专利摘要

一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，主要结构由衬底、微波传输线、驱动电极、下电极、固定锚点、上电极、释放孔、空气桥、引线组成，微波传输线、驱动电极和引线设置在衬底上，驱动电极位于上电极的下方，上电极为直板型结构，上电极通过固定锚点固定在微波传输线上，下电极采用带有双弹性梁的双触点结构，弹性梁通过固定锚点固定在微波传输线上，双弹性梁上分别设有触点，从力学性能讲，可以减小上电极在静电作用下快速下拉对下电极产生的撞击力，起到缓冲作用，从而保护触点和上电极，从电学性能讲，可以增强有效接触，避免弱接触带来的开关烧蚀和粘连，本实用新型有效地改善了传统双触点虚接引起的可靠性问题，使开关的寿命得到较大的提高。

权利要求

1.一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，其特征在于，所述开关包括：

衬底，所述衬底为所述射频MEMS开关的基座承载体；

上电极，所述上电极为长方体结构，所述上电极一端通过锚点固定在信号线上，所述上电极的中部及另一端延伸于所述衬底水平上方；

下电极，所述下电极包括两个并行排列、并分别具有触点的弹性梁结构，所述触点置于所述上电极另一端的竖直下方；

驱动电极，所述驱动电极置于所述衬底上表面中心处，同时置于所述上电极竖直下方，所述上电极与所述驱动电极相对应位置处开设有释放孔阵列；

所述下电极通过锚点固定在所述信号线上；

引线，所述引线设置在衬底上，与驱动电极相连。

2.根据权利要求1所述的一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，其特征在于，所述释放孔阵列包括多个呈阵列状布置的释放孔；

所述释放孔阵列包括3-4排，按所述信号线的长度方向排列，任意一排的释放孔数量为6-10个；

所述释放孔直径大小为6-10μm，每排或每纵任意相邻的两个释放孔之间间距为10-20μm。

3.根据权利要求1所述的一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，其特征在于，任意所述弹性梁一端固定在衬底上，另一端上面设置所述触点。

4.根据权利要求3所述的一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，其特征在于，所述弹性梁结构包括左弹性梁、及右弹性梁，所述左弹性梁、及右弹性梁并排设置在所述上电极的下方，并在朝向所述上电极的一端，固定设置所述触点；

所述弹性梁的个数包含两个但不仅限于两个，每个弹性梁上都设有触点。

5.根据权利要求4所述的一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，其特征在于，所述触点的形状包括但不限于长方体、半球体、或圆锥体。

6.根据权利要求1所述的一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，其特征在于，所述上电极和下电极的一侧设置有空气桥；

所述空气桥两端分别连接有地线。

7.根据权利要求1所述的一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，其特征在于，所述衬底的材料包括但不仅限于玻璃、陶瓷和高阻硅。

8.根据权利要求1所述的一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，其特征在于，所述信号线接近所述驱动电极一端平齐延伸出所述下电极，所述下电极朝向所述上电极一端固定设置所述弹性梁结构。

9.根据权利要求6所述的一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，其特征在于，所述信号线、地线为长条形状，并所述地线数量为两条，两条所述地线等距分别设置在所述信号线的两侧。

10.根据权利要求6所述的一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，其特征在于，所述地线与所述驱动电极距离最短的位置处设置所述空气桥。

说明书

技术领域

本实用新型属于射频MEMS技术领域，具体涉及一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关。

背景技术

射频MEMS开关作为一种无源器件，是射频系统的基本组件之一，通过金属－金属接触或者金属－绝缘介质－金属形成的电容来传输或者隔离微波信号，具有插入损耗低，隔离度高等良好的微波性能，它可以广泛应用在各种射频、微波和毫米波通讯系统中，对雷达预警、战术战略侦察、卫星组网和制导等军事领域均有重要意义。

