ITEM METADATA RECORD
Title: Metal Surface Micromachining Technologies for Implementation in RF-MEMS Switching Devices (Metaalfilm sacrificiële microtechnologie voor toepassingen in RF-MEMS schakelaars)
Other Titles: Metal Surface Micromachining Technologies for Implementation in RF-MEMS Switching Devices
Authors: Ekkels, Phillip; S0165131
Issue Date: 5-Mar-2010
Abstract: RF-MEMS schakelaars bieden veel voordelen in vergelijking met solid stat e schakelaars, zoals een laag verbruik, een erg hoge isolatie en een goe de lineariteit, maar hebben last van veel betrouwbaarheidsproblemen. Dez e beperken de levensduur van het device en hebben vooralsnog de toepassi ng van deze technologie op grote schaal voorkomen. De betrouwbaarheidspr oblemen kunnen in twee categorieen onderverdeeld worden: Ten eerste tree d er in schakelaars die een dielectricum gebruiken dielectrische opladin g op aan de actuatie elektrode (of het substraat), wat kan leiden tot he t falen van de schakelaar door stiktie. Ten tweede dienen RF-MEMS schake lcomponenten verpakt te worden in een inerte atmosfeer (stikstof, argon, enz..) en in een lage luchtvochtigheid, wat een hermetische afsluiting vereist. De benodigde verpakkingsprocessen kunnen leiden tot ongewenste veranderingen in de karakteristieken van de RF-MEMS schakelcomponenten, ten gevolgen van de vereiste procestemperatuur. In dit werk zijn de vers chillende fabrikage stappen, nodig voor het realiseren van RF-MEMS schak elcomponenten door middel van metaal oppervlakte micromaching, verder on derzocht. Het doel van dit onderzoek is het verbeteren van de betrouwbaa rheid en stabiliteit van dit type component. het werk heeft zich toegesp itst op 4 gebieden: het dielectricum (voor capacitieve schakelaars), het contact metaal (voor ohmse schakelaars), de sacrificiele laag en het ar matuur metaal. Aangetoond wordt dat polyimide een veelzijdig materiaal i s voor toepassing als sacrificiele laag, compatibel met veel van de besc hikbare proces stappen. AlN is geintroduceerd als dielectricum met goede opladings eigenschappen, en verschillende metalen, onder meer Pt en dik electroplated Ni, zijn geintroduceerd om de thermische stabiliteit van de componenten te verbeteren. Platinum is getest als contact materiaal i n een metaal oppervlak micromachining process benadering. Gedemonstreerd wordt dat door het introduceren van deze stappen in de fabrikage van ve rscheidenen RF-MEMS schakel compenten, bijvoorbeeld capacitieve schakela ars (zowel met dielectricum als met lucht opening) , een significante to ename van de levensduur en thermische stabiliteit is gerealiseerd. Plati num armaturen staan een fabricage temperatuur tot 250C toe, de temperatu ur benodigd voor BCB bonding, en voldoende hoog om soldeer bonding toe t e passen. Levensduren tot 5E7 en 1E8 cycles bij 100 kHz unipolar actuati e zijn bereikt door capacitieve schakelaars waarineen AlN dielectricum g ecombineerd wordt Pt armaturen. Geschakelde lucht spleet capaciteiten, m et dik electroplated Ni armaturen en geen dielecricum, laten zien hoe he t falen ten gevolgen van dielectrische oplading geheel vermeden kan word en. Nieuwe RF ontwerpen zijn gerealizeerd, met hoge-Q inductoren en spec iaal aangepaste signaal lijnen om te compenseren voor de verlaagde capac iteits-ratio van de geschakelde lucht spleet capaciteit. Daarnaast zijn de eerste stappen gezet tot de realizatie van een betrouwbaar ohms semi- relay, ontworpen voor een hoge contact kracht. De actuatie is afkomstig van een luchtspleet actuator, gelijk aan de geschakelde capaciteit wat h et toelaat om beide componenten op hetzelfde substraat te fabriceren. To t slot wordt de realisatie van een nieuw soort component, de ’electrosta tic fringing field actuator’ (EFFA), gedemonstreerd m.b.v. metaal opperv lakte microfabrikage technieken.
Publication status: published
KU Leuven publication type: TH
Appears in Collections:ESAT - MICAS, Microelectronics and Sensors
Associated Section of ESAT - INSYS, Integrated Systems

Files in This Item:
File Status SizeFormat
thesis_version_final_05.pdf Published 27599KbAdobe PDFView/Open Request a copy

These files are only available to some KU Leuven Association staff members

 




All items in Lirias are protected by copyright, with all rights reserved.