RF-MEMS结构的封装和匹配的研究

摘要

本论文主要目标是能够对工作在毫米波段以RF-MEMS开关为代表的RF-MEMS结构进行封装，同时在封装完成之后能够方便地进行测试，希望封装后系统的射频传输性能与封装前相比，比较接近或者下降得不是很明显。
　　本论文先行采用CPW代替并联电容式RF-MEMS开关进行研究。首先用网络分析仪测量CPW裸片的射频性能，随后用JW08F006型金属管壳对其进行封装。为了能够方便地连接网络分析仪对封装管壳进行测试，设计并制作了一个测试模块进行转接。
　　在测试模块设计制作完毕之后，将封装管壳和测试模块组装在一起，然后对其进行射频传输性能测试，将结果与CPW裸片的射频传输性能进行比较，发现下降很多，说明封装过程中很多地方出现了不连续性，于是研究封装测试模块中每个部位对于射频传输性能的影响。首先是传输线，通过HFSS仿真研究了微带线和同轴线传输微波信号的能力，微带线包括封装管壳内部的硅微带线和封装管壳外部的PCB微带线。其次是腔体对于射频传输性能的影响，经过公式推算，当封装管壳的宽度小于3.75mm时，它就不会起到传输作用。随后研究了系统中的连接方式焊锡和引线键合对射频传输性能的影响，焊锡比引线键合能够更好地传输微波信号。因此在后续的研究中，同轴线引线和硅微带线之间使用焊锡进行连接，硅微带线和CPW导线之间使用三根并排的金丝键合线进行连接，其拱高越低越好，其跨度越短越好。
　　在分析了封装测试模块中各个部分对射频传输性能的影响之后，研究通过阻抗匹配使得射频传输性能得到提升，在管壳、接口、连接方式等都已经确定的前提下，可以改变的就是传输线了，因此通过改变微带线的形状来实现阻抗匹配。在封装管壳内部，通过改变微带线导线的形状，结合使用ADS和HFSS两款软件协同仿真，优化出一个比较好的射频传输性能。在封装管壳外部，采用金属点阵焊接的方式，进行了短截线阻抗匹配，使得系统的射频传输性能得到提升。