專利名稱：一種帶有可橫向推拉的梳齒單元的射頻微機(jī)械開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種射頻微機(jī)械開關(guān)，具體來說，涉及一種帶有可橫向推拉的梳齒單元的射頻微機(jī)械開關(guān)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的射頻開關(guān)包括接觸式開關(guān)和電容式開關(guān)。接觸式開關(guān)的一般結(jié)構(gòu)是采用靜電或其它驅(qū)動方式控制信號線的接觸或斷開，達(dá)到控制開關(guān)通斷的效果，其隔離度決定于斷開部分的寄生電容。對于一端斷開的開關(guān)來說，隨著頻率的上升，寄生電容迅速增大， 導(dǎo)致開關(guān)的隔離度隨之迅速減小，增大其斷開部分的距離可以有效的提高隔離度。電容式開關(guān)的一般結(jié)構(gòu)是采用靜電驅(qū)動方式控制膜橋的運(yùn)動，達(dá)到改變跨接在信號線和地線之間的電容的大小的效果，來控制信號的通斷。與一般接觸式開關(guān)相比，電容式開關(guān)在較高頻率時能表現(xiàn)出較高的隔離度，其隔離度決定于膜橋的寄生電阻。但是，由于趨膚效應(yīng)，隨著頻率的上升，電容式開關(guān)中的寄生電阻迅速增大，導(dǎo)致開關(guān)的隔離度隨之迅速減小。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種帶有可橫向推拉的梳齒單元的射頻微機(jī)械開關(guān)，以提高在關(guān)態(tài)時的射頻微機(jī)械開關(guān)的隔離度，降低射頻微機(jī)械開關(guān)的執(zhí)行電壓。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種帶有可橫向推拉的梳齒單元的射頻微機(jī)械開關(guān)，其特征在于，包括襯底、共面波導(dǎo)傳輸線和驅(qū)動部件，所述的共面波導(dǎo)傳輸線包括信號線和位于信號線左右兩側(cè)的左地線和右地線，信號線分別與左地線和右地線之間留有間隙；信號線包括呈縱向布置的上端口和下端口，以及處于懸空狀態(tài)的兩組細(xì)長梁；左地線、右地線、上端口和下端口分別固定連接在襯底上；每組細(xì)長梁由第一細(xì)長梁和第二細(xì)長梁組成，第一細(xì)長梁的上端固定連接在上端口底面的邊緣，第二細(xì)長梁的下端固定連接在下端口頂面的邊緣，并且第一細(xì)長梁和第二細(xì)長梁相對設(shè)置；所述的驅(qū)動部件包括固定連接在襯底上并且位于兩組細(xì)長梁之間的錨區(qū)和處于懸空狀態(tài)的四組梳齒結(jié)構(gòu)；每組梳齒結(jié)構(gòu)包括設(shè)有固定梳齒的固定梳齒單元和設(shè)有移動梳齒的移動梳齒單元，固定梳齒單元固定連接在錨區(qū)的側(cè)壁上，移動梳齒單元固定連接在細(xì)長梁上，從第一細(xì)長梁到錨區(qū)，移動梳齒單元和固定梳齒單元按照移動梳齒、 固定梳齒順序重復(fù)分布，從第二細(xì)長梁到錨區(qū)，移動梳齒單元和固定梳齒單元按照固定梳齒、移動梳齒順序重復(fù)分布；移動梳齒單元的移動可以使第一細(xì)長梁的下部和第二細(xì)長梁的上部貼合或者分離。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)方案具有以下有益效果1.射頻微機(jī)械開關(guān)具有在關(guān)態(tài)時隔離度高、執(zhí)行電壓低的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)射頻微機(jī)械開關(guān)處于關(guān)態(tài)時，采用推拉式的可動信號線，即第一細(xì)長梁和第二細(xì)長梁之間的間隙，要比以單方向運(yùn)動的間隙大一倍，減小了關(guān)態(tài)時的寄生電容值，其結(jié)果是本技術(shù)方案的射頻微機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)提高了關(guān)態(tài)時射頻微機(jī)械開關(guān)的隔離度。在關(guān)態(tài)時，射頻微機(jī)械開關(guān)的寄生電容的大小決定了其隔離度的大小。寄生電容越大，隔離度越小。而寄生電容的大小是與第一細(xì)長梁和第二細(xì)長梁之間的間距成反比的。在關(guān)態(tài)下，第一細(xì)長梁和第二細(xì)長梁之間的的間距，采用推拉的方式運(yùn)動，比僅采用推或僅采用拉的方式運(yùn)動，要大一倍。這樣，在關(guān)態(tài)下，采用推拉的方式運(yùn)動，比僅采用推或僅采用拉的方式運(yùn)動，寄生電容也要小一倍。因此，本技術(shù)方案的射頻微機(jī)械開關(guān)有效的提高了關(guān)態(tài)時開關(guān)隔離度。同時，利用梳齒結(jié)構(gòu)作為射頻微機(jī)械開關(guān)的驅(qū)動部件，梳齒結(jié)構(gòu)的高深寬比，執(zhí)行電壓較低。2.芯片的面積小。本技術(shù)方案中，驅(qū)動部件位于兩組細(xì)長梁之間，即位于射頻微機(jī)械開關(guān)的信號線內(nèi)部。相對與驅(qū)動部件設(shè)置在信號線外部，本技術(shù)方案中的芯片面積較小， 節(jié)約了制作原料。3.減小射頻、微波信號的插入損耗。本技術(shù)方案中，當(dāng)射頻微機(jī)械開關(guān)處于開態(tài)時，由于第一細(xì)長梁和第二細(xì)長梁處于懸空，減小了襯底的損耗，從而減小了射頻、微波信號的插入損耗。

圖1是本實(shí)用新型的俯視圖。圖2是圖1中的A-A剖視圖。圖中有襯底1、信號線2、上端口 21、下端口 22、第一細(xì)長梁23、第二細(xì)長梁M、左地線3、右地線4、錨區(qū)5、梳齒結(jié)構(gòu)6、固定梳齒單元61、移動梳齒單元62、上切口 7、下切口 8。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行具體的說明。如圖1和圖2所示，一種帶有可橫向推拉的梳齒單元的射頻微機(jī)械開關(guān)，包括襯底 1、共面波導(dǎo)傳輸線和驅(qū)動部件。共面波導(dǎo)傳輸線用于傳輸射頻、微波信號。共面波導(dǎo)傳輸線包括信號線2、左地線3和右地線4。左地線3和右地線4位于信號線2左右兩側(cè)，并且信號線2分別與左地線3和右地線4之間留有間隙。信號線2包括呈縱向布置的上端口 21 和下端口 22，以及兩組細(xì)長梁。左地線3、右地線4、上端口 21和下端口 22分別固定連接在襯底1上。上端口 21位于下端口 22的上方，并且上端口 21和下端口 22之間有空隙。上端口 21和下端口 22用于信號線2中的信號輸出和輸入。如果上端口 21是信號輸入端，那么下端口 22就是信號輸出端。如果上端口 21是信號輸出端，那么下端口 22就是信號輸入端。兩組細(xì)長梁都處于懸空狀態(tài)，即細(xì)長梁不與襯底1接觸。每組細(xì)長梁由一個第一細(xì)長梁23和一個第二細(xì)長梁M組成。第一細(xì)長梁23和第二細(xì)長梁M具有一定彈性，可以擺動。在每組細(xì)長梁中，第一細(xì)長梁23的上端固定連接在上端口 21底面的邊緣，第二細(xì)長梁 M的下端固定連接在下端口 22頂面的邊緣。第一細(xì)長梁23和第二細(xì)長梁24相對設(shè)置。 在射頻微機(jī)械開關(guān)處于關(guān)態(tài)下，第一細(xì)長梁23和第二細(xì)長梁M之間有間隙。驅(qū)動部件包括錨區(qū)5和處于懸空狀態(tài)的四組梳齒結(jié)構(gòu)6。錨區(qū)5位于兩組細(xì)長梁之間，并且錨區(qū)5固定連接襯底1上。錨區(qū)5的形狀可以多樣，優(yōu)選長方形。長方形的錨區(qū) 5上下左右都對稱，便于布置梳齒結(jié)構(gòu)6。每組梳齒結(jié)構(gòu)6包括一個固定梳齒單元61和一個移動梳齒單元62。固定梳齒單元61中設(shè)有固定梳齒，移動梳齒單元62中設(shè)有移動梳齒。 固定梳齒單元61固定連接在錨區(qū)5的側(cè)壁上，移動梳齒單元62固定連接在細(xì)長梁上。因為兩組細(xì)長梁共有四個細(xì)長梁，所以梳齒結(jié)構(gòu)6設(shè)置為四組，使得每個細(xì)長梁均與一個移動梳齒單元62連接。移動梳齒單元62和固定梳齒單元61具有相同數(shù)量的梳齒，有利于移動梳齒單元62和固定梳齒單元61的排布。從第一細(xì)長梁23到錨區(qū)5，移動梳齒單元62和固定梳齒單元61按照移動梳齒、固定梳齒順序重復(fù)分布。這樣，連接在第一細(xì)長梁23上的移動梳齒單元62可以帶動第一細(xì)長梁23向靠近錨區(qū)5的方向移動。從第二細(xì)長梁M到錨區(qū)5，移動梳齒單元62和固定梳齒單元61按照固定梳齒、移動梳齒順序重復(fù)分布。這樣， 連接在第二細(xì)長梁M上的移動梳齒單元62可以帶動第二細(xì)長梁M向背離錨區(qū)5的方向移動。移動梳齒單元62的移動可以使第一細(xì)長梁23的下部和第二細(xì)長梁M的上部貼合或者分離。上述結(jié)構(gòu)的帶有可橫向推拉的梳齒單元的射頻微機(jī)械開關(guān)的制作過程是首先刻蝕出硅片背面的錨區(qū)5，并將硅片背面與襯底1進(jìn)行陽極鍵合，然后在鍵合片的硅片正面刻蝕出共面波導(dǎo)的形狀，接著濺射金屬層并刻蝕，得到共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的信號線2、左地線3、右地線4、第一細(xì)長梁23和第二細(xì)長梁M，最后用深硅刻蝕的方法刻出梳齒結(jié)構(gòu)6。上述結(jié)構(gòu)的射頻微機(jī)械開關(guān)的工作原理是通過改變梳齒結(jié)構(gòu)6中的固定梳齒單元61和移動梳齒單元62之間的間隙大小，可以控制移動梳齒單元62的運(yùn)動方向。因為第一細(xì)長梁23、第二細(xì)長梁M分別和移動梳齒單元62固定連接，所以第一細(xì)長梁23和第二細(xì)長梁M可以隨移動梳齒單元62的運(yùn)動而移動，最終得到雙向推拉的效果。具體的工作過程是將射頻、微波信號連接到共面波導(dǎo)的上端口 21和下端口 22，信號線2默認(rèn)為直流零電位，因此將直流偏置電壓的電位加載到錨區(qū)5上。當(dāng)錨區(qū)5上加偏置電壓時，錨區(qū)5上的高電位和兩根第一細(xì)長梁23通過梳齒結(jié)構(gòu)6產(chǎn)生靜電力，此靜電力產(chǎn)生了在橫向上以錨區(qū)5為中心的向內(nèi)的拉力；同時錨區(qū)6上的高電位和兩根第二細(xì)長梁M通過梳齒結(jié)構(gòu)6產(chǎn)生靜電力，此靜電力產(chǎn)生了在橫向上以錨區(qū)5為中心的向外的推力。這兩組靜電力一推一拉，使兩組細(xì)長梁中的第一細(xì)長梁23的下端和第二細(xì)長梁M的上端接觸，使射頻、微波信號得以傳輸。當(dāng)撤去錨區(qū)5上的偏置電壓時，兩組細(xì)長梁中的第一細(xì)長梁M和第二細(xì)長梁 24在回復(fù)力的作用下分開，阻斷了射頻、微波信號的傳輸。上述結(jié)構(gòu)的射頻微機(jī)械開關(guān)具有在關(guān)態(tài)時隔離度高、執(zhí)行電壓低的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)射頻微機(jī)械開關(guān)處于關(guān)態(tài)時，采用推拉式的可動信號線，即第一細(xì)長梁23和第二細(xì)長梁M 之間的間隙，要比以單方向運(yùn)動的間隙大一倍，減小了關(guān)態(tài)時的寄生電容值，其結(jié)果是本技術(shù)方案的射頻微機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)提高了關(guān)態(tài)時射頻微機(jī)械開關(guān)的隔離度。在關(guān)態(tài)時，射頻微機(jī)械開關(guān)的寄生電容的大小決定了其隔離度的大小。寄生電容越大，隔離度越小。而寄生電容的大小是與第一細(xì)長梁23和第二細(xì)長梁M之間的間距成反比的。在關(guān)態(tài)下，第一細(xì)長梁23和第二細(xì)長梁M之間的的間距，采用推拉的方式運(yùn)動，比僅采用推或僅采用拉的方式運(yùn)動，要大一倍。這樣，在關(guān)態(tài)下，采用推拉的方式運(yùn)動，比僅采用推或僅采用拉的方式運(yùn)動，寄生電容也要小一倍。因此，本技術(shù)方案的射頻微機(jī)械開關(guān)有效的提高了關(guān)態(tài)時開關(guān)隔離度。同時，利用梳齒結(jié)構(gòu)6作為射頻微機(jī)械開關(guān)的驅(qū)動部件，梳齒結(jié)構(gòu)6的高深寬比， 執(zhí)行電壓較低。另外，驅(qū)動部件位于兩組細(xì)長梁之間，即位于射頻微機(jī)械開關(guān)的信號線2內(nèi)部，減小了芯片的面積。當(dāng)射頻微機(jī)械開關(guān)處于開態(tài)時，由于第一細(xì)長梁23和第二細(xì)長梁M處于懸空，減小了襯底1的損耗，從而減小了射頻、微波信號的插入損耗。 進(jìn)一步，所述的第一細(xì)長梁23上部靠近錨區(qū)5的一側(cè)設(shè)有上切口 7，所述的第二細(xì)長梁24下部靠近錨區(qū)5的一側(cè)設(shè)有下切口 8。設(shè)置上切口 7和下切口 8的作用是減小細(xì)長梁的轉(zhuǎn)動剛度，減小執(zhí)行電壓。
權(quán)利要求1.一種帶有可橫向推拉的梳齒單元的射頻微機(jī)械開關(guān)，其特征在于，包括襯底(1)、共面波導(dǎo)傳輸線和驅(qū)動部件；所述的共面波導(dǎo)傳輸線包括信號線(2)和位于信號線(2)左右兩側(cè)的左地線(3)和右地線(4)，信號線(2)分別與左地線(3)和右地線(4)之間留有間隙；信號線(2)包括呈縱向布置的上端口(21)和下端口(22)，以及處于懸空狀態(tài)的兩組細(xì)長梁；左地線(3)、右地線 (4)、上端口(21)和下端口(22)分別固定連接在襯底(1)上；每組細(xì)長梁由第一細(xì)長梁(23) 和第二細(xì)長梁(24)組成，第一細(xì)長梁(23)的上端固定連接在上端口(21)底面的邊緣，第二細(xì)長梁(24)的下端固定連接在下端口(22)頂面的邊緣，并且第一細(xì)長梁(23)和第二細(xì)長梁(24)相對設(shè)置；所述的驅(qū)動部件包括固定連接在襯底(1)上并且位于兩組細(xì)長梁之間的錨區(qū)(5)和處于懸空狀態(tài)的四組梳齒結(jié)構(gòu)(6)；每組梳齒結(jié)構(gòu)(6)包括設(shè)有固定梳齒的固定梳齒單元(61)和設(shè)有移動梳齒的移動梳齒單元(62)，固定梳齒單元(61)固定連接在錨區(qū)(5)的側(cè)壁上，移動梳齒單元(62)固定連接在細(xì)長梁上；從第一細(xì)長梁(23)到錨區(qū)(5)，移動梳齒單元(62)和固定梳齒單元(61)按照移動梳齒、固定梳齒順序重復(fù)分布，從第二細(xì)長梁(24)到錨區(qū)(5)，移動梳齒單元(62)和固定梳齒單元(61)按照固定梳齒、移動梳齒順序重復(fù)分布；移動梳齒單元(62)的移動可以使第一細(xì)長梁(23)的下部和第二細(xì)長梁(24)的上部貼合或者分離。
2.按照權(quán)利要求1所述的帶有可橫向推拉的梳齒單元的射頻微機(jī)械開關(guān)，其特征在于，所述的第一細(xì)長梁(23)上部靠近錨區(qū)(5)的一側(cè)設(shè)有上切口(7)，所述的第二細(xì)長梁 (24)下部靠近錨區(qū)(5 )的一側(cè)設(shè)有下切口( 8 )。
3.按照權(quán)利要求1所述的帶有可橫向推拉的梳齒單元的射頻微機(jī)械開關(guān)，其特征在于，所述的固定梳齒單元(61)和移動梳齒單元(62)具有相同數(shù)量的梳齒。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種帶有可橫向推拉的梳齒單元的射頻微機(jī)械開關(guān)，包括襯底、共面波導(dǎo)傳輸線和驅(qū)動部件，共面波導(dǎo)傳輸線包括信號線、左地線和右地線，信號線包括上端口、下端口和兩組細(xì)長梁；每組細(xì)長梁由第一細(xì)長梁和第二細(xì)長梁組成，第一細(xì)長梁的上端固定連接在上端口底面的邊緣，第二細(xì)長梁的下端固定連接在下端口頂面的邊緣；驅(qū)動部件包括錨區(qū)和四組梳齒結(jié)構(gòu)；每組梳齒結(jié)構(gòu)包括固定梳齒單元和移動梳齒單元，固定梳齒單元固定連接在錨區(qū)的側(cè)壁上，移動梳齒單元固定連接在細(xì)長梁上，移動梳齒單元的移動可以使第一細(xì)長梁的下部和第二細(xì)長梁的上部貼合或者分離。該結(jié)構(gòu)的射頻微機(jī)械開關(guān)可以提高隔離度，降低執(zhí)行電壓。
文檔編號H01H59/00GK202102984SQ20112017377
公開日2012年1月4日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者宋競, 王立峰, 韓磊, 黃慶安 申請人:東南大學(xué)