Analog Devices RF-MEMS erfolgreich industrialisiert

RF-MEMS verbessern die Kaltschaltlebensdauer gegenüber elektromechanischen Relais um den Faktor 10. Sie erhöhen damit die Lebensdauer von ATE-Systemen und reduzieren die durch Relaisausfälle reduzierten Ausfallzeiten. (Bild: Analog Devices)

ADI hat die electronica zu einem Paukenschlag in der MEMS-Technik genutzt: Mit dem ADGM1304 und dem ADGM1004 präsentierte das Unternehmen die ersten Bausteine seiner neuen RF-MEMS-Schalter-Serie. RF-MEMS stellen einen Durchbruch im Bereich Schaltertechnik dar.

Sie bieten sich als Ersatz für die erstmals vor mehr als 100 Jahren in der Elektronik eingesetzten elektromechanischen Relais an. Mit der RF-MEMS-Schaltertechnik ebnet ADI den Weg zu schnelleren, kompakteren, weniger Strom verbrauchenden und nicht zuletzt zuverlässigeren Messinstrumenten, weil mehrere der für Relais typischen Performance-Einschränkungen entfallen.

Mit der kommerziellen Einführung der RF-MEMS im LFCSP-24-Gehäuse (Muster beider Bausteine sind ab sofort erhältlich) erhalten OEMs die Gelegenheit, die Genauigkeit und Vielseitigkeit automatischer Prüfsysteme und anderer Messinstrumente deutlich zu steigern und ihren Kunden damit zu helfen, die Prüfkosten, den Stromverbrauch und die Markteinführungszeit ihrer Produkte zu verkürzen. Wie Ray Goggin, Switch, Mux & Reference Group Leader, Linear & Precision Converter Technology bei Analog Devices, bei der Vorstellung der RF-MEMS erläuterte, werden die RF-MEMS nach dem Einsatz im Test-Equipment-Bereich in Zukunft auch als Ersatz für Relais im Bereich Aerospace und Wehrtechnik sowie in Healthcare-Systemen und Equipment für die Kommunikations-Infrastruktur zum Einsatz kommen.

ADGM1304 (ab sofort in Serienstückzahlen lieferbar) und der ADGM1004 (in Serienstückzahlen ab Februar 2017 erhältlich) sind nach Angaben von Goggin nicht nur um etwa 95 Prozent kleiner als herkömmliche elektromechanische Relais, sondern auch rund 30-mal schneller, 10-mal zuverlässiger und um den Faktor 10 sparsamer im Stromverbrauch. Im Gegensatz zu anderen Schalt-Alternativen wie etwa Halbleiter-Relais zeichnen sich RF-MEMS nach den Worten von Goggin durch eine herausragende Genauigkeit und HF-Performance von 0 Hz (DC) bis 14 GHz aus.

Zur Maximierung der Leistungsfähigkeit besteht die MEMS-Schalterlösung von ADI aus zwei Chips: Einem unter einer hermetisch dichten Siliziumhaube befindlichen elektrostatisch betätigten Schalter und einem Treiber-IC mit niedriger Versorgungsspannung und geringer Stromaufnahme. Das Schaltelement besitzt einen hochgradig konditionierten Metall-Metall-Kontakt, der durch eine vom zugehörigen Treiber-IC erzeugte elektrostatische Kraft betätigt wird. In einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, wird so die klassenbeste DC-Genauigkeit und HF-Performance gewährleistet. »Unsere RF-MEMS verbessern die Kalt-Schaltlebensdauer gegenüber elektromechanischen Relais um den Faktor 10«, versichert Goggin. »Das erhöht die Lebensdauer von ATE-Systemen und reduziert die durch Relaisausfälle verursachten teuren Ausfallzeiten.«

Durch die geringe Bauhöhe der RF-MEMS-Gehäuse (ADGM1304: 0,95 mm) ist es zudem möglich, die Oberflächenmontage der beiden Bauteile sowohl auf der Ober- wie der Unterseite einer ATE-Prüfplatine durchzuführen. Auf diese Weise ist eine Aufstockung der Kanaldichte zu geringen Kosten möglich, ohne den Platzbedarf des Equipments zu erhöhen. Auch die Abmessungen des ATE-Systems verringern sich zusätzlich, da durch die integrierte Ladungspumpe der externe Treiber entfällt. Darüber hinaus vereinfacht eine Multiplexer-Konfiguration die Fan-out-Struktur gegenüber Lösungen mit DPDT-Relais. All diese Vorteile haben ihren Preis: Bei Abnahme von 1000 Stück liegen die Nettopreise der RF-MEMS von ADI zwischen 36,58 und 39,34 Dollar.