KR100298254B1 - 마이크로패브리케이션 제조가 가능한 자기 릴레이 시스템 및 방법b - Google Patents

마이크로패브리케이션 제조가 가능한 자기 릴레이 시스템 및 방법b Download PDF

Info

Publication number
KR100298254B1
KR100298254B1 KR1019980708033A KR19980708033A KR100298254B1 KR 100298254 B1 KR100298254 B1 KR 100298254B1 KR 1019980708033 A KR1019980708033 A KR 1019980708033A KR 19980708033 A KR19980708033 A KR 19980708033A KR 100298254 B1 KR100298254 B1 KR 100298254B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electromagnet
movable plate
contacts
plate
magnetic
Prior art date
Application number
KR1019980708033A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20000010521A (ko
Inventor
마크 지 알렌
윌리엄 피 테일러
Original Assignee
로젠버그 배리
조지아 테크 리서치 코포레이션
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 로젠버그 배리, 조지아 테크 리서치 코포레이션 filed Critical 로젠버그 배리
Publication of KR20000010521A publication Critical patent/KR20000010521A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100298254B1 publication Critical patent/KR100298254B1/ko

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00Electromagnetic relays
    • H01H51/22Polarised relays
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00Details of electromagnetic relays
    • H01H50/005Details of electromagnetic relays using micromechanics
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/0036Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS]
    • H01H2001/0042Bistable switches, i.e. having two stable positions requiring only actuating energy for switching between them, e.g. with snap membrane or by permanent magnet
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49105Switch making

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Electromagnets (AREA)

Abstract

자기 릴레이 시스템(10)은 자속에 의해 구동되는 릴레이로서 작용하기 위해 실행되고 마이크로머시닝에 의해 제조 가능하다. 자기 릴레이 시스템(10)은 전자석(15), 이동가능 플레이트(18), 및 도전 접점(19, 22)를 갖는다. 접점은 릴레이 시스템(10)의 스위칭에 의해 제어되는 외부 전기 시스템의 회로에 연결된다. 플레이트(18)는 두 접점(19, 22)을 접속하여 두 접점(19, 22) 사이에 전류가 흐르게 하거나 또는 두 접점(19, 22)간의 접속을 해제하여 두 접점(19, 22) 사이에 전류가 흐르지 못하게 이동할 수 있다. 전자석(15)은 이동가능 플레이트(18)를 이동하게 하기 위해 필요한 시간에 충분한 전자속을 제공함으로써 이동가능 플레이트(18)가 접점(19, 22)과 접속할지의 여부를 제어한다. 전자석(15), 이동가능 플레이트(18), 및 도전 접점(19, 22)은 마이크로패브리케이션 테크닉을 이용하여 제조할 수 있는 기판(23) 위에 형성된다.

Description

마이크로패브리케이션 제조가 가능한 자기 릴레이 시스템 및 방법
발명의 배경
릴레이는 다른 회로의 동작을 제어하기 위해 전기 회로에서 전류의 변화를 이용하는 디바이스이다. 예를 들면, 릴레이는 다른 회로의 전류의 변화가 특정 지점에 도달할 때 한 회로에 전류가 흐르게 한다. 릴레이의 용도는 그 산업분야에서 널리 알려져 있고, 릴레이는 데이터 수신 보드, 보안 시스템, 자동차 제어 회로, 항공기 제어 회로 및 컨서머 프로덕츠(consumer products)와 같은 많은 응용분야에 사용되어 왔다.
마이크로패브리케이션 테크닉이 배치 패브리케이션(batch fabrication) 가능한 작고, 낮은 프로파일 릴레이를 제조할 수 있기 때문에 마이크로머신드 릴레이(micromachined relay)의 개발이 요구된다. 릴레이의 배치 패브리케이션은 적은 수의 릴레이를 연속으로 제조하는 비용보다 훨씬 적은 비용으로 많은 수의 릴레이를 제조하는데 사용될 수 있다. 그 결과, 릴레이의 제조 효율은 최대화된다. 또한, 릴레이의 마이크로패브리케이션은 릴레이의 보다 큰 어레이의 제조를 쉽게 한다. 마이크로머신드 디바이스(micromachined device)의 장점은 그 산업분야에서 널리 알려져 있고, 그 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 마이크로머신드 릴레이의 유용성을 인식할 수 있다.
정전 액추에이션을 이용하는 마이크로머신드 릴레이는 그 기술분야에서 알려져 왔다. 정전 액추에이션은 비자기력이 릴레이의 스위칭 특징을 제어하는데 사용된다는 것을 의미한다. 그러나, 정전 액추에이션은 일반적으로 높은 전압을 필요로 하거나 높은 접촉저항과 낮은 캐리 전류(carry current)를 초래하고, 이들 특성은 많은 응용분야에서 릴레이의 사용을 제한한다. 전류 요구가 대개 높지만 자기 구동 릴레이가 많은 적용분야에서 이들 디바이스 어트랙티브를 메이킹하는 상대적으로 낮은 전압을 필요로 한다.
자기 액추에이션을 사용하는 마이크로머신드 릴레이는 이미 그 산업분야에서 어느 정도 성공적으로 실행되었다. 이들 디바이스는 마이크로머신드 자기 구동 릴레이의 스위칭 스피드가 일반적으로 전기기계 릴레이보다 빠르다는 것을 나타낸다. 그러나, 마이크로머신드 자기 구동 릴레이는 외부 전자석에 의해 공급된 자속을 이용한다. 이런 디자인의 주된 단점은 릴레이가 이격 배치되어 독립된 스위칭 특성을 유지하는 밀도를 외부 자석이 제한하는 것이다. 그 결과, 릴레이는 배치 프로세스로 제조되기보다는 오히려 연속적으로 제조되고, 따라서 제조효율을 감소시킨다.
지금까지는 구동 자석이 시스템 외부에 있지 않은 마이크로머신드 자기 구동 릴레이로 전류를 스위칭하기 위한 시스템과 방법을 제공하기 위해 언어드레스된 요구(unaddressed need)가 그 산업분야에서 존재한다.
발명의 요약
본 발명은 앞에서 설명된 바와 같이 종래 기술의 불충분하고 부적당한 단점을 극복하기 위한 것이다. 본 발명은 내부 구동 자석이 있는 마이크로패브리케이션 제조가 가능한 자기 릴레이 시스템 및 방법을 제공한다. 마이크로머신드 디바이스의 장점과 자기 구동 릴레이의 장점을 조합함으로써 특정 응용분야에서 릴레이의 최적 성능이 실현된다.
본 발명의 자기 릴레이 시스템 및 방법은 전자석, 이동가능 플레이트, 및 도전접점을 포함한다. 바람직한 실시형태에서, 전자석은 전류가 도전코일을 통과할 때 전자속이 생성되도록 미앤더 성질(meander nature)로 자심(12)을 통해 감기는 적어도 하나의 도전코일이 있는 자심으로 되어 있다. 이동가능 플레이트의 한 부분은 플레이트의 위치가 자속의 존재에 의해 영향을 받도록 자성재료로 되어 있고, 이동가능 플레이트는 자속이 존재할 때 이동가능 플레이트가 전자속으로 인하여 이동할 수 있도록 전자석에 의해 발생된 전자속의 영향 내에 위치된다. 적어도 하나의 도전접점은 이동가능 플레이트의 이동 경로 내에 위치된다. 접점은 전류가 릴레이 시스템을 통해 흐르고 접점에 연결된 전기 시스템으로 흐르게 될 때 이동가능 플레이트가 접점과 접속되도록 배치된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 릴레이 시스템 및 방법은 자기 도전 플레이트의 배치를 제어하기 위해 영구자석을 포함한다. 영구자석은 전자속이 제거되거나 감소될 때 상기 릴레이가 상태를 개폐(즉, 이동가능 플레이트가 도전접점과 접속되거나 접속이 끊기는)되도록 전자속에 의해 발생된 힘을 방해할 수 있다. 더욱이, 영구자석은 전자속이 제거되거나 감소될 때 상기 릴레이가 같은 상태로 유지되도록 전자속을 보강할 수 있다. 따라서, 쌍안정 디바이스(bistable device)는 전자속이 시스템에 적용될 때 상태를 변화시키게 형성된다.
본 발명의 다른 특징은 자심, 코일, 및/또는 이동가능 플레이트가 전기주조, 포토리소그래피, 및/또는 스크린 또는 스텐실 프린팅과 같은 프로세스를 통해 단일 기판 위에 형성되는 것이다. 이런 방식에서, 전자석은 기판의 한 층 위에 형성되고, 도전 접점은 전자석 층에 결합된다. 이동가능 플레이트는 전자석 층과 접점의 상부에 위치되는 새크리피셜층(sacrificial layer) 위에 형성된다. 그후 새크리패셜층은 이동가능 플레이트의 이동을 위한 에어 갭을 남기고 제거된다. 따라서, 전체 릴레이 시스템은 단일 기판 위에 형성되고, 이동가능 플레이트는 전자석 층의 전자속으로 인하여 접점과 접속되거나 접속이 끊길 수 있다.
본 발명의 다른 특징은 자심과 자기코일이 어느 한 기판 위에 형성되는 반면 이동가능 플레이트가 전기주조, 스크린 프린팅, 또는 다른 적절한 테크닉 등의 프로세스에 의해 다른 기판 위에 형성되는 것이다. 이런 방식에서, 전자석을 둘러싸는 기판과 이동가능 플레이트를 둘러싸는 기판은 따로따로 배치 패브리케이트되고 나서, 개개의 릴레이 또는 릴레이 어레이로 분리되기 전에 하나의 그룹으로 결합되고 위치된다.
본 발명의 다른 특징은 제1 및 제2 접점의 반대쪽 이동가능 플레이트의 옆쪽에 위치된 또 다른 접점이 있다는 것이다. 이런 방식에서, 이동가능 플레이트는 전자석이 한 방향으로 이동가능 플레이트를 끌어당길 때 제1 및 제2 접점과 접속하고, 이동가능 플레이트는 전자석이 이동가능 플레이트를 반대방향으로 밀어낼 때 또 다른 접점과 접속한다.
본 발명의 따른 특징은 앞에서 언급한 각각의 접점이 절연체에 의해 서로 분리된 유사한 다수의 접점에 의해 대체될 수 있다는 것이다. 각각의 접점이 다른 전기 시스템 또는 회로에 연결될 수 있기 때문에 많은 전기 시스템 또는 회로가 단일 릴레이에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 마이크로패브리케이션 제조가 가능한 자기 릴레이 시스템 및 방법은 이하에 예시된 많은 장점이 있다.
본 발명의 자기 릴레이 시스템 및 방법의 장점은 이들이 자기 구동 릴레이를 배치 제조하는 일반적인 구성을 제공하는 것이다. 이것은 상대적으로 낮은 비용으로 다수의 릴레이를 제조함으로써 제조 효율을 최적화 한다.
본 발명의 자기 릴레이 시스템 및 방법의 다른 장점은 이들이 상대적으로 낮은 공급 전압으로 동작하는 릴레이 스위치를 제공하는 것이다. 낮은 공급 전원은 많은 특정 적용분야에 필요로 한다.
본 발명의 자기 릴레이 시스템 및 방법의 다른 장점은 이들이 상대적으로 빠른 스위칭 스피드를 갖는 릴레이 스위치를 제공하는 것이다.
본 발명의 자기 릴레이 시스템 및 방법의 다른 장점은 이들이 릴레이의 큰 어레이의 구성을 쉽게 하는 것이다.
본 발명의 자기 릴레이 시스템 및 방법의 다른 장점은 이들이 릴레이와 릴레이 어레이를 마이크로머시닝하는 일반 구조를 제공하는 것이다. 따라서, 릴레이와 릴레이 어레이의 제조는 이러한 제조가 보다 적은 제조효율 시간과 비용을 필요로 하기 때문에 최대화된다.
본 발명의 자기 릴레이 시스템 및 방법의 다른 장점은 이들이 감소된 열 오프세트 전압을 갖는 릴레이를 제공하는 것이다. 본 발명의 보다 작은 크기의 릴레이는 접점 사이의 보다 작은 온도 구배가 가능하게 한다. 이것은 보다 정확한 디바이스가 계측 증폭기와 같은 응용분야에서 작은 전압 신호를 측정하기 위해 사용되게 한다.
