基於mems結構的自保護微波均衡器的製造方法

2023-06-05 01:13:41

基於mems結構的自保護微波均衡器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於MEMS結構的自保護微波均衡器，包括襯底、設置在襯底上的共面波導傳輸線、懸臂梁錨區、懸臂梁、第一吸收電阻、第二吸收電阻、第一傳輸線枝節、第二傳輸線枝節，共面波導傳輸線由共面波導信號線和關於共面波導信號線對稱設置的第一共面波導地線和第二共面波導地線組成，懸臂梁錨區設置在共面波導地線上，懸臂梁的一端設置在懸臂梁錨區上，另一端對應懸空在共面波導信號線的上方，第一吸收電阻和第二吸收電阻放置在相距四分之一波長的位置，第一吸收電阻的一端與共面波導信號線相連。本發明實現了微波均衡器的自保護功能，提高了整個器件的可靠性，有效延長了其使用壽命，大大拓展了器件的應用前景。
【專利說明】基於MEMS結構的自保護微波均衡器
【技術領域】
[0001]本發明屬於微電子器件【技術領域】，涉及一種調節共面波導傳輸線上傳輸的微波信號功率的結構。
【背景技術】
[0002]微波均衡器被廣泛應用於雷達或通訊系統的微波功率放大電路中，它可以調節微波功率水平使得微波信號的功率在整個工作頻率內保持一致，從而適合於下一級放大器的放大和輸出，提高整個微波功率模塊的性能。然而，隨著現代應用中微波功率模塊工作頻率的提高和尺寸的減小，對微波均衡器提出了小尺寸、低插入損耗和高頻率的發展需求。為了提高微波均衡器的性能，兩個或兩個以上的微波枝節結構被提出；為了減小微波均衡器的尺寸，傳輸線枝節上的螺旋諧振結構被提出。這些微波均衡器結構雖然能夠有針對性的提高器件的性能，但是它們都缺乏自保護機制，因此一旦有微波信號的功率水平超過一定的限度，就會導致整個器件的燒毀。
[0003]本發明中的微波均衡器具有基於MEMS (中文)結構的自保護機制，採用懸臂梁感應共面波導傳輸線上傳輸的微波信號產生位移，當共面波導傳輸線上的微波信號功率達到限定功率值時，會導致懸臂梁與共面波導信號線吸合，將微波信號短路形成全反射，從而達到避免微波均衡器燒毀的目的。相比而言，本發明中的自保護微波均衡器具有以下主要特點:一、採用懸臂梁結構實現自保護功能，能夠實現自執行動作，不需要外加控制電壓，結構簡單，使用方便；二、懸臂梁結構在未吸合狀態下幾乎對微波信號不產生任何影響；三、懸臂梁結構在吸合狀態下能夠實現良好短路，可靠性高，性能優異；四、整個自保護微波均衡器的製作無需特殊的材料並且與Si或GaAs工藝完全兼容。
[0004]基於以上自保護微波均衡器結構的特點，很明顯的可以看出本發明與其它微波均衡器相比實現了自保護功能，大大提高了微波均衡器的可靠性和使用壽命，並具有體積小、與Si或GaAs工藝兼容、高重複性、低生產成本等優點，很好的滿足了集成電路對器件的基本要求。因此，基於MEMS結構的自保護微波均衡器具有較好的應用價值和廣闊的市場潛力。

【發明內容】

[0005]發明目的:本發明的目的是提供一種實現自保護功能，大大提高可靠性和使用壽命的微波均衡器。
[0006]技術方案:為實現上述目的，本發明米用的方案為:一種基於MEMS結構的自保護微波均衡器，該傳感器包括GaAs或Si材質的襯底，在襯底上設有共面波導傳輸線、懸臂梁錨區、懸臂梁、第一吸收電阻、第二吸收電阻、第一傳輸線枝節、第二傳輸線枝節，
