JP4137872B2 - 静電アクチュエーター，マイクロスイッチ，マイクロ光スイッチ，マイクロ光スイッチシステム，通信装置および静電アクチュエーターの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板上に配置した吸引電極により、揺動板を静電的に引き付ける静電アクチュエーターに関するものである。

ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）は、非特許文献１に記載のように、半導体微細加工技術（半導体プロセス）等を用いて、機械，電子，光，化学等の多様な機能を集積化したデバイスである。
そして、このＭＥＭＳを用いて、現在、静電アクチュエーターを応用したマイクロスイッチ（マイクロサイズのスイッチ）が開発されている。

このようなマイクロスイッチは、例えば、特許文献１に開示されている。図３１（ａ），（ｂ）は、この文献のスイッチを示す説明図である。
これらの図に示すように、このマイクロスイッチは、シーソー型のスイッチ構造となっている。すなわち、このマイクロスイッチは、支柱８０内に設けた梁（支持肢）８４を中心に、両端部に電極８５の設けられた細板状の揺動板８１が配された構成である。

また、揺動板８１の両端に対向する基板部分には、吸引電極（静電力印加電極）８２と基板接点８３とが設けられている。そして、一方の吸引電極８２に電界を印加することで、静電力によって揺動板８１を基板側に引き付け、揺動板８１の電極８５と基板接点８３とを接続するスイッチ動作を行うようになっている。
このように、このマイクロスイッチでは、シーソー型構造とすることで、揺動板８１を低電圧で駆動できるようになっている。
特開２００２−２８７０４５公報（公開日；２００２年１０月３日） 『技術調査レポート（技術同後編）第３号；ＭＥＭＳに関する技術の現状と課題 発行；経済産業省産業技術環境局技術調査室，製造産業局産業機械課』（公開日；２００３年３月２８日）

しかしながら、上記した公報のマイクロスイッチは、細板状の揺動板８１を、支柱８０内に設けた梁８４を回転軸として上下方向に傾ける必要がある。従って、梁８４の径を細くしなければならないため、梁８４の強度を高められない。
このため、このマイクロスイッチには、梁８４が破損しやすいため、その寿命が短いという欠点がある。

本発明は、上記のような従来の問題点を解決するために成されたものである。そして、その目的は、長寿命のマイクロスイッチを構成可能な、静電アクチュエーターを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の静電アクチュエーター（本アクチュエーター）は、基板上に配置した吸引電極により、揺動板を静電的に引き付ける静電アクチュエーターにおいて、基板上に固定され、揺動板を軸支するための、一列に並ぶ複数の支持柱を備えていることを特徴としている。

本アクチュエーターは、ＭＥＭＳ技術である静電アクチュエーター（静電駆動マイクロアクチュエーター）であり、静電アクチュエーターとは、静電力で可動部（揺動板）を動かす構造体である。

すなわち、本アクチュエーターでは、基板上に揺動板を設けるとともに、基板面に、静電力を発生させるための吸引電極を設けている。そして、吸引電力の静電力により揺動板に引力を与えて揺動板を基板側に引き付ける（傾ける）ことで、スイッチングなどの機能を発現するようになっている。

また、特に、本アクチュエーターは、基板上に、一列に並ぶ複数の支持柱を備えており、これらの支持柱上に、揺動板を載せた構造を有している。
すなわち、本アクチュエーターは、複数の支持柱によって揺動板を軸支（枢支）するように設定されている。従って、揺動板は、支持柱列における両側の方向に傾くように設計されている。

このように、本アクチュエーターでは、揺動板を支持柱によって軸支する構成である。
従って、本アクチュエーターをマイクロスイッチやマイクロ光スイッチに応用すれば、揺動板に細い梁を設ける必要がない。このため、スイッチの寿命を長期化することが可能となる。

また、本アクチュエーターでは、支持柱を２つだけとしてもよい。これにより、支持柱を容易に一列に並べられる（どのように並べても一列になる）。
また、本アクチュエーターでは、支持柱を、基板に固定された脚部と、この脚部上に設けられた柱頭部とで構成することもできる。
この場合、柱頭部は、脚部よりも太くなっていることが好ましい。
さらに、この場合には、揺動板に、中空のドーム部を設けることが好ましい。そして、このドーム部によって、支持柱の柱頭部を係合するような構造であることが好ましい。

この構成では、ドーム部が、支持柱の柱頭部を包む（覆う）ように、この柱頭部と（ピボット的に）係合することが好ましい。
この場合、支持柱の柱頭部がドーム部の内壁に当接し、当接部分で揺動板を軸支することとなる。また、揺動板が傾く場合、ドーム部の内壁が柱頭部上を摺動（スライド）することとなる。

この構成では、支持柱を支点として揺動板を傾けることが容易となるとともに、支持柱と揺動板とが離れてしまう（外れてしまう）ことを防止できる。
なお、上記のように柱頭部と脚部とで支持柱を構成する場合、これらを一体に形成することが好ましい。

また、揺動板に上記のドーム部を設ける場合、ドーム部の内壁と、支持柱の柱頭部におけるドーム部との接触部分とを、球面形状とすることが好ましい。
ここで、球面形状とは、球面の一部をなす形状のことである。これにより、柱頭部上でドーム部を摺動させることが容易となる。

また、本アクチュエーターは、１つの基板に対して半導体プロセスによって形成できるものである。ここで、本アクチュエーターの吸引電極を制御（駆動）するための半導体素子である吸引電極制御回路を、本アクチュエーターの基板に一体形成するようにしてもよい。

これにより、本アクチュエーターと上記の制御回路を１チップ化できる。従って、これらをプリント基板に実装する際、実装面積を小さくできる。従って、本アクチュエーター含む電子機器の小型化・低コスト化を実現することが可能となる。

また、本アクチュエーターでは、上記の支持柱を、この支持柱の電位を固定するための電極に接続しておくことが好ましい。例えば、このような電極上に支持柱を形成してもよい。

また、本発明のマイクロスイッチ（本スイッチ）は、上記した本アクチュエーターと、本アクチュエーターの基板に設けられ、基板側に引き付けられた（傾いた）揺動板のビームを介して互いに導通する１対の信号線電極とを備えたものである。
本スイッチは、本アクチュエーターを備えているため、多数回の繰り返し動作に耐えることの可能な（動作寿命の長い）、信頼性の高い実用的なマイクロスイッチとなっている。

また、本スイッチを用いて携帯無線機などの電子機器（通信機器など）を構成すれば、低損失で回路を切り替えることが可能であるため、小型で低コストの電子機器を実現できる。

なお、本スイッチの信号線電極対は、基板上における支持柱列の少なくとも一方の側に設けられているものである。
また、本スイッチは、信号線電極対の双方の電極を揺動板（電導性）と当接させて短絡することで、信号線電極対を導通状態とする構成であってもよい。
また、上記揺動板における信号線電極との当接部位に、信号線電極対を導通状態とするための接点電極を設けるようにしてもよい。

また、信号線電極間で高周波信号を伝達する場合には、揺動板（あるいは接点電極）と信号線電極とを直接接触させる必要はない。この場合、信号線電極における揺動板との当接部位、および、揺動板における信号線電極との当接部位の少なくとも一方に、誘電体を設けるようにしてもよい。

また、誘電体を設けなくとも、揺動板と信号線電極との間隔を極狭とすることで、信号伝達を行うことも可能である。
この場合、揺動板の駆動範囲（傾き度合い）を制限することで、基板側に引き付けられた揺動板と信号線電極との間に隙間を設けるストッパー（揺動板と信号線電極との直接接触を回避するストッパー）を基板に備えるようにしてもよい。

これらの構成では、ビームを直接に信号線電極に接触させないため、低損失、高アイソレーションを実現できる。

なお、揺動板と信号線電極との間に配される誘電体の膜厚の精度は、容量値を決定するため、重要である。
この容量値は、伝達信号の周波数におけるスイッチング特性に適した値とすることが好ましい。また、この好ましい値は、伝達信号の周波数によって異なる。

なお、上記したように、本アクチュエーターでは、揺動板を吸引電極によって引き付ける構成である。ここで、本アクチュエーターを、１つの吸引電極によって１方向に揺動板を傾けるように構成してもよい。

また、複数の吸引電極によって同時に揺動板を傾けるように、本アクチュエーターを駆動してもよい。この場合、揺動板の一部は、弾性的に変形することもある。また、本アクチュエーターをスイッチに応用した場合には、２カ所以上の接点（信号線電極対）を接続（導通）させることとなる。

また、揺動板の表面に光反射膜を設けることで、本アクチュエーターによって、マイクロ光スイッチ（本光スイッチ）を構成することもできる。本光スイッチは、本アクチュエーターによってレーザー光などの光路を変更するものである。

また、本光スイッチを用いて、マイクロ光スイッチシステム（マイクロ光スイッチ装置）を構築することも可能である。
このようなシステム（本システム）は、本光スイッチと、本光スイッチの光反射膜に光を照射する光源と、光反射膜からの反射光を受光する受光体とから構成できる。

本システムは、本アクチュエーターを備えているため、多数回の繰り返し動作に耐えることの可能な（動作寿命の長い）、信頼性の高い実用的なマイクロ光スイッチシステムとなっている。
また、本システムを用いて光通信機器などの電子機器を構成すれば、低損失で回路を切り替えることが可能であるため、小型で低コストの電子機器を実現できる。

なお、本システムの光源としては、外部から受けた光信号を光反射膜に向けて出力する、入力用の光導波管（光ファイバーなど）から構成できる。また、受光体についても、光反射膜に反射された光信号を受けて外部に出力する出力用の光導波管から形成することが可能である。
このように構成すれば、本システムを、光通信（光信号による情報通信）における中継点として利用できる。

また、本システムの光源として、外部から受けた電気信号（電圧信号など）に応じた光を光反射膜に向けて照射する発光素子（レーザーダイオード）を用いてもよい。
さらに、受光体を、光反射膜に反射された光を受けて電気信号に変換して出力する受光素子（光電変換素子；フォトダイオードなど）から構成してもよい。

また、光源の表面（光反射膜に対して光を出力する部分）に、集光機能を有するレンズ（集光レンズ）を備えてもよい。これにより、出射光の光路を絞れるので、光反射膜に対して確実に（効率よく）光を照射できる。
また、受光体の表面（光反射膜からの反射光を受ける部分）にも、上記のようなレンズを設けてもよい。これにより、光反射膜からの反射光を、効率よく受光体に集光できる。

