ITMI20092254A1 - PIEZOELECTRIC MICROSWITCH, IN PARTICULAR FOR INDUSTRIAL APPLICATIONS - Google Patents

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ITMI20092254A1
ITMI20092254A1 IT002254A ITMI20092254A ITMI20092254A1 IT MI20092254 A1 ITMI20092254 A1 IT MI20092254A1 IT 002254 A IT002254 A IT 002254A IT MI20092254 A ITMI20092254 A IT MI20092254A IT MI20092254 A1 ITMI20092254 A1 IT MI20092254A1
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IT
Italy
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pair
substrate
contacts
flexible element
excitation
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IT002254A
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Umberto Bena
Franco Delpiano
Alessandro Farano
Matteo Iorio
Angelo Parodo
Original Assignee
Ribes Ricerche E Formazione S R L
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Description

9985PTIT Notarbartolo & Gervasi S.p.A. 9985PTIT Notarbartolo & Gervasi S.p.A.

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo: Description of the industrial invention entitled:

MICROSWITCH PIEZOELETTRICO, IN PARTICOLARE PER APPLICAZIONI INDUSTRIALI PIEZOELECTRIC MICROSWITCH, ESPECIALLY FOR INDUSTRIAL APPLICATIONS

Campo dell'invenzione Field of the invention

La presente invenzione si riferisce a micro-commutatori piezoelettrici, in particolare per applicazioni industriali nel campo della commutazione di segnali elettrici ac/dc fino alle radiofrequenze e tensioni fino a circa 300 V e potenze nell’ordine delle decine di VA. The present invention refers to piezoelectric micro-switches, in particular for industrial applications in the field of switching ac / dc electrical signals up to radio frequencies and voltages up to about 300 V and powers in the order of tens of VA.

Stato della tecnica State of the art

Funzioni di commutazione, in ambito industriale, sono attualmente realizzate a mezzo di relà ̈ elettromeccanici ad azionamento elettromagnetico. Nelle versioni di maggiore miniaturizzazione sono molto diffusi microrelà ̈ di tipo Dry-Reed, comprendenti lamine ferromagnetiche disposte in ampolle ermetiche, il cui contatto à ̈ indotto a mezzo di un campo elettromagnetico esterno. Switching functions, in the industrial field, are currently carried out by means of electromechanical relays with electromagnetic drive. In the more miniaturized versions, Dry-Reed type micro-relays are very common, comprising ferromagnetic sheets arranged in hermetic ampoules, whose contact is induced by means of an external electromagnetic field.

Sono, altresì, noti micro-switch MEMS(daII’acronimo anglosassone Micro-Electro-Mechanical Systems), principalmente a livello pre-commerciale, ad azionamento piezoelettrico, i quali presenterebbero bassi ingombri e bassi consumi. Also known are MEMS micro-switches (from the Anglo-Saxon acronym Micro-Electro-Mechanical Systems), mainly at a pre-commercial level, with piezoelectric drive, which would have low dimensions and low consumption.

Si prevede un impiego di detti dispositivi solo nei settori delle Telecomunicazioni, poiché sono pilotabili con tensioni inferiori ai 10 V e spesso comprese tra i 4 ed i 5 V. Tale limite discende direttamente dal fatto che essi sono realizzati nello spessore di un substrato attraverso scavi di zone annidate nel substrato e negli strati intermedi realizzati mediante opportuni processi di mascherature e incisioni selettive. In questo modo, vengono realizzate parti flessibili piezoelettriche, almeno parzialmente sospese, che a riposo distano non più di 3-4 Î1⁄4πι dalla coppia di contatti da cortocircuitare. The use of these devices is envisaged only in the telecommunications sectors, since they can be driven with voltages lower than 10 V and often between 4 and 5 V. This limit derives directly from the fact that they are made in the thickness of a substrate through excavation of nested areas in the substrate and in the intermediate layers made by means of suitable masking and selective etching processes. In this way, flexible piezoelectric parts are made, at least partially suspended, which at rest are no more than 3-4 Î1⁄4Ï € ι from the pair of contacts to be short-circuited.

