高功率容量电容式rf mems开关失效机理研究

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1、工程硕士专业学位论文高功率容量电容式RFMEMS开关失效机理研究作者姓名李君儒__所在学院信息工程学院专业/领域集成电路工程学校导师高杨研究员校外导师唐彬副研究员论文完成日期2015年3月24日ClassifiedIndex:TN306U.D.C:621.3SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisStudyonFailureMechanismsofCapacitiveRFMEMSSwitchwithHighPowerHandlingC

2、apacityGrade:2012Candidate:LIJunruAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpecialty:IntegratedcircuitengineeringSupervisor:ProfessorGAOYangMar,24,2015独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过

3、的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：导师签名：日期：西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要电容式RFMEMS开关在处理30dBm以上功率的信号时，会发生自驱动、自锁和自热现象，导致开关失效，限

4、制了它在通信系统中的应用。为了设计高功率容量的电容式RFMEMS开关，必须对上述三种失效模式进行失效机理分析，建立相应的高保真阈值功率解析模型或失效行为模型，为开关的可靠性设计奠定理论基础。针对膜片的边缘场效应对开关自驱动阈值功率解析模型精度的影响，论文构建了一个优值来表征边缘场效应的强度，进而构建了计及边缘场效应的开关自驱动阈值功率模型，提高了模型的计算精度。针对down态电容退化对开关自锁阈值功率解析模型精度的影响，论文提出了“3D电磁-等效电路仿真对比建模”的方法，确定了任一开关的介电层表面粗糙度与开关d

5、own态电容退化的函数关系。进而对简化的(介电层光滑)开关自锁失效阈值功率模型进行了修订，可扩展用于预测介电层粗糙开关的功率容量。为了建立完整的开关自热失效行为模型，论文提出了“电磁-热-应力”的多物理场协同仿真方法，描述开关自热失效模式，并分析其失效机理。进而拟合出了0～5W输入功率下的开关驱动电压随输入功率的漂移曲线，为开关抗热应力变形设计提供了理论支撑。关键词：电容式RFMEMS开关阈值功率自驱动自锁自热西南科技大学硕士研究生学位论文第II页AbstractCapacitiveRFMEMSswitchwi

6、llself-actuation,latchandself-heatingatmorethan30dBmpowerRFsignalhandlingsituations,whichleadtofailureofswitch,andlimititsapplicationincommunicationsystem.InordertodesignCapacitiveRFMEMSSwitchwithHighPowerHandlingCapacity,itisnecessarythatanalyzethefailureme

7、chanismoftheabovethreefailuremodes.Thecorrespondinganalyticalmodelofhighfidelitythresholdpowerorfailurebehaviormodelshouldbeestablished.Andthenlaytheoreticalbasisforthereliabilitydesignoftheswitch.Inviewofthefringingfieldeffectinfluenceontheanalyticalmodelac

8、curacyofself-actuationthresholdpoweroftheswitch,afigureofmeritisconstructedinthispapertocharacterizetheintensityofthefringingfieldeffect.Andthenthethresholdpowermodeloftheswitchwiththefringingfi