MEMS conmutadores proporcionan la ultra-bajas pérdidas, alto aislamiento, y la alta linealidad de los relés, pero con el tamaño significativo, el consumo de energía y las ventajas de costo de la oblea de alto volumen fabricado detectores de estado sólido. Interruptores de MEMS también son únicos en que son de banda ancha (lo que significa que puede operar en un amplio rango de frecuencias). Los atributos únicos de MEMS de RF TeraVicta interruptor aumentar significativamente la vida de la batería y / o alcance de cualquier radio, incluyendo teléfonos celulares, las redes LAN inalámbricas, y PDAs.
Interruptor de TeraVicta es un haz de electrostáticamente en voladizo accionada-que consiste en una viga metálica suspendida sobre un electrodo de control (puerta) y una señal del electrodo (fuente). La base de la viga está anclado a la fuente y la punta del pie libre de la viga se ha suspendido por encima de un tercer electrodo (drenaje). Cuando un voltaje suficientemente grande se aplica a la puerta respecto a la fuente, la fuerza electrostática resultante tira de la viga hacia el desagüe hasta que la punta de la señal y los contactos de drenaje se juntan. En ese momento, el interruptor está cerrado y una ruta de señal se forma a través de la viga de la fuente a la fuga. Debido a que la actuación es electrostática, corriente de reposo no es necesario para mantener el cierre.
Un dispositivo típico que usa esta tecnología es la TT712 TeraVicta-68CSP, un 7 GHz solo polo, doble tiro (SPDT) RF sistemas micro-electromecánicos (MEMS) interruptor que combina las características de RF de vías de conducción eléctrica de conmutación mecánica con la velocidad de conmutación y la fiabilidad de las prestaciones detectores de estado sólido.
Con la pérdida de inserción baja, baja distorsión y bajo consumo de energía, el dispositivo es adecuado para aplicaciones tales como Tx / Rx de conmutación, cambio de banco de la antena y fuente / detector de multiplexación para equipos de prueba.
El TT712-68CSP está compuesto por dos conmutadores de MEMS. Un lado de cada interruptor está vinculado a un terminal común sobre el paquete del dispositivo. El otro lado de cada interruptor está conectado a una terminal separada de modo que las tres almohadillas forma los terminales eléctricos de un interruptor de SPDT.
Para lograr la fiabilidad de conmutación de alta, los elementos de conmutación de MEMS son impulsados por 70 Vcc.
Los dos interruptores están comprometidos en una forma de cortesía para realizar la función de conmutación SPDT. Interruptores de corriente continua debido a los dispositivos MEMS son verdaderas y porque son controlables de forma independiente, que-antes-de descanso o pausa-antes-que la acción de conmutación pueden ser emulados.
El TT712-68CSP dispone de una pérdida de inserción de 0.1 dB a 1 GHz, un máximo de corriente continua en la resistencia de 1 O, y una velocidad de conmutación inferior a 100 microsegundos. El pico de potencia de entrada de la señal es de 30 W, mientras que el consumo de energía es de 3 mW cuando se opera con la bomba de carga TT6820QFN a 3 V. De MEMS son ideales para aplicaciones de alto rendimiento en electro-mecánica, relay y la función única, tecnologías de conmutación están actualmente empleados.
Además, la escala de chips de MEMS paquete mejora significativamente el rendimiento de RF y elimina los cables de bonos y conduce. Interruptores de MEMS puede ser activado electrostáticamente. Este enfoque es de potencia ultra baja porque normalmente sólo una nano-joules de energía eléctrica es necesaria para cada evento de conmutación y no se consume energía cuando el interruptor está en el estado abierto o cerrado. Este enfoque es mucho más adecuadas para poder aplicaciones sensibles que los más hambrientos de poder magnético de enfoque de la activación de un interruptor que tradicionalmente es utilizado por los relés mecánicos en aplicaciones tales como conmutadores de telecomunicaciones en el centro de oficina, equipos de prueba y aplicaciones aeroespaciales. La industria de semiconductores ha demostrado de manera concluyente en sus 50 años de historia que la metodología más eficaz para garantizar la fiabilidad de los dispositivos es primero entender los mecanismos de falla de base y luego diseñar los procesos y dispositivos que eliminan los mecanismos de falla en el producto final.
Calificación de productos se convierte en casi una mera formalidad, ya que los dispositivos son fiables por el diseño. Lamentablemente, casi no hay solapamiento entre los mecanismos de falla bien entendido que se producen en los semiconductores y los que se producen en los dispositivos de MEMS.
Los productos que son más similares a los interruptores de RF MEMS, y cuya fiabilidad ha sido ampliamente estudiado, son de alta densidad de interconexión (IDH) de las placas de circuito impreso y los relés electromecánicos convencionales mecánicos. Incluso en estos casos, existen grandes diferencias entre sus mecanismos de fallo y los de los interruptores MEMS y relés.
Por ejemplo, mientras que los relés convencionales funcionan con altas fuerzas mecánicas (de contacto y vuelta) para una corta vida (por lo general alrededor de un millón de ciclos), los conmutadores de MEMS operar con las fuerzas mucho más bajos para vidas mucho más tiempo.
No es un beneficio clave para las fuerzas de contacto bajo: aumentan dramáticamente la vida en contacto! Sin embargo, nada es gratis. Las fuerzas de menor contacto cualitativamente el cambio de comportamiento de contacto, especialmente aumentando la sensibilidad a la superficie de la morfología y los contaminantes y las correspondientes fuerzas de bajo rendimiento que los interruptores sensibles a que se pegue. La vida útil de la demanda ya una comprensión más profunda tanto de los contactos eléctricos y la evolución de la estructura mecánica, incluidos los métodos para acelerar los mecanismos responsables de ninguna degradación de rendimiento, para asegurar que los dispositivos fiables. Uno de los mayores desafíos que enfrenta la industria de MEMS es la necesidad de comprender los mecanismos de la novela el fracaso asociados con los diversos tipos de dispositivos MEMS. Tratando de asegurar la fiabilidad de los dispositivos sin comprender completamente los mecanismos de fallo básica dará lugar probablemente a un cliente experimenta "inesperado" fallas de campo. Uso de las prácticas estándar de la industria, tales como el diseño y el fallo en el proceso Análisis de Modos y Efectos (FMEA), TeraVicta está trabajando para identificar todos los posibles modos de fallo del interruptor de MEMS y relés de dispositivos y eliminar las causas raíz.
http://www.ferret.com.au/n/RF-MEMS-Switch-Overview-n676832
Hermes Quiroz. comunicaciones de radiofrecuencia. crf
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