Flexible microelectromechanical filters for telecommunication electronics

Abstract

Özet Haberleşme elektroniği sektörü giderek artan fonkisyonalite ve mobilite ihtiyacından dolayı yoğun bir büyüme ve araştırma çabası altındadır. Bu çabalar sonucu daha esnek ve çok özellikli ürünler giderek popüler olmaya başlamıştır. Bu ürünler bizlere kesintisiz ve yüksek hızlı mobil iletişimin kapılarım açmaktadır. Haberleşme devreleri gün geçtikçe daha da küçlüp, hafif ve akkıllı olmaya başladıkça bu alanda çalışan araştırmacılarin önüne aşılması güç engeller ve koşullar getirmektedir. Bu tez bu zorlu alanlardan biriyle, yani MikroElektroMekanik (MEM) Rezonatör bazlı filtrelerle ilgilidir ve tasarım sürecini kolaylaştıran yeni bir tasarım metodu ortaya koymaktadır. Günümüz filtre teknolojisinde filtreler büyük yer kaplamakta ve çip harici üreıtilmektedir. Alternatif bir teknoloji olarak MEMS filtreler daha küçük yer kaplamakta, endüstri standartlarında kalite faktörü sağlamkta, ve elektronik devrelerle aynı çip üzerinde üretilebilmektedir. Bu çalışmanın iki tane amacı vardır. Birincisi filtre tasarımcılarına normal filtre tasarım ve prosedürlerden daha fazla esneklik tanıyan ikinci dereceden filtre tasarımında yeni bir metod sunmak, ikinci amaç ise bu filtre tasarım sürecini daha da yüksek derecelere çıkartmak için gerekli temel aşamalrı ortaya koymaktır. Bu tez aynı zamanda MEMS filtrenin fabrikasyonunu, maske üretimini, kullanılan materyalleri ve bu süreçte yapılan deneyleri de kapsamaktadır. Bunlara ek olarak bu tez, prototip üretiminden çalışan bir sisteme geçmek için gerekli pratik konulardan gürültü, yaşlanma ve stabilite vs. gibi konulara da değinmektedir.

FLEXIBLE MICROELECTROMECHANICAL FILTERS FOR TELECOMMUNICATIONS ELECTRONICS Abstract The telecommunication electronics sector is under intensive growth and research owing to the much needed expansion in functionality and mobility. As part of this change, more flexible and multi-featured products are gaining popularity, paving the way for uninterrupted and high-speed mobile communications. As the telecommunication devices become lighter, smaller, and smarter, they pose stringent constraints and challenges to the researchers of integrated telecommunication electronics. This thesis addresses one such field of research namely, micromachined resonator based filters and introduces a novel design methodology by providing an overall ease and simplification during the design flow. Present day filter applications are both bulky and off chip. An alternative, in the form of surface micromachined filters, which introduces considerable size reduction, exhibits industry-standard Quality factors and provide on chip capability, is studied and expanded upon. The aim of this study is twice fold, one to allow the designers a method to design second order filters with greater flexibility than offered by hitherto standards and established procedures; two, to suggest an instructive guideline for extending the design process for higher order filters. The thesis also lays the foundation for fabrication of micromachined filters with mask fabrication, bill of materials, and processing experiments. It furthermore addresses the practical issues and constraints, such as aging, noise, and stability etc., which plague the transition of these research based prototypes to working systems.