專利名稱：Mems開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種MEMS開關(guān)，具體地涉及一種MEMS流電開關(guān)。
技術(shù)背景
MEMS流電開關(guān)(galvanic switch)包括第一電極結(jié)構(gòu)和可移動(dòng)元件，第一電極結(jié)構(gòu)存在于襯底上，可移動(dòng)元件至少部分地疊加(overlie)在第一電極結(jié)構(gòu)上。通過施加致動(dòng)電壓，可移動(dòng)元件可以在第一和第二位置之間朝著襯底移動(dòng)，從而提供靜電吸引。
在第一位置，可移動(dòng)元件與襯底分離開一定間隙?？梢苿?dòng)元件包括面對(duì)第一電極結(jié)構(gòu)的第二電極。在第二位置(閉合開關(guān))，第一和第二電極彼此機(jī)械和物理接觸。
這種類型的現(xiàn)有MEMS開關(guān)可以使用靜電致動(dòng)，其中由致動(dòng)驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生的靜電力使開關(guān)閉合(close)。備選類型使用壓電致動(dòng)，其中驅(qū)動(dòng)信號(hào)使壓電梁變形。本發(fā)明特別涉及一種靜電開關(guān)。
靜電流電MEMS開關(guān)是有前途的器件。靜電流電MEMS開關(guān)通常具有四個(gè)端子信號(hào)輸入端、信號(hào)輸出端和兩個(gè)致動(dòng)端子，致動(dòng)端子之一通常保持為地電勢。通過改變另一個(gè)致動(dòng)端子上的電壓，產(chǎn)生向下拉動(dòng)可移動(dòng)結(jié)構(gòu)的靜電力。如果該電壓足夠高，則一個(gè)或多個(gè)接觸凹座(dimple)電極將觸碰，并且將在兩個(gè)信號(hào)端子之間提供流電連接。
圖1和圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)的MEMS流電開關(guān)的一種可能設(shè)計(jì)。
在圖1中，交叉陰影圖案是底部電極層。這限定了信號(hào)輸入電極10、信號(hào)輸出電極 12和下部致動(dòng)電極焊盤18a。如所示出的，致動(dòng)電極焊盤18a接地。
頂部電極層限定了可移動(dòng)接觸元件16和第二致動(dòng)電極18b，其中向第二致動(dòng)電極 18b施加控制信號(hào)(“DC作用(DC act)”)。
第二致動(dòng)電極18b具有與接地致動(dòng)焊盤18a重疊的較大區(qū)域，使得可以產(chǎn)生較大的靜電力。然而，因?yàn)轫敳恐聞?dòng)電極18b和可移動(dòng)接觸元件16由相同的層構(gòu)成，在可移動(dòng)接觸元件16周圍提供了空間。另外，致動(dòng)電極和信號(hào)線的重疊是不期望的，如以下進(jìn)一步解釋的。
圖2A和2B在沿圖1的垂直線得到的截面圖中示出了器件的兩個(gè)版本。相同的部件賦予相同的參考數(shù)字。圖2A和2B附加地示出了襯底結(jié)構(gòu)2和可移動(dòng)接觸元件16下方的間隙20。如圖2A所示，可以用電絕緣層覆蓋致動(dòng)電極18的一側(cè)，或者如示出了附加絕緣層22的圖2B所示，可以用電絕緣層覆蓋致動(dòng)電極的兩側(cè)。
通過可移動(dòng)接觸電極實(shí)現(xiàn)了信號(hào)輸入電極和信號(hào)輸出電極之間的連接，其中如圖2所示，可移動(dòng)接觸電極具有兩個(gè)接觸凹座21。流電MEMS開關(guān)在接通時(shí)可以實(shí)現(xiàn)小于 0. 50hm的低阻抗Ron，流電MEMS開關(guān)在關(guān)斷時(shí)可以以小寄生電容(Coff < 50fF)實(shí)現(xiàn)高隔離度(isolation)。典型的尺寸是致動(dòng)電極18外徑50至200 μ m。
按照眾所周知的方式制造器件，其中犧牲刻蝕限定了間隙20。
靜電致動(dòng)的流電MEMS開關(guān)典型地包括圓形懸置隔膜，圓形懸置隔膜具有中心部分，中心部分在向下偏轉(zhuǎn)(deflect)時(shí)連接兩個(gè)RF信號(hào)電極。器件提供單個(gè)信號(hào)路徑，致動(dòng)電極被分割為位于RF信號(hào)電極的相對(duì)側(cè)上的兩個(gè)相等部分。這如圖1所示。
