CN115084805A - Mems移相器 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种MEMS移相器，包括：衬底；衬底上的共面波导信号结构和分别位于共面波导信号结构两侧的两条共面波导地线；分别位于两条共面波导地线上的绝缘隔离层；以及金属膜桥，其跨接在所述共面波导信号结构上方以与所述共面波导信号结构之间形成空腔，所述金属膜桥的两端分别附接至两条共面波导地线上的绝缘隔离层，其中，所述共面波导信号结构上设置有绝缘介质层，以及所述绝缘介质层包括彼此分隔开的多个绝缘介质结构。本公开的MEMS移相器的共面波导信号结构上设置的绝缘介质层为多个间隔开的绝缘介质结构，因此在相邻的绝缘介质结构之间存在间隙，可以减少静电驱动时绝缘介质层的充电效应，降低绝缘介质内建电场对MEMS移相器产生的影响，提高MEMS移相器的寿命和响应速度。

Description

MEMS移相器
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种MEMS移相器。
背景技术
随着信息时代迅速发展，具备高集成、小型化、多功能以及低成本的无线终端逐渐成为通信技术的发展趋势。在通信和雷达应用中，移相器是必不可少的关键组件。传统的移相器主要包括铁氧体移相器和半导体移相器，其中铁氧体移相器有较大的功率容量，且插入损耗比较小、但工艺复杂、制造成本昂贵、体积庞大等因素限制了其大规模应用；半导体移相器体积小，工作速度快，但功率容量比较小，功耗较大，工艺难度高。MEMS移相器相比于传统移相器在插损、功耗、体积与成本等方面均具有明显优势，在无线电通讯和微波技术等领域应用受到了广泛关注。但是MEMS移相器自身也存在一些问题亟待解决，静电驱动时介质充电导致膜桥粘附无法复位就是一个较为突出的问题。如何解决介质充电失效是MEMS器件中的重要课题。
发明内容
本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种MEMS移相器，包括：衬底；衬底上的共面波导信号结构和分别位于共面波导信号结构两侧的两条共面波导地线；分别位于两条共面波导地线上的绝缘隔离层；以及金属膜桥，其跨接在所述共面波导信号结构上方以与所述共面波导信号结构之间形成空腔，所述金属膜桥的两端分别附接至两条共面波导地线上的绝缘隔离层，其中，所述共面波导信号结构上设置有绝缘介质层，以及所述绝缘介质层包括彼此分隔开的多个绝缘介质结构。
本公开实施例提供的MEMS移相器中，共面波导信号结构上设置的绝缘介质层包括间隔开的多个绝缘介质结构，因此多个绝缘介质结构之间存在间隙，从而可以降低MEMS移相器由于静电驱动时绝缘介质层充电导致MEMS移相器失效。
在一个实施例中，所述共面波导信号结构包括驱动电极和围绕所述驱动电极设置并且与所述驱动电极分隔开的共面波导信号线；以及所述多个绝缘介质结构设置在所述共面波导信号线上。
在一个实施例中，所述MEMS移相器，还包括开关晶体管和通过开关晶体管连接至所述金属膜桥和所述驱动电极的直流驱动电源，其中，所述开光晶体管被配置为将直流驱动电源提供的直流驱动电压施加至所述驱动电极和所述金属膜桥上。
在一个实施例中，所述驱动电极在所述衬底上的正投影为具有直角或圆角的多边形、圆形或椭圆形；以及所述共面波导信号线在所述驱动电极的两个相对侧的两个分支上分别设置有两个绝缘介质结构。
在一个实施例中，所述共面波导信号线在所述衬底上的正投影的内部边缘为多边形、圆形或椭圆形；以及所述多边形的内角均为钝角。
在一个实施例中，所述驱动电极在所述衬底上的正投影为具有圆角的矩形，其包括作为长边的第一边和第三边；以及所述共面波导信号线在所述衬底上的正投影为八边形，其包括分别与所述第一边和所述第三边平行且设置在第一边和第三边外侧的第二边和第四边，所述两个绝缘介质结构分别布置在所述第二边和第四边上
在一个实施例中，每个分支上的绝缘介质结构包括彼此间隔开的布置成阵列的多个绝缘介质微结构；以及所述多个绝缘介质微结构中的每个绝缘介质微结构为圆柱状、圆台状或圆锥状。
