DE60307672T2

DE60307672T2 - Mikromechanischer elektrostatischer schalter mit niedriger betätigungsspannung

Info

Publication number: DE60307672T2
Application number: DE60307672T
Authority: DE
Inventors: Philippe Robert
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2023-11-28
Also published as: US20060164193A1; FR2848020A1; FR2848020B1; DE60307672D1; ATE336799T1; EP1565922A1; WO2004051688A1; US7283023B2; EP1565922B1

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Mikroschalter mit großer Funktionssicherheit, der für Bauteile (Elemente) mit niedriger Betätigungsspannung geeignet ist. Unter dem hier verwendeten Ausdruck "Mikroschalter" sind Mikro-Relais, Schalter vom MEMS-Typ (für ein "mikro-elektro-mechanisches-System) und Hochfrequenz-Schalter zu verstehen.
Bekannter Stand der Technik
In dem Artikel "RF MEMS from a device perspective" von J. Jason Yao, erschienen in "J. Micromech. Microeng." 10 (2000), Seiten R9 bis R38, sind die jüngsten Fortschritte zusammengefasst, die auf dem Gebiet der MEMS für Hochfrequenz-Anwendungen erzielt wurden.
Hochfrequenz-Bauteile oder RF für die Mobiltelefonie müssen den folgenden Anforderungen genügen bzw. die folgenden Eigenschaften aufweisen:

– eine Versorgungsspannung von < 5 V,
– eine Isolation von > 30 dB,
– einen Einfügungsverlust von < 0,3 dB,
– eine Funktionszuverlässigkeit für > 10⁹ Zyklen,
– Dimensionen von < 0,05 mm².

Mikroschalter werden in sehr großem Umfang auf dem Gebiet der Kommunikation eingesetzt: bei der Zuordnung von Signalen, in Impedanz-Abstimmungs-Netzen, bei der Einstellung von Verstärkungsleistungen und dgl. Was die Frequenzbanden der weiterzuleitenden Signale angeht, so liegen die Frequenzen zwischen einigen MHz und mehreren 10 GHz.
Üblicherweise verwendet man für RF-Schaltungen Schalter, die aus der Mikroelektronik stammen, die eine Integration mit elektronischen Schaltkreisen erlauben und die billig in der Herstellung sind. Was die Leistungen angeht, so sind diese Elemente dagegen ziemlich eingeschränkt. Schalter vom FET-Typ aus Silicium können so Signale von hoher Stärke mit niedriger Frequenz weiterleiten, nicht jedoch solche mit hoher Frequenz. Die Schalter vom MESFET-Typ aus GaAs oder die PIN-Dioden funktionieren gut bei hoher Frequenz, jedoch nur für schwache Signale. Schließlich weisen alle diese mikroelektronischen Schalter ganz allgemein oberhalb von 1 GHz einen hohen Einfügungsverlust auf (in der Regel von etwa 1 bis 2 dB) im durchlässigen Zustand, und sie weisen eine ziemlich niedrige Isolation im offenen Zustand auf (–20 bis –25 dB). Der Ersatz von konventionellen Elementen durch MEMS-Mikroschalter ist daher vielversprechend für diesen Anwendungstyp.
Aufgrund ihrer Konzeption und ihres Funktionsprinzips weisen die MEMS-Schalter die folgenden Charakteristika auf:

– geringe Einfügungsverluste (in der Regel von < 0,3 dB),
– eine hohe Isolation im MHz-Bereich bis zum Millimeter-Bereich (in der Regel von > –30 dB),
– einen geringen Energieverbrauch,
– keine Response-Nicht-Linearität.

Für diese MEMS-Mikroschalter unterscheidet man zwei Kontakt-Typen voneinander.
