[发明专利]一种基于液态金属的物理锁存MEMS开关

权利要求书

1.一种基于液态金属的物理锁存MEMS开关，其特征在于：包括盖板(100)、金属液滴(200)和开关驱动装置(300)，盖板(100)通过金属液滴(200)和开关驱动装置(300)配合连接；

所述的盖板(100)由第一层玻璃板(110)和其上的第二层SU8光刻胶结构层(120)组成，第二层SU8光刻胶结构层(120)包括用于与开关驱动装置(300)进行封装配合的框架(121)和用于储存金属液滴(200)的套筒(122)；

所述的开关驱动装置(300)包括硅器件层(310)、二氧化硅隔离层(320)和高阻硅衬底层(330)，高阻硅衬底层(330)上制备有二氧化硅隔离层(320)，二氧化硅隔离层(320)上制备有硅器件层(310)；硅器件层(310)的厚度为50μm；所述的硅器件层(310)一侧设有第一固定电极(314a)，第一固定电极(314a)伸入放置金属液滴(200)的储液槽(315)的前侧中，储液槽(315)的后侧以及左右两侧制作有三组V型电热执行器形成的可动结构；

其中第一执行器(311a)为V型梁阵列结构，第一执行器(311a)的两端与第一金属焊盘(312a)连接；第一执行器(311a)的中间梁前端与楔形滑块(317)连接，楔形滑块(317)前端连接可动电极(316)，可动电极(316)前端位于放置金属液滴(200)的储液槽(315)的后侧；第一执行器(311a)的中间梁后端与弹簧(313)相连接，弹簧(313)的后端与可动电极(316)的第二固定电极(314b)连接；

第二执行器(311b)和第三执行器(311c)为V型梁阵列结构，两者的形状和尺寸相同，并且成面对面对称分布；第二执行器(311b)的两端与第二金属焊盘(312b)连接，第二执行器(311b)的中间梁前端与第二限位杆(318b)相连接，第二限位杆(318b)末端的形状为楔形；第三执行器(311c)的两端与第三金属焊盘(312c)连接，第三执行器(311c)的中间梁前端与第三限位杆(318c)相连接，第三限位杆(318c)末端的形状为楔形；第二执行器(311b)和第三执行器(311c)分别与第一执行器(311a)垂直分布；第二限位杆(318b)和第三限位杆(318c)侧面制作有停止块(319)，规定了第二限位杆(318b)和第三限位杆(318c)在除轴向驱动力方向以外的方向的位移范围；第二执行器(311b)和第三执行器(311c)分别驱动第二限位杆(318b)和第三限位杆(318c)产生沿轴向的动作；第二限位杆(318b)和第三限位杆(318c)的末端分别与楔形滑块(317)的侧面有配合关系。

2.根据权利要求1所述的一种基于液态金属的物理锁存MEMS开关，其特征在于：装配时，先将盖板(100)的结构面朝上；在盖板(100)上的套筒(122)里制备金属液滴(200)；在盖板(100)的第二层SU8光刻胶结构层(120)和开关驱动装置(300)的硅器件层(310)的对应位置表面涂胶水并粘合在一起；完成开关的装配，将开关倒过来使高阻硅衬底层(330)作为底面；金属液滴(200)被封装在套筒(122)和开关驱动装置的储液槽(315)之间；开关的第一固定电极(314a)与金属液滴(200)始终保持接触，可动电极(316)在电驱动下产生直线位移与金属液滴(200)接触或分离，使开关电路导通或断开。

3.根据权利要求1所述的一种基于液态金属的物理锁存MEMS开关，其特征在于：所述的高阻硅衬底层(330)边长在4600μm以内；高阻硅衬底层(330)上制作有多个背腔，位于硅器件层(310)的可动结构下方，其中第一执行器(311a)、第二执行器(311b)和第三执行器(311c)下方分别制作有三个尺寸相同的背腔，第二限位杆(318b)和第三限位杆(318c)下方制作有相同的背腔，楔形滑块(317)及其后方的第一执行器(311a)的中间杆下方也分别制作有背腔，有助于硅器件层(310)的可动结构释放和热膨胀效应的发挥。

4.根据权利要求1所述的一种基于液态金属的物理锁存MEMS开关，其特征在于：所述的金属液滴(200)采用液态镓铟锡合金，其中镓68.5％，铟21.5％，锡10％。