在上述实施例的MEMS移相器中，驱动电极与共面波导信号线分离设置，二者一起构成了本公开的共面波导信号结构，而多个绝缘介质结构设置在所述共面波导信号线上，驱动电极上未设置绝缘介质，从而可以减少静电驱动时绝缘介质层的充电效应，降低绝缘介质内建电场对MEMS移相器产生的影响，提高MEMS移相器的器件寿命以及响应速度，并且使MEMS移相器的器件工作电压保持稳定。
在一个实施例中，所述共面波导信号结构包括与所述两条共面波导地线平行设置的共面波导信号线；以及所述多个绝缘介质结构包括多个间隔开的布置成阵列的多个绝缘介质微结构。
在一个实施例中，所述多个绝缘介质微结构中的每个绝缘介质微结构为圆柱状、圆台状或圆锥状。
在一个实施例中，所述绝缘介质微结构的材料包括光学透明胶、光刻胶和聚酰亚胺。
在上述实施例中，驱动电极和共面波导信号线为一体结构，一体结构的共面波导信号结构上设置了有机材料制备的绝缘介质层，绝缘介质层包括分隔开的多个绝缘介质微结构，从而可以降低金属膜桥下拉与绝缘介质层吸合时的接触面积，并且利用有机体长链交联空位少的特点，降低电荷注入效应，减弱充电失效影响。
在一个实施例中，所述金属膜桥上包括朝向所述共面波导信号线方向突出的布置成阵列的多个凸起。
在一个实施例中，所述凸起的材料包括有机材料或金属材料。
在上述实施例中，在金属膜桥下方增加了多个凸起，其可以由有机材料或者易于与金属膜桥易于接合的金属材料制备，由于多个凸起在朝向共面波导信号线2的一侧上两个相邻凸起之间存在空隙，从而增加抗粘性，增强抗介质充电失效能力。
附图说明
以下将结合附图更加详细地描述本公开的实施例，其中：
图1示出了本公开实施例的MEMS移相器的结构俯视示意图；
图2示出了本公开实施例的MEMS移相器的沿图1所示的AA’方向截取的结构示意图；
图3示出了本公开实施例的MEMS移相器的工作状态示意图；
图4示出了本公开实施例的驱动电极和共面波导信号线分离的MEMS移相器的结构示意图；
图5示出了根据本公开实施例的MEMS移相器的结构俯视示意图；
图6示出了根据本公开实施例的MEMS移相器的结构示意图；
图7示出了根据本公开实施例的MEMS移相器的结构示意图；
图8示出了根据本公开实施例的MEMS移相器的结构示意图；
图9示出了根据本公开实施例的MEMS移相器的结构示意图；
图10示出了根据本公开实施例的MEMS移相器的结构示意图；
图11示出了根据本公开实施例的MEMS移相器的结构示意图；以及
图12示出了根据本公开实施例的MEMS移相器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是为了便于对本发明实施例的内容的理解。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
传统的基于共面波导的MEMS移相器是在共面波导上周期性地容性加载MEMS金属膜桥，MEMS金属膜桥在电路模型中相当于一个并联电容，使其高度发生变化从而改变整个传输线的电容特性，进而改变能在其中传输的电磁波的相速度，最终改变相移。当MEMS移相器的金属膜桥未被下拉时称为“开态”，拉下时称为“关态。
MEMS移相器通常包括衬底、衬底上形成的共面波导信号线和共面波导信号线两侧的两条共面波导地线、跨接在共面波导信号线上且两端分别布置在两条共面波导地线上的MEMS金属膜桥。共面波导信号线和两条共面波导地线在衬底上沿着基本上平行的方向延伸。衬底的材料可以为高电阻硅衬底，其上面可以设置有SiO2薄层，以改善器件损耗特性；共面波导信号线、共面波导地线和MEMS金属膜桥均由例如金(Au)的导电材料制备，并且在共面波导信号线上对应于金属膜桥的位置处设置有Si3N4介质层，以在MEMS金属膜桥下拉时将共面波导信号线与MEMS金属膜桥隔离开。