Einer dieser Kontakt-Typen ist der Schalter mit Ohm'schem Kontakt, wie er in dem Artikel "RF MEMS from a device perpective" von J. Jason Yao, wie oben zitiert, und in dem Artikel "A Surface Micromachined Miniature Switch For Telecommunications Applications with Signal Frequencies From DC up to 4 GHz" von J. Jason Yao und M. Franck Chang, erschienen in der Übersicht "Transducers'95, Eurosensors IX", Seiten 384 bis 387, beschrieben ist. Bei diesem Kontakt-Typ werden die beiden RF-Bahnen durch einen Kurzschluss (einen Metall-Metall-Kontakt) miteinander in Kontak gebracht. Dieser Kontakt-Typ ist ebenso gut geeignet für kontinuierliche Signale wie für Hochfrequenz-Signale (mit einer Frequenz von > 10 GHz).
Der andere Kontakt-Typ ist ein kapazitiver Schalter, wie er in dem Artikel "RF MEMS From a device perspective" von J. Jason Yao, wie oben zitiert, und in dem Artikel "Finite Ground Coplanar Waveguide Shunt MEMS Switches for Switched Line Phase Shifters" von George E. Ponchak et al., erschienen auf der 30th European Microwave Conference, Paris 2000, Seiten 252 bis 254, beschrieben ist. Bei diesem Kontakt-Typ wird eine Luftschicht elektromechanisch so eingestellt, dass eine Änderung der Kapazität zwischen dem geschlossenen Zustand und dem offenen Zustand erhalten wird. Dieser Kontakt-Typ ist insbesondere geeignet für hohe Frequenzen (für Frequenzen von > 10 GHz), jedoch ungeeignet für niedrige Frequenzen.
Nach dem Stand der Technik unterscheidet man zwei große Betätigungsprinzipien für MEMS-Schalter voneinander: Schalter mit einer thermischen Betätigung und Schalter mit einer elektrostatischen Betätigung.
Die Schalter mit einer thermischen Betätigung haben den Vorteil einer niedrigen Betätigungsspannung. Dagegen haben sie die folgenden Nachteile: einen übermäßig hohen Energieverbrauch (vor allem für Anwendungen in der Mobiltelefonie), eine niedrige Schatgeschwindigkeit (wegen der thermischen Trägheit) und eine häufig schwierige Technologie.
Die Schalter mit elektrostatischer Betätigung bieten die Vorteile einer hohen Schaltgeschwindigkeit und einer im Allgemeinen einfachen Technologie. Dagegen weisen sie Nachteile auf, die auf Zuverlässigkeitsprobleme zurückzuführen sind. Dieser Punkt ist insbesondere kritisch im Falle von elektrostatischen Mikroschaltern mit niedriger Betätigungsspannung (Möglichkeit einer Verklebung der Strukturen). Außerdem ist wegen der Konfiguration der Mikroschalter mit elektrostatischer Betätigung gemäß dem Stand der Technik die Dimensionierung dieses Element-Typs zur Erzielung einer niedrigen Betätigungsspannung (von < 10 V, sogar von < 5 V) schwierig, weil sie notwendigerweise erfordert:

– entweder eine Verminderung der mechanischen Festigkeit (Steifheit) des Bauteils (der Komponente) und weil auch eine starke Empfindlichkeit des Schalters gegenüber Beschleunigungen und gegenüber Schocks festzustellen ist, die ein Problem für Mobiltelefone darstellt,
– oder eine Vergrößerung der Oberfläche der Betätigungselektroden, was dann notwendigerweise eine Erhöhung der Dämpfung und damit eine Verlängerung der Schaltzeit mit sich bringt,
– oder einen Kompromiss zwischen diesen beiden Parametern.

Schließlich resultiert daraus unabhängig von der gewählten Option eine deutliche Abnahme der Zuverlässigkeit des Mikroschalters aufgrund einer erhöhten Gefahr der Verklebung der Struktur.
Ein Beispiel für einen elektrostatischen Mikroschalter mit einer niedrigen Betätigungsspannung ist in dem Dokument US-A-2002/027 487 beschrieben.
