14處的第一接觸部分12具有不同的高度h1至h5。因此在開關ON(接通)操作周期期間，接觸開關部分10a至10e以此順序依次處于接觸狀態(tài)，而在開關OFF(斷開)操作周期期間，接觸開關部分10e至10a以此順序依次處于非接觸狀態(tài)。接觸開關部分10a至10e并聯連接，而且電阻器R1至R4分別設置在接觸開關部分10a至10e與連接到接觸開關部分10a至10e上的公共連接點P之間。這里，接觸開關部分10e通過低電阻金屬膜連接到公共連接點P，接觸開關部分10e與公共連接點P之間的電阻值較低。
(第五示例性實施例)本發(fā)明的第五示例性實施例為其中第二接觸部分具有不同高度的示例。圖21示意性表示第五示例性實施例中采用的開關的操作。在圖21中，與圖20所示相同的部分和結構具有相同的附圖標記，并且省略了對其的詳細描述。設置在第二構件20處的第二接觸部分21具有不同的高度h1’至h5’。因此，在開關ON(接通)操作周期期間，接觸開關部分10a至10e以此順序依次處于接觸狀態(tài)，而在開關OFF(斷開)操作周期期間，接觸開關部分10e至10a以此順序依次處于非接觸狀態(tài)。接觸開關部分10a至10e并聯連接，并且電阻器R1至R4分別設置在公共連接點P與接觸開關部分10a至10e之間。這里，接觸開關部分10e通過低電阻金屬膜連接到公共連接點P，接觸開關部分10e與公共連接點P之間的電阻值較低。
在第四和第五示例性實施例中采用的開關中，如圖20和圖21所示，多個第一接觸部分12或多個第二接觸部分21具有不同的高度。在作為多個接觸開關部分10a至10e中的至少一個的接觸開關部分10a處于接觸狀態(tài)時，存在接觸開關部分10b至10e處于非接觸狀態(tài)。作為處于非接觸狀態(tài)的接觸開關部分10b至10e中的至少一個的接觸開關部分10e具有較低的電阻值，該電阻值小于與接觸開關部分10a相對應的電阻器R4的電阻值。因此可抑制接觸開關部分在ON(接通)操作周期期間的功耗的峰值，從而抑制了接觸開關部分的熔化。第一接觸部分12的一端設置在固定在第一構件30上的梁部分14(第一梁部分)上。梁部分14用作彈簧，從而使得可平穩(wěn)地連接多個接觸開關部分。通過這種簡單結構，可抑制接觸開關部分在ON(接通)操作周期期間的功耗的峰值，從而使得能夠進行熱切換。第一接觸部分12或第二接觸部分21中的至少一種分別具有不同的高度，從而可以實現上述效果。
(第六示例性實施例)本發(fā)明第六示例性實施例為這樣的示例，其中，多個第一接觸部分12以及多個第二接觸部分21沿接觸開關部分10的設置方向處于接觸或非接觸狀態(tài)。圖22為第六示例性實施例中采用的開關的俯視圖。第一構件92設置在構件94之間，構件94的兩端固定在第一構件92上。設置有多個梁部分90，這些梁部分的一端固定在第一構件92上。多個梁部分90分別設置有第一接觸部分91。第一接觸部分91通過第二接觸部分84而處于接觸狀態(tài)或非接觸狀態(tài)。第一接觸部分91和第二接觸部分84分別構成接觸開關部分80a至80e。第二接觸部分84固定在梁部分82上。在第一接觸部分91的相對于梁部分90的相對側上設置有構件86，該構件86具有將要以與第二接觸部分84類似的方式連接到梁部分90上的接觸部分。第一接觸部分91和第二接觸部分84之間的距離G1至G5按照距離G1至G5的順序依次變大。在第一構件92沿箭頭的方向移動時，距離為G1至G5的接觸開關部分80a至80e依次處于接觸狀態(tài)，或接觸開關部分80e至80a依次處于非接觸狀態(tài)。接觸開關部分80a至80e并聯連接，而且接觸開關部分80a至80e與連接到接觸開關部分80a至80e的公共連接點P之間分別設置電阻器R1和R4。這里，接觸開關部分80e通過低電阻金屬膜連接到公共連接點P，從而接觸開關部分80e與公共連接點P之間的電阻值較低。
