一种MEMS微同轴功分器的制作方法

一种mems微同轴功分器
技术领域
1.本发明涉及微波集成电路领域，尤其涉及一种mems微同轴功分器。


背景技术：

2.随着微电子机械系统(mems)技术不断发展成熟，利用mems技术实现的3d射频器件和单片集成系统等不断涌现，即rf mems。其具有高精度和高一致性及小型化、集成化、低成本、低功耗等方面的优势，被大量应用于个人通信、车载、船载、机载、卫星通信、相控阵雷达等领域。微波功分器作为微波无源电路最基本的元件，其工作性能高低直接影响了微波通讯系统的整体质量。随着日益增长的mems规模以及大规模集成电路的发展。高频功分器的传输线会在拥挤的版图出现线路交错。
3.能够工作于毫米波频段的功分器，必须有极为细致的结构，在保证毫米波频段的功分器性能的同时，同时满足mems器件小型化的要求，这是现有技术难以克服的地方。目前市场可工作于毫米波频段的功分器，主要有平面结构和波导结构两种。例如采用波导或者微带线的技术手段，采用波导的方式，它的结构复杂，同时体积很大，并不利于实际应用。而采用微带线的技术手段，传输线之间的信号耦合和辐射损耗难以避免，导致插入损耗很大，也就是说在功率分配的同时，很多能量在经过功分器的时候被各种原因损耗了，分配到各端口的能量更少了。
4.微波功分器作为微波无源电路最基本的元件，其工作性能高低直接影响了微波通讯系统的整体质量。随着日益增长的mems规模以及大规模集成电路的发展。高频功分器的传输线会在拥挤的版图出现线路交错。常规的微带传输线只是在单一平面进行布线，纵向常采用垂直互连线或者tsv。鉴于垂直互连线难以实现阻抗匹配和衰减太大，而深宽比较大的tsv难以实现。高频mems功分器采用新型小型化、轻量化、高集成度的要求逐渐提高。
5.微机械系统(mems)结合了微电子技术和精密加工技术，是微电子技术基础上发展起来的多学科交叉和渗透的新兴学科。mems工艺不仅包括了常规的半导体工艺而且还包括了制作高深宽比和复杂三维可动结构器件的工艺。而采用基于mems铜基高频传输微结构的电性能相比于传统的传输结构(如微带、共面波导等)在毫米波宽带领域具有巨大优势。mems工艺易于和传统集成电路工艺集成，具有批量化，工艺精确，误差小的特点。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种mems微同轴功分器，以解决传统功分器损耗大、不易集成的技术问题。
7.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
8.本发明实施例的第一方面提供了一种mems微同轴功分器，所述mems微同轴功分器包括：内导体，所述内导体包括用于调节阻抗的第一中间端和第二中间端；共墙外壳，所述共墙外壳内开设有空腔，所述空腔两侧与外界连通，所述空腔中部设置有隔板，所述隔板将所述空腔分隔为第一共墙通道和第二共墙通道，所述第一中间端设置于所述第一共墙通道
内，所述第二中间端设置于所述第二共墙通道内，所述第一中间端的一端与所述第二中间端的一端分别设置于所述第一共墙通道和所述第二共墙通道的输入口，并相互连接，以用于接收输入信号。
9.在一些实施例中，所述mems微同轴功分器还包括输入通道，所述输入通道分别连通所述第一共墙通道和所述第二共墙通道的输入口；所述内导体还包括输入端，所述输入端设置于所述输入通道内，所述输入端连接所述第一中间端的一端与所述第二中间端的一端，以用于输入信号。
10.在一些实施例中，所述mems微同轴功分器还包括第一输出通道和第二输出通道，所述第一输出通道与所述第一共墙通道的输出口连通，所述第二输出通道与所述第二共墙通道的输出口连通；所述内导体还包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端设置于所述第一输出通道内，并与所述第一中间端的另一端连接，所述第二输出端设置于所述第二输出通道内，并与所述第二中间端的另一端连接。
11.在一些实施例中，所述第一输出端、第一输出通道与所述第二输出端、第二输出通道关于所述输入端左右对称设置。
12.在一些实施例中，所述第一中间端与所述第二中间端的连接处、所述第一中间端与所述第一输出端的连接处、所述第二中间端与所述第二输出端的连接处均呈弧度均匀的弧形。
13.在一些实施例中，所述共墙外壳、输入通道、第一输出通道和第二输出通道均开设有多个释放口。
14.在一些实施例中，所述输入通道、第一输出通道和第二输出通道内均设置有支撑条，所述输入端、第一输出端和第二输出端均设置于所述支撑条上，所述支撑条为绝缘体。
15.在一些实施例中，所述内导体、共墙外壳、输入通道、第一输出通道和第二输出通道均可采用钛金或铬金或铂金或钛铂金或铜或铝。
16.在一些实施例中，所述mems微同轴功分器还包括隔离电阻，所述隔离电阻的一端连接所述第一中间端的另一端，所述隔离电阻的另一端连接所述第二中间端的另一端，以用于隔离所述第一中间端和所述第二中间端的输出信号。
17.在一些实施例中，所述mems微同轴功分器还包括电阻通道，所述隔离电阻设置于所述电阻通道内，所述电阻通道分别连通所述第一共墙通道的输出口、所述第二共墙通道的输出口、所述第一输出通道和所述第二输出通道。
18.根据本发明实施例的一种mems微同轴功分器，至少具有如下有益效果：
19.1、采用共墙外壳、输入通道、第一输出通道和第二输出通道内设置内导体，类似同轴线的结构，有着良好的信号互连和信号隔离效果。实现了微波信号的高性能，高可靠和宽带互连。在0-60g宽频微波系统中表现了良好的系统功能。
20.2、结构方面，该结构具有可以任意方向折叠，易于毫米波天线与其他集成电路的集成。有助于实现rf mems系统的小型化，集成化。
21.3、采用共墙结构，减小了功分器的尺寸，实现rfmems系统小型化。
22.4、可以通过改变第一中间端和第二中间端的尺寸的大小，来进一步改变传输的特性阻抗。
23.5、第一中间端与第二中间端的连接处、第一中间端与第一输出端的连接处、第二
中间端与第二输出端的连接处均呈弧度均匀的弧形，减少由于特性阻抗突变而导致过大的反射损耗以及传输线的传输损耗。
24.6、为实现功分器的最小单元，输入端、第一输出端和第二输出端可以根据需要弯折和延长，实现更好的连接其他rf mems器件。
25.7、设置隔离电阻，提高第一输出端和第二输出端的隔离度，同样可以作为合路器作用。
26.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为根据实施例的剖视结构示意图；
29.图2为根据实施例的正视图。
30.附图标记说明如下：1、内导体；2、第一中间端；3、第二中间端；4、共墙外壳；5、隔板；6、第一共墙通道；7、第二共墙通道；8、输入通道；9、输入端；10、第一输出通道；11、第二输出通道；12、第一输出端；13、第二输出端；14、释放口；15、支撑条；16、隔离电阻；17、电阻通道。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
33.术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连通”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
36.以下结合本说明书的附图1至图2，对本公开的较佳实施方式予以进一步地详尽阐述。
37.请参阅图1。
38.根据一些实施例，本技术提供一种mems微同轴功分器，所述mems微同轴功分器包括：内导体1，所述内导体1包括用于调节阻抗的第一中间端2和第二中间端3；共墙外壳4，所述共墙外壳4内开设有空腔，所述空腔两侧与外界连通，所述空腔中部设置有隔板5，所述隔板5将所述空腔分隔为第一共墙通道6和第二共墙通道7，所述第一中间端2设置于所述第一共墙通道6内，所述第二中间端3设置于所述第二共墙通道7内，所述第一中间端2的一端与所述第二中间端3的一端分别设置于所述第一共墙通道6和所述第二共墙通道7的输入口，并相互连接，以用于接收输入信号。
39.基于上述实施例，在一些实施例中，可以通过调节第一中间端2和第二中间端3的长短，以及调节第一中间端2和第二中间端3的截面大小来控制特征阻抗的大小。在一些优选的实施例中，采用四分之一阻抗匹配的方式控制第一中间端2和第二中间端3的长度，采用四分之一阻抗匹配时，第一中间端2和第二中间端3的长度不变，调节第一中间端2和第二中间端3的宽度可以控制特征阻抗的大小。其中，保持共墙外壳4尺寸不变，第一中间端2和第二中间端3截面面积变大，特性阻抗变低，第一中间端2和第二中间端3截面面积变小，特性阻抗变高。在一些实施例中，第一中间端2和第二中间端3设置特征阻抗为70.7ω。
40.进一步的，在共墙外壳4内开设空腔，空腔两侧与外界连通，在空腔中部设置隔板5，以使得空腔被分割为第一共墙通道6和第二共墙通道7，将第一中间端2和第二中间端3分别设置于第一共墙通道6和第二共墙通道7内，相较于传统的方式，需要两个分离的通道来放置第一中间端2和第二中间端3，本技术只需要一个共墙外壳4即可，以使得整体体积更小，占用空间更小，更容易集成。
41.本技术的优点：
42.1、采用共墙外壳4、输入通道8、第一输出通道10和第二输出通道11内设置内导体1，类似同轴线的结构，有着良好的信号互连和信号隔离效果。实现了微波信号的高性能，高可靠和宽带互连。在0-60g宽频微波系统中表现了良好的系统功能。
43.2、采用共墙结构，减小了功分器的尺寸，实现rfmems系统小型化。
44.3、可以通过改变第一中间端2和第二中间端3的尺寸的大小，来进一步改变传输的特性阻抗。
45.根据一些实施例，所述mems微同轴功分器还包括输入通道8，所述输入通道8分别连通所述第一共墙通道6和所述第二共墙通道7的输入口；所述内导体1还包括输入端9，所述输入端9设置于所述输入通道8内，所述输入端9连接所述第一中间端2的一端与所述第二中间端3的一端，以用于输入信号。
46.基于上述实施例，通过输入端9连接并接收信号，信号通过第一中间端2输出第一
分信号，通过第二中间件输出第二分信号。其中，输入端9以及输入通道8均可根据实际需要任意折弯或延长，实现更好的连接其他rf mems器件。
47.根据一些实施例，所述mems微同轴功分器还包括第一输出通道10和第二输出通道11，所述第一输出通道10与所述第一共墙通道6的输出口连通，所述第二输出通道11与所述第二共墙通道7的输出口连通；所述内导体1还包括第一输出端12和第二输出端13，所述第一输出端12设置于所述第一输出通道10内，并与所述第一中间端2的另一端连接，所述第二输出端13设置于所述第二输出通道11内，并与所述第二中间端3的另一端连接。
48.基于上述实施例，输入端9接收信号后，信号通过第一中间端2输出至第一输出端12，通过第二中间件输出至第二输出端13。其中，第一输出端12和第二输出端13以及第一输出通道10和第二输出通道11均可根据实际需要任意折弯或延长，实现更好的连接其他rf mems器件。在一些实施例中，输入端9、第一输出端12和第二输出端13的特性阻抗为50ω。
49.根据一些实施例，所述第一输出端12、第一输出通道10与所述第二输出端13、第二输出通道11关于所述输入端9左右对称设置。
50.基于上述实施例，采用严格的对称结构，有利于功分器的幅度和相位保持一致。
51.根据一些实施例，所述第一中间端2与所述第二中间端3的连接处、所述第一中间端2与所述第一输出端12的连接处、所述第二中间端3与所述第二输出端13的连接处均呈弧度均匀的弧形。
52.基于上述实施例，采用弧度均匀的方式进行连接，弧度均匀的导体可以减小不连续导致的反射，进而减小传输损耗。
53.根据一些实施例，所述输入通道8、第一输出通道10和第二输出通道11内均设置有支撑条15，所述输入端9、第一输出端12和第二输出端13均设置于所述支撑条15上，所述支撑条15为绝缘体。
54.基于上述实施例，输入端9、第一输出端12和第二输出端13分别设置于输入通道8、第一输出通道10和第二输出通道11内，但输入端9、第一输出端12和第二输出端13均与输入通道8、第一输出通道10和第二输出通道11不接触，输入端9、第一输出端12和第二输出端13与输入通道8、第一输出通道10和第二输出通道11之间为空气介质。支撑条15采用标准光刻工艺光刻出条状结构或者其他结构以便于支撑悬空。支撑条15由介电常数低的材料制成，并且具有良好的支撑作用。
55.根据一些实施例，所述内导体1、共墙外壳4、输入通道8、第一输出通道10和第二输出通道11均可采用钛金或铬金或铂金或钛铂金或铜或铝。
56.根据一些实施例，所述mems微同轴功分器还包括隔离电阻16，所述隔离电阻16的一端连接所述第一中间端2的另一端，所述隔离电阻16的另一端连接所述第二中间端3的另一端，以用于隔离所述第一中间端2和所述第二中间端3的输出信号。防止第一中间端2和第二中间端3的输出相互产生影响。
57.根据一些实施例，所述mems微同轴功分器还包括电阻通道17，所述隔离电阻16设置于所述电阻通道17内，所述电阻通道17分别连通所述第一共墙通道6的输出口、所述第二共墙通道7的输出口、所述第一输出通道10和所述第二输出通道11。
58.基于上述实施例，共墙外壳4、输入通道8、第一输出通道10和第二输出通道11均用于防止对外产生电磁干扰。
59.请参阅图2。
60.根据一些实施例，所述共墙外壳4、输入通道8、电阻通道17、第一输出通道10和第二输出通道11均开设有多个释放口14。
61.基于上述实施例，在制作完成之前，共墙外壳4、输入通道8、电阻通道17、第一输出通道10和第二输出通道11内有制作过程留下的填充物，需要剥离液把光刻胶等填充物全部溶解，最后制作完成。而在不影响性能的情况下，等间隔的在共墙外壳4、输入通道8、电阻通道17、第一输出通道10和第二输出通道11开设释放口14，以便剥离液与光刻胶充分反应，方便release，释放口14的形状包括但不限于矩形、正方形、圆形、菱形等形状，可以根据release时间决定大小和形状。同时也减轻了整体的重量。
62.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
63.虽然已参照几个典型实施方式描述了本公开，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本公开能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。