FR2839194A1 - Microcommutateur destine a etre employe dans un circuit radiofrequence - Google Patents

Abstract

Micro-commutateur (1) destiné à être intégré dans un circuit radiofréquence, incluant des structures micro-électromécaniques réalisées sur un substrat, caractérisé en ce qu'il comporte : - une poutre conductrice déformable (2), travaillant en flambage entre deux positions d'équilibre stable, et reliée au substrat (9) par deux points fixes (11, 10) dont un au moins forme une borne de connexion au circuit radiofréquence, - un élément conducteur (3) fixe par rapport au substrat (9) et relié au circuit radiofréquence, ledit élément conducteur (3) comportant une zone (24) venant au contact de la poutre conductrice (2) lorsque celle-ci est dans une des deux positions d'équilibre stable, - des organes mobiles (4, 5) situés chacun d'un côté de la poutre déformable (2), chaque organe mobile étant mu par un actionneur (6, 7) pour venir au contact de la poutre déformable (2) et la repousser d'une position d'équilibre stable à l'autre.

Description

plus de 80% d'azote.

MICROCOMMUTATEUR DESTINE A ETRE EMPLOYE DANS UN

CIRCUIT RADIO:EREQUENCE

Domaine technique L'invention se rattache au domaine de la microélectronique, et plus précisément celui des composants incluant des structures micro-électromécaniques plus généralement connues sous l'abréviation MEMS. L'invention vise plus particulièrement des rnicrocomposants de type micro-commutateurs, également appelés micro-switch, qui peuvent être employés dans des circuits radiofréquences (RF), utilisés notamment dans des applications relatives aux télécommunications

entre autres.

L'invention vise plus particulièrement une structure de micro-commutateur qui procure de multiples avantages, notamment en termes de consommation lS d'énergie, de sensibilité aux vibrations, ainsi qu'en courants de fuites, paramètres

particulièrement critiques dans les domaines des radiofréquences.

Techniques antérieures De façon générale, les micro-commutateurs sont utilisés pour assurer la configuration d'un circuit électronique, en aiguillant les signaux de façon appropriée. Les micro-commutateurs comportent une partie mécanique mobile qui,

en fonction de sa position, assure ou non la connexion électrique entre ses bornes.

Lorsque la partie mécanique mobile est connectée ou déconnectée de bornes distinctes, on parle d'un fonctionnement de commutateur "série". Lorsque cet élément mécanique perrnet de relier deux bornes équipotentielles à une troisième borne, on parle de commutateur "shunt", et notamment dans le cas o la troisième

borne est reliée à la masse.

D e kès nombreus es architectures de micro -c ommutateurs ont déj à été proposées, en intégrant des structures MEMS, notamment celles qui font l'objet du brevet US 6 046 659. Ce type de micro-commutateur fonctionne par la déformation d'une membrane en porte à faux, par l'application d'une tension -2 électrique continue ou quasi continue entre la membrane et le substrat qu'elle surplombe. Une partie de cette membrane reçoit un contact électrique qui, selon le degré de déformation de la membrane, peut venir relier deux parties d'une piste

électrique en assurant donc sa continuité.

Ce type de micro-conmutateur présente de multiples inconvénients, et notamment le fait que dès que la tension électrique de polarisation est annulée, la

membrane reprend sa position de repos, provoquant ainsi l'ouverture du micro-

commutateur. Autrement dit, le maintien du commutateur à l'état fermé implique obligatoirement une certaine consommation d'énergie. Or, on sait que les contraintes en terme de consommation sont particulièrement critiques, notamrnent dans les appareils autonomes tels que les appareils sans fils et notamment les

téléphones mobiles.

Une autre structure a été décrite dans le document US 6 218 911. Le micro commutateur décrit dans ce document comporte une partie centrale reliée au circuit radiobréquence. Cette partie centrale est apte à pivoter autour de son axe longitudinal pour venir au contact de deux portions elle-mêmes reliées chacune à une partie du circuit radiofréquence. Le pivotement de la partie centrale du micro commutateur s'effectue par voie électrostatique, avec les inconvénients évoqués ci avant. En outre, compte tenu de sa géométrie et du mode de déformation en torsion, ce type de structure nécessite de fortes tensions de polarisation, ou bien

doit présenter des dimensions relativement importantes.

On a également proposé dans le document US 6239 685 une nouvelle structure de micro-commutateur, qui présente l'avantage d'être bistable. Ce commutateur possède en portion déformable formée d'une structure sandwich de différentes couches métalliques possédant des coeffcients thermiques d'expansion différents. La couche centrale, présentant le plus faible indice de dilatation, présente une forme cintrée, et l'autorisant à travailler en flambage. En provoquant l'échauffement de la couche située du côté cintre, on provoque, à l'instar d'un bilame, la déformation du sandwich de sorte que la partie centrale se cintre avec la -3 courbure opposée, en atteignant donc une autre position d'équilibre stable. Une zone conductrice peut étre ménagée sur cette structure déformable pour servir de contact électrique en fonction de sa position. Un tel micro-commutateur, s'il présente l'avantage d'8tre bistable, comporte en revanche de multiples inconvénients, notamment pour des applications du type radiofréquence. En effet, l'actionnement du commutateur par voie thermique ne permet pas d'obtenir des vitesses de commutation rapide qui sont quelques fois requises dans le cadre d'applications radiofréquences. En outre et surtout, lorsqu'un tel commutateur est en position fermée, le contact électrique, et donc les pistes qui lui sont relices, sont géométriquement très proches d'autres parties électriques reliées à un circuit différent du circuit radiofréquence, de sorte que des fuites très

importantes sont à craindre.

Un premier problème que se propose de résoudre l'invention est celui de réduire au maximum, vo ire d'annuler la consommation d' énergie néce ss aire pour la conservation d'un micro-commutateur dans un état ouvert ou fermé. Un autre problème que cherche à résoudre l'invention est celui de limiter les pertes au sein de ce circuit radiofréquence. Un autre problème que se propose de résoudre l'invention est celui de la sensibilité aux vibrations d'un micro-commutateur. Un objectif de l'invention est de permettre de réaliser un micro-commutateur résolvant

ces différents problèmes tout en facilitant son procédé de fabrication.

Expos é de l' invention L'invention concerne donc un micro-commutateur qui est destiné à étre intégré dans un circuit radiofréquence incluant des structures micro électromécaniques réalisées sur un substrat. Un tel substrat peut être à base de

matériau semi-conducteur, isolant ou diélectrique.

Conformément à l'invention, ce micro-commutateur se caractérise en ce qu'il comporte: -4 - une poutre conductrice déformable, travaillant en flambage entre deux positions d'équilibre stable, et relice au substrat par deux points fixes dont un au moins forme une borne de connexion au circuit radiofréquence, - un élément conducteur fixe par rapport au substrat et relié au circuit radiofréquence, ledit élément conducteur comportant une zone venant au contact de la poutre conductrice lorsque celle-ci est dans une des deux positions d'équilibre stable, - des organes mobiles situés chacun d'un côté de la poutre déformable, chaque organe mobile étant mu par un actionneur pour venir au contact de la poutre déformable et la repousser d'une position d'équilibre stable

à l'autre.

En d'autres termes, le micro-commutateur conforrne à l'invention comporte 1 S une poutre incurvée maintenue à ses deux extrémités par des ancrages fixés dans le substrat et dont au moins un sert de liaison au circuit radiofréquence. Cette lame peut étre basculée dans une position dans laquelle l'incurvation est opposée, sous l'effet d'un effort exercé par un des organes mobiles venant heurter la poutre transversalement. Dans une de ces deux positions d'équilibre, la poutre est au contact d'un élément conducteur fxe, de sorte que la poutre et cet élément conducteur fixe sont au même potentiel. La poutre est alors donc reliée à la partie du circuit radiotréquence connectée à cet élément conducteur fixe. Dans l'autre position de la poutre, l'élément conducteur fixe est déconnecté de la poutre, avec un éloignement qui est relativement important, et nettement suffsant pour diminuer très fortement le couplage entre cet élément fixe et la poutre, ce qui se

traduit par une réduction des fuites électriques.

Le fait que la poutre adopte deux positions d'équilibre fixe est particulièrement avantageux puisque le commutateur peut rester dans une position définie sans consommation d'énergie. Un autre avantage de l'invention provient du fait que le contact entre les organes mobiles et la poutre, pour en provoquer le déplacement, n'a lieu que pendant un temps limité. En position de repos, les organes mobiles sont distants de la poutre, et ils ne viennent au contact de cette dernière que pour exercer l'effort suffisant permettant à la poutre de basculer d'une position d'équilibre à l'autre. La distance importante entre l'organe mobile et la poutre reliée au circuit radiofréquence augmente très fortement le découplage entre le circuit radiofréquence et les parties mobiles, ainsi que leurs actionneurs qui sont généralement reliés à des circuits électriques différents. Cet avantage est particulièrement sensible en comparaison des systèmes antérieurs dans lesquels le circuit radiofréquence est généralement kès fortement couplé du fait de sa

proximité avè-- le rcuit électrique des actionneurs.

Avantageusement en pratique, la poutre conductrice comporte au moins deux lames p arallèles, as sociées à au moins une portion de liaison. L 'association de deux lames pour former la poutre caractéristique permet à la fois d'obtenir une capacité de déformation nécessitant un moindre effort que pour une poutre massive, ainsi

qu'une augmentation de la rigidité globale de la pouke.

Avantageusement en pratique, on préfèrera que la portion de liaison entre les lames s o it située au niveau longitudinal médi an de la poutre, c' est-à-dire à proximité du milieu de cette dernière. Dans certaines variantes, la poutre peut comporter plus de deux lames parallèles, ainsi qu'un nombre supérieur de portions de liaison entre lames, avec une répartition permettant d'optimiser la rigidité et la

capacité de déformation.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément conducteur fixe peut présenter une certaine capacité de flexion, de manière à lui permettre de

légèrement se déformer lorsqu'il reçoit le contact de la poutre déformable.

Autrement dit, le contact fixe se défome lorsque la poutre passe dans la position d'équilibre dans laquelle elle est au contact de ce contact fixe. Cette capacité de flexion de l'élément conducteur fixe permet à la fois d'assurer une pression de contact suffisante pour que le contact électrique soit de bonne qualité, ainsi qu'une certaine compensation d'éventuelles variations d'amplitude dans le déplacement de

la poutre.

-6 En pratique, la zone de l'élément conducteur fixe venant au contact de la poutre déformable peut, dans une première variante, comporter une pluralité de lamelles constituant une pluralité de points de contacts électriques avec la poutre déformable. Cette multiplicité des points de contact permet d'une part d'augmenter la surface de contact, ce qui diminue la résistance électrique de cette zone de contact, et d'autre part assure que ce contact électrique a effectivement lieu sur au moins une des lamelles, quels que soient le degré ou l'amplitude de la forme de la

détorr de lapoufe.

Dans une autre variante de réalisation, la zone de l'élément conducteur fxe venant au contact de la poutre déformable peut présenter une forme convexe, en forrne de dome par exemple, ce qui permet d'obtenir un contact sur la poutre au niveau d'une génératrice de ce dome, quelle que soit donc la position précise du

contact entre la poutre et le dôme.

Dans une autre variante de réalisation, la zone de l'élément conducteur fxe venant au contact de la poutre déformable peut présenter une forme concave,

destinée à épouser la forme de la poutre déformable dans la zone de contact.

Autrement dit, cette forme concave est légèrement déformable, et elle épouse la courbure de la poutre au niveau du contact, de manière à augmenter la surface du contact électrique. Cette forme concave peut en outre 8tre légèrement déformable

pour pouvoir se conforrner à la forme de la poutre lorsqu'elle reçoit le contact.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les organes mobiles assurant le basculement de la poutre d'une position d'équilibre à l'autre peuvent venir au

contact de la poutre au niveau des portions de liaison entre les lames parallèles.

Cette confguration assure le basculement de la poutre en minimisant les efforts

nécessaires d'exercer pour obtenir le basculement.

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Avantageusement en pratique, les extrémités des organes mobiles peuvent présenter une forme convexe, permettant de limiter les contraintes mécaniques

exercées sur la poutre lors des impulsions, en répartissant la surface d'impact.

En pratique, on préfèrera que les organes mobiles présentent une structure ajourée, par exemple en nid d'abeille, destinée à limiter leur poids, et donc la puissance nécessaire au niveau des actionneurs. S'agissant des actionneurs, ceux-ci peuvent d'ailleurs être du type électrostatiques, et par exemple se présenter sous forme de peies irrcligités. D'autres actionneurs, notamment thermiques, .

magnétiques ou au-es, pcuvent tre employés.

Description sommaire des fieures

La manière de réali ser l'invention ains i que le s avantage s qui en découlent

ressortiront bien de la description de l'exemple de réalisation qui suit, à l'appui des

fgures annexées dans lesquelles: - les fgures 1 à 3 sont des vues en perspective sornmaires d'un cornmutateur conformément à l'invention, et montré dans trois positions différentes, - les fgures 4 à 6 sont des vues de dessus de détail de trois variantes différentes de réalisation du contact fixe, - la figure 7 est une vue de dessus de détail d'une variante de réalisation de l' extrémité de l'organe mob ile as surant le b asculement du

commutateur d'une position à l'autre.

2s Bien entendu, les dimensions et la forme des différents éléments donnés aux figures le sont uniquement à titre d'illustration, et les dimensions et/ou les formes

des éléments réels peuvent s'en écarter, sans toutefois sortir du cadre de l'invention.

Manière de réaliser l'invention Comme déjà évoqué, l'invention concerne un micro-commutateur (1) tel qu'illustré à la figure 1 qui comprend de façon essentielle une poutre déformable -8 (2), un contact fixe (3) et deux organes mobiles (4, 5) mis en mouvement chacun

par un actionneur (6, 7).

Plus précisément, la poutre (2) est reliée par ses deux extrémités (10, 11) au substrat (9) sur lequel elle est réalisée. Ces extrémités (10, 11) peuvent étre reliées comme dans la forme illustrée, à des pistes (12, 13) du circuit radiodéquence ou à

un circuit intégré au dessus duquel est réalisé le micro-commutateur..

Typiquement, cette poutre possède une longueur de l'ordre de quelques centaines de microns à quelques millimetrs. Entre ces deux extrémités (10, 11), la poutre se compose de deux lames flexicles (15, 16), dont la largeur de chacune, mesurée perpendiculairement à la poutre et parallèlement au plan du substrat, est de l'ordre du micron. L'épaisseur de chacune de ces lames, et donc de la poutre, mesurée perpendiculairement au substrat est de l'ordre de quelques microns à quelques dizaines de microns. Ces deux lames (15, 16) sont espacées entre elles d'une

distance de l'ordre de quelques microns.

Dans leur partie centrale, ces deux lames (15, 16) sont reliées par une portion de liaison (17) qui assure une rigidifcation de l'ensemble, notamment dans le sens transversal. Les lames (15, 16) et donc la poutre (2) sont réalisées de telle manière que leur longueur développée est légèrement supérieure à la distance séparant les deux extrémités (10, 11), de telle manière que la poutre possède une géométrie incurvée

lui autorisant le travail en flambage.

Bien évidemment, l'invention couvre également d'autres variantes dans lesquelles le nombre de lames composant la poutre est supérieur à deux, ainsi que les variantes dans lesquelles ces lames sont reliées par des portions de liaisons supplémentaires réparties le long de la poutre, analogues à la portion de liaison

(17).

A proximité d'une extrémité de la poutre (2), le micro-commutateur comprend un élément conducteur fixe (3) qui est relié par son extrémité (20) au substrat. Cette extrémité (20) est également reliée à une piste (14) du circuit radiofréquence. Cette extrémité (20) peut également étre reliée à un circuit intégré

S au de ssus duquel est réalisé le micro - commutateur.

Cet élément conducteur fixe comprend une portion (21) sensiblement parallèle à la poutre, qui se prolonge par plusieurs lamelles (22, 23), incurvées en direction de la poutre. A leurs extrémités, ces lamelles (22, 23) comportent un élément de contact (24), qui, dans la forme représentée à la figure 1, est une lamelle cintrée Le basculement de la poutre déformable (2) d'une position stable à l'autre s'effectue par la poussée des organes mobiles (4, 5) qui, dans la forme illustrée, sont identiques pour des raisons de symétrie. Toutefois, dans certaines configurations, il peut s'avérer avantageux que ces organes mobiles et les

actionneurs associés soient différents.

Plus précisément, l'organe mobile (S) est composé d'une poutre principale (30) perpendiculaire à la poutre déformable (2). Cette poutre (30) se termine par une zone de contact (31) épousant une forme de dôme. Cette poutre (30) est reliée par un ensemble de poutrelles (32, 33) à deux points fixes (34) ancrés dans le substrat (9). La géométrie des poutrelles (32, 33) autorise un déplacement de la poutre (30) selon la médiatrice des deux points fxes (34). L'emploi d'une pluralité de poutrelles (32, 33) parallèles permet de privilégier la direction de déplacement perpendiculaire à la poutre déformable (2), tout en rendant diffcile le déplacement dans le sens transverse à la poutre déformable (2) . On peut également prévoir de part et d'autre de la poutre principale (30) des élénents de guidage fixes (non représentés), qui canalisent le déplacement de la poutre uniquement dans la direction voulue. A son extrémité opposée au dôme (5), la poutre (30) est reliée à un actionneur (7). D'autres poutrelles (37), reliées aux poutrelles (30) de liaison

(38) reliant les poutrelles (32, 33) sont également relices à l'actionneur (7).

-10 D'autres formes peuvent étre adoptées pour l'extrémité de la poutre principale, et notamment celle illustrée à la figure 7. Dans ce cas, l'extrémité de la poutre comporte plusieurs lamelles (56) solidaires d'une portion (57) légèrement déformable, permettant d'appliquer l'effort exercé par la poutre en plusieurs points

distincts, et donc de répartir la pression exercée sur la poutre déformable.

Dans la forme illustrée, cet actionneur (7) est un ensemble de peignes interdigités. Le premier peigne (40) qui est relié à la poutre (30) est donc mobile par rapport à un peigne fixe (41) solidaire du substrat (9). Dans la forme illustrée, les dents de s p eignes sont de forrne trap ézoïdal e, c e qui p ermet d' obtenir une forc e d'actionnement relativement importante, mais l'invention couvre également

d'autres variantes dans lesquelles la forme des peignes interdigités est différente.

De même, le nombre de dents illustrées aux figures l'est uniquement à titre d'illustration, et le nombre de dents peut être plus important, et est déterminé en

fonction des efforts nécessaires pour assurer un bon fonctionnement des micro-

commutateurs. De l'autre côté de la poutre (30), le micro-commutateur comprend un organe

mobile (4) et un actionneur analogue.

Dans la configuration illustrée à la figure 1, la poutre déformable (2) est dans une première position d'équilibre telle que le contact fixe (3) ne lui est pas connecté. A l'inverse, dans la position illustrée à la figure 2, la poutre se trouve dans la position d'équilibre stable opposée, de sorte que le contact fixe (3) lui est électriquement relié par l'intermédiaire de la lamelle de contact (24). La pression exercée par la poutre (2) sur la lamelle de contact (24) provoque la légère flexion des lamelles (22, 23), ce qui assure une surface de contact favorable à la faible résistance électrique de la liaison entre la poutre (2) et l'élément conducteur

fixe (3).

- 1 1 Comme illustré à la figure 4, cette lamelle de contact (24) peut également présenter elle-même une certaine souplesse pour que ces deux extrémités (45, 46) viennent s'écarter en recevant le contact de la pouke (2). Dans ce cas, la lamelle (24) épouse sensiblement la courture de la poutre (2) augmentant ainsi la surface

de contact.

D'aukes variantes de forme peuvent être employées en ce qui concerne la zone de contact entre l'élément conducteur (3) et la poutre (2), comme illuské aux

figures 5 et 6.

Plus précisément, et comme illustré à la figure 5, les extrémités des lamelles flexibles (22, 23) comportent un élément (48) formant un peigne. Les dents (49) de ce peigne (48) sont dirigées vers la poutre (2). La multiplicité de ces dents (49) assurent que le contact électrique se fera par au moins une des dents, et ce quelque

soit la déformation réelle des lamelles flexibles (22, 23) et de la poutre (2).

Dans une autre variante illustrée à la figure 6, le contact entre l'élément conducteur fixe (3) et la pouke (2) s'effectue par l'intermédiaire d'une zone (50) en forme de dôme, et dont la surface extérieure est convexe. Par cette forme convexe, le contact s'effectue par une génératrice de cette surface (51), quelque soit l'orientation de la pouke et du dôme (50), et ce même en présence d'éventuelles vibrations. Par ailleurs, l'emploi de surfaces relativement limitées pour le contact enke l'élément conducteur fixe et la poutre (2) permet de réduire les éventuels problèmes de collage qui risquent de bloquer le microcommutateur, ou à tout le

moins de l'endommager.

Le passage d'une position d'équilibre à l'auke s'effectue comrne illuské à la figure 3 par la commande de l'actionneur (7). Dans ce cas, une différence de potentiel étant appliquée enke les peignes fixe (41) et mobile (40), ce dernier a À; -12 tendance à se rapprocher du peigne fixe (41). Dans son mouvement, le peigne (40) entrâîne en direction de la poutre déformable (2) I'organe mobile (5). On notera que dans les positions d'équilibre, l'organe mobile n'est pas au contact de la poutre (2), ce qui assure un découplage entre le circuit radiofréquence et les circuits de commandes des actionneurs. La poutre (30) de l'organe mobile (5) se déplace donc par rapport aux points fixes (34), en déformant les zones de liaison entre les poutrelles (32, 33), et ce jusqu'à ce que le dôme (31) vienne au contact de la poutre

déformable (2).

Par la suite, ce contact se prolonge et la poutre (2) se déforme jusqu'à une position dans laquelle elle bascule automatiquement dans la position d'équilibre opposé, illuskée à la figure 1. Au cours de ce mouvement, la pression de contact sur les portions déformables (22, 23) de l'élément conducteur fixe a été diminuée de sorte que ce dernier retrouve sa position illustrée à la figure 1. L'intensité de l'effort exercé par l'organe mobile (5) assure une coupure efficace du contact entre

l'élément conducteur (3) et la poutre, même en cas de léger collage.

Pour améliorer encore la capacité du commutateur à éliminer les problèmes de collage, on peut prévoir de disposer des plots de blocage (54), comrne illustré à la figure 6. De cette manière, dans le cas o l'élément conducteur fixe reste collé à la poutre (2), lors du mouvement de cette dernière, l'élément fxe vient buter contre le plot de blocage (54), forçant donc ainsi un décollage. D'autres plots de blocage (non représentés) peuvent être prévus au niveau des peignes interdigités. Les plots d'ancrage (34) peuvent dans certaines configurations jouer le rôle d'organes de limitation du déplacement Le passage de la position d'équilibre illustré à la fgure 2 s'effectue par un mouvement de l'organe mobile (4) analogue à celui qui vient d'être décrit pour

l'organe mobile (5).

Pour limiter les énergies nécessaires pour permettre le passage de la poutre déformable d'une position stable à l'autre, il est prétérable d'alléger la structure de -13- l'organe mobile, comme illustré à la fgure 7, en lui conférant une structure ajourée ou alvéolée. La poutre (30) est ainsi réalisée en incluant une pluralité d'ouvertures traversantes (58) dans la direction perpendiculaire au substrat. Le dome d'extrémité (31) peut également être ajouré. Bien entendu, la forrne de ces ouvertures et la structure alvéolaire peuvent être très variables, et notamment déDmies par le procédé de réalisation. S'agissant plus précisément du procédé de réalisation, celui ci s'effectue avec un nombre de niveau de masque limité, puisqu'il nécessite une première étape permettant de définir les zones de liaison des différentes structures avec le substrat, à savoir les extrémités (10, 11) de la poutre, le plot (20) de l'élément conducteur fxe, les points fxes (34) de l'organe mobile, ainsi que le peigne fxe (41) et les éventuels plots de blocage (54). Avec un second niveau de masque, l'ensemble du reste de la structure est défini, notamment les peignes mobiles, les différentes lamelles (15, 16) de la poutre, les différentes poutres et

poutrelles de l'organe mobile (5) et les zones flexibles de l'élément conducteur (3).

En pratique, ce procédé peut être mis en _uvre sur de très nombreux substrats semi-conducteurs voire diélectriques. Ce procédé peut également être mis en _uvre au-dessus du dernier niveau de métallisation apparent d'un micro composant, permettant ainsi de réaliser ce micro-commutateur au-dessus d'un

composant pré-existant, du type circuit intégré.

Le micro-commutateur peut être utilisé dans un fonctionnement "série", dans

lequel la piste (12 ou 13) peut être connectée ou non à la piste (14).

Le fonctionnement "shunt" peut également être obtenu avec la même architecture.

Dans ce cas, les deux pistes (11, 12) reliées au même potentiel par la poutre (2) peuvent être mises à la masse simultanément lorsque cette dernière est reliée à la

piste (14).

Il ressort de c e qui préc ède que le micro -c ommutateur conforrne à l'invention présente de multiples avantages parmi lesquels on peut citer: - une faible consommation du composant, qui est même nulle en dehors des phases de passage d'une position d'équilibre à l'autre, -14 - une très faible sensibilité aux vibrations, du fait du fonctionnement bistable de la poutre déformable, et de la relative épaisseur des structures mobiles, - une bonne isolation entre la poutre déformable et l'élément conducteur fxe vis-à-vis des signaux radiofréquence, du fait de la distance importante séparant ces deux éléments lorsque le comroutateur est ouvert, - la possibilité d'utiliser le micro-commutateur soit en fonctionnement en série, soit en fonctionnement "shunt", - un nombre limité d'étapes de son procédé de fabrication, - la possibilité de réaliser le micro- commutateur en tant que composant à part entière, ou bien en association avec un composant préexistant,

par exemple au dessus d'un circuit intégré.

-15

Claims (9)

REVENDICATIONS

1/ Micro-commutateur (1) destiné à étre intégré dans un circuit radiofréquence, incluant des structures microélectromécaniques réalisées sur un substrat (9), caractérisé en ce qu'il comporte: - une poutre conductrice déformable (2), travaillant en flambage entre deux positions d'équilibre stable, et reliée au substrat par deux points fixes (10, 11) dont un au moins forme une borne de connexion au circuit radiotréquence (l l, 12), - un élément conducteur (3) fixe par rapport au substrat et relié au circuit radiofréquence (14), ledit élément conducteur comportant une zone (24) venant au contact de la poutre conductrice (2) lorsque celle-ci est dans une des deux positions d'équilibre stable, - des organes mobiles (4, 5) situés chacun d'un côté de la poutre déformable (2) , chaque organe mobile étant mu par un actionneur (6, 7) pour venir au contact de la poutre déformable (2) et la repousser d'une

position d'équilibre stable à l'autre.

2/ Micro-commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poutre conductrice (2) comporte au moins deux lames parallèles (15, 16), associées

par au moins une portion de liaison (17).

3/ Micro-commutateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la

portion de liaison (17) est située au niveau longitudinal médian de la poutre (2).

4/ Micro-commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément conducteur fxe (3) présente une capacité de flexion, de manière à

légèrement se déformer lorsqu'il reçoit le contact de la poutre déformable (2).

5/ Micro-commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de l'élément conducteur fxe (3) venant au contact de la poutre déformable -16 comporte une pluralité de lamelles (49) constituant une pluralité de points de

contact avec la poutre déformable (2).

6/ Micro-commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone (50) de l'élément conducteur fxe venant au contact de la poutre déformable

présente une forme convexe.

7/ Micro-cornmutateur selon la revendication l, caractérisé en ce que la zone (24) de l'élément conducteur fixe venant au contact de la poutre déformable l0 présente une forme concave, destinée à épouser la forme de la poutre déformable

dans la zone de contact.

8/ Micro-commutateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les organes mobiles (4, 5) viennent au contact de la poutre (2) au niveau des portions

de liaison (17) entre les lames parallèles (15, 16).

9/ Micro-commutateur selon la revendication l, caractérisé en ce que les

extrémités (3 l) des organes mobiles présentent une forme convexe.

l0/ Micro-commutateur selon la revendication l, caractérisé en ce que les

organes mobiles (30) présentent une structure ajourée.

l l/ Micro-commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les actionneurs (6, 7) sont de type électrostatique, et comportent des peignes interdigités.

DEPOSANT: MEMSCAP

MANDATAIRE: Cabinet LAURENT & CHARRAS