Reed switch

本発明は、例えば高周波の信号制御に使用される有接点スイッチに関する。

近年の集積化技術の向上に伴い、電子機器の小型・軽量化、低電圧動作・低消費電力化、高周波動作化が急速に進んでいる。 特に、携帯電話などの移動通信端末装置の技術分野では、上記の要求が厳しい上に、高機能化も求められており、これらの対立する課題を解決する技術の一つとして、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems；マイクロマシン）が注目されている。 このＭＥＭＳは、シリコンプロセス技術により、マイクロな機械的要素と電子回路要素とを融合したシステムである。 ＭＥＭＳ技術は、その精密加工性などの優れた特徴から、高機能化に対応しつつ、小型で低価格なＳｏＣ（System on a Chip) を実現することができる。

このＭＥＭＳ技術は、様々な分野で利用され、例えば高周波を伝送する信号線路の継断を機械的に行うスイッチに使用されている。 高周波向けのスイッチでは、信号品質を確保するために、スイッチの挿入による電力損失（挿入損失、インサーションロス）が十分に小さく、また絶縁特性が十分に高いことが望ましい。 これら２つの特性を同時に満たすことのできるスイッチとしては、有接点スイッチが挙げられ、特に品質要求の厳しい回路において、重要な部品として利用されている。 また、このような有接点スイッチは、メガヘルツ（ＭＨｚ（１０ ⁶ Ｈｚ））帯〜ギガヘルツ（ＧＨｚ（１０ ⁹ Ｈｚ））帯のキャリアによる高速大容量通信向けのフロントエンド回路での応用も期待されている。

従来使われている高周波向けの有接点スイッチの多くは、高いアイソレーションを確保し易く、回路設計上の応用範囲も広いことから、いわゆるシリーズ型の接点構造を有している。 シリーズ型の接点構造では、例えば対となる固定接点および可動接点が接触した状態（オン状態）のときに信号線路が機械的に継続され、非接触の状態（オフ状態）のときに信号線路が機械的に断絶される。

このようなシリーズ型の接点構造を用いたスイッチにおいて、挿入損失の増減に影響を与える重要因子の一つは、接点部における接触抵抗である。 接触抵抗が小さいほど、低い挿入損失を実現できるため、これまでも種々の技術が開発されている。 最も利用されている手法は、１つの固定接点に対し複数の可動接点を設けて接点数を増やすこと（多点接触）により、接触抵抗を低減するというものである（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の接点構造は、基板上に形成された固定接点と、キャビティ内において固定接点に対向する位置に複数設けられた可動接点と、これらの可動接点を保持する可動梁とを備える。 このような構成において、可動梁に、外部駆動回路から変位が与えられることにより、固定接点および可動接点の接触および非接触が切り替えられ、信号線路の継断を行うスイッチとして機能する。 このような接点構造（以下、多点接触構造という）は、製造も容易であるため、多くのスイッチで実用化されている。

ところが、上記特許文献１の手法のように、接点数を増やした多点接触構造では、全ての接点を均等に接触させることが困難である。 これは、次のような理由による。 即ち、各可動接点と固定接点との間の各距離は、プロセス上可能な範囲で等価に形成されるが、材料の平坦性や内部応力による部材の反りによって、実際には差異を生じる。 更に、この差異は、例えばスイッチのデバイス毎、ロット毎、ウエハ毎に異なるものである。

また、特許文献１において可動梁は、基板上の一点（固定部）に固定されており、その固定部を支点として変位するようになっている。 このため、可動梁を変位させて、可動接点を固定接点に接触させようとした場合、複数の可動接点のうち、まず接点間距離が近い接点対が接触する。 その後は、この接触点が可動梁の新たな支点となるため、この接触点より外側（固定部と反対側）における可動梁のばね定数が上昇する。 従って、接点が可動梁の支点（固定部）から離れた位置にある程、接触圧が小さくなってしまう。 即ち、上記のような多点接触構造では、接点毎に接触圧がばらつき、局所的に接触不良や非接触状態も発生し易くなる。 そのため、十分な抵抗削減効果が得られず、挿入損失を低減しにくいという問題がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、接触抵抗を低減して挿入損失を抑制することが可能な有接点スイッチを提供することにある。

本発明の第１の有接点スイッチは、基板に一軸方向に沿って並列配置された複数の第１接点と、複数の第１接点のそれぞれに対向して梁を有すると共に、基板面内を一軸方向に沿って摺動可能な可動部材と、梁の第１接点との対向面にそれぞれ設けられた複数の第２接点とを備え、各第１接点は、複数の固定接点電極を有し、可動部材の各梁には、複数の固定接点電極に渡って、第２接点としての可動接点電極が設けられているものである。
本発明の第２の有接点スイッチは、基板に一軸方向に沿って並列配置された複数の第１接点と、複数の第１接点のそれぞれに対向して弾性を有する梁を有すると共に、基板面内を一軸方向に沿って摺動可能な可動部材と、梁の第１接点との対向面にそれぞれ設けられた複数の第２接点とを備え、各第１接点は、複数の固定接点電極を有し、可動部材の各梁には、固定接点電極毎に、第２接点としての可動接点電極が設けられ、 かつ、基板が複数の固定接点電極同士の間に段差を有することにより、梁の付け根側における固定接点電極と可動接点電極との間隔が、梁の先端側における固定接点電極と可動接点電極との間隔よりも広くなっているものである。

本発明の第１および第２の有接点スイッチでは、可動部材の摺動動作により、基板に設けられた第１接点と可動部材に設けられた第２接点との接触状態および非接触状態が切り替えられ、例えば伝送線路を機械的に継断するスイッチとして機能する。 ここで、第１接点が複数並列配置されると共に、可動部材がそれら複数の第１接点に対向して複数の梁を有し、それらの梁毎に第２接点が設けられていることにより、第１接点および第２接点の組（接点対）が並列化した接点構造が実現される。 これにより、全ての接点対における接触を同時に一括して行いつつも、各接点対同士の機械的な結合が緩くなり（機械的な干渉が生じにくくなり）、各接点対における接触は互いに独立なものとなる。 よって、各接点同士は十分な接触圧で略均等に接触し易くなる。

