JP2006526267A - マルチステブルマイクロ電子機械スイッチスイッチ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】医療装置にて使用するのに適したマイクロ電子機械（ＭＥＭＳ）スイッチは、該ＭＥＭＳスイッチを製造し且つ使用する方法と共に提供される。１つの形態において、受容端子と電気的に協働する形態とされた可動部材を有するマイクロ電子機械スイッチが基板上に形成される。可動部材及び受容端子の各々は、基板に近接する絶縁層と、基板と対向した絶縁層に近接する伝導層とを有している。色々な実施の形態において、可動部材及び（又は）受容端子の伝導層は、基板から外方に伸びて可動部材の伝導層及び受容端子を切り替え可能に連結し、これにより、スイッチを形成する突出領域を備えている。該スイッチは、例えば、静電エネルギを使用して作動させることができる。

Description

本発明は、全体として、電子機械スイッチ、より具体的には、マルチステブル機能を備えるマイクロ電子機械スイッチに関する。

電気信号、光信号及び（又は）その他の信号を所望の信号経路上に選択的に配置するため殆どの近代の電気及び電子装置にてスイッチが一般に見られる。スイッチは、例えば、あるシステム内にて作動する特定の構成要素又は回路を作動させ又は不作動にするため使用し、又は、信号を送り手から受け手まで通信するため使用することができる。電子機械スイッチは、特に、医療、工業用、航空宇宙、一般消費者向けエレクトロ製品及びその他の装置にてしばしば見られる。

近年、電子機械システム（ＭＥＭＳ）及びその他の技術における進歩は、極めて小さい寸法である（例えば、マイクロメートル、すなわち１０^−６ｍ程度）の新世代の電子機械スイッチを可能にしている。多くのマイクロスイッチは、単一のウェハ又は基板上にて製造することができるため、精緻なスイッチ回路を相対的に小さい物理的空間内にて製造することができる。全体として、かかる小型の電子機械スイッチを医療装置（例えば、ペースメーカ、除細動器等）及びその他の用途に含めることが望ましいが、幾つかの不利益な点のため、多くの製品及び環境内での広範囲の使用は妨げられている。最も重要なことは、多くの従来のマイクロ電子機スイッチは、人体内に植え込んだ装置のような、条件の厳しい環境にて実際的に使用するため、過度に多くの電力を消費することである。更に、かかる環境内にて伝送された信号からスイッチの作動信号を隔離するとき、難点がしばしば生ずる。更に、従来の電子機械スイッチを作動させるため典型的に必要とされるエネルギ（例えば、電圧）の量は、多くの実用的な用途にて、特に、医療分野にて非常に多い。

従って、相対的に少量の電力を消費し、また、相対的に少量のエネルギにて作動可能であるマイクロ電子機械スイッチを形成することが望ましい。また、スイッチの作動信号とスイッチにより送られた信号との間の電気的隔離を向上させる電子機械スイッチを形成することも望ましい。更に、容易に製造され、また、条件の厳しい医療装置の用途及び同様の用途にて使用するのに適したマイクロ電子機械スイッチを形成することが望ましい。更に、本発明のその他の望ましい特徴及び特性は、添付図面に関して記載した以下の詳細な説明、特許請求の範囲、上記の技術分野及び背景から明らかになるであろう。

１つの形態において、受容端子と共に電気的に協働する形態とされた可動部材を備えるマイクロ電子機械スイッチは、基板上に形成される。可動部材及び受容端子の各々は、基板に近接する絶縁層と、基板と対向する絶縁層に近接する伝導層とを有している。色々な実施の形態において、可動部材及び（又は）受容端子の伝導層は、基板から外方に伸びる突出領域を有し、可動部材及び受容端子の伝導層を切り換え可能に連結し、これによりスイッチを形成する。該スイッチは、例えば、静電エネルギを使用して作動させることができる。

更なる形態において、開放状態と、接続状態とを有するマルチステブル電子機械スイッチは適宜に、可動部材と、開放状態に相応する偏倚位置に偏倚された少なくとも１対の受容端子とを有している。端子の各々は、接続状態にて可動部材と相互に接続する形態とされた露頭面を適宜に有する。作動回路は、受容端子を偏倚位置から変位させ且つ、可動部材を偏倚位置に向けて変位させる静電エネルギを提供する。次に、受容端子は、静電エネルギが除去されたとき、偏倚位置に向けて戻り、可動部材との電気的接続を確立し、これにより電子機械スイッチを接続状態に保持する。

本明細書に記載した色々な電子機械スイッチは、医療装置分野における多くの用途を含んで、多岐に亙る用途にて使用可能である。かかるスイッチは、例えば植込み型装置におけるＹアダプタ型リードマルチプレクサを製造し及び切り換え可能な電子刺激電極アレイ及び同様のものを製造するときに使用可能である。

