【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于mems开关，具体涉及一种压电和静电复合驱动的mems开关及具有其的电子设备。
技术介绍
1、微机电系统(mems)是在微电子技术的基础上发展起来的，mems开关具有成本低、体积小、重量轻、可靠性高等优点，在军用、民用领域和微波集成电路中具有广泛的应用。传统的mems开关包含一个可移动的悬臂梁或支撑梁，通过向驱动电极施加电压来移动悬臂梁或支撑梁，使开关闭合。
2、但是传统的mems开关存在以下缺点：传统的mems开关通常由静电力单独驱动，一旦驱动电压达到阈值电压，系统变得不稳定，梁加速向驱动电极移动，经过静电力加速的梁对mems开关的接触点带来较大冲击力，使接触点磨损严重，电阻上升，从而缩短开关的使用寿命。其次，驱动电压的阈值电压需要几十伏，高驱动电压难以与i c电路集成。再者，在设置时开关的隔离度较差，开关断开和打开的效果较差，并且，mems开关的悬臂梁恢复力不足，容易导致接触点粘连，使开关失效。另一种mems开关由压电力单独驱动，虽然驱动的可以提供大位移，但在开关闭合时无法提供很高的梁与接触点的接触力，使开关的插入损耗较差。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术提出了一种压电和静电复合驱动的mems开关及具有其的电子设备，具有便于和i c集成、提高使用寿命、且插入损耗更低，隔离度更高的优点。
2、具体通过以下技术方案实现：
3、一种压电和静电复合驱动的mems开关，包括：
4、基底；
6、设置在所述支撑梁上的压电驱动结构；
7、设置在所述基底和所述支撑梁之间的静电驱动结构；
8、所述基底上设置有至少一个第一接触部，所述支撑梁上设置有至少一个第二接触部，所述第二接触部与所述第一接触部相对应，用于在所述压电驱动结构和所述静电驱动结构的共同驱动下，所述支撑梁形变至所述第二接触部与所述第一接触部接触实现导通。
9、在一个具体实施例中，所述压电驱动结构被配置为产生用于使所述支撑梁朝向所述基底形变的第一压电力；所述静电驱动结构被配置为产生用于使所述支撑梁朝向所述基底形变的静电力；所述第二接触部用于在所述静电力和所述第一压电力的作用下，与所述第一接触部接触实现导通。
10、在一个具体实施例中，所述压电驱动结构被配置为产生用于使所述支撑梁远离所述基底形变的第二压电力，所述第二接触部用于在所述第二压电力的作用下，与所述第一接触部分离。
11、在一个具体实施例中，所述第一接触部和所述第二接触部之间具有第一预设距离，所述第一预设距离大于1μm。
12、在一个具体实施例中，还包括至少一级缓冲结构，所述缓冲结构设置在所述基底上，且所述缓冲结构的顶点高度高于所述第一接触部的顶点高度，用于在所述支撑梁形变时抵接所述支撑梁，以缓冲所述第二接触部与所述第一接触部接触时的冲击力。
13、在一个具体实施例中，至少一级所述缓冲结构包括多级所述缓冲结构，多级所述缓冲结构沿所述基底的长度方向上依次设置，且均位于所述第一接触部的同一侧；沿靠近所述第一接触部的方向上，多级所述缓冲结构的顶点高度逐级递减。
14、在一个具体实施例中，所述缓冲结构包括沿所述基底宽度方向延伸的缓冲柱，所述缓冲柱的延伸长度不小于所述第一接触部的长度。
15、在一个具体实施例中，所述静电驱动结构包括静电固定电极以及静电驱动电极，所述静电固定电极设置于所述基底，所述静电驱动电极设置于所述支撑梁，且所述静电驱动电极与所述静电固定电极间隔第二预设距离。
16、在一个具体实施例中，所述静电固定电极上设置有介质层，所述缓冲结构设置在所述介质层上。
17、在一个具体实施例中，所述压电驱动结构包括压电层和第一电极，所述第一电极、所述压电层以及所述静电驱动电极依次设置在支撑梁靠近所述基底的一侧，所述静电驱动电极配置为所述压电驱动结构的第二电极，用于产生使所述支撑梁向所述基底方向形变的压电力；
18、所述静电驱动电极朝向所述静电固定电极，还用于产生使所述支撑梁向所述基底方向形变的静电力。
19、在一个具体实施例中，所述压电驱动结构包括压电层、第一电极以及第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别位于所述压电层的两侧；所述压电层、第一电极以及第二电极设置在所述支撑梁远离基底的一侧；所述静电驱动电极位于所述支撑梁靠近基底的一侧。
20、在一个具体实施例中，至少一个所述第一接触部包括一个所述第一接触部，至少一个所述第二接触部包括一个第二接触部；
21、所述静电驱动电极的第一段、所述静电驱动电极的第二段沿所述基底的长度方向间隔设置；所述第二接触部位于所述静电驱动电极的第一段以及所述静电驱动电极的第二段之间；
