接觸式RF MEMS開關接觸可靠性的研究與分析.pdf

1、RF MEMS開關與現(xiàn)有射頻領域中應用的PIN開關和FET開關相比,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,可以廣泛的應用在雷達系統(tǒng)、衛(wèi)星和無線通信系統(tǒng)等領域。目前RF MEMS開關可靠性研究受到越來越多的關注,可靠性分析模型的建立可以為高性能開關的設計提供參考依據(jù)和設計準則。隨著RF MEMS開關可靠性的提高,其市場前景會越來越廣闊。
　　 接觸式RF MEMS開關是通過兩層金屬的接觸和斷開完

2、成開關功能的,其可靠性與金屬接觸區(qū)域的性能密切相關。而開關的金屬觸點僅為微米量級,因此表面粗糙形貌的正確描述成為確定開關接觸模型的關鍵。本文從微觀尺度出發(fā),引入多元統(tǒng)計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開關接觸可靠性的宏觀表征量,建立了相關的分析模型,更有利于直觀的分析開關的接觸特性和可靠性問題。針對開關很容易出現(xiàn)的粘附失效

3、現(xiàn)象,應用微觀統(tǒng)計分析方法,著重計算了考慮毛細力作用后的表面接觸特性。結合ANSYS有限元分析建立了開關準靜態(tài)粘附失效的分析模型,為更好的預測開關的粘附失效提供理論基礎。
　　 本文利用ANSYS和HFSS對接觸式RF MEMS開關的結構參數(shù)進行優(yōu)化設計并完成了開關樣品的制備。測試了開關的基本接觸特性,并選擇合適的實驗樣品進一步分析了開關的接觸可靠性。根據(jù)開關吸合電壓與維持電壓的關系得到了不同尺寸開關在工作過程中的粘附力。通過監(jiān)