专利名称：一种电可调式rlc串、并联mems谐振器的制作方法
技术领域：
本发明涉及微机电系统领域，具体的说，涉及一种电可调式RLC串、并联MEM谐振
器
背景技术：
谐振器就是指产生谐振频率的电子元件，起产生频率的作用，具有稳定，抗干扰性能良好的特点，广泛应用于各种电子产品中，谐振器重要起频率控制的作用，所有电子产品涉及频率的发射和接收都需要谐振器。MEMS谐振器的主要应用领域包括便携式产品(如手机、MP4)，太阳能，汽车电子，工控以及网络路由器、通信基站等领域。据透露，中兴、华为等企业均已采用MEMS可编程振荡器到各自产品中。石英晶体谐振器运用很广泛。基于MEMS 的谐振器件同石英器件相比，尺寸小，价格相当，可靠性高，特别是有极强的抗冲击和振动性能，可同时实现高Q值。MEMS谐振器通过微加工的方式来实现RLC串并联结构，根据不用电路的要求可以改变相应的L来改变谐振频率，改变R的值可以控制和调节谐振时电流和电压幅度的作用。经检索，现有申请号为200480027070. 0(公开号为 1853345)和 200680048616. X(公开号为101346879)的发明专利申请，提出过MEMS谐振器及其制备方法，但是结构单一，适用范围小。
发明内容
本发明的目的在于，设计了一种可调式RLC串、并联MEMS谐振器，在不增加工艺复杂程度的同时通过MEMS工艺来加工完成。这种谐振器拥有较高的Q值，具备大功率输出的能力，还利用了传统谐振器频率固定，运用范围不够灵活的缺点，设计了可变谐振频率的结构，即通过电阻和电感可变的设计实现，这种设计是通过减小电阻丝的匝数和电感线圈的匝数来实现电阻和电感变化的。为实现上述目的，本发明采用以下设计方案本发明提供了一种可调式RLC串、并联MEMS谐振器，包括可变电阻R，可变电感 L，以及固定电容C。所述的可变电阻由多匝线圈组成，在每一个线圈都引出信号线，在实际使用的时候可以通过接入不同的线圈匝数来控制电阻的大小。所述的可变电感采用螺旋形结构，为了方便加工，螺旋结构采用矩形截面，每个螺旋单元分为两层线圈，上层线圈通过支撑柱子与下层线圈保持悬空和电连接，电感的匝数也为n，每个单元都引出信号传输线，使用时可以根据需要接入不用的匝数，控制电感的大小。电容采用固定电容设计，由上电极和下电极，上电极通过柱子与下电极保持悬空，电极和柱子之间通过横梁来连接，下电极和上电极分别引出信号传输线。上述技术方案中，可变电阻的电阻丝采用多匝长方形电阻丝，且为了保证电阻丝连续性变化，在一定的范围内，匝数越大越大好，每一匝之间的距离越小越好。
上述技术方案中可变电感采用立体结构，为了保证工艺简单，采用截面矩形设计， 且为了保证电感连续性大范围变化，在一定的工艺范围内，匝数越大越好，每一匝之间的距离越小越好，上层线圈和下层线圈的横截面积越大越好。上述技术方案中，所述的可变电感上层线圈采用加厚设计保证刚度来抵制工作产生的变形。上述技术方案 中，电容器采用固定电容设计，电容极板采用正方形，且两个极板之间的距离很小。上述技术方案中，所述的固定电容上电极采用T型梁来作为支撑，且为了使谐振器在工作时的稳定，T型梁和上电极采用高厚度设计以保证足够的刚度，抵制在电容器充放电时，上电极受到静电力导致其变形，从而引起电容值变化。本发明上述可调式RLC串、并联MEMS谐振器，采用标准的MEMS工艺中的光刻、溅射、电镀、腐蚀等技术来实现的。悬空结构采用牺牲层技术来实现的。本发明上述可调式RLC串、并联MEMS谐振器是基于硅基底或者玻璃基底加工出来的。本发明上述可调式RLC串、并联MEMS谐振器，可变电阻，可变电感和固定电容器均采用MEMS工艺中的电镀来形成的，主要材料是镍，铜。在信号传输线的表面镀一层薄薄的金，便于焊接。本发明上述可调式RLC串、并联MEMS谐振器，为了保证电感上层线圈和电容上电极的悬空，需采用牺牲层技术，为了释放时候能够腐蚀到牺牲层，由于电容上电极面积较大，在电容上电极设计一定数量的刻蚀孔。与现有技术相比，本发明上述的一种可调式RLC串、并联MEMS谐振器，采用了电阻和电感可调设计，运用范围灵活，且加工工艺简单，对环境的适应性强，只需要接入不同的电阻和电感便可实现不用的电路要求，操作简单，且易于封装，成本低。
