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聯(lián)系我們基于電熱驅(qū)動(dòng)的PILZ繼電器的研制
PILZ是微電子、微驅(qū)動(dòng)器、多數(shù)情況下還包括微傳感器的集成化系統(tǒng)，是微電子技術(shù)與機(jī)械、光學(xué)等領(lǐng)域交叉融合而產(chǎn)生的一項(xiàng)新技術(shù)。PILZ及相關(guān)技術(shù)使得光、機(jī)、電、磁、熱等功能器件的微型化、集成化制造和功能復(fù)合成為可能，從而可以顯著提高現(xiàn)有產(chǎn)品的功效，并有可能創(chuàng)造新的器件、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，產(chǎn)生許多新的功能。
基于電熱驅(qū)動(dòng)的PILZ繼電器的研制 PILZ繼電器是結(jié)合微細(xì)加工技術(shù)和繼電器技術(shù)而制作出的微繼電器。微繼電器作為一種基本的機(jī)電元件廣泛地應(yīng)用于信息處理，通信重點(diǎn)工程等各個(gè)領(lǐng)域。相比于傳統(tǒng)的基于機(jī)械操縱觸點(diǎn)導(dǎo)通機(jī)制的機(jī)電繼電器和基于無觸點(diǎn)半導(dǎo)體元件的固態(tài)繼電器，微繼電器具有體積小、高線性度、低功耗、高隔離度、易集成化等優(yōu)點(diǎn)。按驅(qū)動(dòng)方式的不同，微繼電器主要可以分為：靜電驅(qū)動(dòng)微繼電器，電磁驅(qū)動(dòng)微繼電器和電熱驅(qū)動(dòng)微繼電器。與微靜電繼電器和微電磁繼電器相比，電熱驅(qū)動(dòng)微繼電器具有驅(qū)動(dòng)電壓低，驅(qū)動(dòng)力大，結(jié)構(gòu)和工藝過程簡單等優(yōu)點(diǎn)。 本文設(shè)計(jì)和制作了一種新型的電熱驅(qū)動(dòng)PILZ繼電器。微繼電器主要分為熱驅(qū)動(dòng)臂、放大臂、SU8絕緣塊、觸頭和信號輸入、輸出端等部分。整個(gè)結(jié)構(gòu)是基于杠桿放大原理設(shè)計(jì)的，呈現(xiàn)為一“T”型結(jié)構(gòu)。加熱臂采用“U”型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠在不增加加熱臂電阻和微繼電器功耗的前提下，增加加熱臂的驅(qū)動(dòng)力；而放大臂采用杠桿原理可以將加熱臂的微小熱膨脹伸長放大為觸點(diǎn)較大的位移。微繼電器行程較大。同時(shí)，在“U”型熱驅(qū)動(dòng)臂之間引入SU8支持塊來加固熱驅(qū)動(dòng)臂結(jié)構(gòu)；在放大臂頂端和觸頭結(jié)合處引入了SU8絕緣塊將微繼電器的控制信號和傳輸信號進(jìn)行電氣隔離。另外，借助于有限元分析軟件Ansys10.0進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。 采用了非硅PILZ工藝來制作微繼電器。研究了與其相關(guān)的工藝技術(shù)，確定了合適的工藝方案和工藝參數(shù)。采用濺射、甩膠、光刻、電鍍、腐蝕等工藝，以濺射Cr/Cu薄膜為電鍍金屬種子層，以電鍍Cu作為控制線路和犧牲層材料，以電鍍Ni作為微繼電器結(jié)構(gòu)層材料，以SU8負(fù)膠工藝制作了SU8絕緣塊結(jié)構(gòu)，以正性光刻膠為腐蝕保護(hù)材料并采用濕法釋放技術(shù)刻蝕Cu犧牲層形成懸空結(jié)構(gòu)梁，zui后采用曝光去膠法去除保護(hù)層正膠材料。經(jīng)過整合工藝流程，成功地制作出PILZ繼電器原型器件。在自制的測試平臺上測試，微繼電器的電阻為2 ?,驅(qū)動(dòng)電壓為0.5 V,響應(yīng)時(shí)間（ton）為11 ms,恢復(fù)時(shí)間（toff）約為1 ms。
