FR3037187B1 - Composant inductif magnetoelectrique accorde de maniere electrostatique - Google Patents
Composant inductif magnetoelectrique accorde de maniere electrostatique Download PDFInfo
- Publication number
- FR3037187B1 FR3037187B1 FR1670277A FR1670277A FR3037187B1 FR 3037187 B1 FR3037187 B1 FR 3037187B1 FR 1670277 A FR1670277 A FR 1670277A FR 1670277 A FR1670277 A FR 1670277A FR 3037187 B1 FR3037187 B1 FR 3037187B1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- coil
- core
- magnetostrictive
- piezoelectric element
- magnetoelectric
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 26
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 3
- 238000001459 lithography Methods 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 89
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 34
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 28
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N cobalt samarium Chemical compound [Co].[Sm] KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 229910000938 samarium–cobalt magnet Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910019236 CoFeB Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001329 Terfenol-D Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZDZZPLGHBXACDA-UHFFFAOYSA-N [B].[Fe].[Co] Chemical compound [B].[Fe].[Co] ZDZZPLGHBXACDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000002902 ferrimagnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- ZDHURYWHEBEGHO-UHFFFAOYSA-N potassiopotassium Chemical compound [K].[K] ZDHURYWHEBEGHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 238000007736 thin film deposition technique Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F21/00—Variable inductances or transformers of the signal type
- H01F21/02—Variable inductances or transformers of the signal type continuously variable, e.g. variometers
- H01F21/08—Variable inductances or transformers of the signal type continuously variable, e.g. variometers by varying the permeability of the core, e.g. by varying magnetic bias
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
Composant inductif électromagnétique (8) accordé de manière électrostatique ayant une bobine (1), un noyau de bobine (6) avec un noyau magnétostrictif (3) et un élément piézoélectrique (2) avec contact électrique. L'élément piézoélectrique (2) est couplé au noyau magnétostrictif (3) et la tension mécanique et ainsi la perméabilité magnétique du noyau magnétostrictif (3) se réglant en appliquant une tension électrique à l'élément piézoélectrique (2), qui est réalisé en technique des films minces.
Description
Domaine de l‘invention
La présente invention se rapporte à un composant inductif électromagnétique accordé de manière électrostatique ayant une bobine, un noyau de bobine avec un noyau magnétostrictif et un élément piézoélectrique avec contact électrique, l’élément piézoélectrique étant couplé au noyau magnétostrictif et la tension mécanique et ainsi la perméabilité magnétique du noyau magnétostrictif se réglant en appliquant une tension électrique à l’élément piézoélectrique.
Etat de la technique
Il est connu de modifier l’inductance des bobines usuelles en ajoutant un noyau en une matière ferro ou ferrimagnétique. Toutefois, l’inductance de la bobine est ainsi fixée par le choix du noyau et ne peut se régler.
Selon le document "Electrostatically tunable magnetoe-lectric inductors with large inductance tunability" (Applied Physics Letters 94, 112508 (2009)) on connaît une bobine dont l’inductance se modifie à l’aide d’un noyau comportant deux couches magnétostrictives qui forment un noyau magnétostrictif et un élément piézoélectrique à contact électrique. Le noyau magnétostrictif et l’élément piézoélectrique sont reliés mécaniquement par collage. Le fort couplage magnétoélec-trique dans le noyau de la bobine assure la perméabilité magnétique réglable par la tension électrique. L’élément piézoélectrique utilisé a une épaisseur d’environ 0,5 mm. Par comparaison, les deux couches magnétostrictives ont chacune une épaisseur de l’ordre de 23 qm. Ainsi, le degré de remplissage de la bobine par les couches magnétostrictives reste très faible.
But de l’invention
La présente invention a pour but d’augmenter l’efficacité de tels composants en améliorant le degré de remplissage de la bobine tout en la miniaturisant et en permettant de faire varier l’inductance dans une plage étendue.
