在现有技术中，具有几百微米尺寸的微型开关是已知的，如2001年8 月IEEE微波和无线元件公报第11卷No.8第334页所描述的。
图1是示出上述文献所描述的传统开关10的结构的剖视图，图2是传 统开关10的俯视图。图1是沿着图2的A-A线截取的剖视图。该开关10 具有薄膜(开关薄膜)，在该薄膜上形成有传递高频信号的信号线11，而控 制电极12直接设置在上述信号线11下。
当为控制电极12施加直流电压时，该薄膜通过静电引力吸引到控制电 极12上并且弯曲，以便和形成在衬底13上的接地电极14(接地金属)接触， 这样，形成在薄膜上的信号线11短路，从而衰减并阻断经过信号线11的信 号。
相比之下，当没有直流电压施加给控制电极12时，上述薄膜不弯曲， 这样，经过形成在薄膜上的信号线11的信号能够通过开关10并不会因为接 地电极14而损耗。
但是，在传统开关10的情况下，将薄膜吸引到电极12的直流电压为30V 或更高，因此存在这样一个问题，难以为移动无线终端设置要求如此高电压 的开关10。
此外，当薄膜被吸引到控制电极12上以阻断信号时，信号线11的阻抗 被短路，并且当高频信号通过时发生发射(reflection)，从而需要设置例如 循环电路等的元件。

本发明的一个目的在于提供一种能够通过低DC电压作出高速反应的高 绝缘度开关。
根据本发明的一方面，提供一种开关，包括：可动件，其表面上具有多 个表面电极；设置在所述可动件上的第一终端；以及，设置在所述可动件的 一部分上的第二终端，用以将在所述第二终端和所述第一终端之间经过的信 号输出给预定的外部终端，其中，利用在所述多个表面电极之间感应生成的 静电引力改变所述可动件的形状，从而使该开关在导通和阻断所述第二终端 和所述预定外部终端之间的所述信号之间进行切换操作。
根据本发明的另一方面，提供一种开关，包括：多个结构，在其表面上 设置有多个表面电极，且该多个结构能够在任意方向上移动；梁，其在所述 结构之间传送输入信号，并将所述结构彼此相连，从而使得位于所述结构上 的至少两对所述表面电极彼此相对；将控制信号传送给各个所述表面电极的 控制信号线；输入终端，其设置在位于将所述结构彼此连接而得到的结构组 的一端的一个结构上，将所述输入信号输入给位于所述端的结构并将位于所 述端的结构固定在衬底上；以及，输出终端，其设置在位于所述结构组另一 端的一个结构上，将所述输入信号输出给一预定的外部终端，其中，通过在 所述结构之间彼此相对的所述表面电极之间感应生成的静电引力，使所述结 构组的所述另一端移动的距离大于所述表面电极之间的相对距离，以改变所 述表面电极的该相对距离，并且改变所述输出终端和所述预定外部终端之间 的电联接程度，从而使该开关在导通和阻断所述输出终端和所述预定外部终 端之间的信号之间进行切换操作。
根据本发明的另一方面，提供一种开关，包括：双支撑梁，其设置在衬 底上；固定电极，其直接位于所述双支撑梁下；可动电极，其设置在所述双 支撑梁对着所述衬底的表面上；以及，多个表面电极，其设置在所述双支撑 梁的、与设置所述可动电极的表面相对的表面上，其中，通过在所述固定电 极和所述可动电极之间感应生成静电引力和在所述多个表面电极之间感应 生成静电引力，以弯曲所述双支撑梁并改变所述双支撑梁和所述衬底之间的 电联接程度，使所述开关在导通和阻断所述双支撑梁和所述衬底之间的信号 之间进行切换操作。
根据本发明的另一方面，提供一种开关，包括：悬臂梁，其设置在衬底 上；固定电极，其直接位于所述悬臂梁下；可动电极，其设置在所述悬臂梁 对着所述衬底的表面上；以及，多个表面电极，其设置在所述悬臂梁的、与 设置有所述可动电极的表面相对的表面上，其中，通过在所述固定电极和所 述可动电极之间感应产生静电引力以弯曲所述悬臂梁并使所述悬臂梁和所 述衬底电联接，并且在所述多个述表面电极之间感应生成静电引力以沿着将 所述悬臂梁从所述衬底分离的方向在所述悬臂梁中生成压缩应力，从而使所 述开关断开所述悬臂梁和所述衬底之间的电联接。
附图说明
图1是示出传统开关的剖视图；
图2是传统开关的俯视图；
图3是示出根据本发明第一实施例的开关的结构的平视图；
图4是示出根据本发明第一实施例的开关的结构的平视图；
图5是示出根据本发明第一实施例的开关的结构的平视图；
图6是示出根据本发明第一实施例的开关的结构的平视图；
图7是示出根据本发明第一实施例的开关的结构的局部平视图；
图8是示出根据本发明第一实施例的开关的修改示例的结构的平视图；
图9是示出根据本发明第一实施例的开关的修改示例的结构的平视图；
图10是示出根据本发明第一实施例的开关的修改示例的结构的平视图；
图11是示出根据本发明第一实施例的开关的修改示例的操作机构的概 要示图；
