專利名稱：可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣性電學(xué)開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種微機(jī)電工程技術(shù)領(lǐng)域的微型開關(guān)，具體涉及一種可調(diào)控 接觸時(shí)間的微型慣性電學(xué)開關(guān)。
背景技術(shù)：
以微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和制造的慣性開關(guān)因其具有體積小、成本低及 批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。以往的微型慣性開關(guān)，不論是垂直驅(qū)動(dòng)還是水平驅(qū)動(dòng)， 因其加工方法是在傳統(tǒng)的集成電路制造技術(shù)上發(fā)展而來(lái)，很多情況下開關(guān)的制備 是以硅襯底為基礎(chǔ)進(jìn)行電鍍的，由于電鍍過(guò)程中不可避免的內(nèi)應(yīng)力，這就決定了 整個(gè)器件的高度不可能太厚，為了有足夠大的質(zhì)量塊來(lái)感應(yīng)外界的加速度作用， 最終導(dǎo)致器件的整體面積較大，這個(gè)問(wèn)題在水平驅(qū)動(dòng)的慣性開關(guān)中更為明顯。微 型慣性電學(xué)開關(guān)的設(shè)計(jì)多數(shù)采用懸臂梁或彈簧連接質(zhì)量塊電極去接觸另一固定 電極的形式。但是，如何處理好質(zhì)量塊電極碰撞到另一固定電極的接觸效果和隨 后的高速反彈問(wèn)題，以及保證懸臂梁或彈簧連接的質(zhì)量塊這一機(jī)構(gòu)在外加速度作 用下的快速協(xié)調(diào)動(dòng)作一直是人們努力的方向，結(jié)果各種用以改善上述不足的微型 慣性電學(xué)開關(guān)設(shè)計(jì)不斷被提出。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Ma Wei等在《Journal of Micromechanics andMicroengineering》(《微機(jī)械與微工程雜志》，2003年13巻第3期892-899 頁(yè))發(fā)表了題為 "Design and characterization of inertia-activated electrical micro-switches fabricated and packaged using low-temperature photoresist molded metal-electroplating technology"("用低溫金屬電鍍技 術(shù)制造與封裝的慣性驅(qū)動(dòng)微型電學(xué)開關(guān)的設(shè)計(jì)與表征")的論文，提出以硅襯底 為基礎(chǔ)，在其上電鍍金屬的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)微型慣性開關(guān)的制備，該微型慣性開關(guān)是 以懸臂梁連接的質(zhì)量塊作為電極之一，另一電極位于質(zhì)量塊下方的襯底上、或者 與質(zhì)量塊在同一個(gè)平面。質(zhì)量塊電極與直接位于基底上的另一 固定電極碰撞接觸 時(shí)，由于兩者的剛度都很大，以至于接觸效果不良，而且接觸時(shí)間短暫，接觸時(shí)
間不可調(diào)節(jié)，再加上高速回彈的質(zhì)量塊沒(méi)有任何邊界防護(hù)，可能會(huì)導(dǎo)致器件受損。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣 性電學(xué)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)微型慣性電學(xué)開關(guān)接觸時(shí)間的調(diào)節(jié)，對(duì)器件的意外損傷起到 保護(hù)作用。