申請(qǐng)人已經(jīng)考慮了流電MEMS開關(guān)的備選結(jié)構(gòu)，其中用橢圓(oval)形狀來代替圖1 的圓形形狀。橢圓形狀的主要目的是在與RF電極平行的軸上機(jī)械地加強(qiáng)懸置隔膜。在致動(dòng)期間，比圓形器件相比，隔膜橫跨該軸偏轉(zhuǎn)更小。這賦予了器件較低的致動(dòng)電壓、較大的工作范圍(在16和12接觸閉合與開關(guān)的致動(dòng)電極18拉入(pull-in)之間的電壓范圍) 以及較大的最大可實(shí)現(xiàn)接觸力。
這種方法的缺點(diǎn)在于需要RF電極相對(duì)較長，這引起附加的不需要的串聯(lián)電阻。
現(xiàn)有設(shè)計(jì)的另一個(gè)缺點(diǎn)在于需要許多MEMS開關(guān)以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的切換功能。
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有MEMS開關(guān)設(shè)計(jì)的這些缺點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種如權(quán)利要求1所述的MEMS開關(guān)。
這種設(shè)計(jì)具有多于四個(gè)的信號(hào)線(以及相應(yīng)的連接區(qū))，但是具有單個(gè)可移動(dòng)電極以形成信號(hào)線之間的連接。
這限定了單刀單擲(single pole single throw)開關(guān)，但是單刀單擲開關(guān)具有四條信號(hào)線以提供對(duì)稱的致動(dòng)力。
至少下部致動(dòng)電極結(jié)構(gòu)被分割成多于兩個(gè)部分。致動(dòng)電極部分可以均勻散布在懸置隔膜的區(qū)域周圍，使得致動(dòng)期間的隔膜變形更加對(duì)稱，但是不需要伸長的信號(hào)線或電極。
在(沒有由本申請(qǐng)的權(quán)利要求覆蓋的)其他設(shè)計(jì)中，多于兩個(gè)RF信號(hào)電極的存在還使得器件能夠執(zhí)行附加功能。具體地，致動(dòng)電極段(segment)可以被單獨(dú)致動(dòng)，從而使用戶可以選擇在致動(dòng)期間連接哪些電極。這種設(shè)計(jì)可以被設(shè)計(jì)用作η刀m擲開關(guān)。
在(沒有由本申請(qǐng)的權(quán)利要求覆蓋的)另一個(gè)示例中，開關(guān)包括四條信號(hào)線，其中可移動(dòng)電極根據(jù)操作哪些致動(dòng)電極部分而可傾斜，開關(guān)用于實(shí)現(xiàn)或斷開任意選定的相鄰信號(hào)線對(duì)之間的電接觸。
這提供了一種更加通用(versatile)的開關(guān)，其中可以實(shí)現(xiàn)四種可能的開關(guān)功能。
在(沒有由本申請(qǐng)的權(quán)利要求覆蓋的)另一個(gè)示例中，開關(guān)包括四條信號(hào)線，其中可移動(dòng)接觸電極包括與一對(duì)相鄰信號(hào)線相關(guān)聯(lián)的第一接觸部分以及與另一對(duì)信號(hào)線相關(guān)聯(lián)的第二接觸部分，其中可移動(dòng)電極根據(jù)操作哪些致動(dòng)電極部分而可傾斜，開關(guān)用于選擇性地實(shí)現(xiàn)或斷開一對(duì)信號(hào)線和/或另一對(duì)信號(hào)線之間的電接觸。
這種設(shè)計(jì)可以用作雙刀單擲開關(guān)，即使只存在一個(gè)受控的可移動(dòng)電極。
在(沒有由本申請(qǐng)的權(quán)利要求覆蓋的)另一個(gè)示例中，開關(guān)包括三條信號(hào)線，其中可移動(dòng)電極根據(jù)操作哪些致動(dòng)電極部分而可傾斜，開關(guān)用于選擇性地實(shí)現(xiàn)或斷開一條信號(hào)線與另外兩條信號(hào)線中的一條或另一條信號(hào)線之間的電接觸。
這種設(shè)計(jì)使得能夠形成單刀雙擲開關(guān)。
