[實用新型]一種MEMS開關

有效

• 申請號: 201920787732.8
• 申請日: 2019-05-29
• 公開（公告）號: CN211111040U
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 陳巧
• 申請（專利權）人: 蘇州知芯傳感技術有限公司
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81C1/00;H01P1/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 田凌濤

本實用新型涉及一種MEMS開關，應用橋式結構，在驅動力作用下，使開關的中間部分產生最大位移，進而將接觸區域設計為面接觸，取消了現有技術中的點接觸設計，由此避免點接觸的缺點，獲得了更高的MEMS開關工作效率，與此同時，針對所設計MEMS開關，具體設計對應其的制作方法，采用鍵合工藝方案，大大減小工藝復雜度，減小粘附，有效提高了成品率。

技術領域

本發明涉及一種MEMS開關，屬于微機電系統技術領域。

背景技術

射頻MEMS開關在通信、測試儀器、雷達等領域有著廣泛的應用。但傳統射頻MEMS開關較低的功率容量、以及較差的可靠性是限制其應用的主要瓶頸之一。傳統的串聯接觸式射頻MEMS開關通常由金屬懸臂梁、驅動電極、接觸點和微波信號線四部分組成。

對于接觸式射頻MEMS開關，在通過較大功率信號時，其主要失效機制為接觸點微熔焊、接觸點燒毀等情況，這是制約其功率容量和可靠性的主要因素。解決這個問題最簡單的方法就是增加接觸點數量，但由于在微波頻段，隨著頻率的增加，電流的趨膚效應(或稱邊緣效應)會越來越明顯，使得信號能量集中在外圍的接觸點上，并不能很好的增大器件的功率容量；并且懸臂梁在靜電力驅動下發生彎曲變形，最大位移發生在末端，當末端與底部電極接觸時，接觸為點接觸，邊緣效應容易導致電流過大，長期導致失效。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種MEMS開關，應用橋式結構，在驅動力作用下使中間部分產生最大位移，并且設計接觸區域為面接觸，提高了MEMS開關的工作效率。

本發明為了解決上述技術問題采用以下技術方案：本發明設計了一種MEMS開關，包括玻璃襯底、被動材料層、上鍵合結構、下鍵合結構、上電極觸點、兩個下電極觸點、以及至少兩個壓電驅動裝置，其中，玻璃襯底上表面設置凹面區域，且玻璃襯底上表面和凹面區域表面均設置相同厚度的氧化層；兩個下電極觸點設置于玻璃襯底凹面區域的氧化層上，且兩個下電極觸點彼此互不接觸；玻璃襯底中設置兩條TGV穿孔，兩條TGV穿孔分別與兩個下電極觸點一一對應，各條TGV穿孔的其中一端分別對接對應下電極觸點的下表面，各條TGV穿孔的另一端分別連通玻璃襯底上除上表面的其它面，各條TGV穿孔中分別設置引線，各引線的其中一端對接對應下電極觸點下表面，各引線的另一端分別由所在TGV穿孔的另一端穿出，兩條引線分別穿出玻璃襯底的端部、對接于電路當中開關設計位置的兩端上；

被動材料層下表面設置氧化層，被動材料層下表面氧化層的下表面邊緣、與玻璃襯底上表面氧化層的上表面邊緣設置彼此位置相對應的各個鍵合位置，上鍵合結構設置于被動材料層下表面氧化層的下表面邊緣的各個鍵合位置，下鍵合結構設置于玻璃襯底上表面氧化層的上表面邊緣的各個鍵合位置，被動材料層與玻璃襯底之間、通過彼此對應位置的上鍵合結構、下鍵合結構實現鍵合；

上電極觸點設置于被動材料層下表面氧化層的下表面，且沿垂直于被動材料層下表面的方向，兩個下電極觸點的投影區域分別與上電極觸點的投影區域之間存在部分重疊；壓電驅動裝置的數量為偶數個，所有壓電驅動裝置平均分為兩組，兩組壓電驅動裝置設置于被動材料層的上表面，且沿垂直于被動材料層下表面的方向，兩組壓電驅動裝置分布于上電極觸點的兩側，以及兩組壓電驅動裝置相對于上電極觸點彼此對稱；被動材料層上表面對應上電極觸點的位置設置凹槽，且凹槽的底面對接被動材料層下表面的氧化層；被動材料層上對應于各壓電驅動裝置與上電極觸點之間的區域呈彈簧結構；被動材料層上表面、以及各壓電驅動裝置上面區域覆蓋相同厚度的氧化層；

各壓電驅動裝置中的上電極、下電極分別通電工作，共同驅動被動材料層對應上電極觸點的位置向同一方向移動，實現被動材料層的彎曲，且基于被動材料層向下電極觸點方向的彎曲，實現上電極觸點同時與兩下電極觸點相接觸，連通兩下電極觸點。

作為本發明的一種優選技術方案：所述各壓電驅動裝置的結構彼此相同，各壓電驅動裝置分別均包括由下至上堆疊的電極層、壓電驅動材料層、電極層，各壓電驅動裝置的其中一電極層固定對接于所述被動材料層上表面的對應位置。