INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La tête 6 de lecture magnétique est destinée à lire des données contenues dans au moins une des pistes 9 magnétiques de la carte 2 magnétique et à transmettre ces données à la carte 5 électronique afin qu’elles y soient traitées. Dans le cas présent, la carte 2 électronique comprend trois pistes 9 magnétiques et la tête 6 de lecture magnétique comprend en conséquence un boitier présentant trois entrefers destinés chacun à permettre la lecture d’une des pistes 9 magnétiques de la carte 2 magnétique. La tête 6 de lecture magnétique est montée fixe sur la carte 5 électronique. Plus particulièrement, la tête 6 de lecture magnétique est soudée directement sur la carte 5 électronique (figures 2 et 4). On évite ainsi la présence d’intermédiaires de connexion et on réduit par conséquent les coûts de production tout en diminuant la fragilité du dispositif, de tels intermédiaires de connexion comprenant généralement des pièces sensibles à l’usure mécanique et fragiles tel qu’un circuit imprimé flexible. Bien entendu, selon des mondes de réalisation alternatifs, on peut prévoir que la tête 6 de lecture magnétique est fixée sur la carte 2 électronique par tout autre moyen de fixation approprié.
Dans le cas présent, les moyens 8 de guidage comprennent un organe 15 de guidage et des moyens 10 élastiques de déformation destinés à entrer en contact avec la carte 2 magnétique afin de la déformer lors d’un coulissement de la carte 2 magnétique dans la zone 7 de passage - c’est-à-dire dans la fente - de manière à permettre une lecture des pistes 9 magnétiques de la carte 2 magnétique par la tête 6 de lecture magnétique.
Dans le cas présent, les moyens 10 élastiques de déformation comprennent une lame d’appui 11 destinée à entrer en contact avec la carte 2 magnétique afin de la déformer lors d’un coulissement de la carte 2 magnétique dans la zone 7 de passage de manière à presser les trois pistes 9 magnétiques de la carte 2 magnétique contre les trois entrefers de la tête 6 de lecture magnétique afin d’assurer un contact de bonne qualité entre ces éléments. Les moyens 10 élastiques de déformation sont réalisés en un matériau ayant un module de Young supérieur à 100000 MPa, notamment un métal ou un alliage métallique. Un tel matériau permet d’utiliser un organe d’appui ayant une forme simple et fine, ici une forme de lame d’appui 11. En effet, avec un module de Young plus faible, il est nécessaire de prévoir un organe d’appui ayant une épaisseur importante et/ou une forme complexe pour générer un effort de contre-appui suffisant pour presser les pistes 9 magnétiques de la carte 2 magnétique contre la tête 6 de lecture afin procéder à la lecture de données dans de bonnes conditions. Ainsi, il n’est par exemple pas envisageable de prévoir que l’organe d’appui soit formé par une lame réalisée en un matériau ayant un module de Young inférieur à 100000 MPa, au risque d’obtenir un lecteur 1 de carte 2 magnétique avec une fiabilité de lecture non satisfaisante. Dans le cas présent, la lame d’appui 11 est réalisée en acier inoxydable, tel que l’acier inoxydable SUS304. L’utilisation d’acier inoxydable est avantageuse car ce matériau est particulièrement résistant aux conditions environnementales, que ce soit en termes de température ou d’humidité, notamment la résistance à la corrosion. L’utilisation d’un métal ou d’un alliage métallique, par exemple d’acier inoxydable, permet par exemple d’assurer que la lame d’appui 11 continuera à remplir sa fonction même dans des conditions de température extrêmes, allant par exemple de – 20°C à + 70°C. L’utilisation de tels matériaux permet ainsi de prolonger la durée de vie du lecteur de carte magnétique, notamment lorsque celui-ci est positionné en extérieur.
