专利名称：Rf mems欧姆并联开关的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种微带电路设计中的RF MEMS开关，特别是一种新型的超宽 带RF MEMS开关。
背景技术：
MEMS (MicroElectroMechanical System,即微电子机械系统)具有体积小、
重量轻、多功能以及可批量生产等特点。射频微电子机械系统(Radio FrequencyMicro electromechanical System)是MEMS技术的一个分支。射频开关是微波信号和高频信号 变换的关键元件，相对于传统开关，RF MEMS开关有如下优点(1)功耗低(2)高隔离 度⑶插入损耗低(4)互调分量低(5)成本低。如文献1，“Micromechanical membrane switches on silicon” .IBM Journal of Research andDevelopment, vol.23, July 1979 ；以及 文献 2, "A DC to 1 OOGHz high performanceohmic shunt switch" , Microwave Symposium Digest, 2004 IEEE MTT-S International，Vol.3 , June.2004, pp.1931-1934。在文献 1 中， K.E.Peterson第一次设计了一种静电驱动悬梁臂开关，文献2证明设计的超宽带开关的仍 然具有低的插入损耗和高隔离度。并联欧姆开关的悬梁被拉下后，金属触点不是将信号 通路接通，而是将信号通路与地线相连，这样信号就被旁路接地，称为并联欧姆开关。 并联欧姆开关可以用来实现低插入损耗和超宽带的性能。但是目前的超宽带开关没有考 虑结构的优化设计，需要的驱动电压较高，并且由于开关的磨损，可靠性较差。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种新型的RF MEMS欧姆并联开关，该开关与传统 的开关相比有更宽的带宽，更低的驱动电压和更长的使用寿命。实现本实用新型目的的技术解决方案为本实用新型RF MEMS欧姆并联开关， 包括介质基板、中心导带、两块地板，中心导带位于介质基板上方的中央位置，两块地 板对称分布在中心导带的两侧构成共面波导，还包括膜梁、四个折叠梁、两个金锚、矩 形环及两块驱动电压板，矩形环位于共面波导中央位置的上方，两块驱动电压板对称 分布在共面波导横向中轴的两侧，且与矩形环位于同一平面，两块驱动电压板和矩形环 的上表面黏附有膜梁，两个金锚分别与沿膜梁中心点呈对称分布的折叠梁的一侧末端连 接，两个金锚分别与两块地板相连，四个折叠梁的另一侧末端与膜梁相连，矩形环的每 条边上有三个向下的凸点。本实用新型与现有技术相比，其显著优点(1)带宽更宽；(2)采用折叠梁设 计，驱动电压较低；(3)开关断开时隔离度大于15dB，插入损耗小于0.6dB; (4)开关寿 命更长。
图1是本实用新型RF MEMS欧姆并联开关的结构平面示意图。[0007]图2是本实用新型RF MEMS欧姆并联开关的折叠梁示意图。图3是本实用新型RF MEMS欧姆并联开关的膜梁示意图。图4是本实用新型RF MEMS欧姆并联开关的膜梁部分截面及驱动电压板示意 图。图5是本实用新型RF MEMS欧姆并联开关实施例的ADS仿真结果图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述。结合图1和图4，本实用新型RF MEMS欧姆并联开关，包括介质基板1、中心 导带2、两块地板3，中心导带2位于介质基板1上方的中央位置，两块地板3对称分布 在中心导带2的两侧构成共面波导，还包括膜梁4、四个折叠梁5、两个金锚6、矩形环7 及两块驱动电压板8，矩形环7位于共面波导中央位置的上方，两块驱动电压板8对称分 布在共面波导横向中轴的两侧，位于与矩形环7距离为15 40um的同一平面，两块驱动 电压板8和矩形环7的上表面黏附有膜梁4，两个金锚6分别与沿膜梁4中心点呈对称分 布的折叠梁5的一侧末端连接，两个金锚6分别与两块地板3相连，四个折叠梁5的另一 侧末端与膜梁4相连，矩形环7的每条边上有三个向下的凸点。本实用新型RF MEMS欧姆并联开关，共面波导的介质基板1的介电常数ε Γ为 2 11.9，高度为0.2 1mm，结合图3，本实用新型RF MEMS欧姆并联开关，以膜梁4纵向中轴为对称轴， 在膜梁4下方的共面波导长80 120um，中心导带2宽度为20 30um，地板3与中心 导带2的间隙为15 30um，其余部分中心导带2的宽度为90 120um，两块地板3与 中心导带2的间隙为40 lOOum。结合图3和图4，本实用新型RF MEMS欧姆并联开关，膜梁4为氮化硅梁，膜 梁4的长为200 300um，宽为50 80um，膜梁4下方黏附的两块驱动电压板8分别 长80 lOOum，宽40 50um，在两块驱动电压板8正下方的两块地板3的上表面，分 别有一块与驱动电压板8同样大小的驱动电压板，矩形环7长为70 80um，宽为50 80um，矩形环7带宽为10 15um，材料为金，所述凸点为半径3 5um，高0.5 Ium 的金圆柱。