本発明は、同様の要素を同様の参照番号で表示する添付図面に関して以下に説明する。
以下の詳細な説明は、性質上、単に一例であり、本発明又は本発明の用途又は使用を限定することを意図するものではない。更に、上記の技術分野、背景、簡単な概要又は以下の詳細な説明に記載された何らの明示的又は暗示的な理論に制限することを意図するものではない。

色々な一例としての実施の形態に従い、医療装置及び同様のものにて使用するのに適したスイッチは従来のＭＥＭＳ技術を使用して製造される。スイッチは、可動アーマチャーと、片持ちレバーと、又は１つ又はより多くの受容端子と選択的に係合して、スイッチを所望の状態に置くことのできるその他の部材とを適宜に有する。色々な実施の形態において、可動部材及び（又は）受容端子は、スイッチ内の電気的接続状態を向上させるため貴金属（例えば、金）又は別の伝導性材料にて形成された突出領域を備える形態とされている。更なる実施の形態において、スイッチは、該スイッチを所望の状態に維持するためエネルギを消費せずに２つ又はより多くの安定的な出力状態を示す形態とされている。１つ又はより多くの受容端子をスイッチの第一の状態（例えば、開放回路に相応する開放状態）に相応する位置に機械的に偏倚し、また、スイッチが別の状態（例えば、接続したスイッチに相応する状態）にあるとき、可動部材を偏倚位置に配置することにより、安定性が提供される。かかる実施の形態において、受容端子の機械的偏倚は、スイッチ構成要素を変位させるために使用されるエネルギが除去されたときでさえ、可動部材との接触を維持する。従って、スイッチは、エネルギを連続的に与えることを必要とせずに所望の状態に止まり、これにより電力を節約する。本明細書に記載された各種のスイッチは、医療、工業、航空宇宙、一般消費者向けエレクトロ製品又はその他の分野の用途を含んで、多岐に亙る用途にて使用することができる。医療分野の幾つかの用途は、植込み型医療装置、切り換え可能な電極アレイ及び同様のものに対する切り換え可能なＹアダプタリードマルチプレクサを含む。

次に、図１Ａを参照すると、一例としての電子機械式スイッチは、１つ又はより多くの受容端子１０２と電気的に接触し、電気回路を完成させ、これによりスイッチ１００を所望の出力状態（例えば、開放状態又は接続状態）に置く可動部材１０１を適宜に有している。可動部材１０１及び任意の関係した端子１０２は、本明細書にて集合的に「接点部材」と称する。可動部材１０１は、基板層１０４Ａと、絶縁層１０６Ａと、伝導層１０８Ａと、伝導層１１８Ａを適宜に取り囲んで基板１０４Ａから半径方向外方に伸びる突出領域１１６Ａを形成し、また、受容端子１０２に対する適宜な電気的接点を提供する伝導性被覆１１０Ａとから適宜に形成されている。同様に、端子１０２は、基板層１０４Ｂと、絶縁層１０６Ｂと、伝導層１０８Ｂと、伝導性被覆１１０Ｂとから適宜に形成される。伝導性被覆１１０Ｂは、受容端子１０２から外方に伸びて可動部材１０１の突出領域１１６Ａと相互に接続し且つ、これによりスイッチ１００を接続する電気的接続部を形成する突出領域１１６Ｂを生じさせるように形成することもできる。可動部材１０１及び端子１０２の双方は突出領域１１６と共に図１Ａに示されているが、突出領域は、色々な代替的な実施の形態にて接点部材の双方から廃止することも可能である。

作動時、可動部材１０１は、側方向に動いて受容端子１０２と切り換え可能に係合することができる。図１Ｂには、可動部材１０１が端子１０２と接触し、これにより電気回路を完成させ且つ、スイッチ１００を「接続」状態に置く一例としてのスイッチ１００が示されている。突出領域１１６は基板１０４から外方に伸びているから、突出領域１１６は、基板層１０４Ａ−１０４Ｂ及び（又は）絶縁層１０６Ｂ−１０６Ｂとの間にて接触することを必要とせずに電気的接続状態を適宜に形成する。可動部材１０１と端子１０２の非伝導層間のこの分離は、２つの部材の間に電気的隔離状態を提供する一方、この電気的隔離状態は、以下により詳細に説明するように、スイッチ１００内にて伝播する作動信号をスイッチ１００により伝送された信号から隔離するのを助ける。

次に、図２Ａないし図２Ｄを参照すると、スイッチ１００を製造する一例としての方法は、基板上に絶縁性で且つ、伝導性の層を形成するステップ（図２Ａ）と、可動部材及び端子を隔離するステップ（図２Ｂ）と、スイッチの適宜な部分に伝導性被覆を施すステップ（図２Ｃ）と、選択的に、基板の裏側をエッチングし又はその他の加工を施し、端子、可動部材及び同様のものを更に画成するステップ（図２Ｄ）という広範囲に亙るステップを備えている。図面に示した色々なステップは、ＭＥＭＳ及び（又は）その他の集積回路技術に対して従来から使用されているもののような、任意の製造又は組み立て技術を使用して具体化することができる。色々なスイッチの製造技術は、例えば、米国特許明細書６，３０３，８８５号に記載されている。

