MEMS加速度开关的冲击失效仿真分析与试验

针对微机电系统(MEMS)器件的低可靠性问题,以MEMS加速度开关为研究对象,利用ANSYS有限元分析软件,采用"扭梁-悬臂梁-质量块"结构作为MEMS加速度开关主要作用部分,建立了开关的有限元模型。对MEMS加速度开关3个方向上的跌落冲击情况进行了有限元分析;通过仿真计算分析,得到了器件在冲击载荷作用下的最大量级,分析了导致加速度开关不能作用的主要失效模式;利用马歇特锤击实验平台进行了冲击试验,得到了加速度开关冲击失效的极限量级,证明了MEMS加速度开关的主要失效模式为断裂失效。研究结果表明:针对MEMS加速度开关主要失效模式的仿真分析结果可靠,与试验验证结论相符。     

无源MEMS压力开关的设计与制备

为了克服传统机械式和电子式压力开关的体积大、制作工艺复杂以及不易与后续电路集成等缺点,论文采用具有金属引线台阶覆盖能力的玻璃浆料封装技术进行了无源MEMS压力开关的设计和制备。设计的无源MEMS压力开关的整体结构方案主要包括硅盖板上的压力敏感膜、硅岛、上电极和微阻挡凸台以及玻璃基底上的玻璃浆料和下电极。通过仿真优化了压力敏感膜、硅岛和上下电极的关键尺寸。经过三次湿法腐蚀工艺流程制得了双阻挡凸台、硅岛和感压膜片。通过玻璃浆料热压工艺将硅盖片、玻璃基底和金属引线三者键合成一体,工艺结果显示双阻挡凸台的高度和感压膜片的厚度很好地控制在8μm和50μm,而且经测试,MEMS压力开关的阈值压力为125kPa。     

MEMS光开关的静电驱动技术

本文主要介绍MEMS光开关4种静电驱动的不同结构,及其各自在光开关性能上的优势与不足,这对MEMS光开关的设计研究具有参考价值.     

用于制备高机械可靠性RFMEMS开关的新型工艺

对介质桥串联接触式RF MEMS开关的制备工艺进行了研究.介绍了开关的结构,说明了采用常规制备工艺容易在桥膜上形成应力集中,严重影响开关的机械可靠性.通过改进工艺,提出了一种侧向钻蚀刻蚀介质桥膜下金属的方法,获得了平坦的介质桥膜.最后,给出了完整的开关制备流程.与常规工艺相比,新工艺避免了应力集中问题,提高了开关的机械可靠性,成品率从10%提高到了95%,工作寿命从1 000次提高到了2.5×107次.此外,在23.3 V的驱动电压下,开关插入损耗＜0.55 dB＠DC-10 GHz,隔离度＞53.2 dB＠DC-10 GHz.结果表明该工艺可满足无线通讯对MEMS开关成品率、寿命和微波性能的要求.     

基于射频信号反射特性的金属塑性变形评估

提出了一种根据电磁特性变化对金属塑性变形进行监测的研究方法。首先,针对金属试样的电磁参数（磁导率、电导率）变化对射频反射特性的影响进行仿真,仿真结果表明,电磁特性与射频能量分布有着明显的相关性。然后,通过试验对仿真结果进行验证,试验结果表明,随着塑性变形程度的加剧,反射的射频信号强度将会逐渐减小,与仿真结果相符。     

一种DC～30 GHz并联接触式RF MEMS开关的设计与制造研究

介绍了一种适用于DC～30 GHz频率应用的并联接触式RF MEMS开关的设计与制造研究。利用低应力电镀Au桥膜作为上电极,实现了接触电极之间的Au-Au接触。使用Borofloat™玻璃作为衬底,内置射频信号与驱动电极旁路的隔离电阻,并且通过对上电极桥膜与CPW间距的优化设计,使其具有很低的插入损耗。所设计制造的并联接触式RF MEMS开关的下拉电压为60 V,上下电极的接触电阻为0.1 Ω。插入损耗为-0.03 dB@1 GH,-0.13 dB@10 GHz和-0.19 dB@20 GHz,在DC～30 GHz的频率范围内,其插入损耗都小于-0.5 dB;其隔离度为-47 dB@1 GHz,-30 dB@10 GHz和-25 dB@20 GHz,并且,其隔离度在DC～30 GHz的频率范围内都大于-23 dB。所设计的并联接触式RF MEMS开关适合于DC～30 GHz的频率范围内的应用,是一种宽应用频率范围的RF MEMS开关。     

片上集成MEMS射频滤波器

研究采用MEMS工艺技术制造可在硅集成电路片上集成的射频滤波器.MEMS工艺技术实现了高性能嵌入式螺管电感和金属-绝缘层-金属电容元件的集成制造.整个微加工制造工艺为低温工艺,可与CMOS集成电路工艺实现后端集成.基于此工艺,设计和实现了应用于5 GHz射频频段的微小化的片上集成滤波器,包括一种低通滤波器和一种带通滤波器.测试结果表明,5阶低通滤波器的 -1.5 dB 转折频率在5.3 GHz频率,从直流到5 GHz频率的插入损耗小于1.06 dB.实现的带通滤波器为两阶谐振耦合式,在中心频段5.3 GHz的最小插入损耗为4.3 dB,通带内的回波损耗大于13 dB.研究结果表明:该微加工技术适用于无源器件和滤波器电路的CMOS后端集成,适合高性能射频片上系统的应用.     

微机械光开关的应用及控制

本文以MEMS光开关为研究对象,详细介绍了MEMS的工作原理及其特点,并结合开发经验介绍用AT89C8252单片机、PLD和光传感器制成的光开关及与计算机之间的通信.     

服务于微电子产业的MEMS新技术

UV-LIGA技术是MEMS微细加工中一种非常重要的技术.结合厚胶工艺,可以利用金属电镀的方法制作出各种金属MEMS结构.UV-LIGA技术一方面由于其低温的特点可以很好的与后COMS工艺兼容,被用在片上集成高性能射频无源器件方面.另一方面,还可以将金属电镀工艺与硅微机械技术相结合,制作出用于圆片级测试的微机械探卡.文中主要介绍这种有产业前景的技术及其在器件制作上取得的成果.     

静电式MEMS光开关新器件设计开发流程

在研究MEMS集成系统设计经验的基础上,简要论述了设计流程在MEMS设计中的重要性,提出静电式光开关新器件的开发流程,并以悬臂梁式MEMS光开关为例,进行了理论分析、静电-结构耦合场分析、材料选择、结构参数优化和控制电路设计等方面的研究.所提出的设计开发流程也适用于静电驱动的其他器件的开发,如RF-MEMS器件.