EP1818958A1 - Microsystème incluant un dispositif d'arrêt - Google Patents

Microsystème incluant un dispositif d'arrêt Download PDF

Info

Publication number
EP1818958A1
EP1818958A1 EP20070101218 EP07101218A EP1818958A1 EP 1818958 A1 EP1818958 A1 EP 1818958A1 EP 20070101218 EP20070101218 EP 20070101218 EP 07101218 A EP07101218 A EP 07101218A EP 1818958 A1 EP1818958 A1 EP 1818958A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
membrane
movable element
stop device
microsystem according
microsystem
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20070101218
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Laurent Chiesi
Benoît Grappe
Mathias Lamien
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric Industries SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schneider Electric Industries SAS filed Critical Schneider Electric Industries SAS
Publication of EP1818958A1 publication Critical patent/EP1818958A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/0036—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0066—Auxiliary contact devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H36/00—Switches actuated by change of magnetic field or of electric field, e.g. by change of relative position of magnet and switch, by shielding
    • H01H2036/0093—Micromechanical switches actuated by a change of the magnetic field

Definitions

  • the present invention relates to a microsystem comprising a movable element between at least two positions.
  • This type of microsystem is for example a MEMS acting as a microswitch or a microswitch current used for example in a micro-contactor, a micro-relay or a micro-reed.
  • a magnetic microswitch comprising a pivoting movable element movable between a stable closing position of an electrical circuit and an unstable opening position defined by a stopper.
  • the movable element is placed under the influence of a permanent magnetic field maintaining it in each of its positions and is controlled to switch between its two positions by passing an electric current in an electrical conductor. In the absence of current flowing through the conductor, the movable element is in the stable position of closure. When a current is injected into the conductor, the movable element tilts in its unstable position of opening of the electrical circuit. This unstable position is delimited by the stopper which prevents the movable element from taking a second stable position. If the current flowing through the conductor is cut off, the movable element, under the sole influence of the permanent magnetic field automatically returns to its stable position of closure of the electric circuit.
  • the stopper is used to make the microswitch monostable.
  • MEMS switch device comprising a substrate and a movable member.
  • the movable element is actuated between two positions to come into contact with an electrical contact in each of its positions.
  • a MEMS-type microsystem acting as a microswitch or current microswitch in which a movable element pivots between two stable positions the mobile element is made to perform a large number of maneuvers during its lifetime. biasing his arms in flexion or torsion to pivot. These connecting arms are therefore particularly stressed, affecting over time the deformation of the movable element and therefore in particular the electrical insulation distance between the open position and the closed position.
  • the upper substrate ensures the stopping of the movable element in a high position but it is not used to prevent early wear of the movable element.
  • the object of the invention is to propose a microsystem in which the mobile element is less stressed over time during its operation, resulting in an increase in its life and in which the deformation of the movable element is controlled from to be able to follow the evolution of its deformation over time.
  • a microsystem comprising a substrate and a mobile element mounted on the substrate, said mobile element being provided with at least one electrical contact and being controlled between at least two positions, a closed position of an electrical circuit and an open position of the electric circuit, said open position being delimited by a device for stopping the travel of the movable element, characterized in that the stop device is connected to an electrical detection circuit and comprises detection means adapted to detect whether the movable element is in the open position and in that the stop device is implanted in the substrate.
  • the stopping device comprises at least one electrode of the electrical detection circuit and in that the movable element comprises at least one electrically conductive part resting against the electrode to close the electrical circuit. detection when in the open position.
  • the stop device comprises a single electrode connected to a first power supply terminal of the detection electric circuit and the conductive part of the mobile element is connected to a second terminal of power supply of the detection electric circuit.
  • the electrode traverses for example the movable element and has for example an end secured to the substrate and a mushroom-shaped head against which the movable element abuts in the open position.
  • the stop device comprises two electrodes each connected to a supply terminal of the electrical detection circuit, said electrodes being spaced apart and able to be connected. electrically through the conductive portion of the movable member when in the open position.
  • the stop device comprises two electrodes connected in parallel to a first power supply terminal of an electrical detection circuit, and the conductive part of the mobile element is connected to a second power supply terminal of the detection electric circuit, said electrodes being spaced apart and able to be both electrically connected to the conductive part of the movable element when it is in the open position.
  • the electrodes are positioned symmetrically on either side of the movable element. Each electrode then has an end secured to the substrate and a free end shaped hook. According to another configuration of these two embodiments, the electrodes can pass through the movable element. In this case, each electrode has for example an integral end of the substrate and a mushroom shaped head having the function of stopping the movable member in the open position. This second configuration makes it possible to save space.
  • the detection means are associated with current or voltage detectors.
  • the detection means are associated with means for measuring the capacitance between at least one electrode and the conductive part of the mobile element.
  • the microsystem comprises additional stopping devices of the movable element in the open position, distributed along the movable element.
  • the movable element is a ferromagnetic membrane anchored to the substrate and controlled by magnetic effect between its two positions.
  • the membrane is for example rotatable about an axis defining a front portion carrying the electrical contact and a rear portion.
  • the microsystem according to the invention may comprise a second stop device acting on the rear part of the membrane to delimit the closed position of the membrane.
  • the microsystem may be manufactured using a MEMS (Micro-ElectroMechanical System) type of technology.
  • MEMS Micro-ElectroMechanical System
  • a microprocessor 2, 2 'of microswitch or microswitch type is provided with at least one mobile element, for example consisting of a membrane 20, 20' made of ferromagnetic material mounted on a surface planar 30 of a substrate 3 made of materials such as silicon, glass, ceramics or in the form of printed circuits.
  • microsystem 2, 2 ' is described with a single membrane 20, 20' but the description must be understood as if the microsystem 2, 2 'can comprise on the same support 3 a plurality of mobile membranes that can be actuated simultaneously by a single actuating means such as a permanent magnet.
  • the membrane 20, 20 ' carries at one of its ends an electrical contact 21, 21' and the substrate 3 carries on its surface 30 at least two spaced identical identical conductive tracks 31, 32, intended to be electrically connected by the contact. mobile 21, 21 'of the membrane 20, 20' to obtain the closure of a main electrical circuit (not schematized).
  • the membrane 20 has a longitudinal axis (A) and is connected at one of its ends to an anchor stud 23 secured to the substrate 3 by the intermediate two arms 22a, 22b of connection.
  • the membrane 20 is pivotable relative to the substrate 3 along an axis (P) parallel to the axis described by the contact points of the membrane 20 with the conductive tracks 31 , 32 and perpendicular to its longitudinal axis (A).
  • the link arms 22a, 22b form an elastic connection between the membrane 20 and the anchor stud 23. The pivoting of the membrane 20 is thus obtained by flexing the connecting arms 22a, 22b.
  • the membrane 20 ' also having a longitudinal axis (A'), is secured to the substrate 3 by means of two linking arms 22a ', 22b' said membrane 20 'with two anchoring studs 23a', 23b 'arranged symmetrically on both sides else of the longitudinal axis (A ') of the membrane 20'.
  • the movable contact 21 ' is for example formed on the membrane 20' near the end of the membrane 20 'and faces the surface 30 of the substrate 3.
  • the membrane 20 ' is pivotable relative to the substrate 3 along an axis (P') parallel to the axis described by the points of contact of the membrane 20 'with the electrodes 31, 32 and perpendicular to its longitudinal axis ( AT').
  • the connecting arms 22a ', 22b' form an elastic connection between the membrane 20 and their respective anchor stud 23a ', 23b' and the pivoting of the membrane 20 'is thus obtained by twisting the arms 22a', 22b 'of link.
  • the pivot axis (P ') of the diaphragm 20' is offset with respect to the parallel central axis, which makes it possible to define on the diaphragm 20 ', on either side of its axis (P ') of pivoting, two distinct parts, a front part carrying the electrical contact 21' and a rear part.
  • the microsystem 2, 2 'of the invention can be realized by a planar duplication technology of MEMS (for "Micro Electro-Mechanical System") or LEMS (for "Laminated Electro-Mechanical System", see patent application US 2005/057329 ).
  • MEMS Micro Electro-Mechanical System
  • LEMS Long-Mechanical System
  • the membrane 20, 20 'and the connecting arms 22a, 22b, 22a', 22b ' are for example derived from the same layer of ferromagnetic material.
  • the connecting arms 22a, 22b, 22a ', 22b' and a lower layer of the membrane 20, 20 ' may be derived from a metal layer.
  • a layer of a ferromagnetic material is deposited on this metal layer to generate the upper portion of the membrane 20, 20 '.
  • Such a configuration can make it possible to optimize the mechanical properties of the connecting arms 22a, 22b, 22a ', 22b' by using, for the pivoting of the membrane 20, 20 ', a material that is mechanically more suitable than the ferromagnetic material.
  • the metal layer can act as a contact for closing the main electrical circuit.
  • the ferromagnetic material is for example of the soft magnetic type and can be for example an alloy of iron and nickel ("permalloy" Ni 80 Fe 20 ).
  • the ferromagnetic membrane 20, 20 ' is controlled by magnetic effect between two distinct end positions.
  • a first extreme position (FIG. 2A or 8A)
  • the end of the membrane 20, 20 'carrying the contact 21, 21' is raised and does not bear against the conductive tracks 31, 32 of the substrate 3.
  • the main electrical circuit associated with the tracks 31, 32 is thus open.
  • the end of the membrane 20, 20 'carrying the contact 21, 21' bears against the conductive tracks 31, 32.
  • the main electrical circuit is closed.
  • the membrane 20, 20 ' is kept parallel to the surface 30 of the substrate 3 (FIGS. 1 and 7).
  • the permanent magnet 10 creates a magnetic field having L field lines whose orientation generates a magnetic component BP 0 , BP 1 in the ferromagnetic layer of the membrane 20, 20 'of the microsystem along its longitudinal axis (A), ( AT').
  • the opening position of the membrane 20, 20 ' is delimited by a main stop device intended to limit the deformation of the membrane 20, 20' in its open position and therefore to increase the duration of life of the microsystem 2, 2 '.