Tale scarsa distanza tra l’elemento flessibile ed i contatti determina l’insorgere di correnti parassite e l’impossibilità di trattare correnti e tensioni rilevanti. This scarce distance between the flexible element and the contacts determines the onset of eddy currents and the impossibility of treating relevant currents and voltages.

Per questi motivi, la tecnologia dei micro-switch piezoelettrici non si à ̈ diffusa, soprattutto laddove à ̈ necessario commutare una grande varietà di segnali, dalla banda delle radiofrequenze e basse intensità alla corrente continua e alte intensità. For these reasons, the technology of piezoelectric micro-switches has not spread, especially where it is necessary to switch a large variety of signals, from the radio frequency band and low intensity to direct current and high intensity.

Sommario dell’invenzione Summary of the invention

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un micro-switch, in particolare per applicazioni industriali atto a risolvere il suddetto problema. The purpose of the present invention is to provide a micro-switch, in particular for industrial applications, suitable for solving the aforementioned problem.

E’ oggetto della presente invenzione un micro-switch, in particolare per applicazioni industriali, conformemente alla rivendicazione 1 . The object of the present invention is a micro-switch, in particular for industrial applications, according to claim 1.

Detto dispositivo trova applicazione in settori quali il Testing Automatizzato (ATE), le Telecomunicazioni, l’Automotive e la Domotica, consentendo la commutazione di segnali misti, continui ed alternati sino alla banda RF. This device finds application in sectors such as Automated Testing (ATE), Telecommunications, Automotive and Home Automation, allowing the switching of mixed, continuous and alternating signals up to the RF band.

Detto dispositivo può essere integrato in schiere garantendo piccoli ingombri e consumi, pilotaggio con basse tensioni compatibili con le logiche TTL, modularità e affidabilità, fabbricabilità in alti volumi e bassi costi. Said device can be integrated into arrays ensuring small dimensions and consumption, low voltage piloting compatible with TTL logic, modularity and reliability, manufacturability in high volumes and low costs.

Vantaggiosamente, detto elemento flessibile non essendo realizzato di pezzo con il substrato, le microlavorazioni risultano particolarmente semplici ed economiche. Secondo una variante preferita del trovato, l’elemento flessibile à ̈ realizzato di pezzo con un telaio i struttura di sostegno di dimensioni tali da rendere l’assieme facilmente maneggiabile per il successivo assemblaggio col substrato. Advantageously, since said flexible element is not made in one piece with the substrate, the micromachining is particularly simple and economical. According to a preferred variant of the invention, the flexible element is made of one piece with a support structure frame of such dimensions as to make the assembly easily manageable for subsequent assembly with the substrate.

E’ pure scopo della presente invenzione fornire un metodo di fabbricazione di un microswitch piezoelettrico, in particolare per applicazioni industriali, conformemente alla rivendicazione 6. It is also an object of the present invention to provide a method of manufacturing a piezoelectric microswitch, in particular for industrial applications, according to claim 6.

Le rivendicazioni descrivono realizzazioni preferite dell’invenzione, formando parte integrante della presente descrizione. The claims describe preferred embodiments of the invention, forming an integral part of the present description.

Breve descrizione delle Figure Brief description of the Figures

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, di un micro-switch, in particolare per applicazioni industriali, illustrato a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle unite tavole di disegno in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become more evident in the light of the detailed description of preferred, but not exclusive, embodiments of a micro-switch, in particular for industrial applications, illustrated by way of non-limiting example, with the help of the joined drawing tables in which:

la Fig. 1 rappresenta un micro-switch conforme col presente trovato, Fig. 1 represents a micro-switch in accordance with the present invention,

la Fig. 2 raffigura staccate le due parti fondamentali comprese dal micro-switch rappresentato nella figura precedente. In particolare, la freccia tratteggiata riportata nella figura indica una direzione di assemblaggio di dette due parti, la Fig. 3 raffigura una ulteriore variante del microswitch secondo le figure precedenti. Fig. 2 shows the two fundamental parts separated by the micro-switch represented in the previous figure. In particular, the dashed arrow shown in the figure indicates an assembly direction of said two parts, Fig. 3 depicts a further variant of the microswitch according to the previous figures.

Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti. The same reference numbers and letters in the figures identify the same elements or components.

Descrizione in dettaglio di una forma di realizzazione preferita dell’invenzione Detailed description of a preferred embodiment of the invention

Il microswitch oggetto della presente invenzione comprende un substrato 1 su cui sono presenti una coppia di contatti 11 e 11’ di segnale da commutare, destinati ad essere connessi ad un circuito esterno, una prima coppia di contatti di eccitazione 12 e 12' destinati ad essere connessi ad un secondo circuito esterno di comando del micro-switch. Su detto substrato possono essere realizzate, eventualmente, piazzole di assemblaggio 13. The microswitch object of the present invention comprises a substrate 1 on which there are a pair of signal contacts 11 and 11â € ™ to be switched, intended to be connected to an external circuit, a first pair of excitation contacts 12 and 12 'intended for be connected to a second external micro-switch control circuit. Optionally, assembly pads 13 can be formed on said substrate.

Il micro-switch, comprende, inoltre, un elemento flessibile 21 a comando piezoelettrico, realizzato da un ulteriore substrato 2 e saldato per un primo estremo 21 a a detto primo substrato. Detto elemento flessibile 21 comprendente una seconda coppia di elettrodi metallici 22 e 22’, tra i quali à ̈ frapposto uno strato piezoelettrico 21 c. Detto elemento flessibile 21 à ̈, preferibilmente, di forma oblunga, in particolare, definisce una levetta atta a flettersi quando sollecitata, attraverso detti elettrodi metallici 22 e 22', da un segnale elettrico. Quando il microswitch à ̈ assemblato, cioà ̈ quando l’elemento flessibile à ̈ associato a detto substrato 1 , detta prima coppia di contatti di eccitazione 12 e 12’ à ̈ connessa elettricamente a detta seconda coppia di elettrodi metallici 22 e 22’ dell’elemento flessibile. The micro-switch also comprises a flexible element 21 with piezoelectric control, made from a further substrate 2 and welded for a first end 21 a to said first substrate. Said flexible element 21 comprising a second pair of metal electrodes 22 and 22â € ™, between which a piezoelectric layer 21 c is interposed. Said flexible element 21 is preferably oblong in shape, in particular, it defines a lever capable of flexing when stimulated, through said metal electrodes 22 and 22 ', by an electric signal. When the microswitch is assembled, that is, when the flexible element is associated with said substrate 1, said first pair of excitation contacts 12 and 12â € ™ is electrically connected to said second pair of metal electrodes 22 and 22â € Of the flexible element.

Inoltre, detto elemento flessibile 21 , à ̈ posizionato in modo che, flettendosi, cortocircuita con un secondo estremo 21 b detta coppia di contatti 11 e 11 ’ di segnale da commutare. Furthermore, said flexible element 21 is positioned in such a way that, by bending, it short-circuits with a second end 21 b said pair of contacts 11 and 11 of the signal to be switched.

Preferibilmente, detto elemento flessibile à ̈ realizzato di pezzo con una struttura di supporto 2. In particolare, detto primo estremo 21 a dell’ elemento flessibile à ̈ solidale con la struttura di supporto 2. Preferably, said flexible element is made in one piece with a support structure 2. In particular, said first end 21 a of the flexible element is integral with the support structure 2.

Dunque, sia l’elemento flessibile 21 che la relativa struttura di supporto 2 sono realizzati a partire da detto ulteriore substrato 2. Therefore, both the flexible element 21 and the relative support structure 2 are made starting from said further substrate 2.

Detta struttura di supporto 2, per esempio, definisce un telaio oppure una cornice di forma rettangolare, e atta ad essere saldata su detto substrato 1 , in modo che detta prima coppia di contatti 12 e 12’ siano in corrispondenza ed in contatto elettrico con detta seconda coppia di elettrodi metallici 22 e 22’ dell’elemento flessibile 21. Said support structure 2, for example, defines a frame or a frame of rectangular shape, and able to be welded on said substrate 1, so that said first pair of contacts 12 and 12â € ™ are in correspondence and in electrical contact with said second pair of metal electrodes 22 and 22â € ™ of the flexible element 21.