图1是一种可调式RLC串、并联MEMS谐振器整体结构示意图。图2是一种可调式RLC串、并联MEMS谐振器结构俯视图。图3是一种可调式RLC串、并联MEMS谐振器去掉上层结构的俯视图。图中1玻璃基片、2地平面、3刻蚀孔、4T型梁、5固定电容器下电极、6可变电阻信号传输通道、7可变电阻、8可变电感支撑柱子、9可变电感下层横梁、10可变电感上层斜梁、 11可变电感信号传输通道、12固定电容器上电极信号传输通道、13上电极支撑柱子、14下电极信号传输通道、15固定电容器上电极。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例1如图1-3所示，可调式RLC串、并联MEMS谐振器包括三个基本元器件可变电阻R，可变电感L，以及固定电容C。本实施例中，可变电阻R由多匝线圈组成，电阻丝的截面为长方形，每一个线圈都引出信号传输通道6，接入不同的匝数，电阻就不一样。本实施例中，可变电感包含上层斜梁10和下层横梁9，上层的斜梁和下层的横梁组成一匝线圈，电感也是由多匝组成，每一匝组成独立的单元并引出信号传输通道11。
本实施例中，所述的上层斜梁通过柱子8支撑形成悬空结构，也通过柱子与下层横梁形成线圈，组成通路。本实施例中，固定电容器包含两个电极，上电极12通过柱子与下电极5保持悬空， 电极和柱子之间通过T型梁4来连接，下电极和上电极分别引出信号传输通道14，15。本实施例中，所述的上电极采用正方形刻蚀孔3设计，便于MEMS腐蚀工艺的顺利完成。本实施例中，所述的三个元器件都是在玻璃基片1上加工而成，每个元器件都有信号传输通道，且设有地平面2方便地信号接入。实施例2本实施例中，可调式RLC串、并联MEMS谐振器，采用标准的MEMS工艺中的光刻、溅射、电镀、腐蚀等技术来实现的。悬空结构采用牺牲层技术来实现的。基本制作步骤如下①清洗玻璃基片先用碳酸钙粉末擦洗玻璃基片，冲洗干净后，分别用碱性清洗液和酸性碱性液清洗玻璃基片，然后等离子水冲洗干净，置于60°C烘箱中1小时。②制备可调电阻、可调电感的下层线圈，固定电容器的下电极。在玻璃基片上的一面溅射一层Cr/Cu种子层，在种子层上甩10 μ m正性光刻胶为 AZ P4620，烘胶，曝光，显影，电镀出分割式下电极。③制备支撑柱子采用光刻胶作为牺牲层，在上面甩10 μ m光刻胶，然后烘胶，曝光，显影，电镀出柱子。④制备牺牲层 ⑤可调电感的上层线圈和固定电容器的上电极在已经制备好的牺牲层上溅射一层Cr/Cu种子层，在种子层上甩30 μ m正性光刻胶为AZ P4620，烘胶，曝光，显影，电镀出上层线圈和固定电容器的上电极。⑥释放悬空结构。用配置好的碱液去掉光刻胶，用配置好的去Cr/Cu液去掉种子层，用配置好的KOH 溶液(质量百分比浓度为10% )去掉牺牲层。本发明中的MEMS谐振器实质上是基于RLC串并联谐振电路的原理通过MEMS工艺来实现的，电阻采用了电阻丝，电感采用了螺旋形电感，电容采用平板式电容器。其中，电阻和电感采用了可调设计，和同类的MEMS谐振器相比，运用范围更加广。而且这种谐振器加工方法简单，稳定性好，易封装。与背景中的专利技术相比，本发明同时集成可变电阻、可变电感、固定电容器为一体的MEMS谐振器，适用范围广，能用于多种RLC谐振电路中，通过MEMS工艺加工出这种谐振器，加工方法简单，稳定性好。