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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-MEMS-Schalter
mit gebogenem Schaltelement gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Hochfrequenz-MEMS-Schalters
mit gebogenem Schaltelement gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 11.
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MEMS-Schalter
bzw. Schaltelemente in MEMS-Technologie (MEMS = Micro Electro Mechanical
Systems) kommen in den verschiedensten Bereichen zur Anwendung,
wie beispielsweise Automobilelektronik, Telekommunikation, Medizintechnik oder
Messtechnik. Aufgrund Ihrer Miniaturisierung sind derartige, als
mikroelektromechanisches System ausgestaltete Schaltelemente besonders
auch für
Raumfahrtanwendungen und Satellitensysteme geeignet. Insbesondere
auch in Radarsystemen, Satellitenkommunikationssystemen, drahtlosen
Kommunikationssystemen und Instrumentensystemen kommen Hochfrequenz-MEMS-Schalter
zum Einsatz. Beispielsweise auch in Phasenantennenanlagen und bei
Phasenschiebern für
satellitenbasierte Radarsysteme, werden Hochfrequenz-MEMS-Schafter benötigt.
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Hochfrequenz-MEMS-Schalter
bieten eine Reihe von Vorteilen, wie z.B. einen äußerst geringen Stromverbrauch,
eine gute Isolation bzw. geringe Störkapazitäten, eine geringe Einfügungsdämpfung bzw.
geringe Einfügungsverluste
und geringe Herstellungskosten.
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In
dem Artikel „RF-MEMS-Switches,
Switch Circuits, and Phase Shifters, von Gabriel M. Rebeiz et al.
in. Revue HF No. 2/2001 werden MEMS-Schalter beschrieben, die im
Hochfrequenzbereich eingesetzt werden, in einem Bereich zwischen
0,1 und 100 GHz. Diese MEMS-Schalter haben als mechanische Federn
ausgestalte te freitragende Schaltarme, die durch elektrostatische
Krafteinwirkung zum Öffnen oder
Schließen
eines Schaltkreises betätigt
werden. Der freitragende Schaltarm bzw. Cantilever-Balken ist auf
einem Substrat befestigt und wird durch eine Elektrode elektrostatisch
angezogen, um einen Kontakt zu schließen. Ohne anliegende Spannung
geht der Schaltarm durch elastische Rückstellkräfte in seine Ausgangsposition
zurück,
und der Kontakt wird geöffnet.
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Bei
MEMS-Schaltern kann der Schaltvorgang auf verschiedene Arten bewirkt
werden, die prinzipiell in den 3a – 3f als Beispiele gezeigt sind. Dabei beeinflusst
ein Schaltelement das Fortschreiten einer elektromagnetischen Welle
auf einer Signalleitung durch Öffnen
oder Schließen
eines Übertragungspfades.
Dies kann in der Art eines Serienschalters, eines Shunt-Schalters
oder eines Serien-Shunt-
Schalters erfolgen. Allgemein ist im geöffneten Zustand des Schaltelements
ein großer
Abstand zum Kontaktbereich notwendig, da die Kapazität in diesem
Zustand möglichst
gering sein soll, um eine ungestörte
Leitung zu erhalten. Für
den Schaltvorgang selbst ist jedoch ein geringer Abstand erforderlich,
da nur geringe elektrostatische Kräfte wirken.
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In
dem Artikel von C. Chang und P. Chang, „Innovative Micromachined
Microwave Switch with very Low Insertion Loss", Proceedings of the 10th International
Conference on Solid-State Sensors Actuators (Transducers 99), June
7 – 10,
1999, Sendai, Japan, S. 1830 – 33,
ist ein MEMS-Schalter mit einem gebogenen Schaltelement beschrieben,
das in Form eines Cantilever-Balkens als freitragendes Element ausgestaltet
ist. Das Schaltelement ist oberhalb einer Bodenelektrode mit einem
Ende auf einem Substrat befestigt, wobei der übrige Bereich des Schaltelements
bogenförmig
nach oben gerichtet ist und vom Substrat wegragt. Beim Anlegen einer Schaltspannung
legt sich das nach oben gebogene Schaltelement durch elektrostatische
Kräfte
an die Bodenelektrode an, so dass das freie Ende des Schaltelements
mit einer Signalleitung in Kontakt gerät. Ohne die anliegende Schaltspannung
wird das Schaltelement durch eine elastische Zugspannung zurück in die
nach oben gerichtete Position gebracht, in der es von der Signalleitung
weit entfernt ist. Beim Hin- und Herschalten zwischen den beiden
Schaltzuständen
bewegt sich das Schaltelement wie die Zunge eines Frosches.
