CN109155221A - 一种具有集成传输线的mems膜 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种微机电系统(MEMS)开关(1)，所述开关(1)形成于基板(2)中，并且包括一第一RF信号线(3)和第二RF信号线(4)，一可变形膜(5)，一激活装置(7)，被配置成使膜(5)变形，一基板轨道以及一膜轨道，所述RF信号线(3、4)通过膜轨道和基板轨道中的一个相连，其特征在于，一膜RF接地(9、10)集成于膜(5)中，所述膜RF接地与基板RF接地(11、12、3、14)电连接，所述膜RF接地构架并形成为平行于膜轨道(8)和基板轨道中的至少一个，以使RF接地(9、10)紧密地跟随RF信号通道，以当开关处于接通状态时引导第一RF信号线(3)的RF信号传播到第二RF信号线(4)。

Description

一种具有集成传输线的MEMS膜
本发明涉及射频微机电系统(MEMS)领域，其使用首字母缩略词RF MEMS来指代。
射频微机电系统(RF MEMS)使得可以进行用以解决大范围频率(DC-200GHz)的应用的开关操作。
一般来说，这种类型的元件采用共面或微带技术设计，其特征阻抗为50或75欧姆，以便在整个芯片上提供最佳波导。然而，限制杂散效应并保持MEMS膜在高频下(>20Ghz)的RF适应性具有技术限制。
实际上，RF MEMS的最新技术呈现出机械膜：
-完全由金属制或由金属覆盖，从而完全导电。在这种情况下，在开关的输入和输出之间产生的杂散电容经常导致频率限制。此外，在共面串联配置中，布置在基板上的RF接地通常在MEMS膜处制造得更大或更窄，以便改善适应性，但是不足以保证在高频下的良好性能；
-或者部分是金属的。在这种情况下，它通常由能够传送RF的信号的导线以及允许激活MEMS的一个或多个电极构成。因此，在大多数情况下，RF接地布置于膜下方的与激活电极相对的基板上。这种配置使得可以达到高频，但是限制了激活表面，因此需要设计更大的膜以保证高接触力(大于100μN)，从而获得良好的可靠性。此外，这种类型的组件总是串联呈现，并且可能难以实现平行配置。
申请人提出通过在MEMS膜上布置RF接地来解决这些问题。这种配置具有以下优点，即能够在高频(>50Ghz)下保持RF性能，在大多数情况下相对于膜的机械表面的90％以上保持MEMS的激活力，通过控制膜上电流的循环改善功率行为，并允许组件以平行配置简单地集成而不影响膜的机械性能。
因此，本发明涉及一种形成于基板上的微机电开关(MEMS)，所述微机电开关包括：
一第一RF信号线和一第二RF信号线，所述第一RF信号线和第二RF信号线形成于基板上；
一可变形膜，所述可变形膜由高电阻材料制成，该膜保持在非变形状态，通过固定于基板上的锚固装置与基板隔开；
一激活装置，其被配置为使膜从其未变形状态变形；
一基板轨道，其形成于基板上，与膜相对；
一膜轨道，所述膜轨道集成于膜中并且承载与基板轨道相对的导电接触区域，所述导电接触区域被配置为在膜的变形状态下在所述基板轨道和所述膜轨道之间产生导电接触，所述第一RF信号线和所述第二RF信号线通过膜轨道和基板轨道中的至少一种方式连接，当信号能够从所述第一RF信号线循环到所述第二RF信号线时，开关处于接通状态，以及当信号不能从所述第一RF信号线循环到所述第二RF信号线时，开关处于断开状态；
所述微机电开关的特征在于一膜RF接地集成于膜中，所述膜RF接地通过锚固方式电连接到一RF基板接地，所述膜RF接地构架并形成为与膜轨道和基板轨道中的至少一个平行，从而当开关处于接通状态时所述RF接地能够紧密地跟随所述RF信号路径以引导RF信号从第一RF信号线传播到所述第二RF信号线。
因此，可以提供组件中RF信号的引导，而不管其配置如何：串联或并联。
应当注意的是，所述串联配置是这样的配置，其中开关在激活时允许RF电流从输入端传输到输出端。相反地，在并联配置中的开关一旦激活就会将电流改向到RF接地。
应当注意的是，所述RF接地与开关的DC接地是不同的。所述RF接地被定义为相对于电信号电势承载电参考电势的一个或一组导线中的一个，所述RF接地沿射频信号线布置并且允许从该设备的输入端向输出端引导射频波。所述RF接地线提供RF输入线向RF输出线的电气连接。所述RF接地相对于信号线的布置确定了波导的特征阻抗。
相反地，所述DC接地被定义为相对于激活元件所需的电势传输电参考电势的一个或一组导线中的一个。所述RF接地线以及DC接地线可以代表相同的导线。然而，单独的所述DC接地线不能局部地将所述RF信号从设备的输入端引导至输出端。
动词“构架”在本申请中广泛使用，即膜RF接地可以相对于膜轨道位于膜轨道的上方，两侧，下方或三者的组合。共面RF接地配置(共面波导的首字母缩写为CPW或CPWG)、微带、带状线或表面集成波导(SIW)可以表示为膜RF接地构架膜轨道的配置。应当理解的是，在RF接地线构架基板线的情况下，所述膜RF接地配置成使得其在基板轨道的平面上的投影位于基板轨道两侧。
