DE10339459A1 - Schalter und Herstellung desselben - Google Patents

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Abstract

Ein Schalter und eine Herstellung desselben. Der Schalter kann hergestellt werden durch (1) Aufbringen eines flüssigen Schaltelements auf ein Substrat, (2) Positionieren einer Kanalplatte benachbart zu dem Substrat, (3) Bewegen der Kanalplatte zu dem Substrat hin, wobei das flüssige Schaltelement die Kanalplatte benetzt und ein Abschnitt des flüssigen Schaltelements in zumindest eine Abfallkammer in der Kanalplatte isoliert wird; und (4) Schließen der Kanalplatte gegenüber dem Substrat.

Description

  • Flüssigmetallmikroschalter (LIMMS = liquid metal microswitches) wurden entwickelt, um eine zuverlässige Schaltfähigkeit zu liefern, indem eine kompakte Hardware (z. B. in der Größenordnung von Mikrometern) verwendet wird. Die geringe Größe von LIMMS macht dieselben ideal zur Verwendung in Hybridschaltungen und anderen Anwendungen, bei denen geringere Größen erwünscht sind. Neben der geringeren Größe derselben umfassen Vorteile von LIMMS gegenüber herkömmlicherer Schalttechnologien Zuverlässigkeit, die Eliminierung mechanischer Ermüdung, einen geringeren Kontaktwiderstand und die Fähigkeit, eine relativ hohe Leistung (z. B. etwa 100 Milliwatt) ohne ein Überhitzen zu schalten, um nur wenige zu kennen.
  • Gemäß einem Entwurf weisen LIMMS einen Hauptkanal auf, der teilweise mit einem Flüssigmetall gefüllt ist. Das Flüssigmetall kann als das leitfähige Schaltelement dienen. Treiberelemente, die benachbart zu dem Hauptkanal bereitgestellt sind, bewegen das Flüssigmetall durch den Hauptkanal, wobei die Schaltfunktion betätigt wird.
  • Während einer Zusammenfügung muß das Volumen eines Flüssigmetalls genau abgemessen und in den Hauptkanal zugeführt werden. Ein nicht genaues Abmessen und/oder Zuführen des richtigen Volumens eines Flüssigmetalls in den Hauptkanal könnte bewirken, daß der LIMM ausfällt oder defekt ist. Zum Beispiel könnte zuviel Flüssigmetall in den Hauptkanal einen Kurzschluß bewirken. Nicht genügend Flüssigmetall in dem Hauptkanal könnte den Schalter daran hindern, eine gute Verbindung herzustellen.
  • Die kompakte Größe von LIMMS macht es besonders schwierig, das Flüssigmetall genau abzumessen und in den Hauptkanal zuzuführen. Sogar Toleranzschwankungen der Maschinenausrüstung, die verwendet wird, um das Flüssigmetall zuzuführen, können während dem Zuführungsprozeß einen Fehler einbringen. Abmessungsschwankungen des Hauptkanals selbst können ebenfalls einen volumetrischen Fehler einbringen.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Zusammenfügen eines Schalters oder einen Schalter zu schaffen, so daß volumetrische Fehler korrigiert werden, die während eines Zusammenfügens möglicherweise eingebracht werden.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, einen Schalter gemäß Anspruch 7 oder einen Schalter gemäß Anspruch 15 gelöst.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Schalter, der eine Kanalplatte aufweist, die einen Hauptkanal und zumindest eine Abfallkammer aufweist, die in derselben gebildet ist. Der Schalter kann ferner ein Substrat aufweisen, das zumindest eine Kontaktanschlußfläche aufweist. Ein flüssiges Schaltelement wird auf die zumindest eine Kontaktanschlußfläche aufgebracht. Ein Abschnitt des flüssigen Schaltelements wird von dem Hauptkanal in die zumindest eine Abfallkammer isoliert, wenn die Kanalplatte mit dem Substrat zusammengefügt wird.
  • Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Verfahren zum Zusammenfügen eines Schalters, das folgende Schritte aufweist: Aufbringen eines flüssigen Schaltelements auf ein Substrat; Positionieren einer Kanalplatte benachbart zu dem Substrat; Bewegen der Kanalplatte zu dem Substrat hin; Isolieren eines Abschnitts des flüssigen Schaltelements von einem Hauptkanal in der Kanalplatte in eine Abfallkammer in der Kanalplatte.
  • Es sind aber auch andere Ausführungsbeispiele offenbart.