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后， 对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种可调式RLC串、并联MEMS谐振器，包括可变电阻，可变电感，以及固定电容，其特征在于所述可变电阻由多匝线圈组成，在每一个线圈都引出信号线，通过接入不同的线圈匝数来控制电阻的大小；所述的可变电感采用螺旋形结构，螺旋结构采用矩形截面，每个螺旋单元分为两层， 上层斜梁通过支撑柱子与下层横梁保持悬空和电连接，上层斜梁和上层横梁构成一个线圈，电感由多匝线圈构成，每个单元都引出信号传输线，通过接入不用的匝数控制电感的大小；所述电容采用固定电容设计，由上电极和下电极，上电极通过柱子与下电极保持悬空， 电极和柱子之间通过横梁来连接，下电极和上电极分别引出信号传输线。
2.根据权利要求1所述的可调式RLC串、并联MEMS谐振器，其特征在于，所述的可变电阻的电阻丝采用多匝长方形电阻丝，且为了保证电阻丝连续性变化，在设定的范围内，匝数越大越大好，每一匝之间的距离越小越好。
3.根据权利要求1或2所述的可调式RLC串、并联MEMS谐振器，其特征在于，所述的可变电感为立体结构，采用截面矩形设计，匝数越大越好，每一匝之间的距离越小越好，上层线圈和下层线圈的横截面积越大越好。
4.根据权利要求3所述的可调式RLC串、并联MEMS谐振器，其特征在于，所述的可变电感上层线圈采用加厚设计保证刚度来抵制工作产生的变形。
5.根据权利要求1所述的可调式RLC串、并联MEMS谐振器，其特征在于，所述的固定电容，其电容极板采用正方形，且两个极板之间的距离为5 μ m。
6.根据权利要求1或5所述的可调式RLC串、并联MEMS谐振器，其特征在于，所述的固定电容上电极采用T型梁来作为支撑，且为了使谐振器在工作时的稳定，T型梁和上电极采用高厚度设计以保证足够的刚度。
7.根据权利要求1所述的可调式RLC串、并联MEMS谐振器，其特征在于，所述谐振器采用标准的MEMS工艺中的光刻、溅射、电镀、腐蚀技术来实现的，悬空结构采用牺牲层技术来实现的。
8.根据权利要求1或7所的述可调式RLC串、并联MEMS谐振器，其特征在于所述谐振器是基于玻璃基底加工出来的。
9.根据权利要求1或7所的述可调式RLC串、并联MEMS谐振器，其特征在于，所述可变电阻，可变电感和固定电容均采用MEMS工艺中的电镀来形成的，材料是镍，铜，在信号传输线的表面镀一层薄薄的金，便于焊接。
10.根据权利要求1或7所述的可调式RLC串、并联MEMS谐振器，其特征在于，采用牺牲层技术制作悬空结构。
全文摘要
本发明公开一种电可调式RLC串、并联MEMS谐振器，包括可变电阻，可变电感以及固定电容。可变电阻由多匝线圈组成，在每一个线圈都引出信号线，所述的可变电感采用螺旋形结构，螺旋结构采用矩形截面，每个螺旋单元分为两层，上层斜梁通过支撑柱子与下层横梁保持悬空和电连接，上层斜梁和上层横梁构成一个线圈，电感由多匝线圈构成，每个单元都引出信号传输线。电容由上电极和下电极，上电极通过柱子与下电极保持悬空，电极和柱子之间通过横梁来连接，下电极和上电极分别引出信号传输线。本发明在不增加工艺复杂程度的同时通过MEMS工艺来加工完成，通过减小电阻丝的匝数和电感线圈的匝数来实现电阻和电感变化。
文档编号H03H9/02GK102412800SQ20111038837
公开日2012年4月11日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者丁桂甫, 何明轩, 刘瑞, 汪红 申请人:上海交通大学