[發明專利]一種步進吸合靜電鎖定的微機械慣性開關

有效

• 申請號: 201710133095.8
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN106971915B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 李健;王艷;楊卓青;丁桂甫
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01H59/00
• 分類號: H01H59/00;H01H35/14
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

1.一種步進吸合靜電鎖定的微機械慣性開關，其特征在于，包括：柔性連接多平面式移動電極、反向阻擋限位結構、連體蛇形彈簧、彈簧固定支座、陣列式固定電極、吸合電極、絕緣襯底，其中：

所述柔性連接多平面式移動電極與連體蛇形彈簧相連，并通過彈簧固定支座懸空于反向阻擋限位結構的下方、陣列式固定電極和吸合電極所在平面的上方，且柔性連接多平面式移動電極與反向阻擋限位結構之間存在間隙；所述連體蛇形彈簧使柔性連接多平面式移動電極處于懸空狀態，且在施加外界加速度時為柔性連接多平面式移動電極提供恢復力；所述彈簧固定支座固定于絕緣襯底上，且與連體蛇形彈簧相連，用于對連體蛇形彈簧、柔性連接多平面式移動電極起支撐作用；所述反向阻擋限位結構固定于絕緣襯底上，用于對柔性連接多平面式移動電極在敏感方向的反方向大位移運動起阻擋作用；所述陣列式固定電極與吸合電極均固定于絕緣襯底上，且陣列式固定電極與吸合電極通過空氣間隙相互絕緣；

當外界的加速度沿敏感方向作用于所述微機械慣性開關，柔性連接多平面式移動電極向陣列式固定電極方向運動，同時柔性連接多平面式移動電極與吸合電極之間的靜電力不斷增大，當靜電力起主要作用時，柔性連接多平面式移動電極向下運動接觸到陣列式固定電極，從而實現對外電路的導通，并通過靜電力實現柔性連接多平面式移動電極與陣列式固定電極之間的鎖定，任意控制接觸時間；

當外界的加速度沿非敏感方向作用于所述微機械慣性開關時，反向阻擋限位結構能夠有效抑制柔性連接多平面式移動電極在非敏感方向的大幅度變形，從而提升所述微機械慣性開關的穩定性；

所述柔性連接多平面式移動電極為通過多次疊層電鍍金屬形成的方形結構；所述柔性連接多平面式移動電極由分塊平面移動電極和柔性結構構成，其中：分塊平面移動電極為方形結構或圓形結構；柔性結構為矩形結構；

在所述柔性連接多平面式移動電極上設有一系列的孔以便于制備工藝的最后釋放，即去除犧牲層和種子層；

所述柔性連接多平面式移動電極的四個側面分別與一個連體蛇形彈簧相連接，且每個側面與對應連接的連體蛇形彈簧有兩個接觸點；

所述陣列式固定電極為通過多次疊層電鍍金屬形成的陣列式排列圓柱結構，且陣列式排列圓柱結構之間相互連通；

或者，所述固定電極為通過多次疊層電鍍金屬形成的陣列式排列多邊體結構。

2.根據權利要求1所述的一種步進吸合靜電鎖定的微機械慣性開關，其特征在于，所述柔性連接多平面式移動電極的邊長為500～3500微米、高為20～450微米；

當所述分塊平面移動電極為方形結構時，其邊長為90～680微米、高為20～450微米；當所述分塊平面移動電極為圓形結構時，其半徑為50～400微米、高為20～450微米；

所述柔性結構的寬為10～80微米、長為20～160微米、高為20～450微米；

當所述柔性連接多平面式移動電極上的孔為圓形孔時，圓形孔的直徑為30～250微米、個數為1～4個；當所述柔性連接多平面式移動電極上的孔為多邊形孔時，多邊形孔的面積為2800~196000平方微米、個數為1~4個。

3.根據權利要求1所述的一種步進吸合靜電鎖定的微機械慣性開關，其特征在于，所述吸合電極為通過電鍍形成的方形結構或者圓形結構或者多邊形結構，并在吸合電極內部包含一系列的固定電極。

4.根據權利要求3所述的一種步進吸合靜電鎖定的微機械慣性開關，其特征在于，當所述吸合電極為方形結構時，其邊長為500～3500微米、高為3～250微米；

當所述吸合電極為圓形結構時，其半徑為250～2000微米、高為3～250微米；

當所述吸合電極為多邊形結構時，其面積為2500～12250000平方微米、高為3～250微米。

5.根據權利要求1所述的一種步進吸合靜電鎖定的微機械慣性開關，其特征在于，當所述陣列式固定電極為陣列式排列圓柱結構時，其直徑為10～200微米、高為4～260微米，個數為4～35個；

當所述固定電極為陣列式排列多邊體結構時，其面積為300～130000平方微米、高為4～260微米，個數為4～35個。