專利名稱：一種常開(kāi)態(tài)場(chǎng)發(fā)射型射頻微機(jī)械開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型常開(kāi)態(tài)場(chǎng)發(fā)射型射頻微機(jī)械開(kāi)關(guān)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有射頻開(kāi)關(guān)存在如下問(wèn)題
(1) 一些采用結(jié)構(gòu)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到控制射頻信號(hào)通斷的目的，這些開(kāi)關(guān)將射頻信號(hào) 從物理上進(jìn)行隔斷，因此隔離度較高。這些開(kāi)關(guān)又可分為接觸式和電容式兩大類，接觸式開(kāi) 關(guān)的可靠性由結(jié)構(gòu)的接觸損壞和材料的疲勞特性決定，而電容式開(kāi)關(guān)的可靠性則由電介質(zhì) 層的電荷注入效應(yīng)和材料的疲勞特性決定，因此這兩種開(kāi)關(guān)的可靠性都不理想。并且由于 采用了機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方式，使得這些開(kāi)關(guān)的響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。(2)—些則采用半導(dǎo)體PIN結(jié)構(gòu)來(lái)控制射頻信號(hào)的通斷，這些開(kāi)關(guān)避免了機(jī)械運(yùn) 動(dòng)帶來(lái)的可靠性問(wèn)題和響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的缺陷，具有高可靠性和快響應(yīng)速度。這種方法的缺陷 主要是采用半導(dǎo)體PIN結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)射頻信號(hào)的隔離不夠徹底，因此隔離度不高。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高隔離度、高可靠性、快響應(yīng)速度和低執(zhí)行 電壓的常開(kāi)態(tài)場(chǎng)發(fā)射型射頻微機(jī)械開(kāi)關(guān)。本發(fā)明包括低損耗襯底，絕緣介質(zhì)薄膜、共面波導(dǎo)的信號(hào)線和地線，信號(hào)線位于兩 根地線之間，絕緣介質(zhì)薄膜設(shè)在低損耗襯底信號(hào)線及地線之間，信號(hào)線中部的左右兩側(cè)各 設(shè)有一排金屬微尖，相應(yīng)的兩根地線與信號(hào)線相鄰一側(cè)的中部也各設(shè)有一排金屬微尖，地 線上的金屬微尖與相鄰信號(hào)線上的金屬微尖之間有間隔；低損耗襯底與上述金屬微尖相對(duì) 應(yīng)的位置內(nèi)凹形成一個(gè)兩個(gè)空腔，使金屬微尖呈懸空狀態(tài)。上述金屬微尖均呈鋸齒狀，且相 鄰的金屬微尖之間為尖對(duì)尖的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，這樣可達(dá)到降低閾值電壓的效果。本發(fā)明利用金屬微尖在一定場(chǎng)強(qiáng)下會(huì)發(fā)生場(chǎng)致發(fā)射的原理，兩排金屬微尖之間產(chǎn) 生電子束流，使原本處于開(kāi)態(tài)的開(kāi)關(guān)通過(guò)電子束流將射頻信號(hào)短路到地線，即達(dá)到了控制 射頻信號(hào)通斷的效果。本發(fā)明結(jié)合了機(jī)械開(kāi)關(guān)和半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，即采用物理上隔斷的共面波導(dǎo)的信 號(hào)線結(jié)構(gòu)，和無(wú)可動(dòng)結(jié)構(gòu)的通斷方式，達(dá)到既有高隔離度的同時(shí)又有高可靠性和快響應(yīng)速 度的效果。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的A-A剖視圖。
具體實(shí)施方案如圖1和圖2所示，本發(fā)明包括低損耗襯底1，絕緣介質(zhì)薄膜2、共面波導(dǎo)的信號(hào)線5和地線3，信號(hào)線位于兩根地線之間，絕緣介質(zhì)薄膜2設(shè)在低損耗襯底1信號(hào)線及地線之 間，信號(hào)線中部的左右兩側(cè)各設(shè)有一排金屬微尖4，相應(yīng)的兩根地線與信號(hào)線相鄰一側(cè)的中 部也各設(shè)有一排金屬微尖4，地線上的金屬微尖4與相鄰信號(hào)線上的金屬微尖4之間有間 隔；低損耗襯底1與上述金屬微尖4相對(duì)應(yīng)的位置內(nèi)凹形成一個(gè)兩個(gè)空腔6，使金屬微尖4 呈懸空狀態(tài)。上述金屬微尖4均呈鋸齒狀，且相鄰的金屬微尖之間為尖對(duì)尖的一一對(duì)應(yīng)關(guān) 系。本發(fā)明的制作方法是
首先在低損耗襯底1上生長(zhǎng)一層絕緣介質(zhì)薄膜2，進(jìn)行第一次光刻并刻蝕介質(zhì)薄膜形 成腐蝕腔體6所需的窗口。進(jìn)行第二次光刻，然后濺射金屬并剝離形成共面波導(dǎo)的信號(hào)線 5、地線3和金屬微尖4。將低損耗襯底進(jìn)行各向異性腐蝕，得到空腔6，使得金屬微尖4懸空。本發(fā)明的工作原理為
給金屬表面施加一定強(qiáng)度的電場(chǎng)后，電場(chǎng)會(huì)對(duì)金屬表層電子進(jìn)行加速。當(dāng)金屬表層電 子通過(guò)電場(chǎng)加速獲得的能量超出該金屬的逸出功時(shí)，金屬表層的電子將會(huì)從金屬中逃逸出 來(lái)，并沿著電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，形成場(chǎng)致發(fā)射電子束流。場(chǎng)致發(fā)射使原本隔離開(kāi)的金屬通過(guò)電子 束流導(dǎo)通，形成比隔離時(shí)小得多的阻抗，該小阻抗可將原本導(dǎo)通的射頻信號(hào)短路到地線，即 將射頻信號(hào)關(guān)斷。本發(fā)明的工作過(guò)程如下
將射頻信號(hào)連接到共面波導(dǎo)的端口，同時(shí)在共面波導(dǎo)信號(hào)線和地線兩端加上直流偏置 電壓。當(dāng)直流偏置電壓為零時(shí)，開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通態(tài)，射頻信號(hào)導(dǎo)通；當(dāng)所加直流偏置電壓超過(guò) 場(chǎng)致發(fā)射的閾值電壓后，開(kāi)關(guān)處于關(guān)斷態(tài)，射頻信號(hào)關(guān)斷。本發(fā)明的使用方法是將射頻信號(hào)連接到共面波導(dǎo)的端口，同時(shí)在共面波導(dǎo)信號(hào) 線和地線的兩端加上直流偏置電壓。用共面波導(dǎo)信號(hào)線和地線兩端所加的直流偏置電壓來(lái) 控制開(kāi)關(guān)上射頻信號(hào)的通斷。
權(quán)利要求
1.一種常開(kāi)態(tài)場(chǎng)發(fā)射型射頻微機(jī)械開(kāi)關(guān)，其特征在于包括低損耗襯底(1)，絕緣介質(zhì) 薄膜(2)、共面波導(dǎo)的信號(hào)線(5)和地線(3)，信號(hào)線位于兩根地線之間，絕緣介質(zhì)薄膜(2) 設(shè)在低損耗襯底(1)信號(hào)線及地線之間，其特征在于信號(hào)線中部的左右兩側(cè)各設(shè)有一排金 屬微尖(4)，相應(yīng)的，兩根地線與信號(hào)線相鄰一側(cè)的中部也各設(shè)有一排金屬微尖(4)，地線 上的金屬微尖(4)與相鄰信號(hào)線上的金屬微尖(4)之間有間隔；低損耗襯底(1)與上述金屬 微尖(4)相對(duì)應(yīng)的位置內(nèi)凹形成一個(gè)兩個(gè)空腔(6)，使金屬微尖(4)呈懸空狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的常開(kāi)態(tài)場(chǎng)發(fā)射型射頻微機(jī)械開(kāi)關(guān)，其特征在于金屬微尖(4)均 呈鋸齒狀，且相鄰的金屬微尖之間為尖對(duì)尖的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種常開(kāi)態(tài)場(chǎng)發(fā)射型射頻微機(jī)械開(kāi)關(guān)，包括低損耗襯底，絕緣介質(zhì)薄膜、共面波導(dǎo)的信號(hào)線和地線，信號(hào)線位于兩根地線之間，絕緣介質(zhì)薄膜設(shè)在低損耗襯底信號(hào)線及地線之間，信號(hào)線中部的左右兩側(cè)各設(shè)有一排金屬微尖，相應(yīng)的，兩根地線與信號(hào)線相鄰一側(cè)的中部也各設(shè)有一排金屬微尖，地線上的金屬微尖與相鄰信號(hào)線上的金屬微尖之間有間隔；低損耗襯底與上述金屬微尖相對(duì)應(yīng)的位置內(nèi)凹形成一個(gè)兩個(gè)空腔，使金屬微尖呈懸空狀態(tài)。本發(fā)明中的共面波導(dǎo)的信號(hào)線結(jié)構(gòu)從物理上進(jìn)行隔斷類似機(jī)械開(kāi)關(guān)，因此它的隔離度高；而其無(wú)可動(dòng)結(jié)構(gòu)的通斷方式類似半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，因此它的可靠性高且響應(yīng)速度快；且通過(guò)采用尖對(duì)尖結(jié)構(gòu)，可以獲得較低的開(kāi)關(guān)閾值電壓。
文檔編號(hào)H01H36/00GK102064042SQ201010591240
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者唐潔影, 張曉兵, 王立峰, 韓磊, 黃慶安 申請(qǐng)人:東南大學(xué)