Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die Entwicklung mikromechanischer Schalter für den Millimeterwellenbereich, die vorrangig die Anforderungen für einen Einsatz in Radarsensoren im Automobil erfüllen sollen. Kapitel 1 illustriert die Motivation für diese Arbeit und gibt einen knappen Überblick über gegenwärtige und zukünftige Radar-Sensoren der Firma Robert Bosch GmbH im KFZ-Bereich. Die Grundlagen der entwickelten Komponenten und eine Einordnung in das wissenschaftliche Umfeld sind Gegenstand des zweiten Kapitels. Darüber hinaus werden mikromechanische Hochfrequenzschalter mit pin-Dioden und makromechanischen Bauteilen verglichen und prinzipielle Vor- und Nachteile erörtert. Die für die entwickelten Schalter relevanten Aspekte des Substrat-Einflusses, der verwendeten Substrat-Isolierung und der lateralen Dimensionierung der Leitungen werden in Kapitel 3 diskutiert. Der im Rahmen der Arbeit neu entwickelte Prozessablauf zur Herstellung mikromechanischer Schalter wird im Kapitel 4 vorgestellt. Als Grundlage werden Prozesse der Silizium-Standard-Technologie sowie ein Galvanik-Schritt und ein Photoresist-Opferschicht-Prozess verwendet. Das maximale Verhältnis der Kapazitäten des Schalters in den beiden Schaltzuständen ist technologisch begrenzt. Wie im Kapitel 5 anhand von einfachen Modellrechnungen gezeigt wird, kann diese Limitierung mit Hilfe des Prinzips des kapazitiven Resonanzschalters für einen gewissen Frequenzbereich überwunden werden. In Kapitel 6 werden im Frequenzbereich zwischen 18 und 42 GHz Messergebnisse von koplanaren Brückenschaltern, die nach dem oben erwähnten Resonanzprinzip arbeiten und bei denen die bewegliche Brücke senkrecht zur Signalleitung angeordnet ist, vorgestellt. Die in Kapitel 6 diskutierten Brückenschalter weisen den Nachteil auf, dass die Länge der Brücke nur begrenzt unabhängig von der Signalleitungsbreite gewählt werden kann, und es daher zu einer unerwünschten Verkopplung von mechanischen und Hochfrequenzeigenschaften kommt. Aus diesem Grund wird das in Kapitel 7 eingeführte Konzept des Längsschalters entwickelt, bei dem die bewegliche Brücke parallel zur Koplanarleitung ausgerichtet ist. Neben der eigentlichen Hochfrequenzfunktionalität sind auch mechanische Spezifikationen der Schalter sehr wichtig. Die Ergebnisse von diesbezüglichen Untersuchungen werden zusammen mit einer knappen Darstellung der theoretischen Grundlagen in Kapitel 8 präsentiert. Ein Ausblick auf die zukünftige Entwicklung wird zusammen mit einer Diskussion der Aspekte Zuverlässigkeit, Aufbau- und Verbindungstechnik sowie Integration mit aktiven Silizium-Bauelementen im letzten Kapitel gegeben.
Mikromechanische kapazitive Schalter für den Mikro- und Millimeterwellenbereich
2003
153 Seiten, 96 Bilder, 18 Tabellen, 139 Quellen
Theses
German
Kapazitive mikromechanische Beschleunigungssensoren für Kfz
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|Kapazitive Beruhrungs-Schalter: Vom Navi in die Industrie
British Library Online Contents | 2010
Automotive engineering | 1984
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