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括帶有懸臂梁陣列的質(zhì)量塊 電極、多孔彈性梁固定電極、連體蛇形彈簧、絕緣襯底、支撐層、彈簧支撐座以 及多孔彈性梁支撐座。所述的帶有懸臂梁陣列的質(zhì)量塊電極由質(zhì)量塊以及固定在 質(zhì)量塊上的懸臂梁陣列構(gòu)成，懸臂梁陣列位于多孔彈性梁固定電極下方，支撐層 位于絕緣襯底上方、質(zhì)量塊下方，彈簧支撐座以及多孔彈性梁支撐座固定在絕緣 襯底上、位于質(zhì)量塊周圍，連體蛇形彈簧與質(zhì)量塊相連，并被彈簧支撐座懸空， 多孔彈性梁固定電極被多孔彈性梁支撐座懸空、位于質(zhì)量塊上方，多孔彈性梁固 定電極與懸臂梁陣列之間有間隙。當(dāng)外界足夠大的負(fù)加速度沿絕緣襯底上表面法 線方向作用于本發(fā)明開關(guān)時(shí)，或者足夠大的正加速度沿絕緣襯底下表面法線方向 作用于本發(fā)明開關(guān)時(shí)，帶有懸臂梁陣列的質(zhì)量塊電極將接觸到多孔彈性梁固定電 極，實(shí)現(xiàn)對(duì)外電路的接通。
所述的絕緣襯底，可以是石英襯底、玻璃襯底等絕緣襯底。
所述的支撐層是在絕緣襯底上直接電鍍鎳或銅等金屬形成的，由一系列縱向 和橫向分布的短柱陣列而成，短柱可以有不同的形狀和尺寸，陣列的形式也可有 各種形式，如短柱可以做成長(zhǎng)方體或圓柱體，陣列時(shí)一部分在絕緣襯底上、連體 蛇形彈簧下方縱向陣列，間隔為80—120微米，另一部分在絕緣襯底上、質(zhì)量塊 下方橫向陣列成4行X5列，支撐層的短柱截面積不宜太小， 一般至少為15微 米X70微米，以防止最后器件釋放時(shí)脫落，高度適當(dāng)， 一般為3—20微米，能 夠?qū)Ω咚購(gòu)椈氐倪B體蛇形彈簧和質(zhì)量塊電極起到一定的支撐作用。
所述的連體蛇形彈簧是通過(guò)電鍍鎳或銅等金屬形成的一匝或多匝的結(jié)構(gòu)，其 線寬為5—50微米，厚度為4_50微米，蛇形彈簧彎曲部分的半圓內(nèi)徑為20— 100微米，連接蛇形彈簧彎曲部分的半圓間的豎直長(zhǎng)為50—500微米，單個(gè)彈簧 之間連體的長(zhǎng)度為10_200微米。本發(fā)明中的連體蛇形彈簧相對(duì)于以往單一彈簧 或懸臂梁分布在質(zhì)量塊周圍的設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)在于在受到外界加速度作用后，連體
蛇形彈簧懸空和質(zhì)量塊電極的運(yùn)動(dòng)能夠保持一致性、協(xié)調(diào)性，有利于開關(guān)的穩(wěn)定 可靠。
所述的彈簧支撐座是通過(guò)電鍍鎳或銅等金屬形成的方形或者弧形柱狀結(jié)構(gòu)， 其形狀和尺寸因絕緣襯底的形狀變化而變化。
所述的帶有懸臂梁陣列的質(zhì)量塊電極是通過(guò)多次疊層電鍍鎳或銅等金屬形 成的方形或圓形體結(jié)構(gòu)。
所述質(zhì)量塊位于支撐層上方、多孔彈性梁下方，由連體蛇形彈簧將其連接并 懸空，質(zhì)量塊的尺寸和形狀因絕緣襯底的形狀變化而變化，當(dāng)為長(zhǎng)方體時(shí)，其尺 寸為長(zhǎng)300—1000微米、寬300_1000微米、高50—500微米，在制作過(guò)程中質(zhì) 量塊電極可在其中間挖出一系列的孔以方便最后的釋放。
所述的懸臂梁陣列是通過(guò)在質(zhì)量塊上電鍍鎳或銅等金屬形成的方形體結(jié)構(gòu)， 也可通過(guò)弧面烘膠后再電鍍的方法形成，其尺寸和形狀因絕緣襯底的形狀變化而 變化，當(dāng)懸臂梁陣列中的懸臂梁為長(zhǎng)方體時(shí)，其尺寸為長(zhǎng)20—100微米、寬10 —30微米、高5—10微米，在制作過(guò)程中懸臂梁陣列需要用正膠做犧牲層來(lái)釋 放得到。懸臂梁支撐座用來(lái)支撐懸臂梁陣列中的懸臂梁，懸臂梁支撐座的形狀和 結(jié)構(gòu)與懸臂梁陣列中的懸臂梁匹配，當(dāng)懸臂梁支撐座為長(zhǎng)方體時(shí)，其尺寸為長(zhǎng) 10—50微米、寬10—30微米、高3—6微米。這種位于質(zhì)量塊電極上的懸臂梁 陣列可有效地降低質(zhì)量塊電極與固定電極碰撞時(shí)兩者間的接觸剛度，起到一定的 緩沖作用，有利于改善兩電極的接觸效果。
