[发明专利]MEMS器件和具有所述MEMS器件的便携式通信终端

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2007年3月27日在日本提交的在先日本专利申请No.2007-82045并要求享有其优先权权益，在此通过引用并入其全部内容。

技术领域

本发明涉及一种MEMS器件和包括该MEMS器件的便携式通信终端。

背景技术

预计利用了半导体工艺的MEMS(微机电系统)会应用于各种领域中。例如，在高频电路领域中，极有可能将MEMS器件用作RF开关和可变电容器。

用于高频波的MEMS开关被粗略分成DC接触MEMS开关类和电容性开关类，其中DC接触MEMS开关可用于DC和高频波，并且每个都具有互相欧姆接触的两个触点，电容性开关仅可用在10GHz或更高的高频，并且每个都具有两个经由薄电介质膜而彼此接触的接触点。由于消费型便携式无线装置通常使用500MHz到5GHz的频带，因此DC接触MEMS开关使用的越来越多。

作为DC接触MEMS开关的相关驱动机构，大多数采用静电驱动机构。这是因为静电驱动机构材料和结构简单，而且用静电驱动机构易于进行处理。静电驱动机构的典型结构具有形成于衬底上且被电介质膜覆盖的固定电极。用于欧姆接触的接触电极也形成于衬底上，并设置导电活动梁(movable beam)，该导电活动梁利用弱弹簧桥接固定电极的上部和接触电极。在固定电极和活动梁之间施加电压以产生静电力。接触电极和活动梁的活动电极通过静电力彼此吸引，并使它们彼此欧姆接触。通过这种方式打开和闭合开关。

图14示意性地示出了活动梁的弹性力、静电力以及二力之和。为了保持MEMS开关的隔离，必须将活动梁移动2μm到3μm。不过，静电驱动力与接触电极和活动电极之间的距离的平方成反比迅速减小。因此，弹簧常数变得较小，一直需要20V或更大的高电压作为静电驱动电压。在使接触电极和活动梁的活动电极彼此接触时，产生了强接触压力。不过，分离过程仅取决于弹性力，这导致了如下问题：分离力(separation force)非常微弱，接触点是固定的且可靠性低。总地来说，静电驱动的MEMS开关具有接触压力大的优点，但具有驱动电压高且分离力弱的缺点。

同时，已经提出用压电驱动系统作为MEMS驱动机构。压电驱动系统具有活动梁中的电极膜之间插置的压电膜，作为压电驱动机构。在活动梁上设置活动电极，在衬底上设置固定电极。活动梁的弹性力是活动电极和固定电极之间的距离的线性函数。图15示意性地示出了活动梁的弹性力、压电驱动力以及二力之和。压电驱动力总是与电压成正比，较低的电压可以导致压电驱动力的很大变化。不过，驱动力弱，并且接触压力和分离力也相应地较小。总地来说，压电驱动的MEMS开关具有驱动电压低的优点，但有接触压力和分离力弱的缺点。

为了解决这个问题，已经提出了同时采用静电力和压电力的混合驱动机构，结合了静电驱动和压电驱动的优点(参见JP-A 8-506690(特开))。JP-A 8-506690(特开)的图4示出了驱动梁的弹性力、静电驱动力、压电驱动力以及三力之和。如JP-A 8-506690(特开)的图4所示，当活动梁远离固定电极时，主要靠压电力进行驱动。当活动梁靠近固定电极时，主要由静电力进行驱动。因此，可以采用弹簧常数比仅使用两种力之一的情形中所用的弹簧常数更大的驱动梁。不过，仍然有分离力弱的问题。总地来说，同时采用静电和压电力的混合驱动MEMS开关具有驱动电压低且接触压力大的优点，但有分离力较弱的缺点。

发明内容

考虑到这些情况做出了本发明，其目的在于提供一种工作电压低、接触压力大且分离力大的MEMS器件以及包括该MEMS器件的便携式通信终端。

根据本发明的第一方面的MEMS器件包括：衬底；支撑单元，其设置在所述衬底上；固定电极，其设置在所述衬底上；致动器，其包括第一电极、形成在所述第一电极上的第一压电膜以及形成在所述第一压电膜上的第二电极，利用所述支撑单元将所述致动器的一端固定到所述衬底上，所述致动器在连接所述支撑单元和所述固定电极的方向上延伸，所述第一电极被设置成面对所述固定电极；以及止动器单元，其设置在连接所述支撑单元和所述固定电极的直线上，并且设置在所述衬底上，以面对所述第一电极。