CN100533634C

CN100533634C - 有超低压能力的拉链式开关

Info

Publication number: CN100533634C
Application number: CNB2006101003939A
Authority: CN
Inventors: J·海克; Q·马; Q·特兰; T·-K·仇; H·巴尔; J·梅尔基
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2005-06-23
Filing date: 2006-06-22
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2026-06-22
Also published as: US20060290443A1; US7321275B2; CN1885469A; WO2007002549A1

Abstract

一种电子机械开关包括激励电极、电枢、悬臂电极、触点和信号线。激励电极和电枢被安装到衬底。悬臂电极由电枢支撑在激励电极上。触点被安装到悬臂电极。信号线被定位以当在激励电极和悬臂电极之间施加激励电压时与触点形成闭路，以使悬臂电极以类拉链运动从悬臂电极的末梢端开始向悬臂电极弯曲。

Description

有超低压能力的拉链式开关

技术领域

本发明一般涉及微电子机械系统(“MEMS”)，尤其涉及MEMS开关。

背景信息

微电子机械系统(“MEMS”)设备具有各种各样的应用，并且在商业产品中流行。一种类型的MEMS设备是MEMS射频(RF)开关。典型的MEMS RF开关包括以RF开关阵列排列的一个或多个MEMS开关。由于其低功率特性和在射频范围内工作的能力，MEMS RF开关对于无线设备是理想的。MEMS RF开关特别适用于包括蜂窝电话、无线网络、通信系统和雷达系统的应用。在无线设备中，MEMS RF开关可用作天线开关、模式开关、发射/接收开关等。

已知的MEMS开关使用一电镀金属悬臂，该金属悬臂在一端支撑，并在靠近该金属悬臂的末梢端处具有电RF触点。激励电极被定位在该电RF触点下，且施加于激励电极或金属悬臂的直流(“DC”)激励电压迫使金属悬臂向下弯曲，并与底部的RF信号迹线电接触。一旦建立了该电接触，关闭该电路，且叠加在DC激励电压上的RF信号可通过该金属悬臂到达激励电极和/或到达底部RF信号迹线。

这些MEMS开关通常要求40V或更高的激励电压。如果激励电压降低到40V以下很多，则必需降低悬臂的弹簧系数。这些低压MEMS开关因“静摩擦”(即，粘在闭路位置中)而受损害，并往往由于其超低弹簧系数而被RF信号或振动自激励。在制造其间，电镀金属悬臂因高应力梯度而受损害，并因此具有朝向末梢端向上卷曲的趋势，这被称为开关梁弯曲。因此，激励电压必须足够大以克服由于梁弯曲而引起的较大的间距，以及在金属悬臂和下方的激励电极之间引起静电坍缩接触。此外，在高速切换操作期间，已知的MEMS因频率限制、空气阻尼电阻而受损害。