在MEMS移相器工作时，由于直流驱动电压直接加载于共面波导信号线和金属膜桥上，使得共面波导信号线与金属膜桥间产生静电场驱动金属膜桥移动。金属膜桥下拉闭合时，由于金属膜桥与驱动电极均为导电金属，因此金属膜桥和驱动电极可以等效为电容器结构，金属膜桥与驱动电极构成电容器的上下极板，并且与介质层紧密接触，形成电容接触区。由于介质层厚度大约为0.2至1μm，驱动电压约为20至50V，因此介质层区域的电场强度高达107V/m。在强大的电场力的作用下，金属中的自由电子会注入到介质层中，并被介质层中的陷阱俘获，难以释放，逐渐形成电荷积累。电荷积累到一定程度后，其产生的电场会影响移相器的正常工作，导致驱动电压发生漂移和金属膜桥桥与介质层发生粘附难以脱离，导致器件失效。
为了解决上述问题，本公开提供了一种MEMS移相器，包括：衬底；衬底上的共面波导信号结构和分别位于共面波导信号结构两侧的两条共面波导地线；分别位于两条共面波导地线上的绝缘隔离层；以及金属膜桥，其跨接在所述共面波导信号结构上方以与所述共面波导信号结构之间形成空腔，所述金属膜桥的两端分别附接至两条共面波导地线上的绝缘隔离层，其中，所述共面波导信号结构在朝向所述金属膜桥的表面上设置有绝缘介质层，以及所述绝缘介质层在朝向所述金属膜桥的表面上包括至少一个朝向所述衬底方向凹陷的凹槽。
在一个实施例中，所述绝缘介质层由彼此分隔开的多个绝缘介质结构构成，所述凹槽的位置对应于所述驱动电极的位置，即，所述凹槽在衬底上的正投影与所述驱动电极在所述衬底上的正投影至少部分重叠。
本公开实施例提供的MEMS移相器中，共面波导信号结构上设置的绝缘介质层包括间隔开的多个绝缘介质结构，因此多个绝缘介质结构之间存在间隙，从而减小金属桥在下拉时与介质层吸附时的接触面积，降低粘附风险，降低MEMS移相器由于静电驱动时绝缘介质层充电导致MEMS移相器失效，从而提升MEMS移相器的使用寿命，并且增强器件工作的稳定性。
具体地，如图1和图2所示，图2为图1所示的MEMS移相器沿AA’方向的截面图。本公开实施例的MEMS移相器包括：衬底1、衬底1上的共面波导信号结构(共面波导信号线2和驱动电极3)、布置在共面波导信号线2两侧的共面波导地线4、共面波导信号线2上的绝缘介质层8、共面波导地线4上的绝缘隔离层7、和跨接在共面波导信号结构上且两端分别附接至共面波导地线4上的绝缘隔离层7的金属膜桥6。跨接在共面波导信号结构上的金属膜桥6与共面波导信号结构之间形成了空腔5。如图1所示，本公开的MEMS移相器还包括开关晶体管8，其将金属膜桥6和驱动电极3连接至外部的直流驱动电源，用于将直流驱动电源提供的直流驱动电压施加至驱动电极3和金属膜桥6上。
在该实施例中，衬底1的材料例如可以为高电阻硅衬底，其上面可以设置有SiO2薄层(在附图中未示出)，以改善器件损耗特性；共面波导信号线2、驱动电极3、共面波导地线4和金属膜桥6均由例如金(Au)的导电材料制备，并且在共面波导信号线3上对应于金属膜桥6的位置处设置有SiO2或Si3N4介质层作为绝缘介质层，以在金属膜桥6下拉时将共面波导信号线2与金属膜桥6隔离开。但是，本公开不限于此。
在本实施例的MEMS移相器中，驱动电极3和共面波导信号线2分离设置，例如SiO2或Si3N4的绝缘介质层仅设置在共面波导信号线2上，而未设置在驱动电极3上，因此，在向金属膜桥6和驱动电极3之间施加直流驱动电压而导致金属膜桥6下拉而吸附到所述共面波导信号结构时，金属膜桥6不会与驱动电极3接触，如图3所示。在该实施例中，在这种共面波导信号线和驱动电极分离的设置中，绝缘介质层仅仅设置在共面波导信号线上，从而绝缘介质层形成为包括分隔开的多个绝缘介质结构，即，在整个绝缘介质层在朝向所述金属膜桥6的表面上设置有一个朝向所述衬底方向凹陷的凹槽，而分隔开的绝缘介质结构之间的空隙即对应于凹槽，该凹槽将驱动电极3直接暴露于所述金属膜桥6。该绝缘介质结构的作用有两方面，一是作为金属膜桥的支撑，当金属膜桥下拉吸合时支撑金属膜桥，避免金属膜桥与驱动电极接触短路，如图3所示；二是将金属膜桥与共面波导信号线2隔开，防止金属膜桥下拉与共面波导信号线2贴合时MEMS移相器回波损耗过大，影响移相器性能。即，在本实施例中，驱动电极3的上方没有设置作为介质隔离层的绝缘介质结构，因此避免了静电场驱动下的介质充电效应。也就是说，在本实施例中，在驱动电极3上未设置绝缘介质结构，而仅仅在共面波导信号线2上在驱动电极3两侧的部分上设置了绝缘介质结构，这两个绝缘介质结构被二者之间的驱动电极3分隔开。因此，在如图3所示的金属膜桥6下拉而与共面波导信号结构吸附时不会与驱动电极吸附，从而可以减少静电吸附时绝缘介质层的充电效应，降低绝缘介质内建电场对MEMS移相器产生的影响，提高MEMS移相器的器件寿命以及响应速度，并且使MEMS移相器的器件工作电压保持稳定。
