JP3065611U - モノシリックサ―マルバックリングマイクロスイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モノシリックサーマルバックリングマイクロ
スイッチの提供。 【解決手段】 本考案は、ポリシリコンチップを基板と
し、該基板をエッチングして平台構造を具えたシリコン
薄膜となし、さらにシリコン薄膜表面に熱感素子と加熱
素子を配設し、熱感素子の抵抗値を制御回路に設定され
た臨界抵抗値より大きくし、即ち加熱素子に対して加熱
し、該シリコン薄膜にサーマルバックリング効果を発生
させ、平台構造を基板の接点と接触させないか或いは基
板の接点と接触させ、制御回路が加熱素子に対する加熱
を行わせない時に、平台構造が原始状態に回復するよう
にし、これによりスイッチ切り換え動作を達成すると共
に、外部の連接負荷を制御するようにしたことを特徴と
している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は一種のモノシリックサーマルバックリングマイクロスイッチに係り、 特に、マイクロエレクトロメカニカル技術を利用し、センサと駆動器が同一チッ プ上に整合されたモノシリックサーマルバックリングマイクロスイッチに関する 。

【０００２】

【従来の技術】

一般に伝統的な駆動スイッチのほとんどは機械式２層金属構造を採用しており 、それは２種類の異なる金属の異なる熱膨張の差異特性を利用し、この２層の金 属に弯曲を発生させ、それにより内部回路を断路状態とするか或いは通路状態と なし、それにより制御するシステムを起動或いは停止させる。

【０００３】 機械式２層金属構造を利用した駆動スイッチは、２層の金属に弯曲を発生させ る正確な温度を設定できず、ただ一つの温度の上下範囲でしか２層の金属に弯曲 を発生させられないため、このためいつ起動或いは停止するかを正確に制御する システムには使用できず、正確な時間を以て起動する必要のないスイッチ制御に しか適用できず、現在の精密科学技術の要求に符合しなかった。

【０００４】 且つ二層の金属機構の金属は何回も熱膨張冷収縮を繰り返すと、二つの金属に 弾性疲労状況が発生する場合があり、これにより駆動スイッチの敏感度が下がり 、所定の温度で弯曲を発生させることができなくなった。

【０００５】 このほか、このような駆動スイッチはいずれも機械式に組み立てられ、このた め余分に多くの機械素子が必要とされる。しかし過多の機械素子は２層金属機構 の反応を遅くし、且つ占有面積が非常に大きくなり、過多の素子のためコストを 浪費し、製品の競争力が低下した。現在の半導体科学技術は極めて発達しており 、このような駆動スイッチは集積回路との整合が行えず、これも周知の駆動スイ ッチの大きな欠点であった。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、マイクロエレクトロメカニカル技術を利用して検出器と駆動器を同 一チップ上に整合させることを課題としている。

【０００７】 本考案はまた、モノシリックサーマルバックリングマイクロスイッチを、主動 検出能力を具えた信号伝送制御システムとなし、応用目的に応じて、常開、常閉 或いは組合せ式の異なる操作モードを使用し、及び予めスイッチ切換えの臨界条 件を設定し、並びに複数の駆動器をこのシングルチップ上に整合させてアレイ化 学直列、並列形態で使用できるようにすることを課題としている。

【０００８】 本考案は別に、モノシリックサーマルバックリングマイクロスイッチをシステ ム過熱保護装置となすことを課題としている。

【０００９】 本考案はさらに、モノシリックサーマルバックリングマイクロスイッチを、体 積が小さく、反応が速やかで、組立が簡単で集積回路と整合させやすいというメ リットを有するものとなすことを課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

請求項１の考案は、 プリント回路と接点（３１）を具備する基板（３）、 上記基板（３）の表面に設けられたシリコン薄膜（１）とされ該シリコン薄膜 （１）上の一端に平台構造（１１）が設けられ、該平台構造（１１）の一端に上 述の接点（３１）と接触する金属層（１１１）が形成された、上記シリコン薄膜 （１）、 上述のシリコン薄膜（１）の表面に分布するポリシリコン層（２）、 上述のポリシリコン層（２）の表面に配置された感熱素子（２１）と加熱素子 （２２）、 以上で組成され検出器と駆動器が形成されているモノシリックサーマルバック リングマイクロスイッチにおいて、該検出器が検出温度変化により抵抗値を改変 し並びに外部或いは基板（３）上の連接する制御回路（４）に信号を出力して制 御回路（４）に設定され駆動器に切り換え動作を行わせる臨界条件と比較させた 後、制御回路（４）が駆動器に対して加熱を進行可能で、スイッチ切り換え動作 を進行することを特徴とする、モノシリックサーマルバックリングマイクロスイ ッチとしている。 請求項２の考案は、前記モノシリックサーマルバックリングマイクロスイッチ が単一の常開或いは常閉の駆動器を具備するか、複数の常開或いは常閉の駆動器 を具備したことを特徴とする、請求項１に記載のモノシリックサーマルバックリ ングマイクロスイッチとしている。 請求項３の考案は、前記駆動器がシングルチップ上に複数整合させられてアレ イ化されて直列或いは並列に連接されたことを特徴とする、請求項１に記載のモ ノシリックサーマルバックリングマイクロスイッチとしている。

【００１１】

【考案の実施の形態】

本考案は、ポリシリコンチップを基板とし、該基板をエッチングして平台構造 を具えたシリコン薄膜となし、さらにシリコン薄膜表面に熱感素子と加熱素子を 配設し、熱感素子の抵抗値を制御回路に設定された臨界抵抗値より大きくし、即 ち加熱素子に対して加熱し、該シリコン薄膜にサーマルバックリング効果を発生 させ、平台構造を基板の接点と接触させないか或いは基板の接点と接触させ、制 御回路が加熱素子に対する加熱を行わせない時に、平台構造が原始状態に回復す るようにし、これによりスイッチ切り換え動作を達成すると共に、外部の連接負 荷を制御するようにしたことを特徴としている。

【００１２】

【実施例】

図１、２に示されるように、本考案のモノシリックサーマルバックリングマイ クロスイッチは、マイクロエレクトロメカニカル技術で検出器及び駆動器を同一 チップ上に製造してなり、検出器で検出した外部環境の温度変化が設定値より大 きい時に、制御回路の処理と増幅を透過して信号を駆動器に出力し、この信号に より動作モードを決定することを特徴としている。

【００１３】 上述の検出器と駆動器の形成は、一つのシリコン薄膜（１）上に少なくとも一 つの熱感素子（２１）を堆積させ、該熱感素子（２１）を、白金抵抗器或いはサ ーミスタ或いはそれに代替可能な抵抗器とし、これによりこの区域に一つの検出 器を形成し、シリコン薄膜（１）の一端の背後にエッチング技術で少なくとも一 つの平台構造（１１）と二翼の作動部（１２）を形成し、並びに該平台構造（１ １）の一端に一つの金属層（１１１）を堆積させ、且つ該平台構造（１１）の上 方並びにポリシリコン層（２）の位置に一つの加熱素子（２２）をレイアウトし 、該加熱素子（２２）を白金抵抗器或いはそれに代替可能な抵抗器とし、このシ リコン薄膜（１）を基板（３）上に接合し、該基板（３）をセラミック或いはＰ ＣＢ材質或いはそれに代替可能な材質とし、並びに基板（３）上にプリント回路 の、上述の平台構造（１１）の金属層（１１１）と対応し接触する二つの接点（ ３１）を設け、この部分に駆動器を形成し、さらに前述の熱感素子（２１）及び 加熱素子（２２）を伝送線（５）を透過して基板（３）と連接させ、こうして一 つのモノシリックサーマルバックリングマイクロスイッチを形成している。

【００１４】 図３に示されるのは本考案の使用例及び加熱状態表示図である。該図に示され るように、該モノシリックサーマルバックリングマイクロスイッチは一つの制御 回路（４）に外接するか、或いは制御回路（４）が直接基板（３）上に形成され 、且つ使用時に、まず制御回路（４）に一つの臨界抵抗値が設定され、これが前 述のスイッチ切り換えの条件とされる。

【００１５】 上述の熱感素子（２１）は温度の変化によりその抵抗値が対応して変化し、熱 感素子（２１）が温度の影響を受けてその抵抗値が変化する時、その抵抗値が基 板（３）上のプリント回路を透過して制御回路（４）に出力され、制御回路（４ ）がこの抵抗値が制御回路（４）に予め設定された臨界抵抗値より大きいと、基 板（３）を透過して加熱素子（２２）に対する加熱を進行させ、これにより加熱 素子（２２）の温度を高め、温度が不断の上昇することで、上述の二翼の作動部 （１２）がサーマルバックリング効果を発生し、平台構造（１１）の金属層（１ １１）を基板（３）の接点（３１）と接触させず、基板（３）上の回路を開路状 態となし、制御回路（４）が加熱素子（２２）に対して加熱しない時、平台構造 （１１）は原始状態に回復し、こうしてスイッチ切り換えの動作を達成し、同時 に外接する負荷を制御する。

