WO2022112477A1 - Micromechanical relay device and method for operating a micromechanical relay device - Google Patents

Micromechanical relay device and method for operating a micromechanical relay device Download PDF

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WO2022112477A1
WO2022112477A1 PCT/EP2021/083111 EP2021083111W WO2022112477A1 WO 2022112477 A1 WO2022112477 A1 WO 2022112477A1 EP 2021083111 W EP2021083111 W EP 2021083111W WO 2022112477 A1 WO2022112477 A1 WO 2022112477A1
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WO
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relay device
contact bridge
contact
electrical contact
deflection
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PCT/EP2021/083111
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Denis Gugel
Matthew Lewis
Jochen Reinmuth
Marc POPPO
Rainer Eckstein
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Robert Bosch Gmbh
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    • H01H2059/0027—Movable electrode connected to ground in the open position, for improving isolation

Definitions

  • the present invention relates to a micromechanical relay device and a method for operating a micromechanical relay device.
  • Electromechanical relays consist of a physically moving switch that either makes or breaks a connection in a circuit. EMRs typically use some type of electrical coil to generate a force to switch the relay. In comparison, solid state relays use semiconductors for switching on and off instead of having physically moving parts.
  • EMRs exhibit good switching behavior; H. good galvanic isolation, physical air gap when open, linear signal response, and the like.
  • the power consumption of EMRs is significant. Further, EMRs are relatively large and slow.
  • the power consumption of solid state relays is significantly smaller and solid state relays are also faster than EMRs.
  • the switching behavior is not ideal.
  • the switches are implemented as a microelectromechanical system (MEMS), as disclosed, for example, in US Pat. No. 8,378,766 B2.
  • MEMS microelectromechanical system
  • the switch is thereby miniaturized and electrostatic forces are used instead of coils. This makes it possible to build EMR-like relays that are small and much more power efficient and faster than conventional products.
  • relays can be used for high frequency signals but are relatively expensive.
  • Application Specific Integrated Circuits (ASICs) are required to drive them and the relays typically require external high voltage circuitry or tax sources.
  • the relays have higher "on" resistances and can only be used for a limited range of power voltages.
  • the movable cantilever must also carry the current of the relay when switched on.
  • the moving arm In order for the relay not to have too high a resistance, the moving arm must be formed from a metal which, however, fatigues over time and especially at high temperature, which leads to failure of the relay over the service life.
  • the movable arm must be at the same electrical potential as the relay input or the relay output.
  • the control signal on the electrode arranged on the substrate must therefore always be changed relative to the electrical potential of the relay input or output, which is technically disadvantageous in some applications.
  • the invention relates to a micromechanical relay device and a method for operating a micromechanical relay device having the features of the independent patent claims.
  • the invention accordingly relates to a microelectromechanical relay device.
  • This includes a substrate with a first electrical contact and a second electrical contact.
  • the relay device also includes a contact bridge which is attached to the substrate via a spring structure and can be moved between at least two deflection positions.
  • the contact bridge is deflected in a first deflection position such that the Contact bridge electrically connects the first electrical contact to the second electrical contact.
  • the contact bridge is deflected in such a way that the contact bridge, the first electrical contact and the second electrical contact are each electrically isolated from one another.
  • the invention accordingly relates to a method for operating a microelectromechanical relay device according to the invention.
  • a switching signal is received to turn the relay device on or off.
  • the relay device is switched on or off depending on the switching signal, the contact bridge being brought into the first deflected position for switching on, and the contact bridge being brought into the second deflected position for switching off.
  • the relay device is designed as a microelectromechanical device.
  • the advantageous signaling and switching properties of EMRs can also be achieved.
  • the relay device is designed in such a way that the current only has to flow through the relay device via a partial area of the movable structures. Therefore, in particular, the springs of the moving structure can be made of a material with higher electrical resistance but with very good mechanical properties. Springs made of a doped semiconductor material, such as silicon Si or germanium Ge or a SiGe hybrid, are particularly advantageous.
  • the relay device includes two electrical contacts, which can be contacted by a movable contact bridge.
  • the two contacts can be used in a serial connection connected to a moving MEMS structure. In this way, the path that the electric current has to travel from the first contact to the second contact is minimized.
  • the state in which the contact bridge is in the first deflection position is referred to below as the “on” state.
  • the state in which the contact bridge is in the second deflection position is referred to as the "off" state.
  • the relay device features extremely low power consumption. In the "on" state or “off” state, the relay device preferably consumes no power. Only when switching, a minimal amount of power is consumed, about in the microwatt range. This compares to about 100 milliwatts for EMRs and about 10 milliwatts for SSRs.
  • the micromechanical relay device can be switched about 10 to 100 times faster than EMRs.
  • Switching time can be well below the milliseconds required by EMRs.
  • the switching time can be in the range of 10 to 100 microseconds.
  • the micromechanical relay device due to its small size, may require less than 1 mm 2 of silicon depending on the requirement. A possible packaging only has to be slightly larger. As a result, the micromechanical relay device is significantly smaller than EMR relays with dimensions in the centimeter range.
  • micromechanical relay device is easy to operate since no external driver is required, unlike EMRs.
  • power supply requirements are significantly lower for larger switching matrices of around one hundred relays. This allows for smaller power supplies.
  • the "on" state resistance can be comparable to a resistance of EMRs.
  • the resistance is thus low and constant.
  • the resistance is linear and allows both positive and negative supply voltages.
  • the control voltages can be configurable.
  • the voltage for switching on can be configured as required in the design phase, for example by varying a size of fingers of an electrode arrangement, a number of fingers and/or a spring strength.
  • micromechanical relay device can be compatible with high switching output voltages of about 100 volts.
  • the reliability of the micromechanical relay device can be greater than typical EMRs.
  • Electrostatic forces are preferably used to switch the relay device on and off.
  • the advantage of using electrostatic forces over coils is that no current flow is required.
  • the contact bridge can be moved parallel to a substrate plane of the substrate between the at least two deflection positions. It is therefore an in-plane arrangement.
  • an out-of-plane arrangement requires a voltage differential between a cantilever and an electrode, which limits the cantilever voltage and requires that the contacts not be left floating.
  • the in-plane arrangement can ensure that the "on" resistance, i.e. if the contact bridge is in the first deflection position, can be significantly lower than with out-of-plane contacts due to the smaller distance between the contacts. arrangements.
  • the microelectromechanical relay device includes an integrated circuit (FPGA) or microcontroller for activation.
  • FPGA integrated circuit
  • High voltage sources, ASICs and/or other circuit board components are preferably not required.
  • the microelectromechanical relay device comprises an electrode arrangement which is in operative connection with the contact bridge and can be controlled in such a way that the contact bridge can be deflected into the deflection positions by the operative connection.
  • the electrode arrangement enables the contact bridge to be easily deflected.
  • at least one counter-electrode is formed in a region which connects the contact bridge to the spring structure. For example, a large number of finger-shaped, rigid counter-electrodes can be formed.
  • the electrode arrangement comprises at least two electrodes or groups of electrodes, which can deflect the counter-electrodes in different directions in order to bring the contact bridge into the first or second deflection position. It can thereby be ensured that there is always a switching force and that the relay device always switches, regardless of whether a voltage is present at the contacts. In particular, with increasing age it can happen that the electrodes stick by micro-welding. By generating a force when using two electrodes, this undesired connection can be broken again.
  • the electrode arrangement comprises only electrodes which deflect the counter-electrodes in a single direction. This allows for a more compact structure and only one control signal is required.
  • the triggering force generated by the offset or springs is chosen large enough to prevent possible micro-welding effects.
  • the microelectromechanical relay device also includes an electrically shielding structure which at least partially shields the first electrical contact and/or the second electrical contact.
  • An electrically shielding structure which completely encloses the contacts can preferably be provided.
  • the contacts can be completely surrounded by a ground shield in the "off" state, allowing good channel isolation for higher frequency signals.
  • the electrically shielding structure is particularly advantageous when using high-frequency relay devices.
  • an electrically shielding structure can be dispensed with, for example for reasons of cost.
  • it can also be provided to electrically connect an electrically shielding end to one of the electrodes in order to discharge charge from the contact bridge.
  • the electrically shielding structure extends at least partially into an area between the first electrical contact and the second electrical contact.
  • the contacts are better separated from one another, in particular to prevent unintentional transmission of high-frequency components.
  • the contact bridge makes contact with the electrically shielding structure in the second deflection position.
  • the electrically shielding structure is preferably grounded. This also grounds the jumper and prevents transfer from the contacts to the jumper in the "off" state.
  • the contact bridge is connected to the spring structure via a region that is electrically insulating at least in sections. This allows the contact bridge to be better isolated.
  • the microelectromechanical relay device comprises an electrode arrangement which is in operative connection with the contact bridge and can be controlled in such a way that the contact bridge can be deflected into the second deflection positions by the operative connection.
  • the spring structure is pretensioned in order to hold the contact bridge in the second deflection position in the absence of an applied deflection force.