また、本アクチュエーターは、以下の第１〜第５工程によって製造することが可能である。
すなわち、まず、基板に対し、支持柱および吸引電極を形成する（第１工程）。次に、支持柱を含む基板全面に、絶縁膜等からなる犠牲膜（犠牲層）を形成する（第２工程）。
その後、この犠牲膜上に、タングステンの窒化物等からなる電導膜を形成する（第３工程）。この犠牲膜となる電導膜としては、他の高融点金属（チタン，ニッケル，アルミ，白金，金など）を用いてもよい。
そして、この電導膜をパターニングして揺動板を形成する（第４工程）。さらに、揺動板の下部にある上記の犠牲膜を除去する（第５工程）。

これにより、本アクチュエーターを、単一の基板に対する半導体プロセスによって容易に製造できる。従って、製造工程を簡略化できるとともに、本スイッチのサイズを容易に小さくできる。

また、上記の上記第４工程において、揺動板の一部に貫通孔を設けるようにしてもよい。
第４工程の後に行われる犠牲膜の除去は、通常、エッチングによって行われる。このとき、揺動板に貫通孔のある場合、そこからエッチャントを注入できる。従って、犠牲膜を効率よく除去できる。
なお、この場合には、製造される本アクチュエーターの揺動板に、貫通孔が設けられることとなる。

以上のように、本発明の静電アクチュエーター（本アクチュエーター）は、基板上に配置した吸引電極により、揺動板を静電的に引き付ける静電アクチュエーターにおいて、基板上に固定され、揺動板を軸支するための、一列に並ぶ複数の支持柱を備えている構成である。

すなわち、本アクチュエーターは、基板上に、一列に並ぶ複数の支持柱を備えており、これらの支持柱上に、揺動板を載せた構造を有している。
すなわち、本アクチュエーターは、複数の支持柱によって揺動板を軸支（枢支）するように設定されている。従って、揺動板は、支持柱列における両側の方向に傾くように設計されている。

このように、本アクチュエーターでは、揺動板を支持柱によって軸支する構成である。従って、本アクチュエーターをマイクロスイッチに応用すれば、揺動板に細い梁を設ける必要がない。このため、マイクロスイッチの寿命を長期化することが可能となる。

本発明の一実施の形態について説明する。
本実施の形態にかかるマイクロスイッチ（本スイッチ）は、ＭＥＭＳ技術である静電アクチュエーター（静電駆動マイクロアクチュエーター）を応用したスイッチであり、例えば、携帯電話（無線通信機器）などの電子機器に適用されるものである。
静電アクチュエーターとは、静電力で可動部を動かす構造体のことである。
そして、本スイッチは、スイッチ状態（スイッチ回路の開閉状態）を切り替える可動部（後述する揺動板５）を、静電力によって駆動するスイッチである。

図１（ａ）は、本スイッチの構成を示す上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。

これらの図に示すように、本スイッチは、シリコンの半導体からなる基板１上に、２つの支持柱３，揺動板５，信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂ吸引電極２ａ・２ｂ，接点電極１０ａ・１０ｂ，拡散層６，引き出し電極１０６を備えた構成である。

拡散層６は、基板１の表面における支持柱３の設置部位と電気的に接続されている、低抵抗部位である。
この拡散層６は、基板１の所定部位にイオン注入を施すことで形成されている。また、この拡散層６の端部は、引き出し電極（引き出し回路）１０６により接地され、その電位を固定された状態となっている。

支持柱３は、球形の柱頭部１０３と、柱頭部１０３を支える円柱形状の脚部１０４とからなり、脚部１０４によって、基板１の拡散層６上に屹立しているものである。
なお、柱頭部１０３の径は、脚部１０４の径より太く設定されている。
また、柱頭部１０３および脚部１０４は、リンを含む多結晶シリコンからなり、ともに電導体である。

揺動板５は、電導体の窒化タングステンからなる、図１（ａ）に示すＮ，Ｓ，Ｗ，Ｅの４方向に４つの角を配置した正方形状の板である。
また、この揺動板５は、１つの対角線上の角（Ｎ，Ｓ方向の角）を切り落とし、また、他の２角（Ｗ，Ｅ方向の角）のそれぞれに突起部５ａを設けた構成である。そして、この突起部５ａ上に、同じく窒化タングステンからなるキャップドーム１０５を備えている。
そして、この揺動板５は、キャップドーム１０５において、支持柱３によって支えられている（軸支（枢支）されている）。

キャップドーム（ドーム部）１０５は、球の一部を欠いた形状（中空）を有しており、揺動板５（突起部５ａ）から突出するように設けられている。また、キャップドーム１０５の内壁も、球面形状（球面の一部をなす形状）を有している。

また、揺動板５における突起部５ａのないＮ，Ｓ方向の角（切り落とされた角）の近傍の端部では、その下面（基板１に対向する面；底面）に、低抵抗配線からなる接点電極１０ａ・１０ｂが形成されている。

このような構成の揺動板５は、キャップドーム１０５によって支持柱３の柱頭部１０３を包む（覆う）ように、支持柱３上に配されている。すなわち、揺動板５は、キャップドーム１０５と柱頭部１０３とを係合させた状態で、支持柱３上に配されている。
そして、揺動板５は、支持柱３を支持軸（支え）として揺動できるようになっている。

なお、本スイッチでは、支持柱３の柱頭部１０３がキャップドーム１０５の内壁に当接し、当接部分で揺動板５を軸支している。また、揺動板５が傾く（揺動する）場合、キャップドーム１０５の内壁が柱頭部１０３上を摺動（スライド）することとなる。

信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂおよび吸引電極２ａ・２ｂは、揺動板５の下部（基板１の表面）に形成された電極である。
信号線電極８ａ・８ｂは、揺動板のＮ方向の下部（接点電極１０ａの下部）に設けられている信号線電極対である一方、信号線電極９ａ・９ｂは、同じくＳ向の下部（接点電極１０ｂの下部）に設けられている信号線電極対である。

そして、本スイッチでは、２方向に設けられた信号線電極８ａ・８ｂ、あるいは、９ａ・９ｂのいずれかを短絡（ショート）させて電気的に接続することで、これらを信号伝達可能な状態とする。すなわち、本スイッチでは、信号伝達可能な状態とする信号線電極を、信号線電極８ａ・８ｂあるいは信号線電極９ａ・９ｂのいずれかから選択することで、２種類のスイッチ状態を切り替えられるようになっている。
すなわち、本スイッチでは、信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂが、ＯＮ／ＯＦＦの切り替え対象となるスイッチ回路となっている。

また、信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂは、図１（ｂ）に示すように、傾いた揺動板５の接点電極１０ａ・１０ｂと接するような高さを有している。従って、ＮあるいはＳのいずれかの方向に揺動板５が傾いた場合、その方向に位置する信号線電極８ａ・８ｂあるいは信号線電極９ａ・９ｂ間が、揺動板５の接点電極１０ａ・１０ｂによって短絡されるように設定されている。

吸引電極２ａ・２ｂは、基板１上において、信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂよりも揺動板の中心に近い位置に配されている。そして、吸引電極２ａが信号線電極８ａ・８ｂ側（Ｎ側）に、吸引電極２ｂが信号線電極９ａ・９ｂ側（Ｓ側）に配置されている。

また、吸引電極２ａ・２ｂは、後述する吸引電極制御回路の制御により正電荷あるいは負電荷を与えられるようになっている。これにより、吸引電極２ａ・２ｂは、揺動板５（あるいは接点電極１０ａ・１０ｂ）を静電的に引き付け、揺動板５を傾けて信号線電極８ａ・８ｂ間、あるいは信号線電極９ａ・９ｂ間を短絡させるようになっている。

ここで、吸引電極２ａ・２ｂによる揺動板５の駆動（揺動）について説明する。
図２（ａ）は、全ての吸引電極２ａ・２ｂに電荷を与えていない場合における、図１に示したＢＢ線矢視断面図である。

この場合には、揺動板５は、基板１が水平を保っている限り、支持柱３上で平衡を保っており、どの方向にも傾いていない。従って、揺動板５の接点電極１０ａ・１０ｂは、信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂに触れない位置にとどまっている。
なお、このような揺動板５の平衡状態は、支持柱３を中心に線対称の関係にある２つの吸引電極２ａ・２ｂに同等の電荷（静電力）を与えることによっても実現できる。

一方、図２（ｂ）は、制御回路によってＳ方向の吸引電極２ｂの電圧を上げて、ここに電荷を与えた場合における、ＢＢ線（図１）矢視断面図である。
この図に示すように、この場合、揺動板５と吸引電極２ｂとの間に静電的な引力（吸引力）が働き、揺動板５がＳ方向に傾いて、接点電極１０ｂと信号線電極９ａ・９ｂとが接触する。これにより、信号線電極９ａ・９ｂ間が短絡（導通）されることとなる。

また、図２（ｃ）は、制御回路によってＮ方向の吸引電極２ａの電圧を上げて、ここに電荷を与えた場合における、ＢＢ線（図１）矢視断面図である。
この場合、揺動板５と吸引電極２ａとの間に静電的な引力（吸引力）が働き、揺動板５がＮ方向に傾いて、接点電極１０ａと信号線電極８ａ・８ｂとが接触する。これにより、信号線電極８ａ・８ｂ間が短絡（導通）されることとなる。

以上のように、本スイッチは、基板１上に支持柱３を２つ設け、その上に揺動板５を載せた構造を有しており、支持柱３によって揺動板５を２箇所で軸支（枢支）するようになっている。
また、揺動板５が電導体で構成されており、吸引電極２ａ・２ｂの静電力を受けるようになっている。

このように、本スイッチでは、揺動板５を支持柱３によって軸支する構成であるため、揺動板５の傾く方向（揺動方向；吸引電極２ａ・２ｂによって基板１側に引き付けられる方向）を任意（Ｎ方向あるいはＳ方向）に設定できる。

また、本スイッチでは、揺動板５を支持柱３によって軸支する構成であるので、揺動板５を支えるために細い梁を設ける必要がない。このため、本スイッチは、寿命の長いマイクロスイッチとなっている。

また、本スイッチでは、支持柱３が、基板１に固定された脚部１０４と、この脚部１０４上に設けられた柱頭部１０３とで構成されている。また、柱頭部１０３は、脚部１０４よりも太くなっている。

そして、揺動板５に中空のキャップドーム１０５を２つ備えており、これらのキャップドーム１０５によって、２つの支持柱３の柱頭部１０３を包むように（ピボット的に）係合するような構造となっている。
この構成では、支持柱３を支点として揺動板５を任意の方向（Ｎ方向あるいはＳ方向）に傾けることが容易となるとともに、支持柱３と揺動板５とが離れてしまう（外れてしまう）ことを防止できる。

