MEMS器件与技术 MEMS Device Technology UV-LIGA技术制造微型 电磁继电器的初步研究 张鹏,刘刚,田扬超 (中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽合肥230029) 摘要:详细阐述了一种微型电磁继电器的设计和初步研制过程。该微继电器主要由电极、悬臂 梁结构和电磁线圈组成。设计过程中考虑了微继电器打开、闭合时电磁力、静电力和悬臂梁回 复力之间的制约关系,即微继电器打开时悬臂梁回复力应大于接触部位的静电力:闭合时电磁 力应大于悬臂梁的回复力。从而推算出电磁线圈的安匝数和悬臂梁结构尺寸的合理范围并选定 了合适的参数,用UV-LIGA技术初步制作了这种微型电磁继电器的主要部分。 关键词: UV-LIGA技术:微型电磁继电器:MEMS 中图分类号:TN305文献标识码:A文章编号:1671-4776(2002)040033-04 Prime study of an electromagnetic microrelay fabricated by UV-LIGa technology ZHANG Peng, LIU Gang Tian Yang-chao (National Synchrotron Radiation Laboratory University of Science and Technology of China, Hefei 230029, China) Abstract: In this article we discuss the design of a kind of electromagnetic microrelay and the prime process of fabrication The microrelay is consist of electrodes, a micro beam and coils Me calculate the electromagnetic force, the electrostatic force and the restore force of the micro beam when the microrelay operating and choose the parameters of the microrelay I Key words: UV-LIGA: electromagnetic microrelay: MEMS 1引言 驱动方式看,微型继电器主要有三类:微静电继 电器、微热驱动继电器和微电磁(磁)继电器 随着MEMS的应用和发展,微型继电器广泛微静电继电器较为常见,但这类微型继电器有明 应用于信息处理、通信、重点工程等各个领域。显的不足,主要问题是静电力是一种表面力,通 微型继电器与传统用于机械继电器的半导体开关常较小(微牛顿量级),能产生的位移也较小,这 相比,具有许多优点,如低接触电阻、高绝缘强就必须提高工作电压并减小极板间距离,从而带 度、低功耗和低成本等。目前,利用MEMS技术来应用上的限制和工艺上的困难。微热驱动继电 制作的微型继电器在尺寸、成本、开关时间上有器是基于体膨胀效应,能够提供较大的驱动力 较大改进,并能和其它电子器件集成在一起。从但功耗大。电磁力作为一种体积力,一般能产生 收稿日期:2001-11-29 April 2002 微纳电子技术2002年第4期 万方数据!"#$%&’&%()(#*$%&"# +(#,&%)%-./ !"#$% &’’& 微纳电子技术 !""! 年第 # 期 !"!# 器件与技术 !"!# $%&’(% ) *%(+,-.-/0 !"!# 器件与技术 !"!# $%&’(% ) *%(+,-.-/0 ! 引 言 随着 "#"$ 的应用和发展，微型继电器广泛 应用于信息处理、通信、重点工程等各个领域。 微型继电器与传统用于机械继电器的半导体开关 相比，具有许多优点，如低接触电阻、高绝缘强 度、低功耗和低成本等。目前，利用 "#"$ 技术 制作的微型继电器在尺寸、成本、开关时间上有 较大改进，并能和其它电子器件集成在一起。从 驱动方式看，微型继电器主要有三类：微静电继 电器、微热驱动继电器和微电磁 （磁）继电器。 微静电继电器较为常见，但这类微型继电器有明 显的不足，主要问题是静电力是一种表面力，通 常较小（微牛顿量级），能产生的位移也较小，这 就必须提高工作电压并减小极板间距离，从而带 来应用上的限制和工艺上的困难。微热驱动继电 器是基于体膨胀效应，能够提供较大的驱动力， 但功耗大。电磁力作为一种体积力，一般能产生 !"#$%&’ 技术制造微型 电磁继电器的初步研究 张 鹏，刘 刚，田扬超 （中国科学技术大学国家同步辐射实验室，安徽 合肥 $%&&$’） 摘要：详细阐述了一种微型电磁继电器的设计和初步研制过程。该微继电器主要由电极、悬臂 梁结构和电磁线圈组成。设计过程中考虑了微继电器打开、闭合时电磁力、静电力和悬臂梁回 复力之间的制约关系，即微继电器打开时悬臂梁回复力应大于接触部位的静电力；闭合时电磁 力应大于悬臂梁的回复力。从而推算出电磁线圈的安匝数和悬臂梁结构尺寸的合理范围并选定 了合适的参数，用 ()*+,-. 技术初步制作了这种微型电磁继电器的主要部分。 关键词：()*+,-. 技术；微型电磁继电器；"#"$ 中图分类号：%&’() 文献标识码：* 文章编号：!+,!-.,,+（/((/）(.-((’’-(. ()*+, -./01 23 45 ,6,7.)2+485,.*7 +*7)2),641 349)*74.,0 91 !"#$%&’ .,7:526281 01*&2 3456，789 2:56，%8*& ;:56-<=:> （!"#$%&"’ ()&*+,%#,%& -".$"#$%& /"0%,"#%,) 1&$23,4$#) %5 (*$3&*3 "&. 63*+&%’%7) %5 8+$&"，9353$ /’((/?，8+$&"） ’9-.)47.：85 @=AB :C@A<D4 E4 FAB<GBB @=4 F4BA65 >H : IA5F >H 4D4<@C>J:654@A< JA<C>C4D:KB :5F @=4 LCAJ4 LC><4BB >H H:MCA<:@A>5N%=4 JA<C>C4D:K AB <>5BAB@ >H 4D4<@C>F4B，: JA<C> M4:J :5F <>ADBNO4 <:D<GD:@4 @=4 4D4<@C>J:654@A< H>C<4，@=4 4D4<@C>B@:@A< H>C<4 :5F @=4 C4B@>C4 H>C<4 >H @=4 JA<C> M4:J E=45 @=4 JA<C>C4D:K >L4C:@A56 :5F <=>>B4 @=4 L:C:J4@4CB >H @=4 JA<C>C4D:KN ;,1 <2)0-：9P-782*；4D4<@C>J:654@A< JA<C>C4D:K；"#"$ 收稿日期：/((!Q!!Q/? $$ 万方数据