IEC 62047-5:2011

Semiconductor devices - Micro-electromechanical devices - Part 5: RF MEMS switches

IEC 62047-5:2011 describes terminology, definition, symbols, test methods that can be used to evaluate and determine the essential ratings and characteristic parameters of RF MEMS switches. The statements made in this standardization are also applicable to RF (Radio Frequency) MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) switches with various structures, contacts (d.c. contact and capacitive contact), configurations (series and shunt), switching networks (SPST, SPDT, DPDT, etc.), and actuation mechanism such as electrostatic, electro-thermal, electromagnetic, piezoelectric, etc. The RF MEMS switches are promising devices in advanced mobile phones with multi-band/mode operation, smart radar systems, reconfigurable RF devices and systems, SDR (Software Defined Radio) phones, test equipments, tunable devices and systems, satellite, etc. The contents of the corrigendum of March 2012 have been included in this copy.

Dispositifs à semiconducteurs - Dispositifs microélectromécaniques - Partie 5: Commutateurs MEMS-RF

La CEI 62047-5:2011 décrit la terminologie, les définitions, les symboles et des méthodes d'essai qui peuvent être utilisés pour évaluer et déterminer les paramètres des caractéristiques et des valeurs assignées essentielles des commutateurs MEMS-RF. Les déclarations faites dans la présente normalisation sont également applicables aux commutateurs RF (radiofréquence) MEMS (systèmes microélectromécaniques) avec différentes structures, différents contacts (contact à courant continu et contact capacitif), différentes configurations (série et parallèle), différents réseaux de commutation (SPST, SPDT, DPDT, etc.), et différents mécanismes d'actionnement (électrostatique, électrothermique, électromagnétique, piézoélectrique, etc.). Les commutateurs MEMS-RF sont des dispositifs destinés à un avenir prometteur dans les domaines des téléphones mobiles perfectionnés fonctionnant sur plusieurs bandes ou dans plusieurs modes, des systèmes radars intelligents, des dispositifs et des systèmes RF reconfigurables, des téléphones SDR (radio logicielle), des équipements d'essai, des dispositifs et des systèmes accordables, des satellites, etc. Le contenu du corrigendum de mars 2012 a été pris en considération dans cet exemplaire.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 12-Jul-2011
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 31.080.99 - Other semiconductor devices
• Technical Committee: SC 47F - Micro-electromechanical systems
• Drafting Committee: WG 1 - TC 47/SC 47F/WG 1
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 15-Aug-2011
• Completion Date: 13-Jul-2011

Relations

• Corrected By: IEC 62047-5:2011/COR1:2012 - Corrigendum 1 - Semiconductor devices - Micro-electromechanical devices - Part 5: RF MEMS switches
• Effective Date: 05-Sep-2023

Standards Content (Sample)

IEC 62047-5 ®
Edition 1.0 2011-07
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
colour
inside
Semiconductor devices – Micro-electromechanical devices –
Part 5: RF MEMS switches
Dispositifs à semiconducteurs – Dispositifs microélectromécaniques –
Partie 5: Commutateurs MEMS-RF

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IEC 62047-5 ®
Edition 1.0 2011-07
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
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Semiconductor devices – Micro-electromechanical devices –
Part 5: RF MEMS switches
Dispositifs à semiconducteurs – Dispositifs microélectromécaniques –
Partie 5: Commutateurs MEMS-RF

INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
PRICE CODE
INTERNATIONALE
CODE PRIX V
ICS 31.080.99 ISBN 978-2-88912-584-5

– 2 – 62047-5  IEC:2011
CONTENTS
FOREWORD. 4
1 Scope . 6
2 Normative references . 6
3 Terms and definitions . 6
3.1 Switching operation . 7
3.2 Switching configuration . 7
3.3 Actuating mechanism . 7
3.4 Switching network configurations . 8
3.5 Reliability (performance) . 8
3.6 Electrical characteristics . 9
4 Essential ratings and characteristics . 10
4.1 Identification and types . 10
4.2 Application and specification description . 11
4.3 Limiting values and operating conditions . 11
4.4 DC and RF characteristics . 11
4.5 Mechanical and environmental characteristics . 12
4.6 Additional information . 12
5 Measuring methods . 12
5.1 General . 12
5.1.1 General precautions . 12
5.1.2 Characteristic impedances . 12
5.1.3 Handling precautions . 12
5.1.4 Types . 12
5.2 DC characteristics . 12
5.2.1 DC actuation voltage . 12
5.2.2 On or off resistance (d.c. contact or resistive type) . 14
5.2.3 On or off capacitance (capacitive type) . 15
5.2.4 Power consumption . 16
5.3 RF characteristics . 17
5.3.1 Insertion loss (L ) . 17
ins
5.3.2 Isolation (L ) . 19
iso
5.3.3 Voltage standing wave ratio (VSWR) . 20
5.3.4 Input power at the intercept point . 21
5.4 Switching characteristics . 21
5.4.1 General . 21
5.4.2 Switching time measurement . 21
6 Reliability (performance) . 22
6.1 General . 22
6.2 Life time cycles . 22
6.2.1 General . 22
6.2.2 Cold switching . 23
6.2.3 Hot switching or power handling . 23
6.3 Temperature cycles . 24
6.3.1 General . 24
6.3.2 Test temperature. 24
6.3.3 Test cycle . 24

62047-5  IEC:2011 – 3 –
6.4 High temperature and high humidity testing . 24
6.5 Shock testing . 25
6.6 Vibration testing . 25
6.7 Electrostatic discharge (ESD) sensitivity testing . 25
Annex A (informative) General description of RF MEMS Switches . 26
Annex B (informative) Geometry of RF MEMS switches . 27
Annex C (informative) Packaging of RF MEMS switches . 30
Annex D (informative) Failure mechanism of RF MEMS switches . 31
Annex E (informative) Applications of RF MEMS switches . 32
Annex F (informative) Measurement procedure of RF MEMS switches . 34

Figure 1 – Terminals of RF MEMS switch . 11
Figure 2 – Circuit diagram for measuring d.c. actuation voltage and RF characteristics
of RF MEMS switches . 13
Figure 3 – Circuit diagram for measuring impedance between the input and output
ports . 14
Figure 4 – Circuit diagram for measuring RF characteristics between the input and
output ports using a network analyzer . 18
Figure 5 – Circuit block diagram of a test setup to evaluate life time of RF MEMS
switch . 22
Figure 6 – Circuit block diagram of a test setup for power handling capability of RF
MEMS switch . 24
Figure B.1 – RF MEMS series d.c. contact switch with two contact areas. . 27
Figure B.2 – RF MEMS series d.c. contact switch with one contact area . 27
Figure B.3 – RF MEMS shunt d.c. contact switch . 28
Figure B.4 – RF MEMS series capacitive type switch with one contact area . 28
Figure B.5 – RF MEMS shunt capacitive type switch . 29
Figure F.1 – Measurement procedure of RF MEMS switches . 34

Table A.1 – Comparison of semiconductor and RF MEMS switches . 26
Table B.1 – Comparison of RF MEMS switches with different actuation mechanism . 29
Table D.1 – Comparison of failure mechanism of RF MEMS switches . 31

– 4 – 62047-5  IEC:2011
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
SEMICONDUCTOR DEVICES –
MICRO-ELECTROMECHANICAL DEVICES –

Part 5: RF MEMS switches
FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other a
...