EO_452

COMM

SWITCH MEMS

- ELETTRONICA OGGI 452 - MARZO 2016

di tensione che muove la barretta

azionando o negando il contatto

diretto fra metallo e metallo. Negli

switch capacitivi fra la barretta e

l’armatura c’è uno strato dielet-

trico e perciò il contatto è di tipo

metallo-isolante-metallo mentre la

commutazione avviene come nei

condensatori che diventano cir-

cuiti chiusi oppure circuiti aperti

(on o off) in funzione della forma

d’onda della tensione di comando

applicata. Senza contatto diretto

gli switch capacitivi hanno una

durata di vita superiore ma anche

una caratteristica di risposta tipi-

camente passa-alto che li penalizza nella parte più bassa della

radiofrequenza e, inoltre, necessitano di maggior attenzione

nell’implementazione circuitale. In realtà, gli switch ohmici

si deteriorano per attrito statico mentre quelli capacitivi ten-

dono ad accumulare carica nel dielettrico isolante che gra-

dualmente ma inesorabilmente finisce per condurre e poi non

commuta più, a meno che non si prevedano dei circuiti appo-

sitamente pensati per scaricarlo

periodicamente e ripristinarne la

correttezza di funzionamento.

Nelle reti wireless gli switch

MEMS servono per instradare

ciascun segnale RF in entrata

verso una delle porte d’uscita fra

quelle disponibili e il numero di

queste porte è fondamentale per

migliorare la densità circuitale

nelle schede di commutazione

delle stazioni base ma dipende

anche dalla qualità elettroma-

gnetica degli switch. Gli switch

MEMS offrono perdite d’inser-

zione inferiori rispetto agli altri

switch a semiconduttore e una

miglior linearità dovuta al basso

livello di distorsione armonica

e perciò risentono meno degli

effetti parassiti e consentono di

realizzare commutatori multipor-

ta più affidabili. Pertanto sono

l’unica scelta per implementare

circuiti in grado di gestire la rice-

zione e la trasmissione di due o

più portanti RF come previsto nei

nuovi sistemi LTE-Advanced cru-

ciali per la telefonia 4G e 5G.

Switch RF MEMS

DelfMEMS ha sede a Villeneu-

ve d’Ascq che si trova quasi in

cima alla Francia dove dal 2006

sviluppa e produce switch micro-

elettromeccanici per la radiofre-

quenza principalmente per il set-

tore telecom dove sono impiegati

per separare i segnali in funzione

della frequenza e instradarli ai

front-end di competenza. Sono

però in crescita anche le appli-

cazioni industriali e aerospaziali

e, soprattutto, quelle medicali dove, per esempio, servono a

distinguere i segnali che interessano una particolare diagnosi

fra i molti tipicamente acquisiti con le moderne strumentazioni

ospedaliere.

La tecnologia sviluppata dalla società per produrre gli switch

RF MEMS sfrutta un’evoluzione dei processi di lavorazione

noti come surface micromachining che consistono nel depo-

sitare uno alla volta più strati con

spessore tipico di 2 o 3 micron e

disegno superficiale che ha parti

di silicio e parti di biossido di si-

licio laddove ci sono gli elementi

funzionali mentre nell’area che

rimane c’è un materiale “sacrifi-

cale” che alla fine del processo

viene rimosso chimicamente in

modo tale da lasciare solidi solo

i componenti. Questo approccio

consente di fabbricare strutture

con qualsiasi forma geometrica e

per esempio membrane o barret-

te libere di muoversi con le quali

si realizzano dispositivi micro-

elettromeccanici con funzionali-

tà di sensori oppure di attuatori.

Inoltre, dato che allo stesso modo

si depositano gli strati dei transi-

stor e degli altri componenti elet-

tronici si ha il vantaggio di poter

integrare sullo stesso die di silicio

elementi MEMS, circuiti elettroni-

ci analogici e circuiti digitali utiliz-

zando una sola macchina. Con la

microlavorazione superficiale si

Fig. 2 – La commutazione degli switch RF MEMS avviene mecca-

nicamente su comando elettrostatico e offre le migliori presta-

zioni in termini di basse perdite d’inserzione, linearità di risposta

e affidabilità

Fig. 3 – FreeFlex è la tecnologia di microlavorazione sviluppata

da DelfMEMS per realizzare switch ohmici nei quali gli stati on e

off sono entrambi in equilibrio e perciò garantiscono un’elevata

durata di vita