射頻微機電可調式電感器之設計、模擬與製作

Abstract

隨著無線通訊產品的進展，如手機、無線區域網路、藍芽傳輸等，都是高頻射頻技術而研發出來的。其中，可以利用射頻微機電技術來製造出輕、薄、短、小的射頻被動元件，它包含了微開關、共振器、高品質電感、可調式電容、可調式電感與可調式濾波器。 本文的重點將集中於可調式電感。研究過程是從選擇電感的調節原理、模擬、製作到最後元件量測。本論文的可調式電感的原理，是利用雙圈雙層電熱式致動器，利用熱膨脹係數不同，而導致線圈會向上或向下彎曲，使得電感值會因為兩個線圈互感值改變而造成總體的電感值變化。本文最後製造出了兩種可調式電感的型式，包含了改變電感的線寬、線圈間的距離、以及利用乾蝕刻與濕蝕刻將基底掏掉。先利用高頻電磁分析軟體HFSS來尋求最佳化的設計，希望能達到高品質係數、高的操作頻率、電感值及其改變的範圍能很大，最後在到國家奈米元件實驗室(NDL)去量測高頻結果來驗證。 本文的可調式電感所佔的面積僅有540μm × 300μm。量測結果其電感值皆大於1nH，而且電感值的調整範圍可以高達10.4%。藉由將基底掏空，其品質因素可以從5.35提升至16.8。而且其操作頻率可以超過30GH，而且在操作頻率5GHz時，品質因素最好可到達16.8。