所述第一RF信号线可以是开关的RF的RF信号输入线和RF信号输出线中的一个，所述第二RF信号线可以是开关的RF信号输入线和RF信号输出线中的另一个。
所述可变形膜可以通过一个或多个锚固件与所述基板保持隔开，所述一个或多个锚固件形成于基板上的和形成于基板上的其他任何微机械结构上之中至少一个。所述可变形膜在其未变形状态下，通常大致平行于所述基板。
所述激活装置可以是来自静电激活装置、压电激活装置、热激活装置和感应激活装置中的至少一个。
在本发明中，如果开关使用静电致动，则所述开关在膜的下表面和激活装置之间可以具有一个间隙，即无电介质或具有气隙，即在所述激活电极和所述膜之间无电介质。
在本申请中，由高电阻材料制成的所述膜指代电介质或半导体膜。
因此，所述膜优选地是一电介质材料，但可以是一高电阻或高半导体材料。
在本发明申请中，术语电介质指的是一层或多层不同材料，其分隔多个导电元件并且电隔离所述导电元件。
具体地，所述电介质可以是一种电阻大于5x104Ohms.cm的材料，例如SiO2,SiN,Si3N4,AlN,Al2O3或GaN。
当所述膜由一种半导体或高电阻材料制成时，所述高电阻材料可以是一种电阻在5x102和5x103Ohms.cm之间的材料，例如SiGe,硅或AsGa。
所述RF接地、RF信号线、膜以及基板轨道可以由任何金属制成，优选地由金、铜、铝、钨或这些金属的合金制成。
所述激活电极也可以由任何金属，诸如SiCr的电阻材料，或掺杂镍的碳，掺杂硅，TiW制成。
在本申请中，如果输出信号相对于输入信号衰减至少15dB，则认为信号不循环。因此，如果RF信号在第一RF信号线和第二RF信号线之间被隔绝15dB或更多，则认为RF信号不在这两条线之间循环。相反，如果RF信号被隔绝小于15dB，则认为RF信号在这两条线之间循环。
所述基板可以是电介质或半导体的。具体地，所述基板可以非限制性地包括以石英、SiO2,硅,SiGe,SiN,AlN,GaN为基底的一层或多层。
根据与一系列MEMS配置相对应的第一实施例，所述膜轨道的一端与所述第一RF信号线相连，所述基板轨道与所述第二RF信号线相连，当膜处于变形状态下时开关为接通状态，当膜处于非变形状态下时开关为关闭状态。
根据对应于根据第一并联配置的MEMS的第二实施例，所述第一RF信号线和所述第二RF信号线通过膜轨道相连，所述基板轨道与RF接地相连，当所述膜处于变形状态下时开关为关闭状态，当所述膜处于非变形状态下时开关为接通状态。
根据对应于以第二并联配置的MEMS的第三实施例，所述第一RF信号线和所述第二RF信号线通过基板轨道相连，所述膜轨道与RF接地相连，当所述膜处于变形状态下时开关为关闭状态，当所述膜处于非变形状态下时开关为接通状态。
根据本发明的一个特定特征，对于串联配置或对应于第三实施例的第二并联配置，膜RF接地可以由位于膜轨道两侧的两个RF接地轨道构成。
根据本发明的另一个特定特征，对于第一并联配置，膜RF接地可以由位于基板轨道两侧的两个RF接地轨道构成。对于基板轨道，膜RF接地配置成使得其在基板轨道的平面上的投影位于所述基板轨道两侧。
根据本发明的另一特定特征，所述膜轨道和两个RF接地轨道可以在与基板平行的同一平面中。
根据本发明的另一特定特征，所述膜RF接地还可以包括至少一个来自位于膜轨道上方的RF接地轨道和位于膜轨道下方的RF接地轨道，位于膜轨道上方的膜RF接地的RF接地轨道在锚固件和连接到接触区域的膜轨道的端部之间的膜的宽度的至少一部分上延伸，RF接地轨道和位于膜轨道下方的膜RF接地在锚固件和连接到接触区域的膜轨道的端部之间的膜的宽度的至少一部分上延伸，并且使接触区域剩余为零。
从而，为串联配置提供了膜中RF信号的最佳引导。
膜RF接地的RF接地轨道可以通过形成在导电轨道两侧的膜中的通孔连接。
根据本发明的另一特定特征，所述膜的接触区域是一突出于所述膜的下表面的接触销，以提供在膜处于变形状态下的接触销与基板轨道的导电物理接触。
所述接触销可以有利地由来自铂族的金属，来自铂族的金属氧化物或其组合中的一种制成。
根据本发明的另一特定的特征，所述膜RF接地位于与基板相对的所述膜的下表面上。
所述微机电开关还可以包括第二膜道和第二膜RF接地中的至少一个，所述第二膜轨道和第二膜RF接地相对于平行于基板的平面与膜轨道对称地形成，并且沿着膜的厚度形成于中间，并且所述第二RF接地相对于平行于基板的平面与膜RF接地对称，并且沿着膜的厚度位于中间。
因此，这种配置使得可以限制由膜的组成材料的热膨胀差异引起的膜的温度偏转。
根据本发明的一个特定的配置，所述第一RF信号线和第二RF信号线是共面的，所述膜是圆形的，并且通过形成于基板上的5个锚固件与基板隔离，所述静电致动装置由一个形成于与膜相对的基板上的静电激活电极构成，并且通过激活线供电，所述激活电极配置成当其通过激活线激活时，使膜处于其变形状态。
