一种MEMS电容式开关及电子设备的制作方法

【技术领域】

本实用新型涉及射频电容技术领域，尤其涉及一种mems电容式开关及电子设备。

背景技术：

在rfmems(rf：射频，mems：微机电系统)电容式开关的结构设计中，关/开态电容比和电容密度是评估其rf性能的两项重要指标。目前，现有的rfmems电容式开关通常采用两种技术方案，其一是金属膜桥与电容上极板之间的正对面积可调节，故可根据需要单独对开态和关态电容值进行调节，但该方案需要反复调节才能够得到高关态电容；其二是将电容开关的rf有效电极及活动梁中与有效电极正对的下表面，均设计成弧形，此时二者在关态时能完全接触，电容值具有最大值，提高了关态电容，但该方案中的弧形面在加工过程中工艺相对平面工艺更复杂，且较难控制，对工艺的一致性要求较高。

因此，有必要对上述的rfmems电容式开关进行改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种加工工艺相对简单且较好控制，并具有高关态电容的rfmems电容式开关。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型实施例第一方面提供了一种mems电容式开关，其包括衬底、设置在所述衬底表面的介质层、通过锚点架设在所述介质层上方的金属梁、设置于所述介质层表面并与所述金属梁相对的有效电极、设置于所述有效电极周侧的驱动电极以及设置于所述驱动电极与所述金属梁之间的介质柱，所述介质柱竖直方向的刚度小于水平方向的刚度的1/10。

在一些具体的实施方案中，所述驱动电极包括设置于所述有效电极两侧的第一驱动电极和第二驱动电极，所述介质柱包括设置于所述第一驱动电极朝向所述金属梁的表面的第一介质柱和设置于所述第二驱动电极朝向所述金属梁的表面的第二介质柱。

在一些具体的实施方案中，所述介质柱沿垂直所述介质层方向切割的截面为非矩形。

在一些具体的实施方案中，所述介质柱沿垂直所述介质层方向切割的截面包括用于与驱动电极和金属梁抵接的两个端部以及连接于两端部之间的蛇形弯折部。

在一些具体的实施方案中，所述介质柱沿垂直所述介质层方向切割的截面为具有切角的三角形。

在一些具体的实施方案中，所述介质柱沿垂直所述介质层方向切割的截面为具有切角的矩形。

在一些具体的实施方案中，所述介质层及介质柱的材料为氧化硅、氮化硅中任一种。

本实用新型实施例第二方面提供了一种电子设备，其包括如本实用新型实施例第一方面所述的mems电容式开关。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供的mems电容式开关中的介质柱沿垂直介质层方向切割的截面具有非矩形的特定形状，使得介质柱竖直方向的刚度小于水平方向的刚度的1/10，易变形压缩。金属梁下表面与有效电极的上表面可完全接触，从而提高了关态电容，进而提高关/开态电容比和电容密度。且，该mems电容式开关不需要反复调节、加工工艺简单、易控制。

【附图说明】

图1为本实用新型第一实施例提供的mems电容式开关的结构示意图；

图2为本实用新型第一实施例提供的mems电容式开关处于关态的侧视图；

图3为本实用新型第一实施例提供的图3中局部位置的结构放大图；

图4为传统mems电容式开关处于关态时，金属梁与有效电极的接触状态示意图；

图5为本实用新型第二实施例提供的第一介质柱沿垂直介质层方向切割的截面的形状示意图；

图6为本实用新型第三实施例提供的第一介质柱沿垂直介质层方向切割的截面的第一种形状示意图；

图7为本实用新型第三实施例提供的第一介质柱沿垂直介质层方向切割的截面的第二种形状示意图；

图8为本实用新型第三实施例提供的第一介质柱沿垂直介质层方向切割的截面的第三种形状示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。

请参阅图1、图2、图3以及图4，图1为本实用新型第一实施例提供的mems电容式开关的结构示意图，图2为本实用新型第一实施例提供的mems电容式开关处于关态的侧视图，图3为本实用新型第一实施例提供的图3中局部位置的结构放大图，图4为传统mems电容式开关处于关态时，金属梁与有效电极的接触状态示意图。

如图1以及图2所示，本实用新型第一实施例提供的mems电容式开关包括衬底1、设置在所述衬底1表面的介质层2、通过锚点3架设在所述介质层2上方的金属梁4、设置于所述介质层2表面并与所述金属梁4相对的有效电极5、设置于所述有效电极5周侧的驱动电极6以及设置于所述驱动电极6表面且位于所述驱动电极6与所述金属梁4之间的介质柱7，所述介质柱7设置于所述有效电极5的周侧，且所述介质柱7沿垂直所述介质层2方向切割的截面具有特定形状，使所述介质柱7竖直方向的刚度小于水平方向的刚度的1/10，该水平方向为平行于所述介质层2的方向。

传统的mems电容式开关中，介质柱沿垂直介质层方向切割的截面通常为矩形，介质柱在竖直方向的刚度因而较大。金属梁4′在静电力作用下朝向有效电极5′移动以形成mems电容式开关的关状态时，金属梁4′受到介质柱限位，金属梁4′的下表面难以恰好与有效电极5′的上表面完全接触。如图4所示，尤其当有效电极5′两侧的金属梁4′、驱动电极或介质柱因加工误差等原因不对称时，金属梁4′的下表面便无法与有效电极5′的上表面完全接触。

而本实用新型第一实施例提供的mems电容式开关中，介质柱7沿垂直介质层2方向切割的截面具有非矩形的特定形状，使得介质柱7竖直方向的刚度小于水平方向的刚度的1/10，易变形压缩。即便存在金属梁4或驱动电极6或介质柱7在加工或设计过程中不对称的情况，金属梁4在静电力作用下朝向有效电极5运动的过程中，会碰到介质柱7，但由于介质柱7在竖直方向易压缩变形，金属梁4下表面与有效电极5的上表面可完全接触，从而提高了关态电容，进而提高关/开态电容比和电容密度。且，该mems电容式开关不需要反复调节、加工工艺简单、易控制。

请参阅图5，图5为本实用新型第二实施例提供的第一介质柱沿垂直介质层方向切割的截面的形状示意图。

以本实用新型第一实施例提供的mems电容式开关为基础，在本实用新型第二实施例中：

进一步地，所述驱动电极6包括设置于所述有效电极5两侧的第一驱动电极61和第二驱动电极62，所述介质柱7包括设置于所述第一驱动电极61朝向所述金属梁4的表面的第一介质柱71和设置于所述第二驱动电极62朝向所述金属梁4的表面的第二介质柱72。

进一步地，如图5所示，所述第一介质柱71沿垂直所述介质层2方向切割的截面包括分别用于与第一驱动电极61和金属梁4抵接的两个端部711以及连接于两端部711之间的蛇形弯折部712。

具体的，第一介质柱71与第二介质柱72之间具有相同的结构。

进一步地，所述介质层2及介质柱7的材料为氧化硅或氮化硅，氧化硅和氮化硅具有介电性能稳定、耐潮性好以及电容、温度系数较小等优点，可提升该mems电容式开关的整体性能。

请参阅图6、图7以及图8，图6为本实用新型第三实施例提供的第一介质柱沿垂直介质层方向切割的截面的第一种形状示意图，图7为本实用新型第三实施例提供的第一介质柱沿垂直介质层方向切割的截面的第二种形状示意图，图8为本实用新型第三实施例提供的第一介质柱沿垂直介质层方向切割的截面的第三种形状示意图。

与本实用新型第二实施例提供的mems电容式开关所不同的是，在本实用新型第三实施例中，第一介质柱71和第二介质柱72具有其他形状，以第一介质柱71为例：

如图6以及图7所示，所述第一介质柱71沿垂直所述介质层2方向切割的截面为具有切角的三角形。

如图8所示，所述第一介质柱71沿垂直所述介质层2方向切割的截面为具有切角的矩形。

需要说明的是，于其他实施例中，所述介质柱7沿垂直所述介质层2方向切割的截面不限于如图6或图7或图8所示的形状，只要满足所述介质柱7竖直方向的刚度小于水平方向的刚度的1/10即可。

另外，本实用新型第四实施例提供的电子设备包括如本实用新型第一实施例至第三实施例任一实施例所述的mems电容式开关。

于本实施例中，所述电子设备包括但不限于诸如rfmems滤波器、rfmems移相器、rfmems可调电容/电感。

综上所述，本实用新型提供的mems电容式开关及电子设备，其有益效果在于：

该mems电容式开关中的介质柱7沿垂直介质层2方向切割的截面具有非矩形的特定形状，使得介质柱7竖直方向的刚度小于水平方向的刚度的1/10，易变形压缩。金属梁4下表面与有效电极5的上表面可完全接触，从而提高了关态电容，进而提高关/开态电容比和电容密度。且，该mems电容式开关不需要反复调节、加工工艺简单、易控制。

需要说明的是，本实用新型内容中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本实用新型内容中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型内容。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本实用新型内容中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型内容的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型内容将不会被限制于本实用新型内容所示的这些实施例，而是要符合与本实用新型内容所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。