新型集成方式RF MEMS開(kāi)關(guān).pdf

1、微波射頻開(kāi)關(guān)陣列是無(wú)線通信的重要元件。與傳統(tǒng)的PIN二極管和CMOS固態(tài)開(kāi)關(guān)相比，射頻微機(jī)電(RFMEMS)開(kāi)關(guān)具有尺寸小、隔離度高、插入損耗低、功耗低等特點(diǎn)。但是，RFMEMS開(kāi)關(guān)由于可靠性、信號(hào)功率處理能力有限及封裝整合等問(wèn)題仍未實(shí)現(xiàn)商品化。 論文提出了一種新型的3DRF．MEMS開(kāi)關(guān)，這種開(kāi)關(guān)將MEMS驅(qū)動(dòng)器和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)分別獨(dú)立加工，然后對(duì)準(zhǔn)鍵合在一起。基于鍵合微平臺(tái)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種電容式并聯(lián)開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)包含下拉和上拉兩個(gè)驅(qū)動(dòng)

2、電極，射頻襯底采用高阻硅材料，開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)采用低阻單晶硅。論文分析了高阻硅和金屬線間插入的Si02層對(duì)射頻電路性能的影響。理論分析表明，在高阻硅和Si02層之間插入一層很薄的低摻雜多晶硅層，一有助于減輕SiO2/Si分界面處表面電荷的累積，既可以實(shí)現(xiàn)很好的直流隔離，又不會(huì)．惡化射頻損耗特性。開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用低彈簧常數(shù)的彎曲折疊梁以降低驅(qū)動(dòng)電壓，利用能量法推導(dǎo)了彎曲折疊梁的彈簧常數(shù)表達(dá)式，具有較高的精度。然后，進(jìn)行吸合電壓、品質(zhì)因子、自驅(qū)

3、動(dòng)和功率處理能力等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析，評(píng)估開(kāi)關(guān)的性能參數(shù)。通過(guò)有效控制開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)與上拉、下拉電極的間隙，既能降低驅(qū)動(dòng)電壓(<10V)又保證理想的上下電容比(>100)，還能夠提高射頻功率處理能力。另外，通過(guò)在開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)上靈活地改變影響射頻性能的電容板面積和感性金屬線，從而將開(kāi)關(guān)調(diào)諧在最大隔離度的頻率。 與表面加工技術(shù)相比，這種基于鍵合的微平臺(tái)設(shè)計(jì)新思路，更有利于降低薄膜中的殘余應(yīng)力，能夠靈活地控制MEMS標(biāo)準(zhǔn)部件和射頻部件，便于大規(guī)模開(kāi)