一种新型无源MEMS万向碰撞开关

采用MEMS体Si加工工艺和圆片级封装技术,开发了一种基于特种运输中的新型无源MEMS万向碰撞开关。开关选用弹簧-质量-阻尼的典型碰撞结构,对惯性加速度计敏感,以碰撞接触的形式提供导通电阻信号,并拥有500g径向360°和1000g纵向碰撞触发,单个器件可以实现多个器件的功能。经过仿真设计和工艺研究,最终完成了开关的制作,封装后体积后为6.6mm×5mm×2.4mm。经测试表明开关实现了初始的设计阈值,导通电阻约10Ω,导通时间约10μs,验证了抗5000g冲击能力,它具有体积小、重量轻、高可靠、低成本,可反复使用等特点,在可靠性跌落试验、汽车安全碰撞试验和飞行器上具有广泛的应用前景。     

一种新型无源软开关变换器

 为实现一种结构简单、高效、高频、低的电压应力、易于控制的软开关变换器.提出了一种新型无源软开关变换器.它通过采用简单的无源辅助谐振网络实现了开关管的软开关,开关管电压电流应力小,解决了输出二极管反向恢复问题.特别适用于以IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)作为开关器件的高电压大功率场合.该文以其在Boost变换器的应用为例分析了它的工作原理,软开关实现条件,给出了谐振参数的设计方法,该软开关设计思想可以推广到其他基本的DC-DC变换器中.制作了一个使用IGBT的5kW~20kHz的实验样机,通过实验验证了该变换器的有效性.     

一种无源软开关技术的研究

开关电源的高频化使得功率开关的损耗加大,采用软开关技术是减小损耗的有效手段。文中提出了一种采用无源器件构成无损耗吸收回路的结构,可以实现PWM开关电源中开关管的零电流开通和零电压关断,而且不会给开关管带来过大的附加电压应力和电流应力。文中对该电路工作原理和能量转移关系进行了分析,给出了关键参数的选取原则。最后利用saber软件对电路进行了仿真。     

新型无源软开关变换器

普通的PWM变换器具有结构简洁、控制简单、频率恒定、输出特性好等优点,故广泛应用于社会生活的各个领域中.本文以boost基本电路为基础,采用简单的无源谐振网络,设计实现了开关管的软开关.这种新型的无源软开关解决了输出二极管反向恢复问题,具有结构简单、高频率、高效率、易于控制等优点.该设计可用于以IGBT为开关器件的高压场合.分析了该变换器的工作原理、实现条件、设计谐振网络的参数、并进行了仿真.     

一种新型MEMS滤波器在EDFA中的应用

文章提出了一种基于微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)的新型可调谐光滤波器(OTF),分析了其基本原理和结构,研究了其光学特性,并制作出了OTF成品.得到的OTF成品体积只有51 mm×16 mm×10 mm,3 dB带宽约为0.3 nm,具有体积小、控制简单和光学性能优良等特点.最后,研究了这种MEMS OTF用于EDFA前置放大器时的特性.     

一种双稳态电磁型射频MEMS开关的设计与测试

设计了一种低电压驱动的双稳态电磁型射频MEMS开关.与驱动电压高这几十伏的静电型射频MEMS开关相比,其驱动电压可低至几伏,因此应用时无需增加电荷泵等升压电路.开关可在磁场驱动下实现双稳态切换,稳态时无直流功率消耗.分析了工作磁场的分布特点,进行了结构设计仿真;并使用HFSS软件和粒子群算法进行了射频参数仿真、结构参数优化及主要结构参数显著性研究,得出了影响开关射频传输性能的主要结构参数;采用表面牺牲层工艺制作了原理样机并进行了射频性能参数的测试.结果表明,开关样机在DC～3 GHz工作频率区间内,插入损耗小于0.25 dB,隔离度大于40 dB.     

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。     

一种基于Au-TiW触点的提高RF MEMS开关寿命的方法

针对基于Au-Au触点的射频微电子机械系统(RF MEMS)开关寿命低的问题,提出了一种高寿命RF MEMS开关的研制方法。对比Au与其他金属的硬度、杨氏模量以及方阻,最终选择性能优良的TiW金属作为新触点材料,其制备参数为溅射功率300 W,气压5 mTorr(1 mTorr=0.133 Pa),溅射时间1 568 s。设计了基于Au-TiW触点的RF MEMS开关工艺流程,给出了详细工艺参数,为进一步提高可靠性,设计了RF MEMS开关封装工艺流程并制作了封装样品。测试比较了基于Au-Au触点的RF MEMS开关与基于Au-TiW触点的RF MEMS开关的寿命与射频性能。结果表明,虽然基于Au-TiW触点的RF MEMS开关的射频性能有所降低,但开关寿命提高了两个数量级。该研究为提高RF MEMS开关的寿命提供了一种解决办法。     

一种新型MEMS压阻式SiC高温压力传感器

提出采用SiC材料来构造特殊环境下使用的MEMS压阻式高温压力传感器。分析了国际上特种高温压力传感器发展的主流趋势和技术途径,根据该领域应用需求、SiC材料特点和成本的多方权衡,开发了压阻式SiC高温压力传感器。通过理论模型结合ANSYS软件进行敏感结构的仿真和设计,解决了SiC压力传感器加工工艺中材料刻蚀、耐高温金属化、敏感电阻制备等关键技术难点,最终加工形成SiC高温压力传感器芯片。经过高温带电测试,加工的SiC压力传感器能够在550℃的环境温度下、700 kPa压力范围内输出压力敏感信号,传感器非线性指标达到1.054%,芯片灵敏度为0.005 03 mV/kPa/V,证明了整套技术的有效性。     

新型光无源器件概述

简单介绍了光纤通信系统中的光连接器、光耦合器、波分复用器和光开关方面的新型光无源器件。     

一种新型三谐振点电容式RF MEMS开关

给出了改进的电容式开关等效电路模型以及基于该电路模型的一种新型的多频段工作的电容式RFM EM S开关的设计和制作研究。分析表明,当开关的上电极为多支撑梁结构时,需要对传统的开关等效电路加以改进。利用新型等效电路模型进行模拟发现,通过适当的参数选择,可以获得多谐振点开关,不仅可以在多个频段适用,并且可以适用于较低频段。设计了一种可工作在X波段下的三谐振点电容式RF MEMS开关,并在高阻硅衬底上采用表面微加工工艺制备了开关样品。三谐振点开关的在片测试结果为:驱动电压为7 V,“开”态的插入损耗为0.69 dB@10.4 GHz,“关”态的隔离度为30.8 dB@10.4 GHz,其微波性能在0~13.5 GH z频段下优于类似结构的传统单谐振点开关。     

Capacitive Microwave MEMS Switch

A novel capacitive microwave MEMS switch with a silicon/metal/dielectric as a membrane is fabricated successfully by bonding and etching-stop process.Its principal,design,and fabricating process are described in detail.A patterned dielectric layer,Ta2O5,with dielectric constant of 24 is reached.Experiment results show this novel structure,where the switch’s dielectric layer is not prepared on the transmission line,features very low insertion loss.The insertion loss is 0.06dB at 2GHz and lower than 0.5dB in the wider range from DC up to 20GHz,especially when the transmission line metal is only 0.5μm thick.     

电容耦合式微波MEMS开关

提出了一种插入损耗较低、介质薄膜生长在桥膜上的新结构微波MEMS开关.该开关桥膜由介质/金属/硅三种薄膜构成,并采用键合和自停止腐蚀工艺成功制备.详细论述该开关的原理、设计和制备过程.磁控溅射制备出介电常数为24的Ta2O5作为介质薄膜,利用光刻剥离技术使该介质薄膜图形化.实验结果显示,这种介质薄膜在桥膜上的新结构开关的插入损耗较低,在传输线金属薄膜厚度仅为0.5μm的情况下,频率为2GHz时插入损耗仅为0.06dB,在直流到20GHz的频率范围内插入损耗均低于0.5dB.     

