[实用新型]一种MEMS开关

说明书

本实用新型涉及一种MEMS开关，应用桥式结构，在驱动力作用下，使开关的中间部分产生最大位移，进而将接触区域设计为面接触，取消了现有技术中的点接触设计，由此避免点接触的缺点，获得了更高的MEMS开关工作效率，与此同时，针对所设计MEMS开关，具体设计对应其的制作方法，采用键合工艺方案，大大减小工艺复杂度，减小粘附，有效提高了成品率。

技术领域

本发明涉及一种MEMS开关，属于微机电系统技术领域。

背景技术

射频MEMS开关在通信、测试仪器、雷达等领域有着广泛的应用。但传统射频MEMS开关较低的功率容量、以及较差的可靠性是限制其应用的主要瓶颈之一。传统的串联接触式射频MEMS开关通常由金属悬臂梁、驱动电极、接触点和微波信号线四部分组成。

对于接触式射频MEMS开关，在通过较大功率信号时，其主要失效机制为接触点微熔焊、接触点烧毁等情况，这是制约其功率容量和可靠性的主要因素。解决这个问题最简单的方法就是增加接触点数量，但由于在微波频段，随着频率的增加，电流的趋肤效应(或称边缘效应)会越来越明显，使得信号能量集中在外围的接触点上，并不能很好的增大器件的功率容量；并且悬臂梁在静电力驱动下发生弯曲变形，最大位移发生在末端，当末端与底部电极接触时，接触为点接触，边缘效应容易导致电流过大，长期导致失效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种MEMS开关，应用桥式结构，在驱动力作用下使中间部分产生最大位移，并且设计接触区域为面接触，提高了MEMS开关的工作效率。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种MEMS开关，包括玻璃衬底、被动材料层、上键合结构、下键合结构、上电极触点、两个下电极触点、以及至少两个压电驱动装置，其中，玻璃衬底上表面设置凹面区域，且玻璃衬底上表面和凹面区域表面均设置相同厚度的氧化层；两个下电极触点设置于玻璃衬底凹面区域的氧化层上，且两个下电极触点彼此互不接触；玻璃衬底中设置两条TGV穿孔，两条TGV穿孔分别与两个下电极触点一一对应，各条TGV穿孔的其中一端分别对接对应下电极触点的下表面，各条TGV穿孔的另一端分别连通玻璃衬底上除上表面的其它面，各条TGV穿孔中分别设置引线，各引线的其中一端对接对应下电极触点下表面，各引线的另一端分别由所在TGV穿孔的另一端穿出，两条引线分别穿出玻璃衬底的端部、对接于电路当中开关设计位置的两端上；

被动材料层下表面设置氧化层，被动材料层下表面氧化层的下表面边缘、与玻璃衬底上表面氧化层的上表面边缘设置彼此位置相对应的各个键合位置，上键合结构设置于被动材料层下表面氧化层的下表面边缘的各个键合位置，下键合结构设置于玻璃衬底上表面氧化层的上表面边缘的各个键合位置，被动材料层与玻璃衬底之间、通过彼此对应位置的上键合结构、下键合结构实现键合；

上电极触点设置于被动材料层下表面氧化层的下表面，且沿垂直于被动材料层下表面的方向，两个下电极触点的投影区域分别与上电极触点的投影区域之间存在部分重叠；压电驱动装置的数量为偶数个，所有压电驱动装置平均分为两组，两组压电驱动装置设置于被动材料层的上表面，且沿垂直于被动材料层下表面的方向，两组压电驱动装置分布于上电极触点的两侧，以及两组压电驱动装置相对于上电极触点彼此对称；被动材料层上表面对应上电极触点的位置设置凹槽，且凹槽的底面对接被动材料层下表面的氧化层；被动材料层上对应于各压电驱动装置与上电极触点之间的区域呈弹簧结构；被动材料层上表面、以及各压电驱动装置上面区域覆盖相同厚度的氧化层；

各压电驱动装置中的上电极、下电极分别通电工作，共同驱动被动材料层对应上电极触点的位置向同一方向移动，实现被动材料层的弯曲，且基于被动材料层向下电极触点方向的弯曲，实现上电极触点同时与两下电极触点相接触，连通两下电极触点。

作为本发明的一种优选技术方案：所述各压电驱动装置的结构彼此相同，各压电驱动装置分别均包括由下至上堆叠的电极层、压电驱动材料层、电极层，各压电驱动装置的其中一电极层固定对接于所述被动材料层上表面的对应位置。