22、所述静电固定电极的第一段、所述静电固定电极的第二段沿所述支撑梁的长度方向间隔设置；所述第一接触部位于所述静电固定电极的第一段以及所述静电固定电极的第二段之间。
23、在一个具体实施例中，至少一个所述第一接触部包括两个所述第一接触部，至少一个所述第二接触部包括两个第二接触部；
24、所述静电驱动电极的第一段、所述静电驱动电极的第二段以及所述静电驱动电极的第三段沿所述基底的长度方向间隔设置；其中一个所述第二接触部位于所述静电驱动电极的第一段和所述静电驱动电极的第二段之间；另一个所述第二接触部位于所述静电驱动电极的第二段以及所述静电驱动电极的第三段之间；
25、所述静电固定电极的第一段、所述静电固定电极的第二段以及所述静电固定电极的第三段沿所述支撑梁的长度方向间隔设置；其中一个所述第一接触部位于所述静电固定电极的第一段和所述静电固定电极的第二段之间；另一个所述第一接触部位于所述静电固定电极的第二段以及所述静电固定电极的第三段之间。
26、在一个具体实施例中，至少一个所述第一接触部包括一个所述第一接触部，至少一个所述第二接触部包括一个所述第二接触部；
27、所述第一接触部位于所述静电固定电极的侧部，所述第二接触部位于于所述静电驱动电极的侧部，且朝向所述第一接触部。
28、在一个具体实施例中，所述支撑梁的第一侧与所述基底连接，所述支撑梁的第二侧具有自由端，用于在所述支撑梁形变时向所述基底靠近；
29、所述第二接触部位于所述支撑梁靠近所述自由端的区域，且朝向所述第一接触部，用于在所述自由端靠近所述基底时，与所述第一接触部接触。
30、在一个具体实施例中，所述支撑梁包括依次相连接第一部分、第二部分以及第三部分，所述第一部分的第二侧以及所述第三部分的第二侧均连接于所述基底；
31、所述第二部分的第二侧具有自由端，所述第二接触部位于所述第二部分靠近所述自由端的区域，且朝向所述第一接触部，用于在所述自由端靠近所述基底时，与所述第一接触部接触。
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【技术保护点】
1.一种压电和静电复合驱动的MEMS开关，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的压电和静电复合驱动的MEMS开关，其特征在于，所述压电驱动结构被配置为产生用于使所述支撑梁朝向所述基底形变的第一压电力；所述静电驱动结构被配置为产生用于使所述支撑梁朝向所述基底形变的静电力；所述第二接触部用于在所述静电力和所述第一压电力的作用下，与所述第一接触部接触实现导通。
3.根据权利要求1或2所述的压电和静电复合驱动的MEMS开关，其特征在于，所述压电驱动结构被配置为产生用于使所述支撑梁远离所述基底形变的第二压电力，所述第二接触部用于在所述第二压电力的作用下，与所述第一接触部分离。
4.根据权利要求1所述的压电和静电复合驱动的MEMS开关，其特征在于，所述第一接触部和所述第二接触部之间具有第一预设距离，所述第一预设距离大于1μm。
5.根据权利要求1所述的压电和静电复合驱动的MEMS开关，其特征在于，还包括至少一级缓冲结构，所述缓冲结构设置在所述基底上，且所述缓冲结构的顶点高度高于所述第一接触部的顶点高度，用于在所述支撑梁形变时抵接所述支撑梁
6.根据权利要求5所述的压电和静电复合驱动的MEMS开关，其特征在于，至少一级所述缓冲结构包括多级所述缓冲结构，多级所述缓冲结构沿所述基底的长度方向上依次设置，且均位于所述第一接触部的同一侧；沿靠近所述第一接触部的方向上，多级所述缓冲结构的顶点高度逐级递减。
7.根据权利要求6所述的压电和静电复合驱动的MEMS开关，其特征在于，所述缓冲结构包括沿所述基底宽度方向延伸的缓冲柱，所述缓冲柱的延伸长度不小于所述第一接触部的长度。
8.根据权利要求5所述的压电和静电复合驱动的MEMS开关，其特征在于，所述静电驱动结构包括静电固定电极以及静电驱动电极，所述静电固定电极设置于所述基底，所述静电驱动电极设置于所述支撑梁，且所述静电驱动电极与所述静电固定电极间隔第二预设距离。
9.根据权利要求5所述的压电和静电复合驱动的MEMS开关，其特征在于，所述静电固定电极上设置有介质层，所述缓冲结构设置在所述介质层上。
10.根据权利要求8所述的压电和静电复合驱动的MEMS开关，其特征在于，所述压电驱动结构包括压电层和第一电极，所述第一电极、所述压电层以及所述静电驱动电极依次设置在支撑梁靠近所述基底的一侧，所述静电驱动电极配置为所述压电驱动结构的第二电极，用于产生使所述支撑梁向所述基底方向形变的压电力；
11.根据权利要求8所述的压电和静电复合驱动的MEMS开关，其特征在于，所述压电驱动结构包括压电层、第一电极以及第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别位于所述压电层的两侧；所述压电层、第一电极以及第二电极设置在所述支撑梁远离基底的一侧；所述静电驱动电极位于所述支撑梁靠近基底的一侧。
12.根据权利要求8所述的压电和静电复合驱动的MEMS开关，其特征在于，至少一个所述第一接触部包括一个所述第一接触部，至少一个所述第二接触部包括一个第二接触部；
13.根据权利要求8所述的压电和静电复合驱动的MEMS开关，其特征在于，至少一个所述第一接触部包括两个所述第一接触部，至少一个所述第二接触部包括两个第二接触部；
14.根据权利要求8所述的压电和静电复合驱动的MEMS开关，其特征在于，至少一个所述第一接触部包括一个所述第一接触部，至少一个所述第二接触部包括一个所述第二接触部；
15.根据权利要求14所述的压电和静电复合驱动的MEMS开关，其特征在于，所述支撑梁的第一侧与所述基底连接，所述支撑梁的第二侧具有自由端，用于在所述支撑梁形变时向所述基底靠近；
16.根据权利要求14所述的压电和静电复合驱动的MEMS开关，其特征在于，所述支撑梁包括依次相连接第一部分、第二部分以及第三部分，所述第一部分的第二侧以及所述第三部分的第二侧均连接于所述基底；
17.根据权利要求1所述的压电和静电复合驱动的MEMS开关，其特征在于，所述支撑梁和所述基底均具有固定端，所述支撑梁的固定端与所述基底的固定端上均设置有键合层，所述支撑梁的固定端和所述基底的固定端通过所述键合层键合连接。
18.根据权利要求1所述的压电和静电复合驱动的MEMS开关，其特征在于，所述第一接触部上具有多个第一接触点，多个所述第一接触点沿所述基底的宽度方向设置；所述第二接触部上具有多个第二接触点，多个所述第二接触点与多个所述第一接触点相对应，用于与所述第一接触点接触时实现导通。
19.根据权利要求18所述的压电和静电...
【技术特征摘要】
1.一种压电和静电复合驱动的mems开关，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的压电和静电复合驱动的mems开关，其特征在于，所述压电驱动结构被配置为产生用于使所述支撑梁朝向所述基底形变的第一压电力；所述静电驱动结构被配置为产生用于使所述支撑梁朝向所述基底形变的静电力；所述第二接触部用于在所述静电力和所述第一压电力的作用下，与所述第一接触部接触实现导通。
3.根据权利要求1或2所述的压电和静电复合驱动的mems开关，其特征在于，所述压电驱动结构被配置为产生用于使所述支撑梁远离所述基底形变的第二压电力，所述第二接触部用于在所述第二压电力的作用下，与所述第一接触部分离。
4.根据权利要求1所述的压电和静电复合驱动的mems开关，其特征在于，所述第一接触部和所述第二接触部之间具有第一预设距离，所述第一预设距离大于1μm。
5.根据权利要求1所述的压电和静电复合驱动的mems开关，其特征在于，还包括至少一级缓冲结构，所述缓冲结构设置在所述基底上，且所述缓冲结构的顶点高度高于所述第一接触部的顶点高度，用于在所述支撑梁形变时抵接所述支撑梁，以缓冲所述第二接触部与所述第一接触部接触时的冲击力。
6.根据权利要求5所述的压电和静电复合驱动的mems开关，其特征在于，至少一级所述缓冲结构包括多级所述缓冲结构，多级所述缓冲结构沿所述基底的长度方向上依次设置，且均位于所述第一接触部的同一侧；沿靠近所述第一接触部的方向上，多级所述缓冲结构的顶点高度逐级递减。
7.根据权利要求6所述的压电和静电复合驱动的mems开关，其特征在于，所述缓冲结构包括沿所述基底宽度方向延伸的缓冲柱，所述缓冲柱的延伸长度不小于所述第一接触部的长度。
8.根据权利要求5所述的压电和静电复合驱动的mems开关，其特征在于，所述静电驱动结构包括静电固定电极以及静电驱动电极，所述静电固定电极设置于所述基底，所述静电驱动电极设置于所述支撑梁，且所述静电驱动电极与所述静电固定电极间隔第二预设距离。
9.根据权利要求5所述的压电和静电复合驱动的mems开关，其特征在于，所述静电固定电极上设置有介质层，所述缓冲结构设置在所述介质层上。
10.根据权利要求8所述的压电和静电复合驱动的mems开关，其特征在于，所述压电驱动结构包括压电层和第一电极，所述第一电极、所述压电层以及所述静电驱动电极依次设置在支撑梁靠近所述基底的一侧，所述静电驱动电极配置为所述压电驱动结构的第二电极，用于产生使所...
【专利技术属性】
技术研发人员：祁明可，
申请(专利权)人：深圳市蔚海智芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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