水银微流体惯性开关制作与测试

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1、114传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第5期水银微流体惯性开关的制作与测试徐媛，杨涛，蔺怡，刘婷婷，陈光焱，王超(1．西南科技大学信息工程学院。四川绵阳621010；2．中国工程物理研究院电子工程研究所，四川绵阳621900)摘要：针对传统微机械“固一固”型触点开关存在触点磨损、接触不稳定、导通电阻大、抗干扰能力差等缺点，设计制作了一种利用水银液滴在变矩形截面微通道中的流动来实现通断的微流体惯性开关。利用阳极键合和DRIE技术制作了开关微通道，采用溅射沉积方式沉积了cr金属薄膜，分别通过离心转台和加速度传感器测

2、试了开关的准静态阈值和冲击阈值，实验测试结果分别为8．525，5．09g。实验结果表明：冲击阈值较准静态阈值小。关键词：惯性开关；微流体；微机械加工；准静态阈值；冲击阈值；测试中图分类号：TP212；TH706文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)05--0114--04Fabricationandtestofmercurymicro—fluidicinertialswitchaXUYuan，YANGTao，LINYi，LIUTing—ting，CHENGuang—yan，WANGChao。(1．SchoolofInformationEngineering，Southw

3、estUniversityofScienceandTechnology，Mianyang621010，China；2．InstituteofElectronicEngineering，ChinaAcademyofEngineringPhysics，Mianyang621900，China)Abstract：Tosolvedisadvantagessuchascontactwear，contactinstability，highon—resistanceandsignalbounceofthetraditionalmicro-mechanicalswitchbasedonsolid—so

4、lidcontact，amicro—fluidicinertialswitchisdeveloped，whichutilizesmovingmercurydropletinmicro-channelwithvaryingrectangularCROSSsectiontoclosetheswitch．AnodicbondingandDRIEtechnologyareadoptedtofabricatemicro—channelandsputteringmethodisemployedtodepositCrfilmandquasistaticthresholdandimpactthresh

5、oldareobtmnedwhichare8．525gand5．09grespectivelybyusingcentrifugalturntableandaccelerationsensor．Experimentalresultshowsthatquasistaticthresholdisgreaterthanimpactthreshold．Keywords：inertialswitch；micro—fluidics；micromachining；quasistaticthreshold；impactthreshold；test0引言文献[5]中提出了一种基于毛细管阀的微流体惯性开惯性

6、开关，也称为g值开关、阈值加速度计等J，是在关，分析了惯性开关的工作机理，推导出了加速度阈值的解超过阈值加速度作用下执行开关动作的精密惯性器件，被析公式。文献[6]模拟了此开关在加速度作用下水银液滴在微通道中的流动特性，研究了各结构参数对开关阈值特广泛应用于航空航天、汽车行业、惯性导航、弹药安全与控性和响应历程的影响。本文给出了水银微流体惯性开关的制系统等领域。传统的微机械惯性开关多采用“固一固”型微机械加工工艺，提出了开关的准静态阈值和冲击阈值的接触方式，存在触点磨损、接触不稳定]、导通电阻大∞、测试方案，通过开关样件的实验测试结果表明：冲击阈值较抗干扰能力差等缺点。水银微流体惯性开

7、关是在微机械惯准静态阈值小。性开关与微流体驱动基础上提出的一种新型微流体惯性元1水银微流体惯性开关的结构与原理器件，它采用水银液滴作为敏感惯性力的部件，替代了传统以硅为基底设计了带有毛细管无源阀的微流体惯性开的固体弹性电极，并利用其在微通道中的流动来实现开关关，在硅基板上刻蚀出毛细管微阀门、导气管和液槽，注入的通断。这种“固一液”型接触方式，增大了开关触点的有水银引出电极信号线后由玻璃盖板封闭，其敏感方向为效接触面积，保证了稳定的电流特性，也提