本発明の第１および第２の有接点スイッチによれば、基板に第１接点を複数並列配置すると共に、可動部材にそれら複数の第１接点に対向して複数の梁を設け、かつ各梁に第２接点を設けるようにしたので、各接点同士の接触圧を均等化して、接触不良等を防ぐことができる。 これにより、接触抵抗を低減して、挿入損失を抑制することが可能となる。

本発明に係る有接点スイッチの概略構成を表す平面図である。

第１の実施形態に係る有接点スイッチの概略構造を表す平面図である。

比較例に係る有接点スイッチの概略構成を表す断面図である。

第２の実施形態に係る有接点スイッチの概略構造を表す平面図である。

第３の実施形態に係る有接点スイッチの概略構造を表す平面図である。

図５に示した有接点スイッチの効果を説明するための模式図である。

図５に示した有接点スイッチの変形例の概略構成を表す平面図である。

第４の実施形態に係る有接点スイッチの概略構造を表す平面図である。

図８に示した有接点スイッチの配線レイアウトの一例を表す平面図である。

図８に示した有接点スイッチのアクチュエータの一例を表す平面図である。

有接点スイッチの適用例に係る電子機器の機能ブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 尚、説明は以下の順序で行う。

１． 概略構成（可動接点をプッシュロッドの梁に設けた有接点スイッチの例）
２． 第１の実施の形態（接点対を２つの固定接点、１つの可動接点とした例）
３． 第２の実施の形態（接点対を２つの固定接点、２つの可動接点とした例）
４． 第３の実施の形態（固定接点同士の間に段差を設けた例）
５． 第４の実施の形態（プッシュロッドの動作軸に対して線対称に梁を設けた例）
６． 適用例（有接点スイッチを用いた電子機器の例）

＜有接点スイッチの概略構成＞
図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明に係る有接点スイッチ（有接点スイッチ１）の概略構成を表したものであり、図１（Ａ）は全体構成、図１（Ｂ）は接点対付近の構成をそれぞれ模式的に表している。 有接点スイッチ１は、例えば、半導体等よりなる基板１１上に並列配置された複数の接点対１０と、これら複数の接点対１０に接続されたプッシュロッド１２（支持体）と、プッシュロッド１２を駆動するアクチュエータ２０とを備えている。 各接点対１０は、伝送線路１５を介して、互いに同一の入力ポートＶinおよび出力ポートＶoutにそれぞれ接続されており、接点対１０毎に形成される回路は互いに等価となっている。

具体的には、図１（Ｂ）に示したように、基板１１内の所定の領域にキャビティ１１ａが形成されており、このキャビティ１１ａの壁面には、接点対１０の一部となる固定接点電極１４（第１接点）が複数並列して設けられている。 各固定接点電極１４には、伝送線路１５が電気的に接続されている。 伝送線路１５は、入力ポートＶｉｎと出力ポートＶｏｕｔとの間で信号、例えば高周波信号を伝送する信号線路である。 一方、キャビティ１１ａ内では、アクチュエータ２０の駆動に応じて、プッシュロッド１２が、固定接点電極１４（接点対１０）の配列方向（動作軸Ａ）に沿って摺動可能となっている。

プッシュロッド１２は、例えばその動作軸Ａに沿って延在する棒状部材である。 このプッシュロッド１２から、動作軸Ａと直交する方向に向かって、かつ各固定接点電極１４に対向するように、複数の接点梁１２ａが張り出している。 この接点梁１２ａは、プッシュロッド１２によってキャビティ１１ａ内の中空に保持されており、各接点梁１２ａの固定接点電極１４との対向面には、可動接点電極１３（第２接点）が設けられている。 即ち、接点対１０は、接点梁１２ａ、可動接点電極１３および固定接点電極１４からなり、プッシュロッド１２の摺動（動作軸Ａに沿った位置変動）によって、これら可動接点電極１３および固定接点電極１４の接触状態（オン状態）と非接触状態（オフ状態）とが切り替わるようになっている。 尚、本実施の形態におけるプッシュロッド１２および接点梁１２ａが、本発明における可動部材の一具体例に相当する。

接点梁１２ａの弾性率（例えばヤング率）は、プッシュロッド１２のそれよりも、小さくなるように、接点梁１２ａおよびプッシュロッド１２の材質や厚み等が設定されていることが望ましい。 即ち、接点梁１２ａをいわゆる弾性体と見做し、プッシュロッド１２をいわゆる剛体と見做すことができることが望ましい。

アクチュエータ２０は、例えばＭＥＭＳ技術を用いて加工されたＭＥＭＳアクチュエータであり、特にラテラル駆動を用いた静電アクチュエータ（詳細は後述）が好適に用いられる。

以下、このような有接点スイッチ１の好適な実施形態（接点対の構造）について詳細に説明する。 尚、上記概略構成と同様の構成要素については、同一の符号を付し適宜説明を省略する。

＜第１の実施の形態＞
（有接点スイッチ１Ａの構成）
図２（Ａ）は、第１の実施形態に係る有接点スイッチ（有接点スイッチ１Ａ）の接点対付近の平面構成（オフ状態）を表すものである。 有接点スイッチ１Ａでは、複数の接点対１０ａが、基板１１上に並列配置され、プッシュロッド１２の摺動動作により接点対１０ａにおける接触状態および非接触状態を切り替えることにより、いわゆるシリーズ型の継断動作を行う。 図２（Ｂ）は、接触状態（オン状態）にある接点対１０ａを示すものであり、図中の矢印Ｂは信号の流れを模式的に表したものである。

基板１１は、例えばシリコン（Ｓｉ）、シリコン・カーバイト（ＳｉＣ）、シリコン・ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）およびシリコン・ゲルマニウム・カーボン（ＳｉＧｅＣ）などのＳｉ系半導体よりなる基板である。 あるいは、基板１１として、ガラス、樹脂およびプラスチックなどの非Ｓｉ系基板を用いてもよい。

キャビティ１１ａは、接点対１０ａの配置箇所に応じて、例えば櫛歯状に基板１１をくり抜いて形成され、プッシュロッド１２および接点対１０ａを変位可能に収容するための空間である。 このキャビティ１１ａは、基板１１に例えばフォトリソグラフィとドライエッチングを施すことにより形成することができる。 また、このエッチングと同時に、プッシュロッド１２および接点梁１２ａを形成する（取り出す）ことができる。 このようなキャビティ１１ａの壁面には、入力ポートＶinおよび出力ポートＶoutが形成された２つの伝送線路１５と、各伝送線路１５に接続された２つの固定接点電極１４ａ１，１４ａ２が設けられている。

伝送線路１５および固定接点電極１４ａ１，１４ａ２は、例えば基板１１の側から順にチタン（Ｔｉ）および金（Ａｕ）を有する積層膜である。 このような積層膜は、例えばスパッタとフォトリソグラフィにより形成することができ、各層の厚みは、例えばチタン０．１μｍ、金２．０μｍである。 伝送線路１５は、基板１１上に矩形状に形成された固定電極であり、例えばワイヤ接続、フィードスルー電極形成、はんだ付けまたはＡｕバンプ接続等の手法を用いて、入力ポートＶinへの信号入力および出力ポートＶoutからの信号出力がなされるようになっている。 本実施の形態では、２つの固定接点電極１４ａ１，１４ａ２に対して１つの接点梁１２ａが対向配置され、各接点梁１２ａには、固定接点電極１４ａ１，１４ａ２の両方に対向して１つの可動接点電極１３ａが設けられている。

接点梁１２ａは、例えば基板１１およびプッシュロッド１２と同様のシリコン系半導体材料を基材とし、この基材の表面を、固定接点電極１４ａ１，１４ａ２と同様の材料および厚みよりなる積層膜１２ａ１で被覆したものである。 この接点梁１２ａは、プッシュロッド１２よりも弾性率が小さくなっている。 ここでは、接点梁１２ａとプッシュロッド１２とは基板１１からエッチング加工により形成するため、接点梁１２ａとプッシュロッド１２の材質は同一であるが、例えば接点梁１２ａの厚みをプッシュロッド１２よりも薄くすることにより、接点梁１２ａを弾性体、プッシュロッド１２剛体と見做している。

可動接点電極１３ａは、固定接点電極１４ａ１，１４ａ２と同様、例えば基板１１の側から順にチタン（Ｔｉ）および金（Ａｕ）を有する積層膜である。 また、例えばスパッタとフォトリソグラフィにより形成することができ、各層の厚みは、例えばチタン０．１μｍ、金２．０μｍである。

（有接点スイッチ１Ａの作用）
本実施の形態では、図示しないアクチュエータ２０によりプッシュロッド１２が駆動され、このプッシュロッド１２が動作軸Ａに沿って摺動（変位）すると、この摺動動作によって、接点対１０ａにおける接触状態および非接触状態が切り替わる。 具体的には、非接触状態から接触状態への切り替え、あるいはその逆（接触状態から非接触状態）の切り替えがなされる。 接点対１０ａが非接触状態にある場合には、入力ポートＶinから出力ポートＶoutまでの伝送線路１５は機械的に断絶され、スイッチオフとなる（図２（Ａ））。
一方、接点対１０ａが接触状態にある場合には、入力ポートＶinから出力ポートＶoutまでの伝送線路１５が接点対１０ａによって機械的に継続され、スイッチオンとなる（図２（Ｂ））。 具体的には、入力ポートＶin側から入力された信号は、固定接点電極１４ａ１、可動接点電極１３ａ 、固定接点電極１４ａ２を順に経て出力ポートＶoutへ出力される。

ここで、図３を参照して、比較例に係る有接点スイッチ（有接点スイッチ１００）における接点接触動作ついて説明する。 有接点スイッチ１００では、基板１０１上に、固定部（支点）１０２によって一端が固定された可動梁１０３が設けられ、この可動梁１０３に複数（２つ）の可動接点電極１０４が形成されている。 基板１０１上には、キャビティを介して可動接点電極１０４に対向するように固定接点電極１０５が配設されている。 このような構成において、可動梁１０３を変位させて、複数の可動接点電極１０４と固定接点電極１０５との多点接触を行うことにより、接触抵抗の低減を図っている。

ところが、この有接点スイッチ１００のように、１つの可動梁１０３に複数の可動接点電極１０４を設けた場合、全ての接点を均等に接触させることが困難である。 これは、次のような理由による。 即ち、各可動接点と固定接点との間の各距離（間隔）は、プロセス上可能な範囲で等価に形成されるが、材料の平坦性や内部応力による部材の反りによって、実際には差異を生じる。 また、この差異は、例えばスイッチのデバイス毎、ロット毎、ウエハ毎に異なるものである。 更に、比較例では、各接点対（可動接点と固定接点）間の距離は、可動梁１０３を剛体と見做せる程度に狭く配置されている。

また、可動梁１０３は、基板１０１上の固定部１０２を支点として変位するようになっている。 このため、可動梁１０３を変位させて、接点接触をさせる場合、複数の可動接点電極１０４のうち、まず固定部１０２に近い側の可動接点電極１０４が固定接点に接触すると想定され、その後は、この接触点が可動梁１０３の新たな支点となるため、この接触点より外側（固定部１０２の反対側）における可動梁１０３のばね定数が上昇する。 可動梁１０３がもともと柔らかいものであれば、ばね定数の上昇率は小さいのであるが、一般には接点の接触圧を確保して接触抵抗を小さくするために可動梁１０３としては硬いばねを採用することが多いので、ばね定数の上昇率は大きなものとなる。 従って、接点が可動梁１０３の支点（固定部１０２）から離れた位置にある程、接触圧が小さくなってしまう。 即ち、接点毎に接触圧がばらつき、局所的に接触不良や非接触状態も発生し易くなる。 ちなみに、接触に要する力がより強く、あるいは接触時間がより長くなるように可動梁を駆動すれば、全ての接点を十分に接触させることも可能ではあるが、この場合、アクチュエータあるいは素子全体が大型化するため、あまり効率的ではない。 即ち、上記のような多点接触構造では、十分な抵抗削減効果が得られず、挿入損失を低減しにくい。

