基于mems的開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001 ] 繼電器是在另一電路的控制下斷開(kāi)和閉合導(dǎo)電路徑的電開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)矩陣通常包括用來(lái)選擇性地互連用于路由信號(hào)的電氣路徑的多個(gè)繼電器。通過(guò)斷開(kāi)和閉合開(kāi)關(guān)矩陣中的一個(gè)或多個(gè)繼電器，傳導(dǎo)路徑被創(chuàng)建，由此使信號(hào)能夠被路由通過(guò)該開(kāi)關(guān)矩陣。例如，特定的繼電器集合可以被閉合，以便將給定的輸入連接到開(kāi)關(guān)矩陣的給定輸出。開(kāi)關(guān)常常在測(cè)試和測(cè)量系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，以自動(dòng)化信號(hào)從一個(gè)設(shè)備到另一個(gè)設(shè)備的路由。例如，測(cè)量設(shè)備(例如電壓計(jì))可以耦合到具有多個(gè)輸入的開(kāi)關(guān)的輸出，其中每個(gè)輸入耦合到相應(yīng)的待測(cè)設(shè)備(DUT)。在操作期間，通過(guò)一個(gè)接一個(gè)順序地閉合繼電器集合以便將開(kāi)關(guān)的輸入順序地連接到用于每個(gè)DUT的輸出，測(cè)量設(shè)備可以用來(lái)從每個(gè)DUT取得測(cè)量。因而，開(kāi)關(guān)可以提供簡(jiǎn)化的配線(wiring)，使得測(cè)試系統(tǒng)可以容易且動(dòng)態(tài)地在無(wú)需外部手動(dòng)干預(yù)的情況下(例如，不需要用戶必須物理地重新路由設(shè)備之間的布線)修改內(nèi)部連接路徑。類似的開(kāi)關(guān)技術(shù)可以在需要設(shè)備之間信號(hào)的動(dòng)態(tài)路由的各種操作中使用。但是，目前的系統(tǒng)使用要么大且昂貴要么缺乏健壯性或電源處理能力的開(kāi)關(guān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]本文所描述的是關(guān)于開(kāi)關(guān)元件系統(tǒng)和方法的實(shí)施例。例如，在一些實(shí)施例中，提供了至少部分地在一個(gè)或多個(gè)印制配線板(PWB)(或者PWB的一片或多片)中實(shí)現(xiàn)的開(kāi)關(guān)元件。第一輸入以及多個(gè)輸出可以集成到這一個(gè)或多個(gè)PWB中。開(kāi)關(guān)元件可以包括多個(gè)接觸部。這多個(gè)接觸部可以可操作成將第一輸入耦合到多個(gè)輸出之一。開(kāi)關(guān)元件可以選擇性地在相應(yīng)狀態(tài)下可操作，其中第一輸入選擇性地耦合到多個(gè)輸出中的相應(yīng)的不同輸出，使得輸入到第一輸入的信號(hào)選擇性地被路由到不同的輸出。例如，開(kāi)關(guān)元件可以選擇性地在第一狀態(tài)下可操作，其中第一輸入耦合到多個(gè)輸出中的第一輸出，使得輸入到第一輸入的信號(hào)被路由到第一輸出。開(kāi)關(guān)元件還可以選擇性地在第二狀態(tài)下可操作，其中第一輸入耦合到多個(gè)輸出中的第二輸出，使得輸入到第一輸入的信號(hào)被路由到第二輸出。
【附圖說(shuō)明】
[0003]當(dāng)結(jié)合以下附圖考慮以下具體描述時(shí)，可以獲得對(duì)本公開(kāi)內(nèi)容的更好理解，其中:
[0004]圖1A是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的說(shuō)明圓柱形矩陣開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的圖；
[0005]圖1B是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的說(shuō)明通過(guò)圖1A的圓柱形矩陣開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示例性路徑的圖；
[0006]圖1C是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的說(shuō)明圓柱形矩陣開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的圖；
[0007]圖1D是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的、對(duì)應(yīng)于圖1A-1C的圓柱形開(kāi)關(guān)矩陣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的排序網(wǎng)絡(luò)符號(hào)模型；
[0008]圖2A是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的說(shuō)明A-型排序網(wǎng)絡(luò)矩陣開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的圖；
[0009]圖2B是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的說(shuō)明A-型排序網(wǎng)絡(luò)矩陣開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的圖；
[0010]圖2C是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的、對(duì)應(yīng)于圖2A和2B的A-型矩陣開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的排序網(wǎng)絡(luò)符號(hào)模型；
