電容式RF MEMS開關(guān)設(shè)計(jì)與失效研究.pdf

1、隨著電容式RF-MEMS開關(guān)的發(fā)展，RF-MEMS開關(guān)可靠性是制約它發(fā)展的主要因素之一。本文主要利用Intellisuite軟件設(shè)計(jì)固定梁結(jié)構(gòu)RF-MEMS開關(guān)，并介紹其工作原理和工藝流程，研究開關(guān)性能結(jié)構(gòu)參數(shù)對驅(qū)動電壓、開啟時(shí)間的影響，最終確定開關(guān)主要性能參數(shù)。在本文后一部分著重研究固定梁RF-MEMS開關(guān)的可靠性，從薄膜沖擊速度、薄膜內(nèi)建電場以及電介質(zhì)充電三個(gè)角度來分析開關(guān)失效原因，給出電介質(zhì)充電壽命預(yù)測公式，預(yù)測開關(guān)壽命及影響因素

2、。主要研究內(nèi)容如下。
　　(1)利用Intellisuite和Matlab對固定梁RF-MEMS開關(guān)進(jìn)行建模并對開關(guān)性能結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)表明:當(dāng)開關(guān)梁長為200μm，梁寬為30μm，梁厚為0.6μm，極板間距離為2μm，傳輸線寬度為150μm，梁材料選擇偏向于殘余應(yīng)力較小材料時(shí)，驅(qū)動電壓小于16V，可滿足低驅(qū)動電壓RF-MEMS開關(guān)的要求。
　　(2)建立固定梁開關(guān)開啟時(shí)間預(yù)測微分方程，運(yùn)用Matlab仿真分析開關(guān)開啟

3、時(shí)間影響因素。實(shí)驗(yàn)表明:梁長對開關(guān)開啟時(shí)間影響較大，本文選取梁長=200μm;梁寬對開啟時(shí)間影響較小，本文選取梁寬=30μm;傳輸線寬度對開啟時(shí)間影響較大，本文選取傳輸線寬度=150μm;梁材料對開啟時(shí)間影響較大，本文選取鋁材料作為梁材;基于上述所選參數(shù)，開關(guān)開啟時(shí)間小于8μs。
　　(3)建立可動薄膜沖擊速度模型及薄膜內(nèi)建電場模型，運(yùn)用Matlab研究開關(guān)性能結(jié)構(gòu)參數(shù)對兩種模型的影響，實(shí)驗(yàn)表明:根據(jù)需要適當(dāng)提高頻脈沖波形偏置電壓