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Allgemein
besteht bei den MEMS-Schaltern das Problem, dass die elastischen
Rückstellkräfte in der
Regel sehr klein sind, so dass die Gefahr besteht, dass das Schaltelement
durch Adhäsion
an der Oberfläche
der Signalleitung anhaftet. Dadurch mangelt es den Schaltelementen
oftmals an einer ausreichenden Zuverlässigkeit, die für Langzeiteinsätze beispielsweise
im Weltraum notwendig ist.
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Deshalb
wurde versucht, das Schaltelement stärker auszugestalten, um dadurch
stärkere
Rückstellkräfte zu erreichen.
Jedoch reichen dabei die elektrostatischen Kräfte in den meisten Fällen nicht aus,
um zuverlässig
die Schaltvorgänge
zu bewirken.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Hochfrequenz-MEMS-Schalter mit gebogenem
Schaltelement zu schaffen, der bei geringen Störkapazitäten eine hohe Langzeitzuverlässigkeit
gewährleistet,
wobei bei geringem Platzbedarf eine höhere mechanische Stabilität und eine
größere Schaltkraft
erreicht wird.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch den Hochfrequenz-MEMS-Schalter mit gebogenem Schaltelement
gemäß Patentanspruch
1 und durch das Verfahren zur Herstellung eines Hochfrequenz-MEMS-Schalters
mit gebogenem Schaltelement gemäß Patentanspruch
11. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Details der Erfindung
ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Der
Hochfrequenz-MEMS-Schalter gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst einen Signalleiter, der auf einem Substrat angeordnet
ist, ein länglich
geformtes Schaltelement, das einen gebogenen elastischen Biegebereich
aufweist und freitragend auf dem Substrat befestigt ist, und eine
Elektrodenanordnung zur Erzeugung einer auf das Schaltelement wirkenden
elektrostatischen Kraft, um das Schaltelement zum Signalleiter hin
zu biegen, wobei das Schaltelement in seiner Längsrichtung parallel zum Signalleiter
angeordnet ist und einen Kontaktbereich aufweist, der sich quer
zum Schaltelement teilweise oder vollständig über den Signalleiter erstreckt,
und wobei sich der elastische Biegebereich des Schaltelements bei
Einwirkung der elektrostatischen Kraft parallel zur Signalleitung
fortschreitend an die Elektrodenanordnung annähert.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Hochfrequenz-MEMS-Schalter
wird die erforderliche Spannung zum Schließen des Elements gering gehalten, wobei
dennoch ein großer
Schaltweg möglich
ist, so dass der Abstand im offenen Zustand groß ist und dadurch die Kapazität gering
ist. Durch die Anordnung des Schaltelements in seiner Längsrichtung
parallel zum Signalleiter wird auch eine weitere Miniaturisierung
erreicht, wobei das Schaltelement dennoch relativ lang ausgestaltet
werden kann und dadurch eine höhere
mechanische Stabilität
und eine größere Schaltkraft
erreicht wird. Insbesondere ist auch eine größere Rückstellkraft bzw. stärkere Ausgestaltung des
Schaltelements möglich.
Aufgrund der großen möglichen
Länge und
Fläche
des Schaltelements können
größere elektrostatische
Kräfte
einerseits und größere Rückstellkräfte bzw.
eine dickere Ausgestaltung des Schaltelements andererseits erzielt werden.
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Bevorzugt
umfasst das Schaltelement mindestens zwei Schaltarme mit gebogenem
elastischem Biegebereich, die beidseitig des Signalleiters angeordnet
sind und sich in ihrer Längsrichtung
parallel zum Signalleiter erstrecken, wobei die Schaltarme durch
eine über
dem Signalleiter positionierte Brücke miteinander ver bunden sind,
die durch den jeweiligen Kontaktbereich gebildet wird. Durch die beidseitige
Anordnung mit brückenartigem
Kontaktbereich wird die Zuverlässigkeit
des MEMS-Schalters noch weiter erhöht, da noch größere Rückstellkräfte und
elektrostatische Kräfte
bei geringem Platz- und Energiebedarf erzielt werden können und
dadurch bei geringem Platz- und Energiebedarf eine besonders hohe
mechanische Stabilität
und Schaltkraft erzielt wird.