Zusammenfassung der Erfindung
Um diese Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, wird erfindungsgemäß ein Mikroschalter vorgeschlagen, der sich von dem Stand der Technik unterscheidet durch seine Funktionsweise und durch seine Konzeption. Er weist nämlich zwei unterschiedliche Sätze von Betätigungselektroden auf und in ihm wird ein Betätigungsmodus in zwei Stufen angewendet, der es erlaubt, eine niedrige Betätigungsspannung mit einer kurzen Schaltzeit zu erzielen bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer hohen mechanischen Festigkeit (Steifheit) beim Betrieb des Mikroschalters.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein elektrostatischer Mikroschalter, der dazu bestimmt ist, mindestens zwei elektrisch leitende Bahnen, die auf einem Träger angeordnet sind, elektrisch miteinander zu verbinden, wobei die elektrische Verbindung zwischen den beiden elektrisch leitenden Bahnen mit Hilfe eines Kontaktelements erfolgt, das auf verformbaren Einrichtungen aus einem isolierenden Material vorgesehen ist und geeignet ist, sich gegenüber dem Träger unter der Einwirkung einer elektrostatischen Kraft zu verformen, die durch Steuerelektroden erzeugt wird, wobei das Kontaktelement die elektrische Verbindung der Enden der beiden elektrisch leitenden Bahnen bewirkt, wenn die verformbaren Einrichtungen genügend verformt worden sind, wobei der elektrostatische Mikroschalter dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuerelektroden auf den verformbaren Einrichtungen und auf dem Träger in zwei Sätzen von Elektroden verteilt sind, wobei ein erster Satz von Elektroden dazu bestimmt ist, eine erste elektrostatische Kraft zu erzeugen für die Einleitung (den Beginn) der Verformung der verformbaren Einrichtungen, und ein zweiter Satz von Elektroden dazu bestimmt ist, eine zweite elektrostatische Kraft zu erzeugen, um die Verformung der verformbaren Einrichtungen so fortzusetzen, dass das Kontaktelement die Enden der beiden elektrisch leitenden Bahnen elektrisch miteinander verbindet.
Die über die verformbaren Einrichtungen verteilten Steuerelektroden können auf diesen so angeordnet sein, dass die verformbaren Einrichtungen zwischen ihnen und den Steuerelektroden, die auf dem Träger verteilt sind, angeordnet sind.
Bei einer Ausführungsvariante umfassen die Steuerelektroden, die auf dem Träger verteilt sind, zwei Elektroden, die jeweils eine Elektrode darstellen, die dem ersten Satz von Elektroden und dem zweiten Satz von Elektroden gemeinsam ist.
Die verformbaren Einrichtungen können einen an seinen beiden Enden eingefassten (eingebetteten) Träger bzw. Balken oder einen frei tragenden Träger (Balken) umfassen. In diesem Fall können die Steuerelektroden, die auf den verformbaren Einrichtungen verteilt sind, Elektroden eines der beiden Sätze von Elektroden umfassen, die auf Zusatzteilen angeordnet sind, die an dem Balken befestigt und beiderseits des Balkens angeordnet sind. In diesem Fall können auch die Steuerelektroden, die auf den verformbaren Einrichtungen verteilt sind, Elektroden des anderen der beiden Sätze von Elektroden umfassen, die auf dem Balken befestigt und beiderseits des Kontaktelements angeordnet sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Durch die Lektüre der nachfolgenden Beschreibung, die beispielhaft angegeben ist, auf welche die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, wird die Erfindung besser verständlich und daraus ergeben sich weitere Vorteile und Besonderheiten unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, wobei zeigen:
1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen elektrostatischen Mikroschalter,
2 eine Schnittansicht entlang der Achse II-II der 1,
3 eine Schnittansicht entlang der Achse III-III der 1,
4 und 5 Ansichten, welche die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Mikroschalters erläutern entsprechend der 2, und
6A bis 6G Schnittansichten, die ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Mikroschalters erläutern.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung
Die 1 stellt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen elektrostatischen Mikroschalter dar.