具体地，根据本发明的所述微机电开关可以通过薄层材料的一系列沉积和蚀刻操作来制造。沉积可以通过本微机电(热蒸发器、电子枪、DC和RF阴极溅射、激光烧蚀等)领域已知的沉积设备来完成。所述材料的蚀刻可以通过光刻法来辅助，以使其能够定义图案。所述蚀刻可以使用化学溶液(例如氢氟酸、盐酸、四甲基氢氧化铵(TMAH)等)或使用O2、CF4或SF6等离子体等来完成。
为了更好地理解本发明的主旨，我们将在下面通过非限制性的说明和参考附图来描述一个具体的实施例。
图1、1a、1b和1c分别为根据本发明的第一实施例的第一替代方案的微机电开关(MEMS)的俯视图，沿图1的AA’线的纵向剖视图，沿图1的BB’线的纵向剖视图，沿图1的CC’线的横截面。
图2a、2b和2c分别是根据本发明的第一实施例的第二替代方案的微机电开关(MEMS)的沿与图1的AA’线相类似的线的纵向剖视图，沿图1的BB’线相类似的线的纵向剖视图和沿与图1的CC’线相类似的线的横截面。
图3a、3b是根据本发明的第一实施例的第三替代方案的微机电开关(MEMS)的与图2b和2c相类似的示意图。
图4、4a、4b、4c和4d分别为根据本发明的第二实施例的微机电开关(MEMS)的俯视图，沿图4的AA’线的纵向剖视图，沿图4的BB’线的纵向剖视图，沿图4的CC’线的横截面和沿图4的DD’线的横截面。
图5、5a、5b、5c和5d分别为根据本发明的第三实施例的微机电开关(MEMS)的俯视图，沿图5的AA’线的纵向剖视图，沿图5的BB’线的纵向剖视图，沿图5的CC’线的横截面和沿图5的DD’线的横截面。
图6a和6b分别是根据本发明的第一实施例的微机电形关(MEMS)的实施例的俯视图和分解透视图。
图7a和7b分别是根据本发明的第二实施例的微机电形关(MEMS)的实施例的俯视图和分解透视图。
图8a和8b是根据本发明的一系列开关分别在非激活状态和激活状态下的性能曲线。
图1、1a、1b和1c示出了根据本发明的第一实施例的微机电开关1的第一实施例，该第一实施例对应于所谓的串联配置。
所述微机电开关1包括一基板2，在所述基板2的上表面上形成有一第一RF信号线和一第二RF信号线4，第二RF信号线4与所述第一RF信号线3对齐，所述第一RF信号线3和第二RF信号线4具有相同的方向。所述第一RF信号线3和第二RF信号线4中的一个构成了微机电开关1的输入RF信号线，所述第一RF信号线3和第二RF信号线4中的另一个构成其输出RF信号线。
一可变形膜5，其可以是电介质或半导体的，并且通过两个锚固件6与基板2保持隔离。在下面的实施例中，假设所述膜5是电介质的，但不限于此。
所述电介质可变形膜5可以在第一即所谓的非变形位置和所谓的将在后面详细描述的可变形位置之间变形，其中在所述非变形位置中所述电介质膜5如图1a所示，通过基板2上方的锚固件6与基板2保持平行或大致平行。
一激活电极7，其由两个部分构成，并且布置于所述电介质膜5的下方，当所述激活电极7通电(电供应未在附图中示出)时，其吸引所述电介质膜5以使所述电介质膜5适应其变形状态。尽管附图中所示的激活是一静电激活，但是所述激活也可以是一静电激活、压电激活、热激活或感应激活，本发明不限于这方面。
一膜轨道8，其形成于电介质膜5中，在该第一实施例中的所述膜轨道8通过锚固件6连接到第二RF信号线4上，并且在所述电介质膜5的下方具有销形状的突起8a，所述突起8a用于在电介质膜5处于变形状态下时与所述第一RF信号线3接触，从而当所述电介质膜5在变形态下一RF信号可以通过所述膜轨道8从所述第一RF信号线3进入第二RF信号线4，当所述电介质膜5处于非变形状态下时一RF信号不能从所述第一RF信号线3进入第二RF信号一4，从而制成一个通过激活激活电极7来控制的静电开关1。
膜RF接地9和10，其也形成于所述电介质膜5中，并且平行于膜轨道8，并且与膜轨道8位于同一平面上，所述膜RF接地9和10通过锚固件6的方式连接到形成于基板2上的RF接地11、12、13和14并且与第一和第二RF信号线3和4平行并且与所述第一和第二RF信号3和4处于同一平面上。
因此，当所述电介质膜5处于变形状态下时，所有的RF接地9、10、11、12、13、14和信号线3和4形成一个在第一RF信号线和第二RF信号线4之间移动的RF信号的波导，RF接地13和14构成第一RF信号线3上的RF信号的波导，RF接地9和10构成用于在膜轨道8上移动的RF信号的波导，RF接地11和12构成在第二RF信号线4上移动的RF信号的波导，从而引导RF信号贯穿整个通过微机电开关1的通路。
应当注意的是，在不脱离本发明范围的情况下，RF信号可以在从第二RF信号线4到第一RF信号线3的方向上对称地移动，结合上面图1、1a、1b和1c的描述指示的移动方向仅用于说明微机电开关1的操作，而不用于限制本方面中的本发明。
RF接地11、12、13和14也构成DC接地，使得可以与电极建立电位差，该电极一旦被极化，将激活微机电开关1。
图2a、2b和2c示出了根据第一实施例的第二替代方案的微机电开关1’。