[0011]圖3A是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的說(shuō)明J-型矩陣開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的圖；
[0012]圖3B是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的說(shuō)明J-型矩陣開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的圖；
[0013]圖3C是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的、對(duì)應(yīng)于圖3A和3B的J-型矩陣開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的排序網(wǎng)絡(luò)符號(hào)模型；
[0014]圖4是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的說(shuō)明多路復(fù)用器-矩陣-多路復(fù)用器(Mux-Mat-Mux)開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖；
[0015]圖5是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的9x9開(kāi)關(guān)矩陣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)符號(hào)模型；
[0016]圖6是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的說(shuō)明多線開(kāi)關(guān)矩陣的示意圖；
[0017]圖7是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的說(shuō)明包括8x8開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)矩陣的示意圖；
[0018]圖8-11說(shuō)明根據(jù)一些實(shí)施例的各種示例開(kāi)關(guān)元件；
[0019]圖12-17說(shuō)明根據(jù)各種實(shí)施例的示例開(kāi)關(guān)元件的截面圖；
[0020]圖18-19說(shuō)明根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的被印制配線板(PWB)層放大(blown up)的示例開(kāi)關(guān)元件；
[0021]圖20-21說(shuō)明根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的處于關(guān)閉和開(kāi)啟模式的示例開(kāi)關(guān)元件；
[0022]圖22說(shuō)明根據(jù)一些實(shí)施例的星型配置的示例開(kāi)關(guān)元件；
[0023]圖23說(shuō)明根據(jù)一些實(shí)施例的示例2x2開(kāi)關(guān)元件；
[0024]圖24說(shuō)明根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的操作開(kāi)關(guān)元件的方法；及
[0025]圖25說(shuō)明根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的示例性測(cè)量/控制系統(tǒng)。
[0026]雖然本公開(kāi)內(nèi)容容易有各種修改和備選形式，但是其具體的實(shí)施例通過(guò)舉例方式在附圖中示出并且將在本文中詳細(xì)描述。但是，應(yīng)當(dāng)理解，附圖和對(duì)其的詳細(xì)描述不旨在將公開(kāi)內(nèi)容限制到所公開(kāi)的特定形式，相反，其意圖是要覆蓋屬于由權(quán)利要求限定的本公開(kāi)內(nèi)容的精神與范圍的所有修改、等同和備選方案。應(yīng)當(dāng)指出，詞“可以”貫穿本申請(qǐng)都是在寬松的意義上(例如，有可能、能夠)而不是在強(qiáng)制的意義上(例如，必須)使用的。
【具體實(shí)施方式】
[0027]在以下描述中，闡述眾多具體的細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本公開(kāi)內(nèi)容實(shí)施例的透徹理解。但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本公開(kāi)內(nèi)容沒(méi)有這些具體的細(xì)節(jié)也可以實(shí)踐。在一些情況下，眾所周知的電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)沒(méi)有詳細(xì)地示出，以避免模糊本公開(kāi)內(nèi)容。
[0028]本說(shuō)明書包括對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”的引用。短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”或者“在實(shí)施例中”的出現(xiàn)不必定指相同的實(shí)施例。特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以與本公開(kāi)內(nèi)容一致的任何合適的方式組合。
[0029]術(shù)語(yǔ)。以下段落提供對(duì)本公開(kāi)內(nèi)容(包括權(quán)利要求)中見(jiàn)到的術(shù)語(yǔ)的定義和/或上下文:
[0030]“包括”。這個(gè)術(shù)語(yǔ)是開(kāi)放式的。如在權(quán)利要求中所使用的，這個(gè)術(shù)語(yǔ)不排除附加的結(jié)構(gòu)或步驟?？紤]記載有“包括一個(gè)或多個(gè)處理器單元的裝置……”的權(quán)利要求。這種權(quán)利要求不排除該裝置包括附加的部件(例如，網(wǎng)絡(luò)接口單元、圖形電路系統(tǒng)等)。
