Микромеханический коммутационный элемент управляемый внешним магнитным полем (MEMS – переключатель) MS1

Патент США № US6663158B1


MEMS-переключатель MS1 на печатной плате	Увеличенное изображение магнитоуправляемого MEMS-переключателя MS1

Сравнительная характеристика магнитоуправляемых датчиков

	Микропереключатель MS1	Датчик Холла	Геркон
Характерные размеры	3 мм²	6 мм²	18 мм²
Не требует энергопотребления	+	-	+
Малый размер	+	+	-
Точность определения положения	+	+	-

Конструкция прибора

Микропереключатель состоит из исполнительного механизма и электрических контактов заключенных в герметичный кремниевый корпус. Исполнительный механизм состоит из ферромагнитной пластины из гальванического сплава FeNi толщиной 8 микрон, прикрепленной с помощью гибких торсионных рычагов к кремниевой подложке, предварительно покрытой изолирующим слоем. Подвижная ферримагнитная пластина содержит электрические контакты, покрытые материалом из платиновой группы. На изоляционной подложке также расположены электрические контакты и проводники из золота. В герметичном кремниевом корпусе выполнены сквозные токопроводящие каналы, соединяющиеся с контактными площадками для поверхностного монтажа (SMD).

Описание принципа работы

Под влиянием внешнего магнитного поля контактная ферромагнитная пластина внутри датчика переориентируется вдоль линий магнитного поля, замыкая или размыкая цепь. Таким образом, состояние переключателя определяется только линией ориентации магнитного поля. Поэтому переключатель должен всегда находиться под влиянием магнита. Момент коммутации происходит в точке пересечения медианой магнита магнитного центра переключателя. Как компонент, пригодный для поверхностного монтажа (SMD), микропереключатель может припаиваться на печатную плату. Паяльные столбики сделаны из SnAgCu, могут применяться стандартные циклы оплавления (при 260⁰С).

Технические характеристики прибора

Электрические характеристики

Диапазон коммутируемого напряжения, В	от 0 до 5
Пропускаемый ток (резистивная нагрузка), мА	от 0 до 1
Коммутационное сопротивление, Ом, не более	2
Износостойкость (кол-во циклов) 10 мкА, 3 В, R <100 кОм, не менее	10⁸
Износостойкость (кол-во циклов) 1 мA, 5 В, R < 500 Ом, не менее	10⁶
Сопротивление изоляции между разомкнутыми контактами, МОм	100 при 100 В

Механические характеристики

Габаритные размеры, мм	1.60x1.65x1.15
Механическая износостойкость (кол-во срабатываний)	2x10⁸
Время задержки переключения (включая дребезг), мкс, не более	50
Частота коммутации, кГц	1
Синусоидальная вибрация	10-500 Гц, (5g)
Механический удар одиночного действия	30g (11 мс)

Размеры микропереключателя

Все размеры указаны в миллиметрах, пересечением штрихпунктирных линий изображен магнитный центр переключателя

Достоинства прибора

Не требует питания
Высокий уровень интеграции
Высокая точность коммутации
Низкий гистерезис
Бесконтактный
Герметичный
Поверхностно монтируемый
широкий диапазон рабочих температур (-40⁰ до 150⁰С)
не содержит свинец и отвечает требованиям RoHS

Области применения прибора

Датчики положения для:

авиастроения
автомобилестроения
робототехники
систем автоматики
медицинской техники
бытовой техники
мобильных телефонов

Нажимные кнопки и клавиатуры.

Микромеханический коммутационный элемент управляемый внешним магнитным полем (MEMS – переключатель) MS1

Сравнительная характеристика магнитоуправляемых датчиков