所述的多孔彈性梁固定電極，為室溫下采用電鍍鎳或銅等金屬制作的多孔彈 性梁，可以為一根或多根，梁和孔的形狀及尺寸可以有多種變化。多孔彈性梁位 于懸臂梁陣列上方，并固定在多孔彈性梁支撐座上，多孔彈性梁支撐座比帶有懸 臂梁陣列的質(zhì)量塊電極高出10—40微米，作為多孔彈性梁固定電極與帶有懸臂 梁陣列的質(zhì)量塊電極間的間隙，多孔彈性梁支撐座典型的高度尺寸為140—180 微米。這種多孔彈性梁作為固定電極減小了整體梁的結(jié)構(gòu)剛度，在受到質(zhì)量塊電 極的碰撞時(shí)，可有效地降低兩者間的接觸剛度，起到一定的緩沖作用，有利于改 善兩電極的接觸效果，且便于制作過(guò)程中器件最后的釋放。
所述的多孔彈性梁支撐座可以制作成長(zhǎng)方體狀，也可做成圓柱體狀，這因絕 緣襯底的形狀可以變化為不同的尺寸和形狀，也是采用室溫下多次疊層電鍍鎳或
銅等金屬制作。
本發(fā)明以微機(jī)電系統(tǒng)加工技術(shù)為基礎(chǔ)，采用室溫下在石英或玻璃等絕緣襯底 上多次互不干擾疊層電鍍整個(gè)開關(guān)結(jié)構(gòu)的方法制作。本發(fā)明在外界加速度作用 下，依靠慣性力驅(qū)動(dòng)連體蛇形彈簧懸空的帶有懸臂梁陣列的質(zhì)量塊電極運(yùn)動(dòng)，從 而接觸到與其有一定間距的多孔彈性梁固定電極，隨后又在彈簧作用力下快速將 帶有懸臂梁陣列的質(zhì)量塊電極拉回，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)電路瞬間開關(guān)。
本發(fā)明針對(duì)以往微型慣性電學(xué)開關(guān)在接觸效果不佳、質(zhì)量塊電極運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性 差以及兩電極接觸后高速反彈方面存在的問(wèn)題，提出了一種包含連體蛇形彈簧、 支撐層、多孔彈性梁固定電極和帶有懸臂梁陣列的質(zhì)量塊電極的微型慣性電學(xué)開 關(guān)，很好地改善了可動(dòng)質(zhì)量塊電極與固定電極間的接觸效果，增進(jìn)了帶有連體蛇 形彈簧質(zhì)量塊在外界加速度作用下運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性，同時(shí)也減小了質(zhì)量塊電極高速 反彈對(duì)開關(guān)器件造成地?fù)p壞。通過(guò)設(shè)計(jì)改變質(zhì)量塊電極上懸臂梁陣列中懸臂梁的 尺寸和懸空高度，可方便地調(diào)節(jié)微型慣性電學(xué)開關(guān)在接通過(guò)程中的接觸時(shí)間。
傳統(tǒng)的沒(méi)有使用多孔彈性梁作為固定電極的微型慣性電學(xué)開關(guān)，其接觸時(shí)間 通常約為0.1-0.5微妙，而且因?yàn)樗目蓜?dòng)電極和固定電極都是剛度很大的剛 體，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)微開關(guān)接觸時(shí)間的調(diào)節(jié)。本發(fā)明的可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣性電 學(xué)開關(guān)，采用多孔彈性梁作為固定電極，采用帶有懸臂梁陣列的質(zhì)量塊作為可動(dòng) 電極， 一方面可以減小兩電極之間的接觸剛度，從而增長(zhǎng)接觸時(shí)間，通常接觸時(shí) 間可增加到20-50微妙，另一方面，采用調(diào)節(jié)位于質(zhì)量塊上的懸臂梁陣列中懸臂 梁長(zhǎng)度及懸空高度的方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微型慣性電學(xué)開關(guān)接觸時(shí)間的調(diào)控，最長(zhǎng) 可以將微開關(guān)的接觸時(shí)間增長(zhǎng)到150-200微妙。


圖1是實(shí)施例1具有一對(duì)多孔彈性梁固定電極的可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣性 電學(xué)開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖
圖2是實(shí)施例1的帶有懸臂梁陣列的質(zhì)量塊電極結(jié)構(gòu)示意圖 圖3是實(shí)施例1的帶方孔彈性梁固定電極結(jié)構(gòu)示意圖 圖4是實(shí)施例1的支撐層結(jié)構(gòu)示意圖
圖5是實(shí)施例2具有一根多孔彈性梁固定電極的可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣性 電學(xué)開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖
圖6是實(shí)施例3具有多匝連體蛇形彈簧的帶懸臂梁陣列的質(zhì)量塊電極結(jié)構(gòu)示
意圖
圖7是實(shí)施例4采用圓形襯底和質(zhì)量塊的可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣性電學(xué)開 關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖
圖8是實(shí)施例5采用懸臂梁陣列作為固定電極的可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣性 電學(xué)開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案
為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù) 范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1具有一對(duì)多孔彈性梁固定電極的可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣性電學(xué)
開關(guān)
如圖l所示，本實(shí)施例可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣性電學(xué)開關(guān)包括帶有懸臂 梁陣列的質(zhì)量塊電極、多孔彈性梁固定電極2、連體蛇形彈簧3、支撐層4、絕 緣襯底5、彈簧支撐座6、多孔彈性梁支撐座8;所述帶有懸臂梁陣列的質(zhì)量塊 電極由質(zhì)量塊1以及固定在質(zhì)量塊1上的懸臂梁陣列9構(gòu)成。
支撐層4位于絕緣襯底5上方、質(zhì)量塊1下方，彈簧支撐座6固定在絕緣襯 底5上、位于質(zhì)量塊1兩側(cè)，多孔彈性梁支撐座8也固定在絕緣襯底5上、位于 質(zhì)量塊1其余兩側(cè)，連體蛇形彈簧3與質(zhì)量塊1相連，并一起被彈簧支撐座6 懸空，多孔彈性梁固定電極2被多孔彈性梁支撐座8懸空，并位于質(zhì)量塊1上方， 懸臂梁陣列9固定在質(zhì)量塊1上并被懸臂梁支撐座10懸空，懸臂梁支撐座10 的高度為3—6微米，與多孔彈性梁固定電極2之間有10—40微米的間隙，連體 蛇形彈簧3的匝結(jié)構(gòu)之間連有彈簧間連體7。
質(zhì)量塊l為長(zhǎng)方體狀，大小為長(zhǎng)950微米、寬950微米、高110微米，采 用多次疊層電鍍鎳或銅等金屬制作。
懸臂梁支撐座10為長(zhǎng)10—50微米、寬10—30微米、高3—6微米。
懸臂梁陣列9中的懸臂梁長(zhǎng)20—100微米、寬10—30微米、高5—10微米， 這些懸臂梁在質(zhì)量塊l上、多孔彈性梁固定電極2下方，陣列成5行X4列。
連接質(zhì)量塊l的蛇形彈簧3，其線寬10微米、厚度20微米，彈簧彎曲部分半圓處的內(nèi)直徑20微米、外直徑40微米，彈簧間連體7長(zhǎng)20—50微米。
彈簧支撐座6長(zhǎng)300微米，寬100微米，高30微米。
多孔彈性梁固定電極2長(zhǎng)1300微米，寬160微米，厚20微米，多孔彈性梁 上的孔11的大小為50微米X50微米，與多孔彈性梁同厚，支撐它的多孔彈性 梁支撐座8為長(zhǎng)100微米X寬360微米X高140微米，多孔彈性梁支撐座8比帶 懸臂梁陣列的質(zhì)量塊電極高出10—40微米。