  • the spring structure is pretensioned in order to hold the contact bridge in the second deflection position in the absence of an applied deflection force.
  • the microelectromechanical relay device also includes a stopper structure, which is designed to contact the spring structure in the second deflection position in order to prevent further deflection of the contact bridge.
  • the contact bridge can be fixed in this way.
  • a maximum offset amount or a maximum offset force be adjusted by the placement of the stopper structure.
  • the relay device then no longer needs two control signals for deflection.
  • the removal of the second electrode reduces the required silicon area of the relay device.
  • the spring structure is predominantly formed from a semiconductor material.
  • the contact bridge is formed in part from a metallic material.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a micromechanical relay device according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of the micromechanical relay device according to the first embodiment of the invention in an “off” state
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of the micromechanical relay device according to the first embodiment of the invention in an “on” state
  • FIG. 4 shows a schematic plan view of a micromechanical relay device according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows a schematic plan view of a micromechanical relay device according to a third embodiment of the invention in an “off” state;
  • Figure 6 is a schematic cross-sectional view of the micromechanical
  • Relay device according to the third embodiment of the invention in an “off” state
  • FIG. 7 shows a schematic plan view of the micromechanical
  • Relay device according to the third embodiment of the invention in an "on" state
  • Figure 8 is a schematic cross-sectional view of the micromechanical
  • Relay device according to the third embodiment of the invention in an "on" state
  • FIG. 9 shows a schematic plan view of a micromechanical
  • Relay device in an “off” state
  • FIG. 10 shows a schematic plan view of a micromechanical
  • FIG. 11 shows a flow chart of a method for operating a micromechanical relay device according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a micromechanical relay device 100.
  • a first electrical contact (power pad) 11 and a second electrical contact (power pad) 12 are formed on a substrate, which are spaced apart from one another and separated by an air gap.
  • the relay device 100 includes an electrically conductive contact bridge 2 which is arranged on opposite sides of the contact bridge 2 Connecting elements 33, 34 are each connected to a spring component 31, 32, which form a spring structure.
  • the spring components 31, 32 are each connected to the substrate via a carrier element 13, 14.
  • the contact bridge 2 can be moved parallel to a substrate plane of the substrate between the at least two deflection positions.
  • the contact bridge 2 preferably has an elongated shape. Parallel to this, fingers 35 are formed on one of the connecting elements 33 and form a counter-electrode. Depending on the application, the number and shape of the fingers 35 can vary.
  • An electrode arrangement 4 also includes fingers which serve as an electrode.
  • the contact bridge 2 can be deflected into a first deflection position (“on” state), the contact bridge 2 making contact with the first electrical contact 11 and the second electrical contact 12 and thus establishing an electrical connection.
  • the contact bridge 2 can also be deflected into a second deflection position in which the contact bridge 2 does not touch the first electrical contact 11 and the second electrical contact 12 .
  • the first electrical contact 11 and the second electrical contact 12 are also electrically separated.
  • an electrically shielding structure which comprises first components 5 la and 5 lb, which are arranged on a side of the first electrical contact 11 or the second electrical contact 12 facing away from the contact bridge 2 and are at least partially in an area between the first electrical contact 11 and the second electrical contact 12 extend.
  • the electrically shielding structure also includes second components 52a, 52b, which are arranged on a side of the contact bridge 2 that is remote from the first electrical contact 11 or the second electrical contact 12.
  • the second components 52a, 52b can also be brought to a predetermined potential, for example, and in particular grounded.
  • the force or voltage required to turn on the relay device can be configured at the design stage by making the spring structure 31, 32 harder or softer, or by changing the number or size of the electrode assembly 4 fingers.
  • the fingers are designed in such a way that no electrical short circuit occurs. This can be achieved by making the gap therebetween larger than the gap of the contacts 11, 12 or by coating the fingers with a non-conductive material.
  • this structure has the advantage that the average mass (consisting of the connecting elements 33, 34, the contact bridge 2 and the fingers 35) only has to be 10 to 50, preferably 10 to 20 micrometers wide. This means that the spacing of the contacts 11, 12 can be less than 20 to 30 microns. This significantly reduces the overall resistance for the power signals compared to other designs that have long power arms that carry the signal. This can preferably achieve a resistance in the order of 150 to 200 mOhms, in particular lower than resistances of 2 to 3 Ohms in other designs.
  • Another advantage of the design is that the actual mass and the spring strength with which the middle mass is suspended determine the switching time. Again, this can be optimized at the design stage.
  • the spacing of the contacts 11, 12 can be, for example, 20 to 30 micrometers.
  • the substrate and a cap wafer of the relay device 100 can be grounded. In this way a fully grounded shield is provided around both contacts 11,12.
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of micromechanical relay device 100, also illustrated in FIG. 1, in an “off” state.
  • the contact bridge 2 touches the second components 52a, 52b of the electrically shielding structure.
  • the contact bridge 2 is electrically isolated as a result.
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of the micromechanical relay device also illustrated in FIGS. 1 and 2 in an “on” state. In this state, the contact bridge 2 makes contact with the contacts 11, 12, so that an electrical connection is established between the contacts 11, 12.
  • FIG. 4 shows a schematic plan view of a further micromechanical relay device 200.
  • the relay device 200 essentially corresponds to the relay device 100 illustrated in FIGS. 1, 2 and 3, so that reference is made to the previous description.
  • the spring structure 31, 32 is preloaded to hold the contact bridge 2 in the second deflection position in the absence of an applied deflection force.
  • an area 6 is provided which connects a spring component 32 to the corresponding support element 14 .
  • stopper elements 7 are formed, which form a stopper structure. In the second deflection position, the spring component 32 touches the stopper structure 7 in order to prevent further deflection of the spring component 32 and thus of the contact bridge 2.
  • FIG. 5 shows a schematic plan view of a further micromechanical relay device 300 in an “off” state.
  • the relay device 300 essentially corresponds to the relay device 100 shown in FIGS. 1, 2 and 3, so that reference is made to the previous description.
  • the contact bridge 2 includes a section 502 with low resistivity, such as metal.
  • the connecting element 33 further includes an electrically insulating region 501 and a section 503 with a material that can have a higher specific resistance. In this way, highly efficient structures with a high aspect ratio can be achieved.
  • the connecting element 33 and the spring structures 31, 32 are designed as in-plane structures and can consist predominantly of silicon.
  • the contact bridge 2 In the “off” state, the contact bridge 2 is spaced from the contacts 11,12. Furthermore, in the “off” state, the contact bridge 2 is also spaced apart from the second components 52a, 52b of the electrically shielding structure 52a.
  • FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view of the micromechanical relay device illustrated in FIG. 5 in the “off” state.
  • FIG. 7 shows a schematic plan view of the micromechanical relay device illustrated in FIG. 5 in an “on” state.
  • the contact bridge 2 touches the contacts 11, 12.
  • FIG. 8 shows a schematic cross-sectional view of the micromechanical relay device illustrated in FIG. 5 in an “on” state.
  • FIG. 9 shows a schematic plan view of a further micromechanical relay device 400 in an “off” state.
  • the relay device 400 essentially corresponds to the relay device 100 shown in FIGS. 5 to 8, so that reference is made to the previous description.
  • the contact bridge 2 In the “off” state, the contact bridge 2 is spaced from the contacts 11,12. Furthermore, in the “off” state, the contact bridge 2 touches the second components 52a, 52b of the electrically shielding structure 52a. The contact bridge 2 is thus grounded in the "off” state.
  • FIG. 10 shows a schematic plan view of a further micromechanical relay device 500.
  • the relay device 500 essentially corresponds to the relay devices 100-400 described above, so that reference is made to the previous description.
  • both the first components 51a, 51b and the second components 52a, 52b extend into an area between the first electrical contact 11 and the second electrical contact 12.
  • FIG. 11 shows a flow chart of a method for operating a micromechanical relay device, in particular one of the micromechanical relay devices 100-500 described above.
  • a switching signal is received in order to switch the relay device 100-500 on or off.
  • step S2 depending on the switching signal, the contact bridge is brought into the first deflected position during a switch-on process and brought into the second deflected position during a switch-off process.

Abstract

The invention relates to a micromechanical relay device. Said micromechanical relay device comprises a substrate having a first electrical contact and a second electrical contact. The relay device furthermore comprises a contact bridge which is fastened to the substrate by a spring structure and is movable between at least two deflection positions. In a first deflection position, the contact bridge is deflected such that the contact bridge electrically connects the first electrical contact to the second electrical contact. The contact bridge is deflected in a second deflection position such that the contact bridge, the first electrical contact and the second electrical contact are each electrically isolated from each other.

Description

Beschreibung description
Titel title
Mikromechanische Relaisvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer mikromechanischen Relaisvorrichtuns Micromechanical relay device and method for operating a micromechanical relay device
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikromechanische Relaisvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer mikromechanischen Relaisvorrichtung. The present invention relates to a micromechanical relay device and a method for operating a micromechanical relay device.
