[發明專利]一種薄膜開關及其制備方法

有效

• 申請號: 201610022399.2
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105609352B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 李立
• 申請（專利權）人: 珠海創飛芯科技有限公司
• 主分類號: H01H13/702
• 分類號: H01H13/702;H01H13/704;H01H13/88;H01H11/00
• 代理公司: 北京冠和權律師事務所11399
• 代理人: 朱健,陳國軍

技術領域

本發明屬于電子元器件技術領域，尤其涉及一種薄膜開關及其制備方法。

背景技術

機械開關是利用機械操作的方式控制電子器件的簡單接口類型。簡而言之，開關是由機械到電子的轉換裝置。

從基本的原理角度來看，電子開關從根本上說是利用電子方式去刺激機械開關的裝置。如今開關的解決方案是笨重的、龐大的、沉重的、厚的、高功耗的，并不適合超薄外形用途(例如，可穿戴的電子產品)。

薄膜開關是集按鍵功能、指示元件、儀器面板為一體的一個操作系統。由面板、上電路、隔離層、下電路四部分組成。按下薄膜開關，上電路的觸點向下變形，與下電路的極板接觸導通，手指松開后，上電路觸點反彈回來，電路斷開，回路觸發一個信號。薄膜開關結構嚴謹，外形美觀，密封性好。

薄膜開關又稱輕觸式鍵盤，采用平面多層組合而成的整體密封結構，是將按鍵開關、面板、標記、符號顯示及襯板密封在一起的集光、機、電一體化的一種新型電子元器件，是電子產品外觀結構根本性的變革，它可取代常規分立元件的按鍵，更可靠地執行操作系統的任務。

薄膜開關具有良好的防水、防塵、防油、防有害氣體侵蝕、性能穩定可靠、重量輕、體積小、壽命長、裝聯方便，面板可洗滌而字符不受損傷，色彩豐富，美觀大方等優點。

薄膜開關是現在研究的一種新型的開關，其是指將多層材料復合，在不同材料上通過印刷，裝配不同的導電線路，按鍵彈片，用戶手指按壓面貼上的功能按鍵時，導通線路，接通電信號，控制接口外的系統作用。

不過隨著人們對于生活便捷性的需求越來越高，作為智能生活的薄膜開關開始成為人們的研究重點，不過現在關于薄膜開關的結構構筑主要還是停留在原始的簡單的多層材料復合，其成本較高，并且不耐高壓以及功率較高的缺點，急待構造新型的薄膜開關結構來簡便現有技術的不足。

反熔絲編程技術也稱熔通編程技術，這類器件是用反熔絲作為開關元件。這些開關元件在未編程時處于開路狀態，編程時，在需要連接處的反熔絲開關元件兩端加上編程電壓，反熔絲將由高阻態變為低阻態，實現兩點間的連接，編程后器件內的反熔絲模式決定了相應器件的邏輯功能。

反熔絲技術在當今已有很廣泛的應用，可以用于基于反熔絲的FPGA(Field-Programmable Gate Array，現場可編程門陣列)電路中一次可編程(One Time Programmable，OTP)存儲器的制造。FPGA電路中反熔絲結構的一次可編程存儲器在未編程狀態下具有高阻特征，編程過后具有低阻特征。如果選擇合適的原料，構造合適的結構，將反熔絲技術引入到薄膜開關還是一個挑戰。

發明內容

本發明通過研制一種薄膜開關所述薄膜開關利用以反熔絲為基礎的電容器作為關斷開關,所述薄膜開關包括面板、上電路、隔離層和下電路，所述上電路為導體層，所述隔離層為絕緣體層，所述下電路為導體層，所述導體層和絕緣層通過薄膜形成工藝在支持基質上形成。

優選地，所述薄膜形成工藝包括以下一種或幾種：真空沉積、印刷、噴霧、旋涂(spin on)、電鍍工藝。

優選地，所述導體層為以下的一種或幾種：金屬、合金、可導電的金屬氮化物、氧化物、硅化物、摻雜的多晶硅、導電的無機高分子聚合物、導電的有機高分子聚合物、一層導電薄膜、多層導電薄膜。

優選地，所述導體層包括以下的一種或幾種：銅、鈦、鋁、鎢、鋁鎢合金。

優選地，所述導體層包括以下的一種或幾種：TiN、TaN、CoSi₂、TiSi₂。

優選地，所述導電薄膜為單層或多層石墨烯。

優選地，所述絕緣體層為SiO₂層、Si₃N₄層或SiO₂/Si3N₄/SiO₂的多層結構。

優選地，所述絕緣體層包括：(1)氧化物高介電常數和/或氮化物高介電常數的絕緣體；(2)塑料或有機絕緣薄片。

優選地，所述氧化物高介電常數的絕緣體為Al₂O₃和/或HfO₂。

優選地，所述導電薄膜為單層或多層石墨烯。

優選地，所述導體層和絕緣體層的堆疊厚度小于10mm。

優選地，導通后所述絕緣體層的電阻小于500_Ω。