【００１６】 図４、５に示されるのは、本考案の第１実施例及び該実施例の加熱状態表示図 である。これらの図に示されるように、駆動器は常開状態に製造され（即ち平台 構造（１１）の金属層（１１１）が基板（３）の接点（３１）と接触しない）、 加熱素子（２２）が温度の影響を受けて抵抗値を改変する時、その抵抗値が、制 御回路（４）に設定された臨界抵抗値より大きいと、該制御回路（４）が加熱素 子（２２）に対して加熱し、加熱素子（２２）の温度を上昇させ、温度が不断に 上昇する時、上述のシリコン薄膜（１）の二翼の作動部（１２）がサーマルバッ クリング効果を発生し、平台構造（１１）の金属層（１１１）と基板（３）の接 点（３１）を接触させ、基板（３）上の回路を導通状態となし、制御回路（４） が加熱素子（２２）に対して加熱しない時、平台構造（１１）は原始状態に回復 し、こうしてスイッチ切り換え動作を達成すると共に、外接の負荷に対する制御 を行う。

【００１７】 図６、７には本考案の第２実施例が示される。該実施例において、本考案のモ ノシリックサーマルバックリングマイクロスイッチは、常開及び常閉の駆動スイ ッチを具え、その加熱方式は前述と同じであり、異なる負荷切り換えの制御を行 う。

【００１８】 図８、９に示されるように、本考案は、複数の駆動スイッチを同一チップ上に 形成し、並びにアレイ化して並列、直列に連接した形態も可能である。

【００１９】

【考案の効果】 以上の説明から分かるように、本考案のモノシリックサーマルバックリングマ イクロスイッチは主動検出能力を具えた信号伝送制御システムとされ、応用に応 じて、常開、常閉或いは組合せ式の異なる操作モードを使用し、及び予めスイッ チ切り換えの臨界条件が設定され、並びに複数の駆動器がこのシングルチップ上 に整合されてアレイ化され直列或いは並列に連接され使用されうる。このモノシ リックサーマルバックリングマイクロスイッチはシステム過熱保護装置とされ得 て、体積が小さく、反応が速やかで、組立ステップが少なく、集積回路と整合さ せやすいというメリットを有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のモノシリックサーマルバックリングマ
イクロスイッチの平面構造表示図である。

【図２】本考案のモノシリックサーマルバックリングマ
イクロスイッチの側面構造表示図である。

【図３】本考案の使用例及び加熱状態表示図である。

【図４】本考案の第１実施例図である。

【図５】図４の加熱状態表示図である。

【図６】本考案の第２実施例図である。

【図７】図６の加熱状態表示図である。

【図８】本考案の第３実施例図である。

【図９】本考案の第４実施例図である。

【符号の説明】

１ シリコン薄膜 １１ 平台構造 １１１ 金属層 ２ ポリシリコン層 ２１ 感熱素子 ２２ 加熱素子 ３ 基板 ３１ 接点 ４ 制御回路

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント回路と接点（３１）を具備する
   基板（３）、 上記基板（３）の表面に設けられたシリコン薄膜（１）
   とされ該シリコン薄膜（１）上の一端に平台構造（１
   １）が設けられ、該平台構造（１１）の一端に上述の接
   点（３１）と接触する金属層（１１１）が形成された、
   上記シリコン薄膜（１）、 上述のシリコン薄膜（１）の表面に分布するポリシリコ
   ン層（２）、 上述のポリシリコン層（２）の表面に配置された感熱素
   子（２１）と加熱素子（２２）、 以上で組成され検出器と駆動器が形成されているモノシ
   リックサーマルバックリングマイクロスイッチにおい
   て、該検出器が検出温度変化により抵抗値を改変し並び
   に外部或いは基板（３）上の連接する制御回路（４）に
   信号を出力して制御回路（４）に設定され駆動器に切り
   換え動作を行わせる臨界条件と比較させた後、制御回路
   （４）が駆動器に対して加熱を進行可能で、スイッチ切
   り換え動作を進行することを特徴とする、モノシリック
   サーマルバックリングマイクロスイッチ。
2. 【請求項２】 前記モノシリックサーマルバックリング
   マイクロスイッチが単一の常開或いは常閉の駆動器を具
   備するか、複数の常開或いは常閉の駆動器を具備したこ
   とを特徴とする、請求項１に記載のモノシリックサーマ
   ルバックリングマイクロスイッチ。
3. 【請求項３】 前記駆動器がシングルチップ上に複数整
   合させられてアレイ化されて直列或いは並列に連接され
   たことを特徴とする、請求項１に記載のモノシリックサ
   ーマルバックリングマイクロスイッチ。