INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Durant l’étape (7), le fluide peut être exposé au rayonnement UV, de même que des surfaces de la zone de traitement et/ou du réservoir.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de nettoyage et de désinfection d’un dispositif de traitement de matières kératiniques, notamment un dispositif selon le premier ou le deuxième aspect de l’invention, tel que défini plus haut, le procédé comportant : (1) le positionnement de la pièce à main sur le support de sorte que la partie d’obturation vient au contact de la pièce à main et ferme la zone de traitement, (2) la recirculation du fluide dans le circuit de circulation du fluide.
Le support peut alimenter la pièce à main lorsque cette dernière est positionnée sur le support.
Le procédé peut comporter : (3) la séparation dudit au moins un réservoir de la pièce à main, (4) le positionnement du réservoir ainsi séparé sur le support.
Durant la recirculation du liquide alors que la partie d’obturation ferme la zone de traitement, la ou les sources de rayonnement UV peuvent être en marche, de même que le transducteur ultrasonore. Le fluide peut être exposé au rayonnement UV durant sa recirculation.
Le fluide qui circule durant la phase de nettoyage peut être de l’eau, une composition de nettoyage contenant au moins un actif de nettoyage, ou la composition cosmétique utilisée par ailleurs lors du traitement des matières kératiniques.
Le procédé de nettoyage et de désinfection peut avoir lieu avant et/ou après l’utilisation du dispositif pour traiter les matières kératiniques.
illustre de manière schématique et partielle un exemple de dispositif selon l’invention,
Les propriétés mécaniques du commutateur MEMS-RF capacitif sont donc conférées par les zones flexibles de la membrane qui se retrouvent au niveau des plans de masse. Dans cette configuration, on dispose de toute la flexibilité nécessaire pour faire varier les dimensions des zones flexibles afin d’ajuster la tenue en puissance du composant. Par exemple, en diminuant la longueur (F) des zones flexibles (illustrées en ), on rend celles-ci plus rigides à la flexion et il faudra donc une tension (DC et RF) plus importante pour faire basculer la membrane à l’état bas. Tout en rendant la structure autoportée plus rigide à la flexion au niveau des points d’ancrage, on peut diminuer la tension DC nécessaire à actionner le composant en augmentant les dimensions (C et E) des électrodes d’activation et les dimensions (C’ et E’) des parties de la membrane rigide en vis-à-vis. Par cette méthodologie, plusieurs avantages sont obtenus : - il n’y a pas de contraintes d’espace pour définir les électrodes d’activation car elles se retrouvent déportées de la ligne de transmission centrale ; - on peut donc adresser de forts niveaux de puissance. La force électrostatique, pour une tension donnée, est proportionnelle à la surface des électrodes (Equation 1). La tenue en puissance du composant est définie par le niveau de flexibilité des zones flexibles et de la hauteur du gap d’air (e g ) ; - les lignes de commande peuvent alors être en dehors du dispositif (contrairement aux travaux de Hao Wei : Hao Wei et al, “High on/off capacitance ratio RF MEMS capacitive switches”, Journal of Micromechanics and Microengineering, 2017), limitant ainsi leurs impacts sur les performances RF du dispositif lorsque la membrane est à l’état haut ; - l’architecture RF n’est pas impactée et les performances RF sont les mêmes que pour une architecture plus classique. En effet, les modifications engendrées se situent au niveau des plans de masse et ne vont donc pas influer sur la transmission du signal RF.
Les figures 12a et 12b présentent un exemple de l’architecture de la présente invention réalisée sur la base des étapes technologiques de la microélectronique. La illustre une image au microscope optique d’un composant selon l’invention et la illustre une vue 3D au profilomètre optique d’un composant selon l’invention. Ce composant a été réalisé sur un substrat de silicium haute résistivité avec 2 µm d’oxyde de silicium thermique. Pour cette fabrication, le matériau diélectrique D1 est du nitrure de silicium (500 nm) déposé par PECVD et le diélectrique D2 est de l’oxyde métallique déposé par évaporation. La partie flexible de la membrane est constituée d’un multicouche à base de matériau réfractaire (par pulvérisation cathodique) et d’Au (par évaporation). La partie rigide de cette membrane est constituée du même multicouche avec une surépaisseur d’Au électrolytique de quelques micromètres.
