[实用新型]基于X波段的低驱动电压的串联接触式射频MEMS开关

说明书

本实用新型属于射频MEMS开关技术领域，公开了一种基于X波段的低驱动电压的串联接触式射频MEMS开关。其中，为了解决高驱动电压与可靠性之间的矛盾，本实用新型设计了一种具有五段式弹簧弯曲结构的可移动电极，其等效弹簧系数较小，该可移动电极在保证射频性能的情况下有效地减小了驱动电压。此外，为了抑制趋肤效应影响，本实用新型优化了可移动电极的中心梁结构，在中心梁上增加了触点且合理设计了内外触点的宽度，在提升S参数性能的同时在一定程度上抑制了趋肤效应。由于本实用新型射频MEMS开关是基于微带线结构的射频MEMS开关，因此与共面波导结构相比，易于集成，且制造过程简单。

技术领域

本实用新型涉及一种基于X波段的低驱动电压的串联接触式射频MEMS开关。

背景技术

MEMS技术初步发展于20世纪70年代末，是基于微电子学发展起来的前沿研究领域，主要面向于微纳米级别研发的高科技电子装置。MEMS技术涉及军事、医学、机械、电子等多个领域，应用前景十分广阔。不仅如此，由于MEMS器件有着体积小、损耗低、功耗小等诸多优势，使得其在第六代通信(6G)技术的发展中发挥着重要的作用。

然而，可靠性的问题一直是阻碍MEMS器件商业化应用的主要原因。射频MEMS开关作为MEMS器件的一个重要分支，同样也存在高驱动电压与可靠性之间的矛盾。

射频MEMS开关是一种基于表面微机械加工工艺制造的装置，其通过开关梁的机械运动去控制射频信号的通断，相较于二极管、FET开关，射频MEMS开关具有低功耗、低插入损耗、高隔离度等优点，这也使得射频MEMS开关成为近年来研究的热点。

射频MEMS开关的驱动机制主要包括静电、电热、电磁、静磁和压电等。由于静电驱动的射频MEMS开关响应速度快、制作工艺简单、易于控制，成为当前研究最多的开关结构。尽管静电驱动的射频MEMS开关有着诸多优势，但仍然存在可靠性的问题。

因此，设计一种低驱动电压高可靠性的射频MEMS开关是非常有必要的。

专利文献1公开了一种射频MEMS开关及其制作方法，其通过在上电极上覆盖具有一定弹性模量的可变梁作为开关的可动电极组件，在降低开关驱动电压的同时保证了高可靠性。

然而，该专利文献1述及的技术方案存在如下缺陷：

专利文献1虽然采用了一种具有一定弹性模量的弯曲梁结构去降低驱动电压，但其弯曲梁上有四个弹簧结构，不利于残余应力的释放，同时在可移动电极上没有打孔，一方面增加了可移动电极的质量，另一方面不利于牺牲层的释放，影响开关的可靠性。

专利文献2公开了一种基于无释放孔上电极结构的射频MEMS开关，该专利文献2提出了一种新型的上电极结构，由于上电极面积较小，且上电极的两根长片(悬臂梁)之间形成一个较大面积的孔，因此，无需设计释放孔，就可以使气体从上电极的两侧及两根长片(悬臂梁)之间所开的孔流出，进而可以减小极板上下运动的空气阻尼，提高开关速度。

然而，该专利文献2述及的技术方案存在如下缺陷：

专利文献2提到的是基于共面波导设计的射频MEMS开关，其采用了悬臂梁的结构，由于相邻结构中热膨胀系数的不同，随着环境温度改变，悬臂梁会发生翘曲，增大开关的驱动电压。悬臂梁上采用了一种两触点的金属接触结构，且位于两侧，趋肤效应影响较大。

现有技术文献

专利文献1中国实用新型专利申请，公开号：CN 114203487 A，公开日：2022.03.18。

专利文献2中国实用新型专利，公告号：CN 208315475 U，公告日：2019.01.01。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种基于X波段的低驱动电压的串联接触式射频MEMS开关，以便在保证射频性能的情况下能够有效地减小驱动电压。