Detto secondo estremo 21 b di detto elemento flessibile 21 à ̈ opportunamente ricoperto di uno strato metallico, in modo che quando l’elemento à ̈ eccitato a flettersi, detto estremo pone in corto-circuito detta coppia di contatti 11 e 11’ del supporto 1 , limitando la resistenza di contatto. Said second end 21 b of said flexible element 21 is suitably covered with a metallic layer, so that when the element is excited to flex, said end short-circuits said pair of contacts 11 and 11 'of the support 1, limiting the contact resistance.

Allo scopo di ottimizzare il consumo di basette di silicio, si preferisce che detto elemento flessibile aggetta verso l’interno della cornice definita dalla struttura di supporto. Inoltre, si preferisce che una medesima struttura di supporto comprenda due o più elementi flessibili 21. In order to optimize the consumption of silicon bases, it is preferred that said flexible element projects towards the inside of the frame defined by the support structure. Furthermore, it is preferred that the same support structure comprises two or more flexible elements 21.

Vantaggiosamente, la realizzazione del telaio 2 comprendente l’elemento flessibile 21 separatamente rispetto alla parte 1 comprendente i contatti 11 ,11’ e 12,12’, cioà ̈ il substrato 1 , risulta particolarmente semplice e alla portata del tecnico del ramo. Così come semplice à ̈ il posizionamento e unione della struttura di supporto 2, comprendente il/i relativo/i elemento/i flessibile/i 21 sul substrato 1. Advantageously, the construction of the frame 2 comprising the flexible element 21 separately with respect to the part 1 comprising the contacts 11, 11 'and 12,12', i.e. the substrate 1, is particularly simple and within the reach of the person skilled in the art. . Just as simple is the positioning and joining of the support structure 2, comprising the relative flexible element (s) 21 on the substrate 1.

Infatti, risulta sufficiente fondere superficialmente detta prima coppia di contatti 12 e 12’ per saldarsi a detti elettrodi 22 e 22’ dell’elemento flessibile 21 . In fact, it is sufficient to surface melt said first pair of contacts 12 and 12â € ™ to weld to said electrodes 22 and 22â € ™ of the flexible element 21.

Dette piazzole di assemblaggio 13 sono in materiale metallico e trovano nella struttura di supporto 2 corrispondenti piazzole di assemblaggio 23. Said assembly pads 13 are made of metallic material and find corresponding assembly pads 23 in the support structure 2.

Quando la struttura di supporto viene applicata al substrato, la mutua attaccatura di dette piazzole di assemblaggio 13 del substrato a dette piazzole di assemblaggio 23 della struttura di supporto, rende l'unione delle parti maggiormente salda, evitando che la struttura di supporto possa staccarsi dal relativo substrato. When the support structure is applied to the substrate, the mutual attachment of said assembly pads 13 of the substrate to said assembly pads 23 of the support structure makes the union of the parts more secure, preventing the support structure from detaching from the its substrate.

Secondo una variante preferita del trovato, detta coppia di contatti elettrici 11 e 11’ di segnale à ̈ realizzata in apposite incisioni realizzate preventivamente nel substrato 1 attraverso tecniche foto-litografiche. According to a preferred variant of the invention, said pair of electrical signal contacts 11 and 11 'is made in special incisions previously made in the substrate 1 by means of photo-lithographic techniques.

