专利摘要

本实用新型提供了一种MEMS电容式开关，包括衬底以及设置于所述衬底上方的开关梁和有效电极，所述开关梁包括与所述衬底平行设置的横梁部和与所述横梁部垂直的延伸部，所述有效电极设置于所述横梁部和所述衬底之间，至少在所述MEMS电容式开关处于关态时，所述有效电极的顶壁与所述开关梁的横梁部相对，所述有效电极的侧壁与所述开关梁的延伸部相对，以形成电容器。本实用新型所述的开关整体结构简单，是一种能同时实现高关/开态电容比的MEMS电容式开关，与传统的仅有变间距平板电容的开关相比，减小了电荷注入，从而增加了开关寿命，提高了开关的可靠性，工艺上容易实现，易于制造。

权利要求

1.一种MEMS电容式开关，包括衬底以及设置于所述衬底上方的开关梁和有效电极，其特征在于，所述开关梁包括与所述衬底平行设置的横梁部和与所述横梁部垂直的延伸部，所述有效电极设置于所述横梁部和所述衬底之间，至少在所述MEMS电容式开关处于关态时，所述有效电极的顶壁与所述开关梁的横梁部相对，所述有效电极的侧壁与所述开关梁的延伸部相对，以形成电容器。

2.根据权利要求1所述的MEMS电容式开关，其特征在于，所述有效电极的数量为N个，且沿平行于所述衬底的方向间隔设置，所述延伸部的数量为N-1个，每相邻的两个所述有效电极之间设有一个所述延伸部。

3.根据权利要求1所述的MEMS电容式开关，其特征在于，所述有效电极的顶壁和所述有效电极的侧壁中至少一者的表面设有第一介质层。

4.根据权利要求3所述的MEMS电容式开关，其特征在于，所述MEMS电容式开关还包括设置于所述有效电极周侧的开关驱动电极以及支撑固定所述开关梁的锚点。

5.根据权利要求4所述的MEMS电容式开关，其特征在于，所述衬底朝向所述开关梁的一侧设有第二介质层，所述有效电极、所述开关驱动电极位于所述第二介质层上。

6.根据权利要求5所述的MEMS电容式开关，其特征在于，所述开关驱动电极顶面设有第三介质层。

7.根据权利要求6所述的MEMS电容式开关，其特征在于，所述第一介质层、第二介质层、第三介质层为氧化硅或氮化硅材质。

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及电容领域，尤其涉及一种MEMS电容式开关。

【背景技术】

在RF MEMS(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。传统的RF MEMS电容式开关,RF电容区通常为间距可变的平行板电容器，开关在工作过程中，在正对面积确定的情况下，通过RF电容区有效电极的上表面与金属梁下表面的间距变化来决定开/关状态的电容值。这种方案中，开/关状态的电容值受到有效电极和金属梁的间距限制，不易在较大范围内实现理想的关/开态电容比。

因此，有必要提供一种在加工工艺相对简单且较好控制的基础上，能同时实现高关/开态电容比的RF MEMS电容式开关。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于解决上述技术问题，提供一种能实现高关/开态电容比的MEMS电容式开关。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型提供了一种MEMS电容式开关，包括衬底以及设置于所述衬底上方的开关梁和有效电极，其中，所述开关梁包括与所述衬底平行设置的横梁部和与所述横梁部垂直的延伸部，所述有效电极设置于所述横梁部和所述衬底之间，至少在所述MEMS电容式开关处于关态时，所述有效电极的顶壁与所述开关梁的横梁部相对，所述有效电极的侧壁与所述开关梁的延伸部相对，以形成电容器。

进一步地，所述有效电极的数量为N个，且沿平行于所述衬底的方向间隔设置，所述延伸部的数量为N-1个，每相邻的两个所述有效电极之间设有一个所述延伸部。

优选地，所述有效电极的顶壁和所述有效电极的侧壁中至少一者的表面设有第一介质层。

进一步地，所述MEMS电容式开关还包括设置于所述有效电极周侧的开关驱动电极以及支撑固定所述开关梁的锚点。

进一步地，所述衬底朝向所述开关梁的一侧设有第二介质层，所述有效电极、所述开关驱动电极位于所述第二介质层上。

进一步地，所述开关驱动电极顶面设有第三介质层。

优选地，所述第一介质层、第二介质层、第三介质层为氧化硅或氮化硅材质。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供一种MEMS电容式开关，通过在开关梁上设置延伸部，在有效电极的顶壁和横梁部相对形成电容器之外，延伸部与有效电极的侧壁也可相对形成电容器。相较于现有技术中仅在有效电极的顶壁和横梁部之间形成电容器，本实用新型可实现更大的关态电容，从而提高关/开态电容比；另外，本实用新型的整体结构简单，工艺上容易实现，易于制造。

【附图说明】

图1为本实用新型实施例中MEMS电容式开关的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中MEMS电容式开关的爆炸图；