所述第一实施例的该第二替代方案的俯视图由于层数可能造成难以阅读的原因而未示出。然而，截面线AA’、BB’和CC’类似于图1的截面线，因此分别对应于根据第一实施例的第二替代方案的微机电开关1’的中间纵向截面，横向纵向截面和中间横截面。
与参照图1、1a-1c中描述的第一实施例的第一替代方案的元件相同的元件具有相同的附图标记，后面跟有“’”符号，并且当其与第一实施例中的第一替代方案具有相同的结构时将不再详细描述。
在第一实施例的该第二替代方案中，所述基板2’，如在第一实施例的第一替代方案中的一样，承载RF接地11’和13’以及激活电极7’(与图1的RF接地12和14对应的其他RF接地未示出，由此不增加附图的数量，但当然也存在于第一实施例的第二替代方案中)。
与第一替代方案相比的不同之处在于膜RF接地9’和10’的位置。因此，在第二替代方案中，第一膜RF接地9’形成于电介质膜5’的下表面上，横跨承载激活电极7’的基板2’的表面，第二膜RF接地10’形成于电介质膜5’的上表面上，膜轨道8’在两个膜RF接地9’和10’之间和在一个锚固件6’和电介质膜5’的大致中间位置之间延伸，在膜RF接地9’中形成的开口中，与膜轨道8’相连的突起8a’如第一实施例的第一替代方案中的一样突出在电介质膜5’的下方，并与第一RF信号线3’相对。
膜RF接地10’在整个电介质膜5’的整个上表面上延伸，所述膜RF接地9’仅在电介质膜5’的下表面的一部分上延伸，从而允许突起8a’的端部开口到电介质膜5’的下表面，以使其在电介质膜5’变形的状态下与第一RF信号线3’产生电接触。
图3a和3b中示出的第一实施例的第三替代方案与第二替代方案相同，并且相同元件具有与图2a、2b和2c中相同的附图标记，后面附有新符号“’”。
当其结构不再改变时，与图2a、2b和2c中相同的元件结构和位置将不再详细描述。第一实施例中的第二和第三替代方案之间的不同之处在于第一和第二膜RF接地9’和10’之间存在通孔15，相对于第一替代方案其能够改善在膜轨道8”上在膜5”中循环的RF信号的波导。
未描述其他替代方案以便不增加本发明范围内的附图的数量。因此，可以认为，作为膜RF接地仅具有与第一实施例的第二替代方案的第二RF接地10’类似的RF接地，或仅具有与第一实施例的第二替代方案的第一RF接地9’类似的RF接地，或第一和第二替代方案的RF接地的组合，即两个RF接地如图1a-1c的RF接地9和10一样地构架膜轨道，并且两个RF接地在具有或不具有如图3a和3b中的通孔的情况下如图2a-2b-2c一样地在膜轨道的下方和上方。所有的这些替代方案均属于本发明的范围内，并且本发明不限于这些。
图4、4a-4c示出了根据本发明的第二实施例的微机电开关101，称为第一并联配置。与第一实施例的第一替代方案的元件相同或类似的元件具有增加了100的相同附图标记，并且将不在此详细描述。
在该第二实施例中，所述微机是开关101包括：布置于基板102上的基板轨道103，所述基板轨道在电介质膜105的下方大致沿电介质膜105的中央横向延伸，在该第二实施例中所述基板轨道103通过微机电开关101传输RF信号。
在电介质膜105的上游和下游，四个RF接地111、112、113和114形成于基板102上，上游RF接地113和114在膜的锚固件106处停止，下游RF接地111和112从电介质膜105的端部开始，这些RF接地111、112、113和114的作用在于在基板轨道103上形成用于RF信号的波导，从电介质膜105的上游和下游，接地13和114单独构成激活所需的DC。
在RF接地111、112、113和114之间，也在基板102上方和电介质膜105的下方，一激活电极107(如在第一实施例中一样的两个部分中)形成于基板轨道103的任一边，以使电介质膜105变形。所述激活电极107可以由两个单独供电的元件组成或作为一个单独的元件，然后在基板102中连接在基板轨道103两侧上的该两个元件。
在膜105中，两个膜RF接地109和110形成于其中，并且在膜105中平行于基板轨道103在其两侧延伸，从而使基板轨道103的平面中的膜RF接地109和110的突起在所述基板轨道103两侧并且彼此平行。
所述膜RF接地109和110通过锚固件装置106与RF接地111和112相连，并且基本上在其中间通过桥116连接。
在图4、4a-4c所示的实施例中，所述膜RF接地109和110形成于电介质膜105的下表面上，从而使其下表面在电介质膜105的下方开口。因此，在该实施中，所述桥116也开口于电介质膜105的下方，并且能够在通过激活电极107使电介质膜105的变形期间，借助于与图1a和突起8a类似的突起116a，使在基板轨道103上循环的RF信号短路。
应当注意到的是，能够认为膜RF接地109和110是完全嵌入于电介质膜105中的，在这种情况下，突起116a有必要与桥116相连，以在电介质膜105的下表面突起，从而允许与基板轨道103的电接触。
