CN106602183B - 一种抗粘附rf mems开关 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗粘附RF MEMS开关，包括共面波导、锚区、扭转梁、第一驱动电极、第二驱动电极、第一抗粘附电极、第二抗粘附电极，所述锚区、扭转梁、第一驱动电极、第二驱动电极、第一抗粘附电极和第二抗粘附电极均设置在所述共面波导上，所述第一驱动电极和所述第一抗粘附电极均与所述扭转梁连接，所述第一驱动电极、所述扭转梁和所述第一抗粘附电极组成跷跷板结构。本发明具有如下优点：驱动电极之间抗粘附，且结构简单成本低。

Description

一种抗粘附RF MEMS开关
技术领域
本发明涉及开关技术领域，具体涉及一种抗粘附RF MEMS开关。
背景技术
传统的射频开关多采用机械开关或者半导体开关。机械开关射频性能优良，但体积大，较为笨重，且成本高，影响其大规模应用；半导体开关功耗大，在信号频率较高时损耗大，因此不适合用于高频系统中，此外，相关技术中的开关还存在粘连的情况，从而降低了开关的稳定性和实用性。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种抗粘附RF MEMS开关，提高开关可靠性，增加其实用性能。
为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种抗粘附RF MEMS开关，包括共面波导、锚区、扭转梁、第一驱动电极、第二驱动电极、第一抗粘附电极、第二抗粘附电极，所述锚区、扭转梁、第一驱动电极、第二驱动电极、第一抗粘附电极和第二抗粘附电极均设置在所述共面波导上，所述第一驱动电极和所述第一抗粘附电极均与所述扭转梁连接，所述第一驱动电极、所述扭转梁和所述第一抗粘附电极组成跷跷板结构。
根据本发明实施例的抗粘附RF MEMS开关，采用杠杆原理在驱动电极的另外一侧布置了抗粘附电极，以在驱动电极粘附失效的状态下可以通过给抗粘附电极加载电压来提供回复力，以使开关脱离失效状态，恢复正常工作状态，有利于提高开关可靠性；驱动电压和抗粘附电压都加载在电极上，而不是和普通的RF MEMS开关一样将直流电压加在信号线上实现开关功能，这样能够将直流电压与射频信号分开，保护了整个电路；
另外，根据本发明上述实施例的抗粘附RF MEMS开关，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述第一驱动电极和所述第一抗粘附电极在均与所述扭转梁的中心位置连接。
进一步地，所述第一驱动电极和所述第一抗粘附电极距离所述扭转梁的距离相等。
进一步地，所述第一驱动电极和所述第二驱动电极的尺寸相同，所述第一抗粘附电极和所述第二抗粘附电极的尺寸相同。
进一步地，所述第一驱动电极的信号线重叠面积大于所述第一抗粘附电极的信号线重叠面积。
进一步地，所述第一驱动电极和所述第一抗粘附电极均设置有释放孔。
进一步地，所述共面波导上设置有空气桥，所述第一驱动电极、所述第二驱动电极、所述第一抗粘附电极和所述第二抗粘附电极分别通过导线并通过所述空气桥连接第一接电端、第二接电端、第三接电端和第四接电端。
进一步地，所述空气桥为四个，所述第一驱动电极、所述第二驱动电极、所述第一抗粘附电极和所述第二抗粘附电极分别通过四个所述空气桥与所述第一接电端、所述第二接电端、所述第三接电端和所述第四接电端连接。
进一步地，所述第一驱动电极和所述第一抗粘附电极在未通电时均与所述空气桥的齐高。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一个实施例的抗粘附RF MEMS开关的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
以下结合附图描述本发明。
图1是本发明一个实施例的抗粘附RF MEMS开关的结构示意图。如图1所示，一种抗粘附RF MEMS开关，包括共面波导1、锚2区、扭转梁3、第一驱动电极4、第二驱动电极(在第一驱动电极4下侧，与第一驱动电极4不接触)、第一抗粘附电极5和第二抗粘附电极(在抗粘附电极5下侧，与抗粘附电极5不接触)。
其中，锚区2、扭转梁3、第一驱动电极4、第二驱动电极、第一抗粘附电极5和第二抗粘附电极均设置在共面波导1上。第一驱动电极4和第一抗粘附电极5均与扭转梁3连接，第一驱动电极4、扭转梁3和第一抗粘附电极5组成跷跷板结构。当第一驱动电极4粘附在第二驱动电极上时，第二驱动电极上的直流电压移除后无法回到原始状态。此时通过在第二抗粘附电极上加载直流电压能够将第一抗粘附电极5下拉，由于跷跷板结构的存在，能够给第一驱动电极4向上的拉力，使其脱离粘附状态。
在本发明的一个实施例中，共面波导1上设置有空气桥11。第一驱动电极4、第二驱动电极、第一抗粘附电极5和第二抗粘附电极分别通过导线并通过空气桥11连接第一接电端7、第二接电端8、第三接电端9和第四接电端10。其中，第二驱动电极和第二抗粘附电极位置固定。开关正常工作时在第一接电端7和第二接电端8上加载直流电压。由于静电力，第一驱动电极4将下拉，使开关电容迅速增加，射频信号被耦合到极板6，进而被传导到共面波导1的地线上，实现信号的关断。极板6仅设置在第一驱动电极4一侧，目的是为了提高上驱动电极在开关导通和关断状态的电容比，以提高开关的射频性能。
在本发明的一个实施例中，第一驱动电极4和第一抗粘附电极5在均与扭转梁3的中心位置连接。第一驱动电极4和第一抗粘附5电极距离扭转梁3的距离相等。对称的跷跷板结构成本低，且稳定性和平衡性好。
在本发明的一个实施例中，作为一个电容器的两个极板，第一驱动电极4和第二驱动电极的尺寸相同；同样，第一抗粘附电极5和第二抗粘附电极的尺寸相同，开关关断性能好，且制作工艺成本低。
在本发明的一个实施例中，第一驱动电极4的信号线重叠面积大于第一抗粘附电极5的信号线重叠面积，能够降低抗粘附电极带来的插入损耗，避免抗粘附电极给开关的射频性能造成不良影响。
在本发明的一个实施例中，第一驱动电极4和第一抗粘附电极5均设置有释放孔，以提高牺牲层释放效率。
本发明实施例的抗粘附RF MEMS开关与现有技术相比的有益效果为：
采用杠杆原理在驱动电极的另外一侧布置了抗粘附电极，这样在驱动电极粘附失效的状态下可以通过给抗粘附电极加载电压来提供回复力，以使开关脱离失效状态，恢复正常工作状态，有利于提高开关可靠性；
单独设置和驱动电极和抗粘附电极，驱动电压和抗粘附电压都加载在电极上，而不是和普通的RF MEMS开关一样将直流电压加在信号线上实现开关功能，这样能够将直流电压与射频信号分开，保护了整个电路；
在共面波导的地线上布置了空气桥，以方便驱动线和抗粘附线通过，使开关整体结构更加紧凑，有利于提高开关的小型化；
空气桥的高度设计与上驱动电极一致，在不提高开关加工工艺复杂程度的前提下增加了它的功能，并且使开关的工艺兼容性更佳，此发明的工艺流程和普通开关的工艺流程完全相同，可以在同一硅片上进行流片。
另外，本发明实施例的抗粘附RF MEMS开关的其它构成以及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (7)

