FR2995488A1 - Dispositif transducteur acoustique et son procede de fabrication - Google Patents

Abstract

Dispositif transducteur acoustique (100) comprenant : une membrane (110) ayant une matière électro-conductrice (115), et pouvant être déviée par un signal acoustique (P). Une installation de saisie (120) induit des courants de Foucault (I) dans la membrane (110) qui sont influencés par la déviation de la membrane (110) par le signal acoustique (p). On saisit l'impédance de l'installation de saisie (120) dépendant des courants de Foucault (I) pour déterminer la pression acoustique représentée par le signal acoustique.

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un dispositif trans- ducteur acoustique ainsi qu'à un dispositif de capteur pour déterminer un signal acoustique et un procédé de fabrication du dispositif trans- ducteur acoustique ainsi qu'un procédé pour déterminer le signal acoustique et un produit programme d'ordinateur approprié. Etat de la technique Les transducteurs acoustiques sous la forme de micros classiques utilisent l'un des différents effets physiques pour transformer la pression acoustique ou pression du son en un signal électrique. La déviation de la membrane peut se saisir par exemple de manière optique, par piézo-résistance, de manière piézoélectrique ou capacitive. Le document US 2002/0067663 Al décrit un transducteur acoustique miniature à bande large.

But de l'invention La présente invention a pour but de perfectionner le dispositif transducteur acoustique, de réaliser un meilleur dispositif de capteur pour déterminer un signal acoustique, un meilleur procédé pour réaliser un dispositif transducteur acoustique et un meilleur pro- cédé pour déterminer un signal acoustique. Exposé et avantages de l'invention. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif transducteur acoustique caractérisé en ce qu'il comprend : une membrane munie d'une matière électro-conductrice, la membrane pouvant être déviée par un signal acoustique arri- vant sur la membrane, et une installation de saisie pour induire des courants de Foucault dans la membrane, ces courants étant influencés par la déviation de la membrane générée par le signal acoustique et pour saisir l'impédance de l'installation de saisie dépendant des courants de Foucault pour déterminer la pression acoustique représentée par le signal acoustique. L'invention a également pour objet un dispositif de capteur pour déterminer un signal acoustique, caractérisé en ce qu' il comprend un dispositif transducteur acoustique et une installation d'exploitation reliée électriquement à l'installation de saisie du dispositif transducteur acoustique, cette installation d'exploitation déterminant et exploitant l'impédance de l'installation de saisie pour déterminer le si- gnal acoustique. La matière électro-conductrice de la membrane est réalisée au moins comme une couche sur la membrane ou un segment partiel de la membrane. La membrane a ainsi au moins une couche de matière électro-conductrice ou est formée au moins en partie avec une matière électro-conductrice. La matière électro-conductrice dans ou sur la membrane peut être obtenue par le dépôt de la matière électroconductrice, notamment sous la forme d'une couche métallique. On peut également réaliser la conductivité notamment d'une membrane en silicium par dopage. La matière électro-conductrice est sous la forme de la membrane, d'une couche électro-conductrice, d'un élément de ma- tière cohérent, ou d'une couche de matière continue. La déviation de la membrane peut également se faire par déformation élastique. La déviation est produite par la pression phonique ou pression acoustique du signal acoustique.

L'installation de saisie induit des courants de Foucault dans la membrane. L'installation de saisie est une bobine électrique avec au moins un enroulement (ou une spire). Cet enroulement ou spire est formée par une ligne électrique. Les enroulements de la bobine sont situés au moins dans le plan d'enroulement. La bobine peut être une bobine plane ou une bobine en trois dimensions. La membrane avec la matière électro-conductrice et l'installation de saisie pour les conditions initiales qui correspondent à une pression ambiante ainsi qu'au découplage de la membrane par rapport au signal acoustique sont dans un état initial prédéterminés l'un par rapport à l'autre. En particulier, pour les conditions initiales, la membrane a une déviation définie par rapport à l'installation de saisie. L'état initial ou la déviation initiale changent lorsque les conditions initiales changent, en particulier lorsqu'un signal acoustique est appliqué à la membrane. La distance entre la membrane et l'installation de saisie diminue ou augmente à l'arrivée d'un signal acoustique sur la membrane. Un couplage inductif est réalisé entre la membrane avec sa matière électro-conductrice et l'installation de saisie. La distance ou la variation de la distance entre la membrane avec la matière électro-conductrice et l'installation de saisie ou la déviation ou la variation de la déviation de la membrane par rapport à l'installation de saisie se détectent par la mesure des courants de Foucault. Dans au moins un segment partiel de la membrane électro-conductrice, qui est déviée par la pression phonique ou acoustique on aura une variation des courants de Foucault induits. La variation des courants de Foucault induits occasionne par conséquence une variation du champ ma- gnétique produit par les courants de Foucault. Ce champ magnétique des courants de Foucault s'oppose au champ magnétique de l'installation de saisie ce qui modifie l'impédance de l'installation de saisie. L'impédance de l'installation de saisie se mesure entre deux bornes électriques de l'installation de saisie. On détermine le signal acoustique fondé sur l'impédance dépendant des courants de Foucault avec une installation d'exploitation distincte de l'installation de saisie. La présente invention a également pour objet un disposi- tif de capteur pour déterminer un signal acoustique. Il comprend un dispositif transducteur acoustique et une installation d'exploitation re- liée électriquement à l'installation de saisie du dispositif transducteur acoustique, cette installation d'exploitation déterminant et exploitant l'impédance de l'installation de saisie pour déterminer le signal acoustique. En liaison avec le dispositif de capteur, on utilise ou ap- plique avantageusement une variante du dispositif transducteur acous- tique pour déterminer le signal acoustique. L'installation d'exploitation peut comporter un groupe électronique avec un circuit électrique par exemple un circuit intégré dédié à une application tel qu'un circuit ASIC ou analogue. Le dispositif de capteur peut s'utiliser comme microphone.

L'invention a également pour objet un procédé de réalisa- tion d'un dispositif transducteur acoustique consistant à utiliser une membrane munie d'une matière électro-conductrice, et pouvant être déviée par un signal acoustique qui lui est appliqué et une installation de saisie pour induire des courants de Foucault dans la membrane, in- fluençant la déviation de la membrane générée par le signal acoustique et pour saisir l'impédance de l'installation de saisie dépendant des courants de Foucault pour déterminer la pression phonique représentée par le signal acoustique et disposer la membrane et l'installation de saisie l'une par rapport à l'autre pour que l'installation de saisie soit cou- plée par induction à la membrane. L'application du procédé de réalisation permet avantageusement une variante du procédé défini ci-dessus. La présente invention a également pour objet un procédé pour déterminer le signal acoustique consistant à solliciter une mem- brane déviée par un signal acoustique et qui a une matière électro- conductrice, en lui appliquant le signal acoustique, faire passer un courant électrique dans l'installation de saisie pour induire dans la membrane des courants de Foucault influencés par la déviation de la membrane générée par le signal acoustique, saisir l'impédance de l'installation de saisie dépendant des courants de Foucault pour déter- miner la pression acoustique représentant le signal acoustique et exploiter l'impédance de l'installation de saisie pour déterminer le signal acoustique. En liaison avec le procédé de détermination, on utilise ou applique avantageusement une variante du dispositif de capteur ainsi présenté pour déterminer un signal acoustique. L'impédance se mesure comme variation de l'amplitude et de la phase d'une tension alternative sinusoïdale par rapport au courant alternatif de forme sinusoïdale de l'installation de saisie.

L'invention porte également avantageusement sur un produit programme d'ordinateur avec un code programme enregistré sur un support lisible par une machine telle qu'une mémoire semiconductrice, un disque dur ou une mémoire optique et qui est utilisé pour la mise en oeuvre du procédé développé ci-dessus lorsque le pro- duit programme est appliqué par un ordinateur ou un dispositif de cal- cul. Selon des modes de réalisation de l'invention, on a un transducteur acoustique qui saisit la pression phonique ou pression sonore en appliquant le principe de mesure des courants de Foucault.

En d'autres termes, on utilise un capteur de courants de Foucault comme microphone notamment un microphone en technique MEMS (système micro-électromécanique). Selon des développements de l'invention, on réalise un microphone appliquant le principe de mesure des courants de Foucault et une membrane mobile sous l'effet de la pression phonique ou acoustique et portant une matière électro- conductrice, est déviée comme membrane de micro. Cette déviation est détectée. Une bobine à courants de Foucault constituant une installation de saisie peut être prévue dans la région du couplage inductif avec la membrane ou encore être par exemple intégrée directement dans une couche d'un élément de capteur en technique MEMS. La bobine à cou- rants de Foucault ou l'installation de saisie induisent des courants de Foucault dans la membrane. Un signal d'exploitation est utilisé pour déterminer l'impédance de la bobine. Un avantage de l'invention est celui d'un dispositif trans- ducteur acoustique ou d'un dispositif de capteur ou d'un micro ayant une construction très simple. Cela permet une fabrication économique de tels capteurs ou dispositifs. Grâce aux principes de mesure par les courants de Foucault, on a un très grand degré de liberté pour les perforations dans le plan de la bobine ou dans le plan de l'installation de saisie avec une très bonne capacité de mesure ainsi qu'une intensité de signaux. Un micro appliquant le principe de mesure des courants de Foucault permet d'appliquer des modes de réalisation de l'invention à la fois pour des réalisations très rapides ou à hautes fréquences et aussi très sensibles ou à forte résolution.

Le dispositif transducteur acoustique et le dispositif cap- teur ou encore le signal de mesure du dispositif capteur ne sont pas sensibles à la saleté et aux particules de poussière, ni à l'humidité et à l'huile. En outre, les capteurs à courants de Foucault sont très sûrs vis-à-vis des parasites dans un environnement électromagnétique. Cela permet des degrés de liberté plus grands pour le placement du dispositif transducteur acoustique ou du dispositif de capteur comme microphone par exemple dans le boîtier d'un téléphone mobile ou analogue. En outre, la sensibilité transversale vis-à-vis de l'humidité et de particules non conductrices est faible. D'autres avantages du dispositif transduc- teur acoustique ou du dispositif de capteur fonctionnant comme micro- phone résident dans la qualité de réception élevée pour une faible tension d'alimentation ou une faible consommation de courant ainsi qu'une fabrication économique. En outre, les dispersions sont faibles entre les exemplaires, le degré de miniaturisation possible est élevé et la résistance aux influences extérieures telles que la chaleur, l'humidité, les particules, les secousses est importante. En particulier, grâce aux principes de mesure par les courants de Foucault, on évite avantageusement les capacités parasites. Selon un développement du dispositif transducteur acoustique, la matière électro-conductrice de la membrane est isolée électriquement, notamment par rapport à tout autre composant du dispositif transducteur. Ce mode de réalisation a l'avantage d'une construction très simple pour le dispositif transducteur acoustique car seule l'installation de saisie se raccorde à une électronique d'exploitation. La surface électro-conductrice de la membrane déviée en fonction de la pression phonique, et dans laquelle on induit les courants de Foucault n'a pas à être reliée électriquement ce qui est avantageux. Cela permet de réaliser le dispositif transducteur acoustique de manière économique.