图12是示出根据本发明第二实施例的开关的结构的透视图；
图13是示出根据本发明第二实施例的开关的微结构的透视图；
图14是示出根据本发明第二实施例的开关的俯视图；
图15是示出根据本发明第二实施例的开关的侧视图；
图16是示出根据本发明第三实施例的开关的结构的侧视图；
图17是示出根据本发明第四实施例的开关的结构的侧视图；
图18是示出根据本发明第四实施例的开关的俯视图；
图19是示出根据本发明第四实施例的开关的结构的侧视图；
图20是示出根据本发明第五实施例的开关的结构的侧视图；以及
图21是示出根据本发明第五实施例的开关的修改示例的侧视图。

下文参照附图解释说明本发明的实施例。
(实施例1)
图3是示出根据本发明第一实施例的开关的结构的平视图。图3所示的 开关100包括微结构组103，该微结构组包括多个微结构102a、102b和102c， 形成了一个在衬底上沿着平面方向移动的SPDT开关。该开关100通过和集 成电路相同的工艺过程形成在半导体集成电路上，并用于无线通信设备的发 射电路、接收电路、发射/接收切换电路或者各种其他设备的某些电路中。
所述微结构102a、102b和102c由多晶硅制成，从而可以在它们的表面 上牢固地形成电极，绝缘薄膜形成在硅的整个表面上。但是，本发明并不限 于此，在实践中，可以使用例如聚酰亚胺或硅基材料(SiGe，SiGeC)等的聚 合体基底材料，上述材料可以在低温下处理。由上述材料制成的该微结构 102a、102b和102c分别通过连接梁104a和104b串联。在这些串联的多个 微结构102a、102b和102c中，微结构102a在一端和设置在衬底侧内的衬 底侧输入部分105相连。此外，通过连接梁104a和位于所述一端的该微结 构102a相连的微结构102b能够在连接梁104a的支撑点位于微结构102b和 微结构102a之间的条件下在衬底上移动。
而且，通过连接梁104b和微结构102b的另一端相连的微结构102c能 够在连接梁104a的支撑点位于微结构102c和微结构102b之间的条件下在 衬底上移动。
因此，由连接梁104a和104b连接的多个微结构102a、102b和102c布 置成：微结构102a位于一端作为支撑点，微结构102c可以绕该支撑点在衬 底另一端、在衬底的平面方向上枢转。
各个微结构102a、102b和102c长度尺寸大约为100微米，而由微结构 102a、102b和102c串联形成的微结构组103的整个长度不大于500微米。 通过对上述尺寸进行选择，可以避免由于整体结构而造成的信号损耗的增加 以及由于结构尺寸不足而造成的移动量的减小，并确保足够的绝缘。
顺便提及，尽管本发明第一实施例中作为可动件的微结构组103有三个 微结构102a、102b和102c组成，但是本发明并不限于此，可以使用不同数 量的微结构。
微结构102a对着微结构102b的一部分形成有平坦端部，在该端部上设 置有表面电极106a和106b。此外，微结构102b对着微结构102a的一部分 形成有弯曲端部，在该端部上设置有表面电极107a和107b。
此外，微机构102b对着微结构102c的一部分形成有平坦端部，在该端 部上设置有表面电极108a和108b。此外，微结构102c对着微结构102b的 一部分形成有弯曲端部，在该端部上设置有表面电极109a和109b。
图中未示出的接线布图被设置给各个表面电极106a、106b，107a、107b， 108a、108b和109a、109b，以便提供预定的控制信号线(未示出)，通过该 控制信号线施加DC电压。因此，通过为各微结构102b和102c一侧的表面 电极106a、107a、108a和109a施加DC电压，而为另一侧的表面电极106b、 107b、108b和109b施加零电压，分别在表面电极106a和107a、表面电极 108a和1409a之间生成静电引力，如图4所示，位于微结构组103远端的微 结构102c被移动，并抵靠在一侧的衬底侧输出部分111上，微结构102a作 为支撑点，同时，微结构102c保持抵靠在衬底侧输出部分111a上。
如上所述，通过根据施加在表面电极106a、106b，107a、107b，108a、 108b和109a、109b上的电压使微结构组103枢转，可以将该微结构组103 可以用于开关100。即，如图5和6所示，其中，类似的附图标记用于表述 和图3和4中类似的元件，通过在微结构组103上设置接线布图112以及在 衬底侧输出部分111a和111b设置衬底侧电极113a和113b，当微结构102c 通过微结构组103的枢转抵靠在位于微结构组103端部的衬底侧输出部分 111a上时，输出终端112a、即上述微结构102c的接线布图112的端部和衬 底侧输出部分111a的衬底侧电极113a接触。结果，设置在衬底侧的衬底侧 输入部分105通过微结构组103和衬底侧输出部分111a电联接，从而允许 信号从衬底侧输入部分105传送给衬底侧输出部分111a。
