CN105957774B - 一种开关梁 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种开关梁，包括中间极板和所述中间极板两侧的连接梁，所述连接梁包括至少一个环形结构；在所述连接梁包括一个环形结构的情况下，所述环形结构与所述中间极板之间通过一对连接杆连接；在所述连接梁包括至少两个环形结构的情况下，相邻的两个所述环形结构之间通过一对连接杆连接，且与所述中间极板相邻的环形结构与所述中间极板之间通过一对连接杆连接；所述环形结构为椭圆环形结构或圆角矩形环形结构，所述连接杆为弧形连接杆，任意所述一对连接杆的弧口方向相反。本方案可以解决现有技术的MEMS开关梁在受力变形过程中，应力集中在边角区域的问题。

Description

一种开关梁

技术领域

本发明涉及射频微机电***技术领域，特别涉及一种开关梁。

背景技术

随着通信技术的不断发展，电磁波从低频和高频范围逐渐发展到了射频和微波范围。射频MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电***)开关相比于传统的开关，具有低***损耗、高隔离度、低功率和低成本等优点，所以，射频MEMS开关被越来越多地应用在可调滤波器、天线、匹配网络等设备。低驱动电压MEMS开关是常用的一类射频MEMS开关，相对于高驱动电压MEMS开关，使用低驱动电压MEMS开关的供电电路模块可以具有较小的尺寸，十分有利于通信设备的小型化。

实现低驱动电压MEMS开关的关键是开关中采用的低弹性系数MEMS开关梁结构。现有技术中的低弹性系数MEMS开关梁结构采用多角形弯曲结构，如图1(a)所示，采用多角形弯曲结构的MEMS开关梁包括中间极板和位于中间极板两侧的连接梁，该连接梁包括至少两个环形结构，相邻的两个环形结构之间以及环形结构与中间极板之间均通过一对连接杆连接。

现有技术中，上述环形结构为含有边角的环状多边形，例如图1(a)和图1(b)中的环形结构为环状矩形结构，具有边角结构的MEMS开关梁在受力变形过程中，应力大多集中在边角区域(如图1(a)中的标号A所指虚线区域)，致使MEMS开关中开关梁易发生翘曲，开关可靠性低。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种开关梁，用以解决现有技术中，MEMS开关梁在受力变形过程中，应力集中在边角区域的问题。

为达到上述目的，本发明实施例公开了一种开关梁，包括中间极板和所述中间极板两侧的连接梁，所述连接梁包括至少一个环形结构，

在所述连接梁包括一个环形结构的情况下，所述环形结构与所述中间极板之间通过一对连接杆连接；

在所述连接梁包括至少两个环形结构的情况下，相邻的两个所述环形结构之间通过一对连接杆连接，且与所述中间极板相邻的环形结构与所述中间极板之间通过一对连接杆连接；

所述环形结构为椭圆环形结构或圆角矩形环形结构，所述连接杆为弧形连接杆，任意所述一对连接杆的弧口方向相反。

优选的，在所述环形结构为椭圆环形结构的情况下，所述椭圆环形结构的外圈椭圆的长轴与短轴之比等于内圈椭圆的长轴与短轴之比。

优选的，在所述环形结构为圆角矩形环形结构的情况下，所述环形结构的外圈对应的圆角的直径，等于外圈对应的圆角矩形的宽度；所述环形结构的内圈对应的圆角的直径，等于内圈对应的圆角矩形的宽度。

优选的，所述环形结构上与任意构成一对的两个所述弧形连接杆的连接处设置有豁口。

优选的，所述连接杆与所述环形结构的连接处平滑过渡。

优选的，所述中间极板上开设有多个开孔。

优选的，所述开孔为圆形或边数为偶数的正多边形。

优选的，所述中间极板两侧的连接梁对称。

本方案中，开关梁中的环形结构为椭圆环形结构或圆角矩形环形结构，不存在多角形环形结构中的边角区域，开关梁变形的过程中，应力被均匀分散在环形结构中，解决了MEMS开关梁在受力变形过程中，应力集中在边角区域的问题，增加了开关梁的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1(a)为现有技术中的一种低弹性系数MEMS开关梁的结构示意图；

图1(b)为现有技术中的另一种低弹性系数MEMS开关梁的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种开关梁的第一种结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种开关梁的第二种结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种开关梁的第三种结构示意图；

图5为本发明实施例提供的中间极板的平面结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应该说明的是，本发明实施例中所述的开关梁是指固支梁，即开关梁的两端均是固定在锚点上的。对于开关梁的材料，可以选择为金属或者金属混合物。

如图2～4所示，本发明实施例提供的一种开关梁，包括中间极板1和所述中间极板1两侧的连接梁2，所述连接梁2包括至少一个环形结构3。

在所述连接梁2包括一个环形结构3的情况下，所述环形结构3与所述中间极板1之间通过一对连接杆4连接；

在所述连接梁2包括至少两个环形结构3的情况下，相邻的两个所述环形结构3之间通过一对连接杆4连接，且与所述中间极板1相邻的环形结构3与所述中间极板1之间通过一对连接杆4连接。

所述环形结构3为椭圆环形结构或圆角矩形环形结构，所述连接杆4为弧形连接杆，任意所述一对连接杆4的弧口方向相反。

如图2所示的第一种结构，该环形结构3为椭圆环形结构。

在所述环形结构3为椭圆环形结构的情况下，所述椭圆环形结构的外圈椭圆的长轴与短轴之比等于内圈椭圆的长轴与短轴之比。可以理解的是，由于椭圆形状的环形结构3，其两端所受到的应力稍高，所述椭圆环形结构的外圈椭圆的长轴与短轴之比等于内圈椭圆的长轴与短轴之比，即表示环形结构3两端的宽度较大，环形结构3的两端不易发生变形。

如图3所示的第二种结构，为了使开关梁具有更好的弯曲变形性能、较低的弹性系数，所述环形结构3上与任意构成一对的两个所述弧形连接杆的连接处设置有豁口5，即表示环形结构为非闭合结构。

如图4所示的第三种结构，该环形结构3为圆角矩形环形结构。

在所述环形结构3为圆角矩形环形结构的情况下，进一步的，所述环形结构3的外圈对应的圆角的直径，等于外圈对应的圆角矩形的宽度；所述环形结构3的内圈对应的圆角的直径，等于内圈对应的圆角矩形的宽度。即此时，环形结构3的两端为半圆形。

应该说明的是，在如图4示的第三种结构中，所述环形结构3上与任意构成一对的两个所述弧形连接杆的连接处同样可以设置有豁口5。

另外，上述椭圆环形结构表示环形结构3的外圈和内圈均为椭圆形，上述圆角矩形环形结构表示环形结构3的外圈和内圈均为圆角矩。

在本发明实施例中，所述连接杆4与所述环形结构3的连接处平滑过渡。本领域技术人员可以理解的是，平滑过渡即是连接杆4与所述环形结构3的连接处倒有圆角，可以减少在连接杆4与所述环形结构3的连接处的应力集中。

为了释放梁的部分残余应力，降低开关梁结构的杨氏模量，本发明实施例中，如图5，所述中间极板1上开设有多个开孔6。另外，为了防止开关梁在弯曲过程中，开孔处出现过大的应力，开孔形状应具备较高的对称性，所述开孔6为圆形或边数为偶数的正多边形。

为了保证整个开光梁的应力分布均匀，所述中间极板1两侧的连接梁2对称。应该说明的是，此处的对称，可以是指两侧的连接梁2在横向和纵向均对称。

应该说明的是，本发明实施例中，中间极板1和所述中间极板1两侧的连接梁2可一体成型。

本方案中，开关梁中的环形结构为椭圆环形结构或圆角矩形环形结构，不存在多角形环形结构中的边角区域，开关梁变形的过程中，应力被均匀分散在环形结构中，解决了MEMS开关梁在受力变形过程中，应力集中在边角区域的问题，增加了开关梁的可靠性。

示意图中的标号说明：

1、中间极板；2、连接梁；3、环形结构；4、连接杆；5、豁口；6、开孔。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种开关梁，包括中间极板和所述中间极板两侧的连接梁，所述连接梁包括至少一个环形结构，其特征在于，

在所述连接梁包括一个环形结构的情况下，所述环形结构与所述中间极板之间通过一对连接杆连接；

在所述连接梁包括至少两个环形结构的情况下，相邻的两个所述环形结构之间通过一对连接杆连接，且与所述中间极板相邻的环形结构与所述中间极板之间通过一对连接杆连接；

所述环形结构为椭圆环形结构或圆角矩形环形结构，所述连接杆为弧形连接杆，任意所述一对连接杆的弧口方向相反；

在所述环形结构为椭圆环形结构的情况下，所述椭圆环形结构的外圈椭圆的长轴与短轴之比等于内圈椭圆的长轴与短轴之比；

在所述环形结构为圆角矩形环形结构的情况下，所述环形结构的外圈对应的圆角的直径，等于外圈对应的圆角矩形的宽度；所述环形结构的内圈对应的圆角的直径，等于内圈对应的圆角矩形的宽度。

2.根据权利要求1所述的开关梁，其特征在于，所述环形结构上与任意构成一对的两个所述弧形连接杆的连接处设置有豁口，所述豁口表示所述环形结构为非闭合结构。

3.根据权利要求1所述的开关梁，其特征在于，所述连接杆与所述环形结构的连接处平滑过渡。

4.根据权利要求1所述的开关梁，其特征在于，所述中间极板上开设有多个开孔。

5.根据权利要求4所述的开关梁，其特征在于，所述开孔为圆形或边数为偶数的正多边形。

6.根据权利要求1所述的开关梁，其特征在于，所述中间极板两侧的连接梁对称。