專利名稱：一種常開態場發射型射頻微機械開關的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新型常開態場發射型射頻微機械開關。
背景技術：
現有射頻開關存在如下問題(1) 一些采用結構的機械運動來達到控制射頻信號通斷的目的，這些開關將射頻信號從物理上進行隔斷，因此隔離度較高。這些開關又可分為接觸式和電容式兩大類，接觸式開關的可靠性由結構的接觸損壞和材料的疲勞特性決定，而電容式開關的可靠性則由電介質層的電荷注入效應和材料的疲勞特性決定，因此這兩種開關的可靠性都不理想。并且由于采用了機械運動的方式，使得這些開關的響應時間較長。(2)—些則采用半導體PIN結構來控制射頻信號的通斷，這些開關避免了機械運動帶來的可靠性問題和響應時間長的缺陷，具有高可靠性和快響應速度。這種方法的缺陷主要是采用半導體PIN結構時，對射頻信號的隔離不夠徹底，因此隔離度不高。
發明內容為解決上述技術問題，本實用新型提供一種高隔離度、高可靠性、快響應速度和低執行電壓的常開態場發射型射頻微機械開關。本實用新型包括低損耗襯底，絕緣介質薄膜、共面波導的信號線和地線，信號線位于兩根地線之間，絕緣介質薄膜設在低損耗襯底信號線及地線之間，信號線中部的左右兩側各設有一排金屬微尖，相應的兩根地線與信號線相鄰一側的中部也各設有一排金屬微尖，地線上的金屬微尖與相鄰信號線上的金屬微尖之間有間隔；低損耗襯底與上述金屬微尖相對應的位置內凹形成一個兩個空腔，使金屬微尖呈懸空狀態。 上述金屬微尖均呈鋸齒狀，且相鄰的金屬微尖之間為尖對尖的一一對應關系，這樣可達到降低閾值電壓的效
^ ο本實用新型利用金屬微尖在一定場強下會發生場致發射的原理，兩排金屬微尖之間產生電子束流，使原本處于開態的開關通過電子束流將射頻信號短路到地線，即達到了控制射頻信號通斷的效果。本實用新型結合了機械開關和半導體開關的優點，即采用物理上隔斷的共面波導的信號線結構，和無可動結構的通斷方式，達到既有高隔離度的同時又有高可靠性和快響應速度的效果。
圖1是本實用新型的結構示意圖。圖2是圖1的A-A剖視圖。
具體實施方案[0011]如圖1和圖2所示，本實用新型包括低損耗襯底1，絕緣介質薄膜2、共面波導的信號線5和地線3，信號線位于兩根地線之間，絕緣介質薄膜2設在低損耗襯底1信號線及地線之間，信號線中部的左右兩側各設有一排金屬微尖4，相應的兩根地線與信號線相鄰一側的中部也各設有一排金屬微尖4，地線上的金屬微尖4與相鄰信號線上的金屬微尖4之間有間隔；低損耗襯底1與上述金屬微尖4相對應的位置內凹形成一個兩個空腔6，使金屬微尖4呈懸空狀態。上述金屬微尖4均呈鋸齒狀，且相鄰的金屬微尖之間為尖對尖的一一對應關系。本實用新型的制作方法是首先在低損耗襯底1上生長一層絕緣介質薄膜2，進行第一次光刻并刻蝕介質薄膜形成腐蝕腔體6所需的窗口。進行第二次光刻，然后濺射金屬并剝離形成共面波導的信號線5、地線3和金屬微尖4。將低損耗襯底進行各向異性腐蝕，得到空腔6，使得金屬微尖 4懸空。本實用新型的工作原理為給金屬表面施加一定強度的電場后，電場會對金屬表層電子進行加速。當金屬表層電子通過電場加速獲得的能量超出該金屬的逸出功時，金屬表層的電子將會從金屬中逃逸出來，并沿著電場方向運動，形成場致發射電子束流。場致發射使原本隔離開的金屬通過電子束流導通，形成比隔離時小得多的阻抗，該小阻抗可將原本導通的射頻信號短路到地線，即將射頻信號關斷。本實用新型的工作過程如下將射頻信號連接到共面波導的端口，同時在共面波導信號線和地線兩端加上直流偏置電壓。當直流偏置電壓為零時，開關處于導通態，射頻信號導通；當所加直流偏置電壓超過場致發射的閾值電壓后，開關處于關斷態，射頻信號關斷。本實用新型的使用方法是將射頻信號連接到共面波導的端口，同時在共面波導信號線和地線的兩端加上直流偏置電壓。用共面波導信號線和地線兩端所加的直流偏置電壓來控制開關上射頻信號的通斷。
權利要求1.一種常開態場發射型射頻微機械開關，包括低損耗襯底(1)，絕緣介質薄膜O)、共面波導的信號線(5)和地線(3)，信號線位于兩根地線之間，絕緣介質薄膜(2)設在低損耗襯底(1)信號線及地線之間，其特征在于信號線中部的左右兩側各設有一排金屬微尖G)， 相應的，兩根地線與信號線相鄰一側的中部也各設有一排金屬微尖，地線上的金屬微尖 (4)與相鄰信號線上的金屬微尖(4)之間有間隔；低損耗襯底(1)與上述金屬微尖(4)相對應的位置內凹形成一個兩個空腔(6)，使金屬微尖(4)呈懸空狀態。
2.如權利要求1所述的常開態場發射型射頻微機械開關，其特征在于金屬微尖(4)均呈鋸齒狀，且相鄰的金屬微尖之間為尖對尖的一一對應關系。
專利摘要本實用新型公開了一種常開態場發射型射頻微機械開關，包括低損耗襯底，絕緣介質薄膜、共面波導的信號線和地線，信號線位于兩根地線之間，絕緣介質薄膜設在低損耗襯底信號線及地線之間，信號線中部的左右兩側各設有一排金屬微尖，相應的，兩根地線與信號線相鄰一側的中部也各設有一排金屬微尖，地線上的金屬微尖與相鄰信號線上的金屬微尖之間有間隔；低損耗襯底與上述金屬微尖相對應的位置內凹形成一個兩個空腔，使金屬微尖呈懸空狀態。本實用新型中的共面波導的信號線結構從物理上進行隔斷類似機械開關，因此它的隔離度高；而其無可動結構的通斷方式類似半導體開關，因此它的可靠性高且響應速度快；且通過采用尖對尖結構，可以獲得較低的開關閾值電壓。
文檔編號H01H36/00GK201994240SQ201020663580
公開日2011年9月28日 申請日期2010年12月16日 優先權日2010年12月16日
發明者唐潔影, 張曉兵, 王立峰, 韓磊, 黃慶安 申請人:東南大學