INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
active. La membrane a été formée en formant une cavité dans la surface arrière. La membrane comprend une résistance extensométrique. Une pression est détectée sur la base de la variation de la valeur de la résistance extensométrique dans un capteur de pression à semiconducteur du type membrane fabriqué à partir de la tranche de semiconducteur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La suite de la description se réfère aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 est une vue en plan schématique d'un capteur de pression à semiconducteur du type membrane conforme à un mode de réalisation de la présente invention ; La figure 2 est une coupe schématique du capteur de pression à semiconducteur de la figure 1, faite selon la ligne II-II, montrant l'état du capteur de la figure 1 qui a été fixé sur un plot en verre; La figure 3 est une vue en plan schématique du capteur de pression à semiconducteur de la figure 1, observé par l'arrière du capteur de la figure 1; La figure 4 est une vue montrant les axes cristallographiques qui se trouvent sur la surface active du substrat inclus dans le capteur de pression de la figure 1; La figure 5 est un schéma de circuit équivalent pour un pont de Wheatstone inclus dans le capteur de pression de la figure 1; La figure 6 est une représentation montrant des différences dimensionnelles entre le capteur de pression proposé de la figure 12 et le capteur de pression de la figure 3; La figure 7A est une vue en plan schématique d'un capteur de pression à semiconducteur du type membrane qui comprend un substrat semiconducteur (100), lorsqu'on l'observe par sa surface arrière, et la figure 7B est une coupe schématique du capteur de pression de la figure 7A, faite selon la ligne VIIB-VIIB; La figure 8 est une vue en plan schématique d'une tranche
de semiconducteur à partir de laquelle le capteur de pression à semiconducteur de la figure 1 est fabriqué; La figure 9 est une représentation montrant les orientations de faces cristallographiques fondamentales orthogonales à une face cristallographique d'orientation (110); La figure 10 est une vue en plan schématique d'une autre tranche de semiconducteur à partir de laquelle le capteur de pression à semiconducteur de la figure 1 est fabriqué; La figure 11A est une représentation graphique montrant la corrélation entre la sensibilité du capteur de pression et l'écart par rapport à l'angle visé, et la figure 11 B est une représentation graphique montrant la corrélation entre la dépendance de la sensibilité vis- à-vis de la température et l'écart par rapport à l'angle visé ; et La figure 12 est une vue en plan schématique d'un capteur de pression à semiconducteur du type membrane proposé, fabriqué en utilisant un substrat semiconducteur (110), montrant une cavité et une membrane placée au fond de la cavité.
On décrira la présente invention en détail en se référant à un mode de réalisation. Un capteur de pression à semiconducteur du type membrane S1 représenté sur les figures 1 à 3 comprend un substrat semiconducteur 10 consistant sensiblement en silicium, qui a été formé en utilisant une technique de fabrication de puce de semiconducteur bien connue. Le substrat semiconducteur 10 a la forme d'une plaquette rectangulaire. Comme représenté sur les figures 1 à 3, le substrat semiconducteur 10 a une surface active 11, une surface arrière 12, qui est opposée à la surface active 11, et quatre côtés 10a. Chacune des surfaces 11,12 a une face cristallographique d'orientation (110).
Comme représenté sur la figure 2, le substrat semiconducteur 10 est constitué fondamentalement d'un substrat en silicium d'un type de conductivité. Cependant, le substrat semiconducteur 10 peut être constitué fondamentalement de deux couches ayant un type de conductivité différent. Par exemple, l'une des deux couches peut être un substrat en silicium de type p, et l'autre peut être une couche épitaxiale de type n.
Comme représenté sur les figures 2 et 3, le substrat semiconducteur 10 comporte une cavité 13, qui a été formée en utilisant une gravure anisotrope avec une solution alcaline, dans la surface arrière 12, et une membrane 14 au fond de la cavité 13, à l'endroit auquel le substrat semiconducteur 10 a été aminci par la formation de la cavité 13. Comme représenté sur les figures 1 et 3, la membrane 14 est octogonale. Deux côtés de la membrane octogonale 14 sont sensiblement orthogonaux à un axe cristallographique d'orientation sensiblement parallèle à la surface active 11. Deux autres côtés de la membrane octogonale 14 sont sensiblement orthogonaux à un axe cristallographique d'orientation sensiblement parallèle à la surface active 11. Les deux autres côtés de la membrane octogonale 14 sont sensiblement orthogonaux à un axe cristallographique sensiblement parallèle à la surface active 11.
