GB/T42709.5—2023/IEC第5部分：射頻MEMS開關Semiconductordevices—Micro-electr國家市場監(jiān)督管理總局 1 1 13.1開關操作術語 2 23.3驅動方式術語 23.4開關網(wǎng)絡結構術語 23.5可靠性術語 33.6電特性術語 3 5 54.2應用和規(guī)格說明 54.3極限值和工作條件 5 64.5機械和環(huán)境特征 6 6 6 65.2直流特性 75.3射頻特性 5.4開關特性 6可靠性 6.1通則 6.2壽命周期 6.3溫度循環(huán) 6.4高溫高濕試驗 6.5沖擊試驗 6.6振動試驗 6.7靜電放電敏感度試驗 附錄B(資料性)射頻MEMS開關的幾何結構 I附錄C(資料性)射頻MEMS開關的封裝 附錄D(資料性)射頻MEMS開關的失效機制 附錄E(資料性)射頻MEMS開關的應用 24附錄F(資料性)射頻MEMS開關的測試程序 26Ⅱ 第19部分：電子羅盤本文件等同采用IEC62047-5:2011《半導體器件微電子機械器件第5部分：射頻MEMS Ⅲ——第6部分：薄膜材料軸向疲勞試驗方法。目的在于規(guī)定MEMS薄膜材料的軸向疲勞試驗——第13部分：MEMS結構粘附強度試驗方法。目的在于規(guī)定MEMS結構的粘附強度試驗-—第16部分：MEMS薄膜殘余應力的晶圓曲率和懸臂梁撓度試驗方法。目的在于規(guī)定VGB/T42709.5—2023/IEC620 第36部分：MEMS壓電薄膜的環(huán)境及介電耐受試驗方法。目的在于規(guī)定MEMS壓電薄膜的 第38部分.MEMS互連中金屬粉末膏體粘附強度試驗方法。目的在于規(guī)定MEMS互連中金 第40部分：MEMS慣性沖擊開關閾值測試方法。目的在于規(guī)定MEMS慣性沖擊開關的閾值V本文件適用于各種類型的射頻MEMS開關，射頻MEMS開關的一般說明見附錄A。按接觸方式下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不GB/T4937.12—2018半導體器件機械和氣候試驗方法第12部分：掃頻振動(IEC60749-12:GB/T4937.27—2023半導體器件機械和氣候試驗方法第27部分：靜電放電(ESD)敏感度測試機械模型(MM)(IEC60749-27:2012,IDT)IEC60747-1:2006半導體器件第1部分：總則(Semiconductordevices—Part1:General)IEC60747-16-1半導體器件第16-1部分：微波集成電路放大器(Semiconductordevices—IEC60747-16-4:2004半導體器件16-4部分：微波集成電路開關(Semiconductordevices—Part16-4:MicrowaveinteIEC60749-5:2017)半導體器件機械和氣候試驗方法第5部分：穩(wěn)態(tài)溫濕度偏置壽命試驗(Semiconductordevices—MechanicalIEC60749-10:20222半導體器件機械和氣候試驗方法第10部分：機械沖擊(Semiconductor1GB/T42709.5—2023/IEC62047-5:2011直流接觸式開關d.c.contactswitch施加直流偏壓產(chǎn)生靜電力使可動金屬板下拉到固定板實現(xiàn)信號通斷的開關。