  • Veranschaulichende und gegenwärtig bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen gezeigt.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1(a) eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Schalters, gezeigt in einem ersten Zustand;
  • 1(b) eine perspektivische Ansicht des Schalters von 1(a), gezeigt in einem zweiten Zustand;
  • 2(a) einen Grundriß einer Kanalplatte, die verwendet wird, um den Schalter gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung herzustellen;
  • 2(b) einen Grundriß eines Substrats, das verwendet wird, um den Schalter gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung herzustellen;
  • 3 eine Seitenansicht der Kanalplatte, die benachbart zu dem Substrat positioniert ist, wobei ein flüssiges Schaltelement gezeigt ist, das auf das Substrat aufgebracht ist;
  • 4 eine Seitenansicht der Kanalplatte und des Substrats, die zueinander hin bewegt werden, wobei das flüssige Schaltelement die Kanalplatte benetzend gezeigt ist;
  • 5 eine Seitenansicht der Kanalplatte und des Substrats, die näher zueinander bewegt sind, wobei das flüssige Schaltelement gezeigt ist, das sich in die Abfallkammern entlädt;
  • 6 eine Seitenansicht der Kanalplatte und des Substrats, wobei das flüssige Schaltelement in einem Gleichgewicht gezeigt ist;
  • 7 eine Seitenansicht der Kanalplatte, die mit dem Substrat zusammengefügt ist, gezeigt in einem ersten Zustand; und
  • 8 eine andere Seitenansicht der Kanalplatte, die mit dem Substrat zusammengefügt ist, gezeigt in einem zweiten Zustand.
  • Ein Ausführungsbeispiel eines Schalters 100 ist gemäß den Lehren der Erfindung mit Bezug auf 1(a) und 1(b) gezeigt und beschrieben. Der Schalter 100 weist eine Kanalplatte 110, die einen Abschnitt eines Hauptkanals 120 definiert, Treiberkammern 130, 132 und Teil- oder Subkanäle 140, 142 auf, die die Treiberkammern 130, 132 fluidisch mit dem Hauptkanal 120 verbinden. Die Kanalplatte 110 wird mit einem Substrat 150 zusammengefügt, das ferner den Hauptkanal 120, die Treiberkammern 130, 132 und die Subkanäle 140, 142 definiert.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Kanalplatte 110 aus Glas hergestellt, obwohl auch andere geeignete Materialien verwendet werden können (z. B. Keramik, Plastik, eine Kombination von Materialien). Das Substrat 150 kann aus einem Keramikmaterial hergestellt sein, obwohl auch andere geeignete Materialien verwendet werden können.
  • Kanäle können in die Kanalplatte 110 geätzt werden (z. B. durch ein Sandstrahlen) und durch das Substrat 150 bedeckt werden, wodurch der Hauptkanal 120, die Treiberkammern 130, 132 und die Subkanäle 140, 142 definiert sind. Andere Ausführungsbeispiele zum Herstellen der Kanalplatte 110 und des Substrats 150 werden ebenfalls als innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung befindlich betrachtet.
  • Natürlich ist es klar, daß der Hauptkanal 120, die Treiberkammern 130, 132 und/oder die Subkanäle 140, 142 auf jegliche, geeignete Weise definiert sein können. Zum Beispiel können der Hauptkanal 120, die Treiberkammern 130, 132 und/oder die Subkanäle 140, 142 gänzlich innerhalb entweder der Kanalplatte 110 oder des Substrats 150 gebildet sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der Schalter zusätzliche Schichten aufweisen, und der Hauptkanal 120, die Treiberkammern 130, 132 und/oder die Subkanäle 140, 142 können teilweise oder gänzlich durch diese Schichten gebildet sein.
  • Es ist ebenfalls klar, daß der Schalter 100 nicht auf eine jegliche, spezielle Konfiguration begrenzt ist. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann eine jegliche, geeignete Anzahl von Hauptkanälen 120, Treiberkammern 130, 132 und/oder Subkanäle 140, 142 bereitgestellt und in geeigneter Weise miteinander verbunden sein. Auf ähnliche Weise sind die Hauptkanäle 120, die Treiberkammern 130, 132 und/oder die Subkanäle 140, 142 nicht auf eine jegliche, spezielle Geometrie begrenzt. Obwohl gemäß einem Ausführungsbeispiel die Hauptkanäle 120, die Treiberkammern 130, 132 und/oder die Subkanäle 140, 142 einen halbelliptischen Querschnitt aufweisen, kann der Querschnitt bei anderen Ausführungsbeispielen elliptisch, kreisförmig, rechteckig oder eine jegliche, andere geeignete Geometrie sein.
  • Gemäß dem in 1(a) und 1(b) gezeigten Ausführungsbeispielen kann der Schalter 100 ebenfalls eine Mehrzahl von Elektroden oder Kontaktanschlußflächen 160, 162, 164 aufweisen, die zu dem Inneren des Hauptkanals 120 freiliegend sind. Durch das Substrat 150 können Anschlußleitungen 170, 172 und 174 bereitgestellt sein und können während einer Operation des Schalters 100 einen elektrischen Strom zu/von den Kontaktanschlußflächen 160, 162, 164 tragen.
  • Natürlich kann der Schalter mit einer jeglichen Anzahl von Kontaktanschlußflächen versehen sein und mehr oder weniger umfassen als hierin gezeigt und beschrieben. Die Anzahl der Kontaktanschlußflächen kann zumindest zu einem gewissen Ausmaß von der beabsichtigten Verwendung des Schalters 100 abhängen.
  • Der Hauptkanal 120 ist teilweise mit einem flüssigen Schaltelement 180 gefüllt. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das flüssige Schaltelement 180 ein leitfähiges Fluid (z. B. Quecksilber (HG)). Das flüssige Schaltelement 180 als solches kann als ein leitfähiger Weg zwischen den Kontaktanschlußflächen 160, 162 oder den Kontaktanschlußflächen 162, 164 dienen. Alternativ kann ein undurchlässiges Fluid für einen optischen Schalter verwendet werden (nicht gezeigt). Das undurchlässige Fluid wird verwendet, um optische Wege zu blockieren und freizugeben, wie es einem Fachmann auf dem Gebiet ohne weiteres klar ist, nachdem derselbe mit den Lehren der Erfindung vertraut geworden ist.
  • Die Subkanäle 140, 142 können zumindest teilweise mit einem Treiberfluid 185 gefüllt sein. Vorzugsweise ist das Treiberfluid 185 ein nicht-leitfähiges Fluid, wie beispielsweise ein inertes Gas oder eine inerte Flüssigkeit. Die Treiberflüssigkeit 185 kann verwendet werden, um das flüssige Schaltelement 180 innerhalb des Hauptkanals 120 zu bewegen.
  • Treiberelemente 200, 202 (2(b)) können in den Treiberkammern 130, 132 bereitgestellt sein. Die Treiberelemente 200, 202 können beispielsweise eine Wärmeerzeugungseinrichtung (z. B. Dünnfilmwiderstände) aufweisen, die das Treiberfluid 185 erwärmen und bewirken, daß dasselbe sich ausdehnt. Andere jetzt bekannte oder später entwickelte Ausführungsbeispiele werden ebenfalls als innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung befindlich betrachtet. Zum Beispiel können die Treiberelemente 200, 202 eine Akustik- oder Pumpeinrichtung aufweisen, um nur wenige zu nennen. In jedem Fall können die Treiberelemente 200, 202 betrieben werden, daß Treiberfluid 185 (siehe 1(a) und 1(b)) in die Hauptkammer 120 zu zwingen, was bewirkt, daß sich das flüssige Schaltelement 180 „teilt" und sich innerhalb des Hauptkanals 120 bewegt.
  • Durch eine Darstellung ist der Schalter 100 in 1(a) in einem ersten Zustand gezeigt, wobei das flüssige Schaltelement 180 einen leitfähigen Weg zwischen den Kontaktanschlußflächen 162 und 164 herstellt. Das Treiberelement 202 kann betrieben werden, um eine Zustandsveränderung des Schalters 100 zu bewirken, wie es in 1(b) gezeigt ist. Eine Operation des Treiberelements 202 (2(b)) bewirkt, daß sich das flüssige Schaltelement 180 zu dem anderen Ende des Hauptkanals 120 hin bewegt, wobei das flüssige Schaltelement 180 einen leitfähigen Weg zwischen den Kontaktanschlußflächen 160 und 162 herstellt. Auf ähnliche Weise kann das Treiberelement 200 (2(b)) betrieben werden, um den Zustand des Schalters 100 zurück in den ersten Zustand zu verändern.
  • Geeignete Modifikationen an dem Schalter 100 werden ebenfalls als innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung befindlich betrachtet, wie es einem Fachmann auf diesem Gebiet ohne weiteres ersichtlich ist, nachdem er mit den Lehren der Erfindung vertraut geworden ist. Zum Beispiel ist die vorliegende Erfindung auch auf optische Mikroschalter (nicht gezeigt) anwendbar. Siehe auch zum Beispiel US-Patent Nr. 6,323,447 von Kondoh et al. mit dem Titel "Electrical Contact Breaker Switch, Integrated Electrical Contact Breaker Switch, and Electrical Contact Switching Method" und die US-Patentanmeldung Seriennr. 10/137,691 eingereicht am 2. Mai 2002 von Marvin Wong mit dem Titel "A Piezoelectrically Actuated Liquid Metal Switch", wobei beide hierbei durch Bezugnahme auf alles, was offenbart ist, aufgenommen sind.
