CN106458573B - 具有放电电路的微机电系统器件 - Google Patents

具有放电电路的微机电系统器件 Download PDF

Info

Publication number
CN106458573B
CN106458573B CN201580031997.XA CN201580031997A CN106458573B CN 106458573 B CN106458573 B CN 106458573B CN 201580031997 A CN201580031997 A CN 201580031997A CN 106458573 B CN106458573 B CN 106458573B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
mems
contact
switch device
spark
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201580031997.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106458573A (zh
Inventor
J.F.梅森
D.C.巴特尔
D.S.怀特菲尔德
D.T.佩措尔德
D.居内什
P.T.迪卡洛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Conexant Systems LLC
Original Assignee
Conexant Systems LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Conexant Systems LLC filed Critical Conexant Systems LLC
Publication of CN106458573A publication Critical patent/CN106458573A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106458573B publication Critical patent/CN106458573B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0009—Structural features, others than packages, for protecting a device against environmental influences
    • B81B7/0022—Protection against electrostatic discharge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00341—Processes for manufacturing microsystems not provided for in groups B81C1/00023 - B81C1/00261
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/135—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by making use of contacts which are actuated by a movable inertial mass
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H59/00—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
    • H01H59/0009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/01—Switches
    • B81B2201/012—Switches characterised by the shape
    • B81B2201/014—Switches characterised by the shape having a cantilever fixed on one side connected to one or more dimples
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0228—Inertial sensors
    • B81B2201/0235—Accelerometers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0228—Inertial sensors
    • B81B2201/0242—Gyroscopes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0271—Resonators; ultrasonic resonators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

具有放电电路的微机电系统(MEMS)器件。在一些实施例中，MEMS器件可以包括基板和在基板上所实施的机电组件。MEMS器件还可以包括关于机电组件所实施的放电电路。放电电路可以被配置为在影响机电组件的放电条件期间提供优选的电弧放电路径。MEMS器件可以例如是开关器件、电容器件、陀螺仪传感器器件、加速度计器件、表面声波(SAW)器件或者体声波(BAW)器件。放电电路可以包括具有被配置为促进优选的电弧放电路径的一个或多个火花间隙元件的火花间隙组件。

