Brevet FR2027237A1 — publié le 19700925

La présente invention se rapporte à. un transducteur électrique, employant un dispositif à l'état solide et conçu pour répondre à une force d'entrée de compression mécanique. En particulier, elle se rapporte à vin dispositif ayant un nouveau moyen d'ap-5 plication de forces d'entrée mécaniques. Le transducteur électrique classique, sensible à la pression, est ton transducteur qui change son courant ou qui produit un signal de sortie en réponse à une force de compression mécanique appliquée à une surface opérationnelle du dispositif à l'état soli-10 de, tel qu'un dispositif semi-conducteur, constitué par une Jonction PN ou une jonction d'arrêt semi-conducteur-métal. Cependant, ces dispositifs de transducteurs sont construits pour fournir une force concentrée sur une surface minuscule afin d'intensifier la sensibilité pour répondre à la force appliquée. En conséquence, 15 leur mécanisme d'application de forces est délicat et ennuyeux à construire. Par exemple, un des exemples de la technique antérieure a été construit à la manière telle qu'illustrée par la figure 1, où une aiguille de compression 33> constituée par une matière rigide telle qu'un fil de tungstène ayant une extrémité pointue,a été 20 agencée pour appuyer sur une surface opérationnelle 32 prévue sur un substrat semi-conducteur 31. Un autre exemple a été construit à la manière telle qu'illustrée sur la figure 2, dans laquelle un élément de compression 34, constitué d'une sphère rigide minuscule, entre en contact avec une surface opérationnelle 32 sur un substrat 25 semi-conducteur 31* et, après avoir été liés par une substance molle 35 telle qu'une résine adhésive, l'élément de compression 34 était comprimé par un levier de compression 36. Sur le dessin, 37 indique un film isolant prévu à la surface du dispositif. Ces dispositifs étaient conçus pour donner une pression con-30 centrée, par l'intermédiaire de l'élément de compression, à l'aire opérationnelle qui n'était pas plus grande que quelques dizaines de microns et, en conséquence, le procédé pour placer l'élément de compression à. une position désirée ou le procédé de liaison présentait beaucoup de difficultés. 35 La présente invention est destinée à présenter une solution souhaitable aux problèmes mentionnés ci-dessus, c'est-à-dire fondamentalement d'obtenir un transducteur à sensibilité élevée et, ensuite, de présenter un transducteur électrique facile à fabriquer. Le dispositif de la présente invention est totalement décrit 40 en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels : 69 45115 2 2027237 La figure 1 et la figure 2 représentent des vues, partiellement en coupe, de parties principales de transducteurs électriques sensibles à la pression, mentionnés ci-dessus. La figure 3 représente une vue en coupe de parties princi-5 pales d'un exemple d'un transducteur électrique sensible à la pression de la présente invention, et La figure 4 représente,à l'état fini, le dispositif représenté sur la figure 3. Sur la figure 3, la référence 1 désigne un substrat de dé-10 part d'un dispositif à l'état solide, tel qu'un substrat seati-conducteur, et la référence 12 indique une couche opérationnelle qui est, par exemple, une couche pulvérisée d'un fil* métallique en molybdène, formant une barrière de Schottky sur les surfaces en contact avec le substrat 1. Cette couche 12 peut être une couche de 15 semi-conducteur, ayant une conductibilité différente de celle du substrat et formant une jonction PN qui n'est pas profonde à partir de la surface et qui est formée entre elle et le substrat. La référence 13 désigne une couche d'électrode métallique liée d'une manière conductrice à la couche opérationnelle 12, un film d'or, d'alu-20 minium, de cuivre ou un métal mou tel qu'une soudure étain-plomb, etc... étant choisi. La référence 14 désigne un noyau ou partie centrale de l'élément de compression, qui est la caractéristique de la présente invention et sur la surface duquel on prévoit une couche métallique 15 qui peut être alliée par liaison par thermocom-25 pression avec la couche d'électrode métallique 13. Coaae partie centrale ou noyau 14 de l'élément de compression, un corps rigide sphérique en diamant, en rubis, en saphir, en agate, en quartz ou en verre convient bien. Comme couche métallique 15 pour recouvrir la partie centrale, on peut choisir de 1'aluminium, du cuivre, de 30 l'ç>r ou du nickel. En particulier pour la couche métallique 15, on préfère la choisir parmi les métaux qui doivent former un alliage eutectique avec la couche d'électrode métallique 13 à une faible température. Des exemples de combinaisons souhaitables dans ce but sont l'or-aluminium, le cuivre-aluminium, l'aluminium-nickel, l'or-35 cuivre, l'or-nickel etc..., toutes ayant de faibles points d'alliage eutectique compris entre 500°C et 1.000°C. Des procédés pour préparer ce dispositif sont présentés à titre d'exemple comme suit. D'abord, la surface de la partie centrale sphérique 14 du corps rigide est revêtue par la couche métal-40 lique 15 au moyen d'un dépôt sous vide, d'un dépôt chimique ou d'un 69 45115 3 2027237 revêtement non électrolytique. Ensuite, la couche d'électrode 13 et la couche métallique 15 sont liées en prenant le corps sphérique avec tin dispositif d'aspiration sous vide, et en le comprimant contre la couche d'électrode métallique 13 sur le substrat qui a été 5 chauffé et maintenu à une température spécifiée. Alors, la masse sphérique et la partie principale de l'électrode 13 sont liées, tel que représenté sur la figure 4, par un adhésif 5 en matière plastique molle ou en caoutchouc. Par la formation mentionnée ci-dessus, la partie centrale 14 de l'élément de compression peut être liée 10 d'une manière stable, à une position désirée, au moyen de l'alliage eutectique par liaison par thermocompression et, en. conséquence, la position liée ne se déplace pas, même lorsqu'elle est comprimée par un moyen de compression 6, qui est prévu pour comprimer la partie centrale 14 de l'élément de compression. Le dispositif ainsi formé 15 est placé sur un dispositif de support métallique 18, tel que représenté sur la figure 4, et est équipé de fils conducteurs d'électrode 19 et 20 et est achevé sous forme d'un transducteur à deux bornes. Le dispositif de la présente invention, fabriqué tel qu'indiqué ci-dessus, a une construction caractéristique telle que le pro-20 cédé de fixation de l'élément de compression minuscule sur la surface opérationnelle du semi-conducteur peut être réalisé facilement et, en même temps, on peut obtenir un transducteur très sensible puisqu'on peut employer un crops très rigide comme élément de compression. 25 La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réa lisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 69 45115 4 2027237 REVENDICATIONS 1 - Transducteur électrique sensible à la pression, constitué pour appliquer des forces d'entrée sur une aire opérationnelle spécifiée d'un dispositif à l'état solide, par un moyen de compres- 5 slon de corps rigide de manière telle que ses signaux de sortie varient selon les forces d'entrée appliquées, caractérisé en ce que l'aire opérationnelle pour recevoir la force d'entrée est recouverte par un film métallique mou et que la surface du moyen de compression de corps rigide est recouverte par un film métallique, et le 10 moyen de compression de corps rigide est fixé à l'aire opérationnelle du dispositif à l'état solide par l'intermédiaire d'une couche d'alliage eutectique formée entre les deux films métalliques. 2 - Transducteur électrique sensible à la pression selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on choisit comme matière pour 15 le film mou métallique un métal choisi dans le groupe comprenant l'or, 1'aluminium, le cuivre et orne soudure étain-plomb et on choisit, comme matière pour le film métallique à prévoir sur l'élément de compression de corps rigide, un métal choisi dans le groupe comprenant l'aluminium, le cuivre, l'or et le nickel, qui peut former 20 facilement un alliage autectique avec le précédent métal mou à une faible température. 3 - Transducteur électrique sensible à la pression selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise, comme moyen de compression de corps rigide, une sphère minuscule en matière choisie 25 dans le groupe comprenant le diamant, le rubis, le saphir, l'agate et le quartz. 4 - Procédé de fabrication d'un transducteur électrique sensible à la pression ayant une construction telle qu'on applique des forces d'entrée sur une aire opérationnelle spécifiée d'un dlsposi- 30 tif à l'état solide par un moyen de compression de corps rigide, dont les signaux électriques d'entrée varient selon les forces d'entrée, caractérisé en ce qu'il consiste à former un film métallique mou sur une surface spécifiée du dispositif à l'état solide ayant une aire opérationnelle recevant la pression, à former un film mé- 35 tallique sur la surface du moyen de compression de corps rigide par un procédé choisi parmi les procédés de dépôt sous vide, de dépôt par réaction à l'état gazeux et de revêtement non électrolytique, et à installer le moyen de compression de corps rigide recouvert par le film métallique sur le film métallique mou à la surface de l'aire 40 opérationnelle du dispositif à l'état solide par liaison par thermo-c(«pression, eutectique des deux files métalliques.