KR20220164794A - 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치 - Google Patents
인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220164794A KR20220164794A KR1020227039004A KR20227039004A KR20220164794A KR 20220164794 A KR20220164794 A KR 20220164794A KR 1020227039004 A KR1020227039004 A KR 1020227039004A KR 20227039004 A KR20227039004 A KR 20227039004A KR 20220164794 A KR20220164794 A KR 20220164794A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- radio frequency
- driving member
- driving
- sliding
- frequency switch
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 2
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 2
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 abstract description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 8
- 238000011161 development Methods 0.000 description 6
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/10—Auxiliary devices for switching or interrupting
- H01P1/12—Auxiliary devices for switching or interrupting by mechanical chopper
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
- H03K17/96—Touch switches
- H03K17/962—Capacitive touch switches
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/0036—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H59/00—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
- H01H59/0009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/0036—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS]
- H01H2001/0078—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS] with parallel movement of the movable contact relative to the substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
- H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
- H03K2217/96—Touch switches
- H03K2217/9607—Capacitive touch switches
- H03K2217/960755—Constructional details of capacitive touch and proximity switches
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Abstract
본 발명은 구조적 극평활에 기반한 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치를 제안한다. 해당 스위치는 기판, 제1 구동 부재, 제2 구동 부재, 제3 구동 부재, 절연층 및 슬라이딩 부재를 포함하고, 제1 구동 부재와 제2 구동 부재 사이에 구동 전압을 인가할 때, 슬라이딩 부재는 수평 방향의 작용력하에 제1 구동 부재와 제2 구동 부재의 상부로 슬라이딩되며, 이때, 제1 구동 부재 및 제2 구동 부재와 슬라이딩 부재 사이에는 비교적 큰 커패시턴스가 구성되고, 무선 주파수 신호가 거의 전부 반사되어, 전송이 중단되며; 제2 구동 부재와 제3 구동 부재 사이에 구동 전압을 인가할 때, 슬라이딩 부재는 수평방향의 작용력하에 제2 구동 부재와 제3구동 부재의 상부로 슬라이딩되고, 이때 제1 구동 전극과 슬라이딩 부재는 수직 방향에서 겹치(overlapping)는 면적이 없으므로, 커패시턴스가 매우 작고, 무선 주파수 신호는 무손실에 가까운 전송을 구현할 수 있다.
Description
본 발명은 무선 주파수 마이크로 전자기계 시스템 스위치(RF MEMS Switch)의 기술분야에 관한 것으로서, 특히 플로팅 전위에 기반한 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치에 관한 것이다.
레이더 및 무선 통신 기술이 발전함에 따라 소형, 저전력, 고성능, 다기능의 무선 주파수 설비가 무선 분야의 발전 추세가 되고, RF 소자가 마이크로화 및 집적화의 방향으로 발전하면서, MEMS 스위치가 등장하고, RF MEMS 스위치는 점차 전통적인 GaAs FET 스위치를 대체하여, RF Switch의 발전 방향이 되고 있다. RF MEMS 스위치는 기존 스위치와 비교할 때 삽입 손실이 더 낮고, 아이솔레이션(isolation)이 더 높으며, 선형성이 더 우수하고, 전력 소모가 더 낮으며, 부피가 더 작은 등 장점이 있고, IC 회로와 쉽게 집적될 수 있으며, 광범위한 응용 전망을 가지고 있다. 현재 기존의 RF MEMS 스위치는 구동 방식 측면으로 볼 때, 주로 정전 구동 메커니즘, 열 구동 메커니즘, 전자기 구동 메커니즘, 압전(piezoelectric) 구동 메커니즘 등 여러 가지가 있다.