支撐層4中短柱長(zhǎng)100—200微米，寬30—60微米，高4一8微米，這些短 柱可以按不同的方式在絕緣襯底5上陣列 一部分在襯底上、連體蛇形彈簧下方 縱向陣列，間隔為100—120微米，另一部分在襯底上、質(zhì)量塊下方陣橫向列成 4行×5列。
絕緣襯底5尺寸為長(zhǎng)1700—2000微米、寬1600—2000微米、高50—100 微米。
圖2為本實(shí)施例帶有懸臂梁陣列9的質(zhì)量塊1的立體結(jié)構(gòu)示意圖，位于質(zhì)量 塊1兩側(cè)的彈簧支撐座6電鍍?cè)诮^緣襯底5上，將連體蛇形彈簧3和與之相連的 質(zhì)量塊1懸空起來(lái)。懸臂梁陣列9由一系列縱向分布的懸臂梁陣列而成，懸臂梁 支撐座10的高度為3—6微米。
圖3是本實(shí)施例作為多孔彈性梁固定電極2的多孔彈性梁的結(jié)構(gòu)示意圖，多 孔彈性梁支撐座8電鍍?cè)诮^緣襯底5上，多孔彈性梁固定電極固定在多孔彈性梁 支撐座8上，多孔彈性梁固定電極2上有一系列的方形孔11，孔ll的厚度與多 孔彈性梁固定電極的厚度一致。
圖4是本實(shí)施例支撐層4的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可見支撐層4由一系列縱向和 橫向分布的短柱陣列而成，縱向陣列在絕緣襯底5上、連體蛇形彈簧3下方，橫 向陣列在絕緣襯底5上、質(zhì)量塊1下方。
將外電路的兩極分別接于上述可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣性電學(xué)開關(guān)的質(zhì)量 塊1和多孔彈性梁固定電極2，當(dāng)受到外界足夠大的加速度作用在該開關(guān)的敏感 軸方向(這里為絕緣襯底5表面的法線方向)后，在質(zhì)量塊l慣性力的驅(qū)動(dòng)下， 由連體蛇形彈簧3懸空的帶有懸臂梁陣列9的質(zhì)量塊1運(yùn)動(dòng)向并接觸到多孔彈性 梁固定電極2，隨后又被連體蛇形彈簧3拉開，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外電路的快速通斷。 多孔彈性梁固定電極2的多孔結(jié)構(gòu)減小了其剛度，質(zhì)量塊1上的懸臂梁陣列9在與多孔彈性梁固定電極2碰撞接觸是兩低剛度部件之間的相互碰撞接觸，這樣 可以增進(jìn)兩電極間的接觸效果，而且通過(guò)調(diào)節(jié)多孔彈性梁固定電極2上孔11的 分布以及懸臂梁陣列9的尺寸結(jié)構(gòu)，可以方便地調(diào)控微型慣性開關(guān)的接觸時(shí)間，孔的分布越多、懸臂梁越軟，則接觸時(shí)間越長(zhǎng)，反之則越短。
本實(shí)施例中微型慣性電學(xué)開關(guān)的接觸時(shí)間可在20-150微妙之間調(diào)節(jié)。
實(shí)施例2采用一根多孔彈性梁的可調(diào)控接觸時(shí)間微型慣性電學(xué)開關(guān)
圖5是采用一根多孔彈性梁的可調(diào)控接觸時(shí)間微型慣性電學(xué)開關(guān)的立體結(jié) 構(gòu)示意圖，如圖所示，該微型慣性電學(xué)開關(guān)采用了一根多孔擋板梁作為多孔彈性 梁固定電極2，該微型慣性電學(xué)開關(guān)的尺寸與實(shí)施例1中可調(diào)控接觸時(shí)間微型慣 性電學(xué)開關(guān)的一致，并且除了多孔彈性梁固定電極2，其余部件的形狀、尺寸與 實(shí)施例1 一致。
本實(shí)施例中微型慣性電學(xué)開關(guān)的接觸時(shí)間可在20-100微妙之間調(diào)節(jié)。
實(shí)施例3帶有多匝連體蛇形彈簧的可調(diào)控接觸時(shí)間微型慣性電學(xué)開關(guān)
圖6是本實(shí)施例帶有多匝連體蛇形彈簧的可調(diào)控接觸時(shí)間微型慣性電學(xué)開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，該微型慣性電學(xué)開關(guān)采用的連體蛇形彈簧3是多匝的，該微型慣性電極開關(guān)的其余特征與實(shí)施例1類似。
