[發(fā)明專利]基于結(jié)構(gòu)超滑的電極開關(guān)

有效

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• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112151312B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭泉水;吳章輝;向小健
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳清華大學(xué)研究院;清華大學(xué)
• 主分類號: H01H59/00
• 分類號: H01H59/00;H01H1/00;H01H1/50;H01H1/36
• 代理公司: 深圳市惠邦知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 44271
• 代理人: 滿群

本發(fā)明提供了一種基于結(jié)構(gòu)超滑的電極開關(guān)，包括基底、驅(qū)動部件以及滑動部件，驅(qū)動部件包括設(shè)于基底內(nèi)部的第一電極件以及設(shè)于基底外部的第二電極件，第二電極件與所有第一電極件在垂直方向上均具有正對面積，滑動部件設(shè)于第一電極件和第二電極件之間，且基底和滑動部件超滑接觸?；瑒硬考O(shè)置在第一電極件和第二電極件之間，使得滑動部件的兩側(cè)可以形成壓差，驅(qū)動滑動部件能夠在基底上往復(fù)運動，進而實現(xiàn)開關(guān)的效果，且第二電極件設(shè)置在基底的外部，可以直接在第一電極件和第二電極件之間形成電場，能夠?qū)崿F(xiàn)較低的驅(qū)動電壓及實現(xiàn)滑動部件的驅(qū)動。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于結(jié)構(gòu)超滑的電極開關(guān)。

背景技術(shù)

一般而言，微機電系統(tǒng)是利用半導(dǎo)體制程技術(shù)將組件設(shè)計于硅芯片上，再將微機電系統(tǒng)以單塊的方式整合至集成電路中。由于半導(dǎo)體制造技術(shù)大幅度的提升，微機電系統(tǒng)的組件體積則朝向不斷地縮小及一體化的方向來設(shè)計，因此發(fā)展可以和半導(dǎo)體制程所做出的集成電路芯片進行整合的微機電系統(tǒng)是現(xiàn)今發(fā)展的一大趨勢。為了滿足這種需求，目前開始采用微機電系統(tǒng)的技術(shù)來縮小構(gòu)成電路的各種零件的尺寸，而微機械式開關(guān)即是使用微機電的技術(shù)所生產(chǎn)的零件之一。

電極開關(guān)是微機械式開關(guān)中的一種，其相較于傳統(tǒng)開關(guān)具有更低的插入損耗、更高的隔離度、更好的線性度、更低的功耗、更小的體積等優(yōu)點，并且能夠很容易的與IC電路集成，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，現(xiàn)有的電極開關(guān)從驅(qū)動方式上主要有靜電驅(qū)動機制、熱驅(qū)動機制、電磁驅(qū)動機制、壓電驅(qū)動機制等幾種。

但是，現(xiàn)有技術(shù)中的電極開關(guān)的觸點或絕緣層容易在高速的碰撞中發(fā)生損傷，致使導(dǎo)通電阻增大，進而引起較強的熱效應(yīng)，造成器件失效，同時絕緣層的損傷也會加劇表面電荷的積累，當(dāng)電荷積累量超過臨界值時，開關(guān)將出現(xiàn)自靜電吸附失效；接觸觸點在斷開瞬間發(fā)生的電弧放電可造成觸點材料熔融，引起接觸電阻顯著增大甚至觸點與傳導(dǎo)線直接黏連；高能量功率通過開關(guān)時會在上下觸點或極板間耦合出足夠的靜電力，使得開關(guān)發(fā)生自鎖吸合，通常電極開關(guān)的處理功率在1W以下，而半導(dǎo)體開關(guān)卻能達到1至10W。上述是影響電極開關(guān)可靠性及應(yīng)用領(lǐng)域的主要原因之一。

另外，目前IC集成電路系統(tǒng)中使用的標(biāo)準(zhǔn)電壓都低于5V，而電極開關(guān)的驅(qū)動電壓普遍在10V-80V之間，其驅(qū)動電壓要求較大，因此其難以在手機無線通訊系統(tǒng)中運用。綜上所述，提高功率處理能力、降低驅(qū)動電壓、改善可靠性是電極開關(guān)進一步發(fā)展亟待解決的關(guān)鍵性問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于結(jié)構(gòu)超滑的電極開關(guān)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的電極開關(guān)驅(qū)動電壓較大，且使用壽命較短的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提供一種基于結(jié)構(gòu)超滑的電極開關(guān)，包括基底、驅(qū)動部件以及滑動部件，所述驅(qū)動部件包括設(shè)于所述基底內(nèi)部的第一電極件以及設(shè)于所述基底外部的第二電極件，所述第一電極件的數(shù)量為至少兩個，所述第二電極件與所有所述第一電極件在垂直方向上均具有正對面積，所述滑動部件設(shè)于所述第一電極件和所述第二電極件之間，且所述基底和所述滑動部件通過超滑面實現(xiàn)原子級光滑表面接觸。

進一步地，所述第二電極件設(shè)于所述滑動部件的上方，且所述第二電極件和所述滑動部件之間具有間隙。

進一步地，對任一或多個所述第一電極件，和/或，所述第二電極件交替施加電壓或接地，所述滑動部件的兩側(cè)形成壓差，所述滑動部件在所述基底上運動。

進一步地，所述第二電極件接地設(shè)置，任意兩個所述第一電極件交替施加電壓或接地。

進一步地，所述第一電極件的數(shù)量至少兩個，對至少兩個所述第一電極件交替施加電壓或接地。

進一步地，至少兩個所述第一電極件均設(shè)于所述基底的內(nèi)部，且所述第一電極件的上表面不超出所述基底的上表面。

進一步地，所述滑動部件包括超滑片和設(shè)于所述超滑片上的絕緣層，所述超滑片設(shè)于所述基底上，所述絕緣層位于所述超滑片和所述第二電極件之間。