WO2004081695A2 - Dispositif mems comprenant un actionneur apte a generer un mouvement d’entrainement a hysteresis. - Google Patents

Dispositif mems comprenant un actionneur apte a generer un mouvement d’entrainement a hysteresis. Download PDF

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WO2004081695A2
WO2004081695A2 PCT/FR2004/000525 FR2004000525W WO2004081695A2 WO 2004081695 A2 WO2004081695 A2 WO 2004081695A2 FR 2004000525 W FR2004000525 W FR 2004000525W WO 2004081695 A2 WO2004081695 A2 WO 2004081695A2
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comb
fingers
actuator
drive
drive element
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PCT/FR2004/000525
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WO2004081695A3 (fr
Inventor
Gilles Bourbon
Cyrille Hibert
Eric Joseph
Patrice Le Moal
Patrice Minotti
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Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs)
Universite De Franche-Comte
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
    • H02N1/002—Electrostatic motors
    • H02N1/006—Electrostatic motors of the gap-closing type
    • H02N1/008—Laterally driven motors, e.g. of the comb-drive type
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
    • G04C3/08—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a mechanical oscillator other than a pendulum or balance, e.g. by a tuning fork, e.g. electrostatically
    • G04C3/12—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a mechanical oscillator other than a pendulum or balance, e.g. by a tuning fork, e.g. electrostatically driven by piezoelectric means; driven by magneto-strictive means

Definitions

  • the invention relates to the field of electromechanical microsystems (MEMS), and more particularly, micromotors and micro-reducers obtained by deep etching in a substrate made of semiconductor material.
  • MEMS electromechanical microsystems
  • the document US Pat. No. 5,631,514 (published May 20, 1997) describes a micromotor capable of driving a toothed wheel in rotation.
  • the micromotor comprises a toothed output element engaging with the toothed wheel, a connecting rod element connected to the output element and electrostatic actuators with interdigitated combs (called "comb drive” according to the English terminology generally used) controlling the movement of the connecting rod element.
  • comb drive interdigitated combs
  • micromotor The various constituent elements of the micromotor described in this document extend in different planes of the substrate. Consequently, the manufacture of the micromotor requires the etching of a substrate formed by a stack of thin layers and the use of several successive etching masks. The manufacture of the micromotor by means of the surface micro-machining of polycrystalline silicon is therefore relatively complex.
  • WO 01/09519 (published on February 8, 2001) describes a MEMS microvalve comprising a shutter element driven in rotation by electrostatic actuators of the comb drive type.
  • the electrostatic actuators act on the shutter element by friction.
  • micromechanism described in this document does not allow precise control of the positioning or the speed of the actuated element.
  • WO 01/09519 are obtained by surface microgravure, that is to say on thin layers of silicon having a thickness of less than 4 ⁇ m. Due to their small thickness, the components of these devices cannot withstand significant deformations.
  • the device structures proposed in these documents are therefore not suitable for driving elements with a large drive pitch (greater than or equal to 10 ⁇ m), which does not make it possible to envisage the coupling of these devices d training with classic cogs in fields such as watchmaking.
  • the structure of the actuator proposed in this document is not suitable for driving toothed elements having a pitch greater than or equal to 10 ⁇ m. Thus, this actuator also does not allow to consider the coupling of the drive device with conventional cogs.
  • An object of the invention is to provide an actuation mechanism of very small size and having a greater pitch than the devices of the prior art.
  • the invention provides a self-assembled device, formed by etching in a block of semiconductor material, the etching being carried out in a thickness greater than 10 ⁇ m, the device comprising the following elements: - a toothed driven element,
  • an actuator able to move the drive element in a hysteresis movement so that the drive element meshes with successive teeth of the driven element
  • the actuator including an actuation module comprising at least a fixed comb and a movable comb, each comb including a series of fingers, the movable comb being arranged opposite the fixed comb so that the fingers of the fixed comb and the fingers of the movable comb are intercalated, characterized in that the movable comb is able to be moved relative to the fixed comb in a direction parallel to the fingers of the combs when applying a potential difference between the fixed comb and the movable comb, to move the element d drive in a corresponding direction.
  • self-assembled in the context of the present invention a system free from any manipulation and / or assembly operation in the manufacture of the product.
  • the actuator of the device of the invention implements tangential electrostatic forces which are exerted between the fingers of the fixed and mobile combs. This is how the interdigitated combs are moved relative to each other in a direction parallel to the fingers of the combs.
  • Such a solution makes it possible to obtain greater amplitudes of movement of the drive element than with the interdigitated comb actuators using only normal electrostatic forces.
  • the etching carried out is a deep etching (etching thickness greater than 10 ⁇ m).
  • the various elements of the device have sufficient thicknesses not to induce parasitic displacements (buckling) when they are stressed.
  • the production of elements having lateral dimensions (that is to say the dimensions in the plane of movement of the different elements) of the order of a millimeter requires that the thickness of the elements (corresponding to the thickness is sufficient to avoid buckling.
  • the movement of the driven element is generated by a driving element which is moved in a hysteresis movement.
  • the driven element is moved in a step by step movement, with a pitch greater than 10 ⁇ m.
  • the presence of teeth on the driven element allows precise indexing of its positioning.
  • This device can thus be advantageously used as a clock device.
  • This device does not require any reduction or reduction system.
  • the drive element is therefore less bulky than conventional devices.
  • All the elements of the device are formed using MEMS technology, by etching in a block of semiconductor material.
  • the device thus forms an integrated component, all of the functions of which are carried out in a single etching operation.