[0031]“配置為”。各種單元、電路或其它部件可以描述為或者聲明為“配置為”執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)任務(wù)。在這種上下文中，“配置為”用來(lái)通過(guò)指示單元/電路/部件包括在操作期間執(zhí)行那些任務(wù)的結(jié)構(gòu)(例如電路系統(tǒng))來(lái)暗示結(jié)構(gòu)。這樣，即使所規(guī)定的單元/電路/部件目前不在操作(例如沒(méi)有開(kāi)啟)，該單元/電路/部件也可以被說(shuō)成是配置為執(zhí)行任務(wù)。與“配置為”的語(yǔ)言一起使用的單元/電路/部件包括硬件一一例如電路、存儲(chǔ)可執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)操作的程序指令的存儲(chǔ)器，等等。單元/電路/部件“配置為”執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)任務(wù)的記載明確地旨在不對(duì)該單元/電路/部件援引美國(guó)法典第35章112條第6段。另外，“配置為”可以包括由軟件和/或固件(例如，執(zhí)行軟件的FPGA或通用處理器)操縱成以能夠執(zhí)行待解決任務(wù)的方式來(lái)操作的通用結(jié)構(gòu)(例如通用電路系統(tǒng))?！芭渲脼椤边€可以包括修改制造過(guò)程(例如半導(dǎo)體制作設(shè)施)，以制造適于實(shí)現(xiàn)或執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)任務(wù)的設(shè)備(例如集成電路)。
[0032]“第一”、“第二”等。如在本文所使用的，這些術(shù)語(yǔ)用作它們?cè)谄淝懊娴拿~的標(biāo)記，并且不暗示任何類型的次序(例如，空間的、時(shí)間的、邏輯的，等等)。例如，對(duì)于具有第一和第二輸入的開(kāi)關(guān)元件，術(shù)語(yǔ)“第一”和“第二”輸入可以用來(lái)指任何一個(gè)輸入。換句話說(shuō)，“第一”和“第二”輸入不限于邏輯輸入O和I。
[0033]“基于”。如在本文所使用的，這個(gè)術(shù)語(yǔ)用來(lái)描述影響確定的一個(gè)或多個(gè)因素。這個(gè)術(shù)語(yǔ)不排除可以影響確定的附加因素。即，確定可以僅僅基于那些因素或者至少部分地基于那些因素?？紤]短語(yǔ)“基于B確定A”。雖然B可以是影響A的確定的一個(gè)因素，但是這種短語(yǔ)不排除A的確定還基于C。在其它情況下，A可以僅基于B來(lái)確定。
[0034]“存儲(chǔ)器介質(zhì)”一一存儲(chǔ)器介質(zhì)是配置為用于信息存儲(chǔ)和檢索的介質(zhì)。存儲(chǔ)器介質(zhì)的例子包括:各種種類的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，諸如RAM和ROM ;各種種類的磁介質(zhì)，諸如磁盤、磁帶、磁條(strip)和磁膜；各種種類的光學(xué)介質(zhì)，諸如⑶-ROM和DVD-ROM ;基于電荷和/或其它物理量的存儲(chǔ)的各種介質(zhì)；利用各種光刻技術(shù)制造的介質(zhì)；等等。術(shù)語(yǔ)“存儲(chǔ)器介質(zhì)”還可以包括存在于不同位置(例如存在于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接的不同計(jì)算機(jī))的兩個(gè)或更多個(gè)存儲(chǔ)器介質(zhì)的集合。
[0035]本申請(qǐng)通過(guò)引用結(jié)合了于2011年4月14日提交的Becker等人的標(biāo)題為“SWITCHING ELEMENT SYSTEM AND METHOD” 的美國(guó)專利申請(qǐng) 13/087，154 和于 2011 年 4 月14 提交的 Becker 等人的標(biāo)題為“SWITCH MATRIX MODELING SYSTEM AND METHOD”的共同未決美國(guó)專利申請(qǐng)13/087，064以及于2011年4月14日提交的Becker等人的標(biāo)題為“SWITCHMATRIX SYSTEM AND METHOD”的美國(guó)專利申請(qǐng)13/087，198，這些申請(qǐng)中每一個(gè)的全部?jī)?nèi)容都通過(guò)引用被結(jié)合，就好像在本文完全完整地闡述了一樣。
[0036]如以下更詳細(xì)討論的，某些實(shí)施例包括關(guān)于開(kāi)關(guān)的系統(tǒng)和方法。該說(shuō)明書首先描述可以適合于與所公開(kāi)的開(kāi)關(guān)和開(kāi)關(guān)技術(shù)一起使用的各種開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。接著，本說(shuō)明書描述各種示例開(kāi)關(guān)元件，然后是用于操作開(kāi)關(guān)元件的示例方法。最后，本說(shuō)明書描述可以實(shí)現(xiàn)所公開(kāi)的開(kāi)關(guān)和開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。
