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    ADI造“金手指”,传统开关就这样被革了命
    ADI造“金手指”,传统开关就这样被革了命

    ADI前不久发布一种可替代传统继电器方法的出色方案——MEMS开关,四大突破技术实现传统开关的革命。


    近日,参与该项目设计的ADI公司高级应用工程师Eric Carty现身,揭秘了其中关键的“金手指”结构及工艺设计,匠心独具助MEMS开关首次实现性能指数级突破,革命性地推出0Hz(DC)至GHz开关解决方案。


    到底“金手指”缘何如此神奇?揭秘开始……

    >>>>黄金打造,金手指超级灵巧机敏

    下图展示是被ADI工程师们私下称为金手指”的黄金悬梁臂。它结构小巧,仅厚6微米,如其绰号的意思,有5根手指(触点)。ADI投入了大量资金,研发镀金技术,借助专门的MEMS生产线打造这些高度一致的产品。

    “金手指”采用静电动作方式,在悬臂梁下方施加高压直流电压,以控制开关导通。当导通时,静电吸引力将悬臂拉下来,全部5个触点都降下来,每个触点的导通电阻均为5欧姆,组合后,整体导通电阻会小很多,能让更大功率通过。经过测试,“金手指”的传输功率可达36dBm。

    悬臂梁由黄金制造,不过金对金的接触设计不利于提升动作寿命,所以触点材料改用硬质合金金属,因此其使用寿命——即开关次数——得到了大幅提升。


    金手指”导通时的实际移动距离只有0.3微米,微小的移动距离、以及ADI专利的密封壳技术,均有助于提高可靠性,可靠性是机械设计的关键!参与设计“金手指”的ADI公司高级应用工程师Eric Carty表示——


    “由四组‘金手指’构成的MEMS继电器产品可以实现10亿次的开关寿命,而机电继电器,一般是1000万至1亿次开关寿命。单就动作次数而言,这已称得上是开关领域最具革命性的突破,而突破远不止这一点。

    Eric Carty

    高级应用工程师

    不止开关寿命,四大突破引领开关革命潮流

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    MEMS开关需要高电压以静电力驱动开关。为使器件尽可能容易使用,并进一步保障性能,ADI公司设计了配套驱动器集成电路(IC)来产生高直流电压,其与MEMS开关共同封装于QFN规格尺寸中。

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    Eric 指出:“过去,有人试着做过MEMS开关,但他们从来没有成功地在同一封装内部集成驱动器,这对于ADI来说却轻而易举。ADI公司在DC/DC转换器、电荷泵技术上有很多积累,我们把驱动器集成在内部,增强了易用性,改善了用户体验,这就是第二点突破。”

    四组“金手指

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    封装,是第三点突破。ADI RF MEMS实现了固态开关一样的尺寸,高度只有1mm,封装面积5mmX4mm,比现有继电器小20倍。因为尺寸非常小,所以器件的实际寄生效应也非常小,在需要大带宽的情况下拥有先天优势,经过测试,其带宽可以高达100GHz。“它天生就是一款低电容高带宽开关!真正限制带宽的是封装,而不是封装里面小小的MEMS开关器件。小尺寸能为电路设计带来更大的想象空间。” Eric总结道。

    金手指”与驱动IC在同一塑料封装中,封装面积仅有5mmX4mm

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    第四点突破在于其优异性能,包括高带宽、低插损、低功耗以及极高的线性度等。“带宽可高达100GHz,开关导通电阻不到2欧姆,功耗典型值不超过20mW,IP3接近69dBm。”对于亲手打造的产品,Eric如数家珍。

    >>>>

    目标自动化测试设备,GO!GO!GO!

    MEMS开关可以很好地应用于自动化测试设备、射频测试设备、国防、航空航天等应用中,这些应用对低插损性能要求很高,另外在仪器仪表中,有对从直流开始的高带宽性能的需求。ADI RF MEMS开关这种完美的继电器性能,对用户的吸引力非常巨大,尤其在自动化测试设备中,前景广阔。

    ADI RF MEMS开关的目标市场

    Eric表示:“在ATE中典型应用类似于滤波器开关,这些开关不仅需要直流通过能力,还需要射频通过能力,很难为这些要求找到一种不错而巧妙的开关解决方案。用户一般会采用继电器,但这些继电器由于寿命问题经常需要花成本进行更换。MEMS开关所具有的技术优势,包括运行能力、宽带宽、小尺寸、高线性度、长寿命,恰好满足了这类应用需求。”

    最后推荐大家观看视频,Eric详细的向大家了ADI RF MEMS开关技术。ps.时长近40分钟,建议在wifi环境下观看~

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