Stand der Technik State of the art
Es gibt im Wesentlichen zwei Haupttypen von Relais, d. h. von durch elektrischen Strom betriebenen Schaltern. Elektromechanische Relais (EMR) bestehen aus einem physisch beweglichen Schalter, der eine Verbindung in einem Stromkreis entweder herstellt oder unterbricht. EMRs verwenden normalerweise eine Art elektrische Spule, um eine Kraft zum Schalten des Relais zu erzeugen. Im Vergleich dazu verwenden Festkörperrelais Halbleiter zum Ein- und Ausschalten, anstatt physikalisch bewegliche Teile zu haben. There are essentially two main types of relays viz. H. of switches operated by electricity. Electromechanical relays (EMR) consist of a physically moving switch that either makes or breaks a connection in a circuit. EMRs typically use some type of electrical coil to generate a force to switch the relay. In comparison, solid state relays use semiconductors for switching on and off instead of having physically moving parts.
EMRs weisen ein gutes Schaltungsverhalten auf, d. h. eine gute galvanische Trennung, einen physikalischen Luftspalt im offenen Zustand, ein lineares Signalverhalten und dergleichen. Der Energieverbrauch von EMRs ist jedoch beträchtlich. Weiter sind EMRs relativ groß und langsam. Der Energieverbrauch von Festkörperrelais ist deutlich kleiner und Festkörperrelais sind auch schneller als EMRs. Das Schaltverhalten ist jedoch nicht ideal. EMRs exhibit good switching behavior; H. good galvanic isolation, physical air gap when open, linear signal response, and the like. However, the power consumption of EMRs is significant. Further, EMRs are relatively large and slow. The power consumption of solid state relays is significantly smaller and solid state relays are also faster than EMRs. However, the switching behavior is not ideal.
Es gibt Bestrebungen, diese beiden Haupttypen zu kombinieren. Hierzu werden die Schalter als mikroelektromechanisches System (MEMS) realisiert, wie etwa in der US 8378766 B2 offenbart. Der Schalter wird dabei miniaturisiert und elektrostatische Kräfte werden anstelle von Spulen verwendet. Dadurch ist es möglich, EMR-ähnliche Relais zu bauen, die klein und wesentlich stromsparender und schneller als herkömmliche Produkte sind. There are efforts to combine these two main types. To this end, the switches are implemented as a microelectromechanical system (MEMS), as disclosed, for example, in US Pat. No. 8,378,766 B2. The switch is thereby miniaturized and electrostatic forces are used instead of coils. This makes it possible to build EMR-like relays that are small and much more power efficient and faster than conventional products.
Derartige Relais können für Hochfrequenzsignale verwendet werden, sind jedoch relativ teuer. Zur Ansteuerung sind anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) erforderlich und die Relais erfordern typischerweise externe Hochspannungsschaltungen oder Steuerquellen. Außerdem haben die Relais höhere "Ein"-Widerstände und können nur für einen begrenzten Bereich von Leistungsspannungen verwendet werden. Such relays can be used for high frequency signals but are relatively expensive. Application Specific Integrated Circuits (ASICs) are required to drive them and the relays typically require external high voltage circuitry or tax sources. In addition, the relays have higher "on" resistances and can only be used for a limited range of power voltages.
Es ist möglich, eine Elektrode auf einem Substrat anzuordnen, wobei oberhalb der Elektrode ein beweglicher Goldausleger als bewegliche Elektrode positioniert wird. Durch Anlegen einer hohen Spannungsdifferenz kann die bewegliche Elektrode an das Substrat gezogen werden. Gold ist jedoch ein sehr teures Material, welches schwierig zu bearbeiten ist. Dadurch sind meist nur Strukturen möglich, welche nicht in einer Ebene liegen (,,Out-of-Plane“-Strukturen). It is possible to arrange an electrode on a substrate with a movable gold cantilever positioned above the electrode as the movable electrode. By applying a high voltage difference, the movable electrode can be attracted to the substrate. However, gold is a very expensive material which is difficult to work with. This usually only allows structures that are not in one plane ("out-of-plane" structures).
Bei dieser Anordnung muss der bewegliche Ausleger im eingeschalteten Zustand auch den Strom des Relais tragen. Damit das Relais keinen zu hohen Widerstand hat, muss der bewegliche Arm aus einem Metall gebildet werden, das aber mit der Zeit und insbesondere bei hoher Temperatur ermüdet, was über die Lebensdauer zum Versagen des Relais führt. With this arrangement, the movable cantilever must also carry the current of the relay when switched on. In order for the relay not to have too high a resistance, the moving arm must be formed from a metal which, however, fatigues over time and especially at high temperature, which leads to failure of the relay over the service life.
Weiter muss der bewegliche Arm auf dem gleichen elektrischen Potential hegen wie der Relais-Eingang oder der Relais-Ausgang. Das Steuersignal auf der am Substrat angeordneten Elektrode muss daher immer relativ zum elektrischen Potential des Relais- Eingangs oder -Ausgangs verändert werden, was technisch in einigen Anwendungen nachteilig ist. Furthermore, the movable arm must be at the same electrical potential as the relay input or the relay output. The control signal on the electrode arranged on the substrate must therefore always be changed relative to the electrical potential of the relay input or output, which is technically disadvantageous in some applications.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of Invention
Die Erfindung betrifft eine mikromechanische Relaisvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer mikromechanischen Relaisvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. The invention relates to a micromechanical relay device and a method for operating a micromechanical relay device having the features of the independent patent claims.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Preferred embodiments are the subject of the respective dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung demnach eine mikroelektromechanische Relaisvorrichtung. Diese umfasst ein Substrat mit einem ersten elektrischen Kontakt und einem zweiten elektrischen Kontakt. Weiter umfasst die Relaisvorrichtung eine Kontaktbrücke, welche über eine Federstruktur an dem Substrat befestigt ist, und zwischen mindestens zwei Auslenkpositionen bewegbar ist. Die Kontaktbrücke ist in einer ersten Auslenkposition derart ausgelenkt, dass die Kontaktbrücke den ersten elektrischen Kontakt mit dem zweiten elektrischen Kontakt elektrisch verbindet. Die Kontaktbrücke ist in einer zweiten Auslenkposition derart ausgelenkt, dass die Kontaktbrücke, der erste elektrische Kontakt und der zweite elektrische Kontakt jeweils elektrisch voneinander getrennt sind. According to a first aspect, the invention accordingly relates to a microelectromechanical relay device. This includes a substrate with a first electrical contact and a second electrical contact. The relay device also includes a contact bridge which is attached to the substrate via a spring structure and can be moved between at least two deflection positions. The contact bridge is deflected in a first deflection position such that the Contact bridge electrically connects the first electrical contact to the second electrical contact. In a second deflection position, the contact bridge is deflected in such a way that the contact bridge, the first electrical contact and the second electrical contact are each electrically isolated from one another.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung demnach ein Verfahren zum Betreiben einer erfmdungsgemäßen mikroelektromechanischen Relaisvorrichtung. Hierbei wird ein Schaltsignal empfangen, um die Relaisvorrichtung einzuschalten oder auszuschalten. Die Relaisvorrichtung wird in Abhängigkeit von dem Schaltsignal ein- oder ausgeschaltet, wobei die Kontaktbrücke zum Einschalten in die erste Auslenkposition gebracht wird, und wobei die Kontaktbrücke zum Ausschalten in die zweite Auslenkposition gebracht wird. According to a second aspect, the invention accordingly relates to a method for operating a microelectromechanical relay device according to the invention. Here, a switching signal is received to turn the relay device on or off. The relay device is switched on or off depending on the switching signal, the contact bridge being brought into the first deflected position for switching on, and the contact bridge being brought into the second deflected position for switching off.
Vorteile der Erfindung Advantages of the Invention
Die Relaisvorrichtung ist als mikroelektromechanische Vorrichtung ausgestaltet. Dabei können neben den Geschwindigkeitsvorteilen und den Vorteilen hinsichtlich des niedrigen Energieverbrauchs, wie sie von Festkörperrelais bekannt sein, auch die vorteilhaften Signal- und Schalteigenschaften von EMRs erreicht werden. The relay device is designed as a microelectromechanical device. In addition to the advantages in terms of speed and low power consumption known from solid-state relays, the advantageous signaling and switching properties of EMRs can also be achieved.
Die Relaisvorrichtung ist derart konzipiert, dass der Strom durch die Relaisvorrichtung nur über einen Teilbereich der beweglichen Strukturen fließen muss. Daher können insbesondere die Federn der beweglichen Struktur aus einem Material mit höherem elektrischen Widerstand, das aber sehr gut mechanische Eigenschaften hat, hergestellt werden. Besonders vorteilhaft sind Federn aus einem dotierten Halbleitermaterial, wie Silizium Si oder Germanium Ge oder eine SiGe-Mischform. The relay device is designed in such a way that the current only has to flow through the relay device via a partial area of the movable structures. Therefore, in particular, the springs of the moving structure can be made of a material with higher electrical resistance but with very good mechanical properties. Springs made of a doped semiconductor material, such as silicon Si or germanium Ge or a SiGe hybrid, are particularly advantageous.