當偏置電壓去除單刀單擲開關single-pole-single-throwswi單刀雙擲開關single-pole-double-throw2單刀多擲開關single-pole-multi-thro多刀多擲開關multi-pole-multi-throwswitch;MPMT冷切換coldswitching熱切換hotswitching3GB/T42709.5—2023/IEC62047-5:在功率傳輸曲線P(dBm)=f(Pim)的線性區(qū)，指定端口反射功率(Pa)與同一端口入射功率4GB/T42709.5—2023/IEC按照IEC60747-16-4:2004的4.1。按照IEC60747-16-4:2004的4.2和4.3。輸入射頻MEMS開關輸出接地5按照IEC60747-16-4:2004的4.4和4.5。按照IEC60747-16-4:2004的4.6。按照IEC60747-16-4:2004的4.8。按照IEC60747-1:2006的第8章。6測試直流驅動電壓和射頻特性的電路圖如圖2所示。V連接被測器件的直流電壓表A連接被測器件的直流電流表信號放大器在隔離器之前控制電源向被測器件提供規(guī)定的偏置電壓注1:控制偏置電壓使射頻MEMS開關在輸入和輸出端口之間變成開或關的狀態(tài)。注2:使用隔離器的目的是保證測試被測器件功率穩(wěn)定，無需考慮輸入阻抗的失配問題。使用偏置電源是為了過濾當驅動電極(一個可動電極和一個固定電極)間的控制電壓持續(xù)升高時，射頻MEMS開關的可動板被下拉到固定板并保持理想的射頻特性時進行測試。7GB/T42709.5—2023/IEC62047-5:2011圖3給出了測試輸入和輸出端口之間阻抗的電路圖。8GB/T42709.5—2023/IECRon=re(Zon) (1) (2)式中：測試步驟如下：a)應校準阻抗測試儀，消除阻抗分析儀、電纜和連接器的系統(tǒng)誤差；b)應進行開路和短路校準，開路和短路阻抗為50Ω;c)對被測器件施加驅動電壓，測試其阻抗；d)測試得到的阻抗的實部值作為導通電阻值，如5.2.2.3中所示。規(guī)定條件如下：a)環(huán)境溫度或基準點溫度；b)偏置條件；c)被測端口。5.2.3導通電容/關斷電容(電容式)測試輸入和輸出端口在開啟和關閉條件下的串聯(lián)電容。測試電路圖見圖3。開啟電容C和關閉電容Co由輸入和輸出端口之間的阻抗計算得到，單位是法拉(F)。Com和C的電容值按照公式(3)和公式(4)計算：Con=-1/(w(im(1/Zon)))=-1/(2πf (3) (4)Zo和Zo——阻抗分析儀指示的數(shù)值；5.2.3.4測試步驟測試步驟如下：a)應校準阻抗測試儀，消除阻抗分析儀、電纜和連接器的系統(tǒng)誤差；b)應進行開路和短路校準，開路和短路阻抗為50Ω;c)對被測器件施加驅動電壓，測試其阻抗；d)測試得到的阻抗的虛部值除以測試得到的角頻率，如5.2.3.3中的w。9GB/T42709.5—2023/IEC620d)被測端口。GB/T42709.5—2023/IEC62047-5:2011圖4給出了用網(wǎng)絡分析儀測試輸入和輸出端口之間射頻特性的電路圖。端口2電纜控制電源測試電纜被測器件圖4用網(wǎng)絡分析儀測試輸入和輸出端口之間的射頻特性的電路圖射頻MEMS開關輸入端口施加輸入功率時，測試傳輸?shù)捷敵龆丝诘墓β逝c入射功率的比值，即為射頻MEMS開關的插入損耗。插入損耗通過測試S參數(shù)S?計算得到，通常用dB表示，它用兩個參量(通常為電壓、電流或功率)比率的對數(shù)形式表示，如公式(6)所Lim=-201g(|Sa|)(開關處于導通狀態(tài))…………(6)當不使用矢量網(wǎng)絡分析儀時，按照IEC60747-16-4:2004的5.2。測試步驟如下。a)測試框圖參見圖4,網(wǎng)絡分析儀射頻輸出端口1發(fā)出的射頻信號直接通過被測器件連接到端Liso=-20lg(|Sa?|)(開關處于關斷狀態(tài))…………(7)GB/T42709.5—2023/IEC62047測試電路圖見圖4?；夭〒p耗是測試得到的反射功率與入射功率的比值，通常用dB表示。通過測試S參數(shù)Sn計算Le=-20lg(|S?|) (9) (10)通過采用IEC60747-16-4:2004中5.4規(guī)定的相同方法測試回波損耗后，VSWR由公式(9)和公式(10)計算。當使用矢量網(wǎng)絡分析儀時，使b)偏置條件按照IEC60747-16-4:2004的5.6。按照IEC60747-16-4:2004的5.6。按照IEC60747-16-4:2004的5.6。按照IEC60747-16-4:2004的5.6。頻MEMS開關使用壽命的測試系統(tǒng)。信號發(fā)生器生成的射頻信號經(jīng)過功率放大器提供給射頻標引序號說明：被測器件射頻探測器計數(shù)器示波器——射頻MEMS開關； 探測被測器件的輸出功率；射頻信號發(fā)生器——向信號放大器提供規(guī)定的射頻信號；信號放大器——向被測器件輸入端提供放大的信號電平；功率放大器——提供特定的放大功率以驅動被測器件；函數(shù)發(fā)生器——為適當?shù)墓β史糯笃魈峁┮欢ǖ墓δ芄β剩粶囟瓤刂破鳌刂票粶y器件處于規(guī)定的溫度范圍內(nèi)。熱切換隨著輸入功率信號的連續(xù)運行而循環(huán)。熱切換測試可為了測試射頻功率自驅動故障，宜將射頻功率施加到射頻MEMS開關上并穩(wěn)定增加，直到開關被驅動為止。一旦射頻MEMS開關被驅動，就記錄射頻功率的水平。反射射頻信號從射頻MEMS開關返回并通過環(huán)行器和衰減器進入功率計。需對反射信號進行測試以確定功率損耗的原因，尤其是在高頻范圍內(nèi)。圖6射頻MEMS開關的功率容量的測試系統(tǒng)電路圖6.3溫度循環(huán)本試驗通過在給定的時間周期里改變溫度以評價其可靠性。設置合適的試驗的溫度和循環(huán)次數(shù)以保證射頻MEMS開關的性能特性在試驗期間是合格的。射頻MEMS開關應在根據(jù)應用需求確定的溫度范圍下進行試驗。射頻MEMS開關應在規(guī)定范圍的周期內(nèi)進行試驗。6.4高溫高濕試驗按照IEC60749-10:2022。按照GB/T4937.12—2018。GB/T42709.5—2023/IEC62047-5:(資料性)前使用的半導體開關[場效應管(場效應晶體管),二極管開關]。半導體開關有功率處理能力低、非線電容接觸式。這意味著，使用不同的驅動機制、接觸方式和電路可以實現(xiàn)至少32種不同類型的射頻射頻MEMS開關具有機電繼電器的性能優(yōu)勢和固態(tài)開關諸如砷化鎵(GaAs)場效應晶體管和二極它們的寬帶頻率特性是其他開關不具有的優(yōu)點(這意味著它們可以在很寬的頻率范圍內(nèi)工作)。射頻求的應用中。半導體開關和射頻MEMS開關性能對比見表A.1。射頻MEMS開關高低隔離度弱強開關時間快(ns級)慢(μs級)低可忽略(靜電、壓電)低高，低(電磁、壓電)差近似10?帶寬窄寬ZRZR0-ZR.金屬觸點a)剖面圖b)等效電路模型a)剖面圖b)等效電路模型GB/T42709.5—2023/IEC62047-5:2011絕緣層、a)剖面圖b)等效電路模型圖B.3并聯(lián)直流接觸射頻MEMS開關圖B.4給出了有一個接觸點的串聯(lián)電容式射頻MEMS開關的示意圖。當驅動電壓施加在可動金a)剖面圖b)等效電路模型圖B.5給出了并聯(lián)電容式射頻MEMS開關的示意圖。當驅動電壓施加在上可動金屬板和信號線a)剖面圖