Les figures 13a, 13b et 13c présentent des acquisitions au profilomètre optique de 3 commutateurs MEMS-RF capacitif basés sur le principe de la présente invention. Les trois structures présentées sont issues de la même fabrication sur un substrat de silicium à haute résistivité et avec 2 µm d’oxyde thermique. Une variation sur la longueur des zones flexibles a été apportée afin de modifier la tension nécessaire à l’actionnement d’un composant à l’autre.
Les figures 14a et 14b présentent des acquisitions au profilomètre optique de la commutation d’une architecture avec les zones flexibles les plus courtes, la est relative à un état dans lequel la membrane est à l’état haut et la est relative à un état dans lequel la membrane est à l’état bas.
Afin de valider ce concept, ces nouvelles architectures ont été caractérisées sur un banc RF et leurs paramètres S ont été comparés à ceux d’une architecture standard issue de la même fabrication. La présente ces résultats et montre des paramètres S équivalents pour les deux types d’architectures. Les pertes d’insertion sont de l’ordre de 0,1 dB à 10 GHz pour une isolation de l’ordre de 15 dB pour la même fréquence.
La illustre une vue de dessus d’un exemple d’architecture selon l’invention faisant figurer 2 axes de coupe A et B.
Les Figures 17a et 17b sont relatives à la coupe A et respectivement relatives à l’état haut et à l’état bas.
Les figures 18a et 18b sont relatives à la coupe B et respectivement relatives à l’état haut et à l’état bas.
De manière générale, la déportation des électrodes d’activation au niveau des plans de masse permet de gérer des niveaux de puissance élevés tout en maintenant des tensions d’actionnement modérées et en gardant le composant compact. Les dimensions des électrodes d’activation, ainsi que les dimensions de parties flexibles peuvent être ajustées en fonction du besoin en termes de niveau de puissance et de contrainte sur la tension d’actionnement. La micro/nanostructuration du matériau diélectrique sur les électrodes d’activation permet de limiter l’injection de charges dans ce diélectrique et donc d’améliorer la fiabilité du composant pour une puissance RF/ tension d’actionnement par rapport à un diélectrique non structuré. La contrainte DC est appliquée sur le matériau diélectrique D1 et le matériau diélectrique D2 n’est soumis qu’au stress RF et donc le matériau diélectrique D2 peut être choisi (épaisseur et propriétés diélectriques) en fonction des spécifications attendues (tenue en puissance et paramètres S).
Cette nouvelle architecture se compose d’électrodes d’activation d’une centaine de nanomètres d’épaisseur constituées d’une métallisation réalisée par un dépôt couche mince (pulvérisation cathodique, évaporation …). Ces électrodes d’activation sont situées au niveau des plans de masse du composant.
Le matériau diélectrique D1 au-dessus des électrodes d’activation est choisi pour sa bonne tenue en tension soit avec une épaisseur adaptée et/ou une rigidité diélectrique élevée. Ce matériau peut être, par exemple du SiO 2 , du SiN, de l’Al 2 O 3 … déposé par PECVD, par ALD, par pulvérisation cathodique … pour une centaine de nanomètres d’épaisseur pouvant tenir des tensions de plusieurs centaines de volts. Ce matériau peut être micro/nanostructuré soit par gravure soit en faisant un dépôt localisé d’un autre diélectrique (éventuellement le diélectrique D2 ), par-dessus. Cette structuration permet ainsi de limiter la surface de contact lorsque la membrane est à l’état bas.
La membrane mobile est composée d’une partie flexible pour permettre son mouvement. Cette partie flexible peut être à base d’une multicouche métallique déposée par pulvérisation cathodique et/ou évaporation. La membrane est également constituée d’une partie rigide pouvant être réalisée grâce à un dépôt électrolytique épais (d’une dizaine de micromètres) qui peut être de l’or, du cuivre, ..., par exemple. Cette croissance est effectuée sur le multicouche utilisé pour la partie flexible aux zones que l’on souhaite garder planes sous l’effet de la puissance injectée. La déformation de la membrane n’est donc permise qu’au niveau des zones flexibles définies par le multicouche. Cette croissance électrolytique peut être structurée en forme de treillis afin de minimiser le poids de la membrane tout en assurant une rigidité mécanique.
