等离子体集成开关器件的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本公开内容涉及等离子体集成开关器件。
【背景技术】
[0002]诸如天线和到达方向估计系统中的低噪声放大器的部件可能易受到来自位于该部件附近的其他装置的高功率微波攻击或者干扰。在相控阵天线系统和某些其他通信系统中，基于碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)或者氮化镓(GaN)的限制器可直接插入式放置以提供针对高功率信号的保护。例如，基于SiC的限制器可放置在天线和低噪声放大器之间以减少通过低噪声放大器的功率量。基于SiC的限制器可集成在相控阵天线的各个元件中。因为相控阵天线可包括成千上万的元件，所以将限制器放置在各个元件中可引入重大成本和复杂性。此外，限制器产生明显的插入损耗。
[0003]防止电子装置(诸如，低噪声放大器)暴露于高功率电磁辐射(例如，高功率微波辐射)的另一种方法可以将可切换的晶体管化网格系统放置在天线阵前面。可切换的晶体管化网格系统可包括布置在具有间断点的网格中的导体。晶体管可以位于各个间断点处。当晶体管断开(例如，像打开开关)时，电磁能量可穿过网格。当晶体管接通(例如，像闭合的开关)时，该网格是有效连续的，并且电磁能量可自网格反射。因为各个晶体管设置有用于切换的功率，通过使用此种可切换的晶体管化网格系统可增加明显的复杂性。进一步地，威胁检测、控制信号的传送、以及晶体管的切换时间会增加不可接受的延迟。
【发明内容】
[0004]本文公开的【具体实施方式】包括米用等尚子体相变材料的开关器件。等尚子体相变材料在第一相中可以基本上是非导电的并且在第二相中基本上是导电的。开关器件可包括位于封入等离子体相变材料的密封室内的电极。电极可以彼此物理分离。至少部分基于施加到一个或多个电极的信号特性，等离子体相变材料的相位可以转换。因此，当等离子体相变材料在第一相时，开关器件可选择性地禁止信号通过开关器件传输，但是当等离子体相变材料在第二相时，允许信号通过开关器件传输。
[0005]在【具体实施方式】中，开关器件包括至少部分布置在密封室内的第一电极。密封室封入一定量的等离子体相变材料(例如，气体)。开关器件包括至少部分布置在密封室内的第二电极。第二电极与第一电极物理分离。当气体经受满足阈值的信号(例如，通过将信号施加到第一电极或第二电极中的一个或多个)时，该气体在密封室内形成等离子体。当形成等离子体时，第一电极经由等离子体电耦接至第二电极。当没有形成等离子体时，第一电极与第二电极电隔离。开关器件包括电耦接至第一电极的第一连接器以及电耦接至第二电极的第二连接器。第一连接器、第二连接器、或者第一连接器和第二连接器两者被配置为接收信号。
[0006]在【具体实施方式】中，一种方法包括:将信号施加到开关器件的第一电极。开关器件包括至少部分布置在密封室内的第一电极。密封室封入一定量的等离子体相变材料(例如，气体)。开关器件包括至少部分布置在密封室内的第二电极。第二电极与第一电极物理分离。该方法包括当信号满足阈值时在气体中形成等离子体。当形成等离子体时，第一电极经由等离子体电耦接至第二电极。当没有形成等离子体时，第一电极与第二电极电隔离。
[0007]在另一【具体实施方式】中，一种系统包括:射频(RF)电路、天线接口和开关器件。开关器件包括耦接至RF电路并且至少部分布置在密封室内的第一电极。密封室封入一定量的等离子体相变材料(例如，气体)。开关器件包括耦接至天线接口并且至少部分布置在密封室内的第二电极。第二电极与第一电极物理分离。当气体经受满足阈值的信号(例如，通过将信号施加到第一电极或第二电极中的一个或多个)时，该气体在密封室内形成等离子体。当形成等离子体时，第一电极经由等离子体电耦接至第二电极。当没有形成等离子体时，第一电极与第二电极电隔离。
[0008]已经描述的特征、功能以及优点可以在各个实施方式中独立地实现或者也可以结合在其他实施方式中，将参考以下说明和附图公开更多细节。
【附图说明】
[0009]图1是示出了包括等离子体集成开关器件的【具体实施方式】的通信系统的【具体实施方式】的框图；
[0010]图2是示出了包括一个或多个偏置连接器的开关器件的【具体实施方式】的印刷电路板的【具体实施方式】的框图；
[0011]图3示出了包括耦接至图2的印刷电路板的【具体实施方式】的芯片封装件的【具体实施方式】的开关器件的【具体实施方式】；
[0012]图4示出了芯片封装件的【具体实施方式】的底座的立体图；
[0013]图5示出了芯片封装件的【具体实施方式】的盖的立体图；
[0014]图6示出了未组装的芯片封装件的【具体实施方式】的截面图；
[0015]图7示出了组装的芯片封装件的【具体实施方式】的截面图；
[0016]图8示出了组装的芯片封装件的【具体实施方式】的立体图；
[0017]图9示出了组装的芯片封装件的【具体实施方式】的立体图；
[0018]图10示出了晶片芯片封装件的【具体实施方式】的截面图；
[0019]图11是切换方法的【具体实施方式】的流程图；
[0020]图12是示出包括通信系统的【具体实施方式】的飞机的寿命周期的流程图，该通信系统包括开关器件的【具体实施方式】；以及
[0021]图13是包括通信系统的【具体实施方式】的飞机的示例性实施方式的框图，该通信系统包括开关器件的【具体实施方式】。
【具体实施方式】
[0022]以下将参考附图描述本公开内容的【具体实施方式】。在描述中，贯穿附图，共同特征通过共同的参考标号指出。
[0023]本文公开的实施方式包括米用等尚子体相变材料的开关器件。等尚子体相变材料可以在第一相中基本上是非导电的并且在第二相中基本上是导电的，或者反之亦然。如本文中使用的，基本上非导电材料是指几乎没有移动的带电载流子的材料，诸如，绝缘体或者电介质。因此，基本上非导电材料具有高介电常数。相反，本文中的基本上导电材料是指具有许多移动的带电载流子的材料，诸如，等离子体。为了说明，等离子体相变材料可以是经过气体到等离子体相变的气体。响应于电能(例如，电场或者电磁场)施加到气体，可以引发从第一相到第二相的相变。
[0024]在【具体实施方式】中，当等离子体形成在导电元件之间时，等离子体可以是冷等离子体。冷等离子体可仅被部分电离。例如，在冷等离子体中，仅可以电离约I %的气体。这与热的或者热等离子体相反，其中，可以电离更高比例的气体。
[0025]在一些实施方式中，开关器件包括芯片封装件，该芯片封装件包括封入等离子体相变材料的密封室(例如，气密密封的腔)。在一些实施方式中，开关器件包括至少部分布置在密封室内的电极。该电极彼此物理分离，并且电极之间的间隙由等离子体相变材料占据。例如，电极之间的区域可包括通过等离子体相变材料填充的一个或多个间断。
[0026]如上所述，响应于电能(例如，电场或者电磁场)施加到等离子体相变材料，可以引发从第一相到第二相的相变。至少部分地响应于信号(例如，直流(DC)信号或者RF信号)施加到密封室内的一个或多个电极，该电能可施加到等离子体相变材料。可仅使等离子体相变材料经受DC信号或者RF信号(例如，通过将DC信号或者RF信号施加到一个或多个电极)，或者与其他因素协作(例如，等离子体相变材料的温度、施加到等离子体相变材料的偏置电流，施加到等离子体相变材料的另一个信号，或者将相变材料预处理或者偏置到接近相变临界点的另一个因素)使等离子体相变材料从导电相位转变为非导电相位，或者反之亦然。因此，开关器件可以至少部分基于施加到电极的信号的特性选择性地抑制电极之间的信号传输(例如，跨越间隙)。
[0027]参考图1，描述了采用包括一个或多个芯片封装件的多个开关器件的通信系统的【具体实施方式】并且通常指定为100。通信系统100包括第一开关器件102、第二开关器件104、偏置控制器106、RF电路108、天线接口 110以及天线阵112。在一些实施方式中，通信系统100是RADAR系统，并且RF电路108、天线接口 110以及第一开关器件102和第二开关器件104是RADAR系统的部件。如本文中使用的，术语射频包括具有300千兆赫(GHz)和3千赫(KHz)之间的频率的电磁信号。在一些实施方式中，天线阵112包括多个天线元件133。在一些实施方式中，RF电路108包括发送器电路128、接收器电路130，或者发送器电路128和接收器电路130两者。
[0028]在一些实施方式中，至少两个开关器件耦接至多个天线元件133中的特定天线元件。例如，第一开关器件102和第二开关器件104可耦接至多个天线元件133中的特定元件。
[0029]第一开关器件102包括芯片封装件115，该芯片封装件115包括密封室117，并且第二开关器件104包括芯片封装件113，该芯片封装件113包括密封室114。第一开关器件102的密封室117包括第一电极119和第二电极121。第二开关器件104的密封室114包括第一电极116和第二电极118。第一开关器件102的第一电极119和第二电极121彼此物理分离。第二开关器件104的第一电极116和第二电极118彼此物理分离。密封室114和117中的每一个封入等离子体相变材料。例如，第一开关器件102的第一电极119和第二电极121之间的区域可由气体占据。
[0030]第一开关器件102的第二电极121可耦接至天线接口110，并且第二开关器件104的第二电极118可耦接至天线接口 110。在一些实施方式中，第一电极116和119中的一个或多个耦接至RF电路108。在一些实例中，第二开关器件104的第一电极116耦接至发送器电路128，并且第一开关器件102的第一电极119耦接至接收器电路130。至少部分基于分别施加到一个或多个电极116、118、119或121的信号136、137、138或139的特性，第一开关器件102和第二开关器件104中的一个或多个可以选择性地抑制信号136、137、138或139 (例如，DC信号或者RF信号)在电极之间(例如，跨越间隙)的传输。
[0031]在一些实施方式中，当施加到第一开关器件102的第二电极121的信号139的一个或多个特性满足第一阈值时，第