KR100997685B1 - Piezoelectric rf mems switch and fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압전형 RF MEMS 스위치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 압전력으로 동작하는 구동기를 접촉 패드를 중심으로 복수개 구비하고 각 구동기와 상기 접촉 패드 사이에 연결되는 각 힌지를 절곡하여 압전형 RF MEMS 스위치를 형성함으로써, 낮은 구동 전압의 경우에도 접촉패드가 변위되어 두 RF 신호선을 스위칭 할 수 있고, 변위되는 접촉패드의 평활도(flatness)를 유지시켜서 삽입 손실을 최소화한다. 또한 본 발명은 신호선의 방향과 수직한 방향으로 브릿지 형태의 구동기를 배치함으로써 잡음 발생을 방지하며 초소형화가 용이하다.The present invention relates to a piezoelectric RF MEMS switch and a method of manufacturing the same, and more particularly, a plurality of actuators operating in a piezoelectric force are provided around a contact pad, and each hinge connected between each driver and the contact pad is bent and pressed. By forming a typical RF MEMS switch, the contact pads can be displaced to switch the two RF signal lines even at low driving voltages, minimizing insertion loss by maintaining the flatness of the displaced contact pads. In addition, the present invention prevents the occurrence of noise and miniaturization is easy by placing the bridge-type driver in a direction perpendicular to the direction of the signal line.
압전형 RF MEMS 스위치, 브릿지형태 구동기, 힌지, 접촉패드, 웨이퍼 레벨 패키징 Piezoelectric RF MEMS Switches, Bridge Type Drivers, Hinges, Contact Pads, Wafer Level Packaging
Description
본 발명은 차세대 지능형 RF(radio frequency) 통신 시스템, 레이다, 위성, 측정기기에 반드시 필요한 RF MEMS(micro electro mechanical system) 스위치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는, 압전력으로 동작하는 구동기를 접촉 패드를 중심으로 복수개 구비하고 각 구동기와 상기 접촉 패드 사이에 연결되는 각 힌지를 절곡하여 형성함으로써, 낮은 구동 전압이 인가될 경우에도 복수개의 구동기 및 복수개 구동기 각각에 연결된 각 힌지가 동작하여 접촉패드가 변위되기 때문에 서로 단절된 두 RF 신호선을 연결 또는 단락시켜서 스위칭을 수행하는 압전형 RF MEMS 스위치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a RF micro electro mechanical system (RF MEMS) switch and a method of manufacturing the same, which are necessary for next generation intelligent radio frequency (RF) communication systems, radars, satellites, and measuring devices. By providing a plurality of contact pads around the contact pads and bending each hinge connected between each driver and the contact pads, even when a low driving voltage is applied, each hinge connected to each of the plurality of drivers and the plurality of drivers operates to operate the contact pads. The present invention relates to a piezoelectric RF MEMS switch that performs switching by connecting or shorting two RF signal lines that are disconnected from each other because is displaced.
최근 정보 통신 기술의 발달과 더불어 소자의 소형화, 경량화 및 고성능화를 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히 RF 스위치는 정보 통신 기기의 신호 제어 및 가변 소자 구현을 위한 부품으로서 응용 범위가 다양하고 소자의 소형화 및 성능에 매우 중요한 영향을 미치는 핵심 부품이다.Recently, with the development of information and communication technology, research for miniaturization, light weight, and high performance of devices has been actively conducted. In particular, the RF switch is a component for signal control and variable device implementation of information and communication devices, and is a key component having a wide range of applications and having a very important influence on device miniaturization and performance.
현재 상용중인 MOSFET 및 PIN 다이오드와 같은 반도체 스위치는 높은 삽입손 실, 낮은 격리도, 비선형성 등 좋지 않은 주파수 응답특성과 높은 전력소비를 갖는다. 그에 비하여 RF MEMS 스위치는 뛰어난 주파수 응답특성을 갖고, 낮은 전력소비를 필요로 한다. 그 중 전자기력이나 열구동을 이용하는 RF MEMS 스위치는 스위칭속도가 느리고, 구동하기 위하여 많은 전류를 필요로 하기 때문에 전력소비가 크다. 이에 비하여 정전력을 이용하는 RF MEMS 스위치는 스위칭 속도도 빠르고, 전력소비도 적지만, 구동 시 30V 이상의 높은 인가전압을 필요로 하여 휴대용 이동통신단말기에 적용하는 것은 용이하지 않다. 따라서, 구동 전압이 낮고(일예로 5V보다 낮음), 전력소비도 낮으며 스위칭 속도는 빠른 압전력을 이용한 RF MEMS 스위치가 많이 개발되고 있다. Current semiconductor switches such as MOSFETs and PIN diodes have poor frequency response and high power consumption, such as high insertion loss, low isolation, and nonlinearity. In comparison, RF MEMS switches have excellent frequency response and require low power consumption. Among them, the RF MEMS switch using electromagnetic force or thermal drive has high power consumption because the switching speed is slow and a lot of current is required to drive. On the other hand, the RF MEMS switch using the constant power has a fast switching speed and low power consumption, but it is not easy to apply to a portable mobile communication terminal requiring a high applied voltage of 30V or more when driving. Therefore, many RF MEMS switches using low piezoelectric power having a low driving voltage (for example, lower than 5V), low power consumption, and fast switching speed have been developed.
도 1은 종래 압전형 RF MEMS 스위치의 일예를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 압전형 RF MEMS 스위치는, 압전력으로 동작하는 구동기(10)와, 서로 이격되어 단절된 두 RF 신호선에 접촉하는 접촉 패드(20), 및 상기 구동기(10)와 상기 접촉 패드(20) 사이에 연결되는 힌지(30)로 구성된다. 1 shows an example of a conventional piezoelectric RF MEMS switch. As shown in FIG. 1, a conventional piezoelectric RF MEMS switch includes a
상기 힌지(30)는 직선형으로 형성된다.The
구동 전압이 인가되면, 상기 구동기(10)는 압전력으로 기계적 동작을 하게 되고 그 동작으로 인하여 구동기(10) 종단의 힌지(30)를 통하여 접촉 패드(20)가 변위된다. 이와 같은 변위에 의하여 접촉 패드(20)는 서로 이격되어 단절된 두 RF 신호선을 연결 또는 단락시켜서 스위치로서 동작한다.When a driving voltage is applied, the
그러나 도 1에 도시된 종래 압전형 RF MEMS 스위치는 하나의 구동기로 접촉 패드를 구동시키기 때문에 두 RF 신호선에 접촉되는 접촉 패드의 압력이 일정하지 못하게 되어 삽입 손실이 커지게 되며 접촉 패드가 쉽게 마모되는 문제점이 있다.However, since the conventional piezoelectric RF MEMS switch shown in FIG. 1 drives the contact pads with one driver, the pressure of the contact pads contacting the two RF signal lines is not constant, resulting in large insertion loss, and the contact pads are easily worn. There is a problem.
도 2는 종래 압전형 RF MEMS 스위치의 다른 예를 나타낸다. 도 2에 도시된 종래 RF MEMS 스위치는, 압전력으로 동작하는 구동기(10)가 4개 구비되고, 서로 이격되어 단절된 두 RF 신호선에 접촉하는 접촉 패드(20)가 한 개 구비되며, 각 구동기(10)와 상기 접촉 패드(20) 사이에 연결되는 힌지(30)가 4개 구비된다. 2 shows another example of a conventional piezoelectric RF MEMS switch. The conventional RF MEMS switch shown in FIG. 2 includes four
상기 힌지(30) 각각은 직선형으로 형성된다.Each of the
도 2에 도시된 종래 압전형 RF MEMS 스위치는 4개의 구동기로 접촉 패드를 구동시키기 때문에 접촉 패드의 이동이 평행으로 이루어질 수 있어서 도 1에 도시된 종래 RF MEMS 스위치에 비하여 삽입 손실이 작은 장점이 있다. 그러나 도 2에 도시된 종래 압전형 RF MEMS 스위치는 힌지 각각이 접촉 패드와 직선형태로 연결되어 있기 때문에 힌지의 휘는 정도, 즉, 변위가 크지 않고 그로인해 과전압 인가시 힌지에서 그 충격을 다 흡수하지 못하고, 압전층으로 구성된 구동기에도 전달될 가능성이 크다. 또한 도 2에 도시된 종래 압전형 RF MEMS 스위치는 구동기의 크기에 의하여 스위치의 전체 크기가 고정되기 때문에 초소형화가 용이하지 못한 단점도 있다.Since the conventional piezoelectric RF MEMS switch shown in FIG. 2 drives the contact pads with four drivers, the contact pads can be moved in parallel, so the insertion loss is smaller than that of the conventional RF MEMS switch shown in FIG. . However, in the conventional piezoelectric RF MEMS switch shown in FIG. 2, since the hinges are linearly connected to the contact pads, the bending degree of the hinge, that is, the displacement is not large, and thus the shock is not absorbed by the hinge when the overvoltage is applied. It is not likely to be transmitted to a driver composed of a piezoelectric layer. In addition, the conventional piezoelectric RF MEMS switch illustrated in FIG. 2 has a disadvantage in that miniaturization is not easy because the entire size of the switch is fixed by the size of the driver.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 압전력으로 동작하는 구동기를 접촉 패드를 중심으로 복수개 구비하고 각 구동기와 상기 접촉 패드 사이에 연결되는 각 힌지를 절곡하여 형 성함으로써, 낮은 전압에서도 변위를 용이하게 하여 두 RF 신호선을 스위칭하고, 과전압 인가시 그 충격을 힌지에서 흡수해 압전층으로 구성된 구동기가 받는 스트레스를 최소화하며, 또한 변위되는 접촉패드의 평활도(flatness)를 유지시켜서 삽입 손실을 최소화하며, 초소형화가 용이한 압전형 RF MEMS 스위치 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.The present invention has been proposed in order to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide a plurality of actuators operating in a piezoelectric force around a contact pad, and each hinge connected between each driver and the contact pad. By bending and forming, it facilitates displacement even at low voltages, switching two RF signal lines, absorbing the shock from the hinge when overvoltage is applied, and minimizing the stress applied to the actuator composed of piezoelectric layers. The present invention provides a piezoelectric RF MEMS switch that maintains flatness to minimize insertion loss and is easily miniaturized, and a method of manufacturing the same.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치는, 상부 기판과; 상기 상부 기판의 하단부에 소정 간격으로 이격되어 형성되는 두 개의 신호단자와; 하부 기판과; 상기 하부 기판의 상부에 부상되어 형성되는 외팔보구조의 지지대와; 상기 지지대 위에 형성되어 압전력으로 구동하는 복수개의 구동기와; 상기 상부 기판의 하단부에 형성된 두 개의 신호 단자에 접촉 및 탈착되어 신호를 스위칭하는 접촉패드와; 상기 복수개 구동기 각각의 종단의 일측에서 상기 지지대의 일부가 연장 및 절곡되어 상기 구동기와 상기 접촉패드를 연결하는 힌지와; 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 간격을 유지하는 몰드; 및 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 접합하는 접합층으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a piezoelectric RF MEMS switch according to an embodiment of the present invention includes an upper substrate; Two signal terminals spaced apart at predetermined intervals from a lower end portion of the upper substrate; A lower substrate; A support of a cantilever structure which is formed to float on an upper portion of the lower substrate; A plurality of drivers formed on the support to drive with piezoelectric force; A contact pad contacting and detaching two signal terminals formed at a lower end of the upper substrate to switch signals; A hinge for extending and bending a portion of the support at one end of each of the plurality of drivers to connect the driver and the contact pad; A mold which maintains a gap between the upper substrate and the lower substrate; And a bonding layer bonding the upper substrate and the lower substrate.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 제조 방법은, 하부 기판의 상단부에 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 및 실리콘 산화물을 순서대로 적층하는 단계와; 상기 적층된 실리콘 산화물의 상단부에 하부 전극, 압전층, 상부 전극을 증착한 후 건식 식각을 통하여 브릿 지(bridge) 형태의 복수개 구동기를 형성하는 단계와; 상기 복수개 구동기의 형성 후 노출된 실리콘 산화물과 실리콘 질화물을 식각하여, 상기 복수개 구동기의 외곽 형상을 따르는 지지대와, 소정 폭 및 길이로 절곡되어 상기 복수개의 구동기를 서로 연결하는 힌지를 형성하는 단계와; 상기 힌지의 중심부의 상단부에 소정 크기의 접촉패드를 형성하는 단계와; 상기 지지대와, 상기 힌지 및 상기 접촉패드를 상기 하부기판과 이격시키기 위하여 상기 하부기판의 노출된 부분을 건식 식각하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a piezoelectric RF MEMS switch according to another embodiment of the present invention includes the steps of stacking silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxide on top of a lower substrate; Depositing a lower electrode, a piezoelectric layer, and an upper electrode on an upper end of the stacked silicon oxide to form a plurality of bridge-type drivers through dry etching; Etching the exposed silicon oxide and silicon nitride after the formation of the plurality of drivers to form a support along the outer shape of the plurality of drivers and a hinge bent to a predetermined width and length to connect the plurality of drivers to each other; Forming a contact pad having a predetermined size at an upper end of a central portion of the hinge; And dry etching the exposed portion of the lower substrate to space the support, the hinge and the contact pad from the lower substrate.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 압전형 RF MEMS SPMT(single-pole/multi-throw)스위치는, 본 발명에 의한 압전형 RF MEMS 스위치가 복수개로 방사 형태로 연결되어 형성됨으로써 한 개의 입력 포트와 복수개의 출력 포트를 갖는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a piezoelectric RF MEMS single-pole / multi-throw (SPMT) switch according to another embodiment of the present invention includes a plurality of piezoelectric RF MEMS switches according to the present invention connected radially. It is characterized by having one input port and a plurality of output ports.
본 발명은 압전력으로 동작하는 구동기가 접촉 패드를 중심으로 브릿지(bridge) 형태로 형성되도록 구동기를 2개 또는 4개 등 복수개로 구비하여 스위치를 형성함으로써, 접촉 패드를 항상 평행하게 이동시켜서 RF 신호선과 접촉 패드 간에 접촉으로 생기는 접촉 스트레스(contact stress)를 분산시켜 접촉 패드의 마모를 최소화하고, 접촉 압력(contact force)을 일정하게 유지할 수 있어 발생되는 저항을 최소화하여 삽입 손실을 최소화할 수 있으며 초소형화가 용이한 효과가 있다.The present invention forms a switch by providing a plurality of drivers such as two or four such that a piezoelectric actuator is formed in the form of a bridge around the contact pad, thereby always moving the contact pads in parallel to the RF signal line. The contact stress caused by the contact between the contact pad and the contact pad can be minimized to minimize the wear of the contact pad, and the contact force can be kept constant, minimizing the resistance generated to minimize the insertion loss. It is easy to paint.
본 발명은 구동기를 접촉 패드를 중심으로 복수개 구비하고 각 구동기와 접 촉 패드 사이에 연결되는 각 힌지를 절곡하여 형성함으로써, 접촉패드가 용이하게 변위되도록 하여 특성을 극대화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 과전압이 인가되어도 절곡된 힌지가 스트레스를 다 흡수하여 압전 구동기가 받는 스트레스를 최소화하며 접촉 패드와 신호선의 접촉 압력(contact force)를 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, a plurality of actuators are provided around the contact pads, and each hinge connected between the actuators and the contact pads is bent to form a contact pad, so that the contact pads are easily displaced, thereby maximizing characteristics. In addition, even when an overvoltage is applied, the bent hinge absorbs the stress to minimize the stress applied to the piezoelectric driver and maintain a constant contact force between the contact pad and the signal line.
본 발명은 구동기가 브릿지 형태로 형성되어 어레이 시 공간 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect that the driver is formed in the form of a bridge to maximize the space efficiency in the array.
본 발명은 구동기를 2개 또는 4개 등 복수개로 구비하여 동작하기 때문에 공정 과정 중 또는 무리한 스위칭 동작으로 인하여 적어도 한 개의 구동기에 동작 이상이 발생되었을 경우에도 나머지 적어도 한 개 이상의 구동기에 의하여 스위치 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.Since the present invention operates by providing a plurality of drivers, such as two or four, even if an operation abnormality occurs in at least one driver during a process or due to an unreasonable switching operation, the switch function is activated by at least one other driver. There is an effect that can be performed.
본 발명은 하부 기판 상부에 구동기를 지지하는 지지대를 형성할 경우에 실리콘 질화물과 그 실리콘 질화물의 상부와 하부에 실리콘 산화물을 더 추가하여 형성함으로써 하부 기판의 중앙부에 cavity 형성시 실리콘 질화물의 부식을 방지할 수 있는 효과가 있다.In the present invention, when the support for supporting the driver is formed on the lower substrate, silicon nitride and silicon oxide are further formed on the upper and lower portions of the silicon nitride to prevent corrosion of the silicon nitride when the cavity is formed in the center of the lower substrate. It can work.
본 발명은 상부 기판에 습식 식각으로 관통홀을 형성하고 sputter 등과 같은 박막 증착 기술을 이용하여 상부 기판 및 관통홀의 표면에 금속 박막을 증착함으로써 상부 기판 하부에 형성된 신호선, 구동기 전극선 및 접지선과 상부 기판 상부에 형성된 신호선, 구동기 전극선 및 접지선을 연결하기 때문에, RIE 기술을 이용하여 관통홀을 형성하고 그 관통홀을 도금하는 공정 과정에 비하여 소요 시간이 단축되 고 비용이 절감되는 효과가 있다.The present invention forms a through hole in the upper substrate by wet etching and deposits a metal thin film on the upper substrate and the surface of the through hole by using a thin film deposition technique such as a sputter, a signal line, a driver electrode line and a ground line formed under the upper substrate, and an upper substrate. Since the signal line, the driver electrode line and the ground line formed in the connection are formed, the time required and the cost are reduced compared to the process of forming the through hole by using the RIE technology and plating the through hole.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치는, 상부기판(도 3에는 도시되지 않음)과, 상기 상부기판의 하단부에 소정 간격으로 이격되어 형성되는 두 개의 신호단자(210)와, 하부기판(100)과, 상기 하부기판(100)의 상단부에 부상되어 형성되는 외팔보구조의 지지대(110)와, 상기 지지대(110) 상에 형성되어 압전력으로 구동하는 2개 또는 4개의 구동기(120)와, 상기 상부기판의 하단부에 형성된 두 개의 신호 단자에 접촉 및 탈착되어 신호를 스위칭하는 접촉패드(130)와, 상기 복수개의 구동기(120) 각각의 종단의 일측에서 상기 지지대(110)의 일부가 연장 및 절곡되어 상기 구동기(120) 각각과 상기 접촉패드(130)를 연결하는 힌지(hinge)(110a)와, 상기 상부기판과 상기 하부기판의 간격을 유지하는 몰드(도 3에는 도시되지 않음), 및 상기 상부기판과 상기 하부기판(100)을 접합하는 접합층(도 3에는 도시되지 않음)으로 형성된다.3 is a perspective view of a piezoelectric RF MEMS switch according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the piezoelectric RF MEMS switch according to an embodiment of the present invention includes an upper substrate (not shown in FIG. 3) and two formed at predetermined intervals at a lower end of the upper substrate. The
상기 상부기판은 상기 2개의 신호 단자의 지지 기판으로서 역할을 하며 상기 상부기판과 하부기판(100)은 일정 간격을 유지하면서 서로 접합되어 RF MEMS 스위치가 웨이퍼(wafer) 단위로 패키징되는 구조로 형성된다.The upper substrate serves as a supporting substrate for the two signal terminals, and the upper substrate and the
상기 상부기판에는 관통홀(via hole)이 형성되고, 상기 관통홀을 따라 관통 홀 연결선(도 3에는 도시되지 않음)이 형성되며, 상기 관통홀 연결선을 통하여 상기 2개의 신호 단자 모두는 상기 상부기판의 상단부에 형성된 외부 신호선과 전기적으로 연결되고 상기 복수개의 구동기 각각을 구동하기 위한 전극도 상기 관통홀 연결선을 통하여 상기 상부기판의 상단부에 형성된 다른 외부신호선과 전기적으로 연결된다.A through hole is formed in the upper substrate, a through hole connecting line (not shown in FIG. 3) is formed along the through hole, and both signal terminals are connected to the upper substrate through the through hole connecting line. Electrically connected to an external signal line formed on the upper end of the electrode and the electrode for driving each of the plurality of drivers is also electrically connected to the other external signal line formed on the upper end of the upper substrate through the through-hole connecting line.