Weiter sind keine ASICs oder externe Komponenten erforderlich. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstigere Bereitstellung der Relaisvorrichtung. Furthermore, no ASICs or external components are required. This enables the relay device to be provided in a simple and cost-effective manner.
Die Relaisvorrichtung umfasst zwei elektrische Kontakte, welche durch eine bewegliche Kontaktbrücke kontaktiert werden können. Die beiden Kontakte können in einer seriellen Verbindung verwendet werden, die mit einer beweglichen MEMS-Struktur verbunden sind. Auf diese Weise wird der Weg, den der elektrische Strom von dem ersten Kontakt zu dem zweiten Kontakt zurücklegen muss, minimiert. Im Folgenden wird der Zustand, bei welchem sich die Kontaktbrücke in der ersten Auslenkposition befindet, als „Ein“-Zustand bezeichnet. Der Zustand, bei welchem sich die Kontaktbrücke in der zweiten Auslenkposition befindet, wird als „Aus“-Zustand bezeichnet. The relay device includes two electrical contacts, which can be contacted by a movable contact bridge. The two contacts can be used in a serial connection connected to a moving MEMS structure. In this way, the path that the electric current has to travel from the first contact to the second contact is minimized. The state in which the contact bridge is in the first deflection position is referred to below as the “on” state. The state in which the contact bridge is in the second deflection position is referred to as the "off" state.
Die Relaisvorrichtung zeichnet sich durch einen extrem niedrigen Stromverbrauch aus. Im "Ein"-Zustand oder "Aus"-Zustand verbraucht die Relaisvorrichtung vorzugsweise keinen Strom. Nur beim Schalten wird eine minimale Menge an Leistung verbraucht, etwa im Mikrowattbereich. Im Vergleich dazu beträgt der Verbrauch für EMRs etwa 100 Milliwatt und für Halbleiterrelais etwa 10 Milliwatt. The relay device features extremely low power consumption. In the "on" state or "off" state, the relay device preferably consumes no power. Only when switching, a minimal amount of power is consumed, about in the microwatt range. This compares to about 100 milliwatts for EMRs and about 10 milliwatts for SSRs.
Da MEMS-Systeme klein sind, kann die mikromechanische Relaisvorrichtung etwa zehnmal bis hundertmal schneller geschaltet werden als EMRs. Die Schaltzeit kann deutlich unter den von EMRs benötigten Millisekunden liegen. Beispielsweise kann die Schaltzeit im Bereich von 10 bis 100 Mikrosekunden hegen. Because MEMS systems are small, the micromechanical relay device can be switched about 10 to 100 times faster than EMRs. Switching time can be well below the milliseconds required by EMRs. For example, the switching time can be in the range of 10 to 100 microseconds.
Die mikromechanische Relaisvorrichtung kann aufgrund ihrer geringen Größe je nach Anforderung weniger als 1 mm2 Bedarf an Silizium erfordern. Eine mögliche Verpackung muss nur geringfügig größer sein. Dadurch ist die mikromechanische Relaisvorrichtung deutlich kleiner als EMR-Relais mit Abmessungen im Zentimeterbereich. The micromechanical relay device, due to its small size, may require less than 1 mm 2 of silicon depending on the requirement. A possible packaging only has to be slightly larger. As a result, the micromechanical relay device is significantly smaller than EMR relays with dimensions in the centimeter range.
Durch Verwendung von MEMS-Herstellungsverfahren sind auch die Produktionskosten sehr gering. By using MEMS manufacturing processes, the production costs are also very low.
Weiter ist die mikromechanische Relaisvorrichtung einfach zu betreiben, da im Gegensatz zu EMRs kein externer Treiber erforderlich ist. Außerdem sind bei größeren Schaltmatrizen von etwa hundert Relais die Anforderungen an die Stromversorgung deutlich geringer. Dies ermöglicht kleinere Stromversorgungen. Furthermore, the micromechanical relay device is easy to operate since no external driver is required, unlike EMRs. In addition, the power supply requirements are significantly lower for larger switching matrices of around one hundred relays. This allows for smaller power supplies.
Mit einem minimalen Abstand zwischen den Kontakten und der Verwendung von Metallen mit niedrigem Widerstand kann der Widerstand im „Ein“-Zustand mit einem Widerstand von EMRs vergleichbar sein. Der Widerstand ist somit niedrig und konstant. Im Vergleich zu Festkörperrelais ist der Widerstand linear und erlaubt positive und negative Versorgungsspannungen. Die Steuerspannungen können konfigurierbar sein. Die Spannung zum Einschalten kann in der Entwurfsphase je nach Bedarf konfiguriert werden, indem etwa eine Größe von Fingern einer Elektrodenanordnung, eine Anzahl der Finger und/oder eine Federstärke variiert werden. With minimal spacing between contacts and the use of low resistance metals, the "on" state resistance can be comparable to a resistance of EMRs. The resistance is thus low and constant. Compared to solid state relays, the resistance is linear and allows both positive and negative supply voltages. The control voltages can be configurable. The voltage for switching on can be configured as required in the design phase, for example by varying a size of fingers of an electrode arrangement, a number of fingers and/or a spring strength.
Weiter kann die mikromechanische Relaisvorrichtung mit hohen Ausgangs- Schaltspannungen von etwa 100 Volt verträglich sein. Furthermore, the micromechanical relay device can be compatible with high switching output voltages of about 100 volts.
Aufgrund der geringen Größe kann die Zuverlässigkeit der mikromechanischen Relaisvorrichtung größer sein als bei typischen EMRs. Because of the small size, the reliability of the micromechanical relay device can be greater than typical EMRs.
Bevorzugt werden elektrostatische Kräfte zum Ein- und Ausschalten der Relaisvorrichtung verwendet. Der Vorteil der Verwendung elektrostatischer Kräfte gegenüber Spulen besteht darin, dass kein Stromfluss benötigt wird. Electrostatic forces are preferably used to switch the relay device on and off. The advantage of using electrostatic forces over coils is that no current flow is required.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der mikroelektromechanischen Relaisvorrichtung ist die Kontaktbrücke parallel zu einer Substratebene des Substrats zwischen den mindestens zwei Auslenkpositionen bewegbar. Es handelt sich somit um eine In-Plane- Anordnung. Im Unterschied dazu ist bei einer Out-of-Plane-Anordnung eine Spannungsdifferenz zwischen einem Hebelarm und einer Elektrode erforderlich, was die Spannung am Hebelarm einschränkt und erfordert, dass die Kontakte nicht potentialfrei bleiben. Weiter kann durch die In-Plane-Anordnung erreicht werden, dass der "Ein"-Widerstand, d.h. falls sich die Kontaktbrücke in der ersten Auslenkposition befindet, aufgrund des geringeren Abstands zwischen den Kontakten deutlich geringer sein kann als bei Out-of-Plane- Anordnungen. According to an advantageous development of the microelectromechanical relay device, the contact bridge can be moved parallel to a substrate plane of the substrate between the at least two deflection positions. It is therefore an in-plane arrangement. In contrast, an out-of-plane arrangement requires a voltage differential between a cantilever and an electrode, which limits the cantilever voltage and requires that the contacts not be left floating. Furthermore, the in-plane arrangement can ensure that the "on" resistance, i.e. if the contact bridge is in the first deflection position, can be significantly lower than with out-of-plane contacts due to the smaller distance between the contacts. arrangements.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die mikroelektromechanische Relaisvorrichtung einen integrierten Schaltkreis (FPGA) oder Mikrocontroller zur Ansteuerung. Hochspannungsquellen, ASICs und/oder andere Platinenkomponenten sind bevorzugt nicht erforderlich. According to an advantageous development, the microelectromechanical relay device includes an integrated circuit (FPGA) or microcontroller for activation. High voltage sources, ASICs and/or other circuit board components are preferably not required.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die mikroelektromechanische Relaisvorrichtung eine Elektrodenanordnung, welche mit der Kontaktbrücke in Wirkverbindung steht und derart ansteuerbar ist, dass die Kontaktbrücke durch die Wirkverbindung in die Auslenkpositionen auslenkbar ist. Die Elektrodenanordnung ermöglicht ein einfaches Auslenken der Kontaktbrücke. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der mikroelektromechanischen Relaisvorrichtung ist in einem Bereich, welcher die Kontaktbrücke mit der Federstruktur verbindet, mindestens eine Gegenelektrode ausgebildet. Beispielsweise kann eine Vielzahl von fingerförmigen starren Gegenelektroden ausgebildet sein. According to an advantageous development, the microelectromechanical relay device comprises an electrode arrangement which is in operative connection with the contact bridge and can be controlled in such a way that the contact bridge can be deflected into the deflection positions by the operative connection. The electrode arrangement enables the contact bridge to be easily deflected. According to an advantageous development of the microelectromechanical relay device, at least one counter-electrode is formed in a region which connects the contact bridge to the spring structure. For example, a large number of finger-shaped, rigid counter-electrodes can be formed.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der mikroelektromechanischen Relaisvorrichtung umfasst die Elektrodenanordnung mindestens zwei Elektroden oder Gruppen von Elektroden, welche die Gegenelektroden in unterschiedliche Richtungen auslenken können, um die Kontaktbrücke in die erste bzw. zweite Auslenkposition zu bringen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass immer eine Schaltkraft vorhanden ist und die Relaisvorrichtung immer schaltet, unabhängig davon, ob eine Spannung an den Kontakten anliegt. Insbesondere kann es mit zunehmendem Alter Vorkommen, dass die Elektroden durch Mikroverschweißung anhaften. Durch Erzeugen einer Kraft kann bei der Verwendung von zwei Elektroden diese unerwünschte Verbindung wieder gelöst werden. According to an advantageous development of the microelectromechanical relay device, the electrode arrangement comprises at least two electrodes or groups of electrodes, which can deflect the counter-electrodes in different directions in order to bring the contact bridge into the first or second deflection position. It can thereby be ensured that there is always a switching force and that the relay device always switches, regardless of whether a voltage is present at the contacts. In particular, with increasing age it can happen that the electrodes stick by micro-welding. By generating a force when using two electrodes, this undesired connection can be broken again.