Description

具有放电电路的微机电系统器件
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年4月14日提交的、题名为“MEMS DEVICES HAVING DISCHARGECIRCUITS(具有放电电路的MEMS器件)”的美国临时申请第61/979,492号的优先权，该美国临时申请的公开内容通过引用明确地整体并入于此。
技术领域
本公开涉及具有放电电路的微机电系统(MEMS)器件。
背景技术
微机电系统器件或MEMS器件通常包括小型化的机械和机电元件。这样的MEMS器件可以包括由控制器所控制的移动元件以提供期望的功能。有时将MEMS器件称为微系统技术器件或微机械器件。
发明内容
根据一些实现，本公开涉及一种微机电系统(MEMS)器件，其包括基板和在基板上实施的机电组件(assembly)。该MEMS器件还包括关于机电组件所实施的放电电路。该放电电路被配置为在影响机电组件的放电条件期间提供优选的电弧放电(arcing)路径。
在一些实施例中，MEMS器件可以是开关器件、电容器件、陀螺仪传感器器件、加速度计器件、表面声波(SAW)器件或者体声波(BAW)器件。在一些实施例中，MEMS器件可以是开关器件。开关器件可以是接触开关器件。放电电路可以包括火花间隙(spark gap)组件，该火花间隙组件具有被配置为促进(facilitate)优选的电弧放电路径的一个或多个火花间隙元件。火花间隙组件可以包括具有一个或多个火花间隙元件的第一导体以及具有一个或多个火花间隙元件的第二导体。第一导体和第二导体的一个或多个火花间隙元件中的每个可以包括有形的(shaped)导电特征。有形的导电特征可以包括尖锐的特征以增加电弧放电的可能性。第一导体和第二导体中的一个导体的一个或多个有形的导电特征可以与另一个导体的一个或多个有形的导电特征横向偏移。第一导体和第二导体的有形的导电特征的横向偏移可以被配置为当一个导体相对于另一个导体移动时提供优选的电弧放电路径。
在一些实施例中，火花间隙组件的第一导体和第二导体中的每个可以被定位为远离机电组件。在一些实施例中，火花间隙组件的第一导体和第二导体中的一个导体可以被定位为远离机电组件，而另一个导体可以是机电组件的一部分。在一些实施例中，火花间隙组件的第一导体和第二导体中的每个可以是机电组件的一部分。
在一些实施例中，接触开关器件可以包括可移动的第一电极和固定的第二电极作为机电组件的零件(part)。可移动的第一电极可以包括具有接触垫的梁(beam)。梁可以被配置为处于在其中接触垫从第二电极脱离的第一状态，以及处于在其中接触垫与第二电极接合的第二状态。接触开关器件还可以包括栅极，该栅极被配置为向梁提供静电力，从而允许梁处于第一状态或第二状态。火花间隙组件可以被配置为使得以第一电极和第二电极之间的第一电位差发生通过优选的电弧放电路径的放电电弧，第一电位差低于当梁处于第一状态时触发通过接触垫的电弧所需要的电位差。火花间隙组件还可以被配置为使得第一电位差低于在接触垫相对于第二电极的运动的范围中触发通过接触垫的电弧所需要的最低电位差。火花间隙组件可以被配置为在热开关(switching)操作以及冷开关操作期间提供放电保护。
在一些实施例中，接触开关器件可以包括自激活功能，其中，自激活可以由梁与栅极之间的足够的电压差引起。自激活可以引起接触垫接合第二电极。栅极可以耦合到地，使得自激活引起与梁和栅极之间的足够的电压差相关联的电荷被耗散(dissipate)到地。
在一些实施例中，放电条件可以包括静电放电(ESD)事件。接触开关器件可以是静电放电(ESD)保护MEMS器件。ESD保护MEMS器件可以被配置为具有以下功能中的一者或两者：更快的开关速度，以及以低于电路中其他MEMS器件的电压进行致动(actuation)。
在一些教导中，本公开涉及一种用于制造微机电系统(MEMS)器件的方法。该方法包括提供基板以及在基板上形成机电组件。该方法还包括形成关于机电组件的放电电路。该放电电路被配置为在影响机电组件的放电条件期间提供优选的电弧放电路径。
在一些实施方式中，本公开涉及一种射频(RF)模块，包括：被配置为容纳多个部件的封装基板以及在封装基板上所实施的RF MEMS器件。RF MEMS器件包括：机电组件以及关于机电组件所实施的放电电路。该放电电路被配置为在影响机电组件的放电条件期间提供优选的电弧放电路径。
在一些实施例中，RF MEMS器件可以例如是电容器或RF开关。在一些实施例中，RF模块可以是天线开关模块(ASM)。
在一些教导中，本公开涉及一种用于制造射频(RF)模块的方法。该方法包括提供被配置为容纳多个部件的封装基板。该方法还包括在封装基板上安装或形成RF MEMS器件。RF MEMS器件包括机电组件以及关于机电组件所实施的放电电路。该放电电路被配置为在影响机电组件的放电条件期间提供优选的电弧放电路径。
根据一些实施方式，本公开涉及一种射频(RF)设备，包括：被配置为处理RF信号的接收器以及与接收器通信的前端模块(FEM)。该FEM包括被配置为对RF信号进行路由的并且具有RF MEMS器件的开关电路。RF MEMS器件包括机电组件以及关于机电组件所实施的放电电路。该放电电路被配置为在影响机电组件的放电条件期间提供优选的电弧放电路径。该RF设备还包括与FEM通信的天线。该天线被配置为接收RF信号。
在一些实施例中，RF设备可以是无线设备，诸如蜂窝电话。
出于概述本公开的目的，已在本文中描述了本发明的某些方面、优点和新颖的特征。要理解的是，根据本发明的任何特定实施例，可以不必实现所有这样的优点。因此，可以以实现或优化如在本文中所教导的一个优点或一组优点而不必实现如这里可能教导或启示的其他优点的方式来体现或执行本发明。
附图说明
图1示出了具有放电电路的微机电系统(MEMS)器件的框图。
图2A至图2C示出放电电路可以如何关于MEMS器件上的机电组件来实施的示例。
图3示出了不具有放电电路的示例的MEMS接触开关的平面视图。
图4A至图4C示出了图3的开关在激活的各种阶段的侧视图。
图5示出了图2A的配置的更加具体的示例，其中，放电电路可以实施为通常与机电组件分离。
图6A和图6B示出了图5的配置的更加具体的示例。
图6C示出了图6A和图6B的示例的放电电路的剖面图。
图6D示出了图6C的放电电路的火花间隙组件的更加详细的视图。
图7A至图7C示出了具有被集成到MEMS器件的机电组件的放电电路的MEMS器件的侧视图。
图8示出了图7A至图7C的MEMS器件的平面视图。
图9示出了具有与图7A至图7C的示例类似的放电电路、但是其中该放电电路被移动更加远离接触垫的MEMS器件的侧视图。
图10示出了图9的MEMS器件的平面视图。
图11示出了具有耦合到电极但是与梁分离的放电电路的MEMS器件的平面视图。
图12示出了图11的放电电路的侧视图。
图13示出了，在一些实施例中，放电电路可以包括在梁的一侧上实施的一个或多个火花间隙元件，以及在导体结构的一侧上实现的一个或多个火花间隙元件。
图14示出了，在一些实施例中，放电电路可以包括两个通常固定的零件之间的火花间隙配置。
图15示出了另一个示例，其中，放电电路可以包括两个通常固定的零件之间的火花间隙配置。
图16示出了具有放电电路的MEMS电容器。
图17示出了RF应用的示例，其中，可以实施具有如在本文中所描述的一个或多个特征的MEMS器件。
图18示出了，在一些实施例中，可以在一个模块中实施如在本文中所描述的一个或多个MEMS器件。
图19描绘了具有如在本文中所描述的一个或多个有利特征的示例性无线设备。
具体实施方式
在本文中所提供的标题(如果存在)仅是为了方便，而不必影响所要求保护的发明的范围或含义。
公开了与下述有关的各种示例：微机电系统(MEMS)器件以及这样的器件如何可以包括被配置为例如提供对诸如静电放电(ESD)的条件的防护的放电电路。尽管在MEMS的上下文中描述了各种示例，但是将理解的是，本公开的一个或多个特征也可以用于具有比通常的MEMS尺寸更大或更小的尺寸的其他机电系统(例如，NEMS)。
图1示出了具有放电电路110的MEMS器件100的框图。在一些实施例中，这样的放电电路可以基本上被实施在MEMS边界和/或体积内，并且被配置为在某些条件下(例如，ESD事件)提供电的放电路径。
