RF MEMS 应用指南

本书主要内容包括：微机电系统和射频、MEMS材料和制造工艺、RF开关与微型继电器、MEMS电感和电容、微电机RF滤波器、微机械移相器、微机械传输线及部件、微机械天线、RFMEMS的集成与封装。本书可供从事微制造技术的人员阅读，也可作为相关专业人员的参考用书。本书前言过去20年中，个人无线通信装置市场的惊人扩展，改变了微波和毫米波领域的研究方向，使它的研究重点从传统的国防产品研制转到了消费产品的应用开发。从而，产品数量得到了成倍增加，对产品的操作功能要求也大幅度减少。这样一来，就给微机电系统（MEMS）创造了条件，为它在众多现代和将来的射频（RF）、微波和毫米波系统中的应用铺平了道路。这些被称为RFMEMS的部件，虽然涵盖了几乎所有小型化装置，但它们却都不外乎是要么按微机械方式运转，要么用微机械技术制造，要么二者兼备。十分幸运的是MEMS的处理技术在过去几年中已经取得了长足的进步，使我们越来越偏重于它们在微波和毫米波乃至光波系统中的应用。MEMS除了具有便于批量生产和产品小型化等优点之外，还经常能够凭借这些优点构建出优于常规产品的高效系统来。为克服现有部件中所出现的固有限制，RF及微波应用中的微机械和MEMS基础系统应运而生。将MEMS为基础的制造技术融合到微波及毫米波系统中去的激励因素甚多，但仍大致可以归结为以下三个方面。第一，随着频率的增加，微波器件的尺寸将变得更小；毫米波系统中的大多数部件的体积就必然会降至亚毫米范围。这样一来，就出现了发展高精密制造技术的需要，而微机械则恰好能为此开辟出一条切实可行的道路。此外，微机械技术还给系统集成带来了可能性。第二，在较低频段（波长为1～2cm），微机械技术应用在微带天线衬底上，向着为降低有效介电常数的方向发展。将微机械技术应用于衬底，不仅改善了天线的辐射效率，而且还增加了带宽。许多MEMS微波部件都旨在降低插入损耗和增加带宽。第三个因素来源于采用表面微机械的部件，如RF开关，可调电容器和微电感等。普通RF开关系统，如PIN二极管开关，是无法在较高频率上应用的。最近，已有报道介绍了只需极低致动电压的MEMSRF开关。在微波频段，微机械集总元件能够替代分布单元；这样，既便于集成又能改善带宽。与此相似，微机械或MEMS移相器也能够替代在高GHz频段插损很高的现有结构。还可以看到，微制造技术能帮助实现10MHz以上的高Q微机械滤波器，而微机械声表面波（SAW）滤波器所填补的频率空白已高达2GHz。上述部件的制造工艺及优点在本书中都会广泛地涉及。另外，为了使内容更完整，本书还简要介绍了部件的封装处理办法。我们极力推荐书中这些题目，目的是为了激起毕业生们对微制造技术及其应用的兴趣，并投入到相关的研究中来。因此，我们期待本书的有关章节能够成为电子和机械工程系、应用物理或材料科学系的课程内容。本书也适用于本领域的研究工作者，作为他们开拓视野的一本参考书。本书取材于宾西法尼亚州州立大学新近在RFMEMS方面创办的高级教程，以及它在世界各地所开办的众多短期培训班课程。课程合作者们为充实本书的内容提出过许多有价值的建议，为此再次向他们表示衷心的感谢。我们还要特别感谢我们的同事和学生TaeksooJi，YananSha，RoopaTellakula，HargsoonYoon和BeiZhu，感谢他们在电子和声学材料及器件中心为本书手稿的筹备所做的贡献。我们衷心感谢VasundanaV.Varadan和RichardMcNitt教授，感谢他们的支持和鼓励。同时，也感谢我们的家属，特别是NisyJohn，感谢她在手稿准备过程中所表现出来的大度和耐心。我们还要感谢为本书的引证工作做出贡献的众多研究人员。需要感谢的还有出版界朋友们，感谢他们在本书的策划过程中所给予的支持、鼓励和援助。

暂缺《RF MEMS 应用指南》作者简介

第1章 微机电系统（MEMS）和射频MEMS
　1.1 引言
　1.2 MEMS
　1.3 MEMS的微制造
　　1.3.1 硅的本体微机械
　　1.3.2 硅的表面微机械
　　1.3.3 MEMS模片焊接
　　1.3.4 LIGA工艺
　　1.3.5 聚合物MEMS部件的微机械
　　1.3.6 三维结构的微制造
　1.4 机电换能器
　　1.4.1 压电换能器
　　1.4.2 电致伸缩换能器
　　1.4.3 磁致伸缩换能器
　　1.4.4 静电执行器
　　1.4.5 电磁换能器
　　1.4.6 电动换能器
　　1.4.7 电热执行器
　　1.4.8 各种电子机械致动方案比较
　1.5 MEMS中的微型传感
　　1.5.1 压阻传感
　　1.5.2 容性传感
　　1.5.3 压电传感
　　1.5.4 谐振传感
　　1.5.5 声表面波传感器
　1.6 MEMS中的材料
　　1.6.1 MEMS用的金属及金属氧化物
　　1.6.2 MEMS用的聚合物
　　1.6.3 MEMS用的其他材料
　1.7 本书的涉及范围
　参考文献
第2章 MEMS材料和制造工艺
　2.1 金属
　　2.1.1 蒸发
　　2.1.2 溅射
　2.2 半导体
　　2.2.1 电性能和化学性能
　　2.2.2 生长和淀积
　2.3 MEMS薄膜以及淀积方法
　　2.3.1 热氧化形成的氧化物膜
　　2.3.2 二氧化硅和氮化硅的淀积
　　2.3.3 多晶硅薄膜淀积
　　2.3.4 铁电薄膜
　2.4 MEMS系统中的聚合物材料
　　2.4.1 聚合物的分类
　　2.4.2 紫外线辐射固化
　　2.4.3 MEMS中的SU-8聚合物
　2.5 硅基MEMS的体微机械加工
　　2.5.1 各向同性和方向相关的湿法刻蚀
　　2.5.2 干法刻蚀
　　2.5.3 掩埋氧化物工艺
　　2.5.4 硅熔融键合
　　2.5.5 阳极键合
　2.6 硅表面微机械加工
　　2.6.1 牺牲层工艺
　　2.6.2 牺牲层工艺中的材料系统
　　2.6.3 离子刻蚀的表面微机械加工工艺
　　2.6.4 与集成电路技术结合和各向异性湿法刻蚀
　2.7 聚合物MEMS的微立体平版印刷术
　　2.7.1 扫描微立体平版印刷技术
　　2.7.2 双光子微立体平版印刷术
　　2.7.3 聚合物MEMS的表面微机械加工
　　2.7.4 投影方法
　　2.7.5 聚合物与硅、金属、陶瓷综合架构的MEMS
　　2.7.6 微立体平版印刷术与薄膜平版印刷术的整合
　2.8 结论
　参考文献
第3章 RF开关与微型继电器
　3.1 引言
　3.2 开关的参数
　3.3 开关基础知识
　　3.3.1 机械开关
　　3.3.2 电子开关
　3.4 开关在RF和微波中的应用
　　……
第4章 MEMS电感和电容
第5章 微机械RF滤波器
第6章 微机械移相器
第7章 微机械传输线及部件
第8章 微机械天线
第9章 RF MEMS的集成与封装
参考文献