專利名稱：常關(guān)態(tài)場發(fā)射型射頻微機(jī)械開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型常關(guān)態(tài)場發(fā)射型射頻微機(jī)械開關(guān)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有射頻開關(guān)存在如下問題(1) 一些采用結(jié)構(gòu)的機(jī)械運(yùn)動來達(dá)到控制射頻信號通斷的目的，這些開關(guān)將射頻 信號從物理上進(jìn)行隔斷，因此隔離度較高。這些開關(guān)又可分為接觸式和電容式兩大類，接觸 式開關(guān)的可靠性由結(jié)構(gòu)的接觸損壞和材料的疲勞特性決定，而電容式開關(guān)的可靠性則由電 介質(zhì)層的電荷注入效應(yīng)和材料的疲勞特性決定，因此這兩種開關(guān)的可靠性都不理想。并且 由于采用了機(jī)械運(yùn)動的方式，使得這些開關(guān)的響應(yīng)時(shí)間較長。(2)—些則采用半導(dǎo)體PIN結(jié)構(gòu)來控制射頻信號的通斷，這些開關(guān)避免了機(jī)械運(yùn) 動帶來的可靠性問題和響應(yīng)時(shí)間長的缺陷，具有高可靠性和快響應(yīng)速度。這種方法的缺陷 主要是采用半導(dǎo)體PIN結(jié)構(gòu)時(shí)，對射頻信號的隔離不夠徹底，因此隔離度不高。
發(fā)明內(nèi)容為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型提供一種高隔離度、高可靠性、快響 應(yīng)速度和低執(zhí)行電壓的常關(guān)態(tài)場發(fā)射型射頻微機(jī)械開關(guān)。本實(shí)用新型包括低損耗襯底，絕緣介質(zhì)薄膜、共面波導(dǎo)的信號線和地線，信號線有 兩根，設(shè)在低損耗襯底中部，縱向位于同一條直線上，地線也有兩根，分別位于信號線的左 右兩側(cè)，地線及信號線與絕緣襯底之間均有絕緣介質(zhì)薄膜，兩根信號線相鄰的端部各設(shè)有 一排金屬微尖，兩排金屬微尖之間有間隔；低損耗襯底與兩排金屬微尖相對應(yīng)的位置內(nèi)凹 形成一個(gè)空腔，使兩排金屬微尖呈懸空狀態(tài)。上述兩排金屬微尖均呈鋸齒狀，采用尖對尖的位一一對應(yīng)關(guān)系，以達(dá)到降低閾值 電壓的效果。本實(shí)用新型利用金屬微尖在一定場強(qiáng)下會發(fā)生場致發(fā)射的原理，使兩排金屬微尖 之間產(chǎn)生電子束流，使原本處于關(guān)態(tài)的開關(guān)通過電子束流來導(dǎo)通射頻信號，即達(dá)到了控制 射頻信號通斷的效果。本實(shí)用新型結(jié)合了機(jī)械開關(guān)和半導(dǎo)體開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，即采用物理上隔斷的共面波導(dǎo) 的信號線結(jié)構(gòu)，和無可動結(jié)構(gòu)的通斷方式，達(dá)到了既有高隔離度的同時(shí)又有高可靠性和快 響應(yīng)速度的效果。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的A-A剖視圖。
具體實(shí)施方式
參出圖1和圖2，本實(shí)用新型由低損耗襯底1，絕緣介質(zhì)薄膜2、金屬共面波導(dǎo)的信 號線5和地線3，信號線5有兩根，設(shè)在低損耗襯底1的中部，縱向位于同一條直線上。兩根 地線3分別位于信號線的左右兩側(cè)，地線3及信號線5與絕緣襯底1之間均有絕緣介質(zhì)薄 膜2。兩根信號線相鄰的端部各設(shè)有一排金屬微尖，兩排金屬微尖4之間有間隔；低損耗襯 底1與兩排金屬微尖相對應(yīng)的位置內(nèi)凹形成一個(gè)空腔6，使兩塊金屬微尖4的鋸齒狀端部呈 懸空狀態(tài)。兩排金屬微尖4均呈鋸齒狀，且呈尖對尖的一一對應(yīng)關(guān)系。