상기 지지대(110)는 낮은 스트레스 값을 갖는 절연막으로 형성된다.The
상기 복수개의 구동기(120)는 브릿지 형태로 형성된다. 또한, 구동기(120)의 개수는 2개 또는 4개가 될 수 있다.The plurality of
상기 복수개의 구동기(120) 각각은 하부전극, 압전층, 및 상부전극(도 3에는 도시되지 않음)으로 형성된다. 상기 압전층은 PZT(Pb(Zr,Ti)O3)로 이루어지며 Zr과 Ti의 비가 52:48(morphotrop phase boundry, MPB)이다.Each of the plurality of
브릿지 형태로 형성되는 2개 또는 4개의 구동기(120)는 상부기판의 하단부에 형성된 2개의 신호 단자(210)의 길이 방향과 수직한 방향으로 배치되며, 이와 같은 배치는 2개 신호 단자(210)에 발생되는 잡음을 최소화시킨다.Two or four
상기 힌지(110a)는 다양한 형상으로 굴곡되는 것이 가능하다.The
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 평면도이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치는, 2개의 구동기(120)가 브릿지 형태로 구비되고, 브릿지 형태인 2개의 구동기(120) 사이에 접촉 패드(130)가 구비되며 각 구동기(120)와 접촉 패드(130) 사이 에 힌지(110a)가 각각 연결된다.4A is a plan view of a piezoelectric RF MEMS switch according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4A, in the piezoelectric RF MEMS switch according to the first embodiment of the present invention, two
2개의 구동기(120)의 하단부에 지지대(도 3에서의 110)가 형성되어 있기 때문에 구동 전압이 각 구동기(120)에 인가되면 각 구동기(120)는 지지대(도 3에서의 110)의 반대 방향인 위 방향으로 변위를 일으키게 된다.Since a support (110 in FIG. 3) is formed at the lower ends of the two
각 구동기(120)의 일단 측은 하부기판에 고정되고, 타단 측은 힌지(110a)를 통하여 접촉패드(130)와 연결되어 있다. One end of each
각 힌지(110a)는 소정 폭 및 길이로 “ㄷ” 형태로 굴곡되어 형성되며, 일단은 한 개의 구동기(120)의 종단의 측면에 연결되고 타단은 접촉패드(130)의 측면에 연결된다.Each
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 동작을 설명하기로 한다.The operation of the piezoelectric RF MEMS switch according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described.
상부전극, 하부전극 및 압전층으로 구성된 각 구동기(120)에 일정한 구동전압이 인가되면, 각 구동기(120)는 분극현상으로 기계적 동작을 하게 되고, 그 동작으로 인하여 구동기(120) 종단에 힌지(110a)를 통하여 연결된 접촉패드(130)에 변위차가 발생한다. 이와 같은 변위차에 의하여 접촉패드(130)가 서로 단절된 두 개의 신호 단자(도3에서의 210)에 접촉 및 탈착되어 두개의 신호 단자(도 3에서의 210)를 연결 또는 단락시켜서 RF 신호를 스위칭하게 된다. 이 때, 2개의 구동기(120)가 접촉패드(130)의 양측에 힌지(110a)를 통하여 연결되기 때문에 접촉패드(130)가 평행하게 이동하여 두 개의 신호 단자에 접촉하게 된다.When a constant driving voltage is applied to each
도 4b~4d는 각각 본 발명의 제2 실시예, 제 3 실시예, 및 제4 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 평면도이다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치는, 4개의 구동기(120)가 브릿지 형태로 구비되고, 브릿지 형태인 4개의 구동기(120) 사이에 접촉패드(130)가 구비되며 각 구동기(120)와 접촉패드(130) 사이에 힌지(110a)가 각각 연결된다.4B to 4D are plan views of piezoelectric RF MEMS switches according to the second, third, and fourth embodiments of the present invention, respectively. As shown in FIG. 4B, in the piezoelectric RF MEMS switch according to the second embodiment of the present invention, four
4개의 구동기(120)의 하단부에 지지대(도 3에서의 110)가 형성되어 있기 때문에 구동 전압이 각 구동기(120)에 인가되면 각 구동기(120)는 지지대(도 3에서의 110)의 반대 방향인 위 방향으로 변위를 일으키게 된다.Since a support (110 in FIG. 3) is formed at the lower ends of the four
각 힌지(110a)는 소정 폭 및 길이로 “ㄱ” 또는 “ㅋ” 형태로 굴곡되어 형성되며, 일단은 각 구동기(120)의 종단의 중심부에 연결되고 타단은 접촉패드(130)의 측면에 연결된다.Each
이와 같은 본 발명에 의한 압전형 RF MEMS 스위치는 2개 또는 4개의 구동기에 의하여 접촉패드를 항상 평행하게 유지하면서 이동시켜주기 때문에 2개의 신호 단자와 접촉패드 간에 접촉으로 인하여 생기는 접촉 스트레스(contact stress)를 분산시켜 접촉패드의 마모를 최소화 시키고, 접촉 압력(contact force)을 일정하게 유지할 수 있어 이 때 발생하는 저항을 최소화하여 삽입손실을 최소화할 수 있다. 또한, 2개 또는 4개의 구동기로 동작하기 때문에 본 발명에 의한 압전형 RF MEMS 스위치는 공정과정 중 또는 무리한 스위칭 작동으로 인하여 1개 또는 2개의 구동기에 이상이 발생할 경우에도 나머지 정상적인 구동기에 의하여 스위치로서의 기능을 수행 할 수 있으며, 구동기가 브릿지(bridege) 형태로 연결되어 있어 어레이 시 공간효율을 극대화 시킬 수 있다.Since the piezoelectric RF MEMS switch according to the present invention moves the contact pads at all times while keeping the contact pads in parallel by two or four drivers, the contact stress caused by the contact between the two signal terminals and the contact pads is caused. By minimizing the wear of the contact pad to minimize the contact force (contact force) can be kept constant, thereby minimizing the insertion resistance can be minimized. In addition, since the piezoelectric RF MEMS switch according to the present invention operates as two or four drivers, even if an abnormality occurs in one or two drivers during the process or due to excessive switching operation, the piezoelectric RF MEMS switch is operated as a switch by the remaining normal drivers. Function can be performed, and the actuator is connected in the form of a bridge to maximize space efficiency in the array.
또한 본 발명에 의한 압전형 RF MEMS 스위치에서 브릿지 형태의 복수개 구동기와 접촉 패드는 상부기판에 형성된 2개 신호 단자의 길이 방향과 수직한 방향으로 형성되기 때문에 잡음 발생을 최소화할 수 있다.In addition, in the piezoelectric RF MEMS switch according to the present invention, a plurality of bridge-type drivers and contact pads are formed in a direction perpendicular to the length direction of two signal terminals formed on the upper substrate, thereby minimizing noise generation.
도 5a는 1개의 구동기가 구비된 종래 압전형 RF MEMS 스위치(A의 경우)와 브릿지 형태로 2개의 구동기가 구비된 본 발명에 의한 압전형 RF MEMS 스위치(B의 경우)의 변위 정도를 나타내는 그래프이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 브릿지 형태로 2개의 구동기가 구비된 본 발명에 의한 압전형 RF MEMS 스위치가 더욱 안정적으로 평활도를 유지하면서 변위됨을 알 수 있다.FIG. 5A is a graph showing the degree of displacement of a piezoelectric RF MEMS switch (for A) and a piezoelectric RF MEMS switch (for B) according to the present invention including two drivers in the form of a bridge. to be. As shown in FIG. 5A, it can be seen that the piezoelectric RF MEMS switch according to the present invention having two drivers in the form of a bridge is displaced while maintaining smoothness more stably.
도 5a는 하나의 구동기로 형성된 종래 압전형 RF MEMS 스위치(A의 경우)와 2개의 구동기가 브릿지 형태로 형성된 본 발명에 의한 압전형 RF MEMS 스위치(B의 경우)의 변위 정도를 나타내는 그래프이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 접촉패드의 평활도(flatness)가 종래 압전형 RF MEMS 스위치보다 우수함을 알 수 있다.FIG. 5A is a graph showing the degree of displacement of a piezoelectric RF MEMS switch (for A) and a piezoelectric RF MEMS switch (for B) according to the present invention in which two drivers are formed in a bridge form. As shown in Figure 5a, it can be seen that the flatness (flatness) of the contact pad of the piezoelectric RF MEMS switch according to the present invention is superior to the conventional piezoelectric RF MEMS switch.
도 5b는 4개의 구동기가 브릿지 형태로 형성된 본 발명에 의한 압전형 RF MEMS 스위치(D의 경우)와 4개의 구동기가 바람개비(windmill) 형태로 형성된 종래 압전형 RF MEMS 스위치(C의 경우)의 변위 정도를 나타내는 그래프이다.5B is a displacement of the piezoelectric RF MEMS switch (in the case of D) according to the present invention in which four drivers are formed in the form of a bridge and the conventional piezoelectric RF MEMS switch (in the case of C) in which the four drivers are formed in the form of a windmill. It is a graph showing the degree.
도 6a는 4개의 구동기가 바람개비(windmill) 형태로 형성된 도2의 종래 압전형 RF MEMS 스위치에 의하여 2개의 신호 단자에 잡음이 형성되는 상태를 보여주는 도면이다. 바람개비 형태로 형성된 4개의 구동기(120)가 2개의 신호 단자(210)에 근접하여 구비되기 때문에, 접촉패드(130)가 2개의 신호 단자(210)에 접촉되어 신 호 단자(210)에 RF 신호가 흐를 경우에, 신호 단자(210)와 구동기(120)의 상부전극 간의 커플링 현상으로 RF 신호에 간섭이 발생함을 알 수 있다.6A illustrates a state in which noise is formed at two signal terminals by the conventional piezoelectric RF MEMS switch of FIG. 2 in which four drivers are formed in a windmill shape. Since four
도 6b~6c는 브릿지 형태인 2개 또는 4개의 구동기가 신호 단자의 길이 방향과 수직한 방향으로 형성되기 때문에 구동기의 상부전극과 신호 단자 사이에 커플링 현상이 발생되지 않기 때문에 간섭 영향이 없음을 나타낸다.6b to 6c show that since two or four drivers in the form of bridges are formed in a direction perpendicular to the length direction of the signal terminal, there is no interference effect because no coupling phenomenon occurs between the upper electrode and the signal terminal of the driver. Indicates.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 제조 방법에 의하여 제조된 압전형 RF MEMS 스위치의 단면도이다. 도 7을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 제조 방법을 설명하기로 한다.7 is a cross-sectional view of a piezoelectric RF MEMS switch manufactured by a method of manufacturing a piezoelectric RF MEMS switch according to a first embodiment of the present invention. A method of manufacturing a piezoelectric RF MEMS switch according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7.
먼저, 본 발명의 제1 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 하부 기판의 제조 방법을 설명한다.First, the manufacturing method of the lower substrate of the piezoelectric RF MEMS switch according to the first embodiment of the present invention will be described.
우선, 하부기판(100)의 상단부에 실리콘 산화물(111), 실리콘 질화물(112), 및 실리콘 산화물(113)을 순서대로 적층한다.First, the
상기 적층된 실리콘 산화물(113)의 상단부에 하부 전극(121), 압전층(122), 상부 전극(123)을 증착한 후 건식 식각을 통하여 브릿지 형태의 복수개 구동기(120)를 형성한다.After depositing the
상기 복수개 구동기(120)의 형성 후 노출된 실리콘 산화물(113)과 실리콘 질화물(112)을 식각하여, 상기 복수개 구동기(120)의 외곽 형상을 따르는 지지대(110)와, 소정 폭 및 길이로 굴곡되어 상기 복수개의 구동기(120)를 서로 연결하는 힌지(110a)를 형성한다.The
상기 힌지(110a)의 중심부의 상단부에 소정 크기의 접촉패드(130)를 형성한 다.A
상부기판을 상기 하부기판과 접합할 경우에 접합층의 확산으로 인한 상기 복수개 구동기(120) 각각의 상부전극(123)과 하부전극(121)의 단락 현상을 막는 댐(140)을 상기 형성된 복수개 구동기(120) 상에 형성한다.When the upper substrate is bonded to the lower substrate, the plurality of drivers may include a
상기 지지대(110)의 일부, 상기 힌지(110a) 및 상기 접촉패드(130)를 상기 하부기판(100)과 이격시키기 위하여, 상기 하부기판(100)의 노출된 부분을 건식 식각하여 cavity를 형성한다.In order to space a portion of the
상기 하부 기판(100)은 제논으로 건식 식각하여 cavity를 형성한다. 상기 cavity를 형성하기 위하여 건식 식각할 경우에, 지지대 역할을 할 실리콘 질화물(112)이 부식되는 것을 방지하기 위하여 실리콘 질화물(112)을 보호하기 위한 실리콘 산화물(111,113)을 더 추가하여 지지대를 형성한다. 따라서, 지지대(110)는 실리콘 산화물(111), 실리콘 질화물(112), 및 실리콘 산화물(113)을 순으로 적층되는 구조로 형성된다. 상기 지지대(110)와 상기 힌지(110a)는 구성되는 물질과 층 구조는 동일하나, 구동기(120)를 지지하는 부분은 지지대(110)이고 절곡되어 구동기(120)와 접촉 패드(130)를 연결하는 부분은 힌지(110a)이다.The
이와 같은 공정을 통하여 본 발명의 제1 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 하부기판(100)이 제조된다.Through this process, the
다음으로, 본 발명의 제1 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 상부기판의 제조 방법 및 상부기판과 하부기판을 접합하여 패키징하는 방법을 설명한다.Next, a method of manufacturing the upper substrate of the piezoelectric RF MEMS switch and the method of bonding the upper substrate and the lower substrate to the first embodiment of the present invention will be described.
우선, 상부기판(200)에 관통홀을 형성하고, 상기 관통홀을 금속으로 채워서 관통홀 연결선(230)을 형성하여 화학기계연마법(CMP)으로 연마하며, 연마된 관통홀 연결선(230)의 하부에 상기 하부기판(100)에 형성된 복수개의 구동기(120)의 길이 방향과 수직 방향으로 배치되는 2개 신호 단자(210)와, 상기 복수개 구동기(120) 각각의 상부전극(123)과 연결되는 상부전극선(222), 상기 복수개 구동기(120) 각각의 하부 전극(121)과 연결되는 하부전극선(221) 및 접지선(220)을 형성한다.First, through-holes are formed in the
상기 상부기판(200)과 상기 하부기판(100)의 간격을 유지하기 위하여 몰드(241)와 그 몰드(241)의 하단부에 접합층(242)를 형성하여 스페이서(240)를 형성한다. 그런 다음 상기 상부기판(200)과 상기 하부기판(100)을 접합한다.In order to maintain a gap between the
상기 접합된 상부기판(200)의 상단부를 화학 기계 연마법(CMP)으로 연마하여 관통홀이 노출되게 한다.The upper end of the bonded
상기 노출된 관통홀 상부에 상기 2개 신호단자(210)와 연결되는 외부 신호선(211), 상기 상부전극선(222)과 연결되는 외부 상부전극선, 상기 하부전극선(221)과 연결되는 외부 하부전극선(223) 및 접지선(221)을 형성한다.An
이와 같은 방법으로 본 발명의 제1 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치가 형성된다.In this manner, the piezoelectric RF MEMS switch according to the first embodiment of the present invention is formed.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 제조 방법에 의하여 제조된 압전형 RF MEMS 스위치의 단면도이다. 도 8을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 제조 방법을 설명하기로 한다.8 is a cross-sectional view of a piezoelectric RF MEMS switch manufactured by a method of manufacturing a piezoelectric RF MEMS switch according to a second embodiment of the present invention. A method of manufacturing a piezoelectric RF MEMS switch according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8.
도 7을 참조하여 설명된 본 발명의 제1 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 하부 기판의 제조 방법과 동일하므로, 본 발명의 제2 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 하부기판의 제조 방법에 대한 설명을 생략하기로 하고, 상부기판의 제조 방법 및 상부기판과 하부기판을 접합하여 패키징하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.Since the same as the manufacturing method of the lower substrate of the piezoelectric RF MEMS switch according to the first embodiment of the present invention described with reference to Figure 7, the manufacturing of the lower substrate of the piezoelectric RF MEMS switch according to the second embodiment of the present invention A description of the method will be omitted, and a method of manufacturing an upper substrate and a method of bonding and packaging the upper substrate and the lower substrate will be described.
우선, 상부기판(200)의 하단부에 실리콘 산화물(250)을 형성한다. 상기 실리콘 산화물(250)은, 습식 식각을 통하여 관통홀을 형성할 때 상기 상부기판(200) 하단부에 형성되어 있는 2개 신호단자(210), 구동기 상부전극선(222), 하부전극선(221) 및 접지선(220)을 보호하기 위한 것이다.First,
상기 형성된 실리콘 산화물(250) 위에 상기 하부기판(100)에 형성된 복수개의 구동기(120)의 길이 방향과 수직 방향으로 배치되는 2개 신호 단자(210)와, 상기 복수개 구동기(120) 각각의 상부전극(123)과 연결되는 구동기 상부전극선(222)과, 상기 복수개 구동기(120) 각각의 하부전극(121)과 연결되는 구동기 하부전극선(221) 및 접지선을 형성한다.Two
상기 상부기판(200)과 상기 하부기판(100)의 간격을 유지하기 위하여 몰드(241)와 그 몰드(241)의 하단부에 접합층(242)를 형성하여 스페이서(240)를 형성한다. 그런 다음 상기 상부기판(200)과 상기 하부기판(100)을 접합한다.In order to maintain a gap between the
상기 접합된 상부기판(200)의 상단부를 화학 기계 연마법(CMP)으로 연마한다. 상기 상부기판(200)에 습식 식각을 통하여 관통홀을 형성한다.The upper end portion of the bonded
상기 관통홀이 형성된 상부기판(200) 상단부에 박막증착기술로 금속 박막을 증착한 후, 상기 2개 신호단자(210)와 연결되는 외부 신호선(211), 상기 구동기 상부전극선(222)과 연결되는 외부 상부전극선(224), 상기 복수개 구동기(120)의 하부 전 극(121)과 연결되는 외부 하부전극선(221) 및 접지선(221)을 형성한다.After depositing a metal thin film by the thin film deposition technique on the
상기 습식 식각을 통하여 형성된 관통홀은 금속으로 채우지 않고 sputter 등 박막증착기술을 이용하여 금속박막을 증착하여 관통홀 연결선을 형성한다. 따라서 관통홀 연결선 형성시 소요되는 시간을 단축시킬 수 있고 제조 비용도 절감된다.The through holes formed through the wet etching are not filled with metal, but the thin metal film is deposited using a thin film deposition technique such as a sputter to form through hole connecting lines. Therefore, the time required for forming the through-hole connecting line can be shortened and manufacturing cost can be reduced.
참고로, 도 3은 도 7에서 A부분의 입체 사시도이고 또한 도 8에서 B 부분의 입체 사시도이다.For reference, FIG. 3 is a three-dimensional perspective view of the portion A in FIG. 7 and a three-dimensional perspective view of the portion B in FIG. 8.
도 9는 본 발명에 의한 압전형 RF MEMS 스위치 복수개를 방사 형태로 배열한 RF MEMS SPMT(single-pole/multi-throw) 스위치의 구조를 나타낸다.9 illustrates a structure of an RF MEMS single-pole / multi-throw (SPMT) switch in which a plurality of piezoelectric RF MEMS switches according to the present invention are arranged in a radial form.
본 발명에 의한 RF MEMS SPMT(single-pole/multi-throw) 스위치는, 본 발명에 의한 압전형 RF MEMS 스위치(310-360)가 복수개로 방사 형태로 연결되어 형성되어 한개의 입력 포트(In)와 복수개의 출력 포트(OUT1-OUT6)를 구비한다. 상기 복수개의 압전형 RF MEMS 스위치(310-360) 각각은, 신호가 입력되는 입력 포트(In)와, 복수개 구동기들을 구동하기 위한 구동 전압이 입력되는 외부 상부전극선(S11,S21,S31,S41,S51.S61)과, 접지를 위한 외부 하부전극선(S12,S22,S32,S42,S52,S62), 및 상기 입력된 신호를 스위칭하여 출력하는 출력 포트(OUT1-OUT6)를 구비한다. 복수개 출력 포트(OUT1-OUT6)의 RF 신호 특성은 동일하게 유지된다.In the RF MEMS single-pole / multi-throw (SPMT) switch according to the present invention, a plurality of piezoelectric RF MEMS switches 310-360 according to the present invention are formed in a radial form and connected to one input port (In). And a plurality of output ports OUT1-OUT6. Each of the plurality of piezoelectric RF MEMS switches 310-360 may include an input port In through which a signal is input and external upper electrode lines S11, S21, S31, S41, and a driving voltage for driving the plurality of drivers. S51.S61, external lower electrode lines S12, S22, S32, S42, S52, and S62 for grounding, and output ports OUT1-OUT6 for switching and outputting the input signal. The RF signal characteristics of the plurality of output ports OUT1-OUT6 remain the same.
상기 복수개의 압전형 RF MEMS 스위치(310-360) 중에서 상기 외부 상부전극선에 구동 전압이 인가되는 압전형 RF MEMS 스위치가 동작하여 상기 입력 포트(In)에 입력되는 신호를 스위칭하여 출력하게 된다.A piezoelectric RF MEMS switch in which a driving voltage is applied to the external upper electrode line among the plurality of piezoelectric RF MEMS switches 310 to 360 operates to switch and output a signal input to the input port In.
예를 들면, 이동통신 단말기에서 DMB 신호를 수신할 경우에는, DMB 신호 스위칭을 담당한 제1 압전형 RF MEMS 스위치(310)의 외부 상부전극선(S11)에 구동 전압이 인가되면, 제1 압전형 RF MEMS 스위치(310)가 동작하여, 입력 포트(In)에 입력되는 DMB 신호를 스위칭하여 출력 포트(OUT1)로 출력하게 된다.For example, when the mobile communication terminal receives the DMB signal, when the driving voltage is applied to the external upper electrode line S11 of the first piezoelectric
이와 같이, 브릿지 형태로 형성된 복수개의 구동기가 RF 신호선의 길이 방향과 수직 방향으로 배치되기 때문에, 본 발명에 의한 압전형 RF MEMS 스위치를 복수개로 방사형으로 연결하여 RF MEMS SPMT(single-pole/multi-throw) 스위치를 소형화로 용이하게 형성할 수 있고 공간 효율을 극대화시킬 수 있다. 또한 본 발명에 의한 압전형 RF MEMS 스위치를 연결하는 형태에 따라 RF MEMS MPMT (multi-pole/multi-throw)스위치도 형성 가능하다.As described above, since a plurality of drivers formed in the form of a bridge are disposed in a direction perpendicular to the length direction of the RF signal line, the plurality of piezoelectric RF MEMS switches according to the present invention are radially connected to the plurality of RF MEMS SPMTs (single-pole / multi- throw) The switch can be easily formed by miniaturization, and the space efficiency can be maximized. In addition, according to the form of connecting the piezoelectric RF MEMS switch according to the present invention it is also possible to form an RF MEMS multi-pole / multi-throw (MPMT) switch.
