DE102006001321B3 - Switching device, has two signal lines and ground lines which are controlled by plated-through hole through laminar extending substrate, where signal lines surrounded by ground lines - Google Patents

Switching device, has two signal lines and ground lines which are controlled by plated-through hole through laminar extending substrate, where signal lines surrounded by ground lines Download PDF

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Abstract

The device has two signal lines (2) surrounded by ground lines (3,4) of controlled electromagnetic signal, where the signal lines or the ground lines are contactable at front side by substrate surface area operation drive, drivable to contact unit (8). The signal line and ground lines are controlled by a plated-through hole through a laminar extending substrate (5). The signal line and/or the ground lines are contactable in the range of the plated-through holes of the respective line of the contact unit.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schalten eines elektromagnetischen Hochfrequenzsignals auf einem koplanaren Wellenleiter.The The invention relates to a device for switching an electromagnetic High frequency signal on a coplanar waveguide.

Stand der TechnikState of the art

Mikrosystemtechnische Hochfrequenz-Schalter (MEMS (microelectromechanical system) HF-Schalter) sind mechanische Vorrichtungen zum Schalten von elektromagnetischen Hochfrequenzsignalen. MEMS HF-Schalter haben Vorteile gegenüber Feldeffekttransistoren oder PIN-Dioden, da sie sehr geringe Verluste in Durchlassstellung verursachen und eine sehr gute Isolationswirkung in Sperrstellung aufweisen. Darüber hinaus haben sie eine ausgezeichnete Linearität in Bezug auf die Signalübertragung bei hohen Frequenzen und eine sehr geringe Leistungsaufnahme, wobei dies insbesondere für elektrostatisch angetriebene Schalter gilt. MEMS HF-Schalter werden typischerweise bei Signalfrequenzen von 0,1 GHz bis 100 GHz eingesetzt.Microsystem technology High frequency switch (MEMS (microelectromechanical system) RF switch) are mechanical devices for switching electromagnetic Radio frequency signals. MEMS RF switches have advantages over field effect transistors or PIN diodes, as they have very low losses in forward position cause and a very good insulation effect in locked position exhibit. About that In addition, they have excellent linearity in terms of signal transmission at high frequencies and a very low power consumption, taking this in particular for electrostatically driven switch applies. MEMS RF switch typically used at signal frequencies from 0.1 GHz to 100 GHz.

MEMS HF-Schalter werden meist in Verbindung mit mikrotechnisch hergestellten planaren Wellenleitern eingesetzt. Mikrotechnisch hergestellte Hochfrequenz-Wellenleiter bestehen typischerweise in einer Ausführung als Mikrostreifenleiter aus zwei oder in einer Ausführung als koplanare Wellenleiter aus drei metallischen Leiterbahnen, die mittels auf Photolithographie basierten Planartechnologien hergestellt werden.MEMS HF switches are usually used in conjunction with microfabricated used planar waveguides. Microfabricated high frequency waveguides exist typically in one embodiment as a microstrip conductor of two or in one embodiment as coplanar waveguide made of three metallic tracks, by means of produced on photolithography based planar technologies.

In einem Mikrostreifenleiter befinden sich die zwei Leiterbahnen auf gegenüberliegenden Seiten eines dielektrischen Substrats, wobei in typischen Ausführungsformen die Leiterbahn auf einer Substratebene ganzflächig ausgeführt und geerdet wird. Die nicht geerdete Leiterbahn wird als Signalleitung bezeichnet und stellt die eigentliche funktionelle Leiterbahn dar.In a microstrip conductor, the two interconnects are on opposite Sides of a dielectric substrate, in typical embodiments the conductor track on a substrate level over the entire surface running and grounded. Not grounded track is referred to as a signal line and provides the actual functional trace.

Besonders vorteilhaft sind jedoch koplanare Wellenleiter, bei denen eine zentrale Leiterbahn, die so genannte Signalleitung, von zwei geerdeten Leiterbahnen, den so genannten Masseleitungen, umgeben ist. Ein HF-Signal breitet sich auf einem koplanaren Wellenleiter als quasi-transversal Mode zwischen Signalleitung und den Masseleitungen aus. Die Vorteile eines koplanaren Wellenleiters gegenüber einem Mikrostreifenleiter sind die einfachere Herstellung (alle Leiterbahnen befinden sich auf einer Ebene), die geringere elektromagnetische Abstrahlung (und damit eine geringe Signaldämpfung) und die geringe elektromagnetische Beeinflussung nebeneinander liegender Wellenleiter.Especially However, advantageous are coplanar waveguides in which a central Trace, the so-called signal line, from two grounded tracks, the so-called ground lines, is surrounded. An RF signal is spreading on a coplanar waveguide as a quasi-transversal mode between signal line and the ground lines. The advantages a coplanar waveguide to a microstrip are the simpler production (all traces are located on one level), the lower electromagnetic radiation (and thus a low signal attenuation) and the low electromagnetic interference juxtaposed Waveguides.

Es gibt zwei grundlegende schaltungstechnische Ausführungsformen von MEMS HF-Schaltern. In der seriellen Anordnung ist die Signalleitung des HF Wellenleiters unterbrochen und kann durch ein Kontaktstück geschlossen werden. In der Kurzschluss-Anordnung wird die Signalleitung des HF-Wellenleiters nicht unterbrochen sondern mit den Masseleitungen verbunden und damit kurzgeschlossen. Die typischen Ausführungsformen werden in Gabriel M. Rebeiz „RF MEMS, Theory, Design, and Technology", John Wiley & Sons, Inc., 2003, Kapitel 4 und 5 beschrieben.It There are two basic circuit embodiments of MEMS RF switches. In the serial arrangement is the signal line of the RF waveguide interrupted and can be closed by a contact piece. In the Short circuit arrangement becomes the signal line of the RF waveguide not interrupted but connected to the ground lines and with it shorted. The typical embodiments are in Gabriel M. Rebeiz "RF MEMS, Theory, Design, and Technology, John Wiley & Sons, Inc., 2003, Chapter 4 and 5 described.

Für die Schaltkontakte in HF-Schaltern gibt es zwei mögliche Ausführungsformen: Elektrisch leitfähige, wie z.B. metallische Kontakte und kapazitive Kontakte. Typischerweise werden HF-Schalter mit elektrisch leitfähigen Kontakten in der seriellen Anordnung eingesetzt und funktionieren ähnlich wie klassische Relais, wobei jedoch keine Lastströme sondern HF-Signale geschaltet werden. Durch das Schließen eines leitfähigen Kontaktstücks, das oft in Form eines Biegebalkens ausgelegt ist, wird ein elektromagnetisches Signal über den Schalter geleitet oder unterbrochen. Diese Art von HF-Schalter eignet sich besonders für Frequenzen bis zu einigen GHz. Typische Beispiele werden in EP 0 751 546 B1 und EP 1 426 992 A2 be schrieben. In einigen Publikationen werden darüber hinaus HF-Schalter mit elektrisch leitfähigen Kontakt in der Kurzschluss-Anordnung beschrieben, so z.B. in o.g. Werk von Rebeiz „RF MEMS, Theory, Design, and Technology". Die Bewegung des Kontaktstücks erfolgt in den meisten Schaltern durch einen elektrostatischen Antrieb, da diese Antriebsart über eine vorteilhafte, sehr geringe Leistungsaufnahme verfügt.There are two possible embodiments for the switching contacts in HF switches: Electrically conductive, such as metallic contacts and capacitive contacts. Typically, RF switches are used with electrically conductive contacts in the serial arrangement and function similar to classic relays, but no load currents but RF signals are switched. By closing a conductive contact piece, which is often designed in the form of a bending beam, an electromagnetic signal is passed or interrupted via the switch. This type of RF switch is particularly suitable for frequencies up to several GHz. Typical examples are in EP 0 751 546 B1 and EP 1 426 992 A2 be written. Some publications also describe HF switches with electrically conductive contacts in the short-circuit arrangement, such as in the aforementioned work by Rebeiz "RF MEMS, Theory, Design, and Technology." The movement of the contact piece in most switches is done by one Electrostatic drive, as this drive has a favorable, very low power consumption.

Für Signalfrequenzen von wenigen GHz bis zu einigen hundert GHz werden zumeist HF-Schalter mit kapazitiven Kontakten in der Kurzschluss-Anordnung eingesetzt. In diesen Schaltern wird ein elektromagnetisches Signal in einem Wellenleiter geführt, wobei über der Signalleitung des Wellenleiters eine leitfähige Membran ähnlich einer Brücke angeordnet ist, die im Falle eines koplanaren Wellenleiters mit den beiden Masseleitungen verbunden ist und deren Abstand zur Signalleitung variiert werden kann. Bei genügend großem Abstand zwischen Membran und Signalleitung kann das Signal mit geringen Verlusten passieren. Wird der Abstand der Membran zur Signalleitung verringert, vergrößert sich die Kapazität zwischen Membran und Signalleitung. Das Signal koppelt in diesem Zustand kapazitiv in die leitfähige Membran ein und wird mit den Masseleitungen des koplanaren Wellenleiters kurzgeschlossen. Das Signal kann den Schalter in diesem Zustand nicht passieren.For signal frequencies from a few GHz up to a few hundred GHz are usually with HF switch capacitive contacts used in the short-circuit arrangement. In These switches become an electromagnetic signal in a waveguide led, whereby over the Signal line of the waveguide a conductive membrane similar to one bridge arranged in the case of a coplanar waveguide with the two ground lines is connected and their distance from the signal line can be varied. If enough great Distance between diaphragm and signal line can be low with the signal Losses happen. Is the distance of the membrane to the signal line decreases, increases the capacity between Membrane and signal line. The signal couples in this state Capacitive in the conductive membrane and is connected to the ground lines of the coplanar waveguide shorted. The signal can be the switch in this state not happen.

In einer typischen Ausführungsform ist die Signalleitung von der leitfähigen Membran durch eine dielektrische Schicht getrennt, um die Kapazität in Sperrstellung zu maximieren und einen elektrischen Kontakt zu verhindern. Ein typischer kapazitiver HF-Schalter wird in US 6 803 534 B1 beschrieben. Es gibt weitere Ausführungsformen des gleichen Prinzips, wobei beispielsweise in DE 100 37 385 A1 die Signalleitung als bewegliche Membran ausgelegt ist und an eine Elektrode auf dem Substrat geführt wird, die mit den Masseleitungen verbunden ist. Die Bewegung der Membran wird bevorzugt durch einen elektrostatischen Antrieb realisiert. In den oben genannten Beispielen wird eine Gleichspannung zwischen Membran und Signalleitung bzw. in DE 100 37 385 A1 zwischen Membran und Masseleitung angelegt, um die Bewegung der Membran zu erreichen. In anderen Ausführungsformen wird die Membran über mit der Membran verbundene elektrostatische Flächenantriebe bewegt (D. Peroulis et al. "MEMS devices for high isolation switching and tunable filter ing", IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, Boston, Juni 2000, 1217–1220).In a typical embodiment, the signal line from the conductive membrane is through a dielectric layer separated to maximize capacitance in the blocking position and prevent electrical contact. A typical capacitive RF switch is in US Pat. No. 6,803,534 B1 described. There are other embodiments of the same principle, wherein, for example, in DE 100 37 385 A1 the signal line is designed as a movable membrane and is led to an electrode on the substrate, which is connected to the ground lines. The movement of the membrane is preferably realized by an electrostatic drive. In the above examples, a DC voltage between the membrane and signal line or in DE 100 37 385 A1 placed between membrane and ground line to achieve movement of the membrane. In other embodiments, the membrane is moved across electrostatic surface drives associated with the membrane (D.M. Peroulis et al., "MEMS devices for high isolation switching and tunable filtering", IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, Boston, June 2000, 1217- 1220).

In US 6 798 315 B2 „Lateral Motion MEMS Switch" wird ein serieller HF-Schalter beschrieben, bei dem eine unterbrochene Signalleitung seitlich mittels eines Kontaktstücks kontaktiert und damit geschlossen wird. Die parallel zur Substratebene ausgeführte, laterale Anordnung des Schalters erlaubt den Einsatz eines lateralen, elektrostatischen Kammantriebes. Laterale elektrostatische Kammantriebe sind vorteilhaft, da die zum Antrieb erforderliche Elektrodenfläche im Vergleich zu vertikal zur Substratebene wirkenden elektrostatischen Membran- oder Biegebalkenantrieben nicht von der Substratfläche begrenzt wird. Dadurch können sie mit geringen Antriebsspannungen betrieben werden bzw. bringen bei gleichen Antriebsspannungen größere Kontaktkräfte auf.In US Pat. No. 6,798,315 B2 "Lateral Motion MEMS Switch" describes a serial RF switch in which a broken signal line is contacted and closed laterally by means of a contact piece.The lateral arrangement of the switch parallel to the substrate plane allows the use of a lateral, electrostatic comb drive Comb drives are advantageous because the electrode surface required for the drive is not limited by the substrate surface in comparison to the electrostatic diaphragm or bending beam drives acting vertically to the substrate plane.

In DE 103 28 183 A1 wird ein Hochfrequenzbauelement beschrieben, bei dem das elektromagnetische Signal über Durchführungen durch einen Grundkörper von einem auf der Unterseite aufgebrachten planaren Wellenleiter auf einen auf der Oberseite befindlichen Wellenleiter geführt werden kann, so dass eine durchgängige Verbindung vorliegt. Bei dem beschriebenen Bauteil handelt es sich bspw. um einen Kurzschlussschalter gemäß DE 100 37 385 A1 .In DE 103 28 183 A1 a high-frequency component is described, in which the electromagnetic signal can be passed via feedthroughs through a base body from a planar waveguide applied on the underside to a waveguide located on the upper side, so that there is a continuous connection. The described component is, for example, a short circuit switch according to DE 100 37 385 A1 ,

Nachteile des Standes der TechnikDisadvantages of the state of the technique

MEMS HF-Schalter haben oft eine geringe Zuverlässigkeit in Bezug auf die Anzahl möglicher Schaltzyklen. Der Hauptausfallgrund von elektrostatisch angetriebenen Schaltern mit elektrisch leitfähigem Kontakt ist ein Verschleiß des Kontakts. Die Ursache für den Verschleiß sind die relativ kleinen Antriebs- und Kontaktkräfte von MEMS HF-Schaltern, die eine Verwendung von weichen Kontaktmaterialien, wie z.B. Gold, erforderlich machen, die ihrerseits eine ausreichende Kontaktfläche zwischen den Kontakten gewährleisten. Der Hauptausfallgrund von elektrostatisch angetriebenen Schaltern mit kapazitivem Kontakt ist eine Ausbildung von nicht reversiblen Aufladungen im Kontaktbereich, die je nach Polarität ein Öffnen oder Schließen des Schalters verhindern.MEMS RF switches often have low reliability in number possible switching cycles. The main failure cause of electrostatically driven switches with electrically conductive Contact is a wear of the Contact. The cause of are the wear the relatively small drive and contact forces of MEMS RF switches, the a use of soft contact materials, such as e.g. Gold, required make, in turn, a sufficient contact surface between ensure the contacts. The main failure cause of electrostatically driven switches with capacitive contact is an education of non-reversible charges in the contact area, which, depending on the polarity, opens or closes the Prevent switch.

Die Zuverlässigkeit von MEMS HF-Schaltern kann durch eine Erhöhung der Kontaktkraft und einen damit möglichen Einsatz von relativ harten, verschleißarmen Kontaktmaterialien und durch eine hohe Rückstellkraft zum Öffnen des Schalters verbessert werden. Eine hohe Rückstellkraft wird beispielsweise durch ein steifes Membran- bzw. Biegebalkenelement oder durch einen zusätzlichen Rückstellmechanismus erreicht. Derartige Ausführungsformen erhöhen jedoch nochmals die Anforderungen an einen Antrieb zum Schließen des Schalters, da die Rückstellkraft der Kontaktkraft entgegenwirkt. Bisherige MEMS HF-Schalter mit vertikal zur Substratebene wirkenden elektrostatischen Membran- oder Biegebalkenantrieben können nur relativ geringe Kräfte aufbringen, da die Größe des Antriebs durch die Baugröße des Schalters limitiert ist.The reliability of MEMS RF switches can be increased by increasing the contact force and thus potential Use of relatively hard, low-wear contact materials and by a high restoring force to open of the switch can be improved. A high restoring force, for example by a rigid membrane or bending beam element or by a additional Reset mechanism reached. Such embodiments increase but again the requirements for a drive to close the Switch, because the restoring force of the Counteracts contact force. Previous MEMS RF switch with vertical to the substrate level electrostatic membrane or bending beam drives can apply only relatively small forces, because the size of the drive by the size of the switch is limited.

MEMS HF-Schalter mit lateralen elektrostatischen Kammantrieben, wie in US 6 798 315 B2 beschrieben, können relativ große Kräfte auf ein Kontaktstück aufbringen. Jedoch besteht bei dieser Art von Schaltern der Nachteil, dass sie bisher nur in Mikrostreifenleitern eingesetzt werden können. In einem koplanaren Wellenleiter ist die zu schließende Signalleitung von zwei Masseleitungen umgeben und kann somit mit einer lateralen Anordnung von Antrieb und Kontaktstück nicht geschlossen bzw. geöffnet werden.MEMS RF switch with lateral electrostatic comb drives, as in US Pat. No. 6,798,315 B2 described, can apply relatively large forces on a contact piece. However, this type of switch has the disadvantage that it can only be used in microstrip conductors so far. In a coplanar waveguide, the signal line to be closed is surrounded by two ground lines and thus can not be closed or opened with a lateral arrangement of drive and contact piece.

Die überwiegende Anzahl von MEMS HF-Schaltern werden mit Technologien der Oberflächenmikromechanik hergestellt. In der Oberflächenmikromechanik werden selektiv Schichten auf ein Substrat abgeschieden bzw. nach dem Abscheiden selektiv entfernt. Gerade die Herstellung von frei beweglichen Membranen oder von Biegebalken durch so genannte Opferschichtätzungen stellt hohe Anforderungen an die Fertigungstechnik, da der Schichtstress des Membran- oder Biegebalkenmaterials sehr genau und reproduzierbar eingestellt werden muss.The predominant Number of MEMS RF switches are using surface micromechanics technologies produced. In surface micromechanics layers are selectively deposited on a substrate selectively removed. Especially the production of free movable diaphragms or bending beams by so-called sacrificial layer etching places high demands on the production technology, since the layer stress the membrane or bending beam material very accurate and reproducible must be adjusted.

Aufgabe der Erfindungtask the invention

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektromagnetisches HF-Signal auf einem koplanaren Wellenleiter zu schalten.The The object of the invention is an electromagnetic RF signal to switch on a coplanar waveguide.

Lösung der AufgabeSolution of task

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Schalten eines in einem koplanaren Wellenleiter (1) mit einer Signalleitung (2) und zwei die Signalleitung (2) umgebenden Masseleitungen (3, 4) geführten elektromagnetischen Signals, bei der

  • a) die Signalleitung (2) sowie die Masseleitungen (3, 4) jeweils mittels wenigstens einer Durchkontaktierung (6a, 6b, 6c, 7a, 7b, 7c) durch ein sich flächig erstreckendes Substrat (5) geführt sind und
  • b) die Signalleitung (2) und/oder die Masseleitungen (3, 4) stirnseitig von einem mittels eines parallel zur Substratoberfläche arbeitenden Antriebs (12 bis 17) antreibbaren Kontaktstück (8) kontaktierbar ist/sind.
The task is solved by a Vorrich to switch one in a coplanar waveguide ( 1 ) with a signal line ( 2 ) and two the signal line ( 2 ) surrounding ground lines ( 3 . 4 ) guided electromagnetic signal, in the
  • a) the signal line ( 2 ) as well as the ground lines ( 3 . 4 ) each by at least one via ( 6a . 6b . 6c . 7a . 7b . 7c ) by a flat extending substrate ( 5 ) are guided and
  • b) the signal line ( 2 ) and / or the ground lines ( 3 . 4 ) end face of a by means of a parallel to the substrate surface working drive ( 12 to 17 ) drivable contact piece ( 8th ) is contactable / are.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Die Durchkontaktierungen des koplanaren Wellenleiters erlauben es, die Signalleitung mittels eines Kontaktstücks stirnseitig zu kontaktieren, ohne die Masseleitungen des Wellenleiters zu unterbrechen. Dabei wird die hochfrequenzmäßig wirksame Geometrie des Wellenleiters durch die stirnseitige Kontaktierung im Wesentlichen nicht beeinträchtigt. Dies hat zur Folge, dass die Signaldämpfung des Schalters für elektromagnetische Signale in Durchlassstellung sehr gering ist.The Through holes of the coplanar waveguide allow the Contact signal line by means of a contact piece at the front, without interrupting the ground lines of the waveguide. there becomes the high frequency effective geometry of the waveguide through the frontal contacting substantially not impaired. This has the consequence that the signal attenuation the switch for electromagnetic signals in Durchlassstellung is very low.

In Sperrstellung bewirkt das stirnseitige Kontaktstück insbesondere einen galvanischen oder einen hochfrequenzmäßigen, kapazitiven Kurzschluss zwischen einer oder beiden Masseleitungen und der Signalleitung. Ein HF-Signal kann daher den Wellenleiter nicht mehr passieren. Der Schalter bewirkt somit eine hohe Isolation des HF-Signals im Wellenleiter.In Locking position causes the frontal contact piece in particular a galvanic or a high-frequency, capacitive Short circuit between one or both ground lines and the signal line. An RF signal can therefore no longer pass through the waveguide. The switch thus causes a high isolation of the RF signal in Waveguides.

Durch die stirnseitige Kontaktierung kann ein lateraler, parallel zur Substratebene wirkender Antrieb zum Schalten eingesetzt werden. Ein parallel zur Substratoberfläche arbeitender Antrieb des Kontaktstücks hat den Vorteil, dass er sich in die Breite bzw. Tiefe der Vorrichtung ausbreiten und somit eine größere Antriebskraft als ein senkrecht zur Oberfläche arbeitender Antrieb aufbringen bzw. mit einer geringeren Antriebsspannung (beispielsweise von 3 V bis 12 V) betrieben werden kann.By the frontal contact can be a lateral, parallel to Substrate-level drive can be used for switching. One parallel to the substrate surface working drive of the contact piece has the advantage that he spread in the width or depth of the device and thus a greater driving force as a perpendicular to the surface apply working drive or with a lower drive voltage (for example, from 3 V to 12 V) can be operated.

Durch die große Kraft kann im Falle eines elektrisch leitfähigen Kontaktstücks ein guter Kontakt auch beim Einsatz von harten Kontaktmaterialien und damit eine hohe Zuverlässigkeit in Bezug auf die Anzahl möglicher Schaltzyklen erzielt werden. Des Weiteren kann eine große Rückstellkraft, beispielsweise durch einen Rückstellme chanismus, realisiert werden, der ein zuverlässiges Öffnen des Schalters gewährleistet.By the size Force can in the case of an electrically conductive contact piece good contact even when using hard contact materials and thus a high reliability in terms of the number of possible Switching cycles are achieved. Furthermore, a large restoring force, for example, by a Rückstellme mechanism, be realized, which ensures a reliable opening of the switch.

Die Vorrichtung erlaubt die Realisierung eines Schalters in Kurzschluss-Anordnung bei dem die Signalleitung mit den Masseleitungen verbunden wird und die Realisierung eines Schalters in serieller Anordnung bei dem die Signalleitung unterbrochen und geschlossen werden kann. Des Weiteren kann ein Schalter mit zwei Kontaktstücken an den jeweiligen Stirnseiten der beiden Durchkontaktierungen realisiert werden, der für sehr hohe Signalfrequenzen geeignet ist.The Device allows the realization of a switch in short circuit arrangement in which the signal line is connected to the ground lines and the realization of a switch in a serial arrangement the signal line can be interrupted and closed. Furthermore, a switch with two contact pieces on realized the respective end faces of the two vias be that for very high signal frequencies is suitable.

Durch die stirnseitige Anordnung der Kontaktstücke und die damit mögliche substratparallele Anordnung des elektrostatischen Antriebs kann der Schalter mit einem reaktiven Ionenätzprozess, dem so genannten Deep Reactive Ion Etching (DRIE, Beschreibung in DE 42 41 045 C1 ), aus einkristallinem Silizium gefertigt werden. Das Herstellungsverfahren ist im Gegensatz zur Oberflächenmikromechanik sehr gut für die Herstellung beweglicher Strukturen geeignet. In einem einkristallinen Material können keine Eigenspannungen auftreten, die die Funktion des Schalters negativ beieinträchtigen. Darüber hinaus unterliegt das Material nahezu keinen mechanischen Alterungserscheinungen, wie sie z.B. bei beweglichen metallischen Systemen auftreten können.By the frontal arrangement of the contact pieces and the possible substrate-parallel arrangement of the electrostatic drive, the switch with a reactive Ionenätzprozess, the so-called Deep Reactive Ion Etching (DRIE, description in DE 42 41 045 C1 ), are made of single-crystal silicon. In contrast to surface micromechanics, the production process is very well suited for the production of movable structures. In a monocrystalline material, no residual stresses can occur which adversely affect the function of the switch. In addition, the material is subject to almost no mechanical aging phenomena, as they can occur, for example, in moving metallic systems.

Beschreibung von Ausführungsbeispielendescription of exemplary embodiments

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus den anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:Further advantageous embodiments emerge from the dependent claims as well as from the attached Drawings closer explained Embodiments. Show it:

1a eine Aufsicht auf einen Schalter in Kurzschluss-Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der Schalter in Sperrstellung steht; 1a a plan view of a switch in a short-circuit arrangement according to a first embodiment of the invention, wherein the switch is in the blocking position;

1b eine Aufsicht auf den Schalter gemäß 1a in Durchlassstellung; 1b a view of the switch according to 1a in passage position;

1c eine seitliche Schnittansicht des Schalters aus 1b entlang der Linie A-A gemäß 1b; 1c a side sectional view of the switch 1b along the line AA according to 1b ;

1d die Unterseite des Schalters aus 1b; 1d the bottom of the switch off 1b ;

1e die Unterseite eines Schalters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem die Durchkontaktierungen auf der Unterseite mit koplanaren Wellenleitern verbunden sind. 1e the underside of a switch according to a second embodiment, wherein the vias on the bottom are connected to coplanar waveguides.

2a eine Aufsicht auf einen Schalter in serieller Anordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der Schalter in Durchlassstellung steht; 2a a plan view of a switch in a serial arrangement according to a third embodiment of the invention, wherein the switch is in the passage position;

2b eine Aufsicht auf den Schalter gemäß 2a in Sperrstellung; 2 B a view of the switch according to 2a in locked position;

2c eine seitliche Schnittansicht des Schalters aus 2b entlang der Linie A-A gemäß 2b; 2c a side sectional view of the switch 2 B along the line AA according to 2 B ;

2d die Unterseite des Schalters aus 2b; 2d the bottom of the switch off 2 B ;

3a eine Aufsicht auf den Schalter gemäß 1a in Durchlassstellung mit einem elektrostatischen Kammantrieb und zwei Rückstellfedern; 3a a view of the switch according to 1a in passage position with an electrostatic comb drive and two return springs;

3b eine Aufsicht auf den Schalter gemäß 3a, wobei der Schalter jedoch in Sperrstellung steht; 3b a view of the switch according to 3a However, the switch is in the locked position;

4 eine Aufsicht auf einen Schalter mit zwei Kontaktstücken gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 4 a plan view of a switch with two contact pieces according to a fourth embodiment of the invention;

5 eine Aufsicht auf einen Schalter mit einem Eingang und zwei schaltbaren Ausgängen gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung; 5 a plan view of a switch with an input and two switchable outputs according to a fifth embodiment of the invention;

6a eine Aufsicht auf einen Schalter in Sperrstellung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, der nur eine Durchführung des Wellenleiters durch das Substrat aufweist; 6a a plan view of a switch in the blocking position according to a sixth embodiment having only a passage of the waveguide through the substrate;

6b eine Aufsicht auf den Schalter gemäß 6a in Durchlassstellung; 6b a view of the switch according to 6a in passage position;

6c eine seitliche Schnittansicht des Schalters aus 6b entlang der Linie A-A gemäß 6b; 6c a side sectional view of the switch 6b along the line AA according to 6b ;

6d die Unterseite des Schalters aus 6a. 6d the bottom of the switch off 6a ,

1a zeigt eine Ausführungsform des Schalters in Kurzschluss-Anordnung für einen koplanaren Wellenleiter 1 mit einer Signalleitung 2 und zwei Masseleitungen 3 und 4 in Sperrstellung (der Antrieb des Schalters ist nicht dargestellt). Die Leitungen bestehen aus einem leitfähigem Material und befinden sich auf einem Substrat 5, dass elektrisch nicht oder nur sehr gering leitend ist. Die Breite der Leitungen liegt typischerweise im Bereich von 10 μm bis 200 μm. Die Höhe der Leitungen senkrecht zur Abbildungsebene beträgt typischerweise 5 μm bis 100 μm. Alternativ können zwischen dem koplanaren Wellenleiter und dem Substrat eine oder mehrere Zwischenschichten vorhanden sein, die beispielsweise eine Isolation zwischen Leiterbahnen und Substrat bewirken. 1a shows an embodiment of the switch in short circuit arrangement for a coplanar waveguide 1 with a signal line 2 and two ground lines 3 and 4 in locked position (the drive of the switch is not shown). The cables are made of a conductive material and are located on a substrate 5 in that it is electrically or only slightly conductive. The width of the lines is typically in the range of 10 .mu.m to 200 .mu.m. The height of the lines perpendicular to the imaging plane is typically 5 μm to 100 μm. Alternatively, one or more intermediate layers may be present between the coplanar waveguide and the substrate, causing, for example, an insulation between interconnects and substrate.

An den jeweiligen Enden der Signalleitung und der Masseleitungen befinden sich Durchkontaktierungen 6a, 6b, 6c und 7a, 7b, 7c, die den koplanaren Wellenleiter durch das Substrat 5 hindurch auf die gegenüberliegende Substratoberfläche führen. Die Durchkontaktierungen sind in 1c und 1d dargestellt und dienen einem Anschluss des Schalters, beispielsweise durch so genannte Flip-Chip Technik, an eine beliebige HF Schaltung. Alternativ können – wie in 1e dargestellt – die Durchkontaktierungen auch auf der gegenüberliegenden Substratoberfläche mit koplanaren Wellenleitern 18, 19 verbunden sein. Die koplanaren Wellenleiter 1 der Vorderseite sind in 1d und 1e gestrichelt angedeutet.At the respective ends of the signal line and the ground lines are plated-through holes 6a . 6b . 6c and 7a . 7b . 7c passing the coplanar waveguide through the substrate 5 through to the opposite substrate surface. The vias are in 1c and 1d represented and serve a connection of the switch, for example by so-called flip-chip technology, to any RF circuit. Alternatively - as in 1e shown - the vias also on the opposite substrate surface with coplanar waveguides 18 . 19 be connected. The coplanar waveguides 1 the front are in 1d and 1e indicated by dashed lines.

Die Durchführung des Wellenleiters 1 durch das Substrat 5 ermöglicht eine seitliche, stirnseitige Kontaktierung der Signalleitung 2 des koplanaren Wellenleiters 1, die bei einem planaren Design nicht ohne eine Unterbrechung zumindest einer Masseleitung möglich ist. Das gegenüber dem Substrat 5 und dem Wellenleiter 1 bewegliche Kontaktstück 8 ist so ausgelegt, dass es mit einer Bewegung parallel zur Substratebene, mit dem Teilstück 9 die Signalleitung 2 mit den Masseleitungen 3 und 4 im Bereich oder in der Nähe der Durchkontaktierungen verbinden und damit kurzschließen kann.The implementation of the waveguide 1 through the substrate 5 allows a lateral, frontal contacting of the signal line 2 of the coplanar waveguide 1 which is not possible with a planar design without interruption of at least one ground line. That opposite to the substrate 5 and the waveguide 1 movable contact piece 8th is designed so that it moves with a parallel to the substrate plane, with the section 9 the signal line 2 with the ground lines 3 and 4 connect in the area or in the vicinity of the vias and thus can short circuit.

Die Verbindung zwischen Teilstück 9 und den Leitungen 2, 3, 4 kann als elektrisch leitfähiger Kontakt oder als kapazitiver Kontakt oder als Kombination beider Kontaktarten ausgelegt sein. In allen Ausführungsformen des Kontaktelements 8 wird die Signalleitung 2 mit den Masseleitungen 3 und 4 hochfrequenztechnisch verbunden bzw. kurzgeschlossen. Der hochfrequenztechnische Kurzschluss von Signalleitung und Masseleitungen bewirkt, dass ein HF-Signal den Schalter nicht mehr oder nur sehr stark gedämpft passieren kann.The connection between section 9 and the wires 2 . 3 . 4 can be designed as an electrically conductive contact or as a capacitive contact or as a combination of both types of contact. In all embodiments of the contact element 8th becomes the signal line 2 with the ground lines 3 and 4 high-frequency technically connected or short-circuited. The high-frequency short circuit of signal line and ground lines causes an RF signal, the switch can no longer or only very heavily attenuated happen.

Das Kontaktstück 8 und dessen Teilbereich 9 und die Leitungen 2, 3, 4 des koplanaren Wellenleiters 1 im Bereich der Kontaktstellen können diverse Variationen aufweisen. Besonders vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen ein guter Kontaktschluss und damit ein guter Übergang für ein HF-Signal gewährleistet sind. Des Weiteren sind Ausführungsformen möglich bei denen die Signalleitung nur mit einer Masseleitung verbunden wird oder bei denen das Kontaktelement mit einer oder zwei Leitungen des Wellenleiters elastisch verbunden ist.The contact piece 8th and its subarea 9 and the wires 2 . 3 . 4 of the coplanar waveguide 1 in the area of the contact points can have various variations. Particularly advantageous embodiments are those in which a good contact closure and thus a good transition for an RF signal are ensured. Furthermore, embodiments are possible in which the signal line is connected only to a ground line or in which the contact element is elastically connected to one or two lines of the waveguide.

1b zeigt den Schalter aus 1a im geöffneten Zustand. Durch ein Zurückziehen des Kontaktstücks 8 werden die Leitungen des koplanaren Wellenleiters 1 nicht mehr kurzgeschlossen und ein Hochfrequenzsignal kann den Schalter passieren. 1b shows the switch 1a in the open state. By retracting the contact piece 8th become the leads of the coplanar waveguide 1 no longer shorted and a high frequency signal can pass the switch.

2a zeigt eine Ausführungsform des Schalters in serieller Anordnung. Im Gegensatz zur Ausführungsform in 1a besteht die Signalleitung aus den zwei Teilbereichen 2 und 10, die im Bereich der Durchkontaktierung 6b durch eine Aussparung 11 voneinander getrennt sind. Das Kontaktstück 8 mit dem Teilstück 9 bewirkt in dieser Ausführungsform eine Verbindung der beiden Teilbereiche 2 und 10 der Signalleitung. In der gezeigten Position des Kontaktstücks 8 kann ein HF-Signal den Schalter passieren. 2a shows an embodiment of the switch in a serial arrangement. In contrast to the embodiment in 1a the signal line consists of the two subareas 2 and 10 in the area of the via 6b through a recess 11 are separated from each other. The contact piece 8th with the section 9 causes in this embodiment, a compound of the two sections 2 and 10 the signal line. In the shown position of the contact piece 8th An RF signal can pass the switch.

2b zeigt den Schalter aus 2a in Sperrstellung. Das Kontaktstück 8 ist zurückgezogen und die Teilbereiche 2 und 10 der Signalleitung sind nicht miteinander verbunden. In diesem Zustand kann ein HF-Signal den Schalter nicht mehr oder nur sehr stark gedämpft passieren. 2 B shows the switch 2a in locked position. The contact piece 8th is withdrawn and the subareas 2 and 10 the signal line are not connected. In this condition, an RF signal can no longer pass through the switch or only to a very high degree.

2c zeigt eine Schnittansicht des Schalters entlang der Linie A-A gemäß 2b, in der die Durchkontaktierungen 6b und 7b zu erkennen sind. 2d zeigt die Unterseite des Schalters aus 2a, auf der alle Durchkontaktierungen 6a, 6b, 6c und 7a, 7b, 7c zu erkennen sind. Der koplanare Wellenleiter 1 der Vorderseite ist in 2c gestrichelt angedeutet. 2c shows a sectional view of the switch along the line AA according to 2 B in which the vias 6b and 7b can be seen. 2d shows the bottom of the switch 2a on which all vias 6a . 6b . 6c and 7a . 7b . 7c can be seen. The coplanar waveguide 1 the front is in 2c indicated by dashed lines.

3a zeigt eine Ausführungsform des Schalters aus 1a mit einem elektrostatischen Kammantrieb. Der gezeigte Antrieb ist mit dem Kontaktstück 8 verbunden und besteht aus zwei kammförmig miteinander verzahnten Elektroden 12 und 13, wobei eine Elektrode 12 beweglich ist und über elastische Aufhängungen 14a und 14b mit dem Substrat 5 an den Stellen 15a, 15b, 15c verbunden ist. Die Darstellung des elektrostatischen Kammantriebs zeigt nur ein mögliches Beispiel. Der Antrieb kann größer oder kleiner sein und eine beliebige Anzahl verzahnter Elektrodenfinger aufweisen. Das Öffnen des Schalters wird in dieser Ausführungsform durch einen Rückstellmechanismus, bestehend aus zwei elastisch aufgehängten Rückstellfedern 16a, 16b und Anschlägen 17a, 17b an der beweglichen Elektrode, unterstützt. 3a shows an embodiment of the switch 1a with an electrostatic comb drive. The drive shown is with the contact piece 8th connected and consists of two comb-shaped toothed electrodes 12 and 13 , wherein an electrode 12 is movable and has elastic suspensions 14a and 14b with the substrate 5 in the places 15a . 15b . 15c connected is. The representation of the electrostatic comb drive shows only one possible example. The drive may be larger or smaller and have any number of toothed electrode fingers. The opening of the switch is in this embodiment by a return mechanism, consisting of two elastically suspended return springs 16a . 16b and attacks 17a . 17b at the movable electrode, supported.

3b zeigt den Schalter aus 3a in Sperrstellung mit ausgelenkter beweglicher Elektrode 12 und ausgelenkten Rückstellfedern 16a, 16b. Die Auslenkung des Systems wird durch das Anlegen einer Gleichspannung an die Elektroden 12 und 13 erreicht. Typischerweise sind die Elektroden durch eine Isolationsschicht oder durch Abstandshalter getrennt, um einen Kurzschluss zu vermeiden. 3b shows the switch 3a in locking position with deflected movable electrode 12 and deflected return springs 16a . 16b , The deflection of the system is achieved by applying a DC voltage to the electrodes 12 and 13 reached. Typically, the electrodes are separated by an insulating layer or spacers to avoid shorting.

Die Rückstellfedern 16a, 16b verhindern bzw. reduzieren zugleich ein Prellen des Kontaktelements 8 beim Auftreffen auf die Signalleitung 2 bzw. die Masseleitungen 3, 4, da sie die Aufprallgeschwindigkeit beim Aufprall des Kontaktstücks 8 auf diese Leitungen reduzieren.The return springs 16a . 16b at the same time prevent or reduce bouncing of the contact element 8th when hitting the signal line 2 or the ground lines 3 . 4 because it reduces the impact speed at the impact of the contact piece 8th reduce to these lines.

Abweichend von 3a und 3b sind auch Ausführungsformen des Antriebs möglich, bei denen das Kontaktelement in Ruhestellung mit den Leitungen des Wellenleiters verbunden ist. In diesem Fall bewirkt das Anlegen einer Gleichspannung ein Öffnen des Schalters.Deviating from 3a and 3b Embodiments of the drive are also possible in which the contact element is connected in the rest position with the lines of the waveguide. In this case, applying a DC voltage causes the switch to open.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform als Schalter, bei dem auf beiden Seiten des koplanaren Wellenleiters im Bereich der Durchkontaktierungen jeweils ein Kontaktelement 8 angebracht wird. 4 shows a further embodiment as a switch, wherein in each case a contact element on both sides of the coplanar waveguide in the region of the plated-through holes 8th is attached.

5 zeigt eine weitere Ausführungsform des Schalters bei dem sich ein koplanarer Wellenleiter in zwei koplanare Wellenleiter verzweigt. In dieser Ausführungsform kann ein Eingangssignal mittels zweier Kontaktelemente 8 auf zwei alternative Ausgänge geschaltet werden. 5 shows a further embodiment of the switch in which a coplanar waveguide branches into two coplanar waveguides. In this embodiment, an input signal by means of two contact elements 8th be switched to two alternative outputs.

Generell kann ein Wellenleiter ein oder auch mehrere derartige Verzweigungen aufweisen, so dass er einen Eingang und mehrere Ausgänge, einen Ausgang und mehrere Eingänge oder mehrere Eingänge und mehrere Ausgänge aufweist. Dabei kann jeder Eingang und jeder Ausgang mit einem Schalter der vorstehend beschriebenen Art beschaltet sein, so dass sich insgesamt eine Mehrfachschalter-Vorrichtung ergibt.As a general rule For example, a waveguide may include one or more such branches have, so that he has one input and several outputs, one output and several entrances or more inputs and several outputs having. In this case, each input and each output with a switch of be connected as described above, so that in total a multiple switch device results.

6a zeigt eine Ausführungsform des Schalters mit nur einer Durchführung des koplanaren Wellenleiters durch das Substrat 5 in Sperrstellung. Die in der Schnittzeichnung gemäß 6c gezeigten und in 6d gestrichelt gezeichneten Durchkontaktierungen 6a, 6b, 6c können in dieser Ausführungsform mit dem Kontaktstück 8 hochfrequenzmäßig kurzgeschlossen werden. Die Durchkontaktierungen 6a, 6b, 6c sind auf der Unterseite des Schalters (6d) mit einem durchgehend ausgeführten koplanaren Wellenleiter verbunden. Der koplanare Wellenleiter 18 kann sich wie in dieser Ausführungsform gezeigt auf der Unterseite des Schalters befinden oder auf einem anderem Substrat, das mit dem Schalter vorzugsweise in Flip-Chip Technik verbunden ist. Werden die Durchkontaktierungen 6a, 6b, 6c wie in 6a gezeigt mittels des Kontaktstücks 8 verbunden, kann ein HF-Signal den Schalter nicht oder nur stark gedämpft passieren. 6b zeigt den Schalter aus 6a in Durchlassstellung. Die Durchkontaktierungen 6a, 6b, 6c sind in diesem Fall nicht durch das Kontaktstück 8 verbunden und ein Signal kann den Schalter weitgehend ungestört passieren. 6a shows an embodiment of the switch with only one implementation of the coplanar waveguide through the substrate 5 in locked position. The in the sectional drawing according to 6c shown and in 6d dashed lined vias 6a . 6b . 6c can in this embodiment with the contact piece 8th short-circuited in terms of frequency. The vias 6a . 6b . 6c are on the bottom of the switch ( 6d ) is connected to a continuous coplanar waveguide. The coplanar waveguide 18 may be as shown in this embodiment, on the underside of the switch or on another substrate, which is preferably connected to the switch in flip-chip technology. Be the vias 6a . 6b . 6c as in 6a shown by means of the contact piece 8th connected, an RF signal, the switch can not pass or only strongly attenuated. 6b shows the switch 6a in passage position. The vias 6a . 6b . 6c are not in this case by the contact piece 8th connected and a signal can pass the switch largely undisturbed.

Die Kontaktelemente 8 gemäß den in den 2a bis 2b, 4, 5 und 6a bis 6d dargestellten Ausführungsbeispielen werden vorzugsweise ebenfalls mit einem elektrostatischen Kammantrieb gemäß den 3a/3b angetrieben, so dass diesbezüglich auf die Erläuterungen zu den 3a und 3b verwiesen wird.The contact elements 8th according to the in the 2a to 2 B . 4 . 5 and 6a to 6d illustrated embodiments are preferably also with an electrostatic comb drive according to the 3a / 3b Thus, in this regard, the remarks on the 3a and 3b is referenced.

Die vorstehend beschriebenen Schalter sind vorzugsweise in Photolithographiebasierter so genannter Planartechnologie gefertigt und bestehen überwiegend oder weitgehend vollständig aus Silizium oder einem Metall. Vorzugsweise werden metallische Strukturen galvanisch hergestellt. Alternativ zu Silizium als Substratmaterial kann auch ein anderes Halbleitermaterial, Glas oder ein anderer keramischer Werkstoff verwendet werden.The switches described above are preferably manufactured and consist of photolithography-based so-called planar technology predominantly or substantially entirely of silicon or a metal. Preferably, metallic structures are produced galvanically. As an alternative to silicon as substrate material, it is also possible to use another semiconductor material, glass or another ceramic material.

Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, dass die jeweilige erfindungsgemäße Schaltervorrichtung hermetisch eingekapselt ist. D.h. sie weist eine hermetisch abschließende Abdeckung auf, die sie vollständig umgibt, wobei ggf. innerhalb der Vorrichtung vorhandene Hohlräume ein Vakuum aufweisen oder in diesen Hohlräumen eine Schutzgasatmosphäre bzw. eine Inertgasatmosphäre eingeschlossen ist.Farther It is preferably provided that the respective switch device according to the invention hermetically encapsulated. That it has a hermetic cover on it completely surrounds, possibly within the device existing cavities Have vacuum or in these cavities a protective gas atmosphere or an inert gas atmosphere is included.

Des Weiteren ist vorgesehen, dass diese erfindungsgemäßen Vorrichtungen in sog. Flip-Chip Ausführungen erstellt werden. Dabei werden an dem Chip-Gehäuse der Vorrichtung kleine Lötkugeln bzw. Lötaugen vorgesehen, die dann beim Anschluss der Vorrichtung unter definierter Lage auf eine anzuschließende HF-Schaltung aufgelötet werden.Of It is further provided that these devices according to the invention in so-called flip-chip versions to be created. In this case, small devices are attached to the chip housing of the device solder balls or pads provided, which then when connecting the device under defined Location to be connected Soldered HF circuit become.

Alternativ können Draht-Bond-Technologien oder andere Technologien herangezogen werden, um die erfindungsgemäßen Schaltvorrichtungen mit weiteren Schaltungen zu verbinden.alternative can Wire bonding technologies or other technologies are used to the switching devices according to the invention to connect with other circuits.

Claims (22)

Vorrichtung zum Schalten eines in einem koplanaren Wellenleiter (1) mit einer Signalleitung (2) und zwei die Signalleitung (2) umgebenden Masseleitungen (3, 4) geführten elektromagnetischen Signals, wobei die Signalleitung (2) sowie die Masseleitungen (3, 4) jeweils mittels wenigstens einer Durchkontaktierung (6a, 6b, 6c, 7a, 7b, 7c) durch ein sich flächig erstreckendes Substrat (5) geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalleitung (2) und/oder die Masseleitungen (3, 4) stirnseitig von einem mittels eines parallel zur Substratoberfläche arbeitenden Antriebs (12 bis 17) antreibbaren Kontaktstück (8) kontaktierbar ist/sind.Device for switching one in a coplanar waveguide ( 1 ) with a signal line ( 2 ) and two the signal line ( 2 ) surrounding ground lines ( 3 . 4 ) guided electromagnetic signal, wherein the signal line ( 2 ) as well as the ground lines ( 3 . 4 ) each by at least one via ( 6a . 6b . 6c . 7a . 7b . 7c ) by a flat extending substrate ( 5 ), characterized in that the signal line ( 2 ) and / or the ground lines ( 3 . 4 ) end face of a by means of a parallel to the substrate surface working drive ( 12 to 17 ) drivable contact piece ( 8th ) is contactable / are. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalleitung (2) und/oder die Masseleitungen (3, 4) im Bereich wenigstens einer der Durchkontaktierungen (6a, 6b, 6c, 7a, 7b, 7c) der jeweiligen Leitung von dem Kontaktstück (8) kontaktierbar ist/sind.Device according to Claim 1, characterized in that the signal line ( 2 ) and / or the ground lines ( 3 . 4 ) in the region of at least one of the plated-through holes ( 6a . 6b . 6c . 7a . 7b . 7c ) of the respective line from the contact piece ( 8th ) is contactable / are. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalleitung (2) sowie die Masseleitungen (3, 4) jeweils mittels wenigstens zweier Durchkontaktierungen (6a, 6b, 6c, 7a, 7b, 7c) durch das Substrat geführt sind.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the signal line ( 2 ) as well as the ground lines ( 3 . 4 ) in each case by means of at least two plated-through holes ( 6a . 6b . 6c . 7a . 7b . 7c ) are guided through the substrate. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen Schalter in Kurzschluss-Anordnung handelt, mittels dessen die Signalleitung (2) mit einer oder beiden Masseleitungen (3, 4) kurzschließbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is a switch in short-circuit arrangement, by means of which the signal line ( 2 ) with one or both ground lines ( 3 . 4 ) is short-circuitable. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Kontaktstücks (8) ein kapazitiver Kontakt herstellbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the contact piece ( 8th ) Capacitive contact can be produced. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine dielektrische Schicht zwischen dem Kontaktstück (8) und der Signalleitung (2) oder der bzw. den Masseleitungen (3, 4) befindet.Apparatus according to claim 5, characterized in that a dielectric layer between the contact piece ( 8th ) and the signal line ( 2 ) or the ground line (s) ( 3 . 4 ) is located. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kontaktstück (8) um einen elektrisch leitfähigen Kontakt handelt.Apparatus according to claim 4, characterized in that it is in the contact piece ( 8th ) is an electrically conductive contact. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen Schalter in serieller Anordnung handelt, bei dem die Signalleitung (2) an ihrem stirnseitigen Ende eine einen Teilbereich (10) abtrennende Aussparung (11) aufweist, wobei der Teilbereich (10) mit einer Durchkontaktierung (6b) verbunden ist, wobei das Kontaktstück (8) in Durchlassstellung eine Überbrückung der Aussparung (11) bewirkt und in Sperrstellung die Signalleitung (2) unterbrochen ist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is a switch in a serial arrangement, in which the signal line ( 2 ) at its front end one part ( 10 ) separating recess ( 11 ), the subregion ( 10 ) with a via ( 6b ), wherein the contact piece ( 8th ) in Durchlassstellung bridging the recess ( 11 ) and in the blocking position, the signal line ( 2 ) is interrupted. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (1217) ein elektrostatischer Antrieb ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the drive ( 12 - 17 ) is an electrostatic drive. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ineinandergreifende, kammartig angeordnete Elektroden aufweist.Device according to claim 9, characterized in that that the drive interlocking, comb-like arranged electrodes having. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie weitgehend aus Silizium gefertigt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that it is made largely of silicon. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie weitgehend aus einem Metall gefertigt ist.Device according to one of claims 1 to 10, characterized that it is largely made of a metal. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie weitgehend aus einer Kombination aus Silizium und Metall gefertigt ist.Device according to one of claims 1 to 10, characterized that they are largely made of a combination of silicon and metal is made. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche. dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (5) aus Glas oder einem anderen keramischen Werkstoff besteht.Device according to one of the preceding claims. characterized in that the substrate ( 5 ) made of glass or other ceramic material. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (5) aus Silizium oder einem anderen Halbleiter besteht.Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the substrate ( 5 ) consists of silicon or another semiconductor. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchkontaktierungen (6a, 6b, 6c, 7a, 7b, 7c) galvanische Durchkontaktierungen sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the plated-through holes ( 6a . 6b . 6c . 7a . 7b . 7c ) are galvanic vias. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen Schalter mit zwei Kontaktstücken an den Durchkontaktierungen (6a, 6b, 6c) und den Durchkontaktierungen (7a, 7b, 7c) handelt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is a switch with two contact pieces at the plated-through holes ( 6a . 6b . 6c ) and the vias ( 7a . 7b . 7c ). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenleiter (1) eine oder mehrere Verzweigungen aufweist, so dass er einen Eingang und mehrere Ausgänge, einen Ausgang und mehrere Eingänge oder mehrere Eingänge und mehrere Ausgänge aufweist, wobei jeder Eingang und Ausgang mit einem Schalter beschaltet sein kann, so dass sich ein Mehrfachschalter bildet.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the waveguide ( 1 ) has one or more branches such that it has one input and multiple outputs, one output and multiple inputs or multiple inputs and multiple outputs, each input and output may be connected to a switch to form a multiple switch. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen Schalter handelt, bei dem die Signalleitung und die Masseleitungen des koplanaren Wellenleiters nur mittels jeweils einer Durchkontaktierung (6a, 6b, 6c) durch das Substrat geführt sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is a switch in which the signal line and the ground lines of the coplanar waveguide only by means of one through-hole ( 6a . 6b . 6c ) are guided through the substrate. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen schichtweise in Planartechnologie hergestellten Aufbau aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that they are layered in planar technology having constructed structure. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie von einem hermetisch abschließenden Deckel abgeschlossen ist, insbesondere unter Vakuum oder einer Schutz- oder Inertgasatmosphäre.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that they are of a hermetically sealed lid completed, in particular under vacuum or a protective or inert gas atmosphere. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Lötaugen zum Anschluss an eine Hochfrequenz-Schaltung, beispielsweise mit der so genannten Flip-Chip Technik, aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that they solder pads for connection to a high-frequency circuit, for example with the so-called flip-chip technology, has.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007035633A1 (en) * 2007-07-28 2009-02-19 Protron Mikrotechnik Gmbh Micromechanical structure e.g. electrostatic drive, manufacturing method, involves using structures etched in silicon substrate as negative region, removing partial regions of substrate and opening galvanically produced metal structures
EP2365509A1 (en) * 2010-03-12 2011-09-14 Omron Corporation Electrostatic relay
EP2395533A1 (en) 2010-06-09 2011-12-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Electrostatically actuated micro-mechanical switching device
WO2016086997A1 (en) * 2014-12-04 2016-06-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Microelectromechanical system and method for manufacturing the same

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4241045C1 (en) * 1992-12-05 1994-05-26 Bosch Gmbh Robert Process for anisotropic etching of silicon
EP0751546B1 (en) * 1995-06-22 2000-07-26 Rockwell International Corporation Micro electromechanical RF switch
DE10037385A1 (en) * 2000-08-01 2002-02-14 Bosch Gmbh Robert Device with a capacitor
DE10328183A1 (en) * 2002-07-02 2004-01-15 Robert Bosch Gmbh Electronic component comprises a base body having a passage connecting a first conducting structure with a second conducting structure both formed as planar waveguides
EP1426992A2 (en) * 2002-12-05 2004-06-09 Omron Corporation Electrostatic mems switch
US6798315B2 (en) * 2001-12-04 2004-09-28 Mayo Foundation For Medical Education And Research Lateral motion MEMS Switch
US6803534B1 (en) * 2001-05-25 2004-10-12 Raytheon Company Membrane for micro-electro-mechanical switch, and methods of making and using it

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4241045C1 (en) * 1992-12-05 1994-05-26 Bosch Gmbh Robert Process for anisotropic etching of silicon
EP0751546B1 (en) * 1995-06-22 2000-07-26 Rockwell International Corporation Micro electromechanical RF switch
DE10037385A1 (en) * 2000-08-01 2002-02-14 Bosch Gmbh Robert Device with a capacitor
US6803534B1 (en) * 2001-05-25 2004-10-12 Raytheon Company Membrane for micro-electro-mechanical switch, and methods of making and using it
US6798315B2 (en) * 2001-12-04 2004-09-28 Mayo Foundation For Medical Education And Research Lateral motion MEMS Switch
DE10328183A1 (en) * 2002-07-02 2004-01-15 Robert Bosch Gmbh Electronic component comprises a base body having a passage connecting a first conducting structure with a second conducting structure both formed as planar waveguides
EP1426992A2 (en) * 2002-12-05 2004-06-09 Omron Corporation Electrostatic mems switch

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PEROULIS,D., PACHECO,S., SARABANKI,K., KATEHI, I.P.B: MEMS devices for high isolation switching and tunable filtering. In: Proc. International Microwave Symposium MTT-S. Boston, USA: IEEE, 2000, S.1217-1220 *
REBEIZ,Gabriel M.: RF MEMS: Theory, Design and Technology. New York [u.a.]: John Wiley & Sons, 2003, S.86-89,104-107,120-131. ISBN 0-471-20169-3 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007035633A1 (en) * 2007-07-28 2009-02-19 Protron Mikrotechnik Gmbh Micromechanical structure e.g. electrostatic drive, manufacturing method, involves using structures etched in silicon substrate as negative region, removing partial regions of substrate and opening galvanically produced metal structures
DE102007035633B4 (en) * 2007-07-28 2012-10-04 Protron Mikrotechnik Gmbh Process for producing micromechanical structures and micromechanical structure
EP2365509A1 (en) * 2010-03-12 2011-09-14 Omron Corporation Electrostatic relay
CN102194612A (en) * 2010-03-12 2011-09-21 欧姆龙株式会社 Electrostatic relay
JP2011192424A (en) * 2010-03-12 2011-09-29 Omron Corp Electrostatic relay
CN102194612B (en) * 2010-03-12 2013-11-06 欧姆龙株式会社 Electrostatic relay
EP2395533A1 (en) 2010-06-09 2011-12-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Electrostatically actuated micro-mechanical switching device
CN102290289A (en) * 2010-06-09 2011-12-21 德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会 Electrostatically actuated micro-mechanical switching device
US8610520B2 (en) 2010-06-09 2013-12-17 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Electrostatically actuated micro-mechanical switching device
CN102290289B (en) * 2010-06-09 2015-06-24 德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会 Electrostatically actuated micro-mechanical switching device
TWI573164B (en) * 2010-06-09 2017-03-01 法蘭荷夫 職工債權研究公司 Electrostatically actuated micro-mechanical switching device
WO2016086997A1 (en) * 2014-12-04 2016-06-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Microelectromechanical system and method for manufacturing the same

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