  • the device further comprises:
  • FIG. 1 schematically represents the elements making up an example of a device according to the invention, this device constituting in this example a clock device,
  • FIG. 2 represents in more detail a drive actuator of the device of FIG. 1,
  • FIGS. 3A to 3D schematically represent the successive stages of operation of the drive actuator
  • - Figure 4 shows the hysteresis movement imparted to a drive element relative to the wheel during a cycle
  • - Figures 5A to 5D represent the positions A, B, C and D taken by the drive element relative to the teeth of the wheel as well as the elementary advancement ⁇ produced by a movement cycle of the drive element
  • FIGS. 6A to 6D represent the addressing signals applied to elementary modules of the actuator
  • FIGS. 7A to 7D illustrate steps of a method of manufacturing the clock device according to an SOI technique
  • FIGS. 8A to 8H illustrate steps of a method for manufacturing the clock device according to a HARPSS technique
  • FIG. 9 represents an indexing actuator which can be used in an alternative embodiment of the invention
  • FIG. 10 shows schematically the use of a drive actuator according to that of Figure 2 in conjunction with an indexing actuator
  • - Figures 11 A to 11 F show the positions A, B, C and D taken by the drive element with respect to the teeth of the wheel as well as the positions E and F taken by the indexing element
  • FIGS. 12A to 12F represent the addressing signals applied to the elementary modules of the drive actuator and to the indexing actuator
  • the device comprises a circular toothed wheel 10 which can be driven in rotation by three drive actuators 20, 30, 40 distributed around the wheel and forming between them angles of 120 degrees.
  • the device of Figure 1 has the distinction of being an integrated device.
  • the elements making up the device are formed simultaneously by etching in a single block of semiconductor material.
  • the engraved block portion has a thickness greater than 10 ⁇ m.
  • the unetched block portion supporting all of the elements constitutes the substrate.
  • FIG 2 shows in more detail one of the drive actuators 20 of Figure 1.
  • the drive actuator 20 mainly consists of an elementary radial actuation module 201, an elementary actuation module tangential 202 and a drive element in the form of a tooth 250.
  • the drive tooth 250 has a triangular shape. It extends near the wheel 10 with the tip directed towards the wheel, in a radial direction with respect to the latter. The drive tooth 250 is thus able to mesh with the teeth of the wheel 10.
  • the expression "radial” qualifies any element extending in a radial direction relative to the wheel 10
  • the expression “tangential” qualifies any element extending in a tangential direction relative to the wheel, the radial and tangential directions being considered at the point of the wheel where the drive tooth is located.
  • the expression “fixed” qualifies any element embedded on the substrate and the expression “mobile” qualifies any element maintained at a few microns above the substrate, by means of elastic suspensions also embedded on the substrate.
  • the drive tooth 250 is connected by a radial rod 211 to the radial actuation module and by a tangential rod 212 to the tangential actuation module.
  • the radial 201 and tangential 202 actuation modules are electrostatic modules having a comb structure (known by the Anglo-Saxon designation of "comb drive”). This type of structure includes pairs of interdigitated combs.
  • the radial 201 and tangential 202 actuation modules of the structure of the actuator 20 will be described more precisely.
  • the radial actuation module 201 is formed of a fixed part 221 and of a movable part 231 to which the radial rod 211 is connected.
  • the fixed part 221 comprises a radial electrode 223 from which extend in a tangential direction a set of parallel fixed combs 225.
  • Each comb 225 is formed of a main rod and a series of parallel fingers or eyelashes connected to the rod and extending perpendicularly with respect thereto.
  • the movable part 231 comprises a movable frame 233 having a general U-shape and extending around the fixed part 221.
  • the movable frame 233 is connected at each of its ends to the substrate by means of embedding links 237, 239 constituting suspensions elastic.
  • Combs 235 extend from the movable frame 233 in a generally radial direction. These combs 235 are formed of a main rod and a series of parallel fingers or eyelashes connected to the rod and extending perpendicular thereto.
  • each movable comb 235 is arranged opposite a fixed comb 225 so that their fingers are interposed with one another, thus forming a pair of so-called "interdigitated" combs.
  • the tangential actuation module 202 has a structure similar to that of the radial actuation module 201, except that it is oriented perpendicular to the latter. It is formed by a fixed part 222 and a mobile part 232 to which the tangential rod 211 is connected.
  • the fixed part 222 comprises a tangential electrode 224 from which extend in a radial direction a set of parallel fixed combs 226.
  • the movable part 232 comprises a movable frame 232 connected at each of its ends to the substrate by means of embedding links
  • Combs 236 extend from the movable frame 232 in a generally tangential direction.
  • each movable comb 236 of the movable part 232 is arranged parallel to each other and interposed with each other.
  • each movable comb 236 is arranged opposite a fixed comb 226 so that their fingers are interposed with one another, thus forming a pair of interdigitated combs.
  • the interleaved fingers of the interdigitated combs are similar to flat capacitors, one of the armatures of which is connected to the electrode 223 or 222 and the other armature of which is connected to ground via the embedding connections 237, 239 or 238, 240.
  • the tangential electrostatic force exerted between the comb fingers causes the deformation of the frame 233 and consequently the translation of the drive tooth 250 by action of the rod 211 in a radial direction relative to the wheel 10.
  • the frame 233 allows movement of the movable combs 235 only in the direction of the fingers.
  • the electrostatic force created causes the deformation of the frame 232 and the translation of the drive tooth 250 by action of the rod 212 in a tangential direction relative to the wheel 10.
  • the frame 232 allows the movable combs 236 to move only in the direction of the fingers.
  • the tangential actuation module 202 includes a stop 260 making it possible to limit the amplitude of the movement of the mobile frame to keep the mobile part 232 away from the fixed part 222 and prevent the mobile combs 236 from coming into contact with the fixed combs 226. Indeed, bringing the combs into contact would generate an excessive normal electrostatic force between the combs and could cause the device to collapse.
  • the displacement of the frame of the radial actuation module 201 is itself limited by the presence of the toothed wheel 10 which limits the movement of the drive tooth 250 in the radial direction. It will be noted that the lateral flexibility of each of the rods allows its deformation under the action of the other rod.
  • the two flexible radial and tangential rods 211 and 212 provide mechanical decoupling of the two actuation modules 201 and 202. Indeed, the flexibility of the rods allows the drive tooth to move independently according to two elementary degrees of freedom, namely : along the two directions of radial and tangential translation.
  • the decoupling of the actuation modules 201 and 202 makes it possible to arrange them in a parallel configuration.
  • the parallel configuration of the two actuation modules 201 and 202 improves accessibility to the electrodes 223 and 224 for the installation of power supply connectors.
  • FIGS. 3A to 3D illustrate the successive stages of operation of the actuator 20, making it possible to generate a cyclical hysteresis movement of the drive tooth 250.
  • the elementary radial actuation module 201 and the module elementary tangential actuator 202 are at rest.
  • the drive tooth 250 is placed between teeth 12 and 13 of the toothed wheel 10.
