微型机电式继电器与其生产方法

本发明涉及一种继电器，尤其是一种微型的、包括一个桥式闭合触头的继 电器。此外，本发明涉及一种制造该继电器的方法。

DE 44 37 261 C1文件披露一种适合于用微型机械生产的、并由预先弯曲 的无蚀刻硅质舌簧和一个平面反电极组成的微型继电器。舌簧包括一个与反电 极连在一起的楔形电容器。通过在舌簧与平面反电极之间施加控制电压，舌簧 被伸展，直到其自由端接触在反电极上的工作触头。在开关操作中，弯曲的舌 簧在反电极上滚动并由此形成移动的楔子。

继电器具有一个单独的关闭或闭合的触头功能，其中开关的负载电流是通 过运动弹簧上的导电线路传导的，此外也需要一些继电器，其中闭合触头包括 一个跨接两个固定触头的桥式触头。桥式闭合触头提供较高的电压强度，并且 在高频负载电流信号的情况下，提供较低的串音容量而因此较高的频率响应。 不过，在采用桥式触头时，固定触头有要承受不同程度的磨损问题，由此而使 个别固定触头的开关行程互相不同。其结果使两个固定触头上产生不同的接触 力量。一侧强烈磨损的结果将使端部上一个触头完全不再能闭合。

为在已知的微继电器帮助下实现桥式闭合触头，可活动的舌簧上布置有一 个矩形触头，它可以覆盖两个固定触头。这样的布置具有缺点，即在两个并列 固定触头有不同磨损情况下将发生不同接触力量。由于舌簧的高扭转刚性，桥 式触头不能按不同高度的反触头调整。如果高度的差别进一步增加，最终有一 个触头将根本不能闭合。

因此本发明的目的是提供一种适合于微型化的继电器，并且在固定触头有 不同高度情况下，可以建立起安全的桥式接触。本发明也涉及制造微型继电器 的方法。

根据本发明，这一个目的是通过权利要求1的继电器而达到。本发明有利 的发展和制造方法在下列权利要求中指明。

本发明说明一种包括具有两个固定触头的基座件和一个开关弹簧。开关弹 簧经由一个边缘部分沿安装线固定，并可在开放和闭合位置之间活动。除此之 外，开关弹簧还有一个触头弹簧。在触头弹簧上布置有一个活动触头，当开关 弹簧在闭合位置时可以桥接两个固定触头。此外，继电器包括一个可以使开关 弹簧和触头弹簧在开放和闭合位置之间运动的驱动构件。触头弹簧的形式是一 个围绕旋转轴线旋转的扭转弹簧。旋转轴线位于触头弹簧的平面内并处于两个 固定触头的中间。旋转轴线在基座上的投影线与固定触头的连接线基本上成直 角交叉。

按照本发明，把继电器弹簧分成触头弹簧和开关弹簧，其中触头弹簧为扭 转弹簧，达到的效果是可以在固定触头不同高度时也确保安全接触。由于扭转 弹簧可以围绕固定触头之间的旋转轴线转动，活动触头能够按固定触头的不同 高度调整。在不削弱开关弹簧的开关行为前提下，这是可能实现的。

按照本发明，一种触头弹簧为开关弹簧的一部分的继电器特别容易获得微 型化。

在特别有利的状态下，触头弹簧可以从开关弹簧的蚀刻去掉的部分中造 成。这样的程序特别提供利用众所周知的硅制造工艺的图案技术的可能性，即 按此工艺转移到一个金属开关弹簧上。

利用在触头弹簧中提供一个接触部分和一个或多个弹簧部分，可围绕旋转 轴线旋转的触头弹簧可以达到特别简单和因而有利的方式。接触部分组成活动 触头的载体，并按旋转轴线横向延伸，使其覆盖固定触头。该接触部分通过一 个或多个弹簧部分连接于开关弹簧，其中弹簧部分连接到扭转弹簧的旋转轴线 区域。由此获得的效果在于接触弹簧是扭转弹簧而同时弹性地偶合在开关弹簧 上。

此外，按照本发明开发的继电器特别有利，即弹簧部分的形状遵循多段弯 曲途径。由于该延伸的弹簧途径，有可能以特别简单的方式获得扭转弹簧任意 较低的刚性，而这有利于活动触头倾斜而紧靠两个不同高度的固定触头。

另外，把弹簧部分布置在开关部分的两对面是特别有利的，由此可以保证 旋转轴线没有由于接触部分单边的安装而倾斜。

再有，把继电器设计成开关弹簧固定于基座构件并且从基座弯曲出去是特 别有利的。这使继电器包括带有起初指出的移动楔子的桥式触头的实施成为可 能。

在这种布置(带有弯曲弹簧)下，当固定触头的连接线平行于安装线时特 别有利。在继电器利用移动楔子原理的情况下，由于开关弹簧从安装线开始被 驱使压向反触头件这一事实，各固定触头离安装线为等距离的结果使活动触头 几乎同时接触固定触头。由于同样理由，采用这样固定触头布置的继电器，在 任何时候在固定触头与活动触头之间具有同样的接触距离。

选择静电驱动作为继电器的驱动件特别有利。其特征在于，所述驱动件包 括第1电极、第2电极及连接二电极的直流(DC)电压电源。所述第1电极布 置在面向机座件的开关弹簧的一侧，所述第2电极与第1电极对向而置布置在 机座件上，二电极被连接至DC电压电源。所述驱动仅需要用于短时开关的能 量，而关闭部分仅由静电交互感应固定，无需以另外提供能量为必要条件。

此外，开关弹簧用硅组成而基座由硅或玻璃组成的继电器特别有利。这样 的继电器可以从已知的硅工艺中的图案或结构和制造技术容易地实施。

本发明还包括制造上述继电器的方法，其中包括下列步骤：

1。在基座的底层上沉积第二电极和固定触头以构成基座件，然后加上图 案。

2。此后在第二电极上沉积绝缘层。

3。在硅晶片上，在面向基座底层一面具有硅涂层并粘贴在基座底层上。

4。从硅晶片的硅涂层的对面一侧开始，所说晶片被刻蚀，例如用KOH(氢 氧化钾)刻蚀，一直到只剩下硅涂层以形成开关弹簧。

5。最后，通过硅涂层上所作图案，相应地从开关弹簧形成触头弹簧或者 说形成开关弹簧本身。

该方法具有可以非常容易地制造微型继电器的优点。

以下将通过实施例和附图更详细地阐明本发明。

图1显示按照本发明继电器的开关弹簧的示意平面图，其中固定触头连接 线的延伸平行于安装线。

图2显示按照本发明继电器的开关弹簧的示意平面图，其中固定触头连接 线垂直于安装线。

图3显示按照本发明具有移动楔子的继电器在开启状态的示意纵向剖面 图。

图4显示按照本发明具有移动楔子的继电器在闭合状态的示意纵向剖面 图。

图1显示按照本发明继电器的沿安装线11固定的开关弹簧3。开关弹簧3 包括一个由接触部分6和弹簧部分7组成的接触弹簧4。关于弹簧部分7的形 状遵循多段弯曲途径。扭转刚性可以因此调整到任何低的数值。从接触部分6 的两边开始，弹簧部分把后者连接到开关弹簧3，如此保证旋转轴线12不会由 于接触部分6的单边安装而倾斜。在接触部分6的底面上设置了活动触头5(图 3)。基座件(未示)的固定触头2布置在接触部分6下面。接触部分6可绕 旋转轴线12转动。旋转轴线12垂直于安装线11。固定触头2布置在所说旋转 轴线12两侧的接触部分下面。

图2显示按照本发明继电器的沿安装线11固定的开关弹簧3。开关弹簧3 具有由接触部分6和弹簧部分7组成的接触弹簧4。关于弹簧部分7的形状遵 循多段弯曲途径。扭转刚性可以因此调整到任何低的数值。从接触部分6的两 对边开始，弹簧部分把后者连接到开关弹簧3，如此保证旋转轴线12不会由于 接触部分6的单边安装而倾斜。在接触部分6的底面上设置了活动触头5(图3)。 固定触头2布置在接触部分6下面。接触部分6可绕旋转轴线12转动。旋转 轴线12平行于安装线11。固定触头2布置在所说旋转轴线12两侧的接触部分 下面。

图3显示按照本发明在开启状态下的带有移动楔子的继电器。移动楔子由 基座件1和开关弹簧3组成，其中弹簧3从基座开始向外弯曲，但其他方面与 图2中相同。在基座1上布置有固定触头2和具有绝缘层10的第二电极9。开 关弹簧3在左面边缘固定连接到基座1。开关弹簧3包括第一电极8以及弹簧 部分7和触头弹簧的接触部分6。接触部分6可绕轴线12转动。而且，接触部 分6在其底面有一个活动触头5。可转动的接触部分6可以容易地调整到适合 不同高度的固定触头2，而提供安全的接触。在本例子中，固定触头2的布置 使其连接线垂直于安装线11。其效果是，在闭合继电器时，触头先与固定触头 2的左面一个接触而后与右面一个接触。除此之外，左面固定触头2的接触距 离在任何时候均小于右面固定触头的接触距离(除去在闭合状态)。

图4阐明图3中的继电器处于闭合状态。开关弹簧3紧靠在基座件1上。 接触部分6，经由开关弹簧3，紧靠固定触头2。弹簧部分7把开关弹簧连接到 接触弹簧上，并在活动触头5和固定触头2之间建立起接触力。

本发明不限于以例子形式说明的实施例，而应该由最全面形式表达的权利 要求1所限定。