根據第六示例性實施例，多個第一接觸部分91以及多個第二接觸部分84之間的距離分別不同，而且第一接觸部分91以及第二接觸部分84在接觸開關部分80a至80e的設置方向上處于接觸狀態(tài)或非接觸狀態(tài)。因此，在多個接觸開關部分80a至80e中的至少一個(即，接觸開關部分80a)處于接觸狀態(tài)時，存在接觸開關部分80b至80e處于非接觸狀態(tài)。與接觸開關部分80b至80e中的沒有連接的至少一個(即，接觸開關部分80e)相對應的電阻器的電阻值較小，并小于與接觸開關部分80a相對應的電阻器R4的電阻值。因此可抑制在ON(接通)操作周期期間在接觸開關部分處的功耗的峰值，從而抑制了接觸開關部分的熔化。此外，第一接觸部分91設置在固定在第一構件92上的梁部分90(第一梁部分)處，而且梁部分90用作彈簧，從而使得能夠平穩(wěn)地連接多個接觸開關部分80。通過這種結構，抑制了在ON(接通)操作周期期間在接觸開關部分處的功耗的峰值，從而使得能夠進行熱切換。
(第七示例性實施例)本發(fā)明的第七示例性實施例為這樣的示例，其中，多個第二接觸部分70通過滑動第一構件73而依次與第一接觸部分72接觸。圖23為根據第七示例性實施例的開關的俯視圖。圖24示意性表示根據第七示例性實施例的開關的操作。在硅基板75或者在固定在硅基板75上的第二構件上設置有多個第二接觸部分70。第一接觸部分72固定在第一構件73上。第一接觸部分72以及第二接觸部分70構成接觸開關部分71。第一構件73以固定在硅基板60上的固定點74為中心而轉動。通過上述結構，第一接觸部分72沿第二接觸部分70的設置方向滑動。多個第二接觸部分70依次與第一接觸部分72接觸，而接觸開關部分71a至71e按照接觸開關部分71a至71e的順序依次處于接觸狀態(tài)。在第一接觸部分72沿相反方向滑動時，接觸開關部分71e至71a按照接觸開關部分71e至71a的順序依次處于非接觸狀態(tài)。接觸開關部分71a至71e并聯連接，而且接觸開關部分71a至71e與連接到接觸開關部分71a至71e的公共連接點P之間分別設置有電阻器R1和R4。這里，接觸開關部分71e通過低電阻金屬膜連接到公共連接點P，從而接觸開關部分71e與公共連接點P之間的電阻值較低。
根據第七示例性實施例，接觸開關部分71a至71e通過沿多個第二接觸部分70的設置方向滑動所述第一接觸部分72而處于接觸狀態(tài)或非接觸狀態(tài)。因此，在多個接觸開關部分71a至71e中的至少一個(即，接觸開關部分71a)處于接觸狀態(tài)時，存在開關部分71b至71e處于非接觸狀態(tài)。與開關部分71b至71e中的處于非接觸狀態(tài)的至少一個(即，接觸開關部分71e)相對應的電阻器的電阻值較小，并小于與接觸開關部分71a相對應的電阻器R4的電阻值。因此可抑制在ON(接通)操作周期期間在接觸開關部分處的功耗的峰值，從而抑制了接觸開關部分71的熔化。通過這種結構，抑制了在ON(接通)操作周期期間在接觸開關部分71處的功耗的峰值，從而使得能夠進行熱切換。
當其上固定有第一接觸部分72的第一構件73以固定在硅基板75上的固定部分74為中心而轉動時，第一接觸部分72滑動。通過這種結構，可構造使得能夠以簡單的方式進行熱切換的開關。在第七示例性實施例中，第一構件73在第二接觸部分70的設置方向上滑動。然而，當所述第二接觸部分70所固定到的構件(例如，硅基板75)以及所述第一構件73中的至少一個滑動時，可以實現相同的效果。
在第一至第七示例性實施例中，針對設置有五個接觸開關部分的情況進行了描述。然而，接觸開關部分的數量不限于五個。兩個或更多個接觸開關部分具有相同的效果。優(yōu)選地，設置三個或更多個接觸開關部分。
最后，在下面對本發(fā)明的各個方面進行總結。
提供了一種開關，該開關包括第一構件，其一端固定在基板上；多個第一梁部分，所述多個第一梁部分分別具有多個第一接觸部分，所述多個梁部分的一端固定在所述第一構件上；多個接觸開關部分，所述多個接觸開關部分并聯連接，所述多個第一接觸部分和多個第二接觸部分在所述多個接觸開關部分中處于接觸狀態(tài)或非接觸狀態(tài)；以及電阻器，所述電阻器分別設置在所述多個接觸開關部分與所述多個接觸開關部分所連接到的公共連接點之間，其中，當所述多個開關部分中的至少一個處于接觸狀態(tài)時，所述電阻器中的與所述多個開關部分中的處于接觸狀態(tài)的至少一個開關部分相對應的電阻器的電阻值大于所述電阻器中的與所述多個接觸開關部分中的處于非接觸狀態(tài)的至少一個接觸開關部分相對應的另一個電阻器的電阻值。