与所有其他实施例一样，在该实施例中，电介质膜在变形状态下与基板上的元件的接触，可以通过电介质膜的下表面与基板上的元件的直接接触完成，或通过形成于电介质膜的下表面上并且从下表面突起的突起装置或销接触完成，所述销在电介质膜中与必须置于与基板上的元件接触的元件连接。
因此，不像第一实施例中当电介质膜变形时RF信号通过穿过电介质膜穿过微机电开关，在第二实施例中当电介质膜不变形时RF信号穿过微机电开关，并且当电介质膜变形时RF信号短路。
图5、5a-5c示出了根据本发明的第三实施例的微机电开关201，称为第二并联配置。与第一实施例的第一替代方案的元件相同或类似的元件具有增加了200的相同附图标记，并且将不在此详细描述。
在该第三实施例中，所述微机电开关201包括：布置于基板202上的第一RF信号线203，与所述第一RF信号线203平行并且在其延伸部分中的第二RF信号线204。
形成于基板202上的RF基板接地213和214平行于所述第一信号线203形成并与之平行，而RF基板接地211和212平行于第二信号线204形成并与之平行。
所述电介质膜205通过两个固定于电介质膜205的两个相对侧的锚固件206与基板202隔开，在所述膜轨道208两侧上并且在与所述膜轨道208相同平面上，所述电介质膜205承载一膜轨道208和两个RF接地209和210。所述膜轨道承载一向基板202定向的突起208a，以像第一实施例(第一替代方案)的突起8a一样，在电介质膜205处于变形状态下产生电接触。
所述膜轨道208通过锚固件装置206分别与第一和第二RF信号线203和204连接，从而在电介质膜205处于非变形配置中，所述RF信号借助于膜轨道208，穿过微机电开关201从第一RF信号线203到达第二RF信号线204(或沿相反方向)。随后，所述两个膜RF接地209和210通过锚固件装置206与RF基板接地211、212、213和214连接。
两个激活电极207平行地形成于电介质膜205下方，横向于膜轨道208的方向，并且用以像其他实施例中一样使电介质膜205变形。像其他实施例一样，省略了所述激活电极207的电源供应，以免使附图过多。
在两个激活电极207之间，一接地轨道217形成于基板202上，与其他两个激活电极207平行，从而与膜轨道208的方向正交，以便在接地轨道217的平面中的膜轨道208的中间的突起大致与接地轨道217的中间相对应。所述接地轨道217通过锚固件装置206与膜RF接地209和210连接。
像其他实施例一样，尽管膜轨道208如示意性所示具有直接开口于电介质膜205的表面下方的表面(下表面)，在不脱离本发明的范围的情况下，可以认为所述膜轨道208嵌入于电介质膜205中，并且通过一通孔与电介质膜205的下表面和突起208a相连，以产生与基板上的元件的接触。
两个激活电极207与电介质膜205两侧上的对称的锚固件206相互作用，引起电介质膜205在其中心处的变形，使得在该实施例中的突起208a位于电介质膜205的下方，直接在RF接地轨道217的中心上方。
像第二实施例中的一样，电介质膜205的变形状态与短路相对应，因此对应于通过微机电开关201的RF信号通道停止，电介质膜205的非变形状态与通过开关201的RF信号通道相对应，与第二实施例的不同之处在于，在第三实施例中的RF信号通过电介质膜205而不是通过位于基板上的轨道。
图6a和6b示出了实行的根据第一实施例的微机电开关301的实施。
与第一实施例的第一替代方案的元件共同的元件通过增加300的相同的附图标记表示。
因此，形成于一基板302上的是一第一RF信号线303和一第二RF信号线304，分别通过焊盘303a和304a进入。
一激活电极307也形成于基板302上，通过供应轨道318连接到焊盘319上，使得可以连接电源(未示出)，以激活激活电极307。
在该本发明的特定的非限制性的实施例中，所述激活电极307呈盘状，其中四分之一被移除，一基板轨道304b沿着缺失四分之一的二等分线延伸，当微机电开关301未激活时，所述基板轨道304b不与所述激活电极307接触，而与第二RF信号轨道304接触。
所述电介质膜305由三个堆叠的层构成：一第一层(下层)，包括两个RF接地轨道309a和310a，所述RF接地轨道309a和310a构架膜轨道308a，电介质层305a，和与第一层对称的一第二层，第二层包括两个RF接地轨道309b和310b，所述RF接地轨道309b和310b构架膜轨道308b。焊盘320使得能够向RF接地309a、310a、309b和310b供应电源。
如图6a中可见，所述完整的电介质膜305具有大致与激活电极307的形状对应的形状，除了在与膜轨道308b的方向相对应的方向两侧上对称地形成凹陷325外，所述凹陷325与接地轨道311和312的圆形突起相对应，以允许在通过激活电极307激活期间，所述电介质膜305的最佳变形。
所述电介质膜305容纳于空间323内，所述空间323形成于RF接地轨道311和312之间。