本實(shí)用新型的制作方法如下首先在低損耗襯底1上生長一層絕緣介質(zhì)薄膜2，進(jìn)行第一次光刻并刻蝕介質(zhì)薄 膜形成腐蝕空腔6所需的窗口 ；進(jìn)行第二次光刻，然后濺射金屬并剝離形成共面波導(dǎo)的地 線3和信號線5和金屬微尖4 ；再將低損耗襯底進(jìn)行各向異性腐蝕，得到空腔6，同時(shí)使金屬 微尖4懸空。本實(shí)用新型的工作原理是給金屬表面施加一定強(qiáng)度的電場后，電場會對金屬表層電子進(jìn)行加速。當(dāng)金屬表層 電子通過電場加速獲得的能量超出該金屬的逸出功時(shí)，金屬表層的電子將會從金屬中逃逸出 來，并沿著電場方向運(yùn)動，形成場致發(fā)射電子束流。場致發(fā)射使原本隔離開的金屬通過電子 束流導(dǎo)通，形成比隔離時(shí)小得多的阻抗，該小阻抗可將原本隔離開的射頻信號進(jìn)行導(dǎo)通。本實(shí)用新型的工作過程如下將射頻信號連接到共面波導(dǎo)的端口，同時(shí)在共面波導(dǎo)信號線的兩端加上直流偏置 電壓。當(dāng)直流偏置電壓為零時(shí)，開關(guān)處于隔離態(tài)，射頻信號不導(dǎo)通；當(dāng)所加直流偏置電壓超 過場致發(fā)射的閾值電壓后，開關(guān)處于導(dǎo)通態(tài)，可導(dǎo)通射頻信號。本實(shí)用新型的使用方法是將射頻信號連接到共面波導(dǎo)的端口，同時(shí)在共面波導(dǎo)信號線的兩端加上直流偏置 電壓。用共面波導(dǎo)信號線兩端所加的直流偏置電壓來控制開關(guān)上射頻信號的通斷。
權(quán)利要求1.一種常關(guān)態(tài)場發(fā)射型射頻微機(jī)械開關(guān)，包括低損耗襯底(1)，絕緣介質(zhì)薄膜(2)、共 面波導(dǎo)的信號線(5)和地線(3)，信號線有兩根，設(shè)在低損耗襯底中部，縱向位于同一條直 線上，地線也有兩根，分別位于信號線的左右兩側(cè)，地線(3)及信號線(5)與絕緣襯底之間 均有絕緣介質(zhì)薄膜(2)，其特征在于兩根信號線(5)相鄰的端部各設(shè)有一排金屬微尖(4)， 兩排金屬微尖(4)之間有間隔；低損耗襯底(1)與兩排金屬微尖(4)相對應(yīng)的位置內(nèi)凹形成 一個(gè)空腔(6 )，使兩排金屬微尖(4 )處于懸空狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的常關(guān)態(tài)場發(fā)射型射頻微機(jī)械開關(guān)，其特征在于兩排金屬微尖 (4)均呈鋸齒狀，且呈尖對尖的一一對應(yīng)關(guān)系。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型常關(guān)態(tài)場發(fā)射型射頻微機(jī)械開關(guān)，低損耗襯底，絕緣介質(zhì)薄膜、共面波導(dǎo)的信號線和地線，信號線有兩根，設(shè)在低損耗襯底中部，縱向位于同一條直線上，地線也有兩根，分別位于信號線的左右兩側(cè)，地線及信號線與絕緣襯底之間均有絕緣介質(zhì)薄膜，其特征在于兩根信號線相鄰的端部各設(shè)有一排金屬微尖，兩排金屬微尖之間有間隔；低損耗襯底與兩排金屬微尖相對應(yīng)的位置內(nèi)凹形成一個(gè)空腔，使兩排金屬微尖處于懸空狀態(tài)。本實(shí)用新型中的共面波導(dǎo)的信號線結(jié)構(gòu)從物理上進(jìn)行隔斷類似機(jī)械開關(guān)，因此它的隔離度高；而其無可動結(jié)構(gòu)的通斷方式類似半導(dǎo)體開關(guān)，因此它的可靠性高且響應(yīng)速度快；且通過采用尖對尖結(jié)構(gòu)，可獲得較低的開關(guān)閾值電壓。
文檔編號H01H36/00GK201886965SQ20102066338
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者唐潔影, 張曉兵, 王立峰, 韓磊, 黃慶安 申請人:東南大學(xué)