在(沒有由本申請(qǐng)的權(quán)利要求覆蓋的)另一組示例中，下部致動(dòng)電極結(jié)構(gòu)包括與每一條信號(hào)線相關(guān)聯(lián)的可獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)電極，并且其中可移動(dòng)電極包括板(plate)，其中板的區(qū)可獨(dú)立驅(qū)動(dòng)為與關(guān)聯(lián)的連接區(qū)相接觸，使得可以通過可移動(dòng)接觸電極將任意一條信號(hào)線與任意其他信號(hào)線相連。
這種結(jié)構(gòu)甚至更加通用，其中可以按照非常具有適應(yīng)性的方式互連大量的電極線 (例如6條或以上)。
例如，信號(hào)線可以被配置為使得連接區(qū)形成為閉合形狀，其中信號(hào)線從封閉形狀向外延伸，可移動(dòng)電極板的中心部分包括固定的錨定區(qū)，使得電極板的可移動(dòng)部分包括邊緣區(qū)。形狀可以包括矩形或正多邊形。
這種設(shè)計(jì)通?？梢杂糜讦堑秏擲開關(guān)，其中可以按照任意結(jié)構(gòu)配置信號(hào)線，并且可以按照需要分割可移動(dòng)電極。
將參考附圖進(jìn)一步地說明本發(fā)明器件的這些和其他方面，其中
圖1示出了現(xiàn)有流電壓電MEMS開關(guān)的平面圖2示出了圖1開關(guān)的截面圖3以示意性的形式示出了開關(guān)的配置以及所提出的對(duì)布局的修改；
圖4以示意性的形式示出了本發(fā)明的開關(guān)的示例；
圖5用于示出圖4的設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)；
圖6以示意性的形式示出了開關(guān)的另外兩個(gè)示例；
圖7和圖8用于示出圖6的設(shè)計(jì)之一的操作特性；
圖9以示意性的形式示出了開關(guān)的另一示例；
圖10以示意性的形式示出了開關(guān)的另一示例；
圖11以示意性的形式示出了開關(guān)的另一示例；以及
圖12以示意性的形式示出了開關(guān)的另一示例。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提出了一種MEMS開關(guān)，其中在襯底上方(over the substrate)設(shè)置至少第一、第二和第三信號(hào)線，每一條信號(hào)線端接(terminate)于連接區(qū)。在一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)線包括均勻地成角度地隔開的徑向連接線，下部致動(dòng)電極包括在徑向連接線之間的弓形部分，弓形部分一起具有由徑向信號(hào)線中斷的圓形外部形狀(circular out shape)。這提供了對(duì)稱的致動(dòng)力，還使得能夠?qū)崿F(xiàn)多種可能的開關(guān)功能。在另一個(gè)版本中，可移動(dòng)接觸電極懸置于連接區(qū)上方以實(shí)現(xiàn)或者斷開至少兩個(gè)連接區(qū)之間的電接觸，可移動(dòng)電極包括板， 其中板的區(qū)可獨(dú)立驅(qū)動(dòng)為與關(guān)聯(lián)連接區(qū)相接觸，使得可以通過可移動(dòng)接觸電極將任意一條信號(hào)線與任意其他信號(hào)線相連。這提供了一種通用的設(shè)計(jì)。
以下附圖出了多種MEMS開關(guān)布局。已經(jīng)簡化了所有的附圖，使得只示出了相關(guān)的細(xì)節(jié)，具體地示出了信號(hào)線形狀、致動(dòng)電極形狀和接觸設(shè)計(jì)。另外的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)是標(biāo)準(zhǔn)的，例如，如參考圖1和圖2進(jìn)一步描述的。
