两款RF MEMS开关设计固有的“逆天”性能.doc

两款RF MEMS开关设计固有的“逆天”性能唐代文学家陆龟蒙的黄金诗称“自古黄金贵，犹沽骏与才”，这句话在 1000 多年后的今天竟然依然没过时。黄金因其特有的天然属性，即使在经济十分繁荣的今天，既是储备和投资的特殊通货，又是首饰业的“霸主”，甚至是电子业、现代通信、航天航空业等特殊行业它也是重要材料。  神秘黄金结构件打造革命性的开关性能ADI 发布宣称革命性的两款RF MEMS 开关带集成驱动器的 0Hz 至 13GHz MEMS 开关 ADGM1004 和集成驱动器的 DC 至 14GHz 单刀四掷 MEMS 开关 ADGM1304。MEMS 开关的关键优势是它在一个非常小的表贴封装中实现了 0 Hz/dc 精密性能、宽带RF性能以及比继电器优越得多的可靠性。此外，该系列 MEMS 开关设计固有的“逆天”性能还表现如下：精密直流性能：已实现 线性度性能：输入信号音为 27dBm 时，三阶交调截点 (IP3) 超过 69dBm。在全部工作频段上有提高到 75dBm 以上的潜力。动作寿命：保证至少 10 亿次动作循环，这远远超过了当今市场上的任何功率处理(RF/dc)：已在全部工作频段上测试了 40dBm 以上的功率，在较低或较高频率时性能不下降。对于直流信号，该开关技术允许 200mA 以上的采用黄金材料的合金在高温中经受“炼狱般的考验”上面的开关产品中很好地利用了黄金的良好导电性，而其实黄金的优良物理化学特性还包括具有极高的抗化学腐蚀和抗变色性能力，并且在1000摄氏度高温下不熔化、不氧化、不变色、不损耗，而其抗高温特性同样在电子产品中获得很多应用。许多应用需要能在125以上环境下工作的信号处理解决方案，但对于采用标准设计的集成电路其最高工作温度通常仅规定为125。无论是在地下一英里处操纵油钻还是对喷气式发动机进行精密测量，都需要在接近极端温度的环境下作业，因此需要借助专门的解决方案来保证性能和可靠性。对于这类要求严苛的应用，ADI提供了专为极端温度设计的产品，该产品系列经认证可在175至210高温环境下工作，特别适合对石油和天然气勘探、地热监测、工业引擎控制及其他应用。事实上，通常如果将这类集成电路暴露于极端温度环境下，其性能和可靠性往往还会受许多因素的影响而有所降低。例如，衬底漏电流以指数方式增加以及器件参数随温度变化都会导致性能大打折扣。而诸如电子迁移等硅片级问题以及线焊磨损等封装级问题也会损害可靠性。为了克服这些挑战，ADI的高温产品系列特别采用了创新硅工艺、封装和测试技术进行设计，并且经认证可在高温环境下工作。这其中，基于黄金材料的工艺发挥了重要作用，ADI专为HT塑料封装打造的线焊工艺是在高温环境中保证封装可靠性的另一项主力技术。普通的金/铝线焊将随着温度的升高而退化，形成含空隙的易碎金属间化合物，削弱焊接强度。整个过程可能只需要几百个小时ADI在HT塑料封装多加了一道镍钯金金属化工序，以获得金焊盘表面，然后与金线一起实现精致的金属焊接，从而避免形成金属间化合物。下图显示了使用该项技术所获得的可靠性提升在高温环境中，标准金/铝焊接在500小时后便会出现明显的空隙并形成金属间化合物，而右侧采用镍钯金金属化工艺的焊接在6000多小时后依然完好无损。图3：195下500小时后的金/铝线焊。图4：195下6000小时后加装镍钯金隔离的金/金线焊。ADI 的 HT 产品工序流程中包含针对高温应用需求定制的综合可靠性认证计划。所有 HT 产品均符合 JEDEC JESD22A108 规范的高温运行寿命(HTOL)测试。每款产品都有至少三个批次需要在最高温度下进行最少 1000 小时的测试，确保符合数据手册技术规格。基于这类工艺技术的产品，业界工程领域熟悉的还包括加速度计 ADXL206、陀螺仪 ADXRS645、仪表放大器 AD8229 以及多路复用器 ADG798 以及 ADG5298 等。