本實(shí)施例中微型慣性電學(xué)開關(guān)的接觸時(shí)間可在20-200微妙之間調(diào)節(jié)。
實(shí)施例4采用圓形襯底和質(zhì)量塊的可調(diào)控接觸時(shí)間微型慣性電學(xué)開關(guān)
圖7是采用圓形襯底和質(zhì)量塊的可調(diào)控接觸時(shí)間微型慣性電學(xué)開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖，連體蛇形彈簧3與實(shí)施例1中連體蛇形彈簧的尺寸一樣，也可以制作成實(shí)施例3中連體蛇形彈簧3的多匝結(jié)構(gòu)。
帶有懸臂梁陣列的質(zhì)量塊1為圓柱結(jié)構(gòu)，其底面直徑900微米，高100微米。
懸臂梁支撐座10為長(zhǎng)10—50微米、寬10—30微米、高3—6微米。
懸臂梁陣列9中的懸臂梁長(zhǎng)20—100微米、寬10_30微米、高5—10微米，這些懸臂梁在質(zhì)量塊l上、多孔彈性梁固定電極2下方，陣列成5行X2列。
絕緣襯底5為圓柱結(jié)構(gòu)，其底面直徑1650微米，高50微米，可在其上類似圖1設(shè)計(jì)，陣列一定尺寸形狀的短柱，陣列方式同實(shí)施例l一致。
多孔彈性梁固定電極2的總長(zhǎng)1650微米，中間長(zhǎng)方形過(guò)渡部分長(zhǎng)900微米，寬450微米，結(jié)構(gòu)厚20微米，可在上面分布直徑尺寸為50—100微米的圓孔或50微米X50微米的方孔。
扇形彈簧支撐座6高20微米，扇形寬100微米，內(nèi)直徑1450微米，外直徑 1650微米，扇形角度30度；多孔梁的扇形梁支撐座8高160微米，扇形寬IOO 微米，內(nèi)直徑1450微米，外直徑1650微米，扇形角度60度。
本實(shí)施例中微型慣性電學(xué)開關(guān)的接觸時(shí)間可在20-200微妙之間調(diào)節(jié)。
實(shí)施例5采用懸臂梁陣列作為固定電極且位于質(zhì)量塊下方的可調(diào)控接觸時(shí) 間微型慣性電學(xué)開關(guān)
圖8是采用懸臂梁陣列作為固定電極且位于質(zhì)量塊下方的可調(diào)控接觸時(shí)間 微型慣性電學(xué)開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，該微型慣性電學(xué)開關(guān)采用位于質(zhì)量塊 l下方、絕緣襯底5上方的懸臂梁陣列9作為彈性固定電極，彈性梁擋板作為質(zhì) 量塊1碰撞懸臂梁陣列固定電極反彈后的保護(hù)，支撐層4中的位于質(zhì)量塊1下方 的橫向陣列的短柱被懸臂梁陣列9取代，懸臂梁陣列9位于質(zhì)量塊1下方的兩側(cè)， 為2行X5列。該微型慣性電學(xué)開關(guān)的尺寸與實(shí)施例1中可調(diào)控接觸時(shí)間微型慣 性電學(xué)開關(guān)的一致，并且除了懸臂梁陣列固定電極，其余部件的形狀、尺寸與實(shí) 施例1 一致。
本實(shí)施例中微型慣性電學(xué)開關(guān)的接觸時(shí)間可在20-200微妙之間調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1、一種可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣性電學(xué)開關(guān)，包括帶有懸臂梁陣列的質(zhì)量塊電極、多孔彈性梁固定電極、連體蛇形彈簧、絕緣襯底、支撐層、彈簧支撐座以及多孔彈性梁支撐座，其特征在于，所述的帶有懸臂梁陣列的質(zhì)量塊電極由質(zhì)量塊以及固定在其上的懸臂梁陣列構(gòu)成，懸臂梁陣列位于多孔彈性梁固定電極下方，支撐層位于絕緣襯底上方、質(zhì)量塊下方，彈簧支撐座以及多孔彈性梁支撐座固定在絕緣襯底上、位于質(zhì)量塊周圍，連體蛇形彈簧與質(zhì)量塊相連，并被彈簧支撐座懸空，多孔彈性梁固定電極被多孔彈性梁支撐座懸空、位于質(zhì)量塊上方，多孔彈性梁固定電極與懸臂梁陣列之間有間隙。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣性電學(xué)開關(guān)，其特征是， 所述的絕緣襯底是指石英或玻璃襯底。