在上述開關中，當所述多個接觸開關部分中的至少一個處于接觸狀態(tài)時，所述第一構件的其中可設置多個第一接觸部分的第一表面朝向其中設置有多個第二接觸部分的第二表面傾斜。所述多個接觸開關部分可以依次處于接觸狀態(tài)，從而抑制接觸開關部分在ON(接通)操作周期期間的熔化。
在上述開關中，所述第一構件可以沿大致垂直于基板表面的方向運動，而且所述多個第一接觸部分以及所述多個第二接觸部分可沿大致垂直于所述基板的表面的方向運動，從而處于接觸狀態(tài)或非接觸狀態(tài)。所述多個接觸開關部分可沿所述第一構件的固定部分和所述多個接觸開關部分的方向設置。通過使所述第一構件運動，在所述接觸開關部分中的至少一個處于接觸狀態(tài)時，所述第一構件的其上設置有所述第一接觸部分的表面可以朝向其上設置有所述第二接觸部分的表面傾斜。
在上述開關中，所述多個接觸開關部分可沿與所述第一構件的固定部分和所述多個接觸開關部分的方向不同的方向設置。只需要所述第一構件運動較小的距離?？紤]到所述第一構件的機械強度，可縮短所述第一構件，從而開關可小型化。
上述開關還可包括固定在基板上的第二構件；以及多個第二梁部分，其中分別設置有多個第二接觸部分，而且所述第二梁部分的一端固定在所述第二構件上?？蓽p小所述第一梁部分和所述第二梁部分的移動，從而使得能夠縮短第一梁部分和第二梁部分。開關可小型化。
本發(fā)明基于2005年10月7日提交的日本專利申請No.2005-295654，這里通過引用并入其全部公開內容。
權利要求
1.一種開關，該開關包括第一構件，該第一構件的一端固定在基板上；多個第一梁部分，該多個第一梁部分分別具有多個第一接觸部分，該多個梁部分的一端固定在所述第一構件上；多個接觸開關部分，該多個接觸開關部分并聯連接，所述多個第一接觸部分和多個第二接觸部分在所述多個接觸開關部分中處于接觸狀態(tài)或非接觸狀態(tài)；以及多個電阻器，該多個電阻器分別設置在所述多個接觸開關部分與所述多個接觸開關部分所連接到的公共連接點之間，其中，當所述多個開關部分中的至少一個處于接觸狀態(tài)時，所述電阻器中的與所述多個開關部分中的處于接觸狀態(tài)的所述至少一個開關部分相對應的一個電阻器的電阻值大于所述電阻器中的與所述多個接觸開關部分中的處于非接觸狀態(tài)的至少一個接觸開關部分相對應的另一個電阻器的電阻值。
2.根據權利要求1所述的開關，其中，當所述多個接觸開關部分中的至少一個處于接觸狀態(tài)時，所述第一構件的其中設置有所述多個第一接觸部分的第一表面朝向其中設置有所述多個第二接觸部分的第二表面傾斜。
3.根據權利要求1所述的開關，其中，所述第一構件沿大致垂直于所述基板的表面的方向運動，并且所述多個第一接觸部分以及所述多個第二接觸部分沿大致垂直于所述基板的表面的方向運動，從而處于接觸狀態(tài)或非接觸狀態(tài)。
4.根據權利要求1所述的開關，其中，所述多個接觸開關部分沿所述第一構件的固定部分和所述多個接觸開關部分的方向設置。
5.根據權利要求1所述的開關，其中，所述多個接觸開關部分沿與所述第一構件的固定部分和所述多個接觸開關部分的方向不同的方向設置。
6.根據權利要求1所述的開關，所述開關還包括固定在所述基板上的第二構件；以及多個第二梁部分，其中分別設置有多個第二接觸部分，并且所述多個第二梁部分的一端固定在所述第二構件上。