如通常所理解地，MEMS器件一般包括在基板上所实施的机电组件。这样的机电组件可以被配置为基于电输入产生(yield)机械改变；并且这样的机械改变可以产生MEMS器件的电特性的改变。接触开关和电容器是可以以MEMS外形因子实施的器件的示例。尽管在本文中在这样的开关和电容器的上下文中描述了各种示例，但是将理解的是，本公开的一个或多个特征也可以用于其他MEMS器件。
图2A至图2C示出了放电电路110可以如何关于MEMS器件100上的机电组件104来实施的示例。图2A示出了在一些实施例中，MEMS器件100可以包括在基板102上实施的机电组件104。具有如在本文中所描述的一个或多个特征的放电电路110可以被实施为与机电组件104分离。在本文中更加详细地描述与这样的配置有关的示例。
图2B示出了在一些实施例中，MEMS器件100可以包括在基板102上所实施的机电组件104。具有如在本文中所描述的一个或多个特征的放电电路110可以被实施为机电组件104的一部分。在本文中更加详细地描述与这样的配置有关的示例。
图2C示出了在一些实施例中，MEMS器件可以包括在基板102上所实施的机电组件104。具有如在本文中所描述的一个或多个特征的放电电路110可以被部分地实施为机电组件104的一部分并且被部分地实施为与机电组件104分离。在本文中更加详细地描述与这样的配置有关的示例。
在一些实施例中，图2A至图2C的不同配置中的一些或全部可以组合地实施。
如在本文中所描述地，出于一些原因，在MEMS器件中可能期望如在本文中所描述的放电电路。例如，保护MEMS器件和电路免受ESD已经成为各种应用中的问题。这些器件通常对于电过应力(overstress)高度敏感，其可以导致立即失效和/或长期可靠性问题。来自ESD事件的电过应力可以损坏例如与MEMS器件相关联的接触、电介质和/或基板。
图3示出了不具有放电电路的示例性MEMS接触开关10的平面视图，而图4A至图4C示出了图3的开关10在激活的各个阶段的侧视图。在示例的MEMS开关10中，示出了第一电极20被实施为支撑在柱26上的梁24，柱26进而通过基座28被安装到基板12上。示出了第一电极20包括形成在与柱26相对的一端处或附近的接触垫22。当开关10处于关断(OFF)状态(图4A)时，梁24可以处于其松弛状态，使得接触垫22以距离d1与第二电极30分离。当开关10处于接通(ON)状态(图4C)时，梁24可以处于其收缩(flexed)状态，使得接触垫22接触第二电极30，以便形成第一电极20和第二电极30之间的电连接。
在示例的MEMS开关10中，前述OFF和ON状态之间的转变可以通过被配置为提供静电致动的栅极40来实行。例如，当致动信号被施加到栅极40时，栅极40可以对梁24施加静电吸引力(箭头42)，从而吸引(pull on)梁24。因此，第一电极20的接触垫22移动为更接近第二电极30(例如，处于具有为d2的间隙距离的、图4B中的中间阶段)，直到两者物理上接触以闭合第一电极20和第二电极30之间的电路。当从栅极40移除致动信号时，吸引力42被移除。因此，梁24可以返回至图4A的其松弛状态。
MEMS器件中的元件(例如，图3和图4的接触垫22和第二电极30)的紧密接近可以允许在ESD事件期间附近元件之间的电弧放电。这样的电弧放电可以损坏MEMS器件。例如，开关10的接触垫22和第二电极30上的接触区域相对彼此接近，尤其是在转变状态(例如，图4B)期间。因此，电弧放电可以损坏这样的接触区域并且降低开关的性能，或者甚至更糟的是使得开关不可用。
图5至图15示出关于与MEMS开关相关联的放电电路的各种示例。图5和图6示出了其中放电电路可以通常与机电组件分离的示例。图7至图10示出了其中放电电路可以被认为是机电组件的一部分的示例。图11至图15示出了其中放电电路可以被认为被部分地实施为机电组件的一部分并且被部分地实施为与机电组件分离的示例。
尽管在梁型MEMS器件的上下文中描述了图5至图15的示例，但是将理解的是，与放电电路相关联的一个或多个特征也可以被实施在其他类型的MEMS开关中。此外，在图5至图15的示例中，在第一电极和第二电极被耦合至输入和输出(或输出和输入)的上下文中描述了开关功能。然而，将理解的是，与放电电路相关联的一个或多个特征还可以与其他类型的开关功能一起实施。例如，梁上的接触垫可以接触以另外方式分离的输入端子和输出端子的两端，从而闭合输入端子和输出端子之间的电路。
图5示出了图2A的配置的更加具体的示例，其中，放电电路110可以被实施为通常与机电组件104分离。在图5中，示出了MEMS器件100的放电电路110被实施在基板102上接近易受到ESD事件影响的(机电组件104的)部分106的位置处。在图6A和图6B的梁型的MEMS器件100的上下文中，这样的易受到ESD事件影响的部分可以包括接触垫122和电极130上相对应的接触表面。
在图6A和图6B中，第一电极120的接触垫122与第二电极130之间的开关操作可以以与图4A至图4C的示例类似的方式来实现。更具体地，第一电极120可以被实施为支撑在柱126上的梁124，柱126进而通过基座128被安装到基板102上。示出了接触垫122被置于与柱126相对的梁124的一端处或附近。当开关100处于OFF状态时，梁124可以处于其松弛状态，使得接触垫122与第二电极130分离。当开关100处于ON状态时，梁124可以处于其收缩状态，使得接触垫122接触第二电极130，以便形成第一电极120和第二电极130之间的电连接。
前述OFF和ON状态之间的转变可以通过被配置为提供静电致动的栅极140来实行。例如，当致动信号被施加到栅极140时，栅极140可以对梁124施加静电吸引力，从而吸引梁124。因此，第一电极120的接触垫122可以接触第二电极130以闭合第一电极120和第二电极130之间的电路。当从栅极140移除致动信号时，吸引力被移除，以便引起梁返回至其松弛状态，以及从而将接触垫122与第二电极130分离并且从而使第一电极120和第二电极130之间的电路开路。
在图6A和图6B中，示出了MEMS器件100中的每个包括置于接近梁124的接触垫(122)一端的放电电路110。在图6A中，放电电路110可以通常与包括第一电极120和第二电极130的机电组件隔离。如果期望使得诸如ESD的放电被路由至除连接到第一电极120和第二电极130的节点之外的节点，则可以实施这样的配置。例如，可能期望使放电被分流到地而远离第一电极120和第二电极130。
在图6B中，放电电路110可以(通过路径170)被耦合至第一电极120并且(通过路径172)被耦合至第二电极130，从而实质上提供与第一电极120和第二电极130的组件电并联的放电路径。如果期望使得用于诸如ESD的事件的放电路径对第一电极120和第二电极130的敏感部分旁路，则可以实施这样的配置。例如，可能期望使得放电在第一电极120和第二电极130之间被路由，但不通过接触垫122。如在本文中所描述地，放电电路110可以配置为允许这样的放电远离接触垫122而发生。
如在图6A至图6C中所示，示例放电电路110可以包括第一导体150和第二导体160，其被配置为提供比第一电极120和第二电极130之间的电弧放电路径更优选的电弧放电路径。例如，可以提供火花间隙配置182，其中第一导体150和第二导体160中的一者或两者包括降低导致电弧放电所需要的电位差的一个或多个有形的导电特征。
在所示的示例中，每个导体(150或160)包括多个尖锐的导电凸起(第一导体150的152、第二导体160的162)，其通常与另一个导体(160或150)的对应的凸起对齐。如在图6D中更好地示出地，可以选择诸如尖锐的凸起(152、162)的尺寸、两个对应的凸起之间的间隙距离(z)以及两个邻近凸起之间的间隔(x)的设计参数，以提供期望的电弧放电特性。
如在图6C中所示，前述火花间隙配置182可以通过将第一导体150放置在与第二导体160的一距离处来实施。如果第二导体160被置于基板102上，则可以以通过柱156及其相应的基座158这样的方式来放置第一导体150。