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Vorteilhafterweise
wird die Elektrodenanordnung durch mindestens eine Boden- oder Basiselektrode
gebildet, die unter dem Schaltelement flächig auf dem Substrat angeordnet
ist, um das Schaltelement elektrostatisch anzuziehen. Die Basiselektrode oder
Bodenelektrode ist im Fall von beidseitig angeordneten Schaltarmen
unterhalb jedes Schaltarmes angeordnet.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
wird die Elektrodenanordnung durch eine unterhalb des Substrats
angeordnete Masseelektrode bzw. durch das Substrat selbst gebildet.
Dadurch ergibt sich eine vereinfachte Herstellung und damit verringerte
Herstellungskosten. Dabei kann das Substrat aus hochohmigem Silizium
gefertigt sein.
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Die
Elektrodenanordnung erstreckt sich vorteilhafterweise parallel zur
Substratoberfläche,
um das Schaltelement durch die elektrostatische Kraft in seinem
Biegebereich fortschreitend zur Substratoberfläche hinzuziehen. Der gebogene
Biegebereich wird bevorzugt durch bimorphes Material gebildet.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Biegebereich
zur Erzeugung einer Zugspannung eine z.B. durch Laserheating angeschmolzene
Oberfläche
aufweist. Dies hat den Vorteil, dass die Zugspannung durch entsprechende
Auswahl der Dauer und Intensität
der Laserbestrahlung entsprechend den jeweiligen Anforderungen eingestellt
werden kann. Die Zugspannung kann auch durch geeignete Steuerung
der Schichtabscheidung bei der Herstellung errreicht werden.
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Vorteilhafterweise
ist das Schaltelement in Dünnfilmtechnologie
gefertigt. Dadurch wird eine kostengünstige Herstellung und kleine
Bauweise erreicht.
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Bevorzugt
gerät der
Kontaktbereich des Schaltelements bei Einwirken der elektrostatischen Kraft
in direkten Kontakt mit dem Signalleiter. Alternativ dazu nimmt
der Kontaktbereich bei Einwirken der elektrostatischen Kraft einen
minimalen Abstand zum Signalleiter ein, d.h. er tritt nicht in direkten
Kontakt mit dem Signalleiter. Dadurch ergibt sich eine große Kapazität zwischen
dem Signalleiter und dem Schaltelement, so dass die Signalleitung
unterbrochen ist. Der minimale Abstand kann z.B. durch eine geeignete
dielektrische Isolation erzielt bzw. aufrechterhalten werden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung eines Hochfrequenz-MEMS-Schalters mit gebogenem Schaltelement
werden nachfolgende Schritte durchgeführt: Ausbilden einer Signalleitung auf
einem Substrat; gegebenenfalls Ausbilden einer Elektrodenanordnung
an dem Substrat, beispielsweise wenn das Substrat keine Eigenleitung
aufweist; Formung eines länglichen
Schaltelements mit einem gebogenen elastischen Biegebereich auf
dem Substrat derart, dass es in seinem Biegebereich von der Elektrodenanordnung
durch eine elektrostatische Kraft der Länge nach zum Substrat hin gezogen
wird und sich durch elastische Rückstellkraft
im Biegebereich vom Substrat entfernt; wobei das Schaltelement in
seiner Längsrichtung
parallel zum Signalleiter derart angeordnet wird, dass sich ein
seitlich hervorstehender Kontaktbereich des Schaltelements quer über den
Signalleiter erstreckt, so dass sich der elastische Biegebereich
des Schaltelements bei Einwirkung der elektrostatischen Kraft parallel
zur Signalleitung fortschreitend an die Elektrodenanordnung annähert, um
den Kontaktbereich dem Signalleiter anzunähern. Die Elektrodenanordnung
kann auch durch ein eigenleitendes Substrat oder einen eigenleitenden
Substratbereich gebildet werden.
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Durch
das Verfahren wird auf kostengünstige Weise
ein besonders zuverlässiger
Hochfrequenz-MEMS-Schalter mit gebogenem Schaltelement hergestellt,
der eine erhöhte
mechanische Stabilität
und erhöhte
Schaltkräfte
aufweist.