図２Ａを参照すると、スイッチの製造方法は、基板１０４と、絶縁層１０６と、伝導層とを有する基板組立体２００を加工することにより、適宜に開始する。基板１０４は、１つ又はより多くのスイッチ１００を支持することのできるガラス、プラスチック、シリコン又は同様のもののような任意の材料である。一例としての実施の形態において、基板１０４は、被覆シリコンにて製造され、また、３５ないし７５μｍ程度の厚さを有するが、実際の寸法は、実施の形態毎に相違するであろう。同様に、基板１０４内にて提供される選択的なドーパントは、スイッチの接続性を向上させ得るように選ぶことができ、また、色々な実施の形態と共に大幅に変化するであろう。基板１０４は、任意の方法にて加工することができ、また、一例としての実施の形態において、従来のシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）技術を使用して加工される。絶縁層１０６は、ガラス、酸化ケイ素又は同様のもののような、任意の電気的絶縁性材料にて形成することができ、また、スパッタリング、堆積又は同様の方法のような任意の技術を使用して基板１０４の露出面上に又はその付近に配置することができる。同様に、伝導層１０８は、アルミニウム、銅、金又は銀のような任意の金属とすることができ、また、任意の技術に従って配置することができる。一例としての実施の形態において、絶縁層１０６及び伝導層１０８は、適宜に、従来の液体相エピタキクシー法及び（又は）低圧化学的気相成長法を使用して基板１０４上に堆積させる。

図２Ｂを参照すると、スイッチ１００の色々な導電性で且つ絶縁性領域は、基板組立体２００内にて適宜に隔離することができる。伝導層１０８は、例えば、従来のエッチング、リソグラフィ又はその他の技術を使用してパターン形成し又はその他の加工を行い、分離した電気的ノード間に間隙２０１を形成することができる。パターン形成は、可動部材１０１、作動回路、受容端子１０２及び同様のものを互いに適宜に限界付ける。スイッチ１００に対する一例としてのパターンは、図３に関して以下に説明する。代替的な実施の形態において、伝導層１０８は、完全に廃止し、以下により詳細に説明するように、基板１０４を選択的に被覆することにより、基板組立体２００に伝導及び（又は）絶縁領域が提供されるようにすることができる。

次に、図２Ｃを参照すると、金又は別の適宜な材料の追加的な伝導層１１０は、伝導層１０８上に成長させ、電子めっき又はその他の方法にて形成することができる。１つの実施の形態において、基板組立体２００には、エッチング又はパターン形成後に施される追加的な酸化物の非伝導層又は同様のものが更に形成される。次に、追加的な非伝導層により保護されない基板組立体の部分に無電解金又は別の導体を「成長させ」又はその他の方法にて施すことができる。これと代替的に、シャドウマスク又は同様のものを使用して伝導性領域上に伝導性材料を選択的に蒸発させ又はスパッタリングしてもよい。更に別の実施の形態において、図３に関して以下に説明するように、金又は別の伝導性材料を適宜に電気めっきする。かかる実施の形態において、伝導層１０８は存在しないようにし、二酸化ケイ素又は別の絶縁体が静電作動のため使用されるスイッチ１００の部分と信号伝送のため使用される部分との間に電気的絶縁体を提供することができる。色々な実施の形態において、突出領域１１６は、基板部分１０４間にて電気的絶縁状態を維持しつつ、その他の接点部材と係合するように適宜に伝導性材料にて形成される。突出領域１１６は、例えば、伝導層１０８の隅部付近に追加的な露出面がある結果として形成し、又は任意の他の技術によって形成することができる。

更なる実施の形態において、スイッチ１００の色々な実施の形態は、従来のＭＥＭＳ技術を使用して互いに物理的に分離させることができる。例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）又は水酸化カリウム（ＫＯＨ）のような異方性エッチャントを使用して可動部材１０１を端子１０２から適宜に分離させることができる。更なる実施の形態（図２Ｄに示すような）において、分離させた後で且つ、外側伝導層を形成する前に、追加的な絶縁層２０６Ａ、２０６Ｂ及び（又は）伝導層２０８Ａ、２０８Ｂを形成し、層１１０／２１０Ａ−２１０Ｂによる被覆範囲を向上させることができる。かかる層は、追加的なエッチング又は加工後、基板１０４の正面側又は後側から適宜に形成することができる。従って、スイッチ１００の色々な接点部材及びその他の構成要素は、多岐に亙る代替的であるが、等価的な実施の形態にて任意の形状又は形態をとることができる。