顺便提及，表面电极106a、106b，107a、107b，108a、108b和109a、 109b可以有例如金、铝、镍、铜或合金的金属或者掺渗有磷的多晶硅材料制 成，以增加其导电性能。
在这种情况下，位于微结构组103远端的微结构102c在抵靠衬底侧输 出部分111a或111b的位置附近设置有表面电极114a和114b。将DC电压 顺序施加给表面电极114a和114b，例如，当DC电压施加给微结构102b和 102c的表面电极106a、107a、108a和109a时，该DC电压施加给位于同侧 的表面电极114a。
因此，当通过给表面电极106a、107a、108a和109a施加DC电压而使 微结构102c向着衬底侧输出部分111a枢转时，微结构102c的该枢转运动(行 程操作，traveling operation)可以得到在引导电极115a和微结构102c的表 面电极114a之间产生的静电引力的引导，所述引导电极形成在衬底侧输出 部分111a上。通过这种配置，微结构102c可以精确地抵靠在衬底侧输出部 分111a的预定位置上。
此外，当给微结构102a、102b和102c的表面电极106b、107b、108b 和109b施加DC电压时，该DC电压施加给同侧的表面电极114b。
因此，当通过给表面电极106b、107b、108b和109b施加DC电压而使 微结构102c向着衬底侧输出部分111b枢转时，微结构102c的该枢转运动 (行程操作)可以得到在引导电极115a和微结构102c的表面电极114a之间 产生的静电引力的引导，所述引导电极形成在衬底侧输出部分111b上。通 过这种配置，微结构102c可以精确地抵靠在衬底侧输出部分111b的预定位 置上。通过由微结构组103形成的开关100的上述结构，其中，多个微结构 102a、102b和102c串联，微结构102c的运动量仅为对应于相对于和微结构 102c相连的微结构102b的枢转运动的运动量，该微结构102c作为上述开关 100的接触点而和衬底侧输出部分111a或111b接触。此外，微结构102b的 运动量仅为对应于相对于和该微结构102b相连的微结构102a的枢转运动的 运动量。
如上所述，彼此相连的微结构102a、102b和102c的微量运动相加，从 而可以在衬底侧输出部分111a和111b之间较大范围地移动位于微结构组 103一端的微结构102c。因此，通过在表面电极106a、107a、108a和109a 之间或者106b、106b、108b和109b之间施加各个微结构102b和102c进行 微枢转运动所需的极小的DC电压，使上述微结构得到给定的微枢转运动， 从而能够实现能够以低DC电压操作的开关1。
此外，由于设置在各个微结构102b和102c中的表面电极107a、107b、 109a和109b具有弯曲的表面，因此，总会在表面电极106a和107a之间和 表面电极108a和109a之间形成微间隙，或者在表面电极106b和107b之间 和表面电极108b和109b之间形成微间隙，这样，即使是在图4所示微结构 组103的枢转位置和图3所示微结构组没有发生枢转的中间位置，仍然能够 感应生成较大的静电引力。因此，可以以较低的DC电压操作开关100。
此外，通过为衬底侧输出部分111a和111b设置引导电极115a和115b 以及通过这些引导电极115a和115b引导微结构102c的运动，当微结构组 103枢转而使其微结构102c抵靠在衬底侧输出部分111a或111b时，可以提 高定位精度。此外，在微结构组103的枢转运动过程中，在表面电极114a 或114b和引导电极115a或115b之间生成的静电引力向着衬底侧输出部分 111a或111b吸引微结构102c，因此，可以实现开关100的快速反应操作。 此外，可以通过调整施加给引导电极115a或115b的DC电压而容易地控制 微结构102c和衬底侧电极113a或113b之间的接触压力。