图3为本实用新型实施例中MEMS电容式开关A-A向的剖视图。

图4为本实用新型实施例中MEMS电容式开关的关态示意图。

图5为本实用新型实施例中MEMS电容式开关的开态示意图。

【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，本实施例提供了一种MEMS电容式开关，包括衬底1以及设置于所述衬底1上方的开关梁4和有效电极3。其中，所述开关梁4包括与所述衬底1平行设置的横梁部42和与所述横梁部42垂直的延伸部41，所述有效电极3设置于所述横梁部42和所述衬底1之间，至少在所述MEMS电容式开关处于关态时，所述有效电极3的顶壁31与所述开关梁4的横梁部42相对，所述有效电极3的侧壁32与所述开关梁4的延伸部41相对，以形成电容器。

现有的MEMS电容式开关，电容区通常为间距可变的平行板电容器，开关在工作过程中，在正对面积确定的情况下，通过电容区上表面与金属梁下表面的间距变化来决定开/关状态的电容值。当上表面与金属梁的间距因产品小型化等要求而受限时，很难提升这种MEMS电容式开关的关/开态电容比。

本实用新型中，开关梁4包括横梁部42和延伸部41，在开关梁4靠近或远离有效电极3移动的过程中，横梁部42和有效电极的顶壁31相对而形成一电极间间距可变的平行板电容，延伸部41和有效电极的侧壁32相对而形成一电极间相对面积可变的平行板电容器，即本实用新型的MEMS电容式开关由一变间距平行板电容器和一变面积平行板电容器组成。由电容的基本公式：C＝εS/(4πkd)(其中S代表电极间的相对面积，d代表电极间的距离)可知，本实用新型可通过变间距平行板电容器改变d的值，通过变面积平行板电容器改变S的值，从而在不增加MEMS电容式开关的整体高度下，可增加容值C的变化范围，从而增大关/开态电容比。另外，与传统的仅有变间距平板电容器的开关相比，本实用新型的MEMS电容式开关减小了电荷注入效应，从而增加了开关寿命，提高可靠性，工艺上容易实现，易于制造。

在本实施例中，进一步参阅图1，所述有效电极3的数量优选为3个，且沿平行于所述衬底1的方向间隔设置，每相邻的两个所述有效电极3子电极之间设有一个所述延伸部41，即本实施例中延伸部为2个。当然，在其他的实施例中，最边缘位置的有效电极3的两侧均可以设置延伸部41，并不限定只限定于只在与另一相邻的有效电极3靠近的一侧设置。另外，可以根据实际需要来设置有效电极3数量，以达到优化电容的目的，本实用新型并不限定其数量。

优选地，所述有效电极3的顶壁31和所述有效电极的侧壁32中至少一者的表面设有第一介质层33。由电容的基本电容公式：C＝εS/(4πkd)(其中ε代表介质层的介电常数)可知，采用介质层，可增大电容C。另外，对于变间距电容器，第一介质层33可作为绝缘层防止有效电极3的顶壁31和开关梁4短路。

请进一步参阅图1-2，所述MEMS电容式开关还包括设置于所述有效电极3周侧的开关驱动电极5以及支撑固定所述开关梁4的锚点6。开关驱动电极5不加电压时，开关处于开状态。当开关驱动电极5两端加驱动电压时，会产生静电力作用，开关梁4在静电力作用下朝向有效电极3移动，并最终形成开关的关状态。

请参阅图1，所述衬底1朝向所述开关梁4的一侧设有第二介质层2，所述有效电极3、所述开关驱动电极5位于所述第二介质层2上，以此构成一个电容空间。

进一步地，参阅图1，所述开关驱动电极5顶面设有第三介质层51。

优选的，所述第一介质层33、第二介质层2、第三介质层51为氧化硅或氮化硅材质。

参阅图3-5，在一实施例中，有效电极的数量为N，每相邻的两个有效电极3间设置有1个延伸部41，有效电极3的顶壁设置有第一介质层33，MEMS电容式开关的开/关态电容值表达式分别如下所示：

其中,ε0、εr别为真空中介电常数和第一介质层的相对介电常数；A1为有效电极的顶壁的面积、g1为变间距平行板电容器的有效电极的顶壁与横梁部的间距，d第一介质层的厚度,A2.on、A2.off分别为开态、关态下有效电极的侧壁与延伸部的正对面积，g2为有效电极的侧壁与延伸部的间距。

本实用新型提出一种新型的MEMS电容式开关，开关梁包括横梁部和延伸部，在开关梁靠近或远离有效电极移动的过程中，横梁部和有效电极的顶壁相对而形成一电极间间距可变的平行板电容，延伸部和有效电极的侧壁相对而形成一电极间相对面积可变的平行板电容器，从而在不增加开关整体高度的情况下，可增加容值的变化范围，从而增大关/开态电容比。

以上的仅是本实用新型的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本实用新型的保护范围。

一种MEMS电容式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》。