La lame d’appui 11 comprend une première extrémité longitudinale 12 fixe par rapport au lecteur 1 de carte 2 magnétique et une deuxième extrémité longitudinale 13 mobile en translation parallèlement à un axe longitudinal A de la lame d’appui ( ). Au niveau de sa deuxième extrémité longitudinale 13, la lame d’appui 11 comprend un évidement 19 de guidage de la lame d’appui 11. Cet évidement 19 peut avoir des formes différentes selon les modes de réalisation. On peut par exemple prévoir que l’évidement soit formé par un trou oblong.
Les première et deuxième extrémités longitudinales 12, 13 de la lame d’appui 11 sont reliées entre elles par une partie de liaison 14 de la lame d’appui qui est convexe en direction de la tête de lecture magnétique, la courbure de la partie de liaison ne s’inversant pas entre les première et deuxième extrémités longitudinales de la lame d’appui (figures 3 et 4). La forme de la lame d’appui 11, et notamment le fait que sa partie de liaison 14 présente une courbure ne s’inversant pas entre les extrémités longitudinales 12, 13, permet de réduire l’encombrement des moyens 10 élastiques de déformation. Le lecteur 1 de carte 2 magnétique est ainsi plus compact. Bien entendu, selon d’autres modes de réalisation, on peut prévoir que la lame d’appui 11 ait une forme différente.
FIGURES La représente un premier mode de réalisation de l’invention.
La représente une variante du premier mode de réalisation de l’invention.
La montre une autre variante du premier mode de réalisation de l’invention.
La représente un deuxième mode de réalisation de l’invention.
La schématise une intégration d’un dispositif selon l’invention dans une interface de type gant haptique.
La montre un troisième mode de réalisation de l’invention.
La montre un quatrième mode de réalisation de l’invention.
EXPOSE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS La représente un dispositif un premier mode de réalisation de l’invention. Le dispositif comporte un premier support 10 et un deuxième support 20. Le dispositif comporte une pièce 30, interposée entre le premier support 10 et le deuxième support 20. Le dispositif est destiné à contrôler un déplacement de la pièce 30, en translation, entre le premier support 10 et le deuxième support 20. Dans cet exemple, la pièce est une plaque, par exemple une plaque rigide, par exemple en verre ou en laiton.
Le premier support 10 comporte un socle 11, sur laquelle repose une base cylindrique 12. Une paroi annulaire 13 s’étend, à partir de la base cylindrique 12, vers la pièce 30. La paroi annulaire 13 maintient une fine plaque cylindrique 17. Un pilier 14, contourné par la paroi annulaire 13, maintient un premier transducteur piézoélectrique 16. La liaison entre le pilier 14 et le premier transducteur piézoélectrique 16 peut être assurée par un point de colle 15. La colle utilisée peut être une colle de type cyanoacrylate, ou néoprène, ou époxy. Lorsque le premier transducteur piézoélectrique 16 est activé, il entre en vibration, usuellement à une fréquence de résonance. La vibration est transmise à la pièce 30 par la plaque de liaison cylindrique 17. La plaque de liaison forme une interface mécanique entre le transducteur piézoélectrique 16 et la pièce 30. Selon une possibilité, le premier transducteur piézoélectrique 16 est directement au contact de la pièce 30. Le premier support 10 forme un premier résonateur 101.
Le deuxième support 20 forme un deuxième résonateur 102, agencé symétriquement par rapport au premier résonateur 101. Ainsi, le deuxième support 20 comporte un socle 21, sur laquelle repose une base cylindrique 22. Une paroi annulaire 23 s’étend, à partir de la base cylindrique 22, vers le premier résonateur 101. La paroi annulaire 23 maintient une fine plaque cylindrique 27. Un pilier 24, contourné par la paroi annulaire 23, maintient un deuxième transducteur piézoélectrique 26. La liaison entre le pilier 24 et le deuxième résonateur piézoélectrique 26 peut être assurée par un point de colle 25. De même que dans le premier résonateur 101, lorsque le deuxième transducteur piézoélectrique est activé, il entre en vibration, usuellement dans à une fréquence de résonance. La vibration est transmise à la pièce 30 par la plaque de liaison cylindrique 27. La plaque de liaison 27 forme une interface mécanique entre le transducteur piézoélectrique 26 et la pièce 30. Selon une possibilité, le deuxième transducteur piézoélectrique 26 est directement au contact de la pièce 30.
Selon une possibilité, chaque transducteur piézoélectrique 16, 26 est reliée à une base cylindrique 12, 22 au moyen d’un adhésif, ce dernier remplaçant le pilier. L’adhésif peut être une mousse polyuréthane.
Le diamètre des parois annulaires 13, 23 est par exemple de l’ordre de 2 cm. L’épaisseur des plaques cylindriques 17, 27 est par exemple de l’ordre du millimètre. Le diamètre et l’épaisseur de chaque transducteur piézoélectrique 16, 26 peuvent être respectivement égaux à 15 mm et 0. 75 mm. Les plaques de liaison 17, 27 peuvent être en laiton ou en verre.
Chaque transducteur piézoélectrique 16, 26 est relié à une unité de commande 40, permettant une activation de chaque transducteur à leurs fréquences de résonance respectives.
De préférence, la fréquence de vibration est supérieure à quelques kHz, voire à 10 kHz ou à 100 kHz.La fréquence de vibration peut être ultrasonique, c’est-à-dire supérieure à 15 kHz ou 20 kHz, voire à 40 kHz, ce qui rend la vibration inaudible. La vibration se propage dans un plan parallèle au résonateur, ce qui correspond à un mode de vibration « dans le plan ». Ainsi, la vibration se propage selon des directions dans le plan selon lequel la pièce est appliquée contre la plaque. L’amplitude de la vibration est généralement comprise entre 0.05µm et 1 µm. La vibration est préférentiellement orientée parallèlement au déplacement de la pièce 30, ce qui est obtenu par construction pour les différentes implémentations des figures 1A, 1B, 1C, 2 et 4
Le transducteur piézoélectrique peut être en titano-zircanoate de plomb (PZT) ou en Polyfluorure de Vinylidène (PVDF). Son épaisseur peut être de quelques centaines de µm ou de l’ordre de 1 mm. Son diamètre est par exemple compris entre 5 mm et 20 mm. De façon alternative, le transducteur peut comporter un matériau magnétostrictif.
Après le dépôt des portions métalliques formant les composants 40 de chaque dispositif microélectronique, le cas échéant après le montage du support 41, le procédé comprend un amincissement du substrat 3 par la face arrière 3b de sorte à ouvrir les tranchées 32, pour atteindre la configuration de la . Cet amincissement peut être réalisé par tous moyens à la portée de l’homme du métier, ce qui inclut par exemple des étapes de meulage et de polissage chimique ou mécanochimique.
Éventuellement, cette ouverture peut comprendre également une ou des étapes de gravure d’au moins une tranchée 32, en particulier lorsque la paroi de fond 321 comprend un revêtement, et notamment une couche diélectrique.
Selon un exemple, à partir de la surface arrière 3b du substrat 3, la première couche 30 peut être gravée jusqu’à affleurer, ou dépasser la paroi de fond 321 des tranchées 32. La paroi de fond 321 des tranchées 32 est ainsi exposée. Pour cela, la première couche 30 peut être amincie et gravée par une gravure sélective du matériau de la première couche 30 par rapport au matériau diélectrique des parois 320, 321. Selon une possibilité, la gravure peut par exemple être une gravure sélective du silicium par rapport à la silice SiO 2 en gravure ionique réactive utilisant un précurseur tel que SF 6 . Par gravure « sélective d’un matériau A par rapport à un matériau B » on entend que la vitesse de gravure du matériau A est 10 fois, et de préférence 100 fois, supérieure à celle du matériau B. On peut également envisager la réalisation d’un amincissement mécanique partiel du substrat 3 terminé par une gravure plasma ou chimique sélective.
La paroi en matériau diélectrique peut ensuite être gravée sélectivement par rapport au matériau de la première couche 30, pour déboucher dans la tranchée 32.
Lorsque les parois des tranchées 32 ne sont pas en matériau diélectrique, le procédé peut comprendre la formation d’une couche diélectrique au niveau au moins de la paroi latérale 320 à ce stade, selon les modalités précédemment décrites en référence au procédé de fabrication du substrat 3.
Comme le montre la , il est possible, à ce stade, d’opérer des étapes supplémentaires par l’intermédiaire de la face arrière. En particulier, on peut réaliser un revêtement métallique 35, par exemple destinée à une protection électromagnétique des dispositifs microélectroniques 4. Par exemple, le revêtement peut être constitué d’une ou plusieurs couches métalliques, et notamment un empilement d’une couche de, ou à base de, titane servant de barrière de diffusion et d’une couche de, ou à base de, cuivre servant de couche métallique principale. On comprend que, après la séparation des dispositifs 4, le flanc de ces derniers s’en trouve isolé sans étapes supplémentaires. On peut utiliser des techniques de dépôt pour cette réalisation. Le revêtement 35 est pour le moins formé de sorte à couvrir la paroi latérale 320 des tranchées 32, et couvre typiquement aussi la paroi de fond 321.
Éventuellement, le revêtement 35 peut se prolonger à la surface du substrat 3 par une portion 351 s’étendant uniquement sur une partie de la surface du substrat 3 périphérique, et dans la continuité, du revêtement 35 des tranchées 32.
Une fois les étapes de fabrication se déroulant en surface arrière 3b du substrat 3 terminées, le support 41 peut servir de base à la finalisation de la séparation des dispositifs microélectroniques 4. Dans ce contexte, si cela est utile, le support 41 peut être réduit en épaisseur comme l’illustre le passage de la à la . Il peut s’agir d’un amincissement suivant les techniques précédemment décrites pour l’amincissement de la première couche 30 du substrat 3.
Dans la configuration obtenue à la , les dispositifs microélectroniques 4 ne sont plus liés entre eux que par des zones de matière d’épaisseur faible dans la deuxième couche 31 et la troisième couche 33 et, de l’autre côté des composants 40, par le support 41, ou une partie résiduelle de ce dernier, avec l’interface de collage 410.
Leur séparation peut intervenir de manière facilitée.
Suivant une première option, on réalise une gravure du fond des tranchées, c’est-à-dire de la paroi supérieure 322, de sorte à traverser l’intégralité du substrat 3 autour des composants 40 et à rejoindre le support 41. Éventuellement, ce dernier peut aussi être gravé pour singulariser les dispositifs microélectroniques 4. Il peut aussi être laissé en l’état pour servir de poignée de manipulation des dispositifs microélectroniques 4. À cet effet, on peut s’arranger pour que la couche de collage 410 présente une force d’adhésion de chaque dispositif 4 inférieure à une force d’adhésion d’un dispositif de manipulation ultérieure et individuelle des dispositifs 4, tel qu’un appareil de préhension et de positionnement de puces, dénommé généralement sous le vocable anglais «pick and place ».
Suivant une autre option, on tire profit du support 41 pour exercer un étirement de ce dernier dans la direction du plan d’extension de l’interface de collage 410. Cette dernière sollicite mécaniquement le substrat 3 et les zones où se situent les tranchées 32 forment des zones de faiblesse, donc de concentration de contraintes, au niveau desquelles une rupture du substrat 3 est déclenchée. Dans ce contexte, il est avantageux de disposer d’une distance réduite entre la paroi supérieure 322 des tranchées 32 et la surface de contact entre la couche de collage 410 et la face supérieure des composants 40. Ainsi, les forces d’étirement dans le plan sont limitées.
Les figures 7A et 7B présentent un cas alternatif à la séparation précédemment décrite. En effet, en se basant sur la variante de substrat décrit en référence à la et reprise à la , le substrat 3 présente des tranchées complémentaires 42 formées dans la continuité des tranchées 32 si bien que les dispositifs microélectroniques 4 sont déjà isolés les uns des autres par la face avant 3a du substrat 3 avant l’ouverture des tranchées 32 par la face arrière 3b.
En particulier, sur la base du résultat obtenu à la , on peut réaliser une ou plusieurs étapes de gravure permettant de former les tranchées complémentaires 42 depuis la face du substrat 3 au niveau de laquelle les composants 40 sont présents. On peut se référer aux exemples de gravure donnés précédemment pour ces étapes. De préférence, les tranchées complémentaires 42 suivent un même contour que celui des tranchées 32.
Grâce à ces tranchées complémentaires 42, lorsque le substrat 3 est reporté sur le support 41 comme en , on comprend que l’exécution des étapes correspondant à la (éventuellement de celles des étapes de la de la ) permet d’individualiser complètement les dispositifs 4 qui se retrouvent simplement tenus individuellement sur le support 41 pour une manipulation individuelle ultérieure.
Il est rappelé que les contours fermés définis par les tranchées 32 peuvent présenter des formes différentes du quadrillage illustré à la ,notamment en employant des tranchées au profil curviligne. En outre, des tranchées additionnelles peuvent être réalisées au sein d’une ou de plusieurs zones individuelles 331, ayant elle-même un contour fermé, de sorte à définir une zone creuse de placement des composants, avec par exemple un profil annulaire. La fabrication de telles tranchées additionnelles peut être réalisée en même temps que les tranchées 32 et/ou en mettant en œuvre le même type de gravure.
Certains de ces matériaux ne sont disponibles que sous forme de substrats de petite dimension, par exemple présentant un diamètre inférieur à 150 ou 200 mm. En revanche, on cherche généralement à former une structure composite présentant la taille la plus grande possible, par exemple de l’ordre de 300 mm.
Cette différence de taille entre le substrat du premier matériau et la structure composite est compensée par le fait qu’on ne procède pas à un transfert direct d’une couche du premier matériau sur le substrat de la structure composite, mais que l’on forme un substrat temporaire comprenant un substrat intermédiaire et une pluralité de pavés du premier matériau disposés sur le substrat intermédiaire.
Pour former ledit substrat temporaire, on prélève des pavés à partir d’au moins un substrat donneur du premier matériau et on place chaque pavé sur un substrat intermédiaire. Chaque substrat donneur présente typiquement un diamètre inférieur au diamètre du substrat intermédiaire, mais le diamètre du substrat intermédiaire est identique à celui de la structure composite. Selon la densité de pavage à la surface du substrat, il peut être nécessaire d’utiliser plusieurs substrats donneurs.
Selon la composition du premier matériau, chaque substrat donneur présente une épaisseur comprise entre 20 µm et 1000 µm, de préférence comprise entre 100 µm et 700 µm. En principe, notamment pour les matériaux les plus fragiles, on découpe dans chaque substrat donneur des pavés s’étendant sur toute l’épaisseur du substrat donneur. Par conséquent, l’épaisseur des pavés est généralement égale à l’épaisseur du(des) substrat(s) donneur(s), et est donc typiquement comprise entre 20 µm et 1000 µm, de préférence comprise entre 100 µm et 700 µm.
Le placement des pavés sur le substrat intermédiaire peut être réalisé par un robot, dans le cadre d’un procédé connu sous le nom de « Pick and place ».
Le substrat intermédiaire servant essentiellement de support mécanique provisoire des pavés avant leur transfert sur un autre substrat pour former la structure composite, le substrat intermédiaire peut être en tout matériau présentant une rigidité suffisante pour supporter les étapes du procédé. Par exemple, mais de manière non limitative, le substrat intermédiaire peut être en silicium.
Dans certains modes de réalisation, on peut faire croître au moins une couche additionnelle sur les pavés après leur placement sur le substrat intermédiaire. Ladite couche additionnelle peut être par exemple formée par épitaxie d’un troisième matériau sur le premier matériau. Le troisième matériau peut être identique au premier matériau, auquel cas la couche additionnelle permet d’épaissir les pavés. Dans d’autres applications, le troisième matériau peut être différent du premier matériau. Pour préserver la qualité cristalline de la couche additionnelle, le troisième matériau est de préférence choisi pour présenter un paramètre de maille et un coefficient de dilatation thermique suffisamment proches de ceux du premier matériau. Par exemple, si le premier matériau est InP, le troisième matériau peut être InGaAs, InAlAs, GaAs, … Dans la suite du texte, on appellera « pavé » l’empilement constitué du pavé initialement placé sur le substrat intermédiaire et de la(les) couche(s) additionnelle(s) formées ensuite.
Dans certains modes de réalisation, on forme une zone de fragilisation dans chaque pavé de sorte à délimiter une portion de pavé respective destinée à être transférée par la suite sur le substrat de la structure composite. L’épaisseur de ladite portion de pavé à transférer est avantageusement comprise entre 30 nm et 1,5 µm.
De manière connue en elle-même, une telle zone de fragilisation peut être formée par implantation d’espèces atomiques au sein de chaque pavé. Lesdites espèces comprennent typiquement de l’hydrogène et/ou de l’hélium.
On assemble ensuite le substrat temporaire avec un substrat receveur par l’intermédiaire desdits pavés.
Le substrat receveur comprend un second matériau différent du premier matériau.
De manière particulièrement avantageuse, le second matériau est choisi parmi les matériaux semi-conducteurs, tels que le silicium ou le carbure de silicium, les matériaux piézoélectriques, ou le verre. Le second matériau peut éventuellement comprendre un empilement de plusieurs matériaux semi-conducteurs différents, par exemple Si/SiGe, Si/SiGe/Si, etc.
Le substrat receveur n’est pas nécessairement constitué d’un unique matériau. Ainsi, dans certains modes de réalisation, le substrat receveur peut être un substrat de type semiconducteur sur isolant. Un tel substrat comprend successivement un substrat de base, une couche électriquement isolante et une couche du second matériau. Dans d’autres modes de réalisation, le substrat receveur peut comprendre une couche électriquement isolante, par exemple un oxyde de silicium, recouvrant le second matériau.
Selon l’invention, le substrat receveur ne présente pas une surface principale plane mais présente des cavités qui s’étendent dans l’épaisseur du substrat receveur à partir de ladite surface principale.
Par ailleurs, la couche pH à base d’oxydes de métaux de transition peut être obtenue par différentes méthodes comme, par exemple, une électrodéposition, un traitement thermique, un procédé sol-gel mais aussi des méthodes de dépôt de type pulvérisation de métal ou d’oxyde métallique [3] . Ces dernières sont relativement lourdes à mettre en œuvre puisque devant être réalisées en salle blanche.
D’autres techniques ont été proposées.
Kampouris et al , 2009 mettent en œuvre une couche de transduction à base de carbone, obtenue par sérigraphie [4] . Leur solution comprend néanmoins une étape supplémentaire de fonctionnalisation du carbone par des molécules redox sensibles au pH.
Jović et al , 2018 utilisent un procédé multi-étapes de dépôt par impression jet d’encre [5] . Les auteurs ont réalisé 5 couches successives, chacune constituée d’une couche de polymère en tant que transducteur et d’une couche d’oxyde d’iridium. Par ailleurs, leur substrat nécessite également une préparation préalable aux dépôts.
Les électrodes sensibles au pH notamment utiles dans les capteurs de pH tout solide sont réalisées en plusieurs étapes de synthèse et, pour certaines, dans des conditions difficilement industrialisables.
Les inventeurs se sont donc fixé pour but de proposer une électrode sensible au pH pour capteur pH tout solide, susceptible d’être miniaturisée, qui puisse être préparée par un procédé rapide et facile à mettre en œuvre, sans affecter la sensibilité de l’électrode ainsi préparée.
La solution proposée par les inventeurs est simple, rapide et peu coûteuse car elle propose de réaliser, en une seule étape et en une seule couche, la partie sensible au pH avec la couche de transduction de l’électrode sensible au pH.