Le matériau diélectrique D2 est situé sur la ligne RF et en dessous de la membrane. Il peut être déposé par différentes techniques (évaporation, CVD, ALD …) pour des épaisseurs pouvant aller de quelques dizaines de nanomètres à quelques centaines de nanomètres. Le choix du matériau et son épaisseur se fera en fonction de ses propriétés et des performances visées. Une couche mince métallique de quelques dizaines de nanomètres et flottante peut être déposée sur le matériau diélectrique afin d’optimiser la capacité lorsque la membrane est à l’état bas. Un simple contact de la membrane sur cette métallisation permet d’obtenir la capacité maximale tout en s’affranchissant de la qualité de contact de la membrane sur la ligne RF (pouvant être induite par la rugosité ou le taux de plaquage).
La ligne RF, passant sous la membrane, est une métallisation de quelques centaines de nanomètres d’épaisseur déposée par une technique couche mince (évaporation, pulvérisation cathodique …) et qui peut être de l’or. En dehors de la zone sous la membrane, cette ligne RF peut être épaissie avec un dépôt électrolytique qui sert également à définir les plans de masse ainsi que les ancrages des parties flexibles de la membrane.
Le gap d’air entre les électrodes d’activation et la membrane et entre la ligne RF et la membrane peut être de quelques centaines de nanomètres à quelques micromètres de hauteur suivant la tenue en puissance visée et le temps de commutation souhaité. L’épaisseur des électrodes d’activation avec son diélectrique peut être ajustée en fonction de l’épaisseur de la ligne RF avec son diélectrique afin que le gap d’air soit similaire entre les deux zones de contact.
Exemple de procédé de réalisation d’une architecture selon l’invention :
Selon la conformation de celles-ci, les pièces à assembler 2, 3, 4 sont ensuite positionnées sur le noyau 1 ou alors le noyau 1 est introduit à l’intérieur des pièces à assembler 2, 3, 4 (cf. , et ).
Le noyau 1 est alors positionné à une distance D d’une face dite face d’appui 7 de la pièce à assembler 2 la plus proche du noyau 1, qui est habituellement la pièce à assembler constituant la première couche et/ou la couche inférieure des pièces à assembler 2, 3, 4. La face d’appui 7 de la pièce à assembler 2 est la face de cette pièce qui est la plus proche du noyau 1 lorsque celui-ci est mis en place. La distance D est préférentiellement inférieure à 2 millimètres, ce qui permet de tenir compte des défauts de géométrie des pièces à assembler 2, 3, 4 (habituellement de 0,5 à 1,3 mm), d’avoir un jeu de montage suffisant pour pouvoir emmancher les pièces à assembler sur le noyau (environ 0,5 mm au rayon pour des pièces de révolution) et d’avoir un jeu de brasage pour l’assemblage des pièces à assembler (environ 0,2 mm pour un assemblage de type tôle/nid d’abeille et environ 0,1 mm pour un assemblage de type tôle/tôle).
Une fois que le noyau 1 est correctement positionné par rapport aux pièces à assembler 2, 3, 4, l’outillage de brasage et les pièces à assembler 2, 3, 4 sont mutuellement immobilisés par un dispositif d’immobilisation (non représenté). Ce dispositif d’immobilisation comprend préférentiellement des moyens de serrage par clavetage, mais tout autre dispositif d’immobilisation peut être utilisé.
L’ensemble formé par le noyau 1, les pièces à assembler 2, 3, 4 et la ou les couche(s) de brasure 5 est ensuite chauffé à une température T supérieure au point de fusion des couches de brasure 5, mais inférieure au point de fusion des pièces à assembler 2, 3, 4. Ce chauffage est préférentiellement effectué dans une plage de température comprise entre 1000°C et 1200 °C, par exemple pour le brasage de pièces à base d’acier ou de nickel, mais il peut également être réalisé dans une plage de température comprise entre 800 °C et 1000°C, par exemple pour le brasage de pièces à base de titane. Le chauffage est également préférentiellement effectué à une température T supérieure d’au moins 20 °C, préférentiellement d’au moins 60 °C, au point de fusion de la couche de brasure 5, et effectué à une température T inférieure d’au moins 50 °C, préférentiellement d’au moins 70 °C, au point de fusion des pièces à assembler 2, 3, 4. Utiliser une température T de brasage la plus basse possible permet d’augmenter la durée de vie du noyau 1 et de consommer moins d’énergie.
Le chauffage peut être réalisé en plaçant le noyau 1 et les pièces à assembler 2, 3, 4 dans un four, ou en chauffant le noyau 1 par induction
Le chauffage est maintenu pendant une durée C, permettant au noyau 1 de se dilater sous l’effet de la chaleur et de venir exercer une pression sur les pièces à assembler 2, 3, 4. La durée C de chauffage est comprise entre 1 et 40 minutes, préférentiellement comprise entre 2 et 15 minutes.
Lors de la dilatation du noyau 1, sa surface externe 8 vient se plaquer contre la face d’appui 7 de la première pièce à assembler 2 avec une pression F, et exercer une pression mécanique sur celle-ci, afin de la déformer orthogonalement par rapport à la surface externe 8 du noyau 1 (cf. , et ). La pression F exercée par le noyau 1 sur les pièces à assembler 2, 3, 4 lors de son expansion est par exemple comprise entre 0,2 et 0,5 bar.
Ainsi, dans le cas où le noyau 1 est logé dans une pièce à assembler 2 creuse, en se dilatant le noyau 1 exerce une pression mécanique sur la face interne de ladite pièce à assembler 2, visant à la déformer vers l’extérieur. Le noyau 1 exerce donc une pression d’accostage sur la pièce à assembler 2 la plus proche. Cette pression doit être d’au moins 0,2 bars pour assurer une déformation plastique suffisante de la ladite pièce à assembler 2 et assurer un bon brasage des pièces à assembler 2, 3, 4, mais ne doit préférentiellement pas dépasser la tenue en flambage des pièces à assembler 2, 3, 4, et être largement inférieure à la tenue mécanique du noyau 1 à chaud. A titre d’exemple, une structure en nid d’abeille en titane flambe à partir de 0,5 bars de pression à 980 °C.
Afin de se dilater de la même manière sur la totalité de la face d’appui 7 de la première pièce à assembler, le noyau 1 se présente préférentiellement sous la forme d’un matelas d’épaisseur constante. En effet, une épaisseur constante du matelas permet notamment une homogénéité thermique dans le noyau 1, ce qui augmente la durée de vie du noyau 1 en limitant ses déformations internes de l’outillage. Elle est préférentiellement comprise entre 30 et 40 mm. Cette épaisseur doit être suffisante pour garantir une bonne tenue dans le temps mais pas trop importante pour limiter l’inertie thermique du matelas et donc limiter la durée du cycle de brasage et la consommation énergétique. L’état de surface du noyau 1 doit préférentiellement présenter une rugosité moyenne arithmétique Ra maximum de 1,6 et des tolérances de forme de l’ordre de 0,2 mm. Lors de la conception du noyau 1, une simulation thermique peut être réalisée pour identifier les concentrations de contraintes et les supprimer.
Bien que cela ne soit pas représenté sur les dessins, les pièces à assembler 2, 3, 4 sont également susceptibles de se dilater lors de l’étape de chauffage. Par conséquent, afin de s’assurer que le noyau 1 puisse exercer une pression suffisante sur les pièces à assembler 2, 3, 4, il présente préférentiellement un coefficient d'expansion thermique α supérieur d’au moins 4 x 10 -6 °C -1 par rapport à celui des pièces à assembler 2, 3, 4. A ce titre, on notera que plus le profil des pièces à assembler 2, 3, 4 est sinueux et plus le diamètre de celles-ci est faible, et par conséquent plus le delta de coefficient d'expansion thermique α entre le noyau 1 et les pièces à assembler 2, 3, 4 devra être important.