図３及び図４は、一例としてのスイッチ組立体３００のそれぞれ頂面図及び側面図であり、図４は、図３の線Ａ−Ａ´に沿った断面側面図である。次に、図３を参照すると、一例としてのスイッチ組立体３００は、任意の数の受容端子１０２Ａないし１０２Ｄと適宜に相互接続することのできる１つ又はより多数の片持ちレバー又はその他の可動部材１０１Ａ−１０１Ｂを適宜に有している。図３に示した一例としてのスイッチ組立体３００において、可動部材１０１Ａ、１０１Ｂに相応する２つのトリステブルスイッチ（ｔｒｉ-ｓｔａｂｌｅ ｓｗｉｔｃｈｅｓ）が示されている。例えば、１つのスイッチは、可動部材１０１Ａと端子１０２Ａとの間の接触に相応する第一の状態と、可動部材１０１Ａと端子１０２Ｂとの間の接触に相応する第二の状態と、可動部材１０１Ａと何れかの端子との間の非接触に相応する第三の状態とを有している。同様に、図示した他方のスイッチは、可動部材１０１Ｂと端子１０２Ｃとの間の接触に相応する第一の状態と、可動部材１０１Ｂと端子１０２Ｄとの間の接触に相応する第二の状態と、可動部材１０１Ｂと何れかの端子との間の非接触に相応する第三の状態とを有している。従って、２つのスイッチの各々は、これら別個の出力状態をとることができる。スイッチ織地３００の代替的な実施の形態は、任意の数の可動部材１０１及び（又は）端子１０２を有することができる。同様に、スイッチの各々は、２、３又はより多くのような任意の数の利用可能な出力状態を有することができる。

可動部材１０１及び端子１０２の各々は、上述したように共通の基板１０４から形成し、１つ又はより多くのヒンジ３０４が可動部材１０１の各々に対し可撓性の機械的支持体を提供するようにすることができる。可動部材１０１Ａ、１０１Ｂの各々は、上述したように、端子１０２Ａないし１０２Ｄと電気的に相互に接続することのできる２つの伝導性領域３１２、３１４を適宜に有する。図３に示した一例としての実施の形態において、部材１０１Ａは、端子１０２Ａと相互に接続する第一の伝導性領域３１４Ａと、端子１０２Ｂと相互に接続する第二の伝導性領域３１４Ｂとを有している。同様に、部材１０１Ｂは、端子１０２Ｃと相互に接続する第一の伝導性領域３１２Ａと、端子１０２Ｄと相互に接続する第二の伝導性領域３１２Ｂとを有している。

可動部材１０１の各々は、スイッチ３００の色々な状態の間にて部材１０１を作動させるため使用することのできる別の伝導性領域３１０を有することもできる。例えば、図３に示した一例としての実施の形態において、伝導性領域３１０の各々には、アクチュエータ３０８Ａないし３０８Ｄにより提供された静電エネルギ又はその他の刺激に感応可能な櫛型部分３１６が一体的に形成されている。図３に示した一例としての実施の形態において、部分３１６の各々は、１つ又はより多くのアクチュエータ３０８Ａないし３０８Ｄにより作動させることができる金属、パーマロイ又はその他の材料を含む一連の櫛状歯を有する。実際には、可動部材１０１の各々は、静電気に感応可能な多数の部分３１６を有し、部分３１６は、任意の形状をとり且つ（又は）可動部材１０１又はその付近の任意の箇所に配置することができる。簡略化の目的のため、図３には図示しないが、実際には、部材１０１の各々は、例えば、伝導性領域３１０の両側部に２つ又はより多くの部分３１６を有し、加えられた静電力に対する応答性を増大させ且つ、これによりスイッチ３００の色々な状態の間にて部材をより容易に作動させることができる。

実際上、可動部材１０１の各々は、１つ又はより多くの作動回路３０８Ａないし３０８Ｄにより適宜に変位される。例えば、図３に示した一例としての実施の形態において、櫛部分３１６を引き付ける静電荷をアクチュエータ３０８Ａに提供することにより、可動部材は端子１０２Ａに向けて適宜に変位される。同様に、アクチュエータ３０８Ｂにより提供される静電荷は櫛部分３１６を端子１０２Ｂに向けて適宜に引き付ける。アクチュエータ３０８Ａ、３０８Ｂの双方に静電荷を提供することにより、櫛部分３１６は適宜に中央位置に引き付けられ、部材１０１Ａは端子１０２Ａ、１０２Ｂの各々から電気的に分離され、スイッチを開放した回路型状態に置く。アクチュエータ３０８Ｃ、３０８Ｄにより３つの状態の間にて適宜に変位される部材１０１Ｂに対し同様の論理を適用することができる。代替的な実施の形態において、静電気による引き付け力は、静電気による反発、ＲＦ信号、電磁信号のインダクタンス又は任意のその他の作動力にて置換し又は増強することができる。

