[发明专利]微型机械记忆传感器

说明书

本发明涉及一种微型机械记忆传感器。更具体地说，本发明涉及一种作为机械记忆锁存器或传感器的微型机械装置，其启动由条件的变化触发，例如，温度、加速度与/或压力。记忆锁存器的内容可以在锁存之后的任何时间被方便地检测。这种装置可以用电子方式复位，因此它可以被方便地再使用。

虽然本发明具体地涉及微型机械记忆传感器，并且将对其进行专门说明，但是，应该理解，本发明也可以用于其它的领域和用途。

微型机械记忆传感器被用于或可能被用于不同变量或条件的变化。这些变量或条件包括温度、加速度、压力、力…等等。

例如，一种适用于纯机械地检测温度极限并可用电子方式复位的微型机械记忆传感器对于这样一些应用是有利的，其中对产品进行现场测试，并且在现场没有可被利用的电源。然而，尚未知道有这种类型的微型机械记忆传感器。

常规的电子温度传感器当监视温度时需要电源。然而，在大多数产品经受的温度极限是所要求的信息的情况下，用常规技术进行温度的现场监视是不可能的，这是因为经常没有可被利用的电源。

一种具有电源或电池的双稳态吸合式微型启动器已经被披露了。见H.Matobo，T.Ishikawa，C.Kim，R.Muller，A Bistable SnappingMicroactivator，I.E.E.E.，January 1994，pp.45-50。这种微型启动器包括一个可弯曲的悬臂，当由电流引起的温度极限被检测到时，悬臂弯曲。虽然这种装置主要由温度变化，即电阻消耗触发，但是，只能通过以特定时序提供的驱动电压和电流脉冲才能实现可接受的操作。这种微型启动器不能用纯机械方式触发。

作为另一个例子，已知一种用作闭锁加速度计(latchaccelerometer)并通过使用微型机械记忆传感器提供廉价的检测中、高g加速度的方法的微型机械记忆传感器。闭锁加速度计是一种开关，它在被以特定方向的预定的加速度加速时便闭合，并且在加速停止之后仍保持闭合。闭锁加速度计和常规的加速度检测装置相比的主要优点在于，闭锁加速度计不需要复杂的检测电子电路。在加速事件之后的长时间内，可以读出检测的加速度。闭锁加速度计不用电压操作，并可在从几g到几千g的范围内的g值上操作，并可以检测加速持续的时间。

Ciarlo的美国专利No.4,891,255披露了一种加速度闭锁装置，它通过对(110)取向的硅片进行整体微型机加工，制成两个悬臂梁，其上具有检测质量或试验板，在设定的阈值加速度下，悬臂梁互锁。图21(a)和21(b)表示这种闭锁加速度计，悬臂梁C的长度一般为几毫米。悬臂梁C和检测质量P的制造是相当复杂的，因为要使用拐角补偿(corner compensation)和(110)晶片的硅整体微型机加工。(110)整体微型机加工不容易和IC工艺兼容。

Ciarlo专利的悬臂在在其检测质量C上闭锁之前，必须经受大的偏转。此外，因为水平的悬臂梁C必须强制垂直悬臂梁C偏转，这涉及两个大的表面的滑动，两个检测质量P之间的摩擦力可能相当大，因而引起检测的加速度的不稳定性。此外，悬臂梁C不能释放，这样便不能复位。

Ciario专利的闭锁装置的另一个主要缺点是必须使用复杂的读出方法。因为悬臂梁C通过蚀刻硅片制成，两个悬臂梁C不能在电气上绝缘，使得在两个悬臂梁之间不能进行简单的连续性试验，Ciarlo专利的读出方法使用电容或光技术。在这些方法中，加速度计晶片必须被夹在含有电容极板或发光二极管的两个其它晶片之间，以便检测悬臂的位置。这使得制造过程更加复杂和昂贵。此外，整体微型机加工使器件的体积加大。

使用表面微型机加工的Ciarlo专利的闭锁机构的直接实现是可能的，并且可以解决检测闭锁的问题。然而，器件仍然具有其它严重问题，这些问题和其端部联接有检测质量P的梁C的长度过长有关，并且仍然不能复位。

发明概述

本发明的目的在于提供一种微型机械记忆传感器，包括一个检测变量或条件变化的闭锁装置。

本发明的另一个目的在于提供一种能够响应检测到的条件或变量的门限值纯机械地闭锁的微型机械记忆传感器。

本发明的另一个目的在于提供一种微型机械记忆传感器，包括记忆闭锁装置，其内容可在闭锁之后的任何时间被检测。

本发明的另一个目的在于提供一种能够复位的微型机械记忆传感器。

在本发明的一个方面中，微型机械记忆传感器记录经历的超过预设值的温度极限，不使用任何电源。就是说，传感器被纯机械地诱发。此外，这种传感器是可复位的，小体积和廉价的。