Der Mikroschalter ist an der Oberfläche eines isolierenden Substrats angeordnet. Die Oberfläche ist mit einer Ausnehmung 1 versehen, die durch Ränder 2, 12, 22 und 32, die über sie überstehen, begrenzt ist. Ein Balken (Träger) 3 ist oberhalb der Ausnehmung 1 vorgesehen, der ein erstes Ende aufweist, das mit dem Rand 22 eine Einheit bildet, und der ein zweites Ende aufweist, das mit dem Rand 32 eine Einheit bildet. Es handelt sich somit um einen an seinen beiden Enden eingebetteten Balken (Träger).
Der Balken (Träger) 3 ist mit zwei Zusatzteilen oder Flügeln 13 und 23 ausgestattet, die in der gleichen Höhe wie der Balken 3 angeordnet sind. Die Flügel 13 und 23 sind beiderseits des Balkens 3 angeordnet. Sie sind durch einen rückspringenden (verengten) zentralen Teil mit dem Balken verbunden. Sie sind durch seitliche verengte Teile mit den Rändern 2 und 12 verbunden.
Die elektrisch leitenden Bahnen, die miteinander zu verbinden sind, haben die Bezugsziffern 4 und 5. Sie weisen jeweilige Enden 14 und 15 auf, die unterhalb des Balkens 3 angeordnet sind und entlang der Längsachse des Balkens 3 ausgerichtet sind, wobei sie einander gegenüber liegen.
Der Boden der Ausnehmung 3 trägt zwei untere Elektroden 101 und 102, die jeweils durch Kontaktelemente 111 und 112 elektrisch miteinander verbunden sein können. Die Elektroden 101 und 102 sind symmetrisch zu der Längsachse des Balkens 3 angeordnet. Die Elektrode 101 befindet sich in einem ersten Seitenteil des Balkens 3 gegenüber und gegenüber dem Flügel 13. Die Elektrode 102 befindet sich gegenüber einem zweiten Seitenteil des Balkens 3 und gegenüber dem Flügel 23.
Der Balken 3 trägt mehrere elektrische Leiter: ein Kontaktelement 6 und zwei Elektroden 7 und 8. Das Kontaktelement 6 ist entlang der Längsachse des Balkens 3 angeordnet und erstreckt sich bis über die Enden 14 und 15 der elektrisch leitenden Bahnen 4 und 5 hinaus. Das Kontaktelement 6 überragt die untere Fläche des Balkens 3 oder fluchtet mit dem Bereich dieser unteren Fläche in der Weise, dass es die Enden 14 und 15 elektrisch miteinander verbinden kann, wenn der Balken 3 ausreichend verformt wird.
Die Elektroden 7 und 8 sind auf der Fläche des Balkens 3 angeordnet, die der Ausnehmung gegenüberliegt. Jede ist auf einem Seitenteil des Balkens so angeordnet, dass die Elektrode 7 gegenüber dem entsprechenden Teil der unteren Elektrode 101 angeordnet ist und die Elektrode 8 gegenüber dem entsprechenden Teil der unteren Elektrode 102 angeordnet ist. Die Elektroden 7 und 8 können jeweils durch die Kontaktelemente 17 und 18 elektrisch miteinander verbunden sein.
Der Flügel 13 trägt auf seiner oberen Fläche, d.h. auf der Fläche, die der Ausnehmung gegenüberliegt, eine Elektrode 33, die durch ein Kontaktelement 43 elektrisch damit verbunden sein kann. Die Elektrode 33 liegt einem Teil der unteren Elektrode 101 gegenüber. Desgleichen trägt der Flügel 23 auf seiner oberen Fläche eine Elektrode 53, die durch ein Kontaktelement 63 elektrisch damit verbunden sein kann. Die Elektrode 53 liegt einem Teil der unteren Elektrode 102 gegenüber.
Die 2 stellt eine Schnittansicht entlang der Achse II-II der 1 dar und die 3 stellt eine Schnittansicht entlang der Achse III-III der 1 dar. Diese beiden Figuren zeigen den nicht-verformten Zustand des Balkens 3 in Abwesenheit von an die Elektroden angelegten Potentialen.
