[发明专利]微机电系统开关

说明书

技术领域

本发明大致涉及开关，并且尤其涉及微机电系统开关。

背景技术

微机电系统(MEMS)开关的利用已经被发现比传统的固态开关有利。例如，MEMS开关已经被发现具有较高的功率效率，低插入损失，以及极好的电绝缘性。

MEMS开关是利用机械运动来达到短路(接通)或者开路(断路)的装置。机械运动需要的力可以利用各种类型的促动机构诸如静电、磁性、压电或者热促动来获得。通常，静电促动的开关已经被证明具有高可靠性和晶片级制造技术。这种MEMS开关的构造和设计一直在不断地改进。

开关特性诸如(开关的触点之间的)隔绝电压(standoffvoltage)以及(促动器和触点之间的)吸合电压(pull-in voltage)要考虑到MEMS开关的设计中。通常，在设法达到更高的隔绝电压的同时呈现降低的吸合电压这一矛盾的特性。传统上，增加的梁(beam)厚度和间隙尺寸使隔绝电压增大。然而，这也使吸合电压增大，而这不是所希望的。

需要显示出充分高的隔绝电压并且同时显示出充分低的吸合电压而在开关设计中没有额外的复杂性的改进的MEMS开关。

发明内容

简要地，在一个实施例中提出了一种微机电系统开关。该开关包括具有支承表面的基底。提供了具有凹口的促动表面以及具有延长部分的电接触表面。延长部分设置在凹口内。梁附接在基底上。梁包括构造成随着促动而弯曲以与延长部分的至少一部分接触并且运送电流通过的可促动自由端。

在一个实施例中，本发明提出一种具有栅极(gate)的机械开关。栅极限定凹口。开关包括具有延长部分的漏极(drain)，其中延长部分设置在凹口内。悬臂梁固定在支承柱上，悬臂梁具有自由可动端。自由可动端与延长部分重叠以与漏极的至少一部分接触以形成电通路。

在一个实施例中，提出一种微机电系统开关。开关包括具有空腔的促动器并且构造成提供静电力。提供具有延长部分的电极。所述延长部分包括触点并且设置在空腔内。梁固定在支承柱上并且具有自由可动端，其中自由可动端构造成随着促动而弯曲以与电极配合并且运送电流通过。

在一个实施例中，提出一种机械开关。该开关包括固定在支承柱上并且包括可动部件的悬臂梁。该开关进一步包括具有间隙且构造成提供静电力的促动区域。电极区域设置为靠近促动区域，其中促动区域限定凹口，而电极区域包括由凹口在至少两侧围绕的延长部分。可动部件设置为靠近促动区域并且与延长部分重叠以提供大于大约1.5的隔绝电压对吸合电压的比。

本发明提出一种增加开关中隔绝电压和吸合电压之间的比的方法。该方法包括提供限定间隙的促动表面，提供具有延长部分的电接触表面，延长部分延伸到间隙内。所述方法进一步包括提供悬在促动表面和电接触表面上方的梁。所述方法进一步包括限定包括促动表面、电接触表面和梁的重叠区域，并且将重叠区域优化为包括大于大约1.5的隔绝电压对吸合电压的比。

附图说明

在参考附图阅读下文中具体介绍时，可以更好的理解本发明的这些和其它特征、方面和优点，在附图中同样的标号代表同样的部件，其中：

图1是根据本技术的一方面的MEMS开关的透视图；

图2是具有部分截面的图1的MEMS开关的透视图；

图3是图1中的MEMS开关的横截面图；以及

图4是用于构成根据本发明的一方面的MEMS开关的各种层的俯视图。

具体实施方式

MEMS开关可控制电、机械或者光学信号流。MEMS开关通常提供更低的损失，和更高的绝缘。此外，MEMS开关同固态开关相比提供显著的尺寸缩小、更低的功率消耗以及成本优点。MEMS开关还提供诸如宽带操作的优点(能够在宽的频率范围上操作)。MEMS开关的这种属性显著增加它们的功率处理能力。具有低损失、低失真和低功率消耗，MEMS开关可适于诸如电信应用、模拟交换电路以及开关式电源的应用。MEMS开关还理想地适于高性能机电，簧片继电器以及其它单一功能开关技术普遍使用的应用。