RF MEMS 정전 스위치(electrostatic switch)는 기초성 전자 컴포넌트로서, 기존의 P-I-N 다이오드 스위치 및 FET 전계 효과 사이리스터 스위치와 비교할 때, 전력 소모가 낮고, 삽입 손실이 낮으며, 누화가 낮고, 아이솔레이션이 높으며, 선형성이 높은 등의 특성을 가지고 있어, 가장 중요한 MEMS 소자 중 하나로 간주된다. 특히, 최근 5G 통신 시스템, 레이더 시스템, 위성 통신 시스템 및 고성능 무선 주파수 칩 시스템의 급속한 발전으로 인해, 공업 업계에서는 저층 무선 주파수(RF) 스위치 소자의 전력 소모, 신뢰성, 아이솔레이션, 선형성, 전력 처리 능력 등에 대해 더 높은 요구 사항을 제시하였으며, 예를 들어 5G 시스템에서 반송파 집성 기능을 구비하는 LTE-A 안테나 스위치는 반드시 IIP3=90dBm의 요구 사항을 충족해야 하며, RF-MEMS 무선 주파수 스위치는 IIP3>90dBm을 달성할 수 있는 유일한 스위치이다. 기존의 고체 반도체 스위치(P-I-N 및 FET)는 도핑된 캐리어 전도와 접촉 장벽(barrier)의 존재에 의존하기 때문에, 스위치는 품질 계수(RonХCoff)가 낮고, 오프 상태에서 누설 전류가 존재하며, 이는 스위치의 삽입 손실, 아이솔레이션, 선형성에 심각한 영향을 미치므로, 이러한 유형의 스위치는 고주파 무선 주파수 신호의 전환에 적합하지 않다. RF MEMS 정전 스위치는 기계적 접촉에 의존하여 무선 주파수 신호를 전도하고, 신호선 사이에는 물리적 격리가 존재하기에, 낮은 전력 소모(nj), 낮은 삽입 손실, 높은 아이솔레이션 및 높은 선형도를 구비하며, 이는 무선 통신 시스템, 레이더 탐지 시스템, 위성 시스템의 에너지 소모 및 비용을 크게 줄여, 무선 주파수 신호 전송의 충실도(fidelity)를 향상시키고, 시스템의 종합 성능을 크게 향상시킬 수 있다. RF MEMS 정전 스위치의 개발 및 적용은 무선 통신(5G) 시스템, 레이더 시스템, 위성 시스템과 같은 첨단 전자 설비의 핵심 기술이 되었다.
RF MEMS 정전 스위치가 널리 사용되는 반도체 무선 주파수 스위치와 비교하여 많은 장점을 구비함에도 불구하고, 기계적 접촉식의 온오프 방식은 신뢰성 측면에서 심각한 문제를 야기한다. RF MEMS 정전 스위치의 접점 또는 절연층은 고속 충돌시 쉽게 손상되어, 도통 저항이 증가되며, 나아가 강력한 열 효과를 일으켜, 소자가 고장나고, 아울러, 절연층의 손상 역시 표면 전하 축적을 악화시키며, 전하 축적량이 임계값을 초과할 때, 스위치는 자체 정전 흡착이 실효되고; 턴오프시 접촉 접점에서 발생하는 아크 방전으로 인해 접점 재료가 용융될 수 있으며, 이로 인해 접촉 저항이 크게 증가하거나 심지어 접점과 전도선이 직접 접착되고; 고에너지 전력이 스위치를 통과할 때 상하 접점 또는 플레이트 사이에 충분한 정전기력이 결합되어, 스위치가 자동 잠금 및 흡착되도록 하며, 일반적으로 RF MEMS 정전 스위치의 처리 전력은 1W 이하이나, 반도체 스위치는 1-10W에 도달할 수 있다. 상기 내용은 RF MEMS의 신뢰성과 적용 분야에 영향을 미치는 주요 원인 중 하나로, 기존의 반도체 스위치와 비교할 때, RF MEMS 정전 스위치의 사용 수명은 두 개의 수량급 이상 낮다. 또한, 현재 IC 집적회로 시스템에서 사용되는 표준 전압은 모두 5V보다 낮으나, RF MEMS 정전 스위치의 구동 전압은 일반적으로 10V-80V 사이이며, 이 또한 RF-MEMS 정전 스위치가 휴대폰 무선 통신 시스템에서 거의 사용되지 않는 원인 중 하나이다. 상술한 바와 같이, 전력 처리 능력을 향상시키고, 구동 전압을 감소하며, 신뢰성을 개선하는 것은 RF-MEMS 정전 스위치의 추가 발전에 있어서 시급히 해결해야 할 핵심적 문제이다.