顺便提及，为了在切换操作期间将微结构102c的输出终端112a或112b 和衬底侧电极113a或113b联接，使构成输出终端112a或112b的金属直接 接触构成衬底侧电极113a或113b的金属，从而形成电阻耦合(图6)，或者 可以通过微间隙或插入微间隙中的绝缘薄膜而使用电容耦合。在这种情况 下，为了通过微间隙使输出终端112a或112b和衬底侧电极113a或113b电 容地耦合，将微结构102c设计成：当微结构102c如图7所示地抵靠在衬底 侧输出部分111a(或111b)时，输出终端112a(或112b)和衬底侧电极113a (或113b)之间具有间隙。此外，为了通过插入在输出终端112a或112b和 衬底侧电极113a或113b之间的绝缘薄膜而使输出终端112a或112b和衬底 侧电极113a或113b电容地耦合，在图6所示结构中，上述绝缘膜形成在微 结构102c的表面上或衬底侧输出部分111a和111b的表面上，这样，当微结 构102c抵靠在衬底侧输出部分111a(或111b)上时，该绝缘膜插入在输出 终端112a(或112b)和衬底侧电极113a(或113b)之间。
根据本发明实施例的开关100，可以以更低的DC电压执行高速切换操 作。
顺便提及，尽管在上述实施例的情况中，开关100仅具有一个微结构组 103，但是本发明并不限于此，例如，如图8所示的，其中，类似的附图标 记指代和图6中类似的元件，多个和微结构组103相同的组平行地设置。通 过这种结构，对于在上述图7所示结构中形成电容耦合的情况，通过使用多 个结构以等效地增加设备的面积，可以避免由于微结构102c的尺寸很小而 造成的联接程度的下降，此外对于上述在图5所示结构中形成电阻耦合的亲 情况，可以避免由于输出终端112a的尺寸很小而造成的导体损失(conductor loss)的增加。顺便提及，可将图8所示微结构102a、102b和102c设计成 具有平坦圆形盘的形状。
此外，尽管在上述实施例中，使用了如图3所示的具有微结构102a、102b 和102c的微结构组103，但是本发明并不限于此，可以使用图9和10所示 的设计。即，图9和10中的类似附图标记用以指代图3至图6中的类似元 件，其中，图9和图10示出根据本发明另一实施例的开关120的结构。该 开关120具有微结构122a、122b和122c。
图9示出作为可动件的微结构组123处于中间位置，而图10示出作为 可动件的微结构123移动抵靠在位于一侧的衬底侧输出部分111a上。图9 和10所示微结构122a、122b和122c的轮廓(其上形成有表面电极126a、 126b、127a、127b和128a的弯曲表面的轮廓)形成为能够使表面电极126a 和127a之间、表面电极128a和129a之间、表面电极126b和127b之间以 及表面电极128b和129b之间的各个静电引力最大的轮廓。即，微结构122c 和衬底侧输出终端111a(111b)之间的距离为D，微结构122a、122b或122c 的长度和宽度分别为L和2α。
此外，当微结构组123位于其图9所示的中间位置时，表面电极126a 和127a之间、表面电极128a和129a之间、表面电极126b和127b之间以 及表面电极128b和129b之间的最大距离为d。
根据通过开关120的信号的频率、所需要的绝缘度和微结构122c的输 出终端(对应于图5和6所示的输出终端112a和112b)的截面积具体地限 定微结构122c和衬底侧输出部分111a(111b)之间的距离。在这种情况下， 如果输出终端的截面积、信号频率和所需绝缘度分别是2500μm2、5GHz和 30dB，那么，从实践的角度，确保距离D不小于1μm就可以得到足够的绝 缘。
通过θ＝tan-1(d/L)计算各个微结构122a、122b和122c的最大倾斜角θ(图 10)。例如，当三个微结构122a、122b和122c串连时，表示微结构122c的 轮廓的弯曲表面的位置(x3，y3)(以下简称为微结构122c的位置)可以通过 以下的(等式1)至(等式5)来计算。
即，如图11所示，当位于衬底侧输入部分105一侧的第一微结构122a 相对没有倾斜的方向c1(θ＝0)倾斜角度θ时，上述第一微结构122a的位置 (x1，y1)由下述(等式1)表示。
$\left[\begin{array}{c}{x}_1\\ y_1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\mathrm{Cos\theta }& -\mathrm{Sin\theta }\\ \mathrm{Sin\theta }& \mathrm{Cos\theta }\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}L\\ 0\end{array}\right]$ ....(等式1)
利用(等式1)的结果，在第二微结构122b定位在方向c2(θ＝0)上且 没有相对已经倾斜了角度θ的第一微结构122a倾斜的前提下，通过(等式2) 进行计算，便可以得到该第二微结构122b的位置(x2’，y2’)。
$\left[\begin{array}{c}{x}_2^{\prime }\\ y_2^{\prime }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{x}_1\\ y_1\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}L\\ 0\end{array}\right]$ ...(等式2)
利用(等式2)表示的第二微结构122b的位置(x2’，y2’)，可以通过下 述(等式3)得到该第二微结构122b倾斜2θ的位置(x2，y2)。
$\left[\begin{array}{c}{x}_2\\ y_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\mathrm{Cos}2\theta & -\mathrm{Sin}2\theta \\ \mathrm{Sin}2\theta & \mathrm{Cos}2\theta \end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_2^{\prime }\\ y_2^{\prime }\end{array}\right]$ ...(等式3)
该位置(x2，y2)是已经相对第一微结构122a倾斜角度θ的第二微结构 122b倾斜角度θ之后的位置(即，相对于没有倾斜的方向c2(θ＝0)倾斜角 度2θ)。
利用(等式3)所得的结果，在第三微结构122c定位在方向c3(θ＝0) 上且没有相对已经相对方向c2(θ＝0)倾斜了角度2θ的第二微结构122b倾 斜的前提下，通过下文的(等式4)进行计算，便可以得到该第三微结构122c 的位置(x3’，y3’)。
$\left[\begin{array}{c}{x}_3^{\prime }\\ y_3^{\prime }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{x}_2\\ y_2\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}L\\ 0\end{array}\right]$ ....(等式4)
利用(等式4)表示的第三微结构122c的位置(x3’，y3’)，可以通过下文 的(等式5)得到该第三微结构122c相对没有倾斜的方向c3倾斜3θ后的位 置(x3，y3)。
$\left[\begin{array}{c}{x}_3\\ y_3\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\mathrm{Cos}3\theta & -\mathrm{Sin}3\theta \\ \mathrm{Sin}3\theta & \mathrm{Cos}3\theta \end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_3^{\prime }\\ y_3^{\prime }\end{array}\right]$ ....(等式5)
该位置(x3，y3)是第三微结构122c相对第二微结构122b倾斜角度θ后 的位置，该第二微结构122b已经倾斜角度2θ，而第一微结构122a倾斜角度 θ。
如上所述，在开关120以和参照图3至6所述的开关100相同的方式使 用如图9和10所示的微结构122a、122b和122c的情况下，可以使微结构 组123进行枢转运动，以便通过给微结构122a、122b和122c的表面电极126a、 126b、127a、127b、128a、128b、129a和129b施加预定DC电压以生成静 电引力来执行切换操作。对于这种开关120，尽管各个微结构122a、122b 和122c的弯曲表面轮廓是根据上述的(等式1)至(等式5)设计的，但是 也可以通过形成在这些弯曲表面上的表面电极126a、126b、127a、127b、128a、 128b、129a和129b生成最大的静电引力。
(实施例2)
图12是示出根据本发明第二实施例的开关200的结构的透视图。但是， 类似的附图标记指代图3至6所示的类似元件，并省略其详细描述。
如图12所示的该开关200通过和集成电路相同的工艺过程形成在半导 体集成电路上，并用于无限通信设备的发射电路、接收电路、发射/接收切换 电路或者各种其他设备的某些电路。和上述参照图3所述的开关100的二维 行程(枢转运动)相比，该开关200的不同之处在于三维行程(枢转运动)。 为了在三维方向上实现枢转运动，该开关200具有作为可动件的微结构组 203，该微结构组具有：第一微结构202a，其可枢转地被衬底侧输入部分105 支撑在三维方向上；第二微结构202b，其可枢转地相对上述第一微结构202a 被支撑在三维方向上；以及，第三微结构202c，其相对上述第二微结构202b 被支撑在三维方向上。