在圖3和以下附圖中，分割的弓形陰影區(qū)域(arcuate hatched area) 18表示致動(dòng)電極。為了簡單起見，單個(gè)參考符號(hào)18用于表示兩個(gè)致動(dòng)電極18a和18b。致動(dòng)電極存在于固定到襯底的下層(如圖1中可以看出的，與信號(hào)線10由相同的層構(gòu)成)和形成懸置隔膜的頂層。因此，區(qū)18旨在表示下部致動(dòng)電極和上部致動(dòng)電極兩者的形狀。附圖只是示意性的，上部電極和下部電極不必須形狀相同，盡管在上部電極和下部電極之間的重疊提供致動(dòng)力。徑向線10表示RF信號(hào)電極(并且徑向線10可以是RF輸入線或RF輸出線)；徑向線10只存在于下層中。從圖2的截面圖中可以最清楚的看出，中心區(qū)域中的點(diǎn)(dot)21 表示與RF電極接觸的凹座。凹座通過與圖1的接觸元件16相對(duì)應(yīng)的中心圓形或橢圓形區(qū) 16彼此電連接。凹座和圓形/橢圓形區(qū)都只存在于懸置隔膜上。
通過在下層上的致動(dòng)電極和上層上的致動(dòng)電極之間施加電勢差，致動(dòng)器件。懸置隔膜向下偏轉(zhuǎn)，并且凹座與RF信號(hào)電極接觸。這閉合了開關(guān)。
圖3示出了現(xiàn)有的MEMS器件。右側(cè)的器件是基本的圓形開關(guān)，而左側(cè)的器件表示具有上述橢圓形狀的修改。
圖4示出了本發(fā)明開關(guān)的第一示例。
該版本具有兩個(gè)凹座21，并且是單刀單擲開關(guān)。盡管存在四條信號(hào)線，但這些信號(hào)線成對(duì)耦合，使得橫跨開關(guān)只存在一條信號(hào)路徑(即單刀)。這種設(shè)計(jì)是單擲的，其中實(shí)現(xiàn)接觸或者斷開接觸。
信號(hào)線包括均勻地角度隔開的徑向連接線。這意味著存在四個(gè)致動(dòng)電極部分，這四個(gè)致動(dòng)電極部分形狀為圓形的扇形，并且夾在相鄰徑向連接線10之間?？傮w外部形狀是圓形。
當(dāng)致動(dòng)器件時(shí)，一對(duì)信號(hào)線與另一對(duì)信號(hào)線電連接。
圖5示出了有限元(Finite Element)仿真的結(jié)果，該結(jié)果表明隔膜的偏轉(zhuǎn)是精密地圓形對(duì)稱的(circular symmetric)(如同心環(huán)所表示的，同心環(huán)表示等高區(qū)域)。在圖 5中示出了致動(dòng)電極18，但是沒有示出RF電極。用中心處的圓表示凹座21。在向下觸碰 (touchdown)時(shí)(即當(dāng)最初接觸時(shí))，如左圖所示，環(huán)是圓形；而當(dāng)拉入時(shí)(在進(jìn)一步致動(dòng)超出最初觸碰之后)，如右圖所示，環(huán)變形。
這表明了由于凹座的存在而導(dǎo)致的隔膜的彎曲。
作為示例，已經(jīng)將根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)性能與相應(yīng)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了比較，只改變了電極布局(即，將圖4的設(shè)計(jì)與圖3的右圖進(jìn)行比較，其中，層厚度相同，材料相同，并且圓形致動(dòng)電極的外徑相同)。
在以下結(jié)果中，Vt是第一接觸所要求的電壓，Vpi是最終拉入電壓，Range是Vpi和 Vt之差(其中Vt是首次接觸時(shí)的電壓，Vpi是由于拉入而導(dǎo)致致動(dòng)電極塌陷(collapse) 時(shí)的電壓)，F(xiàn)e，max是最大接觸力。
圖3的設(shè)計(jì)給出了以下的值
Vt = 59. 2V
Vpi = 64. 6V
Range = 5. 4V
Fe，max = 68 μ N
圖4的設(shè)計(jì)給出了以下的值
Vt = 50. 6V
Vpi = 58. 5V
Range = 7. 9V
Fe，max = 93 μ N
這種仿真示出了新設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樵黾恿私佑|力，減小了拉入電壓，并且增大了范圍(Vpi-Vt)。小的缺點(diǎn)在于回復(fù)力(restoring force)減小了 15%。這對(duì)于器件的正確操作是無害的，因?yàn)榛貜?fù)力具有更大的裕度。
圖4的結(jié)構(gòu)按照與傳統(tǒng)開關(guān)類似的方式起作用，其中存在兩種可能的設(shè)置連接接觸區(qū)或不連接接觸區(qū)。