宽带微波MEMS开关

南京电子器件研究所最近研制出国内首只宽带微波 MEMS开关 ,在 DC- 2 0 GHz范围内插入损耗、驻波和隔离性能良好。开关设计为一薄金属膜桥组成的内禀式桥式结构 ,在硅衬底上由介质膜、下电极、上金属薄膜、共平面波导传一等组成 ,形成一个 SPST并联设置的金属 -绝缘体 -金属接触开关。开关通过静电力进行控制 ,其插入损耗及隔离性能取决于开态和关态的电容。所研制宽带微波 MEMS开关 ,用 WIL TRON36 0 B网络分析仪进行检测 ,结果是 :DC-2 0 GHz频段插入损耗小于 0 .6 9d B;1 4- 1 8GHz内隔离大于 1 3d B,1 8- 2 0 GHz时隔离大…     

一种新型RF MEMS 单刀双掷开关的设计与仿真

本文介绍了一种利用单驱动电压控制通路选择的新型RF MEMS单刀双掷开关,利用三维仿真软件Ansoft HFSS和ANSYS进行仿真和优化设计该开关的性能。仿真结果表明：驱动电压为22V,开关时间为22μs,在中心频率30GHz处,开关处于down状态下的插入损耗为0.42dB,回波损耗为43dB,隔离度为29dB;而当开关处于up状态的插入损耗为0.53dB,回波损耗为19dB,隔离度为28dB,该开关的性能仿真和优化设计达到理想情况。     

MEMS开关及其应用

介绍MEMS开关的分类、特性、制造、可靠性和应用。     

多晶硅衬底上的RF MEMS开关

在微机械开关与硅IC工艺设计和兼容方面进行了改进,获得了一种可与IC工艺兼容的RFMEMS微机械开关.采用介质隔离工艺技术把这种RFMEMS微机械开关制作在绝缘的多晶硅衬底上,实现了与IC工艺兼容;采用在金属膜桥的端点附近刻蚀一些孔的优化方法,降低了RFMEMS微机械开关的下拉电压.用TE2 819电容测试设备测试开关的电容,测得开关的开态电容、关态电容和致动电压分别为0 32 pF、6 pF和2 5V .用HP875 3C网络分析仪对RFMEMS微机械开关进行了RF特性测试,得出RFMEMS微机械开关在频率1 5GHz下关态的隔离度为35dB ,开态的插入损耗为2dB ,用示波器测得该开关的开关     

DC-20GHz射频MEMS开关

描述了DC－200GHz射频MEMS开关的设计和制造工艺。开关为一薄金属膜桥组成的桥式结构,形成一个单刀单掷（SPST）并联设置的金属－绝缘体－金属接触。开关通过上下电极之间的静电力进行控制,其插入损耗及隔离性能取决于开态和关态的电容。测试结果如下：射频MEMS开关驱动电压约为20V,在“开”态下DC－20GHz带宽的插入损耗小于0．69dB;在“关”态下在14－18GHz时离小于13dB,在18－20GHz时隔离大于16dB。本器作为国内首只研制成功的宽带射频MEMS开关。     

多晶硅衬底上的RF MEMS开关

在微机械开关与硅IC工艺设计和兼容方面进行了改进,获得了一种可与IC工艺兼容的RF MEMS微机械开关.采用介质隔离工艺技术把这种RF MEMS微机械开关制作在绝缘的多晶硅衬底上,实现了与IC工艺兼容;采用在金属膜桥的端点附近刻蚀一些孔的优化方法,降低了RF MEMS微机械开关的下拉电压.用TE2819电容测试设备测试开关的电容,测得开关的开态电容、关态电容和致动电压分别为0.32pF、6pF和25V.用HP8753C网络分析仪对RF MEMS微机械开关进行了RF特性测试,得出RF MEMS微机械开关在频率1.5GHz下关态的隔离度为35dB,开态的插入损耗为2dB,用示波器测得该开关的开关速度为3μs.