Reliability issues of
RF-MEMS switches
V. Peretti, A. Tazzoli, E. Zanoni, G. Meneghesso
DEI, University of Padova, Via Gradenigo 6/B, 35131 Padova, Italy, tel.
+390498277653, fax. +390498277699
R. Gaddi, A. Gnudi
ARCES-DEIS, University of Bologna, Viale Risorgimento 2, 40136,
Bologna, Italy
Riunione Annuale GE 2006
Ischia, 21-23 giugno 2006
Introduction
MEMS Micro Lens
HIGH-Q Inductors
Packaged MEMS
RF SWITCH
MEMS Tunable filters
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Ischia, 21-23 giugno 2006
Introduction
Generico sistema di rice/trasmissione
MEMS Replaceable components  80% of area
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From http://www.darpa.mil/MTO/MEMS
Switch RF resistivi di tipo serie
Circuito equivalente a stato solido
LAYOUT
PORTE RF
Non attuato
Attuato
PAD di ATTUAZIONE
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Switch RF MEMS Resistivi tipo shunt
Circuito equivalente a stato solido
Non attuato
Attuato
LAYOUT
PORTE RF
PAD di ATTUAZIONE
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Motivazioni

La presenza di movimenti meccanici introduce
una nuova classe di problemi affidabilistici che
sono stati affrontati solo raramente e
marginalmente nei tradizionali dispositivi
elettronici.

A causa della recente introduzione gli RFMEMS
non sono ancora stati studiati approfonditamente
sia dal punto di vista delle loro caratteristiche
elettro/meccaniche che dal punto di vista
affidabilistico.
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Principali problemi affidabilistici della tecnologia
RF MEMS:
• Variazione della resistenza di contatto
• Intrappolamento di carica nei dielettrici
• Massima Potenza operativa
• Umidità
• Usura ( fatigue )
• “Creep effect”
• ESD phenomena ….
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Caratterizzazione Elettrica degli switch RF MEMS
Tempo di Attuazione
Switch resistivi
Parametro di scattering S21
Switch Shunt
0
-5
S21 [dB]
-10
-15
25V Actuation
-20
-25
40V Actuation
-30
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
Time [s]
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Misure e risultati – Stress da 1,000,000 di cicli
Parametri S [dB]
0
S21
-5
-10
-15
S11
-20
Duty cycle = 25 %
-25
1
100
10000
1000000
Numero di cicli
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