Die 4 und 5 stellen Ansichten dar, welche die Funktionsweise des Mikroschalters erklären. Diese Ansichten entsprechen dem in der 2 dargestellten Schnitt.
Eine Spannung V1 wird zunächst an den ersten Satz von Elektroden angelegt, der besteht aus Elektroden 33 und 53 einerseits und aus Elektroden 101 und 102 andererseits. Die Spannung V1, die Spannung, welche die Verformung auslöst, wird so gewählt, dass das Zentrum des Balkens auf die unteren Elektroden 101 und 102 zu liegen kommt, wie es die 4 zeigt. Im Falle eines frei tragenden Balkens oder Auslegers kann dieser erste Satz von Elektroden die Funktion haben, das Ende des Balkens auf den unteren Elektroden zum Aufliegen zu bringen.
Das Anlegen der Spannung V1 an den ersten Satz von Elektroden betätigt den Mikroschalter, jedoch in einem Nicht-Schaltungs-Zustand, wobei die Enden 14 und 15 der elektrisch leitenden Bahnen voneinander noch ausreichend entfernt sind, sodass ein mechanischer Kontakt des Balkens, jedoch kein elektrischer Kontakt erzielt wird. Bei dieser Verschiebung des Balkens, die nur aktiviert worden ist, um den Schalter auszulösen (beispielsweise durch Einschalten eines tragbaren Telefons), hat die Auslösung, die durch die große Oberfläche dieser Elektroden herbeigeführt wird, keine Konsequenz auf die Schaltzeit des Unterbrechers während des Betriebs.
Dieser erste Satz von Elektroden weist eine Oberfläche auf, die ausreicht, um den Balken anstoßen zu lassen für eine Spannung von < 10 V, ja sogar von < 5 V.
Anschließend wird eine Spannung V2 an den zweiten Satz von Elektroden angelegt, der besteht aus Elektroden 7 und 8 einerseits und aus Elektroden 101 und 102 andererseits. Die Spannung V2, die Schaltspannung, wird so gewählt, dass der Balken 3 verformt wird, bis die Enden 14 und 15, die miteinander zu verbinden sind, mit dem Kontaktelement 6 des Balkens in Kontakt kommen, wie dies die 5 zeigt. Die Nähe der Elektroden, die dem zweiten Satz von Elektroden gegenüberliegen, erlaubt dann aufgrund der Durchbiegung (Verformung) des Balkens bei der Auslösung der Verformung die Betätigung des Mikroschalters mit einer niedrigen Spannung bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer erhöhten Festigkeit (Steifheit) des Balkens.
Die Anordnung und die Anzahl der Elektroden können variieren. Eine oder mehrere Elektroden können den Balken aufbauen.
Die Verformung des Balkens unter dem Einfluss einer Auslösespannung erlaubt es, die Betriebsspannung des verformten Balkens beim Schalten sehr stark herabzusetzen.
Die Erfindung führt zu einer hohen Stabilität und zu einer großen Zuverlässigkeit der Funktion des Mikroschalters. Dies ist auf die hohe mechanische Festigkeit (Steifheit) des Mikroschalters während des Betriebs, d.h. nach der Auslösung der Verformung, zurückzuführen. Daraus resultieren eine sehr geringe Empfindlichkeit gegenüber Schocks und gegenüber Beschleunigungen bei dem Betrieb sowie mögliche Einfangeffekte für Ladungen in der dielektrischen Schicht.
Die Schaltzeit ist verkürzt angesichts der geringen Verschiebung des Balkens zwischen der nicht-geschalteten Position und der geschalteten Position (die Verschiebung von Luft ist begrenzt und damit ist die Auslösung begrenzt).
Die Hochfrequenz-Isolation ist optimiert wegen der großen Entfernung zwischen den miteinander zu verbindenden Bahnen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass dieser Mikroschalter unter Anwendung einer Technik hergestellt werden kann, die mit der Technik zur Herstellung von integrierten Schaltungen kompatibel ist.