以前述方式配置的放电电路110可以提供以下结构：该结构以比机电组件的电位差电平更低的电位差电平来引起电弧放电，使得ESD事件的电荷可以被适当地耗散而很少或不损坏机电组件。图6A至图6C中的火花间隙配置182的设计可以相对容易，这是由于放电电路的静态特性110，其中，第一导体150的凸起152和第二导体160的凸起162通常相对彼此不移动。因此，一组凸起(152或162)可以相对于另一组凸起(162或152)保持在固定的位置处。例如，可以将凸起152的尖锐点置于并且保持与凸起162的尖锐点基本上对齐。
在一些实施例中，放电电路中的一些或所有可以被集成到机电组件中。例如，图7A至图7C以及图8示出了具有被集成到MEMS器件100的机电组件104的放电电路110的MEMS器件100的侧视图和平面视图。示出了放电电路110包括：第一电极120的底侧上的一个或多个有形的导电特征190和第二电极130的上侧上的一个或多个有形的导电特征192之间的火花间隙配置。示出了导电特征190、192被放置为以便在远离开关接触区域(例如，接触垫122和第二电极130上相对应的区域之间)的位置(一个或多个)处提供一个或多个电弧放电路径。因此，在ESD事件中，通过火花间隙的这样的电弧放电可以防止或减少对开关接触区域的损坏。
在图7和图8的示例中，第一电极120和第二电极130的配置可以与图6A和图6B以及图3和图4的配置类似，除了在图7和图8中存在集成的放电电路的119之外。因此，可以以类似的方式来执行由栅极140致动的开关操作。
在图6A至图6D的示例性放电电路110中，火花间隙配置包括以固定的方式布置(例如，使尖端对齐)的火花间隙元件(例如，有形的导电特征)。然而，在图7和图8的示例中，火花元件(第一电极120的190、以及第二电极130的192)的相对位置在开关操作期间由于梁124的移动而不保持恒定。因此，在一些实施例中，火花元件190、192可以被布置为在梁124的整个移动范围中的一些或所有期间提供优选的电弧放电路径而不进行物理接触。
在一些实施例中，并且如图7和图8中所示，火花间隙元件190、192的前述布置可以通过提供上部火花间隙元件190和下部火花间隙元件192之间的横向偏移来实现。这样的布置可以允许梁124在其全部的运动范围中移动，同时在火花间隙元件190、192之间提供期望的距离而不物理接触。这样的火花间隙配置可以在梁124的整个移动范围中的一些或所有期间提供相较于涉及接触垫122的电弧放电路径更优选的电弧放电路径。
前述配置(其中，电弧放电更可能通过优选的电弧放电路径)可能对于在热开关操作期间提供放电保护特别有用。在热开关操作中，在电极中的一个上存在被开关为ON或OFF的信号。当接触垫122更接近第二电极130时(例如，图7B，当它移动朝向第二电极130以闭合开关时，或当使开关开路时移动它远离第二电极时)，由于较小的间隙电弧放电是更加可能的。在不具有放电电路110的情况下，可能产生由信号本身引起的电弧放电；并且热开关操作期间的这样的电弧放电可能引起对接触垫122和/或第二电极130的损坏。如在本文中所描述地，放电电路110可以被配置为即使当接触垫122非常接近第二电极130时，也提供优选的电弧放电路径。
图9和图10示出了具有与图7和图8的示例类似的放电电路110的MEMS器件100的侧视图和平面视图。然而，在图9和图10的MEMS器件100中，示出了放电电路110被移动为更加远离接触垫122并且在栅极140的另一侧。为了适应这样的配置，可以提供包括一个或多个下部火花间隙元件202(例如，有形的导电特征)的导体结构204。示出了相对于一个或多个形成在梁124的底侧上的上部火花间隙元件200(例如，有形的导电特征)以横向偏移的方式布置的这样的下部火花间隙元件，以适应梁124的移动。
与图7和图8的示例类似，上部火花间隙元件200和下部火花间隙元件202之间的前述火花间隙可以在热开关操作或冷开关操作中提供优选的电弧放电路径。图9和图10的更加远离接触垫122的放电电路110可能在例如以下应用中是有用的，其中，在信号存在于第一电极120中并且关注热开关操作期间的电弧放电。放电电路110到信号的源(例如，基座128)的更加接近，结合其提供优选的电弧放电路径的火花间隙配置，可以使得更加可能的是由于信号本身的电弧放电将通过放电电路110被路由。
在一些实施例中并且如图10中所示，示出了下部火花间隙元件202通过导体结构204和导电路径206电连接到第二电极130。因此，放电电路110可以被认为提供了与涉及接触垫122的电弧放电路径并联的并且比涉及接触垫122的电弧放电路径更优选的电弧放电路径。如在本文中所描述地，放电电路110可以以其他方式被连接以提供不同的路由选项。例如，下部火花间隙元件202可以被连接到地。
图11示出了具有耦合到第一电极120但是与梁124分离的放电电路110的MEMS器件100的平面视图。图12示出了该放电电路110的侧视图。
在图11和图12中，机电组件104可以被配置为用于以与在本文中所描述的其他梁致动开关示例类似的方式的开关操作。示出了放电电路110包括一个或多个上部火花间隙元件212(例如，有形的导电特征)和一个或多个下部火花间隙元件222(例如，有形的导电特征)之间的火花间隙配置。上部火花间隙元件212可以形成在由柱214、216支撑的导体210的下侧上。示出了柱216被连接到机电组件104的基座128。下部火花元件212可以形成在导体结构220的上表面上。由于火花间隙元件212、222通常不移动，可以将它们相对于彼此放置以提供期望的电弧放电特性。
在图11和图12的示例中，示出了下部火花间隙元件222通过导电结构220和导电路径224电连接到第二电极130。因此，放电电路110可以被认为提供了与涉及接触垫122的电弧放电路径并联的并且比涉及接触垫122的电弧放电路径更优选的电弧放电路径。如在本文中所描述地，放电电路110可以以其他方式被连接以提供不同的路由选项。例如，下部火花间隙元件222可以被连接到地。
图11和图12的示例可以利用固定的火花间隙配置来提供与图6的示例类似的放电功能。在图11和图12的示例中，更加远离于接触垫122并且更加直接耦合至第一电极120的放电电路110在其中通过第一电极120输入信号的应用中可以是有利的。放电电路110可以被配置为在热或冷开关操作中提供放电保护。针对热开关操作，元件212、222之间的火花间隙可以被适当地配置，以提供用于接触垫122的移动范围中的一些或所有的优选电弧放电路径。
在参考图6至图12描述的各种示例中，火花间隙配置包括形成与第一电极和第二电极的垂直布置类似的垂直间隙的火花间隙元件。还可以实施火花间隙的其他配置。
例如，图13至图15示出了具有横向火花间隙配置的放电电路110。在图13至图15的示例的每个中，机电组件104可以被配置为用于以与在本文中所描述的其他梁致动开关示例类似的方式的开关操作。
在图13的示例中，示出了放电电路110包括梁124的一侧上的一个或多个火花间隙元件230(例如，有形的导电特征)和导电结构234的一侧上的一个或多个火花间隙元件232(例如，有形的导电特征)之间的火花间隙配置。在这样的配置中，火花间隙元件230、232中的一者或两者可以被配置为适应梁在开关操作期间的移动，以便针对移动范围中的一些或所有提供相较于涉及接触垫的电弧放电路径更优选的电弧放电路径。
在图13的示例中，示出了火花间隙元件232通过导电结构234和导电路径236电连接到第二电极130。因此，放电电路110可以被认为提供与涉及接触垫122的电弧放电路劲并联的并且比涉及接触垫122的电弧放电路径更优选的电弧放电路径。如在本文中所描述地，放电电路110可以以其他方式被连接以提供不同的路由选项。例如，火花间隙元件232可以被连接到地。
在一些应用中，可能期望使相对的火花间隙元件在机电组件104的梁的移动期间通常保持相对于彼此固定。在这样的配置中，火花间隙元件可以在梁的移动期间通常保持固定。因此，火花间隙元件可以被配置为针对梁的移动范围中的一些或所有提供相较于涉及接触垫的电弧放电路径更优选的电弧放电路径。图14和图15示出了这样的配置的非限制性示例。
