RF MEMS电容式开关结构层释放技术

研究了RF MEMS开关的制造工艺流程和聚酰亚胺牺牲层的去除工艺。在开关的设计和加工中采用在信号线两侧的地线上生长一层绝缘介质层,直流偏置线生成在绝缘介质层之上,与桥的锚点相连接,实现了交直流隔离。讨论了干法刻蚀和湿法刻蚀牺牲层技术。干法刻蚀容易造成绝缘介质层的刻蚀和损伤。采用湿法刻蚀结合临界点干燥技术,可以获得理想的微梁结构。通过测试,开关样品的下拉电压为34 V～40 V,下拉距离为(1.7±0.2)μm,满足设计要求。

铝硅合金膜在MEMS电容式开关中的应用

对几种可用于ＭＥＭＳ电容式开关中的弹性薄膜材料进行了分析，含硅４％的轻质量铝合金具有较佳的性能。应用该弹性膜制备了微波ＭＥＭＳ电容式开关，实验结果表明，开关具有较低的激励电压，约为２８Ｖ，在１０ＧＨｚ处的隔离度大于１５ｄＢ。

浅议家电产品中电容式触摸开关的评估

对于电子电器产品常用的电容式触摸开关模块,人体是检测电路的一部分,因此,检测电路必须满足保护阻抗的要求;忽视了电容式触摸开关模块的这一特点,在认证检测过程中,一方面,很可能在电气强度试验、球压测试中出现误判,另一方面,很可能在电子电路模拟故障的相关测试中出现漏判。目前IEC体系的家电产品标准对于电子开关的操作可靠性的关注程度不尽理想,认证检测机构及相关企业应对此有一定的警觉。

低电压电容式RF MEMS开关设计研究

本文设计了一种低电压电容式RFMEMS开关,开关采用了两端固支梁结构,在梁与CPW共面波导地线的四个固定支撑位置使用了折叠结构,该结构可以减低下拉电压;通过在MEMS开关梁上开孔(直径9μm圆孔)来减小残余应力和杨氏模量和选择合适的开关梁厚度,显著降低了MEMS开关梁的弹性系数和下拉电压。以上措施显著降低了电容式RFMEMS开关的下拉电压,在ANSYS仿真下拉电压约为6V,驱动电压约为8.4V,该MEMS开关依旧保持了较好的S参数,开关插入损耗大于-0.35dB(8-40GHz),回波损耗小于-22dB(8-40GHz),隔离度(down态S21)大于25dB(8-40GHz)。

电容式RF MEMS开关膜片上边缘电场的表征(英文)

为了获得高保真的电容式RF MEMS开关自驱动失效阈值功率模型,必须弄清开关膜片上电场分布的边缘场效应。由于受到边缘场效应的影响,在计算开关自驱动失效阈值功率时,不能使用开关与中心导体的正对面积(A)取代受到射频信号频率的开关膜片面积(ARF)。否则,会出现射频信号功率等效电压(Veq)的计算偏差。因此,使用Veq的计算值与开关膜片上的均方根电压值(VRMS)来表征ARF。从而构建一个优值(ARF/A)来表征开关膜片上电场分布的边缘场效应强度。采用HFSS软件构建开关自驱动失效3D电磁模型,针对同一种开关构型,通过仿真得到不同射频信号功率下和不同开关气隙高度下膜片上边缘电场的分布。并与优值计算结果进行比较,初步验证了使用该优值表征开关膜片上电场分布的边缘场效应强度的合理性。

介电层粗糙对电容式RF MEMS开关down态电容退化的影响

电容式RF MEMS开关在控制高功率射频信号时会发生自锁失效,由于开关桥膜与介电层之间的粗糙接触,开关的down态电容会发生退化,因此很难建立开关自锁失效阈值功率的高保真预测模型。提出了3D电磁-等效电路仿真对比建模的方法。建立开关的3D电磁仿真模型,仿真得到具有任一表面粗糙度水平的介电层粗糙开关的隔离度(S21)曲线;再建立同一开关的等效电路模型,通过调谐其down态电容值,使得仿真得到的S21曲线与3D电磁模型仿真结果尽可能吻合;此时,可以确定一组根据开关3D电磁仿真模型设定的表面粗糙度水平与等效电路模型调谐好的down态电容值的关系;改变开关介电层的表面粗糙度水平,并重复上述步骤,确定了任一开关的介电层表面粗糙度与开关down态电容退化的关系。采用文献的down态电容实测数据,初步验证了该方法的可行性和合理性。并利用所得的开关down态电容随介电层表面粗糙度退化的特性,对简化的(介电层光滑)开关自锁失效阈值功率解析计算式进行了修订,可扩展用于预测介电层粗糙开关的功率容量。

