[实用新型]具有低驱动电压的射频微机械系统电容式并联开关

说明书

技术领域

本实用新型涉及RF MEMS(射频微机械系统)技术领域，特别涉及一种低驱动电压的RF MEMS电容式并联开关。 

背景技术

MEMS作为一种新兴的技术，给微波无线通信领域带来了革命性的变化。RF MEMS是利用光刻技术制作的小型化机械器件，用于射频和微波频率电路中的信号处理。RF MEMS开关利用力学运动来控制射频信号传输的通断，是RF MEMS器件中较早进入应用领域的器件之一。MEMS开关与目前的射频系统中所用的电控开关(PIN二极管或GaAs FET)不同，它没有半导体pn结或金属pn结，依靠机械移动实现对射频信号传输线的通断控制，能在高频段维持很高的绝缘指标，插入损耗低，隔离度好。 

RF MEMS开关由机械部分(执行)和电学部分，可用静电、静磁、压电或热原理为机械运动提供驱动力。开关的电学部分可以用串联或并联方式排列，可以是金属-金属接触或电容式接触。由于静电执行开关具有许多优点：零直流功耗，小的电极尺寸，较薄的薄层，相对短的开关时间，50～200μN的接触力，以及可用高阻偏置线给开关施加偏压等，所以静电执行是目前最普遍使用的技术。但是制约其发展的主要问题是驱动电压高，薄膜应力变形和寿命短而不能达到工业界的要求。 

发明内容

技术问题：本实用新型的目的在于提供一种具有低驱动电压的RF MEMS电容式并联开关，以解决现有技术缺陷，降低驱动电压，减小薄膜残余应力对开关可靠性的影响，以延长开关寿命。 

技术方案：本实用新型的具有低驱动电压的射频微机械系统电容式并联开关，采用悬臂梁结构，在介质基板的上面并排设有三根共面波导传输线，位于中间的第二共面波导传输线上设有介质层，悬臂梁的一端与位于介质基板的上面一侧的第一共面波导传输线连接，悬臂梁的另一端悬空于介质基板的上面另一侧的第三共面波导传输线的上方，通过控制悬臂梁的厚度，使得悬臂梁的悬臂端释放后粘附到第二共面波导传输线上。 

悬臂梁发生粘接的位置只位于悬臂梁悬臂端的地线上方。 

所述的共面波导地平面、共面波导传输线和MEMS电容式开关是多晶硅材料或者金属材料。 

所述的MEMS电容式并联开关的悬臂梁的悬臂端粘接在共面波导的地线上，梁的其余部分与介质基板或者共面波导的信号线离开一定的距离，从而减小了信号线和悬臂梁之间的间距。 

所述传输线采用厚膜电镀工艺形成在介质基板上，且传输线采用共面波导传输线形式保证信号不被干扰。 

所述介质层用氮化硅通过淀积光刻工艺在传输线上形成。 

所述悬臂梁采用金材料通过淀积、合金以及牺牲层工艺形成悬臂端粘附在共面波导地线上的结构。 

有益效果 从上述技术方案来看，本实用新型具有以下有益效果： 

利用本实用新型，由于将悬臂梁粘接在其下方的传输线的地线上，减小了悬臂梁和信号线之间的间距，从而可以得到较低的驱动电压。 

利用本实用新型，悬臂梁的悬臂端粘接在共面波导的地线上，减小了工艺中温度变化对梁的纵向应力造成的影响，提高了开关的可靠性。 

利用本实用新型，与现有的静电驱动RF MEMS开关相比，驱动电压大大降低，开关寿命得到大幅度提高，使RF MEMS产品化成为可能。 

附图说明

图1为RF MEMS电容式并联开关的侧视图。 

图2为RF MEMS电容式并联开关的俯视图。 

其中有：介质基板1、第一共面波导传输线21、第二共面波导传输线22、第三共面波导传输线23、介质层3、悬臂梁4。 

具体实施方式

本文提供的低驱动电压的电容式串联开关的结构图如图1和图2所示。 

采用悬臂梁结构，在介质基板1的上面为共面波导传输线，位于中间的第二共面波导传输线22上为介质层3，悬臂梁4释放后，其一端与位于一侧的第一共面波导传输线21连接，悬臂梁4的另一端粘接在第三共面波导传输线23的地线上。 

悬臂梁发生粘接的位置只位于悬臂梁4悬臂端的地线上方。 

第一步，选择高阻硅作为衬底，在硅衬底上电镀金作为种子层，将种子层图形化，然后 利用聚酰亚胺作为电镀模具电镀金，从而完成共面波导传输线的制作； 

第二步，利用PECVD淀积一层氮化硅，刻出介质层3。 

第三步，旋涂光刻胶，或聚酰亚胺作为牺牲层，淀积金膜，利用反应离子刻蚀释放出开关结构。 

第四步，将悬臂梁的悬臂端用导电胶粘接在其下方的地线上。 

实验证明，这样设计和制作的开关可以有效地减小悬臂梁和信号线之间的间距，从而减小驱动电压；还可以减小温度效应对梁的纵向应力的影响，从而提高开关的可靠性。