本发明专利技术公开了一种基于流体的开关。在一个实施例中，开关包括第一和第二配合衬底，它们之间界定了多个腔。多个导电元件延伸到所述多个腔中的至少第一腔附近。至少保持在所述第一腔中的开关流体用于响应于施加到开关流体的力，电连接和断开而不是物理地连接和断开至少一对所述导电元件。钝化层至少覆盖这些所述导电元件中的第一导电元件，并且ｉ）将所述第一导电元件至少与所述第一腔分离；和ｉｉ）作为所述第一导电元件和所述开关流体之间形成的电容器的电介质。本发明专利技术还公开了其它开关和制造开关的方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
诸如液态金属微开关(LIMMS)之类的基于流体的开关包括开关流体(例如水银)，其中开关流体用于响应于施加到开关流体的力来电耦合和断开至少一对导电元件。通常，所述力是通过被加热或泵浦的致动流体来施加到开关流体的。
技术实现思路
在一个实施例中，开关包括第一和第二配合衬底，它们之间界定了多个腔。多个导电元件延伸到所述多个腔中的至少第一腔附近。至少保持在所述第一腔中的开关流体用于响应于施加到开关流体的力，使至少一对所述导电元件电连接和断开而不是物理地连接和断开。钝化层至少覆盖这些所述导电元件中的第一导电元件，并且i)将所述第一导电元件至少与所述第一腔分离；和ii)作为所述第一导电元件和所述开关流体之间形成的电容器的电介质。在另一个实施例中，用于形成开关的方法包括在第一衬底上沉积多个导电元件。然后至少在所述多个导电元件中的第一导电元件上沉积钝化层，并且将所述第一衬底配合到第二衬底以密封所述第一和第二衬底之间形成的一个或多个腔中的开关流体。所述一个或多个腔的尺寸允许所述开关流体在第一和第二状态之间变化。所述钝化层i)将所述第一导电元件与所述一个或多个腔分离，和ii)用作所述第一导电元件和所述开关流体之间形成的电容器的电介质。本专利技术还公开了其它实施例。附图说明在附图中图示了本专利技术的示例性实施例，其中图1-3图示了基于流体的开关的第一示例性实施例；图4图示了图3中所示的开关的原理图；图5图示了图3中所示的钝化层的替代位置；图6图示了图5中所示的开关的原理图；图7图示了开关，其中可湿的表面是通过使开关的部分钝化层粗糙化而形成的；图8图示了开关，其中可湿的表面是由沉积在开关的开关流体腔的壁上的金属层形成的；图9图示了用于形成图1所示开关的示例性方法。具体实施例方式图1-3图示了基于液体的开关100的第一示例性实施例。开关100包括第一和第二配合衬底102、104，它们之间界定了多个腔106、108、110、112和114。尽管图1中示出了五个腔106-114，但是应当想到可以在开关100中形成更多或更少的腔。作为示例，示出的腔包括开关流体腔108、一对致动流体腔106、110和将相应的致动流体腔106、110连接至开关流体腔108的一对腔112、114。图2示出这些腔106-114的平面图。多个导电元件116、118和120延伸到一个或多个腔附近(最好见图3)。尽管示出的开关100有三个导电元件116-120，但是其他的开关实施例可以具有不同数量的(两个或多个)导电元件。保持在一个或多个腔中的开关流体122用于响应于施加到开关流体122的力，连接和断开导电元件116-120中的至少一对。作为示例，开关流体122可以包含导体液态金属，例如水银、镓、钠钾或其合金。保持在一个或多个腔中的致动流体124(例如惰性气体或液体)可以用于施加力至开关流体122。图3中示出了开关100的剖视图，图示了开关流体122与导电元件116-120的关系。施加到开关流体122的力可以通过致动流体124中的压力变化来产生。就是说，致动流体124中的压力变化可以传递压力变化至开关流体122，由此引起开关流体122改变形态、运动、分隔等。在图1中，保持在腔106中的致动流体124的压力施加力使开关流体122分开，如图所示。在这种状态下，开关的导电元件118、120最右边的部分互相连接。如果减小保持在腔106中的致动流体124的压力，并且增大保持在腔110中的致动流体124的压力，则可以迫使开关流体122分开和合并，使得导电元件118和120断开，而导电元件116和118连接。作为示例，致动流体124中的压力变化可以通过加热致动流体124(例如通过加热器128、130)或通过压电泵浦来实现。Kondoh等的名为“Electrical Contact Breaker Switch，Integrated Electrical Contact BreakerSwitch，and Electrical Contact Switching Method”的美国专利6,323,447中对前者进行了说明，其全部公开内容通过引用而包含在这里。Wong的名为“A Piezoelectrically Actuated Liquid Metal Switch”的美国专利6,750,594中对后者进行了说明，其全部公开内容也通过引用而包含在这里。尽管上述引用的专利公开了通过双重推/拉致动流体腔而进行的开关流体的运动，但是如果可以由单个推/拉致动流体腔将足够的推/拉压力变化传递到开关流体，那么单个推/拉致动流体腔可能也够了。关于诸如图1-3中所示开关的构造和操作的其他细节可以在前述的Knodoh等和Wong的专利中找到。开关100还需要说明的一个特征是钝化层126。