一种驱动电极板、电容上极板分离式rf mems开关的制作方法
【专利摘要】一种驱动电极板、电容上极板分离式RF?MEMS开关，包括衬底、位于衬底上的缓冲介质层、接地线、共面波导传输线、锚点、绝缘介质层、弹性折叠梁、上电极，所述接地线、共面波导传输线、锚点设于缓冲介质层上，所述绝缘介质层覆于所述共面波导传输线上，所述上电极与所述绝缘介质层留有间隙，所述上电极分为电容上极板和位于电容上极板两端的驱动电极板，所述驱动电极板和电容上极板之间通过两套弯曲形状为n形、弯曲个数为一个的弹性折叠梁连接；所述驱动电极板通过弯曲形状为n形、弯曲个数为两个、套数为两个的弹性折叠梁与锚点连接。此结构有效降低了微桥弹性系数，从而降低电容式RF?MEMS开关的驱动电压，驱动电压可低于3V。
【专利说明】一种驱动电极板、电容上极板分离式RF MEMS开关
【技术领域】
[0001]本设计涉及一种驱动电极板、电容上极板分离式RF MEMS开关，属于射频【技术领域】。
【背景技术】
[0002]RF MEMS开关通常采用静电驱动技术，具有能耗低(数微瓦)、偏置网络简单、开关时间较短(电极尺寸小、膜层薄)等优点，但也存在驱动电压高(30-80 V)等缺点。而移动通信设备的工作电压一般要低很多，如手机的工作电压为3.3 V，需要增加向上变换器。另夕卜，电容式RF MEMS开关的寿命与驱动电压有很大关系,驱动电压每下降5—7V,开关的寿命可延长10年。如何降低驱动电压，不仅和开关的材料有关，还与开关的几何结构紧密相关。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是通过优化上极板的支撑结构，从而有效的降低微桥的弹性系数，从而降低电容式RF MEMS开关的驱动电压。
[0004]为实现上述目的，本设计是通过以下技术手段来实现的:
一种驱动电极板、电容上极板分离式RF MEMS开关，包括衬底、位于衬底上的缓冲介质层、接地线、共面波导传输线、锚点、绝缘介质层、弹性折叠梁、上电极，所述接地线、共面波导传输线、锚点设于缓冲介质层上，所述绝缘介质层覆于所述共面波导传输线上，所述上电极与所述绝缘介质层留有间隙，其特征在于:所述上电极分为电容上极板和位于电容上极板两端的驱动电极板，所述驱动电极板和电容上极板之间通过两套弯曲形状为η形、弯曲个数为I个的弹性折叠梁连接；所述驱动电极板通过弯曲形状为η形、弯曲个数为2个、套数为2个的弹性折叠梁与锚点连接。
[0005]优选的，所述的一种驱动电极板、电容上极板分离式RF MEMS开关，其特征在于:所述衬底材料选用高阻硅(大于1000 Ω.Cm)，缓冲介质层材料为SiO2，绝缘介质层材料为
Si3N4。
[0006]优选的，所述的一种驱动电极板、电容上极板分离式RF MEMS开关，其特征在于:所述缓冲介质层厚为Iym,所述绝缘介质层厚度为150nm。
[0007]优选的，所述的一种驱动电极板、电容上极板分离式RF MEMS开关，其特征在于:所述驱动电极板和电容上极板、所述弹性折叠梁材料为Si/Al合金。
[0008]本发明的有益效果是:本设计通过采用2套弯曲形状为η形、弯曲个数为2个的弹性折叠梁结构的，同时将上电极分为通过双直梁连接的驱动电极板和电容上极板，有效地降低了微桥的弹性系数，从而有效地降低了降低开关的驱动电压，实验证明，驱动电压可低于3V。
【专利附图】
【附图说明】[0009]图1为RF MEMS开关结构示意图，图2为弹性折叠梁结构形状示意图，图3为弹性折叠梁与上电极结构示意图。
[0010]附图标号的含义如下:1弹性折叠梁，2上电极，3锚点，4缓冲介质层，5绝缘介质层，6共面波导传输线，7接地线，8衬底，9直梁。
【具体实施方式】
[0011]下面将结合说明书附图，对设计作进一步的说明。
