RF MEMS应用指南PDF电子书下载

目录 1

第1章　微机电系统（MEMS）和射频MEMS 1

1.1 引言 1

1.2　MEMS 2

1.3　MEMS的微制造 4

1.3.1　硅的本体微机械 4

1.3.2　硅的表面微机械 6

1.3.3　MEMS模片焊接 7

1.3.4　LIGA工艺 8

1.3.5　聚合物MEMS部件的微机械 10

1.3.6　三维结构的微制造 11

1.4　机电换能器 12

1.4.1　压电换能器 14

1.4.2　电致伸缩换能器 16

1.4.3　磁致伸缩换能器 17

1.4.4　静电执行器 18

1.4.5　电磁换能器 21

1.4.6　电动换能器 22

1.4.7　电热执行器 24

1.4.8　各种电子机械致动方案比较 25

1.5　MEMS中的微型传感 27

1.5.1　压阻传感 27

1.5.2　容性传感 27

1.5.3　压电传感 28

1.5.5　声表面波传感器 29

1.5.4　谐振传感 29

1.6　MEMS中的材料 31

1.6.1　MEMS用的金属及金属氧化物 32

1.6.2　MEMS用的聚合物 32

1.6.3　MEMS用的其他材料 32

1.7　本书的涉及范围 33

参考文献 34

第2章　MEMS材料和制造工艺 40

2.1　金属 40

2.1.1　蒸发 40

2.1.2　溅射 41

2.2.1 电性能和化学性能 42

2.2　半导体 42

2.2.2　生长和淀积 44

2.3　MEMS薄膜以及淀积方法 46

2.3.1　热氧化形成的氧化物膜 47

2.3.2　二氧化硅和氮化硅的淀积 47

2.3.3　多晶硅薄膜淀积 49

2.3.4　铁电薄膜 49

2.4　MEMS系统中的聚合物材料 50

2.4.1　聚合物的分类 51

2.4.2　紫外线辐射固化 56

2.4.3　MEMS中的SU-8聚合物 60

2.5　硅基MEMS的体微机械加工 63

2.5.1　各向同性和方向相关的湿法刻蚀 63

2.5.4　硅熔融键合 66

2.5.2　干法刻蚀 66

2.5.3　掩埋氧化物工艺 66

2.5.5　阳极键合 68

2.6　硅表面微机械加工 68

2.6.1　牺牲层工艺 68

2.6.2　牺牲层工艺中的材料系统 69

2.6.3　离子刻蚀的表面微机械加工工艺 70

2.6.4　与集成电路技术结合和各向异性湿法刻蚀 70

2.7　聚合物MEMS的微立体平版印刷术 70

2.7.1　扫描微立体平版印刷技术 71

2.7.2　双光子微立体平版印刷术 71

2.7.4　投影方法 73

2.7.3　聚合物MEMS的表面微机械加工 73

2.7.5　聚合物与硅、金属、陶瓷综合架构的MEMS 76

2.7.6　微立体平版印刷术与薄膜平版印刷术的整合 78

2.8　结论 78

参考文献 78

第3章　RF开关与微型继电器 83

3.1　引言 83

3.2　开关的参数 84

3.3　开关基础知识 87

3.3.1　机械开关 87

3.3.2　电子开关 88

3.4　开关在RF和微波中的应用 88

3.4.1　机械RF开关 89

3.4.2　PIN二极管RF开关 90

3.4.3　金属氧化物半导体场效应晶体管和单片微波集成电路 93

3.4.4　RFMEMNS开关 94

3.4.5　RF开关的集成和偏压馈电 96

3.5　MEMS部件的致动机构 96

3.5.1　静电开关 96

3.5.2　低压致动开关的探讨 106

3.5.3　水银接触开关 110

3.5.4　磁开关 111

3.5.5 电磁开关 111

3.5.6　温控开关 113

3.6　双稳微继电器和微致动器 114

3.6.1　微继电器中的磁吸合 114

3.6.2　继电器的接触力与材料 117

3.7　开关工作的动态过程 118

3.7.1 开关时间和动态响应 119

3.7.2　门槛电压 121

3.8　MEMS开关的设计、建模与评估 122

3.8.1 电子机械有限元分析 123

3.8.2　RF设计 123

3.9　MEMS开关的设计要点 131

3.10　结论 132

参考文献 134

第4章　MEMS电感和电容 141

4.1　引言 141

4.2　MEMS／微机械无源器件：优点和缺点 141

4.3.1 自感和互感 142

4.3　MEMS电感 142

4.3.2　微机械电感 145

4.3.3 电感布局的影响 149

4.3.4　减少平面杂散电容的措施 152

4.3.5　改进品质因子的方法 154

4.3.6　折合式电感器 161

4.3.7　平面电感的建模和设计中存在的问题 162

4.3.8　可变电感器 164

4.3.9聚合物基础电感器 164

4.4　MEMS电容 165

4.4.1　MEMS间隙调整电容器 166

4.4.2　MEMS面积调整电容器 171

4.4.3　介质可调电容器 173

4.5　结论 174

参考文献 178

第5章　微机械RF滤波器 185

5.1 引言 185

5.2　机械滤波器的建模 187

5.2.1　谐振器的建模 187

5.2.2　机械滤波器的一般原理 197

5.3　微机械滤波器 198

5.3.1 静电梳状致动装置 198

5.3.2　梳状致动型微机械滤波器 200

5.3.3　静电耦合梁结构微机械滤波器 203

5.4　声表面波滤波器 206

5.4.1 声表面波滤波器的工作原理 207

5.4.2　压电材料衬底上的波传播 208

5.4.3　交指换能器的设计 209

5.4.4　单相位单向换能器 210

5.4.5　声表面波器件：功能、限制和应用 211

5.5　体声波滤波器 212

5.6　毫米波微机械滤波器 213

5.7　结束语 216

参考文献 216

第6章　微机械移相器 219

6.1 引言 219

6.2　各类移相器和使用限制 219

6.2.1　铁氧体移相器 220

6.2.2　半导体移相器 220

6.2.4　各类移相器的使用限制 221

6.2.3　铁电体薄膜移相器 221

6.3　MEMS移相器 222

6.3.1　开关延迟线移相器 222

6.3.2　分布式MEMS移相器 223

6.3.3　聚合物基础移相器 227

6.4　铁电体移相器 229

6.4.1 分布式平行板电容器 229

6.4.2　双向交指移相器 231

6.4.3　交指电容移相器 234

6.5　应用 234

6.6 结论 235

参考文献 235

7.2　微机械传输线 239

第7章　微机械传输线及部件 239

7.1 引言 239

7.2.1　传输线的损耗 241

7.2.2　共面传输线 242

7.2.3　微屏蔽和薄膜支撑传输线 244

7.2.4　微屏蔽电路部件 249

7.2.5　微机械波导部件 251

7.2.6　微机械定向耦合器 253

7.2.7　微机械混频器 253

7.2.8　无源器件：谐振器和滤波器 256

7.2.9　微机械天线 256

7.3　设计、制造和测量 257

7.3.2　制造 258

7.3.1 设计 258

7.3.3　鉴定 259

7.4　结论 259

参考文献 260

第8章　微机械天线 265

8.1 引言 265

8.2　微带天线综述 265

8.2.1　微带天线的基本特性 266

8.2.2　微带天线的设计参数 268

8.3　改进天线特性的微机械技术 271

8.4　小天线的微机械制造工艺 275

8.5　可重新组合的微机械天线 278

参考文献 280

8.6　结束语 280

第9章 RF MEMS的集成与封装 283

9.1　引言 283

9.2　MEMS封装的作用 283

9.2.1　机械支撑 284

9.2.2　电气界面 284

9.2.3　环境隔离措施 284

9.2.4　热考虑 285

9.3　MEMS封装的类型 285

9.3.1　金属封装 285

9.3.2　陶瓷封装 285

9.3.4　多层膜封装 286

9.3.3　塑料封装 286

9.3.5　埋封式覆盖 287

9.3.6　圆片级封装 287

9.3.7　微屏蔽和自封装 288

9.4　倒装式组装 289

9.5　多芯片组件的封装 291

9.6　RF MEMS封装：可靠性问题 294

9.6.1　封装材料 294

9.6.2　MEMS部件与微电子器件集成 295

9.6.3　布线与互连 296

9.6.4　可靠性和关键故障机理 296

9.7　散热问题 297

9.8　结论 297

参考文献 298