上記に簡単に説明したように、色々な伝導性領域３１０、３１２、３１４は、電気絶縁性部分３０６により互いに適宜に隔離され、該電気絶縁性部分は、上述したように絶縁層１０６の露出部分とし又は追加的に施された絶縁性材料から成るものとすることができる。これと代替的に、絶縁部分３０６（及びスイッチ組立体３００における伝導性部分の一部又は全て）は、ドーパント材料を基板１０４の適宜な領域に射出法又はその他の方法で配置することにより形成してもよい。実際上、ヒンジ３０４、伝導性領域３１２、３１４は、便宜な電気めっきを可能にするパターンにて基板１０４上に配設することができる（図１、図４）。かかる実施の形態において、接点３０２にて印加された電荷は、ヒンジ３０４の各々、及び伝導性領域３１２、３１４を亙り伝導性領域１０８（図１、図２）を通る電気的連続性を有している。かかる電荷が印加されると、外側伝導層１１０は、スイッチ３００の所望の位置に適宜に容易に電気めっきすることができる。絶縁性領域３０６は、電気めっきを望まないスイッチ３００の部分に対し電気的隔離部を適宜に提供し、これにより、スイッチ３００の製造容易性を向上させる。電気めっきは、上述し且つ図４に最も良く示すように、適宜な突出領域１１６を提供することもできる。

ヒンジ３０４を電気めっきすることは、基板１０４から適宜に隔離された支持可動部材１０１に対する機械的補強部を提供し、動き易さを向上させることもできる。次に、図４を参照すると、部材１０１Ａは、間隙４０２により基板１０４から適宜に分離され、端子１０２Ａ、１０２Ｂに向けて適宜に側方向に動くのを許容する。間隙４０２は、バックサイドエッチング又は同様の方法を含む、従来のＭＥＭＳ技術を使用して形成することができる。これと代替的に、基板１０４には、従来の前側部エッチング法を使用してエッチングし、又はその他の方法にて除去し間隙４０２を形成することのできる犠牲層４０４を形成してもよい。かかる実施の形態において、犠牲層４０２は、層１０６、１０８及び（又は）１１０に形成されたキャビティを通じて適宜にエッチングすることのできる酸化物（例えば二酸化ケイ素）又はその他の材料にて形成することができる。

次に、図５Ａないし図５Ｃを参照すると、スイッチ５００は、１つ又はより多くの受容端子により印加された機械的エネルギを使用することを通じて多数の安定的な出力状態に適宜に保持される。スイッチ５００は、１つ又はより多くの端子アーム５０２、５０４、５０６、５０８と相互に接続するよう変位可能である少なくとも１つの可動部材１０１を適宜に有する。端子アーム５０２、５０４、５０６、５０８の各々は、スイッチ５００を異なる出力状態に置くように、可動、回転可能、変形可能又はその他の方法にて変位可能であるよう適宜に設計される。一例としての実施の形態において、アーム５０２、５０４、５０６、５０８の各々は、固定点５１２の周りにて弾性状に曲がる設計とされている。従来のＭＥＭＳ又はその他の技術によりかかる変形可能性又は弾性を提供してもよい。色々な実施の形態において、１つ又はより多数の端子アームは、可動部材１０１と電気的に導通可能である露頭部５１０を有する設計とされている。図５Ａないし図５Ｃに示した実施の形態において、端子アーム５０２、５０４は、スイッチが第一の状態にあるとき、可動部材１０１と電気的接続状態を提供するよう協働し、また、端子アーム５０５、５０８は、スイッチが図５Ｃに示すような第二の状態にあるとき、協働して可動部材１０１と電気的接続状態を提供する。第三の状態は、可動部材１０１は、図５Ａに示すように、２組みの端子アームから電気的に隔離されたとき、提供することができる。スイッチ５００の配置及び構造的構成要素は、スイッチ１００、３００及び上述した同様のものに適宜に相応し、又はスイッチ５００に関して説明した着想は、多岐に亙る等価的な実施の形態にて１つの型式のスイッチ又はスイッチ構造に適用することができる。スイッチ５００の色々な等価的な実施の形態は、任意の数の可動部材１０１、端子アーム、端子又は可動部材１０１の各々に対する出力状態を有する。図５に図示しないが、露頭部５１０の各々又は端子アーム５０２、５０４、５０６及び（又は）５０８の任意のその他の部分は、上述したような突出領域１１６を有し、端子アームと可動部材１０１との間の電気的接続性を更に向上させることができる。

図５Ａを参照すると、スイッチ５００は、一例としての「開放」状態（開放回路に相応する）にて示されており、これにより、可動部材１０１は何れかの組みの端子アームに電気的に連結されない。端子アーム５０２、５０４、５０６、５０８は、その自然の「偏倚」状態がアームが可動部材１０１から隔離される開放状態に相応するよう適宜に設計とされている。本明細書にて使用するように、「偏倚状態」は、作動力又はエネルギが加えられず、また、その他の物体が端子アームの自然の動きを妨害し又は阻止しないとき、１つ又はより多くの端子アーム５０２、５０４、５０６、５０８が位置する物理的空間を意味する。