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Vorteilhafterweise
wird das Schaltelement so geformt, dass es mindestens zwei Schaltarme
mit gebogenem elastischen Biegebereich aufweist, wobei die Schaltarme
beidseitig des Signalleiters angeordnet weden, so dass sie sich
in ihrer Längsrichtung
parallel zum Signalleiter erstrecken und die Schaltarme durch eine über dem
Signalleiter positionierte Brücke miteinander
verbunden sind, die durch den jeweiligen Kontaktbereich gebildet
wird.
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Bevorzugt
ist als Elektrodenanordnung mindestens eine Basiselektrode unter
dem Schaltelement flächig
auf dem Substrat angeordnet. Als Elektrodenanordnung kann auch mindestens
eine unterhalb des Substrat angeordnete Masseelektrode gebildet
werden. Vorteilhaft wird der Biegebereich durch bimophes Material
gebildet. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Oberfläche des
Biegebereichs zur Erzeugung einer Zugspannung mittels Laserheating
angeschmolzen wird. Insbesondere kann das Verfahren zur Herstellung
des erfindungsgemäß ausgestalteten
Hochfrequenz-MEMS-Schalters, wie er oben allgemein beschrieben ist,
dienen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der Figuren beschrieben, in denen
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1 als
perspektivische Darstellung einen Hochfrequenz-MEMS-Schalters gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung schematisch zeigt;
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2 eine
Draufsicht auf eine Anordnung von MEMS-Schaltern gemäß weiterer
bevorzugter Ausführungsformen
schematisch zeigt; und
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3a – 3f verschiedene Schalter-Konfigurationen
von MEMS-Schaltern schematisch darstellen.
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1 zeigt
als besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einen MEMS-Schalter 10,
der für Hochfrequenz-Anwendungen
geeignet ist und zwei parallele Schaltarme aufweist. Der MEMS-Schalter 10 umfasst
ein Substrat 11, auf dem eine Signalleitung 12 ausgebildet
ist, die sich in einer Richtung über
das Substrat 11 erstreckt. Auf dem Substrat 11 ist
ein nach oben gebogenes Schaltelement 13 befestigt, das
in diesem Beispiel zwei länglich
ausgestaltete, parallel zueinander verlaufende Schaltarme 13a, 13b umfasst.
Die Schaltarme 13a, 13b des Schaltelements 13 sind
jeweils mit einem Ende flächig
auf der Substratoberfläche
und parallel dazu befestigt, während
ihr übriger
Teil nach oben gebogen ist, so dass das jeweils andere Ende der
Schaltarme 13a, 13b von der Substratoberfläche entfernt
ist. Zu diesem Zweck weist jeder Schaltarm 13a, 13b des Schaltelements 13 einen
zentralen elastischen Biegebereich 131, 132 auf,
der in der hier gezeigten Schalterstellung nach oben gebogen bzw.
gekrümmt ist.
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Auf
der Substratoberfläche
ist unterhalb jedes Schaltarms 13a, 13b des Schaltelements 13 eine Elektrodenanordnung
vorgesehen, die in diesem Beispiel durch zwei Bodenelektroden 14a, 14b gebildet wird.
Die Bodenelektroden 14a, 14b dienen dazu, auf die
freitragend befestigten Schaltarme 13a, 13b bei Vorliegen
einer Schaltspannung eine elektrostatische Anziehungskraft auszuüben, so
dass sie sich zur Substratoberfläche
hin bewegen, wobei die elastischen Biegebereiche 131, 132 eine
gerade Gestalt annehmen.
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Das
Schaltelement 13 umfasst weiterhin einen Kontaktbereich 15,
der sich in diesem Beispiel quer über die Signalleitung 12 erstreckt.
Wenn durch die Elektrodenanordnung 14a, 14b eine
elektrostatische Kraft auf die Biegebereiche 131, 132 und
die freien Enden der Schaltarme 13a, 13b ausgeübt wird, nähert sich
der Kontaktbereich 15 an die Signalleitung 12 an,
um einen direkten elektrischen Kontakt oder eine kapazitive Ankopplung
an die Signalleitung 15 zu bewirken. In diesem Fall befindet
sich der MEMS-Schalter 10 in seinem geschlossenen Zustand.
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Das
Schaltelement 13 ist in seinen Biegebereichen 131, 132 mit
einer Zugspannung versehen, die eine Rückstellkraft bewirkt, so dass
die Schaltarme 13a, 13b zurück in den gebogenen Zustand
gelangen, wenn keine elektrostatische Anziehungskraft durch die
Bodenelektroden 14a, 14b auf die Schaltarme 13a, 13b ausgeübt wird.