La membrane octogonale 14 peut être formée en utilisant un masque de gravure ayant une ouverture hexagonale et une opération de gravure anisotrope. A la place de la membrane octogonale 14, il est possible de former une membrane ayant une forme différente, telle qu'un rectangle, à condition que la membrane de forme différente soit formée par gravure anisotrope d'un substrat semiconducteur (110).
La membrane 14 comprend quatre résistances extensométriques Rc1 , Rs1 , Rc2, Rs2, qui sont des éléments piézorésistifs.
Les résistances extensométriques Rc1, Rs1 , Rc2, Rs2 s'étendent sensiblement dans la direction d'un axe cristallographique d'orientation sensiblement parallèle à la surface active 11, du fait que le coefficient piézorésistif du silicium est plus élevé dans une direction d'un axe cristallographique d'orientation que dans la direction de tout autre axe cristallographique. Lorsque la membrane 14 est déformée par une pression à détecter, les valeurs des résistances extensométriques Rc1 , Rs1 , Rc2, Rs2 varient en réponse à la déformation de la membrane 14, et la pression est détectée sur la base des variations des valeurs des résistances.
Comme représenté sur les figures 1,3 et 4, les résistances extensométriques Rc1 , Rs1, Rc2, Rs2 comprennent des première et
seconde résistances extensométriques centrales Rc1, Rc2, qui sont placées dans la région centrale de la membrane 14, et des première et seconde résistances extensométriques latérales Rs1, Rs2, qui sont placées à la périphérie de la membrane 14. Les résistances extensométriques centrales Rc1, Rc2 se déforment plus aisément que les résistances extensométriques latérales Rs1, Rs2. Ainsi, les valeurs des résistances extensométriques centrales Rc1, Rc2 changent avec une plus grande sensibilité vis-à-vis de la pression à détecter, en comparaison avec celles des résistances extensométriques latérales Rs1, Rs2. Les résistances extensométriques Rc1, Rs1, Rc2, Rs2 ont été formées en implantant et en diffusant des ions dans une couche de silicium à partir de laquelle le substrat semiconducteur 10 est formé. Les résistances extensométriques Rc1, Rs1, Rc2, Rs2 sont connectées électriquement par des régions de diffusion d'interconnexion 15, qui ont également été formées en implantant et en diffusant des ions dans la couche de silicium.
Comme représenté sur la figure 1, les résistances extensométriques centrales Rc1, Rc2 et les résistances extensométriques latérales Rs1 , Rs2 sont connectées en série en utilisant les régions de diffusion d'interconnexion 15, pour former un pont de Wheatstone, qui est un circuit fermé constitué de quatre branches résistives, comme représenté sur la figure 5. Dans le schéma de circuit en pont de la figure 5, une tension continue constante V est appliquée entre deux bornes la, lb.
Les valeurs des résistances extensométriques centrales Rc1 , Rc2 augmentent avec une plus grande sensibilité vis-à-vis de la pression à détecter, en comparaison avec celles des résistances extensométriques latérales Rs1, Rs2. Par conséquent, un premier potentiel Pa à un point situé entre la première résistance extensométrique centrale Rc1 et la première résistance extensométrique latérale Rs1, et un second potentiel Pb à un point situé entre la seconde résistance extensométrique centrale Rc2 et la seconde résistance extensométrique latérale Rs2, varient en sens opposé lorsque la membrane 14 se déforme sous l'effet d'une pression qui lui est appliquée. Ainsi, lorsque l'un des potentiels Pa, Pb augmente, l'autre
diminue. Par conséquent, le potentiel différentiel Vout entre les premier et second potentiels Pa, Pb varie en réponse à la pression appliquée à la membrane 14.
Comme représenté sur la figure 1, des lignes d'interconnexion métalliques 21 et des plages de connexion métalliques 22 sont placées sur la surface active 11 à l'extérieur de la membrane 14. Les lignes d'interconnexion 21 et les plages de connexion métalliques 22 sont connectées électriquement aux régions de diffusion d'interconnexion 15, pour connecter électriquement les régions de diffusion d'interconnexion ensemble, en formant les deux bornes la, Ib, entre lesquelles la tension continue constante V est appliquée, et pour capter le potentiel différentiel Vout entre les premier et second potentiels Pa, Pb dans le circuit en pont formé sur le substrat semiconducteur 10. Le circuit en pont est connecté électriquement à un circuit extérieur par l'intermédiaire de fils de micro-câblage qui sont soudés par micro-câblage sur les plages de connexion métalliques 22.
Ces polymères sont par exemple décrits dans les brevets français nos 2 350 384 et 2 357 241 de la demanderesse.
Les homopolymères et copolymères comprenant des groupements sulfoniques sont des polymères comportant des motifs vinylsulfonique, styrène-sulfonique, naphtalène-sulfonique ou acrylamido-alkylsulfonique.
Ces polymères peuvent être notamment choisis parmi : - les sels de l'acide polyvinylsulfonique ayant une masse moléculaire comprise entre environ 1 000 et 100 000, ainsi que les copolymères avec un comonomère insaturé tel que les acides acrylique ou méthacrylique et leurs esters, ainsi que l'acrylamide ou ses dérivés, les éthers vinyliques et la vinylpyrrolidone.
- les sels de l'acide polystyrène-sulfonique tels que les sels de sodium vendus par exemple sous les dénominations Flexan 500 et Flexan 130 par National Starch. Ces composés sont décrits dans le brevet FR 2 198 719.
- les sels d'acides polyacrylamide-sulfoniques tels que ceux mentionnés dans le brevet US 4 128 631, et plus particulièrement l'acide polyacrylamidoéthylpropane-sulfonique vendu sous la dénomination COSMEDIA POLYMER HSP 1180 par Henkel.
Selon l'invention, les polymères fixants anioniques sont de préférence choisis parmi les copolymères d'acide acrylique tels que les terpolymères acide acrylique/acrylate d'éthyle/N-tertiobutylacrylamide vendus notamment sous la dénomination ULTRAHOLD STRONG par
la société BASF, les copolymères dérivés d'acide crotonique tels que les terpolymères acétate de vinyle/tertio-butylbenzoate de vinyle/acide crotonique et les terpolymères acide crotonique/acétate de vinyle/ néododécanoate de vinyle vendus notamment sous la dénomination Résine 28-29-30 par la société NATIONAL STARCH, les polymères dérivés d'acides ou d'anhydrides maléique, fumarique, itaconique avec des esters vinyliques, des éthers vinyliques, des halogénures vinyliques, des dérivés phénylvinyliques, l'acide acrylique et ses esters tels que les copolymères méthylvinyléther/anhydride maléique monoestérifié vendus, par exemple, sous la dénomination GANTREZ par la société ISP, les copolymères d'acide méthacrylique et de méthacrylate de méthyle vendus sous la dénomination EUDRAGIT L par la société ROHM PHARMA, les copolymères d'acide méthacrylique et d'acrylate d'éthyle vendus sous la dénomination LUVIMER MAEX ou MAE par la société BASF et les copolymères acétate de vinyle/acide crotonique vendus notamment sous la dénomination LUVISET CA 66 par la société BASF et les copolymères acétate de vinyle/acide crotonique greffés par du polyéthylèneglycol vendus sous la dénomination ARISTOFLEX A par la société BASF.
Parmi les polymères fixants anioniques cités ci-dessus, on préfère plus particulièrement utiliser dans le cadre de la présente invention les copolymères méthylvinyléther/anhydride maléique monoestérifiés vendus sous la dénomination GANTREZ ES 425 par la société ISP, les terpolymères acide acrylique/acrylate d'éthyle/N- tertiobutylacrylamide vendus sous la dénomination ULTRAHOLD STRONG par la société BASF, les copolymères d'acide méthacrylique et de méthacrylate de méthyle vendus sous la dénomination EUDRAGIT L par la société ROHM PHARMA, les terpolymères acétate de vinyle/tertio-butylbenzoate de vinyle/acide crotonique et les terpolymères acide crotonique/acétate de vinyle/ néododécanoate de vinyle vendus sous la dénomination Résine 28-29-30 par la société NATIONAL STARCH, les copolymères d'acide méthacrylique et d'acrylate d'éthyle vendus sous la dénomination LUVIMER MAEX OU MAE par la société BASF, les terpolymères vinylpyrrolidone/acide
acrylique/méthacrylate de lauryle vendus sous la dénomination ACRYLIDONE LM par la société ISP.
Les polymères fixants amphotères utilisables conformément à l'invention peuvent être choisis parmi les polymères comportant des motifs B et C répartis statistiquement dans la chaîne polymère où B désigne un motif dérivant d'un monomère comportant au moins un atome d'azote basique et C désigne un motif dérivant d'un monomère acide comportant un ou plusieurs groupements carboxyliques ou sulfoniques, ou bien B et C peuvent désigner des groupements dérivant de monomères zwittérioniques de carboxybétaïnes ou de sulfobétaïnes; B et C peuvent également désigner une chaîne polymère cationique comportant des groupements amine primaire, secondaire, tertiaire ou quaternaire, dans laquelle au moins l'un des groupements amine porte un groupement carboxylique ou sulfonique relié par l'intermédiaire d'un groupe hydrocarboné, ou bien B et C font partie d'une chaîne d'un polymère à motif éthylène-[alpha],ss-dicarboxylique dont l'un des groupements carboxyliques a été amené à réagir avec une polyamine comportant un ou plusieurs groupements amine primaire ou secondaire.
Les polymères fixants amphotères répondant à la définition donnée ci-dessus plus particulièrement préférés sont choisis parmi les polymères suivants : (1) les copolymères à motifs vinyliques acides et à motifs vinyliques basiques, tels que ceux résultant de la copolymérisation d'un monomère dérivé d'un composé vinylique portant un groupement carboxylique tel que plus particulièrement l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, l'acide maléïque, l'acide alpha-chloracrylique, et d'un monomère basique dérivé d'un composé vinylique substitué contenant au moins un atome basique, tel que plus particulièrement les méthacrylate et acrylate de dialkylaminoalkyle, les dialkylaminoalkyl- méthacrylamide et acrylamide. De tels composés sont décrits dans le brevet américain n 3 836 537.
(2) les polymères comportant des motifs dérivant :
a) d'au moins un monomère choisi parmi les acrylamides ou les méthacrylamides substitués sur l' atome d'azote par un groupe alkyle, b) d'au moins un comonomère acide contenant un ou plusieurs groupements carboxyliques réactifs, et c) d'au moins un comonomère basique tel que des esters à substituants amine primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire des acides acrylique et méthacrylique, et le produit de quaternisation du méthacrylate de diméthylaminoéthyle avec le sulfate de diméthyle ou diéthyle.
Les acrylamides ou méthacrylamides N-substitués plus particulièrement préférés selon l'invention sont les composés dont les groupes alkyle comportent de 2 à 12 atomes de carbone, et plus particulièrement le N-éthylacrylamide, le N-tertiobutylacrylamide, le N-tertiooctylacrylamide, le N-octylacrylamide, le N-décylacrylamide, le N-dodécylacrylamide ainsi que les méthacrylamides correspondants.
Deux coefficients sont associés à chaque élément optionnel : # un coefficient qui est affecté au mode si le branchement correct de l'élément a été détecté lors du diagnostic (ligne supérieure de la case), # un coefficient qui est affecté au mode si le branchement correct de l'élément n'a pas été détecté lors du diagnostic (ligne inférieure de la case).
Un coefficient par élément optionnel est donc associé à chaque mode (donc ici deux coefficients sont associés à chaque mode).
Le niveau associé à chaque mode est ensuite obtenu en multipliant les coefficients associés au mode entre eux.
On précise que ce mode de calcul du niveau associé à chaque mode peut être différent, et toute loi de correspondance entre les éléments optionnels détectés et les niveaux attribués peut être définie et mémorisée dans le dispositif.
Dans le cas illustré ici, on constate que : # les modes S, ST, CPAP, PAC, PC se voient attribuer un niveau 0 (modes interdits) si la valve expiratoire est branchée,
# les modes AI, VPAC, VPC, AIVT, VAC, VC se voient à l'inverse attribuer un niveau 0 si la valve expiratoire n'est pas branchée, # dans le cas où la valve expiratoire est branchée, le mode AIVT se voit attribuer un niveau intermédiaire (1 au lieu de 2) si la prise de pression proximale n'est pas branchée.
Autorisation sélective des modes Une fois que l'attribution d'un niveau d'autorisation à chaque mode a été effectuée, le dispositif a en mémoire la correspondance entre les modes et leur niveau associé.
Cette correspondance va être déterminante pour la gestion du fonctionnement du dispositif.
En effet, le dispositif comprend des moyens pour mettre à jour le menu des modes proposés à l'utilisateur, en fonction des niveaux d'autorisation des modes.
Ainsi, un mode qui est associé au niveau 0 ne pourra pas être sélectionné par l'utilisateur.
Le dispositif peut par exemple à cet effet automatiquement supprimer les modes interdits du menu des modes offerts à la sélection, ou encore désactiver sélectivement les touches de sélection de ces modes interdits, dans le cas où la sélection se fait en appuyant sur une touche dédiée au mode.
Et les modes associés au niveau 1 (ce qui peut ici être le cas du mode AIVT) peuvent certes être sélectionnés par l'utilisateur, mais leur mise en #uvre est associée à une alarme systématique signalant qu'un élément optionnel qui est normalement branché pour ce mode n'est pas branché.
Cette alarme peut ne sonner qu'à la sélection du mode, ou être maintenue pendant toute la mise en oeuvre du mode.
Elle peut être remplacée par un message d'alerte à destination de l'utilisateur.
Verrouillage du dispositif On a vu ci-dessus qu'en fonction du niveau d'autorisation attribué à chaque mode, le mode pouvait être offert à la sélection ou en être retiré.
On a également vu que des niveaux intermédiaires d'autorisation pouvaient permettre de sélectionner un mode, avec certaines restrictions (alarme systématique).
Le dispositif précité constitue ainsi un système à expansion dont les ailettes 5,5'sont formées intégralement avec l'élément 1 ou au moins la portion l'de ce dernier et dont l'organe 7 d'actionnement et d'enclenchement peut être prémonté sur ledit élément 1 avant son montage dans la rainure 2.
Afin d'aboutir à un ancrage suffisamment résistant dans la rainure 2, avec une répartition des efforts éventuellement appliqués, les deux ailettes 5 et 5'présentent des structures profilées allongées et au moins deux organes mobiles 7 sont présents, en étant espacés dans la direction d'extension longitudinale desdites ailettes 5 et 5'.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention représenté aux figures 4 et 5 des dessins annexés, chaque organe mobile 7 se présente sous la forme d'une vis, préférentiellement autotaraudeuse ou autoforeuse, éventuellement prémontée dans la perforation 8 correspondante formant orifice de réception, avec son corps 7's'étendant partiellement entre les deux ailettes 5,5', l'enfoncement par vissage de ladite vis 7 dans ladite perforation 8 entraînant le pliage de l'une 5 au moins desdites ailettes 5,5'
et, avantageusement, le creusement de sa pointe dans la matière constituant le fond 4 de la rainure 2.
Selon un second mode de réalisation de l'invention représenté aux figures 3,6 et 7, chaque organe mobile 7 se présente sous la forme d'une vis faisant partie d'un ensemble vis 7/écrou 9, dont la vis 7 est prémontée dans la perforation 8 correspondante formant orifice de réception, avec la tête 7"de la vis 7 située au niveau dudit orifice 8 et l'écrou 9 situé au niveau des bords libres 5"des ailettes 5,5', une rotation de la vis 7 dans le sens approprié entraînant un déplacement dudit écrou 9 en direction des bases 5"desdites ailettes 5,5'et le pliage de l'une au moins de ces dernières, par appui simultané sur leurs faces en regard.
Dans le premier mode de réalisation, la fixation par enclenchement du dispositif au niveau de la ou des nervure (s) 3,3'est obtenu par l'introduction progressive de la vis 7 entre les deux ailettes 5 et t 5', entraînant un écartement de ces dernières, et notamment le pliage de l'une au moins d'entre elles.
Dans le second mode de réalisation précité, la fixation par enclenchement est obtenu par déplacement de l'écrou 9 entre les ailettes 5 et 5'à la manière d'un coin, sa progression en direction des bases 5"'entraînant un écartement progressif desdites ailettes 5 et 5'.
Conformément à une variante de réalisation de l'invention, facilitant l'écartement contrôlé des ailettes 5 et 5', ces dernières peuvent être conformées de manière à délimiter entre elles au moins une restriction 10 formant un passage de dimension transversale inférieure à la section du corps 7'de l'organe mobile allongé 7.
Comme le montrent les figures 4 et 5, l'une au moins des deux ailettes 5,5'peut ainsi être munie, au niveau de sa face tournée vers l'autre ailette 5, d'une protubérance ou d'une projection 11 profilée (figure 4).
De manière alternative, les ailettes 5 et 5'peuvent chacune comporter au niveau de leurs faces mutuellement en regard des protubérances profilées respectives 11 et 11', s'étendant dans la direction longitudinale desdites ailettes 5 et 5' (figure 5).
Comme le montre également la figure 5 des dessins annexés, les ailettes 5 et 5'peuvent, selon une variante de réalisation de l'invention s'appliquant avantageusement à une rainure 2 pourvue de deux nervures saillantes 3 et 3', présenter chacune sur leur face extérieure respective, mutuellement opposée, un moyen d'accrochage 6 en forme de cran profilé
ou d'un décrochement analogue, destiné à venir en prise au niveau d'une des deux nervures saillantes 3 et 3'correspondantes formées sur les parois latérales opposées 4,4'de la rainure 2, chacune desdites ailettes 5,5' subissant une déformation par pliage lors de l'actionnement approprié de l'organe mobile 7.
Conformément à une autre variante de réalisation de l'invention s'appliquant avantageusement à une rainure 2 pourvue d'une seule nervure saillante 3, et comme représentée sur les figures 3,4 et 6 à 8, l'une 5 des ailettes 5,5'comporte un moyen d'accrochage 6 sous forme d'un cran profilé ou d'un décrochement analogue, destiné à venir en prise au niveau de la nervure saillante 3 formée sur l'une 4'des parois latérales 4,4'de la rainure 2 lors de sa déformation par pliage résultant d'un actionnement approprié de l'organe mobile 7, l'autre ailette 5'venant en contact, par sa paroi opposée à l'ailette 5 munie du cran, sur la paroi latérale 4"de la rainure 2 dépourvue de nervure, contre laquelle elle est appliquée sous contrainte, en subissant éventuellement une légère déformation, lors de l'actionnement de l'organe mobile 7 et du pliage résultant de l'ailette 5 pourvue du cran d'accrochage 6 engageant la nervure 3.
Pour augmenter la force de solidarisation entre la portion d'élément l'et la rainure 2, la face de l'ailette 5'appliquée contre la paroi latérale 4"de la rainure 2 dépourvue de nervure, peut présenter une surface non plane, par exemple pourvue de protubérances telles que des crans profilés 12, des picots, des pointes ou analogues (voir figures 3 et 7).
En vue d'aboutir à une déformation prédéterminée de la ou des ailettes 5,5'susceptible (s) d'être déformée (s) par pliage, celle (s)-ci présente (nt) avantageusement une conformation la ou les prédisposant à une déformation, le cas échéant élastique, dans la direction requise.