[发明专利]一种静电驱动双稳态RFMEMS开关

说明书

技术领域

本发明属于电子领域，涉及一种静电驱动双稳态RFMEMS开关。 

背景技术

静电驱动双稳态RFMEMS开关，是由微机电（MEMS）技术加工而成。基于传统单稳态RFMEMS开关的纵横加载理论，突破传统静电驱动单稳态RFMEMS开关只有一个稳定状态缺点，通过在中间电极上方增加上电极，从而在信号隔离的过程中，上电极施加与下电极相反的电压，产生向下的静电力，促进信号的隔离。当下电极未施加电压时，若在上电极和中间电极之间施加电压，则中间电极在恢复至平衡位置的基础上，同时受到向上的静电引力，从而实现信号的传输。由于在上电极和中间电极施加有电压，中间电极产生向上的引力，所以，馈线信号电压对中间电极的影响减弱，从而避免了开关“自驱动”造成信号的隔离，获得比较稳定的状态。提高了外电路所能加载的电压值。该开关为电容式开关。 

2011年南京电子器件研究所侯智吴、朱锋等[毫米波串联接触式RFMEMS开关的设计与制造，侯智吴、朱锋等，固体电子学研究与进展，2012，32（2）:141-144.]提出了一种毫米波串联接触式RFMEMS开关，如图1所示。该RFMEMS开关由五部分组成，镀金硅衬底（13），输入信号线（11），输出信号线(14)，触点支撑结构(13)，接触电极(15)。 当两个接触电极发生接触时，开关实现导通。这种开关存在以下问题： 

1）由于该开关为接触式开关，只有一种稳定状态。 

2）所能承受的电压值有限，太大的电压将导致开关的击穿烧毁。 

2011年深圳市电连精密技术有限公司的黄金亮申请发明了一种RFMEMS开关[一种RFMEMS开关，黄金亮，申请号：201120223024.5]，如图2所示。其中，开关在开孔（17）处不受外界机械加载的情况下，由基座（20）和支撑结构（21）组成的弹性结构触点（18）在机构弹性的作用下与固定端子（19）相接触，实现开关的导通。当在开孔（17）处施加机械载荷时，弹性结构受力产生纵向位移，实现开关的断开。 

该开关存在以下缺点：触点（18）和固定结构（19）的接触不稳定，开关不具有双稳态控制。 

发明内容

为了克服现有RFMEMS开关存在的缺陷，本发明一种静电驱动双稳态RFMEMS开关，其包括： 

硅衬底，硅衬底设置有上电极、中间电极、两个下电极、两端固支梁和馈线； 

中间电极设置在上电极和下电极之间，由两端固支梁固定； 

在上电极和中间电极之间设置有碳化硅绝缘层； 

两个下电极中间位置设置有馈线，馈线顶部设置碳化硅绝缘层；两个下电极下表面两端设置有地线。 

当在所述下电极和中间电极之间施加电压时，在静电力作用下， 所述下电极接触触点和所述中间电极形成接触，所述下电极和所述中间调节电极之间的电容值增大，耦合程度增强，实现对信号的隔离；此时，若在所述上电极施加和所述下电极相反的电压时，可以对所述中间电极施加向下的力，从而降低下电极的驱动电压；当所述下电极未施加电压时，所述上电极在自身弹性作用下恢复至中间平衡位置，信号实现导通；当在所述上电极和所述中间电极之间施加电压时，所述上电极对所述中间电极产生向上的引力，所述中间电极向上弯曲，信号导通，同时增大了信号和中间电极之间的隔离，提高了传输质量。所述馈线和下电极分开，实现了大功率控制。所述馈线和地线之间的距离较大，增加了信号和地线之间的串扰。 

在上述技术方案的基础上，所述上电极镀金层上具有一个碳化硅接触触点。 

在上述技术方案的基础上，所述中间电极位于所述上电极和所述下电极之间。 

在上述技术方案的基础上，所述的中间电极和所述下电极在施加外电压时，由于静电力的作用，二者之间的电容减小，耦合程度增强，实现信号的隔离。 

在上述技术方案的基础上，在所述下电极和所述中间电极施加电压的同时，也可以在所述上电极上施加于所述下电极相反的电压，对所述中间电极产生向下的力，促进信号的隔离，降低下电极的驱动电压。 

在上述技术方案的基础上，所述下电极和所述中间电极之间未施 加电压，中间电极在自身弹性的作用下，恢复至平衡位置，信号正常传输。 

在上述技术方案的基础上，在所述下电极和所述中间电极之间未施加电压时，可以在所述上电极和所述中间电极之间施加电压，从而对所述中间电极产生向上的静电引力，所述中间电极弯曲，减小所述馈线“自驱动”造成的影响。 

在上述技术方案的基础上，由于所述下电极馈线“自驱动”造成的影响得到减弱，电路可以承载更高的功率。