PCB-MEMS : technology and physical implementation of micro switches on printed circuit board for RF and microwave application

Orientador: Luiz Carlos KretlyDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de ComputaçãoResumo: O desenvolvimento de chaves MEMS (Micro Electro Mechanical System) de RF, usando os conceitos e a tecnologia de placa de circuito impresso (PCB) é objeto desta pesquisa. Foram fabricadas micro-chaves na configuração paralela, sobre guias de onda coplanares (CPW). Recentemente, suas aplicações vêm sendo direcionadas a circuitos mais sofisticados, onde são monoliticamente integrados com outros componentes de RF, como antenas e deslocadores de fase. As chaves desenvolvidas são projetadas para operar com baixa tensão de ativação, e fabricadas usando a técnica surface micromachining, que consiste em construir as estruturas em camadas de filmes finos, e removendo as camadas sacrificiais até a liberação da parte flexível do dispositivo. Neste trabalho é apresentada toda a metodologia do projeto, incluindo as simulações eletromecânicas e eletromagnéticas das chaves MEMS em PCB, bem como s caracterizações. As chaves mostraram desempenho compatível com dispositivos equivalentes comerciais de RF, apresentando larga banda de operação de 1,8 - 18 GHz. Tendo em vista o desempenho físico e operacional dos dispositivos fabricados, essa tecnologia mostra-se viável com tecnologias dominadas localmente e se aplica tanto para Rádio Freqüência como para micro-ondas.Abstract: The development of RF MEMS (Micro Electro Mechanical System) switches, using the concepts and technology of Printed Circuited Board (PCB) is the object of this research. Micro switches in the shunt configuration through the Coplanar Waveguide (CPW) were manufactured. Recently, its applications have been directed to more sophisticated circuits, which are monolithic integrated with other RF components such as antennas and phase shifters. The developed switches are designed to operate with low actuation voltage and manufactured using the surface micromachining technique, which consists to build the structures in thin film layers, and removing the sacrificial layers to the release of the flexible device part. In this work is presented all the methodology of the project, including the electromechanical and electromagnetic simulations of the MEMS switches on PCB, as well as the characterizations. The switches had shown compatible performance when compared with equivalent RF devices available in the market, showing broadband operation from 1,8 - 18 GHz. Due the physical and operational performance of the manufactured devices, this technology shows viable with locally known technologies and feasible for applications in both Radio Frequency and microwave.MestradoEletrônica, Microeletrônica e OptoeletrônicaMestre em Engenharia Elétric