[发明专利]一种具有柔顺机构的分段式双层膜电热驱动MEMS开关

说明书

本发明涉及的是一种微机电系统技术领域的微驱动器，属于一种具有柔顺机构的分段式双层膜电热驱动MEMS开关。它包括衬底、分段式双层膜电热驱动单元、基座和电接触单元，所述分段式双层膜电热驱动单元、基座和电接触单元均位于衬底上，所述分段式双层膜电热驱动单元固定设在基座上，基座于衬底固定连接，所述电接触单元设置在分段式双层膜电热驱动单元上方；所述电接触单元包括静接触点、V型支撑梁、柔性弹簧和弧形电接触质量块，所述V型支撑梁固定在分段式双层膜电热驱动单元上方，弧形电接触质量块通过柔性弹簧连接在V型支撑梁上，所述静接触点设置在弧形电接触质量块上方，静接触点与弧形电接触质量块相配合，所述静接触点与外界电路连接。

技术领域

本发明涉及的是一种微机电系统技术领域的微驱动器，具体的说，属于一种具有柔顺机构的分段式双层膜电热驱动MEMS开关。

背景技术

微机电系统(MEMS)在高速发展的科学技术中起到了越来越重要的作用，微结构器件和系统在航空航天、医疗、机械、生物等学科都受到世界范围内的广泛关注。微驱动器MEMS开关作为MEMS最重要的核心技术之一，其驱动机理和器件的制备近年来都成为各个研究机构的重点。微驱动器MEMS开关的动作范围大小、响应速度快慢、结构可靠性等指标决定着微驱动器MEMS开关的产品质量，是微机电系统发展的最重要的环节。微驱动器MEMS开关的驱动机制有静电驱动、电热驱动、电磁驱动、压电驱动等。

静电驱动结构的微驱动器MEMS开关具有结构简单、功耗低等优点，但是要维持其良好工作性能所要保持的静电电压比较高，不利于器件的寿命和稳定性；电磁驱动所需的驱动电压低、输出力矩大、输出范围广，但是电磁驱动所需要的功耗比较大、效率低、结构复杂。利用电热驱动虽然反应速度慢、动态特性较差，但是相对于其他驱动方式来说，电热驱动结构简单、制作工艺方便、适合批量化生产。

发明内容

本发明针对现有MEMS技术对于驱动结构的不足，提供一种具有柔顺机构的分段式双层膜电热驱动MEMS开关。将扇形结构单元引入到微驱动MEMS开关机构中，并结合柔性弹簧等结构大幅度的增加机构本身的弹性变形、稳定性和回复性能，另一方面，本发明还可以提供双向的开关功能，最大限度的配合外接电路的接通或者断开，适用于多种场合。

本发明采用如下技术方案：

一种具有柔顺机构的分段式双层膜电热驱动MEMS开关，它包括衬底、分段式双层膜电热驱动单元、基座和电接触单元，所述分段式双层膜电热驱动单元、基座和电接触单元均位于衬底上，所述分段式双层膜电热驱动单元固定设在基座上，基座于衬底固定连接，所述电接触单元设置在分段式双层膜电热驱动单元上方；所述电接触单元包括静接触点、V型支撑梁、柔性弹簧和弧形电接触质量块，所述V型支撑梁固定在分段式双层膜电热驱动单元上方，弧形电接触质量块通过柔性弹簧连接在V型支撑梁上，所述静接触点设置在弧形电接触质量块上方，静接触点与弧形电接触质量块相配合，所述静接触点与外界电路连接。

本技术方案进一步的优化，所述分段式双层膜电热驱动单元具有复合弓型的结构。

本技术方案进一步的优化，所述分段式双层膜电热驱动单元是由两段相反形状的双层膜构成，所述双层膜所述双层膜为热膨胀率不同的膜。

本技术方案进一步的优化，所述基座的两侧设置有电极，所述电极与驱动电路连接。

本技术方案进一步的优化，所述V型 支撑梁的材料为硅或二氧化硅。

本技术方案进一步的优化，所述柔性弹簧为蛇形结构的弹簧。

本技术方案进一步的优化，所述弧形电接触质量块是具有弧形结构的金属单元，两边与柔性弹簧相连接。

本技术方案进一步的优化，所述静接触点具有弧形结构，弧形结构的曲率半径与弧形电接触质量块相等并与其保持接通或者断开。

本技术方案进一步的优化，所述衬底材料为硅或陶瓷。