Vantaggiosamente, la distanza tra il secondo estremo 21 b dell’elemento flessibile 21 e detta coppia di contatti elettrici 11 e 11 ’ di segnale risulta tale da poter garantire la perfetta commutazione di segnali di potenza e segnali ad alta frequenza, superando i limiti imposti dalla tecnica nota, che porterebbe a realizzare contatti elettrici ed elementi flessibili ricavati da un medesimo substrato e nello spessore dello stesso, con una distanza tra il secondo estremo 21 b dell’elemento flessibile 21 e detta coppia di contatti elettrici 11 e 11’ di segnale dell’ordine dei 3-4 Î1⁄4τη . Advantageously, the distance between the second end 21 b of the flexible element 21 and said pair of electrical signal contacts 11 and 11 is such as to ensure perfect switching of power signals and high frequency signals, overcoming the limits imposed by the known art, which would lead to the creation of electrical contacts and flexible elements obtained from the same substrate and in its thickness, with a distance between the second end 21 b of the flexible element 21 and said pair of electrical contacts 11 and 11â Signal of the order of 3-4 Î1⁄4Ï „Î ·.

Secondo una variante preferita del presente trovato, realizzando incisioni nel substrato 1 dell'ordine dei 20 Î1⁄4τη e depositando strati metallici dell’ordine dei 5 fMn si riesce a garantire una distanza tra il secondo estremo 21 b dell’elemento flessibile 21 e detta coppia di contatti elettrici 11 e 11’ di segnale maggiore di 10//»i. According to a preferred variant of the present invention, by making incisions in the substrate 1 of the order of 20 Î1⁄4Ï „Î · and depositing metal layers of the order of 5 fMn, it is possible to guarantee a distance between the second end 21 b of the flexible element 21 and said pair of electrical contacts 11 and 11â € ™ having a signal greater than 10 // »i.

Secondo un'ulteriore variante preferita del trovato, la lunghezza di detto elemento flessibile 21 à ̈ dell’ordine dei 500-1 000 Î1⁄4τη . According to a further preferred variant of the invention, the length of said flexible element 21 is of the order of 500-1,000 Î1⁄4Ï „Î ·.

Nelle figure à ̈ mostrato un esempio realizzativo, comprendente una coppia di micro-switch 10 e 20. In particolare, detti micro-switch sono realizzati da una medesima basetta di silicio, così come anche la struttura di sostegno 2, con relativi elementi flessibili, à ̈ unica e realizzata da una stessa basetta di silicio. The figures show an embodiment example, comprising a pair of micro-switches 10 and 20. In particular, said micro-switches are made from the same silicon base, as well as the support structure 2, with relative flexible elements , Is unique and made from the same silicon base.

Ciò non esclude che su un medesimo substrato possano essere realizzati più insiemi di contatti di altrettanti microswitch, che si completano attraverso uno o più strutture di supporto comprendenti il medesimo numero di elementi flessibili. This does not exclude that several sets of contacts of as many microswitches can be made on the same substrate, which are completed through one or more support structures comprising the same number of flexible elements.

Secondo una variante preferita del metodo di fabbricazione del trovato, detto substrato 1 viene realizzato separatamente da detta struttura di supporto 2 con relativo/i elemento/i flessibile /i 21 , attraverso tecniche litografiche. According to a preferred variant of the manufacturing method of the invention, said substrate 1 is made separately from said support structure 2 with relative flexible element (s) 21, by means of lithographic techniques.

La fabbricazione del substrato 1 , preferibilmente di silicio, prevede che una faccia superiore 1a del substrato 1 , su cui à ̈ destinata ad essere associata la struttura di supporto 2 con Γ/gli elemento/i flessibili 21 , venga strutturata mediante processi di mascheratura fotolitografica e mediante incisioni chimico/fisiche, con cave adatte a garantire una opportuna distanza del secondo estremo 21 b dell’elemento flessibile 21 dai contatti 11 e 11’. The fabrication of the substrate 1, preferably of silicon, provides that an upper face 1a of the substrate 1, on which the support structure 2 is intended to be associated with the flexible element (s) 21, is structured by masking processes photolithographic and by means of chemical / physical engravings, with slots suitable to guarantee a suitable distance of the second end 21 b of the flexible element 21 from the contacts 11 and 11â € ™.