  • Die vorhergehende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des Schalters 100 ist bereitgestellt, um die Operation desselben besser zu verstehen. Es sollte ebenfalls klar sein, daß die vorliegende Erfindung auf jegliche eines breiten Bereichs anderer Typen und Konfigurationen von Schaltern anwendbar ist, die jetzt bekannt sind oder die eventuell in der Zukunft entwickelt werden.
  • Der Schalter 100 kann eine Kanalplatte 110 und ein Substrat 150 aufweisen, wie es gemäß einem Ausführungsbeispiel in 2(a) beziehungsweise 2(b) detaillierter gezeigt ist. Es ist anzumerken, daß die Kanalplatte 110 in 2(a) gezeigt ist, wie dieselbe von oben durch die Kanalplatte 110 blickend erscheint. Das Substrat 150 ist in 2(b) gezeigt, wie dasselbe von der Seite (z. B. oben) erscheint, die an die Kanalplatte 110 anstößt. Zusätzlich sind der Hauptkanal 120, die Subkanäle 140, 142, die Abfallkammern 210, 212 und Heizkammern 130, 132 in 2(b) umrissen, um das Vorhandensein derselben bei Ausführungsbeispielen anzugeben, bei denen zumindest ein Abschnitt dieser Merkmale in dem Substrat 150 bereitgestellt ist, wie es oben erörtert ist.
  • Die Kanalplatte 110 weist einen Hauptkanal 120 und Abfallkammern 210, 212 auf, die in derselben gebildet sind. Das Substrat 150 weist Kontaktanschlußflächen 160, 162, 164 auf. Die Kontaktanschlußflächen 160, 162, 164 können auf einem benetzbaren Material hergestellt sein. Wo die Kontaktanschlußflächen 160, 162, 164 dazu dienen, elektrische Verbindungen herzustellen, sind die Kontaktanschlußflächen 160, 162, 164 aus einem leitfähigen Material, wie beispielsweise einem Metall, hergestellt.
  • Die Kontaktanschlußflächen 160, 162, 164 sind voneinander beabstandet. Vorzugsweise öffnen sich die Subkanäle 140, 142 zu der Hauptkammer 120 in dem Raum, der zwischen den Kontaktanschlußflächen 160, 162, 164 bereitgestellt ist. Eine derartige Anordnung dient dazu, um eine Trennung des flüssigen Schaltelements 180 während Schaltoperationen zu verbessern.
  • Ein flüssiges Schaltelement 180 kann auf die Kontaktanschlußflächen 160, 162, 164 aufgebracht werden, wie es gemäß einem Ausführungsbeispiel in 3 gezeigt ist. Vorzugsweise ist das flüssige Schaltelement 180 mehr als nötig ist, um eine Schaltfunktion zu erfüllen. Ein Überschußabschnitt des flüssigen Schaltelements entlädt sich aus dem Hauptkanal 120 in die Abfallkammern 210, 212, wenn die Kanalplatte 110 mit dem Substrat 150 zusammengefügt wird, wie es im folgenden detaillierter erörtert wird.
  • Der Hauptkanal 120 kann von den Abfallkammern 210, 212 durch Sperren oder Barrieren 300, 302 auf der Kanalplatte 110 isoliert sein. Die Barrieren 300, 302 dienen dazu, das flüssige Schaltelement 180 während eines Zusammenfügens in den Hauptkanal 120 und die Abfallkammern 210, 212 zu isolieren, siehe zum Beispiel die Darstellung von 4 durch 7, die unten erörtert wird. Die Barrieren 300, 302 dienen auch dazu, nach einem Zusammenfügen (z. B. während einer Operation des Schalters 100) das überflüssige flüssige Schaltelement 180 in den Abfallkammern 210, 212 zu isolieren. Folglich müssen die Abfallkammern 210, 212 nicht getrennt abgedichtet sein, aber können es sein, falls es so gewünscht wird.
  • Abdichtriemen 220, 222, 224 können auf der Kanalplatte 110 bereitgestellt sein, um ein Benetzen des flüssigen Schaltelements 180 zu der Kanalplatte 110 zu fördern. Die Abdichtriemen 220, 222, 224 sind in 2(a) in einer Umrißform dargestellt, um die Position derselben relativ zu dem Hauptkanal 120 und den Abfallkammern 210, 212 (d. h. über den Kanälen liegend) besser zu zeigen.