また、本スイッチでは、キャップドーム１０５の内壁と、支持柱３の柱頭部１０３におけるキャップドーム１０５との接触部分とが、球面形状となっている。これにより、柱頭部１０３上でキャップドーム１０５を揺動させる（摺動させる）ことが容易となる。

また、本スイッチには、揺動板５における２方向（Ｎ方向あるいはＳ方向）の端部に、２つの接点電極１０ａ・１０ｂが設けられている。すなわち、スイッチの接点を２つ設けているので、１つのスイッチで２つの状態を切り替えることが可能となっている。

また、本スイッチでは、揺動板５が、２つの支持柱３によって軸支された半固定状態となっている。これにより、吸引電極２ａ・２ｂに印加する電圧を高くすることなく、揺動板５を揺動させられる。
また、揺動板５のバネ性を利用していない（揺動板５を曲げない）構成であるため、揺動板５の構造破壊や経時変化を低減でき、長期信頼性を高められる。

ここで、図４〜図１２を用いて、本スイッチの製造方法について説明する。
まず、図４に示すように、半導体のシリコンからなる基板１に、イオン注入法などにより、低抵抗領域である拡散層６および引き出し電極１０６を形成する。そして、基板１上に、信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂおよび吸引電極２ａ・２ｂと、それらの制御用配線（図示せず）とを形成する。

その後、樹脂（例えばフォトレジスト）からなる第１の絶縁膜（フォトレジスト膜）１１と第２の絶縁膜（フォトレジスト膜）１２との２層を積層（成膜）する。なお、各信号線電極や電極については、蒸着やスパッタリング法による成膜とリフトオフ法（あるいはエッチング法）とによって形成できる。

次に、図５に示すように、第１の絶縁膜１１に通常のフォトリソ法により開口（開口部）１３を形成する。このフォトリソを行う際に、まず、マスクに対して広がりのない露光条件で絶縁膜１１・１２に光を照射し（１回目の露光）、熱処理を行う。次に、マスクに対して広がりのある露光条件で第２の絶縁膜１２に光を照射する（２回目の露光）。その後に現像を行うことで、レジストの底面部が狭く、表面部が広い形状の開口１３を形成できる。
なお、開口１３の形状（表面開口形状）は円形である。

次に、図６に示すように、第２の絶縁膜１２上および開口１３の表面を覆うように、メッキの給電メタル金属層（例えばチタン／金）１４を、蒸着法などで成膜する。

次に、図７に示すように、通常のフォトリソ工程によって、第２の絶縁膜１２上の給電メタル金属層１４上に、フォトレジストマスク１５を形成する。

次に、図８に示すように、電界メッキ法などにより、フォトレジストマスク１５の上から金メッキ処理を施す。これにより、開口１３内で金を成長させ、金からなる金属柱１６を形成できる。なお、このメッキに用いる金属としては、金の他に、ニッケルや銅を用いてもよい。

次に、図９に示すように、フォトレジストマスク１５を除去し、給電メタル金属層１４を除去、さらに第２の絶縁膜１２を除去することにより、金属柱（金）１６を給電メタル金属層１４で覆った支持柱３を形成する。これにより、金属柱（金）１６が、柱頭部１０３および脚部１０４からなる支持柱３となる。

次に、図１０に示すように、犠牲膜（犠牲層）１７として、有機膜（フォトレジスト膜）を回転塗布法などにより成膜する。そして、その上に接点金属（例えばチタン／金）を蒸着やスパッタリング法により成膜し、リフトオフ法（あるいはエッチング）により所定の位置にパターニングして、接点電極１０ａ・１０ｂを形成する。
次に、図１１に示すように、犠牲膜１７および接点電極１０ａ・１０ｂ上に、スパッタ法などにより、金属層（例えば窒化タングステン膜）１８を成膜する。

次に、図１２に示すように、例えばドライエッチング法のリアクティブエッチング法によって、金属層１８をエッチングし、パターニングする。
その後、フォトレジスト膜である犠牲膜１７を除去する。
この除去については、酸素プラズマ処理や有機溶剤によって行える。なお、犠牲膜１７が無機膜（例えば窒化シリコン膜）である場合には、フッ酸の水溶液によるウエットエッチング法やドライエッチング法によって除去できる。

これにより、支持柱３を覆う形の、揺動板５のキャップドーム（ジョイント部）１０５が形成され、支持柱（支柱材）３の上に揺動板５が載る形となり、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す本スイッチの製造が完了する。なお、図９では、給電メタル金属層１４については示していない。

このように、本スイッチは、単一の基板１に対する半導体プロセスによって製造可能なものである。従って、製造工程を簡略化できるとともに、本スイッチのサイズを容易に小さくできる。

なお、本実施の形態では、Ｎ・Ｓ方向に、信号線電極８ａ・８ｂ，信号線電極９ａ・９ｂを１対づつ設けるとしている。しかしながら、これに限らず、Ｎ・Ｓ方向に４つづつの信号線電極を設けてもよい。すなわち、図３に示すように、Ｎ方向に４つの信号線電極８ａ〜８ｄを、また、Ｓ方向に４つの信号線電極９ａ〜９ｄを設けてもよい。
この構成では、Ｎ方向（Ｓ方向）に揺動板を傾けることで、接点電極１０ａにより、信号線電極８ａ〜８ｄ（信号線電極９ａ〜９ｄ）を導通させることが可能となる。従って、切り替え状態を増やすことが可能となる。

また、本実施の形態では、Ｎ・Ｓ方向に１対づつ設けられた信号線電極８ａ・８ｂあるいは信号線電極９ａ・９ｂのいずれかを短絡（ショート）させて電気的に接続することで、２種類のスイッチ状態を切り替えるとしている。このような短絡は、信号線電極８ａ・８ｂあるいは信号線電極９ａ・９ｂ間で伝達する信号が直流信号（ＤＣ信号）である場合に必要である。
しかしながら、信号線電極８ａ・８ｂあるいは信号線電極９ａ・９ｂに高周波信号（ＲＦ信号）を出力する場合には、これらを短絡しなくても、誘電体（キャパシタ）を介することで、これらを導通させて信号伝達を行うことが可能となる。

図１３（ａ）は、このような信号伝達を行うための、本スイッチの構成を示す上面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
これらの図に示すように、この構成では、２方向に延びる信号線電極８ａ・８ｂおよび信号線電極９ａ・９ｂの表面に、誘電体膜１１８を設けている。この誘電体膜１１８としては、例えば、窒化珪素膜、酸化チタン膜、酸化タンタル膜を利用できる。
これにより、誘電体膜１１８を信号線電極８ａ・８ｂあるいは信号線電極９ａ・９ｂに接触させることで、スイッチ動作（信号線電極８ａ・８ｂ間あるいは９ａ・９ｂ間の信号伝達）を実現できる。

なお、この誘電体膜１１８については、信号線電極８ａ・８ｂ，信号線電極９ａ・９ｂの表面でなく、揺動板５の接点電極１０ａ・１０ｂの表面に設けてもよい。また、接点電極１０ａ・１０ｂおよび信号線電極８ａ・８ｂ，信号線電極９ａ・９ｂの双方の表面に、誘電体膜１１８を設けるようにしてもよい。

また、ＲＦ信号の周波数によっては、誘電体膜１１８を用いなくとも、接点電極１０ａ・１０ｂを信号線電極８ａ・８ｂ，信号線電極９ａ・９ｂに近づけるだけで、信号線電極８ａ・８ｂ間あるいは信号線電極９ａ・９ｂ間を導通させて信号伝達を行える場合もある。
図１４（ａ）は、このような信号伝達を行うための、本スイッチの構成を示す上面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。

これらの図に示すように、この構成では、基板１における信号線電極８ａ・８ｂと接点電極１０ａとの間、および、信号線電極９ａ・９ｂと接点電極１０ｂとの間に、接点電極１０ａ・１０ｂと信号線電極８ａ・８ｂあるいは信号線電極９ａ・９ｂとの接触を妨げるためのストッパー１９（ストッパーとなるパターン）を設けるようになっている。
これにより、吸引電極２ａあるいは２ｂの静電力によって揺動板５を基板１に引き付けた場合に、揺動板５は、ストッパー１９に接した状態で固定され、接点電極１０ａ・１０ｂと信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂとの間に極狭な隙間が生じる。従って、信号線電極８ａ・８ｂ間あるいは信号線電極９ａ・９ｂ間の信号伝達を実現できることとなる。

上記のように、ＲＦ信号の伝達は、信号線電極８ａ・８ｂ間あるいは信号線電極９ａ・９ｂ間を短絡しなくても、信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂと接点電極１０ａ・１０ｂとの間に誘電体や極狭な隙間を介するだけで実現できる。これにより、低損失、高アイソレーションを実現できる。

なお、このような場合、接点電極１０ａ・１０ｂと信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂとの間の誘電体の膜厚（あるいは隙間のサイズ）の精度は、容量値を決定するため、重要である。
この容量値は、伝達信号の周波数におけるスイッチング特性に適した値とすることが好ましく、周波数によっても異なる。

また、金属で形成された接点電極１０ａ・１０ｂと信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂとを接触させる場合、接点の摩耗や固着が問題となる。しかしながら、上記のように、これらの間に誘電体や隙間を設けることで、磨耗や固着を回避でき、信頼性の向上を図れる。

なお、図１４（ａ），（ｂ）に示したように、接点電極１０ａ・１０ｂと信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂとの間に隙間を設ける場合、これらの間に、誘電体膜１１８の代わりに空気（気体）を介することとなる。この場合には、接点電極１０ａ・１０ｂと信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂとが完全に非接触となるので、磨耗や固着を完全に排除でき、信頼性をより高められる。
また、この場合、接点電極１０ａ・１０ｂと信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂとの隙間（ギャップ）については、空気の誘電率からみて、数１０ｎｍの極狭な値とすることが好ましいと考えられる。

また、上記のように、本スイッチは、単一の基板１に対する半導体プロセスによって製造可能なものである。
また、さらに、本スイッチの吸引電極２ａ・２ｂを制御（駆動）する半導体素子である吸引電極制御回路（静電力印加用制御回路，駆動回路（駆動素子））についても、本スイッチの基板１上に形成することも可能である。