组成该微结构组203的各微结构202a、202b和202c大约形成为球形， 而表面电极作为控制电极分别设置在这些球形微结构202a、202b和202c的 表面上。
图13是示出第三微结构202c的表面结构的透视图。不过，其他的微结 构202a和202b具有和该第三微结构202c相同的结构。
图13中，在微结构202c的表面上设置有表面电极206a、206b、206c 和207a、207b、207c、207d...。以和图3至6所示的开关100相同的方式， 通过有选择地为表面电极206a、206b、206c和207a、207b、207c、207d... 施加预定的DC电压，使微结构组203进行枢转运动。
即，图14是示出具有各微结构202a、202b和202c的微结构203的开 关200的俯视图，而各微结构具有表面电极206a、206b、206c和207a、207b、 207c、207d...，其中，对适当的电极进行选择，以便通过给选定的电极施加 DC电压而在相邻表面电极(207b和207d，207a和207e，206b和206d，以 及，206a和206e)之间生成静电引力。
通过这种结构，可以根据通过预定的控制信号线(图中未示出)从控制 部分110施加给微结构组203的DC电压而使微结构组203在左或右方向上 进行枢转运动，如图14的点划线所示。该开关200具有衬底基部分208，该 部分设置有衬底侧输出部分111a和111b，沿着侧向枢转的该微结构202c抵 靠在该衬底侧输出部分111a和111b上，以便使形成在抵靠面上的接线布图 的终端彼此接触，从而执行切换操作。此外，由于衬底侧输出部分111a和 111b设置有衬底侧电极113a和113b，因此，可以通过给衬底侧电极113a 或113b施加DC电压而在衬底侧电极113a和113b和微结构202c的表面电 极之间生成用于吸引微结构202c的静电引力。通过这种结构，可以高速地 执行开关200的切换操作。
顺便提及，将微结构203设置成被支撑在其中间位置。这种结构可以为： 通过施加DC电压而相对微结构202a、202b和202c的表面电极206a、206b、 206c...和207a、207b、207c、207d...将微结构组203支撑在其中间位置，或 者，通过预定的弹性支撑件(图中未示出)支撑微结构组203。
此外，图15是示出具有各微结构202a、202b和202c的微结构203的 开关200的侧视图，而各微结构具有表面电极206a、206b、206c...，其中， 对适当的电极进行选择，以便通过给选定的电极施加DC电压而在相对的表 面电极(206b和206d，以及，206a和206e)之间生成静电引力。
通过这种结构，如图15中的点化线所示，可以利用所施加的DC电压 使微结构组203在向下的方向上进行枢转运动。开关200的衬底基部分208 设置有衬底侧输出部分209，在向下的方向上枢转的微结构202c抵靠在衬底 侧输出部分209上，以便使形成在抵靠表面上的接线布图的终端此次接触， 从而执行切换操作。此外，该衬底侧输出部分209还设置有衬底侧电极210。 通过给该衬底侧电极210施加DC电压，可以在该衬底侧电极210和微结构 202c的表面电极之间生成用以吸引微结构202c的静电引力，从而可以通过 微结构组203在向下方向上的枢转运动高速地执行切换操作。
此外，在上述第二实施例中，尽管通过微结构组203在向下方向上从其 中间位置的枢转运动执行切换操作，但是，本发明并不限于此，可以在微结 构组203的上方设置另一个衬底侧输出部分，以便使微结构组203在向上和 向下的方向上进行枢转运动。
此外，在上述第二实施例中，尽管微结构组203在上、下、左和右的方 向上进行枢转运动，但是，本发明并不限于此，可以对微结构组203进行布 置，以使其在任何不同的方向上枢转。利用这种结构，通过在左右和上下方 向之外提供多个用于切换操作的方向，以及在额外的方向上设置衬底侧输出 部分，可以在多个接触点之间进行切换操作。
(实施例3)
图16是示出根据本发明第三实施例的开关300的结构的侧视图。如图 16所示，开关300通过和集成电路相同的工艺过程形成在半导体集成电路 上，并用在无线通信设备的发射电路、接收电路和发射/接收电路中，或者各 种其他设备的某些电路中。作为可动件，该开关300包括微结构组303和304， 所述微结构组具有微结构301a、301b、301c、302a、302b和302c，以取代 图3所示开关100的微结构102a、102b和102c。