  • Die Abdichtriemen 220, 222, 224 sind vorzugsweise aus einem benetzbaren Material hergestellt. Geeignete Materialien können Metall und Metallegierungen umfassen, um nur wenige zu nennen. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Abdichtriemen 220, 222, 224 aus einer oder mehreren Schichten eines Dünnfilmmetalls hergestellt. Zum Beispiel können die Abdichtriemen 220, 222, 224 eine dünne Schicht (z. B. etwa 1000 A) aus Chrom (Cr), eine dünne Schicht (z. B. etwa 5000 A) aus Platin (Pt) und eine dünne Schicht (z. B. etwa 1000 A) aus Gold (Au) aufweisen. Die äußerste Schicht aus Gold löst sich schnell auf, wenn dieselbe in Kontakt mit einem flüssigen Schaltelement 180 aus Quecksilber (Hg) kommt, und das Quecksilber bildet mit der Schicht aus Platin eine Legierung. Folglich benetzt das flüssige Schaltelement 180 ohne weiteres die Abdichtriemen 220, 222, 224.
  • Es ist anzumerken, daß einer der Abdichtriemen (z. B. 220) sich vorzugsweise über eine der Barrieren (z. B. 300) in die benachbarte Abfallkammer (z. B. 210) erstreckt. Daher benetzt das flüssige Schaltelement 180 die Barriere 300 und überschüssiges flüssiges Schaltelement 180 wird ohne weiteres während eines Zusammenfügens (siehe 4) in die Abfallkammer 210 entladen.
  • Es ist ebenfalls anzumerken, daß einer der Abdichtriemen (z. B. 224) sich vorzugsweise nicht über eine der Barrieren (z. B. 302) in die benachbarte Abfallkammer (z. B. 212) erstreckt. Das flüssige Schaltelement 180 benetzt ohne einen Abdichtriemen die Barriere 302 nicht ohne weiteres. Folglich wird zumindest ein Abschnitt des flüssigen Schaltelements 180 während einem Zusammenfügen (siehe 5) in den Hauptkanal 120 zu der Kontaktanschlußfläche 162 hin gedrängt.
  • Auf ein Zusammenfügen folgend, bleibt die gewünschte Menge des flüssigen Schaltelements 180 in dem Hauptkanal 120, wie es in 7 und 8 gezeigt ist. Das flüssige Schaltelement 180, das in dem Hauptkanal 120 bleibt, kann verwendet werden, um eine Zustandsänderung bei dem Schalter 100 zu bewirken, wie es oben beschrieben ist. Ein Überschuß des flüssigen Schaltelements 180 wird von dem Hauptkanal 120 in den Abfallkammern 210, 212 isoliert.
  • Vorzugsweise sind die Abfallkammern 210, 212 von dem Hauptkanal 120 durch Barrieren 300, 302 getrennt. Die Abfallkammern können ebenfalls abgedichtet sein (z. B. um den äußeren Umfang des Schalters 100). Zum Beispiel können an dem äußeren Umfang der Kanalplatte 110 und/oder des Substrats 150 Abdichtungen 310, 312 (z. B. hergestellt aus CYTOP®, das im Handel von Asahi Glass Company, Ltd (Tokyo, Japan) erhältlich ist) bereitgestellt sein. Daher bleibt überschüssiges flüssiges Schaltelement 180 in den Abfallkammern 210, 212. Alternativ kann überschüssiges flüssiges Schaltelement 180 aus den Abfallkammern 210, 212 nach Wunsch entfernt werden.
  • Der Schalter 100 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt hergestellt werden. Das flüssige Schaltelement 180 wird auf das Substrat 150 aufgebracht, wie es in 3 dargestellt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel wird das flüssige Schaltelement 180 auf jede der Kontaktanschlußflächen 160, 162, 164 aufgebracht. Obwohl das flüssige Schaltelement 180 nicht genau abgemessen werden muß, können geeignete Volumina des aufgebrachten flüssigen Schaltelements 180 „Wölbungen" auf den Kontaktanschlußflächen 160, 162, 164 bilden, doch dasselbe läuft vorzugsweise nicht über die Seiten der Kontaktanschlußflächen 160, 162, 164 auf das Substrat 150.
  • Die Kanalplatte 110 kann benachbart zu dem Substrat 150 positioniert sein. Obwohl die Kanalplatte 110 vor einem Aufbringen des flüssigen Schaltelements 180 benachbart zu dem Substrat 150 positioniert werden kann, ist die Erfindung nicht auf diese Sequenz beschränkt. Die Kanalplatte 110 kann dann zu dem Substrat 150 hin bewegt werden.
  • Wenn die Kanalplatte 110 zu dem Substrat 150 hin bewegt wird, kommt das flüssige Schaltelement 180 auf den Kontaktanschlußflächen 160, 164 in Kontakt mit den Barrieren 300, 302 auf der Kanalplatte 110, wie es in 4 gezeigt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel benetzt das flüssige Schalt element 180 auf der Kontaktanschlußfläche 160 den Abdichtriemen 220, der sich aus dem Hauptkanal 120 über die Barriere 300 in die Abfallkammer 210 erstreckt. Folglich wird überschüssiges flüssiges Schaltelement 180 in die Abfallkammer 210 entladen und wird nicht in den Hauptkanal 120 gedrängt.
  • Ebenso gemäß dem Ausführungsbeispiel benetzt das flüssige Schaltelement 180 auf der Kontaktanschlußfläche 164 die Barriere 302 nicht, da dieselbe nicht mit einem Abdichtriemen 220 versehen ist, der sich in die Abfallkammer 212 erstreckt. Anstelle dessen erhöht sich der hydrostatische Druck des flüssigen Schaltelements 180, wenn die Barriere 302 gegen dasselbe bewegt wird, und drängt das flüssige Schaltelement 180 in den Hauptkanal 120 und in Kontakt mit den flüssigen Schaltelement 180 auf der Kontaktanschlußfläche 162, wie es in 4 und 5 gezeigt ist. Ein Abschnitt des flüssigen Schaltelements 180 (d. h. Überschuß) kann auch in die Abfallkammer 212 entladen werden.
  • Der Zusammenfügungsprozeß weist vorzugsweise ein Anhalten oder Verlangsamen einer Bewegung der Kanalplatte 110 zu dem Substrat 150 hin für eine Zeit auf, die ausreichend ist, um das flüssige Schaltelement 180 sich ausgleichen oder in ein Gleichgewicht bringen zu lassen. Die Oberflächenspannung des flüssigen Schaltelements 180 bewirkt, das das flüssige Schaltelement 180 zu einem Bereich hin fließt, der einen größeren Querschnittsbereich aufweist (d. h. die Abfallkammern 210, 212). Eine Bewegung des flüssigen Schaltelements 180 ist durch benetzbare Bereiche (d. h. die Kontaktanschlußflächen 160, 164 und die Abdichtriemen 220, 224) verbessert.
  • Das flüssige Schaltelement 180 ist in 6 in einem Gleichgewicht zwischen den Abfallkammern 210, 212 und dem Hauptkanal 120 gezeigt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich das flüssige Schaltelement 180 auf der Kontaktanschlußfläche 160 im wesentlichen senkrecht zu dem Substrat 150 und ist zwischen der Kante der Kontaktanschlußfläche 160 und der Kante des Abdichtriemens 220 ausgerichtet. Das flüssige Schaltelement 180 auf der Kontaktanschlußfläche 164 hat sich mit dem flüssigen Schaltelement 180 auf der Kontaktanschlußfläche 162 vermischt. Das flüssige Schaltelement 180 benetzt die Kontaktanschlußflächen 162, 164 und den Abdichtriemen 222, 224 und hat sich von der Kanalplatte 110 und dem Substrat 150 zwischen die Kontaktanschlußflächen 162, 164 und die Abdichtriemen 222, 224 „zurückgezogen". Überschüssiges Schaltelement 180 wird entladen oder anderweitig in die Abfallkammern 210, 212 entfernt.
  • Die Kanalplatte 110 kann dann gegenüber dem Substrat 150 abgeschlossen werden, wie es in 7 gezeigt ist. Das flüssige Schaltelement 180 kann unter den Barrieren 300, 302 heraus- und in den Hauptkanal 120 und die Abfallkammer 210, 212 hineingedrängt werden. Das Volumen des flüssigen Schaltelements 180, das unter den Barrieren 300, 302 herausgedrängt wird, kann sich zu dem Luftraum zwischen dem flüssigen Schaltelement 180 in dem Hauptkanal 120 hin wölben (wie es in 7 dargestellt ist), doch dasselbe wird nicht soweit in den Hauptkanal 120 hineingedrängt, daß der Schalter kurzgeschlossen ist.
  • Die Kanalplatte 110 kann mit dem Substrat 150 auf jegliche geeignete Weise verbunden werden. Bei einem Ausführungsbeispiel wird ein Haftmittel verwendet, um die Kanalplatte 110 mit dem Substrat 150 zu verbinden. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel können Schrauben oder andere geeignete Befestigungsvorrichtungen verwendet werden. Die Barrieren 300, 302 dienen dazu, den Hauptkanal 120 von den Abfallkammern 210, 212 zu isolieren.