电容式RFMEMS开关膜片边缘场效应的表征

计及电容式RF MEMS开关膜片上电场分布的边缘场效应后,很难建立高保真的开关自驱动失效阈值功率解析模型。因此,采用膜片承受射频信号功率的面积(ARF)和膜片与传输线的正对面积(A)的比值构建优值(Fo M),以表征膜片上电场分布的边缘场效应强弱。利用HFSS软件建立了开关自驱动失效的三维电磁模型;以一种常见的开关构型为案例,仿真得到了多种射频信号功率(Pin)和开关气隙高度(g0)条件下膜片边缘电场分布,并与优值计算结果进行了对比验证,初步证明了采用优值ARF/A表征膜片上电场分布的边缘场效应强度的可行性。

电容式RF MEMS开关自热效应的多物理场协同仿真

随着信号输入功率的升高,电容式RF MEMS开关会发生自热效应使膜片变形,引起开关气隙高度的改变,导致开关驱动电压漂移,严重影响其可靠性。由于自热效应的失效机理涉及到复杂的多物理场耦合,因此提出了“电磁-热-应力”的多物理场协同仿真方法描述其失效模式,并分析其失效机理。首先利用HF-SS软件建立开关的电磁仿真模型,得到不同输入功率下膜片的耗散功率;再以此作为热源,利用ePhysics软件建立开关的热仿真模型,得到膜片上的温度分布;然后将温度梯度作为载荷,利用ePhysics软件建立开关的应力仿真模型,得到开关的形变行为;最后,根据膜片形变所致的气隙高度变化,得到驱动电压漂移的失效预测模型。以一种具有矩形膜片结构的典型电容式RFMEMS开关为例,利用该方法得到：矩形膜片表面电流密度主要分布在膜片的长边的边缘;温度沿膜片长边逐渐降低,且膜片中心处温度最高、锚点处温度最低;膜片的热应力变形呈马鞍面形,且最大形变点发生在膜片长边的边缘处,仿真还得到0~5 W输入功率下膜片的最大形变量;并拟合出了0~5W输入功率下的开关驱动电压-输入功率漂移曲线,该曲线具有线性特征并与文献实测数据极为吻合,由此证明了该方法的有效性。

聚酰亚胺(PI)树脂在电容式RF MEMS开关制作中的应用

聚酰亚胺树脂(PI)因其良好的平面化特性、在氧气中易灰化、不完全固化易溶解于碱性显影液、在CHF3等离子气氛中有较强的抗蚀性等性质,在电容RFMEMS开关的制作过程中,应用它作为刻蚀保护层和牺牲层,不但可以使工艺过程得到简化,而且可以对开关的介质层尺寸、牺牲层厚度等图形参数起到很好的控制作用.

电容式MEMS开关中弹性膜应力对驱动电压的影响

详细分析了多种参数对 MEMS电容式开关驱动电压的影响 ,包括材料选取和工艺参数变化 ,并对驱动电压理论值进行计算。利用表面微机械加工技术在硅衬底上实现了电容式开关 ,测试结果表明采用 Al0 .96 Si0 .0 4弹性膜和厚胶牺牲层工艺能获得适中的剩余应力释放 ,微桥应力约为 10 6 N/m2 ,这为获得较低的开关驱动电压提供了可能。对长 1m m的 MEMS开关 ,当弹性膜厚为 0 .5μm,桥高为 3μm、桥宽为 30 μm、桥长为 2 50 μm时获得了 2 5V的驱动电压 ,S参数测试表明该电容式开关 1～ 4 0 GHz频段内的插入损耗低于 1d B。

Ka波段DMTL移相器用RFMEMS电容式并联开关研制(英文)

本文设计并制作了一种用于Ka波段分布式MEMS传输线(DMTL)移相器的MEMS电容式并联开关.通过理论计算和工程经验,大致定义了开关的结构尺寸.采用HFSS软件建立了开关的三维电磁场模型并优化了关键结构参数.仿真表明:开关在Ka波段插入损耗小于0.15 dB,回波损耗大于15 dB.采用CoventorWare软件进行了开关的机电耦合仿真,得出其驱动电压为2.1 V.为了满足流片单位表面微加工工艺的约束,对开关的设计版图和微加工工艺进行了多轮改进,得到初步的MEMS电容式并联开关工艺样品.单个MEMS开关的动态特性测试结果表明:施加36 V驱动电压时,微桥下拉的高度约为2μm.测得的36 V驱动电压与初始设计的2.1 V有较大的差异,原因在于限于流片单位的工艺约束,临时修改了结构设计,主要变化是增加了微桥的高度以及微桥(即上电极)与下电极之间的初始间距.