  • this main stop device comprises detection means for determining whether the membrane 20, 20 'is in abutment against the stop device and therefore in the open position.
  • the main arresting device thus comprises one or more detection electrodes 4a, 4b, 5a, 5b, 5 interacting with the membrane 20, 20 'in the open position to pass an electric current in an electrical detection circuit D separate from the main electrical circuit.
  • the electrical detection circuit D makes it possible to determine whether the membrane 20, 20 'is in its open position. It comprises at least one power source S in current, means M for measuring current or voltage and means T for processing the current or currents measured or the voltage or voltages measured.
  • the processing means T are for example associated with a signaling member (not shown) responsible for alerting a fault in the microsystem 2, 2 '. According to the invention, when the diaphragm 20, 20 'is in the open position, it closes the detection electric circuit D. The detection of a current or a voltage in the electrical detection circuit D makes it possible to deduce that it is then well in its opening position.
  • the membrane 20, 20 ' has a layer of ferromagnetic material which is electrically conductive and which thus allows the closing of the electrical detection circuit D.
  • the membrane 20, 20' can carry on its upper layer one or two metal parts 24 conducting electricity.
  • the membrane 20, 20 ' is shown with such a conductive portion 24, but it must be understood that, given the electrical conductivity of its ferromagnetic layer, it can be freed from it.
  • the electrode or the electrodes 4a, 4b, 5a, 5b, 5 of the main stop device are for example implanted directly in the substrate 3 during the manufacture of the microsystem 2, 2 '.
  • the stop device comprises at least two identical metal electrodes 4a, 4b disposed on either side of the membrane 20 symmetrically with respect to its longitudinal axis (A) and integral with the substrate 3.
  • the electrodes 4a, 4b each have an inverted L shape comprising a rod 40 anchored in the substrate 3 and a free end shaped for example in a hook 41 ( Figure 10).
  • Other forms of the electrode 4 can also be envisaged.
  • the electrodes 4a, 4b have a height adapted so that the conductive portion of the membrane 20 comes into contact with the hooks 41 in an open position which must be sufficiently spaced from the position of closing to respect a minimum electrical isolation distance between the movable contact 21 and the conductive tracks 31, 32, but not too far apart to avoid forcing too much on the connecting arms 22a, 22b.
  • the two electrodes 4a, 4b are each connected to a terminal of the supply source S in current to form the electric detection circuit D.
  • the conductive portion 24 of the membrane 20 electrically connects the two electrodes 4a, 4b to close the electric detection circuit D.
  • the measuring means M associated with the processing means T the detection of a current in the electrical detection circuit D or a voltage across the electrodes 4a, 4b makes it possible to determine whether the membrane 20 is in abutment against the hooks 41 of the electrodes 4a, 4b and therefore in the open position.
  • the conductive portion 24 of the membrane 20 is connected to a terminal of the power supply S while the two electrodes 4a, 4b are connected by two branches in parallel to the other terminal of the supply source S of the detection electric circuit D.
  • the means M for measuring current or voltage associated with the processing means T make it possible to determine whether the membrane 20 is in the open position.
  • the detection of a current or a voltage on only one of the branches makes it possible to deduce that the membrane 20 bears against only one of the electrodes 4a, 4b of the stop device.
  • the membrane 20 has undergone abnormal deformation caused by its wear or by a variation of the magnetic field.
  • the variation of the magnetic field may result, for example, from irregularities in positioning the permanent magnet 10 with respect to the membrane 20.
  • the measuring means M current and / or voltage may be replaced or supplemented by capacitive type measuring means C to measure the variation of the capacitance between each of the electrodes 4a, 4b and the conductive portion 24 of the membrane 20 (FIG. 5A).
  • the hooks of the electrodes 4a, 4b then have a large determined surface, located opposite the conductive portion 24 of the membrane 20.
  • the two electrodes 4a, 4b are for example at a common potential while the part conductive 24 of the membrane 20 is at a potential different from this common potential.
  • the determination of the capacitance between the conductive portion 24 of the membrane 20 and each of the electrodes 4a, 4b separately makes it possible to deduce the distance between the membrane 20 and each of the electrodes 4a, 4b and thus to determine the position of the membrane 20 relative to at each of the electrodes 4a, 4b. If the measured capacitances are zero, this means that the membrane 20 bears against the two electrodes 4a, 4b.
  • two electrodes 5a, 5b are not arranged on either side of the membrane 20 but pass through the membrane 20 symmetrically with respect to its longitudinal axis (A ) which allows in particular to gain space.
  • the electrodes 5a, 5b are integral with the substrate 3 have a rod 50 and end for example with a head 51 in the form of mushroom ( Figure 11).
  • the membrane 20 When the membrane 20 is in the open position, it is supported by its conductive portion 24 against the metal heads 51 of the electrodes to electrically connect the two electrodes and close the electrical detection circuit.
  • the two configurations described above for the first embodiment are perfectly applicable with electrodes 5a, 5b of this variant.
  • the stop device comprises a single electrode 5.
  • This electrode 5 has, for example, a mushroom shape as described above with reference to FIG. and passes through the membrane 20 substantially along its longitudinal axis (A).
  • the height of the electrode 5 is determined to stop the membrane 20 in an open position of the electrical circuit sufficiently spaced from the closed position to respect a sufficient electrical insulation distance but not too far apart to avoid forcing too much on the connecting arm 22a, 22b.
  • a terminal of the power source S of the detection electric circuit D is connected to the conductive portion 24 of the membrane 20, while the other terminal of the power source S is connected to the electrode 5.
  • the membrane 20 is in the open position, the membrane 20 is in abutment against the head 51 of the electrode 5 which causes the closing of the detection circuit D.
  • the detection of a current in the circuit electrical detection D or a voltage by the measuring means M can be deduced that the membrane 20 is in the open position bearing against the stop device. If no current or voltage is detected, it means that the membrane 20 is worn or that the magnetic field imposing on the membrane 20 to assume its open position has varied.
  • a variant of this second embodiment represented in FIG. 5B consists in using a capacitive detector C making it possible to determine the variation of the capacitance between the conductive portion 24 of the membrane and the electrode 5.
  • the determination of the ability between the conductive portion 24 of the membrane and the electrode 5 allows to know the position of the membrane 20 relative to the main stop device. If the capacity is zero, this means that the membrane 20 is in the open position bearing against the stop device.
  • the capacitive detector can replace the measuring means M current or voltage or simply complete them.
  • the processing means T associated with the measuring means M, make it possible, for example, to determine the electrical resistance of contact between the electrode or electrodes 4a, 4b, 5a, 5b, 5 and the conductive part 24 of the membrane 20 in the position of opening according to the current measured in the detection electric circuit D and / or the measured voltage or voltages. Determination of resistance electrical connection between the conductive portion 24 of the membrane 20 and the electrode or electrodes 4a, 4b, 5a, 5b, 5 allows to deduce the contact force of the membrane 20 against the electrodes. If the determined electrical resistance is low, the contact force is important. On the other hand, if the electrical resistance is strong, the contact force between the membrane 20 and the electrode or electrodes is low. From the variation of the electrical resistance of contact over time, it is therefore possible to deduce the deformation and the wear of the membrane 20 over time, or the variation of the magnetic field imposing on the membrane 20 to take the open position .
  • the stop device can be implanted near the axis of rotation (P) of the membrane 20 to limit in particular its size in height.
  • the stop device composed of one or more electrodes 4a, 4b, 5a, 5b, 5 may be completed by additional stop devices 8 distributed along the membrane (FIG. 9).
  • additional stop devices 8 do not include detection means and are therefore not intended to determine the position of the membrane 20. They are used to help the main stop device to mechanically stop the membrane 20 thus avoiding to solicit him too much.
  • These additional stop devices 8 are preferably non-metallic so as not to disturb the operation of the main stop device. They may have a shape according to one of the embodiments described above, that is to say in hook (Figure 10) distributed on either side of the membrane 20 or mushroom-shaped ( Figure 11). ) through the membrane 20.
  • the height of the additional stop devices 8 is designed to define the opening position of the membrane 20 at different points, different from the breakpoint or points the main stop device.
  • the main stop device comprising the detection means is for example positioned to stop the membrane 20 near the axis of rotation (P) of the membrane 20 while an additional stop device 8b is positioned to stop the membrane 20 near the end of the membrane 20 carrying the contact 21 and another 8a in an intermediate position between these two devices.
  • the stop devices are shaped hook but the other forms or configurations can be fully envisaged.
  • the rear part of the membrane 20' can also carry a movable contact intended to electrically connect two fixed contacts arranged in vis-à-vis the substrate 3 when the membrane 20 'is in the open position.
  • These two fixed contacts are associated with a second electric detection circuit making it possible to deduce, according to the intensity of the measured current, the amplitude of deformation of the membrane 20 'in the open position. This information can be coupled with the other information collected at the main stop device to understand the deformation of the membrane 20 'in the open position.
  • a stop device 9 integral with the substrate 3 can be mounted to delimit the closed position of the membrane 20' and thus avoid the bouncing of the movable contact 20 against the fixed conductive tracks 31, 32 at closing.
  • This stop device 9 is not necessarily provided with detection means. It may consist for example of one or two symmetrical hooks or have the form of a hoop ( Figure 7) framing the rear portion of the membrane 20 '.
  • the height of this stop device 9 is determined to allow both a closing of the main electrical circuit with a sufficient contact pressure and to prevent rebounds of the membrane 20 'at the closing of the main electrical circuit.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un microsystème (2, 2') comportant un substrat (3) et un élément mobile (20, 20') monté sur le substrat (3), ledit élément mobile (20, 20') étant doté d'au moins un contact électrique (21, 21') et étant piloté par exemple par effet magnétique entre au moins deux positions, une position de fermeture d'un circuit électrique et une position d'ouverture du circuit électrique. La position d'ouverture de l'élément mobile est délimitée par un dispositif d'arrêt (4a, 4b, 5a, 5b, 5) de la course de l'élément mobile (20, 20'), raccordé à un circuit électrique de détection (D) et comportant des moyens de détection (41, 51) aptes à déterminer si l'élément mobile (20, 20') est dans la position d'ouverture.