在图14的示例中，放电电路110包括两个通常固定的零件之间的火花间隙配置。例如，示出了放电电路110的火花间隙配置为在第一电极120的基座128的一侧上的一个或多个火花间隙元件240(例如，有形的导电特征)和导体结构244的一侧上的一个或多个火花间隙元件244(例如，有形的导电特征)之间。导体结构244可以被实施在基座128上，以将火花间隙元件240提高到适合于火花间隙元件242的水平。
在图14的示例中，示出了火花间隙元件242通过导电结构244和导电路径246电连接到第二电极130。因此，放电电路110可以被认为提供了与涉及接触垫122的电弧放电路径并联的并且比涉及接触垫122的电弧放电路径更优选的电弧放电路径。如在本文中所描述地，放电电路110可以以其他方式被连接以提供不同的路由选项。例如，火花间隙元件242可以被连接到地。
在图15的示例中，放电电路110与图14中的示例类似之处在于火花间隙配置是在两个通常固定的零件之间。例如，示出了放电电路110的火花间隙的配置为在一个或多个火花间隙元件250(例如，有形的导电特征)和一个或多个火花间隙元件252(例如，有形的导电特征)之间。在一些实施例中，这样的火花间隙元件可以被实施为在基板102的表面上或附近、在一个或多个导体结构上以将火花间隙元件从基板102起提高或其任意组合。
在火花间隙元件250、252在导体结构上的上下文中，火花间隙元件250可以被实施在导体结构258的一侧上，并且火花间隙元件252可以被实施在导体结构254的一侧上。在一些实施例中，导体结构258中的一些或所有可以由支撑第一电极120的梁124的柱126提供。导体结构254可以形成在梁124之下并且邻近柱126，以允许火花间隙元件252相对于火花间隙元件250适当地放置。
在这样的配置中，火花间隙元件250、252可以在梁124的移动期间通常保持固定。因此，对于梁124的移动范围中的一些或所有，火花间隙元件250、252可以被配置为提供相较于涉及接触垫122的电弧放电路径更优选的电弧放电路径。
在图15的示例中，示出了火花间隙元件252通过导电结构254和导电路径256电连接到第二电极130。因此，放电电路110可以被认为提供了与涉及接触垫122的电弧放电路径并联的且比涉及接触垫122的电弧放电路径更优选的电弧放电路径。如在本文中所描述地，放电电路110可以以其他方式被连接以提供不同的路由选项。例如，火花间隙元件252可以被连接到地。
基于在本文中所描述的各种示例，可以看出，可以在MEMS器件中实施放电电路，以便从与机电组件的第一电极和/或第二电极相关联的任何导电特征提供优选的电弧放电路径。因此，在本公开中可以预期这样的变型。
如在本文中还描述地，可以通过与机电组件的第一电极和/或第二电极分离的一个或多个导电特征的方式来在MEMS器件中实施放电电路。放电电路的这样的导电特征(一个或多个)可以或可以不电耦合到第一电极和/或第二电极。因此，在本公开中可以预期涉及这样的配置的变型。
如在本文中还描述地，放电电路可以基于与机电组件相关联的一个或多个导电特征和通常与机电组件分离的一个或多个导电特征。因此，在本公开中可以预期涉及这样的配置的变型。
在本文中所描述的各种示例中，在空气间隙的上下文中并且在基板以上的位置处描述了各种火花间隙配置。然而，将理解的是，具有如在本文中所描述的一个或多个特征的火花间隙也可以被实施为使得火花间隙元件的一些或者所有在例如基板、电介质材料或提供元件之间的电隔离任何其他材料内。
在本文中所公开的各种示例中，在被实施在相对于机电组件的各种位置处的上下文中描述了各种火花间隙配置。将理解的是，MEMS器件可以在不同的位置处包括多于一个的这样的火花间隙，以提供对MEMS器件更稳健的放电保护。
如在本文中所描述地，各种放电电路的火花间隙配置中的至少一些可以适合于在热开关操作期间提供放电保护。这样的特征可以是特别有利的，尤其是在考虑到与热开关(例如，约1亿循环)和冷开关(例如，约50亿循环)操作相关联的典型寿命期望时。
在图3至图15的各种示例中，在开关器件的上下文中描述了MEMS器件。将理解的是，其他类型的MEMS器件也可包括具有如在本文中所描述的一个或多个特征的放电电路。
例如，图16示出具有放电电路110的MEMS电容器100。在图16的示例中，示出了MEMS电容器100与图9和图10的开关示例类似。示出了电介质层260形成在第一电极120的接触垫122的表面上。类似地，示出了电介质层262形成在第二电极130的表面上。因此，当梁处于其松弛状态(例如，如图16中那样)时，第一电极120和第二电极130之间存在第一电容。当梁由于由栅极140的致动而处于其收缩状态时，接触垫122的电介质层260与第二电极130的电介质层262物理接触(但不是电接触)，从而产生第二电容，其通常大于第一电容。可以通过例如电介质260、262的材料和/或厚度、以及在松弛状态时的分隔间隙来调整第一电容和第二电容的值。
在图16的示例中，示出了放电电路110包括形成在梁124的底侧上的一个或多个火花间隙元件270(例如，有形的导电特征)以及形成在导体结构的上表面上的一个或多个火花间隙元件272(例如，有形的导电特征)。火花间隙元件270、272可以或可以不由它们相应的电介质完全地覆盖。
在一些实施例中，火花间隙元件270、272可以被配置为在元件之间增加很小或最小化的电容，以便不影响与第一电极120和第二电极130相关联的电容。在一些实施例中，火花间隙元件270、272可以被配置为以某些期望的方式对MEMS器件的总电容有贡献。在如在本文中所描述的开关器件的上下文中，火花间隙元件可以被配置为在元件之间增加很小或最小化的电容，以便降低或最小化与开关相关联的寄生电容。
在图16的示例中，示出了以与图9和图10的示例类似的方式、以横向偏移的方式对火花间隙元件270、272进行配置。因此，MEMS电容器100可以在“热(hot)”的同时在两个电容状态之间开关，而且使放电电路110在贯穿这样的转变提供优选的电弧放电路径。
将理解的是，MEMS电容器也可以利用不同的放电电路配置来实施，包括在本文中所描述的那些示例。
还将理解的是，尽管在本文中在接触MEMS器件(例如接触开关)和电容式MEMS器件的上下文中描述了各种示例，但是本公开的一个或多个特征还可以实施在其他MEMS应用和/或涉及机电器件的应用中。这样的应用和/或器件可以包括但不限于陀螺仪、加速度计、表面声波(SAW)器件、体声波(BAW)器件以及对ESD事件和/或热开关问题敏感的任何其他MEMS器件。在接触开关的上下文中，其他的RF和/或非RF应用可以包括，例如，电源、电压转换器和稳压器(regulator)中的负载开关(例如，其中MEMS开关可以代替FET开关)；以及电源开关，诸如配置为处理高功率和/或高电压(例如，低频)信号的开关。
具有如在本文中所描述的一个或多个特征的MEMS器件可以在许多电子应用中使用，包括射频(RF)应用。在RF应用的上下文中，静电致动MEMS器件，诸如在本文中所描述的MEMS开关和MEMS电容器，可以提供期望的特性，诸如低的插入损耗、高隔离度、高线性度、高功率处理能力和/或高Q因子。
图17示出了RF应用的示例，其中，可以实施具有如在本文中所描述的一个或多个特征的MEMS器件。图17的示例包括多端口切换配置，其涉及RF端口1，RF端口2和RF端口3。RF端口1可以是例如公共天线端口，并且RF端口1和RF端口2可与例如第一RF带信号路径和第二RF带信号路径相关联。在这样的示例的上下文中，可以存在耦合到公共天线端口的多于两个的RF带。
示出了三个端口中的每个耦合到接地的可切换分流路径。对于RF端口1，分流路径可以包括ESD保护MEMS开关。对于RF端口2，分流路径可以包括ESD保护MEMS开关。对于RF端口3，分流路径可以包括ESD保护MEMS开关。在一些实施例中，这样的ESD保护MEMS开关中的每个可以被配置为自致动MEMS开关。在本文中更详细地描述关于这样的自致动MEMS开关的额外的细节。
在图17中，可以在第二端口(RF端口2)和由三个端口共享的公共节点之间提供MEMS开关(端口1MEMS)。类似地，可以在第三端口(RF端口3)和公共节点之间提供MEMS开关(端口2MEMS)。示出了这样的MEMS开关(端口1MEMS和端口2MEMS)使得它们的栅极由开关栅极控制器所控制。