본 발명의 자기 릴레이 시스템 및 방법의 다른 장점은 이들이 필요에 따라 스크린 프린팅 및/또는 전기주조를 포함하는 낮은 비용의 패키징 테크닉을 이용하는 마이크로머신드 릴레이의 패브리케이션을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 특징과 장점은 다음의 도면과 상세한 설명에 의해 그 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백해 진다. 이러한 또 다른 특징과 장점이 청구범위에 한정된 것처럼 본 발명의 범위 내에 포함되는 것이다.
선행출원에 대한 설명
본 출원은 1995년 10월 10일 및 1996년 4월 12일자로 각각 출원된 임시 출원번호 제60/005,234호 및 제60/015,422호에 기초한 것이다.
발명의 분야
본 발명은 릴레이의 스위칭(switching) 특징을 제어하기 위해 자기력을 이용하는 전기 릴레이에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 마이크로머시닝 또는 마이크로패브리케이션 테크닉(micromachining or microfabrication techniques)에 의해 제조가 가능한 마이크로머신 자기 릴레이 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 다음의 도면에 의해 보다 잘 이해될 수 있다. 도면의 구성요소는 본 발명의 원리를 명확하게 설명하기 위한 것이다. 또한, 같은 도면부호는 몇몇 도면을 통해 상당하는 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 자기 릴레이의 단면도;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태의 평면도;
도 3은 바람직한 실시형태의 마이크로패브리케이션 단계를 단계적으로 도시한 도면;
도 4는 본 발명의 제2 실시형태의 일부 절단도면;
도 5는 본 발명의 제2 실시형태의 단면도;
도 6은 자심과 코일이 제거된 도 4의 평면도;
도 7은 베이스의 주변 외부에 위치된 접점과 자심이 있는 본 발명의 단면도;
도 8은 본 발명의 제3 실시형태의 단면도;
도 9는 본 발명의 제4 실시형태의 단면도;
도 10은 이동가능 플레이트가 접점으로 작용할 경우의 이동가능 플레이트 및 접점의 측면도;
도 11은 본 발명의 제6 실시형태의 단면도;
도 12는 단일 코일을 이용하는 본 발명의 제7 실시형태의 도면;
도 13은 다중 코일을 이용하는 본 발명의 제8 실시형태의 도면; 및
도 14는 본 발명의 제9 실시형태의 도면.
본 발명의 자기 릴레이 시스템 및 방법은 특정한 응용에 제한되지는 않지만 마이크로패브리케이션과 배치 제조(batch production)에 특히 적합하다. 본 명세서에서 "마이크로패브리케이션 테크닉"은 제한되지는 않지만 전기 콤포넌트, 포토리소그래피 프로세스 및 후막 또는 박막 패브리케이션 테크닉을 형성하는 전기주조(예, 전기도금, 전해채취, 전착 등), 패키징 테크닉(예, 스퍼터링, 증착, 스크린 프린팅 등)을 포함하는 마이크로머신드 또는 마이크로레벨 구조(microamchined or micro-level structures)를 제조하는 프로세스 또는 방법을 의미한다. 본 발명에 따르면, 자심과 자기 코일은 제한되지는 않지만 전기주조와 같은 프로세스에 의해 기판 층에 형성되고, 도전 접점은 상기 층에 결합된다. 이동가능 플레이트는 전자석과 접점의 조합으로 형성된 새크리피셜층에 형성된다. 그후 새크리피셜층이 제거되고, 새크리피셜층에 의해 잔류된 에어 갭이 이동가능 플레이트를 접점과 연결되게 한다.
자기 릴레이 시스템
본 발명에 따른 자기 릴레이 시스템(10)은 도 1에 도시된 절단도면에 의해 설명된다. 자심(12)으로 불리는 자성재료는 베이스(13)에 결합된다. 베이스(13)는 자성재료를 포함하고 기판(23) 위에 형성된다. 비자성재료가 가능하지만, 베이스(13)에 자성재료를 제공하면 전자석(15)으로부터 플레이트(18)를 향하여 자속을 집중시킴으로써 전자석(15)에 의해 발생된 자력의 효율을 증가시킨다. 전류가 도전코일(14)을 통과하면 전자속이 발생되는 것처럼 적어도 하나의 도전코일(14)이 자심(12)에 있는 그루브를 통과한다. 자심(12), 베이스(13)(자성재료를 포함할 수 있다), 및 코일(14)은 기본적으로 전자석(15)을 한정한다.
코일(14)은 자심(12)과 동일 평면 내에 있는 것이 바람직하고 자심(12)이 도전재료로 구성되면 자심(12)과 분리된다. 분리가 되기 위한 바람직한 방식은 도 1에 도시된 바와 같이 자심(12)에 결합된 절연체(16) 내에 코일(14)을 둘러싸는 것이다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 도전코일(14)은 미앤더 성질로 자심(12)을 통해 감긴다. 코일(14)의 실제 패턴은 패턴이 전자속을 발생시키는 한 다양해질 수 있다. 자심(12)의 한 부분에서 발생된 전자속이 자심(12)의 다른 부분에서 발생된 전자속(코일(14)에서의 전류흐름 방향과 두 부분의 위치에 의존하는)의 흐름과 반대방향으로 흐를 수 있는 것은 그 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 알 수 있다. 이러한 조건하에서, 전자속은 누적 전자속이 존재하지 않도록 서로 취소될 수 있다. 따라서 자심(12)을 통해 감기는 코일(14)의 패턴은 플레이트(18)를 이동시키도록 전류가 코일(14)을 통과할 때 시스템(10)이 충분한 전자속을 제공하는 한 충분하다.
또한, 자심(12)에 의해 양 측면에 둘러싸이고 베이스(13)에 의해 제3의 측면에 둘러싸인 코일(14)의 전체 길이는 자기저항을 감소시킨다. 이것은 시스템(10) 내에 전자속을 갖기 위해 도움이 되는 이동가능한 플레이트(18)를 향한 방향으로 전자석(15)에 의해 발생된 전자속을 집중시키는데 도움이 된다. 이러한 특징은 본 발명의 성공적인 동작을 위해 필요한 것이 아니라 시스템(10)의 효율을 증가시키는데 도움이 된다. 플레이트(18)를 향한 전자속을 집중시킨 결과로서 다중 시스템(10)은 한 시스템에서 다른 시스템에 상당히 영향을 주는 전자속 없이 서로 근접상태에서 배치 제조될 수 있다.
이동가능한 플레이트(이하, "플레이트"라 함)(18)는 자심(12)과 도전코일(14) 위에 위치된다. 플레이트(18)의 한 부분은 플레이트(18)가 자속의 존재에 의해 영향을 받도록 자성재료로 되어 있다. 플레이트(18)의 위치는 플레이트(18)가 자심(12)으로부터 그리고 자심으로 전체 방향으로 이동할 수 있는 한 어태칭 수단(attaching means)에 의해 정해질 수 있고 소정량의 전류가 코일(14)을 통과할 때 전자석(15)에 의해 생성된 전자속의 영향 내에 위치되는 한 어태칭수단에 의해 결정될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 어태칭 수단은 전자석(15)에 의해 발생되는 전자속이 없을 때 접점(19 및 22)과 떨어져서 플레이트(18)를 유지하기에 충분한 힘을 생성한다.
바람직한 실시형태에서, 두 도전접점(19 및 22)은 플레이트(18)와 자심(12) 사이에 다른 어태칭 수단에 의해 단단하게 위치된다. 또한, 바람직한 실시형태에서, 플레이트(18)는 접점(19 및 22)이 플레이트와 접속되지 않도록 위치된다. 접점(19 및 22)은 본 발명의 시스템의 외부 전기회로와 연결된다. 접점(19 및 22)은 자심이 비도전재료로 구성되어 있으면 자심(12)에 결합된다. 그렇지 않으면 접점(19 및 22)은 도 1에 도시된 것처럼 절연체(16)에 결합되어야 한다.