La matière électro-conductrice de la membrane peut être une matière ferromagnétique. Ce mode de réalisation à l'avantage que la matière conductrice à propriétés ferromagnétiques augmente le niveau du signal pour la saisie des courants de Foucault ou du signal acoustique.

Suivant une autre caractéristique, on a une installation de support réalisée en technique micro-électromécanique. La membrane peut être un segment de membrane de l'installation de support. En plus ou en variante, l'installation de saisie est formée dans ou sur un segment partiel de l'installation de support. L'installation de support est au moins une partie d'un microsystème ou d'un système micro- électromécanique encore appelée « système MEMS ». L'installation de support peut être en silicium, en matière plastique ou analogue. La membrane peut être réalisée sous la forme d'un segment de membrane de l'installation de support. Le segment partiel de l'installation de sup- port est installé dans ou sur l'installation de saisie et peut être écartée du segment de membrane de l'installation de support ou être adjacent à celui-ci. L'installation de support peut être une pièce en une seule partie ou comporter des pièces séparées. Notamment la membrane peut faire partie d'un premier composant de l'installation de support et l'installation de saisie peut être une partie d'un second composant de l'installation de support. Le premier composant et le second composant sont reliés à l'installation de support par une liaison d'assemblage. L'installation de saisie et la membrane peuvent faire parties de deux composants distincts, réunis ou assemblés par collage, par liaison eutectique ou par d'autres procédés d'assemblage. Une possibili- té consiste par exemple à combiner dans l'architecture de la plaque de circuit des bobines à courants de Foucault, réalisées telles quelles comme installation de saisie, par exemple avec une installation de support de capteur MEMS. La plaque de circuit munie de l'installation de saisie peut être appliquée directement sur l'installation de support de capteur MEMS. En avantage significatif de l'utilisation de la micromécanique pour le dispositif transducteur acoustique est celui de la miniaturisation, ce qui permet notamment de réaliser des micros en silicium, miniaturisés ou des éléments analogues. A côté des avantages commer- ciaux, le dispositif transducteur acoustique selon l'invention a de meil- leures caractéristiques mécaniques de la membrane pour un micro en silicium miniaturisé. La miniaturisation et l'utilisation des couches minces donnent à la membrane du micro une très faible masse le rendant ainsi insensible vis-à-vis des secousses. En variante, la membrane et l'installation de saisie peuvent faire partie d'un unique composant comme installation de support. Il est alors possible d'intégrer l'installation de saisie directement dans le boîtier du capteur MEMS ou dans l'installation de support. L'avantage de cette variante est d'avoir une distance très exactement reproductible entre l'installation de saisie et la membrane mobile ou surface de membrane du micro. Cela permet de positionner l'installation de saisie et la membrane à une distance précisément définie l'une par rapport à l'autre. Le segment de membrane de l'installation de support est relié par au moins un segment de liaison de l'installation de support, mécaniquement avec un segment principal de l'installation de support ou encore le segment de membrane de l'installation de support peut flotter librement par rapport au segment principal de l'installation de support. Le segment de membrane d'au moins un segment de liaison et le segment principal de l'installation de support sont réalisés en une seule pièce. Au moins un segment de liaison relie le segment de mem- brane mécaniquement sans contraire avec le segment principal de l'installation de support. Lorsque le segment de membrane de l'installation de support flotte librement par rapport au segment principal de l'installation de support, alors le segment de membrane de l'installation de support est mécaniquement sans contact par rapport au segment principal de l'installation de support. La membrane est ainsi installée avantageusement par rapport au dispositif de saisie. Selon un développement du dispositif de capteur, l'installation de saisie du dispositif transducteur acoustique et l'installation d'exploitation sont logés dans un boîtier de circuit com- mun et en plus ou en variante sur une platine de circuit commune. Le boîtier du circuit peut être en matière plastique, en une masse coulée ou une masse moulée. L'installation d'exploitation et l'installation de saisie sont logées dans le boîtier ou sont fixées dans celui-ci en y étant coulées. En particulier, l'installation d'exploitation et l'installation de saisie peuvent être fixées en étant coulées en commun. Le boîtier du circuit est le boîtier de l'installation d'exploitation ou du dispositif de capteur intégrant l'installation de saisie. L'installation de saisie peut être prévue sur une platine de circuit qui fait partie de l'installation d'exploitation ou du dispositif de capteur. Cette réalisation a l'avantage que le dispositif de saisie est protégé dans le boîtier contre les influences de l'environnement ou est relié à la platine de manière simple par les chemins conducteurs propres à la platine et qui réalisent la liaison avec l'installation d'exploitation. Cette forme de réalisation a l'avantage que l'intégration ou l'intégration monolithique de l'installation d'exploitation ou le traitement du signal et l'installation de saisie notamment sur une puce de micro, permettent une miniaturisation plus poussée et une réduction du coût du dispositif de capteur car le montage hybride supprime des composants électroniques. Grâce au chemin court pour le passage des signaux, ce dispositif de capteur intégré a une meilleure compatibilité électromagnétique. En outre, le dispositif transducteur acoustique peut comporter plusieurs membranes et au moins une installation de saisie.

Cela permet de réaliser le dispositif de transducteur sous la forme d'un réseau de membranes ou d'un réseau de membranes et d'installations de saisie. Cette forme de réalisation a l'avantage de déterminer plus précisément le signal acoustique, de manière plus sensible et plus fiable.

Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de dispositifs transducteurs acoustiques représentés dans les dessins annexés dans lesquels les éléments analogues ou identiques dans les différentes figures portent les mêmes références. Ainsi : - les figures 1A-9C montrent des dispositifs transducteurs acoustiques, les dispositifs de capteur et/ou leurs composants correspondants à des exemples de réalisation de l'invention, - les figures 10 et 11 sont des ordinogrammes de procédé selon des exemples de réalisation de l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention La figure lA est une vue en coupe schématique d'un dis- positif transducteur acoustique 100 selon un exemple de réalisation de l'invention. Le dispositif transducteur acoustique 100 comporte une ins- tallation de support avec un segment principal 102 ainsi qu'un segment de liaison 104, un composant de capteur 105, un orifice d'équilibrage de pression 106, une membrane 110 avec une matière électroconductrice sous la forme d'une couche électro-conductrice 115 ou en surface une installation de saisie sous la forme d'une bobine électrique 120 avec, à titre d'exemple, trois enroulements ; la membrane 110 et les bobines 120 sont situées dans une plage de couplage 125 représentée schématiquement à la figure lA pour un couplage inductif ainsi qu'un substrat de bobine 130 qui entoure les bobines 120.

Le composant de capteur 105 comporte l'installation de support avec le segment principal 102 et le segment de liaison 104, l'orifice de passage 106 et la membrane 110 portant la couche électroconductrice 115 ou dont la surface est constituée par une telle couche.

La membrane 110 selon la figure lA correspond à un exemple de réali- sation de l'invention pour un segment de membrane de l'installation de support. La membrane 110 est reliée mécaniquement par le segment de liaison 104 au segment principal 102 de l'installation de support. L'orifice d'équilibrage de pression 106 est sous la forme d'un orifice tra- versant ou d'une fente traversante réalisée dans la membrane 110. La couche électro-conductrice 115 est par exemple prévue sur la surface de la membrane 110 du côté tourné vers la bobine 120 ou encore la couche est réalisée dans la membrane 110. A titre d'exemple, la bobine 120 fait partie du substrat de bobine 130. La bobine 120 est formée comme bobine à air et les enrou- lements de la bobine 120 se trouvent par exemple librement sur le substrat de bobine 130. Les branchements électriques de la bobine 120 sont par exemple intégrés dans le substrat de bobine 130 même si cela n'est pas présenté explicitement à la figure 1A. Le substrat de bobine 130 est écarté des enroulements de la bobine 120. Le substrat de bo- bine 130 entoure les enroulements de la bobine 120 dans le plan des enroulements de cette bobine. Le substrat de bobine 130 avec la bobine 120 selon l'exemple de réalisation de la figure lA de l'invention se trouve sur le composant de capteur 105 en étant réalisé notamment par une liaison d'assemblage. Plus précisément, le substrat de bobine 130 est installé sur le composant de capteur 105 pour que la couche électroconductrice 115 se trouve dans la plage de couplage 125 avec couplage inductif de la bobine 120. La bobine 120 se trouve dans une région de la couche électro-conductrice 115 de la bobine 110. En particulier, les enroulements de la bobine 120 couvrent au moins en partie la couche électro-conductrice 115 de la membrane 110. En particulier, les enroulements de la bobine 120 sont écartés suivant un axe dans l'espace, par rapport à la couche électro-conductrice 115 de la bobine 110. On réalise ainsi un intervalle ou une cavité entre la bobine 120 et la couche élec- tro-conductrice 115 de la membrane 110. Le plan principal d'extension de la membrane 110 à l'état non dévié est par exemple coplanaire à l'intérieur des tolérances de fabrication et il est écarté par rapport au plan d'enroulement de la bobine 120 qui surmonte la membrane 110 ou la couche électro-conductrice 115.

La figure 1B est une vue en coupe schématique d'un dis- positif transducteur acoustique 100 selon un exemple de réalisation de l'invention. La représentation de la figure 1B correspond à celle de la figure 1A, c'est-à-dire du dispositif transducteur 100 de la figure 1B à sauf qu'à la figure lA on a présenté la pression acoustique (p) d'un petit signal acoustique schématisé par deux flèches. Cette pression (p) agit sur la membrane 110 qui est alors déviée vers la bobine 120. La figure 1C montre schématiquement une vue de dessus de la couche électro-conductrice 115 de la membrane du dispositif transducteur acoustique des figures lA et 1B. La couche électro- conductrice 115 comporte la représentation schématique des courants de Foucault I générés par la bobine du transducteur. La figure 1D est une vue de dessus schématique d'une bobine électrique 120 qui est la bobine du dispositif transducteur acoustique de la figure lA ou de la figure 1B. La bobine 120 de la figure 1 comporte uniquement à titre d'exemple, quatre enroulements (tours) et non pas trois. Ainsi les figures 1A-1D montrent à titre d'exemple la structure d'un dispositif transducteur 100 correspondant à un exemple de réalisation de l'invention. Le dispositif transducteur acoustique 100 comprend la membrane 110 sensible à la pression qui est déviée par la pression acoustique (p) engendrée. Suivant la conception de la bobine 120 (suivant qu'il s'agit d'un micro ouvert sur le dessus « top port ») ou un micro ouvert sur le dessous « bottom port » arrive par le dessus ou par le côté opposé pour la pression acoustique (p). Le dispositif trans- ducteur acoustique 100 peut s'utiliser pour un micro appliquant le principe des courants de Foucault. La membrane 110 avec la couche électro-conductrice 115 est déviée par la pression acoustique variable (p). Cela se traduit par une variation des courants de Foucault I de la couche électro-conductrice 115 générant à leur tour une variation du champ magnétique. Ce champ magnétique s'oppose au champ dévelop- pé par la bobine 120 ou bobine d'excitation ce qui se traduit par une variation de l'impédance de la bobine 120. L'impédance se mesure comme variation de l'amplitude et de la phase du courant ou de la tension dans la bobine 120. La bobine 120 est par exemple une bobine aé- rienne, plate telle que la bobine de la plaque frontale qui développe le champ magnétique autour de la bobine 120 avec des courants de Foucault. La figure 2A est une vue de dessus schématique d'une bobine électrique 120 avec un substrat de bobine 130 correspondant à un exemple de réalisation de l'invention. La bobine 120 et le substrat de bobine 130 sont par exemple la bobine et son substrat du dispositif transducteur de la figure lA ou 1B ; à titre d'exemple la bobine 120 de la figure 2A comporte seulement un enroulement. En outre, la figure 2A montre schématiquement le passage du courant 222 par des flèches directionnelles dans la bobine. L'enroulement ou la spire de la bobine 120 se présentent sous la forme d'une boucle d'un conducteur électrique entre un premier branchement sur le substrat de bobine 130 vers un second branchement sur le substrat de bobine 130. La bobine 120 a en plus des branchements, par exemple des éléments de suspension pour installer la bobine 120 sur le substrat 130. L'enroulement de la bobine 120 est écarté en périphérie du substrat de bobine 130. La figure 2B est une représentation schématique d'une bobine électrique 120 selon un exemple de réalisation de l'invention pour être appliquée en liaison avec le dispositif transducteur acoustique des figures lA ou 1B. En d'autres termes, la bobine 120 est la bobine du dispositif transducteur acoustique des figures lA ou 1B ; la bobine 120 de la figure 2B est réalisée à titre d'exemple comme bobine tridimensionnelle, c'est-à-dire comme bobine 3D avec des spires dans plusieurs plans. Egalement, la figure 2B montre le passage du courant 222 dans la bobine 120, indiqué schématiquement par des flèches direc- tionnelles. La figure 2C est une représentation schématique d'une bobine électrique 120 selon un exemple de réalisation de l'invention pour une application de liaison avec le dispositif transducteur acous- tique des figures 1A, 1B. En d'autres termes, la bobine 120 peut être la bobine du dispositif transducteur acoustique de la figure lA ou la figure 1B et la bobine 120 de la figure 2C est uniquement représentée à titre d'exemple comme bobine à plusieurs enroulements avec plusieurs enroulements par conducteur électrique. Uniquement à titre d'exemple, la bobine 120 de la figure 2C n'a qu'un enroulement. La figure 2D montre un détail d'une bobine 120 de la fi- gure 2C correspondant à une représentation non agrandie. Le principe de la bobine à plusieurs spires apparaît. Ainsi, les figures 2A-2D montrent des bobines 120 selon des exemples de réalisation de la présente invention. On peut également avoir une variante carrée, ronde ou formée de la bobine 120 et des différentes couches ou une bobine 3D. Une telle mise en forme de la bobine 120 permet d'augmenter l'inductance ou de réduire l'encombrement de la bobine 120 dans la cadre d'une optimisation.

La figure 3A est une vue en coupe schématique d'un dis- positif transducteur acoustique 100 selon un exemple de réalisation de l'invention. La représentation de la figure 3A correspond à celle de la figure lA c'est-à-dire que le dispositif transducteur acoustique 100 de la figure 3A correspond au dispositif transducteur acoustique de la figure lA sauf que la bobine 120 est installée dans la région entourant la couche électro-conductrice 115 de la membrane 110 en étant par exemple intégrée dans le substrat de bobine 130. En particulier, les enroulements de la bobine 120 suivant les trois axes de coordonnées sont écartés de la couche électro-conductrice 115 de la membrane 110.

La figure 3B est une vue en coupe schématique d'un dis- positif transducteur acoustique 100 selon un exemple de réalisation de l'invention. La représentation de la figure 3B correspond à celle de la figure 3A c'est-à-dire que le dispositif transducteur acoustique 100 de la figure 3B correspond au dispositif transducteur acoustique de la figure 3A sauf qu'à la figure 3B on a symbolisé par une flèche, la pression acoustique (p) correspondant à un signal acoustique. Ce signal agit sur la membrane 110 qui dévie sous l'effet de la pression acoustique (p) par rapport au plan de l'enroulement de la bobine 120. Ainsi, les figures 3A et 3B montrent un autre exemple de réalisation du dispositif transducteur acoustique 100 ; contrairement aux figures lA ou 1B, ici la bobine 120 est installée en quelque sorte de manière fixe, latéralement par rapport à la membrane déformable 110 dans la région du segment principal 102 du composant de capteur 105. L'avantage de cette variante réside dans la simplicité de la structure du dispositif transducteur acoustique 100 qui ne comporte pas de cavité entre la membrane 110 et la bobine 120. Ainsi, on ne risque pas que des particules se coincent dans la membrane. La figure 4A montre une vue en coupe schématique d'un dispositif transducteur acoustique 100 correspondant à un exemple de réalisation de l'invention. La représentation de la figure 4A correspond à la représentation de la figure 3A, c'est-à-dire que le dispositif transducteur acoustique 100 de la figure 4A correspond au dispositif transducteur acoustique de la figure 3A sauf que la bobine 120 se trouve dans le plan d'extension principal de la membrane 110 ou de la couche électro- conductrice 115 ou de façon adjacente au plan d'extension principal de la membrane 110 ou de la couche électro-conductrice 115 en étant écarté latéralement de la membrane 110 ou de la couche électroconductrice 115. Même si cela n'est pas représenté de manière explicite à la figure 4A, la couche électro-conductrice 115 comporte une matière ferromagnétique. La matière électro-conductrice à propriété ferromagné- tique notamment une perméabilité magnétique pr, élevée sur la membrane 110 permet d'augmenter le niveau du signal pour exploiter l'inductance de la bobine 120. La figure 4B est une vue en coupe schématique d'un dis- positif transducteur acoustique 100 selon un exemple de réalisation de l'invention. La représentation de la figure 4B correspond à la représentation de la figure 4A c'est-à-dire que le dispositif transducteur acoustique 100 de la figure 4B correspond au dispositif transducteur acoustique de la figure 4A à l'exception de ce qu'à la figure 4B on a re- présenté le signal acoustique par une flèche montrant la pression acoustique (p). Ce signal agit sur la membrane 110 qui est déviée par la pression acoustique (p) par rapport au plan d'enroulement de la bobine 120. La figure 5A est une vue en coupe schématique d'un dis- positif transducteur acoustique 100 correspondant à un exemple de réalisation de l'invention. La représentation de la figure 5A correspond à celle de la figure lA c'est-à-dire que le dispositif transducteur acoustique 100 de la figure 5A correspond au dispositif transducteur acoustique de la figure lA à l'exception de ce que la bobine 120 est à titre d'exemple, intégrée dans le substrat de bobine 130. La bobine 120 et le substrat de bobine 130 couvre la membrane 110 ou la couche électroconductrice 115. Il s'agit ainsi d'une bobine 120 qui est une bobine plate ou planaire 120 intégrant un substrat de bobine 130 par exemple sous la forme d'une plaque de circuit. Le substrat de bobine 120 com- porte un orifice de passage pour accéder à la cavité entre le substrat de bobine 130 avec la bobine 120 et la membrane 110 munie de la couche électro-conductrice 115. L'orifice de passage ou le dégagement sont réalisés par exemple par fraisage du substrat de bobine 130 ou de la plaque électro-conductrice. La bobine 120 est intégrée directement dans le substrat de bobine 130 ou dans la plaque de circuit ou directement dans un boîtier (non représenté) du dispositif transducteur acoustique 100 et la membrane 110 ou l'élément de capteur MEMS. La figure 5B est une vue en coupe schématique d'un dis- positif transducteur acoustique 100 correspondant à un exemple de réalisation de l'invention. La représentation de la figure 5B correspond à la représentation de la figure SA; en d'autres termes, le dispositif transducteur acoustique 100 de la figure 5B correspond au dispositif transducteur acoustique de la figure 5A à l'exception de ce qu'à la figure 5B on a représenté schématiquement par une flèche, la pression sonore appliquée par un signal acoustique agissant sur la membrane 110 qui est ainsi déviée par la pression phonique (p) par rapport à la bobine 120. La figure 6A est une vue en coupe schématique d'un dis- positif transducteur acoustique 100 selon un exemple de réalisation de l'invention. La représentation de la figure 6A correspond à la représen- tation de la figure 5A c'est-à-dire que le dispositif transducteur acoustique 100 de la figure 6A correspond au dispositif transducteur acoustique de la figure 5A sauf que l'orifice de passage est réalisé dans le substrat de bobine 130 par un procédé de réalisation différent du capteur.

La figure 6B est une vue en coupe schématique d'un dispositif transducteur acoustique 100 selon un exemple de réalisation de l'invention. La représentation de la figure 6B correspond à celle de la figure 6A ou réciproquement le dispositif transducteur acoustique 100 de la figure 6B correspond au dispositif transducteur acoustique de la figure 6A sauf qu'à la figure 6B on a présenté un signal acoustique symbolisé par une flèche indiquant la pression acoustique (p) exercée sur la membrane 110 ; la membrane 110 est déviée par rapport à la bobine 120 par la pression acoustique (p).

La figure 7A est une vue en coupe schématique d'un dis- positif de capteur 700 correspondant à un exemple de réalisation de la présente invention. Le dispositif de capteur 700 comporte un dispositif transducteur acoustique 100. Le dispositif transducteur acoustique 100 de la figure 7A correspond au dispositif transducteur acoustique de l'une des figures 1A, 1B, 3A-6B, 8A, 8B. Le dispositif de capteur 700 comporte en outre une installation d'exploitation 740. L'installation de l'exploitation 740 est un circuit électrique notamment un circuit intégré spécifique à une application ou circuit ASIC (circuit dédié à une application) sous forme de circuit intégré ou analogue. L'installation d'exploitation 740 est reliée électriquement à la bobine 120. L'installation d'exploitation 740 se trouve dans le substrat de bobine 130. Le substrat de bobine 130 peut être constitué par au moins une partie du boîtier de l'installation de l'exploitation 740. Le dispositif de capteur 700 est réalisé à titre d'exemple, comme version à deux puces.

La bobine 120 ou bobine à courants de Foucault est formée dans la couche du substrat de bobine 130 ou composant ASIC représentant le boîtier de l'installation d'exploitation 740 proche du côté supérieur. Le substrat de bobine 130 ou composant ASIC peut être empilé directement sur le composant de capteur 105 par exemple en étant lié ou fixé d'une manière analogue. Pour le reste, la représentation de la figure 7A correspond à la représentation de la figure 5A ou de la figure 6A. La figure 7B est une vue en coupe schématique d'un dis- positif de capteur 700 selon un exemple de réalisation de la présente invention. La représentation de la figure 7B correspond à celle de la fi- gure 7A; si le dispositif de capteur 700 de la figure 7B correspond au dispositif capteur de la figure 7A sauf à la figure 7B on a représenté symboliquement la pression acoustique (p) d'un signal acoustique (p) s'exerçant sur la membrane 110, par une flèche ; la membrane 110 est ainsi déviée par rapport à la bobine 120 par la pression acoustique (p).

L'installation d'exploitation 740 exploite l'impédance de la bobine 120 dépendant du débattement de la membrane pour déterminer la pression acoustique (p) ou le signal acoustique. La figure 8A est une vue en coupe schématique d'un dis- positif transducteur acoustique 100 selon un exemple de réalisation de la présente invention. La représentation de la figure 8A correspond à celle de la figure 5A ou de la figure 6A, c'est-à-dire que le dispositif transducteur acoustique 100 de la figure 8A correspond au dispositif transducteur acoustique de la figure 5A ou de la figure 6A sauf qu'à la figure 8A, la bobine 120 couvre seulement en partie la membrane 110 c'est-à-dire la couche électro-conductrice 115 uniquement partielle- ment ; le substrat de bobine 130 a une épaisseur réduite et la distance entre le substrat de bobine et la couche électro-conductrice 115 est plus faible. La membrane 110 est accrochée mécaniquement par le segment de liaison 104 au segment principal 102 du composant de capteur 105 ou d'un substrat. Le dispositif transducteur acoustique 100 a ainsi une suspension de membrane sans tension, combinée à un procédé de mesure de courants de Foucault. La figure 8B est une vue en coupe schématique d'un dis- positif transducteur acoustique 100 selon un exemple de réalisation de l'invention. La représentation de la figure 8B correspond à celle de la figure 8A c'est-à-dire que le dispositif transducteur acoustique 100 de la figure 8B correspond au dispositif transducteur acoustique de la figure 8A sauf qu'à la figure 8B la membrane 110 est sous la forme d'une membrane libre 110 sans liaison mécanique avec le segment principal 102 du composant de capteur 105 de sorte que le segment de liaison est supprimé. La figure 9A est une vue de dessus schématique d'un composant de capteur 105 selon un exemple de réalisation de l'invention. Le composant de capteur 105 est celui de l'une des figures 1A, 1B, 3A-6B et 8A. Le composant de capteur 105 de la figure 9A fait partie du dispositif transducteur acoustique de l'une des figures 1A, 1B, 3A-6B et 8A ou du dispositif de capteur des figures 7A ou 7B. On remarque le composant de capteur 105 de la figure 9A avec le segment principal 102, le segment de liaison 104, l'orifice d'équilibrage de pres- sion 106, la couche électro-conductrice 115 ainsi que symboliquement les courants de Foucault I dans la couche électro-conductrice 115. La couche électro-conductrice 115 formée sur la membrane dans la représentation de la figure 9A est entourée par le segment principal 102 du composant de capteur 105 sous la forme d'un cadre.

La figure 9B est une vue de dessus schématique d'un dispositif formé de plusieurs composants de capteur 105 de la figure 9A et de plusieurs bobines 120 par exemple selon la figure 1D correspondant à un exemple de réalisation de la présente invention. Les composants de capteur 105 et les bobines 120 font par exemple partie du dispositif transducteur acoustique des figures 1A, 1B, 3A-6B et 8A ou du dispositif de capteur des figures 7A ou 7B. Les composants de capteur 105 et les bobines 120 sont répartis en alternance suivant un motif en damier. Uniquement à titre d'exemple à la figure 9B, on a un réseau en forme de damier ou un réseau 4x4 de huit composants de capteur 105 et de huit bobines 120. Selon un autre exemple de réalisation de la présente invention, la nature de la disposition ainsi que le nombre de composants de capteur 105 et de bobines 120 peut être différent de ce qui est représenté à la figure 9B. La figure 9C montre une vue de dessus schématique d'un dispositif formé de plusieurs composants de capteur 105 de la figure 9A et d'une bobine 120 par exemple selon la figure 1D correspondant à un exemple de réalisation de l'invention. Les composants de capteur 105 et la bobine 120 font par exemple partie du dispositif transducteur acoustique de l'une des figures 1A, 1B, 3A-6B et 8A ou du dispositif de cap- teur de la figure 7A ou de la figure 7B. Les composants de capteur 105 sont disposés suivant une répartition 3x3. En vue de dessus la bobine 120 est entourée par le composant de capteur 105. Les figures 9A-9C montrent des représentations de sus- pensions de membrane sans tension et de répartitions en réseau, pos- sibles avec par exemple, plusieurs petites bobines 120 ou plusieurs petites membranes 110 et une bobine 120. La figure 10 est un ordinogramme d'un procédé 1000 pour réaliser un dispositif transducteur acoustique selon un exemple de réalisation de la présente invention. Le procédé 1000 comprend une étape 1010 consistant à utiliser une membrane et une installation de saisie. La membrane a une matière électro-conductrice et elle peut être déviée par un signal acoustique qu'il lui est appliquée. L'installation de saisie induit des courants de Foucault dans la membrane, ces courants étant influencés par la déviation ou déformation de la membrane géné- rée par le signal acoustique. L'installation de saisie détecte les courants de Foucault sous la forme de l'impédance de l'installation de saisie qui dépend des courants de Foucault. Le procédé 1000 comporte une étape de mise en place 1020 de la membrane et de l'installation de saisie l'une par rapport à l'autre pour que l'installation de saisie soit couplée de manière inductive avec la membrane. Le procédé 1000 de réalisation permet avantageusement de réaliser le dispositif transducteur selon l'une des figures 1A-9C. La figure 11 montre un ordinogramme d'un procédé 1100 pour déterminer un signal acoustique selon un exemple de réalisation de l'invention. Le procédé 1100 comprend l'étape 1110 consistant à solliciter la membrane déviée par un signal acoustique et qui a une matière électro-conductrice recevant le signal acoustique. Le procédé 1100 comporte également l'étape de conduction 1120 d'un courant électrique à travers l'installation de saisie pour induire les courants de Foucault dans la membrane ; ces courants de Foucault sont influencés par le signal acoustique générant le débattement de la membrane. Le procédé 1100 comporte en outre l'étape de saisie 1130 des courants de Foucault sous la forme d'une impédance de l'installation de saisie qui dépend des courants de Foucault. Le procédé 1100 comporte également une étape d'exploitation 1140 de l'impédance de l'installation de saisie pour déterminer le signal acoustique. Le procédé 1100 peut être exécuté en liaison par exemple avec un dispositif de capteur ou un dispositif transducteur acoustique selon l'une quelconque des figures 1A-9C.35 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 100 Dispositif transducteur acoustique 102 Segment principal 104 Segment de liaison 105 Composant de capteur 106 Orifice d'équilibrage de pression 110 Membrane 115 Couche électro-conductrice 120 Bobine électrique 125 Zone de couplage 130 Substrat de bobine 222 Passage du courant 700 Dispositif de capteur 740 Installation d'exploitation 1000 Procédé de réalisation d'un dispositif transducteur acoustique 1010, 1020 Etapes du procédé 1000 1100 Procédé de détermination d'un signal acoustique 1110, 1140 Etapes du procédé 1100 p Pression acoustique25

Claims (4)

1. REVENDICATIONS1°) Dispositif transducteur acoustique (100), caractérisé en ce qu' il comprend : une membrane (110) munie d'une matière électro-conductrice (115), la membrane (110) pouvant être déviée par un signal acoustique (P) arrivant sur la membrane et une installation de saisie (120) pour induire des courants de Fou- cault (I) dans la membrane (110), ces courants étant influencés par la déviation de la membrane (110) générée par le signal acoustique (p) et pour saisir l'impédance de l'installation de saisie (120) dépendant des courants de Foucault (I) pour déterminer la pression acoustique représentée par le signal acoustique.
2. 2°) Dispositif transducteur acoustique (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière électro-conductrice (115) de la membrane (110) est isolée électriquement notamment par rapport à au moins un autre composant du dispositif transducteur (100).
3. 3°) Dispositif transducteur acoustique (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière électro-conductrice (115) de la membrane (110) est une ma- tière ferromagnétique.
4. 4°) Dispositif transducteur acoustique (100) selon la revendication 1, caractérisé par une installation de support (105) réalisée en technique micro- électromécanique, la membrane (110) ayant un segment de membrane de l'installation de support (105) et/ou une installation de saisie (120) formée dans ou sur un segment partiel de l'installation de support (105).355°) Dispositif transducteur acoustique (100) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le segment de membrane de l'installation de support (105) est relié mécaniquement par au moins un segment de liaison (104) de l'installation de support (105) avec le segment principal (102) de l'installation de support (105) ou encore le segment de membrane de l'installation de support (105) flotte librement par rapport au segment principal (102) de l'installation de support (105). 6°) Dispositif de capteur (700) pour déterminer un signal acoustique (p), caractérisé en ce qu' il comprend : un dispositif transducteur acoustique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, et une installation d'exploitation (740) reliée électriquement à l'installation de saisie (120) du dispositif transducteur acoustique (100), cette installation d'exploitation (740) déterminant et exploitant l'impédance de l'installation de saisie (120) pour déterminer le signal acoustique (p). 7°) Dispositif de capteur (700) selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'installation de saisie (120) du dispositif transducteur acoustique (100) et l'installation d'exploitation (740) sont installés et/ou fixés dans un boîtier de circuit commun (130) et/ou sur une platine de circuit (130) commune. 8°) Dispositif de capteur (700) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif transducteur acoustique (100) comporte plusieurs mem- branes (110) et au moins une installation de saisie (120). 9°) Procédé (1000) de réalisation d'un dispositif transducteur acoustique (100) comprenant els étapes suivantes consistant à:utiliser (1010) une membrane (110) munie d'une matière électroconductrice (115), la membrane (110) déviée par un signal acoustique (p) qui lui est appliqué et une installation de saisie (120) pour induire des courants de Foucault (I) dans la membrane (110), ces courants de Foucault influençant la déviation de la membrane (110) générée par le signal acoustique (p) et pour saisir l'impédance de l'installation de saisie (120) dépendant des courants de Foucault (I) pour déterminer la pression phonique représentée par le signal acoustique, et disposer (1020) la membrane (110) et l'installation de saisie (120) l'une par rapport à l'autre pour que l'installation de saisie (120) soit couplée par induction à la membrane (110). 10°) Procédé (1100) pour déterminer le signal acoustique (p), compre- nant les étapes suivantes consistant à: solliciter (1110) une membrane (110) qui peut être déviée par un signal acoustique (p) et munie d'une matière électro-conductrice (115) en lui appliquant le signal acoustique (p), conduire (1120) un courant électrique dans l'installation de saisie (120) pour induire dans la membrane (110) des courants de Fou- cault (I) influencés par la déviation de la membrane (110) générée par le signal acoustique (p), et saisir (1130) l'impédance de l'installation de saisie (120) dépendant des courants de Foucault (I) pour déterminer la pression acoustique représentant le signal acoustique, et exploiter (1140) l'impédance de l'installation de saisie (120) pour déterminer le signal acoustique (p). 11°) Produit de programme d'ordinateur comportant un code pro- gramme pour la mise en oeuvre d'un procédé (1100) selon la revendica- tion 10, lorsque le programme est exécuté par un dispositif (700).