[0037]轉(zhuǎn)向附圖，圖1A是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的圓柱形矩陣開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)100的圖。圓柱形矩陣開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)100以及本文所描述的其它開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以代表用來(lái)在多個(gè)輸入和輸出之間提供連接的開(kāi)關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。輸入和輸出可以包括例如可配置的開(kāi)關(guān)模塊的物理輸入/輸出(I/o)引腳，諸如以下在圖25中所描述的那些。在一些實(shí)施例中，圓柱形矩陣開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)100包括圓柱形開(kāi)關(guān)矩陣(“開(kāi)關(guān)矩陣”)101，開(kāi)關(guān)矩陣101包括可以選擇性地操作成連接(例如，電耦合)輸入104和輸出106的多個(gè)開(kāi)關(guān)元件102。例如，在所說(shuō)明的實(shí)施例中，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)100包括6x6圓柱形矩陣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括六個(gè)輸入104(0-5)和六個(gè)輸出106(0-5)。任何的輸入104都可以經(jīng)開(kāi)關(guān)元件102連接到任何的輸出106。每個(gè)輸入104都可以選擇性地連接到一個(gè)輸出106。在一些實(shí)施例中，在任何給定的時(shí)間，每個(gè)輸入104連接到不同的輸出106，使得沒(méi)有兩個(gè)輸入連接到相同的輸出。矩陣101可以包括相同數(shù)目的輸入和輸出。雖然矩陣100可以說(shuō)明為6x6矩陣，以試圖簡(jiǎn)化本文所提供的討論，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，圓柱形開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)100可以包括具有各種數(shù)目的輸入和輸出的更大或更小的矩陣(例如，9x9、8x8、4x4等)。
[0038]在一些實(shí)施例中，輸入104和輸出106可以提供信號(hào)出入開(kāi)關(guān)矩陣101的路由。例如，在所說(shuō)明的實(shí)施例中，輸入104可以提供將輸入信號(hào)提供到開(kāi)關(guān)矩陣101中的路徑，該信號(hào)可以經(jīng)開(kāi)關(guān)矩陣101路由，使得被路由的信號(hào)經(jīng)輸入106離開(kāi)開(kāi)關(guān)矩陣101。
[0039]在一些實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)元件可以包括多維開(kāi)關(guān)元件。例如，每個(gè)開(kāi)關(guān)元件可以包括2x2開(kāi)關(guān)元件、4x4開(kāi)關(guān)元件、8x8開(kāi)關(guān)元件，等等。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，每個(gè)開(kāi)關(guān)元件102包括2x2開(kāi)關(guān)元件。例如，每個(gè)開(kāi)關(guān)元件102包括兩個(gè)輸入(例如，輸入端子)和兩個(gè)輸出(例如，輸出端子)。如以下在圖6和7中所描述的，通過(guò)在每個(gè)開(kāi)關(guān)元件位置102處采用更大維度的開(kāi)關(guān)元件(例如，4x4和8x8)和/或采用多個(gè)2x2開(kāi)關(guān)元件以有效地提供更大維度開(kāi)關(guān)元件的功能(例如，多線信號(hào)路由)，信號(hào)對(duì)/集合可以以基本相似的方式路由。而且，在各種實(shí)施例中，除了 NxN開(kāi)關(guān)外，開(kāi)關(guān)元件還可以用作也可以被稱為1x2開(kāi)關(guān)元件的單刀雙擲(SPDT)、多路復(fù)用器(例如，4xl、16xl等)、衰減器部分、或者其它開(kāi)關(guān)配置(例如，2x3等)。
[0040]在一些實(shí)施例中，每個(gè)開(kāi)關(guān)元件102經(jīng)互連107耦合到另一個(gè)開(kāi)關(guān)元件102?；ミB107可以包括在兩個(gè)元件/部件之間提供電信號(hào)路由的傳導(dǎo)路徑。例如，互連107可以包括位于印制配線板(PWB)(或者印制電路板(PCB))上的傳導(dǎo)(例如，金屬)跡線。如所繪出的，互連107可以將一個(gè)開(kāi)關(guān)元件102的輸出108 (例如，輸出端子)耦合到另一個(gè)開(kāi)關(guān)元件102的輸入109 (例如，輸入端子)。互連還可以提供成將輸入104耦合到開(kāi)關(guān)元件102的輸入109和/或?qū)⑤敵?06耦合到開(kāi)關(guān)元件102的輸出108。在其它實(shí)施例中，互連可以是作為給定開(kāi)關(guān)元件的部分的輸入/輸出跡線，使得可以不需要繼電器來(lái)連接各種開(kāi)關(guān)元件。
[0041]在一些實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)矩陣101可以包括無(wú)縫地將矩陣?yán)@回到自身的互連107。每個(gè)開(kāi)關(guān)元件的所有輸入和輸出都可以耦合到輸入104、輸出106或者其它開(kāi)關(guān)元件的其它對(duì)應(yīng)的輸出或輸入。例如，如在所說(shuō)明的實(shí)施例中繪出的，從位于開(kāi)關(guān)矩陣101的頂端邊緣/行的開(kāi)關(guān)元件102延伸的每個(gè)互連107包括部分I 1a-1 1e，這些部分IlOa-1lOe可以耦合到位于開(kāi)關(guān)矩陣101的底部邊緣/行(例如，位于開(kāi)關(guān)矩陣101的與頂端行物理相對(duì)的邊緣上)的開(kāi)關(guān)元件102的對(duì)等部分112a-112e。每個(gè)部分IlOa-1lOe可以分別經(jīng)在每個(gè)部分IlOa-1lOe與對(duì)應(yīng)的部