通过用连接梁305连接各微结构301a、301b和301c而形成微结构组303， 该微结构组的固定端以大约直角地连接至固定于衬底(未示出)上的固定件 306且其可动端连接至可动件307。此外，通过用连接梁305连接各微结构 302a、302b和302c而形成微结构组304，该微结构组的固定端以大约直角 地连接至固定于衬底(未示出)上的固定件306且其可动端连接至可动件 307。
利用这种结构，各微结构组303和304可以在衬底上沿着水平轴方向扩 张或收缩。因此，设置在这些微结构组303和304的可动端的可动件307可 以随着微结构组303和304在衬底上沿着水平轴方向的扩张或收缩而运动。
各微结构301a、301b、301c、302a、302b和302c分别设置有作为控制 电极的表面电极308和309，当各微结构301a、301b、301c、302a、302b和 302c收缩时，所述各表面电极位于彼此相对的位置。因此，可以通过经预定 的控制信号线(图中未示出)从控制部分110给表面电极308施加DC电压 并给相对的表面电极309施加零电压，在相对的表面电极308和309之间生 成静电引力。利用这种结构，当在各表面电极308和309之间生成静电引力 时，微结构组303和304改变其位置，以分别收缩。结果，固定到微结构303 和304远端上的可动件307收缩，以靠近固定件306。
相比之下，通过以能够分别生成斥力的方式给对置的各表面电极308和 309施加DC电压，微结构组303和304改变它们的位置，以分别延伸。结 果，可动件307离开固定件306，因此，设置在该可动件307上的信号线310 抵靠在设置于衬底侧输出部分311上的信号电极312。利用这种结构，固定 件306通过微结构组303和304、信号线310和抵靠在信号线上的信号电极 312与衬底侧输出部分311电连通。顺便提及，在这种情况下，通过用导电 材料制成微结构组303和304，信号可以直接通过这些微结构组303和304， 或者，信号线可以分开设置在微结构组303和304上，以导通信号。
因此，可以通过切换施加给各表面电极308和309的DC电压执行微结 构组303和304的扩张和收缩，从而使具有这些微结构组303和304的开关 300的切换操作。
如上所述，根据本发明实施例的开关300，通过向设置在微结构组303 和304上的、作为控制电极的表面电极308和309施加DC电压以在所述表 面电极之间生成静电引力或斥力，可以减小各微结构301a、301b、301c、302a、 302b和302c的运动量并增加微结构组303和304的总运动量。结果，可以 提供高绝缘度的开关300，其能够以高速做出反应并以很小的DC电压进行 操作。
同时，尽管上述第三实施例带有电阻耦合，该电阻耦合作为电联接结构 位于彼此接触的信号线310和信号电极312之间，但是本发明并不限于此， 信号线310和信号电极312可以通过位于它们之间的预定微间隙联接，从而 形成电容耦合。
(实施例4)
图17是示出根据本发明第四实施例的开关400的结构的侧视图，图18 是示出该开关400的俯视图。如图17和18所示的开关400通过和集成电路 相同的工艺过程形成在半导体集成电路上，并用于无线通信设备的发射电 路、接收电路和发射/接收电路，或者用于各种其他设备的某些电路。该开关 400具有另一种结构，该结构采用上述图3所示开关100的切换操作机构， 在开关100中，使用表面电极106a、106b、107a、107b、108a、108b、109a 和109b。
即，图17和18中，开关400具有作为可动件的双支撑梁402，梁的两 端被支撑部分401a和401b支撑，将该双支撑梁定位成使该双支撑梁402和 衬底403之间具有微小的间隙。该双支撑梁402对着衬底403的表面上形成 有电极404，其相对表面上形成有电极梳405和406。
输入信号从输入终端407a输入并通过电极404传送给输出终端407b， 从而经过该开关400。此时，当DC电压通过预定控制信号线(图中未示出) 从控制部分110施加给电极404时，该双支撑梁402被电极404和衬底侧电 极408之间感应出的静电力弯曲，如图19所示，从而减小了间隙，并使衬 底403和双支撑梁402彼此接触。
在这种情况下，衬底侧电极408设置有薄绝缘膜409，以便避免双支撑 梁402和衬底侧电极408之间的DC耦合。或者，该绝缘膜409可以设置在 双支撑梁402上，或者设置在衬底403和双支撑梁402两者上。
