[發(fā)明專利]一種含MEMS開關(guān)的可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)匹配器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310245583.X
• 申請日: 2013-06-20
• 公開（公告）號: CN103326695B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭興龍;黃靜;蔣華;王志亮;尹海宏;施敏;朱友華
• 申請（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號: H03H11/28
• 分類號: H03H11/28;B81B7/00;B81C1/00
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32238
• 代理人: 吳靜安

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微機(jī)械系統(tǒng)和微波學(xué)科交叉的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含MEMS開關(guān)的可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)匹配器。

背景技術(shù)

匹配網(wǎng)絡(luò)是微波無線通信系統(tǒng)中的重要部分之一。在微波中繼通訊、衛(wèi)星通信、雷達(dá)、寬帶放大器和乘法器、電子對抗及其微波測量系統(tǒng)中，可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)具有廣泛的應(yīng)用, RF MEMS可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)可以減少天線輸入處的損耗，提高其性能，可以使功率放大器獲得較高的系統(tǒng)效率，主要應(yīng)用在多波段通訊系統(tǒng)、雷達(dá)和寬波段跟蹤接收器以及鏡像抑制混頻器應(yīng)用的需要。

RF MEMS 的可重構(gòu)匹配技術(shù)網(wǎng)絡(luò)由MEMS開關(guān)，共平面CPW傳輸線、變?nèi)萜鞯葮?gòu)成。另外，RF MEMS器件產(chǎn)生很低的互調(diào)失真，所以由其構(gòu)成的可重構(gòu)電路滿足了它們有低插損，高線性度；應(yīng)用于低噪聲放大器/混頻器之前的要求。

可以應(yīng)用在軍事系統(tǒng)需要很寬而且連續(xù)的頗帶，如2~18GHz或0.1~6GHz，這通過使用可重構(gòu)天線、匹配網(wǎng)絡(luò)和濾波器就能有效地實現(xiàn)，并且可重構(gòu)MEMS電路也能用來產(chǎn)生大變化范圍的阻抗，這對于晶體管和二極管特性是必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于克服以上現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種體積小、隔離度好、插入損耗低的含MEMS開關(guān)的可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)匹配器，具體有以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

所述含MEMS開關(guān)的可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)匹配器，包括六個MEMS橋單元、第一地線、第二地線、信號線以及六個偏壓墊，所述第一地線、信號線、第二地線依次平行設(shè)置于襯底上，所述六個MEMS橋單元依次垂直于所述兩地線排列于襯底上，所述每個MEMS橋單元包括兩個懸臂梁橋膜、一個支撐梁橋膜以及四個橋墩，所述支撐梁橋膜設(shè)于兩懸臂梁橋膜之間并通過連接于兩端的橋墩跨于所述信號線上，兩懸臂梁橋膜相對于支撐梁橋膜的對應(yīng)端為自由端，另一端為固定端與橋墩連接，所述六個偏壓墊分別對應(yīng)連接六個MEMS橋單元對應(yīng)一側(cè)的懸臂梁橋膜。

所述含MEMS開關(guān)的可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)匹配器的進(jìn)一步設(shè)計在于，所述信號線相對于支撐梁橋膜位置通過氮化玻璃絕緣片與橋膜隔離。

所述含MEMS開關(guān)的可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)匹配器的進(jìn)一步設(shè)計在于，還包括三個輸入端與三個輸出端，所述輸入端分別對應(yīng)設(shè)置于第一、第二地線以及信號線的一端，三個輸出端分別對應(yīng)設(shè)置于第一、第二地線以及信號線的另一端。

所述含MEMS開關(guān)的可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)匹配器的進(jìn)一步設(shè)計在于，所述與懸臂梁橋膜固定端連接的橋墩分別沿對應(yīng)一側(cè)的地線分布于襯底上，所述與支撐梁橋膜兩端連接的六對橋墩沿所述信號線的兩側(cè)分布于襯底上。

所述的含MEMS開關(guān)的可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)匹配器，提供一種制備方法，總共采用六塊掩膜板，具體操作步驟如下：

1）將500μm厚的玻璃片置于H₂O₂:H₂SO₄=1:1的混合液，去離子水清洗，然后把玻璃片放入一號清洗液煮至沸騰10分鐘，去離子水清洗，所述一號清洗液為NH₄OH、H₂O₂以及去離子水的混合液，最后把玻璃片放入二號清洗液煮至沸騰，去離子水沖洗、甩干、烘干，所述二號清洗液為HCl、H₂O₂以及去離子水的混合液；

2）在二氧化硅玻璃層上依次蒸發(fā)沉積鉻層和金層，厚度分別為800?和3000?，工藝條件為：蒸發(fā)爐內(nèi)的溫度和真空度分別為250℃和10×10^-5Torr；

3）通過一號掩膜板將正膠覆蓋在玻璃片的一號掩模板圖形以外區(qū)域的表面上，留出需要電鍍的圖形，電鍍金形成輸入端、輸出端、橋墩以及偏壓墊，電鍍層的厚度為2μm，去膠準(zhǔn)備下一步操作；

4）正膠光刻1號掩膜板的方法分別光刻二號掩膜板，三號掩膜板，電鍍金形成地線、信號線、偏壓線、厚度分別為2μm，此外此次電鍍使輸入輸出端、偏壓墊和橋墩的厚度由原來2μm增加為3μm，去膠準(zhǔn)備下一步操作；

5）負(fù)膠光刻二號掩膜版，顯影后放在120℃的烘箱內(nèi)堅膜30分鐘，然后等離子刻蝕20秒，最后在常溫下依次把未電鍍部分的金層、鈦層腐蝕掉，保留輸入輸出端、地線、信號線、偏壓墊，偏壓線和橋墩，腐蝕金的溶液的配方為KI：I₂：H₂O=20g：6g：100ml，腐蝕鉻的溶液為磷酸；

6）采用氧氣等離子體刻蝕去膠，刻蝕功率、氧氣流量、刻蝕時間分別為50W、60ml/min和20秒；