Capacitive and ohmic microelectromechanical switches with bridges made of spring stell, especially for application in high frequency systems

• Applicants: Professor Dr.-Ing. Edmund P. Burte; Professor Dr.-Ing. Abbas Omar
• Subject Area: Microsystems ; Electronic Semiconductors, Components and Circuits, Integrated Systems, Sensor Technology, Theoretical Electrical Engineering
• Term: from 2013 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 233756290

• Final Report Year: 2017

Final Report Abstract

Die im Rahmen des Projektes zu bearbeitende Aufgabenstellung beinhaltete das Design, die numerische Simulation und die Herstellung von HF MEMS Schaltern mit Brückenstrukturen aus Federstahl. Hierzu wurde der Sputterprozes von Federstahl entwickelt, erprobt und optimiert. Es wurde gezeigt dass der mechanische Stress in der Stahlschicht von Prozesszeit und Leistung abhängig sind. Deswegen wurde der Sputterprozessablauf in Intervalle mit definierten Abscheide- und Pausenzeit aufgeteilt, um eine mechanische Schichtspannung unter 40 MPa zu erreichen. Niedertemperatur ECR-PECVD-Prozesse zur Abscheidung der dielektrischen Schichten aus Siliziumoxynitrid wurden weiterentwickelt und optimier, um optimale HF-Eigenschaften des Dielektrikums zu erzielen. Die Ätz-Prozesse zur Strukturierung der eingesetzten Schichten wurden ebenfalls auf die Zielsetzung angepasst und optimiert. Ein Messaufbau zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls wurde entworfen, gebaut und erfolgreich getestet. Hierzu wurde ein Laser-Interferometer zur Registrierung der Schwingungen eines aus gesputterter Stahlfolie bestehenden Pendels eingesetzt. Ein mathematisches Modell wurde entwickelt, um den E-Modul aus den Messergebnissen zu bestimmen. Im Rahmen des Projekts wurden ferner passive HF Komponente wie Filter und Antennen sowie auch MEMS abstimmbare Strukturen entworfen, hergestellt und messtechnisch charakterisiert. Dazu wurden verschiedene Entwicklungsmethoden wie DGS, DMS, Hairpin- und Ring-Resonatoren etc. eingesetzt.

Publications

• "A new design of a configurable band pass filter based on octagonal resonators, varactor devices, and lumped low pass filter for blocking RF signals," Radar, Communication and Measurement, RADCOM 2013 (Hamburg, Germany), 2013
  A. Boutejdar, A. Darwish, A. Omar, and E. Burte
  
• "Design of a novel ultra-wide stop band low pass filter using quasi-Yagi-DGS-element and parallel compensated capacitors," Radar, Communication and Measurement, RADCOM 2013 (Hamburg, Germany), 2013
  A. Boutejdar, A. Omar, and E. Burte
  
• "LPF Builds On Quasi-Yagi DGS," Microwaves & RF, vol. 4, pp. 52-58, 2013
  Boutejdar, A. Omar, and E. Burte
  
• "High-performance wide stop band low-pass filter using a vertically coupled DGS-DMS-resonators and interdigital capacitor," Microwave and Optical Technology Letters, vol. 56, pp. 87-91, 2014
  A. Boutejdar, A. Omar, and E. Burte
  
• "Design of a Novel Ultrawide Stopband Lowpass Filter Using a DMS-DGS Technique for Radar Applications" , International Journal of Microwave Science and Technology, Volume 2015, Article number 101602, 2015
  Boutejdar, A., Ibrahim, A., Burte, E.
  
• "DGS resonators: Form compact filters", Microwaves and RF, Volume 54, Issue 3, pp. 52-60, 2015
  Boutejdar, A., Ibrahim, A., Burte, E.
  
• "Novel microstrip: Antenna aims at UWB applications", Microwaves and RF Volume 54, Issue 10, pp. 62-66, 2015
  Boutejdar, A., Ibrahim, A., Burte, E.
  
• "Compact LPF to UWB BPF transition employing quasi-triangular DGS resonators and a discontinuity on the microstrip feed line" 4th International Conference on Electrical Engineering, ICEE 201523, Article number 7416726, 2016
  Boutejdar, A, Ibrahim, A., Challal, M., Wael, A.A, Burte, E.
  
• "Extracting of compact tunable BPF from LPF using single T-DGS-resonator and 0.25PF/0.5PF Chip Monolithic Ceramic Capacitors", 4th International Conference on Electrical Engineering, ICEE 201523, Article number 7416727, 2016
  Boutejdar, A, Ibrahim, A., Challal, M., Wael, A.A, Burte, E.
  
• "New compact dual bandpass filter using coupled double-ring resonators and DGS-technique" Applied Computational Electromagnetics Society Journal, Volume 31, Issue 2, pp. 132-137, 2016
  Boutejdar, A., Eltabit, N.M., Ibrahim, A., Burte, E., Abdalla, M.A.
  
• "Design of Reconfigurable Antenna Using RF MEMS Switch for Cognitive Radio Applications", in proceedings of PIERS 2017 in St Petersburg, Russia, 22 - 25 May, 2017
  A. Ibrahim, A. Batmanov, and E. Burte