一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关制造技术

一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，主要结构由衬底、微波传输线、驱动电极、下电极、固定锚点、上电极、释放孔、空气桥、引线组成，微波传输线、驱动电极和引线设置在衬底上，驱动电极位于上电极的下方，上电极为直板型结构，上电极通过固定锚点固定在微波传输线上，下电极采用带有双弹性梁的双触点结构，弹性梁通过固定锚点固定在微波传输线上，双弹性梁上分别设有触点，从力学性能讲，可以减小上电极在静电作用下快速下拉对下电极产生的撞击力，起到缓冲作用，从而保护触点和上电极，从电学性能讲，可以增强有效接触，避免弱接触带来的开关烧蚀和粘连，本发明专利技术有效地改善了传统双触点虚接引起的可靠性问题，使开关的寿命得到较大的提高。

A radio frequency MEMS switch with an elastic beam contact

A RF MEMS switch with elastic beam contacts, the main structure is composed of substrate, microwave transmission line, a driving electrode, a lower electrode, an upper electrode, a fixed anchor, release hole, air bridge, lead wire, microwave transmission line, driving electrodes and leads disposed on the substrate below the driving electrode is located on the upper electrode. For the straight type electrode structure, the electrode is fixed on the fixed anchor through the microwave transmission line, with double contact electrode structure of double elastic beam, elastic beam fixed anchor is fixed on the microwave transmission line with double elastic beam are respectively provided with a contact, from the mechanical properties, can reduce the impact force on the electrode on the lower electrode at fast drop under electrostatic interaction, play a buffer role, so as to protect the contacts and the electrodes, from electrical properties, can effectively enhance contact, avoid contact caused by weak Switch ablation and adhesion, the invention effectively improves the reliability problem caused by the traditional double contact virtual connection, and makes the life of the switch greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关
本专利技术属于射频MEMS
，具体涉及一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关。
技术介绍
射频MEMS开关作为一种无源器件，是射频系统的基本组件之一，通过金属－金属接触或者金属－绝缘介质－金属形成的电容来传输或者隔离微波信号，具有插入损耗低，隔离度高等良好的微波性能，它可以广泛应用在各种射频、微波和毫米波通讯系统中，对雷达预警、战术战略侦察、卫星组网和制导等军事领域均有重要意义。目前国内射频MEMS开关的研究机构主要有中电集团十三所、中电集团五十五所、清华大学、东南大学等单位。例如清华大学公开了一种微机电系统开关，上电极采用多通道条型极板结构，下电极为多触点结构，由于制作多触点的工艺精度有限，不能保证多触点的平整度完全一致，从而导致多个触点不能同时接通，减小了开关的寿命。类似的，中电五十五所公开了一种含有鲨齿式触点系统的射频MEMS开关(专利号CN102097222A)，其鲨齿式触点系统包含高低两组触点，每组触点包含两个高度一致的触点，但在制作时高度很难达到完全一致，使得同一组的两个触点中会有一个虚接，减小了开关的寿命。一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，可以有效地改善传统双触点虚接引起的可靠性问题，增强了开关接触特性，减小了弱接触，避免开关烧蚀和粘连，使开关的寿命得到较大的提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对
技术介绍
的不足，设计一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，增强了开关接触特性，减小了弱接触，避免开关烧蚀和粘连，以提高开关的可靠性和成品率。本专利技术的具体技术方案如下：本专利技术主要结构由衬底、微波传输线、驱动电极、上电极、下电极、释放孔、固定锚点、空气桥、引线组成；所述衬底1作为所述双弹性梁触点结构的射频MEMS开关的载体结构，承载所述微波传输线，当通过引线向所述驱动电极4施加驱动电压时，所述上电极11与所述驱动电极4之间产生静电力，使得上电极11朝向所述微波传输线方向产生弯曲，与所述左触点17、及右触点10接触，此时，所述射频MEMS开关处于开启状态；当所述驱动电极4未施加驱动电压时，所述上电极11与所述左触点17、及右触点10相互断开，此时，所述射频MEMS开关处于关闭状态。所述衬底1为长方体结构。所述射频MEMS开关通断的开关组件设置在所述衬底1上面，并所述开关组件包括传递信号的微波传输线，避免虚接的左触点17、及右触点10。所述下电极采用带有双弹性梁的双触点结构，所述左弹性梁16、及右弹性梁9固定在微波传输线上，所述左弹性梁16及右弹性梁9上分别设有所述左触点17、及右触点10，并通过所述左触点17、及右触点10控制信号的导通或关闭。所述左触点17及右触点10的形状为长方体、半球体或者圆锥体中的一种。所述微波传输线包括至少一条信号线及至少两条地线，所述第一信号线3、及第二信号线5设置在所述衬1的中央位置，所述第一地线2、及第二地线6平行分置在所述第一信号线3、及第二信号线5两侧。在所述第一信号线3、及第二信号线5上固定设置所述上电极11，并所述上电极11下方设置所述左触点17及右触点10，构成控制所述第一信号线3、及第二信号线5通断的开关支路。所述第一信号线3、及第二信号线5中间位置断开形成断口，并将两段信号线界定为第一信号线3及第二信号线5。在所述第一信号线3接近所述断口的一端固定设置所述上电极11，所述上电极11位于所述断口的上方。在所述上电极11下方位置处，对应设置所述驱动电极4及左弹性梁16、及右弹性梁9。所述引线设置在衬底上，与驱动电极相连。在所述第二信号线5接近断口端处，设置所述左弹性梁16、及右弹性梁9，所述左弹性梁16、及右弹性梁9与所述上电极11的自由端存在重合部分。所述左弹性梁16、及右弹性梁9通过所述第二固定锚点8、第五固定锚点18固定在所述信号线5上。所述上电极11为长方体结构。所述上电极11通过所述第一固定锚点7固定在所述第一信号线3上。所述上电极11开孔，所述释放孔12直径大小为6-10μm，形成释放孔12阵列。所述释放孔12阵列设置为3-4排，释放孔12间距为10-20μm。所述开关组件还包括至少第一固定锚点7，第二固定锚点8，第三固定锚点13，第四固定锚点15，第五固定锚点18及空气桥14。所述空气桥14是长方体结构，并所述空气桥14通过所述第三固定锚点13、第四固定锚点15固定所述第二地线6上，所述空气桥14与所述第一地线2、及第二地线6构成可允许引线通过的空间。有益效果本专利技术与
技术介绍
相比具有明显的先进性，所述射频MEMS开关，其下电极是带有双弹性梁的双触点结构，弹性梁通过固定锚点固定在微波传输线上，双弹性梁上分别设有触点，从力学性能讲，可以减小上电极在静电作用下快速下拉对下电极产生的撞击力，起到缓冲作用，从而保护触点和上电极，从电学性能讲，可以增强有效接触，避免弱接触带来的开关烧蚀和粘连，本专利技术有效地改善了传统双触点虚接引起的可靠性问题，使开关的寿命得到较大的提高。附图说明图1为所述射频MEMS开关的整体结构图；图2为所述射频MEMS开关的整体结构俯视图；图3为所述射频MEMS开关的开关结构图；图4为所述射频MEMS开关的开关结构俯视图；图5为所述射频MEMS开关的开关结构主视图；图6为所述射频MEMS开关的长方体触点结构图；图7为所述射频MEMS开关的长方体触点结构俯视图；图8为所述射频MEMS开关的半球体触点结构图；图9为所述射频MEMS开关的半球体触点结构俯视图；图10为所述射频MEMS开关的圆锥体触点结构图；图11为所述射频MEMS开关的圆锥体触点结构俯视图；图12为所述单触点射频MEMS开关结构图；图13为所述三触点射频MEMS开关结构图；图14为所述射频MEMS开关的空气桥结构图；图15为所述射频MEMS开关的空气桥结构俯视图；图16为所述射频MEMS开关的空气桥结构主视图。图中所示，附图标记清单如下：1、衬底，2、第一地线，3、第一信号线，4、驱动电极，5、第二信号线，6、第二地线，7、第一固定锚点，8、第二固定锚点，9、右弹性梁，10、右触点，11、上电极，12、释放孔，13、第三固定锚点，14、空气桥，15、第四固定锚点，16、左弹性梁，17、左触点，18、第五固定锚点，19、单触点，20、单触点弹性梁、21第五固定锚点，22、第一触点，23、第一弹性梁，24、第六固定锚点，25、第二触点，26、第二弹性梁，27、第七固定锚点，28、第三触点，29、第三弹性梁，30、第八固定锚点，31、引线。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的组合或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。另外，本专利技术实施例的描述过程中，所有图中的“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，其特征在于，所述开关包括：衬底，所述衬底为所述射频MEMS开关的基座承载体；上电极，所述上电极为长方体结构，所述上电极一端通过锚点固定在所述信号线上，所述上电极的中部及另一端延伸于所述衬底水平上方；下电极，所述下电极包括两个并行排列、并分别具有触点的弹性梁结构，所述触点置于所述上电极另一端的竖直下方；驱动电极，所述驱动电极置于所述衬底上表面中心处，同时置于所述上电极竖直下方，所述上电极与所述驱动电极相对应位置处开设有释放孔阵列；所述下电极通过锚点固定在所述信号线上。引线，所述引线设置在衬底上，与驱动电极相连。