  • Der Schalter 100 kann wie oben beschrieben betrieben werden. Durch eine kurze Darstellung ist der Schalter 100 in 7 in einem ersten Zustand gezeigt, wobei das flüssige Schaltelement 180 einen leitfähigen Weg zwischen den Kon taktanschlußflächen 162 und 164 herstellt. Das Treiberelement 202 (2(b)) kann betrieben werden, um eine Zustandsänderung des Schalters 100 zu bewirken, wie es oben erörtert ist. Eine Operation des Treiberelements 202 bewirkt, daß das flüssige Schaltelement 180 sich zu dem anderen Ende des Hauptkanals 120 hin bewegt, wobei das flüssige Schaltelement 180 einen leitfähigen Weg zwischen den Kontaktanschlußflächen 160 und 162 herstellt, wie es in 8 gezeigt ist. Das Treiberelement 200 (2(b)) kann betrieben werden, um den Zustand des Schalters 100 zurück in den ersten Zustand (7) zu ändern.
  • Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß der Schalter 100 und die Herstellung desselben gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung eine wichtige Entwicklung auf dem Gebiet darstellen. Die vorliegende Erfindung läßt eine Abweichung bei dem Flüssigmetallvolumen zu, das abgemessen und in den Hauptkanal 120 zugeführt wird. Überschüssiges flüssiges Schaltelement 180 wird in die Abfallkammer(n) 210, 212 entfernt. Folglich korrigiert die vorliegende Erfindung volumetrische Fehler, die während einer Zusammenfügung von Kontaktschaltvorrichtungen (z. B. LIMMS) eingebracht werden können. Zum Beispiel korrigiert die vorliegende Erfindung volumetrische Fehler, die aus der Toleranz der Zuführungswerkzeuge resultieren. Die vorliegende Erfindung korrigiert ebenfalls volumetrische Fehler, die aus Schwankungen in den Abmessungen des Hauptkanals 120 selbst resultieren.

Claims (25)

  1. Verfahren zum Zusammenfügen eines Schalters (100), das folgende Schritte aufweist: Aufbringen eines flüssigen Schaltelements (180) auf ein Substrat (150); Positionieren einer Kanalplatte (110) benachbart zu dem Substrat; und Bewegen der Kanalplatte zu dem Substrat hin, wobei ein Abschnitt des flüssigen Schaltelements von einem Hauptkanal (120) in der Kanalplatte in eine Abfallkammer (210, 212) in der Kanalplatte isoliert wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner ein Anhalten aufweist, damit das flüssige Schaltelement (180) ausgeglichen wird.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner ein Schließen der Kanalplatte (110) gegenüber dem Substrat (150) aufweist.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, das ferner ein Abdichten der Abfallkammer (210, 212) von dem Hauptkanal (120) aufweist.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das flüssige Schaltelement (180) eine Kontaktanschlußfläche (160, 162, 164) an dem Substrat (150) und einen Abdichtriemen (220, 222, 224) auf der Kanalplatte (110) benetzt, wenn die Kanalplatte zu dem Substrat hin bewegt wird.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das flüssige Schaltelement (180) einen Abdichtriemen (220, 222, 224) auf der Kanalplatte (110) benetzt, der sich zwischen dem Hauptkanal (120) und der Abfallkammer (210, 212) erstreckt, wenn die Kanalplatte zu dem Substrat (150) hin bewegt wird.
  7. Schalter (100), der durch folgende Schritte hergestellt wird: Aufbringen eines flüssigen Schaltelements (180) auf ein Substrat (150), wobei das Volumen des flüssigen Schaltelements mehr ist, als benötigt wird, um eine Schaltfunktion zu erfüllen; Bewegen einer Kanalplatte (110) zu dem Substrat (150) hin, wobei die Kanalplatte Barrieren (300, 302) aufweist, die einen Abschnitt des flüssigen Schaltelements (180) in zumindest eine Abfallkammer (210, 212) in der Kanalplatte (110) isolieren, wenn die Barrieren (300, 302) sich mit dem flüssigen Schaltelement (180) in Kontakt befinden; und Schließen der Kanalplatte (110) gegenüber dem Substrat (150).
  8. Schalter gemäß Anspruch 7, bei dem das flüssige Schaltelement (180) ein Flüssigmetall ist.
  9. Schalter gemäß Anspruch 7 oder 8, bei dem das flüssige Schaltelement (180) auf eine Mehrzahl von Kontaktanschlußflächen (160, 162, 164) auf dem Substrat (150) aufgebracht ist, wobei das flüssige Schaltelement (180) zumindest zwei der Mehrzahl der Kontaktanschlußflächen (160, 162, 164) leitfähig miteinander verbindet.
  10. Schalter gemäß einen der Ansprüche 7 bis 9, bei dem eine Bewegung der Kanalplatte (110) zu dem Substrat (150) hin angehalten wird, um das flüssige Schaltelement (180) ausgleichen zu lassen.
  11. Schalter gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem ein Bewegen der Kanalplatte (110) zu dem Substrat (150) hin verlangsamt wird, um das flüssige Schaltelement (180) ausgleichen zu lassen.
  12. Schalter gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem die Abfallkammer (210, 212) nach einem Schließen der Kanalplatte (110) gegenüber dem Substrat (150) von einem Hauptkanal (120) in der Kanalplatte (110) abgedichtet ist.
  13. Schalter gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, bei dem das flüssige Schaltelement (180) zumindest einen Abdichtriemen (220, 222, 224) auf der Kanalplatte (110) benetzt, wenn die Kanalplatte zu dem Substrat (150) hin bewegt wird.
  14. Schalter gemäß Anspruch 13, bei dem das flüssige Schaltelement (180) zumindest einen Abdichtriemen (220, 222, 224) benetzt, der sich zwischen einem Hauptkanal (120) und der zumindest einen Abfallkammer (210, 212) auf der Kanalplatte erstreckt, wobei der zumindest eine Abdichtriemen (220, 222, 224) die Trennung des Abschnitts des flüssigen Schaltelements (180) in die zumindest eine Abfallkammer (210, 212) verbessert.
  15. Schalter (100), der folgende Merkmale aufweist: eine Kanalplatte (110), die einen Hauptkanal (120) und zumindest eine Abfallkammer (210, 212) aufweist, die in derselben gebildet ist; ein Substrat (150), das zumindest eine Kontaktanschlußfläche (160, 162, 164) aufweist; ein flüssiges Schaltelement (180), das auf die zumindest eine Kontaktanschlußfläche (160, 162, 164) aufge bracht ist, wobei ein Abschnitt des flüssigen Schaltelements (180) von dem Hauptkanal (120) in die zumindest eine Abfallkammer (210, 212) isoliert wird, wenn die Kanalplatte (110) mit dem Substrat (150) zusammengefügt wird.
  16. Schalter gemäß Anspruch 15, bei dem die Kanalplatte (110) ferner eine Treiberkammer (130, 132) aufweist, die mit dem Hauptkanal (120) verbunden ist.
  17. Schalter gemäß Anspruch 15 oder 16, der ferner eine erste Abfallkammer (210) an einem Ende des Hauptkanals (120) und eine zweite Abfallkammer (212) an einem anderen Ende des Hauptkanals (120) aufweist.
  18. Schalter gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, der ferner zumindest eine Barriere (300, 302) auf der Kanalplatte (110) aufweist, wobei die zumindest eine Barriere (300, 302) das flüssige Schaltelement (180) zwischen der zumindest einen Abfallkammer (210, 212) und dem Hauptkanal (120) isoliert.
  19. Schalter gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, der ferner zumindest einen Abdichtriemen (220, 222, 224) in dem Hauptkanal (120) der Kanalplatte (110) aufweist, wobei das flüssige Schaltelement (180) den zumindest einen Abdichtriemen (220, 222, 224) benetzt.
  20. Schalter gemäß Anspruch 19, bei dem sich der zumindest eine Abdichtriemen (220, 222, 224) zwischen dem Hauptkanal (120) und der zumindest einen Abfallkammer (210, 212) erstreckt.
  21. Schalter gemäß Anspruch 19, bei dem der zumindest eine Abdichtriemen (220, 222, 224) gänzlich innerhalb des Hauptkanals (120) positioniert ist.
  22. Schalter gemäß Anspruch 19, bei dem ein erster Abdichtriemen gänzlich innerhalb des Hauptkanals (120) positioniert ist und sich ein zweiter Abdichtriemen zwischen dem Hauptkanal (120) und der zumindest einen Abfallkammer (210, 212) erstreckt.
  23. Schalter gemäß einem der Ansprüche 15 bis 22, bei dem das flüssige Schaltelement (180) ein Flüssigmetall ist.
  24. Schalter gemäß einem der Ansprüche 15 bis 23, bei dem das flüssige Schaltelement (180) in zumindest drei Volumina aufgebracht ist, wobei sich zwei der zumindest drei Volumina während einer Zusammenfügung verbinden.
  25. Schalter gemäß einem der Ansprüche 15 bis 23, bei dem das flüssige Schaltelement (180) in zumindest zwei Volumina aufgebracht ist.
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