[發明專利]一種雙穩態單晶硅梁射頻微機電系統開關

有效

• 申請號: 200710064876.2
• 申請日: 2007-03-28
• 公開（公告）號: CN101276705A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 李全寶;景玉鵬;陳大鵬;歐毅;葉甜春
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01H51/01
• 分類號: H01H51/01;H01H51/22
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

1.?一種雙穩態單晶硅梁射頻微機電系統開關，其特征在于，該射頻微機電系統開關包括電磁驅動部分和懸臂梁可動部分，電磁驅動部分和懸臂梁可動部分采用對準鍵合方式結合在一起；電磁驅動部分具有鐵心鐵殼和永磁體，通過在平面線圈加電流產生的磁場與永磁體的磁場相疊加來改變整體磁場的方向，從而使懸臂梁可動部分動作，實現觸點通斷。

2.?根據權利要求1所述的雙穩態單晶硅梁射頻微機電系統開關，其特征在于，所述電磁驅動部分包括硅襯底(12)，電磁線圈(13)，鎳鐵合金的鐵心和鐵殼(11)和永磁體(14)，電磁線圈(13)位于鎳鐵合金鐵心和鐵殼(11)之間，通過多層電鍍金形成方形結構；兩個鎳鐵合金的鐵心和鐵殼(11)分別位于電磁驅動部分的左右兩邊，鐵心和鐵殼通過電鍍形成；永磁體(14)裝配在硅襯底(12)的背面。

3.?根據權利要求2所述的雙穩態單晶硅梁射頻微機電系統開關，其特征在于，所述電磁驅動部分上表面的兩端分別進一步包括一射頻傳輸單元(10)，采用電鍍金形成共面波導傳輸線，減少高頻信號的干擾，而且電磁驅動部分與共面波導傳輸線隔離，避免驅動部分的電磁信號對高頻信號的干擾。

4.?根據權利要求2所述的雙穩態單晶硅梁射頻微機電系統開關，其特征在于，

所述電磁線圈(13)為采用電鍍方式形成的雙層平面驅動線圈，被鎳鐵合金的鐵心和鐵殼(11)包圍，減少漏磁，增加電磁吸力，使懸臂梁動作幅度大，從而提高開關的隔離度；

所述電磁線圈(13)的形狀為方形，厚度為10微米，寬度為10微米；

所述鎳鐵合金的鐵心和鐵殼(11)采用電鍍方式形成，其厚度為30微米；

所述永磁體(14)為永磁鐵。

5.?根據權利要求1所述的雙穩態單晶硅梁射頻微機電系統開關，其特征在于，所述懸臂梁可動部分包括扭擺梁(7)，鎳鐵合金層(6)和金觸點(5)，扭擺梁(7)為單晶硅制作成的蹺蹺板結構，在扭擺梁(7)的一側對稱的淀積有兩個鎳鐵合金層(6)，在鎳鐵合金層(6)靠近蹺蹺板結構兩端的部分對稱的淀積有兩個金觸點(5)，當扭擺梁(7)動作時通過金觸點(5)與傳輸線觸點的接觸來實現信號的接通。

6.?根據權利要求5所述的雙穩態單晶硅梁射頻微機電系統開關，其特征在于，

所述由單晶硅制作成的蹺蹺板結構的扭擺梁(7)厚度為20微米，在減小驅動電壓的情況下增加恢復力，提高開關壽命；

所述鎳鐵合金層(6)淀積在扭擺梁(7)上，保證電磁驅動部分的磁感線通過鎳鐵合金層(6)形成磁通路，從而吸引扭擺梁動作。

7.?根據權利要求3或5所述的雙穩態單晶硅梁射頻微機電系統開關，其特征在于，所述金觸點(5)與所述射頻傳輸單元(10)在電磁驅動部分和懸臂梁可動部分對準鍵合時位置對應。

8.?根據權利要求2或5所述的雙穩態單晶硅梁射頻微機電系統開關，其特征在于，

所述鎳鐵合金層(6)與所述鎳鐵合金的鐵心和鐵殼(11)在電磁驅動部分和懸臂梁可動部分對準鍵合時位置對應；

所述金觸點(5)淀積在扭擺梁(7)上表面的兩端，當扭擺梁(7)動作時通過金觸點(5)與射頻傳輸單元(10)中共面波導傳輸線觸點的接觸來實現信號的接通。

9.?根據權利要求2或5所述的雙穩態單晶硅梁射頻微機電系統開關，其特征在于，所述鎳鐵合金的鐵心和鐵殼(11)與所述鎳鐵合金層(6)形成左右兩個磁回路，所述永磁體(14)提供一定的磁動勢，兩個鐵心電磁線圈(13)繞向相反；

通電流后，電磁線圈(13)產生的磁場與永磁體(14)的磁場相疊加，從而改變產生的電磁力的大小；

當通入的控制電流使左側的電磁線圈(13)產生的磁場與永磁體(14)產生的磁場正向疊加時，使左側氣隙處磁通增大，吸引力增大，吸引扭擺梁(7)上鎳鐵合金層(6)下移，而右側情況相反，結果使左端拉下右端翹起從而左側傳輸線導通，右側斷開；

斷電后，靠永磁體(14)產生的磁通維持此狀態；

電磁線圈(13)通入相反方向的電流后，將會使左端翹起右端下移，右側傳輸線導通，左側斷開。