在图2所示的MEMS移相器中，可以采用相同的材料，例如SiO2或Si3N4的无机材料，来制备共面波导信号线2上的绝缘介质层。由于无机材料中存在大量空穴从而易于导致电荷注入，因此本公开实施例中，将驱动电极与共面波导信号线设置为分立结构，而在用于施加直流驱动电压的驱动电极上不设置例如SINx或SiO的绝缘介质层，从而减少静电驱动时绝缘介质层的充电效应。
在如图2所示的MEMS移相器中，可以采用相同的如上所述的无机材料在一个工艺步骤中制备绝缘隔离层7和绝缘介质层8。即，可以采用诸如SiO2或Si3N4的无机材料制备绝缘隔离层7。另外，如图2所示，为了避免金属膜桥6下拉时与共面波导信号线2接触短路，在共面波导信号线2上形成的绝缘介质层6优选地应当将共面波导信号线2的侧表面完全覆盖。
如图1的本公开实施例的MEMS移相器的俯视图，本公开的MEMS移相器中，位于两条共面波导地线4之间的共面波导信号结构包括间隔开的共面波导信号线2和驱动电极3。在图1所示的俯视图中，驱动电极3在衬底1上的正投影大致为矩形，围绕驱动电极3设置的共面波导信号线2大致由一个矩形环状结构及其两端的两个延伸部分构成，而驱动电极3设置在矩形环状结构内部。即，本实施例中共面波导信号线2为一分叉结构，其在延伸方向上分叉后重合，从而形成了包围驱动电极的结构。
但是，本公开不限于此，如图4所示，驱动电极3在衬底1上的正投影为具有圆角的矩形，此时共面波导信号线2在衬底1上的正投影的内部边缘可以为八边形，而共面波导信号线2在所述驱动电极3的两个相对侧的两个分支上分别设置有两个绝缘介质结构。如图4所示，所述八边形的内角均为钝角。具体地，驱动电极3在1衬底上的正投影为具有圆角的矩形，其包括作为长边的第一边L1和第三边L3；而共面波导信号线2在衬底1上的正投影为八边形，其包括分别与第一边L1和第三边L3大致平行且设置在第一边L1和第三边L3外侧的第二边L2和第四边L4，所述两个绝缘介质结构8分别布置在第二边L2和第四边L4上。图4所示的结构可以保证信号线射频传输特性，降低回波损耗，避免信号反射。但是本公开不限于此，例如，驱动电极3在衬底1上的正投影可以为圆形或椭圆形，本公开对此不作限定，只要其被共面波导信号线2包围即可。共面波导信号线2的内部边缘在衬底1上的正投影可以设置为多边形、圆形或椭圆形，即，在多边形时，多边形的内角可以为钝角，尽量避免为直角或锐角。
在本公开的另一个实施例中，如图5所示，本公开实施例的MEMS移相器包括：衬底1、衬底1上的共面波导信号线2、布置在共面波导信号线2两侧的共面波导地线4、共面波导信号线2上的绝缘介质层8、共面波导地线4上的绝缘隔离层7、和跨接在共面波导信号结构上且两端分别附接至共面波导地线4上的绝缘隔离层7的金属膜桥6。跨接在共面波导信号结构上的金属膜桥6与共面波导信号结构之间形成了空腔5。如图5所示，本公开的MEMS移相器还包括驱动电路8，例如驱动电极8包括开关晶体管8，其将金属膜桥6和驱动电极3连接至外部的直流驱动电源，用于将直流驱动电源提供的直流驱动电压施加至驱动电极3和金属膜桥6上。在该实施例中，共面波导信号线2和驱动电极3为一体结构。
如图5所示，该实施例中，绝缘介质层8包括间隔开且布置成阵列的多个绝缘介质微结构9，如图6至图8所示，多个绝缘介质微结构中的每个绝缘介质微结构可以为圆柱状(图6)、圆台状(图7)或圆锥状(图8)。所述绝缘介质微结构的材料包括有机材料，例如光学透明胶(OCA)、光刻胶(PR)和聚酰亚胺(PI)。
