JP2015535931A - 可撓性多重安定要素を作る方法 - Google Patents
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Abstract
Description
− ビームがビームよりも少なくとも10倍大きい断面を有する剛質量体の2つの端を接続するように、ケイ素部材をエッチングするステップと、
− ビーム上で、第1のケイ素コアの断面に対するSiO2の第1の周部層の断面の第1の比が1よりも大きく、質量体上で、第2のケイ素コアの断面に対するSiO2の第2の周部層の断面の第2の比が第1の比の100分の1未満であるように持続時間が調整される、1100℃でSiO2を成長させるステップと、
− 質量体がビームよりも大きく冷却され収縮する際に、座屈形成によってビームを変形するために、周囲温度まで冷却するステップと
を有するものに関する。
− ケイ素部材Sをエッチングするステップであって、
これにおいて、小さな断面の細いビームが前記小さな断面よりも少なくとも10倍大きい大きな断面の少なくとも1つの質量体の2つの端の間の接続を形成し、
前記少なくとも1つの質量体は、剛フレームを形成するステップと、
− 炉において数時間1100℃の温度を維持することによって、前記部品に既知の二酸化ケイ素SiO2成長法を適用するステップと、
− ビーム上で、第1の周部層で覆われた第1のケイ素コアを得て、前記質量体上で、第2の周部層で覆われた第2のケイ素コアを得るように、前記持続時間を調整するステップであって、
これによって、ケイ素で作られたビームの前記第1のコアの断面に対する二酸化ケイ素SiO2で作られた前記ビームの前記第1の周部層の断面の第1の比が1よりも大きくなり、また、
− これによって、ケイ素で作られた前記質量体の前記第2のコアの断面に対する二酸化ケイ素SiO2で作られた前記質量体の前記第2の周部層の断面の第2の比が、前記第1の比の100分の1未満となるステップと、
− 冷却時の収縮が前記ビームの収縮よりも大きいような前記少なくとも1つの質量体の冷却時に座屈形成によって前記ビームPを変形するために、約20℃の周囲温度まで冷却するステップと
の一連の動作によって達成される。
− ケイ素部材をエッチングするステップであって、
これにおいて、小さな断面の細いビームが前記小さな断面より少なくとも10倍大きい大きな断面の少なくとも2つの質量体の2つの端の間の接続を形成し、前記少なくとも2つの質量体は、剛フレームを形成するステップと、
− 炉において数時間1100℃の温度を維持することによって、前記部品に既知の二酸化ケイ素SiO2成長法を適用するステップと、
− ビーム上で、第1の周部層で覆われた第1のケイ素コアを得て、前記質量体それぞれの上で、第2の周部層で覆われた第2のケイ素コアを得るように、前記持続時間を調整するステップであって、
これによって、ケイ素で作られたビームの前記第1のコアの断面に対する二酸化ケイ素SiO2で作られた前記ビームの前記第1の周部層の断面の第1の比が1よりも大きくなり、また、
− これによって、ケイ素で作られた前記第2の質量体の前記第2のコアそれぞれの断面に対する二酸化ケイ素SiO2で作られた前記質量体の前記第2の周部層それぞれの断面の第2の比が、前記第1の比の100分の1未満となるステップと、
− 冷却時の収縮が前記ビームの収縮よりも大きいような前記少なくとも2つの質量体の冷却時に座屈形成によって前記ビームを変形するために、約20℃の周囲温度まで冷却するステップと
の一連の動作によって達成される。
− ケイ素部材Sをエッチングするステップであって、これにおいて、小さな断面の細いビームPが大きな断面の少なくとも1つの質量体MUの2つの端E1、E2の間の接続(前記小さな断面より少なくとも10倍大きい)を形成し、前記少なくとも1つの質量体MUは剛フレームCを形成する。
− この部品Sには、炉内において数時間1100℃の温度を維持することによって、既知の二酸化ケイ素SiO2成長法が適用される。
− この数時間の持続時間は、ビームP上で、第1の周部層CP1で覆われた第1のケイ素コアA1を得て、質量体MU上で、第2の周部層CP2で覆われた第2のケイ素コアA2を得るように調整される。これによって、ケイ素で作られたビームPの第1のコアA1の断面に対する二酸化ケイ素SiO2で形成されたビームPの第1の周部層CP1の断面の第1の比RAが1よりも大きいようにされる。
− これによって、ケイ素で作られた質量体MUの第2のコアA2の断面に対する二酸化ケイ素SiO2で作られた質量体MUの第2の周部層CP2の断面の第2の比RBが第1の比RAの100分の1未満であるようにされる。
− 約20℃の周囲温度まで冷却され、ビームPが変形する。これは、冷却時の収縮がビームPの収縮よりも大きいような少なくとも1つの質量体MUの冷却時に座屈形成によって行われる。
− ケイ素部材Sがエッチングされる。これにおいて、小さな断面の細いビームPが、それぞれが小さな断面より少なくとも10倍大きい大きな断面を有する少なくとも2つの質量体M1、M2の間の接続を形成する。前記2つの質量体M1、M2は、これらどうしで又は他の構造要素とともに、剛フレームCを形成する。
− この部品Sには、炉において、数時間1100℃の温度を維持することによって、既知の二酸化ケイ素SiO2成長法が適用される。
− この数時間の持続時間は、ビームP上で、第1の周部層CP1で覆われた第1のケイ素コアA1を得て、各質量体M1、M2上で、第2の周部層CP2で覆われた第2のケイ素コアA2を得るように調整される。これによって、ケイ素で作られたビームPの第1のコアA1の断面に対する二酸化ケイ素SiO2で作られたビームPの第1の周部層CP1の断面の第1の比RAが、1を超えるようにされる。
− 、これによって、ケイ素で作られた第2の質量体M1、M2の第2のコアA2それぞれの断面に対する二酸化ケイ素SiO2で作られた質量体M1、M2の第2の周部層CP2それぞれの断面の第2の比RBが、第1の比RAの100分の1未満であるようにされる。
− 約20℃の周囲温度まで冷却され、冷却時の収縮がビームPの収縮よりも大きい2つの質量体M1及びM2の冷却時にビームPが座屈形成するようにされる。
− 第1段階において傾く際に、バランス2は双安定可撓性要素5にエネルギーを運ぶ。
− 第2の段階において一旦平衡点を過ぎると、機構はエネルギーの一部をバランス2に戻して、小さなインパルスを作る。
Claims (18)
- 可撓性多重安定細長片(5)を作る方法であって、
− 単一部品のケイ素部材(S)のブランク(E)を作るステップであって、
このブランク(E)は、2つの端(E1、E2)の間で可撓性多重安定細長片を形成するように意図された少なくとも1つの可撓性ビーム(P)と、及び前記可撓性ビーム(P)のいずれの質量体よりも大きい質量を有し、すべての点において前記可撓性ビーム(P)のいずれよりも大きな断面を有する少なくとも1つの剛質量体(M、M1、M2)を有し、
この剛質量体(M、M1、M2)のいずれも前記可撓性多重安定細長片のいずれよりも剛性が高い構造を形成するように意図されており、
これによって、初期曲線長さ(LI)を有する前記可撓性ビーム(P)の少なくとも1つは、前記端のうちの第1の端(E1)における前記剛質量体のうちの第1の剛質量体(M1)と、前記端のうちの第2の端(E2)における前記剛質量体のうちの第2の剛質量体(M2)との間で延在し、
前記第1及び第2の端(E1、E2)は、前記剛質量体(M、M1、M2)の最大の断面の領域との前記可撓性ビーム(S)の最も小さな断面の領域の境界によって形成されており、かつ、前記初期曲線長さ(Ll)以下の初期距離(Dl)で分離されており、
前記第1の剛質量体(M1)及び前記第2の剛質量体(M2)どうしで、剛質量体(M)である剛フレーム(C)を形成するステップと、
− 炉において数時間1100℃の温度を維持することによって、前記部品(S)に既知の二酸化ケイ素SiO2成長法を適用するステップと、