Dunque, su una medesima faccia 1a vengono depositati, in opportune incisioni, strati metallici, preferibilmente di titanio-rame-oro e leghe di saldatura, per ricavare delle piste definenti detta coppia di contatti 11 e 11’. di segnale da commutare. Le medesime leghe possono essere impiegate per la realizzazione di detta prima coppia di contatti di segnale di eccitazione 12 e 12’ ed eventuali piazzole di assemblaggio 13 e 13’. Therefore, on the same face 1a, metal layers, preferably titanium-copper-gold and soldering alloys are deposited in suitable incisions, in order to obtain tracks defining said pair of contacts 11 and 11â € ™. signal to switch. The same alloys can be used for the realization of said first pair of excitation signal contacts 12 and 12â € ™ and possible assembly pads 13 and 13â € ™.

Separatamente, la fabbricazione di detta struttura di supporto 2 prevede che su una prima faccia 2a di una basetta di silicio venga depositato almeno selettivamente uno strato nitruro di silicio o equivalenti, uno strato di titanio, uno strato di platino definente un primo elettrodo metallico, uno strato di materiale piezoelettrico ed un secondo strato di platino definente un secondo elettrodo metallico. Inoltre, in una zona destinata a definire detto secondo estremo 21 b dell’elemento flessibile viene depositato titanio-rame-oro per definire un contatto elettrico destinato ad effettuare il cortocircuito di detta coppia di contatti elettrici 11 e 11 ’ di segnale. Separately, the manufacture of said support structure 2 provides for at least selectively deposited on a first face 2a of a silicon base a layer of silicon nitride or equivalent, a layer of titanium, a layer of platinum defining a first metal electrode, one layer of piezoelectric material and a second layer of platinum defining a second metal electrode. Furthermore, titanium-copper-gold is deposited in an area intended to define said second end 21 b of the flexible element to define an electrical contact intended to short-circuit said pair of electrical signal contacts 11 and 11.

Una successione di processi di mascheratura fotolitografica e incisioni chimicofisiche selettive permettono di definire le opportune geometrie eventualmente sovrapposte degli elementi costituenti: elettrodi, elemento attuatore piezoelettrico, piazzole di assemblaggio e di contatto. Su una seconda faccia 2b, opposta a detta prima faccia 2a, viene condotto un attacco chimico e/o fisico selettivo volto ad eliminare la parte interna alla cornice di supporto, liberando l’/gli elemento/i flessibile /i 21 , definiti nello strato di nitruro di silicio. A succession of photolithographic masking processes and selective chemical-physical etchings allow to define the appropriate geometries that may be superimposed on the constituent elements: electrodes, piezoelectric actuator element, assembly and contact pads. On a second face 2b, opposite to said first face 2a, a selective chemical and / or physical attack is carried out aimed at eliminating the internal part of the support frame, freeing the flexible element (s) 21, defined in the silicon nitride layer.

Al termine di detti processi, la struttura di supporto con relativo elemento flessibile viene applicata per saldatura al substrato 1 . At the end of said processes, the support structure with relative flexible element is applied by welding to the substrate 1.

La deposizione di materiali e le tecniche litografiche impiegabili sono alla portata del tecnico del ramo. The deposition of materials and the lithographic techniques that can be used are within the reach of the person skilled in the art.

Dimensionando opportunamente le parti si possono raggiungere potenze di commutazione di segnali ac/dc dell’ordine delle decine di VA e frequenze di segnali RF commutati dell'ordine dei 50 MHz. By appropriately dimensioning the parts, it is possible to reach switching powers of ac / dc signals of the order of tens of VA and frequencies of switched RF signals of the order of 50 MHz.

Il tecnico del ramo, per dimensionare e realizzare le parti descritte dal presente trovato può far riferimento a pubblicazioni scientifiche come per esempio “Journal of Mechanical Science and Technology (KSME int. J.) Col 19, N. 8, pp 1544-1553, 200 Design And Fabrication Of A Micro Pzt Cantilever Array Actuator Fo Rapplications In Fluidic Systems, Hyonse K, Chihyun I, Gilho Y, And Jongwon K†. Vantaggiosamente, grazie al presente trovato si consente di semplificare notevolmente il processo di fabbricazione di micro-switch MEMS ad azionamento piezoelettrico, che altrimenti richiederebbero laboriose micro-lavorazioni 3D. The person skilled in the art, in order to size and manufacture the parts described by the present invention, can refer to scientific publications such as for example â € œJournal of Mechanical Science and Technology (KSME int. J.) Col 19, N. 8, pp 1544-1553 , 200 Design And Fabrication Of A Micro Pzt Cantilever Array Actuator Fo Rapplications In Fluidic Systems, Hyonse K, Chihyun I, Gilho Y, And Jongwon Kâ €. Advantageously, thanks to the present invention it is possible to considerably simplify the manufacturing process of MEMS micro-switches with piezoelectric drive, which otherwise would require laborious 3D micro-machining.