[0007]共面波導傳輸線包括共面波導信號線和關於共面波導信號線對稱設置的第一共面波導地線和第二共面波導地線，懸臂梁錨區設置在第一共面波導地線上，懸臂梁的一端設置在懸臂梁錨區上，另一端對應懸空在共面波導信號線的上方，第一吸收電阻和第二吸收電阻放置在相距四分之一波長的位置，第一吸收電阻的一端與共面波導信號線相連，另一端與第一傳輸線枝節一端相連，第一傳輸線枝節的另一端為開路狀態，第二吸收電阻的一端與共面波導信號線相連，另一端與第二傳輸線枝節一端相連，第二傳輸線枝節的另一端為開路狀態。
[0008]所述懸臂梁放置在共面波導信號線上方，用於感應微波信號功率。
[0009]優選的，所述懸臂梁(3)採用與共面波導信號線(11)吸合的方式實現微波信號的短路。
[0010]有益效果:本發明與現有技術相比，具有以下優點:
[0011]1、具有自保護結構，避免器件因大功率的微波信號而燒毀，提高器件使用壽命；2、結構簡單，可靠性高；3、具有自執行特性，無需外加控制電壓；4、製作工藝與Si或GaAs工藝兼容。
[0012]現有技術無法實現微波均衡器的自保護功能，而本發明是通過懸臂梁結構實現器件的自保護。
[0013]本發明的微波均衡器可以提高整個器件的可靠性，有效延長其使用壽命，從而大大拓展了器件的應用前景。自保護微波均衡器結構為真正實現基於MEMS技術的功率調節器件在微波集成電路中的產業化應用提供了支持和保證。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖la是自保護微波均衡器的俯視圖。
[0015]圖lb是自保護微波均衡器的剖視圖。
[0016]圖中有:共面波導傳輸線1，包括共面波導信號線11，第一共面波導地線12，第二共面波導地線13，懸臂梁錨區2，懸臂梁3，第一吸收電阻41，第二吸收電阻42，第一傳輸線枝節51，第二傳輸線枝節52，GaAs或Si襯底6。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0018]本發明的基於MEMS結構的自保護微波均衡器以GaAs或Si材質為襯底6，在襯底6上設有共面波導傳輸線1、懸臂梁錨區2、懸臂梁3、第一吸收電阻41、第二吸收電阻42、第一傳輸線枝節51、第二傳輸線枝節52，共面波導傳輸線1由共面波導信號線11和關於共面波導信號線11對稱設置的第一共面波導地線12和第二共面波導地線13組成，懸臂梁錨區2設置在第一共面波導地線12上，懸臂梁的一端設置在懸臂梁錨區2上，另一端對應懸空在共面波導信號線11的上方，第一吸收電阻41和第二吸收電阻42放置在相距四分之一波長的位置，第一吸收電阻41的一端與共面波導信號線11相連，另一端與第一傳輸線枝節51一端相連，第一傳輸線枝節51的另一端為開路狀態,第二吸收電阻42的一端與共面波導信號線11相連，另一端與第二傳輸線枝節52 —端相連，第二傳輸線枝節52的另一端為開路狀態。該微波均衡器的懸臂梁3懸空於共面波導信號線11的上方感應微波信號功率並產生位移，當共面波導傳輸線1上的微波信號功率達到限定功率值時，會導致懸臂梁3與共面波導信號線11吸合，將微波信號短路形成全反射，從而達到避免微波均衡器燒毀的目的。
[0019]本發明的基於MEMS結構的自保護微波均衡器的製作工藝與標準Si工藝或GaAs工藝完全兼容。
[0020]本發明的基於MEMS結構的自保護微波均衡器不同於以往的微波均衡器，該結構利用懸臂梁感應共面波導傳輸線上的微波信號功率，並通過懸臂梁與共面波導信號線的吸合實現微波信號的全反射，達到在限定功率值以外的自保護目的。相比而言，基於MEMS結構的自保護微波均衡器具有以下主要特點:一、採用懸臂梁結構實現自保護功能，能夠實現自執行動作，不需要外加控制電壓，結構簡單，使用方便；二、懸臂梁結構在未吸合狀態下幾乎對微波信號不產生任何影響；三、懸臂梁結構在吸合狀態下能夠實現良好短路，可靠性高，性能優異；四、整個自保護微波均衡器的製作無需特殊的材料並且與Si或GaAs工藝完全兼容。除此以外，自保護微波均衡器為功率調節器件的可靠性、小型化、智能化、集成化提供了基礎和保證。
