[發明專利]一種彈性微橋式RF MEMS開關

無效

• 申請號: 201410147457.5
• 申請日: 2014-04-14
• 公開（公告）號: CN103943418A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 楊俊民
• 申請（專利權）人: 蘇州錕恩電子科技有限公司
• 主分類號: H01H59/00
• 分類號: H01H59/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本設計涉及一種彈性微橋式RF?MEMS開關，屬于射頻技術領域。

背景技術

????RF?MEMS開關通常采用靜電驅動技術，具有能耗低(數微瓦)、偏置網絡簡單、開關時間較短(電極尺寸小、膜層薄)等優點，但也存在驅動電壓高(30-80?V)等缺點。而移動通信設備的工作電壓一般要低很多，如手機的工作電壓為3．3?V，需要增加向上變換器。另外，電容式RF?MEMS開關的壽命與驅動電壓有很大關系，驅動電壓每下降5--7V，開關的壽命可延長10年。如何降低驅動電壓，不僅和開關的材料有關，還與開關的幾何結構緊密相關。

發明內容

本發明的目的是通過優化上極板的支撐結構，從而有效的降低微橋的彈性系數，從而降低電容式RF?MEMS開關的驅動電壓。

為實現上述目的，本設計是通過以下技術手段來實現的：

一種彈性微橋式RF?MEMS開關，包括襯底、位于襯底上的緩沖介質層、接地線、共面波導傳輸線、錨點、絕緣介質層、彈性折疊梁、上電極，所述接地線、共面波導傳輸線、錨點設于緩沖介質層上，所述絕緣介質層覆于所述共面波導傳輸線上，所述上電極位于所述絕緣介質層之上，所述上電極與所述絕緣介質層留有間隙，其特征在于：所述上電極分為驅動電極板和電容上極板，所述驅動電極板位于所述電容上極板兩側，所述驅動電極板和電容上極板之間通過雙直梁連接；所述彈性折疊梁一端與錨點連接，一端與驅動電極板側面連接，所述彈性折疊梁彎曲形狀為n形、彎曲個數為2個、套數為2個。

????優選的，所述的一種彈性微橋式RF?MEMS開關，其特征在于：所述襯底材料選用高阻硅(大于1000Ω·cm)，緩沖介質層材料為SiO₂，絕緣介質層材料為Si₃N₄。

????優選的，所述的一種彈性微橋式RF?MEMS開關，其特征在于：所述緩沖介質層厚為1μm,所述絕緣介質層厚度為150nm。

優選的，所述的一種彈性微橋式RF?MEMS開關，其特征在于：所述驅動電極板和電容上極板、所述彈性折疊梁材料為Si/Al合金。

本發明的有益效果是：本設計通過采用2套彎曲形狀為n形、彎曲個數為2個的彈性折疊梁結構的，同時將上電極分為通過雙直梁連接的驅動電極板和電容上極板，有效地降低了微橋的彈性系數，從而有效地降低了降低開關的驅動電壓，實驗證明，驅動電壓可低于3V。?

附圖說明

圖1為RF?MEMS開關結構示意圖，圖2為彈性折疊梁結構形狀示意圖，圖3為彈性折疊梁與上電極結構示意圖。

附圖標號的含義如下：1彈性折疊梁,2上電極，3錨點，4緩沖介質層，5絕緣介質層，6共面波導傳輸線，7接地線，8襯底，9直梁。

具體實施方式

下面將結合說明書附圖，對設計作進一步的說明。

?????如圖1--3所示，一種彈性微橋式RF?MEMS開關，包括襯底8、位于襯底上的緩沖介質層4、接地線7、共面波導傳輸線6、錨點3、絕緣介質層5、彈性折疊梁1、上電極2，所述接地線7、共面波導傳輸線6、錨點3設于緩沖介質層4上，所述絕緣介質層5覆于所述共面波導傳輸線6上，所述上電極2位于所述絕緣介質層5之上，所述上電極2與所述絕緣介質層5留有間隙，其特征在于：所述上電極分為驅動電極板2-2和電容上極板2-2，所述驅動電極板2-1位于所述電容上極板2-2兩側，所述驅動電極板2-1和電容上極板2-2之間通過雙直梁連接；所述彈性折疊梁1-1一端與錨點3連接，一端與驅動電極板2-1側面連接，所述彈性折疊梁1-1彎曲形狀為n形、彎曲個數為2個、套數為2個。

降低開關的驅動電壓主要有三種措施：降低開關微橋的彈性系數；降低微橋與下電極間的初始間距；增大驅動電極的面積。降低微橋與下電極間的初始間距，開關工作或受到強烈振動時微橋易與信號線發生粘附而使開關失效，并且會降低開關的隔離度；增大驅動電極的面積，會增加開關的幾何尺寸。本設計主要是通過開關微橋彈性支撐結構的設計優化，在保持其良好電氣性能的同時，通過降低彈性系數降低開關的驅動電壓。

本設計通過彈性折疊梁一端與上電極側面連接，比與上電極端面連接，在不增加結構平面尺寸的情況下，進一步降低了彈性支撐梁的彈性系數。

????優選的，所述的一種彈性微橋式RF?MEMS開關，其特征在于：所述襯底8材料選用高阻硅(大于1000Ω·cm)，緩沖介質層4材料為SiO₂，絕緣介質層5材料為Si₃N₄。