[实用新型]基于时序双脉冲的双稳态微开关热驱动装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种微机电技术领域的驱动装置，具体是一种基于时序双脉冲的双稳态微开关热驱动装置。

背景技术

目前大部分基于MEMS技术制备的微继电器或开关类器件都需要持续功耗以实现稳态保持，寻找一种无功耗实现双稳态的机制已经成为目前MEMS研究中的一大热点。现有的一种闭锁电热双稳态微开关，采用电热驱动，且利用结构上的机械闭锁，具有工作电压低、无功耗的特点，因此有必要应用一种可输出时序双脉冲信号的电源驱动来实现这种闭锁。

经过现有文献检索发现，Vivek Agrawal等人在IEEE：Proc.50th IEEE Holm Conference on Electrical Contacts and 22nd International Conference on Electrical Contacts（2004年美国电子工程师和电气工程师协会第50届电触头霍尔姆会议和第22届电触头国际会议222-225页）上发表“A Latching MEMS Relay for DC and RF Application”（“一种闭锁MEMS继电器在直流和RF中的应用”），该文献包括：两个呈90°角放置的热驱动器和一个时序脉冲信号源，此信号源可输出两个有时间差的脉冲信号。第一个脉冲信号使水平方向的悬臂梁向上翘曲，为垂直方向的悬臂梁向左弯曲提供空间，第二个脉冲信号使垂直方向的悬臂梁向左弯曲；然后第一个控制水平悬臂梁的脉冲信号进入低电平，水平悬臂梁回复初始位置，第二个控制垂直悬臂梁的脉冲信号进入低电平，垂直悬臂梁在欲回到初始位置的时候，被水平悬臂梁挡住，形成闭锁，开关处于闭合的状态。它的悬臂梁设计结构较复杂，对现有微加工技术是一个巨大挑战。

中国专利申请号为：200910308026.1，名称为：闭锁电热双稳态微开关，该发明包括：电极，翘曲层（驱动层），牵制层（偏置层），基座，信号引线，上触点，下触点。上触点和下触点分列于两个翘曲层的末端，高度方向保持上下悬空。通过对下触点所在的悬臂梁施加脉冲电信号，使得双层膜向上翘曲，同时带动末端的触点向上运动。因为热驱动能够产生很大的驱动力，通常可以达到mN级，因此只要弹性力和驱动力适当匹配，下触点可以轻易地拨开上触点。当脉冲电信号降为低电平后，下触点所在的悬臂梁散热回复，与上触点相互搭接。由于热驱动的回复力通常很小，这时已经不足以使下触点能再次拨开上触点，因此这种搭接就形成一个稳态。这个设计是要通过下触点的向上翘曲将上触点拨开，这就对材料的选择、加工工艺等许多方面有很大的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种基于时序双脉冲的电热双稳态微开关热驱动装置，该装置使用悬梁交错锁定的闭锁结构，具有无持续功耗稳态保持的特性，并用一个可输出两个脉冲电信号的电源来驱动，其中两个脉冲电信号具有一定的时间差，分别驱动相互交错的两个悬臂梁，具有结构简单，成本低，功耗小，材料选择范围大等优点。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型包括：驱动单元、工作单元。其中：驱动单元为工作单元施加电压，工作单元使外接电路导通或断开。

所述的工作单元是闭锁电热双稳态微开关，闭锁电热双稳态微开关使用悬梁交错锁定的闭锁结构。

所述的闭锁电热双稳态微开关包括：电极，翘曲层（驱动层），牵制层（偏执层），基座，信号引线，上触点，下触点，其中：翘曲层的端部与基座固定，另一端伸出悬空形成悬梁结构，热膨胀系数较小的牵制层淀积在翘曲层上方，双层膜结构的悬梁能够在受热时发生翘曲。电极淀积在翘曲层的上方，并紧连着牵制层，从电极可以引入电信号，对牵制层电阻丝进行电加热。上触点和下触点分列于两个翘曲层的末端，两者水平方向略微向外伸出，高度方向保持上下悬空。两个触点可以上下交错搭接，通过机械结构实现稳态保持，接入信号引线，即能够导通或断开信号引线电路，实现开关功能。

所述的驱动单元是可输出两个脉冲信号的电路板，具有设定时间差的两个脉冲电信号分别驱动所述的闭锁电热双稳态微开关相互交错的两个悬臂梁。