In diesem Fall nimmt der MEMS-Schalter 10 seinen offenen
Zustand ein, bei dem der Kontakbereich 15 von der Signalleitung 12 entfernt
ist und somit kein elektrischer Kontakt und keine oder nur eine
sehr geringe kapazitive Kopplung an die Signalleitung 12 vorliegt.
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Das
Schaltelement 13 ist mit seinen als längliche Balken ausgestalteten,
freitragenden Schaltarmen 13a, 13b in seiner Längsrichtung
parallel zur Signalleitung 12 angeordnet. Dabei bildet
der Kontaktbereich 15 eine Brücke, die die beiden Schaltarme 13a, 13b im
Bereich ihrer freien Enden miteinander verbindet und sich in diesem
Ausführungsbeispiel vollständig über die
Signalleitung 12 hinweg quer zu dieser erstreckt. Bei Einwirkung
der elektrostatischen Kraft durch die Bodenelektroden 14a, 14b auf
die Schaltarme 13a, 13b nähern sich die Schaltarme 13a, 13b schrittweise
bzw. fortlaufend von ihren befestigten Enden her an die Bodenelektroden 14a, 14b an,
in einer Richtung, die parallel zur Signalleitung 12 verläuft.
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2 zeigt
in einer Draufsicht von oben eine Anordnung von MEMS-Schaltern 20,
bei denen die einzelnen Schaltelemente 23 jeweils nur einen
länglichen,
frei tragenden Schaltarm 23a aufweisen, der parallel zur
Signalleitung 22 verläuft.
Jedes der Schaltelemente 23 hat ein oder mehrere seitlich
am jeweiligen Schaltarm 23a angeordneten Kontaktbereich 25,
der sich quer über
die Signalleitung 22 erstreckt. Dabei kann sich der jeweilige
Kontaktbereich 25 entweder vollständig quer über die gesamte Breite der
Signalleitung 22 erstrecken oder auch nur teilweise. Es
können
an einem Schaltelement 23 auch mehrere Kontaktbereiche 25 seitlich
angeordnet sein, wie auf der rechten Seite in 2 gezeigt.
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Die
Schaltelemente 25, die in 2 im mittleren
Bereich auf beiden Seiten der Signalleitung 22 angeordnet
sind, sind so ausgerichtet, dass ihre gegenüberliegenden Kontaktbereiche 25 oberhalb
der Signalleitung 22 zahnartig ineinander greifen.
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Der
in 1 gezeigte Hochfrequenz-MEMS-Schalter 10 ist
in einer Shunt-Konfiguration
ausgeführt.
In der nach oben gerichteten Position der als Cantilever-Elemente bzw. freitragend
angeordneten Schaltarme 13a, 13b ist die Kopplungskapazität aufgrund
des Abstandes zwischen der Signalleitung 12 und dem Kontaktbereich 15 sehr
gering. Daher ist der Einfluss auf das Fortschreiten einer elektromagnetischen
Welle auf der Signalleitung 12 ebenfalls gering. Wenn eine
Anregungsspannung oder Schaltspannung an der Struktur anliegt, wird das
gekrümmte
Schaltelement 13 dazu veranlasst, sich nach unten zu biegen,
so dass der brückenartige Kontaktbereich 25 an
die Signalleitung 12 oder in deren unmittelbarer Nähe gelangt,
so dass eine hohe Kapazität
zwischen der Signalleitung 12 und dem Schaltelement 13 entsteht,
wodurch das Fortschreiten der elektromagnetischen Welle auf der Übertragungs-
oder Signalleitung 12 behindert bzw. unterbrochen wird.
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Die
gezeigten Schaltelemente 13, 23 mit ihren Schaltarmen 13a, 13b, 23a und
Kontaktbereichen 15, 25 sind in Dünnfilmtechnologie
gefertigt, wobei die geboge nen Schaltelemente mit ihren Schaltarmen
parallel zur Signalleitung 12, 25 angeordnet sind
und in der in 1 gezeigten Ausführungsform
durch eine Brücke,
die durch den Kontaktbereich 15 gebildet wird, verbunden
sind. Die Signalleitung 12, 22, die unterhalb
der Brücke
bzw. dem Kontaktbereich 15, 25 auf dem Substrat 11, 21 verläuft, hat
typischerweise einen elektrischen Widerstand von beispielsweise
ca. 50 Ω.