钝化层126覆盖导电元件116-120中的至少第一导电元件，优选地覆盖所有导电元件116-120。以此方式，钝化层126将导电元件116-120中的一个或多个与腔108分离，并用作电介质，用于在导电元件116-120和开关流体122之间形成一个或多个电容器。在图5中，钝化层502覆盖开关500的中间导体元件118。图6中示出了此开关实施例的原理图。可以看到，不论开关100处于何种状态，电容器600(由于钝化层502而形成)都会出现在经过开关100的电路径中。通过选择用于形成钝化层502的材料，并通过控制其厚度，可以调节电容器600的值。假设多个射频(RF)开关电路不需要通过直流(DC)，则电容器600可以用作DC极间耦合电容器。图1-3图示了开关实施例100，其中钝化层126覆盖所有的导电元件116-120。此外，钝化层126可以沉积在导电元件116-120之间，并可以在导电元件116-120上形成均匀连续的表面。图4中示出了此开关实施例的原理图。在该电路中，在任何给定的时刻，都有两个电容器(400/402或402/404)出现在经过开关100的电路径中。但是，通过选择用于形成钝化层126的材料，并通过控制其厚度，电容器400-404可以提供与单个电容器600(图6)相同的功能。可以看到，图3和图5中所示的钝化层126、502将开关流体122电耦合而不是物理耦合到由钝化层126、502覆盖的导电元件116-120。当钝化层126被用于覆盖所有的导电元件116-120时，防止了在开关流体122和导电元件116-120之间形成合金(例如汞合金)。用钝化层126覆盖导电元件116-120还能够限制由于开关和致动流体122、124中的杂质以及进入腔108中的杂散气体(例如氧)引起的导电元件116-120的氧化和污染。此外，覆盖导电元件116-120能够限制由于导电元件116-120和衬底104中的杂质所引起的开关流体122的污染。在现有的基于流体的开关中，因为开关流体122浸湿导电元件116-120，所以开关流体122的表面张力有时会引起难以由致动流体124施加的力克服的静态阻力。发生这种情况时，开关不能正常工作。通过覆盖一个或多个导电元件116-120，钝化层126、502能够减轻导电元件116-120和开关流体122之间的静态阻力的影响。但是，通常需要一定量的静态阻力以防止开关的意外本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种开关，包括： 第一和第二配合衬底，它们之间界定了多个腔； 多个导电元件，其延伸到所述多个腔中的至少第一腔附近； 保持在所述第一腔中的开关流体，其用于响应于施加到所述开关流体的力，使至少一对所述导电元件电连接和断开而不是物理地连接和断开；和 钝化层，其至少覆盖所述多个导电元件中的第一导电元件，其中，所述钝化层ｉ）将所述第一导电元件至少与所述第一腔分离；并且ｉｉ）作为所述第一导电元件和所述开关流体之间形成的电容器的电介质。
【技术特征摘要】
US 2005-8-1 11/195,0471.一种开关，包括第一和第二配合衬底，它们之间界定了多个腔；多个导电元件，其延伸到所述多个腔中的至少第一腔附近；保持在所述第一腔中的开关流体，其用于响应于施加到所述开关流体的力，使至少一对所述导电元件电连接和断开而不是物理地连接和断开；和钝化层，其至少覆盖所述多个导电元件中的第一导电元件，其中，所述钝化层i)将所述第一导电元件至少与所述第一腔分离；并且ii)作为所述第一导电元件和所述开关流体之间形成的电容器的电介质。2.根据权利要求1所述的开关，其中，所述钝化层包含二氧化硅。3.根据权利要求1所述的开关，其中，所述钝化层包含氮化硅。4.根据权利要求1所述的开关，其中，所述钝化层包含碳化硅。5.根据权利要求1所述的开关，其中，所述钝化层包含多晶硅。6.根据权利要求1所述的开关，其中，所述钝化层覆盖多个所述导电元件，并且i)将这些所述导电元件至少与所述第一腔分离，和ii)作为这些所述导电元件和所述开关流体之间形成的电容器的电介质。7.根据权利要求6所述的开关，其中，所述钝化层沉积在这些所述导电元件之间。8.根据权利要求6所述的开关，其中，所述所述钝化层在这些所述导电元件之上形成均匀连续的表面。9.根据权利要求1所述的开关，其中所述钝化层包含不同材料的多个层。10.根据权利要求1所述的开关，还包括位于至少所述第一腔内的多个表面，所述开关流体润湿这些所述表面。11.根据权利要求10所述的开关，其中，所述开关流体润湿的所述表面包括所述钝化层的被粗糙化的部分。12.根据权利要求10所述的开关，其中，所述开关流体润湿的所述表面包括沉积在所述钝化层上的金属层。13.根据权利要求10所述的开关，其中，所述开关流体润湿的所述表面包括沉积在至少所述第一腔的壁上的金属层。14.根据权利要求10所述的开关，其中，所述开关流体润湿的所述表面包含铱、铑、铂和铬中的至少一种。15.根据权利要求1所述的开关，其中，所述导电元件包含导电流道，所述导电流道从所述第一腔附近延伸到所述开关的一个或多个外...
【专利技术属性】
技术研发人员：王友珐，蔡维那，
申请(专利权)人：安华高科技ECBUIP新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]
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