串联电容式RF-MEMS开关的研制

研制了一种高电容率的电容式RFMEMS开关.与普通电容式开关设计不同的是,在CPW信号线上的绝缘层上表面覆盖了一层金属板,使开关在downstate时,上电极能与介质膜紧密接触,而在upstate时,金属板分别与上电极及信号线平面构成一组串联电容,大大降低了Cup值,从而提高了开关的电容率.与相同条件制得的普通电容式开关相比,其电容率要高出一个数量级,达到1000以上.由测试可知,所设计的串联电容式开关其隔离度在8GHz时可达42dB,明显优于普通电容式开关.

电容式射频微机电系统开关损耗机制(英文)

插入损耗是射频微机电系统(RF MEMS)开关的关键性能指标之一。电容式RF MEMS开关是一种适合高频应用的开关器件,对其损耗机制进行了研究。电容式RF MEMS开关的射频损耗主要包括四部分:信号线的导体损耗、衬底损耗、辐射损耗以及MEMS桥损耗。对电容式RF MEMS开关建立了损耗模型并进行了数值计算,同时在HFSS有限元软件中进行了电磁仿真,数值计算结果和有限元仿真结果较好的吻合。此外,对影响电容式RF MEMS开关插入损耗的因素进行了分析,结果表明,高阻抗的衬底、200μm左右的导体宽度、较小的导体厚度以及较小的up态电容能够降低开关的插入损耗,提高开关的射频性能。

基于DE-QPSO算法的MKRVM对电容式RF-MEMS开关的寿命预测方法

为进一步研究电容式RF-MEMS开关在实际应用中存在的可靠性问题,提出一种基于差分进化的量子粒子群算法(DE-QPSO)的多核相关向量机(MKRVM)方法对开关寿命进行预测。首先采用了限制带宽经验模态分解(BREMD)来对实验过程中获得的寿命数据进行去噪处理,提高数据的可靠性;其次采用DE-QPSO获取MKRVM的最优稀疏权重,并利用MKRVM算法对此类开关进行寿命预测;最后利用实验获取的实际数据对所用方法的准确性进行测试。实验结果表明,MKRVM能在0.21 s的时间内得到预测结果,所得数据的均方根为3.1043×10^(6)s,最接近原始数据的3.0657×10^(6)s;DE-QPSO能在0.45 s内得到优化结果,方差为7×10^(-5)。同时得到弹性系数在4~16 N/m的范围内取值时开关寿命最长的结论。

电容式流量开关的研制

针对火电厂循环水泵的出口水流情况、用电容式流量开关检测 ,解决了传统用压力检测不可靠的难题。

电容式流量开关的研制

本文介绍针对火电厂循环水泵的出口水流情况 ,用电容式流量开关检测 。

MEMS电容式并联开关充放电产生的电磁干扰分析

MEMS并联开关是MEMS(微机电系统)的最重要的器件之一,由于其在高频状态下表现出的高隔离度及低插入损耗,以及与半导体开关相比所具有的极低的直流功耗,故在微波领域的应用越来越受到关注。本文着重分析了开关在开关时对传播的电磁信号的影响。文中给出了MEMS电容式并联开关在充放电时的电磁模型,描述了开关在充放电时的电磁场,分析了开关在充放电时产生的变化电磁场对信号的干扰情况。

VEGACAP型电容式物位限位开关在氯碱工业中的应用

VEGACAP电容式一体型物位开关,用于液体、粉末粒径≤50 mm的颗粒或是散料的物料的物位检测。它把传感器、电子部件、电源集中在一个模块插件上。标准的模块插件结构确保适用于各种复杂的应用场所。 其原理为测量电极与容器壁之间形成一个电容器,被测介质作为电容器填充介质。

电容式限位开关在氯碱工业中的应用

介绍了VEGACAP型电容式物位限位开关的特点、功能、安装、接线及调试 ,并详细分析了其在氯碱工业中醋酸计量槽、隔膜碱盐水回收池、电解液高位槽中的应用情况及注意事项。

海尔家电率先采用电容式触摸技术 生活中感受科技时尚

iPod和LG巧克力手机这两款堪称经典的产品设计为人们所熟知。在iPod的浑然一体操作界面上,你可以通过触摸、滑动启动完全不同的功能。而巧克力手机"一触即红",并能随之发出声音;这些体验让人明显感受到了科技的时尚味道。