CN103280377A - 基于微机械开关的温度保护器件 - Google Patents
基于微机械开关的温度保护器件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103280377A CN103280377A CN2013101867739A CN201310186773A CN103280377A CN 103280377 A CN103280377 A CN 103280377A CN 2013101867739 A CN2013101867739 A CN 2013101867739A CN 201310186773 A CN201310186773 A CN 201310186773A CN 103280377 A CN103280377 A CN 103280377A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- micromechanical switch
- switch
- temperature protection
- micromechanical
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Thermally Actuated Switches (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于微机械开关的温度保护器件，包括Si衬底、设置在Si衬底上的信号线、微机械开关、压焊块和铂电阻，微机械开关由微机械开关触头、绝缘层和微机械开关V形梁依次连接构成，信号线在中间断开，微机械开关触头的一端正对信号线的断开处设置，另一端通过绝缘层与微机械开关V形梁的驱动端连接，微机械开关V形梁的两个锚区端分别与一个压焊块连接，一个压焊块接地，另一个通过铂电阻与电源连接。本发明通过预设初始电流设定温度保护值，利用铂电阻的温度效应控制电流大小，使微机械开关V形梁发生热膨胀，引起微机械开关的位移，实现信号通断，达到温度保护的目的；具有可调谐、灵敏度高、结构简单、可控性好、体积小等特点。
Description
技术领域
本发明属于微电子器件技术领域，涉及一种温度保护器件。
背景技术
温度保护器件是利用感温元件的温度效应，在温度升高至临界温度值时，元件产生动作，切断或者接通电路，从而对电路起到热保护作用。当温度降到临界温度时，元件产生动作将电路重新接通或切断，使整个系统恢复到正常工作状态。温度保护器件具有体积小、外壳绝缘、动作灵敏、寿命长等特点，广泛适用于各种电机、电磁炉、吸尘机、线圈、变压器、电暖器、镇流器、电热器具、荧光灯镇流器、汽车马达、集成电路及一般电气设备的过热过流双重保护作用。
通常使用的温度保护器件是一种用双金属片作为感温元件的温度开关，电器正常工作时，双金属片处于自由状态，触点处于闭合或断开状态，当温度升高至温度保护值时，双金属元件受热产生内应力而迅速动作，打开或闭合触点，切断或接通电路，从而起到热保护作用。当温度降到设定温度保护值以下时，触点自动闭合或断开，使电路恢复到正常工作状态。
本发明中的温度保护器件是基于MEMS技术，利用铂电阻作为感温元件，通过铂电阻的阻值变化控制微机械开关的动作，从而接通或切断电路，起到温度保护作用。与普通的金属片感温元件相比，铂电阻对温度的变化更加敏感，随温度变化的规律性更强，更容易精确地控制；用微机械开关结构作为电路开关控制通断，可以通过预设不同初始电流实现温度保护值的自由设定，且体积更小，性能更好，制作无需特殊材料并且与标准Si工艺完全兼容。
基于以上MEMS温度保护器件的特点，很明显的可以看出本发明与传统的温度开关相比增加了可调谐性，提高了性能，工艺更加简单成熟，并兼顾有体积小、与Si工艺兼容、高可靠性、高重复性等优点，很好的满足了集成电路对器件的基本要求。因此，基于微机械开关的温度保护器件具有很好的应用价值和广阔的市场潜力。
发明内容
技术问题：本发明提供一种可以有效地对电路进行温度保护，具有可调谐性，并解决了在材料、工艺、可靠性和可重复性等诸多方面问题的基于微机械开关的温度保护器件。
技术方案：本发明的基于微机械开关的温度保护器件，包括Si衬底、设置在Si衬底上的信号线、微机械开关、压焊块和铂电阻，微机械开关由微机械开关触头、绝缘层和微机械开关V形梁依次连接构成，信号线在中间断开，微机械开关触头的一端正对信号线的断开处设置，另一端通过绝缘层与微机械开关V形梁的驱动端连接，微机械开关V形梁的两个锚区端分别与一个压焊块连接，其中一个压焊块接地，另一个压焊块通过铂电阻与电源连接。
本发明中，铂电阻作为温度感应元件。
本发明的温度保护器件中，铂电阻与微机械（MEMS）开关结构构成电流通路，微机械开关结构中由V形梁控制开关位移。通过预设一定的初始电流使得微机械开关产生一定的位移，由于铂电阻阻值与温度的变化有明确的对应关系，因此温度的变化将导致电流的变化，从而引起微机械开关的位移变化，进而控制信号的通断。整个技术方案中需要注意一些问题，例如梁的应力的制，这对于整个器件结构的实现具有十分重要的意义。
本发明器件基于微机械开关结构，是一种利用铂电阻的温度效应控制电流大小，引起开关位移从而实现信号通断控制的微结构。本发明的基于微机械开关的温度保护器件为真正实现基于MEMS技术的电子器件在集成电路中的产业化应用提供了支持和保证。应用本发明中的温度保护器件可以促进MEMS技术的温度保护结构在集成电路中的产业化应用。
本发明器件是利用铂电阻对温度变化的敏感性，通过不同温度下铂电阻的阻值变化来控制电流大小，从而引起微机械开关的位移变化，实现信号通断的结构。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、结构简单，可靠性高；2、对温度变化敏感，易于控制；3、可通过预设初始电流自由设定温度保护值；4、制作工艺与Si工艺兼容。
长期以来由于基于MEMS技术的温度保护器件结构的特殊性，对该类器件的研究开发仅局限于科研领域。基于微机械开关的温度保护器件应用于集成电路的大规模生产存在着与主流工艺不兼容、可重复性差、生产成本高等一系列障碍。本发明中的基于微机械开关的温度保护器件结构，突破了传统材料与结构限制，寻找到了基于Si工艺的实现方法，兼容性和可重复性都有较大的提高。同时，基于微机械开关的温度保护器件具有可调谐、结构简单、灵敏度高、可控性好、成本低廉等优点。
附图说明
图1是基于MEMS技术的温度保护器件结构示意图。
图中有：硅衬底1，信号线2，微机械开关触头3，绝缘层4，微机械开关V形梁结构5，压焊块6，铂电阻7。
具体实施方式
本发明的基于微机械开关的温度保护器件包括Si衬底1、设置在Si衬底1上的信号线2、微机械开关、压焊块6和铂电阻7，微机械开关由微机械开关触头3、绝缘层4和微机械开关V形梁5依次连接构成，信号线2在中间断开，微机械开关触头3的一端正对信号线2的断开处设置，另一端通过绝缘层4与微机械开关V形梁5的驱动端连接，微机械开关V形梁5的两个锚区端分别与一个压焊块6连接，其中一个压焊块6接地，另一个压焊块6通过铂电阻7与电源连接。
本发明的基于微机械开关的温度保护器件的制作工艺与标准Si工艺完全兼容。
本发明的基于微机械开关的温度保护器件与传统的温度开关不同，该结构通过预设的初始电流自由设定温度保护值，并利用铂电阻控制电流大小，当预设了一定的初始电流后，微机械开关V形梁5上有电流流过并发热，使微机械开关V形梁5发生热膨胀，从而使得微机械开关发生位移，此时微机械开关触头与信号线接触实现信号导通；当温度升高后，会使得铂电阻的电阻值变大，从而使得流过微机械开关V形梁5的电流变小，电流变小到一定程度后，会使得微机械开关触头与信号线脱离接触，从而实现信号的断开，达到温度保护的目的。基于微机械开关的温度保护器件具有以下主要特征：一、铂电阻对温度的变化更加敏感，与温度的对应关系更加精确，易于实际控制与操作，提高了开关动作的准确性；二、微机械开关结构易于自由设定温度保护值；三、基于MEMS技术的温度保护器件的制作工艺与Si工艺完全兼容。除此以外，基于微机械开关的温度保护器件为开关控制器件尺寸的缩小和集成化提供了基础和保证，同时进一步促进了MEMS工艺技术在集成电路中的产业化应用。
区分是否为该结构的标准如下：
（a）采用铂电阻作为温度感应元件，
（b）采用微机械开关结构控制信号线通断。
满足以上两个条件的器件即应视为本发明的温度保护器件。
Claims (3)
1.一种基于微机械开关的温度保护器件，其特征在于，该器件包括Si衬底（1）、设置在所述Si衬底（1）上的信号线（2）、微机械开关、压焊块（6）和铂电阻（7），所述微机械开关由微机械开关触头（3）、绝缘层（4）和微机械开关V形梁（5）依次连接构成，所述信号线（2）在中间断开，所述微机械开关触头（3）的一端正对信号线（2）的断开处设置，另一端通过绝缘层（4）与微机械开关V形梁（5）的驱动端连接，微机械开关V形梁（5）的两个锚区端分别与一个压焊块（6）连接，其中一个压焊块（6）接地，另一个压焊块（6）通过铂电阻（7）与电源连接。
2.根据权利要求1所述的基于微机械开关的温度保护器件，其特征在于，所述的铂电阻（7）作为温度感应元件。
3.根据权利要求1所述的基于微机械开关的温度保护器件，其特征在于，所述的微机械开关作为驱动元件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310186773.9A CN103280377B (zh) | 2013-05-20 | 2013-05-20 | 基于微机械开关的温度保护器件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310186773.9A CN103280377B (zh) | 2013-05-20 | 2013-05-20 | 基于微机械开关的温度保护器件 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103280377A true CN103280377A (zh) | 2013-09-04 |
| CN103280377B CN103280377B (zh) | 2015-01-21 |
Family
ID=49062865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310186773.9A Expired - Fee Related CN103280377B (zh) | 2013-05-20 | 2013-05-20 | 基于微机械开关的温度保护器件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103280377B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104134577A (zh) * | 2014-06-25 | 2014-11-05 | 上海神沃电子有限公司 | 抗微震的热电保护元件 |
| CN104993192A (zh) * | 2015-07-29 | 2015-10-21 | 东南大学 | 一种热驱动rf mems开关 |
| CN108880015A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-23 | 宁波江北思洞工业设计有限公司 | 高密度绕组冲片 |
| CN114623759A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-06-14 | 东南大学 | 一种曲率和阈值温度集成传感器 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004066326A2 (en) * | 2003-01-17 | 2004-08-05 | The Regents Of The University Of California | Electro-thermally actuated lateral contact microrelay and associated manufacturing process |
| US6853765B1 (en) * | 2003-03-31 | 2005-02-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | MEMS optical switch with thermal actuator |
| CN101286714A (zh) * | 2008-05-22 | 2008-10-15 | 上海交通大学 | V型梁复合材料电热微驱动器 |
| CN203242567U (zh) * | 2013-05-20 | 2013-10-16 | 东南大学 | 一种基于mems开关的温度保护器件 |
-
2013
- 2013-05-20 CN CN201310186773.9A patent/CN103280377B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004066326A2 (en) * | 2003-01-17 | 2004-08-05 | The Regents Of The University Of California | Electro-thermally actuated lateral contact microrelay and associated manufacturing process |
| US6853765B1 (en) * | 2003-03-31 | 2005-02-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | MEMS optical switch with thermal actuator |
| CN101286714A (zh) * | 2008-05-22 | 2008-10-15 | 上海交通大学 | V型梁复合材料电热微驱动器 |
| CN203242567U (zh) * | 2013-05-20 | 2013-10-16 | 东南大学 | 一种基于mems开关的温度保护器件 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104134577A (zh) * | 2014-06-25 | 2014-11-05 | 上海神沃电子有限公司 | 抗微震的热电保护元件 |
| CN104134577B (zh) * | 2014-06-25 | 2016-04-20 | 上海神沃电子有限公司 | 抗微震的热电保护元件 |
| CN104993192A (zh) * | 2015-07-29 | 2015-10-21 | 东南大学 | 一种热驱动rf mems开关 |
| CN108880015A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-23 | 宁波江北思洞工业设计有限公司 | 高密度绕组冲片 |
| CN114623759A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-06-14 | 东南大学 | 一种曲率和阈值温度集成传感器 |
| CN114623759B (zh) * | 2022-03-15 | 2023-12-15 | 东南大学 | 一种曲率和阈值温度集成传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103280377B (zh) | 2015-01-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103996582B (zh) | 一种带双爪簧片的温度保险丝 | |
| CN105304408B (zh) | 一种形状记忆合金温控电流开关 | |
| JP2014521465A5 (zh) | ||
| CN103280377A (zh) | 基于微机械开关的温度保护器件 | |
| CN207869415U (zh) | 加热膜和加热装置 | |
| SG187099A1 (en) | Thermal overload protection apparatus | |
| CN205376400U (zh) | 一种温度熔断装置 | |
| CN109923748A (zh) | 开关电路及电源装置 | |
| CN203398009U (zh) | 一种防水温控器 | |
| CN104992878B (zh) | 多功能陶瓷双联温控器及使用该温控器的电热容器 | |
| WO2009089799A1 (fr) | Nouvelle résistance tensio-dépendante avec structure de protection surchauffée | |
| CN103383903A (zh) | 电热设备的防干烧温敏开关 | |
| CN206379304U (zh) | 可调节的温控器 | |
| CN203242567U (zh) | 一种基于mems开关的温度保护器件 | |
| CN103460541A (zh) | 两级断路装置 | |
| CN203799960U (zh) | 可控温保险管 | |
| Zhao et al. | Study of a novel bi-stable and easy integrated MEMS ETBS | |
| CN103258686A (zh) | 基于微机械悬臂梁结构的温度保护器件 | |
| CN203232844U (zh) | 一种悬臂梁结构的温度保护器件 | |
| US1780302A (en) | Actuator for controlling devices | |
| CN208688078U (zh) | 化霜组件及具有该化霜组件的冰箱 | |
| CN207320044U (zh) | 一种新型保护热敏材料的电接触热熔断器 | |
| CN202285218U (zh) | 带温度过热安全保护装置的可调温度控制器 | |
| CN207868351U (zh) | 加热装置和系统 | |
| CN207517607U (zh) | 一种机械式高灵敏度温度感应开关 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150121 Termination date: 20190520 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |