[发明专利]一种具有加速度带通功能的MEMS惯性闭锁开关

说明书

本发明公开了一种具有加速度带通功能的MEMS惯性闭锁开关，包括衬底、支撑锚点、质量块、第一复位弹簧、第二复位弹簧、限位块、闭锁机构、下级锁止机构、过滤器；衬底上设有支撑锚点；限位块固定在支撑锚点上；限位块限制质量块沿弹体轴向以及沿垂直于弹体轴向的滑动距离；质量块主体中间设有空腔，空腔内平行连接有两个第一复位弹簧；两个第一复位弹簧与固定块相连；两个第二复位弹簧与固定横梁相连，所述固定块、固定横梁均固定在支撑锚点上；闭锁机构设置在两个第二复位弹簧之间；质量块上的第二横梁两端设有下级锁止机构；限位块内设有两个悬臂结构的过滤器。本发明具有加速度带通功能。

技术领域

本发明属于微机械电子领域，特别是一种具有加速度带通功能的MEMS惯性闭锁开关。

背景技术

惯性开关是一种能够识别并响应外界环境加速度阈值并完成开关动作的一种惯性器件。微机电系统(Micro Electro-mechanical System，MEMS)因具有尺寸小、易集成以及大批量生产等优点得到了迅速发展，广泛应用于半导体、集成电路、仪器仪表、安全系统等领域。基于MEMS技术的惯性开关具有体积小、可靠性高、成本低等特点，可应用于引信、汽车、工业以及航空等领域。本发明以引信后坐力作为主要应用环境，通过结构参数的重新设计，也可将其应用于其它环境。

引信的应用环境较为复杂，一般情况下惯性开关只对加速度幅值响应，引信应用环境除了加速度幅值外，还要对加速度脉宽响应，需要区分勤务环境与正常发射环境。勤务环境指引信在非发射状态下所受的环境力，包括运输中车辆颠簸、搬运过程中意外跌落等。正常发射环境下引信结构主要承受炮弹膛内压力。引信安保系统的基本要求为：保证勤务环境无法解除保险；正常发射环境可靠、快速解除保险；结构强度可靠，能够抗高过载。

引信用加速度开关是引信安保系统的一个重要组成部分。2007年，上海微系统与信息化技术研究所的贾孟军在论文《硅微机械加速度开关技术研究》中提出了一种高g值硅微加速度开关。该开关采用阳极键合和深反应离子刻蚀技术加工而成，但其为单阈值开关，即仅基于加速度幅值大小而设计。2011年，新加坡的Shanmugavel S等人在论文Miniaturized acceleration sensors with in-plane polarized piezoelectric thinfilms produced by micromachining中采用体硅微加工技术制作了一种微机械加速度开关，该开关具有良好的通电性能，但也只是利用加速度幅值作为单一阈值而设计。2016年，南京理工大学周织建在博士论文《非硅高g值微机械加速度开关设计基础研究》中提出了一种可识别中大口径滑膛炮的引信正常发射和勤务跌落两种典型加速度环境的非硅高g值微机械加速度开关。该开关选取多层UV-LIGA技术进行开关芯片的加工，封装后芯片样机的整体尺寸为11.43mm×11.43mm×2.05mm。该结构采用Z形齿结构，在工作过程中齿与齿之间发生强烈碰撞，结构强度受到严酷考验，另外其采用金属镍基材料，无法与成熟的集成电路工艺兼容。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有带通功能的硅基MEMS惯性闭锁开关，以提高引信安保系统的可靠性和微型化。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种具有带通功能的MEMS惯性闭锁开关，包括衬底、支撑锚点、质量块、第一复位弹簧、第二复位弹簧、限位块、闭锁机构、下级锁止机构、过滤器；