[0021]區分是否為該結構的標準如下:
[0022](a)通過懸臂梁放置在共面波導信號線上方感應微波信號功率，
[0023](b)懸臂梁採用與共面波導信號線吸合實現微波信號的短路。
[0024]滿足以上兩個條件的器件即應視為本發明的自保護微波均衡器結構。
[0025]本發明的基於MEMS結構的自保護微波均衡器中，懸臂梁懸空於共面波導信號線的上方感應微波信號功率並產生位移，當共面波導傳輸線上的微波信號功率達到限定功率值時，會導致懸臂梁與共面波導信號線吸合，將微波信號短路形成全反射，從而達到避免微波均衡器燒毀的目的。因為懸臂梁吸合對應的微波信號功率水平主要與懸臂梁長度、厚度、高度以及懸臂梁與共面波導信號線的交疊位置有關，因此通過懸臂梁結構的設計和與信號線的位置關係，即可確定自保護結構所對應的最大微波信號功率。
[0026]整個技術方案中需要注意一些問題，其中包括:工藝製備中懸臂梁應力的控制，懸臂梁結構的設計，懸臂梁長度和高度對微波信號的影響，這對於整個傳感器的結構和指標實現都具有十分重要的意義。
[0027]本發明利用懸臂梁懸空於共面波導信號線的上方感應微波信號功率並產生位移，當共面波導傳輸線上的微波信號功率達到限定功率值時，會導致懸臂梁與共面波導信號線吸合，將微波信號短路形成全反射，從而達到避免微波均衡器燒毀的目的。本發明實現了微波均衡器的自保護功能，提高了整個器件的可靠性，有效延長了其使用壽命，大大拓展了器件的應用前景。
[0028]本發明利用共面波導傳輸線上傳輸的微波信號功率對懸臂梁的吸合作用實現了微波均衡器的自保護結構。應用本發明中的基於MEMS結構的自保護微波均衡器可以實現微波均衡器結構在集成電路中的產業化應用。
【權利要求】
1.一種基於MEMS結構的自保護微波均衡器，其特徵在於，該傳感器包括襯底(6),在襯底(6)上設有共面波導傳輸線(1)、懸臂梁錨區(2)、懸臂梁(3)、第一吸收電阻(41)、第二吸收電阻(42)、第一傳輸線枝節(51)、第二傳輸線枝節(52)，共面波導傳輸線(1)包括共面波導信號線(11)和關於共面波導信號線(11)對稱設置的第一共面波導地線(12 )和第二共面波導地線(13)，懸臂梁錨區(2)設置在第一共面波導地線(12)上，懸臂梁(3)的一端設置在懸臂梁錨區(2)上，另一端對應懸空在共面波導信號線(11)的上方，第一吸收電阻(41)和第二吸收電阻(42)放置在相距四分之一波長的位置，第一吸收電阻(41)的一端與共面波導信號線(11)相連，另一端與第一傳輸線枝節(51) —端相連，第一傳輸線枝節(51)的另一端為開路狀態，第二吸收電阻(42)的一端與共面波導信號線(11)相連，另一端與第二傳輸線枝節(52) —端相連，第二傳輸線枝節(52)的另一端為開路狀態。
2.根據權利要求1所述的基於MEMS結構的自保護微波均衡器，其特徵在於，所述懸臂梁(3)採用與共面波導信號線(11)吸合的方式實現微波信號的短路。
【文檔編號】B81B7/02GK103746161SQ201410008212
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月8日 優先權日:2014年1月8日
【發明者】韓磊 申請人:東南大學