在其他示例中，通過使用三條或更多條信號(hào)線以及共享的可移動(dòng)電極，使得開關(guān)更加通用。具體地，開關(guān)可以具有三種或者更多種設(shè)置，例如(i)信號(hào)線連接的第一配置； (ii)信號(hào)線連接的不同的第二配置；以及(iii)沒有信號(hào)線連接。
例如，前兩種配置可以包括從三條(或更多條)信號(hào)線中選出的信號(hào)線對(duì)之間的連接。這意味著前兩種配置使得至少一條的信號(hào)線未連接。為了實(shí)現(xiàn)這多種配置，單個(gè)可移動(dòng)電極需要能夠按照不同的方式閉合。在以下示例中，作為閉合功能的一部分，可移動(dòng)電極能夠傾斜，使得可以限定不同的閉合配置。
圖6示出了兩個(gè)另外的示例。左圖示出了設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)任意對(duì)相鄰RF信號(hào)電極之間的接觸的開關(guān)。為此目的，可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)每一個(gè)致動(dòng)電極18上的電壓。然后可移動(dòng)電極將沿所需方向朝著所操作的致動(dòng)電極段的中心傾斜。
在這種設(shè)計(jì)中，每一條信號(hào)線端接于其自己的電極。電極排列成環(huán)形。可移動(dòng)電極包括觸點(diǎn)，所述觸點(diǎn)具有覆蓋電極環(huán)的接觸區(qū)域。根據(jù)可移動(dòng)電極如何傾斜，可移動(dòng)電極可以連接任意相鄰的電極對(duì)。
右圖示出了開關(guān)，開關(guān)可以根據(jù)如何連接致動(dòng)電極來同時(shí)或獨(dú)立地切換兩個(gè)平衡的RF信號(hào)。
在這種設(shè)計(jì)中，每一條信號(hào)線再次端接于其自己的電極。電極排列成環(huán)形?？梢苿?dòng)電極包括觸點(diǎn)，所述觸點(diǎn)具有兩個(gè)分離的接觸區(qū)域16a、16b。每一個(gè)接觸區(qū)域可以將關(guān)聯(lián)的一對(duì)電極連接在一起或不連接在一起。根據(jù)兩個(gè)接觸區(qū)域如何傾斜，這兩個(gè)接觸區(qū)域可以連接一對(duì)電極、或者連接另一對(duì)電極、或者連接這兩對(duì)電極。這有效地起到了兩個(gè)獨(dú)立的單刀單擲開關(guān)的作用，從而形成了雙刀單擲開關(guān)。
圖7示出了對(duì)于圖6設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果。圖7示出了示出了利用一個(gè)電壓Va驅(qū)動(dòng)的一個(gè)電極㈧和利用另一個(gè)電壓Vb驅(qū)動(dòng)的另外三個(gè)電極(B)。
利用開關(guān)的四個(gè)象限上適當(dāng)?shù)剡x擇的電壓序列，可以使任意組的相鄰凹座著落 (land) ο
在圖7的圖中，曲線70是施加至單個(gè)電極A的電壓\，曲線72是施加至由三個(gè)電極B組成的電極組的電壓VB。接觸凹座編號(hào)為Cl至C4，相應(yīng)的力是FCl至FC4。
右側(cè)的圖示出了在仿真中所有電極上的電壓傾斜上升(ramp up)到50伏特，足以使所有四個(gè)凹座向下觸碰。隨后，進(jìn)一步增大致動(dòng)電極A上的電壓，同時(shí)減小電極B上的電壓。
圖8示出了在所有四個(gè)凹座上得到的接觸力的曲線。
可以在凹座Cl和C2上具有較高的接觸力，而在凹座C3和C4上具有(幾乎)為零的接觸力。
可以基于器件的獨(dú)立部件的尺寸和形狀以及施加至致動(dòng)電極的信號(hào)序列，來優(yōu)化性能。
更多的變化也是可能的。
例如，圖9示出了單刀雙擲開關(guān)。
在這種設(shè)計(jì)中，存在三條信號(hào)線10。每一條信號(hào)線端接于其自己的電極。電極排列成環(huán)形?？梢苿?dòng)電極包括觸點(diǎn)，所述觸點(diǎn)具有覆蓋電極環(huán)的接觸區(qū)域。根據(jù)可移動(dòng)電極如何傾斜，可移動(dòng)電極可以連接任意相鄰的電極對(duì)。因此，可以將一個(gè)輸入電極與作為輸出的另兩條信號(hào)線中的任一條相連，從而給出了單刀雙擲功能。