本实用新型RF MEMS欧姆并联开关，金锚6宽50 80um，长210 400um， 厚4 6um。结合图2，本实用新型RF MEMS欧姆并联开关的支撑梁为4个对称的折叠金 梁，每个折叠梁有4个弯曲，每个弯曲的梁间隙为lOum。折叠梁5—端与膜梁4相连， 一端与金锚6相连，折叠梁5中Ll长200 250um，L2长120 170um，折叠梁5其余 部分长190 240um，梁间距Gl为10 20um，梁宽G2为10 20um。下面结合实施例对本实用新型作进一步说明。结合图1，本实用新型RFMEMS欧姆并联开关，整个介质基板的尺寸是 1000um*800um*500um，介质基板1的介电常数％为11.9，介质基板上中心导带的宽 度为90um，中心导带与地板的距离为57um，共面波导中间开关处中心导带的宽度为 20um,中心导带与地板的距离为15um，该50欧姆共面波导两端与其他平面电路连接方便，保留了传统开关的优点。为了改良开关，减小开关的驱动电压。本实用新型RF MEMS欧姆并联开关采 用折叠梁设计，4个折叠梁5对称分布。结合图2，折叠梁Ll长200Um，L2长120um， 其余部分长190um，梁间距Gl为10um，梁宽10um。结合图3和图4，本实用新型RF MEMS欧姆并联开关膜梁1为氮化硅梁，长 280um,宽50um，厚lum。膜梁下方黏附有一个矩形环3和两块驱动电压板2。矩形环 材料为金，矩形环长70um，宽50um，厚0.5um，环带宽G3为10um，环的每条边下方有 三个向下的凸点4，凸点为半径3um，高0.5um的圆柱。膜梁下方的两块驱动电压板2分 别长 80um，宽 40um。以上便是由共面波导和梁结构构成的RF MEMS欧姆并联开关，共面波导为50 Ω 特性阻抗，以便于与其他平面电路相连接。用ADS的仿真结果如图5所示，结果表明 本实用新型RF MEMS欧姆并联开关在开关断开状态下O-IOOGHz带宽内，隔离度大于 15dB，插入损耗小于0.6dB。总体积约为lmm*0.8mm*0.5mm。
权利要求1.一种RF MEMS欧姆并联开关，包括介质基板[1]、中心导带[2]、两块地板[3]，中 心导带[2]位于介质基板[1]上方的中央位置，两块地板[3]对称分布在中心导带[2]的两 侧构成共面波导，其特征在于还包括膜梁[4]、四个折叠梁[5]、两个金锚[6]、矩形环[7]及两块驱动电压板[8]，矩形环[7]位于共面波导中央位置的上方，两块驱动电压板[8] 对称分布在共面波导横向中轴的两侧，且与矩形环[7]位于同一平面，两块驱动电压板[8] 和矩形环[7]的上表面黏附有膜梁[4]，两个金锚[6]分别与沿膜梁[4]中心点呈对称分布 的折叠梁[5]的一侧末端连接，两个金锚[6]分别与两块地板[3]相连，四个折叠梁[5]的 另一侧末端与膜梁[4]相连，矩形环[7]的每条边上有三个向下的凸点。
2.根据权利要求1所述的RFMEMS欧姆并联开关，其特征在于共面波导的介质基 板[1]的介电常数、为2 11.9，高度为0.2 1mm。
3.根据权利要求1所述的RFMEMS欧姆并联开关，其特征在于两块驱动电压板[8] 之间的距离为15 40um。3.根据权利要求1所述的RFMEMS欧姆并联开关，其特征在于以膜梁[4]纵向中 轴为对称轴，在膜梁[4]下方的共面波导长80 120um，中心导带[2]宽度为20 30um， 两块地板[3]与中心导带[2]的间隙为15 30um，其余部分中心导带[2]的宽度为90 120um，两块地板[3]与中心导带[2]的间隙为40 lOOum。
4.根据权利要求1所述的RFMEMS欧姆并联开关，其特征在于膜梁[4]为氮化硅 梁，膜梁[4]的长为200 300um，宽为50 80um，膜梁[4]下方黏附的两块驱动电压板[8]分别长80 lOOum，宽40 50um，在两块驱动电压板[8]正下方的两块地板[3]的上 表面，分别有一块与驱动电压板[8]同样大小的驱动电压板，矩形环[7]长为70 80um， 宽为50 80um，矩形环[7]带宽为10 15um，材料为金，所述凸点为半径3 5um， 高0.5 Ium的金圆柱。
5.根据权利要求1所述的RFMEMS欧姆并联开关，其特征在于金锚冋宽50 80um,长 210 400um，厚 4 6um。
6.根据权利要求1所述的RFMEMS欧姆并联开关，其特征在于折叠梁冋中Ll长 200 250um，L2长120 170um，折叠梁[5]其余部分长190 240um，梁间距Gl为 10 20um，梁宽 G2 为 10 20um。
专利摘要本实用新型公开了一种RF MEMS欧姆并联开关，它在特性阻抗50欧姆共面波导的中间位置用折叠梁支撑一段膜梁，膜梁下方有金矩形环和金矩形驱动电压板，矩形环下方有圆柱形凸起。在改良传统RF MEMS欧姆并联开关的基础之上，使得开关具有更宽带宽、更大隔离度、更低驱动电压和更高可靠性的显著优点。
文档编号H01H59/00GK201797028SQ20102010586
公开日2011年4月13日 申请日期2010年2月2日 优先权日2010年2月2日
发明者刘世劼, 张洁, 车文荃 申请人:南京理工大学