  • the tangential actuation module 202 is controlled so as to exert on the drive tooth 250 a tangential force by means of the tangential rod 212.
  • the tooth 250 is then moved tangentially to the wheel 10, clockwise (as indicated by the arrow).
  • the rod 211 is deformed.
  • the drive tooth 250 meshes with the tooth 13 of the wheel 10 and drives the latter in rotation.
  • the radial actuation module 201 is controlled so as to exert a radial force on the drive tooth by means of the radial rod 211.
  • the drive tooth 250 is moved away from the wheel 10 (as indicated by the arrow) so that it no longer meshes with it. The tooth 250 is then disengaged.
  • the tangential actuation module 202 is at rest.
  • the tooth 250 is then moved tangentially to the wheel 10, counterclockwise (as indicated by the arrow) to be positioned opposite the teeth 11 and 12.
  • the step in FIG. 3A is then repeated.
  • the radial actuation module 201 and the tangential actuation module 202 are again at rest.
  • the drive tooth 250 is then moved towards the wheel and disposed between the teeth 11 and 12 thereof.
  • the hysteresis movement of the drive tooth 250 alternates the drive phases ( Figures 3A and 3B) and declutching ( Figures 3C and 3D). This movement allows the drive tooth 250 to mesh with the successive teeth of the wheel 10 and to drive the wheel 10 in a stepwise rotation movement clockwise.
  • the wheel 10 is driven in rotation, and this by excursions of the drive element of reduced amplitude (of the order of a micrometer).
  • FIG. 4 represents the hysteresis movement imparted to tooth 250 with respect to the wheel during a cycle.
  • FIGS. 5A to 5D represent the positions A, B, C and D taken by the drive tooth 250 relative to the teeth of the wheel. This figure also illustrates the elementary advancement ⁇ of the wheel 10 generated by a movement cycle of the tooth 250.
  • FIGS. 6A to 6D represent the addressing signals applied to the electrodes 224 and 223 of the tangential actuation modules 202 and radial 201. These signals are periodic signals in a slot, the control signal of the electrode 223 being phase-shifted by a quarter of a period with respect to the control signal from electrode 224.
  • the frequency of the addressing signals depends on the pitch ⁇ of the toothed wheel 10 and on its diameter. Considering for example that the wheel 10 is linked to the second hand (second hand), the addressing frequency of the actuation modules is of the order of 10 Hz. The addressing frequencies will be divided by 60 and 720 for the minute and hour hands respectively.
  • the actuation modules 201 and 202 can be controlled by other types of periodic signals having a phase shift relative to each other strictly between 0 and a half period.
  • a block is formed by depositing on a layer 1 of silicon substrate having a thickness of the order of 360 microns, a layer 2 of silicon oxide having a thickness of approximately 2 microns then a layer 3 of silicon having a thickness of the order of 50 to 100 microns.
  • a layer of resin 4 is deposited on the block in a pattern delimiting the various elements of the clock device.
  • This layer 4 of resin forms a mask intended to protect certain parts of the block.
  • the resin is conventionally deposited by a photolithography technique making it possible to define, by projection, flat geometric shapes with an accuracy of the order of a micrometer.
  • the parts of the block not protected by the mask are etched up to the oxide layer silicon 2 which constitutes a barrier layer.
  • the block can for example be exposed to an ion bombardment (Reactive Ion Etching) which dissolves the silicon layer.
  • the resin layer 4 is then removed by applying a solvent.
  • the layer of silicon oxide 2 is dissolved by a solution of hydrofluoric acid.
  • the dissolved zones release the moving parts of the mechanism (wheel, moving combs, rods).
  • the wheel 10 is completely released from the substrate layer 1. It is held in its housing by a fixed central hub 11 constituting its axis of rotation.
  • the clock device can also be manufactured using a HARPSS (High Aspect Ratio combined Poly and Single-crystal Silicon) technique.
  • HARPSS High Aspect Ratio combined Poly and Single-crystal Silicon
  • a block consisting of a layer 1 of silicon or wafer is covered with a layer of resin 4 according to a pattern determining the shapes of the internal structure of the various elements of the future device d 'clock.
  • the parts of the unprotected block are etched.
  • One constraint of using HARPSS technology is that the patterns must have an identical width everywhere in order to guarantee a constant etching depth over the entire surface of the wafer (approximately 50 to 100 microns).
  • the resin layer 4 is then removed by applying a solvent.
  • the wafer is covered with a layer of silicon oxide 2 approximately 1 micron thick.
  • This silicon oxide layer covers the vertical walls of the etched patterns and constitutes a stop layer.
  • a layer 5 of 0.5 micron nitride is deposited on the layer of silicon oxide 2 thick intended to isolate the future elements of the clock device from the substrate and also from each other.
  • a first deposition of polysilicon 6 is carried out on the nitride layer 5, this first deposition being intended to cover the vertical walls of the etched patterns.
  • a second deposition of polysilicon 6 is carried out to fill the spaces formed by the etched patterns and complete the vertical structure.
  • a seventh step represented in FIG. 8G
  • the wafer is covered with a layer of resin 7 in a pattern delimiting the various elements of the clock device.
  • an eighth step shown in FIG. 8H the parts of the block not protected by the resin mask 7 are etched.
  • the vertical layer of silicon oxide 2 constitutes barrier walls which limit the etching action. This silicon oxide layer also makes it possible to etch the wafer under the vertical structures so as to detach the moving parts of the mechanism (wheel, moving combs, rods).
  • the present invention can find many applications, for example in the form of a stopwatch engine.
  • the present invention provides power to actuators at high frequency. It therefore allows rotation at a speed of several thousand revolutions per minute.
  • the present invention lends itself in particular to the production of the devices described above by means of a collective process derived from integrated circuit technology, which means that several hundred clocks are simultaneously engraved in the same block of semiconductor material .
  • the present invention makes it possible to considerably simplify the conventional drive wheels by replacing the gear trains. or traditional auxiliary speed reducers by a single toothed wheel 10, integral with the needle to be driven.
  • the proposed actuation device 20 has the advantage of being reversible. In the direction of clockwise rotation of the driven element, the tangential electrostatic forces exerted between the teeth of the interdigital combs are driving. In the counterclockwise direction of rotation, it is the elastic return forces acting in particular on the mobile frames which are driving.
  • the proposed actuation device is in direct connection with the driven element and has a low energy consumption.
  • FIG. 9 shows an indexing actuator 50 which can be used in combination with a drive actuator.
  • the indexing actuator 50 consists of a single radial actuation module 501 and a drive element in the form of a tooth 550.
  • the radial actuation module 501 is similar to the actuation module radial 201 of the drive actuator 20.
  • the radial actuation module 501 is formed by a fixed part 521 and by a movable part 531 to which is connected a radial rod 511.
  • the fixed part 521 comprises a radial electrode 523 from which extend in a tangential direction a set of parallel fixed combs 525.
  • Each comb 525 is formed of a main rod and a series of parallel fingers or eyelashes connected to the rod and extending perpendicularly with respect thereto.
  • the movable part 531 comprises a movable frame 533 having a general U-shape and extending around the fixed part 521.
  • the movable frame 533 is connected at each of its ends to the substrate by means of embedding links 537, 539 constituting suspensions elastic.
  • Combs 535 extend from the movable frame 533 in a generally radial direction. These combs 535 are formed of a main rod and of a series of parallel fingers or eyelashes connected to the rod and extending perpendicular thereto.
  • each movable comb 535 of the movable part 531 is arranged parallel to each other and interposed with with each other.
  • each movable comb 535 is arranged opposite a fixed comb 525 so that their fingers are interposed with one another, thus forming a pair of so-called "interdigitated" combs.
  • the drive tooth 550 has a triangular shape. It extends near the wheel 10 with the tip directed towards the wheel, in a radial direction with respect to the latter. The drive tooth 550 is thus able to mesh with the teeth of the wheel 10.
  • the indexing actuator 50 further comprises a stop 560 making it possible to keep the mobile part 531 at a distance from the fixed part 521 to prevent the mobile combs 535 from coming into contact with the fixed combs 525.
  • FIG. 10 schematically represents the positions taken by the drive teeth 250 and indexing teeth 550 when the device is in operation.
  • the indexing module 501 of the indexing actuator 50 is controlled in synchronization with the elementary radial actuation 201 and tangential actuation modules 202 of the drive actuator.
  • the function of the indexing actuator is to hold the wheel 10 in position when the tooth 250 of the drive actuator is disengaged (in positions C and D).
  • the combination of the drive actuator and the indexing actuator allows precise control of the positioning of the wheel 10.
  • FIGS. 11 A to 11 F represent the positions A, B, C and D taken by the drive tooth 250 and the positions E and F taken by the indexing tooth 550 relative to the teeth of the wheel 10 during d 'A cycle of the drive tooth 250.
  • This figure also illustrates the elementary advancement ⁇ of the wheel 10 generated by a movement cycle of the tooth 250.
  • the indexing actuator 50 is controlled to move the tooth 550 in a reciprocating radial movement relative to the wheel 10.
  • the movement of the tooth 550 is synchronized with that of the tooth 250.
  • FIGS. 12A to 12F represent the addressing signals applied to the electrodes 224 and 223 of the tangential 202 and radial actuation modules 201 of the drive actuator 20 and to the electrode 523 of the indexing module 501. These signals are niche periodic signals.
  • the control signal of electrode 223 is out of phase by a quarter of a period with respect to the control signal of electrode 224.
  • the drive tooth 250 of the drive actuator 20 is in gear position (position A) when no signal is applied to the electrodes 224 and 223. This allows that when the device is not supplied with energy, the indexing of the wheel is ensured by tooth 250 and also generates less energy consumption.
  • the characteristic that the tooth 250 is in the meshed position (position A) when the actuator 20 is at rest is directly linked to the method of manufacturing the self-assembled device.
  • the etching pattern applied to the block of semiconductor material comprises the tooth 250 in the meshed position between two teeth of the wheel 10.
  • the engagement and disengagement distances x and y are greater than 10 ⁇ m. Such great distances are possible thanks to the use of tangential electrostatic forces generated between the fingers of the interdigitated combs of the actuators as well as thanks to an engraving thickness greater than 10 ⁇ m.
  • the main orders of magnitude characteristic of the devices clocks in accordance with the present invention are as follows:
  • Air gap width air gap between two fingers or eyelashes

Abstract

L'invention concerne un dispositif auto-assemblé, formé par gravure dans un bloc en matériau semi-conducteur, la gravure étant pratiquée dans une épaisseur supérieure à 10µm, le dispositif comprenant les éléments suivants un élément entraîné denté (10), un élément d'entraînement (250) apte à engrener séquentiellement avec l'élément entraîné denté (10), un actionneur (20) apte à déplacer l'élément d'entraînement (250) selon un mouvement d'hystérésis de sorte que l'élément d'entraînement (250) engrène avec des dents (11, 12, 13) successives de l'élément entraîné 10), l'actionneur (20) incluant un module d'actionnement (201, 202) comprenant au moins un peigne fixe (225, 226) et un peigne mobile (235, 236), chaque peigne incluant une série de doigts, le peigne mobile (235, 236) étant disposé en regard du peigne fixe (225, 226) de sorte que des doigts du peigne fixe et des doigts du peigne mobile s'intercalent les uns entre les autres, caractérisé en ce que le peigne mobile (235, 236) est apte à être déplacé par rapport au peigne fixe (225, 226) selon une direction parallèle aux doigts des peignes lors de l'application d'une différence de potentiels entre le peigne fixe et le peigne mobile, pour déplacer l'élément d'entraînement (250) dans une direction correspondante.

Description

DISPOSITIF MEMS COMPRENANT UN ACTIONNEUR APTE A GENERER UN MOUVEMENT D'ENTRAÎNEMENT A HYSTERESIS
L'invention concerne le domaine des microsystèmes électromécaniques (MEMS), et plus particulièrement, les micromoteurs et microréducteurs obtenus par gravure profonde dans un substrat en matériau semi-conducteur.
Le document US 5 631 514 (publié le 20 mai 1997) décrit un micromoteur apte à entraîner en rotation une roue dentée. Le micromoteur comprend un élément denté de sortie venant en engrènement avec la roue dentée, un élément formant bielle connecté à l'élément de sortie et des actionneurs électrostatiques à peignes interdigités (appelés « comb drive » selon la terminologie anglosaxonne généralement employée) commandant le déplacement de l'élément formant bielle. Les mouvements combinés des actionneurs entraînent la rotation de l'élément denté de sortie.
Les différents éléments constitutifs du micromoteur décrit dans ce document s'étendent dans différents plans du substrat. Par conséquent, la fabrication du micromoteur nécessite la gravure d'un substrat formé d'un empilement de couches minces et l'utilisation de plusieurs masques de gravure successifs. La fabrication du micromoteur au moyen du mirco- usinage de surface du silicium polycristallin est par conséquent relativement complexe.
Le document WO 01/09519 (publié le 8 février 2001) décrit une microvalve MEMS comprenant un élément obturateur entraîné en rotation par des actionneurs électrostatiques de type comb drive. Les actionneurs électrostatiques agissent sur l'élément obturateur par friction.
Le micromécanisme décrit dans ce document ne permet pas un contrôle précis du positionnement ou de la vitesse de l'élément actionné. En outre, les dispositifs décrits dans les documents US 5 631 514 et
WO 01/09519 sont obtenus par microgravure de surface, c'est-à-dire sur des couches minces de silicium présentant une épaisseur inférieure à 4μm. Du fait de leur faible épaisseur, les éléments constitutifs de ces dispositifs ne peuvent supporter des déformations importantes. Les structures de dispositif proposées dans ces documents ne sont donc pas adaptées à l'entraînement d'éléments avec un pas d'entraînement important (supérieur ou égal à 10μm), ce qui ne permet pas d'envisager l'accouplement de ces dispositifs d'entraînement avec des rouages classiques dans des domaines tels que l'horlogerie.
Le document « Single mask, large force, and large displacement electrostatic linear inchworm motors », Richard YEH, Seth HOLLAR, Kristofer S. J. PISTER (janvier 2001) décrit un micromoteur apte à entraîner en translation une crémaillère dentée. Le micromoteur est obtenu par gravure profonde dans une couche de silicium d'épaisseur comprise entre 15 et 50μm. Ce micromoteur est formé de deux actionneurs électrostatiques de type comb-drive connectés en série. Les mouvements combinés des actionneurs entraînent la translation de la crémaillère. Dans un tel actionneur, le mouvement est obtenu par la force électrostatique normale générée entre les doigts des peignes interdigités. Or cette force normale dépend de la surface de recouvrement entre les doigts et également de la distance entre les doigts. La distance entre les doigts doit être suffisamment faible pour que la force électrostatique générée soit significative. Par conséquent, un tel actionneur présente nécessairement un pas limité (environ 2μm).
La structure de l'actionneur proposé dans ce document n'est pas adaptée à l'entraînement d'éléments dentés présentant un pas supérieur ou égale à 10μm. Ainsi, cet actionneur ne permet pas non plus d'envisager l'accouplement du dispositif d'entraînement avec des rouages classiques.
Un but de l'invention est de fournir un mécanisme d'actionnement de très faible encombrement et présentant un pas plus important que les dispositifs de l'art antérieur.
A cet effet, l'invention propose un dispositif auto-assemblé, formé par gravure dans un bloc en matériau semi-conducteur, la gravure étant pratiquée dans une épaisseur supérieure à 10μm, le dispositif comprenant les éléments suivants : - un élément entraîné denté,
- un élément d'entraînement apte à engrener séquentiellement avec l'élément entraîné denté,
- un actionneur apte à déplacer l'élément d'entraînement selon un mouvement d'hystérésis de sorte que l'élément d'entraînement engrène avec des dents successives de l'élément entraîné, l'actionneur incluant un module d'actionnement comprenant au moins un peigne fixe et un peigne mobile, chaque peigne incluant une série de doigts, le peigne mobile étant disposé en regard du peigne fixe de sorte que des doigts du peigne fixe et des doigts du peigne mobile s'intercalent les uns entre les autres, caractérisé en ce que le peigne mobile est apte à être déplacé par rapport au peigne fixe selon une direction parallèle aux doigts des peignes lors de l'application d'une différence de potentiels entre le peigne fixe et le peigne mobile, pour déplacer l'élément d'entraînement dans une direction correspondante.
Par « auto-assemblé », on entend dans le cadre de la présente invention un système exempt de toute manipulation et/ou opération d'assemblage dans la fabrication du produit. L'actionneur du dispositif de l'invention met en œuvre des forces électrostatiques tangentielles qui s'exercent entre les doigts des peignes fixe et mobile. C'est ainsi que les peignes interdigites sont déplacés l'un par rapport à l'autre dans une direction parallèle aux doigts des peignes. Une telle solution permet d'obtenir de plus grandes amplitudes de déplacement de l'élément d'entraînement qu'avec les actionneurs à peignes interdigites utilisant uniquement les forces électrostatiques normales.
En outre, pour que le dispositif supporte de telles amplitudes de déplacement de l'élément d'entraînement, la gravure réalisée est une gravure profonde (épaisseur de gravure supérieure à 10μm). Ainsi, les différents éléments du dispositif présentent des épaisseurs suffisantes pour ne pas induire des déplacements parasites (flambement) lorsqu'ils sont sollicités. En particulier, la réalisation d'éléments présentant des dimensions latérales (c'est-à-dire les dimensions dans le plan de déplacement des différents éléments) de l'ordre du millimètre requiert que l'épaisseur des éléments (correspondant à l'épaisseur de gravure) soit suffisante pour éviter des flambements.
Dans le dispositif de l'invention, le mouvement de l'élément entraîné est généré par un élément d'entraînement qui est déplacé selon un mouvement d'hystérésis. Il en résulte que l'élément entraîné est déplacé dans un mouvement pas à pas, avec un pas supérieur à 10 μm. La présence de dents sur l'élément entraîné permet un indexage précis de son positionnement.
Ce dispositif peut ainsi être avantageusement utilisé comme dispositif d'horloge.
Ce dispositif ne nécessite aucun système démultiplicateur ou réducteur. L'élément d'entraînement est par conséquent moins encombrant que les dispositifs classiques.
L'ensemble des éléments du dispositif est formé en utilisant la technologie MEMS, par gravure dans un bloc en matériau semi-conducteur. Le dispositif forme ainsi un composant intégré dont toutes les fonctions sont réalisées en une seule opération de gravure.
Dans une mise en œuvre avantageuse de l'invention, le dispositif comprend en outre :
- un élément d'indexage apte à engrener séquentiellement avec la roue dentée, - un actionneur apte à déplacer l'élément d'indexage selon un mouvement synchronisé avec le mouvement d'hystérésis de l'élément d'entraînement, de façon à ce que l'élément d'indexage engrène avec des dents de la roue lorsque l'élément d'entraînement n'engrène pas avec des dents de la roue, afin de maintenir la roue en position. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 représente de manière schématique les éléments composant un exemple de dispositif selon l'invention, ce dispositif constituant dans cet exemple un dispositif d'horloge,
- la figure 2 représente plus en détail un actionneur d'entraînement du dispositif de la figure 1 ,
- les figures 3A à 3D représentent schématiquement les étapes successives de fonctionnement de l'actionneur d'entraînement,
- la figure 4 représente le mouvement d'hystérésis imprimé à un élément d'entraînement par rapport à la roue pendant un cycle, - les figures 5A à 5D représentent les positions A, B, C et D prises par l'élément d'entraînement par rapport aux dents de la roue ainsi que l'avancement élémentaire Δ produit par un cycle de déplacement de l'élément d'entraînement,
- les figures 6A à 6D représentent les signaux d'adressage appliqués modules élémentaires de l'actionneur,
- les figures 7A à 7D illustrent des étapes d'un procédé de fabrication du dispositif d'horloge selon une technique SOI,
- les figures 8A à 8H illustrent des étapes d'un procédé de fabrication du dispositif d'horloge selon une technique HARPSS, - la figure 9 représente un actionneur d'indexage pouvant être utilisé dans une variante de réalisation de l'invention,
- la figure 10 représente de manière schématique l'utilisation d'un actionneur d'entraînement conforme à celui de la figure 2 en conjonction avec un actionneur d'indexage, - les figures 11 A à 11 F représentent les positions A, B, C et D prises par l'élément d'entraînement par rapport aux dents de la roue ainsi que les positions E et F prises par l'élément d'indexage
- les figures 12A à 12F représentent les signaux d'adressage appliqués aux modules élémentaires de l'actionneur d'entraînement et à l'actionneur d'indexage,
- la figure 13 représente le jeu j pouvant apparaître entre des éléments du dispositif avec les techniques de fabrication connues. Sur la figure 1 , le dispositif comprend une roue circulaire dentée 10 pouvant être entraînée en rotation par trois actionneurs d'entraînement 20, 30, 40 répartis autour de la roue et formant entre eux des angles de 120 degrés. Le dispositif de la figure 1 présente la particularité d'être un dispositif intégré. Les éléments composant le dispositif sont formés simultanément par gravure dans un bloc unique en matériau semiconducteur. La portion de bloc gravée présente une épaisseur supérieure à 10 μm. La portion de bloc non gravée supportant l'ensemble des éléments constitue le substrat.
La figure 2 représente plus en détail l'un des actionneurs d'entraînement 20 de la figure 1. L'actionneur d'entraînement 20 se compose principalement d'un module élémentaire d'actionnement radial 201 , d'un module élémentaire d'actionnement tangentiel 202 et d'un élément d'entraînement sous la forme d'une dent 250.
La dent d'entraînement 250 présente une forme triangulaire. Elle s'étend à proximité de la roue 10 avec la pointe dirigée vers la roue, dans une direction radiale par rapport à celle-ci. La dent d'entraînement 250 est ainsi apte à engrener avec les dents de la roue 10. Dans la suite du texte, l'expression « radial » qualifie tout élément s'étendant suivant une direction radiale par rapport à la roue 10 et l'expression « tangentiel » qualifie tout élément s'étendant suivant une direction tangentielle par rapport à la roue, les directions radiale et tangentielle étant considérées au point de la roue où est localisée la dent d'entraînement.
L'expression « fixe » qualifie tout élément encastré sur le substrat et l'expression « mobile » qualifie tout élément maintenu à quelques microns d'altitude du substrat, au moyens de suspensions élastiques également encastrées sur le substrat. La dent d'entraînement 250 est reliée par une tige radiale 211 au module d'actionnement radial et par une tige tangentielle 212 au module d'actionnement tangentiel. Les modules d'actionnement radial 201 et tangentiel 202 sont des modules électrostatiques présentant une structure à peignes (connus sous l'appellation anglo-saxonne de « comb drive »). Ce type de structure comprend des paires de peignes interdigites. On va décrire de manière plus précise les modules d'actionnement radial 201 et tangentiel 202 de la structure de l'actionneur 20.
Le module d'actionnement radial 201 est formé d'une partie fixe 221 et d'une partie mobile 231 à laquelle est reliée la tige radiale 211.
La partie fixe 221 comprend une électrode radiale 223 à partir de laquelle s'étendent suivant une direction tangentielle un ensemble de peignes fixes parallèles 225. Chaque peigne 225 est formé d'une tige principale et d'une série de doigts ou cils parallèles connectés à la tige et s'étendant perpendiculairement par rapport à celle-ci.
La partie mobile 231 comprend un cadre mobile 233 présentant une forme générale en U et s'étendant autour de la partie fixe 221. Le cadre mobile 233 est connecté à chacune de ses extrémités au substrat au moyen de liaisons encastrement 237, 239 constituant des suspensions élastiques. Des peignes 235 s'étendent à partir du cadre mobile 233 dans une direction générale radiale. Ces peignes 235 sont formés d'une tige principale et d'une série de doigts ou cils parallèles connectés à la tige et s'étendant perpendiculairement à celle-ci.
Les peignes 225 de la partie fixe 221 et les peignes 235 de la partie mobile 231 sont disposés parallèlement les uns aux autre et intercalés les uns avec les autres. En outre, chaque peigne mobile 235 est disposé en regard d'un peigne fixe 225 de sorte que leurs doigts s'intercalent les uns entre les autres, formant ainsi une paire de peignes dits « interdigites ».
Le module d'actionnement tangentiel 202 présente une structure similaire à celle du module d'actionnement radial 201 , excepté qu'il est orienté perpendiculairement à ce dernier. Il est formé d'une partie fixe 222 et d'une partie mobile 232 à laquelle est reliée la tige tangentielle 211.
La partie fixe 222 comprend une électrode tangentielle 224 à partir de laquelle s'étendent suivant une direction radiale un ensemble de peignes fixes parallèles 226. La partie mobile 232 comprend un cadre mobile 232 connecté a chacune de ses extrémités au substrat au moyen de liaisons encastrement
238, 240 constituant des suspensions élastiques. Des peignes 236 s'étendent à partir du cadre mobile 232 dans une direction générale tangentielle.
Les peignes 226 de la partie fixe 222 et les peignes 236 de la partie mobile 232 sont disposés parallèlement les uns aux autre et intercalés les uns avec les autres. En outre, chaque peigne mobile 236 est disposé en regard d'un peigne fixe 226 de sorte que leurs doigts s'intercalent les uns entre les autres, formant ainsi une paire de peignes interdigites.
On va maintenant décrire le fonctionnement des modules radial et tangentiel.
Les doigts intercalés des peignes interdigites s'apparentent à des condensateurs plans dont l'une des armatures est reliée à l'électrode 223 ou 222 et l'autre armature est reliée à la masse via les liaisons encastrement 237, 239 ou 238, 240.
Lorsqu'une tension est appliquée à l'électrode radiale 223, cette tension crée une différence de potentiels entre la partie fixe 221 et la partie mobile 231 du module d'actionnement 201. Un champ électrique s'établit entre les armatures des condensateurs formées par les doigts des peignes 225 et 235. Ce champ électrique génère une force électrostatique tangentielle qui tend à déplacer les peignes mobiles 235 est apte à être déplacé par rapport aux peignes fixes 225 selon une direction parallèle aux doigts des peignes et à déplacer l'élément d'entraînement 250 dans une direction correspondante.
La force électrostatique tangentielle s'exerçant entre les doigts de peignes entraîne la déformation du cadre 233 et par conséquent la translation de la dent d'entraînement 250 par action de la tige 211 dans une direction radiale par rapport à la roue 10. Le cadre 233 autorise un déplacement des peignes mobiles 235 uniquement dans la direction des doigts.
De même, le même phénomène se produit lorsqu'une tension est appliquée à l'électrode 224. La force électrostatique créée entraîne la déformation du cadre 232 et la translation de la dent d'entraînement 250 par action de la tige 212 dans une direction tangentielle par rapport à la roue 10. Le cadre 232 autorise un déplacement des peignes mobiles 236 uniquement dans la direction des doigts. Le module d'actionnement tangentiel 202 comprend une butée 260 permettant de limiter l'amplitude du mouvement du cadre mobile pour maintenir la partie mobile 232 à distance de la partie fixe 222 et éviter que les peignes mobiles 236 ne viennent en contact avec les peignes fixes 226. En effet, la mise en contact des peignes générerait une force électrostatique normale trop importante entre les peignes et pourrait entraîner l'effondrement du dispositif.
Le déplacement du cadre du module d'actionnement radial 201 est quant à lui limité par la présence de la roue dentée 10 qui limite le mouvement de la dent d'entraînement 250 en direction radiale. On notera que la flexibilité latérale de chacune des tiges permet la déformation de celle-ci sous l'action de l'autre tige. Les deux tiges flexibles radiale et tangentielle 211 et 212 assurent un découplage mécanique des deux modules d'actionnement 201 et 202. En effet, la flexibilité des tiges autorise un déplacement de la dent d'entraînement indépendamment suivant deux degrés de liberté élémentaires, à savoir : suivant les deux directions de translation radiale et tangentielle.
Le découplage des modules d'actionnement 201 et 202 permet de les disposer selon une configuration en parallèle. La configuration en parallèle des deux modules d'actionnement 201 et 202 (par opposition à une configuration en série) améliore l'accessibilité aux électrodes 223 et 224 pour la mise en place de connectiques d'alimentation.
Les figures 3A à 3D illustrent les étapes successives de fonctionnement de l'actionneur 20, permettant de générer un mouvement cyclique d'hystérésis de la dent d'entraînement 250. Sur la figure 3A, le module élémentaire d'actionnement radial 201 et le module élémentaire d'actionnement tangentiel 202 sont au repos. A cette étape, la dent d'entraînement 250 est disposée entre des dents 12 et 13 de la roue dentée 10. Sur la figure 3B, le module d'actionnement tangentiel 202 est commandé de manière à exercer sur la dent d'entraînement 250 une force tangentielle par l'intermédiaire de la tige tangentielle 212. La dent 250 est alors déplacée tangentiellement à la roue 10, dans le sens horaire (comme indiqué par la flèche). La tige 211 est déformée. A cette étape la dent d'entraînement 250 engrène avec la dent 13 de la roue 10 et entraîne celle- ci en rotation.
Sur la figure 3C, le module d'actionnement radial 201 est commandé de manière à exercer sur la dent d'entraînement une force radiale par l'intermédiaire de la tige radiale 211. A cette étape, la dent d'entraînement 250 est écartée de la roue 10 (comme indiqué par la flèche) de sorte qu'elle n'engrène plus avec celle-ci. La dent 250 est alors débrayée.
Sur la figure 3D, le module d'actionnement tangentiel 202 est au repos. La dent 250 est alors déplacée tangentiellement à la roue 10, dans le sens anti-horaire (comme indiqué par la flèche) pour être positionnée en face des dents 11 et 12.
L'étape de la figure 3A est alors renouvelée. Le module d'actionnement radial 201 et le module d'actionnement tangentiel 202 sont à nouveau au repos. La dent d'entraînement 250 est alors déplacée vers la roue et disposée entre les dents 11 et 12 de celle-ci.
Le mouvement d'hystérésis de la dent d'entraînement 250 alterne les phases d'entraînement (figures 3A et 3B) et de débrayage (figures 3C et 3D). Ce mouvement permet à la dent d'entraînement 250 d'engrener avec les dents successives de la roue 10 et d'entraîner la roue 10 dans un mouvement de rotation pas à pas dans le sens horaire. La roue 10 est entraînée en rotation, et ce par des excursions de l'élément d'entraînement d'amplitude réduites (de l'ordre du micromètre).
La figure 4 représente le mouvement d'hystérésis imprimé à la dent 250 par rapport à la roue pendant un cycle.