1.一种抗粘附RF MEMS开关，其特征在于，包括共面波导、锚区、扭转梁、第一驱动电极、第二驱动电极、第一抗粘附电极和第二抗粘附电极；
所述锚区、扭转梁、第一驱动电极、第二驱动电极、第一抗粘附电极和第二抗粘附电极均设置在所述共面波导上；
所述第二驱动电极位于所述第一驱动电极下侧，所述第二抗粘附电极位于所述第一抗粘附电极下侧，工作时，对驱动电极加载直流电压，在静电力的作用下，第一驱动电极下拉，开关电容增加，所述共面波导传输的射频信号被耦合到所述第一驱动电极侧的极板，进而传导到所述共面波导的地线上，实现信号的关断，当驱动电极粘附失效时，对抗粘附电极加载电压提供回复力使开关脱离失效状态；
所述第一驱动电极和所述第一抗粘附电极均与所述扭转梁连接，所述第一驱动电极、所述扭转梁和所述第一抗粘附电极组成跷跷板结构；
所述第一驱动电极和所述第二驱动电极的重叠面积大于所述第一抗粘附电极和所述第二抗粘附电极的重叠面积；
所述第一驱动电极和所述第一抗粘附电极均设置有释放孔。
2.根据权利要求1所述的一种抗粘附RF MEMS开关，其特征在于，所述第一驱动电极和所述第一抗粘附电极均与所述扭转梁的中心位置连接。
3.根据权利要求1所述的一种抗粘附RF MEMS开关，其特征在于，所述第一驱动电极和所述第一抗粘附电极距离所述扭转梁的距离相等。
4.根据权利要求1所述的一种抗粘附RF MEMS开关，其特征在于，所述第一驱动电极和所述第二驱动电极的尺寸相同，所述第一抗粘附电极和所述第二抗粘附电极的尺寸相同。
5.根据权利要求1所述的一种抗粘附RF MEMS开关，其特征在于，所述共面波导上设置有空气桥，所述第一驱动电极、所述第二驱动电极、所述第一抗粘附电极和所述第二抗粘附电极分别通过导线并通过所述空气桥连接第一接电端、第二接电端、第三接电端和第四接电端。
6.根据权利要求5所述的一种抗粘附RF MEMS开关，其特征在于，所述空气桥为四个，所述第一驱动电极、所述第二驱动电极、所述第一抗粘附电极和所述第二抗粘附电极分别通过四个所述空气桥与所述第一接电端、所述第二接电端、所述第三接电端和所述第四接电端连接。
7.根据权利要求5或6所述的抗粘附RF MEMS开关，其特征在于，所述第一驱动电极和所述第一抗粘附电极在未通电时均与所述空气桥齐高。
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