7.一種開關，該開關包括多個第一梁部分，該多個第一梁部分分別具有多個第一接觸部分，所述多個梁部分的一端固定在所述第一構件上；多個接觸開關部分，該多個接觸開關部分并聯連接，所述多個第一接觸部分和多個第二接觸部分在所述多個接觸開關部分中處于接觸狀態(tài)或非接觸狀態(tài)；以及多個電阻器，該多個電阻器分別設置在所述多個接觸開關部分與所述多個接觸開關部分所連接到的公共連接點之間，其中，所述多個第一接觸部分與所述多個第二接觸部分中的至少一種具有不同的高度；并且當所述多個開關部分中的至少一個處于接觸狀態(tài)時，所述電阻器中的與所述多個開關部分中的處于接觸狀態(tài)的所述至少一個開關部分相對應的一個電阻器的電阻值大于所述電阻器中的與所述多個接觸開關部分中的處于非接觸狀態(tài)的至少一個接觸開關部分相對應的另一電阻器的電阻值。
8.一種開關，該開關包括多個第一梁部分，該多個第一梁部分分別具有多個第一接觸部分，所述多個梁部分的一端固定在所述第一構件上；多個接觸開關部分，該多個接觸開關部分并聯連接，所述多個第一接觸部分和多個第二接觸部分在所述多個接觸開關部分中處于接觸狀態(tài)或非接觸狀態(tài)；以及多個電阻器，該多個電阻器分別設置在所述多個接觸開關部分與所述多個接觸開關部分所連接到的公共連接點之間，其中，所述多個第一接觸部分以及所述多個第二接觸部分沿所述接觸開關部分的設置方向處于接觸狀態(tài)或非接觸狀態(tài)；并且當所述多個接觸開關部分中的至少一個處于接觸狀態(tài)時，所述電阻器中的與所述多個接觸開關部分中的處于接觸狀態(tài)的所述至少一個接觸開關部分相對應的一個電阻器的電阻值大于所述電阻器中的與所述多個接觸開關部分中的處于非接觸狀態(tài)的至少一個接觸開關部分相對應的另一電阻器的電阻值。
9.一種開關，該開關包括多個接觸開關部分，該多個接觸開關部分并聯連接，并且通過使第一接觸部分以及多個第二接觸部分中的至少一種沿所述多個第二接觸部分的設置方向滑動而處于接觸狀態(tài)或非接觸狀態(tài)；以及多個電阻器，該多個電阻器分別設置在所述多個接觸開關部分與所述多個接觸開關部分所連接到的公共連接點之間，其中，當所述多個接觸開關部分中的至少一個處于接觸狀態(tài)時，所述電阻器中的與所述多個接觸開關部分中的處于接觸狀態(tài)的所述至少一個接觸開關部分相對應的一個電阻器的電阻值大于所述電阻器中的與所述多個接觸開關部分中的處于非接觸狀態(tài)的至少一個接觸開關部分相對應的另一電阻器的電阻值。
10.根據權利要求9所述的開關，其中，所述第一接觸部分和所述多個第二接觸部分中的至少一種所固定到的構件以固定在基板上的固定點為中心而轉動，以使所述第一接觸部分以及所述多個第二接觸部分中的至少一種滑動。
11.根據權利要求1所述的開關，其中，所述電阻器的電阻值按照對應接觸開關部分處于接觸狀態(tài)的順序而變小。
12.根據權利要求1所述的開關，其中，當所述多個開關部分中的至少一個處于非接觸狀態(tài)時，所述電阻器中的與所述多個開關部分中的處于非接觸狀態(tài)的所述至少一個開關部分相對應的一個電阻器的電阻值小于所述電阻器中的與所述多個接觸開關部分中的處于非接觸狀態(tài)的至少一個接觸開關部分相對應的另一電阻器的電阻值。
全文摘要
一種開關包括第一構件，其一端固定在基板上；多個第一梁部分，其分別具有多個第一接觸部分，該多個梁部分的一端固定在所述第一構件上；多個接觸開關部分，其并聯連接，所述多個第一接觸部分和多個第二接觸部分在所述多個接觸開關部分中處于接觸狀態(tài)或非接觸狀態(tài)；以及多個電阻器，其電阻器分別設置在所述多個接觸開關部分與所述多個接觸開關部分所連接到的公共連接點之間，當所述多個開關部分中的至少一個處于接觸狀態(tài)時，所述電阻器中的與所述多個開關部分中的處于接觸狀態(tài)的所述至少一個開關部分相對應的一個電阻器的電阻值大于所述電阻器中的與所述多個接觸開關部分中的處于非接觸狀態(tài)的至少一個接觸開關部分相對應的另一個電阻器的電阻值。
文檔編號H01H11/04GK1945768SQ200610141688
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月8日 優(yōu)先權日2005年10月7日
發(fā)明者米澤游, 三島直之, 中谷忠司, 阮俊英, 上田知史 申請人:富士通媒體部品株式會社, 富士通株式會社