当衬底403和双支撑梁402之间的间隙显著减小时，经过双支撑梁402 的电极404的信号通过和衬底侧电极408耦合而被传输给衬底403而不是输 出终端407b。通过将该衬底403接地，可以构造出短路式开关。顺便提及， 如果衬底403不接地而是和另一个信号线连接，可以构造成换向开关。
当双支撑梁402弯曲时，DC电压从控制部分110经过预定的控制信号 线(未示出)施加给电极梳405和406，以生成用以分别沿着箭头410a和 410b的方向上推动各个相邻的电极梳405和406的静电引力，从而导致在双 支撑梁402中出现压缩应力。该压缩应力用以向着衬底403弯曲双支撑梁 402。该用以弯曲双支撑梁的力配合双支撑梁402和衬底403之间的静电力， 以便进一步快速地向衬底403弯曲双支撑梁402。此外，通过这种结构，可 以以和仅通过衬底403和双支撑梁402之间的静电力弯曲双支撑梁402的情 况相比较低的电压驱动开关400整体。
如上所述，根据本实施例的开关400，可以进行快度的切换操作。
(实施例5)
图20是示出根据本发明第五实施例的开关500的结构的侧视图，其中， 和图17和18类似的附图标记指代类似的元件，并省略其详细说明。图20 所示开关500通过和集成电路相同的工艺过程形成在半导体集成电路上，并 用于无线通信设备的发射电路、接收电路和发射/接收电路，或者用于各种其 他设备的某些电路。该开关500具有另一种结构，该结构采用上述图3所示 开关100的切换操作机构，在开关100中，使用表面电极106a、106b、107a、 107b、108a、108b、109a和109b。
图20中，开关500具有作为可动件的悬臂梁502，其一端被支持部分 501支持，并且将该悬臂梁定为成使该悬臂梁502和衬底503之间具有小间 隙。悬臂梁502对着衬底503的一面形成有电极504，相对表面上形成有电 极梳405和406。该电极梳405和406和结合图18所描述的电极梳相同。
输入信号从输入终端505a输入并通过电极504传送给输出终端505b， 从而经过该开关500。此时，当DC电压通过预定控制信号线(图中未示出) 从控制部分110施加给电极504时，该悬臂梁502被电极504和衬底侧电极 506之间感应出的静电力弯曲，从而减小了间隙，并使衬底503和悬臂梁502 彼此接触。
在这种情况下，衬底侧电极506设置有薄绝缘膜507，以防止在悬臂梁 502和衬底侧电极506之间发生DC耦合。或者，该绝缘膜507可以设置在 悬臂梁502上，或设置在衬底503和悬臂梁502两者上。
当衬底503和悬臂梁502之间的间隙显著减小时，经过悬臂梁502的电 极504的信号通过和衬底侧电极506耦合而被传输给衬底503而不是输出终 端505b。通过将该衬底503接地，可以构造出短路式开关。顺便提及，如果 衬底503不接地而是和另一个信号线连接，可以构造成换向开关。
当悬臂梁502从衬底侧电极506分离时，DC电压施加给电极梳405和 406，以生成用以分别沿着箭头508a和508b的方向推动各个相邻的电极梳 405和406的静电引力，从而导致在悬臂梁502中出现压缩应力以弯曲该悬 臂梁502。该压缩应力用以将悬臂梁502从衬底503分离。通过该压缩应力， 该用以使悬臂梁502从衬底503分离的力配合悬臂梁502的固有恢复力，以 便进一步快速地使悬臂梁502从衬底503(衬底侧电极506)分离。
如上所述，根据本实施例的开关500，可以进行快度的切换操作。
尽管上述第五实施例中悬臂梁502以平坦平面的形式得到描述，但是本 发明并不限于此。图21是示出根据本实施例的开关500的修改示例550的 侧视图。图21中，和图20类似的附图标记用以指代类似的元件。如图21 所示，开关550采用弯曲的悬臂梁551。通过使用图21所示的最初形状为弯 曲形状的悬臂梁551，通过为悬臂梁551的电极梳405和406施加电压而使 悬臂梁551从衬底503分离时，其中，悬臂梁551通过衬底侧电极506和电 极504之间的静电力而和衬底503接触，可以通过弯曲形状自身的较大的恢 复力而使悬臂梁551快速地从衬底503分离。
如上所说明的，根据本发明，通过使用具有微结构的微结构组并且轻微 移动各个微结构，可以增加微结构组的总运动量。此外，通过这种结构，可 以减小施加给各个微结构的控制电极的所需DC电压。然后，可以提供一种 能够利用低电压以高速度作出反应的高绝缘度开关。
工业应用
本发明可应用于无线通信电路等所使用的开关。
本发明基于2002年7月11日提交的日本专利申请No.2002-170613，该 申请的全部内容在此被引用作为参考。