一种五位X波段移相器制造技术

该发明专利技术属于与X波段通信设备配套用五位X波段移相器。包括含回旋式设于基板上且在各转角处的外角进行倒角处理的CPW信号线及其绝缘层、CPW地线，MEMS开关梁及支撑板，MAM电容上、下极板及其支撑片在内的元器件组成的MEMS开关组，在各转角处前、后两端的CPW地线之间跨CPW信号线设有连接桥，以及偏置电极及其绝缘层，偏置电极正极和负极连接导线，上表面设有绝缘层的基板；该发明专利技术较传统五位X波段移相器相的面积减少了近三分之一，同时提高了移相器的性能和稳定性。因而具有器件的结构紧凑、体积小，强度及稳定性高、插入损耗小、Q值大、移相精度高，以及可实现高精度、大批量加工，同时降低了生产过程中的封装难度和生产成本等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子科学技术中的射频通信及微电子机械加工领域，特别是涉及一种射频微机电系统(RF MEMS)的五位X波段小型化移相器；该移相器可与各种X波段通信设备配套使用。
技术介绍
微波和毫米波移相器是电信和雷达中相控阵天线的关键组件，目前一般基于铁氧体材料、PIN 二极管(positive-intrinsic negative diode)或场效应晶体管(FET)开关来实现。铁氧体材料移相器具有优良的性能，但其制造成本昂贵，同时跟PIN 二极管或FET开关的移相器一样消耗相对较大的直流功率。近年来，RF MEMS(射频微机电系统)移相器发展迅速，得到广泛的关注。RF MEMS移相器是利用RF MEMS开关线性分布控制的一种移相器。相比较传统的PIN 二极管或FET开关移相器，具有尺寸小、低功耗、高品质因素、高线性度以及批量制作成本低等特点。但是普遍设计的分布式MEMS移相器都是由级联的开关阵列构成。例如在公开号为CN101694896A、专利技术名称为《五位射频微机电式移相器》就是由31个MEMS开关并列、顺器件的轴线直线排列而成；因此，传统的5位或者更多位的移相器由于其器件太长，因而存在强度及稳定性相对较差、使用过程中容易损坏，应用范围也受到一定限制，同时此类移相器生产过程中封装的难度和生产成本亦较高等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对
技术介绍
存在的缺陷，研究设计一种五位X波段移相器，以达到器件结构紧凑、体积小，器件的强度及稳定性高、插入损耗小、Q值大，可与各种X波段通信设备配套使用，以及降低生产过程中的封装难度和生产成本等目的。本专利技术的解决方案是在
技术介绍
基本结构基础上，将原CPW(Coplanar waveguide共面波导)信号线顺器件的轴线直线布置、MEMS开关相互并列沿CPW信号线排列，改为将CPff信号线回旋设置，采用23个MEMS开关，各开关与CPW信号线垂直、且沿CPW信号线相互间隔排列，以减小移相器的体积及缩短移相器器件的长度，提高其强度；为了降低转角处磁场分布的突兀性变化对移相器性能的影响，将CPW信号线转角的外角及与该外角所对CPff地线的内角处、切去一等边角，同时在各转角处前、后两端的CPW地线之间跨CPW信号线增设连接桥;MEMS电容仍采用MAM型(金属-空气-金属)三层结构电容。因此，本专利技术五位X波段移相器包括含CPW信号线、CPW地线及设于信号线上表面的绝缘层，MEMS开关梁及设于两端的支撑板，MAM电容上极板、下极板及其支撑片在内的元器件组成的MEMS开关组，偏置电极及其表面绝缘层，偏置电极正极和负极连接导线，上表面设有绝缘层的基板；关键在于该移相器为包含23个MEMS开关、5个直流加载电极组合而成的五位移相器，CPff信号线回旋式设于基板上、各MEMS开关梁与CPW信号线垂直、沿CPW信号线不等间距排列，且在CPW信号线各转角处的外角切去一等边角(倒角)，与此相应在该外角所对CPW地线的内角处相应扩展一等边三角形面积的地线、以确保各转角处CPW地线与CPW信号线的距离与其它部位相等，同时在各转角处前、后两端的CPW地线之间跨CPW信号线增设连接桥；CPW信号线以及MAM电容的下极板固定在基片的绝缘层之上，MAM电容的上极板通过支撑板固定在CPW传输线的地线上，MEMS开关梁通过其支撑板固定于MAM电容的下极板上，各连接桥通过其支撑板与CPW信号线两侧的CPW地线跨接，直流偏置电极直接与偏置电极正极电接头连接，而MEMS开关梁则经MAM电容下极板与偏置电极的负极连接。整个移相器采用微电子机械技术加工。上述CPW信号线回旋式设于基板上，CPW信号线上各回转角均为直角。所述23个MEMS开关、5个直流加载电极组合而成的五位移相器，移相器相位变化依次为11.25°、22.5°、180°、90°和45°，共31种移向状态。而所述MEMS开关梁、各MEMS开关梁正对CPW信号线部分为平板(实体)梁、而两侧则为中心开设矩形工艺孔的叉形梁，以方便加工时释放MEMS开关梁下方的牺牲层。所述在CPW信号线各转角处的外角切去一等边角(倒角)，切去的等边角两边的长均为CPW信号线宽度的1/2— I。 本专利技术CPW信号线由于采用直角回旋结构设于基板上、并采用23个MEMS开关沿CPW信号线不等间距排列，从而有效缩短了器件的长度和面积；在CPW信号线回转角的外角及与该外角所对CPW地线的内角处均进行倒角处理、同时在各转角处前、后两端的CPW地线之间跨CPW信号线均增设连接桥，以有效抑制寄生槽线模式、同时产生定值的电容值，消除MEMS开关梁在运动过程中带来的不稳定性，降低了转角处因磁场分布的突变对移相器性能的影响；本专利技术与传统五位X波段移相器相比其面积减少了近三分之一，同时提高了移相器的性能和稳定性。因而本专利技术具有器件的结构紧凑、体积小，强度及稳定性高、插入损耗小、Q值大、移相精度高，以及可实现高精度、大批量加工，同时降低了生产过程中的封装难度和生产成本等特点；本专利技术可与各种X波段通信设备配套使用。附图说明图I是本专利技术五位X波段移相器结构示意图(俯视图)；图2是图I中S部位局部放大图；图3为A-A半剖视图(放大图);图4是F部位局部放大立体图。图中，I.基板，1-1.基板绝缘层，2. CPW地线，3. CPW信号线，3-1. (CPW信号线)绝缘层，4. MAM电容，4-1. MAM电容上极板，4_2. MAM电容下极板，4_3. MAM电容支撑板，5. MEMS开关，5-1. MEMS开关梁，5-2. (MEMS开关梁)支撑板，6.偏置电极，6-1.(偏置电极)绝缘层，7-1.偏置电极负极连接导线，7-1-1.偏置电极负极电接头，7-2.偏置电极正极连接导线，7-2-1.偏置电极正极电接头，8.连接桥，9-1. CPW信号线电接头，9-2. CPW地线电接头。具体实施例方式本专利技术基板I (长X宽X厚)2. 68X1.45X0. 52mm)、材质为硅，基板绝缘层1-1材质为SiO2、厚度为I μ m ；CPff信号线3的宽度为50 μ m、两侧与CPW地线2之间的间距为106 μ m, CPff信号线3与CPW地线2的厚度均为2 μ m、材质为铜(⑶)，(CPff信号线)绝缘层3-1厚为O. 5 μ m ；MAM电容上极板4_1、下极板4_2的长、宽分别为155 μ m及110 μ m、厚度为I.5 μ m，MAM电容的上极板4-1的高为2. 3 μ m ；MEMS开关5的高度为2. 3 μ m，通过支撑杆5-2固定在MAM电容下极板上，MEMS开关粱5_1的长为262 μ m、厚为O. 5 μ m、宽度为80 μ m,两端矩形工艺孔宽为60ym;MEMS梁下方的偏置电极6 (长X宽X厚)为80X90X2 μ m，(偏置电极)绝缘层6-1材质为SiO2、厚为O. 5μπι;偏置电极正极连接导线7-2设于基板I与基板绝缘层1-1之间；连接MAM电容下极板4-2的偏置电极负极连接导线7-1设于基片I的绝缘层1-1内、以保证直流偏置的正、负极隔离，同时降低与射频信号的串扰；连接桥8(长X宽X厚)为270 X 10 X 0.5 μ m、高度为2. 3um，通过支撑片与CPW信号线两侧的地线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种五位X波段移相器，包括含CPW信号线、CPW地线及设于信号线上表面的绝缘层，MEMS开关梁及设于两端的支撑板，MAM电容上极板、下极板及其支撑片在内的元器件组成的MEMS开关组，偏置电极及其表面绝缘层，偏置电极正极和负极连接导线，上表面设有绝缘层的基板；其特征在于该移相器为包含23个MEMS开关、5个直流加载电极组合而成的五位移相器，CPW信号线回旋式设于基板上、各MEMS开关梁与CPW信号线垂直、沿CPW信号线不等间距排列，且在CPW信号线各转角处的外角切去一等边角（倒角），与此相应在该外角所对CPW地线的内角处相应扩展一等边三角形面积的地线、以确保各转角处CPW地线与CPW信号线的距离与其它部位相等，同时在各转角处前、后两端的CPW地线之间跨CPW信号线增设连接桥；CPW信号线以及MAM电容的下极板固定在基片的绝缘层之上，MAM电容的上极板通过支撑板固定在CPW传输线的地线上，MEMS开关梁通过其支撑板固定于MAM电容的下极板上，各连接桥通过其支撑板与CPW信号线两侧的CPW地线跨接，直流偏置电极直接与偏置电极正极电接头连接，而MEMS开关梁则经MAM电容下极板与偏置电极的负极连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍景富，何月，杜亦佳，蒋俊文，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：