以上示例提供了針對(duì)單個(gè)開關(guān)的信號(hào)線和致動(dòng)電極設(shè)計(jì)。本發(fā)明還提出了以下設(shè)計(jì)以組合的緊湊設(shè)計(jì)的形式提供多個(gè)開關(guān)元件，具體地共享可移動(dòng)電極的多個(gè)開關(guān)元件。 因此，共享可移動(dòng)電極的概念同樣適用于三條或更多信號(hào)線，但是信號(hào)線并不分布在下部致動(dòng)電極組之間；而是每一條信號(hào)線具有其自己的下部致動(dòng)電極，例如只被單個(gè)的關(guān)聯(lián)信號(hào)線中斷的圓形致動(dòng)電極?？梢詫⒚恳粭l這種信號(hào)線和致動(dòng)電極看作是開關(guān)元件，并且在開關(guān)元件之間共享可移動(dòng)電極。
因此，每一個(gè)開關(guān)元件具有可獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)電極18和單個(gè)的關(guān)聯(lián)信號(hào)線10。
共享的可移動(dòng)接觸電極(同樣，懸置于信號(hào)線的連接區(qū)上方)包括板。板的區(qū)可獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)為與關(guān)聯(lián)的連接區(qū)相接觸，使得可以通過可移動(dòng)接觸電極將任意一條信號(hào)線與任意其他信號(hào)線相連。
圖10示出了第一示例，可以用于實(shí)現(xiàn)多刀多擲開關(guān)。
在該圖中，區(qū)域100中存在頂部金屬和底部金屬，使得不存在懸置隔膜。這限定了電極區(qū)。在該區(qū)域中，兩個(gè)金屬層永久性地彼此相連。這限定了中央錨定區(qū)，以及外圍區(qū)是可移動(dòng)部分。
器件具有6個(gè)RF電極線10，每一個(gè)RF電極線具有其自己的懸置隔膜和相應(yīng)的致動(dòng)電極18。六個(gè)凹座21全都根據(jù)中心區(qū)域通過頂部金屬以及通過低歐姆下部金屬彼此相連。
當(dāng)向任一組兩個(gè)致動(dòng)電極施加電壓時(shí)，在相應(yīng)的RF信號(hào)電極之間實(shí)現(xiàn)連接。實(shí)質(zhì)上，可移動(dòng)電極102可以變形，使得可以使不同的區(qū)與關(guān)聯(lián)的信號(hào)線相接觸。
這種變體不局限于6個(gè)電極，也不局限于其矩形的形狀。在圖11中示出了六邊形備選方案。
在圖12中示出了備選實(shí)現(xiàn)方式，其中附加的信號(hào)線103與電極區(qū)100直接電連接，從而產(chǎn)生了單刀六擲設(shè)計(jì)。這種實(shí)現(xiàn)方式具有以下優(yōu)點(diǎn)當(dāng)電信號(hào)從電極103流向任意輸出電極線10時(shí)(不同于在兩條信號(hào)線10之間傳播)，電信號(hào)只需要通過單個(gè)接觸區(qū)域 21而不是通過兩個(gè)接觸區(qū)域21。因此降低了阻抗和損耗。也可以通過將附加信號(hào)線103 與可移動(dòng)接觸區(qū)16相連來將這種實(shí)現(xiàn)方式用于圖3、4、6、9、10和11。
這些設(shè)計(jì)使得能夠?qū)崿F(xiàn)多刀設(shè)計(jì)(不同的信號(hào)線可以是不同電路的一部分)和/ 或多擲設(shè)計(jì)(一條信號(hào)線可以與從其他信號(hào)線中選出的信號(hào)線相連)。
如果連接了所有的接觸凹座，則不能獨(dú)立地操作用于多擲開關(guān)的不同電路。然而， 可以通過將可移動(dòng)電極分割為不同的電學(xué)分離區(qū)來創(chuàng)建一般的η刀m擲開關(guān)，其中一個(gè)區(qū)用于開關(guān)的一個(gè)刀(pole)，與每一個(gè)區(qū)相關(guān)聯(lián)的多條信號(hào)線產(chǎn)生了所需個(gè)數(shù)的擲。也可以通過對(duì)幾種建議的開關(guān)器件進(jìn)行組合來創(chuàng)建一般的η刀m擲開關(guān)。
