一種新型微小型繼電器的介紹

2.3 電熱(Electro -thermo)

一般由兩片不同熱膨脹系數(shù)的金屬片組成。金屬片中電流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生熱，而由于熱膨脹系數(shù)的差別使金屬片彎曲產(chǎn)生位移(圖5)。這種機(jī)制產(chǎn)生的作用力比靜電產(chǎn)生的要大，但其對(duì)材料和環(huán)境的要求較高，高可靠性難以達(dá)到。另外，形變(位移)要有電流通過(guò)才能維持。鎖扣結(jié)構(gòu)可以形成雙穩(wěn)態(tài)，但微觀機(jī)械鎖扣結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以，其可靠性難以保障。

2.4 壓電(Piezoelectric)

利用壓電材料的特性，外加電壓產(chǎn)生體內(nèi)電場(chǎng)致使壓電材料產(chǎn)生形變(圖6)。這種機(jī)制無(wú)靜態(tài)功耗，但位移較小，所需材料比較特殊。

3 微電機(jī)系統(tǒng)(MEMS)

一般采用的工藝是基于微電子芯片制作工藝：甩膠、光刻、腐蝕、蒸發(fā)、濺射、電鍍等。微電機(jī)系統(tǒng)制作的開(kāi)關(guān)尺寸一般在微米數(shù)量級(jí)。在一片6 英寸大小的硅片上，可以制作出幾千幾萬(wàn)個(gè)單元。因此，每個(gè)單元的成本可以很低。然而，在最后封裝成產(chǎn)品時(shí)，由于可動(dòng)部分需要得到保護(hù)，使得封裝成本較高。另外，雖微電機(jī)系統(tǒng)制作的開(kāi)關(guān)往微觀方向發(fā)展會(huì)使成本越來(lái)越低，但從應(yīng)用的角度來(lái)看，一些對(duì)物理特性的要求會(huì)給尺寸帶來(lái)極限限制。比如在繼電器開(kāi)關(guān)方面，應(yīng)用市場(chǎng)在以觸點(diǎn)切換電流來(lái)劃分的話，1 安培以下占整個(gè)市場(chǎng)的25%,1 安培至2 安培占另外25%,其余占50%的市場(chǎng)。微型開(kāi)關(guān)(毫米以下)可以切換小信號(hào)(毫安至百毫安級(jí))，它們對(duì)接近1 安培及以上的電流切換就望塵莫及了。怎樣利用微電子平面集成式工藝的優(yōu)勢(shì)制造出適合各種市場(chǎng)應(yīng)用(包括切換1 安培及以上電流)的繼電器開(kāi)關(guān)就成為行業(yè)的巨大挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

4 新型微小型繼電器

蘇州磁明科技在這方面開(kāi)辟了一條新的方向。

利用電子陶瓷多層層疊印刷的工藝， 他們成功地制造出世界上最小的電磁繼電器(尺寸為6 ×5 ×2mm3 , 圖7)， 其體積為目前世界上最小繼電器的1/5.其體積雖小， 在功能方面它能達(dá)到比它大五倍的同類(lèi)產(chǎn)品的主要指標(biāo)， 見(jiàn)表1 所示。其載體及線圈是在微米厚的絕緣介質(zhì)膜上通過(guò)打孔、印刷、烘干、層疊、壓制等工藝整體制作而成的， 每批(15 平方厘米) 可以出近500 個(gè)， 其精度、效率和生產(chǎn)線靈活性可以大幅度提高。該產(chǎn)品在尺寸上已趨近半導(dǎo)體功率三極管的大小， 而在性能上保持了電磁繼電器的特性(如小接觸電阻、高耐壓、控制與負(fù)載隔離等)。這給設(shè)計(jì)工程師在一些對(duì)體積密度要求高的應(yīng)用中提供了一個(gè)全新的選擇。該公司還在開(kāi)發(fā)高頻和陣列開(kāi)關(guān)等幾款新產(chǎn)品， 相信在其工藝的不斷完善和市場(chǎng)不斷開(kāi)拓中， 更多更好的產(chǎn)品會(huì)帶動(dòng)本行業(yè)及相關(guān)行業(yè)提升到一個(gè)嶄新的空間。