− 前記剛質量体(M、M1、M2)のいずれの上においても前記可撓性ビーム(P)のいずれの断面よりも大きい二酸化ケイ素SiO2の断面を得るように、前記数時間の持続時間を調整するステップと、
− 冷却時の収縮が前記ビーム(P)の収縮よりも大きい前記第1の剛質量体(M1)及び前記第2の剛質量体(M2)の冷却の間に、初期曲線長さ(Ll)を有する少なくとも前記可撓性ビーム(P)を座屈形成によって変形するように、約20℃の周囲温度まで冷却するステップであって、
これによって、前記第1及び第2の端(E1、E2)の間の最終距離(DF)は、初期曲線長さ(Ll)を有する前記可撓性ビーム(P)の最終曲線長さ(LF)よりも厳密に小さく、また、前記最終曲線長さ(LF)は、前記初期曲線長さ(Ll)以上とするステップと
を有することを特徴とする方法。 - 前記二酸化ケイ素SiO2成長の相の前記持続時間は、ケイ素の断面に対する二酸化ケイ素SiO2の断面の比が、前記可撓性細長片(P)のいずれにおいても、前記剛質量体(M、M1、M2) のいずれよりも高いように調整される
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 可撓性多重安定細長片(5)を作る方法であって、
− ケイ素部材(S)をエッチングするステップであって、
これにおいて、小さな断面の細いビーム(P)が前記小さな断面よりも少なくとも10倍大きい大きな断面の少なくとも1つの質量体(MU)の2つの端(E1、E2)の間の接続を形成し、
前記少なくとも1つの質量体(MU)は、剛フレーム(C)を形成するステップと、
− 炉において数時間1100℃の温度を維持することによって、前記部品(S)に既知の二酸化ケイ素SiO2成長法を適用するステップと、
− ビーム(P)上で、第1の周部層(CP1)で覆われた第1のケイ素コア(A1)を得て、前記質量体(MU)上で、第2の周部層(CP2)で覆われた第2のケイ素コア(A2)を得るように、前記数時間の持続時間を調整するステップであって、
これによって、ケイ素で作られたビーム(P)の前記第1のコア(A1)の断面に対する二酸化ケイ素SiO2で作られた前記ビーム(P)の前記第1の周部層(CP1)の断面の第1の比(RA)が1よりも大きくなり、また、
− これによって、ケイ素で作られた前記質量体(MU)の前記第2のコア(A2)の断面に対する二酸化ケイ素SiO2で作られた前記質量体(MU)の前記第2の周部層(CP2)の断面の第2の比(RB)が、前記第1の比(RA)の100分の1未満とするステップと、
− 冷却時の収縮が前記ビーム(P)の収縮よりも大きいような前記少なくとも1つの質量体(MU)の冷却時に座屈形成によって前記ビーム(P)を変形するために、約20℃の周囲温度まで冷却するステップと
を有することを特徴とする方法。 - 可撓性多重安定細長片(5)を作る方法であって、
− ケイ素部材(S)をエッチングするステップであって、
これにおいて、小さな断面の細いビーム(P)が前記小さな断面より少なくとも10倍大きい大きな断面の少なくとも2つの質量体(M1、M2)の2つの端(E1、E2)の間の接続を形成し、前記少なくとも2つの質量体(M1、M2)は、剛フレーム(C)を形成するステップと、
− 炉において数時間1100℃の温度を維持することによって、前記部品(S)に既知の二酸化ケイ素SiO2成長法を適用するステップと、
− ビーム(P)上で、第1の周部層(CP1)で覆われた第1のケイ素コア(A1)を得て、前記質量体(M1、M2)それぞれの上で、第2の周部層(CP2)で覆われた第2のケイ素コア(A2)を得るように、前記数時間の持続時間を調整するステップであって、
これによって、ケイ素で作られたビーム(P)の前記第1のコア(A1)の断面に対する二酸化ケイ素SiO2で作られた前記ビーム(P)の前記第1の周部層(CP1)の断面の第1の比(RA)が1よりも大きくなり、また、