Bezogen auf die Leistung unterscheidet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung von Mikroschaltern des Standes der Technik durch die folgenden Charakteristika: die Betätigungsspannung ist niedrig bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer geringen Empfindlichkeit gegenüber Beschleunigungen, einer hohen Betriebszuverlässigkeit, einer kurzen Schaltzeit und einer geringen mechanischen Relaxation.
Die Funktionsweise in zwei Stufen unterscheidet ebenfalls die erfindungsgemäße Vorrichtung von Mikroschaltern des Standes der Technik. Die Phase zur Auslösung der Verformung wird mit einer niedrigen Betätigungspannung bewirkt und ohne eine starke Beanspruchung in Bezug auf die Ansprechzeit, ohne dass die Gefahr einer elektrostatischen Verklebung und eine Empfindlichkeit gegenüber Beschleunigungen besteht. Die Schaltphase wird bewirkt bei einer niedrigen Betätigungsspannung, die den Kriterien einer geringen Empfindlichkeit gegen Beschleunigungen, einer geringen Empfindlichkeit gegen Gefahren einer elektrostatischen Verklebung und einer kurzen Schaltzeit genügt.
Die 6A bis 6G stellen Schnittansichten dar, die ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Mikroschalters erläutern.
Die 6A zeigt ein Siliciumsubstrat 70, das von einer Siliciumoxid-Abscheidung 71 bedeckt ist, die einer Lithogravür-Behandlung unterworfen worden ist, um eine Einbettung zu definieren. Die Oxid-Abscheidung kann eine Dicke von 2 μm haben und die Tiefe der Ätzung kann 1,7 μm betragen. Durch die Ätzung wird eine Ausnehmung 72 definiert und es werden Stellen für die Kontaktelemente zwischen Elektroden und elektrisch leitenden Bahnen definiert, von denen eine, die Stelle 73, sichtbar ist.
Anschließend wird eine Metallabscheidung auf der geätzten Struktur durchgeführt. Es kann sich dabei um einen Biochip handeln, der eine Verankerungsschicht aus Cr mit einer Dicke von 0,05 μm und eine Goldschicht mit einer Dicke von 0,9 μm umfasst. Man stellt eine Lithogravüre der Metallschicht her, die in der Ausnehmung vorliegt und an den Stellen der Verbindungselemente vorliegt, um die miteinander zu verbindenden Bahnen zu definieren und die Auslösungselektroden und die unteren Schaltelektroden zu definieren. Das nicht geschützte Metall wird geätzt, um die in der 6B dargestellte Struktur zu erhalten. In dieser Figur stellt die Bezugsziffer 74 ein Kontaktelement einer unteren Steuerelektrode dar, die Bezugsziffern 75 und 76 stellen die Enden der miteinander zu verbindenden elektrischen Bahnen dar, die Bezugsziffer 77 stellt eine untere Steuerelektrode dar.
Die 6C zeigt, dass eine Opferschicht 78, beispielsweise aus Polyimid, auf der Struktur abgeschieden worden ist und bis auf den höchsten Punkt der Oxidschicht 71 eingeebnet worden ist.
Die 6D zeigt, dass eine Schicht 79 aus einem dielektrischen Material auf der Struktur abgeschieden worden ist, die den Balken darstellt. Es kann sich dabei um eine Si₃Na-Schicht mit einer Dicke von 0,5 μm handeln. Durch Lithogravüre wird in der Schicht 79 eine Öffnung 80 erzeugt, um die Verschiebung des Kontaktelements des Mikroschalters im Bereich der Enden der Bahnen 75 und 76 zu definieren.
Anschließend wird eine Metallabscheidung auf der Struktur vorgenommen. Es kann sich dabei handeln um eine Schicht aus Gold mit einer Dicke von 0,5 μm. Eine Lithogravüre dieser Schicht wird durchgeführt, um das Kontaktelement der elektrisch leitenden Bahnen und die Auslösungselektroden und oberen Schaltelektroden zu definieren. Das Ätzen dieser Schicht erlaubt die Herstellung von elektrisch leitenden Elementen. Die 6E zeigt das Kontaktelement 81, ein Kontaktelement 82 der Auslösungselektroden (nicht dargestellt), eine Schaltelektrode 83 und ein Kontaktelement 84 einer Schaltelektrode.
Die Schicht 79 wird anschließend durch Lithogravüre behandelt, um den Balken 85 zu definieren, wobei das Ätzen gestoppt wird an der Opferschicht 78 (vgl. die 6F).
Die Opferschicht wird anschließend durch trockene Ätzung entfernt, beispielsweise durch eine Ätzung vom Sauerstoffplasma-Typ. Man erhält die in der 6G dargestellte Struktur.

Claims

Elektrostatischer Mikroschalter, dazu bestimmt, wenigstens zwei auf einem Träger vorgesehene, elektrisch leitende Bahnen bzw. Leiterbahnen (4, 5) zu verbinden, wobei die elektrische Verbindung zwischen den beiden Leiterbahnen (4, 5) mit Hilfe eines Kontaktelements (6) erfolgt, vorgesehen auf verformbaren Einrichtungen (3) aus isolierendem Material und fähig, sich in Bezug auf den Träger unter der Wirkung einer durch Steuerelektroden erzeugten elektrostatischen Kraft zu verformen, wobei das Kontaktelement (6) die elektrische Verbindung der Enden (14, 15) der beiden Leiterbahnen (5, 6) realisiert, wenn die verformbaren Einrichtungen ausreichend verformt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektroden auf den verformbaren Einrichtungen und dem Träger verteilt sind in Form von zwei Elektrodensätzen, einem ersten Elektrodensatz (101, 102, 33, 53), bestimmt zu Erzeugung einer ersten elektrostatischen Kraft, um die Verformung der verformbaren Einrichtungen (3) auszulösen, bis man einen mechanischen Kontakt der verformbaren Einrichtungen erhält, wobei die Enden (14, 15) der Leiterbahnen (4, 5) ausreichend voneinander entfernt sind, so dass das Kontaktelement (6) die Enden (14, 15) der Leiterbahnen (4, 5) nicht elektrisch verbindet, und einem zweiten Elektrodensatz (101, 102, 7, 8), bestimmt zur Erzeugung einer zweiten elektrostatischen Kraft, um die Verformung der verformbaren Einrichtungen (3) so fortzusetzen, dass das Kontaktelement (6) die Enden (14, 15) der beiden Leiterbahnen elektrisch verbindet.
Elektrostatischer Mikroschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den verformbaren Einrichtungen (3) verteilten Steuerelektroden (7, 8, 33, 53) auf diesen so angeordnet sind, dass sich die verformbaren Einrichtungen zwischen ihnen und den auf dem Träger verteilten Steuerelektroden (101, 102) befinden.
Elektrostatischer Mikroschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Träger verteilten Steuerelektroden zwei Elektroden (101, 102) umfassen, von denen jede eine gemeinsame Elektrode des ersten Elektrodensatzes und des zweiten Elektrodensatzes bildet.
Elektrostatischer Mikroschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verformbaren Einrichtungen (3) einen an seinen beiden Enden eingefügten Balken oder einen freitragenden Balken umfassen.
Mikroschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den verformbaren Einrichtungen verteilten Steuerelektroden Elektroden (33, 53) von einem der beiden Elektrodensätze umfassen, die auf Anbauteilen (13, 23) vorgesehen sind, die am Balken (3) befestigt und auf jeder Seite des Balkens angeordnet sind.
Mikroschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den verformbaren Einrichtungen verteilten Steuerelektroden Elektroden (7, 8) von dem anderen der beiden Elektrodensätze umfassen, vorgesehen auf dem Balken (3) und auf jeder Seite des Kontaktelements (6) angeordnet.