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣性電學(xué)開關(guān)，其特征是，所述的懸臂梁陣列，其中的懸臂梁長(zhǎng)為20—100微米、寬為10—30微米、高為 5—10微米，這些懸臂梁在質(zhì)量塊上、多孔彈性梁固定電極下方，陣列成5行X 4列。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣性電學(xué)開關(guān)，其特征是， 所述的支撐層是絕緣襯底上的縱向和橫向分布的短柱陣列，縱向陣列在絕緣襯底 上、連體蛇形彈簧下方，橫向陣列在絕緣襯底上、質(zhì)量塊下方，其中短柱為長(zhǎng)方 體或圓柱體，其截面積至少為20微米X80微米，高度為5—15微米。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣性電學(xué)開關(guān)，其特征是， 所述的彈簧支撐座是方形或者弧形柱狀結(jié)構(gòu)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣性電學(xué)開關(guān)，其特征是， 所述的連體蛇形彈簧是一匝或多匝的結(jié)構(gòu)，其線寬為5—50微米、厚度為4一50 微米，彈簧彎曲部分半圓的內(nèi)徑為20—100微米，連接彈簧半圓間的豎直長(zhǎng)為 50—500微米，單個(gè)彈簧之間連體的長(zhǎng)度為10—200微米。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣性電學(xué)開關(guān)，其特征是， 所述的質(zhì)量塊是方形或圓形體結(jié)構(gòu)，當(dāng)為方形結(jié)構(gòu)時(shí)，長(zhǎng)為300_1000微米、寬為300_1000微米、高為50—500微米。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣性電學(xué)開關(guān)，其特征是， 所述的多孔彈性梁固定電極是具有方孔或者圓孔的一根或多根多孔擋板梁。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣性電學(xué)開關(guān)，其特征是， 所述的多孔彈性梁支撐座為長(zhǎng)方體狀或圓柱體狀，其高度為140—180微米。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣性電學(xué)開關(guān)，其特征是， 所述的多孔彈性梁固定電極與懸臂梁陣列之間的間隙，為10—40微米。
全文摘要
一種可調(diào)控接觸時(shí)間的微型慣性電學(xué)開關(guān)，屬于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明中，帶有懸臂梁陣列的質(zhì)量塊電極由質(zhì)量塊以及固定在其上的懸臂梁陣列構(gòu)成，懸臂梁陣列位于多孔彈性梁固定電極下方，支撐層位于絕緣襯底上方、質(zhì)量塊下方，彈簧支撐座以及多孔彈性梁支撐座固定在絕緣襯底上、位于質(zhì)量塊周圍，連體蛇形彈簧與質(zhì)量塊相連，并被彈簧支撐座懸空，多孔彈性梁固定電極被多孔彈性梁支撐座懸空、位于質(zhì)量塊上方、與懸臂梁陣列之間有間隙。本發(fā)明很好地改善了可動(dòng)質(zhì)量塊電極與彈性梁固定電極間的接觸效果，且可方便地調(diào)節(jié)微型慣性開關(guān)兩電極間的接觸時(shí)間，增進(jìn)了帶有連體蛇形彈簧質(zhì)量塊在外界加速度作用下運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性。
文檔編號(hào)H01H35/14GK101174518SQ20071004768
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月1日
發(fā)明者丁桂甫, 楊卓青, 蔡豪剛 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)