図１５は、吸引電極２ａ・２ｂを制御する吸引電極制御回路１１４を基板１に形成した構成を示す上面図であり、図１６は、図１５におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
これらの図に示すように、この吸引電極制御回路１１４は、ソース拡散層２１ａ・２１ｂ、ソース電極２３ａ・２３ｂ、ゲート電極配線２４ａ・２４ｂ、ドレイン拡散層２０ａ・２０ｂ、ドレイン電極２２ａ・２２ｂを有している。

また、図１７に示すように、本スイッチの基板１上に、信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂに接続される信号回路１１５（高周波回路（ＲＦ回路）など）を形成するようにしてもよい。
この信号回路１１５も、吸引電極制御回路１１４と同様に、ソース拡散層２１ｃ・２１ｄ、ソース電極２３ｃ・２３ｄ、ゲート電極配線２４ｃ・２４ｄ、ドレイン拡散層２０ｃ・２０ｄ、ドレイン電極２２ｃ・２２ｄを有している。

このように、本スイッチと回路１１４・１１５とを一体形成することで、これらを１チップ化できる。従って、これらをプリント基板に実装する際、実装面積を小さくできる。これにより、本スイッチを含む装置の小型化・低コスト化を実現することが可能となる。

なお、上記では、回路１１４・１１５にＦＥＴ素子を用いている。しかしながら、Ｃ−ＭＯＳ、ＨＢＴなどその他の半導体素子を用いて回路１１４・１１５を形成しても、同様の効果（小型化・低コスト化）を得られる。
さらに、回路１１４・１１５だけでなく、その他の半導体素子（例えばアンプなど）を基板１に構成することで、さらなる小型化・低コスト化を図れる。

また、本スイッチでは、図１８（ａ）・（ｂ）に示すように、揺動板５におけるキャップドーム１０５の一部に、貫通孔２５を設けるようにしてもよい。この貫通孔２５は、揺動板５をパターニングする際に、容易に設けられる。
この構成では、図１１に示した犠牲膜１７を除去する工程において、貫通孔２５からエッチャントを注入できる。従って、犠牲膜１７を効率よく除去できる。
なお、図１８（ａ）・（ｂ）に示した例では、キャップドーム１０５の頂部に１つの貫通孔２５を設けている。しかしながら、貫通孔２５は、揺動板５の揺動を阻害しないなら、揺動板５のどこに形成してもよく、また、いくつ形成してもよい。

また、本実施の形態では、支持柱３の柱頭部１０３が球形であるとしているが、全体が球形である必要はなく、キャップドーム１０５との接触部位だけが球面形状（球面の一部をなす形状）であればよい。
例えば、図１９（ａ）に示すように、支持柱３の柱頭部１０３が半球形状であってもよい。

また、柱頭部１０３の形状は、球形に限らない。
例えば、図１９（ｂ）に示すように、支持柱３の柱頭部１０３を三角形状（三角錐形状）としてもよい。この場合、キャップドーム１０５の内壁についても、柱頭部１０３の形状に合わせた三角形状（三角錐形状）とすることが好ましい。

なお、図４〜図１２を用いて説明したように、本スイッチの製造工程では、揺動板５は、柱頭部１０３の形状に沿った形で自己整合的に形成される。

また、本実施の形態では、２方向に１対づつ設けられた信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂのいずれかを、信号伝達可能な状態とするとしている。しかしながら、これに限らず、本スイッチを、２方向に配された複数対の信号線電極８ａ・８ｂおよび信号線電極９ａ・９ｂを、同時に信号伝達可能な状態とするように設定してもよい。

図２０は、吸引電極２ａ・２ｂの双方に電荷を与え、これら両方向の接点電極１０ａ・１０ｂを信号線電極８ａ・８ｂおよび信号線電極９ａ・９ｂに接触させた状態（２ヶ所の接点を接続するスイッチング状態）の、本スイッチを示す説明図（図１（ａ）のＥ方向から望む図）である。
このように、本スイッチを用いれば、１つのスイッチで多接点を同時に接続することが可能となり、チップ面積の効率化を図れる。

また、図２１は、図１（ａ）（ｂ）に示した本スイッチを応用したＲＦ回路の例を示す等価回路図である。
この回路では、２つのキャパシタ２０８・２０９を並列に接続して容量値を調整するようになっている。

すなわち、この回路では、電送線路（ＲＦ−ＩＮからＲＦ−ＯＵＴまで）の間に２つのキャパシタ２０８・２０９を並列に接続している。
さらに、それぞれのキャパシタ２０８・２０９とグランドラインとの間に、本スイッチの２方向に設けられた信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂを配している。

そして、同時に導通状態とする信号線電極８ａ・８ｂあるいは信号線電極９ａ・９ｂを選択することで、回路の容量値を切り替えることができ、ＲＦ信号の特性を変化させられる。

なお、キャパシタだけでなく、インダクタ，抵抗，フィルターなどを回路に設け、これらの接続状態を本スイッチで変化させることも可能である。これにより、回路定数を調整し、任意の特性を得ることが可能となる。
このような回路に本スイッチを応用すれば、１つのスイッチで回路定数を複数種類に設定できる。従って、回路を含む電子機器の小型化を図ることが可能となる。

また、本実施の形態では、基板１がシリコンの半導体基板からなるとしている。しかしながら、これに限らず、基板１としては、ＧａＡｓやガラス基板等の反絶縁性基板、セラミック基板，ＩｎＰ基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板などを使用できる。

また、図２２は、図１（ａ）（ｂ）に示す本スイッチを応用したＲＦ回路の他の例を示す等価回路図である。
この回路では、本スイッチを、無線通信回路における送信回路と受信回路とを切り替えるスイッチに適用している。すなわち、この回路は、アンテナ１４１に接続されたスイッチ１４６・１４７により、受信信号線電極１４４，送信信号線電極１４５を切り替えるものである。

この回路では、無線通信回路の送信回路（図示せず）に接続された送信信号線電極１４５が、フィルター１４３を介してスイッチ１４７に接続されている。また、受信回路（図示せず）に接続された送信信号線電極１４５が、フィルター１４２を介してスイッチ１４６に接続されている。

そして、送信を行う場合、スイッチ１４７をＯＮすることによって、無線通信回路の送信信号線電極１４５をアンテナ１４１と接続し、アンテナ１４１から送信信号を発信する。
一方、受信を行う場合、スイッチ１４６をＯＮすることによって、受信信号線電極１４４をアンテナ１４１と接続する。そして、アンテナ１４１によって受信した信号を、受信信号線電極１４６を介して受信回路に導入する。

なお、図２２に示した例では、アンテナ１４１に接続する回路を切り替えるために本スイッチを用いている。しかしながら、これに限らず、図２２に示した回路と、図２１に示した回路の容量値の切り替える回路とを混載して、容量値の調整を行いながら、送受信を切り替える回路を構成することも可能である。

また、図２２に示した回路において、送信時と受信時との双方において使用する高周波用パワーアンプを備えてもよい。この場合、送信時と受信時とで、高周波用パワーアンプに接続する回路（送信回路あるいは受信回路）をスイッチで切り替えることとなる。

このように、本スイッチを用いることにより、複数種類の切り替えを１つのスイッチで行うことが可能となる。これにより、半導体スイッチを用いる構成に比して、回路における実装面積の小型化（高効率化）を図れる。また、アイソレーションが高くロスの少ない切り替えが可能となり、その結果、低消費電力化を実現できる。

また、本スイッチでは、信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂと対向している揺動板５の接点電極１０ａ・１０ｂは、信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂと接触する一方、吸引電極２ａ・２ｂとは接触しない。本スイッチは、吸引電極２ａ・２ｂと揺動板５との間にできる静電力で揺動板５（接点電極１０ａ・１０ｂ）を基板１側に引き付けるもので、これらが接触すると静電力がなくなる。

また、本スイッチをＲＦスイッチとする場合には、電極間（信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂと接点電極１０ａ・１０ｂとの間）にキャパシタを挟んだ構造でも接続を行える。また、この場合、その隙間の精度が重要となる。すなわち、隙間＝誘電体の膜厚＝容量値となる。この容量値については、所望の周波数におけるスイッチング特性に適した値とすることが好ましく、この値は、周波数によっても異なる。また、電極間の接続を金属と金属との接続（ＤＣＤＣ接続）とする場合、接点の摩耗や固着が問題となるが、金属間に誘電体を挟むことで、これらの問題を抑制できる。よって信頼性を向上できる。

また、本実施の形態では、絶縁膜１１・１２がフォトレジスト膜であるとしている。しかしながら、これに限らず、絶縁膜１１・１２としては、無機膜の窒化珪素膜や酸窒化珪素膜、リンやボロンなどを拡散させた酸化珪素膜、フォトレジスト，ポリイミド，フッ素樹脂などからなる有機絶縁膜を用いることも可能である。

また、特に、半導体基板に半導体素子を形成し、その上に本スイッチを形成して一体化（積層化）する場合、半導体素子の特性を変動させない温度範囲で本スイッチを製造することが好ましい。このため、本スイッチの製造工程を、３００℃以下程度の温度範囲で行うことが好ましい。
そこで、メッキ法や蒸着法およびスパッタリング法などによって金属から支持柱３・揺動板５を形成することで、本スイッチの製造工程における温度を上記の範囲に抑えることが可能となる。

また、本実施の形態では、基板１における支持柱３の形成部位に、イオン注入を施すことで拡散層６を形成するとしている。しかしながら、拡散層６に代えて、支持柱３の形成部位に（支持柱３と接触するように）低抵抗の金属配線を設け、その端部を接地するようにしてもよい。

また、本スイッチでは、電源供給を受けている間であって、スイッチングを必要とされていないアイドリング時（待機時）では、以下の状態１〜３のいずれかの状態となっていることが好ましい。
状態１：吸引電極２ａによって、揺動板５の接点電極１０ａを信号線電極８ａ・８ｂに接触させている（固定している）状態。
状態２：吸引電極２ｂによって、揺動板５の接点電極１０ｂを信号線電極９ａ・９ｂに接触させている状態。
状態３：吸引電極２ａ・２ｂによって、揺動板５を平衡とする（いずれの接点電極も信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂに触れていない）状態。

また、本実施の形態では、揺動板５に、接点電極１０ａ・１０ｂを備えるとしている。しかしながら、吸引電極２ａ・２ｂによって揺動板５を引き付けることが可能で、さらに、揺動板５によって信号線電極８ａ・８ｂあるいは９ａ・９ｂを導通させられる場合には、接点電極１０ａ・１０ｂを設ける必要はない。