Dunque, il problema lamentato viene superato attraverso la realizzazione separata - di un substrato 1 comprendente piste e contatti 11 ,11 ’ e 12,12’ e Therefore, the complained problem is overcome through the separate realization - of a substrate 1 comprising tracks and contacts 11, 11 â € ™ and 12,12â € ™ and

- di un elemento flessibile comprendente materiale piezoelettrico, preferibilmente, realizzato di pezzo con un telaio di supporto, e - of a flexible element comprising piezoelectric material, preferably made of one piece with a support frame, and

- la loro successiva assiematura realizzata mediante rifusione di piazzole di lega saldante corrispondentemente deposte sulle facce 1a e 2a delle due parti per il necessario allineamento. - their subsequent assembly carried out by remelting soldering alloy pads correspondingly deposited on the faces 1a and 2a of the two parts for the necessary alignment.

Secondo una ulteriore variante preferita, descritta con l’aiuto della figura 3, in corrispondenza di dette piazzole di assemblaggio 13 vengono realizzati degli opportuni scavi 40 sul substrato 1 e, si lavora la faccia 2a del substrato 2 in modo che presenti delle sporgenze 41 complementari a detti scavi 40, in modo da consentire un preciso auto-allineamento del telaio 2 con il substrato 1 durante la loro assiematura. According to a further preferred variant, described with the help of Figure 3, in correspondence with said assembly pads 13 suitable excavations 40 are made on the substrate 1 and the face 2a of the substrate 2 is machined so that it has protrusions 41 complementary to said excavations 40, so as to allow a precise self-alignment of the frame 2 with the substrate 1 during their assembly.

Gli elementi e le caratteristiche illustrate nelle diverse forme di realizzazione preferite possono essere combinate senza peraltro uscire dall’ambito di protezione della presente domanda. The elements and characteristics illustrated in the various preferred embodiments can be combined without however departing from the scope of the present application.

(FIU/as) (FIU / as)

Claims (9)

RIVENDICAZIONI 1. Microswitch piezoelettrico, in particolare per applicazioni industriali, comprende un substrato (1) comprendente una coppia di contatti elettrici (11,11') di segnale da commutare ed una prima coppia di contatti elettrici di eccitazione (12,12’); un elemento flessibile (21) comprendente materiale piezoelettrico eccitatore e una seconda coppia di contatti elettrici di eccitazione (22,22’) di detto materiale piezoelettrico; detto elemento flessibile essendo sovrapposto e attaccato per un primo estremo (21 a) a detto substrato in modo che detta prima coppia di contatti elettrici (12,12’) di eccitazione à ̈ in contatto elettrico con detta seconda coppia di contatti elettrici di eccitazione (22,22’); detto elemento flessibile (21) essendo atto a cortocircuitare con un secondo estremo (21 b) detta coppia di contatti elettrici (11,11’) di segnale quando eccitato attraverso detta prima coppia di contatti elettrici di eccitazione (12,12’). CLAIMS 1. Piezoelectric microswitch, in particular for industrial applications, comprises a substrate (1) comprising a pair of signal electric contacts (11,11 ') to be switched and a first pair of excitation electric contacts (12,12â € ™); a flexible element (21) comprising exciter piezoelectric material and a second pair of excitation electrical contacts (22,22â € ™) of said piezoelectric material; said flexible element being superimposed and attached by a first end (21 a) to said substrate so that said first pair of excitation electrical contacts (12,12â € ™) is in electrical contact with said second pair of excitation electrical contacts (22.22â € ™); said flexible element (21) being able to short-circuit with a second end (21 b) said pair of signal electric contacts (11,11â € ™) when excited through said first pair of excitation electric contacts (12,12â € ™) . 2. Microswitch secondo la rivendicazione 1, ulteriormente comprendente una struttura di supporto (2) di detto elemento flessibile (21). 2. Microswitch according to claim 1, further comprising a support structure (2) of said flexible element (21). 3. Microswitch secondo la rivendicazione 2, in cui detto elemento di supporto (2) e detto elemento flessibile sono tutt’uno. 3. Microswitch according to claim 2, wherein said support element (2) and said flexible element are one. 4. Microswitch secondo la rivendicazione 3, in cui detto elemento di supporto (2) ha forma di cornice rettangolare. 4. Microswitch according to claim 3, wherein said support element (2) has the shape of a rectangular frame. 5. Microswitch secondo le rivendicazioni precedenti, in cui detta coppia di contatti elettrici (11,11’) di segnale à ̈ realizzata all’interno di incisioni del substrato (1). 5. Microswitch according to the preceding claims, wherein said pair of electrical signal contacts (11,11â € ™) is made inside incisions of the substrate (1). 6. Metodo di fabbricazione di un microswitch comprendente i seguente step: - lavorazione di un substrato (1) per ricavare una coppia di contatti elettrici (11,11’) di segnale da commutare ed una prima coppia di contatti elettrici di eccitazione (12,12’), - lavorazione di ulteriore substrato (2) meditante tecniche foto-litografiche, per realizzare un elemento di supporto (2) ed un elemento flessibile (21) comprendente materiale piezoelettrico eccitatore e una seconda coppia di contatti elettrici di eccitazione (22,22’) di detto materiale piezoelettrico; - saldatura di detto elemento di supporto (2) su detto substrato (1) in modo che detto elemento flessibile (21) cortocircuita con un secondo estremo (21 b) detta coppia di contatti elettrici (11,11’) di segnale quando eccitato ed in modo che detta prima coppia dì contatti elettrici (12,12') di eccitazione à ̈ in contatto elettrico con detta seconda coppia di contatti elettrici di eccitazione (22,22’). 6. Method of manufacturing a microswitch comprising the following steps: - processing of a substrate (1) to obtain a pair of electrical contacts (11.11â € ™) of signal to be switched and a first pair of electrical excitation contacts (12.12â € ™), - processing of further substrate (2) using photo-lithographic techniques, to realize a support element (2) and a flexible element (21) comprising exciter piezoelectric material and a second pair of excitation electrical contacts (22,22â € ™) of said piezoelectric material; - welding of said support element (2) on said substrate (1) so that said flexible element (21) short-circuits with a second end (21 b) said pair of signal electrical contacts (11,11â € ™) when energized and in such a way that said first pair of excitation electric contacts (12,12 ') is in electrical contact with said second pair of excitation electric contacts (22,22â € ™). 7. Metodo secondo la rivendicazione 6, ulteriormente comprendente lo step di realizzare incisioni in detto substrato (1) in cui alloggiare detta coppia di contatti elettrici (11 ,11 ’) di segnale da commutare. 7. Method according to claim 6, further comprising the step of making incisions in said substrate (1) in which to house said pair of electrical contacts (11, 11 â € ™) of signal to be switched. 8. Metodo secondo le rivendicazioni 6 o 7, in cui da detto substrato (1) vengono ricavati due o più microswitch. 8. Method according to claims 6 or 7, wherein two or more microswitches are obtained from said substrate (1). 9. Metodo secondo le rivendicazioni da 6 a 8, in cui, da detto ulteriore substrato (2), vengono ricavati due o più elementi flessibili (21).Method according to claims 6 to 8, in which two or more flexible elements (21) are obtained from said further substrate (2).
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US20040183402A1 (en) * 2002-10-29 2004-09-23 Yosuke Mizuyama Switching apparatus, electric field applying method and switching system
US20070202626A1 (en) * 2006-02-28 2007-08-30 Lianjun Liu Piezoelectric MEMS switches and methods of making

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