이와 같이, 본 발명에 의한 RF MEMS 스위치는 주파수 응답 특성 및 소비전력이 뛰어나 디지털 제어형 안테나, 인공 위성 시스템 및 각종 무선통신에 사용 할 수 있으며, 특히 압전형 구동 방식은 그 인가 전압이 낮아 휴대형 이동 통신에도 응용이 가능하다. 또한, 본 발명에서 제안한 2개 또는 4개의 구동기로 동작하는 압전형 RF MEMS 스위치는 신뢰도 및 삽입손실을 향상시킬 수 있어 상기 분야에 응용함에 유리하다.As described above, the RF MEMS switch according to the present invention has excellent frequency response characteristics and power consumption, and thus can be used for digitally controlled antennas, satellite systems, and various wireless communications. Application is also possible. In addition, the piezoelectric RF MEMS switch operated by the two or four drivers proposed in the present invention can improve the reliability and insertion loss, which is advantageous for application in the field.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니라 본 발명을 설명하기 위한 것이다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. The disclosed embodiments are not intended to limit the invention but to illustrate the invention. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
도 1은 종래 압전형 RF MEMS 스위치의 일예를 나타내는 도면.1 is a view showing an example of a conventional piezoelectric RF MEMS switch.
도 2는 종래 압전형 RF MEMS 스위치의 다른 예를 나타내는 도면.2 is a view showing another example of a conventional piezoelectric RF MEMS switch.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 사시도.3 is a perspective view of a piezoelectric RF MEMS switch according to an embodiment of the present invention.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 평면도.4A is a plan view of a piezoelectric RF MEMS switch according to a first embodiment of the present invention;
도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 평면도.4B is a plan view of a piezoelectric RF MEMS switch according to a second embodiment of the present invention;
도 4c는 본 발명의 제3 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 평면도.4C is a plan view of a piezoelectric RF MEMS switch according to a third embodiment of the present invention;
도 4d는 본 발명의 제4 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 평면도.4D is a plan view of a piezoelectric RF MEMS switch according to a fourth embodiment of the present invention;
도 5a는 1개의 구동기가 구비된 종래 압전형 RF MEMS 스위치(A의 경우)와 브릿지 형태로 2개의 구동기가 구비된 본 발명에 의한 압전형 RF MEMS 스위치(B의 경우)의 변위 정도를 나타내는 그래프.FIG. 5A is a graph showing the degree of displacement of a piezoelectric RF MEMS switch (for A) and a piezoelectric RF MEMS switch (for B) according to the present invention including two drivers in the form of a bridge. .
도 5b는 4개의 구동기가 브릿지 형태로 형성된 본 발명에 의한 압전형 RF MEMS 스위치(D의 경우)와 4개의 구동기가 바람개비(windmill) 형태로 형성된 종래 압전형 RF MEMS 스위치(C의 경우)의 변위 정도를 나타내는 그래프.5B is a displacement of the piezoelectric RF MEMS switch (in the case of D) according to the present invention in which four drivers are formed in the form of a bridge and the conventional piezoelectric RF MEMS switch (in the case of C) in which the four drivers are formed in the form of a windmill. Graph showing degree.
도 6a는 4개의 구동기가 바람개비(windmill) 형태로 형성된 도2의 종래 압전형 RF MEMS 스위치에 의한 잡음 발생 상태를 보여주는 도면.FIG. 6A illustrates a noise generation state of the conventional piezoelectric RF MEMS switch of FIG. 2 in which four drivers are formed in the form of a windmill; FIG.
도 6b는 2개의 구동기가 브릿지 형태로 형성된 본 발명 압전형 RF MEMS 스위치에 의한 잡음 제거 상태를 보여주는 도면.Figure 6b is a view showing a noise cancellation state by the piezoelectric RF MEMS switch of the present invention formed with two drivers in the form of a bridge.
도 6c는 브릿지 형태인 4개의 구동기가 브릿지 형태로 형성된 본 발명 압전형 RF MEMS 스위치에 의한 잡음 제거 상태를 보여주는 도면.Figure 6c is a diagram showing a noise cancellation state by the piezoelectric RF MEMS switch of the present invention in which four drivers in the form of a bridge are formed in the form of a bridge.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 제조 방법에 의하여 제조된 압전형 RF MEMS 스위치의 단면도.7 is a cross-sectional view of a piezoelectric RF MEMS switch manufactured by the method of manufacturing a piezoelectric RF MEMS switch according to the first embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 의한 압전형 RF MEMS 스위치의 제조 방법에 의하여 제조된 압전형 RF MEMS 스위치의 단면도.8 is a cross-sectional view of a piezoelectric RF MEMS switch manufactured by the method of manufacturing a piezoelectric RF MEMS switch according to a second embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명에 의한 압전형 RF MEMS 스위치 복수개를 방사 형태로 연결하여 형성된 RF MEMS SPMT(single-pole/multi throw) 스위치를 나타내는 도면.9 is a diagram illustrating an RF MEMS single-pole / multi throw (SPMT) switch formed by connecting a plurality of piezoelectric RF MEMS switches according to the present invention in a radial form.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**** Explanation of symbols for the main parts of the drawings **
100: 하부기판 110: 지지대100: lower substrate 110: support
110a: 힌지 120: 구동기110a: hinge 120: driver
130: 접촉패드 111,113: 실리콘 산화물130: contact pad 111,113: silicon oxide
112: 실리콘 질화물 121: 하부전극112: silicon nitride 121: lower electrode
122: 압전층 123: 상부전극122: piezoelectric layer 123: upper electrode
140: 댐 200: 상부기판140: dam 200: upper substrate
210: RF 신호선 211: 외부신호선210: RF signal line 211: External signal line
220: RF 접지선 212: 외부접지선220: RF ground wire 212: external ground wire
221: 하부전극선 222: 상부전극선221: lower electrode line 222: upper electrode line
223: 외부 하부전극선 224: 외부 상부전극선223: external lower electrode line 224: external upper electrode line
230: 관통홀 연결선 240: 스페이서230: through hole connecting line 240: spacer
241: 몰드 242: 접합층241
250: 실리콘 산화물250: silicon oxide
310-360: 제1 내지 제6 압전형 RF MEMS 스위치310-360: first to sixth piezoelectric RF MEMS switches
S11-S61: 외부 상부전극선 S12-S62: 외부 하부전극선S11-S61: external upper electrode line S12-S62: external lower electrode line
OUT1-OUT6: 출력포트 In: 입력포트OUT1-OUT6: Output Port In: Input Port
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