目前国内射频MEMS开关的研究机构主要有中电集团十三所、中电集团五十五所、清华大学、东南大学等单位。例如清华大学公开了一种微机电系统开关，上电极采用多通道条型极板结构，下电极为多触点结构，由于制作多触点的工艺精度有限，不能保证多触点的平整度完全一致，从而导致多个触点不能同时接通，减小了开关的寿命。类似的，中电五十五所公开了一种含有鲨齿式触点系统的射频MEMS开关(专利号CN102097222A)，其鲨齿式触点系统包含高低两组触点，每组触点包含两个高度一致的触点，但在制作时高度很难达到完全一致，使得同一组的两个触点中会有一个虚接，减小了开关的寿命。

一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，可以有效地改善传统双触点虚接引起的可靠性问题，增强了开关接触特性，减小了弱接触，避免开关烧蚀和粘连，使开关的寿命得到较大的提高。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对背景技术的不足，设计一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，增强了开关接触特性，减小了弱接触，避免开关烧蚀和粘连，以提高开关的可靠性和成品率。

本实用新型的具体技术方案如下：本实用新型主要结构由衬底、微波传输线、驱动电极、上电极、下电极、释放孔、固定锚点、空气桥、引线组成；所述衬底1作为所述双弹性梁触点结构的射频MEMS开关的载体结构，承载所述微波传输线，当通过引线向所述驱动电极4施加驱动电压时，所述上电极11与所述驱动电极4之间产生静电力，使得上电极11朝向所述微波传输线方向产生弯曲，与所述左触点17、及右触点10接触，此时，所述射频MEMS开关处于开启状态；当所述驱动电极4未施加驱动电压时，所述上电极11与所述左触点17、及右触点10相互断开，此时，所述射频MEMS开关处于关闭状态。

所述衬底1为长方体结构。

所述射频MEMS开关通断的开关组件设置在所述衬底1上面，并所述开关组件包括传递信号的微波传输线，避免虚接的左触点17、及右触点10。

所述下电极采用带有双弹性梁的双触点结构，所述左弹性梁16、及右弹性梁9固定在微波传输线上，所述左弹性梁16及右弹性梁9上分别设有所述左触点17、及右触点10，并通过所述左触点17、及右触点10控制信号的导通或关闭。所述左触点17及右触点10的形状为长方体、半球体或者圆锥体中的一种。

所述微波传输线包括至少一条信号线及至少两条地线，所述第一信号线3、及第二信号线5设置在所述衬1的中央位置，所述第一地线2、及第二地线6平行分置在所述第一信号线3、及第二信号线5两侧。

在所述第一信号线3、及第二信号线5上固定设置所述上电极11，并所述上电极11下方设置所述左触点17及右触点10，构成控制所述第一信号线3、及第二信号线5通断的开关支路。

所述第一信号线3、及第二信号线5中间位置断开形成断口，并将两段信号线界定为第一信号线3及第二信号线5。

在所述第一信号线3接近所述断口的一端固定设置所述上电极11，所述上电极11位于所述断口的上方。

在所述上电极11下方位置处，对应设置所述驱动电极4及左弹性梁16、及右弹性梁9。

所述引线设置在衬底上，与驱动电极相连。

在所述第二信号线5接近断口端处，设置所述左弹性梁16、及右弹性梁9，所述左弹性梁16、及右弹性梁9与所述上电极11的自由端存在重合部分。

所述左弹性梁16、及右弹性梁9通过所述第二固定锚点8、第五固定锚点18固定在所述信号线5上。

所述上电极11为长方体结构。

所述上电极11通过所述第一固定锚点7固定在所述第一信号线3上。

所述上电极11开孔，所述释放孔12直径大小为6-10μm，形成释放孔12阵列。

所述释放孔12阵列设置为3-4排，释放孔12间距为10-20μm。

所述开关组件还包括至少第一固定锚点7，第二固定锚点8，第三固定锚点13，第四固定锚点15，第五固定锚点18及空气桥14。

所述空气桥14是长方体结构，并所述空气桥14通过所述第三固定锚点13、第四固定锚点15固定所述第二地线6上，所述空气桥14与所述第一地线2、及第二地线6构成可允许引线通过的空间。