Le noyau 1 est préférentiellement fabriqué dans un matériau présentant un coefficient d’expansion thermique α d’au moins 22,4 x 10 -6 °C -1 dans une plage de température comprise entre 1000 °C et 1200 °C, cette plaque correspondant à une gamme de température préférée pour le procédé. Les normes ASTM E228 ou ISO 11359-2 peuvent par exemple être utilisées pour mesurer le coefficient d'expansion thermique α de l’outillage.
Afin de ne pas être déformé de façon irréversible lors du chauffage, le noyau 1 est préférentiellement fabriqué dans un matériau tel qu’il n’est pas déformé par fluage. La norme NF A 03-355 peut par exemple être utilisée pour mesurer le fluage de l’outillage.
Lors du chauffage, le noyau 1 se dilate et les pièces à assembler 2, 3, 4 sont plaquées les unes contre les autres, tandis que la matière fondue de la couche de brasure 5 se répartit sensiblement uniformément entre celles-ci.
Après ce chauffage, il reste à faire refroidir l’ensemble. Ce refroidissement est réalisé par exemple à une vitesse de refroidissement comprise entre 1 et 10 °C/min. Il est préférentiellement réalisé à une vitesse de refroidissement d’environ 2 °C/min puis, une fois la brasure solidifiée, à une vitesse de refroidissement plus rapide, par exemple d’environ 7 °C/min. La vitesse de refroidissement peut par exemple être contrôlée en régulant la baisse de température des moyens de chauffage et/ou en refroidissant les noyau 1 et les pièces à assembler 2, 3, 4 par une source de froid.
Au cours du refroidissement, le noyau 1 reprend ses dimensions initiales et la matière de la couche de brasure 5 se solidifie pour assembler les pièces à assembler 2, 3, 4 (cf. , et ). Le noyau 1 peut alors être retiré de la pièce finale obtenue. Afin de pouvoir effectuer ce refroidissement rapidement, le noyau 1 est préférentiellement fabriqué dans un matériau qui n’est pas détérioré lorsqu’il est refroidi à une vitesse de refroidissement supérieure ou égale à 75 °C par minute. Le refroidissement est préférentiellement effectué sous atmosphère inerte, par exemple sous atmosphère d’argon, d’azote ou d’hydrogène.
Le brasage est préférentiellement effectué sous vide, par exemple à un niveau de vide secondaire minimum de 1,13 x 10 -3 mbar, dans un environnement exempt d’humidité, avec des pièces à assembler 2, 3, 4 propres et dégraissées ou décapées.
Les régions de corps des troisième et quatrième transistors 320, 330 sont reliées, ou de préférence connectées, au nœud de polarisation NVHIGH.
Un nœud de commande du troisième transistor 320 est relié, ou de préférence connecté, à la sortie du comparateur 310 et un nœud de commande du quatrième transistor 330 est relié à la sortie du comparateur 310 par l'intermédiaire d'un circuit inverseur 336. Lorsque VDD_TX>VBAT, le quatrième transistor 330 est dans un état de conduction et le troisième transistor 320 est dans un état de non-conduction. Lorsque VDD_TX≤VBAT, le troisième transistor 320 est dans un état de conduction et le quatrième transistor 330 est dans un état de non-conduction.
Selon un exemple, les troisième et quatrième transistors 320, 330 sont des transistors PMOS ce qui permet une valeur d'impédance inférieure à un transistor NMOS (Vgs est plus grande pour une Vd élevée). Afin d'avoir une impédance similaire à un NMOS, Vg devrait être supérieure à la tension VHIGH.
La représente un circuit du contrôleur NFC de la selon un autre mode de réalisation. Plus précisément, la représente le circuit de sélection 210 de la selon un autre mode de réalisation. L'exemple de la est similaire à l'exemple de la si ce n'est que le circuit de sélection comprend en outre un deuxième circuit de dérivation 480 (Low power bypass) en parallèle avec le premier circuit de dérivation 380.
Le deuxième circuit de dérivation 480 comprend par exemple un transistor 470 ayant un premier nœud de conduction relié au nœud NVBAT et un deuxième nœud de conduction relié au deuxième nœud NVDD_TX par l'intermédiaire d'une résistance 490 ayant une résistance typique de 100 Ohms à 1 kOhms, par exemple 150 Ohms.
Un signal de commande de la grille du transistor 470 est fourni par un circuit 460 qui a des entrées similaires à celles du circuit 360 du premier circuit de dérivation 380, sauf que l'entrée RF SUB System activated n'est pas connectée aux entrées du circuit 460.
Dans l'exemple de la , en fonction du mode de fonctionnement de l'amplificateur NFC 202 tel que spécifié dans le bit "RF SUB System activated", les premier et/ou deuxième circuits de dérivation seront sélectionnés. Dans l'état de communication, le premier circuit de dérivation 380 sera activé et, dans l'état de veille, le deuxième circuit de dérivation 480 sera activé et le premier circuit de dérivation 380 sera désactivé. Dans ce cas, pendant un démarrage, le transistor 470 est fermé en premier avant le transistor 370. La résistance 490 garantit une montée progressive de la tension VDD_TX et qu'aucun courant destructeur n'afflue.
La représente un tableau récapitulatif d'un fonctionnement du circuit de la . Les colonnes du tableau représentent les valeurs prises par le bit NEVER_TIED_TO_GND, le résultat de l'opération VDD_TX>VBAT, le bit RF SUB System activated, le bit DCDC_EN indiquant si le convertisseur continu-continu 102 est activé ou non, un état du transistor 470 (LOW POWER SWITCH VBAT-VDDTX), un état du transistor 370 (HIGH POWER SWITCH VBAT-VDDTX), et les valeurs des tensions présentes au nœud NVHIGH, respectivement.
Les configurations suivantes sont mises en œuvre alors que le premier régulateur 206 est configuré pour relier NVBAT à RF01 et RF02 lorsque le convertisseur continu-continu 102 est dans un mode d'abaissement vers 0 (NEVER_TIED_TO_GND=0).
Dans une première configuration, le bit NEVER_TIED_TO_GND est fixé à 0, VDD_TX<=VBAT, le bit RF SUB System activated est fixé à 0 ou à 1, le bit DCDC_EN est fixé à 0 ou à 1. Il en résulte que les transistors 370 et 470 sont dans un état ouvert qui signifie qu'ils agissent comme un commutateur dans un état de non-conduction, et VHIGH=VBAT. Dans cette configuration, les nœuds NVBAT et NVDD_TX ne sont pas connectés. VBAT est par exemple fournie à l'amplificateur 202 par l'intermédiaire du premier régulateur de tension 206 par exemple pour une détection d'un autre dispositif NFC si le bit RF SUB System activated est fixé à 0 ou pour une communication si le bit RF SUB System activated est fixé à 1.
Dans une deuxième configuration, le bit NEVER_TIED_TO_GND est fixé à 0 ou 1, VDD_TX>VBAT, le bit RF SUB System activated est fixé à 0 ou à 1 et le bit DCDC_EN est fixé à 0 ou à 1. Il en résulte que les transistors 370 et 470 sont dans un état ouvert, et VHIGH=VDD_TX. Dans cette deuxième configuration, si NEVER_TIED_TO_GND est fixé à 0, les nœuds NVBAT et NVDD_TX ne sont pas connectés. Dans ce cas, VBAT est par exemple fournie à l'amplificateur 202 par l'intermédiaire du premier régulateur de tension 206 par exemple pour une détection d'un autre dispositif NFC.
Dans une troisième configuration, le bit NEVER_TIED_TO_GND est fixé à 1, VDD_TX=VBAT, le bit RF SUB System activated et le bit DCDC_EN sont fixés à 0. Il en résulte que le transistor 470 est dans un état ouvert, le transistor 370 est fermé ce qui signifie qu'il est équivalent à un commutateur dans une configuration de conduction, et VHIGH=VBAT. Dans cette configuration, NVBAT est relié, ou de préférence connecté, à NVDD_TX par l'intermédiaire de la résistance 490. Le nœud NVBAT est par conséquent relié au deuxième régulateur de tension 230 par l'intermédiaire de la résistance 490 par exemple pour alimenter l'amplificateur 202 en mode éteint.