用低温金属电镀技术制造与封装的惯性微型电学开关

运用光刻胶为注模的多次互不干扰金属电镀技术实现了惯性微型电学开关的低温制造与封装.电镀技术的低温过程可使微型开关直接成形于预先制作好的含有电子信号处理电路的基底上,加上同样借助于低温金属电镀技术的基于整个硅晶片的倒装封装,直接形成环绕各个器件的密封腔体.这一技术最终将使得模块化生产成为现实.微型开关的高度和它的密封腔的高度可以分别控制.电子信号可以通过金属互连线进入密封腔体.为了便于设计,建立了一个既简单又相对准确的“弹簧质量块”模型.以此设计的惯性开关,即使在未封装的常温、常压条件下,均可工作109次以上.本文对密封腔体的强度和密封性,以及金属互连线的可靠性,都作了详细的检测,各项指标均达到其各自的标准.

基于微电铸工艺的镍微型惯性开关的研制

为满足安全气囊辅助系统对信号识别的可靠性要求,采用UV-LIGA叠层光刻和精密微电铸工艺在不锈钢基底上制作了一款轴向触发的镍微型惯性开关,其利用阿基米德螺旋梁结构来支撑悬空质量块,中心止挡柱作为螺旋梁过载保护结构,开关敏感方向垂直于衬底的方向。在制作过程中,引入了掩膜版线宽误差补偿的方法,降低了因胶膜溶胀与无机酸去胶等工艺带来的尺寸误差,通过煮沸的无机酸去除胶膜得到了结构完整的开关。最终制作出了整体尺寸为3850μm×3850μm×240μm、最小线宽尺寸为40μm的开关,并通过落锤试验对开关进行动态特性测试。

基于微型惯性电学开关的加速度阈值检测系统

传统的加速度阈值检测系统是基于微机械加速度计设计的,整体设计复杂,响应速度低,且易受外界电磁干扰。鉴于此,给出了一种基于微型惯性电学开关的加速度阈值检测系统的新式设计,通过微型惯性电学开关来感知和判断加速度是否超过阈值,然后对其输出信号进行处理,最后由LED显示检测结果,同时设置了复位功能以便重复检测。对研制的系统进行了理论分析和电路仿真,并用落锤装置对制备的系统样品进行测试,结果表明:对于不同的加速度阈值,系统均能实现准确检测的功能。

微机电系统惯性电学开关的设计与制作

基于非硅表面微加工技术,给出了微机电系统惯性电学开关的一种新式设计,该设计采用两端悬空固定的多孔弹性梁作为固定电极,由连体蛇形弹簧连接悬空的质量块作为可动电极,可动电极位于支撑层和弹性梁之间,该结构在保证微开关具有足够灵敏度的同时,可有效提高两电极间的接触效果和器件的抗冲击保护。使用成本较低的多次叠层电镀镍的方法制作了设计的微型惯性开关,并对其元器件进行了试验测试,结果表明:开关在100g加速度作用下的响应时间和接触时间分别约为0.40ms和12μs,与有限元动力学仿真结果吻合较好,表现出较高的灵敏度和良好接触效果。

基于非硅表面微加工的MEMS惯性开关设计与动力学仿真

基于非硅表面微加工技术,设计了一种新的MEMS微型惯性电学开关。较厚的质量块可动电极和位于其上方悬空的弹性梁固定电极,不但有利于提高开关器件的触发灵敏度和接触效果,而且可避免质量块和弹簧过多偏离对器件造成的损坏。对所设计开关进行了有限元动态接触仿真,结果表明开关在100g加速度作用下的响应时间和接触时间分别约为0.24ms和10μs,表现出较高的触发灵敏度和良好的接触效果,随加速度的增加惯性开关的响应时间减小,两电极的接触时间增加。