等離子體集成開關(guān)器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本公開內(nèi)容涉及等離子體集成開關(guān)器件。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如天線和到達(dá)方向估計(jì)系統(tǒng)中的低噪聲放大器的部件可能易受到來自位于該部件附近的其他裝置的高功率微波攻擊或者干擾。在相控陣天線系統(tǒng)和某些其他通信系統(tǒng)中，基于碳化硅(SiC)、砷化鎵(GaAs)或者氮化鎵(GaN)的限制器可直接插入式放置以提供針對(duì)高功率信號(hào)的保護(hù)。例如，基于SiC的限制器可放置在天線和低噪聲放大器之間以減少通過低噪聲放大器的功率量?；赟iC的限制器可集成在相控陣天線的各個(gè)元件中。因?yàn)橄嗫仃囂炀€可包括成千上萬的元件，所以將限制器放置在各個(gè)元件中可引入重大成本和復(fù)雜性。此外，限制器產(chǎn)生明顯的插入損耗。
[0003]防止電子裝置(諸如，低噪聲放大器)暴露于高功率電磁輻射(例如，高功率微波輻射)的另一種方法可以將可切換的晶體管化網(wǎng)格系統(tǒng)放置在天線陣前面?？汕袚Q的晶體管化網(wǎng)格系統(tǒng)可包括布置在具有間斷點(diǎn)的網(wǎng)格中的導(dǎo)體。晶體管可以位于各個(gè)間斷點(diǎn)處。當(dāng)晶體管斷開(例如，像打開開關(guān))時(shí)，電磁能量可穿過網(wǎng)格。當(dāng)晶體管接通(例如，像閉合的開關(guān))時(shí)，該網(wǎng)格是有效連續(xù)的，并且電磁能量可自網(wǎng)格反射。因?yàn)楦鱾€(gè)晶體管設(shè)置有用于切換的功率，通過使用此種可切換的晶體管化網(wǎng)格系統(tǒng)可增加明顯的復(fù)雜性。進(jìn)一步地，威脅檢測(cè)、控制信號(hào)的傳送、以及晶體管的切換時(shí)間會(huì)增加不可接受的延遲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本文公開的【具體實(shí)施方式】包括米用等尚子體相變材料的開關(guān)器件。等尚子體相變材料在第一相中可以基本上是非導(dǎo)電的并且在第二相中基本上是導(dǎo)電的。開關(guān)器件可包括位于封入等離子體相變材料的密封室內(nèi)的電極。電極可以彼此物理分離。至少部分基于施加到一個(gè)或多個(gè)電極的信號(hào)特性，等離子體相變材料的相位可以轉(zhuǎn)換。因此，當(dāng)?shù)入x子體相變材料在第一相時(shí)，開關(guān)器件可選擇性地禁止信號(hào)通過開關(guān)器件傳輸，但是當(dāng)?shù)入x子體相變材料在第二相時(shí)，允許信號(hào)通過開關(guān)器件傳輸。
[0005]在【具體實(shí)施方式】中，開關(guān)器件包括至少部分布置在密封室內(nèi)的第一電極。密封室封入一定量的等離子體相變材料(例如，氣體)。開關(guān)器件包括至少部分布置在密封室內(nèi)的第二電極。第二電極與第一電極物理分離。當(dāng)氣體經(jīng)受滿足閾值的信號(hào)(例如，通過將信號(hào)施加到第一電極或第二電極中的一個(gè)或多個(gè))時(shí)，該氣體在密封室內(nèi)形成等離子體。當(dāng)形成等離子體時(shí)，第一電極經(jīng)由等離子體電耦接至第二電極。當(dāng)沒有形成等離子體時(shí)，第一電極與第二電極電隔離。開關(guān)器件包括電耦接至第一電極的第一連接器以及電耦接至第二電極的第二連接器。第一連接器、第二連接器、或者第一連接器和第二連接器兩者被配置為接收信號(hào)。
[0006]在【具體實(shí)施方式】中，一種方法包括:將信號(hào)施加到開關(guān)器件的第一電極。開關(guān)器件包括至少部分布置在密封室內(nèi)的第一電極。密封室封入一定量的等離子體相變材料(例如，氣體)。開關(guān)器件包括至少部分布置在密封室內(nèi)的第二電極。第二電極與第一電極物理分離。該方法包括當(dāng)信號(hào)滿足閾值時(shí)在氣體中形成等離子體。當(dāng)形成等離子體時(shí)，第一電極經(jīng)由等離子體電耦接至第二電極。當(dāng)沒有形成等離子體時(shí)，第一電極與第二電極電隔離。
[0007]在另一【具體實(shí)施方式】中，一種系統(tǒng)包括:射頻(RF)電路、天線接口和開關(guān)器件。開關(guān)器件包括耦接至RF電路并且至少部分布置在密封室內(nèi)的第一電極。密封室封入一定量的等離子體相變材料(例如，氣體)。開關(guān)器件包括耦接至天線接口并且至少部分布置在密封室內(nèi)的第二電極。第二電極與第一電極物理分離。當(dāng)氣體經(jīng)受滿足閾值的信號(hào)(例如，通過將信號(hào)施加到第一電極或第二電極中的一個(gè)或多個(gè))時(shí)，該氣體在密封室內(nèi)形成等離子體。當(dāng)形成等離子體時(shí)，第一電極經(jīng)由等離子體電耦接至第二電極。當(dāng)沒有形成等離子體時(shí)，第一電極與第二電極電隔離。
[0008]已經(jīng)描述的特征、功能以及優(yōu)點(diǎn)可以在各個(gè)實(shí)施方式中獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)或者也可以結(jié)合在其他實(shí)施方式中，將參考以下說明和附圖公開更多細(xì)節(jié)。
【附圖說明】
[0009]圖1是示出了包括等離子體集成開關(guān)器件的【具體實(shí)施方式】的通信系統(tǒng)的【具體實(shí)施方式】的框圖；
[0010]圖2是示出了包括一個(gè)或多個(gè)偏置連接器的開關(guān)器件的【具體實(shí)施方式】的印刷電路板的【具體實(shí)施方式】的框圖；
[0011]圖3示出了包括耦接至圖2的印刷電路板的【具體實(shí)施方式】的芯片封裝件的【具體實(shí)施方式】的開關(guān)器件的【具體實(shí)施方式】；
[0012]圖4示出了芯片封裝件的【具體實(shí)施方式】的底座的立體圖；
[0013]圖5示出了芯片封裝件的【具體實(shí)施方式】的蓋的立體圖；
[0014]圖6示出了未組裝的芯片封裝件的【具體實(shí)施方式】的截面圖；
[0015]圖7示出了組裝的芯片封裝件的【具體實(shí)施方式】的截面圖；
[0016]圖8示出了組裝的芯片封裝件的【具體實(shí)施方式】的立體圖；
[0017]圖9示出了組裝的芯片封裝件的【具體實(shí)施方式】的立體圖；
[0018]圖10示出了晶片芯片封裝件的【具體實(shí)施方式】的截面圖；
[0019]圖11是切換方法的【具體實(shí)施方式】的流程圖；
[0020]圖12是示出包括通信系統(tǒng)的【具體實(shí)施方式】的飛機(jī)的壽命周期的流程圖，該通信系統(tǒng)包括開關(guān)器件的【具體實(shí)施方式】；以及
[0021]圖13是包括通信系統(tǒng)的【具體實(shí)施方式】的飛機(jī)的示例性實(shí)施方式的框圖，該通信系統(tǒng)包括開關(guān)器件的【具體實(shí)施方式】。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下將參考附圖描述本公開內(nèi)容的【具體實(shí)施方式】。在描述中，貫穿附圖，共同特征通過共同的參考標(biāo)號(hào)指出。
[0023]本文公開的實(shí)施方式包括米用等尚子體相變材料的開關(guān)器件。等尚子體相變材料可以在第一相中基本上是非導(dǎo)電的并且在第二相中基本上是導(dǎo)電的，或者反之亦然。如本文中使用的，基本上非導(dǎo)電材料是指幾乎沒有移動(dòng)的帶電載流子的材料，諸如，絕緣體或者電介質(zhì)。因此，基本上非導(dǎo)電材料具有高介電常數(shù)。相反，本文中的基本上導(dǎo)電材料是指具有許多移動(dòng)的帶電載流子的材料，諸如，等離子體。為了說明，等離子體相變材料可以是經(jīng)過氣體到等離子體相變的氣體。響應(yīng)于電能(例如，電場(chǎng)或者電磁場(chǎng))施加到氣體，可以引發(fā)從第一相到第二相的相變。
[0024]在【具體實(shí)施方式】中，當(dāng)?shù)入x子體形成在導(dǎo)電元件之間時(shí)，等離子體可以是冷等離子體。冷等離子體可僅被部分電離。例如，在冷等離子體中，僅可以電離約I %的氣體。這與熱的或者熱等離子體相反，其中，可以電離更高比例的氣體。
[0025]在一些實(shí)施方式中，開關(guān)器件包括芯片封裝件，該芯片封裝件包括封入等離子體相變材料的密封室(例如，氣密密封的腔)。在一些實(shí)施方式中，開關(guān)器件包括至少部分布置在密封室內(nèi)的電極。該電極彼此物理分離，并且電極之間的間隙由等離子體相變材料占據(jù)。例如，電極之間的區(qū)域可包括通過等離子體相變材料填充的一個(gè)或多個(gè)間斷。
[0026]如上所述，響應(yīng)于電能(例如，電場(chǎng)或者電磁場(chǎng))施加到等離子體相變材料，可以引發(fā)從第一相到第二相的相變。至少部分地響應(yīng)于信號(hào)(例如，直流(DC)信號(hào)或者RF信號(hào))施加到密封室內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)電極，該電能可施加到等離子體相變材料?？蓛H使等離子體相變材料經(jīng)受DC信號(hào)或者RF信號(hào)(例如，通過將DC信號(hào)或者RF信號(hào)施加到一個(gè)或多個(gè)電極)，或者與其他因素協(xié)作(例如，等離子體相變材料的溫度、施加到等離子體相變材料的偏置電流，施加到等離子體相變材料的另一個(gè)信號(hào)，或者將相變材料預(yù)處理或者偏置到接近相變臨界點(diǎn)的另一個(gè)因素)使等離子體相變材料從導(dǎo)電相位轉(zhuǎn)變?yōu)榉菍?dǎo)電相位，或者反之亦然。因此，開關(guān)器件可以至少部分基于施加到電極的信號(hào)的特性選擇性地抑制電極之間的信號(hào)傳輸(例如，跨越間隙)。
[0027]參考圖1，描述了采用包括一個(gè)或多個(gè)芯片封裝件的多個(gè)開關(guān)器件的通信系統(tǒng)的【具體實(shí)施方式】并且通常指定為100。通信系統(tǒng)100包括第一開關(guān)器件102、第二開關(guān)器件104、偏置控制器106、RF電路108、天線接口 110以及天線陣112。在一些實(shí)施方式中，通信系統(tǒng)100是RADAR系統(tǒng)，并且RF電路108、天線接口 110以及第一開關(guān)器件102和第二開關(guān)器件104是RADAR系統(tǒng)的部件。如本文中使用的，術(shù)語射頻包括具有300千兆赫(GHz)和3千赫(KHz)之間的頻率的電磁信號(hào)。在一些實(shí)施方式中，天線陣112包括多個(gè)天線元件133。在一些實(shí)施方式中，RF電路108包括發(fā)送器電路128、接收器電路130，或者發(fā)送器電路128和接收器電路130兩者。
[0028]在一些實(shí)施方式中，至少兩個(gè)開關(guān)器件耦接至多個(gè)天線元件133中的特定天線元件。例如，第一開關(guān)器件102和第二開關(guān)器件104可耦接至多個(gè)天線元件133中的特定元件。
[0029]第一開關(guān)器件102包括芯片封裝件115，該芯片封裝件115包括密封室117，并且第二開關(guān)器件104包括芯片封裝件113，該芯片封裝件113包括密封室114。第一開關(guān)器件102的密封室117包括第一電極119和第二電極121。第二開關(guān)器件104的密封室114包括第一電極116和第二電極118。第一開關(guān)器件102的第一電極119和第二電極121彼此物理分離。第二開關(guān)器件104的第一電極116和第二電極118彼此物理分離。密封室114和117中的每一個(gè)封入等離子體相變材料。例如，第一開關(guān)器件102的第一電極119和第二電極121之間的區(qū)域可由氣體占據(jù)。
[0030]第一開關(guān)器件102的第二電極121可耦接至天線接口110，并且第二開關(guān)器件104的第二電極118可耦接至天線接口 110。在一些實(shí)施方式中，第一電極116和119中的一個(gè)或多個(gè)耦接至RF電路108。在一些實(shí)例中，第二開關(guān)器件104的第一電極116耦接至發(fā)送器電路128，并且第一開關(guān)器件102的第一電極119耦接至接收器電路130。至少部分基于分別施加到一個(gè)或多個(gè)電極116、118、119或121的信號(hào)136、137、138或139的特性，第一開關(guān)器件102和第二開關(guān)器件104中的一個(gè)或多個(gè)可以選擇性地抑制信號(hào)136、137、138或139 (例如，DC信號(hào)或者RF信號(hào))在電極之間(例如，跨越間隙)的傳輸。
[0031]在一些實(shí)施方式中，當(dāng)施加到第一開關(guān)器件102的第二電極121的信號(hào)139的一個(gè)或多個(gè)特性滿足第一閾值時(shí)，第