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der mikroelektromechanischen Relaisvorrichtung umfasst die Elektrodenanordnung lediglich Elektroden, welche die Gegenelektroden in eine einzige Richtung auslenken. Dadurch ist eine kompakterer Aufbau möglich und es wird nur ein Ansteuersignal benötigt. Die Auslösekraft, die durch den Versatz oder die Federn erzeugt wird, wird groß genug gewählt, um mögliche Mikroverschweißungseffekte zu verhindern. According to an advantageous development of the microelectromechanical relay device, the electrode arrangement comprises only electrodes which deflect the counter-electrodes in a single direction. This allows for a more compact structure and only one control signal is required. The triggering force generated by the offset or springs is chosen large enough to prevent possible micro-welding effects.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die mikroelektromechanische Relaisvorrichtung weiter eine elektrisch schirmende Struktur, welche den ersten elektrischen Kontakt und/oder den zweiten elektrischen Kontakt zumindest teilweise abschirmt. Bevorzugt kann eine elektrisch schirmende Struktur vorgesehen sein, welche die Kontakte vollständig umschließt. Dadurch kann insbesondere im Hochfrequenzbereich eine bessere Abstimmung erzielt werden. Die Kontakte können im "Aus"-Zustand vollständig von einer Erdungsabschirmung umgeben sein, sodass bei höherfrequenten Signalen eine gute Kanaltrennung möglich ist. Die elektrisch schirmende Struktur ist insbesondere bei der Verwendung von Hochfrequenz-Relaisvorrichtungen vorteilhaft. Bei Gleichstrom-Relaisvorrichtungen kann etwa aus Kostengründen auf eine elektrisch schirmende Struktur verzichtet werden. Bei Gleichstrom-Relaisvorrichtungen kann auch vorgesehen sein, eine elektrisch schirmende mit einer der Elektroden elektrisch zu verbinden, um Ladung von der Kontaktbrücke abzuführen. According to an advantageous development, the microelectromechanical relay device also includes an electrically shielding structure which at least partially shields the first electrical contact and/or the second electrical contact. An electrically shielding structure which completely encloses the contacts can preferably be provided. As a result, better tuning can be achieved, particularly in the high-frequency range. The contacts can be completely surrounded by a ground shield in the "off" state, allowing good channel isolation for higher frequency signals. The electrically shielding structure is particularly advantageous when using high-frequency relay devices. In the case of DC relay devices, an electrically shielding structure can be dispensed with, for example for reasons of cost. For DC relay devices it can also be provided to electrically connect an electrically shielding end to one of the electrodes in order to discharge charge from the contact bridge.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der mikroelektromechanischen Relaisvorrichtung erstreckt sich die elektrisch schirmende Struktur zumindest teilweise in einen Bereich zwischen dem ersten elektrischen Kontakt und dem zweiten elektrischen Kontakt. Dadurch werden die Kontakte besser voneinander getrennt, um insbesondere eine unbeabsichtigte Übertragung von hochfrequenten Anteilen zu verhindern. According to an advantageous development of the microelectromechanical relay device, the electrically shielding structure extends at least partially into an area between the first electrical contact and the second electrical contact. As a result, the contacts are better separated from one another, in particular to prevent unintentional transmission of high-frequency components.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der mikroelektromechanischen Relaisvorrichtung kontaktiert die Kontaktbrücke in der zweiten Auslenkposition die elektrisch schirmende Struktur. Bevorzugt ist die elektrisch schirmende Struktur geerdet. Dadurch wird auch die Kontaktbrücke geerdet und eine Übertragung von den Kontakten auf die Kontaktbrücke im „Aus“-Zustand wird verhindert. According to an advantageous development of the microelectromechanical relay device, the contact bridge makes contact with the electrically shielding structure in the second deflection position. The electrically shielding structure is preferably grounded. This also grounds the jumper and prevents transfer from the contacts to the jumper in the "off" state.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der mikroelektromechanischen Relaisvorrichtung ist die Kontaktbrücke über einen zumindest abschnittsweise elektrisch isolierenden Bereich mit der Federstruktur verbunden. Dadurch kann die Kontaktbrücke besser isoliert werden. According to an advantageous development of the microelectromechanical relay device, the contact bridge is connected to the spring structure via a region that is electrically insulating at least in sections. This allows the contact bridge to be better isolated.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die mikroelektromechanische Relaisvorrichtung eine Elektrodenanordnung, welche mit der Kontaktbrücke in Wirkverbindung steht und derart ansteuerbar ist, dass die Kontaktbrücke durch die Wirkverbindung in die zweite Auslenkpositionen auslenkbar ist. According to an advantageous development, the microelectromechanical relay device comprises an electrode arrangement which is in operative connection with the contact bridge and can be controlled in such a way that the contact bridge can be deflected into the second deflection positions by the operative connection.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der mikroelektromechanischen Relaisvorrichtung ist die Federstruktur vorgespannt, um die Kontaktbrücke in Abwesenheit einer angelegten Auslenkkraft in der zweiten Auslenkposition zu halten. Dadurch ist im „Aus“-Zustand keine Kraft oder Spannung erforderlich, um die Kontaktbrücke in der „Aus“-Position zu halten. Weiter wird ein unbeabsichtigtes Auslenken, etwa durch Erschütterungen, verhindert. According to an advantageous development of the microelectromechanical relay device, the spring structure is pretensioned in order to hold the contact bridge in the second deflection position in the absence of an applied deflection force. As a result, in the "off" state, no force or tension is required to hold the contact bridge in the "off" position. Unintentional deflection, for example due to vibrations, is also prevented.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die mikroelektromechanische Relaisvorrichtung weiter eine Stopperstruktur, welche dazu ausgebildet ist, die Federstruktur in der zweiten Auslenkposition zu kontaktieren, um eine weitere Auslenkung der Kontaktbrücke zu verhindern. Die Kontaktbrücke kann dadurch fixiert werden. Weiter können ein maximaler Offset-Betrag oder eine maximale Offset-Kraft durch die Platzierung der Stopperstruktur eingestellt werden. Auf Elektroden, um die Kontaktbrücke in die zweite Auslenkposition zu bringen, kann verzichtet werden. Die Relaisvorrichtung benötigt dann zur Auslenkung nicht mehr zwei Steuersignale. Weiter verringert das Entfernen der zweiten Elektrode die benötigte Siliziumfläche der Relaisvorrichtung . According to an advantageous development, the microelectromechanical relay device also includes a stopper structure, which is designed to contact the spring structure in the second deflection position in order to prevent further deflection of the contact bridge. The contact bridge can be fixed in this way. Next, a maximum offset amount or a maximum offset force be adjusted by the placement of the stopper structure. There is no need for electrodes to bring the contact bridge into the second deflection position. The relay device then no longer needs two control signals for deflection. Furthermore, the removal of the second electrode reduces the required silicon area of the relay device.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der mikroelektromechanischen Relaisvorrichtung ist die Federstruktur überwiegend aus einem Halbleitermaterial gebildet. According to an advantageous development of the microelectromechanical relay device, the spring structure is predominantly formed from a semiconductor material.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der mikroelektromechanischen Relaisvorrichtung ist die Kontaktbrücke zum Teil aus einem metallischen Material gebildet. According to an advantageous development of the microelectromechanical relay device, the contact bridge is formed in part from a metallic material.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine schematische Draufsicht auf eine mikromechanische Relaisvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; FIG. 1 shows a schematic plan view of a micromechanical relay device according to a first embodiment of the invention;
Figur 2 eine schematische Draufsicht auf die mikromechanische Relaisvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung in einem „Aus“-Zustand; FIG. 2 shows a schematic plan view of the micromechanical relay device according to the first embodiment of the invention in an “off” state;
Figur 3 eine schematische Draufsicht auf die mikromechanische Relaisvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung in einem „Ein“-Zustand; FIG. 3 shows a schematic plan view of the micromechanical relay device according to the first embodiment of the invention in an “on” state;
Figur 4 eine schematische Draufsicht auf eine mikromechanische Relaisvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; FIG. 4 shows a schematic plan view of a micromechanical relay device according to a second embodiment of the invention;
Figur 5 eine schematische Draufsicht auf eine mikromechanische Relaisvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung in einem „Aus“-Zustand; Figur 6 eine schematische Querschnittsansicht der mikromechanischenFIG. 5 shows a schematic plan view of a micromechanical relay device according to a third embodiment of the invention in an “off” state; Figure 6 is a schematic cross-sectional view of the micromechanical
Relaisvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung in einem „Aus“-Zustand; Relay device according to the third embodiment of the invention in an “off” state;
Figur 7 eine schematische Draufsicht auf die mikromechanischeFIG. 7 shows a schematic plan view of the micromechanical
Relaisvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung in einem „Ein“-Zustand; Relay device according to the third embodiment of the invention in an "on" state;
Figur 8 eine schematische Querschnittsansicht der mikromechanischenFigure 8 is a schematic cross-sectional view of the micromechanical
Relaisvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung in einem „Ein“-Zustand; Relay device according to the third embodiment of the invention in an "on" state;
Figur 9 eine schematische Draufsicht auf eine mikromechanischeFIG. 9 shows a schematic plan view of a micromechanical
Relaisvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung in einem „Aus“-Zustand; Relay device according to a fourth embodiment of the invention in an “off” state;
Figur 10 eine schematische Draufsicht auf eine mikromechanischeFIG. 10 shows a schematic plan view of a micromechanical
Relaisvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung; und Relay device according to a fifth embodiment of the invention; and
Figur 11 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer mikromechanischen Relaisvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. FIG. 11 shows a flow chart of a method for operating a micromechanical relay device according to an embodiment of the invention.
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen mit denselben Bezugszeichen versehen. Elements and devices that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols in all figures.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Description of the exemplary embodiments
Figur 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine mikromechanische Relaisvorrichtung 100. Auf einem Substrat sind ein erster elektrischer Kontakt (Power-Pad) 11 und ein zweiter elektrischer Kontakt (Power-Pad) 12 ausgebildet, welche voneinander beabstandet und durch einen Luftspalt getrennt sind. FIG. 1 shows a schematic plan view of a micromechanical relay device 100. A first electrical contact (power pad) 11 and a second electrical contact (power pad) 12 are formed on a substrate, which are spaced apart from one another and separated by an air gap.
Weiter umfasst die Relaisvorrichtung 100 eine elektrisch leitfähige Kontaktbrücke 2, welche über auf gegenüberliegenden Seiten der Kontaktbrücke 2 angeordneten Verbindungselemente 33, 34 mit jeweils einer Federkomponente 31, 32 verbunden sind, welche eine Federstruktur bilden. Die Federkomponenten 31, 32 sind jeweils über ein Trägerelement 13, 14 mit dem Substrat verbunden. Die Kontaktbrücke 2 ist parallel zu einer Substratebene des Substrats zwischen den mindestens zwei Auslenkpositionen bewegbar. Furthermore, the relay device 100 includes an electrically conductive contact bridge 2 which is arranged on opposite sides of the contact bridge 2 Connecting elements 33, 34 are each connected to a spring component 31, 32, which form a spring structure. The spring components 31, 32 are each connected to the substrate via a carrier element 13, 14. The contact bridge 2 can be moved parallel to a substrate plane of the substrate between the at least two deflection positions.
Die Kontaktbrücke 2 weist vorzugsweise eine lang gestreckte Form auf. Parallel dazu sind am einem der Verbindungselemente 33 Finger 35 ausgebildet, welche eine Gegenelektrode bilden. Je nach Anwendung kann die Anzahl und Form der Finger 35 variieren. The contact bridge 2 preferably has an elongated shape. Parallel to this, fingers 35 are formed on one of the connecting elements 33 and form a counter-electrode. Depending on the application, the number and shape of the fingers 35 can vary.
Eine Elektrodenanordnung 4 umfasst ebenfalls Finger, welche als Elektrode dienen.An electrode arrangement 4 also includes fingers which serve as an electrode.
Durch Ansteuem der Elektrodenanordnung 4, d. h. durch Anlegen einer Spannung, wird eine Kraft auf die Finger 35 ausgibt, sodass eine Auslenkung der Federkomponenten 31, 32 und somit auch der Kontaktbrücke 2 erfolgt. By driving the electrode arrangement 4, i. H. by applying a voltage, a force is exerted on the fingers 35, so that the spring components 31, 32 and thus also the contact bridge 2 are deflected.
Die Kontaktbrücke 2 kann dadurch in eine erste Auslenkposition (,,An“-Zustand) ausgelenkt werden, wobei die Kontaktbrücke 2 den ersten elektrischen Kontakt 11 und den zweiten elektrischen Kontakt 12 kontaktiert und somit eine elektrische Verbindung herstellt. As a result, the contact bridge 2 can be deflected into a first deflection position (“on” state), the contact bridge 2 making contact with the first electrical contact 11 and the second electrical contact 12 and thus establishing an electrical connection.
Die Kontaktbrücke 2 kann ebenfalls in eine zweite Auslenkposition ausgelenkt werden, in welcher die Kontaktbrücke 2 den ersten elektrischen Kontakt 11 und den zweiten elektrischen Kontakt 12 nicht berührt. Dadurch sind auch der erste elektrische Kontakt 11 und der zweite elektrische Kontakt 12 elektrisch getrennt. The contact bridge 2 can also be deflected into a second deflection position in which the contact bridge 2 does not touch the first electrical contact 11 and the second electrical contact 12 . As a result, the first electrical contact 11 and the second electrical contact 12 are also electrically separated.
Weiter ist eine elektrisch schirmende Struktur vorgesehen, welche erste Komponenten 5 la und 5 lb umfasst, welche auf einer von der Kontaktbrücke 2 abgewandten Seite des ersten elektrischen Kontakts 11 bzw. des zweiten elektrischen Kontakts 12 angeordnet sind und sich zumindest teilweise in einen Bereich zwischen dem ersten elektrischen Kontakt 11 und dem zweiten elektrischen Kontakt 12 erstrecken. Furthermore, an electrically shielding structure is provided, which comprises first components 5 la and 5 lb, which are arranged on a side of the first electrical contact 11 or the second electrical contact 12 facing away from the contact bridge 2 and are at least partially in an area between the first electrical contact 11 and the second electrical contact 12 extend.
Weiter umfasst die elektrisch schirmende Struktur zweite Komponenten 52a, 52b, welche auf einer dem ersten elektrischen Kontakt 11 bzw. dem zweiten elektrischen Kontakt 12 abgewandten Seite der Kontaktbrücke 2 angeordnet sind. Die zweiten Komponenten 52a, 52b können auch beispielsweise auf ein vorgegebenes Potential gebracht werden, und insbesondere geerdet werden. The electrically shielding structure also includes second components 52a, 52b, which are arranged on a side of the contact bridge 2 that is remote from the first electrical contact 11 or the second electrical contact 12. The second components 52a, 52b can also be brought to a predetermined potential, for example, and in particular grounded.
Die zum Einschalten der Relaisvorrichtung erforderliche Kraft oder Spannung kann im Designstadium konfiguriert werden, indem die Federstruktur 31, 32 härter oder weicher eingestellt wird oder indem die Anzahl oder Größe der Finger der Elektrodenanordnung 4 geändert wird. The force or voltage required to turn on the relay device can be configured at the design stage by making the spring structure 31, 32 harder or softer, or by changing the number or size of the electrode assembly 4 fingers.
Die Finger sind derart ausgebildet, dass kein elektrischer Kurzschluss entsteht. Dies kann erreicht werden, indem der dazwischenliegende Spalt größer als der Spalt der Kontakte 11, 12 ausgebildet wird oder indem die Finger mit einem nichtleitenden Material beschichtet werden. Zusätzlich hat dieser Aufbau den Vorteil, dass die mittlere Masse (bestehend aus den Verbindungselementen 33, 34, der Kontaktbrücke 2 und den Fingern 35) nur 10 bis 50, bevorzugt 10 bis 20 Mikrometer breit sein muss. Das bedeutet, dass der Abstand der Kontakte 11, 12 weniger als 20 bis 30 Mikrometer betragen kann. Dies reduziert den Gesamtwiderstand für die Feistungssignale erheblich im Vergleich zu anderen Designs, bei denen lange Feistungsarme vorhanden sind, die das Signal transportieren. Dadurch kann bevorzugt ein Widerstand in der Größenordnung von 150 bis 200 mOhm erreicht werden, insbesondere geringer als Widerstände von 2 bis 3 Ohm bei anderen Designs. The fingers are designed in such a way that no electrical short circuit occurs. This can be achieved by making the gap therebetween larger than the gap of the contacts 11, 12 or by coating the fingers with a non-conductive material. In addition, this structure has the advantage that the average mass (consisting of the connecting elements 33, 34, the contact bridge 2 and the fingers 35) only has to be 10 to 50, preferably 10 to 20 micrometers wide. This means that the spacing of the contacts 11, 12 can be less than 20 to 30 microns. This significantly reduces the overall resistance for the power signals compared to other designs that have long power arms that carry the signal. This can preferably achieve a resistance in the order of 150 to 200 mOhms, in particular lower than resistances of 2 to 3 Ohms in other designs.
Ein weiterer Vorteil des Aufbaus ist, dass die tatsächliche Masse und die Federstärke, mit der die mittlere Masse aufgehängt ist, die Schaltzeit bestimmen. Auch dies kann im Designstadium optimiert werden. Another advantage of the design is that the actual mass and the spring strength with which the middle mass is suspended determine the switching time. Again, this can be optimized at the design stage.
Der Abstand der Kontakte 11, 12 kann beispielsweise 20 bis 30 Mikrometer betragen.The spacing of the contacts 11, 12 can be, for example, 20 to 30 micrometers.
Um zusätzlich zu verhindern, dass Signale über die Kontaktbrücke 2 übertragen werden, können das Substrat und ein Kappenwafer der Relaisvorrichtung 100 geerdet werden. Auf diese Weise wird eine vollständige geerdete Abschirmung um beide Kontakte 11, 12 herum bereitgestellt. In order to additionally prevent signals from being transmitted via the contact bridge 2, the substrate and a cap wafer of the relay device 100 can be grounded. In this way a fully grounded shield is provided around both contacts 11,12.
Figur 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf die auch in Figur 1 illustrierte mikromechanische Relaisvorrichtung 100 in einem „Aus“-Zustand. In diesem Zustand berührt die Kontaktbrücke 2 die zweiten Komponenten 52a, 52b der elektrisch schirmenden Struktur. Die Kontaktbrücke 2 ist dadurch elektrisch isoliert. Figur 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf die auch in den Figuren 1 und 2 illustrierte mikromechanische Relaisvorrichtung in einem „Ein“-Zustand. In diesem Zustand kontaktiert die Kontaktbrücke 2 die Kontakte 11, 12, sodass eine elektrische Verbindung zwischen den Kontakten 11, 12 hergestellt wird. FIG. 2 shows a schematic plan view of micromechanical relay device 100, also illustrated in FIG. 1, in an “off” state. In this state, the contact bridge 2 touches the second components 52a, 52b of the electrically shielding structure. The contact bridge 2 is electrically isolated as a result. FIG. 3 shows a schematic plan view of the micromechanical relay device also illustrated in FIGS. 1 and 2 in an “on” state. In this state, the contact bridge 2 makes contact with the contacts 11, 12, so that an electrical connection is established between the contacts 11, 12.
Figur 4 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine weitere mikromechanische Relaisvorrichtung 200. Die Relaisvorrichtung 200 entspricht im Wesentlichen der in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellten Relaisvorrichtung 100, sodass auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen wird. Zusätzlich ist die Federstruktur 31, 32 vorgespannt, um die Kontaktbrücke 2 in Abwesenheit einer angelegten Auslenkkraft in der zweiten Auslenkposition zu halten. Dazu ist ein Bereich 6 vorgesehen, welcher eine Federkomponente 32 mit dem entsprechenden Trägerelement 14 verbindet. Weiter sind Stopperelemente 7 ausgebildet, welche eine Stopperstruktur bilden. In der zweiten Auslenkposition berührt die Federkomponente 32 die Stopperstruktur 7, um eine weitere Auslenkung der Federkomponente 32 und somit der Kontaktbrücke 2 zu verhindern. FIG. 4 shows a schematic plan view of a further micromechanical relay device 200. The relay device 200 essentially corresponds to the relay device 100 illustrated in FIGS. 1, 2 and 3, so that reference is made to the previous description. In addition, the spring structure 31, 32 is preloaded to hold the contact bridge 2 in the second deflection position in the absence of an applied deflection force. For this purpose, an area 6 is provided which connects a spring component 32 to the corresponding support element 14 . Furthermore, stopper elements 7 are formed, which form a stopper structure. In the second deflection position, the spring component 32 touches the stopper structure 7 in order to prevent further deflection of the spring component 32 and thus of the contact bridge 2.
Figur 5 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine weitere mikromechanische Relaisvorrichtung 300 in einem „Aus“-Zustand. Die Relaisvorrichtung 300 entspricht im Wesentlichen der in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellten Relaisvorrichtung 100, sodass auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen wird. Die Kontaktbrücke 2 umfasst einen Abschnitt 502 mit niedrigem spezifischen Widerstand, etwa aus Metall. Das Verbindungselement 33 umfasst weiter einen elektrisch isolierenden Bereich 501 sowie einen Abschnitt 503 mit einem Material, welches einen höheren spezifischen Widerstand haben kann. Es können dadurch hocheffiziente Strukturen mit einem hohen Seitenverhältnis erreicht werden. FIG. 5 shows a schematic plan view of a further micromechanical relay device 300 in an “off” state. The relay device 300 essentially corresponds to the relay device 100 shown in FIGS. 1, 2 and 3, so that reference is made to the previous description. The contact bridge 2 includes a section 502 with low resistivity, such as metal. The connecting element 33 further includes an electrically insulating region 501 and a section 503 with a material that can have a higher specific resistance. In this way, highly efficient structures with a high aspect ratio can be achieved.
Das Verbindungselement 33 und die Federstrukturen 31, 32 sind als In-Plane-Strukturen ausgebildet und können überwiegend aus Silizium bestehen. The connecting element 33 and the spring structures 31, 32 are designed as in-plane structures and can consist predominantly of silicon.
In dem „Aus“-Zustand ist die Kontaktbrücke 2 von den Kontakten 11, 12 beabstandet. Weiter ist in dem „Aus“-Zustand die Kontaktbrücke 2 auch von den zweiten Komponenten 52a, 52b der elektrisch schirmenden Struktur 52a beabstandet. In the "off" state, the contact bridge 2 is spaced from the contacts 11,12. Furthermore, in the "off" state, the contact bridge 2 is also spaced apart from the second components 52a, 52b of the electrically shielding structure 52a.
Eine Elektrodenanordnung 5 ist vorgesehen, welche mit der Kontaktbrücke 2 in Wirkverbindung steht und ansteuerbar ist, um die Kontaktbrücke 2 durch die Wirkverbindung in die zweite Auslenkpositionen auszulenken. Figur 6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der in Figur 5 illustrierten mikromechanischen Relaisvorrichtung in dem „Aus“-Zustand. An electrode arrangement 5 is provided, which is operatively connected to the contact bridge 2 and can be controlled in order to deflect the contact bridge 2 into the second deflection position by the operative connection. FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view of the micromechanical relay device illustrated in FIG. 5 in the “off” state.
Figur 7 zeigt eine schematische Draufsicht auf die in Figur 5 illustrierte mikromechanische Relaisvorrichtung in einem „Ein“-Zustand. In dem „Ein“-Zustand berührt die Kontaktbrücke 2 die Kontakte 11, 12. FIG. 7 shows a schematic plan view of the micromechanical relay device illustrated in FIG. 5 in an “on” state. In the "on" state, the contact bridge 2 touches the contacts 11, 12.
Figur 8 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der in Figur 5 illustrierten mikromechanischen Relaisvorrichtung in einem „Ein“-Zustand. FIG. 8 shows a schematic cross-sectional view of the micromechanical relay device illustrated in FIG. 5 in an “on” state.
Figur 9 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine weitere mikromechanische Relaisvorrichtung 400 in einem „Aus“-Zustand. Die Relaisvorrichtung 400 entspricht im Wesentlichen der in den Figuren 5 bis 8 dargestellten Relaisvorrichtung 100, sodass auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen wird. In dem „Aus“-Zustand ist die Kontaktbrücke 2 von den Kontakten 11, 12 beabstandet. Weiter berührt in dem „Aus“- Zustand die Kontaktbrücke 2 die zweiten Komponenten 52a, 52b der elektrisch schirmenden Struktur 52a. Die Kontaktbrücke 2 ist somit in dem „Aus“-Zustand geerdet. FIG. 9 shows a schematic plan view of a further micromechanical relay device 400 in an “off” state. The relay device 400 essentially corresponds to the relay device 100 shown in FIGS. 5 to 8, so that reference is made to the previous description. In the "off" state, the contact bridge 2 is spaced from the contacts 11,12. Furthermore, in the "off" state, the contact bridge 2 touches the second components 52a, 52b of the electrically shielding structure 52a. The contact bridge 2 is thus grounded in the "off" state.
