CN105702527B - 一种微机电系统开关 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种微机电系统开关，所述开关包括主锚区、悬臂梁、触点、底电极、两个副锚区和旁梁，所述主锚区设置在断开为两段的导体线的其中一段上；所述触点对应另一段导体线，所述导体线设置在衬底上；所述悬臂梁的一端固定在所述主锚区上，所述悬臂梁的悬空端下表面设置有所述触点；所述底电极设置在所述衬底上，对应于所述悬臂梁的下方；所述副锚区设置在所述衬底上，两个所述副锚区对应设置于所述悬臂梁的两侧，所述副锚区的顶端连接在所述旁梁的一端，所述旁梁的另一端连接所述悬臂梁悬空端。本方案解决了现有的使用低弹性系数的悬臂梁的MEMS开关中，悬臂梁的悬空端易发生翘曲的问题。

Description

一种微机电系统开关
技术领域
本发明涉及射频微机电系统技术领域，特别涉及一种微机电系统开关。
背景技术
随着通信技术的不断发展，电磁波从低频和高频范围逐渐发展到了射频和微波范围。射频MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)开关相比于传统的开关，具有低插入损耗、高隔离度、低功率和低成本等优点，所以，射频MEMS开关被越来越多地应用在可调滤波器、天线、匹配网络等设备。低驱动电压MEMS开关是常用的一类射频MEMS开关，相对于高驱动电压MEMS开关，使用低驱动电压MEMS开关的供电电路模块可以具有较小的尺寸，十分有利于通信设备的小型化。
实现低驱动电压MEMS开关的关键是开关中采用了低弹性系数MEMS开关梁结构。现有技术中的MEMS开关梁包括固支梁和悬臂梁，与MEMS固支梁相比，MEMS悬臂梁具有更低的弹性系数，在低驱动电压领域应用广泛。如图1所示，现有技术中，MEMS开关(即微机电系统开关)包括衬底1、主锚区2、悬臂梁3、底电极4、触点5、和导体线6；悬臂梁3仅有一端固定在主锚区2上。
现有技术中，低弹性系数的悬臂梁的悬空端极易发生翘曲，当梁的悬空端向上翘曲时，开关下态时悬空端无法与下方的传输线区域接触，开关无法正常工作；当梁的悬空端向下翘曲与下方区域直接接触时，开关失效。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种微机电系统开关，用以解决现有的使用低弹性系数的悬臂梁的MEMS开关中，悬臂梁的悬空端易发生翘曲的问题。
为达到上述目的，本发明实施例公开了一种微机电系统开关，包括主锚区、悬臂梁、触点、底电极、两个副锚区和旁梁，
所述主锚区设置在断开为两段的导体线的其中一段上；
所述触点对应另一段导体线，所述导体线设置在衬底上；
所述悬臂梁的一端固定在所述主锚区上，所述悬臂梁的悬空端下表面设置有所述触点；
所述底电极设置在所述衬底上，对应于所述悬臂梁的下方；
所述副锚区设置在所述衬底上，两个所述副锚区对应设置于所述悬臂梁的两侧，所述副锚区的顶端连接在所述旁梁的一端，所述旁梁的另一端连接所述悬臂梁悬空端。
优选的，所述旁梁为弧形梁，所述旁梁的弧口对向所述悬臂梁。
优选的，所述旁梁为“L”型梁。
优选的，所述旁梁在与所述副锚区连接处的宽度大于在与所述悬臂梁连接处的宽度。
优选的，所述旁梁的另一端连接在所述悬臂梁悬空端的侧边。
优选的，所述悬臂梁的悬空端的两侧均设置有豁口。
优选的，两个所述豁口对称。
优选的，所述豁口的形状为弧形。
优选的，所述悬臂梁的悬空端开设有多个开孔。
本方案中，衬底上设置有副锚区，且两个所述副锚区对应设置于悬臂梁的两侧，副锚区的顶端连接有旁梁，旁梁的另一端连接悬臂梁悬空端，旁梁向悬臂梁的悬空端提供了支撑力，解决了现有的使用低弹性系数的悬臂梁的MEMS开关中，悬臂梁的悬空端易发生翘曲的问题，提高了开关的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的包含悬臂梁的MEMS开关的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种微机电系统开关的第一种结构的立体结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种微机电系统开关的第一种结构的平面结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种微机电系统开关的第二种结构的平面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2～4所示，本发明实施例提供的一种微机电系统开关，包括主锚区2、悬臂梁3、触点5、底电极4、两个副锚区7和旁梁8，