구조적 극평활(Structural superlubricity) 기술은 두 가지 또는 동일한 재료 사이의 마찰 및 마모가 없는 슬라이딩 현상을 연구한다. 초기 연구는 단지 나노 스케일의 극평활 현상에만 국한되었으며, 예를 들어 멀티암 동축인 탄소나노튜브 사이의 극평활, 나노 프로브와 2차원 재료 사이의 극평활 등에 국한된다. 2013년 Quanshui ZHENG 교수는 마이크로 스케일에서 HOPG(Highly Oriented Pyrolytic Graphite) 소판 재료 사이의 극평활 현상을 처음 발견하였으며, 이는 극평활이 기초 연구로부터 적용 가능한 기술 연구 과정으로의 천이를 나타낸다. 본 발명은 구조적 극평활 원리에 근거하여, 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치를 제시함으로써, 구동 전압을 낮추고 스위치 사용 수명과 전력 처리 능력을 크게 향상시킬 수 있다.
기존 기술의 결함을 감안하여, 본 발명의 목적은 극평활 구조와 평평한 이질 기판 사이의 저마찰, 무마모의 인플레인 슬라이딩 운동에 따라, 구조적 극평활에 기반한 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치를 제안하는데 있다.
상기 목적을 구현하기 위해, 본 발명은 구조적 극평활에 기반한 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치를 제공하며, 해당 스위치는 기판, 구동 부재, 절연층 및 슬라이딩 부재를 포함하고, 구동 부재 사이에 구동 전압을 인가할 때, 슬라이딩 부재는 수평 방향의 작용력하에 구동 부재의 상부로 슬라이딩되며, 이때, 구동 부재와 슬라이딩 부재 사이에 비교적 큰 커패시턴스가 형성되고, 무선 주파수 신호가 거의 전부 반사되어, 전송이 중단되며; 다른 구동 부재 사이에 구동 전압을 인가할 때, 슬라이딩 부재는 수평 방향의 작용력하에 다른 구동 부재 상부로 슬라이딩되고, 이때 이전 구동 전극과 슬라이딩 부재는 수직 방향에서 겹치는 면적이 없으므로, 커패시턴스가 매우 작고, 무선 주파수 신호는 무손실에 가까운 전송을 구현할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에서 제공하는 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치는 다음과 같은 방안으로 구현된다.
구조적 극평활에 기반한 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치는, 기판, 구동 부재, 절연층 및 슬라이딩 부재를 포함하되, 상기 구동 부재는 상기 기판 내에 배치되고, 상기 절연층은 상기 기판의 표면에 배치되며, 상기 슬라이딩 부재는 절연층 상부에 배치되고, 상기 슬라이딩 부재는 극평활면을 구비하며, 상기 극평활면을 통해 절연층과 접촉하고; 상기 구동 부재는 적어도 제1 구동 부재, 제2 구동 부재, 및 제3 구동 부재를 포함하며, 상기 슬라이딩 부재는 상기 구동 부재에 의해 구동되어, 상기 구동 부재에 대한 상기 슬라이딩 부재의 위치를 변경할 수 있다.
나아가, 상기 슬라이딩 부재는 인플레인에서 수평 방향으로 슬라이딩 되도록 구동될 수 있고, 구동 부재와 슬라이딩 부재의 수직면 내의 중첩과 분리를 조절하여 스위칭을 구현한다.
나아가, 상기 구동 부재는 적어도 3개의 구동 전극을 포함한다.
나아가, 상기 슬라이딩 부재는 극평활 시트이며, 바람직하게는 흑연이고, 더 바람직하게는 HOPG이다.
나아가, 상기 기판은 절연 재료 또는 반도체 재료로부터 선택된다.
나아가, 상기 반도체 재료는 바람직하게는 고저항 실리콘이고; 상기 절연 재료는 바람직하게는 SiO2, SiC, 사파이어, 운모 등으로부터 선택된다.
나아가, 상기 절연층은 바람직하게는 산화규소층이다.
나아가, 상기 절연층의 두께는 나노 스케일이다.
나아가, 상기 절연층의 두께는 바람직하게는 2~50nm이다.
나아가, 상기 구동 부재가 슬라이딩 부재를 구동하여 인플레인에서 수평 방향으로 슬라이딩하도록 하는 구동 방식은 정전 구동이다.
본 발명은 하부에서 상부로 순차적으로 구동 부재, 절연층 및 슬라이딩 부재로 구성된 샌드위치 구조를 이용하여, 슬라이딩 부재가 평평한 절연층의 표면에서 면내(in plane) 매우 낮은 마찰력 및 무마모 슬라이딩을 구현하고; 턴오프된 상태일 때, 슬라이딩 부재와 구동 부재 사이의 커패시턴스는 매우 작기에, 무선 주파수 신호는 거의 손실이 없고; 턴온된 상태일 때, 슬라이딩 부재와 구동 부재는 나노 스케일 두께의 절연층으로 인해, 비교적 큰 커패시턴스를 형성하고, 무선 주파수 신호는 완전히 반사된다. 전압 제어 시퀀스를 설정하는 것을 통해 무선 주파수 스위치의 온오프를 제어한다.
본 발명은 마찰력이 매우 낮고 마모가 없기 때문에, 낮은 구동 전압, 매우 긴 사용 수명 및 전력 처리 능력을 구현할 수 있고, RF MEMS 정전 스위치의 수명을 제한하는 하나의 주요 장애물을 돌파할 수 있으며, 실용화 프로세스를 추진하여, 무선 통신 시스템(5G), 고성능 위상 배열 레이더 및 위성 통신 시스템 등 관련 전자설비 연구의 비약적 발전을 도모한다.
도 1은 본 발명의 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치가 턴온된 상태의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치가 턴온된 상태의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치가 턴오프된 상태의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치가 턴오프된 상태의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치의 구동 전극이 임베딩된 기판의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치가 턴온된 상태의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치가 턴오프된 상태의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치가 턴오프된 상태의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치의 구동 전극이 임베딩된 기판의 단면도이다.
본 발명의 극평활 시트는, 선행 기술의 극평활 쌍의 일부이고, 기존의 극평활 쌍의 두개의 접촉된 표면 사이는, 상대적 슬라이딩시의 마찰력이 거의 0이고, 마찰 계수는 천분의 일 보다 작으며, 마모는 0이다.
예를 들어, 기존의 HOPG 흑연 기반 극평활 시트의 제조 방법은 구체적으로 다음과 같다.
단계 1, HOPG 상부에 포토레지스트를 순차적으로 도포하되, 상기 포토레지스트는 스핀 코팅하는 방식으로 도포할 수 있다.
단계 2, 상기 포토레지스트를 패터닝하고, 복수개의 포토레지스트 아일랜드를 보류한다. 포토레지스트를 패터닝하는 단계는 후속 단계에서 형성되는 아일랜드형 구조의 레이아웃을 결정하고, 예를 들어 전자빔 에칭 방법을 이용하여 상기 포토레지스트를 패터닝하고, 형성된 포토레지스트 아일랜드는, 예를 들어 평균 직경이 1μm ~ 30μm이고, 포토레지스트 아일랜드 사이의 평균 간격은 1μm ~ 100μm일 수 있으며, 이와 같이 에칭된 후의 아일랜드형 구조 역시 대응하는 평균 직경과 평균 간격을 구비한다.
단계 3, 상기 기판을 에칭하고, 포토레지스트로 보호되지 않은 기판 부분을 제거하여, 복수개의 아일랜드형 구조를 형성한다. 예를 들어, 상기 에칭은 반응성 이온 에칭일 수 있다.
단계 4: 로봇암을 이용하여 상기 아일랜드형 구조를 하나씩 밀어, 해당 아일랜드형 구조가 극평활 전단면(shear plane)을 구비하는지를 검출하고, 자기 복구 성능을 구비하는 아일랜드형 구조에서, 하표면이 극평활 전단면을 구비하는 HOPG 시트형 구조는 즉, 극평활 시트이다.
이하 첨부된 도면을 결합하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치는 고저항 실리콘 기판(3), 제1 구동 전극(4), 제2 구동 전극(5), 제3 구동 전극(6), 절연층(2) 및 HOPG 극평활 시트(1)를 포함한다. 상기 제1 구동 전극(4), 제2 구동 전극(5) 및 제3 구동 전극(6)은 기판(3)에 임베딩되고; 상기 기판(3)과 제1 구동 전극(4), 제2 구동 전극(5) 및 제3 구동 전극(6)의 표면은 동일 평면이고 원자급 평평함을 유지하며; 상기 절연층(2)은 제1 구동 전극(4), 제2 구동 전극(5) 및 제3 구동 전극(6) 위를 커버하여, HOPG 극평활 시트와 제1 구동 전극(4), 제2 구동 전극(5) 및 제3 구동 전극(6) 사이의 절연을 구현하고, 절연층(2)의 두께를 2nm-50nm 사이로 제어하여, 제1 구동 전극(4), 제2 구동 전극(5), 제3 구동 전극(6)과 극평활 시트(1) 사이의 간격을 충분히 작도록 함으로써, 여기전압이 작도록 확보한다. 상기 HOPG 극평활 시트(1)를 절연층 위에 배치하여, 절연층(2)과 극평활 접촉 쌍을 구성한다. HOPG 극평활 시트(1)의 초기 위치는 제1 구동 전극(4)과 대향하고, 상기 HOPG 극평활 시트(1)는 원자급으로 평평한 극평활면을 구비하므로, 절연층(2)의 표면에서 매우 작은 마찰력으로 마모없이 슬라이딩할 수 있으며, 아울러, 전극에 전하가 축적되어 접착됨으로 인한 고장이 발생하지 않으므로, 매우 긴 수명을 구현할 수 있다.
상기 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치의 작업 프로세스는 다음과 같다: 도 1과 도 2는 무선 주파수 스위치가 턴온된 상태로서, 제1 구동 전극(4)과 제2 구동 전극(5) 사이에 구동 전압(V)이 인가되고, 이때, HOPG 극평활 시트(1)의 좌우 양끝단은 전하를 유도하여, 플로팅 전위를 생성하며, HOPG 극평활 시트(1)는 전위 에너지가 가장 작은 위치로 이동하고, 즉 제1 구동 전극(4)과 제2 구동 전극(5)의 중심에 대해 대칭되는 위치에 있으며, 이때 HOPG 극평활 시트(1)와 제3 구동 전극(6) 사이는 수직 방향으로 겹치는 면적이 없으므로, 커패시턴스가 0에 가까우며, 무선 주파수 신호는 전부 통과할 수 있고, 반사 손실이 없다.
제2 구동 전극(5)과 제3 구동 전극(6) 사이에 구동 전압(V)이 인가될 때, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, HOPG 극평활 시트(1)는 좌측으로 향하는 작용력을 받아, 제2 구동 전극(5)과 제3 구동 전극(6)의 중심에 대칭되는 위치로 당겨지고, 절연층(2)의 두께가 나노 스케일이므로, HOPG 극평활 시트(1)와 제3 구동 전극(6) 사이에는 큰 커패시턴스가 구성되며, 무선 주파수 신호가 완전히 반사되어, 전송이 중단된다.
구동 전극의 개수, 배열, 시퀀스 제어 및 HOPG 극평활 시트의 사이즈를 조정하는 것을 통해 HOPG 극평활 시트의 인플레인의 연속적인 슬라이딩을 구현할 수 있다.
상술한 내용은 단지 본 발명의 바람직한 실시예에 불과하며, 본 발명의 청구범위에 따라 이루어진 모든 균등한 변경 또는 변형은 모두 본 발명의 청구범위에 포함되어야 한다.
1. HOPG 극평활 시트 2. 절연층, 3. 기판, 4. 제1 구동 전극, 5. 제2 구동 전극, 6. 제3 구동 전극.
Claims (9)
- 기판, 구동 부재, 절연층 및 슬라이딩 부재를 포함하는 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치에 있어서,
상기 구동 부재는 상기 기판 내에 배치되고, 상기 절연층은 상기 기판의 표면에 배치되며, 상기 슬라이딩 부재는 절연층 상부에 배치되고, 상기 슬라이딩 부재는 극평활면을 구비하며, 상기 극평활면을 통해 상기 절연층과 접촉하고; 상기 구동 부재는 적어도 제1 구동 부재, 제2 구동 부재, 및 제3 구동 부재를 포함하며, 상기 슬라이딩 부재는 상기 구동 부재에 의해 구동되어, 상기 구동 부재에 대한 상기 슬라이딩 부재의 위치를 변경하는 것을 특징으로 하는 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치. - 제 1 항에 있어서,
상기 슬라이딩 부재는 인플레인에서 수평 방향으로 슬라이딩 되도록 구동되고, 구동 부재와 슬라이딩 부재의 수직면 내의 중첩과 분리를 조절하여 스위칭을 구현하는 것을 특징으로 하는 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 구동 부재는 구동 전극인 것을 특징으로 하는 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치. - 제 1 항 내지 제 3 항에 있어서,
상기 슬라이딩 부재는 극평활면을 구비하는 극평활 시트이며, 바람직하게는 HOPG 극평활 시트인 것을 특징으로 하는 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치. - 제 1 항 내지 제 4 항에 있어서,
상기 기판은 절연 재료 또는 반도체 재료에서 선택되는 것을 특징으로 하는 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치. - 제 5 항에 있어서,
상기 반도체 재료는 바람직하게는 고저항 실리콘이고; 상기 절연 재료는 바람직하게는 SiO2, SiC, 사파이어, 운모로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치. - 제 1 항 내지 제 6 항에 있어서,
상기 절연층은 산화규소층인 것을 특징으로 하는 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치. - 제 1 항 내지 제 7 항에 있어서,
상기 절연층은 원자급으로 매끄럽고, 두께는 1-100nm이며, 바람직하게는 2-50nm인 것을 특징으로 하는 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치. - 제 1 항 내지 제 8 항에 있어서,
상기 슬라이딩 부재가 구동되는 방식은 정전 구동인 것을 특징으로 하는 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/CN2020/098479 WO2022000122A1 (zh) | 2020-06-28 | 2020-06-28 | 一种基于悬浮电位的面内滑动式并联电容射频开关 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220164794A true KR20220164794A (ko) | 2022-12-13 |
Family
ID=79317767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020227039004A KR20220164794A (ko) | 2020-06-28 | 2020-06-28 | 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230238191A1 (ko) |
| EP (1) | EP4113843A4 (ko) |
| JP (1) | JP7388667B2 (ko) |
| KR (1) | KR20220164794A (ko) |
| CN (1) | CN115004552A (ko) |
| WO (1) | WO2022000122A1 (ko) |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5121089A (en) * | 1990-11-01 | 1992-06-09 | Hughes Aircraft Company | Micro-machined switch and method of fabrication |
| KR950010659B1 (ko) | 1992-11-10 | 1995-09-21 | 재단법인한국전자통신연구소 | 마이크로 광개폐 장치 및 그 제조방법 |
| CN1601902A (zh) | 2004-10-21 | 2005-03-30 | 上海交通大学 | 基于纳米介电薄膜的微机械电容式微波开关 |
| EP1829953B1 (en) | 2004-12-03 | 2009-11-11 | Seiko Instruments Inc. | Slide material, process for producing the same and apparatus utilizing the slide material |
| KR100806872B1 (ko) | 2006-10-12 | 2008-02-22 | 삼성전자주식회사 | 전기 습윤 현상을 이용한 가변 커패시터 |
| CN103824566B (zh) | 2014-03-18 | 2016-08-24 | 清华大学 | 读写接触式硬盘的磁头、硬盘设备及转移方法 |
| JP7130391B2 (ja) * | 2017-03-10 | 2022-09-05 | シナジー マイクロウェーブ コーポレーション | メタマテリアルコンタクトを備えるマイクロ電気機械スイッチ |
| CN109979768B (zh) * | 2019-03-26 | 2020-11-17 | 北京清正泰科技术有限公司 | 基于超滑结构的rf mems开关 |
| CN110646060A (zh) * | 2019-09-16 | 2020-01-03 | 陕西诺盈自动化仪表有限公司 | 一种射频电容开关 |
| CN110853985B (zh) * | 2019-11-01 | 2021-04-16 | 北京邮电大学 | 一种并联式电容开关 |
-
2020
- 2020-06-28 WO PCT/CN2020/098479 patent/WO2022000122A1/zh unknown
- 2020-06-28 KR KR1020227039004A patent/KR20220164794A/ko not_active Application Discontinuation
- 2020-06-28 EP EP20942503.2A patent/EP4113843A4/en active Pending
- 2020-06-28 JP JP2022559673A patent/JP7388667B2/ja active Active
- 2020-06-28 US US17/923,297 patent/US20230238191A1/en active Pending
- 2020-06-28 CN CN202080093842.XA patent/CN115004552A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023520430A (ja) | 2023-05-17 |
| CN115004552A (zh) | 2022-09-02 |
| JP7388667B2 (ja) | 2023-11-29 |
| EP4113843A4 (en) | 2023-04-19 |
| WO2022000122A1 (zh) | 2022-01-06 |
| US20230238191A1 (en) | 2023-07-27 |
| EP4113843A1 (en) | 2023-01-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN212752231U (zh) | 一种基于悬浮电位的面内滑动式并联电容射频开关 | |
| Nathanael et al. | 4-terminal relay technology for complementary logic | |
| KR100499823B1 (ko) | 정전 액추에이터 및 해당 액추에이터를 이용한 정전마이크로 릴레이와 그 밖의 기기 | |
| US7605675B2 (en) | Electromechanical switch with partially rigidified electrode | |
| US8525185B2 (en) | RF-MEMS capacitive switches with high reliability | |
| US6949985B2 (en) | Electrostatically actuated microwave MEMS switch | |
| CN1716492A (zh) | 集成方式的rf mems开关 | |
| CN213043664U (zh) | 一种面内滑动式并联电容射频开关 | |
| CN111884644B (zh) | 一种基于结构超滑的并联rf mems开关 | |
| US8610520B2 (en) | Electrostatically actuated micro-mechanical switching device | |
| KR20220164794A (ko) | 인플레인 슬라이딩 병렬 커패시티브 무선 주파수 스위치 | |
| CN212587426U (zh) | 一种基于结构超滑的并联rf mems开关 | |
| CN112151312B (zh) | 基于结构超滑的电极开关 | |
| CN113035650B (zh) | 高可靠性的电容式rf mems开关 | |
| CN111584310B (zh) | 一种可重构驱动电压rf mems开关及其制造方法 | |
| CN213877967U (zh) | 面内滑动式加热射频开关 | |
| CN111627759B (zh) | 一种基于驻极体的可重构驱动电压rf mems开关及其制备方法 | |
| CN215816325U (zh) | 一种接触式rf mems开关和电子设备 | |
| CN213877968U (zh) | 基于结构超滑的加热射频开关 | |
| CN112735918A (zh) | 一种面内滑动的射频开关 | |
| CN213071018U (zh) | 面内滑动式mems开关 | |
| CN115295362B (zh) | 一种静电式双稳态rf mems开关及其制备方法 | |
| Liu et al. | RF MEMS switch and its applications | |
| WO2024119570A1 (zh) | 一种rf mems开关和电子设备 | |
| KR100748747B1 (ko) | 비접촉 ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal |