磁致伸縮型RFMEMS開關(guān)性能仿真與制備工藝研究.pdf

1、本論文以磁致伸縮型RFMEMS開關(guān)的懸臂梁式和膜橋式兩種典型結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,利用ANSYS7.0和HFSS5.6軟件分別對(duì)開關(guān)的微波性能和力學(xué)行為進(jìn)行了仿真研究;實(shí)驗(yàn)中采用表面工藝和體工藝相結(jié)合的方法,對(duì)開關(guān)的制備工藝進(jìn)行了研究和討論。在微波性能仿真中,重點(diǎn)研究了懸臂梁結(jié)構(gòu)的信號(hào)線間距d、信號(hào)線寬度w、氣隙高度g和金屬接觸層面積以及膜橋結(jié)構(gòu)的膜橋?qū)挾葁d、信號(hào)線寬度w、膜橋高度hg等幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)開關(guān)的插損和隔離度的影響。研究表明:對(duì)懸

2、臂梁結(jié)構(gòu),d=25μm,w=30μm,g=2μm,A=150×60μm2時(shí),在1.1±0.2GHz的工作頻率范圍內(nèi),插入損耗小于0.2dB,隔離度大于35dB,滿足提出的設(shè)計(jì)要求。對(duì)膜橋結(jié)構(gòu)而言,其滿足設(shè)計(jì)要求的相應(yīng)幾何結(jié)構(gòu)為:w_b=50μm,w=100μm,h_g=2.0μm。在力學(xué)性能仿真中,研究了懸臂梁撓度D與梁長(zhǎng)度L、梁寬度W、梁基底材料類別及厚度T_s、磁致伸縮薄膜的厚度T_f的關(guān)系,以及膜橋撓度D與膜橋長(zhǎng)度L等的關(guān)系。研究

3、表明:磁致伸縮懸臂梁的撓度D隨L增加而增加,且滿足D∝L~2關(guān)系,隨T_s增加而降低,隨T_f增加而先增加后降低,與懸臂梁的寬度W關(guān)系不大。磁致伸縮膜橋撓度D隨L增大而增大。在開關(guān)制備研究過程中,采用表面工藝和體工藝相結(jié)合的方法,利用磁控濺射、光刻、化學(xué)蝕刻及等離子體蝕刻等手段,對(duì)制備過程中的關(guān)鍵工藝作了詳細(xì)的研究和討論,得到了切實(shí)可行的工藝方案和工藝參數(shù),在高阻硅上制備出磁致伸縮MEMS開關(guān)樣品。樣品的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)為:懸臂梁開關(guān):梁基