これに対し、本実施の形態では、２つの固定接点電極１４ａ１，１４ａ２の組が基板１１上に複数並列配置されると共に、プッシュロッド１２がそれらの固定接点電極１４ａ１，１４ａ２に対向して接点梁１２ａを有する。 各接点梁１２ａには、固定接点電極１４ａ１，１４ａ２の両方に対向するように１つの可動接点電極１３ａが形成されている。 これにより、固定接点電極１４ａ１，１４ａ２、可動接点電極１３ａおよび接点梁１２ａよりなる接点対１０ａが並列化された接点構造が実現される。 よって、全ての接点対１０ａにおける接触動作を同時に一括して行いつつも、各接点対１０ａ同士の機械的な結合を緩くする（機械的な干渉を生じにくくする）ことができる。 即ち、全ての接点対１０ａにおける各接触動作が互いに独立になされる。 従って、全ての接点対１０ａにおいて、２つの固定接点電極１４ａ１，１４ａ２と可動接点電極１３ａとの接触は、十分な接触圧で略均等になされる。

以上のように、本実施の形態では、基板１１上に固定接点電極１４ａ１，１４ａ２を複数並列配置すると共に、プッシュロッド１２に固定接点電極１４ａ１，１４ａ２に対向して複数の接点梁１２ａを設け、かつ各接点梁１２ａに可動接点電極１３ａを設けるようにしたので、各接点対１０ａにおける接触圧を均等化して、接触不良等を防ぐことができる。 これにより、接触抵抗を低減して、挿入損失を抑制することが可能となる。 また、より多くの接点を安定して接触させられるようになり、特に高周波信号の伝送線路において挿入損失の小さな有接点スイッチを実現できる。

また、接点梁１２ａの弾性率がプッシュロッド１２の弾性率よりも小さくなっていることにより、例えば接点梁１２ａが弾性体、プッシュロッド１２が剛体と見做せることにより、各接点対１０ａにおける接触圧をより均等化することができる。 ここで、全ての接点対１０ａにおいて、可動接点電極１３ａと固定接点電極１４ａ１，１４ａ２との間の各距離（接点間距離）は、プロセス上可能な範囲で等価に設計されるが、材料の平坦性や内部応力による部材の反り等によって、実際にはばらつきを生じる。 また、このばらつきは、例えばスイッチのデバイス毎、ロット毎、ウエハ毎によって異なるものである。 本実施の形態のように、接点梁１２ａを弾性体と見做なせることにより、上記のように各接点間距離にばらつきが生じた場合であっても、そのようなばらつきによる接点間の接触圧差を軽減することができ、即ち接触圧を均等化することができる。 接触圧の均等化は接点の継断動作の安定性を向上させ、デバイスの信頼性向上につながる。 また、小さな圧力で十分に低い接触抵抗を実現し易くなり、アクチュエータの小型化、制御電力の低減につながる。

＜第２の実施の形態＞
図４（Ａ）は、第２の実施形態に係る有接点スイッチ（有接点スイッチ１Ｂ）の接点対（接点対１０ｂ）付近の平面構成（オフ状態）を表すものである。 図４（Ｂ）は、接触状態（オン状態）にある接点対１０ｂを示すものであり、図中の矢印Ｂは信号の流れを模式的に表したものである。 尚、上記概略構成および第１の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し適宜説明を省略する。

有接点スイッチ１Ｂは、上記第１の実施の形態の有接点スイッチ１Ａと同様、複数の接点対１０ｂが、基板１１上に並列配置され、プッシュロッド１２の摺動動作により伝送線路１５の機械的な継断を行うシリーズ型のスイッチである。 また、基板１１に形成されたキャビティ１１ａの壁面には、入力ポートＶinおよび出力ポートＶoutが形成された２つの伝送線路１５と、各伝送線路１５に接続された２つの固定電極１４ａ１，１４ａ２が設けられている。 プッシュロッド１２からは、それらの固定電極１４ａ１，１４ａ２に対向するように、接点梁１２ａが張り出しており、この接点梁１２ａの弾性率はプッシュロッド１２の弾性率よりも小さくなっている。

但し、本実施の形態では、各接点対１０ｂにおいて、２つの固定接点電極１４ａ１，１４ａ２に対して２つの可動接点電極１３ｂ１，１３ｂ２が設けられている。 具体的には、各接点梁１２ａには、固定接点電極１４ａ１に対向するように可動接点電極１３ｂ１が、固定接点電極１４ａ２に対向するように可動接点電極１３ｂ２がそれぞれ設けられている。 可動接点電極１３ｂ１，１３ｂ２はそれぞれ、上記第１の実施の形態における可動接点電極１３ａと同様、基板１１の側から順にチタンおよび金を有する積層膜であり、厚みは、例えばチタン０．１μｍ、金２．０μｍである。

これにより、本実施の形態では、上記第１の実施の形態と同様、図示しないアクチュエータ２０の駆動により、プッシュロッド１２が動作軸Ａに沿って摺動（変位）すると、この摺動動作によって、接点対１０ｂにおける接触状態および非接触状態が切り替わる。 接点対１０ｂが非接触状態にある場合には、入力ポートＶinから出力ポートＶoutまでの伝送線路１５は機械的に断絶され、スイッチオフとなる（図４（Ａ））。 一方、接点対１０ｂが接触状態にある場合には、入力ポートＶinから出力ポートＶoutまでの伝送線路１５が接点対１０ｂによって機械的に継続され、スイッチオンとなる（図４（Ｂ））。 具体的には、入力ポートＶin側から入力された信号は、固定接点電極１４ａ１、可動接点電極１３ｂ１、接点梁１２ａ（積層膜１２ａ１）、可動接点電極１３ｂ２、固定接点電極１４ａ２を順に経て出力ポートＶoutへ出力される。