有益效果

本实用新型与背景技术相比具有明显的先进性，所述射频MEMS开关，其下电极是带有双弹性梁的双触点结构，弹性梁通过固定锚点固定在微波传输线上，双弹性梁上分别设有触点，从力学性能讲，可以减小上电极在静电作用下快速下拉对下电极产生的撞击力，起到缓冲作用，从而保护触点和上电极，从电学性能讲，可以增强有效接触，避免弱接触带来的开关烧蚀和粘连，本实用新型有效地改善了传统双触点虚接引起的可靠性问题，使开关的寿命得到较大的提高。

附图说明

图1为所述射频MEMS开关的整体结构图；

图2为所述射频MEMS开关的整体结构俯视图；

图3为所述射频MEMS开关的开关结构图；

图4为所述射频MEMS开关的开关结构俯视图；

图5为所述射频MEMS开关的开关结构主视图；

图6为所述射频MEMS开关的长方体触点结构图；

图7为所述射频MEMS开关的长方体触点结构俯视图；

图8为所述射频MEMS开关的半球体触点结构图；

图9为所述射频MEMS开关的半球体触点结构俯视图；

图10为所述射频MEMS开关的圆锥体触点结构图；

图11为所述射频MEMS开关的圆锥体触点结构俯视图；

图12为所述单触点射频MEMS开关结构图；

图13为所述三触点射频MEMS开关结构图；

图14为所述射频MEMS开关的空气桥结构图；

图15为所述射频MEMS开关的空气桥结构俯视图；

图16为所述射频MEMS开关的空气桥结构主视图。

图中所示，附图标记清单如下：

1、衬底，2、第一地线，3、第一信号线，4、驱动电极，5、第二信号线，6、第二地线，7、第一固定锚点，8、第二固定锚点，9、右弹性梁，10、右触点，11、上电极，12、释放孔，13、第三固定锚点，14、空气桥，15、第四固定锚点，16、左弹性梁，17、左触点，18、第五固定锚点，19、单触点，20、单触点弹性梁、21第五固定锚点，22、第一触点，23、第一弹性梁，24、第六固定锚点，25、第二触点，26、第二弹性梁，27、第七固定锚点，28、第三触点，29、第三弹性梁，30、第八固定锚点，31、引线。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的组合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实用新型的限制。另外，本实用新型实施例的描述过程中，所有图中的“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等器件位置关系，均以图1为标准。

如图1、2所示，为实用新型实施例的整体结构图及俯视图，该实施例提供了一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关，所述射频MEMS开关包括衬底1，微波传输线，驱动电极4，上电极11，左触点17、及右触点10，左弹性梁16、及右弹性梁9，释放孔12，第一固定锚点7，第二固定锚点8，第三固定锚点13，第四固定锚点15，第五固定锚点18，空气桥14。所述衬底1作为所述射频MEMS开关的载体结构，承载所述微波传输线，驱动电极4，上电极11，左触点17、及右触点10，左弹性梁16、及右弹性梁9，释放孔12，第一固定锚点7，第二固定锚点8，第三固定锚点13，第四固定锚点15，第五固定锚点18，空气桥14，引线31，,当通过所述引线31向所述驱动电极4施加驱动电压时，所述上电极11与所述驱动电极4之间产生静电力，使得上电极11朝向所述微波传输线方向产生弯曲，与所述左触点17、及右触点10接触，此时，所述射频MEMS开关处于开启状态；在所述驱动电极4未施加驱动电压时，所述上电极11与所述左触点17、及右触点10相互断开，此时，所述射频MEMS开关处于关闭状态。

所述衬底1为长方体结构，在所述衬底1的表面设置所述微波传输线，所述微波传输线包括第一信号线3、第二信号线5、第一地线2、及第二地线6，所述微波传输线的中间位置，即与所述衬底1中心位置重合处断开，形成断口，所述断口将所述微波传输线5分为两段，在此界定为第一信号线3及第二信号线5，所述断口内设置驱动电极4，即所述驱动电极4固定设置在所述衬底1的中心位置处。

所述第一信号线3、及第二信号线5垂直于所述衬底1底边，两条所述第一地线2、及第二地线6，分别设置在所述第一信号线3、及第二信号线5两侧，并与所述第一信号线3、及第二信号线5的距离一样。

所述衬底1的材料为玻璃、陶瓷和高阻硅，由于此类的导电率较低，保证了传输射频信号时的低损耗特性。

所述第一信号线2接近所述断口端面上设置上电极11，所述第一信号线2与所述上电极11端通过所述第一固定锚点7固定设置，所述上电极11为长方体结构，由于所述微波传输线为共面波导结构，特征阻抗是共面波导的重要参数。在制备工艺过程中要求使开关输入输出端口的特征阻抗与射频系统的特征阻抗相等，以达到端口的匹配特性。

如图3、4、5所示，所述上电极11开孔，所述释放孔12直径大小为6-10μm，形成释放孔12阵列。所述释放孔12阵列设置为3-4排，释放孔12间距为10-20μm。

所述第二信号线5接近所述断口端设置所述左弹性梁16、及右弹性梁9，所述左弹性梁16、及右弹性梁9与所述第二信号线5通过所述第二固定锚点8、及第五固定锚点18固定连接，并伸出所述第二信号线5端部，所述左弹性梁16、及右弹性梁9位于所述上电极11下方，并在所述上电极11朝向所述左弹性梁16、及右弹性梁9上面设置所述左触点17、及右触点10，在所述上电极11受静电力弯曲时，所述上电极11与所述左弹性梁16、及右弹性梁9通过所述左触点17、及右触点10相互接触，导通所述射频MEMS开关。如图6、7、8、9、10、11所示，所述左触点17、及右触点10的形状为长方体、半球体或者圆锥体中的一种。

如图14、15、16所示，所述空气桥14通过所述第三固定锚点13、第四固定锚点15固定所述第一地线2、或第二地线6上。所述空气桥14是长方体结构，两端固定在第三固定锚点13、第四固定锚点15上面，两个固定锚点分别固定在微波传输线的第一地线2及第二地线6的两端，方便引线通过，有利于提高开关的小型化。

实用新型原理是：应用本实用新型所述射频MEMS开关，当驱动电极4未施加驱动电压时，所述上电极11与微波传输线断开，使开关为关闭状态。当所述驱动电极4上施加驱动电压时，所述上电极11与驱动电极4之间产生静电力，使上电极11弯曲后与微波传输线通过所述左弹性梁16、及右弹性梁9接触，使开关为开启状态。由于所述射频MEMS开关的下电极采用带有双弹性梁的双触点结构，从力学性能讲，上电极在静电作用下快速下拉撞击下电极的触点时，弹性梁受力向下弯曲，减小了撞击力，起到缓冲作用，从而保护触点和上电极；从电学性能讲，由于工艺问题两个触点的高度必然有一定的差异，当上电极下拉与两个触点接触时，上电极先与较高的触点接触，较高触点所在的弹性梁向下弯曲，上电极继续向下运动与另一个触点接触，另一个弹性梁受力向下弯曲，使得上电极与两个接触点充分接触，避免弱接触带来的开关烧蚀和粘连，本实用新型有效地改善了传统双触点虚接引起的可靠性问题，使开关的寿命得到较大的提高。

如图12、13所示，开关的弹性梁个数包含两个但不仅限于两个，还可以使一个或者三个等，触点的个数和弹性梁的一致。

一种带有弹性梁触点的射频MEMS开关专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。