さらに、本スイッチでは、基板１の表面に２つの引き出し電極（金属配線）１０６を形成し、これらの上に金属からなる支持柱３を形成してもよい。そして、揺動板５として、例えばタングステンなどの高融点金属を窒化した金属を用いることも可能である。

また、本実施の形態では、拡散層６が、引き出し電極１０６により接地されているとしている。しかしながら、これに限らず、引き出し電極１０６は、拡散層６の電位を固定できれば、拡散層６を接地させる必要はない。
また、本実施の形態では、支持柱３の柱頭部１０３および脚部１０４が多結晶シリコンからなるとしている。しかしながら、これらを、金属などの導体から構成してもよい。

また、本実施の形態では、基板１上に２つの支持柱３を設け、さらに、揺動板５に、２つのキャップドーム１０５を備えるとしている。
しかしながら、本スイッチ（および後述する本光スイッチ）において、支持柱３の数を３以上としてもよい。
なお、この場合には、３つ以上の支持柱３を、基板上に一列に並べて配することが好ましい。

また、本実施の形態では、本スイッチを、揺動板５を揺動させることで、信号線電極８ａ・８ｂ，９ａ・９ｂの導通状態を切り替えるスイッチであるとしている。
しかしながら、これに限らず、本スイッチを、揺動板５を揺動させることで光（レーザー光など）の光路を制御（変更）する、光スイッチ（光路スイッチ；静電アクチュエーター型の光スイッチ）として利用することも可能である。

図２３（ａ）は、光スイッチとして構成された本スイッチ（本光スイッチ）の構成を示す上面図である。また、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図であり、図２３（ｃ）は、同じくＢ−Ｂ線矢視断面図である。

これらの図に示すように、本光スイッチは、図１に示した構成において、信号線電極８ａ・８ｂ，信号線電極９ａ・９ｂ，接点電極１０ａ・１０ｂを備えていない一方、揺動板５上に光反射層２１２を配した構成である。

すなわち、本光スイッチでは、吸引電極２ａ・２ｂが、それぞれＮ側，Ｓ側に、図１の構成に比して揺動板５の中心から離れる方向に配されている。
そして、この揺動板５の表面に、アルミやニッケルなどの金属からなる、光を反射させるための光反射層（光反射板）２１２が設けられている。

また、本光スイッチは、拡散層６，引き出し電極１０６に代えて、支持柱用電極２１１を備えている。そして、この支持柱用電極２１１上に、金属から構成されている支持柱３が配されている。この支持柱用電極２１１は、支持柱３を一定の電位とするための電極配線である。

図２４（ａ）〜（ｃ）は、本光スイッチの動作状態を示す説明図である。
図２４（ａ）は、吸引電極２ａ・２ｂに電荷を与えていない場合における、図２３（ａ）に示したＢＢ線矢視断面図である。

この場合には、揺動板５は、基板１が水平を保っている限り、支持柱３上で平衡を保っており、どの方向にも傾いていない。
なお、このような揺動板５の平衡状態は、２つの支持柱３を結ぶ直線に関して線対称の関係にある２つの吸引電極２ａ・２ｂに同等の電荷（静電力）を与えることによっても実現できる。

一方、図２４（ｂ）は、制御回路によってＳ方向の吸引電極２ｂの電圧を上げて、ここに電荷を与えた場合における、ＢＢ線（図２３（ａ））矢視断面図である。
この図に示すように、この場合、揺動板５と吸引電極２ｂとの間に静電的な引力（吸引力）が働き、揺動板５がＳ方向に傾いている。

また、図２４（ｃ）は、制御回路によってＮ方向の吸引電極２ａの電圧を上げて、ここに電荷を与えた場合における、ＢＢ線（図２３（ａ））矢視断面図である。
この場合、揺動板５と吸引電極２ａとの間に静電的な引力（吸引力）が働き、揺動板５がＮ方向に傾く。

次に、本光スイッチの製造方法について説明する。
まず、シリコンの半導体からなる基板１上に、通常の半導体プロセスで用いるスパッタ装置や蒸着装置などで、吸引電極２ａ・２ｂおよび支持柱用電極２１１となる金属膜を成膜する（金属の種類としては、例えばアルミやニッケル、チタン、タングステン、金などを挙げられる）
この金属膜上に、半導体プロセスのフォトリソ法によりレジストマスクパターンを形成し、このパターンをマスクとしてエッチングを行い、吸引電極２ａ・２ｂおよび支持柱用電極２１１形成する（なお、この電極形成については、リフトオフ法を用いて行ってもよい）。

次に、図４〜図９に示した方法によって、金属（例えば金やニッケル）からな支持柱３を、支持柱用電極２１１上に形成する。
次に、図１０に示した方法と同様に、犠牲膜１７となるフォトレジストやポリイミドなどの樹脂を、全体に回転塗布する（電極１０ａ・１０ｂは形成しない）。その後、図１１に示したように、犠牲膜１７上に、揺動板５となる金属膜１８（例えば窒化タングステン膜）を、スパッタ法などで成膜する。

次に、光の反射率の高い金属（例えばアルミやニッケルなど）の膜を、金属膜１８上に、スパッタ法や蒸着法により成膜する。
次に、フォトリソ法により、揺動板５の形状に応じたレジストマスクを金属膜１８上に設け、ドライエッチング法などにより金属膜１８をエッチングする。その後、レジストマスクおよび犠牲膜１７を除去する。

なお、上記したように、揺動板５におけるキャップドーム１０５の一部（支持柱３の柱頭部１０３と揺動板５とが係合する個所）に、貫通孔２５を設けるようにしてもよい（図１８（ａ）・（ｂ）参照）。
これにより、犠牲膜１７を除去する工程において、貫通孔２５からエッチャントを注入できるので、犠牲膜１７を効率よく除去できる。

次に、本光スイッチの応用例について説明する。
図２５は、本光スイッチを備えた光スイッチシステム（本システム）を示す説明図である。
この図に示すように、本システムは、本光スイッチを実装基板２２１に取り付け、ケース２２０内に納めた構成である。

図２５に示すように、本光スイッチは、実装基板２２１上に載置されている。また、本光スイッチの吸引電極２ａ・２ｂから実装基板２２１に対し、ボンディングワイヤーＢＷによる配線がなされている（支持柱用電極２１１も同様）。

さらに、本システムは、ケース２２０内における本光スイッチ（実装基板２２１）と対向する部位に、光学系基板（実装基板）２２２を備えている。
また、この光学系基板２２２には、２つのモジュール基板（実装モジュール基板）２２３ａ・２２３ｂが備えられている。

モジュール基板２２３ａは、光学系基板２２２のＮ側に設けられており、発光素子２２４ａおよび受光素子２２５ａを備えている。一方、モジュール基板２２３ｂは、同じくＳ側に設けられており、発光素子２２４ｂおよび受光素子２２５ｂを有している。

発光素子（光源）２２４ａ・２２４ｂは、発光ダイオードやレーザーダイオードなどからなる光源であり、外部から受けた電気信号（電圧信号など）に応じた光を照射するものである。
また、受光素子（受光体）２２５ａ・２２５ｂは、フォトダイオードなどからなるフォトディテクター（光検出器）であり、自身に受けた光に応じた電気信号（電圧信号など）を生成する光電変換素子である。

そして、本システムでは、揺動板５がＳ側に傾いて吸引電極２ｂに接触した状態となると、発光素子２２４ｂから照射された光が、光反射層２１２によって反射されて受光素子２２５ｂに到達する。
一方、揺動板５がＮ側に傾いて吸引電極２ａに接触した状態となると、発光素子２２４ａから照射された光が、光反射層２１２に反射されて受光素子２２５ａに受光されるように設計されている。

また、図２７（ａ）（ｂ）は、ケース２２０の構成を示す説明図である。
図２７（ａ）に示すように、ケース２２０は、光学系基板２２２を備える第１ケース２２０ａと、実装基板２２１を備える第２ケース２２０ｂとから構成されている。
そして、本システムでは、図２７（ｂ）に示すように、上記した全ての部材を実装した後、ケース２２０ａ・２２０ｂを重ね合わせて封止するようになっている。

次に、本システムの動作状態を説明する。
本システムでは、発光素子２２４ａ・２２４ｂから照射される入射光ＬＩを光反射層２１２によって反射させ、２つの反射光ＬＯを生成する。
そして、揺動板５をＮ方向あるいはＳ方向に傾けることによって、２つの受光素子２２５ａ・２２５ｂのいずれか一方に対し、選択的に反射光ＬＯを受光させる（反射光ＬＯを受光する受光素子２２５ａ・２２５ｂを切り替える）ようになっている。

すなわち、Ｎ側の受光素子２２５ａに発光素子２２４ａの光を受光させたい場合、制御回路によってＮ方向の吸引電極２ａの電圧を上げて、ここに電荷を与える。これにより、図２５に示すように、揺動板５と吸引電極２ａとの間に静電的な引力（吸引力）が働き、揺動板５がＮ方向に傾いて、吸引電極２ａと接触する（このとき、揺動板５は、支柱３，支持柱用電極２１１を介して接地されている）。

そして、この状態で発光素子２２４ａに電圧を印加すると、この素子からの入射光ＬＩが揺動板５上の光反射層２１２に照射され、その反射光ＬＯが受光素子２２５ａに到達することとなる。
また、図２５に示すように、この状態では、発光素子２２４ｂからの光は、受光素子２２５ｂにはとどかない。

一方、Ｓ側の受光素子２２５ｂに発光素子２２４ｂの光を受光させたい場合、制御回路によってＳ方向の吸引電極２ｂの電圧を上げて、ここに電荷を与える。これにより、図２６に示すように、揺動板５と吸引電極２ｂとの間に静電的な引力（吸引力）が働き、揺動板５がＳ方向に傾いて、吸引電極２ｂと接触する（このとき、揺動板５は、支柱３，支持柱用電極２１１を介して接地されている）。

そして、この状態で発光素子２２４ｂに電圧を印加すると、この素子からの入射光ＬＩが揺動板５上の光反射層２１２に照射され、その反射光ＬＯが受光素子２２５ｂに到達する。
また、図２６に示すように、この状態では、発光素子２２４ａからの光は、受光素子２２５ａにはとどかない。

このように、本システムでは、揺動板５の傾く方向を切り替えることで、反射光ＬＯを受光する受光素子２２５ａ・２２５ｂを切り替えることが可能となっている。
従って、１つの本光スイッチで複数の光スイッチ状態（受光素子２２５ａ・２２５ｂのいずれに反射光ＬＯが到達しているか）を制御することが可能となっている。