Sie kann aber auch mit anderen Widerständen ausgestaltet sein, je nach
den Erfordernissen der jeweiligen Anwendung. Der MEMS-Schalter bildet
ein HF-Relais.
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Die 3a – 3f zeigen als Beispiele verschiedenartige
Schalter-Konfigurationen,
die mit dem erfindungsgemäßen MEMS-Schalter
möglich
sind. 3a und 3b zeigen
eine Schaltung in Serie mit der Signalleitung 12, wobei
in 3a die Signalleitung unterbrochen
und in 3b die Signalleitung 12 geschlossen
ist.
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3c und 3d zeigen
eine Shunt-Schalter-Konfiguration, bei der die Schaltung durch einen elektrischen
Nebenschluss erfolgt. Dabei ist in 3c die
Signalleitung 12 geschlossen, da der Schalter offen ist
und somit kein Nebenschluss vorliegt. In 3d ist
die Signalleitung 12 unterbrochen, da der Schalter geschlossen
ist und ein Nebenschluss vorliegt.
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Die 3e und 3f zeigen
eine Kombination von Serien- und Shunt-Konfiguration, wobei in 3e der
Schalter in der Signalleitung 12 geöffnet ist und in 3f der Nebenschluss geschlossen ist.
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Das
Substrat 11, 21 ist aus einem Halbleitermaterial
gefertigt, während
die Signalleitung 12, 22 und das Schaltelement 13, 23 aus
hochleitendem Material gefertigt werden, wie beispielsweise Al,
Cu, Au, usw.
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Bei
der Herstellung des MEMS-Schalters werden zunächst elektrisch leitende Schichten
als Signalleitung und Elektrodenanordnung auf dem Substrat ausgebildet
und anschließend
wird das Schaltelement 13, 23 freitragend auf
der Substratoberfläche befestigt.
Zur Erzeugung der Biegung und der Rückstellkraft im Biegebereich
des Schaltelements wird seine Oberfläche mittels Laserheating angeschmolzen,
um die notwendige Zugspannung im elastischen Biegebereich zu schaffen.
Es kann aber auch bimorphes Material verwendet werden, um die Krümmung und
die Rückstellkraft
in den gebogenen Zustand hervorzurufen. Anstelle einer Bodenelektrode
kann zur Erzeugung einer elektrostatischen Anziehungskraft auch
ein hochohmiges Substrat verwendet werden, wobei dieses auf seiner
Rückseite
mit einer Metallisierung 17 versehen ist, die als Masse
dient, wobei diese Möglichkeit
zur Veranschaulichung ebenfalls in 1 schematisch
dargestellt ist.
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Bei
der Herstellung kann die in bekannten Verfahren verwendete sogenannte
Opferschicht durch eine geeignete Oberflächenmodifikation, z.B. durch
Hydrophobisierung, ersetzt werden. Dadurch wird der Abstand zwischen
dem Schaltelement und der Bodenelektrode oder der Substratoberfläche noch
geringer, so dass erheblich größere elektrische Felder
und entsprechend kleinere Betriebsspannungen erzielt werden.
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Durch
die gebogene Form des Schaltelements in seiner Längsrichtung parallel zur Richtung der
Signalleitung wird ein besonders großer Schaltweg möglich, so
dass der Abstand im offenen Zustand bei geringer Größe des Schaltelements
dennoch groß gestaltet
werden kann und dadurch die Kapazität im offenen Zustand gering
ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung
wird eine höhere
mechanische Stabilität
erreicht. Darüberhinaus
können die
Schaltelemente mit einer größeren Rückstellkraft versehen
werden, da aufgrund der geometrischen Anordnung der Elektroden und
der Schaltelemente eine größere elektrostatische
Anziehungskraft er zielt werden kann, wobei dennoch im geöffneten
Zustand eine geringe Störkapazität vorliegt.
Insbesondere in weitgehend autonomen Systemen und vor allem bei Satellitenanwendungen
wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung
des Hochfrequenz-MEMS-Schalters eine verbesserte Langzeitstabilität und eine
größere Zuverlässigkeit
erzielt. Dabei wird auch die Gefahr der Adhäsion oder allgemein eines Hängenbleibens
oder Verhakens des Schaltelements an der Substratoberfläche oder
der Oberfläche
der Signalleitung reduziert bzw. eliminiert.