[发明专利]MEMS寿命增加

说明书

技术领域

本发明的实施方案通常涉及增加微机电系统(MEMS)装置的寿命。

背景技术

使用MEMS技术的数字可变电容器(DVC)通过使MEMS装置的切换元件在高电容状态和低电容状态之间移动来操作。在高电容状态下，切换元件在与RF电极相邻的位置。在低电容状态下，切换元件在与RF电极间隔开的另一个电极相邻的位置，或更具体地远离布置在RF电极上的绝缘层的位置。还可以将切换元件移动为接地，由此切换元件与RF电极或其他电极都不相邻。

在MEMS装置的寿命期间，切换元件在各种状态(即高电容、低电容和接地)之间循环。对于一个周期，切换元件从接地状态移动到高电容状态或低电容状态。在完成一个周期之后和下一个周期之前，切换元件回到接地状态。于是，新的周期开始，由此切换元件移动到高电容状态或低电容状态，或者保持接地状态。

由于切换元件的结构完整性，在MEMS装置失效之前切换元件仅可以移动有限的次数。随着切换元件的每次移动，MEMS装置更接近失效。在本领域中需要增加DVC中的MEMS装置的寿命。

发明内容

本发明通常涉及用于通过减少MEMS装置中切换元件的移动次数来增加MEMS装置的寿命的方法。如果两个周期需要相同的电容，则切换元件可以保持在相同状态，而不是在周期之间回到接地状态。例如，如果在第一和第二周期中，MEMS装置的切换元件都处于高电容状态，则切换元 件可以在第一和第二周期之间保持在原处，而不是移动到接地状态。即使在连续周期中电容的极性不同，切换元件也可以保持在原处，并且极性可以切换。因为切换元件在周期之间保持在原处，所以切换元件虽然具有同样有限的移动次数，但应该具有较长的寿命。

在一个实施方案中，公开了一种操作DVC的方法。该DVC具有多个MEMS装置，所述多个MEMS装置每个都具有切换元件。所述方法包括第一切换过程和第二切换过程。第一切换过程包括将多个MEMS装置中的第一MEMS装置切换到第一电容状态。该切换包括将第一偏压施加到第一MEMS装置的第一电极以使第一MEMS装置的切换元件从电接地的第一位置移动到与第一MEMS装置的第二电极相邻的第二位置。第一切换过程还包括将多个MEMS装置中的第二MEMS装置切换到第二电容状态。该切换包括将第二偏压施加到第二MEMS装置的第一电极以使第二MEMS装置的切换元件从电接地的第三位置移动到与第二MEMS装置的第二电极相邻的第四位置。切换第二MEMS装置与切换第一MEMS装置同时发生。第二切换过程包括将第一MEMS装置切换到接地状态。该切换包括移除第一偏压以允许切换元件返回到第一位置。第二切换过程还包括在第二MEMS装置的第一电极上保持第二偏压以在第一MEMS装置返回到第一位置时使第二MEMS装置的切换元件保持在第三位置。

在另一实施方案中，公开了一种操作DVC的方法。该DVC具有多个MEMS装置，所述多个MEMS装置每个都具有切换元件。该方法包括：将第一偏压施加到第一电极以使每个切换元件都移动到与RF电极相邻的第一位置；将第二偏压施加到第二电极以使每个切换元件都移动到与RF电极间隔开的第二位置；和将第三偏压施加到第一电极以使并非全部的切换元件移动到与RF电极相邻的第一位置。

在另一实施方案中，公开了一种操作DVC的方法。该DVC具有多个MEMS装置，所述多个MEMS装置每个都具有第一电极、第二电极和切换元件。该方法包括：将第一偏压施加到第一MEMS装置的第一电极以使第一MEMS装置的切换元件移动到与第一MEMS装置的第一电极相邻的第一位置；移除第一偏压以允许第一MEMS装置的切换元件移动到与第一MEMS装置的第一电极间隔第一距离的第二位置；将第二偏压施加到第一 MEMS装置的第二电极以使第一MEMS装置的切换元件移动到与第一MEMS装置的第二电极相邻的第三位置；将第三偏压施加到第二MEMS装置的第一电极以使第二MEMS装置的切换元件移动到与第一MEMS装置的第一电极相邻的第一位置；和在将第三偏压施加到第二MEMS装置的第一电极时保持第二电极上的第二偏压以使切换元件保持在第三位置。

附图说明

通过参照其中一些在附图中示出的实施方案，可以得到以上简要概括的本发明的更具体的说明，使得可以更详细地理解本发明的上述特征。然而，应注意的是，附图仅说明了本发明的典型实施方案，并且因此不应认为限制了本发明的范围，这是因为本发明会承认其他同样有效的实施方案。

图1A示出了根据一个实施方案处于接地状态的MEMS装置。

图1B示出了根据一个实施方案处于低电容状态的MEMS装置。