在该实施例中，将常规技术中的MEMS移相器中的隔离层进行了分立化设计，例如图6所示，采用圆柱阵列布置的多个绝缘介质微结构9，多个绝缘介质微结构9设置在共面波导信号线2上并且相邻的两个绝缘介质微结构9之间存在间隙，这样的设置可以减小金属膜桥6吸合时与绝缘介质层的接触面积，从而可以降低粘附风险；另外，可以将绝缘介质微结构9的材料由常规的SINx或SiO等无机材料替换为有机材料(如光学透明胶(OCA胶)、光刻胶(PR)和聚酰亚胺(PI)等)，充分利用有机材料长链交联空位少的特点，而避免了无机材料中存在空穴所导致的电荷易于注入的问题，从而利用有机材料进一步降低作为隔离层的绝缘介质层的电荷注入效应，从而进一步减弱介质充电导致的器件失效。
基于以上附图6至图8所示的实施例中的绝缘介质微结构9，也可以在图2所示实施例的MEMS移相器中采用阵列布置的多个绝缘介质微结构9来替换绝缘介质结构。在图9所示的实施例中，驱动电极3与共面波导信号线2分隔开设置，例如可以采用如图1和图4所示的驱动电极3和共面波导信号线2的设置方式。在图9所示的实施例中，与图2所示实施例相同的是，绝缘介质微结构9仅仅设置在共面波导信号线2上，而不设置在驱动电极3上。然而与图2所示的实施例不同的是，在图9所示的实施例中，绝缘介质层包括阵列布置的多个绝缘介质微结构9，每个绝缘介质微结构9如图6至如8所示可以为圆柱状、圆台状或圆锥状。如图9所示，对于绝缘介质层，一方面，仅在共面波导信号线2处于驱动电极3两侧的两个分支上设置了分隔开的绝缘介质微结构；另一方面，每个分支上还设置了彼此间隔开的多个绝缘介质微结构9。因此，在金属膜桥6下拉吸附至绝缘介质层时，一方面，金属膜桥6不会与驱动电极3接触，另一方面，相邻绝缘介质微结构之间存在空隙，从而减小金属桥在下拉时与介质层吸附时的接触面积，降低粘附风险，进一步降低MEMS移相器由于静电驱动时绝缘介质层充电导致MEMS移相器失效，从而提升MEMS移相器的使用寿命，并且增加器件工作的稳定性。
如上图5至图10所示的实施例中，绝缘介质层8被设置为包括多个彼此完全间隔开的多个绝缘介质微结构9，即，这些绝缘介质微结构9在衬底1和共面波导信号线2上即为分立的，但是本公开不限于此，例如图12所示，所述多个绝缘介质微结构9在朝向金属膜桥6的一侧上包括彼此间隔开的端部，即在绝缘介质层的朝向金属膜桥6的表面上设置有朝向衬底1方向凹陷的凹槽，而在背离所述金属膜桥6的一侧上可以形成为一体结构。
图10示出了本公开实施例的MEMS移相器的结构示意图。该实施例的MEMS移相器是在图2所示的MEMS移相器基础上的改进，该MEMS移相器进一步包括布置在金属膜桥6上朝向共面波导信号线2方向突出的多个凸起10。凸起10可以由有机材料制备，例如，光学透明胶(OCA)、光刻胶(PR)和聚酰亚胺(PI)等。该实施例中，通过在金属膜桥6上设置朝向共面波导信号线2突出的有机材料制备的凸点阵列，可以减小金属桥在下拉而与介质层吸附时的接触面积，降低粘附风险，降低MEMS移相器由于静电驱动时绝缘介质层充电导致MEMS移相器失效，从而提升MEMS移相器的使用寿命，并且增加器件工作的稳定性。
但是本公开不限于此，如图10所示，由于共面波导信号线2上设置有绝缘介质层8，因此，凸起10的材料也可以采用与金属膜桥6的材料(例如，金(Ag))容易接合的金属材料，例如镍(Ni)或钛(Ti)。
另外，如图11所示，在金属膜桥上对应驱动电极的位置上可以不设置凸起10，而仅仅在金属膜桥6上对应共面波导信号线2的位置设置阵列布置的多个凸起10。
本公开实施例所提供的MEMS移相器中，共面波导信号结构上设置的绝缘介质层包括间隔开的多个绝缘介质结构，因此多个绝缘介质结构之间存在间隙，从而可以降低MEMS移相器由于静电驱动时绝缘介质层充电导致MEMS移相器失效，从而提升MEMS移相器的使用寿命，并且增加器件工作的稳定性。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种MEMS移相器，包括：
衬底；