在一些实施例中，前述MEMS器件(RF端口1ESD保护MEMS、RF端口2ESD保护MEMS、RF端口3ESD保护MEMS、端口1MEMS、端口2MEMS)中的一些或所有可以包括具有如在本文中所描述的一个或多个特征的相应的放电电路。在自致动MEMS开关(例如，RF端口1ESD保护MEMS、RF端口2ESD保护MEMS、RF端口3ESD保护MEMS)的上下文中，它们的相应的放电电路的火花间隙可以被配置为促进和/或提高自致动过程。
关于自致动，注意到MEMS器件可以在某些条件下(例如，更高的电压条件下)自致动。这样的特性可能在某些操作条件下是不期望的；然而，同样的特性可以在其他操作条件中利用以例如在ESD事件期间提供接地的可切换路径。
在MEMS RF开关器件中，可以在梁致动配置中产生这样的自致动，其中，通过将电压施加到栅极来对梁进行致动从而在梁上创建静电力。在这样的配置中，如果在梁和栅极之间存在足够的电压差，则梁可以无需来自栅极的力而自致动。
在通常的ESD事件期间，非常高的电压可能被施加到MEMS器件。在栅极和一个电极接地而另一电极位于梁上的MEMS器件中，与ESD相关联的这样的高电压可以允许梁自致动，并且闭合两个电极之间的电路。这样的自致动允许在器件的其他元件受到损害之前将与ESD事件相关联的能量对地放电。如在本文中所描述地，在这样的自致动MEMS开关中使用放电电路可以允许ESD保护MEMS器件被设计为以及较低的电压致动和/或具有更快的开关速度。
在图17的示例中，假设跨及任何两个端口存在ESD事件。这样的ESD事件将可能在ESD保护MEMS器件中的一些或所有的梁和栅极之间产生大电压差。受影响的ESD保护MEMS器件可以使其梁通过该电压差自致动；并且由于受影响的栅极接地，ESD能量可以在损害发生之前安全地耗散到地。再次，使用放电电路可以允许这样的ESD保护MEMS器件被设计为以较低的电压致动和/或具有更快的开关速度，以例如提供对器件中的其余部分的更好的保护(例如，通过在器件中的其余部分被损害之前致动并且由此处理放电)。
如在本文中所公开地，ESD保护MEMS器件可以被实施为MEMS开关；并且这样的MEMS开关可以或可以不包括自致动功能。如在本工种还公开地，具有如在本文中所描述的一个或多个特征的放电电路可以被实施在任何这样的MEMS器件中，包括但是不限于，可以或可以不被具体配置为提供ESD保护的MEMS器件(例如，开关)、以及具有或不具有自致动功能的MEMS开关。
图18示出了，在一些实施例中，可以在模块300中实施如在本文中所描述的一个或多个MEMS器件。示例模块300可以包括配置为容纳多个部件的封装基板302。这样的部件中的至少一些可以包括一个或多个MEMS器件100；并且这样的MEMS器件中的一些或所有可以包括具有如在本文中所描述的一个或多个特征的放电电路110。
在图18的示例中，示出了这样的MEMS器件100中的五个被实施在基板302上，并且连接在三个示例端口之间以提供与图17的示例类似的切换功能。在图18的示例中，天线端口(ANT)可以是图17的第一端口(端口1)；而用于带1和带2的端口可以是图17的第二端口和第三端口(端口2、端口3)。五个MEMS器件100可以被安装或形成在基板302上，并且这样的器件可以互连以提供期望的功能。在图18的示例中，开关控制器部件304也被描绘为在模块300上。其他部件也可以实施在模块300上。
在一些实施例中，模块300可以是天线开关模块(ASM)。在一些实施例中，模块300可以是前端模块(FEM)，在该情况下，可以包括诸如功率放大器、低噪声放大器、匹配电路和/或双工器/滤波器的其他部件。
在一些实施方式中，具有如在本文中所描述的一个或多个特征的架构、器件和/或电路可以被包括在RF设备中，诸如无线设备。这样的架构、器件和/或电路可以被实施为直接在无线设备中、如在本文中所描述的一个或多个模块化的形式或其一些组合。在一些实施例中，这样的无线设备可以包括，例如，蜂窝电话、智能电话、具有或不具有电话功能的手持式无线设备、无线平板、无线路由器、无线接入点、无线基站等。尽管在无线设备的上下文中描述，但是将理解的是，本公开的一个或多个特征还可以被实施在诸如基站的其他RF系统中。
图19描绘了具有如在本文中所描述的一个或多个有利特征的示例性无线设备400。在一些实施例中，这样的有利特征可以被实施在诸如天线开关模块(ASM)的模块300中。在一些实施例中，这样的模块可以包括比由虚线框所指示的更多或更少的部件。
功率放大器(PA)(总体地描绘为412)(例如，在PA模块中)可以从收发器410接收它们的相应的RF信号，该收发器410可以被配置和操作为产生将被放大和传输的RF信号并且处理接收到的信号。示出了收发器410与基带子系统408进行交互，该基带子系统408被配置为提供适合于用户的数据和/或语音信号与适合于收发器410的RF信号的之间的转换。还示出了收发器410连接到功率管理部件406，该功率管理部件406被配置为管理用于无线设备400的操作的功率。这样的功率管理还可以控制无线设备400的基带子系统408和其他部件的操作。
示出了基带子系统408连接到用户接口402以促进提供给用户和从用户接收的语音和/或数据的各种输入和输出。该基带子系统408还可以连接到存储器404，该存储器404被配置为存储数据和/或指令以促进无线设备的操作，和/或提供用于用户信息的存储。
在示例无线设备400中，模块300可以包括配置为提供如在本文中所描述的一个或多个期望的功能的一个或多个MEMS器件。这样的MEMS器件可以，例如，以放电保护的方式促进天线开关模块(ASM)414的操作。在一些实施例中，通过天线420所接收的信号中的至少一些可以从ASM 414被路由到一个或多个低噪声放大器(LNA)418。示出了来自LNA 418的经放大的信号被路由到收发器410。
多个其他的无线设备配置可以利用在本文中所描述的一个或多个特征。例如，无线设备不必为多带设备。在另一示例中，无线设备可以包括诸如分集式天线的额外的天线，以及诸如Wi-Fi、蓝牙和GPS的额外的连接性特征。
在本文中所公开的各种示例中，放电电路被描述为被配置为，例如通过跨及相对的火花间隙元件的电弧放电的方式来提供优选的放电路径。将理解的是，使用术语电弧放电或者电弧可以包括能量的任何传输，诸如两个或更多的电的非接触元件之间的电能量。这样的能量传输可以是由于例如电离、和/或传导；并且可以通过例如气体(包括空气)、半导体、电绝缘体和/或电介质。
除非上下文清楚地另外要求，否则贯穿说明书和权利要求，词语“包括”、“包含”等应以包含性的含义来解释，而非排他性或穷举性的含义；也就是说，以“包括但是不限于”的含义来解释。如在本文中通常使用地，词语“耦合”指代可以直接连接或通过一个或多个中间元件连接的两个或多个元件。此外，当在本申请中使用时，词语“在本文中”、“以上”、“以下”和类似意义的词语应指本申请整体，而非本申请的任何特定部分。当上下文允许时，上面的具体实施方式中的、使用单数或复数的词语也可以分别包括复数或单数。在提到两个或多个项的列表时的词语“或”，该词语覆盖对该词语的全部下列解释：列表中的任何项、列表中的所有项以及列表中的项的任何组合。
对本发明的实施例的以上详细描述不是意图穷举性的或将本发明限制为上面公开的精确形式。如相关领域技术人员将认识到地，虽然为了说明的目的在上面描述了本发明的具体实施例和示例，但是在本发明的范围内各种等效修改是可能的。例如，虽然以给定顺序呈现处理或块，但是替换实施例可以不同顺序执行具有步骤的例程或采用具有块的系统，并且可以删除、移动、添加、细分、组合和/或修改一些处理或块。可以以多种不同方式实施这些处理或块中的每个。此外，虽然处理或块有时被示出为串行执行，但是作为替代，这些处理或块可以并行执行，或可以在不同时间执行。
在本文中所提供的本发明的教导可以应用于其他系统，而不必是上面描述的系统。可以组合上面描述的各种实施例的元件和动作以提供进一步的实施例。
虽然已描述了本发明的某些实施例，但是这些实施例仅作为示例呈现，并且无意限制本公开的范围。实际上，在本文中所描述的新方法和系统可以以多种其他形式体现；此外，可以以在本文中所描述的方法和系统的形式进行各种省略、替代和改变，而不背离本公开的精神。所附权利要求及其等价物意图覆盖将落入本公开的范围和精神内的这样的形式或修改。