도 1에서 알 수 있는 것처럼, 접점(19 및 22)은 플레이트(18)가 자속으로 인하여 이동(즉, 바람직한 실시형태에서 자심(12)을 향하여 아래로 이동)할 때 플레이트(18)가 두 접점(19 및 22)과 접속되도록 위치된다. 접점(19 및 22)은 플레이트(18)의 이동을 정지시키고, 전자석(15)에 의해 생성된 전자속은 접점(19 및 22)과 접속된 플레이트(18)를 유지하기에 충분하다. 또한 플레이트(18)의 한 부분은 플레이트(18)가 접점(19 및 22)과 접속될 때 전류가 접점(19 및 22) 중의 하나에서부터 플레이트(18)를 가로질러 다른 접점까지 흐를 수 있도록 도전재료로 되어 있다. 따라서 시스템은 플레이트(18)가 접점(19 및 22)과 접속되는지의 여부를 제어함으로써 접점(19 및 22)에 연결된 외부 회로들 사이에 전류가 흐르는지 아닌지를 제어한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서 베이스(13), 코일(14), 절연체(16), 및 자심(12)은 제한되지는 않지만 전기주조, 포토리소그래피, 및/또는 스크린이나 스텐실 프린팅 등의 프로세스로 기판 위에 형성되는 것을 알 수 있다. 이러한 기판 상에 시스템을 형성하는 프로세스는 도 3에 도시되어 있다. 먼저, 베이스(13)는 예를 들면 스크린 프린팅과 같은 패키징 테크닉 또는 전기주조 등의 적절한 방법에 의해 도 3a에 도시된 바와 같이 기판(23) 상에 형성된다. 그후 도전코일(14)은 예를 들면 스크린 프린팅과 같은 패키징 테크닉 또는 전기주조 등의 적절한 방법에 의해 도 3b에 도시된 것처럼 베이스(13) 위에 그리고 절연체(16) 내에 형성된다. 자심(12)은 예를 들면 스크린 프린팅과 같은 패키징 테크닉 또는 전기주조 등의 적절한 방법에 의해 도 3c에 도시된 것처럼 도전코일(14)에 인접하게 형성되고 베이스(13)에 아래로 연장되어 형성된다. 접점(19 및 22)은 예를 들면 스크린 프린팅과 같은 패키징 테크닉 또는 전기주조 등의 적절한 방법에 의해 도 3d에 도시된 것처럼 절연체(16) 위에 형성된다. 새크리피셜층(24)은 예를 들면 전기주조 또는 포토리소그래피법 등의 적절한 방법에 의해 도 3e에 도시된 것처럼 절연체(16)와 접점(19 및 22)의 조합 위에 형성된다. 마지막으로, 플레이트(18)는 도 3f에 도시된 것처럼 새크리피셜층(24) 위에 형성되고, 이어서 새크리피셜층(24)은 도 3g에 도시된 것처럼 플레이트(18)와 접점(19 및 22) 사이의 에어 갭을 남기도록 케미컬 에칭을 이용하여 시스템으로부터 제거된다. 생성 디바이스는 도 1에 도시되어 있으며 마이크로패브리케이션 테크닉으로 배치 제조가 가능한 자기 릴레이가 된다.
또한 플레이트(18)를 향하여 전자석(15)에 의해 발생된 자속을 집중시키는데 도움이 되는 자성재료의 기판(23)을 포함하는 것을 알 수 있다. 이러한 배치에서 베이스(13)는 앞에서 언급한 바와 같이 시스템(10)의 효율을 증가시키는데 필수적으로 도움을 주는 것은 아니고, 베이스(13)는 시스템에서 제거될 수 있다.
또한 접점(19 및 22)은 절연체에 의해 분리된 다수의 접점에 의해 대치될 수 있다는 것을 알 수 있다. 각각의 접점은 다른 전기 시스템에 연결될 수 있고, 자기 릴레이(10)는 다중 시스템의 연결을 제어할 수 있다.
동작
코일(14)을 통한 전류 흐름이 없을 경우 전자속이 생성되지 않는다. 그 결과, 플레이트(18)를 위한 어태칭 수단은 도 1에 도시된 것처럼 접점(19 및 22)과 이격되어 플레이트(18)를 유지한다. 시스템(10)에서의 변화는 전자석(15)이 자심(12)을 향해 플레이트(18)를 끌어당기는 전자속을 생성하게 하는 적절한 방향으로 충분한 전류가 코일(14)을 통과하는 곳에서 발생한다. 플레이트(18)는 플레이트(18)의 또다른 이동을 방지하는 접점(19 및 22)과 접속되고, 전자속은 접점(19 및 22)과 접속된 플레이트(18)를 유지시킨다. 그 결과, 접점(19)에 연결된 외부 전기 시스템으로부터 접점(19)에 도전되는 전류가 플레이트(18)를 통과하고 전류가 접점(22)에 연결된 외부 전기 시스템으로 유도되는 접점(22)으로 흐른다. 이 전류는 변화가 코일(14)을 통해 흐르는 전류를 멈추게 하여 시스템(10)으로부터 전자속을 제거할 때까지 계속해서 흐른다. 자속이 없으면, 플레이트(18)의 어태칭수단에 의해 제공된 힘은 플레이트(18)를 전자속이 존재하기 전 그 본래의 위치로 되돌아가기에 충분하다. 따라서, 따라서 플레이트(18)는 접점(19 및 22)과의 접속이 해제되고 그 본래의 위치로 되돌아가고, 전류는 접점(19)에서 접점(22)으로의 흐름이 중단된다. 이것은 접점(22)에 연결된 전기 시스템으로의 전류 흐름을 차단하고, 따라서, 시스템(10)은 전류가 한 외부 전기 시스템에서 다른 외부 전기 시스템으로 흐르는지의 여부를 제어하는 릴레이로서 작용한다.
그 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 비록 코일(14)을 통한 전류가 완전히 차단되지 않아도 같은 효과가 얻어질 수 있다는 것을 알 수 있다. 전자석(15)에 의해 발생된 전자속이 어태칭 수단의 힘을 극복할 수 없는 것은 전류가 단지 그 지점에서 감소되는 경우로 충분하다. 일단 이 지점이 도달되면, 플레이트(18)는 전류가 여전히 코일(14)을 통해 흐를지라도 접점(19 및 22)과의 접속이 해제된다.
그 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 어태칭 수단이 접점(19 및 22)과 접속된 플레이트(18)를 유지할 경우 정상적으로 폐쇄된 릴레이가 얻어질 수 있다는 것을 알 수 있다. 전류는 전류가 위에서 설명된 것처럼 반대방향으로 코일(14)을 통과할 때까지 접점(22)에 연결된 전기 시스템으로 흐른다. 전자석(15)에 의해 생성된 전자속은 플레이트(18)를 접점(19 및 22)과 떨어지도록 밀어내어 접점(19)과 접점(22) 사이의 연결을 제거한다. 따라서, 전류는 전류가 코일(14)에 적용될 때 접점(22)에 연결된 전기 시스템으로부터 차단된다. 플레이트(18)가 시스템(10) 내에 생성된 전자속에 의해 영향을 받을 수 있도록 영구자성재료가 자심(12), 베이스(13), 기판(23), 및/또는 플레이트(18) 중 어느 것이 있는 시스템(10)내에 포함될 수 있다는 것은 그 기술분야에 통상의 지식을 가진 자가 알 수 있다.
이와는 달리, 플레이트(18)는 접점(19 및 22)에 대해 플레이트(18)를 지지하는 어태칭 수단으로 접점(19 및 22) 아래에 위치될 수 있다. 이 경우 전류가 코일(14)을 통과할 때 전자석(15)에 의해 전자속이 생성된다. 이 전자속은 전자석(15) 쪽으로 플레이트(18)를 잡아당기는 작용을 하고, 이렇게 함으로써 접점(19)과 접점(22) 사이의 전기적 연결이 차단되게 된다. 코일(14)에서의 전류가 소정의 충분한 레벨로 감소되는 때에는 플레이트(18)의 어태칭 수단에 의해 제공된 힘이 플레이트(18)를 그 본래 위치로 되돌아가도록 하기에 충분하므로 전자석(15)에 의해 생성된 전자속이 플레이트(18)를 접점(19 및 22)과 떨어지도록 끌어당기기에 불충분하다. 따라서 플레이트(18)는 다시 접점(19 및 22)에 연결되고 전류가 접점(19)과 접점(22) 사이를 흐르도록 한다.
또한 그 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 하나의 접점(19) 또는 접점(22)이 반드시 필요한 것이 아니라는 것을 알 수 있다. 외부 전기 시스템을 접점(19) 또는 접점(22) 중의 어느 하나에 어태칭하기 보다는 오히려 플레이트(18)에 직접 어태칭함으로써 플레이트(18) 자체가 접점 중의 하나로 작용한다. 그러므로 접점(19) 또는 접점(22) 중의 어느 하나가 제거되면 시스템(10)은 여전히 작동될 수 있다.
제2 실시형태
도 1의 자기 릴레이 시스템(10)의 제2 실시형태는 도 4에 도시되어 있다. 이 실시형태는 바람직한 실시형태의 전자석(15)이 플레이너 스파이럴(planar spiral) 전자석(25)에 의해 대체된 것을 제외하고 바람직한 실시형태와 같은 방식으로 동작한다. 도 4 참조. 도 5에서 알 수 있는 것처럼, 자심(12)은 릴레이의 중앙 측면에 존재한다. 적어도 하나의 도전코일(14)이 릴레이의 중앙에서 자심(12) 둘레로 스파이럴된다. 전류가 코일(14)을 통과함으로써 바람직한 실시형태에서와 같은 방식으로 전자속이 생성된다. 따라서, 이 실시형태와 바람직한 실시형태의 차이점은 전자속을 생성하는 자심(12)과 코일(14)의 배치이다.