Description

  • La présente invention se rapporte à un microsystème comportant un élément mobile entre au moins deux positions. Ce type de microsystème est par exemple un MEMS jouant le rôle d'un micro-interrupteur ou d'un micro-commutateur de courant utilisé par exemple dans un micro-contacteur, un micro-relais ou un micro-reed.
  • Il est connu par le document US2005/083156 un micro-interrupteur magnétique comportant un élément mobile pivotant, mobile entre une position de fermeture stable d'un circuit électrique et une position d'ouverture instable délimitée par un stoppeur. L'élément mobile est placé sous l'influence d'un champ magnétique permanent le maintenant dans chacune de ses positions et est commandé pour basculer entre ses deux positions par passage d'un courant électrique dans un conducteur électrique. En l'absence de courant traversant le conducteur, l'élément mobile est dans la position stable de fermeture. Lorsqu'un courant est injecté dans le conducteur, l'élément mobile bascule dans sa position instable d'ouverture du circuit électrique. Cette position instable est délimitée par le stoppeur qui empêche l'élément mobile de prendre une seconde position stable. Si le courant traversant le conducteur est coupé, l'élément mobile, sous la seule influence du champ magnétique permanent revient automatiquement dans sa position stable de fermeture du circuit électrique. Le stoppeur est donc employé pour rendre le micro-interrupteur monostable.
  • Il est également connu par le document US 2003/223174 un dispositif interrupteur MEMS comprenant un substrat et un élément mobile. L'élément mobile est actionné entre deux positions pour venir contacter un contact électrique dans chacune de ses positions. Dans un microsystème de type MEMS jouant le rôle de micro-commutateur ou de micro-interrupteur de courant dans lequel un élément mobile pivote entre deux positions stables, l'élément mobile est amené à effectuer un grand nombre de manoeuvres au cours de sa vie en sollicitant ses bras en flexion ou en torsion pour pivoter. Ces bras de liaison sont donc particulièrement sollicités, affectant au cours du temps la déformation de l'élément mobile et donc notamment la distance d'isolation électrique entre la position d'ouverture et la position de fermeture. En outre, lorsque la déformation de l'élément mobile se dégrade, il est nécessaire de pouvoir contrôler l'état de l'élément mobile au cours de sa vie afin de pouvoir éventuellement remplacer le microsystème. Dans le document US 2003/223174 , le substrat supérieur assure l'arrêt de l'élément mobile dans une position haute mais il n'est pas employé pour empêcher une usure précoce de l'élément mobile.
  • Le but de l'invention est de proposer un microsystème dans lequel l'élément mobile est moins sollicité au cours du temps lors de son fonctionnement, entraînant une augmentation de sa durée de vie et dans lequel la déformation de l'élément mobile est contrôlée de manière à pouvoir suivre l'évolution de sa déformation au cours du temps.
  • Ce but est atteint par un microsystème comportant un substrat et un élément mobile monté sur le substrat, ledit élément mobile étant doté d'au moins un contact électrique et étant piloté entre au moins deux positions, une position de fermeture d'un circuit électrique et une position d'ouverture du circuit électrique, ladite position d'ouverture étant délimitée par un dispositif d'arrêt de la course de l'élément mobile, caractérisé en ce que le dispositif d'arrêt est raccordé à un circuit électrique de détection et comporte des moyens de détection aptes à détecter si l'élément mobile est dans la position d'ouverture et en ce que le dispositif d'arrêt est implanté dans le substrat.
  • Selon l'invention, le dispositif d'arrêt comporte au moins une électrode du circuit électrique de détection et en ce que l'élément mobile comporte au moins une partie conductrice de l'électricité en appui contre l'électrode pour fermer le circuit électrique de détection lorsqu'il est en position d'ouverture.
  • Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le dispositif d'arrêt comporte une seule électrode reliée à une première borne d'alimentation du circuit électrique de détection et la partie conductrice de l'élément mobile est reliée à une seconde borne d'alimentation du circuit électrique de détection. Dans ce mode de réalisation, l'électrode traverse par exemple l'élément mobile et présente par exemple une extrémité solidaire du substrat et une tête conformée en champignon contre laquelle l'élément mobile vient buter en position d'ouverture.
  • Selon un second mode de réalisation de l'invention, le dispositif d'arrêt comporte deux électrodes reliées chacune à une borne d'alimentation du circuit électrique de détection, lesdites électrodes étant espacées et aptes à être reliées électriquement par la partie conductrice de l'élément mobile lorsqu'il est dans la position d'ouverture.
  • Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, le dispositif d'arrêt comporte deux électrodes reliées en parallèle à une première borne d'alimentation d'un circuit électrique de détection, et la partie conductrice de l'élément mobile est reliée à une deuxième borne d'alimentation du circuit électrique de détection, lesdites électrodes étant espacées et aptes à être reliées électriquement toutes les deux à la partie conductrice de l'élément mobile lorsqu'il est dans la position d'ouverture.
  • Selon une configuration du deuxième et troisième modes de réalisation, les électrodes sont positionnées symétriquement de part et d'autre de l'élément mobile. Chaque électrode présente alors une extrémité solidaire du substrat et une extrémité libre conformée en crochet. Selon une autre configuration de ces deux modes de réalisation, les électrodes peuvent traverser l'élément mobile. Dans ce cas, chaque électrode présente par exemple une extrémité solidaire du substrat et une tête conformée en champignon ayant pour fonction de stopper l'élément mobile en position d'ouverture. Cette seconde configuration permet notamment de gagner en encombrement.
  • Selon une particularité de l'invention, les moyens de détection sont associés à des détecteurs de courant ou de tension.
  • Selon une autre particularité, les moyens de détection sont associés à des moyens de mesure de la capacité entre au moins une électrode et la partie conductrice de l'élément mobile.
  • Selon une autre particularité, le microsystème comporte des dispositifs d'arrêt additionnels de l'élément mobile en position d'ouverture, répartis le long de l'élément mobile.
  • Selon l'invention, l'élément mobile est une membrane ferromagnétique ancrée au substrat et pilotée par effet magnétique entre ses deux positions. La membrane est par exemple mobile en rotation autour d'un axe définissant une partie avant portant le contact électrique et une partie arrière.
  • Le microsystème selon l'invention peut comporter un second dispositif d'arrêt agissant sur la partie arrière de la membrane pour délimiter la position de fermeture de la membrane.
  • Selon l'invention, le microsystème pourra être fabriqué selon une technologie de type MEMS (Micro-ElectroMechanical System).
  • D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés sur lesquels :
    • La figure 1 représente en perspective un microsystème doté d'un dispositif d'arrêt selon un premier mode de réalisation de l'invention. Sur cette figure 1, le câblage du circuit de détection n'est pas représenté.
    • Les figures 2A et 2B représentent en vue de côté le microsystème de la figure 1 respectivement en position ouverte et en position fermée, actionné par un aimant permanent.
    • Les figures 3A à 3C représentent de manière schématique et en vue de dessus, un microsystème doté d'un dispositif d'arrêt selon différentes configurations d'un premier mode de réalisation.
    • La figure 4 représente de manière schématique et en vue de dessus, un microsystème doté d'un dispositif d'arrêt selon un second mode de réalisation.
    • Les figures 5A et 5B représentent de manière schématique et en vue de dessus, un microsystème selon des variantes de réalisation des figures 3B et 4.
    • La figure 6 représente en vue de côté un microsystème doté d'un dispositif d'arrêt selon le second mode de réalisation.
    • La figure 7 représente en perspective une variante de réalisation du microsystème représenté en figure 1. Sur cette figure, le câblage du circuit de détection n'est pas représenté.
    • Les figures 8A et 8B représentent en vue de côté le microsystème de la figure 7.
    • La figure 9 représente en vue de côté un perfectionnement du microsystème représenté en figure 1.
    • Les figures 10 et 11 représentent en perspective une électrode du dispositif d'arrêt selon deux modes de réalisation distincts.
  • En référence aux figures 1 et 7, un microsystème 2, 2' de type micro-interrupteur ou micro-commutateur est doté d'au moins un élément mobile par exemple constitué d'une membrane 20, 20' en matériau ferromagnétique montée sur une surface plane 30 d'un substrat 3 fabriqué dans des matériaux comme le silicium, le verre, des céramiques ou sous forme de circuits imprimés.
  • Dans la suite de la description, le microsystème 2, 2' est décrit avec une seule membrane 20, 20' mais la description doit être comprise comme si le microsystème 2, 2' peut comporter sur un même support 3 une pluralité de membranes mobiles pouvant être actionnée simultanément par un unique moyen d'actionnement tel qu'un aimant permanent.
  • La membrane 20, 20' porte à l'une de ses extrémités un contact électrique 21, 21' et le substrat 3 porte sur sa surface 30 au moins deux pistes conductrices 31, 32 planes identiques espacées et destinées à être reliées électriquement par le contact mobile 21, 21' de la membrane 20, 20' afin d'obtenir la fermeture d'un circuit électrique principal (non schématisé).
  • Selon une première variante de réalisation du microsystème 2 représentée en figures 1, 2A et 2B, la membrane 20 présente un axe longitudinal (A) et est reliée par une de ses extrémités à un plot 23 d'ancrage solidaire du substrat 3 par l'intermédiaire de deux bras 22a, 22b de liaison. Par l'intermédiaire de ses deux bras 22a, 22b, la membrane 20 est apte à pivoter par rapport au substrat 3 suivant un axe (P) parallèle à l'axe décrit par les points de contact de la membrane 20 avec les pistes conductrices 31, 32 et perpendiculaire à son axe longitudinal (A). Les bras 22a, 22b de liaison forment une liaison élastique entre la membrane 20 et le plot 23 d'ancrage. Le pivotement de la membrane 20 est donc obtenu par flexion des bras 22a, 22b de liaison.
  • Selon une seconde variante de réalisation représentée en figures 7, 8A et 8B, la membrane 20', présentant également un axe longitudinal (A'), est solidaire du substrat 3 par l'intermédiaire de deux bras 22a', 22b' de liaison reliant ladite membrane 20' à deux plots d'ancrage 23a', 23b' disposés symétriquement de part et d'autre de l'axe longitudinal (A') de la membrane 20'. Le contact 21' mobile est par exemple formé sur la membrane 20' à proximité de l'extrémité de la membrane 20' et fait face à la surface 30 du substrat 3. Par l'intermédiaire des deux bras de liaison 22a', 22b', la membrane 20' est apte à pivoter par rapport au substrat 3 suivant un axe (P') parallèle à l'axe décrit par les points de contact de la membrane 20' avec les électrodes 31, 32 et perpendiculaire à son axe longitudinal (A'). Les bras 22a', 22b' de liaison forment une liaison élastique entre la membrane 20 et leur plot 23a', 23b' d'ancrage respectif et le pivotement de la membrane 20' est donc obtenu par torsion des bras 22a', 22b' de liaison. Selon cette variante de réalisation, l'axe (P') de pivotement de la membrane 20' est décalé par rapport à l'axe médian parallèle ce qui permet de définir sur la membrane 20', de part et d'autre de son axe (P') de pivotement, deux parties distinctes, une partie avant portant le contact électrique 21' et une partie arrière.
  • Le microsystème 2, 2' de l'invention peut être réalisé par une technologie de duplication planaire de type MEMS (pour "Micro Electro-Mechanical System") ou LEMS (pour "Laminated Electro-Mechanical System", voir demande de brevet US 2005/057329 ).
  • La membrane 20, 20' ainsi que les bras de liaison 22a, 22b, 22a', 22b' sont par exemple issus d'une même couche de matériau ferromagnétique. Dans une autre configuration, les bras de liaison 22a, 22b, 22a', 22b' et une couche inférieure de la membrane 20, 20' peuvent être issus d'une couche métallique. Une couche d'un matériau ferromagnétique est déposée sur cette couche métallique pour générer la partie supérieure de la membrane 20, 20'. Une telle configuration peut permettre d'optimiser les propriétés mécaniques des bras de liaison 22a, 22b, 22a', 22b' en utilisant, pour le pivotement de la membrane 20, 20', un matériau mécaniquement plus adapté que le matériau ferromagnétique. De plus, la couche métallique peut faire office de contact pour la fermeture du circuit électrique principal.
  • Le matériau ferromagnétique est par exemple du type magnétique doux et peut être par exemple un alliage de fer et de nickel (« permalloy » Ni80Fe20).
  • En référence aux figures 2A, 2B et 8A et 8B, sous l'action d'un champ magnétique généré par exemple par un aimant permanent 10, la membrane 20, 20' ferromagnétique est pilotée par effet magnétique entre deux positions extrêmes distinctes. Dans une première position extrême (figures 2A ou 8A), l'extrémité de la membrane 20, 20' portant le contact 21, 21' est relevée et n'est pas en appui contre les pistes conductrices 31, 32 du substrat 3. Le circuit électrique principal associé aux pistes 31, 32 est donc ouvert. Dans sa seconde position extrême (figures 2B et 8B), l'extrémité de la membrane 20, 20' portant le contact 21, 21' est en appui contre les pistes conductrices 31, 32. Dans cette seconde position, le circuit électrique principal est fermé. En l'absence d'un minimum de champ rémanent, la membrane 20, 20' est maintenue parallèle à la surface 30 du substrat 3 (figures 1 et 7).
  • Une membrane 20, 20' ferromagnétique se déplace entre ses deux positions extrêmes en s'alignant sur les lignes de champ L magnétique générées par exemple par l'aimant permanent 10 (figures 2A, 2B et 8A, 8B). L'aimant permanent 10 crée un champ magnétique présentant des lignes de champ L dont l'orientation génère une composante magnétique BP0, BP1 dans la couche ferromagnétique de la membrane 20, 20' du microsystème suivant son axe longitudinal (A), (A'). Cette composante magnétique BP0, BP1 générée dans la membrane 20, 20' engendre un couple magnétique imposant à la membrane 20, 20' de prendre l'une de ses positions extrêmes de fermeture (figures 2B, 8B) ou d'ouverture (figures 2A, 8A).
  • Selon l'invention, la position d'ouverture de la membrane 20, 20' est délimitée par un dispositif d'arrêt principal destiné à limiter la déformation de la membrane 20, 20' dans sa position d'ouverture et donc à augmenter la durée de vie du microsystème 2, 2'.
  • En outre, selon l'invention, ce dispositif d'arrêt principal comporte des moyens de détection permettant de déterminer si la membrane 20, 20' est bien en appui contre le dispositif d'arrêt et donc bien dans la position d'ouverture.
  • Le dispositif d'arrêt principal comporte ainsi une ou plusieurs électrodes 4a, 4b, 5a, 5b, 5 métalliques de détection interagissant avec la membrane 20, 20' en position d'ouverture pour laisser passer un courant électrique dans un circuit électrique de détection D distinct du circuit électrique principal.
  • Le circuit électrique de détection D permet de déterminer si la membrane 20, 20' est bien dans sa position d'ouverture. Il comporte au moins une source d'alimentation S en courant, des moyens M de mesure de courant ou de tension et des moyens T de traitement du courant ou des courants mesurés ou de la tension ou des tensions mesurées. Les moyens T de traitement sont par exemple associés à un organe de signalisation (non représenté) chargé d'alerter d'un défaut dans le microsystème 2, 2'. Selon l'invention, lorsque la membrane 20, 20' est en position d'ouverture elle ferme le circuit électrique de détection D. La détection d'un courant ou d'une tension dans le circuit électrique de détection D permet de déduire qu'elle est alors bien dans sa position d'ouverture.
  • La membrane 20, 20' présente une couche en matériau ferromagnétique qui est conducteur de l'électricité et qui permet donc la fermeture du circuit électrique de détection D. Cependant, afin d'améliorer la liaison électrique, la membrane 20, 20' peut porter sur sa couche supérieure une ou deux parties métalliques 24 conductrices de l'électricité. Sur les figures, la membrane 20, 20' est représentée avec une telle partie conductrice 24 mais il faut comprendre que compte tenu de la conductivité électrique de sa couche ferromagnétique, elle peut s'en affranchir.
  • Selon l'invention, en technologie MEMS, l'électrode ou les électrodes 4a, 4b, 5a, 5b, 5 du dispositif d'arrêt principal sont par exemple implantées directement dans le substrat 3 lors de la fabrication du microsystème 2, 2'.
  • La description qui suit des différents modes de réalisation est effectuée en liaison avec le microsystème 2 selon le premier mode de réalisation représenté en figure 1. Cependant, il faut comprendre qu'elle s'applique également au microsystème 2' représenté en figure 7. Dans ce microsystème 2', Le dispositif d'arrêt principal est monté au niveau de la partie avant de la membrane 20'.
  • Selon un premier mode de réalisation représenté en figures 3A et 3B, le dispositif d'arrêt comporte au moins deux électrodes 4a, 4b métalliques identiques disposées de part et d'autre de la membrane 20 symétriquement par rapport à son axe longitudinal (A) et solidaires du substrat 3. Les électrodes 4a, 4b présentent chacune une forme en L inversé comportant une tige 40 ancrée dans le substrat 3 et une extrémité libre conformée par exemple en crochet 41 (figure 10). D'autres formes de l'électrode 4 peuvent également être envisagées.
  • Lors du mouvement de la membrane 20 vers sa position d'ouverture, elle vient buter contre les crochets 41 des deux électrodes 4 et se stopper dans cette position correspondant à sa position d'ouverture.
  • Selon leur position le long de la membrane 20, les électrodes 4a, 4b ont une hauteur adaptée pour que la partie conductrice de la membrane 20 vienne en contact contre les crochets 41 dans une position d'ouverture qui doit être suffisamment écartée de la position de fermeture pour respecter une distance d'isolation électrique minimale entre le contact mobile 21 et les pistes conductrices 31, 32, mais pas trop écartée pour éviter de trop forcer sur les bras de liaison 22a, 22b.
  • Dans une première configuration représentée en figure 3A, les deux électrodes 4a, 4b sont chacune reliées à une borne de la source d'alimentation S en courant pour former le circuit électrique de détection D. Lorsqu'elle est en butée contre les crochets 41 des deux électrodes 4a, 4b, la partie conductrice 24 de la membrane 20 relie électriquement les deux électrodes 4a, 4b pour fermer le circuit électrique de détection D.
  • Grâce aux moyens de mesure M associés aux moyens de traitement T, la détection d'un courant dans le circuit électrique de détection D ou d'une tension aux bornes des électrodes 4a, 4b permet de déterminer si la membrane 20 est bien en appui contre les crochets 41 des électrodes 4a, 4b et donc bien en position d'ouverture.
  • Dans une seconde configuration représentée en figure 3B, la partie conductrice 24 de la membrane 20 est reliée à une borne de la source d'alimentation S tandis que les deux électrodes 4a, 4b sont reliées par deux branches en parallèle à l'autre borne de la source d'alimentation S du circuit électrique de détection D. Les moyens M de mesure en courant ou en tension associés aux moyens T de traitement permettent de déterminer si la membrane 20 est bien dans la position d'ouverture.
  • La détection d'un courant ou d'une tension sur chacune des branches du circuit D au niveau de chaque électrode 4a, 4b permet de déduire que la membrane 20 est bien en appui contre les deux crochets 41 des électrodes. Dans ce cas, la membrane 20 est donc correctement positionnée dans sa position d'ouverture.
  • La détection d'un courant ou d'une tension sur une seule des branches permet de déduire que la membrane 20 est en appui contre une seule des électrodes 4a, 4b du dispositif d'arrêt. Dans ce cas, la membrane 20 a subi une déformation anormale causée par son usure ou par une variation du champ magnétique. La variation du champ magnétique peut résulter par exemple d'irrégularités de positionnement de l'aimant permanent 10 par rapport à la membrane 20.
  • La détection d'aucun courant ou tension permet de déduire que la membrane 20 n'est en appui contre aucun des crochets 41 des électrodes 4a, 4b. La membrane 20 ne vient plus dans sa position d'ouverture, elle est donc usée ou le champ magnétique généré lui imposant sa position d'ouverture a varié.
  • Dans cette deuxième configuration, les moyens M de mesure en courant et/ou en tension peuvent être remplacés ou complétés par des moyens de mesure de type capacitif C pour mesurer la variation de la capacité entre chacune des électrodes 4a, 4b et la partie conductrice 24 de la membrane 20 (figure 5A). Les crochets des électrodes 4a, 4b ont alors une surface déterminée de taille importante, située en vis-à-vis de la partie conductrice 24 de la membrane 20. Les deux électrodes 4a, 4b sont par exemple à un potentiel commun tandis que la partie conductrice 24 de la membrane 20 est à un potentiel différent de ce potentiel commun. La détermination de la capacité entre la partie conductrice 24 de la membrane 20 et chacune des électrodes 4a, 4b séparément permet de déduire la distance entre la membrane 20 et chacune des électrodes 4a, 4b et donc de déterminer la position de la membrane 20 par rapport à chacune des électrodes 4a, 4b. Si les capacités mesurées sont nulles, cela signifie que la membrane 20 est en appui contre les deux électrodes 4a, 4b.
  • Selon une variante de réalisation de ce premier mode de réalisation, représentée en figure 3C, deux électrodes 5a, 5b ne sont pas disposés de part et d'autre de la membrane 20 mais traversent la membrane 20 symétriquement par rapport à son axe longitudinal (A) ce qui permet notamment de gagner en encombrement. Selon cette variante, les électrodes 5a, 5b sont solidaires du substrat 3 présentent une tige 50 et se terminent par exemple par une tête 51 en forme de champignon (figure 11). Lorsque la membrane 20 est en position d'ouverture, elle vient en appui par sa partie conductrice 24 contre les têtes 51 métalliques des électrodes pour relier électriquement les deux électrodes et fermer le circuit électrique de détection. Les deux configurations décrites ci-dessus pour le premier mode de réalisation sont parfaitement applicables avec des électrodes 5a, 5b de cette variante.
  • Selon un second mode de réalisation de l'invention représenté en figures 4 et 6, le dispositif d'arrêt comporte une seule électrode 5. Cette électrode 5 présente par exemple une forme en champignon telle que décrite ci-dessus en liaison avec la figure 11 et traverse la membrane 20 sensiblement suivant son axe longitudinal (A). La hauteur de l'électrode 5 est déterminée pour arrêter la membrane 20 dans une position d'ouverture du circuit électrique suffisamment écartée de la position de fermeture pour respecter une distance d'isolation électrique suffisante mais pas trop écartée pour éviter de trop forcer sur les bras de liaison 22a, 22b.
  • Dans ce mode de réalisation, une borne de la source d'alimentation S du circuit électrique de détection D est reliée à la partie conductrice 24 de la membrane 20, tandis que l'autre borne de la source d'alimentation S est reliée à l'électrode 5. Lorsque la membrane 20 est en position d'ouverture, la membrane 20 est en appui contre la tête 51 de l'électrode 5 ce qui entraîne la fermeture du circuit de détection D. La détection d'un courant dans le circuit électrique de détection D ou d'une tension par les moyens de mesure M permet de déduire que la membrane 20 est bien dans la position d'ouverture en appui contre le dispositif d'arrêt. Si aucun courant ou aucune tension n'est détecté, cela signifie que la membrane 20 est usée ou que le champ magnétique imposant à la membrane 20 de prendre sa position d'ouverture a varié.
  • Une variante de ce second mode de réalisation représentée en figure 5B consiste à utiliser un détecteur capacitif C permettant de déterminer la variation de la capacité entre la partie conductrice 24 de la membrane et l'électrode 5. Comme déjà décrit précédemment, la détermination de la capacité entre la partie conductrice 24 de la membrane et l'électrode 5 permet de connaître la position de la membrane 20 par rapport au dispositif d'arrêt principal. Si la capacité est nulle, cela signifie que la membrane 20 est en position d'ouverture en appui contre le dispositif d'arrêt. Le détecteur capacitif peut remplacer les moyens de mesure M en courant ou en tension ou tout simplement les compléter.
  • Les moyens T de traitement, associés au moyens M de mesure permettent par exemple de déterminer la résistance électrique de contact entre la ou les électrodes 4a, 4b, 5a, 5b, 5 et la partie conductrice 24 de la membrane 20 dans la position d'ouverture en fonction du courant mesuré dans le circuit électrique de détection D et/ou de la ou des tensions mesurées. La détermination de la résistance électrique entre la partie conductrice 24 de la membrane 20 et la ou les électrodes 4a, 4b, 5a, 5b, 5 permet donc de déduire la force de contact de la membrane 20 contre les électrodes. Si la résistance électrique déterminée est faible, la force de contact est importante. En revanche, si la résistance électrique est forte, la force de contact entre la membrane 20 et la ou les électrodes est faible. De la variation de la résistance électrique de contact au cours du temps, on peut donc déduire la déformation et l'usure de la membrane 20 au cours du temps ou la variation du champ magnétique imposant à la membrane 20 de prendre la position d'ouverture.
  • Selon l'invention, le dispositif d'arrêt peut être implanté à proximité de l'axe de rotation (P) de la membrane 20 pour limiter notamment son encombrement en hauteur.
  • Selon l'invention, le dispositif d'arrêt composé d'une ou plusieurs électrodes 4a, 4b, 5a, 5b, 5 peut être complété par des dispositifs d'arrêt additionnels 8 répartis le long de la membrane (figure 9). Ces dispositifs d'arrêt additionnels 8 ne comportent pas de moyens de détection et n'ont donc pas vocation à déterminer la position de la membrane 20. Ils sont employés pour aider le dispositif d'arrêt principal à stopper mécaniquement la membrane 20 évitant ainsi de trop le solliciter. Ces dispositifs d'arrêt additionnels 8 sont préférentiellement non métalliques pour ne pas perturber le fonctionnement du dispositif d'arrêt principal. Ils peuvent présenter une forme selon l'un des modes de réalisation décrit ci-dessus, c'est-à-dire en crochet (figure 10) répartis de part et d'autre de la membrane 20 ou en forme de champignon (figure 11) traversant la membrane 20. Selon leur position le long de la membrane 20, la hauteur des dispositifs d'arrêt additionnels 8 est étudiée pour délimiter la position d'ouverture de la membrane 20 en différents points, distincts du ou des points d'arrêts du dispositif d'arrêt principal. Sur la figure 9, le dispositif d'arrêt principal comportant les moyens de détection est par exemple positionné pour stopper la membrane 20 à proximité de l'axe de rotation (P) de la membrane 20 tandis qu'un dispositif d'arrêt additionnel 8b est positionné pour stopper la membrane 20 à proximité de l'extrémité de la membrane 20 portant le contact 21 et un autre 8a dans une position intermédiaire entre ces deux dispositifs. Sur la figure 9, les dispositifs d'arrêt sont conformés en crochet mais les autres formes ou configurations peuvent tout à fait être envisagées.
  • Selon l'invention, avec un microsystème 2' selon le second mode de réalisation (figures 7, 8a, et 8b), la partie arrière de la membrane 20' peut également porter un contact mobile destiné à venir relier électriquement deux contacts fixes disposées en vis-à-vis sur le substrat 3 lorsque la membrane 20' est en position d'ouverture. Ces deux contacts fixes sont associés à un second circuit électrique de détection permettant de déduire selon l'intensité du courant mesurée, l'amplitude de déformation de la membrane 20' en position d'ouverture. Cette information peut être couplée aux autres informations recueillies au niveau du dispositif d'arrêt principal pour comprendre la déformation de la membrane 20' en position d'ouverture.
  • Sur la partie arrière de la membrane 20', un dispositif d'arrêt 9 solidaire du substrat 3 peut être monté pour délimiter la position de fermeture de la membrane 20' et ainsi éviter les rebonds du contact mobile 20 contre les pistes conductrices fixes 31, 32 à la fermeture. Ce dispositif d'arrêt 9 n'est pas forcément doté de moyens de détection. Il peut être constitué par exemple d'un ou de deux crochets symétriques ou avoir la forme d'un arceau (figure 7) venant encadrer la partie arrière de la membrane 20'. La hauteur de ce dispositif d'arrêt 9 est déterminée pour permettre à la fois une fermeture du circuit électrique principal avec une pression de contact suffisante et éviter les rebonds de la membrane 20' à la fermeture du circuit électrique principal.
  • Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer d'autres variantes et perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents.

Claims (16)

  1. Microsystème (2, 2') comportant un substrat (3) et un élément mobile (20, 20') monté sur le substrat (3), ledit élément mobile (20, 20') étant doté d'au moins un contact électrique (21, 21') et étant piloté entre au moins deux positions, une position de fermeture d'un circuit électrique et une position d'ouverture du circuit électrique, ladite position d'ouverture étant délimitée par un dispositif d'arrêt (4a, 4b, 5a, 5b, 5) de la course de l'élément mobile (20, 20'), caractérisé en ce que le dispositif d'arrêt (4a, 4b, 5a, 5b, 5) est raccordé à un circuit électrique de détection (D) et comporte des moyens de détection (41, 51) aptes à détecter si l'élément mobile (20, 20') est dans la position d'ouverture et en ce que le dispositif d'arrêt est implanté dans le substrat (3).
  2. Microsystème selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'arrêt comporte au moins une électrode (4a, 4b, 5a, 5b, 5) du circuit électrique de détection (D) et en ce que l'élément mobile (20, 20') comporte au moins une partie conductrice (24) de l'électricité en appui contre l'électrode (4a, 4b, 5a, 5b, 5) pour fermer le circuit électrique de détection (D) lorsqu'il est en position d'ouverture.
  3. Microsystème selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'arrêt comporte une seule électrode (5) reliée à une première borne d'alimentation du circuit électrique de détection (D) et en ce que la partie conductrice (24) de l'élément mobile (20, 20') est reliée à une seconde borne d'alimentation du circuit électrique de détection (D).
  4. Microsystème selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'arrêt comporte deux électrodes (4a, 4b, 5a, 5b) reliées chacune à une borne d'alimentation du circuit électrique de détection (D), lesdites électrodes (4a, 4b, 5a, 5b) étant espacées et aptes à être reliées électriquement par la partie conductrice (24) de l'élément mobile (20, 20') lorsqu'il est dans la position d'ouverture.
  5. Microsystème selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'arrêt comporte deux électrodes (4a, 4b, 5a, 5b) reliées en parallèle à une première borne d'alimentation d'un circuit électrique de détection (D), et en ce que la partie conductrice (24) de l'élément mobile (20, 20') est reliée à une deuxième borne d'alimentation du circuit électrique de détection (D), lesdites électrodes (4a; 4b, 5a, 5b) étant espacées et aptes à être reliées électriquement toutes les deux à la partie conductrice (24) de l'élément mobile (20, 20') lorsqu'il est dans la position d'ouverture.
  6. Microsystème selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les électrodes (4a, 4b, 5a, 5b) sont positionnées symétriquement de part et d'autre de l'élément mobile (20, 20').
  7. Microsystème selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que chaque électrode (4a, 4b) présente une extrémité solidaire du substrat (3) et une extrémité libre conformée en crochet (41).
  8. Microsystème selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que chaque électrode (5a, 5b, 5) traverse l'élément mobile (20, 20').
  9. Microsystème selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque électrode (5a, 5b, 5) présente une extrémité solidaire du substrat (3) et une extrémité libre conformée en champignon (51).
  10. Microsystème selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens de détection sont associés à des détecteurs de courant ou de tension.
  11. Microsystème selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les moyens de détection sont associés à des moyens de mesure de la capacité (C) entre au moins une électrode (4a, 4b, 5a, 5b, 5) et la partie conductrice (24) de l'élément mobile (20, 20').
  12. Microsystème selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte des dispositifs d'arrêt additionnels (8a, 8b) de l'élément mobile (20, 20') en position d'ouverture, répartis le long de la membrane.
  13. Microsystème selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'élément mobile est une membrane (20, 20') ferromagnétique ancrée au substrat (3) pilotée par effet magnétique entre ses deux positions.
  14. Microsystème selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la membrane (20') est mobile en rotation autour d'un axe (P') définissant une partie avant portant le contact électrique (21') et une partie arrière.
  15. Microsystème selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend un second dispositif d'arrêt (9) agissant sur la partie arrière de la membrane (20') pour délimiter la position de fermeture de la membrane (20').
  16. Microsystème selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il est fabriqué selon une technologie MEMS.
EP20070101218 2006-02-13 2007-01-26 Microsystème incluant un dispositif d'arrêt Withdrawn EP1818958A1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0650502A FR2897349B1 (fr) 2006-02-13 2006-02-13 Microsysteme incluant un dispositif d'arret

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1818958A1 true EP1818958A1 (fr) 2007-08-15

Family

ID=37074995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20070101218 Withdrawn EP1818958A1 (fr) 2006-02-13 2007-01-26 Microsystème incluant un dispositif d'arrêt

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP1818958A1 (fr)
FR (1) FR2897349B1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2682971A1 (fr) * 2012-07-03 2014-01-08 ABB Technology Ltd Dispositif permettant d'indiquer l'état d'un appareil de commutation

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0874379A1 (fr) * 1997-04-23 1998-10-28 Asulab S.A. Micro-contacteur magnétique et son procédé de fabrication
DE10004393C1 (de) * 2000-02-02 2002-02-14 Infineon Technologies Ag Mikrorelais
US20020021860A1 (en) * 1999-09-23 2002-02-21 Meichun Ruan Optical MEMS switching array with embedded beam-confining channels and method of operating same
US20020153583A1 (en) * 2000-11-09 2002-10-24 Frazier Gary A. Nanomechanical switches and circuits
US20030179058A1 (en) * 2002-01-18 2003-09-25 Microlab, Inc. System and method for routing input signals using single pole single throw and single pole double throw latching micro-magnetic switches
US20030223174A1 (en) * 2002-05-29 2003-12-04 Prophet Eric M. Spring loaded bi-stable MEMS switch
US20040040828A1 (en) * 2002-08-28 2004-03-04 Ivanciw Dan A. Micro-electromechanical switch performance enhancement

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0874379A1 (fr) * 1997-04-23 1998-10-28 Asulab S.A. Micro-contacteur magnétique et son procédé de fabrication
US20020021860A1 (en) * 1999-09-23 2002-02-21 Meichun Ruan Optical MEMS switching array with embedded beam-confining channels and method of operating same
DE10004393C1 (de) * 2000-02-02 2002-02-14 Infineon Technologies Ag Mikrorelais
US20020153583A1 (en) * 2000-11-09 2002-10-24 Frazier Gary A. Nanomechanical switches and circuits
US20030179058A1 (en) * 2002-01-18 2003-09-25 Microlab, Inc. System and method for routing input signals using single pole single throw and single pole double throw latching micro-magnetic switches
US20030223174A1 (en) * 2002-05-29 2003-12-04 Prophet Eric M. Spring loaded bi-stable MEMS switch
US20040040828A1 (en) * 2002-08-28 2004-03-04 Ivanciw Dan A. Micro-electromechanical switch performance enhancement

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2682971A1 (fr) * 2012-07-03 2014-01-08 ABB Technology Ltd Dispositif permettant d'indiquer l'état d'un appareil de commutation
WO2014005746A1 (fr) * 2012-07-03 2014-01-09 Abb Technology Ltd Dispositif permettant d'indiquer l'état d'un appareil de commutation
AU2013286233B2 (en) * 2012-07-03 2015-05-28 Hitachi Energy Ltd A device for indicating the state of a switching apparatus
US9218923B2 (en) 2012-07-03 2015-12-22 Abb Technology Ltd Device for indicating the state of a switching apparatus
RU2598897C2 (ru) * 2012-07-03 2016-10-10 Абб Текнолоджи Лтд Устройство для индикации состояния переключающего устройства

Also Published As

Publication number Publication date
FR2897349A1 (fr) 2007-08-17
FR2897349B1 (fr) 2008-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0780858B1 (fr) Dispositif miniature pour exécuter une fonction prédeterminée,notamment microrelais
CA1267781A (fr) Dispositif de lecteur tactile
EP2072959B1 (fr) Appareil à moyens de réglage sans contact
WO1980001218A1 (fr) Clavier de commande de dispositifs electriques ou electroniques
FR2913524A1 (fr) Commutateur electrique a effort de rappel variable.
FR2777079A1 (fr) Dispositif pour la detection de l'ouverture d'un compteur
EP3465724B1 (fr) Membrane mems à ligne de transmission intégrée
EP2041765B1 (fr) Dispositif de commutation incluant une partie ferromagnetique mobile
EP2085987B1 (fr) Dispositif de commande à double mode d'actionnement
EP0781448B1 (fr) Tete magnetique planaire a magnetoresistance multicouche longitudinale
EP1836714A1 (fr) Microsysteme a commande electromagnetique
EP1818958A1 (fr) Microsystème incluant un dispositif d'arrêt
EP2022069B1 (fr) Dispositf de detection des trois etats d'un disjoncteur
EP0353127B1 (fr) Potentiomètre commandable par une contrainte mécanique réduite
FR2950194A1 (fr) Actionneur electromecanique a electrodes interdigitees
WO2020229303A1 (fr) Capteur mems de déformation par rupture de contact entre deux électrodes
EP0874379A1 (fr) Micro-contacteur magnétique et son procédé de fabrication
EP1850361B1 (fr) Actionneur sensible à une surintensité électrique et à déclenchement rapitde, et application
FR2706075A1 (fr) Dispositif de commande du type actionneur à pièce mobile conservant son orientation au cours du mouvement.
FR2880730A1 (fr) Microsysteme utilisant un microactionneur magnetique a aimant permanent.
FR2883274A1 (fr) Microsysteme integrant un circuit magnetique reluctant
FR2951316A1 (fr) Actionneur bistable rotatif
WO2007115945A1 (fr) Microsysteme pour commuter un circuit electrique de puissance
FR2789513A1 (fr) Relais du type a culasse en forme d'un l et a armature mobile montee pivotante sur l'arete d'une branche de la culasse
EP1836713A1 (fr) Microsysteme integrant un circuit magnetique reluctant

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA HR MK RS

17P Request for examination filed

Effective date: 20070912

17Q First examination report despatched

Effective date: 20071018

AKX Designation fees paid

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: SCHNEIDER ELECTRIC INDUSTRIES SAS

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: H01H 1/00 20060101AFI20150330BHEP

Ipc: H01H 36/00 20060101ALI20150330BHEP

Ipc: H01H 9/00 20060101ALI20150330BHEP

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20150423

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: CHIESI, LAURENT

Inventor name: GRAPPE, BENOIT

Inventor name: LAMIEN, MATHIAS

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20150804