Exposé et avantages de l’invention
La présente invention a pour objet un composant inductif électromagnétique accordé de manière électrostatique ayant une bobine, un noyau de bobine avec un noyau magnétostrictif et un élément pié- zoélectrique avec contact électrique, l’élément piézoélectrique étant couplé au noyau magnétostrictif et la tension mécanique et ainsi la perméabilité magnétique du noyau magnétostrictif se réglant en appliquant une tension électrique à l’élément piézoélectrique, le composant étant caractérisé en ce que l’élément piézoélectrique est réalisé en technique des films minces.
En d’autres termes, l’invention développe un composant inductif magnétoélectrique accordé de manière électrostatique dont l’inductance peut varier dans une plage très étendue. L’idée de base de l’invention est d’augmenter le degré de remplissage de la bobine avec le noyau magnétostrictif tout en permettant de miniaturiser la réalisation.
Selon un développement préférentiel, le noyau de la bobine est formé d’un noyau magnétostrictif et d’un élément piézoélectrique.
De façon préférentielle, le composant inductif magnétoélectrique accordé de manière électrostatique est développé comme système micro-électromécanique (MEMS) sur un substrat. On peut également envisager des variantes de réalisation.
Dans le composant inductif magnétoélectrique accordé de manière électrostatique selon l’invention on fabrique l’élément piézoélectrique sous la forme d’un film mince. Cela permet d’augmenter le degré de remplissage de la bobine avec le noyau magnétostrictif. Il en résulte une extension de la plage de la valeur que peut prendre la perméabilité magnétique du noyau de la bobine et ainsi l’inductance de la bobine. On règle la tension mécanique et ainsi la perméabilité magnétique du noyau magnétostrictif en appliquant une tension électrique à l’élément piézoélectrique. Un autre avantage est de permettre la miniaturisation du dispositif en technique des films minces car le noyau magnétostrictif et l’élément piézoélectrique peuvent être reliés l’un à l’autre directement de manière mécanique, par exemple, par pulvérisation. De plus, la liaison mécanique directe du noyau magnétostrictif à l’élément piézoélectrique améliore le couplage magnétoélectrique car il n’y a pas d’adhésif entre le noyau magnétostrictif et l’élément piézoélectrique.
En outre, la bobine peut également être réalisée en technique des films minces, notamment par lithographie. L’avantage de cette forme de réalisation est de permettre une fabrication simple et la miniaturisation du composant inductif magnétoélectrique accordée de manière électrostatique.
En plus ou en variante, le noyau magnétostrictif se réalise en technique des films minces avec une épaisseur de couche inférieure à 10 pm. Si le noyau magnétostrictif est formé de plusieurs couches magnétostrictives, qui sont de préférence reliées aux faces opposées de l’élément piézoélectrique par un moyen mécanique, alors l’épaisseur de chacune des couches magnétostrictives est de préférence inférieure à 10 pm. Il est avantageux de permettre ainsi de miniaturiser le composant inductif magnétoélectrique accordé de manière électrostatique.
De façon préférentielle, on réalise l’élément piézoélectrique avec une épaisseur de couche inférieure à 10 pm ce qui augmente avantageusement le degré de remplissage de la bobine avec le noyau magnétostrictif, augmentant ainsi la plage des valeurs possibles pour l’inductance.
Selon un développement, on forme le noyau magnétique à partir de plusieurs couches piézoélectriques et de plusieurs couches magnétostrictives. L’avantage de cette stratification est de réaliser la mise en contrainte mécanique de la couche magnétostrictive de ce mode de réalisation dont le noyau est formé de plusieurs couches piézoélectriques et de couches magnétostrictives qui, pour une même tension électrique, est supérieure à la réalisation avec une seule couche piézoélectrique et un noyau magnétostrictif. On augmente ainsi la plage des valeurs que peut prendre l’inductance.
En outre, le noyau magnétostrictif s’utilise comme électrode de l’élément piézoélectrique de sorte que l’on économise des électrodes supplémentaires pour le branchement électrique de l’élément piézoélectrique. Dans le cas d’un noyau formé de plusieurs couches, les couches magnétostrictives sont chaque fois introduites comme électrode de l’élément piézoélectrique. On évite ainsi des électrodes supplémentaires pour le branchement électrique de l’élément piézoélectrique.
En plus ou en variante, on réalise la bobine au moins en partie avec le substrat de sorte que la bobine et le substrat sont au moins partiellement découplés. La bobine est ainsi « dégagée » en formant au moins une caverne sur un substrat. Il est avantageux que le noyau de la bobine ne présente pas de liaison mécanique avec le substrat, ce qui permet d’appliquer des contraintes mécaniques plus importantes du noyau magnétostrictif, et augmente la plage des valeurs possibles pour l’inductance.
En variante du mode de réalisation du noyau magnétique comportant un noyau magnétostrictif et un élément piézoélectrique qui se trouve complètement à l’intérieur de la bobine, selon un développement, l’élément piézoélectrique est prévu à l’extérieur de la bobine et est relié mécaniquement au noyau magnétostrictif qui se trouve à l’intérieur de la bobine. Selon une variante avec un noyau de bobine à plusieurs couches, on a au moins une couche piézoélectrique extérieure à la bobine et reliée mécaniquement au noyau de la bobine. On augmente ainsi le degré de remplissage de la bobine avec le noyau magnétostrictif, ce qui augmente la plage des valeurs possibles pour l’inductance.
De manière avantageuse, l’élément piézoélectrique et le noyau magnétique sont appliqués par pulvérisation ou autre technique de dépôt de couches minces, l’une sur l’autre réalisant ainsi directement la liaison mécanique. L’avantage est la suppression de la couche d’adhésif ou d’une couche de matière supplémentaire, ce qui facilite la fabrication et augmente le degré de remplissage de la bobine avec le noyau magnétostrictif.
Dessins
La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l’aide d’exemples de composants inductifs, selon l’invention, représentés dans les dessins annexés dans lesquels les mêmes éléments ou des éléments analogues portent les mêmes références.
Ainsi : la figure 1 est la coupe d’un composant inductif magnétoélectrique accordé de manière électrostatique selon l’invention sur un substrat, la figure 2 est la coupe d’un composant inductif magnétoélectrique accordé de manière électrostatique selon l’invention et dont le noyau a plusieurs couches, la figure 3 est la coupe d’un composant inductif magnétoélectrique accordée de manière électrostatique selon l’invention qui est dégagée sur un substrat, et la figure 4 est la coupe d’un composant inductif magnétoélectrique accordée de manière électrostatique selon l’invention dont l’élément piézoélectrique est à l’extérieur de la bobine.
Description de modes de réalisation
La figure 1 montre un composant inductif magnétoélec trique accordé de manière électrostatique 8 selon l’invention qui est réalisé sur un substrat 4. Le composant est représenté en coupe. Dans cette forme de réalisation, la bobine 1 est fabriquée en technique de films minces ; elle est munie d’une couche protectrice sous la forme d’une passivation 5 appliquée de préférence par pulvérisation sur la bobine 1 et le substrat 4. La passivation 5 isole électriquement la bobine 1 par rapport au substrat 4 et le noyau de bobine 6. La bobine 1 avec la passivation enveloppe un volume rempli au moins partiellement et de préférence complètement par le noyau de bobine 6. La bobine 1 avec la passivation 5 et le noyau de bobine 6 est réalisée sur un substrat 4. Le noyau de bobine 6 a un noyau magnétostrictif 3 formé ici notamment comme première couche magnétostrictive 3a et seconde couche magnétostrictive 3b. Le noyau de bobine 6 comporte un élément piézoélectrique 2 qui a une couche piézoélectrique 2a, 2b dans cet exemple de réalisation. La première couche magnétostrictive 3a se trouve entre la face supérieure de l’élément piézoélectrique 2 et la passivation 5 de la bobine 1. La seconde couche magnétostrictive 3b se trouve entre la face inférieure de l’élément piézoélectrique 2 et la passivation 5 de la bobine 1. Sans indication contraire, on supposera dans la description suivante que le noyau de bobine 6 est formé d’un noyau magnétostrictif 3 et d’un élément piézoélectrique 2. La liaison mécanique du noyau magnétostrictif 3 et l’élément piézoélectrique 2 est réalisée en ce que la couche piézoélectrique 2a, 2b et les couches magnétostrictive 3a, 3b sont appliquées de préférence l’une sur l’autre par pulvérisation.
La réalisation de la bobine 1 avec la passivation 5 et le noyau de bobine 6 peut se faire notamment selon les étapes de procédé suivantes. Tout d’abord on dépose une première couche de passivation 5a 1 sur le substrat 4 et ensuite une première couche métallique par un procédé de dépôt, sur la première couche de passivation 5al. Ensuite on structure la première couche métallique la, notamment en formant des rubans métalliques avec la première couche métallique sur la première couche de passivation 5a 1. Puis, on dépose une seconde couche de passivation 5a2 sur les rubans métalliques de la première couche métallique la et la première couche de passivation 5a 1 qui se trouve en-dessous. Ainsi, les rubans métalliques de la première couche métallique la sont complètement entourés par la passivation 5. Dans l’étape suivante, on applique le noyau de bobine 6. Pour cela, on dépose le noyau magnétostrictif 3 et l’élément piézoélectrique 2, par exemple dans l’ordre des couches présentées à la figure 1 et on les relie mécaniquement entre elles et avec la passivation 5. Ensuite, on ouvre par attaque chimique, le noyau de bobine 6 et la seconde couche de passivation 5a2 adjacente pour dégager les extrémités des rubans métalliques couverts par la passivation 5 de la première couche métallique la ; on dépose une troisième couche de passivation 5b 1 sur le noyau de bobine ouvert 6. La troisième couche de passivation 5b 1 est de nouveau ouverte dans la région des extrémités des rubans métalliques de la première couche métallique la ; pour les dégager. Ensuite, on dépose une seconde couche métallique pour remplir les ouvertures dans la seconde couche de passivation 5a2, la troisième couche de passivation 5b 1 et le noyau de bobine 6 avec la seconde couche métallique. On réalise ainsi les liaisons métalliques 9 entre les rubans métalliques de la première couche métallique la et la seconde couche métallique. Puis, on structure la seconde couche métallique de la forme de ruban métallique lb et on dépose une quatrième couche de passivation 5b2. Les rubans métalliques de la première couche métallique la et les rubans métalliques de la seconde couche métallique 1 b reliés par les liaisons métalliques 9 forment ainsi la bobine 1 qui est entourée complètement par la passivation 5. La quatrième couche de passivation 5b2 sera au moins partiellement ouverte pour réaliser le contact à l’extérieur. Le dépôt peut se faire par exemple par pulvérisation, dépôt chimique en phase gazeuse (CVD), dépôt physique en phase gazeuse (PVD) ou dépôt en couches atomiques (ALD).
Selon un développement préférentiel, on applique des électrodes 7 sur le côté supérieur et le côté inférieur de l’élément piézoélectrique 2 comme cela est présenté à la figure 4 qui montre les références 7 ; les contacts électriques arrivent à l’extérieur pour permettre d’appliquer une tension électrique (cela n’est pas représenté dans les dessins). Les électrodes 7 ne sont pas représentées à la figure 1 car en variante ou en complément on peut utiliser la première couche magnétostrictive 3a et la seconde couche magnétostrictive 3b comme électrodes 7 de l’élément piézoélectrique 2. Pour cette raison, les électrodes n’ont pas été représentées non plus aux figures 2 et 3. En appliquant une tension électrique au côté supérieur et au côté inférieur de l’élément piézoélectrique 2 par les contacts électriques sortant, l’élément piézoélectrique 2 exerce une force mécanique. La déformation résultant de l’élément piézoélectrique 2 dans la direction x et dans la direction y est transmise comme contrainte mécanique sur le noyau magnétostrictif 3 car l’élément piézoélectrique 2 et le noyau magnétostrictif 3 sont couplés mécaniquement. La tension mécanique dans le noyau magnétostrictif 3 modifie l’orientation des domaines de Weiss. Cela modifie les propriétés magnétiques et notamment la perméabilité magnétique. En réglant la tension électrique on fixe ainsi l’inductance de la bobine 1. En modifiant la tension électrique, on fait varier l’inductance.
On réalise la bobine 1 de préférence en cuivre (Cu) ou aluminium (Al). Selon un mode de réalisation préférentiel, la bobine a une longueur de 11 mm, une largeur de 100 qm, une hauteur de 10 qm et elle comporte 50 spires. L’élément piézoélectrique 2 est choisi de préférence dans le groupe suivant des matériaux possibles : plomb, zirco-nate titane (PZT) , plomb magnésium-niobat /titanate’ de plomb (PMN-PT) nitrure d’aluminium (AIN), oxyde de zinc (ZnO), ferrite de bismuth (BiFeOa) ou niobate de potassium-sodium (KNN). Le noyau magnétostrictif 3 est par exemple formé avec les matériaux magnétostrictifs suivants : terfénol-D, galfenol, cobalt-fer-bor (CoFeB) samarium-cobalt (SmCo), nickel-fer (NiFe) ou des alliages de Heusler. De manière préfé- rentielle, on réalise le noyau magnétique 6 comme le montre la figure 1 avec un élément piézoélectrique 2 ayant une couche piézoélectrique 2a, 2b et deux couches magnétostrictives 3a, 3b. Les deux couches magnétostrictives 3a, 3b servent de préférence d’électrode 7 pour la couche piézoélectrique 2a, 2b. La perméabilité magnétique de cette matière se compose de la perméabilité du vide et du coefficient de perméabilité. Le coefficient de perméabilité a de préférence des valeurs dans une plage comprise entre 1 et environ 5-105. L’inductance de la bobine 1 peut se définir à l’aide de la formule de la longueur de la bobine cylindrique. Elle est proportionnelle à la surface de la bobine 1 par le carré du nombre de spires, à la perméabilité magnétique et à l’inverse la longueur de la bobine 1. Selon une forme de réalisation différentielle, on aura pour l’inductance de la bobine 1 des valeurs dans une plage comprise entre environ 0,1 et lOOOpH. Le noyau de bobine 6 est notamment conçu pour ne demander qu’une tension aussi petite que possible pour modifier l’inductance de la bobine 1. De façon préférentielle, la tension appliquée à l’élément piézoélectrique 2 ne doit pas dépasser 20V. Les composants inductifs ayant une inductance réglable sont par exemple avantageux dans le domaine des filtres haute fréquence (filtres RF) notamment dans le domaine MHz. En outre on utilise des composants inductifs ayant une inductance réglable, avantageusement dans les éléments LC, réglables pour compenser la capacité ou un déphasage électrique. L’exemple de réalisation de la figure 2 diffère de celui de la figure 1 uniquement pour la structure du noyau de bobine 6. Le noyau magnétostrictif 3 de cet exemple de réalisation est formé par trois couches magnétostrictives 3a, 3b, 3c et l’élément piézoélectrique 2 avec deux couches piézoélectriques 2a, 2b. Une troisième couche magnétostrictive 3c est réalisée entre la face inférieure de la première couche piézoélectrique 2a et la face supérieure de la seconde couche piézoélectrique 2b. La première couche magnétostrictive 3a se trouve entre la passivation 5 de la bobine 1 et le côté supérieur de la première couche piézoélectrique 2a. La seconde couche magnétostrictive 3b se trouve entre la face inférieure de la seconde couche piézoélectrique 2b et la passivation 5 de la bobine 1. Dans cet exemple de réalisation, la contrainte mécanique exercée sur la couche magnétrostrictive 3a, 3b pour une même tension électrique est supérieure à celle de la réalisation selon la figure 1. Les moyens techniques pour réaliser un noyau de bobine 6 à plusieurs couches comme celui montré à la figure 2 est plus important par comparaison avec un noyau de bobine 6 à trois couches comme celui de la figure 1 pour les procédés de fabrication usuels, car les électrodes 7 sont alors branchés en parallèle. C’est pourquoi il faut trouver le compromis entre les moyens mis en œuvre pour le procédé et la tension électrique nécessaire.
La figure 3 montre un autre exemple de réalisation dans lequel le composant inductif magnétoélectrique accordé de manière électrostatique 8 est dégagé sur le substrat 4. Dans cette forme de réalisation, le substrat 4 présente en son centre, une cavité au-dessus de laquelle la bobine 1 est dégagée. Le noyau de bobine 6 est formé ici comme le montre la figure 1, par une première couche magnétostrictive 3a, un élément piézoélectrique 2 et une seconde couche magnétostrictive 3b. En variante, la bobine 1 peut avoir un noyau de bobine 6 avec plusieurs couches piézoélectriques 2a, 2b et des couches magnétostrictives 3a, 3b, 3c dégagées au-dessus du substrat 4. Un noyau de bobine 6 à plusieurs couches est par exemple représenté à la figure 2. Le noyau de bobine 6 n’a pas de liaison mécanique avec le substrat 4, ce qui permet d’appliquer des contraintes mécaniques plus fortes au noyau magnétostrictif 3. Le substrat 4 a une épaisseur d’environ 500 pm. Si la bobine 1 est reliée rigidement du point de vue mécanique au substrat 4 il faut que l’élément piézoélectrique 2 qui, a de préférence une épaisseur inférieure à 10 pm, puisse mettre en contrainte non seulement le noyau de bobine 6, mais également le substrat 4 qui est beaucoup plus épais. Si en revanche, la bobine 1 avec le noyau est dégagée au-dessus du substrat 4 on supprime cette nécessité. En conséquence, cela permet d’appliquer des contraintes mécaniques plus importantes par le noyau magnétostrictif 3.
La figure 4 montre un autre mode de réalisation dans laquelle l’élément piézoélectrique 2 est appliqué à l’extérieur de la bobine 1. Le côté supérieur et le côté inférieur de l’élément piézoélectrique 2 comportent chacun une électrode 7 pour appliquer une tension élec- trique à l’élément piézoélectrique. L’élément piézoélectrique 2, la passivation 5, le noyau magnétostrictif 3 sont, par exemple réalisés par pulvérisation. On forme ainsi la liaison mécanique entre la passivation 5, le noyau magnétostrictif 3 et l’élément piézoélectrique 2. Si bien que le noyau de bobine 6 est réalisé complètement avec le noyau magnétostrictif 3, ce qui augmente le degré de remplissage de la bobine 1 avec le noyau magnétostrictif 3. Dans une variante non représentée, le noyau de bobine 6 est à plusieurs couches comme cela apparaît par exemple à la figure 2. En plus, dans cet exemple de réalisation, on applique une couche piézoélectrique 2a, 2b sur le côté inférieur de la bobine 1 entre la passivation 5 et le substrat 4. Cette couche piézoélectrique 2a, 2b supplémentaire permet d’avoir pour la même tension électrique, une contrainte mécanique plus élevée que dans l’exemple de réalisation de la figure 2.
Selon un développement avantageux, notamment grâce à l’utilisation de couches tampons on génère une précontrainte mécanique qui permet de régler le point de fonctionnement. Les couches tampons sont appliquées de préférence entre le substrat 4 et la bobine 1 par les procédés de couches minces, comme par exemple les procédés PVD ou CVD déjà évoqués ci-dessus. En variante ou en complément, la passivation 5 en plus d’assurer la fonction d’isolation électrique de la bobine 1 par rapport au substrat 4 peut également servir de couche tampon. L’application de couches tampon réalise une précontrainte de l’élément piézoélectrique 2 qui ne peut pas être réglé ultérieurement. Cela signifie que l’élément piézoélectrique 2 doit non seulement mettre en contrainte le noyau de bobine 6 et selon la forme de réalisation en plus le substrat 4, mais en outre les couches tampon. Le choix des couches tampon permet ainsi de régler le point de fonctionnement.
NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Bobine la Première couche métallique lb Seconde couche métallique 2 Elément piézoélectrique 2a, 2b Couche piézoélectrique 3 Noyau magnétostrictif 3a, 3b, 3c Couches magnétostrictives 4 Substrat 5 Passivation 5a 1 Première couche de passivation 5a2 Seconde couche de passivation 5b 1 Troisième couche de passivation 5b2 Quatrième couche de passivation 6 Noyau de bobine 7 Electrode 8 Composant inductif magnétoélectrique accordé de manière électrostatique 9 Liaison métallique
Claims (11)
- REVENDICATIONS 1°) Composant inductif électromagnétique (8) accordé de manière électrostatique ayant une bobine (1), et un noyau de bobine (6) avec un noyau magnétostrictif (3), et un élément piézoélectrique (2) avec contact électrique, l’élément piézoélectrique (2) étant couplé au noyau magnétostrictif (3) et la tension mécanique et ainsi la perméabilité magnétique du noyau magnétostrictif (3), se réglant en appliquant une tension électrique à l’élément piézoélectrique (2), composant caractérisé en ce que l’élément piézoélectrique (2) est réalisé en technique des films minces.
- 2°) Composant inductif magnétoélectrique accordé de manière électrostatique (8) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bobine (1) est une bobine réalisée en technique des films minces, notamment réalisés par lithographie.
- 3°) Composant inductif magnétoélectrique accordé de manière électrostatique (8) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau magnétostrictif (3) est réalisé en technique des films minces.
- 4°) Composant inductif magnétoélectrique accordé de manière électrostatique (8) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’élément piézoélectrique (2) est réalisé sous la forme de couches piézoélectriques (2a, 2b).
- 5°) Composant inductif magnétoélectrique accordé de manière électrostatique (8) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau magnétostrictif (3) est réalisé sous la forme de couches magnétostrictives (3a, 3b, 3c).
- 6°) Composant inductif magnétoélectrique accordé de manière électrostatique (8) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau de bobine (6) est formé de plusieurs couches piézoélectriques (2a, 2b) et de plusieurs couches magnétostrictives (3a, 3b, 3c) et l’épaisseur des couches (2a, 2b, 3a, 3b, 3c) est inférieure à 10 pm.
- 7°) Composant inductif magnétoélectrique accordé de manière électrostatique (8) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau magnétostrictif (3) constitue l’électrode (7) de l’élément piézoélectrique (2).
- 8°) Composant inductif magnétoélectrique accordé de manière électrostatique (8) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bobine (1) est installée sur le substrat (4) en étant dégagée par rapport à celui-ci.
- 9°) Composant inductif magnétoélectrique accordé de manière électrostatique (8) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’élément piézoélectrique (2) se trouve à l’extérieur de la bobine (1).
- 10°) Composant inductif magnétoélectrique accordé de manière électrostatique (8) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’ au moins une couche piézoélectrique (2a, 2b) est prévue à l’extérieur de la bobine (1).
- 11°) Composant inductif magnétoélectrique accordé de manière électrostatique (8) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’élément piézoélectrique (2) et le noyau magnétostrictif (3) du noyau de bobine (6) sont reliés mécaniquement par pulvérisation.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102015210178.9A DE102015210178A1 (de) | 2015-06-02 | 2015-06-02 | Elektrostatisch stimmbares, magnetoelektrisches induktives Bauelement |
| DE102015210178.9 | 2015-06-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3037187A1 FR3037187A1 (fr) | 2016-12-09 |
| FR3037187B1 true FR3037187B1 (fr) | 2019-09-20 |
Family
ID=57352378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1670277A Expired - Fee Related FR3037187B1 (fr) | 2015-06-02 | 2016-05-31 | Composant inductif magnetoelectrique accorde de maniere electrostatique |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102015210178A1 (fr) |
| FR (1) | FR3037187B1 (fr) |
| IT (1) | ITUA20163779A1 (fr) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110988438A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-10 | 珠海多创科技有限公司 | 一种直流比较仪 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4220226A1 (de) * | 1992-06-20 | 1993-12-23 | Bosch Gmbh Robert | Magnetostrikiver Wandler |
| WO2000060369A1 (fr) * | 1999-04-05 | 2000-10-12 | Spinix Corporation | Capteurs passifs de champ magnetique a semi-conducteurs et leurs applications |
| US7256532B2 (en) * | 2004-03-08 | 2007-08-14 | Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. | Method and apparatus for high voltage gain using a magnetostrictive-piezoelectric composite |
| DE102004062698A1 (de) * | 2004-12-21 | 2006-07-06 | "Stiftung Caesar" (Center Of Advanced European Studies And Research) | Magnetischer Vektorsensor |
-
2015
- 2015-06-02 DE DE102015210178.9A patent/DE102015210178A1/de not_active Ceased
-
2016
- 2016-05-25 IT ITUA2016A003779A patent/ITUA20163779A1/it unknown
- 2016-05-31 FR FR1670277A patent/FR3037187B1/fr not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ITUA20163779A1 (it) | 2017-11-25 |
| DE102015210178A1 (de) | 2016-12-08 |
| FR3037187A1 (fr) | 2016-12-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2203976B1 (fr) | Resonateur a ondes de lamb | |
| WO2003069776A2 (fr) | Microresonateur mems a ondes acoustiques de volume accordable | |
| EP2144369B1 (fr) | Résonateur à ondes de volume | |
| FR3045677B1 (fr) | Procede de fabrication d'une couche monocristalline, notamment piezoelectrique | |
| FR3076126A1 (fr) | Procede de realisation d'un resonateur acoustique a ondes de volume a capacite parasite reduite | |
| EP2909932B1 (fr) | Transducteur a ondes de volume guidees en surface par des structures d'excitation synchrone | |
| FR2877771A1 (fr) | Dispositif a semiconducteur possedant une premiere et une deuxieme regions | |
| EP1901317A1 (fr) | Dispositif magnétique intégré controlé piézoélectriquement | |
| EP1458095B1 (fr) | Procédé de réalisation d'un microrésonateur piézoélectrique accordable | |
| CA2397187A1 (fr) | Composant microelectromecanique | |
| FR2890490A1 (fr) | Support de resonateur acoustique et circuit integre correspondant | |
| FR3037187B1 (fr) | Composant inductif magnetoelectrique accorde de maniere electrostatique | |
| EP1617503A1 (fr) | Filtre fréquentiel et son procédé de réalisation | |
| EP2091147A1 (fr) | Circuit de filtrage comportant des résonateurs acoustiques couplés | |
| EP2254243B1 (fr) | Résonateur à ondes acoustiques de volume et son procédé de fabrication | |
| EP3410449B1 (fr) | Dispositif magnetique integre a inductance variable et procede de realisation d'un tel dispositif | |
| FR3082046A1 (fr) | Circuit integre comportant une inductance | |
| FR2815774A1 (fr) | Resonateur electrique | |
| FR2905792A1 (fr) | Circuit magnetique ferme pour applications dynamiques a haute frequence et procede de realisation d'un tel circuit magnetique. | |
| EP2730025B1 (fr) | Résonateur à ondes de volume exploitant l'excitation/détection de la vibration | |
| FR2811135A1 (fr) | Microcomposant du type micro-inductance ou microtransformateur | |
| EP1727231B1 (fr) | Composant microélectronique intégré pour filtrage du bruit électromagnétique et circuit de transmission radiofréquence le comportant | |
| EP1178504A1 (fr) | Microcomposant du type micro-inductance ou microtransformateur | |
| WO2024223788A1 (fr) | Micro-commutateur rf capacitif pour des applications fortes puissances | |
| FR2952626A1 (fr) | Microtransducteur capacitif a membrane vibrante |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20180720 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20240105 |