所述电介膜305在凹陷325之间的部分构成锚，使得能够将RF接地轨道309a、309b、310a和310b连接到RF接地311和312，在膜轨道308a、308b的轴线上的所述电介质膜305的锚能够将膜轨道308a、308b连接到第一RF信号线303。相对应的圆形突起324形成于RF接地轨道311和312上。
形成于电介质膜305上的孔322使得可以优化电介质膜305的变形。
尽管未在图6a、6b中示出，一销优选地突出于膜轨道308a的下方，以保证在电介质膜305处于变形状态下与基板轨道304b相接触，以便具有一RF信号，其从第一RF信号线303穿过膜轨道308a、308b，然后穿过第二RF信号线304。
所述对称的层309a、310a、308a和309b、310b、308b使得可以限制由膜的组件材料的热膨胀差异引起的膜的温度偏差。
图7a和7b示出了根据第二实施例的微机电开关401的实施。
与第二实施例的元件共同的元件通过增加400的相同的附图标记表示。
因此，形成于一基板402上的是一第一RF信号线403和一第二RF信号线404，分别通过焊盘403a和404a进入。
一激活电极407也形成于基板402上，通过供应轨道418连接到焊盘419上，使得可以连接电源(未示出)，以极化组件并激活它。
在该本发明的特定的非限制性的实施例中，所述激活电极307由两个半圆盘407a和407b构成，所述半圆盘407a和407b通过形成于基板402上的基板轨道403b分离并且相对于所述基板轨道403b对称，当组装所述微机电开关401时，激活电极407的朝向第二RF信号线404的一侧缺少四分之一半圆盘407a和407b。
两个半圆盘407a和407b通过轨道407c连接，所述轨道407c通过半圆盘407a和407b的缺少的四分之一形成于空白空间中，所述轨道407a绕过基板轨道403b。
所述电介质膜405由三个堆叠的层构成：一第一层(下层)，包括两个RF接地轨道409a和410a的，所述RF接地轨道409a和410a通过桥416a相连，一电介质层405a，和与第一层对称的一第二层，第二层包括两个RF接地轨道409b和410b，所述RF接地轨道409b和410b通过桥416相连。焊盘421使得能够向RF接地409a、410a、409b和410b供应电源。
如图7a中可见，所述完整的电介质膜405具有大致与激活电极407的形状对应的形状，除了在与基板轨道403a的方向相对应的方向的两侧上对称地形成凹陷425外，所述凹陷425与接地轨道411和412的圆形突起相对应，以允许在通过激活电极407激活期间，所述电介质膜405的最佳变形。
所述电介质膜405容纳于空间423内，所述空间323形成于RF接地轨道411和412之间。
在凹陷425之间的电介质膜405的一部分构成锚固件，使得可以将RF接地轨道409a、409b、410a和410b连接到RF接地411和412。在电介质膜405的非变形状态下，所述第二RF信号线与基板轨道403b相接触。相对应的圆形突起424形成于RF接地轨道411和412上。
形成于电介质膜405上的孔422使得可以优化电介质膜405的变形。
尽管这未在图7a、7b中示出，一销优选地突出于桥416a的下方，为了保证电介质膜405在变形状态下与基板轨道403b的接触，以产生从第一RF信号线403至第二RF信号线404循环的RF信号的短路，在电介质膜405变形状态下，在基板轨道403b上循环的RF信号被直接发送到接地。
所述层409a、410a、416a和409b、410b、416b的对称性使得可以限制由膜的组件材料的热膨胀差异引起的膜的温度偏差。
为了更详细地描述这种部件的形状的优点，可以参考申请人名下的法国专利申请FR3027448。
图8a示出了在非激活状态下串联配置中的开关的频率的函数的隔离。
图8b示出了在非激活状态下串联配置中的开关的频率的函数的插入损耗和适配水平。

Claims (14)

1.一种形成于基板(2；2’；2”；202；302；402)上的微机电开关(MEMS)(1；1’；1”；101；201；301；401)，所述微机电开关(1；1’；1”；101；201；301；401)包括：
一第一RF信号线(3；3’；3”；103；203；303；403)和一第二RF信号线(4；4’；4”；204；304；404)，所述第一RF信号线和第二RF信号线形成于基板(2；2’；2”；202；302；402)上；
一可变形膜，所述可变形膜由高电阻材料(5；5’；5”；105；205；305；405)制成，该膜(5；5’；5”；105；205；305；405)在非变形状态，通过固定于基板(2；2’；2”；202；302；402)上的锚定装置(6；6’；6”；106；206)保持与基板(2；2’；2”；202；302；402)隔开；
一激活装置(7；7’；7”；107；207；307；407)，其被配置为使膜(5；5’；5”；105；205；305；405)从其未变形状态变形；
一基板轨道(103)，其形成于基板(2；2’；2”；202；302；402)上，与膜(5；5’；5”；105；205；305；405)相对；
一膜轨道(8；8’；8”；208；308a,308b)，所述膜轨道集成于膜(5；5’；5”；105；205；305；405)中并且承载与基板轨道(103)相对的导电接触区域(8a；8a’；8a”；208a)，所述导电接触区域被配置为在膜(8；8’；8”；208’308a,308b)的变形状态下在所述基板轨道(103)和所述膜轨道之间产生导电接触，所述第一RF信号线(3；3’；3”；103；203；303；403)和所述第二RF信号线(4；4’；4”；204；304；404)通过膜轨道(8；8’；8”；208；308a,308b)和基板轨道(103)中的至少一种方式连接，当一信号能够从所述第一RF信号线(3；3’；3”；103；203；303；403)循环到所述第二RF信号线(4；4’；4”；204；304；404)时，开关(1；1’；1”；101；201；301；401)处于接通状态，以及当一信号不能从所述第一RF信号线(3；3’；3”；103；203；303；403)循环到所述第二RF信号线(4；4’；4”；204；304；404),时，开关(1；1’；1”；101；201；301；401)处于断开状态；
其特征在于，
一膜RF接地(9,10；9’,10’；9”,10”；109,110；209,210；309a,309b,310a,310b；409a,409b,410a,410b)集成于膜(5；5’；5”；105；205；305；405)中，所述膜RF接地(9,10；9’,10’；9”,10”；109,110；209,210；309a,309b,310a,310b；409a,409b,410a,410b)通过锚固装置(6；6’,6”；106；206)电连接到一RF基板接地(11,12,13,14；11’,13’；11”,13”；111,112,113,114；211,212,213,214；311,312；411,412)，所述膜RF接地(9,10；9’,10’；9”,10”；109,110；209,210；309a,309b,310a,310b；409a,409b,410a,410b)构架并形成为与膜轨道(8；8’；8”；208；308a,308b)和基板轨道(103)中的至少一个平行，从而当开关处于接通状态时所述RF接地(103)能够紧密地跟随所述RF信号路径以引导所述RF信号从第一RF信号线(3；3’；3”；103；203；303；403)传播到所述第二RF信号线(4；4’；4”；204；304；404)。
2.根据权利要求1所述的微机电开关(MEMS)(1；1’；1”；301)，其特征在于，所述膜轨道(8；8’；8”；308a,308b)在一端与所述第一RF信号线(3；3’；3”；303)相连，所述基板轨道与所述第二RF信号线(4；4’；4”；304)相连，当所述膜(5；5’；5”；305)处于变形状态下时所述开关(1；1’；1”；301)为接通状态，当所述膜(5；5’；5”；305)处于非变形状态下时所述开关(1；1’；1”；301)为关闭状态。
3.根据权利要求1所述的微机电开关(MEMS)(201)，其特征在于，所述第一RF信号线(203)和所述第二RF信号线(204)通过所述膜轨道(208)相连，所述基板轨道与所述RF接地(209,210)相连，当所述膜(205)处于变形状态下时所述开关(201)为关闭状态，当所述膜(205)处于非变形状态下时所述开关(201)为接通状态。
4.根据权利要求1所述的微机电开关(MEMS)(101；401)，其特征在于，所述第一RF信号线和所述第二RF信号线(404)通过所述基板轨道(103)相连，所述膜轨道与所述RF接地(109；401a,409b；410a,410b)相连，当所述膜(105；405)处于变形状态下时所述开关(101；401)为关闭状态，当所述膜(105；405)处于非变形状态下时所述开关(101；401)为接通状态。
5.根据权利要求2或3所述的微机电开关(1；1’；1”；201；301)，其特征在于，所述膜RF接地(9,10；9’,10’；9”,10”；209,210；309a,309b,310a,310b)由两个位于所述膜轨道(8；8’,8”；208；308a,308b)两侧的RF接地轨道(9,10；9’,10’；9”,10”；209,210；309a,309b,310a,310b)构成。
6.根据权利要求4所述的微机电开关(101；401)，其特征在于，所述膜RF接地(109；409a,409b；410a,410b)由两个位于基板轨道(103)两侧的RF接地轨道(109；409a,409b；410a,410b)构成。
