RU2044356C1 - Contact system of micromidget relay - Google Patents
Contact system of micromidget relay Download PDFInfo
- Publication number
- RU2044356C1 RU2044356C1 RU92002521A RU92002521A RU2044356C1 RU 2044356 C1 RU2044356 C1 RU 2044356C1 RU 92002521 A RU92002521 A RU 92002521A RU 92002521 A RU92002521 A RU 92002521A RU 2044356 C1 RU2044356 C1 RU 2044356C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- contact
- contacts
- relay
- movable
- spring
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Micromachines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение предназначено для коммутации цепей постоянного и переменного тока в радиоэлектронной аппаратуре автоматики, связи и вычислительной техники, т.е. в устройствах, где требуется малое переходное сопротивление контактов в замкнутом состоянии и бесконечно большое сопротивление в разомкнутом состоянии. The invention is intended for switching DC and AC circuits in electronic equipment of automation, communication and computer technology, i.e. in devices where a low contact resistance of the contacts in the closed state and an infinitely large resistance in the open state are required.
Известны устройства реле, выключатели, содержащие контактные системы, например, по патенту Японии N 53-8901, кл. Н 01 Н 51/06, или по патенту США N 4052581, кл. Н 01 Н 50/56), содержащие неподвижные и подвижные контакты в виде плоских пружин, обращенные плоскостью друг к другу. Недостаток этих устройств относительно большие габариты. Это связано с физическими ограничениями, накладываемыми прочностными свойствами материалов, используемых для плоских пружин. Уменьшение габаритов вызывает необходимость уменьшать размеры поперечного сечения плоских пружин, что при требуемых для надежного замыкания контактов прогибах приводит к значительным напряжениям в материале, превышающим предел прочности. Кроме того, изготовление контактов из плоских пружин достаточно трудоемко, не позволяет использовать групповые методы обработки и сборки. Уменьшение габаритов контактов уменьшает точность выполнения размеров при изготовлении и сборке, что приводит к снижению надежности устройств на их основе. Known relay devices, switches containing contact systems, for example, according to Japanese patent N 53-8901, class. H 01 H 51/06, or according to US patent N 4052581, class. H 01 H 50/56) containing fixed and movable contacts in the form of flat springs, facing each other in a plane. The disadvantage of these devices is relatively large. This is due to physical limitations imposed by the strength properties of the materials used for flat springs. The reduction in size makes it necessary to reduce the cross-sectional dimensions of the flat springs, which, with the deflections required for reliable contact closure, leads to significant stresses in the material exceeding the tensile strength. In addition, the manufacture of contacts from flat springs is quite laborious, does not allow the use of group methods of processing and assembly. Reducing the dimensions of the contacts reduces the accuracy of the dimensions during manufacture and assembly, which leads to a decrease in the reliability of devices based on them.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство [1] содержащее основание с изолированными от него выводами, на которых укреплены неподвижные контакты и по крайней мере один подвижный контакт, выполненный в виде плоской пружины, обращенной плоскостью к неподвижным контактам. Общими признаками предлагаемого технического решения и прототипа являются: основание с изолированными от него выводами, неподвижные контакты и по крайней мере один подвижный контакт, выполненный в виде плоской пружины, обращенной плоскостью к неподвижным контактам. The closest in technical essence and the achieved effect is a device [1] containing a base with conclusions isolated from it, on which fixed contacts are fixed and at least one movable contact, made in the form of a flat spring, facing the stationary contacts with the plane. Common features of the proposed technical solution and prototype are: a base with conclusions isolated from it, fixed contacts and at least one movable contact, made in the form of a flat spring, facing the fixed contacts with the plane.
Недостатками прототипа являются невозможность дальнейшей миниатюризации из-за ограничений по значению допускаемых напряжений в материале при изгибе плоской пружины контакта; сложность и нетехнологичность изготовления миниатюрных контактов, возрастающие требования по уменьшению допусков на линейные размеры, усложняющаяся сборка из-за малых размеров деталей и допусков на установочные размеры; значительная стоимость готового изделия из-за сложности механизации процесса изготовления и сборки. The disadvantages of the prototype are the impossibility of further miniaturization due to limitations on the value of permissible stresses in the material when bending a flat contact spring; complexity and low-tech manufacturing of miniature contacts, increasing requirements to reduce tolerances on linear dimensions, complicated assembly due to the small size of parts and tolerances on installation dimensions; Significant cost of the finished product due to the complexity of mechanization of the manufacturing and assembly process.
Сущность изобретения заключается в усовершенствовании контактной системы микроминиатюрного реле, содержащей основание с изолированными от него выводами, неподвижные контакты и по крайней мере один подвижный контакт, выполненный в виде плоской пружины, обращенный плоскостью к неподвижным контактам. The essence of the invention is to improve the contact system of a micro-miniature relay containing a base with isolated conclusions from it, fixed contacts and at least one movable contact, made in the form of a flat spring, facing the stationary contacts with a plane.
Отличительными признаками контактной системы микроминиатюрного реле является то, что подвижные и неподвижные контакты выполнены в виде пластин из монокристаллического материала, при этом подвижный контакт имеет тонкую среднюю часть и утолщения на концах в плоскостях контактирования, на которые нанесено элекропроводящее покрытие, изолированное от тела контакта и соединенное с выводами, причем все контакты прикреплены друг к другу через стеклянные пластины толщиной, обеспечивающей необходимый зазор в разомкнутом состоянии. Distinctive features of the contact system of the micro-miniature relay is that the movable and fixed contacts are made in the form of plates of single-crystal material, while the movable contact has a thin middle part and thickenings at the ends in the contact planes, on which an electrically conductive coating is applied, isolated from the contact body and connected with conclusions, moreover, all contacts are attached to each other through thick glass plates providing the necessary clearance in the open state.
Использование монокристаллического материала для пластин позволяет увеличить допускаемые напряжения при их изгибе. Кроме того, все элементы контактных пластин могут быть изготовлены на основе групповой технологии микроэлектроники. При этом повышается точность изготовления при микроминиатюрных размерах самих пластин. Групповая обработка пластин допускает использование и групповой сборки микроконтактных узлов, что совершенно исключено при существующих методах изготовления пружинных контактов, например, штамповкой. The use of single-crystal material for plates allows increasing the permissible stresses during their bending. In addition, all elements of the contact plates can be made on the basis of group technology of microelectronics. At the same time, manufacturing accuracy is improved with the micro-miniature dimensions of the plates themselves. Group processing of plates allows the use of group assembly of microcontact assemblies, which is completely excluded with existing methods of manufacturing spring contacts, for example, stamping.
На фиг. 1 изображена двухконтактная нормально разомкнутая система, состоящая из недеформируемого контакта 1, выполненного из монокристалла и содержащего диэлектрический слой 2 и слой 3 металлизации. Контакт 1 через стеклянную пластину 4 соединен с деформируемой контактной пружиной 5, содержащей тонкую среднюю часть 6 и утолщенные края 7. В области соединения контактов 1,5 через стекло 4 подсоединены электрические выводные проводники 8. In FIG. 1 shows a two-contact normally open system consisting of a
На фиг.2 изображена трехконтактная нормально замкнуто-разомкнутая система, состоящая из недеформируемого, нормально разомкнутого контакта 1, выполненного из монокристалла и содержащего диэлектрический слой 2 и слой 3 металлизации, деформируемую пружину 5, содержащую тонкую среднюю часть 6 и утолщенные края 7. С двух сторон контактной пружины 5 нанесены слои диэлектрика 2 и металлизации 3. Пружина 5 в свободном состоянии соприкасается нормально замкнутым контактом 9, имеющим аналогично диэлектрический слой 2 и металлизацию 3. Все три пластины 1, 5, 9 соединены друг с другом через стеклянные пластины 4. К металлизации всех контактов 1, 5, 9 присоединены электрические выводные проводники 8. Figure 2 shows a three-contact normally closed-open system, consisting of a non-deformable, normally
На фиг.3 показаны контакты, изображенные на фиг.1 с внутренней стороны. Подвижный контакт 1 содержит диэлектрический слой 2 и металлизацию 3. Металлизация 3 нанесена с внутренней стороны в виде металлизированных полос 10, разделенных полосами диэлектрика 2. К каждой металлизированной полосе присоединены электрические выводы 8. Деформируемая контактная пружина 5 имеет также диэлектрический слой 2, слой 3 металлизации, которая нанесена в виде полос 10, изолированных диэлектриком 2, и имеет присоединенные электрические выводы 8. В области изгиба имеется уточненная часть 6. Figure 3 shows the contacts depicted in figure 1 from the inside. The
На фиг.4 показано конструктивное исполнение контактной системы микроминиатюрного реле. Оно содержит деформируемый контакт-пружину 5 с нанесенной на боковые плоскости металлизацией 3, недеформируемые контакты 1, 9, закрепленные в держателях 11, которые соединены с электрическими выводами 12, изолированными стеклом 13 от основания 14. Figure 4 shows the design of the contact system of the micro-miniature relay. It contains a
В исходном состоянии контакты 1 и 5 (фиг.1, 2) разомкнуты, контакты 5 и 9 (фиг.2) замкнуты. Все контакты выполнены из монокристаллического материала, например кремния. In the initial state,
Диэлектрический слой 2 формируется на основе двуокиси кремния SiO2 путем окисления в атмосфере водяного пара.The
Металлизация 3 наносится путем напыления металлов, например золота, с последующим гальваническим наращиванием в зоне контактирования, формообразование контактов пружин осуществляется, например, методом анизотропного травления кремния в растворе КОН по известной технологии микроэлектроники.
Металлизация 3 (фиг.3), наносимая на внутренние плоскости контактирования, выполнена в виде продольных полос 10, изолированных друг от друга промежутками 2 из SiO2. Это реализуется при помощи стравливания слоя металлизации в области промежутков при выполнении процесса фотолитографии. Число полос определяется требованием к числу коммутируемых цепей. Зазор между нормально разомкнутыми контактами 1 и 5 (фиг.1, 2) устанавливается пластинами из стекла 4 (фиг.1 и фиг.2), которые соединяются с контактами электростатическим способом (например, по патенту США N 3397278). При этом эти пластины одновременно выполняют функцию изоляторов между подвижными и неподвижными контактами 1 и 5 (фиг. 1, 2). Нормально замкнутые контакты 5 и 9 (фиг.2) также соединены через стеклянную пластину 4 электростатическим методом. Ее толщина обеспечивает необходимый зазор при изгибании подвижного контакта 5 силой F, а также обеспечивает электрическую изоляцию контактов 5 и 9 (фиг.2) при срабатывании реле. Подвижный контакт, пружина 5 (фиг.1, 2), выполнен выступающим в области контактирования с неподвижными контактами 1 (фиг.1) и 1, 9 (фиг. 2) для приложения к нему изгибающей силы F от исполнительного механизма, например якоря электромагнита, не показанного на чертежах. В области закрепления контактов они выполнены разной длины для удобства присоединения тонких золотых проводников 8 (фиг.1-3).Metallization 3 (Fig. 3), applied to the inner contacting plane, is made in the form of
Эти проводники могут быть присоединены, например, термокомпрессией, широко применяемой в технологии микроэлектроники при изготовлении интегральных микросхем. Предлагаемая конструкция подвижных 5 (фиг.2-4) и неподвижных 1, 9 (фиг. 1, 4) контактов позволяет использовать при изготовлении групповую технологию на кремниевой пластине. Эта технология аналогична используемой в микроэлектронике при изготовлении транзисторов и микросхем. При этом на одной плаcтине кремния может быть размещено большое количество тех или иных контактов. These conductors can be connected, for example, by thermal compression, which is widely used in microelectronics technology in the manufacture of integrated circuits. The proposed design of the movable 5 (Fig.2-4) and fixed 1, 9 (Fig. 1, 4) contacts allows you to use in the manufacture of group technology on a silicon wafer. This technology is similar to that used in microelectronics in the manufacture of transistors and microcircuits. Moreover, a large number of contacts can be placed on a single silicon wafer.
После формирования формы контактов, нанесения диэлектрических и металлизированных слоев эти контакты могут быть соединены через стеклянные пластины 4 (фиг. 1, 2, 4) электростатическим методом и затем отделены друг от друга путем травления соединяющих перемычек. Технология травления широко известна и используется в микроэлектронике. Такая последовательность обеспечивает групповую сборку интегральной контактной системы. В отдельных случаях возможно разделение контактов-пружин путем скрайбирования, разрезки лучом лазера или электроэрозионным способом. Установка контактной системы (фиг.2) в микроминиатюрное реле показана на фиг.4. Неподвижные контакты 1, 9 закрепляются в держателе 11, с одной стороны они приварены к выводам 12 реле, а с другой приклеены или припаяны к контактам 1, 5, 9. Электрическое соединение контактов 1, 5, 9 с выводами 12 осуществляется приваркой тонких золотых проводников. Выводы 12 изолированы, например, стеклом 13 от основания 14. Основание 14 с контактной системой сочленяется с якорем электромагнита, осуществляющим перемещение контакта пружины 5 при срабатывании реле. Все реле может быть герметизировано. After forming the shape of the contacts, applying dielectric and metallized layers, these contacts can be connected through glass plates 4 (Fig. 1, 2, 4) by the electrostatic method and then separated from each other by etching the connecting jumpers. Etching technology is widely known and used in microelectronics. This sequence provides a group assembly of an integrated contact system. In some cases, it is possible to separate the contacts-springs by scribing, cutting with a laser beam or by an electroerosive method. The installation of the contact system (figure 2) in the micro-miniature relay is shown in figure 4. The
В случае использования многоконтактной системы (фиг.3) расположение подвижного и неподвижных контактов может быть иное, например друг над другом, а электрические выводы расположены подобно, как это делается в корпусах микросхем. In the case of using a multi-contact system (Fig. 3), the location of the movable and fixed contacts may be different, for example, one above the other, and the electrical leads are located similarly, as is done in the case of microcircuits.
Работа предлагаемого устройства не отличается от работы широко известных реле, т.е. предусматривается наличие катушки с сердечником, к которому притягивается подвешенный якорь. Перемещение якоря приводит к появлению силы F, которая воздействует на деформированную контактную пружину 5, которая прогибается и замыкает металлизацию 3 на неподвижном контакте 1. The operation of the proposed device does not differ from the work of widely known relays, i.e. a core coil is provided, to which a suspended anchor is attracted. The movement of the armature leads to the appearance of a force F, which acts on the
Подобным образом происходит размыкание нормально замкнутого контакта 9 (фиг. 2, 4) с деформируемой контактной пружиной 5. Работа многоконтактной системы фиг.3 происходит аналогично. Передача перемещения якоря на подвижную контактную пружину 5 (фиг. 4) возможна по различной схеме, в том числе по схеме, принятой в конструкции по авт.св. N 619975. Перемещение деформированной пластины 1 приводит к размыканию нормально замкнутого контакта и замыканию нормально разомкнутого. In a similar way, a normally closed contact 9 (Fig. 2, 4) opens with a
Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с прототипом следующие: возможность дальнейшей микроминиатюризации и интеграции контактной системы; возможность использования групповых методов изготовления деталей контактной системы и групповой сборки; вследствие использования групповых методов изготовления и сборки возможно снижение стоимости изготовления реле и снижение материалоемкости; повышение надежности, устойчивости к механическим воздействиям вследствие уменьшения размеров и массы контактной системы; использование предлагаемого устройства в микроминиатюрных реле позволяет уменьшить габариты устройств на их основе и повысить их надежность. The technical and economic advantages of the proposed device in comparison with the prototype are as follows: the possibility of further microminiaturization and integration of the contact system; the possibility of using group methods of manufacturing parts of the contact system and group assembly; due to the use of group methods of manufacturing and assembly, it is possible to reduce the cost of manufacturing a relay and reduce material consumption; increased reliability, resistance to mechanical stress due to a decrease in the size and weight of the contact system; the use of the proposed device in microminiature relays can reduce the dimensions of devices based on them and increase their reliability.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU92002521A RU2044356C1 (en) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | Contact system of micromidget relay |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU92002521A RU2044356C1 (en) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | Contact system of micromidget relay |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU92002521A RU92002521A (en) | 1995-01-20 |
| RU2044356C1 true RU2044356C1 (en) | 1995-09-20 |
Family
ID=20131097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU92002521A RU2044356C1 (en) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | Contact system of micromidget relay |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2044356C1 (en) |
-
1992
- 1992-10-27 RU RU92002521A patent/RU2044356C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 619975, кл. H 01H 1/24, 1976. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1283539B1 (en) | Static relay and communication device using static relay | |
| US6734770B2 (en) | Microrelay | |
| US4570139A (en) | Thin-film magnetically operated micromechanical electric switching device | |
| US5374792A (en) | Micromechanical moving structures including multiple contact switching system | |
| US6483395B2 (en) | Micro-machine (MEMS) switch with electrical insulator | |
| US20060152328A1 (en) | Low power consumption bistable microswitch | |
| EP1334501B1 (en) | Micro-relay contact structure for rf applications | |
| US20040056320A1 (en) | Microrelays and microrelay fabrication and operating methods | |
| WO1999050863A3 (en) | Fabricating and using a micromachined magnetostatic relay or switch | |
| WO2006072170A1 (en) | Micro-electromechanical relay and related methods | |
| US4620123A (en) | Synchronously operable electrical current switching apparatus having multiple circuit switching capability and/or reduced contact resistance | |
| US4112279A (en) | Piezoelectric relay construction | |
| US20240150166A1 (en) | Encapsulated MEMS Switching Element, Device and Production Method | |
| US4595855A (en) | Synchronously operable electrical current switching apparatus | |
| CN100353475C (en) | Contact switch and appts. provided with contact switch | |
| KR100540245B1 (en) | Micro-relay | |
| US3811102A (en) | Relay | |
| US6613993B1 (en) | Microrelay working parallel to the substrate | |
| US20050121298A1 (en) | Microrelays and microrelay fabrication and operating methods | |
| RU2044356C1 (en) | Contact system of micromidget relay | |
| US7463126B2 (en) | Micro electromechanical switch and method of manufacturing the same | |
| JP2006500746A (en) | Electromechanical micro switch device | |
| US20050062565A1 (en) | Method of using a metal platform for making a highly reliable and reproducible metal contact micro-relay MEMS switch | |
| EP1149393B1 (en) | Apparatus and method for operating a micromechanical switch | |
| US6040749A (en) | Apparatus and method for operating a micromechanical switch |