なお、本システムのケース２２０ａ・２２０ｂ（図２７（ａ）（ｂ）参照）の内壁については、光を反射しない（光を吸収する）ように、黒色に塗装するか、黒色の樹脂などを塗布することが好ましい。また、ケース２２０ａ・２２０ｂそのものを、反射防止材料で形成してもよい。
これにより、光反射層２１２からの反射光ＬＯがケース２２０ａ・２２０ｂの内壁に到達しても、この光を再反射（乱反射）させて受光素子２２５ａ・２２５ｂに受光させてしまうことを回避できる。従って、本システムの誤動作を抑制できる。

また、本システムでは、図２５に示したように、モジュール基板２２３ａ・２２３ｂでは、受光素子２２５ａ・２２５ｂの取り付け部分が、揺動板５の傾きに応じて傾斜していることが好ましい。
例えば、揺動板５がＳ側に傾いた場合、光反射層２１２と受光素子２２５ｂとが平行となる一方、揺動板５がＮ側に傾いた場合、光反射層２１２と受光素子２２５ａとが平行となることが好ましい。
これにより、受光素子２２５ａ・２２５ｂに対する反射光ＬＯの入射効率を向上させられる。

また、図２８に示すように、本システムにおける発光素子２２４ａ・２２４ｂの表面に、集光機能を有するレンズ（集光レンズ）Ｌを設けてもよい。これにより、入射光ＬＩの光路（発光光路）を絞れるので、光反射層２１２に対して確実に（効率よく）入射光ＬＩを照射できる。
また、受光素子２２５ａ・２２５ｂの表面にもレンズＬを設けることにより、光反射層２１２からの反射光ＬＯを、効率よく受光素子２２５ａ・２２５ｂに集光できる。

このように、発光素子２２４ａ・２２４ｂおよび受光素子２２５ａ・２２５ｂの表面にレンズを設けることにより、受光素子２２５ａ・２２５ｂにおける反射光ＬＯの受光量を増やせる。従って、本システムの切り替え精度（光スイッチ動作の精度）を向上させられる。

また、図２５に示した構成では、本光スイッチの吸引電極２ａ・２ｂ，支持柱用電極２１１から実装基板２２１に対し、ボンディングワイヤーＢＷによる配線がなされているとしている。
しかしながら、本システムを、基板１と実装基板２２１との接続に関し、ボンディングワイヤーＢＷを用いない構成とすることも可能である。

図２９は、基板１と実装基板２２１との接続にボンディングワイヤーＢＷを用いない構成の、本システムを示す説明図である。
この図に示すように、この構成では、本光スイッチの基板１に、その裏面から吸引電極２ａ・２ｂ，支持柱用電極２１１に到達するような貫通配線２２６を設けている。
そして、基板１の裏面に、各貫通配線２２６に接続された、裏面電極２２７が備えられている。

さらに、実装基板２２１の表面（本光スイッチの実装される面）には、本光スイッチの裏面電極２２７に接触する位置に、実装基板電極２２８が設けられている。また、実装基板２２１には、その裏面から実装基板電極２２８に到達するような、実装基板貫通配線２２９が配されている。
さらに、実装基板２２１の裏面に、各実装基板貫通配線２２９に接続された外部電極（表面電極）２３０が備えられている。

また、この構成では、ケース２２０における第２ケース２２０ｂの底面の一部に穴が設けられており、この穴から、外部電極２３０を晒すことが可能となっている。

このように、基板１と電極２ａ・２ｂ，２１１との間の配線に関し、ボンディングワイヤーＢＷの代わりに貫通配線２２６，２２９を使用することで、ケース２２０内の配線経路を短くできる。
そして、このように配線経路を短縮することによって、断線の危険性を低下させられるとともに、電気ノイズを拾いにくくできる。従って、本システムの信頼性を向上できる。

また、図２９に示すように、光学系基板２２２およびモジュール基板２２３ａ・２２３ｂに、これらの裏面から発光素子２２４ａ・２２４ｂ，受光素子２２５ａ・２２５ｂおよびボンディング電極ＢＷａに到達する貫通配線２３１を設けてもよい。

この場合には、光学系基板２２２の裏面（モジュール基板２２３ａ・２２３ｂのない面）に、貫通配線２３１に接続された外部電極（表面電極）２３２・２３３が備えられる。また、ボンディング電極ＢＷａが、ボンディングワイヤーＢＷを介して、発光素子２２４ａ・２２４ｂ、受光素子２２５ａ・２２５ｂに接続されることとなる。

従って、この構成では、発光素子２２４ａ・２２４ｂ、受光素子２２５ａ・２２５ｂに、自身に接続した貫通配線２３１に応じた外部電極２３２と、ボンディングワイヤーＢＷを介して接続された外部電極２３３とが接続される。
さらに、ケース２２０における第１ケース２２０ａの一部に穴が設けられており、この穴から、外部電極２３２・２３３を晒すことが可能となっている。

このように、光学系基板２２２上の配線に関し、できるだけボンディングワイヤーを使用せず、その代わりに貫通配線２３１を用いることが好ましい。
これにより、ケース２２０内の配線経路を短くできるので、断線の危険性を低下させられるとともに、電気ノイズを拾いにくくできる。従って、本システムの信頼性を向上させられる。

また、上記では、本システムの光源として、外部から受けた電気信号（電圧信号など）に応じた光を出力する発光素子（ダイオード）を例示した。また、本システムの受光体として、受けた光に応じた電気信号を出力する受光素子（光電変換素子）を示した。

しかしながら、これに限らず、本システムの光源としては、外部から受信した光信号を本光スイッチの光反射層２１２に照射する光導波管（光の導波管；光ファイバーなど）を用いてもよい。
また、本システムの受光素子として、光反射層２１２からの反射光ＬＯを直接的に外部に出力する、上記のような光導波管を用いてもよい。

図３０は、図２５に示した構成において、第１ケース２２０ａに光学系基板２２２を備えず、その代わりに、受光用光ファイバー２４１と入射用光ファイバー２４２とからなる光ファイバー対を、光反射層２１２の対向位置に２つ配した構成である。

この構成では、入射用光ファイバー２４２からの入射光ＬＩを、光反射層２１２で反射させる。そして、反射光ＬＯを、受光用光ファイバー２４１に受光させることとなる。
この構成では、外部から入射用光ファイバー２４２を介して光信号を本システムに導入し、さらに、この光信号を、受光用光ファイバー２４１を介して外部に送信できる。すなわち、光信号を直接的に送受信できるため、本システムを、光通信の中継器（中継点）として利用できる。

なお、図３０の構成では、本システムに、１つの本光スイッチと２つの光ファイバー対を備えるようになっている。しかしながら、複数の本光スイッチを備えるとともに、各本光スイッチに２つづつの光ファイバー対を配することで、本システムを、複数の光信号を送受信可能な光スイッチシステムとできる。
また、光通信における複数の中継点に本システムを用いることで、高精度の光通信網を構築できる。

また、本光スイッチも、図１〜図２２に示した本スイッチと同様に、単一の基板１に対する半導体プロセスによって製造可能なものである。
また、さらに、本光スイッチの吸引電極２ａ・２ｂを制御（駆動）する半導体素子である吸引電極制御回路（静電力印加用制御回路，駆動回路（駆動素子））についても、本光スイッチの基板１上に形成することも可能である。
例えば、上記した図１５，図１６に示したように、吸引電極２ａ・２ｂを制御する吸引電極制御回路（ＦＥＴ）１１４を、本光スイッチの基板１に形成することが可能である。

上記したように、この吸引電極制御回路１１４は、ソース拡散層２１ａ・２１ｂ、ソース電極２３ａ・２３ｂ、ゲート電極配線２４ａ・２４ｂ、ドレイン拡散層２０ａ・２０ｂ、ドレイン電極２２ａ・２２ｂを有している。

この構成では、ドレイン電極２２ａに静電力を印加するための電圧を印加した状態で、ゲート電極配線２４ａに動作電流を流すと、吸引電極制御回路１１４がＯＮとなる。これにより、ドレイン電極２２ａに印加した電圧が、ソース電極２３ａを介して本光スイッチの吸引電極２ａに印加される。従って、揺動板５と吸引電極２ａとの間に静電力が働き、揺動板５が吸引電極２ａ側へ傾く。

このように、本光スイッチと回路１１４とを一体形成することで、これらを１チップ化できる。従って、これらをプリント基板に実装する際、実装面積を小さくできる。これにより、本光スイッチを含む装置の小型化・低コスト化を実現することが可能となる。
なお、ＦＥＴに限らず、Ｃ−ＭＯＳ，バイポーラトランジスタ（ＨＢＴなど），ダイオードなどその他の半導体素子を用いて回路１１４を形成しても、同様の効果（小型化・低コスト化）を得られる。

また、図２５に示した構成では、光学系基板２２２上に、モジュール基板２２３ａ・２２３ｂが備えられるとしている。しかしながら、モジュール基板２２３ａ・２２３ｂと光学系基板２２２とを、一体形成してもよい。

また、図２３に示した構成では、支持柱用電極２１１上に支持柱３を配している。しかしながら、支持柱用電極２１１に代えて、図１に示した拡散層６，引き出し電極１０６を用いてもよい。支持柱用電極２１１と、拡散層６および引き出し電極１０６とは、構造は異なるが、同様の機能を有するものである。

ただし、支持柱３の材料によっては、拡散層６の上に支持柱３を設ける方が機械強度を増大させられる場合がある。例えば、シリコンの半導体からなる基板１上に拡散層６を設け、その上に多結晶シリコンを成膜して支持柱３を形成する場合には、シリコン基板１と多結晶シリコン支持柱３とが結晶結合するため、支持柱３の強度を高くできる。

また、金属配線の上に金属で支持柱３を形成する場合も、同じように強度を高められる。なお、金属配線の上に多結晶シリコンで支持柱３を形成した場合は、密着強度が低くなるため、機械強度が低下する。

また、本光スイッチ（あるいは本スイッチ）を製造する際、揺動板５となる金属膜１８については、応力のない成膜条件で成膜することが好ましい。このため、金属膜１８を窒化タングステンから構成する場合、金属膜１８を、タングステンターゲットを用いた窒素雰囲気中でのスパッタリングで形成することが好ましい。この場合、成膜圧力を高くすることで、金属膜１８にかかる応力を小さくできる。

通常、タングステンをスパッタ成膜すると柱状結晶状態となり、引っ張り応力が強くなる。一方、窒素含有量の多い窒化タングステンは、粒状結晶状態となり、圧縮応力が強くなる。

そこで、スパッタリングの際には、成膜される窒化タングステンにかかる応力を限りなく小さくできるように、窒素雰囲気の条件（圧力）を設定することが好ましい。なお、窒素雰囲気の圧力を低くしすぎると、窒化タングステン中の窒素の含有量が少なくなって引っ張り応力が高くなる。また、窒素雰囲気の圧力を高くしすぎると、窒化タングステン中の窒素の含有量が高くなって、圧縮応力が高くなる。

また、本システムについて、光通信用の中継器などに使用できると記載したが、本システムは、スイッチング動作の必要な制御機器であれば、どのような機械に備えられたどのような制御機器にでも使用可能である。
また、本光スイッチにおいても、揺動板５に、吸引電極２ａ・２ｂと電気的な相互作用を行う（引き付け合う）接点電極１０ａ・１０ｂ（図１参照）を備えてもよい。

また、本スイッチは、基板１上に支持柱３を２つ設け、その上に揺動板５を載せた構造を有しており、支持柱３によって揺動板５を２箇所で軸支（枢支）するようになっており、揺動板５の端部には、複数のビームが設けられており、この部分で、吸引電極２ａ，２ｂの静電力を受ける構成であるともいえる。

また、図２２に示した回路では、無線通信回路の送信回路と受信回路を切り替えるスイッチに適用した例で、アンテナ１４１に接続されたスイッチ１４６、１４７により受信信号線電極１４４、送信信号線電極１４５を切り替えるものであるともいえる。動作状態としては、まず送信を行う場合について説明すると、無線通信回路の送信信号線電極１４５をフィルター１４３に接続したスイッチ１４７をＯＮさせアンテナ１４１と接続して送信信号をアンテナ１４１から発信する。次に、受信を行う場合について説明すると、アンテナ１４１に接続したスイッチ１４６をＯＮさせアンテナ１４１と接続してアンテナ１４１で受信し、スイッチ１４６からフィルター１４２を経由して受信信号線電極１４４で無線通信回路の受信回路へ導入する。なお、本例ではアンテナの送信と受信を切り替えるところに適用したが、これに限られるものではなく、先に示したキャパシタの容量を変化させるなどの回路と混載して、回路の調整を行いながら送信と受信を切り替えたるすることも可能である。送信および受信の切り替えは、高周波用パワーアンプがあり、これは送信時と受信時のアンプとして使用する。送信する際と受信する際にはアンプの先につながっている回路が異なるので、その回路をスイッチで切り替えている。通常は半導体のスイッチで行っている。本スイッチを用いる事で、アイソレーションが高くロスの少ない切り替えが可能となり、その結果低消費電力化を図れる。

さらに、本スイッチでは、支持柱を金属の柱として基板表面に金属配線を形成しその配線上に支持柱を設け、ビームにも金属例えばタングステンなど高融点金属を窒化した金属を用いることも可能であるといえる。特に、基板に半導体基板を用いて、その基板に半導体素子を形成し、その上に本スイッチを形成し積層化する場合、半導体素子の特性変動が生じない温度範囲で形成する必要があり、３００℃以下程度の製造工程が必要となる。そこで、支持柱およびビームの材料として金属を用い、その形成方法としてはスパッタリング法などを用いて本スイッチの構造を形成することで、半導体素子との一体化や積層化が可能となる。また、支持柱３と電位を獲るための基板１に設けた拡散層６を用いたが、ここは低抵抗の金属配線を用いても同様の効果が得られるといえる。

また、本発明の目的は、信頼性の高い低電圧駆動マイクロスイッチを構成可能な、静電アクチュエーターを提供することにあるともいえる。そして、このために、本スイッチは、基板１上に支持柱３を２つ設け、その上に揺動板５を載せた構造を有しており、２つ支持柱３によって揺動板５を軸支している。また、揺動板５と基板１上の吸引電極２ａ，２ｂの間で静電力を受けている。本スイッチでは、揺動板が支持柱に係合されており半固定状態である。これにより、低電圧で揺動板５の傾きを駆動でき、長寿命化が可能となる。

また、図２３に示した支持柱用電極２１１は、支持柱を一定の電位とする為の電極配線のことで、その電極の上に支持柱を設けてその電極から配線で引き出して基板上に配置する構造であるともいえる。

また、揺動板５となる窒化タングステン膜は応力のない成膜条件で成膜することが好ましい。その為には、タングステンターゲットを用いて窒素雰囲気でスパッタする方法がある。応力を小さくする為に、成膜圧力を高くすることで可能となる。通常、タングステンをスパッタ成膜すると柱状結晶状態となり、引っ張り応力が強くなる。そこで、窒素雰囲気で成膜することで粒状結晶に近づけて圧縮応力が強くなるようにする。その、窒素の含有量により応力が限りなく小さくなる条件を用いることが好ましい。圧力を低くすると窒素の含有量が少なく引っ張り応力となり、圧力を高くすると圧縮応力となる。

また、図２７（ａ）（ｂ）に示したケース２２０の内壁には光の反射を防止又は吸収する黒色の塗装や樹脂などを塗布するか、ケースそのものを反射防止材料で形成するとことにより、揺動板上の光の反射を吸収し受光素子への乱反射による入射を防止できる。これにより、誤動作の抑制が向上する。

また、図３０の構成については、光通信の中継器に接続できるといえる。また、図３０の構成では光マイクロスイッチを１つと光ファーバーの入出を２対しか図示していないが、それぞれを複数個配置することで更に複数の光信号のスイッチングを可能にできる。これらを光通信の中継点に用いることで、高精度の光通信網を構築できる。

また、本発明を、以下に示す第１〜４静電アクチュエーター，第１〜３マイクロスイッチ，第１・２製造方法として表現することも可能である。すなわち、第１静電アクチュエーターは、基板上に配置した吸引電極により、揺動板を静電的に引き付ける静電アクチュエーターにおいて、基板上に固定され、揺動板を軸支する２つの支持柱を備え、さらに、基板上に信号線を備え、揺動板の底面に接点電極を設けている構成である。このアクチュエーターは、基板上に支持柱を２つ設け、その上に揺動板を載せた構造を有しており、２つの支持柱によって揺動板を軸支（枢支）するように設定されている。また、揺動板の端部には、ビーム（棒状の部材）が設けられており、この部分で、吸引電極の静電力を受けるようになっている。このように、このアクチュエーターでは、揺動板を支持柱によって軸支する構成であるため、揺動板（ビーム）の傾く方向（揺動方向；吸引電極によって基板側に引き付けられる方向）を任意に設定できる。これにより、ユーザーの所望とする方向にビームを設け、各ビームに応じて基板に吸引電極を配することで、揺動板を任意の方向に傾ける（引き付ける）ことが可能となる。従って、このアクチュエーターをマイクロスイッチに応用すれば、揺動板に細い梁を設けることがないため、長寿命のマイクロスイッチを構成することが可能となる。

また、第２静電アクチュエーターは、第１静電アクチュエーターにおいて、上記支持柱が、基板に固定された脚部と、この脚部上に設けられた、脚部よりも太い柱頭部とを備えておりビームが中空のドーム部を有しており、このドーム部に、支持柱の柱頭部が係合されている構成である。また、第３静電アクチュエーターは、第２静電アクチュエーターにおいて、上記ドーム部の内壁と、支持柱の柱頭部におけるドーム部との接触部分とが、球面形状である構成である。また、第４静電アクチュエーターは、第１静電アクチュエーターにおいて、上記吸引電極を制御するための吸引電極制御回路を上記基板に備えている構成である。

また、第１マイクロスイッチは、第１静電アクチュエーターと、上記基板に設けられ、基板側に引き付けられた揺動板の接点電極を介して互いに導通する１対の信号線電極とを備えた構成である。また、第２マイクロスイッチは、第１マイクロスイッチにおいて、上記信号線電極における揺動板との当接部位、および、揺動板における接点電極との当接部位の少なくとも一方に、誘電体が設けられている構成である。また、第３マイクロスイッチは、上記ビームの駆動範囲を制限することで、基板側に引き付けられたビームと信号線電極との間に隙間を設けるストッパーを基板に備えている構成である。また、第１通信装置は、第１〜第３マイクロスイッチのいずれかを用いた回路を有する構成である。

また、第１製造方法は、第１静電アクチュエーターの製造方法であって、基板に支持柱および吸引電極を形成する第１工程と、支持柱を含む基板全面に犠牲膜を形成する第２工程と、この犠牲膜上に電導膜を形成する第３工程と、この電導膜をパターニングして揺動板を形成する第４工程と、揺動板の下部にある上記の犠牲膜を除去する第５工程とを含む方法である。また、第２製造方法は、第１製造方法において、上記第４工程において、揺動板の一部に貫通孔を設ける構成である。

また、本発明を、以下の第１〜第９光スイッチ装置および第１光通信装置として構成することも可能である。すなわち、第１光スイッチ装置は、基板上に配置した吸引電極により、揺動板を静電的に引き付ける静電アクチュエーターにおいて、基板上に固定され、搖動板を軸支するための一列に並ぶ複数の支持柱を備え、さらに揺動板表面に光の反射板を備えることを特徴とするマイクロ光スイッチ装置である。

また、第２光スイッチ装置は、第１光スイッチ装置において、上記支持柱を２つ備えている構成である。さらに、第３光スイッチ装置は、第１あるいは第２光スイッチ装置において、前記反射板の対向面に発光素子と受光素子を備えた構成である。また、第４光スイッチ装置は、第１あるいは第２光スイッチ装置において、前記支持柱が、基板に固定された脚部と、この脚部上に設けられた、脚部よりも太い柱頭部とを備えている一方、上記揺動板の端部に備えた中空のドーム部を有しており、このドーム部に、各支持柱の柱頭部が係合されている構成である。

また、第５光スイッチ装置は、第１あるいは第２光スイッチ装置において、前記支持柱は、基板に設けた電位固定用の電極の上に設けられている構成である。また、第６光スイッチ装置は、第１あるいは第２光スイッチ装置において、前記反射板の対応面に光の導波管を備える構成である。さらに、第７光スイッチ装置は、第３光スイッチ装置において、前記発光素子にレーザーダイオードを受光素子にフォトダイオードを用いた構成である。また、第８光スイッチ装置は、第３光スイッチ装置において、記発光素子及び前記受光素子のいずれか一方または両方の表面にレンズを設けた構成である。さらに、第９光スイッチ装置は、第３光スイッチ装置において、基板を半導体基板としてその基板に光スイッチの動作回路を設けた構成である。また、第１光通信装置は、第１〜第９光スイッチ装置のいずれかを備えた光通信装置である。

