[发明专利]一种基于TGV技术的单刀多掷RF MEMS开关及晶元级封装方法

说明书

本发明涉及一种基于TGV技术的单刀多掷RF MEMS开关，以衬底（1）为基础，应用信号输入端（3）与总信号线（2）之间的电连接，实现信号的输入，再由分别对接于总信号线（2）的各个RF MEMS开关，基于锚点（6），配合驱动电极（9）上电荷积累带动相应悬臂梁（7）的移动，实现各RF MEMS开关所对应分支支路控制信号的输出，实现了单刀多掷控制；整个设计结构具有极低的插入损耗，以及极高的隔离度，并且基于TGV技术，免于打线，封装更简单，尺寸更小，良率更高；相应对此开关还设计了晶元级封装方法，与衬底TGV通孔技术配合使用，获得更高可靠性，并且工艺简单，成本低廉，适用于各种衬底。

技术领域

本发明涉及一种基于TGV技术的单刀多掷RF MEMS开关及晶元级封装方法，属于接触式微电子机械开关技术领域。

背景技术

射频开关是通信设备的基本结构单元，在通信系统中举足轻重，RF MEMS开关是利用MEMS技术制作的一种射频开关，通过控制微机械结构的运动，来达到控制信号的导通与断开的目的，相较传统射频半导体开关，RF MEMS开关具有插入损耗低、隔离度高、线性度高以及使用寿命长的优点，但是现有RF MEMS开关结构简单，控制不灵活，多处于一对一控制，且应用单一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于TGV技术的单刀多掷RF MEMS开关，通过新技术的应用，能够有效提高RF MEMS开关的射频性能、以及实用性。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于TGV技术的单刀多掷RF MEMS开关，包括衬底、总信号线、信号输入端、上接地件、下接地件、以及至少一个RF MEMS开关；其中，总信号线设置于衬底的上表面，信号输入端设置于衬底的下表面，总信号线与信号输入端之间电连接；

各RF MEMS开关的结构彼此相同，各RF MEMS开关分别均包括锚点、悬臂梁、分支信号线、下驱动电极、信号输出端、以及两个上驱动电极；各RF MEMS开关的结构中，锚点的底部设置于衬底上表面、且位于总信号线旁的位置，悬臂梁下表面的中间位置对接锚点的顶部，且悬臂梁下表面两端呈悬置状态，以及悬臂梁上其中一端在衬底上表面的投影与总信号线存在重叠，分支信号线设置于衬底上表面、且位于锚点背向总信号线一侧的位置，且悬臂梁上另一端在衬底上表面的投影与该分支信号线存在重叠，两个上驱动电极设置于衬底上表面、且分别位于对应悬臂梁两端的正下方，下驱动电极设置于衬底下表面，两个上驱动电极与下驱动电极之间电连接，信号输出端设置于衬底下表面，分支信号线与信号输出端之间电连接；

上接地件覆盖设置于衬底上表面，且上接地件和总信号线、以及各RF MEMS开关呈共面波导分布，或者上接地件为设置于衬底上表面、且包围总信号线与各RF MEMS开关所设位置的闭合环状结构；下接地件覆盖设置于衬底下表面，除信号走线、信号输入端、以及各RF MEMS开关所涉及位置的区域；上接地件与下接地件之间电连接；

各RF MEMS开关中悬臂梁两端在驱动电压作用下、分别向着总信号线与对应分支信号线方向移动，并分别与总信号线、以及对应分支信号线相接触，获得总信号线与对应分支信号线之间的连通；各RF MEMS开关中，悬臂梁两端在未受驱动电压作用下、分别保持悬置状态，实现悬臂梁两端分别与总信号线、以及对应分支信号线的分离，获得总信号线与对应分支信号线之间的断开。

作为本发明的一种优选技术方案：所述总信号线与信号输入端之间电连接、 各分支信号线分别与对应信号输出端之间电连接、上接地件与下接地件之间电连接，均分别通过贯穿衬底上下表面、且内部填充导电体的通孔，由各通孔中的导电体分别连接分设衬底上下表面、且彼此对应的两结构，实现电连接。

作为本发明的一种优选技术方案：所述各RF MEMS开关结构中，两个上驱动电极与下驱动电极通过贯穿衬底上下表面且内部填充导电体的通孔实现电连接，其中，两上驱动电极分别通过两个内部填充导电体的通孔与下驱动电极电连接，或者两上驱动电极在衬底上表面连接成为一个整体构成上电极，由上电极通过一个内部填充导电体的通孔与下驱动电极电连接。