Claims (25)

1.一种微机电系统的接触开关器件，包括：
基板；
在基板上所实施的机电组件，并且所述机电组件包含被配置为可移动零件的第一电极和被配置为固定零件的第二电极，所述第一电极包含具有接触垫的梁，并且该梁被配置为处于在其中接触垫从第二电极脱离的第一状态或者处于在其中接触垫与第二电极接合的第二状态，所述机电组件被配置为在所述梁与栅极之间存在足够的电压差时提供自激活，该自激活引起接触垫接合第二电极；以及
包含与第一电极相关联的第一火花元件和与第二电极关联的第二火花元件的放电电路，第一火花元件和第二火花元件被配置为在影响机电组件的放电条件期间以与第一电极和第二电极的相对位置无关的非接触方式提供相较于涉及接触方式的电弧放电路径更优选的电弧放电路径，所述第二火花元件是相对于所述第一火花元件以横向偏移的方式布置的。
2.如权利要求1所述的微机电系统的接触开关器件，其中，第一火花元件包含具有一个或多个火花间隙元件的第一导体和第二火花元件包含具有一个或多个火花间隙元件的第二导体。
3.如权利要求2所述的微机电系统的接触开关器件，其中，第一导体和第二导体的一个或多个火花间隙元件中的每个包括有形的导电特征。
4.如权利要求3所述的微机电系统的接触开关器件，其中，有形的导电特征包括尖锐的特征以增加电弧放电的可能性。
5.如权利要求3所述的微机电系统的接触开关器件，其中，第一导体和第二导体中的一个导体的一个或多个有形的导电特征与另一个导体的一个或多个有形的导电特征横向偏移。
6.如权利要求5所述的微机电系统的接触开关器件，其中，第一导体和第二导体的有形的导电特征的横向偏移被配置为当一个导体相对于另一个导体移动时提供电弧放电路径。
7.如权利要求2所述的微机电系统的接触开关器件，其中，第一导体和第二导体中的每个被定位为远离机电组件。
8.如权利要求2所述的微机电系统的接触开关器件，其中，第一导体和第二导体中的一个导体被定位为远离机电组件，而另一个导体是机电组件的一部分。
9.如权利要求2所述的微机电系统的接触开关器件，其中，第一导体和第二导体中的每个是机电组件的一部分。
10.如权利要求1所述的微机电系统的接触开关器件，其中，接触开关器件还包括栅极，该栅极被配置为向梁提供静电力，从而允许梁处于第一状态或第二状态。
11.如权利要求10所述的微机电系统的接触开关器件，其中，第一火花元件和第二火花元件被配置为使得以第一电极和第二电极之间的第一电位差发生通过电弧放电路径的放电电弧，该第一电位差低于当梁处于第一状态时触发通过接触垫的电弧所需要的电位差。
12.如权利要求11所述的微机电系统的接触开关器件，其中，第一火花元件和第二火花元件还被配置为使得第一电位差低于在接触垫相对于第二电极的运动的范围中触发通过接触垫的电弧所需要的最低电位差。
13.如权利要求12所述的微机电系统的接触开关器件，其中，第一火花元件和第二火花元件被配置为在热开关操作以及冷开关操作期间提供放电保护。
14.如权利要求1所述的微机电系统的接触开关器件，其中，栅极耦合到地，使得自激活引起与梁和栅极之间的足够的电压差相关联的电荷被耗散到地。
15.如权利要求1所述的微机电系统的接触开关器件，其中，接触开关器件是静电放电保护微机电系统器件。
16.如权利要求15所述的微机电系统的接触开关器件，其中，静电放电保护微机电系统器件被配置为具有以下功能中的一者或两者：更快的开关速度，以及以低于电路中其他微机电系统器件的电压进行致动。
17.如权利要求1所述的微机电系统的接触开关器件，其中，放电条件包括静电放电事件。
18.一种用于制造微机电系统的接触开关器件的方法，所述方法包括：
提供基板；
在基板上形成机电组件，所述机电组件包含被配置为可移动零件的第一电极和被配置为固定零件的第二电极，所述第一电极包含具有接触垫的梁，并且该梁被配置为处于在其中接触垫从第二电极脱离的第一状态或者处于在其中接触垫与第二电极接合的第二状态，所述机电组件被配置为在所述梁与栅极之间存在足够的电压差时提供自激活，该自激活引起接触垫接合第二电极；以及
形成包含与第一电极相关联的第一火花元件和与第二电极关联的第二火花元件的放电电路，第一火花元件和第二火花元件被配置为在影响机电组件的放电条件期间以与第一电极和第二电极的相对位置无关的非接触方式提供相较于涉及接触方式的电弧放电路径更优选的电弧放电路径，所述第二火花元件是相对于所述第一火花元件以横向偏移的方式布置的。
19.一种射频模块，包括：
被配置为容纳多个部件的封装基板；以及
在封装基板上所实施的微机电系统的接触开关器件，该微机电系统的接触开关器件包括机电组件，所述机电组件包含被配置为可移动零件的第一电极和被配置为固定零件的第二电极，所述第一电极包含具有接触垫的梁，并且该梁被配置为处于在其中接触垫从第二电极脱离的第一状态或者处于在其中接触垫与第二电极接合的第二状态，所述机电组件被配置为在所述梁与栅极之间存在足够的电压差时提供自激活，该自激活引起接触垫接合第二电极，该微机电系统的接触开关器件还包括具有与第一电极相关联的第一火花元件和与第二电极关联的第二火花元件的放电电路，第一火花元件和第二火花元件被配置为在影响机电组件的放电条件期间以与第一电极和第二电极的相对位置无关的非接触方式提供相较于涉及接触方式的电弧放电路径更优选的电弧放电路径，所述第二火花元件是相对于所述第一火花元件以横向偏移的方式布置的。
20.如权利要求19所述的射频模块，其中，微机电系统的接触开关器件是射频开关。
21.如权利要求19所述的射频模块，其中，射频模块是天线开关模块。
22.一种用于制造射频模块的方法，所述方法包括：
提供被配置为容纳多个部件的封装基板；以及
在封装基板上安装或形成微机电系统的接触开关器件，该微机电系统的接触开关器件包括机电组件，所述机电组件包含被配置为可移动零件的第一电极和被配置为固定零件的第二电极，所述第一电极包含具有接触垫的梁，并且该梁被配置为处于在其中接触垫从第二电极脱离的第一状态或者处于在其中接触垫与第二电极接合的第二状态，所述机电组件被配置为在所述梁与栅极之间存在足够的电压差时提供自激活，该自激活引起接触垫接合第二电极，该微机电系统的接触开关器件还包括具有与第一电极相关联的第一火花元件和与第二电极关联的第二火花元件的放电电路，第一火花元件和第二火花元件被配置为在影响机电组件的放电条件期间以与第一电极和第二电极的相对位置无关的非接触方式提供相较于涉及接触方式的电弧放电路径更优选的电弧放电路径，所述第二火花元件是相对于所述第一火花元件以横向偏移的方式布置的。
23.一种射频设备，包括：
接收器，被配置为处理射频信号；
与接收器通信的前端模块，前端模块包括被配置为对射频信号进行路由的开关电路，该开关电路包括微机电系统的接触开关器件，该微机电系统的接触开关器件包括机电组件，所述机电组件包含被配置为可移动零件的第一电极和被配置为固定零件的第二电极，所述第一电极包含具有接触垫的梁，并且该梁被配置为处于在其中接触垫从第二电极脱离的第一状态或者处于在其中接触垫与第二电极接合的第二状态，所述机电组件被配置为在所述梁与栅极之间存在足够的电压差时提供自激活，该自激活引起接触垫接合第二电极，该微机电系统的接触开关器件还包括具有与第一电极相关联的第一火花元件和与第二电极关联的第二火花元件的放电电路，第一火花元件和第二火花元件被配置为在影响机电组件的放电条件期间以与第一电极和第二电极的相对位置无关的非接触方式提供相较于涉及接触方式的电弧放电路径更优选的电弧放电路径，所述第二火花元件是相对于所述第一火花元件以横向偏移的方式布置的；以及
天线，与所述前端模块通信并且被配置为接收射频信号。
24.如权利要求23所述的射频设备，其中，射频设备是无线设备。
25.如权利要求24所述的射频设备，其中，无线设备是蜂窝电话。
CN201580031997.XA 2014-04-14 2015-04-13 具有放电电路的微机电系统器件 Active CN106458573B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461979492P 2014-04-14 2014-04-14
US61/979,492 2014-04-14
PCT/US2015/025620 WO2015160723A1 (en) 2014-04-14 2015-04-13 Mems devices having discharge circuits

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106458573A CN106458573A (zh) 2017-02-22
CN106458573B true CN106458573B (zh) 2019-08-30

Family

ID=54324473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580031997.XA Active CN106458573B (zh) 2014-04-14 2015-04-13 具有放电电路的微机电系统器件

Country Status (3)

Country Link
US (2) US10125011B2 (zh)
CN (1) CN106458573B (zh)
WO (1) WO2015160723A1 (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9711392B2 (en) * 2012-07-25 2017-07-18 Infineon Technologies Ag Field emission devices and methods of making thereof
WO2015160723A1 (en) * 2014-04-14 2015-10-22 Skyworks Solutions, Inc. Mems devices having discharge circuits
US9871373B2 (en) 2015-03-27 2018-01-16 Analog Devices Global Electrical overstress recording and/or harvesting
US10557881B2 (en) 2015-03-27 2020-02-11 Analog Devices Global Electrical overstress reporting
US10551215B2 (en) 2015-06-11 2020-02-04 Analog Devices Global Unlimited Company Systems, circuits and methods for determining a position of a movable object
US11476245B2 (en) 2015-11-16 2022-10-18 Qorvo Us, Inc. ESD protection of MEMS for RF applications
US10145906B2 (en) 2015-12-17 2018-12-04 Analog Devices Global Devices, systems and methods including magnetic structures
US9380688B1 (en) * 2015-12-31 2016-06-28 International Business Machines Corporation Air gap electrostatic discharge structure for high speed circuits
US10365322B2 (en) 2016-04-19 2019-07-30 Analog Devices Global Wear-out monitor device
US10338132B2 (en) 2016-04-19 2019-07-02 Analog Devices Global Wear-out monitor device
US10677822B2 (en) 2016-09-27 2020-06-09 Analog Devices Global Unlimited Company Electrical overstress detection device
US11024525B2 (en) 2017-06-12 2021-06-01 Analog Devices International Unlimited Company Diffusion temperature shock monitor
US11112436B2 (en) 2018-03-26 2021-09-07 Analog Devices International Unlimited Company Spark gap structures for detection and protection against electrical overstress events
US10826570B2 (en) 2018-05-31 2020-11-03 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for multi-antenna communications
US10453636B1 (en) 2018-09-06 2019-10-22 Qorvo Us, Inc. Passive wireless switch circuit and related apparatus
CN112462091B (zh) * 2019-09-06 2022-06-14 中国科学院声学研究所 一种mems-idt加速度传感器
US11646576B2 (en) 2021-09-08 2023-05-09 Analog Devices International Unlimited Company Electrical overstress protection of microelectromechanical systems

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1679130A (zh) * 2002-08-28 2005-10-05 泰瑞维克塔技术股份有限公司 微机电开关性能的提高
CN1826735A (zh) * 2003-07-22 2006-08-30 皇家飞利浦电子股份有限公司 带有自适应滤波器的天线开关
CN1898854A (zh) * 2003-12-23 2007-01-17 摩托罗拉公司 具有玻璃横梁的中间－微机电系统及其制造方法
CN101501805A (zh) * 2006-08-09 2009-08-05 皇家飞利浦电子股份有限公司 自锁定微机电器件
CN101542888A (zh) * 2007-06-22 2009-09-23 韩国科学技术院 静电致动器
CN101567554A (zh) * 2008-04-22 2009-10-28 天津泛海科技有限公司 应用微机电系统mems开关的电池组保护电路
CN101790789A (zh) * 2008-07-21 2010-07-28 新思科技有限公司 使用微机电系统开关的静电放电保护
CN102054628A (zh) * 2009-11-09 2011-05-11 Nxp股份有限公司 Mems开关

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4456800A (en) * 1983-05-25 1984-06-26 Allen-Bradley Company Planar contact array switch having improved ground path for dissipating electrostatic discharges
US6094116A (en) * 1996-08-01 2000-07-25 California Institute Of Technology Micro-electromechanical relays
JP2003533013A (ja) 2000-02-18 2003-11-05 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 支持基板上に配置された電気的および／または電子的構成部材を静電放電から保護するための装置
US7508644B2 (en) 2004-06-30 2009-03-24 Research In Motion Limited Spark gap apparatus and method for electrostatic discharge protection
US7276991B2 (en) * 2005-09-09 2007-10-02 Innovative Micro Technology Multiple switch MEMS structure and method of manufacture
US8148781B2 (en) * 2008-07-28 2012-04-03 MCube Inc. Method and structures of monolithically integrated ESD suppression device
US20120286588A1 (en) 2011-05-11 2012-11-15 Nxp B.V. Mems switching circuit
WO2015160723A1 (en) * 2014-04-14 2015-10-22 Skyworks Solutions, Inc. Mems devices having discharge circuits

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1679130A (zh) * 2002-08-28 2005-10-05 泰瑞维克塔技术股份有限公司 微机电开关性能的提高
CN1826735A (zh) * 2003-07-22 2006-08-30 皇家飞利浦电子股份有限公司 带有自适应滤波器的天线开关
CN1898854A (zh) * 2003-12-23 2007-01-17 摩托罗拉公司 具有玻璃横梁的中间－微机电系统及其制造方法
CN101501805A (zh) * 2006-08-09 2009-08-05 皇家飞利浦电子股份有限公司 自锁定微机电器件
CN101542888A (zh) * 2007-06-22 2009-09-23 韩国科学技术院 静电致动器
CN101567554A (zh) * 2008-04-22 2009-10-28 天津泛海科技有限公司 应用微机电系统mems开关的电池组保护电路
CN101790789A (zh) * 2008-07-21 2010-07-28 新思科技有限公司 使用微机电系统开关的静电放电保护
CN102054628A (zh) * 2009-11-09 2011-05-11 Nxp股份有限公司 Mems开关

Also Published As

Publication number Publication date
US20160009547A1 (en) 2016-01-14
US10865101B2 (en) 2020-12-15
WO2015160723A1 (en) 2015-10-22
CN106458573A (zh) 2017-02-22
US20190144266A1 (en) 2019-05-16
US10125011B2 (en) 2018-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106458573B (zh) 具有放电电路的微机电系统器件
US10224977B2 (en) Multi-band device with reduced band loading
US10446929B2 (en) Antenna efficiency enhancement by active detuning of diversity antenna
US7864491B1 (en) Pilot switch
WO2017034929A1 (en) Non-uniform spacing in transistor stacks
TWI771205B (zh) 用於射頻應用之主輔場效電晶體組態
JP2006332683A (ja) 可変インダクタおよびそれを備えた高周波回路モジュール
JP2012256999A (ja) アンテナ装置
TWI756206B (zh) 使用壓電封裝積體切換裝置的可調射頻系統
CN104660232B (zh) 管理堆叠的射频设备的寄生电容和电压处理
JP5304398B2 (ja) 可変容量素子
US11152894B2 (en) Methods for operating amplifiers and related devices
CN104639135B (zh) 关于具有改善性能的射频开关的器件和方法
US20100142117A1 (en) Variable capacitive element
US7202763B2 (en) Micro-electromechanical switching device
KR20180083906A (ko) Mems rf 적용의 esd 보호
CN107547076A (zh) 开关、集成电路和系统
JP2015122627A (ja) スイッチング回路および高周波モジュール
WO2012084057A1 (en) Rf device and method for tuning an rf device
KR20110041618A (ko) 임피던스 정합회로
US20160009548A1 (en) Microelectromechanical systems having contaminant control features
JP2006109356A (ja) 高周波スイッチ回路
JP2024031386A (ja) 高周波モジュールおよび通信装置
US9793227B1 (en) Switchable die seal connection
WO2022271405A1 (en) Switchable clamps across attenuators

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1231839

Country of ref document: HK

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant