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PILZ電磁繼電器微型化的研究
近年來,各種電子設(shè)備越來越多地使用集成電路。如果PILZ電磁繼電器與集成電路不能兼容,勢(shì)必會(huì)限制PILZ電磁繼電器的應(yīng)用范圍及其進(jìn)一步發(fā)展,反之,集成電路也會(huì)失去這種優(yōu)良的輸出元件,對(duì)電子設(shè)備的發(fā)展不利。因此,弄清PILZ電磁繼電器與集成電路能否協(xié)同工作,以及需要具備什么樣的條件才能協(xié)同工作,都是很多電路設(shè)計(jì)師所關(guān)心的問題,也是制造PILZ電磁繼電器與集成電路的技術(shù)人員應(yīng)該重視的問題。

PILZ電磁繼電器微型化的研究
PILZ微繼電器具有體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點(diǎn)。與靜電等其它驅(qū)動(dòng)方式相比,電磁驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力大、行程遠(yuǎn),可實(shí)現(xiàn)無接觸驅(qū)動(dòng),與微電子加工工藝兼容,具有巨大的研究價(jià)值與應(yīng)用前景。通過模態(tài)與諧響應(yīng)分析過程,建立了PILZ電磁繼電器整機(jī)有限元模型,分析、驗(yàn)證了整機(jī)結(jié)構(gòu)的傳振路徑。通過分析結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵位置的振動(dòng)加速度響應(yīng)曲線及觸頭接觸力的響應(yīng)曲線,確定了安裝耳固定的*位置。同時(shí),分析了整機(jī)重心位置對(duì)觸頭接觸性能的影響。所得結(jié)論對(duì)于PILZ電磁繼電器抗振性能的提高具有實(shí)用價(jià)值。設(shè)計(jì)了一種新結(jié)構(gòu)的微PILZ電磁繼電器,它由電磁驅(qū)動(dòng)芯片與可活動(dòng)懸臂梁兩部分組成。我們制作的器件有如下特點(diǎn):尺度小,集成度高,表面積僅1mm×1mm;使用雙層銅線圈與中央鐵芯磁化的方法來增強(qiáng)電磁作用力;采用聚酰亞胺作為絕緣層;采用線圈外部“回”型襯底和一端固定的活動(dòng)懸臂梁新型結(jié)構(gòu)。以某平衡力式繼電器為例,對(duì)其靜、動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了仿真分析,在此基礎(chǔ)上采用蒙特卡洛方法生成了繼電器虛擬樣本。通過對(duì)不同繼電器下位特性參數(shù)所對(duì)應(yīng)虛擬樣本的統(tǒng)計(jì)特征分析,研究了下位特性參數(shù)波動(dòng)對(duì)繼電器輸出特性的影響,進(jìn)而確定影響繼電器批次產(chǎn)品*性的關(guān)鍵參數(shù)。研究結(jié)論可為該類型繼電器產(chǎn)品的*性設(shè)計(jì)提供參考,相關(guān)方法亦可推廣應(yīng)用于其他繼電器或機(jī)電類產(chǎn)品的質(zhì)量設(shè)計(jì)與工藝控制中。采用基本磁路原理初步分析了本文所設(shè)計(jì)的電磁驅(qū)動(dòng)平面線圈微繼電器?？紤]氣隙中漏磁通,感應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)的分布效應(yīng),與軟磁材料相對(duì)磁導(dǎo)率的非線性這幾方面的影響,基于分段磁路的方法建立了器件的磁路模型。用Matlab編程,計(jì)算比較了鐵芯高度、活動(dòng)懸臂梁厚度與工作氣隙寬度等結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)器件性能的影響,懸臂梁厚度是影響器件性能的關(guān)鍵因素。得到優(yōu)化的結(jié)構(gòu)參數(shù),為器件的工藝制作提供理論參考。通過多次光刻、電鍍的微電鑄工藝同聚酰亞胺絕緣層工藝制作底層驅(qū)動(dòng)芯片,用反面套刻來提高對(duì)準(zhǔn)精度。

PILZ電磁繼電器微型化的研究
在活動(dòng)懸臂梁的制作上,實(shí)驗(yàn)比較了“釋放梁”與“倒裝法”兩種制作方案,選用“倒裝法”的硅體濕法刻蝕與金屬電鍍制作了活動(dòng)懸臂梁。詳細(xì)介紹了光刻、電鍍、刻蝕、聚酰亞胺甩、磨等微加工工藝,伴隨器件微型化可能帶來的問題及相應(yīng)的解決方案。驗(yàn)證了器件微型化設(shè)計(jì)與加工制作的可行性。