【技术特征摘要】
1.一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，其特征在于，所述开关包括：衬底，所述衬底为所述射频MEMS开关的基座承载体；上电极，所述上电极为长方体结构，所述上电极一端通过锚点固定在所述信号线上，所述上电极的中部及另一端延伸于所述衬底水平上方；下电极，所述下电极包括两个并行排列、并分别具有触点的弹性梁结构，所述触点置于所述上电极另一端的竖直下方；驱动电极，所述驱动电极置于所述衬底上表面中心处，同时置于所述上电极竖直下方，所述上电极与所述驱动电极相对应位置处开设有释放孔阵列；所述下电极通过锚点固定在所述信号线上。引线，所述引线设置在衬底上，与驱动电极相连。2.根据权利要求1所述的一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，其特征在于，所述释放孔阵列包括多个呈阵列状布置的释放孔；所述释放孔阵列包括3-4排，按所述信号线的长度方向排列，任意一排的释放孔数量为6-10个；所述释放孔直径大小为6-10μm，每排或每纵任意相邻的两个释放孔之间间距为10-20μm。3.根据权利要求1所述的一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，其特征在于，任意所述弹性梁一端固定在衬底上，另一端上面设置所述触点。4.根据权利要求3所述的一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李孟委，刘秋慧，张一飞，吴倩楠，王莉，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14