Figur 10 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine weitere mikromechanische Relaisvorrichtung 500. Die Relaisvorrichtung 500 entspricht im Wesentlichen den oben beschriebenen Relaisvorrichtungen 100-400, sodass auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen wird. Bei der Relaisvorrichtung 7 erstrecken sich sowohl die ersten Komponenten 51a, 51b, als auch die zweiten Komponenten 52a, 52b in einen Bereich zwischen dem ersten elektrischen Kontakt 11 und dem zweiten elektrischen Kontakt 12. FIG. 10 shows a schematic plan view of a further micromechanical relay device 500. The relay device 500 essentially corresponds to the relay devices 100-400 described above, so that reference is made to the previous description. In the relay device 7, both the first components 51a, 51b and the second components 52a, 52b extend into an area between the first electrical contact 11 and the second electrical contact 12.
Figur 11 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer mikromechanischen Relaisvorrichtung, insbesondere einer der oben beschriebenen mikromechanischen Relaisvorrichtungen 100-500. FIG. 11 shows a flow chart of a method for operating a micromechanical relay device, in particular one of the micromechanical relay devices 100-500 described above.
In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird ein Schaltsignal empfangen, um die Relaisvorrichtung 100-500 einzuschalten oder auszuschalten. In a first method step S1, a switching signal is received in order to switch the relay device 100-500 on or off.
In einem Verfahrensschritt S2 wird in Abhängigkeit von dem Schaltsignal bei einem Einschaltvorgang die Kontaktbrücke in die erste Auslenkposition gebracht, und bei einem Ausschaltvorgang in die zweite Auslenkposition gebracht. In a method step S2, depending on the switching signal, the contact bridge is brought into the first deflected position during a switch-on process and brought into the second deflected position during a switch-off process.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Mikroelektromechanische Relaisvorrichtung (100-500), mit: einem Substrat (1), mit einem ersten elektrischen Kontakt (11) und einem zweiten elektrischen Kontakt (12); und einer Kontaktbrücke (2), welche über eine Federstruktur (31, 32) an dem Substrat (1) befestigt ist, und zwischen mindestens zwei Auslenkpositionen bewegbar ist; wobei die Kontaktbrücke (2) in einer ersten Auslenkposition derart ausgelenkt ist, dass die Kontaktbrücke (2) den ersten elektrischen Kontakt (11) mit dem zweiten elektrischen Kontakt (12) elektrisch verbindet, und wobei die Kontaktbrücke (2) in einer zweiten Auslenkposition derart ausgelenkt ist, dass die Kontaktbrücke (2), der erste elektrische Kontakt (11) und der zweite elektrische Kontakt (12) jeweils elektrisch voneinander getrennt sind. A microelectromechanical relay device (100-500) comprising: a substrate (1) having a first electrical contact (11) and a second electrical contact (12); and a contact bridge (2) which is attached to the substrate (1) via a spring structure (31, 32) and can be moved between at least two deflection positions; wherein the contact bridge (2) is deflected in a first deflection position such that the contact bridge (2) electrically connects the first electrical contact (11) to the second electrical contact (12), and wherein the contact bridge (2) in a second deflection position such is deflected in that the contact bridge (2), the first electrical contact (11) and the second electrical contact (12) are each electrically separated from one another.
2. Mikroelektromechanische Relaisvorrichtung (100-500) nach Anspruch 1, wobei die Kontaktbrücke (2) parallel zu einer Substratebene des Substrats (1) zwischen den mindestens zwei Auslenkpositionen bewegbar ist. 2. Microelectromechanical relay device (100-500) according to claim 1, wherein the contact bridge (2) is movable parallel to a substrate plane of the substrate (1) between the at least two deflection positions.
3. Mikroelektromechanische Relaisvorrichtung (100-500) nach Anspruch 1 oder 2, weiter mit einer Elektrodenanordnung (4), welche mit der Kontaktbrücke (2) in Wirkverbindung steht und derart ansteuerbar ist, dass die Kontaktbrücke (2) durch die Wirkverbindung in die Auslenkpositionen auslenkbar ist. 3. Microelectromechanical relay device (100-500) according to claim 1 or 2, further having an electrode arrangement (4) which is in operative connection with the contact bridge (2) and can be controlled in such a way that the contact bridge (2) moves into the deflection positions through the operative connection is deflectable.
4. Mikroelektromechanische Relaisvorrichtung (100-500) nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiter mit einer elektrisch schirmenden Struktur (5 la, 5 lb, 52a, 52b), welche den ersten elektrischen Kontakt (11) und/oder den zweiten elektrischen Kontakt (12) zumindest teilweise abschirmt. 4. Microelectromechanical relay device (100-500) according to one of the preceding claims, further having an electrically shielding structure (51a, 51b, 52a, 52b) which connects the first electrical contact (11) and/or the second electrical contact (12 ) shields at least partially.
5. Mikroelektromechanische Relaisvorrichtung (100-500) nach Anspruch 4, wobei sich die elektrisch schirmende Struktur (51a, 51b, 52a, 52b) zumindest teilweise in einen Bereich zwischen dem ersten elektrischen Kontakt (11) und dem zweiten elektrischen Kontakt (12) erstreckt. The microelectromechanical relay device (100-500) of claim 4, wherein the electrically shielding structure (51a, 51b, 52a, 52b) extends at least partially into an area between the first electrical contact (11) and the second electrical contact (12). .
6. Mikroelektromechanische Relaisvorrichtung (100-500) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Kontaktbrücke (2) in der zweiten Auslenkposition die elektrisch schirmende Struktur (51a, 51b, 52a, 52b) kontaktiert. 6. Microelectromechanical relay device (100-500) according to claim 4 or 5, wherein the contact bridge (2) contacts the electrically shielding structure (51a, 51b, 52a, 52b) in the second deflection position.
7. Mikroelektromechanische Relaisvorrichtung (100-500) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kontaktbrücke (2) über einen zumindest abschnittsweise elektrisch isolierenden Bereich mit der Federstruktur (31, 32) verbunden ist. 7. Microelectromechanical relay device (100-500) according to one of the preceding claims, wherein the contact bridge (2) is connected to the spring structure (31, 32) via an at least partially electrically insulating area.
8. Mikroelektromechanische Relaisvorrichtung (100-500) nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiter mit einer Elektrodenanordnung (5), welche mit der Kontaktbrücke (2) in Wirkverbindung steht und derart ansteuerbar ist, dass die Kontaktbrücke (2) durch die Wirkverbindung in die zweite Auslenkpositionen auslenkbar ist. 8. Microelectromechanical relay device (100-500) according to one of the preceding claims, further having an electrode arrangement (5), which is in operative connection with the contact bridge (2) and can be controlled in such a way that the contact bridge (2) moves through the operative connection into the second Deflection positions can be deflected.
9. Mikroelektromechanische Relaisvorrichtung (100-500) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Federstruktur (31, 32) vorgespannt ist, um die Kontaktbrücke (2) in Abwesenheit einer angelegten Auslenkkraft in der zweiten Auslenkposition zu halten. A microelectromechanical relay device (100-500) according to any one of the preceding claims, wherein the spring structure (31, 32) is preloaded to maintain the contact bridge (2) in the second deflection position in the absence of an applied deflection force.
10. Mikroelektromechanische Relaisvorrichtung (100-500) nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiter mit einer Stopperstruktur (7), welche dazu ausgebildet ist, die Federstruktur (31, 32) in der zweiten Auslenkposition zu kontaktieren, um eine weitere Auslenkung der Kontaktbrücke (2) zu verhindern. 10. Microelectromechanical relay device (100-500) according to one of the preceding claims, further having a stopper structure (7) which is designed to contact the spring structure (31, 32) in the second deflection position in order to prevent further deflection of the contact bridge (2nd ) to prevent.
11. Mikroelektromechanische Relaisvorrichtung (100-500) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Federstruktur (31, 32) überwiegend aus einem Halbleitermaterial gebildet ist. 11. Microelectromechanical relay device (100-500) according to any one of the preceding claims, wherein the spring structure (31, 32) is predominantly formed of a semiconductor material.
12. Mikroelektromechanische Relaisvorrichtung (100-500) nach Anspruch 10, wobei die Kontaktbrücke (2) zum Teil aus einem metallischen Material gebildet ist. A microelectromechanical relay device (100-500) according to claim 10, wherein the contact bridge (2) is formed in part from a metallic material.
13. Verfahren zum Betreiben einer mikroelektromechanischen Relaisvorrichtung (100-500) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, mit den Schritten: 13. A method for operating a microelectromechanical relay device (100-500) according to any one of the preceding claims, comprising the steps of:
Empfangen (Sl) eines Schaltsignals, um die Relaisvorrichtung (100-500) einzuschalten oder auszuschalten; und Receiving (Sl) a switching signal to switch the relay device (100-500) turn on or turn off; and
Einschalten oder Ausschalten (S2) der Relaisvorrichtung (100-500) in Abhängigkeit von dem Schaltsignal, wobei die Kontaktbrücke (2) zum Einschalten in die erste Auslenkposition gebracht wird, und wobei dieSwitching on or off (S2) of the relay device (100-500) depending on the switching signal, wherein the contact bridge (2) is brought into the first deflection position for switching on, and wherein the
Kontaktbrücke (2) zum Ausschalten in die zweite Auslenkposition gebracht wird. Contact bridge (2) is brought to turn off in the second deflection position.
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