ここで、固定接点電極１４ａ１，１４ａ２が基板１１上に複数並列配置されると共に、固定接点電極１４ａ１，１４ａ２に対向して配置された各接点梁１２ａには、固定接点電極１４ａ１，１４ａ２のそれぞれに対向するように２つの可動接点電極１３ｂ１，１３ｂ２が形成されている。 これにより、上記第１の実施の形態と同様、固定接点電極１４ａ１，１４ａ２、可動接点電極１３ｂ１，１３ｂ２および接点梁１２ａよりなる接点対１０ｂが並列化された接点構造が実現される。 従って、本実施の形態においても、プッシュロッド１２の摺動動作により、全ての接点対１０ｂにおける接触動作を同時に一括して行いつつも、各接点対１０ｂにおける各接触動作が互いに独立になされる。 よって、全ての接点対１０ｂにおいて、固定接点電極１４ａ１，１４ａ２と可動接点電極１３ｂ１，１３ｂ２との接触は、十分な接触圧で略均等になされる。 よって、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。

＜第３の実施の形態＞
図５（Ａ）は、第３の実施形態に係る有接点スイッチ（有接点スイッチ１Ｃ）の接点対（接点対１０ｃ）付近の平面構成（オフ状態）を表すものである。 図５（Ｂ）は、非接触状態から接触状態への遷移過程にある接点対１０ｃを示すものである。 図５（Ｃ）は、接触状態（オン状態）にある接点対１０ｃを示すものであり、図中の矢印Ｂは信号の流れを模式的に表したものである。 尚、上記概略構成および第１，２の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し適宜説明を省略する。

有接点スイッチ１Ｃは、上記第１の実施の形態の有接点スイッチ１Ａと同様、複数の接点対１０ｃが、基板１１上に並列配置され、プッシュロッド１２の摺動動作により伝送線路１５の機械的な継断を行うシリーズ型のスイッチである。 また、基板１１に形成されたキャビティ１１ａの壁面には、入力ポートＶinおよび出力ポートＶoutが形成された２つの伝送線路１５と、各伝送線路１５に接続された２つの固定電極１４ａ１，１４ａ２が設けられている。 プッシュロッド１２からは、それらの固定電極１４ａ１，１４ａ２に対向するように、接点梁１２ａが張り出しており、この接点梁１２ａの弾性率はプッシュロッド１２の弾性率よりも小さくなっている。 更に、上記第２の実施の形態の有接点スイッチ１Ｂと同様、各接点対１０ｃにおいて、２つの固定接点電極１４ａ１，１４ａ２に対して２つの可動接点電極１３ｂ１，１３ｂ２が設けられている。

但し、本実施の形態では、固定接点電極１４ａ１と固定接点電極１４ａ２との間に段差Ｓが設けられている。 具体的には、段差Ｓは、キャビティ１１ａの壁面に形成されており、この段差Ｓを間にして２つの伝送線路１５が設けられ、各伝送線路１５上に固定接点電極１４ａ１，１４ａ２がそれぞれ配置されている。 この段差Ｓにより、プッシュロッド１２に近い側（接点梁１２ａの付け根側）における接点間距離が、プッシュロッド１２に遠い側（接点梁１２ａの先端側）における接点間距離よりも広くなっている。 即ち、ここでは、固定接点電極１４ａ１と可動接点電極１３ｂ１との間の距離が、固定接点電極１４ａ２と可動接点電極１３ｂ２との間の距離よりも広くなっている。 尚、このような段差Ｓにおける高低差は、成膜時の膜厚ばらつきや、接点梁１２ａの反り量を加味して設定されることが望ましい。

これにより、本実施の形態では、上記第１の実施の形態と同様、図示しないアクチュエータ２０の駆動により、プッシュロッド１２が動作軸Ａに沿って摺動（変位）すると、この摺動動作によって、接点対１０ｃにおける接触状態および非接触状態が切り替わる。 接点対１０ｃが非接触状態にある場合には、入力ポートＶinから出力ポートＶoutまでの伝送線路１５は機械的に断絶され、スイッチオフとなる（図５（Ａ））。 そして、図５（Ｂ）に示したように、接点対１０ｃが非接触状態から接触状態に遷移する過程では、方向Ａ１に向かって接点梁１２ａが変位し、まず接点梁１２ａの先端側にある可動接点電極１３ｂ２が、対向する固定接点電極１４ａ２に接触する。 その後または略同時に、接点梁１２ａの付け根側にある可動接点電極１３ｂ１が、対向する固定接点電極１４ａ１に接触する（図５（Ｃ））。 これにより、入力ポートＶinから出力ポートＶoutまでの伝送線路１５が接点対１０ｃによって機械的に継続され、スイッチオンとなる。 具体的には、入力ポートＶin側から入力された信号は、固定接点電極１４ａ１、可動接点電極１３ｂ１、接点梁１２ａ（積層膜１２ａ１）、可動接点電極１３ｂ２、固定接点電極１４ａ２を順に経て出力ポートＶoutへ出力される。

ここで、固定接点電極１４ａ１，１４ａ２が基板１１上に複数並列配置されると共に、固定接点電極１４ａ１，１４ａ２に対向して配置された各接点梁１２ａには、固定接点電極１４ａ１，１４ａ２のそれぞれに対向するように２つの可動接点電極１３ｂ１，１３ｂ２が形成されている。 これにより、上記第１の実施の形態と同様、固定接点電極１４ａ１，１４ａ２、可動接点電極１３ｂ１，１３ｂ２および接点梁１２ａよりなる接点対１０ｃが並列化された接点構造が実現される。 従って、本実施の形態においても、全ての接点対１０ｃにおいて、固定接点電極１４ａ１，１４ａ２と可動接点電極１３ｂ１，１３ｂ２との接触は、十分な接触圧で略均等になされる。 よって、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、固定接点電極１４ａ１と固定接点電極１４ａ２との間に所定の段差Ｓが設けられていることにより、プッシュロッド１２から近い側の接点間距離が遠い側の接点間距離よりも広くなっている。 ここで、接点梁１２ａでは、いずれの接点同士も非接触であるときには、その付け根部分（プッシュロッド１２との接続部分）が支点となるが、接点梁１２ａの変位により、いずれかの接点同士が接触した後は、その接触点が接点梁１２ａの新たな支点となる。 ここで仮に、成膜ばらつき等に起因して、プッシュロッド１２に近い側の接点同士（固定接点電極１４ａ１と可動接点電極１３ｂ１）が先に接触してしまう構造になっている場合は、例えば図６に示したように、その接触点を支点として接点梁１２ａが変形し易くなる。 このため、プッシュロッド１２から遠い側の接点同士（固定接点電極１４ａ２と可動接点電極１３ｂ２）を接触させるために大きなストロークまたは強い力あるいはその両方が必要となる。 従って、アクチュエータが大型化してデバイスが大型化してしまう。 また、最悪の場合には、接点同士が接触しないという最悪も発生し得るため、スイッチ動作が不安定となり易い。

そこで、本実施の形態のように、段差Ｓを設けることにより、プッシュロッド１２から遠い側の固定接点電極１４ａ２と可動接点電極１３ｂ２とを、プッシュロッド１２に近い側にある固定接点電極１４ａ１と可動接点電極１３ｂ１よりも先に（または略同時に）接触させる。 これにより、上記のような成膜ばらつきが生じた場合であっても、接点梁１２ａの変形による接触不良（特に接点梁１２ａの先端側における接触不良）を防止し、各接点対１０ｃにおいて、接点同士の接触圧をより均等化することができる。

尚、上記第３の実施の形態では、各接点対１０ｃに段差Ｓを１つ設けた場合を例に挙げたが、段差Ｓの数は２つ以上であってもよく、即ち固定接点電極１４ａ１と固定接点電極１４ａ２との間に多段ステップを設けてもよい。 また、接点間距離を変化させる手段としては、段差Ｓに限らず、図７（Ａ）に示したようなテーパＳ１であってもよい。 あるいは、図７（Ｂ）に示したように、キャビティ１１ａの壁面の広範囲にテーパＳ２を設け、このテーパＳ２による傾斜面に固定接点電極１４ａ１，１４ａ２を設けてもよい。

＜第４の実施の形態＞
図８（Ａ）は、第４の実施形態に係る有接点スイッチ（有接点スイッチ１Ｄ）の接点対（接点対１０ｄ）付近の平面構成（オフ状態）を表すものである。 図８（Ｂ）は、接触状態（オン状態）にある接点対１０ｄを示すものであり、図中の矢印Ｂは信号の流れを模式的に表したものである。 尚、上記概略構成および第１，２の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し適宜説明を省略する。

有接点スイッチ１Ｄは、上記第１の実施の形態の有接点スイッチ１Ａと同様、複数の接点対１０ｄが、基板１１上に並列配置され、プッシュロッド１２の摺動動作により伝送線路１５の機械的な継断を行うシリーズ型のスイッチである。 また、基板１１に形成されたキャビティ１１ａの壁面には、入力ポートＶinおよび出力ポートＶoutが形成された２つの伝送線路１５と、各伝送線路１５に接続された２つの固定電極１４ａ１，１４ａ２が設けられている。 プッシュロッド１２からは、それらの固定電極１４ａ１，１４ａ２に対向するように、接点梁１２ａが張り出しており、この接点梁１２ａの弾性率はプッシュロッド１２の弾性率よりも小さくなっている。 更に、上記第２の実施の形態の有接点スイッチ１Ｂと同様、各接点対１０ｄにおいて、２つの固定接点電極１４ａ１，１４ａ２に対して２つの可動接点電極１３ｂ１，１３ｂ２が設けられている。

但し、本実施の形態では、プッシュロッド１２の動作軸Ａと直交する方向に沿った両側に接点梁１２ａが張り出している。 また、固定接点電極１４ａ１，１４ａ２、可動接点電極１３ｂ１，１３ｂ２および接点梁１２ａが、プッシュロッド１２の動作軸Ａを対称軸として線対称となる位置に設けられている。 即ち、各接点対１０ｄでは、固定接点電極１４ａ１、可動接点電極１３ｂ１および接点梁１２ａよりなる組と、固定接点電極１４ａ２、可動接点電極１３ｂ２および接点梁１２ａよりなる組とが互いに線対称の関係にある。

これにより、本実施の形態では、上記第１の実施の形態と同様、図示しないアクチュエータ２０の駆動により、プッシュロッド１２が動作軸Ａに沿って摺動（変位）すると、この摺動動作によって、接点対１０ｄにおける接触状態および非接触状態が切り替わる。 接点対１０ｄが非接触状態にある場合には、入力ポートＶinから出力ポートＶoutまでの伝送線路１５は機械的に断絶され、スイッチオフとなる（図８（Ａ））。 一方、接点対１０ｄが接触状態にある場合には、入力ポートＶinから出力ポートＶoutまでの伝送線路１５が接点対１０ｄによって機械的に継続され、スイッチオンとなる（図８（Ｂ））。 具体的には、入力ポートＶin側から入力された信号は、固定接点電極１４ａ１、可動接点電極１３ｂ１、接点梁１２ａ（積層膜１２ａ１）、可動接点電極１３ｂ２、固定接点電極１４ａ２を順に経て出力ポートＶoutへ出力される。

以下、上記概略構成例および第１〜４の実施の形態で説明した有接点スイッチにおける配線レイアウトおよびアクチュエータ２０の一例について説明する。 尚、これらの説明では、上記各形態を代表して第４の実施の形態の有接点スイッチ１Ｄの構成を用いる。

（配線レイアウト例）
図９は、有接点スイッチ１Ｄにおける具体的な配線のレイアウトについて模式的に表すものである。 有接点スイッチ１Ｄは、信号線路ＳＩＧ（伝送線路１５、固定接点電極１４ａ１，１４ａ２、可動接点電極１３ｂ１，１３ｂ２および接点梁１２ａに対応）と、グランド線路ＧＮＤとが、基板１１上において略交互に配置されたＧＳＧＳＧ構造を有している。 グランド線路ＧＮＤは、基板１１表面の絶縁膜上に、グランド電位に設定された固定電極として設けられるものである。

このような配線レイアウトにより、特に高周波信号における電力損失を軽減することができる。 これは、次のような理由による。 即ち、基板１１上には絶縁膜（図示せず）を介して伝送線路１５が形成されるが、この絶縁膜上にある伝送線路１５に信号が入力されると、この入力信号はグランド線路ＧＮＤへ向けて放射し易くなる。 そのため、グランド線路ＧＮＤが伝送線路１５から離れた位置に配置されている場合には、信号放射量が多くなってしまう。 従って、本レイアウト例のように、ＧＳＧＳＧ構造を採用することにより、伝送線路１５の近傍にグランド線路ＧＮＤが配されることとなり、信号放射量を低減して電力損失を軽減することができる。

尚、本レイアウト例では、キャビティ１１ａの一部がラダー構造（梯子構造）となっており、このラダー構造部分にもグランド線路ＧＮＤが形成されている。 また、プッシュロッド１２および接点梁１２ａはそれぞれ、互いに同じ材料、厚み等の板材を用いつつも、接点梁１２ａを弾性体、プッシュロッド１２を剛体とそれぞれ見做せるように形成されている。 具体的には、接点梁１２ａは、例えば厚みが０．５μｍ〜４．０μｍ程度のシリコン系半導体よりなる１枚の板材を用いることにより弾性体と見做している。 一方、プッシュロッド１２は、接点梁１２ａと同じ材料、厚み等からなる板材を複数枚組み合わせてラダー構造を形成することにより、機械的強度を増して剛体と見做している。

（アクチュエータ２０の構成例）
図１０（Ａ），（Ｂ）は、アクチュエータ２０の概略構成を表すものである。 有接点スイッチ１Ｄでは、アクチュエータ２０が基板１１をＭＥＭＳ技術を用いて加工することにより形成されており、即ち伝送線路１５，接点対１０ｄ、プッシュロッド１２およびアクチュエータ２０が基板１１上の同一水平面内に設けられている。 アクチュエータ２０は、プッシュロッド１２と同一の動作軸（動作軸Ａ）に沿って摺動する可動電極２１と、基板１１上に固定された固定電極２２とを有し、静電力によって可動電極２１を動作軸Ａに沿って変位させる、いわゆるラテラル駆動による静電ＭＥＭＳアクチュエータである。 尚、図１０（Ａ），（Ｂ）では、簡便化のため、伝送線路１５および固定接点電極１４ａ１，１４ａ２の図示を省略している。

可動電極２１および固定電極２２はそれぞれ、櫛歯状の電極であり、互いに噛み合わせられて配置されている。 これらの可動電極２１および固定電極２２は、例えば次のようにして形成する。 即ち、基板１１を、エッチングおよびリソグラフィー技術を用いて３次元加工することにより櫛歯状の基材を形成した後、その表面に上記固定接点電極１４ａ１，１４ａ２等と同様の積層膜（金およびチタンによる積層膜）で被覆することにより形成することができる。 また、可動電極２１は、プッシュロッド１２と連結あるいは一体的に形成されており、可動電極２１の摺動動作に伴ってプッシュロッド１２が摺動するようになっている。 このような可動電極２１および固定電極２２では、電源（図示せず）からの電圧印加により駆動力として電磁力を発生し、これにより可動電極２１が固定電極２２側に吸引されるようになっている。

これにより、アクチュエータ２０では、電圧無印加のオフ状態（図１０（Ａ））において、閉動作（オン状態への切り替え）の指令を受けると、可動電極２１と固定電極２２との間に駆動電圧が印加されると、これらの可動電極２１，固定電極２２間に電磁力が発生する。 その結果、可動電極２１が固定電極２２に近接するように動作軸Ａに沿って摺動する。 これに伴って、プッシュロッド１２が摺動し、接点対１０ｄにおける接触がなされてオン状態となる（図１０（Ｂ））。 尚、このオン状態において、開動作（オフ状態への切り替え）の指令を受けると、可動電極２１，固定電極２２間における電磁力が解除され、可動電極２１は固定電極２２から乖離するように動作軸Ａに沿って摺動する。 これに伴って、プッシュロッド１２が摺動し、接点対１０ｄにおける接触が解除されて、図１０（Ａ）の位置に復帰する。

尚、ここでは、アクチュエータ２０として、静電アクチュエータを例に挙げたが、ＭＥＭＳ機能を利用した他の駆動方式によるアクチュエータ、例えばピエゾアクチュエータ、電磁アクチュエータ、バイメタルアクチュエータ等にも適用可能である。

＜適用例＞
図１１は、本発明の有接点スイッチを搭載した通信装置（電子機器）のブロック構成を表すものである。 この通信装置は、上記各実施の形態において説明した有接点スイッチを送受信切替器３０１として搭載したものであり、例えば、携帯電話器、情報携帯端末（ＰＤＡ）、無線ＬＡＮ機器などである。 尚、上記送受信切替器３０１は、ＳｏＣからなる半導体デバイス内に形成されている。 この通信装置は、送信系回路３００Ａと、受信系回路３００Ｂと、送受信経路を切り替える送受信切換器３０１と、高周波フィルタ３０２と、送受信用のアンテナ３０３とを備えている。

送信系回路３００Ａは、Ｉチャンネルの送信データおよびＱチャンネルの送信データに対応した２つのデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ；Digital/Analogue Converter）３１１Ｉ，３１１Ｑおよび２つのバンドパスフィルタ３１２Ｉ，３１２Ｑと、変調器３２０および送信用ＰＬＬ（Phase-Locked Loop ）回路３１３と、電力増幅器３１４とを備えている。 この変調器３２０は、上記した２つのバンドパスフィルタ３１２Ｉ，３１２Ｑに対応した２つのバッファアンプ３２１Ｉ，３２１Ｑおよび２つのミキサ３２２Ｉ，３２２Ｑと、移相器３２３と、加算器３２４と、バッファアンプ３２５とを含むものである。

受信系回路３００Ｂは、高周波部３３０、バンドパスフィルタ３４１およびチャンネル選択用ＰＬＬ回路３４２と、中間周波回路３５０およびバンドパスフィルタ３４３と、復調器３６０および中間周波用ＰＬＬ回路３４４と、Ｉチャンネルの受信データおよびＱチャンネルの受信データに対応した２つのバンドパスフィルタ３４５Ｉ，３４５Ｑおよび２つのアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ；Analogue/Digital Converter）３４６Ｉ，３４６Ｑとを備えている。 高周波部３３０は、低ノイズアンプ３３１と、バッファアンプ３３２，３３４と、ミキサ３３３とを有し、中間周波回路３５０は、バッファアンプ３５１，３５３と、自動ゲイン調整（ＡＧＣ；Auto Gain Controller）回路３５２とを有する。 復調器３６０は、バッファアンプ３６１と、上記した２つのバンドパスフィルタ３４５Ｉ，３４５Ｑに対応した２つのミキサ３６２Ｉ，３６２Ｑおよび２つのバッファアンプ３６３Ｉ，３６３Ｑと、移相器３６４とを有している。

この通信装置では、送信系回路３００ＡにＩチャンネルの送信データおよびＱチャンネルの送信データが入力されると、それぞれの送信データを以下の手順で処理する。 即ち、まず、ＤＡＣ３１１Ｉ、３１１Ｑにおいてアナログ信号に変換し、引き続きバンドパスフィルタ３１２Ｉ，３１２Ｑにおいて送信信号の帯域以外の信号成分を除去したのち、変調器３２０に供給する。 続いて、変調器３２０において、バッファアンプ３２１Ｉ，３２１Ｑを介してミキサ３２２Ｉ，３２２Ｑに供給し、引き続き送信用ＰＬＬ回路３１３から供給される送信周波数に対応した周波数信号を混合して変調したのち、両混合信号を加算器３２４において加算することにより１系統の送信信号とする。 この際、ミキサ３２２Ｉに供給する周波数信号に関しては、移相器３２３において信号移相を９０°シフトさせることにより、Ｉチャンネルの信号とＱチャンネルの信号とが互いに直交変調されるようにする。 最後に、バッファアンプ３２５を介して電力増幅器３１４に供給することにより、所定の送信電力となるように増幅する。 この電力増幅器３１４において増幅された信号は、送受信切換器３０１および高周波フィルタ３０２を介してアンテナ３０３に供給されることにより、そのアンテナ３０３を介して無線送信される。 この高周波フィルタ３０２は、通信装置において送信または受信する信号のうちの周波数帯域以外の信号成分を除去するバンドパスフィルタとして機能する。

一方、アンテナ３０３から高周波フィルタ３０２および送受信切換器３０１を介して受信系回路３００Ｂに信号が受信されると、その信号を以下の手順で処理する。 即ち、まず、高周波部３３０において、受信信号を低ノイズアンプ３３１で増幅し、引き続きバンドパスフィルタ３４１で受信周波数帯域以外の信号成分を除去したのち、バッファアンプ３３２を介してミキサ３３３に供給する。 続いて、チャンネル選択用ＰＰＬ回路３４２から供給される周波数信号を混合し、所定の受信チャンネルの信号を中間周波信号とすることにより、バッファアンプ３３４を介して中間周波回路３５０に供給する。 続いて、中間周波回路３５０において、バッファアンプ３５１を介してバンドパスフィルタ３４３に供給することにより中間周波信号の帯域以外の信号成分を除去し、引き続きＡＧＣ回路３５２でほぼ一定のゲイン信号としたのち、バッファアンプ３５３を介して復調器３６０に供給する。 続いて、復調器３６０において、バッファアンプ３６１を介してミキサ３６２Ｉ，３６２Ｑに供給したのち、中間周波用ＰＰＬ回路３４４から供給される周波数信号を混合し、Ｉチャンネルの信号成分とＱチャンネルの信号成分とを復調する。 この際、ミキサ３６２Ｉに供給する周波数信号に関しては、移相器３６４において信号移相を９０°シフトさせることにより、互いに直交変調されたＩチャンネルの信号成分とＱチャンネルの信号成分とを復調する。 最後に、Ｉチャンネルの信号およびＱチャンネルの信号をそれぞれバンドパスフィルタ３４５Ｉ，３４５Ｑに供給することによりＩチャンネルの信号およびＱチャンネルの信号以外の信号成分を除去したのち、ＡＤＣ３４６Ｉ，３４６Ｑに供給してデジタルデータとする。 これにより、Ｉチャンネルの受信データおよびＱチャンネルの受信データが得られる。

この通信装置は、上記各実施の形態において説明した有接点スイッチを送受信切替器３０１として搭載しているため、上記各実施の形態において説明した作用により、優れた高周波特性を有する。

尚、この通信装置では、上記各実施の形態において説明した有接点スイッチを受信切替器３０１（半導体デバイス）に適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、有接点スイッチを送信系回路３００Ａおよび受信系回路３００Ｂ内のミキサ３３２Ｉ，３３２Ｑ，３３３，３６２Ｉ，３６２Ｑや、バンドパスフィルタ３１２Ｉ，３１２Ｑ，３４１，３４３ 、ＡＤＣ ３４６Ｉ，３４６Ｑ、または、高周波フィルタ３０２に適用してもよい。 この場合においても、上記と同様の効果を得ることができる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。 例えば、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法としてもよい。

また、上記実施の形態では、有接点スイッチ１，１ａ〜１ｄの構成を具体的に挙げて説明したが、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。

１，１ａ〜１ｄ…有接点スイッチ、１０ａ〜１０ｄ…接点対、１１…基板、１２…プッシュロッド、１２ａ…接点梁、１３，１３ａ，１３ｂ１，１３ｂ２…可動接点電極、１４，１４ａ１，１４ａ２…固定接点電極、１５…伝送線路、２０…アクチュエータ、２１…可動電極、２２…固定電極。