所述主锚区2设置在断开为两段的导体线6的其中一段上；
所述触点5对应另一段导体线6，所述导体线6设置在衬底1上；
所述悬臂梁3的一端固定在所述主锚区2上，所述悬臂梁3的悬空端下表面设置有所述触点5；
所述底电极4设置在所述衬底1上，对应于所述悬臂梁3的下方；
所述副锚区7设置在所述衬底1上，两个所述副锚区7对应设置于所述悬臂梁3的两侧，所述副锚区7的顶端连接在所述旁梁8的一端，所述旁梁8的另一端连接所述悬臂梁3悬空端。
应该说明的是，上述底电极4位于断开的两段导体线6之间，同时，底电极4不与导体线6接触。
如图2和图3所示的第一种结构，所述旁梁8为弧形梁，所述旁梁8的弧口对向所述悬臂梁3。
如图4所示的第二种结构，所述旁梁8为“L”型梁。
由于在悬臂梁3弯曲的过程中，上述旁梁8在与所述副锚区7连接处所受应力大于在与所述悬臂梁3连接处所受应力，故，本发明实施例中，所述旁梁8在与所述副锚区7连接处的宽度大于在与所述悬臂梁3连接处的宽度。
本发明实施例中，最优的，所述旁梁8的另一端连接在所述悬臂梁3悬空端的侧边。
另外，为了使悬臂梁3具有更好的弯曲性能，如图2和3所示的第一种结构，所述悬臂梁3的悬空端的两侧均设置有豁口9；为了使悬臂梁3所受应力分布均匀，两个所述豁口9对称，而且，所述豁口9的形状优选为弧形；如图4所示的第二种结构，所述悬臂梁3的悬空端还可以开设有多个开孔10。
本领域技术人员可以理解的是，本发明实施例中，悬臂梁3与底电极4分别连接两个外置的电极，可通过改变两个外置电极的电压差来实现开关的开闭。
当两个外置电极的压差为零时，如图2所示，悬臂梁3未弯曲，触点5未接触下方对应的导体线6，此时，开关梁与下方的信号线形成一个fF(1fF等于10的负15次方法拉)量级的电容，在20GHz(吉赫)以前的频段能够获得良好的隔离效果。当两个外置电极之间存在足够的压差时，底电极4与悬臂梁3之间产生静电力，悬臂梁3弯曲，触点5接触下方对应的导体线6，此时信号流经开关梁，沿信号线传输。
由于开关的具体功能与现有技术相同，本发明实施例不做详细介绍。
本方案中，衬底上设置有副锚区，且两个所述副锚区对应设置于悬臂梁的两侧，副锚区的顶端连接有旁梁，旁梁的另一端连接悬臂梁悬空端，旁梁向悬臂梁的悬空端提供了支撑力，解决了现有的使用低弹性系数的悬臂梁的MEMS开关中，悬臂梁的悬空端易发生翘曲的问题，提高了开关的可靠性。
示意图中的标号说明：
1、衬底；2、主锚区；3、悬臂梁；4、底电极；5、触点；6、导体线；7、副锚区；8、旁梁；9、豁口；10、开孔。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种微机电系统开关，其特征在于，所述开关包括主锚区、悬臂梁、触点、底电极、两个副锚区和旁梁，
所述主锚区设置在断开为两段的导体线的其中一段上；
所述触点对应另一段导体线，所述导体线设置在衬底上；
所述悬臂梁的一端固定在所述主锚区上，所述悬臂梁的悬空端下表面设置有所述触点，所述悬臂梁的悬空端的两侧均设置有豁口；
所述底电极设置在所述衬底上，对应于所述悬臂梁的下方；
所述副锚区设置在所述衬底上，两个所述副锚区对应设置于所述悬臂梁的两侧，所述副锚区的顶端连接在所述旁梁的一端，所述旁梁的另一端连接所述悬臂梁悬空端；
所述旁梁在与所述副锚区连接处的宽度大于在与所述悬臂梁连接处的宽度。
2.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述旁梁为弧形梁，所述旁梁的弧口对向所述悬臂梁。
3.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述旁梁为“L”型梁。
4.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述旁梁的另一端连接在所述悬臂梁悬空端的侧边。
5.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，两个所述豁口对称。
6.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述豁口的形状为弧形。
7.根据权利要求1～4任一项所述的开关，其特征在于，所述悬臂梁的悬空端开设有多个开孔。
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