附图简述

参考以下附图描述了本发明的非限制和非穷举实施例，附图中，相同的参考标号指示所有各附图中相同的部分，除非另外指定。

图1A是示出根据本发明的一个实施例的拉链式开关(zipper switch)的平面图的示意图。

图1B是示出根据本发明的一个实施例的拉链式开关的横截面图的示意图。

图2是示出根据本发明的一个实施例的拉链式开关的工作过程的流程图。

图3A是示出根据本发明的一个实施例在开路位置的拉链式开关的第一弯曲阶段的示意图。

图3B是示出根据本发明的一个实施例在闭路位置的拉链式开关的第二弯曲阶段的示意图。

图4是示出根据本发明的一个实施例的拉链式开关的单极电压激励和交替极性电压激励的线形图。

图5是示出根据本发明的一个实施例使用并联耦合的拉链式开关的单刀单掷开关模块的示意图。

图6是示出根据本发明的一个实施例的金属在金属之上(metal over metal)的空气桥的横截面和平面图的框图。

图7是示出根据本发明的一个实施例的金属在多晶硅之上(metal overpolysilicon)的空气桥的横截面和平面图的框图。

图8A是示出根据本发明的一个实施例的具有交替式RF迹线设计的拉链式开关的平面图的示意图。

图8B是示出根据本发明的一个实施例的具有交替式RF迹线设计的拉链式横截面图的示意图。

图9是示出根据本发明的一个实施例使用采用交替式RF迹线设计实现的并联耦合拉链式开关来降低寄生RF耦合的单刀单掷开关模块的示意图。

图10是示出根据本发明的一个实施例的金属在多晶硅之上的空气桥的横截面和平面图的框图。

图11是示出根据本发明的一个实施例用MEMS拉链式开关阵列实现的演示性无线设备的功能框图。

详细描述

此处描述了微电子机械系统(“MEMS”)拉链式开关及其系统的实施例。在以下描述中，陈述了众多具体细节以提供对各实施例的全面理解。然而，本领域的技术人员将认识到，此处所描述的技术可以不采用这一个或多个具体细节来实现，或者可以用其它方法、组件、材料等来实现。在其它情况下，未详细示出或描述公知的结构、材料或操作以避免使某些方面模糊。

贯穿本说明书对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。由此，短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”在贯穿本说明书的各个位置处的出现不必引用同一实施例。此外，可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合特定特征、结构或特性。

图1A和1B是示出根据本发明的一个实施例的拉链式开关100的示意图。图1A是拉链式开关100的平面图，而图1B是该拉链式开关的横截面图。应当理解，此处的附图不是按比例绘制的，而是仅用于说明的目的。

所示的拉链式开关100的实施例包括悬臂电极105、激励电极110、电枢115、触点120、输入信号线125和输出信号线127。拉链式开关100被安装在衬底130上，衬底包括绝缘层135和块层137。所示的触点120的实施例包括悬浮迹线140、迹线支架145以及凸触点150。所示的悬臂电极105的实施例包括窄构件155和板构件160。板构件160还包括形成于下侧163上的塞头(stopper stub)161。塞根(stopper butt)165被限定在激励电极110中，但是与其电绝缘，并且当悬臂电极105坍缩到激励电极110上时被定位成毗邻塞头161。激励电极110包括用于在激励电极110和悬臂电极105之间施加激励电压以引起悬臂电极105的静电拉链式坍缩的输入端口170。信号线125和127各自包括下电极180和上层185。应当理解，在某些情况下，仅对部件/元件的一个或两个实例加标签以不会使附图显得拥挤。

衬底130可使用包括各种半导体衬底(例如，硅衬底)的任何材料来形成。绝缘层135作为电介质层提供，以将下电极180和激励电极100以及块层137彼此绝缘。如果块层137是固有绝缘体，则本发明的实施例可以不包括绝缘层135。尽管未示出，但块层137可包括多个子层，其中集成了信号迹线或部件(例如，晶体管等)，并电耦合到信号线125或127、电枢115或激励电极110中的任一个。在块层137包括硅的实施例中，绝缘层135可包括大约0.25μm厚的氮化硅层。

在一个实施例中，信号线125和127形成于绝缘层135上，以传播射频(“RF”)信号。然而，应当理解，拉链式开关100的实施例可用于切换其它频率信号，包括直流(“DC”)信号、低频信号、微波信号等。下电极180和上层185可使用任何导电材料来形成，包括诸如金(Au)等金属。在一个实施例中，下电极大约为20μm到60μm宽，0.3-0.5μm厚，而上层185大约为6μm厚。

激励电极110形成于绝缘层135上，以形成用于激励悬臂电极105和接通/断开拉链式开关100的下电极。激励电极110可由包括多晶硅的任何数量的导电材料形成。输入端口170也可由多晶硅制造，并耦合到激励电极110以可切换地向其施加激励电压。在一个实施例中，激励电极110宽度为W1(例如，≈200μm)，长度为L1(例如，≈200μm)，且厚度约为0.1-0.2μm。如图所示，可在激励电极110内散布多个塞根165。在所示的实施例中，塞根165通过空气间隙(例如，≈2-3μm)而与激励电极110电绝缘。

如上所述，所示的悬臂电极105的实施例包括三个构件：两个窄构件155以及板构件160。窄构件155被安装到电枢115，电枢115进而通过激励电极110将悬臂电极105安装到衬底130。在一个实施例中，悬臂电极105是使用低应力梯度(“LSG”)多晶硅来制造的。可处理LSG多晶硅，而不会使悬臂电极105严重向上弯曲。换言之，在使用LSG多晶硅材料制造悬臂电极105期间，悬臂电极105保持沿其长度与衬底130相对平行(例如，在350μm跨度的悬臂电极105上少于25nm的弯曲)，且因此末梢端190经历相对较小或没有向上弯曲。