− これによって、ケイ素で作られた前記第2の質量体(M1、M2)の前記第2のコア(A2)それぞれの断面に対する二酸化ケイ素SiO2で作られた前記質量体(M1、M2)の前記第2の周部層(CP2)それぞれの断面の第2の比(RB)が、前記第1の比(RA)の100分の1未満とするステップと、
− 冷却時の収縮が前記ビーム(P)の収縮よりも大きいような前記少なくとも2つの質量体(M1、M2)の冷却時に座屈形成によって前記ビーム(P)を変形するために、約20℃の周囲温度まで冷却するステップと
を有することを特徴とする方法。 - 前記可撓性多重安定要素(5)は、第1の剛性を有する耐変形性の構造体(56)と、及び前記構造体(56)と単一部品であるようにされ、前記第1の剛性の10分の1未満の第2の剛性を有する可撓性弾性接続要素(500)とを有し、
前記接続要素(500)は、少なくとも2つの薄い細長片(51、91、52、92)によって形成されており、
これらの薄い細長片(51、91、52、92)は、それぞれ、第1の端において前記構造体(56)に固定され、第2の端によって前記可撓性要素(5)の本体(6)に接続されており、ともに、前記本体(6)がピボット回転することができる仮想ピボット軸(50)を前記本体(6)上の先端が定めるようなV字形を形成する
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の可撓性多重安定要素(5)を製造する方法。 - 前記可撓性細長片(51、91、52、92)の少なくとも2つは、前記フレーム(56)に対して予応力を与えられ座屈形成するようにマウントされている
ことを特徴とする請求項5に記載の方法。 - 前記ビーム(P)は、まっすぐなビーム(9)の形に形成されており、
これにおいて、2つの区画(91、92)は、前記ビーム(9)がC字形の輪郭を有するような第1のモード又は前記ビーム(9)がS字形又はZ字形を有するような第2のモードで座屈形成するようにマウントされ、
前記ビーム(P)は、前記ビーム(9)が、中心点でノードを有し、かつ、第2のモードに従って座屈を形成させるようなピボット軸と連係するように構成する中心点の一方の側上にて位置合わせされている
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の方法。 - 前記ビーム(P)は、2つの区画(91、92)を備えたまっすぐなビーム(9)の形に形成され、
前記可撓性要素(5)は、前記ビーム(9)がS字形又はZ字形となる第2のモードに前記区画(91、92)で形成されたビーム(9)に変形させるように第3のビーム(93)が前記フレーム(56)に固定されるように形成される
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の方法。 - 前記区画(91、92)を形成する前記細長片において、
前記ケイ素フレーム(56)に作成された二酸化ケイ素SiO2製の袋部(54、55)の周辺に、ケイ素の酸化によって応力が付与される
ことを特徴とする請求項7又は8に記載の方法。 - 前記可撓性要素(5)は、他の部分に対して、大きく異なる断面を有し、かつ、幾何学的構成が二酸化ケイ素の形成によって大きく変更されている少なくとも1つの領域を有し、
この領域は、前記ビーム(P)が延在するエッジ(B)又はヘッド(T)よりも小さな断面を有するビーム(P)又はまっすぐなビームに、座屈応力を与える
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。 - 前記可撓性要素(5)は、並列の酸化ケイ素ビームのネットワーク(94)と、及び第1の端において前記構造体(56)に接続され第2の端において前記ネットワーク(94)に接続された単一のビーム(96)との間の座屈抵抗差を使用して予応力を与えられ、
前記単一のビーム(96)には、前記ネットワーク(96)の酸化の後に座屈による予応力が与えられ、
前記ネットワーク(94)の座屈抵抗は、前記単一のビーム(96)の座屈抵抗よりも大きい