이 실시형태의 전자석(25)의 마이크로머시닝은 바람직한 실시형태처럼 간단하지는 않다. 바람직한 실시형태에서 제조된 단일층 코일(14)과는 달리 플레이너 스파이럴 전자석의 코일(14) 제조는 일반적으로 별도의 층형성 단계를 필요로 한다. 예를 들면, 코일(14)은 다른 층의 코일(14)과 서로 연결됨으로써 다중 층으로 될 수 있다. 바람직한 실시형태의 단일 층 디자인이 보다 쉽게 마이크로머신으로 되는 것은 그 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 인식될 수 있다.
도 4와 도 5를 비교함으로서 플레이트(18)의 치수는 바람직한 실시형태에서든 다음의 다른 실시형태에서든 베이스(13)의 치수와 일치되거나 일치되지 않거나 하는 것을 알 수 있다. 도 5에 나타낸 것처럼, 플레이트(18)가 전자석(15 또는 25)의 전자속에 의해 자심(12) 쪽으로 끌어당겨질 때 플레이트(18)가 접점(19)과 접점(22)에 접속되는 한 플레이트(18)의 길이는 제한되지 않는다. 베이스(13) 보다 더 작은 길이와 폭으로 된 플레이트(18)를 갖는 자기 릴레이의 평면도는 도 6에 명확하게 나타나 있다.
또한 플레이트(18)가 전자석(15) 또는 전자석(25)에 의해 생성된 전자속으로 인하여 이동할 때 접점(19)과 접점(22)이 플레이트(18)에 의해 접속되는 한 본 발명의 임의의 실시형태에서 접점(19) 및 접점(22)은 어떠한 위치로 되어도 충분하다는 것을 알 수 있다. 도 7은 접점이 베이스(13)의 외부에 위치되어 있지만 여전히 플레이트(18)와 접속할 수 있는 시스템(10)의 일례를 나타낸다. 도 7은 또한 하나이상의 코일 세트가 충분한 전자속을 발생시키는데 이용될 수 있고 돌출부가 접점(19 및 22)과 쉽게 접촉할 수 있도록 플레이트(18)에서 바깥쪽으로 연장되어 있는 것을 나타낸다. 마찬가지로, 접점(19 및 22)은 플레이트(18)를 접속하기 위해 상방 돌출부를 포함할 수 있다.
제3 실시형태
도 1의 자기 릴레이 시스템(10)의 제3 실시형태는 자심(12), 베이스(13) 또는 플레이트(18)의 한 부분이 영구자석(28)에 의해 대체되는 것이다. 도 8은 자심(12)의 한 부분이 영구자성재료로 구성되는 시스템을 도시한다. 도 8은 플레이너 스파이럴 자석을 이용하나, 본 발명의 어떤 실시형태는 이하에서 상술되는 것과 같이 영구자성재료를 포함할 수 있다.
영구자석(28)에 의하여 발생된 힘은 플레이트(18)가 움직이도록 하기에는 불충분하다. 그러나, 전자석(15) 또는 전자석(25)으로부터 전자속이 플레이트(18)를 접점(19 및 22)과 접촉하게 할 때, 영구자석(28)에 의하여 발생된 자속은 영구자석(28)과 플레이트(18) 사이의 거리가 감소되기 때문에(그리고 플레이트(18)에 대한 영구자석의 효과가 감소하기 때문에) 접점(19 및 22)에 플레이트(18)를 접속하기에 충분하다. 이러한 점에서, 코일(14)를 통해 흐르는 전류는 영구자석(28)이 접점(19 및 22)에 플레이트(18)를 접속할 수 있기 때문에 컷오프되거나 또는 감소될 수 있다.
코일(14)의 반대 방향으로 충분한 전류를 제공함으로, 상기 전자속은 접점(19 및 22)에 플레이트(18)를 접속하는 영구자속을 극복하여, 플레이트(18)는 접점(19 및 22)로부터 접속되지 않는 원래 위치로 되돌아 온다. 어태칭 수단에 의한 힘은 그 사이의 거리가 증가하기 때문에 영구자석(28)의 자속에 대항하여 플레이트(18)를 붙잡을 수 있다.
그 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 또다른 전자석에 제공된 전류가 바람직한 실시형태의 전자석에 있는 전류와 관계가 없다면 영구자석(28)이 또다른 전자석에 의해 대체될 수 있다는 사실을 알 수 있다.
제4 실시형태
자기 릴레이 시스템의 제4 실시형태는 도 9에 도시되어 있다. 도 9가 플레이너 스파이럴 전자석을 도시하고 있지만, 제4 실시형태의 특징은 본 발명의 어떤 실시형태와 함께 사용될 수 있다.
도전 접점(32 및 34)은 접점(19 및 22)과 함께 부가된다. 그러므로, 만약 충분한 전류가 코일(14)을 통해 흐른다면(만약 영구자성 재료에 의하여 부분적으로 구성된다면, 플레이트(18)를 접점(19 및 22)과 접속하기 위해 요구된 전류와 반대로), 플레이트(18)는 그 사이에 전류가 흐르는 접점(32 및 34)에 접속할 것이다. 상기 시스템(10)은 그것에 의하여 서로 다른 두 쌍의 전기 시스템 사이에 릴레이로서 임시로 동작한다.
만약 플레이트(18)의 어태칭 수단이 접점(32 및 34)에 대하여 플레이트(18)를 접속한다면, 플레이트(18)는 반드시 영구자석이 아니라 자성재료를 포함할 수 있다는 것은 그 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 또한 명백히 알 것이다. 그래서 형태 "C" 릴레이는 실현될 수 있다. 즉, 일반적으로 폐쇄된 접점 세트(즉, 접점(32 및 34))와 일반적으로 개방된 접점 세트(즉, 접점(19 및 22))를 가진 릴레이 이다.
만약 접점(19 및 20)이 유일한 접점으로서 접점(32 및 34)을 남기고 제거된다면, 상기 시스템(10)은 자기 릴레이로서 여전히 작동할 수 있다는 것은 그 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 알 것이다.
만약 플레이트(18)가 외부 전기 시스템에 연결된 상태에 의하여 그 자체의 접점으로 작용을 한다면, 접점(32 및 22)은 제거될 수 있다는 것은 알 수 있을 것이다. 따라서, 코일(14)을 통해 흐르는 충분한 전류는 접점(19)에 대해 플레이트(18)를 접속하도록 전자속을 발생시킬 것이고, 반대방향으로 코일(14)을 통해 흐르는 충분한 전류는 접점(34)에 대해 플레이트(18)를 접속하도록 전자속을 발생시킬 것이다. 도 10은 접점(22 및 32)이 제거될 때 접점(19 및 34)에 관련한 플레이트(18)의 다른 상태를 나타냄으로 이 프로세스를 도시한다. 도 10a는 전자속이 존재하지 않을 때 접점(19 및 34)으로부터 떨어진 플레이트(18)를 도시한다. 도 10b는 전자속이 플레이트(18)를 접점(19) 쪽으로 (변형에 의하여) 움직이기에 충분할 때 접점(19)과 접속된 플레이트(18)를 도시한다. 도 10c는 전자속이 반대 방향으로 있을 때 접점(34)과 접속된 플레이트(18)를 도시한다.
제5 실시형태
도 1에서 만약 코일(14)이 시스템(10)으로부터 제거되고, 자심(12), 베이스(13) 및/또는 플레이트(18)가 영구자성 물질로 대치된다면, 자기 릴레이 시스템의 제5 실시형태는 실현된다. 이 실시형태에 있어서, 접점(19 및 22)으로부터 플레이트(18)를 떨어지도록 충분한 외부의 기계적인 힘이 발생되지 않으면, 자심(12), 베이스(13) 및/또는 플레이트(18)에서 영구자성재료에 의하여 생성된 자속은 플레이트(18)가 지속적으로 접점(19 및 22)과 접속하도록 한다. 그런 액추에이션 원리를 사용하는 일례는 영구자석이 폴딩 디바이스의 한 섹션에 위치되고 플레이트(18)가 다른 섹션에 위치되는 디바이스로 될 수 있다. 상기 디바이스를 언폴딩함으로써, 플레이트(18)는 접점(19 및 22)으로부터 분리된다. 그런 적용의 예는 폴드되었을 때 스위치가 오프 되고 언폴드되었을 때 스위치가 온 되는 휴대용 전화기이다.
이런 실시형태의 특징은 본 발명의 어떤 다른 실시형태에서 실행될 수 있다는 것은 알 수 있다.
제6 실시형태
도 11은 본 발명의 또 다른 실시형태를 도시한다. 도 11은 도시적인 목적을 위하여 플레이너 스파이럴 자석을 묘사하지만, 본 실시형태의 양상은 본 발명의 어떤 다른 실시형태에서 실행될 수 있다. 상기 자심(12)은 플레이트(18)의 움직임에 평행한 영역으로 자속을 집중하도록 작용하는 측면 자심들을 갖는다. 상기 자심(12) 또는 플레이트(18) 하부의 다른 영역에 위치된 영구자성재료는 접점(19 및 22)과 접촉하도록 플레이트(18)를 유지한다. 전류가 요구된 값을 넘는 접점(19), 접점(22), 그리고 플레이트(18)를 통하여 흐를 때, 로렌쯔 힘은 플레이트(18)가 접점(19 및 22)으로부터 올라오도록 하는 충분한 힘을 플레이트(18)에 발생되도록 한다. 그러므로, 접점(19)에서 접점(22)으로의 전류 흐름은 중단된다. 전류가 코일(14)를 통하여 흘러 플레이트(18)가 아래로 이동하여 접점(19 및 22)과 접속하도록 하는 충분한 전자속을 제공하는 때, 접점(19)에서 접점(22)으로의 전류 흐름은 다시 복원된다.
제7 실시형태
도 12는 본 발명의 작동을 수행하는 쌍안정 빔(bistable beam)(38)의 사용을 도시한다. 쌍안정 빔은 기계적 불안정이 제한되지는 않지만 빔의 잔류 스트레스 유도 버클링(buckling)과 같은 프로세스에서 유래되는 빔이다. 그래서, 상기 쌍안정성은 기계적 힘에 기인하고, 자기력에 기인하지 않는다. 상기 빔(38)은 그 안에 자성재료, 바람직하게는 영구자성재료를 가져서 빔(38)은 제공된 전자속에 응답한다. 그래서 전류가 코일(14)에 제공될 때, 상기 빔(38)은 도 10에 도시된 것과 같이 접점(19 및 22)으로 움직인다. 상기 빔(38)은 전류가 코일(14)을 통하여 반대 흐름 방향으로 제공되어 상기 빔(38)이 접점(32 및 34)으로 끌릴 때까지 접점(19 및 22)에 남는다. 상기 빔(38)은 코일(14)를 통하여 흐르는 전류가 다시 반전될 때까지 접점(32 및 34)과의 접촉을 유지한다. 따라서, 상기 빔(38)은 코일(14)을 통과하는 전류의 흐름에 따라 상기 빔(38)에 의해 접속되는 접점 세트를 개폐한다.
도 13은 단일 코일(14)이 두 코일(42 및 44)로 대체되는 것을 제외하고는 도 12와 동일한 배치를 나타낸다. 각 코일(42 및 44)은 다른 구동 전기회로에 의하여 조절될 수 있다. 그런 디바이스의 장점은 같은 릴레이를 위해 두 구동 회로를 분리하도록 사용될 수 있다는 것이다. 그래서, 두 구동 회로는 상기 릴레이의 스위칭 작용을 조절하도록 사용될 수 있다. 이런 몇몇 배치는 실현될 수 있다. 만약 두 코일(42 및 44)에 의하여 발생된 전자속이 같은 방향에 있다면, 상기 디바이스는 논리소자로 작용하도록 설계될 수 있다. 그래서, 만약 단지 일 코일(42) 또는 일 코일(44)이 전류를 전도하고 있거나 또는 양 코일(42 및 44)이 같은 방향으로 자속을 생성한다면, 상기 빔(38)은 (전류가 흐르는 방향에 따라) 소정의 접점(19 및 22) 또는 접점(32 및 34)의 쌍에 끌린다. 하여간, 만약 전류가 모두 반대 방향이면, 상기 릴레이는 상태를 변환하지 않을 것이다. 상기 빔(38)과 코일(42 및 44) 구성의 기계적 자기적 특성의 변화가 다른 논리 기능을 초래할 수 있다는 것은 그 기술분야에 통상의 지식을 가진 자가 알 수 있는 것이다. 그런 논리 스위치의 장점은 릴레이 기능을 구동하기 위해 부가적인 논리 회로소자를 요구하지 않고 하나 또는 그 이상의 입력에 기초한 전기적 신호를 개폐할 수 있다는 것이다.
본 실시형태의 쌍안정 디바이스는 상기 쌍안정 빔(38)이 있는 플레이트(18)를 대체함으로 본 발명의 어떤 또 다른 실시형태에 실행될 수 있다는 것을 알 수 있다.
제8 실시형태
접점(19 및 22)을 접속할 수 있는 단일 플레이트(18)를 갖는 대신, 본 발명의 어떤 다른 실시형태의 자기 릴레이 시스템(10)은 다른 크기의 다수 플레이트(18)를 가질 수 있다. 상기 코일(14)을 통해 흐르는 전류가 증가할 때, 상기 플레이트(18)를 끌어당기는 전자속도 또한 증가한다. 더 작은 액추에이션 힘을 요구하는 상기 플레이트(18)는 우선 접점(19 및 22)과 접속하여 작동한다. 접점(19 및 22)을 가로지르는 저항은 플레이트(18)가 접점(19 및 22)과 더 접속할수록 감소한다. 따라서, 코일(14)을 통해 흐르는 더 높은 레벨의 전류는 전자속을 증가시키고, 따라서 두 접점(19 및 22)을 접속하는 많은 플레이트(18)를 증가시킨다. 한편, 코일(14)을 통해 흐르는 더 낮은 레벨의 전류는 전자속을 감소시키고, 따라서 두 접점(19 및 22)을 접속하는 많은 플레이트(18)를 감소시킨다. 따라서, 상기 시스템(10)의 저항은 접점(19 및 22)을 연결하는 다수의 플레이트(18)가 변하기 때문에 변한다. 본 실시형태의 장점은 저항에 있고, 따라서 상기 릴레이 시스템(10)을 가로질러 흐르는 전류의 양이 조절될 수 있다는 것이다. 이것은 시스템에 도입되는 전압의 양이 저항을 변화함으로 조절될 수 있는 점에서 높은 전압 신호를 사용하는 시스템에 특히 유용하다. 이러한 방식에서, 짧은 시간 간격 내에 시스템에 많은 양의 전류의 도입은 차단될 수 있고, 그렇게 함으로 상기 시스템을 보호한다.
본 실시형태는 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는데 사용될 수 있다. 각 플레이트(18)가 디지탈 신호의 비트(bit)를 표시하도록 구성될 수 있다는 것은 그 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 알 수 있다. 그러므로, 전자석의 전자속을 발생시키는 아날로그 전류가 증가할 때, 비트를 표시하는 상기 플레이트(18)가 작동하기 시작한다. 최소 액추에이션 힘을 요구하는 상기 플레이트(18)가 먼저 작동을 시작하여, 디지탈 신호의 최소 중요 비트를 표시해야 한다. 다음에 작동하는 상기 플레이트(18)는 디지탈 신호의 최대 중요 비트에 도달할 때까지 다음 중요 비트를 표시해야 한다. 그러므로, 아날로그 전류가 증가함에 따라, 플레이트(18)는 더 작동하고, 그것에 의하여 디지탈신호의 비트들을 더 활성화한다. 아날로그 전류가 감소함에 따라, 플레이트(18)는 접점(19 및 22)과 더 떨어지고, 그것에 의하여 디지탈 신호에 활성화된 비트들의 수는 감소한다. 이런 방식으로, 본 발명의 제8 실시형태는 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하기 위해 사용될 수 있다.
제9 실시형태
상기 시스템(10)의 저항을 변화시키는 또 다른 실시형태는 도 14에 도시된다. 플레이트(18)는 접점(19 및 22)으로부터 떨어져 기계적으로 변형된다. 코일(14)을 통해 흐르는 전류의 양이 증가할 때, 플레이트(18)를 당기는 전자속은 또한 증가한다. 플레이트(18)는 접점(19 및 22)으로부터 떨어져 변형된 플레이트(18)의 일 단부를 갖는 접점(19 및 22)을 접속한다. 전자속이 증가할 때, 대부분의 플레이트(18)는 접점(19 및 22)을 향하여 끌어당겨지고, 그래서 플레이트(18)의 더 큰 영역은 접점(19 및 22)과 접속한다. 플레이트(18)는 전체 플레이트(18)의 관련 영역이 접점(19 및 22)에 접속될 때까지 "지퍼(zipper)" 같은 형태로 접점(19 및 22)과 계속해서 접속한다. 플레이트(18)의 더 큰 영역이 접점(22)과 접속할 때, 상기 시스템(10)을 가로지르는 저항은 감소된다. 한편, 코일(14)을 통해 흐르는 전류가 감소할 때, 상기 플레이트의 더 큰 영역은 상기 접점(19 및 22)과 떨어지고, 상기 시스템(10)을 가로지르는 저항은 증가된다. 따라서, 상기 시스템(10)을 가로지르는 저항은 최대값과 최소값 사이에서 변화될 수 있다.
상세한 설명의 결론으로, 많은 변화와 변형이 본 발명의 요점에서 본질적으로 벗어나지 않고 바람직한 실시형태를 만들 수 있다는 것은 그 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 알 수 있다. 청구범위에 기재된 바와 같이 그런 모든 변화와 변형은 본 발명의 범위에 포함된다. 더욱이, 청구범위에서, 모든 수단 또는 스텝 플러스 기능요소(step plus function elements)의 상응하는 구조, 물질, 작용 및 이와 상당한 것은 특히 청구된 것 처럼 다른 청구된 요소를 포함하는 결합에서 기능을 수행하기 위한 구조, 물질 또는 작용을 포함하는 경향이 있다.

Claims (10)

  1. 기판에 형성된 도전 코일을 갖는 전자석;
    상기 전자석에 의하여 생성된 전자속 영향 내에 위치되어 상기 전자속이 발생할 때 미리 결정된 방향으로 경로를 따라 움직이는 이동 가능한 플레이트; 및
    상기 이동 가능한 플레이트의 이동 경로 내에 위치된 전도 접점을 포함하고, 여기서 상기 도전 코일이 마이크로패브리케이션 테크닉을 통해 완전하게 형성되는 마이크로머신 자기 릴레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전자석은 그루브를 갖는 자심; 및 상기 그루브를 통해 지나는 도전 코일을 더 포함함을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자기 릴레이 시스템은 영구자석에 의하여 생성된 영구자속이 상기 전자석에 의하여 생성된 전자속에 역행하도록 위치되는 영구 자석을 더 포함함을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 자기 릴레이 시스템은 상기 영구자석에 의하여 생성된 영구자속이 상기 전자석에 의하여 생성된 상기 자속을 보강하도록 위치되는 영구자석을 더 포함함을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 자기 릴레이 시스템은 완전히 집적됨을 특징으로 하는 시스템.
  6. 전자석을 형성하는 단계;
    상기 전자석으로부터 전자속을 발생시키는 단계;
    상기 전자속의 영향 내에 이동 가능한 플레이트를 위치시키는 단계;
    상기 이동 가능한 플레이트를 소정 방향으로 이동시키기에 충분한 양으로 상기 전자속을 변화시키는 단계; 및
    상기 이동 가능한 플레이트의 이동 경로 내에 도전 접점을 위치시키는 단계를 포함하고, 여기서 전자석 상기 형성단계는 마이크로패브리케이션 테크닉을 통한 도전 코일 형성 단계를 포함하며 상기 전자속 발생단계는 상기 도전 코일을 통해 전류가 흐르는 단계를 포함하는 마이크로머신 자기 릴레이 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제조방법은 제2기판에 상기 이동 가능한 플레이트를 형성하고 상기 제2기판에 제1기판을 결합하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제조방법은 기판위에 세크리피셜층을 형성하고 상기 접점과 상기 전자석에 상기 세크리피셜층을 연결하는 단계;
    상기 기판위에 이동 가능한 플레이트를 형성하고 상기 세크리피셜층에 상기 이동 가능한 플레이트를 분리 가능하게 연결하는 단계; 및
    상기 기판으로부터 상기 세크리피셜층을 제거하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 전자속을 발생시키기 위한 전자석;
    상기 전자속의 영향 내에 위치되는 이동 가능한 플레이트; 및
    상기 이동 가능한 플레이트의 경로 내에 위치된 도전 접점을 포함하고, 상기 이동 가능한 플레이트가 상기 도전 접점 방향으로 상기 이동 경로를 따라 움직이고 상기 전자속의 세기의 변화에 따른 응답으로 상기 도전 접점을 접속하는 마이크로패브리케이션 테크닉을 통해 형성되는 완전히 집적된 자기 릴레이 시스템.
  10. 영구자석;
    도전 접점에 분리 가능하게 연결된 이동 가능한 플레이트; 및
    상기 도전 접점으로부터 상기 이동 가능한 플레이트를 제거하기 위한 수단을 포함하고, 상기 이동 가능한 수단은 상기 이동 가능한 플레이트를 이동시키기 위한 전자속을 생성하도록 배열된 완전히 집적된 전자석을 포함하는 제거 수단을 포함하는 마이크로패브리케이션 테크닉에 의하여 제조 가능한 자기 릴레이 시스템.
KR1019980708033A 1996-04-12 1996-10-30 마이크로패브리케이션 제조가 가능한 자기 릴레이 시스템 및 방법b KR100298254B1 (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US1542296P 1996-04-12 1996-04-12
US60/015,422 1996-04-12
US08/723,300 1996-09-30
US8/723,300 1996-09-30
US08/723,300 US5847631A (en) 1995-10-10 1996-09-30 Magnetic relay system and method capable of microfabrication production
PCT/US1996/017717 WO1997039468A1 (en) 1996-04-12 1996-10-30 A magnetic relay system and method capable of microfabrication production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000010521A KR20000010521A (ko) 2000-02-15
KR100298254B1 true KR100298254B1 (ko) 2001-10-26

Family

ID=26687361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980708033A KR100298254B1 (ko) 1996-04-12 1996-10-30 마이크로패브리케이션 제조가 가능한 자기 릴레이 시스템 및 방법b

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5847631A (ko)
EP (1) EP0892981A4 (ko)
JP (1) JP2000508822A (ko)
KR (1) KR100298254B1 (ko)
CA (1) CA2251585A1 (ko)
WO (1) WO1997039468A1 (ko)

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6377155B1 (en) 1995-10-10 2002-04-23 Georgia Tech Research Corp. Microfabricated electromagnetic system and method for forming electromagnets in microfabricated devices
US6281560B1 (en) * 1995-10-10 2001-08-28 Georgia Tech Research Corp. Microfabricated electromagnetic system and method for forming electromagnets in microfabricated devices
DE19730715C1 (de) * 1996-11-12 1998-11-26 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Relais
ATE227882T1 (de) * 1998-06-04 2002-11-15 Cavendish Kinetics Ltd Mikro-mechanischer elementen
WO1999063316A1 (en) 1998-06-05 1999-12-09 Georgia Tech Research Corporation Robust substrate-based micromachining of sensors and actuators
AU2502300A (en) * 1999-01-12 2000-08-01 Teledyne Technologies Incorporated Micromachined device and method of forming the micromachined device
US6373356B1 (en) 1999-05-21 2002-04-16 Interscience, Inc. Microelectromechanical liquid metal current carrying system, apparatus and method
US7027682B2 (en) 1999-09-23 2006-04-11 Arizona State University Optical MEMS switching array with embedded beam-confining channels and method of operating same
US6469602B2 (en) 1999-09-23 2002-10-22 Arizona State University Electronically switching latching micro-magnetic relay and method of operating same
US6496612B1 (en) 1999-09-23 2002-12-17 Arizona State University Electronically latching micro-magnetic switches and method of operating same
WO2001035484A1 (en) * 1999-11-12 2001-05-17 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Minute electromechanical actuation and fluid control devices and integrated systems based on low temperature co-fired ceramic (ltcc) tape technology
AU2001253609A1 (en) * 2000-04-18 2001-10-30 Standard Mems, Inc. A micro relay
ATE328301T1 (de) * 2000-07-11 2006-06-15 Univ Arizona Optische mikromekanische schaltmatrix mit eingebetteten strahlführenden kanälen und betriebsverfahren
US6510058B1 (en) * 2000-07-14 2003-01-21 Sensormatic Electronics Corporation Printed circuit board configuration having reduced EMC/EMI interference in electromechanical relay circuits
DE10040867A1 (de) 2000-08-21 2002-05-23 Abb Research Ltd Mikroschalter
US6587021B1 (en) 2000-11-09 2003-07-01 Raytheon Company Micro-relay contact structure for RF applications
CN1320576C (zh) * 2001-01-18 2007-06-06 亚利桑那州立大学 具有永久磁铁松弛对准要求的微磁闩锁开关
FR2824417B1 (fr) 2001-05-03 2004-05-14 Commissariat Energie Atomique Actionneur magnetique bistable
WO2002095784A1 (en) * 2001-05-18 2002-11-28 Microlab, Inc. Microgagnetic latching switch packaging
US20020196110A1 (en) * 2001-05-29 2002-12-26 Microlab, Inc. Reconfigurable power transistor using latching micromagnetic switches
FR2826504B1 (fr) * 2001-06-25 2003-09-12 Commissariat Energie Atomique Actionneur magnetique a temps de reponse reduit
DE60235389D1 (de) * 2001-09-17 2010-04-01 John Stafford Kapselung fuer polarisiertes mems relais und verfahren zur kapselung
US6836194B2 (en) * 2001-12-21 2004-12-28 Magfusion, Inc. Components implemented using latching micro-magnetic switches
US20030169135A1 (en) * 2001-12-21 2003-09-11 Jun Shen Latching micro-magnetic switch array
US20030179057A1 (en) * 2002-01-08 2003-09-25 Jun Shen Packaging of a micro-magnetic switch with a patterned permanent magnet
US20030179058A1 (en) * 2002-01-18 2003-09-25 Microlab, Inc. System and method for routing input signals using single pole single throw and single pole double throw latching micro-magnetic switches
US20030137374A1 (en) * 2002-01-18 2003-07-24 Meichun Ruan Micro-Magnetic Latching switches with a three-dimensional solenoid coil
US20030222740A1 (en) * 2002-03-18 2003-12-04 Microlab, Inc. Latching micro-magnetic switch with improved thermal reliability
DE10214523B4 (de) * 2002-04-02 2007-10-11 Infineon Technologies Ag Mikromechanisches Bauelement mit magnetischer Aktuation
FR2839194A1 (fr) * 2002-04-25 2003-10-31 Memscap Microcommutateur destine a etre employe dans un circuit radiofrequence
US6894823B2 (en) * 2002-04-26 2005-05-17 Corning Intellisense Llc Magnetically actuated microelectromechanical devices and method of manufacture
WO2004027799A2 (en) * 2002-09-18 2004-04-01 Magfusion, Inc. Method of assembling a laminated electro-mechanical structure
US20040121505A1 (en) 2002-09-30 2004-06-24 Magfusion, Inc. Method for fabricating a gold contact on a microswitch
US7474923B2 (en) * 2003-04-29 2009-01-06 Medtronic, Inc. Micro electromechanical switches and medical devices incorporating same
US7202765B2 (en) * 2003-05-14 2007-04-10 Schneider Electric Industries Sas Latchable, magnetically actuated, ground plane-isolated radio frequency microswitch
US7215229B2 (en) * 2003-09-17 2007-05-08 Schneider Electric Industries Sas Laminated relays with multiple flexible contacts
US7183884B2 (en) * 2003-10-15 2007-02-27 Schneider Electric Industries Sas Micro magnetic non-latching switches and methods of making same
US20050083157A1 (en) * 2003-10-15 2005-04-21 Magfusion, Inc. Micro magnetic latching switches and methods of making same
US7342473B2 (en) * 2004-04-07 2008-03-11 Schneider Electric Industries Sas Method and apparatus for reducing cantilever stress in magnetically actuated relays
DE102005025403A1 (de) * 2004-10-29 2006-05-18 Rohde & Schwarz Gmbh & Co Kg Elektrische Schaltvorrichtung mit magnetischen Verstellelementen
US7482899B2 (en) * 2005-10-02 2009-01-27 Jun Shen Electromechanical latching relay and method of operating same
US8068002B2 (en) * 2008-04-22 2011-11-29 Magvention (Suzhou), Ltd. Coupled electromechanical relay and method of operating same
EP2251887B1 (en) * 2009-05-15 2016-03-16 Abb Ag Electromagnetic trip device
US8159320B2 (en) 2009-09-14 2012-04-17 Meichun Ruan Latching micro-magnetic relay and method of operating same
CN102693874A (zh) * 2011-03-24 2012-09-26 苏州磁明科技有限公司 双刀双掷机电式继电器

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1003822B (zh) * 1984-10-09 1989-04-05 三菱矿业水泥株式会社 电磁执行机构
US5070317A (en) * 1989-01-17 1991-12-03 Bhagat Jayant K Miniature inductor for integrated circuits and devices
US5051643A (en) * 1990-08-30 1991-09-24 Motorola, Inc. Electrostatically switched integrated relay and capacitor
JP2714736B2 (ja) * 1992-06-01 1998-02-16 シャープ株式会社 マイクロリレー
US5374792A (en) * 1993-01-04 1994-12-20 General Electric Company Micromechanical moving structures including multiple contact switching system
US5479042A (en) * 1993-02-01 1995-12-26 Brooktree Corporation Micromachined relay and method of forming the relay
FR2705693B1 (fr) * 1993-05-24 1995-07-28 Neuchatel Universite Procédé de fabrication d'un dispositif micro-usiné à contenir ou à véhiculer un fluide.
US5531018A (en) * 1993-12-20 1996-07-02 General Electric Company Method of micromachining electromagnetically actuated current switches with polyimide reinforcement seals, and switches produced thereby
DE4422972A1 (de) * 1994-06-30 1996-01-04 Bosch Gmbh Robert Mikroventil mit elektromagnetischem Antrieb
US5475353A (en) * 1994-09-30 1995-12-12 General Electric Company Micromachined electromagnetic switch with fixed on and off positions using three magnets
US5550090A (en) * 1995-09-05 1996-08-27 Motorola Inc. Method for fabricating a monolithic semiconductor device with integrated surface micromachined structures

Also Published As

Publication number Publication date
EP0892981A4 (en) 2000-04-12
KR20000010521A (ko) 2000-02-15
WO1997039468A1 (en) 1997-10-23
EP0892981A1 (en) 1999-01-27
CA2251585A1 (en) 1997-10-23
JP2000508822A (ja) 2000-07-11
US5847631A (en) 1998-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100298254B1 (ko) 마이크로패브리케이션 제조가 가능한 자기 릴레이 시스템 및 방법b
US6366186B1 (en) Mems magnetically actuated switches and associated switching arrays
US7642885B2 (en) Electromechanical latching relay and method of operating same
US6377155B1 (en) Microfabricated electromagnetic system and method for forming electromagnets in microfabricated devices
Taylor et al. Integrated magnetic microrelays: normally open, normally closed, and multi-pole devices
KR100474536B1 (ko) 전자적으로 스위칭하는 래칭 마이크로-마그네틱 릴레이 및그 동작방법
US8665041B2 (en) Integrated microminiature relay
US7342473B2 (en) Method and apparatus for reducing cantilever stress in magnetically actuated relays
Wright et al. A large-force, fully-integrated MEMS magnetic actuator
JPH09198983A (ja) 小型デバイス
WO1998056097A1 (en) Single coil bistable, bidirectional micromechanical actuator
EP0968530A1 (en) Micro-electromechanical relays
US8143978B2 (en) Electromechanical relay and method of operating same
KR101023581B1 (ko) 전자석 컨트롤을 이용한 마이크로 시스템
US8174343B2 (en) Electromechanical relay and method of making same
US8068002B2 (en) Coupled electromechanical relay and method of operating same
US6281560B1 (en) Microfabricated electromagnetic system and method for forming electromagnets in microfabricated devices
US20140077906A1 (en) Microswitch having an integrated electromagnetic coil
US6794964B2 (en) Bi-stable microswitch including magnetic latch
Liu et al. Design and fabrication of a micro electromagnetic relay
Fu et al. Hybrid electromagnetic micro-relay with fast response and bistable operation mode
AU5182301A (en) Bi-stable microswitch including magnetic latch

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee