接觸式RF MEMS開關(guān)接觸可靠性的研究與分析.pdf

1、RF MEMS開關(guān)與現(xiàn)有射頻領(lǐng)域中應(yīng)用的PIN開關(guān)和FET開關(guān)相比,具有插入損耗更低、隔離度更高、線性度更好、功耗更小、可使用頻帶更寬等優(yōu)點(diǎn),可以廣泛的應(yīng)用在雷達(dá)系統(tǒng)、衛(wèi)星和無線通信系統(tǒng)等領(lǐng)域。目前RF MEMS開關(guān)可靠性研究受到越來越多的關(guān)注,可靠性分析模型的建立可以為高性能開關(guān)的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。隨著RF MEMS開關(guān)可靠性的提高,其市場前景會越來越廣闊。
　　 接觸式RF MEMS開關(guān)是通過兩層金屬的接觸和斷開完

2、成開關(guān)功能的,其可靠性與金屬接觸區(qū)域的性能密切相關(guān)。而開關(guān)的金屬觸點(diǎn)僅為微米量級,因此表面粗糙形貌的正確描述成為確定開關(guān)接觸模型的關(guān)鍵。本文從微觀尺度出發(fā),引入多元統(tǒng)計(jì)方法建立了平行粗糙表面間的基本微觀接觸模型,用以分析接觸載荷、實(shí)際接觸面積、表面變形等參數(shù)隨粗糙表面的變化特性。采用接觸電阻作為接觸式RF MEMS開關(guān)接觸可靠性的宏觀表征量,建立了相關(guān)的分析模型,更有利于直觀的分析開關(guān)的接觸特性和可靠性問題。針對開關(guān)很容易出現(xiàn)的粘附失效

3、現(xiàn)象,應(yīng)用微觀統(tǒng)計(jì)分析方法,著重計(jì)算了考慮毛細(xì)力作用后的表面接觸特性。結(jié)合ANSYS有限元分析建立了開關(guān)準(zhǔn)靜態(tài)粘附失效的分析模型,為更好的預(yù)測開關(guān)的粘附失效提供理論基礎(chǔ)。
　　 本文利用ANSYS和HFSS對接觸式RF MEMS開關(guān)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)并完成了開關(guān)樣品的制備。測試了開關(guān)的基本接觸特性,并選擇合適的實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)一步分析了開關(guān)的接觸可靠性。根據(jù)開關(guān)吸合電壓與維持電壓的關(guān)系得到了不同尺寸開關(guān)在工作過程中的粘附力。通過監(jiān)