ことを特徴とする請求項5に記載の方法。 - フレーム(C)の2つの開口部(F1、F2)の間に配置されたビーム(P)は、前記開口部(F1、F2)の内部及び前記ビーム(P)の側面における二酸化ケイ素SiO2の成長によって、酸化され座屈を形成し、
周囲温度までの冷却の後の前記構造体の収縮の後に、それぞれが前記ビーム(P)と並列に剛質量体(M、M1、M2)を形成し、かつ、前記ビーム(P)よりも大きく収縮するような前記フレーム(C)のサイドポスト(M1、M2)の収縮によって、酸化され座屈を形成し、
これによって、前記ビーム(P)は、ケイ素よりも実質的に低い膨脹係数を有する二酸化ケイ素で作られ、結果的に座屈応力を与えられて双安定の状態となる
ことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。 - 剛質量体(M、M1、M2)の少なくとも1つは、堅固な細長片(LM)を有する構造の形態で作られており、
これらの細長片(LM)は、お互い実質的に平行で、対を形成するように溝(F)によって分離され、対を形成するようにエッジ(B)又はヘッド(T)によって接続されており、
二酸化ケイ素SiO2成長の相の前記持続時間は、前記溝(F)を充填し、かつ、共通の前記エッジ(B)又は共通の前記ヘッド(T)に対して少なくとも2つの連続する前記堅固な細長片(LM)を角度的に分離するように、前記連続する堅固な細長片(LM)に対する酸化物の成長どうしの衝突及びこれの堆積によって、調整される
ことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。 - 前記部品は、二酸化ケイ素の成長の前に、1〜10μmの前記溝(F)の初期幅を有するように作られ、
前記連続する堅固な細長片(LM)の反対側の表面において、1〜10μmであって前記溝(F)の初期幅の半分よりも大きい厚みを有する酸化物を成長させる
ことを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 前記ビーム(P)は、アコーディオン状の前記構造における酸化物の成長どうしの衝突によって予応力を与えられ、
前記ビーム(P)の末端に位置するアコーディオン状又はコイル状の堅固な細長片(LM)を有する
ことを特徴とする請求項13又は14に記載の方法。 - 剛質量体(M、M1、M2)の少なくとも1つは、ジグザグ状又はZ字形の堅固な細長片(LM)を有する構造の形態で作られており、これらの細長片(LM)は、対を形成するようにエッジ(B)又はヘッド(T)において接続されており、これらの連続する堅固な細長片どうしは一定の角度を形成し、
二酸化ケイ素SiO2成長の相の前記持続時間は、前記溝(F)を充填し、かつ、共通の前記エッジ(B)又は共通の前記ヘッド(T)に対して少なくとも2つの連続する前記堅固な細長片(LM)を角度的に分離するように、前記連続する堅固な細長片(LM)に対する酸化物の成長どうしの衝突及びこれの堆積によって調整され、
前記ビーム(P)は、二酸化ケイ素の成長によって、前記ビーム(P)の末端に位置する前記ジグザグ状又はZ字形の構造の頂角を開くことによって、予応力を与えられ、
前記構造のジグザグ状又はZ字形の幾何学的構成によって変位が大きくなっている
ことを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の方法。 - 前記二酸化ケイ素SiO2成長の相の前記持続時間は、いずれの前記ビーム(P)の区画も、最終的に、10%〜100%の二酸化ケイ素を含有するように、調整される
ことを特徴とする請求項1〜16のいずれか1項に記載の方法。 - 前記二酸化ケイ素SiO2成長の相の前記持続時間は、いずれの前記剛質量体(M、M1、M2)の断面が、最終的に、二酸化ケイ素を0.1%〜50%含有するように調整される
ことを特徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載の方法。
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