毫米波MEMS開關(guān)封裝電磁波損耗的研究.pdf

1、在RF MEMS系統(tǒng)中，開關(guān)是進入射頻領(lǐng)域應(yīng)用最早并且最多的器件之一，因此目前封裝應(yīng)用比較多的是RF MEMS開關(guān)，而封裝給射頻開關(guān)帶來的影響也成為研究的熱點，開關(guān)及其封裝體的射頻性能是個越來越受關(guān)注的問題。微系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的很多研究人員和專家都把包括組裝和測試在內(nèi)的封裝視為產(chǎn)品成功商業(yè)化的唯一亟待解決的關(guān)鍵問題。封裝已成為影響市場上各種MEMS產(chǎn)品總的生產(chǎn)成本的主要因素。
　　 RF MEMS器件對封裝的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了普通微機電系統(tǒng)

2、封裝的要求。RF MEMS器件封裝的設(shè)計涉及到多種學(xué)科知識和研究分析方法，一些基于物理的分析方法，例如有限元法（FEM），提供了檢驗復(fù)雜的互連屬性及其對器件性能影響的一個平臺，就提高MEMS器件對周圍環(huán)境的靈敏度及其交互性能而言，這種模擬的方法顯得尤為關(guān)鍵。本文主要是運用高頻結(jié)構(gòu)仿真軟件HFSS對一種毫米波MEMS開關(guān)的芯片級封裝和圓片級封裝的射頻損耗進行研究，主要包括以下四個方面的內(nèi)容：
　　 第一章，綜述RF MEMS封裝和

3、RF MEMS開關(guān)。介紹了RF MEMS封裝的定義、分類、特殊性和基本要求，接著對RF MEMS開關(guān)進行了概述，討論了RF MEMS封裝的研究現(xiàn)狀，提出了目前在。RF MEMS器件封裝方面研究比較多的問題。
　　 第二章，設(shè)計一種毫米波MEMS開關(guān)。首先介紹了射頻MEMS開關(guān)的結(jié)構(gòu)、工作原理及主要性能參數(shù)。其次，設(shè)計了一種毫米波MEMS電容式并聯(lián)開關(guān)的結(jié)構(gòu)。最后，應(yīng)用HFSS軟件對所設(shè)計的毫米波MEMS開關(guān)的S參數(shù)進行了模擬，S

4、參數(shù)的模擬結(jié)果表明所設(shè)計的毫米波MEMS開關(guān)在30～40GHz的頻率范圍內(nèi)具有良好的射頻性能。在30～40GHz的頻率范圍內(nèi)，S11的范圍是從-14.25dB變化到-12.32dB，相應(yīng)地，S21的范圍是從-0.88dB變化到-0.50dB，在中心頻率35GHz處，S11大小為-13.06dB，S21大小為-0.69dB。
　　 第三章，研究毫米波MEMS開關(guān)的芯片級封裝。首先設(shè)計了一種芯片級封裝的結(jié)構(gòu)和工藝流程。其次，利用HF

5、SS軟件對毫米波MEMS電容式并聯(lián)開關(guān)的芯片級封裝進行了模擬研究。通過模擬不同的基板厚度、不同的封帽厚度、不同的封帽材料以及不同的鍵合線直徑等因素對開關(guān)回波損耗的影響，得出了對于所設(shè)計的芯片級封裝結(jié)構(gòu)比較合適的尺寸參數(shù)，并且總結(jié)了一些在封裝設(shè)計中需要考慮的問題。
　　 第四章，研究毫米波MEMS開關(guān)的圓片級封裝。首先，針對一種毫米波MEMS開關(guān)設(shè)計了圓片級封裝結(jié)構(gòu)，給出了過孔連接方式的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝流程。其次，利用HFSS軟件對