制造上述開關(guān)設(shè)計(jì)的制造步驟對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言是常規(guī)工藝，并且與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別僅在于所選擇的構(gòu)圖。在所描述的器件和圖3的器件之間，在工藝上一個(gè)區(qū)別在于，可以有利地包括多出一個(gè)的隔離電介質(zhì)層。該層使得在不使兩個(gè)金屬層接觸的情況下使這兩個(gè)金屬層相交叉，還可以防止致動(dòng)電極18和信號(hào)電極10之間的直接接觸。這有助于芯片上各個(gè)獨(dú)立電極的電連接。該額外的層不是基本的，然而該層可以簡化開關(guān)設(shè)計(jì)和互連布局，并且該層可以提高可靠性，這是由于防止了圖2中電極18和12之間的直接接觸。該層是圖2中的層22?？梢詫⑦@種開關(guān)結(jié)構(gòu)倒置(upside down)在襯底的頂部上， 使得可移動(dòng)部分變?yōu)楣潭ǖ模恍┕潭ú糠肿兂煽梢苿?dòng)的。
本發(fā)明對(duì)于流電開關(guān)(模擬開關(guān)、RF開關(guān)、高功率開關(guān)、高帶寬數(shù)字開關(guān))特別感興趣。
各種其他修改對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言是清楚明白的。
權(quán)利要求
1.一種MEMS開關(guān)，包括 襯底⑵；至少第一、第二和第三信號(hào)線(10)，在襯底上方，每一條信號(hào)線端接于連接區(qū)； 下部致動(dòng)電極結(jié)構(gòu)(18)，在襯底上方；可移動(dòng)接觸電極(16)，懸置于連接區(qū)上方，用于實(shí)現(xiàn)或斷開三個(gè)連接區(qū)中至少兩個(gè)連接區(qū)之間的電接觸；以及上部致動(dòng)電極結(jié)構(gòu)(18)，設(shè)置在下部致動(dòng)電極上方，其中，信號(hào)線(10)包括四條徑向連接線，四條徑向連接線在其連接區(qū)處連接為兩對(duì)， 下部致動(dòng)電極結(jié)構(gòu)(18)包括在徑向連接線之間的弓形部分，所述弓形部分一起具有由徑向信號(hào)線中斷的圓形外部形狀，其中開關(guān)用于實(shí)現(xiàn)或斷開兩對(duì)信號(hào)線之間的電接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的開關(guān)，其中徑向連接線均勻地成角度地隔開。
3.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的開關(guān)，其中上部致動(dòng)電極(18)和可移動(dòng)接觸電極(16)由相同的層構(gòu)成。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的開關(guān)，其中下部致動(dòng)電極(18)和信號(hào)線(10)由相同的層構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種MEMS開關(guān)，其中，在襯底上方設(shè)置至少第一、第二和第三信號(hào)線，每條信號(hào)線端接于連接區(qū)。下部致動(dòng)電極結(jié)構(gòu)位于襯底上方?？梢苿?dòng)接觸電極懸置于連接區(qū)上方，以實(shí)現(xiàn)或斷開三個(gè)連接區(qū)中至少兩個(gè)連接區(qū)之間的電接觸，上部致動(dòng)電極結(jié)構(gòu)設(shè)置在下部致動(dòng)電極上方。對(duì)三條或更多條信號(hào)線的使用使得能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)稱的致動(dòng)力和/或使得能夠利用單個(gè)可移動(dòng)電極實(shí)現(xiàn)多種開關(guān)功能。
文檔編號(hào)H01H59/00GK102543592SQ20111038633
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者克勞斯·萊曼, 希爾柯·瑟伊, 皮特·斯蒂內(nèi)肯, 馬特吉·戈森斯 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司