悬臂电极105可通过首先在衬底130上限定激励电极110和电枢115，然后在激励电极110上形成牺牲层(例如，沉积氧化物)以填充悬臂电极105和激励电极110之间的空气间隙来制造。接着，可将悬臂电极105形成在牺牲层上并在其上形成电枢115和触点120。随后，可用酸浴(例如，氢氟酸)蚀刻掉牺牲层，以使可弯曲悬臂电极105不受阻碍。

在一个实施例中，板构件160具有与激励电极110大约相同的尺寸，即长度L1和宽度W1(在某些实施例中可能略小)，而窄构件155宽度为W2(例如，≈30-60μm)，长度为L2(例如，≈50-150μm)。在一个实施例中，悬臂电极105约为2-4μm厚。应当理解，可对上述部件使用其它尺寸。

塞头161形成于板构件160的下侧163，以防止悬臂电极105直接坍缩到激励电极110上并对其形成电连接。如果悬臂电极105要形成与激励电极110的电连接，而拉链式开关100是闭路的，则两个电极之间的激励电压被短路，且拉链式开关100将打开。此外，允许激励电极110和悬臂电极105短路导致不必要的且有害的功率损耗。因此，塞头161位于下侧163上，以与绝缘的塞根165对齐，以防止悬臂电极105和激励电极110之间的电连接。

在一个实施例中，电枢115将悬臂电极105支撑在激励电极110的上方约0.5-2.0μm。由于多晶硅是相对较硬的衬底，且由于悬臂电极105的多弹簧系数特性(以下将详细讨论)以及塞头161的阻塞功能，可实现悬臂电极105和激励电极110之间非常小的间距(例如，0.6μm或更小)。由于悬臂电极105和激励电极110之间的小空气间隙，以及LSG多晶硅的低弯曲性质，可实现超低激励电压(例如，3.0V激励电压)的拉链式开关110。

所示的触点120的实施例包括经由迹线支架145安装到悬臂电极105的悬浮迹线140。悬浮迹线140可耦合到延伸到悬臂电极105之下的双凸触点150，以当拉链式开关100闭路时与下电极180电接触。在一个实施例中，触点120是用诸如金(Au)等金属来制造的。在一个实施例中，在迹线支架145和悬臂电极105之间布置了绝缘层；然而，由于迹线支架145相对较小，且悬浮迹线140是由基本上比悬臂电极105更导电的金属制造的，因此在某些实施例中可以不包括绝缘层(如图所示)。在一个实施例中，悬浮迹线140大约为10μm宽和6μm厚。

触点120可被安装到比末梢端190更靠近电枢115的悬臂电极105。换言之，触点120可被定位在电枢115和悬臂电极105的中心之间。将触点120定位在比末梢端190更靠近电枢115有助于防止由于如下所述的自激励或振动而引起的静摩擦和错误切换。

应当理解，可对在本发明的精神内对图1A和1B所示的拉链式开关100的结构进行多种修改。例如，可使用单个电枢115和单个窄构件155来将较小的板构件160悬浮在激励电极110上。在该替换实施例中，凸触点150可横跨该单个窄构件155的每一侧。在又一实施例中，可使用单个凸触点150来与两条信号线125和127进行桥接触。在其它实施例中，可改变悬臂电极105和激励电极110以及其它部件的具体形状。

图2是示出根据本发明的一个实施例的拉链式开关100的工作过程200的流程图。应当理解，某些或所有处理框在过程200中出现的顺序不被认为是限制。相反，从本发明公开中得益的本领域的普通技术人员将理解，某些处理框可按未示出的各种顺序来执行。

在处理框205，沿输入信号线125传播RF信号。在处理框210，在激励电极110和悬臂电极105之间施加激励电压。在一个实施例中，悬臂电极105通过电枢115电接地，且通过输入端口170向激励电极110施加激励电压。或者，激励电极110可通过输入端口170接地，且通过电枢115向悬臂电极105施加激励电压。

