Zero-level packaging of microwave and millimeterwave mems components
Mikrodalga ve milimetredalga MEMS bileşenlerinin sıfır-seviye paketlenmeleri
- Tez No: 269057
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ŞİMŞEK DEMİR, PROF. DR. TAYFUN AKIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 145
Özet
Bu tezde, mikrodalga ve milimetre-dalga uygulamaları için iki adet paralel, sığal değeçli RF MEMS anahtar ve iki adet RF MEMS TGÇÇ (Tek Giriş Çift Çıkış) anahtar yapısının tasarımları, üretim aşamaları ve ölçüm sonuçları, RF MEMS anahtarlar için iki adet sıfır-seviye paket yapısının geliştirilmesi ve bu paket yapılarının oluşturulabilmesi için gereken proses adımlarının geliştirilmesi aşamaları anlatılmaktadır.26 GHz ve 12 GHz çalışma frekanslarında iki adet paralel, sığal değeçli RF MEMS anahtar yapısı tasarlandı, üretildi ve RF ölçümler sonunda üretilen yapılar ile tasarımlar arasındaki uyumluluk gösterildi. 26 GHz'te tasarlanan anahtar yapısında ve çalışma frekansında, yukarı durumda geriye dönüş kaybı 27.61 dB olarak ölçüldü, aşağı durumda araya girme kaybı ve yalıtım sırasıyla 0.21 dB ve 27.16 dB olarak ölçüldü. 12 GHz'te tasarlanan anahtar yapısında ve çalışma frekansında, yukarı durumda geriye dönüş kaybı 38.69 dB olarak ölçüldü, aşağı durumda araya girme kaybı ve yalıtım sırasıyla 0.05 dB ve 25.84 dB olarak ölçüldü. Her iki RF MEMS anahtar için de oldukça uyumlu devre modelleri elde edildi. Bahsi geçen paralel, sığal değeçli anahtar yapılarının yapı taşı olarak kullanıldığı, iki adet RF MEMS TGÇÇ anahtar yapısı devre benzetimleri ile tasarlandı, üretildi ve RF ölçümleri tamamlandı. Devre modeli benzetimleri gösterdi ki, üretilen yapıların başarımları tasarımlarda elde edilen başarımlarla örtüştü. 26 GHz'teki TGÇÇ anahtar yapısında, geri dönüş kaybı 12 dB ve araya girme kaybı 1.24 dB olarak ölçüldü. 12 GHz'teki TGÇÇ anahtar yapısında, geri dönüş kaybı 5.6 dB ve araya girme kaybı 0.49 dB olarak ölçüldü. Üretilmiş TGÇÇ anahtar yapılarının beklenmeyen derecede kötü başarımlarının sebebi araştırıldı ve bulundu. Bu kötü başarımların SPDT anahtarların serimlerinde ki ortak bir hatadan kaynaklandığı farkedildi. Bu yanlışlıklar devre modeli üzerinde düzeltildi ve beklenen başarımlar elde edildi.Yüksek özdirençli silisyum pulların kullanıldığı iki adet sıfır-seviye paket yapısı önerildi ve bu paket yapısının RF etkilerini en aza indirebilmek için gereken tasarım değişiklikleri RF MEMS paralel, sığal değeçli anahtar yapılarına ve TGÇÇ anahtar yapılarına uygulandı. Bunun için, EDK (Eşdüzlemsel Dalga Kılavuzu) poligonsal geçişler tasarlandı ve anahtar tasarımlarına eklendi ve bu eklemelerin ardından anahtar yapılarındaki gerekli ayarlamalar EM ve devre benzetimleri üzerinden gerçekleştirildi.Önerilen paket yapısının elde edilebilmesi için, iki adet proses döngüsü üzerinde çalışıldı. Bunlardan bir tanesi KOH anizotropik silisyum aşındırma yöntemine, diğeri ise DRIE ile silisyum aşındırma yöntemine dayanıyordu. İkinci yöntemde büyük gelişim kaydedildi fakat, bu yöntemin kullanılabilir aşamaya gelmesi için hala çalışılmaya ihtiyaç duyulmaktadır ve bu tez çalışması içinde sonuca ulaşılamamıştır.
Özet (Çeviri)
This thesis presents realization of two shunt, capacitive contact RF MEMS switches and two RF MEMS SPDT switches for microwave and millimeter-wave applications, two zero-level package structures for RF MEMS switches and development trials of a BCB based zero level packaging process cycle.Two shunt, capacitive contact RF MEMS switches for 26 GHz and 12 GHz operating frequencies are designed, fabricated and consistencies between fabricated devices and designs are shown through RF measurements. For the switch design at 26 GHz and at the operating frequency, return loss in the upstate is measured to be 27.61 dB, insertion loss and isolation in the downstate is measured to be 0.21 dB and 27.16 dB, respectively. For the switch design at 12 GHz and at the operating frequency, return loss in the upstate is measured to be 38.69 dB, insertion loss and isolation in the downstate is measured to be 0.05 dB and 25.84 dB, respectively. Quite accurate circuit models have been obtained for both of the RF MEMS switches. Two RF MEMS SPDT switches, which utilize the shunt, capacitive contact switches as building blocks are designed through circuit simulations. These two designs are fabricated and their RF measurements have been completed. It is shown from circuit model simulations that, the performances of the fabricated devices and desired responses corresponded to each other. For the SPDT switch design at 26 GHz, return loss at the input port is measured to be 12 dB and insertion loss is measured to be 1.24 dB. For the SPDT switch design at 12 GHz, return loss at the input port is measured to be 5.6 dB and insertion loss is measured to be 0.49 dB. The reason behind the unexpectedly bad performances has been investigated and discovered. The bad performances were due to a common mistake in the layouts of both SPDT switches. These mistakes are corrected in the circuit models and expected performances are obtained.Two different zero-level package structures which use high-resistive Si wafers have been suggested and required design changes have been made on the RF MEMS shunt, capacitive contact switches and SPDT switches in order to minimize the package effects. For this purpose polygonal CPW transitions have been designed and integrated into the designs, followed by the necessary tunings in the switch structures for which EM and circuit simulations are utilized.For the suggested package structures to be produced, two possible process cycles have been studied. One of the process flows was based on KOH anisotropic Si etching and the other one was based on DRIE (Deep Reactive Ion Etching). Great progress has been achieved in the latter process cycle, however this process cycle still needs some more study and it could not be completed in the time required for this thesis study.
Benzer Tezler
- Packaging of RF MEMS switches and performance improvement
RF MEMS anahtarların paketlenmesi ve başarım artırımı
İLKER COMART
Doktora
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞİMŞEK DEMİR
PROF. DR. TAYFUN AKIN
- Sıfır atık projesi ve İzmir ili Konak ilçesi'nde sıfır atık uygulaması
Zero waste project and zero waste implementation in Konak district of Izmir province
BERKAY ÖLMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Çevre MühendisliğiNevşehir Hacı Bektaş Veli ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEVAL ARAS
- Avrupa'daki depozito yönetim sistemi uygulamalarının incelenmesi ve zorunlu depozito yönetim sisteminin Türkiye'de uygulanmasına yönelik öneriler
Examination of deposit management system applications in Europe and suggestions for the implementation of mandatory deposit management system in Türkiye
AYBİKE MISIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN ATİLLA ARIKAN
- Şehir hastanelerinde atık yönetimi ve COVİD-19'un hastanelerde atık miktarı ve dağılımına etkisinin incelenmesi
Waste management in city hospitals and examining the effect of COVİD-19 on waste amount and distribution in hospitals
MERVE KONCAGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN ATİLLA ARIKAN
- İşlemci yazmaçlarının güç ve güvenilirlik açısından verimsizliğinin engellenmesi
Avoiding register file inefficiency in terms of power and reliability
ABDULAZİZ EKER
Doktora
Türkçe
2016
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OĞUZ ERGİN