[发明专利]一种双段式静电驱动微机械开关

说明书

技术领域

本发明属于微机械开关器件领域，特别涉及一种双段式静电驱动微机械开关。

背景技术

静电驱动微机械开关是微机械开关中的一种常见类型，在目前的微机电器件中有广泛的应用。目前在静电驱动结构中最常见的是矩形梳齿阵列结构。但是目前的静电驱动微机械开关仅采用一组驱动梳齿和一组弹簧结构，这使得静电驱动微机械开关设计难以同时兼顾驱动性能和结构稳定性，因为驱动梳齿的数量增加会优化驱动性能，但使得动电极质量增加而降低结构稳定性。若增大弹簧结构刚度，可以提高结构稳定性，但会降低驱动性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种双段式静电驱动微机械开关，其特征在于，所述静电驱动微机械开关由两组驱动梳齿和两组弹性结构组成，第一组驱动梳齿通过第一组弹性结构固定到锚区上，第二组驱动梳齿通过第二组弹性结构与第一组驱动梳齿相连；第一组驱动梳齿的动电极设有限位块，使其行程小于触点间隙。

所述两组驱动梳齿采用不同的齿形设计，两组驱动梳齿对应的梳齿定电极在电学上是隔离的。

所述两组驱动梳齿中，第一组驱动梳齿采用行程较大的矩形梳齿；第二组驱动梳齿采用行程较短而驱动力较大的三角形梳齿，或使用平行板电极。

本发明的有益效果是使用了两组驱动梳齿和两组弹簧结构，由于可以具有两组不同的驱动梳齿，其驱动合力可以兼具不同驱动梳齿的驱动力的优点，对于两组弹性结构的弹性系数设计，可以使得系统的弹性系数在不同的驱动阶段可变，使得系统刚度可以同时兼顾到机械稳定性和驱动性能，同时实现较好的驱动性能与较高的结构稳定性。

附图说明

图1为双段式静电驱动微机械开关的基本结构示意图。

图中标号：1-第一组弹性结构(弹簧)；2-限位块；3-第一组驱动梳齿；4-第二组弹性结构(弹簧)；5-第二组驱动梳齿：6-触点；7-主梁

图中所有的主梁7所示的固定约束表示该处与器件的基底机械固连，不表示电学上的等势。

具体实施方式

本发明提供一种双段式静电驱动微机械开关，下面结合附图予以说明。

图1所示为双段式静电驱动微机械开关的基本结构示意图，图中，静电驱动微机械开关由两组驱动梳齿和两组弹性结构组成，第一组驱动梳齿3的动电极，即3中的下梳齿，与主梁7固连，可上下移动；设有限位块2，限制第一组弹性结构1和主梁7的上下位移范围，使其行程小于触点6的间隙；第二组驱动梳齿5通过第二弹性结构4与第一组驱动梳齿3相连，第二组驱动梳齿5的动电极，即图中5中的下梳齿，与主梁7通过弹簧4弹性连接，可上下移动。

所述两组驱动梳齿采用不同的齿形设计，第一组驱动梳齿3采用行程较大的矩形梳齿，具有相对较小的刚度；第二组驱动梳齿5采用行程较短而驱动力较大的三角形梳齿，其通过弹簧4与主梁7相连，弹簧4具有相对较大的刚度；两组驱动梳齿对应的梳齿定电极在电学上是隔离的。

由于限位块的作用，当器件处于振动、冲击的环境中时，限位块限制了主梁的行程，提高了结构的稳定性，只有振动和冲击足够大，使第二组梳齿的动电极所受惯性力克服第二组弹簧回复力时，才会导致触点发生误动作。另一方面，由于第二组驱动梳齿采用驱动力较大的三角形梳齿，驱动力克服刚度较大的第二组弹性结构并不会造成驱动电压的剧增。