[发明专利]一种MEMS接触式开关及其制备方法

说明书

本发明提出一种MEMS接触式开关及其制备方法，包括：帕尔贴制冷器；设置在所述帕尔贴制冷器的上表面的开关材料层；覆盖所述帕尔贴制冷器及所述开关材料层的上表面的传输电极层；形成在所述开关材料层的上表面并分隔所述传输电极层的毛细沟道；覆盖所述传输电极层，形成封有定量水气的密闭腔的封装管帽。本发明将MEMS开关与帕尔贴制冷器集成。开关中没有可动机械部件，没有材料磨损和机械粘连问题。开关的接触可靠性高，易于使用，且不易损坏。

技术领域

本发明属于微机电传感器领域，具体涉及一种MEMS接触式开关及其制备方法。

背景技术

电子开关在电子和通信领域具有广泛的应用。相比于晶体管开关，MEMS开关的插入损耗小、隔离度高、线性度好，因此越来越受到人们的关注。

传统的MEMS开关分为接触式和非接触式两种，其驱动方式通常以静电驱动和热驱动为主。1999年，P. M. Zavracky（人名）等人提出一种静电驱动的MEMS接触式开关，其体积小，功耗低，接触电阻小，工作频率可以达到100kHz。2002年，J.B. Rizk（人名）等人提出一种静电驱动的MEMS电容式开关，其工作频率为0.5–6 GHz，电容比为20:1。2007年，JiweiHuang（人名）等人提出一种热驱动的接触式开关，利用热驱动实现横向金属触点接触，其工作频率为0～8 GHz，具有较好的射频性能。

无论是静电驱动还是热驱动，传统的MEMS开关都存在机械可动部件，因此机械损伤是失效的主要原因。对于接触式开关，由于接触触点反复受到冲击，因此极易发生材料磨损和机械粘连，造成开关的失效。

发明内容

本发明的目的是提出一种无机械可动部件的MEMS接触式开关，通过温度控制实现开关通断：降温造成毛细冷凝，使得输入电极和输出电极在毛细沟道中的冷凝水和开关材料帮助下完成电接触，实现电流传输。升温造成水分子蒸发，开关材料层表现出绝缘特性，使得开关断开。

为了实现上述的目的，本发明提出一种MEMS接触式开关及其制备方法，具体方案如下：

一种MEMS接触式开关，所述MEMS接触式开关包括：

帕尔贴制冷器；

开关材料层，所述开关材料层设置在所述帕尔贴制冷器的上表面；

传输电极层，所述传输电极层覆盖所述帕尔贴制冷器及所述开关材料层的上表面；

毛细沟道，所述毛细沟道形成在所述开关材料层的上表面并分隔所述传输电极层；

封装管帽，所述封装管帽覆盖所述传输电极层，形成封有定量水气的密闭腔。

可选地，所述帕尔贴制冷器包括：

第一陶瓷基板；

第一电极阵列，所述第一电极阵列设置在所述第一陶瓷基板上；

热电偶阵列，所述热电偶阵列设置在所述第一电极阵列上；

第二电极阵列，所述第二电极阵列设置在所述热电偶阵列上；

第二陶瓷基板，所述第二陶瓷基板设置在所述第二电极阵列上。

可选地，所述热电偶阵列由P型掺杂的碲化铋材料和N型掺杂的碲化铋材料交替排列形成。

可选地，所述第一电极阵列的左右两侧的电极为所述帕尔贴制冷器的输入端或者输出端。

可选地，所述开关材料层在干燥条件下具有绝缘性，在结露条件下具有导电性。

可选地，所述开关材料层为氧化石墨烯或掺有氢氧化钾杂质的聚乙烯醇。

可选地，所述封装管帽通过密封胶粘接在所述传输电极层的表面。