[實(shí)用新型]具有對(duì)硅微加工工藝誤差不敏感的微機(jī)械濾波器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720037415.1
• 申請(qǐng)日: 2007-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN201069862Y
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李普
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H03H9/00
• 分類號(hào): H03H9/00;B81B3/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及的一種微機(jī)械濾波器，尤其涉及是一種靜電梳驅(qū)動(dòng)折疊梁微機(jī)械濾波器。

背景技術(shù)

硅微機(jī)械濾波器是最近二十多年來才出現(xiàn)的新型濾波器。它利用表面硅微加工技術(shù)和體加工技術(shù)，即標(biāo)準(zhǔn)集成電路工藝，直接將機(jī)械濾波結(jié)構(gòu)制作在硅芯片上，大大縮小電信系統(tǒng)的體積。由于前景誘人，各國(guó)學(xué)者紛紛開展研究，并提出了許多種結(jié)構(gòu)形式的微機(jī)械濾波器。現(xiàn)有技術(shù)中最成熟的微機(jī)械濾波器(S.Diamantis，M.Ahmadi，G.A.Jullien，etd，A?Programmable?MEMS?BandPass?Filter，Proc.43^rd?IEEE?Midwest?Symp.on?Circuits?and?Systems，Lansing?MI，Aug8-11，2000，pp.522-525)是在1989年加州大學(xué)伯克利分校W.C.Tang等提出的靜電梳驅(qū)動(dòng)折疊梁?jiǎn)巫杂啥任C(jī)械諧振器(W.C.Tang，T.-C.H.Nguyen，and?R.T.Howe，Laterally?driven?polysilicon?resonant?microstructures，Sensors?and?Actuators，vol.20，pp.25-32，1989)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。

因?yàn)轭l率選擇的需要，微機(jī)械濾波器帶寬通帶位置與通帶寬度必須非常精確。而在現(xiàn)有技術(shù)條件下，采用硅微加工工藝制造的微機(jī)械濾波器，不可避免地存在著幾何尺寸的制造誤差，而現(xiàn)有技術(shù)中的微機(jī)械濾波器有著對(duì)此制造誤差非常敏感的不足，會(huì)因此使其固有頻率偏離設(shè)計(jì)值，進(jìn)而造成微機(jī)械濾波器通帶位置與通帶寬度不穩(wěn)定的缺陷，最終降低微機(jī)械濾波器通帶性能。例如，現(xiàn)有技術(shù)中最成熟微機(jī)械濾波器，在折疊梁厚度制造誤差為10％，而等效質(zhì)量不發(fā)生變化的情況下，將使微機(jī)械濾波器的固有頻率產(chǎn)生約15％的誤差，從而對(duì)微機(jī)械濾波器的帶寬通帶位置與通帶寬度產(chǎn)生約15％的影響。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本實(shí)用新型目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足與缺陷，提供一種具有對(duì)硅微加工工藝誤差不敏感的微機(jī)械濾波器，該機(jī)械濾波器具有對(duì)硅微加工工藝誤差不敏感的性能，具有穩(wěn)定的通帶位置與通帶寬度。

技術(shù)方案：為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足與缺陷，本實(shí)用新型提供的具有對(duì)硅微加工工藝誤差不敏感的微機(jī)械濾波器，包括耦合梁、梳狀振子、折疊梁，它們的厚度相同且位于同一平面內(nèi)，其中，梳狀振子包括左梳狀振子和右梳狀振子，它們形狀相同，并分別對(duì)稱連接在耦合梁的左右兩側(cè)，每一個(gè)梳狀振子的上下兩側(cè)分別對(duì)稱連接著一個(gè)平行于耦合梁的折疊梁，靜電梳狀驅(qū)動(dòng)端設(shè)置在左梳狀振子的左側(cè)，靜電梳狀感應(yīng)端設(shè)置在右梳狀振子的右側(cè)，靜電梳狀驅(qū)動(dòng)端和靜電梳狀感應(yīng)端的梳齒部分分別與相應(yīng)一側(cè)的梳狀振子的梳齒部分保持不接觸的平行交錯(cuò)。同時(shí)，使耦合梁和折疊梁在振動(dòng)方向上具有相同的寬度，并且在兩個(gè)梳狀振子的中部，設(shè)有多個(gè)垂直于梳狀振子平面且貫通的魯棒補(bǔ)償孔，使兩個(gè)梳狀振子的幾何尺寸滿足如下關(guān)系：

P₀a₀≈6A₀

其中，P₀為一個(gè)梳狀振子外邊沿的周長(zhǎng)與該梳狀振子上的各個(gè)魯棒補(bǔ)償孔的周長(zhǎng)之和，a₀為折疊梁在振動(dòng)方向上的寬度，A₀是一個(gè)梳狀振子外邊沿所包圍的面積減去該梳狀振子上的各個(gè)魯棒補(bǔ)償孔的面積所得之差。魯棒補(bǔ)償孔也可為圓形通孔。

本實(shí)用新型的工作原理：

微機(jī)械濾波器的固有頻率是由等效質(zhì)量和等效剛度決定的，而等效質(zhì)量和等效剛度則是通過特定的振子結(jié)構(gòu)幾何尺寸來實(shí)現(xiàn)的，所以，微機(jī)械濾波器的固有頻率是硅微加工工藝誤差的函數(shù)。工藝誤差δ是一個(gè)小量，固有頻率ω可近似為：