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随着微机电技术的发展,具有体积小、成本低、可靠性高等优点的金属微器件在汽车、工业安全控制、运输等领域得到了广泛应用。本文针对应用在汽车安全气囊系统的加速度开关进行研究,设计了一种低g值微惯性开关,实现了XOY面万向一致性、快速响应、稳定接触以及抗过载的功能。并采用UV-LIGA技术完成了开关的制作。最后通过离心机和落锤实验测试了开关的加速度阈值、响应时间、接触时间和抗过载保护等性能参数。针对开关的简化物理模型进行频率分析,确定了开关在给定加速度脉宽下最合适的固有频率范围。采用四根对称的阿基米德螺旋梁作为开关的支撑弹簧,不但很好地实现了低g值惯性开关的低频性,而且使得开关在XOY面内具有各向一致的刚度。设计的新型电极由球形接触面和改进的S形弹簧组成,球形接触面的结构相比于触点式结构提高了质量块-电极间隙的均匀性,而改进的S形弹簧减小了电极的刚度,有利于接触时间的延长。止挡柱设计在电极周围,既起到保护电极的作用又赋予了开关很强的抗过载能力。经ANSYS仿真,开关在XOY面内的加速度阈值范围为30.7g~34.4g,具有良好的万向性。在38g、5ms应用环境下的响应时间为1.28ms~1.40ms,接触时间为100μs~165μs。在700g过载加速度作用下,电极应力从无止挡保护的1736.2MPa降低到468MPa。采用UV-LIGA技术进行开关的制作。针对制作过程中关键尺寸制作误差引起的开关阈值偏差问题,提出了“厚度补偿”方法——通过调整某一尺寸变量来弥补其余多个变量尺寸误差造成的阈值偏差。即通过改变质量块厚度来弥补弹簧线宽、厚度及质量块-电极间隙制作误差造成的偏差,以此来提高开关的阈值精度。制作的开关实际结构尺寸为3870μm×3870μm×210μm,使用陶瓷片式封装载体对微开关进行了封装。最后通过离心机和落锤实验对开关进行了准静态和动态测试,测试结果表明开关的测试阈值处于35g~40g之间,其中动态测试中响应时间约为2.4ms,接触时间在100μs~120μs之间。开关在过载测试后依然保持完好。