参考图4，可应用单极电压激励(由线形图405A、B、C示出)或交替电压极性激励(由线形图410A、B、C示出)中的任一个。由于悬臂电极105和激励电极110实质上与RF信号路径(例如，信号线125、127和触点120)电去耦，因此电压激励的极性可在不影响RF信号的情况下改变。线形图405A示出了拉链式开关100的三个连续单极激励，其中，向激励电极110施加激励电压VA。线形图405B示出了三个相同的连续激励，其中悬臂电极105的电压保持接地。线形图405C示出了激励电极110和悬臂电极105之间的电压差。

线形图410A和410B示出了拉链式开关100的三个连续的交替电压极性激励。拉链式开关100的第一激励415通过向激励电极110施加激励电压V_A，同时悬臂电极105保持接地而被引起。拉链式开关100的第二激励420通过向悬臂电极105施加激励电压V_A，同时激励电极110保持接地而被引起。第三激励425重复第一激励实例415。因此，线形图410C示出了激励电极110和悬臂电极105之间的电势差。通过许多循环，两个电极之间的激励电压将具有净零的DC分量。对拉链式开关100的交替极性激励的使用在使用更高的激励电压V_A(例如，>10V)时是更合乎需要的。

返回到过程200，在处理框215中，跨悬臂电极105和激励电极110施加激励电压引起悬臂电极105朝向激励电极110弯曲或静电坍缩。这一最初的弯曲阶段在图3A中示出。如图所示，激励电压足以引起悬臂电极105的末梢端190向最远的塞头161与最远的塞根165配合的点处坍缩。该激励电压足以克服由具有第一弹簧系数K1的悬臂电极105产生的恢复力。由于末梢端190和电枢115之间的杠杆臂提供的机械优势，悬臂电极105的恢复力在这一初始弯曲阶段期间是最弱的。应当注意到，在该初始弯曲阶段中，凸触点150尚未在信号线125和127之间形成闭路。

在处理框220，拉链式开关100进入图3B所示的第二弯曲阶段。在末梢端190同塞根165之一物理接触的点与拉链式开关100变为闭路之间，对抗静电坍缩力的恢复力与第二较大的弹簧系数K2成正比地增加。应当理解，悬臂电极105可能不仅具有两个不连续的弹簧系数K1和K2，而是K1和K2分别表示由悬臂电极105在一个切换循环期间产生的最小和最大的弹簧系数。在这第二弯曲阶段期间，悬臂电极105开始以“类拉链的”运动向内坍缩，该坍缩从末梢端190开始移向电枢115，直到凸电极150接触下电极180而形成闭路。当类拉链的坍缩动作继续时，由悬臂电极105产生的恢复力增加。然而，当悬臂电极105继续坍缩到塞根165上时，悬臂电极105和激励电极110之间的间距减小，导致静电坍缩力的相应的急剧增大。静电坍缩力的这一急剧增大足以克服与悬臂电极105的较大弹簧系数K2成正比的越来越强的恢复力。因此，用本发明的实施例可以可靠地实现等于数字逻辑电平电压(例如，3.3V或更低)的超低激励电压。

一旦拉链式开关100闭路，RF信号可通过触点120传播，并通过输出信号线127输出(处理框225)。为使拉链式开关100开路，移除激励电压(处理框230)。在移除激励电压之后，静电坍缩力减弱，且悬臂电极105将其自身恢复到开路位置。最初，较强的弹簧系数K2克服了接触静摩擦以将拉链式开关100恢复到图3A所示的位置，在这一点上，拉链式开关100实际上为开路(处理框235)。随后，与弹簧系数K1成正比的较弱的恢复力将拉链式开关100恢复到图1A和1B所示的完全恢复的状态(处理框240)。

然而，如果末梢端190粘在图3A所示的弯曲位置中，则拉链式开关100仍为开路，因为触点120未接触下电极180。因此，即使静摩擦的确防止悬臂电极105返回到其完全恢复的位置，拉链式开关100仍将继续作为电子机械开关正确地运作。应当注意到，在悬臂电极105用多晶硅制造的实施例中，多晶硅对传统的金属悬臂的相对硬度有助于减小静摩擦的影响。

由于拉链式开关100的类拉链的动作，当与由传统电子机械开关所产生的掷运动相比，在切换期间由悬臂电极105产生更少的风阻力。因此，拉链式开关100尤其适用于高速切换应用以及低速切换应用。在一个实施例中，激励电压越大，类拉链的切换运动就越快。

图5是示出根据本发明的一个实施例使用并联耦合的拉链式开关100A-D的单刀单掷(“SPST”)开关模块500的示意图。尽管图5示出了四个互连的拉链式开关，但是本发明的实施例并不如此限制。拉链式开关100A-D类似于图1A和1B所示的拉链式开关100。SPST开关模块500包括单个RF输入501和单个RF输出503。RF输入501耦合到拉链式开关100A-D的每一输入信号线，而RF输出503耦合到拉链式开关100A-D的每一输出信号线。拉链式开关100的并联耦合减少了RF路径的电阻(导致更低的RF插入损耗)，并使得SPST开关模块500能够具有比单个拉链式开关100更大的额定功率。

拉链式开关100A和100B作为以使用空气桥A2的背对背结构耦合的一对拉链式开关100互连。类似地，拉链式开关100C和100D作为以同样使用空气桥A2的背对背结构耦合的一对拉链式开关100互连。空气桥A2使得每一对拉链式开关100的电枢能够使用导线505背对背互连。交叉互连510然后将每一对拉链式开关100的导线505互连，并将拉链式开关100A的一个电枢与拉链式开关100C的一个电枢互连，使得拉链式开关100A-D的所有电枢，进而所有的悬臂电极都电互连。图6是示出根据本发明的一个实施例的空气桥A2的横截面和平面图的框图。在所示的实施例中，空气桥A2是金属在金属之上的空气桥，其在导线505和较高部分605之间有约为0.5-2.0μm的空气间隙。较高部分605表示信号线125或127中桥接导线505之一的任一个。

返回到图5，拉链式开关100A的激励电极使用交叉互连515耦合到拉链式开关100C的激励电极。类似地，拉链式开关100B的激励电极使用另一交叉互连515，通过空气桥A1耦合到拉链式开关100D的激励电极。在一个实施例中，交叉互连是用与激励电极相同的材料(例如，多晶硅)来制作的。图7是示出根据本发明的一个实施例的空气桥A1的横截面和平面图的框图。在所示的实施例中，空气桥A1是金属(例如，金)在多晶硅之上的空气桥。较高部分705表示桥接交叉互连515之一的RF输出503。再次返回到图5，拉链式开关100A和100B的激励电极使用互连520耦合在一起。在一个实施例中，互连520是用与激励电极相同的材料(例如，多晶硅)来制作的。因此，所有拉链式开关100A-D的激励电极是电互连的。

电阻器530和535耦合到每一开关电极(即，激励电极和悬臂电极两者)的输入端口，以滤除从RF路径耦合到切换电极(即，悬臂电极和激励电极)的RF噪声。在所示的实施例中，电阻器530耦合到互连520，后者进而耦合到拉链式开关100A和100B的输入端口(例如，图1A所示的输入端口170)。在所示的实施例中，电阻器535耦合到用于对SPST开关模块500的所有悬臂电极偏压的拉链式开关100D的电枢之一。在一个实施例中，电阻器530和535约为70kΩ。

图8A和8B是示出根据本发明的一个实施例的拉链式开关800的示意图。图8A是拉链式开关800的平面图，而图8B是该开关的横截面图。拉链式开关800类似于拉链式开关100，不同之处在于输入信号线825和输出信号线827的路线在悬臂电极105的窄构件155上。RF路径的这一路线变更避免了RF路径(信号线825和827)的冗长的非常接近的平行行程，这会导致RF迹线本身之间的寄生电感和电容。注意，经由RF迹线和激励电极之间的寄生电容耦合的信号由电阻器530和535滤除。

信号线825和827使用空气桥A3将路线定在悬臂电极105的窄构件155上。图10是示出根据本发明的一个实施例的空气桥A3的横截面和平面图的框图。如图所示，信号线825和827之一的上层885在悬臂电极105的窄构件155上形成了空气桥。在一个实施例中，上层885是使用诸如金(Au)等金属来制造的。

图9是示出根据本发明的一个实施例使用并联耦合的拉链式开关800A-D的SPST开关模块900的示意图。拉链式开关800A-D类似于图8A和8B所示的拉链式开关800。SPST开关模块800类似于开关模块500，在于SPST模块800包括单个RF输入501和单个RF输出503，且拉链式开关800A和800B背对背耦合，而拉链式开关800C和800D背对背耦合。然而，使用空气桥A3，使平行的RF路径的路线更远离。SPST开关模块800应实现与SPST开关模块500相比更高频的工作。SPST开关模块800具有在输入和输出RF路径之间的高频工作时引入不合需要的寄生电感和电容的较小电势。较小的寄生电感和电容导致更好的开关绝缘和更低的插入损耗。

图11是示出根据本发明的一个实施例用MEMS拉链式开关阵列实现的演示性无线设备1100的功能框图。无线设备1100可表示任何无线通信设备，包括无线接入点、无线计算设备、蜂窝电话、寻呼机、双向无线电、雷达系统等等。

所示的无线设备1100的实施例包括MEMS拉链式开关阵列1105、控制逻辑1110、信号逻辑1115、低噪声放大器(“LNA”)1120、功率放大器1125以及天线1130。MEMS拉链式开关阵列1105可包括一个或多个拉链式开关100、一个或多个拉链式开关800、一个或多个SPST开关模块500、和/或一个或多个SPST开关模块800。无线设备1100的所有或部分部件可以集成或不集成到单个半导体衬底(例如，硅衬底)中。

控制逻辑1100也可被称为激励逻辑，且负责施加用于接通/断开MEMS拉链式开关阵列1105中的拉链式开关的激励电压。控制逻辑1110耦合到MEMS拉链式开关阵列1105中的每一拉链式开关的激励电极110和/或悬臂电极105。由于此处所描述的拉链式开关能够进行超低压的激励(例如，<3.0V)，因此控制逻辑1110可使用逻辑电平电压(例如，3.3V)来激励MEMS拉链式开关阵列1105。在一个实施例中，由控制逻辑1110和/或信号逻辑1115用来切换其中的晶体管的同一逻辑电平电压也可用于切换MEMS拉链式开关阵列1105的拉链式开关。

在接收操作期间，控制逻辑1110向耦合到RF输入1140的那些拉链式开关施加激励电压，使得RF信号通过MEMS拉链式开关阵列1105从天线1130传播到LNA 1120。LNA 1120放大RF信号，并将其提供给信号逻辑1115。信号逻辑1115可包括将RF信号转换成数字信号的模-数转换器，并且还包括处理数字信号的逻辑元件。在发送操作期间，控制逻辑1110向耦合到RF输出1145的那些拉链式开关施加激励电压，使得RF信号通过MEMS拉链式开关阵列105从功率放大器1125传播到天线1130。信号逻辑1115还可包括生成数字信号的逻辑，以及将数字信号转换成RF信号的数-模转换器。

本发明的所示实施例的以上描述，包括摘要中所描述的内容，并不旨在穷举或将本发明限于所公开的精确形式。尽管此处为说明的目的描述了本发明的具体实施例和示例，但是如相关领域的技术人员所认识到的，各种修改在本发明的范围内是可能的。

可鉴于以上详细描述对本发明进行这些修改。所附权利要求书中所使用的术语不被解释为将本发明限于说明书中所公开的具体实施例。相反，本发明的范围完全由所附权利要求书来确定，权利要求书应根据权利要求书解释的所建立的原则来解释。

Claims

1.一种微电子机械装置，包括：

安装到衬底上的激励电极；

安装到所述衬底上的电枢；

由所述电枢支撑在所述激励电极上的悬臂电极；

安装到所述悬臂电极的触点，所述触点在所述电枢和所述悬臂电极的中点之间在所述悬臂电极之下凸出；以及

信号线，所述信号线被定位以当在所述激励电极和所述悬臂电极之间施加激励电压时与所述触点形成闭路，从而引起所述悬臂电极以类拉链运动的方式，从所述悬臂电极的末梢端开始向所述激励电极弯曲。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述悬臂电极包括多晶硅。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述悬臂电极包括多个弹簧系数，所述多个弹簧系数中的第一个提供当移除所述激励电压时使所述信号线与所述触点开路的第一恢复力，而所述多个弹簧系数的第二个提供小于所述第一恢复力的第二恢复力，以在移除所述激励电压之后将所述悬臂电极的末梢端与所述激励电极分开。

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括形成在所述悬臂电极的下侧上的多个塞头，以防止在施加所述激励电压时所述悬臂电极与所述激励电极电接触。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括被布置在所述激励电极内，但与所述激励电极电绝缘的塞根，所述塞根被定位以在所述悬臂电极朝向所述激励电极弯曲时毗邻所述塞头。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括另一电枢，并且其中，所述悬臂电极包括在第一端耦合到板构件、并在相对端安装到所述两个电枢的两个窄构件，其中，所述触点包括在所述悬臂电极之下延伸并通过悬浮迹线在所述悬臂电极上方互连的两个凸触点。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置构成微电子机械系统MEMS射频RF开关，并且其中，所述信号线包括：

将RF信号携带到所述MEMS RF开关的输入RF信号线；以及

将RF信号从所述MEMS RF开关中带出的输出RF信号线。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述衬底包括布置在块硅层上的绝缘层，其中，所述激励电极、所述电枢和所述信号线被布置在所述绝缘层上。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置是微电子机械系统MEMS开关，四个并联耦合的MEMS开关构成开关模块，所述MEMS开关的每一个包括安装到所述衬底的激励电极、电枢和信号线以及由所述电枢支撑的悬臂电极，其中，所述开关模块还包括：

将所述MEMS开关的每一个的激励电极电互连的第一互连；

将第一和第二对MEMS开关的电枢以背对背的结构电互连的第二互连；以及

将所述第一对MEMS开关之一的电枢与所述第二对MEMS开关之一的电枢电互连，使得所有四个MEMS开关的电枢都电互连的交叉互连。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，在所述开关模块中，所述第二互连的每一个包括金属导线上的金属空气桥，所述金属空气桥耦合到所述信号线之一，而所述金属导线耦合到所述电枢。

11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述开关模块还包括：

在所述MEMS开关之一的激励电极的第一输入端口处电耦合以滤除通过所述激励电极的RF信号损失的第一电阻器；以及

在耦合到所述MEMS开关之一的悬臂电极的第二输入端口处电耦合以滤除通过所述悬臂电极的RF信号损失的第二电阻器。

12.一种操作电子机械开关的方法，包括：

沿输入信号线传播射频RF信号；

在激励电极与由电枢支撑在所述激励电极上的悬臂电极之间施加激励电压，以使所述悬臂电极以类拉链运动，从所述悬臂电极的末梢端开始向所述电枢移动，而向所述激励电极弯曲；

当施加所述激励电压时，通过安装到所述悬臂电极并在所述电枢和所述悬臂电极的中点之间在所述悬臂电极之下凸出的触点使所述输入信号线与输出信号线闭路；以及

将所述RF信号从所述输入信号线通过所述触点传播到所述输出信号线。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述悬臂电极包括多晶硅。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述激励电压小于8V。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述激励电压包括数字逻辑电平电压。

16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述RF信号从所述激励电压去耦。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述激励电压以交替电压极性被施加在所述激励电极和所述悬臂电极之间。

18.一种无线设备，包括：

放大器；

天线；以及

微电子机械系统MEMS开关，包括：

安装到衬底的激励电极；

安装到所述衬底的电枢；

由所述电枢支撑在所述激励电极之上的悬臂电极；

在所述电枢和所述悬臂电极的中心之间安装到所述悬臂电极的触点，所述触点在所述悬臂电极之下凸出；

安装到所述衬底并耦合到所述天线的输入信号线；

安装到所述衬底并耦合到所述放大器的输出信号线，所述输入和输出信号线并定位，以当在所述激励电极和所述悬臂电极之间施加激励电压时与所述触点形成闭路，以使所述悬臂电极以类拉链运动，从所述悬臂电极的末梢端开始向所述激励电极弯曲。

19.如权利要求18所述的无线设备，其特征在于，还包括控制逻辑，所述控制逻辑被耦合以在所述悬臂和激励电极之间施加激励电压，所述激励电压包括由所述控制逻辑的逻辑元件使用的逻辑电平电压。

20.如权利要求19所述的无线设备，其特征在于，所述悬臂电极包括多晶硅。