Entwicklung hochleistungsfähiger ohmscher MEMS-Schalter auf Basis eines neuartigen Aktorkonzeptes

W hrend sich Halbleiterschalter seit Erfindung des Transistors anwendungs bergreifend zum Standard f r das Schalten elektrischer Signale etabliert haben, stellen neue Anwendungskonzepte immer h here Anforderungen, die sich nicht oder nur eingeschr nkt mittels elektronischer Schalter bedienen lassen. Insbesondere im Bereich der Telekommunikationstechnik liegt das Augenmerk daher schon lange auf ohmschen MEMS-Schaltern, welche konzeptbedingt u. a. berragende Sperr- sowie Durchlasseigenschaften erm glichen. Bedingt durch Defizite, vorwiegend in den Bereichen Zuverl ssigkeit, Baugr e sowie Schaltzeit, konnten MEMS-Schalter bis heute jedoch nicht ihr volles Potential ausspielen und sind lediglich in wenigen Nischenanwendungen zu finden. Im Rahmen dieser Dissertation wurden daher neuartige ohmsche MEMS-Schalter entwickelt, welche die vorherrschenden Probleme existierender Schalter in mehrerlei Hinsicht beheben. Die Grundlage bildet ein hocheffizientes Aktorkonzept, das durch einen kombinierten piezoelektrisch-elektrostatischen Antrieb sowie die gezielte Ausnutzung von mechanischen Versteifungseffekten selbst bei starker Miniaturisierung hervorragende Schaltereigenschaften erm glicht. So verf gen die lediglich 0,05 mm bis 0,12 mm gro en und vollst ndig in siliziumbasierter Oberfl chenmikromechanik realisierten Schalter je nach Design ber sehr geringe Durchgangswiderst nde von 0,32 Ohm bis unter 0,12 Ohm. Dar ber hinaus zeichnen sie sich im Sperrzustand durch hohe Kontaktabst nde von 4 m bis 9 m aus und weisen niedrige Schaltzeiten von designabh ngig 1,5 s bis 5,6 s auf. Ferner zeigen die Schalter selbst unter extremen Bedingungen wie dem lastbehafteten Schalten hoher DC-Signalleistungen eine hohe Zuverl ssigkeit im Bereich mehrerer 1e7 bis 1e8 Zyklen. Insgesamt setzen sich die Schaltereigenschaften damit deutlich vom Stand der Technik ab und zeigen eine Gesamtleistungsf higkeit, wie sie aktuell von keinem anderen MEMS-Schalter erreicht wird.