电容式RFMEMS开关自热效应的多物理场协同仿真

• 作者: 李君儒 高杨
• 来源期刊: 强激光与粒子束
• 学科: 工学
• 关键词: 射频微电子机械系统 电容式开关 自热效应 失效机理 多物理场 协同仿真
• 年，卷（期）: 2016,（6）
• 所属期刊栏目: 微纳技术
• 页码范围: 064108-1-064108-5
• 页数: 1页
• 分类号: TN306
• 字数: 2812字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11884/HPLPB201628.064108

摘要

随着信号输入功率的升高，电容式 RF MEMS 开关会发生自热效应使膜片变形，引起开关气隙高度的改变，导致开关驱动电压漂移，严重影响其可靠性。由于自热效应的失效机理涉及到复杂的多物理场耦合，因此提出了“电磁-热-应力”的多物理场协同仿真方法描述其失效模式，并分析其失效机理。首先利用 HF-SS 软件建立开关的电磁仿真模型，得到不同输入功率下膜片的耗散功率；再以此作为热源，利用 ePhysics 软件建立开关的热仿真模型，得到膜片上的温度分布；然后将温度梯度作为载荷，利用 ePhysics 软件建立开关的应力仿真模型，得到开关的形变行为；最后，根据膜片形变所致的气隙高度变化，得到驱动电压漂移的失效预测模型。以一种具有矩形膜片结构的典型电容式 RF MEMS 开关为例，利用该方法得到：矩形膜片表面电流密度主要分布在膜片的长边的边缘；温度沿膜片长边逐渐降低，且膜片中心处温度最高、锚点处温度最低；膜片的热应力变形呈马鞍面形，且最大形变点发生在膜片长边的边缘处，仿真还得到0～5 W 输入功率下膜片的最大形变量；并拟合出了0～5 W 输入功率下的开关驱动电压-输入功率漂移曲线，该曲线具有线性特征并与文献实测数据极为吻合，由此证明了该方法的有效性。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	高杨	中国工程物理研究院电子工程研究所	150	833	13.0	19.0
2	李君儒		4	7	1.0	2.0