东芝成功开发可变容量型RF MEMS,有望2010量产

2009年02月19日 15:02    admin
关键词: MEMS , 东芝 , 可变 , 量产 , 容量

东芝开发成功了有望使新一代手机等多频带无线通信产品降低成本、缩小体积的RF MEMS元件。今后,将面向量产进一步开发,力争2010年达到实用水平。

此次开发的是在RF电路中用一个电路实现多个带宽的元件。一般来说,RF电路利用天线、频率滤波器放大器以及振荡电路针对不同频带进行优化。现有的元件通过固定电路参数仅能支持一种带宽。预计到21世纪10年代,用一部手机支持多个带宽的无线系统将成为主流。每个频率均配备无线电路将导致手机尺寸增大、成本增加。而此次开发的元件不同,为了在RF电路的整合电路方面通过一条电路支持多个带宽,采用了可对电容器的静态电容量进行调节的设计。

为了实现对电容器的静态电容量进行调节,采用了对向电极间距离能够控制的构造。这种可变容量元件此前就有过研发,不过由于未能解决一些技术问题而未能用于实际。最大的难题是被称为Charging的电荷累积现象。也即随着使用时间的加长,电荷被配置于对向电极间的介电体(绝缘膜)捕获,电荷和电极间的引力导致电极无法移动分离。

为避免这一现象的发生,也有不使用介电体、而将空气作为绝缘层的方法。但是这样,就无法得到较大的容量及容量比。另外,由于需要在电极间施加高电位差,移动电极时就需要高电压,耗电量就会增大。对此,东芝一直试图通过称为双极驱动的电路技术解决这一问题。为了让介电体上不积存电荷,交替向电极施加正负极性相反的电压,以使电子或空穴不增加。不过,即使这样做也未能完全消除电荷。

此次,东芝进一步改进双极驱动技术,开发出了“智能双极驱动(IBA)”法。每次驱动均检测积存的电荷,根据其正负极性以及电荷量向电极施加消除积存电荷的电压。这样电荷就不会大量积存,能够减少因Charging现象导致的故障。

东芝介绍说,原来的双极驱动在几千万次的反复工作后会出现工作不良的情况,此次的IBA方法在一亿次反复工作后仍未出现Charging现象。一亿次可充分保证在手机等在各种用途下工作数年。

此次的成果是东芝半导体公司半导体研究中心高性能CMOS元器件技术开发部开发出来的,今后还将面向量产继续开发。目前,对MEMS部分的成本及可靠性影响较大的封装技术已经开发完成。另外,该公司还在开发与此次的方法不同的可变容量RF MEMS元器件,并已在“2007 IEDM”上发布。此次的方法比IEDM上的发布成果更接近于实用水平。不过,在耗电量方面,IEDM上发布的成果更为出色,从长远来看,IEDM上的发布成果有可能成为主流。另外,该公司还打算在发送电路或接收电路上分别使用两种元件。

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