7.根据权利要求5或6所述的微机电开关(1；1’；1”；101；201；301；401)，其特征在于，所述膜轨道(8；8’；8”；208；308a,308b)和所述两个RF接地轨道(9,10；9’；10’；9”,10”；109,110；209,210；309a,309b,310a,310b；409a,409b,410a,410b)在一与基板(2；2’；2”；202；302；402)平行的相同平面上。
8.根据权利要求2、3、5和6中任一所述的微机电开关(1；1’；1”；101；201；301；401)，其特征在于，所述膜RF接地(9,10；9’,10’；9”,10”；109,110；209,210；309a,309b,310a,310b；409a,409b,410a,410b)还包括至少一个来自位于所述膜轨道(8；8’；8”；208；308a,308b)上方的RF接地轨道(10’；10”)和位于所述膜轨道(8；8’；8”；208；308a,308b)下方的RF接地轨道(9；9”)，位于所述膜轨道上方的所述膜RF接地(10’；10”)的所述RF接地轨道在所述锚固件(6；6’；6”；106；206)和连接到接触区域(8a；8a’；8a”；208a)的所述膜轨道的端部(8；8’；8”；208；308a；308b)之间的所述膜(5；5’；5”；105；205；305；405)的宽度的至少一部分上延伸，位于所述膜轨道(8；8’；8”；208；308a；308b)下方的所述膜RF接地(9,10；9’；10’；9”；10”；109,110；209,210；309a,309b,310a,310b；409a,409b,410a,410b)的所述RF接地轨道(9’；9”)在所述锚固件(6；6’；6”；106；206)和连接到接触区域(8a；8a’；8a”；208a)的所述膜轨道(8；8’；8”；208；308a；308b)的端部之间的所述膜(5；5’；5”；105；205；305；405)的宽度的至少一部分上延伸，从而使接触区域(8a；8a’；8a”；208a)剩余为零。
9.根据权利要求8所述的微机电开关(1”)，其特征在于，所述膜RF接地(9”,10”)的RF接地轨道(9”,10”)可以通过在导电轨道(8”)两侧中形成的膜(15)中的通孔连接。
10.根据权利要求1至9中任一所述的微机电开关(1；1’；1”；101；201；301；401)，其特征在于，所述膜(5；5’；5”；105；205；305；405)的接触区域(8a；8a’；8a”；208a)是一突出于所述膜(5；5’；5”；105；205；305；405)的下表面的接触销(8a；8a’；8a”；208a)，以提供在所述膜(5；5’；5”；105；205；305；405).处于变形状态下的所述接触销(8a；8a’；8a”；208a)与所述基板轨道(103)的导电物理接触。
11.根据权利要求1至10中任一所述的微机电开关(1；1’；1”；101；201；301；401)，其特征在于，所述膜(5；5’；5”；105；205；305；405)由电阻大于5x104Ohms.cm的电介质材料构成。
12.根据权利要求1至11中任一所述的微机电开关(1；1’；1”；101；201；301；401)，其特征在于，所述膜RF接地(9,10；9’,10’；9”,10”；109,110；209,210；309a,309b,310a,310b；409a,409b,410a,410b)位于与所述基板(2；2’；2”；202；302；402)相对的所述膜(5；5’；5”；105；205；305；405)的下表面上。
13.根据权利要求2、3和5中任一所述的微机电开关(301)，其特征在于，所述微机电开关还包括第二膜轨道(308a,308b)和第二膜RF接地(309a,309b,310a,310b)中的至少一个，所述第二膜轨道和第二膜RF接地相对于平行于所述基板(302)的平面与所述膜轨道(308a,308b)对称地形成，并且沿着所述膜(305)的厚度形成于中间，并且所述第二RF接地(309a,309b,310a,310b)相对于平行于所述基板(302)的平面与所述膜RF接地(309a,309b,310a,310b)对称，并且沿着所述膜(305)的厚度位于中间。
14.根据权利要求2、4至7和9至13中任一所述的微机电开关(MEMS)(301；401)，其特征在于，所述第一RF信号线(303；404)和第二RF信号线(304；404)是共面的，所述膜(305；405)是圆形的，并且通过形成于所述基板(302；402)上的5个锚固件与基板(302；402)隔离，所述静电致动装置(307；407)由一个形成于与所述膜相对的所述基板(302；402)上的静电激活电极(307；407)构成，并且通过激活线(318,418)供电，所述激活电极(307；407)配置成当其通过所述激活线(318；418)激活时，使所述膜(305；405)处于其变形状态。
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