作動時、可動部材１０１が１つ又はより多くの端子アームの偏倚位置に動かされたとき、スイッチ５００は、異なる状態に置かれ、このため、偏倚状態に戻ろうとして端子アームにより加えられた機械的力は端子アームを可動部材１０１と接触した状態に保持する。一例としての実施の形態において、この動きは、端子アームを偏倚位置外に動かすステップと、偏倚位置にて可動アームが位置していた空間内に可動部材を動かすステップと、次に、端子アームを解放してアームと可動部材１０１との間に機械的及び電気的接触状態を形成するステップとを含む。次に、図５Ｂを参照すると、端子アーム５０６、５０８は、適宜に作動されて、露頭部５１０を経路外に動かし、可動部材１０１を適宜に偏位させることができる。この動きは、図５Ｂにて端子アーム５０６、５０８における固定の回動点５１２の周りの回転として示されているが、代替的な実施の形態は、垂直方向及び（又は）水平方向への側方向変位又は任意のその他の型式の動きを利用してもよい。

端子アームが偏倚位置外に動いた後、可動部材１０１は適宜に作動され、偏倚位置にて端子アーム５０６、５０８の少なくとも一部分が位置していた空間内に部材１０１の少なくとも幾つかの部分を配置する。この作動は、上記及び以下に説明するように静電力により提供し又は任意のその他の従来の作動技術により提供することができる。図５Ａないし図５Ｃに示した実施の形態において、可動部材１０１は、静電力又は同様のものを使用して側方向に変位させ、可動部材１０１の一部分が端子アーム５０６、５０８の露頭部５１０の偏倚位置に相応する空間に位置するようにする。

作動力が端子アーム５０６、５０８から除去されると、アーム内に蓄えられた位置エネルギは、運動エネルギに変換され、これによりアーム５０６、５０８をそれらの偏倚位置に戻そうとするトルクを発生させる。しかし、このとき、可動部材１０１は偏倚位置に位置しているから、アーム５０６、５０８は部材１０１に強く当たり且つ、更に動くことが適宜に防止される。位置エネルギは、アームが偏倚位置に配置される迄、アーム内に止まるため、アーム５０６、５０８を可動部材１０１に対して維持し、これによりスイッチ５００を接続状態（接続回路に相応する）に保持する機械的力が提供される。従って、スイッチ５００は、更なる静電エネルギ又はその他のエネルギが消費されない場合でさえ、接続状態に止まることになろう。図５Ａないし図５Ｃは、端子アーム５０６、５０８を作動させることに重点を置いているが、同様の着想は、端子アーム５０２、５０４を作動させ且つ、可動部材１０１をアーム５０２、５０４と接触させるために採用することができる。このため、スイッチ５００は、幾つかの安定的な出力状態をとることができ、マルチステブルスイッチと見なすことができる。

一例としての作動方法に関する更なる詳細は図６に示されている。次に、図６を参照すると、端子アーム５０６、５０８の各々は、アクチュエータ６０２、６０４により提供された静電エネルギをそれぞれ受取り可能な静電感応性領域６０６を有するように製造される。アクチュエータ６０２、６０４からの静電エネルギは、金属、パーマロイ又は領域６０６内のその他の材料を適宜に引き付けてアームをそれらの偏倚位置から変位させる。アクチュエータ６０２、６０４及び領域６０６は、図６にて櫛型アクチュエータとして示されているが、代替的であり且つ、等価的な実施の形態にて静電力又はその他の作動による任意のものを使用することができる。同様に、可動部材１０１は、任意の作動技術又は構造３０８を使用して所要位置に作動させることができる。簡単なブロックアクチュエータ３０８が図６に示されているが、実際には、可動部材１０１は、上記に図３に関して説明したような櫛型又はその他のアクチュエータにて変位させることができる。

色々な実施の形態において、露頭部５１０と領域６０６との相対的位置は、端子アーム５０６及び（又は）５０８により可動部材１０１に加えられたてこ力の量を増し得るような設計とすることができる。図６に示した実施の形態において、アーム５０６、５０８は、相対的に固定の基部５１２の周りにて適宜に回動する。回動点から相対的に離れたアーム５０６、５０８の位置にて作動力がアームに加えられるならば、作動力により実現される変位量を増大さぜ又は最大にすることができる。同様に、露頭部５１０を回動点５１０に対し相対的に近い位置に配置することにより、アーム５０６、５０８により部材１０１に加えられたてこ力の量を増大させることができる。このてこ力の増大は、改良された機械的力を適宜に提供し、これによりアーム５０６、５０８を部材１０１に対する所要位置に維持し且つ、所定の時間及び大きさの作動力となるように加えられた力の効率を向上させる作用を果たす。勿論、アーム５０６、５０８及び部材１０１のその他の物理的配置も設定し、その他の等価的な実施の形態にて露頭部５１０及び（又は）領域６０６が再配置され、廃止され又は組み合わせることもできる。アクチュエータ６０２、６０４及び（又は）領域６０６を取り囲み且つ（又は）これらに近接する空間内に誘電性材料を提供することにより、作動力の効率を更に向上させることができる。色々な一例としての実施の形態にて存在することのできる誘電性材料の例は、セラミック、ポリマー（例えば、ポリイミド又はエポキシ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、誘電性液体及び（又は）その他の有機質又は無機質誘電性材料を含む。

従って、向上した電気接続性を提供することができ、また、最早、作動エネルギがスイッチに提供されないときでさえ、選んだ出力状態に止まることのできるマイクロ電磁スイッチが提供される。かかるスイッチは、医療、航空宇宙、一般消費者向けエレクトロニクス製品及び同様のものを含む多数の分野にて極めて多数の用途を有する。

上記の詳細な説明にて少なくとも１つの一例としての実施の形態について記述したが、極めて多数の変更例が存在することを理解すべきである。また、１つ又は複数の一例としての実施の形態は、単に一例にしか過ぎず、本発明の範囲、適用可能性又は形態を何ら制限することを意図するものではないことも理解すべきである。上記の詳細な説明は、当該技術分野の当業者に対し、１つ又は複数の一例としての実施の形態を具体化する便宜な手引を提供するものであろう。特許請求の範囲及びその法的な等価物に記載された本発明の範囲から逸脱せずに、要素の機能及び配置の点にて色々な変更を為すことが可能であることを理解すべきである。

１Ａは、一例としてのスイッチの一例としての対向する接点部材を示す断面側面図である。１Ｂは、一例としてのスイッチの一例としての対向する接点部材を示す別の断面側面図である。 ２Ａは、一例としての接点部材を製造する一例としての過程を示す断面側面図である。２Ｂは、一例としての接点部材を製造する一例としての過程を示す別の断面側面図である。２Ｃは、一例としての接点部材を製造する一例としての過程を示す更に別の断面側面図である。２Ｄは、一例としての接点部材を製造する一例としての過程を示す更に別の断面側面図である。 一例としての電子機械スイッチの頂面図である。 一例としての電子機械スイッチの側面図である。 ５Ａは、一例としてのトリステブルマイクロ電子機械スイッチを示す頂面図である。５Ｂは、一例としてのトリステブルマイクロ電子機械スイッチを示す別の頂面図である。５Ｃは、一例としてのトリステブルマイクロ電子機械スイッチを示す更に別の頂面図である。 一例としての作動回路を有する一例としてのバイステブル（ｂｉ−ｓｔａｂｌｅ）マイクロ電子機械スイッチを示す頂面図である。

Claims (25)

1. 基板上に形成されたマイクロ電子機械スイッチにおいて、
   受容端子と電気的に協働する形態とされた可動部材を有し、該可動部材及び受け入れ端子の各々は、
   基板に近接する絶縁層と、
   基板と対向する絶縁層に近接した伝導層であって、基板から半径方向外方に伸びる突出領域を有する前記伝導層とを備え、
   可動部材の突出領域は、受容端子の突出領域と切り換え可能に係合し且つ非係合状態となり、これによりマイクロ電子機械スイッチを開放状態と接続状態との間にて動作させる形態とされた、マイクロ電子機械スイッチ。
2. 請求項１に記載のマイクロ電子機械スイッチにおいて、
   伝導層は、絶縁層に近接する第一の伝導層と、絶縁層に対向した第一の伝導層に近接する第二の伝導層とを備える、マイクロ電子機械スイッチ。
3. 請求項２に記載のマイクロ電子機械スイッチにおいて、
   第二の伝導層は第一の伝導層上に形成され、
   第二の伝導層は突出領域を備える、マイクロ電子機械スイッチ。
4. 請求項３に記載のマイクロ電子機械スイッチにおいて、
   第二の伝導層は貴金属を備える、マイクロ電子機械スイッチ。
5. 請求項４に記載のマイクロ電子機械スイッチにおいて、
   貴金属は金である、マイクロ電子機械スイッチ。
6. 請求項３に記載のマイクロ電子機械スイッチにおいて、
   第一の伝導層は、スイッチの導電性部分に相応するパターンを有する、マイクロ電子機械スイッチ。
7. 請求項６に記載のマイクロ電子機械スイッチにおいて、
   パターンは、スイッチの導電性部分と電気的に導通する接点領域を備える、マイクロ電子機械スイッチ。
8. 基板上に形成されたマイクロ電子機械スイッチにおいて、
   受容端子と電気的に協働する形態とされた可動部材を有し、該受容端子は、
   基板に近接する絶縁層と、
   基板と対向する絶縁層に近接する伝導層とを備え、
   該伝導層は、基板から外方に伸びて可動部材の伝導性部分と切り換え可能に係合する突出領域を備える、マイクロ電子機械スイッチ。
9. 請求項８に記載スイッチにおいて、
   可動部材の伝導性部分は、可動部材の突出領域と電気的に合わさる（ｍａｔｅ ｗｉｔｈ）形態とされた第二の突出領域を備える、スイッチ。
10. 基板上に形成されたマイクロ電子機械スイッチにおいて、
    受容端子と電気的に協働する形態とされた可動部材を有し、該可動部材は、
    基板に近接する絶縁層と、
    基板と対向する絶縁層に近接する伝導層とを備え、
    該伝導層は、基板から外方に伸びて受容端子の伝導性部分と切り換え可能に係合する突出領域を備える、マイクロ電子機械スイッチ。
11. 請求項９に記載スイッチにおいて、
    受容端子の伝導性部分は、可動部材の突出領域と電気的に合わさる形態とされた第二の突出領域を備える、スイッチ。
12. 基板上にマイクロ電子機械スイッチを形成する方法において、
    基板上に絶縁層を形成するステップと、
    絶縁層上に伝導層を形成するステップと、
    スイッチの少なくとも１つの可動部材と少なくとも１つの受容端子とを隔離するステップと、
    伝導性被覆を施して伝導層を実質的に封入し且つ、少なくとも１つの可動部材及び少なくとも１つの受容端子に基板から外方に伸びる突出領域を形成するステップとを備える、基板上にマイクロ電子機械スイッチを形成する方法。
13. 請求項１２に記載の方法において、
    少なくとも１つの可動部材の底側部をエッチングするステップを更に備える、方法。
14. 請求項１２に記載の方法において、
    伝導層のパターンを形成するステップを更に備える、方法。
15. 請求項１４に記載の方法において、
    被覆を施すステップは、伝導層に電流を提供し、これにより、伝導層の伝導被覆を電気めっきするステップを備える、方法。
16. 請求項１２に記載の方法において、
    被覆を施すステップは無電解金を施すステップを備える、方法。
17. 開放状態と接続状態とを有するマルチステブル（ｍｕｌｔｉ−ｓｔａｂｌｅ）電子機械スイッチにおいて、
    可動部材と、
    開放状態に相応する偏倚位置に偏倚された少なくとも１対の受容端子を備え、該少なくとも１対の受容端子の各々は、接続状態にて可動部材と相互に接続する（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｗｉｔｈ）形態とされ、
    静電エネルギを提供し且つ、少なくとも１対の受容端子を偏倚位置から変位させると共に、可動部材を偏倚位置に向けて変位させる形態とされた作動回路を備え、
    受容端子は、静電エネルギが除去されたとき、偏倚位置に向けて戻り、これにより、可動部材との電気的接続部を形成し、これにより電子機械スイッチを接続状態に保持する更なる形態とされる、マルチステブル電子機械スイッチ。
18. 請求項１７に記載の電子機械スイッチにおいて、
    可動部材は、少なくとも１対の受容端子と相互接続する形態とされた少なくとも１つの突出領域を有する伝導性部分を備える、電子機械スイッチ。
19. 請求項１７に記載の電子機械スイッチにおいて、
    作動回路は、櫛型アクチュエータを備える、電子機械スイッチ。
20. 請求項１７に記載の電子機械スイッチにおいて、
    少なくとも１対の受容端子は、２対の受容端子を備え、
    ２対の受容端子の各々の接続状態は、電子機械スイッチの異なる状態に相応する、電子機械スイッチ。
21. 請求項１７に記載の電子機械スイッチにおいて、
    少なくとも１対の受容端子の各々は、可動部材と接触する形態とされた露頭部を備える、電子機械スイッチ。
22. 請求項１７に記載の電子機械スイッチにおいて、
    作動回路に近接して配置された誘電性材料を更に備える、電子機械スイッチ。
23. 電子機械スイッチを開放状態から接続状態に切り換える方法において、
    １対の受容端子を開放状態に相応する偏倚位置から変位させるステップと、
    可動部材を１対の受容端子の間にて動かし、これにより、偏倚位置の少なくとも一部分に位置するようにするステップと、
    静電エネルギを中断し、これにより１対の受容端子が偏倚位置に向けて戻り、これにより、１対の受容端子を可動部材と接触する位置に配置し、これにより、電子機械スイッチを接続位置に配置するのを許容するステップとを備える、電子機械スイッチを開放状態から接続状態に切り換える方法。
24. 請求項２３に記載の方法において、
    偏倚させるステップ及び動かすステップは、少なくとも一部分、静電エネルギにより行われる、方法。
25. 可動部材と、１対の受容端子とを有するマルチステブル電子機械スイッチにおいて、
    １対の受容端子を開放状態に相応する偏倚位置から変位させる手段と、
    可動部材を１対の受容端子の間にて動かし、これにより、偏倚位置の少なくとも一部分に位置するようにする手段と、
    静電エネルギを中断し、これにより、１対の受容端子が偏倚位置に向けて戻るのを許容し、これにより、１対の受容端子を可動部材と接触する位置に配置し、これにより、電子機械スイッチを接続位置に配置する手段とを備える、マルチステブル電子機械スイッチ。

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