微米纳米技术丛书·MEMS与微系统系列 RF MEMS器件设计、加工和应用PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 RF MEMS的内涵 1

1.2 RF MEMS的发展历程 1

1.2.1国外RF MEMS技术发展路线 1

1.2.2国内RF MEMS技术发展路线 6

1.3 RF MEMS的优势和市场前景 9

1.3.1 RF MEMS技术的优势 9

1.3.2 RF MEMS技术的作用 11

1.3.3 RF MEMS技术的市场前景 14

1.4结论 16

参考文献 16

第2章RF MEMS设计技术 17

2.1 RF MEMS牵涉的力学和尺度效应 18

2.1.1静电力 19

2.1.2电磁力 21

2.1.3压电力 22

2.1.4电热力 23

2.1.5范德瓦尔斯力和卡西米尔力 24

2.1.6力的尺度效应 25

2.2 RF MEMS器件的力学模型 25

2.2.1固支梁微结构 26

2.2.2悬臂梁微结构 27

2.2.3膜桥微结构 28

2.2.4 RF MEMS开关时间计算 30

2.2.5 RF MEMS开关能量消耗 31

2.3 RF MEMS器件的电磁模型 32

2.3.1射频设计基础 32

2.3.2 RF MEMS并联电容式开关 34

2.3.3直接接触式RF MEMS串联开关 35

2.3.4 MEMS机械滤波器 36

2.4计算仿真实例分析 37

2.4.1设计流程 38

2.4.2结构设计 40

2.4.3射频设计 48

2.4.4实测结果分析 49

2.4.5电磁模型拟合结果 50

参考文献 52

第3章RF MEMS工艺技术 54

3.1 RF MEMS工艺技术的发展 54

3.2表面牺牲层工艺 56

3.2.1高温表面牺牲层工艺 56

3.2.2低温表面牺牲层工艺 60

3.2.3黏附机制和抗黏附方法研究 68

3.3 RF MEMS器件体硅工艺流程 70

3.4 RF MEMS典型工艺介绍 72

3.4.1湿法腐蚀工艺 72

3.4.2干法刻蚀工艺 72

3.4.3通孔与填孔工艺 74

3.4.4圆片键合工艺 77

3.4.5圆片减薄抛光工艺 79

3.4.6衬底转移工艺 82

3.5 GaAs基RF MEMS工艺技术 82

3.6新材料新工艺 84

3.6.1聚合物材料 84

3.6.2 LIGA 86

3.6.3纳米压印 88

参考文献 92

第4章RF MEMS开关 93

4.1 RF MEMS开关概述 93

4.1.1 RF MEMS开关的特性 93

4.1.2 RF MEMS开关的分类 94

4.1.3 RF MEMS开关的激励方式 95

4.1.4 RF MEMS开关的设计 97

4.2 RF MEMS电容式开关 101

4.2.1 RF MEMS电容式开关基本原理 102

4.2.2 RF MEMS单膜桥开关 103

4.2.3 RF MEMS双膜桥开关 106

4.3 RF MEMS接触式开关 107

4.4 RF MEMS开关优化设计 109

4.4.1高隔离度设计 109

4.4.2驱动信号与微波信号物理隔离的RF MEMS开关优化 110

4.5 RF MEMS开关产品 110

4.5.1 RMI公司的RF MEMS开关 110

4.5.2原TeriV icta公司的RF MEMS开关 112

4.5.3 Ornron公司的RF MEMS开关 113

4.5.4 Panasonic公司的RF MEMS开关 115

4.5.5南京电子器件研究所的RF MEMS开关 116

参考文献 117

第5章RF MEMS电容和电感 118

5.1概述 118

5.2结构设计 118

5.2.1电容和电感的Q值与寄生效应 119

5.2.2电容结构 121

5.2.3电感结构 124

参考文献 127

第6章RF MEMS移相器 129

6.1概述 129

6.2 DMTL型移相器 130

6.2.1基本原理 130

6.2.2模拟DMTL移相器 133

6.2.3数字DMTL移相器 134

6.3反射型MEMS移相器 135

6.3.1并联式开关实现的数字移相器 135

6.3.2串联式开关实现的数字移相器 137

6.4开关线型MEMS移相器 138

6.4.1并联式开关实现的开关线数字移相器 139

6.4.2串联式开关实现的数字移相器 140

6.4.3基于SP4T开关实现的数字移相器 142

6.5开关网络型MEMS移相器 144

6.6 MEMS数字延迟线 147

6.7 MEMS移相器集成和系统 148

参考文献 152

第7章RF MEMS谐振器 154

7.1概述 154

7.2 MEMS谐振器 156

7.2.1 MEMS谐振器基础 156

7.2.2梳状谐振器 157

7.2.3梁式谐振器 160

7.2.4薄膜体声波谐振器 164

7.3基片集成波导型谐振器 166

7.3.1 SIW MEMS谐振器 167

7.3.2 SIW MEMS谐振器的制作工艺 169

7.4 MEMS压控振荡器 170

参考文献 171

第8章RF MEMS滤波器 174

8.1概述 174

8.1.1 HTS滤波器 175

8.1.2 LTCC滤波器 175

8.1.3 RF MEMS滤波器 176

8.2微机械传输线 177

8.2.1薄膜支撑型微机械传输线 177

8.2.2微屏蔽微机械传输线 178

8.2.3悬浮型微机械传输线 179

8.2.4同轴线型微机械传输线 180

8.2.5波导型微机械传输线 181

8.3微机械滤波器 181

8.3.1微机械谐振滤波器 181

8.3.2 BAW滤波器 182

8.3.3薄膜腔体型微机械滤波器 182

8.3.4硅基微小型MEMS滤波器 183

8.3.5基片集成波导型MEMS滤波器 189

8.3.6硅腔MEMS滤波器 192

8.4可调滤波器 193

8.4.1 HF-UHF MEMS可调谐滤波器 193

8.4.2 2GHz～18GHz MEMS可调谐滤波器 193

8.4.3毫米波MEMS可调滤波器 194

参考文献 195

第9章RF MEMS天线 197

9.1 RF MEMS天线概述 197

9.1.1 MEMS天线种类 197

9.1.2 MEMS天线的结构 198

9.1.3 MEMS天线的性能 198

9.2 MEMS天线的理论与设计 199

9.2.1 MEMS天线馈电方式 199

9.2.2 MEMS天线辐射原理 200

9.2.3 MEMS天线设计方法 203

9.3 RF MEMS天线的制作 207

9.3.1 RF MEMS天线制作的主要工艺 207

9.3.2典型的MEMS天线制作工艺流程 209

9.4 RF MEMS天线测试 209

9.4.1 MEMS天线电路性能的测试 209

9.4.2 MEMS天线辐射性能的测试 210

9.5新型MEMS天线 211

9.5.1新型MEMS天线 211

9.5.2 MEMS可重构天线 214

9.5.3 MEMS可动天线 217

参考文献 217

第10章RF MEMS封装与可靠性技术 219

10.1 MEMS封装简介 219

10.2 RF MEMS封装特点 219

10.3 RF MEMS封装设计 220

10.3.1器件结构设计中对封装的考虑 221

10.3.2封装结构设计 222

10.3.3封装仿真技术 224

10.4 RF MEMS圆片级封装技术 226

10.4.1 RF MEMS封装材料 228

10.4.2中间过渡层键合封装 229

10.4.3圆片级封装信号引出 241

10.5 RF MEMS可靠性 244

10.6 RF MEMS开关的失效机理 244

10.6.1 MEMS开关电介质的电荷注入机理 244

10.6.2介质层电荷注入的解决方法 249

10.6.3 MEMS开关直接接触失效机理及解决途径 249

10.7冷开关与热开关特性分析 251

10.8 RF MEMS开关的功率处理能力 253

10.8.1 DC接触式开关的功率处理能力 253

10.8.2电容式开关的功率处理能力 255

参考文献 258

第11章 应用与展望 260

11.1 RF MEMS技术的应用 260

11.1.1 RF MEMS开关 260

11.1.2 FBAR和MEMS滤波器的应用 264

11.1.3 MEMS振荡器的应用 267

11.2 RF MEMS技术的展望 269

参考文献 271