[0012]如图1—3所示，一种驱动电极板、电容上极板分离式RF MEMS开关，包括衬底8、位于衬底上的缓冲介质层4、接地线7、共面波导传输线6、锚点3、绝缘介质层5、弹性折叠梁1、上电极2，所述接地线7、共面波导传输线6、锚点3设于缓冲介质层4上，所述绝缘介质层5覆于所述共面波导传输线6上，所述上电极2与所述绝缘介质层5留有间隙，其特征在于:所述上电极2分为电容上极板2-2和位于电容上极板两端的驱动电极板2-1，所述驱动电极板2-1和电容上极板2-2之间通过两套弯曲形状为η形、弯曲个数为I个的弹性折叠梁1-2连接；所述驱动电极板2-1通过弯曲形状为η形、弯曲个数为2个、套数为2个的弹性折叠梁1-1与锚点连接。
[0013]降低开关的驱动电压主要有三种措施:降低开关微桥的弹性系数；降低微桥与下电极间的初始间距；增大驱动电极的面积。降低微桥与下电极间的初始间距，开关工作或受到强烈振动时微桥易与信号线发生粘附而使开关失效，并且会降低开关的隔离度；增大驱动电极的面积，会增加开关的几何尺寸。本设计主要是通过开关微桥弹性支撑结构的设计优化，在保持其良好电气性能的同时，通过降低弹性系数降低开关的驱动电压。
[0014]增加弹性折叠梁的弯曲个数可以降低弹性系数。但随着弯曲个数的增加，弹性系数降低的趋势逐渐减缓。过多的曲折个数，还会增加结构的平面尺寸，增大曲折梁折断、塌陷的概率。所以，本设计选取上述弹性折叠梁的弯曲个数。
[0015]优选的，所述的一种驱动电极板、电容上极板分离式RF MEMS开关，其特征在于:所述衬底8材料选用高阻硅(大于1000 Ω * cm),缓冲介质层4材料为SiO2,绝缘介质层5材料为Si3N4。
[0016]优选的，所述的一种驱动电极板、电容上极板分离式RF MEMS开关，其特征在于:所述缓冲介质层4厚为I μ m,所述绝缘介质层5厚度为150nm。
[0017]优选的，所述的一种驱动电极板、电容上极板分离式RF MEMS开关，其特征在于:所述驱动电极板2-1和电容上极板2-2、所述弹性折叠梁I材料为Si/Al合金。
[0018]以上显示和描述了本设计的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本设计不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本设计的原理，在不脱离本设计精神和范围的前提下，本设计还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本设计范围内。本设计要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种驱动电极板、电容上极板分离式RF MEMS开关，包括衬底、位于衬底上的缓冲介质层、接地线、共面波导传输线、锚点、绝缘介质层、弹性折叠梁、上电极，所述接地线、共面波导传输线、锚点设于缓冲介质层上，所述绝缘介质层覆于所述共面波导传输线上，所述上电极与所述绝缘介质层留有间隙，其特征在于:所述上电极分为电容上极板和位于电容上极板两端的驱动电极板，所述驱动电极板和电容上极板之间通过两套弯曲形状为η形、弯曲个数为I个的弹性折叠梁连接；所述驱动电极板通过弯曲形状为η形、弯曲个数为2个、套数为2个的弹性折叠梁与锚点连接。
2.如权利要求1所述的一种驱动电极板、电容上极板分离式RFMEMS开关，其特征在于:所述衬底材料选用高阻娃(大于1000 Ω.Cm)，缓冲介质层材料为SiO2,绝缘介质层材料为Si3N4。
3.如权利要求2所述的一种驱动电极板、电容上极板分离式RFMEMS开关，其特征在于:所述缓冲介质层厚为Iym,所述绝缘介质层厚度为150nm。
4.如权利要求1所述的一种驱动电极板、电容上极板分离式RFMEMS开关，其特征在于:所述驱动电极板和电容上极板、所述弹性折叠梁材料为Si/Al合金。
【文档编号】H01H59/00GK103943421SQ201410156750
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】杨俊民 申请人:苏州锟恩电子科技有限公司