[發明專利]一種帶有彈性梁觸點的射頻MEMS開關

在審

• 申請號: 201710607497.7
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107437484A
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 李孟委;劉秋慧;張一飛;吳倩楠;王莉
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: H01H59/00
• 分類號: H01H59/00
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司44260
• 代理人: 楊小東

技術領域

本發明屬于射頻MEMS技術領域，具體涉及一種帶有彈性梁觸點的射頻MEMS開關。

背景技術

射頻MEMS開關作為一種無源器件，是射頻系統的基本組件之一，通過金屬－金屬接觸或者金屬－絕緣介質－金屬形成的電容來傳輸或者隔離微波信號，具有插入損耗低，隔離度高等良好的微波性能，它可以廣泛應用在各種射頻、微波和毫米波通訊系統中，對雷達預警、戰術戰略偵察、衛星組網和制導等軍事領域均有重要意義。

目前國內射頻MEMS開關的研究機構主要有中電集團十三所、中電集團五十五所、清華大學、東南大學等單位。例如清華大學公開了一種微機電系統開關，上電極采用多通道條型極板結構，下電極為多觸點結構，由于制作多觸點的工藝精度有限，不能保證多觸點的平整度完全一致，從而導致多個觸點不能同時接通，減小了開關的壽命。類似的，中電五十五所公開了一種含有鯊齒式觸點系統的射頻MEMS開關(專利號CN102097222A)，其鯊齒式觸點系統包含高低兩組觸點，每組觸點包含兩個高度一致的觸點，但在制作時高度很難達到完全一致，使得同一組的兩個觸點中會有一個虛接，減小了開關的壽命。

一種帶有彈性梁觸點的射頻MEMS開關，可以有效地改善傳統雙觸點虛接引起的可靠性問題，增強了開關接觸特性，減小了弱接觸，避免開關燒蝕和粘連，使開關的壽命得到較大的提高。

發明內容

本發明的目的是針對背景技術的不足，設計一種帶有彈性梁觸點的射頻MEMS開關，增強了開關接觸特性，減小了弱接觸，避免開關燒蝕和粘連，以提高開關的可靠性和成品率。

本發明的具體技術方案如下：本發明主要結構由襯底、微波傳輸線、驅動電極、上電極、下電極、釋放孔、固定錨點、空氣橋、引線組成；所述襯底1作為所述雙彈性梁觸點結構的射頻MEMS開關的載體結構，承載所述微波傳輸線，當通過引線向所述驅動電極4施加驅動電壓時，所述上電極11與所述驅動電極4之間產生靜電力，使得上電極11朝向所述微波傳輸線方向產生彎曲，與所述左觸點17、及右觸點10接觸，此時，所述射頻MEMS開關處于開啟狀態；當所述驅動電極4未施加驅動電壓時，所述上電極11與所述左觸點17、及右觸點10相互斷開，此時，所述射頻MEMS開關處于關閉狀態。

所述襯底1為長方體結構。

所述射頻MEMS開關通斷的開關組件設置在所述襯底1上面，并所述開關組件包括傳遞信號的微波傳輸線，避免虛接的左觸點17、及右觸點10。

所述下電極采用帶有雙彈性梁的雙觸點結構，所述左彈性梁16、及右彈性梁9固定在微波傳輸線上，所述左彈性梁16及右彈性梁9上分別設有所述左觸點17、及右觸點10，并通過所述左觸點17、及右觸點10控制信號的導通或關閉。所述左觸點17及右觸點10的形狀為長方體、半球體或者圓錐體中的一種。

所述微波傳輸線包括至少一條信號線及至少兩條地線，所述第一信號線3、及第二信號線5設置在所述襯1的中央位置，所述第一地線2、及第二地線6平行分置在所述第一信號線3、及第二信號線5兩側。

在所述第一信號線3、及第二信號線5上固定設置所述上電極11，并所述上電極11下方設置所述左觸點17及右觸點10，構成控制所述第一信號線3、及第二信號線5通斷的開關支路。

所述第一信號線3、及第二信號線5中間位置斷開形成斷口，并將兩段信號線界定為第一信號線3及第二信號線5。

在所述第一信號線3接近所述斷口的一端固定設置所述上電極11，所述上電極11位于所述斷口的上方。

在所述上電極11下方位置處，對應設置所述驅動電極4及左彈性梁16、及右彈性梁9。

所述引線設置在襯底上，與驅動電極相連。

在所述第二信號線5接近斷口端處，設置所述左彈性梁16、及右彈性梁9，所述左彈性梁16、及右彈性梁9與所述上電極11的自由端存在重合部分。

所述左彈性梁16、及右彈性梁9通過所述第二固定錨點8、第五固定錨點18固定在所述信號線5上。

所述上電極11為長方體結構。

所述上電極11通過所述第一固定錨點7固定在所述第一信號線3上。

所述上電極11開孔，所述釋放孔12直徑大小為6-10μm，形成釋放孔12陣列。

所述釋放孔12陣列設置為3-4排，釋放孔12間距為10-20μm。

所述開關組件還包括至少第一固定錨點7，第二固定錨點8，第三固定錨點13，第四固定錨點15，第五固定錨點18及空氣橋14。