第１〜第９光スイッチ装置では、揺動板が半固定となっている。揺動板のバネ力を使用しないため、バネを曲げるだけの静電気力を印加する必要がない。よって、小さい印加電圧でも揺動板の角度を変化させることができる。又、半固定であることから揺動板の角度を高速に変化させる事が可能となり、高速で光の反射角度を変化させることができる。よって、高速なスイッチング動作が可能となる。また、バネを用いないので寿命も長くできる。

本発明は、静電アクチュエーター（静電駆動マイクロアクチュエーター）を用いるスイッチや、このスイッチを備える電子機器、例えば、携帯電話（無線通信機器）などの電子機器（通信機器）に適用することが可能である。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態にかかるマイクロスイッチの構成を示す上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。 図２（ａ）は、図１（ａ）に示したマイクロスイッチに関し、平衡状態となっている揺動板を示す説明図であり、図２（ｂ）（ｃ）は、基板側に傾いている状態となっている揺動板を示す説明図である。 Ｎ方向に４つの信号線電極を、また、Ｓ方向に４つの信号線電極を設けたマイクロスイッチを示す上面図である。 図１（ａ）（ｂ）に示したマイクロスイッチの製造工程を示す説明図である。 図１（ａ）（ｂ）に示したマイクロスイッチの製造工程を示す説明図である。 図１（ａ）（ｂ）に示したマイクロスイッチの製造工程を示す説明図である。 図１（ａ）（ｂ）に示したマイクロスイッチの製造工程を示す説明図である。 図１（ａ）（ｂ）に示したマイクロスイッチの製造工程を示す説明図である。 図１（ａ）（ｂ）に示したマイクロスイッチの製造工程を示す説明図である。 図１（ａ）（ｂ）に示したマイクロスイッチの製造工程を示す説明図である。 図１（ａ）（ｂ）に示したマイクロスイッチの製造工程を示す説明図である。 図１（ａ）（ｂ）に示したマイクロスイッチの製造工程を示す説明図である。 図１３（ａ）は、図１（ａ）（ｂ）に示したマイクロスイッチに誘電体膜を備えた構成のスイッチを示す上面図であり、図１３（ｂ）は、図１３に（ａ）示したマイクロスイッチにおけるＡ−Ａ線矢視断面図である。 図１４（ａ）は、図１に示したマイクロスイッチにストッパーを備えた構成のスイッチを示す上面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示したマイクロスイッチにおけるＡ−Ａ線矢視断面図である。 図１に示したマイクロスイッチにおける吸引電極を制御する吸引電極制御回路を基板に形成した構成を示す上面図である。 図１５（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。 図１５に示した構成に信号回路を加えた構成を示す上面図である。 図１８（ａ）は、図１に示したマイクロスイッチであって、キャップ板のキャップドームに貫通穴を設けた構成を示す上面図であり、図１８（ｂ）は、図１８に示したマイクロスイッチにおけるＡ−Ａ線矢視断面図である。 図１９（ａ）は、図１に示したマイクロスイッチの支持柱を示す説明図であって、支持柱の柱頭部を半球形状とした構成を示す説明図であり、図１９（ｂ）は同じく三角形状とした構成を示す説明図である。 図１に示したマイクロスイッチにおける、２ヶ所の接点を接続した状態を示す説明図である。 図１（ａ）（ｂ）に示したマイクロスイッチを応用したＲＦ回路の例を示す等価回路図である。 図１（ａ）（ｂ）に示したマイクロスイッチを応用したＲＦ回路の他の例を示す等価回路図である。 図２３（ａ）は、本発明の一実施形態にかかる光スイッチの構成を示す上面図である。また、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図であり、図２３（ｃ）は、同じくＢ−Ｂ線矢視断面図である。 図２４（ａ）〜（ｃ）は、図２３に示した光スイッチの動作状態を示す説明図である。 図２３に示した光スイッチを備えた光スイッチシステムを示す説明図である。 図２５に示した光スイッチシステムの動作を示す説明図である。 図２７（ａ）（ｂ）は、図２５に示した光スイッチシステムのケースの構成を示す説明図である。 図２５に示した光スイッチシステムにレンズを設けた構成を示す説明図である。 図２３に示した光スイッチを備えた他の光スイッチシステムを示す説明図である。 図２３に示した光スイッチを備えたさらに他の光スイッチシステムを示す説明図である。 図３１（ａ）（ｂ）は、従来のマイクロスイッチを示す説明図である。

符号の説明

１ 基板
２ａ，２ｂ 吸引電極
３ 支持柱
５ 揺動板
６ 拡散層
８ａ〜８ｄ 信号線電極
９ａ〜９ｄ 信号線電極
１０ａ・１０ｂ 接点電極
１１ 第１の絶縁膜
１２ 第２の絶縁膜
１３ 開口
１４ 給電メタル金属層
１５ フォトレジストマスク
１６ 金属柱
１７ 犠牲膜
１１ 金属層
１９ ストッパー
２０ａ〜２０ｄ ドレイン拡散層
２１ａ〜２１ｄ ソース拡散層
２２ａ〜２２ｄ ドレイン電極
２３ａ〜２３ｄ ソース電極
２４ａ〜２４ｄ ゲート電極配線
２５ 貫通孔
１０３ 柱頭部
１０４ 脚部
１０５ キャップドーム（ドーム部）
１０６ 引き出し電極
１１４ 吸引電極制御回路
１１５ 信号回路
１１８ 誘電体膜
１４１ アンテナ
１４２ フィルター
１４３ フィルター
１４４ 受信信号線電極
１４５ 送信信号線電極
１４６，１４７ スイッチ
２０８，２０９ キャパシタ
２１１ 支持柱用電極
２１２ 光反射層
２２０ ケース
２２０ａ 第１ケース
２２０ｂ 第２ケース
２２１ 実装基板
２２２ 光学系基板
２２３ａ・２２３ｂ モジュール基板
２２４ａ・２２４ｂ 発光素子（光源）
２２５ａ・２２５ｂ 受光素子（受光体）
２２６ 貫通配線
２２７ 裏面電極
２２８ 実装基板電極
２２９ 実装基板貫通配線
２３０ 外部電極
２３１ 貫通配線
２３２・２３３ 外部電極
２４１ 受光用光ファイバー（受光体）
２４２ 入射用光ファイバー（光源）
ＢＷ ボンディングワイヤー
ＢＷａ ボンディング電極
Ｌ レンズ
ＬＩ 入射光
ＬＯ 反射光

Claims (17)

1. 基板上に配置した吸引電極により、揺動板を静電的に引き付ける静電アクチュエーターにおいて、
   基板上に固定され、揺動板を軸支するための、一列に並ぶ複数の支持柱を備え、
   上記支持柱は、基板に固定された脚部と、この脚部上に設けられた柱頭部とを有し、
   上記揺動板は、中空のドーム部を有し、
   上記ドーム部に、上記支持柱の柱頭部が係合されており、
   上記ドーム部の内壁と、上記支持柱の柱頭部における上記ドーム部との接触部分とが、球面形状であり、
   上記ドーム部は、上記柱頭部と外れないように上記柱頭部を包んで形成されていることを特徴とする静電アクチュエーター。
2. 上記支持柱を２つ備えていることを特徴とする請求項１に記載の静電アクチュエーター。
3. 上記柱頭部は、上記脚部よりも太いことを特徴とする請求項１に記載の静電アクチュエーター。
4. 上記吸引電極を制御するための吸引電極制御回路を上記基板に備えていることを特徴とする請求項１に記載の静電アクチュエーター。
5. 上記の支持柱が、この支持柱の電位を固定するための電極に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の静電アクチュエーター。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の静電アクチュエーターと、
   上記基板に設けられ、基板側に引き付けられた揺動板を介して互いに導通する１対の信号線電極とを備えたマイクロスイッチ。
7. 上記揺動板における信号線電極との当接部位に、信号線電極対を導通させるための接点電極が設けられていることを特徴とする請求項６に記載のマイクロスイッチ。
8. 上記信号線電極における揺動板との当接部位、および、揺動板における信号線電極との当接部位の少なくとも一方に、誘電体が設けられていることを特徴とする請求項６に記載のマイクロスイッチ。
9. 上記揺動板の駆動範囲を制限することで、基板側に引き付けられた揺動板と信号線電極との間に隙間を設けるストッパーを基板に備えていることを特徴とする請求項８に記載のマイクロスイッチ。
10. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の静電アクチュエーターと、
    静電アクチュエーターの揺動板に設けられた光反射膜とを備えていることを特徴とするマイクロ光スイッチ。
11. 請求項１０に記載のマイクロ光スイッチと、
    このマイクロ光スイッチの光反射膜に光を照射する光源と、
    光反射膜からの反射光を受光する受光体とを備えていることを特徴とするマイクロ光スイッチシステム。
12. 上記の光源が、外部から受けた光信号を光反射膜に向けて出力する入力用の光導波管からなるとともに、
    上記の受光体が、光反射膜によって反射された光信号を受けて外部に出力する出力用の光導波管からなることを特徴とする、請求項１１に記載のマイクロ光スイッチシステム。
13. 上記の光源が、外部から受けた電気信号に応じた光を光反射膜に向けて照射する発光素子からなるとともに、
    上記の受光体が、光反射膜に反射された光を受けて電気信号に変換して出力する受光素子からなることを特徴とする、請求項１１に記載のマイクロ光スイッチシステム。
14. 上記の光源および受光体の少なくとも一方の表面に、集光レンズが設けられていることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロ光スイッチシステム。
15. 請求項６に記載のマイクロスイッチあるいは請求項１１に記載のマイクロ光スイッチシステムを備えた通信装置。
16. 請求項１に記載の静電アクチュエーターの製造方法であって、
    基板に、上記支持柱および吸引電極を形成する第１工程と、
    上記支持柱を含む基板全面に犠牲膜を形成する第２工程と、
    この犠牲膜上に、上記柱頭部を包む上記ドーム部を有する電導膜を形成する第３工程と、
    この電導膜をパターニングして揺動板を形成する第４工程と、
    揺動板の下部にある上記の犠牲膜を除去することにより、上記ドーム部と上記柱頭部とを外れないように係合させる第５工程とを含むことを特徴とする静電アクチュエーターの製造方法。
17. 上記第４工程において、揺動板の一部に貫通孔を設けることを特徴とする請求項１６に記載の静電アクチュエーターの製造方法。

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