[发明专利]一种电热驱动双稳态MEMS开关

说明书

技术领域

本发明涉及MEMS开关技术领域，具体涉及一种电热驱动双稳态MEMS开关。

背景技术

MEMS开关是MEMS技术的典型应用之一，它是传统机电开关微型化设计与制造的结果，为高性能电路系统的发展提供了有力保障，在现代通信、航空航天、生物医疗、国防军工重要领域的电路控制方面有广泛而迫切的应用需求。双稳态开关只在状态转换时需要外界提供能量，状态保持通过结构的自锁功能实现，随着系统集成化程度的增强，低功耗已经成为判断系统性能优良的重要指标，电热驱动的双稳态MEMS开关凭借其优良的性能快速发展。

现有的电热驱动的双稳态MEMS开关有双金属膜结构、冷热臂结构等，但其未考虑接触电阻、开关稳定保持力对开关性能的影响，具有驱动力小、输出非线性、响应时间长、不易加工的缺点。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提出一种电热驱动双稳态MEMS开关，具有稳定性高、驱动力大、输出线性、低功耗、成本低的优点。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种电热驱动双稳态MEMS开关，包括正方形基底11，正方形基底11上垂直分布有V型电热执行器I和V型电热执行器II，V型电热执行器I在一路驱动电路U1控制下驱动第一钩型触头6，V型电热执行器II在另一路驱动电路U2控制下驱动第二钩型触头10，第一钩型触头6和第二钩型触头10接触即导通电路，第一钩型触头6和第二钩型触头10不接触即断开电路，驱动电路U1、驱动电路U2为脉冲电压，驱动电路U1和驱动电路U2有相位差。

所述的V型热电执行器I包括三个等间距的第一V型梁2-1、第二V型梁2-2、第三V型梁2-3。第一V型梁2-1、第二V型梁2-2、第三V型梁2-3的两端与第一电极锚点1-1和第二电极锚点1-2连接，第一V型梁2-1、第二V型梁2-2、第三V型梁2-3的中间由竖直梁3贯穿连接，竖直梁3的上端与s型导线8下端连接，s型导线8的上端与导线电极9连接；竖直梁3的下端与第一柔性梁4-1上端连接，第一柔性梁4-1下端与杠杆5的前端垂直连接，杠杆5的前端端头与第二柔性梁4-2的下端垂直连接，第二柔性梁4-2的上端和锚点7连接，杠杆5的末端端头与第一钩型触头6连接。

所述的V型热电执行器II与V型热电执行器I的不同之处是：V型热电执行器II的第一柔性梁4-1与锚点7连接，第二柔性梁4-2与竖直梁3连接，杠杆5的末端与第二钩型触头10连接，其余组成与连接方式均与V型热电执行器I相同。

所述的第一电极锚点1-1、第二电极锚点1-2，锚点7、导线电极9均固定在正方形基底11上，其余结构均为悬空可动结构。

所述的第一V型梁2-1、第二V型梁2-2、第三V型梁2-3、竖直梁3、第一柔性梁4-1、第二柔性梁4-2、杠杆5、第一钩型触头6、s型导线8、第二钩型触头10均采用硅材料制作。

所述的第一钩型触头6、第二钩型触头10配合具备自锁功能。

所述的电热驱动双稳态MEMS开关采用MEMS技术制备。

所述的第一V型梁2-1、第二V型梁2-2、第三V型梁2-3间距100um-110um，长1060um-1070um，宽度36um-39um，与水平方向的夹角9°-10°。

所述的第一柔性梁4-1、第二柔性梁4-2长290um-300um，宽10um-12um，杠杆5放大倍数为19-21。

与传统机械开关相比，本发明的优点为：

第一钩型触头6、第二钩型触头10具备自锁功能，结构简单，接触力大，可以稳定的保持闭合状态；钩型触头做简单的调整就可满足多种布局方式，可移植性强，灵活性高。

V型热电执行器的驱动电路为脉冲电压，开关状态改变时不需要外界长时间供能，极大降低系统功耗，减少了冗余的保持信号，提高器件的安全性。

将热电执行器原理应用于MEMS开关，获得较大的驱动位移，开关响应时间短且容易加工。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明第一钩型触头6、第二钩型触头10的运动过程示意图。

图3为本发明驱动电路U1和驱动电路U2的相位关系图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行进一步说明。