衬底上的共面波导信号结构和分别位于共面波导信号结构两侧的两条共面波导地线；
分别位于两条共面波导地线上的绝缘隔离层；以及
金属膜桥，其跨接在所述共面波导信号结构上方以与所述共面波导信号结构之间形成空腔，所述金属膜桥的两端分别附接至两条共面波导地线上的绝缘隔离层，其中，
所述共面波导信号结构在朝向所述金属膜桥的表面上设置有绝缘介质层，以及
所述绝缘介质层在朝向所述金属膜桥的表面上包括至少一个朝向所述衬底方向凹陷的凹槽。
2.根据权利要求1所述的MEMS移相器，其中，
所述共面波导信号结构包括驱动电极和围绕所述驱动电极设置并且与所述驱动电极分隔开的共面波导信号线；
所述绝缘介质层由彼此分隔开的多个绝缘介质结构构成；以及
所述多个绝缘介质结构设置在所述共面波导信号线上。
3.根据权利要求2所述的MEMS移相器，还包括开关晶体管和通过开关晶体管连接至所述金属膜桥和所述驱动电极的直流驱动电源，其中，所述开光晶体管被配置为将直流驱动电源提供的直流驱动电压施加至所述驱动电极和所述金属膜桥上。
4.根据权利要求2或3所述的MEMS移相器，其中，
所述驱动电极在所述衬底上的正投影为圆形、椭圆形或具有直角或圆角的多边形；以及
所述共面波导信号线包括分别设置在所述驱动电极的两个相对侧的两个分支上的两个绝缘介质结构。
5.根据权利要求4所述的MEMS移相器，其中，所述共面波导信号线上设置有绝缘介质层的部分的朝向所述金属膜层的表面和侧面均覆盖有所述绝缘介质层。
6.根据权利要求4所述的MEMS移相器，其中，所述共面波导信号线在所述衬底上的正投影的内部边缘为多边形、圆形或椭圆形；以及
所述多边形的内角均为钝角。
7.根据权利要求6所述的MEMS移相器，其中，
所述驱动电极在所述衬底上的正投影为具有圆角的矩形，其包括作为长边的第一边和第三边；以及
所述共面波导信号线在所述衬底上的正投影为八边形，其包括分别与所述第一边和所述第三边平行且设置在第一边和第三边外侧的第二边和第四边，所述两个绝缘介质结构分别布置在所述第二边和第四边上。
8.根据权利要求4所述的MEMS移相器，其中，
每个分支上的绝缘介质结构包括布置成阵列的多个绝缘介质微结构，所述多个绝缘介质微结构在朝向所述金属膜桥的一侧彼此间隔开；以及
所述多个绝缘介质微结构中的每个绝缘介质微结构在朝向所述金属膜桥的一侧为圆柱状、圆台状或圆锥状。
9.根据权利要求2所述的MEMS移相器，其中，
所述共面波导信号结构包括与所述两条共面波导地线平行设置的共面波导信号线；以及
所述多个绝缘介质结构包括多个绝缘介质微结构，所述多个绝缘介质微结构在朝向所述金属膜桥的一侧彼此间隔开。
10.根据权利要求9所述的MEMS移相器，其中，所述多个绝缘介质微结构中的每个绝缘介质微结构在朝向所述金属膜桥的一侧为圆柱状、圆台状或圆锥状。
11.根据权利要求8至10中任选一项所述的MEMS移相器，其中，所述绝缘介质微结构的材料包括有机材料。
12.根据权利要求11所述的MEMS移相器，其中，所述有机材料包括光学透明胶、光刻胶和聚酰亚胺。
13.根据权利要求2所述的MEMS移相器，其中，所述金属膜桥上包括朝向所述共面波导信号线方向突出的布置成阵列的多个凸起，所述多个凸起在朝向所述共面波导信号的一侧彼此间隔开。
14.根据权利要求13所述的MEMS移相器，其中，所述多个凸起的材料包括有机材料或金属材料。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11761830B2 (en) 2019-01-15 2023-09-19 Pixart Imaging Inc. Earphone with force sensor
US10921199B2 (en) * 2019-01-15 2021-02-16 Pixart Imaging Inc. Force sensor and manufacturing method thereof
US20240222833A1 (en) * 2021-11-12 2024-07-04 Beijing Boe Technology Development Co., Ltd. Phase shifter
US20240243457A1 (en) * 2022-01-04 2024-07-18 Boe Technology Group Co., Ltd. Phase shifter and method for preparing the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1530249A1 (en) * 1999-08-24 2005-05-11 Paratek Microwave, Inc. Voltage tunable coplanar phase shifters
CN101159345A (zh) * 2007-10-12 2008-04-09 哈尔滨工业大学 锯齿形共面波导结构的毫米波mems移相器
CN101369679A (zh) * 2008-10-10 2009-02-18 东南大学 微电子机械二选一微波开关及其制备方法
CN102820499A (zh) * 2012-07-23 2012-12-12 电子科技大学 一种五位x波段移相器
US20150180108A1 (en) * 2012-07-23 2015-06-25 Thales Passive microelectronic components, capable of allowing a radio-frequency or hyper-frequency signal to travel in a single direction

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7259641B1 (en) * 2004-02-27 2007-08-21 University Of South Florida Microelectromechanical slow-wave phase shifter device and method
US10594030B2 (en) * 2017-02-01 2020-03-17 General Electric Company True time delay module and beam former having plural delay lines selectively connected by plural switching elements including one or more intermediate switching element

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1530249A1 (en) * 1999-08-24 2005-05-11 Paratek Microwave, Inc. Voltage tunable coplanar phase shifters
CN101159345A (zh) * 2007-10-12 2008-04-09 哈尔滨工业大学 锯齿形共面波导结构的毫米波mems移相器
CN101369679A (zh) * 2008-10-10 2009-02-18 东南大学 微电子机械二选一微波开关及其制备方法
CN102820499A (zh) * 2012-07-23 2012-12-12 电子科技大学 一种五位x波段移相器
US20150180108A1 (en) * 2012-07-23 2015-06-25 Thales Passive microelectronic components, capable of allowing a radio-frequency or hyper-frequency signal to travel in a single direction

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