Les figures 5A à 5D représentent les positions A, B, C et D prises par la dent d'entraînement 250 par rapport aux dents de la roue. Cette figure illustre également l'avancement élémentaire Δ de la roue 10 généré par un cycle de déplacement de la dent 250.
Les figures 6A à 6D représentent les signaux d'adressage appliqués aux électrodes 224 et 223 des modules d'actionnement tangentiel 202 et radial 201. Ces signaux sont des signaux périodiques en créneau, le signal de commande de l'électrode 223 étant déphasé d'un quart de période par rapport au signal de commande de l'électrode 224.
La fréquence des signaux d'adressage dépend du pas Δ de la roue dentée 10 et de son diamètre. En considérant par exemple que la roue 10 est liée à l'aiguille des secondes (trotteuse), la fréquence d'adressage des modules d'actionnement est de l'ordre de 10 Hz. Les fréquences d'adressage seront divisées par 60 et 720 respectivement pour les aiguilles des minutes et des heures.
Les modules d'actionnement 201 et 202 peuvent être commandés par d'autres types de signaux périodiques présentant un déphasage l'un par rapport à l'autre strictement compris entre 0 et une demi période.
On va maintenant décrire les étapes d'un procédé de fabrication du dispositif d'horloge selon une technique SOI (Silicon-On-Insulator).
Selon une première étape de fabrication représentée à la figure 7A, on forme un bloc en déposant sur une couche 1 de substrat en silicium présentant une épaisseur de l'ordre de 360 microns, une couche 2 d'oxyde de silicium présentant une épaisseur d'environ 2 microns puis une couche 3 de silicium présentant une épaisseur de l'ordre de 50 à 100 microns.
Selon une deuxième étape représentée à la figure 7B, on dépose sur le bloc une couche de résine 4 selon un motif délimitant les différents éléments du dispositif d'horloge. Cette couche 4 de résine forme un masque destiné à protéger certaines parties du bloc. La résine est classiquement déposée par une technique de photolithographie permettant de définir par projection des formes géométriques planes avec une précision de l'ordre du micromètre.
Selon une troisième étape représentée à la figure 7C, les parties du bloc non protégées par le masque sont gravées jusqu'à la couche d'oxyde de silicium 2 qui constitue une couche d'arrêt. A cet effet, différentes techniques de gravure existent. Le bloc peut par exemple être exposé à un bombardement ionique (Reactive Ion Etching) qui dissout la couche de silicium. La couche de résine 4 est ensuite éliminée en appliquant un solvant.
Selon une quatrième étape représentée à la figure 7D, la couche d'oxyde de silicium 2 est dissoute par une solution d'acide fluorhydrique.
Les zones dissoutes libèrent les parties mobiles du mécanisme (roue, peignes mobiles, tiges). La roue 10 est complètement libérée de la couche de substrat 1. Elle est maintenue dans son logement par un moyeu central fixe 11 constituant son axe de rotation.
Le dispositif d'horloge peut également être fabriqué selon une technique HARPSS (High Aspect Ratio combined Poly and Single-cristal Silicon).
Selon une première étape de fabrication représentée à la figure 8A, un bloc constitué d'une couche 1 de silicium ou wafer est recouvert d'une couche de résine 4 selon un motif déterminant les formes de la structure interne des différents éléments du futur dispositif d'horloge. Selon une deuxième étape représentée à la figure 8B, les parties du bloc non protégées sont gravées. Une contrainte de l'utilisation de la technologie HARPSS est que les motifs doivent présenter une largeur identique partout afin de garantir une profondeur de gravure constante sur toute la surface du wafer (environ 50 à 100 microns). La couche de résine 4 est ensuite éliminée en appliquant un solvant.
Selon une troisième étape représentée à la figure 8C, le wafer est recouvert d'une couche d'oxyde silicium 2 d'environ 1 micron d'épaisseur.
Cette couche d'oxyde de silicium recouvre les parois verticales des motifs gravés et constitue une couche d'arrêt.
Selon une quatrième étape représentée à la figure 8D, on dépose sur la couche d'oxyde de silicium 2, une couche 5 de nitrure de 0,5 microns d'épaisseur destinée à isoler les futures éléments du dispositif d'horloge du substrat et également les uns des autres.
Selon une cinquième étape représentée à la figure 8E, on effectue un premier dépôt de polysilicium 6 sur la couche de nitrure 5, ce premier dépôt étant destiné à recouvrir les parois verticales des motifs gravés.
Selon une sixième étape représentée à la figure 8F, on effectue un deuxième dépôt de polysilicium 6 pour combler les espaces formés par les motifs gravés et achever la structure verticale.
Le dépôt du polysilicium en deux étapes permet de garantir un dopage complet de la couche de polysilicium sur toute la hauteur des motifs gravés.
Selon une septième étape, représentée à la figure 8G, le wafer est recouvert d'une couche de résine 7 selon un motif délimitant les différents éléments du dispositif d'horloge. Selon une huitième étape représentée à la figure 8H, les parties du bloc non protégées par le masque de résine 7 sont gravées. La couche verticale d'oxyde de silicium 2 constitue des murs d'arrêt qui limitent l'action de gravure. Cette couche d'oxyde de silicium permet également de graver le wafer sous les structures verticales de manière à détacher les parties mobiles du mécanisme (roue, peignes mobiles, tiges).
La présente invention peut trouver de nombreuses applications, par exemple sous forme d'un moteur de chronomètre.
La présente invention permet une alimentation des actionneurs à fréquence élevée. Elle autorise par conséquent une rotation à une vitesse de plusieurs milliers de tours par minute.
La présente invention se prête en particulier à la réalisation des dispositifs précédemment décrits au moyen d'un procédé collectif dérivé de la technologie des circuits intégrés, ce qui signifie que plusieurs centaines d'horloges sont simultanément gravées dans un même bloc en matériau semi-conducteur.
La présente invention permet de simplifier considérablement les rouages d'entraînement classiques en remplaçant les trains d'engrenages ou réducteurs auxiliaires de vitesse traditionnels par une roue dentée unique 10, solidaire de l'aiguille à entraîner.
Le dispositif d'actionnement 20 proposé présente l'avantage d'être réversible. En sens de rotation horaire de l'élément entraîné, les forces électrostatiques tangentielles s'exerçant entre les dents des peignes interdigites sont motrices. En sens de rotation anti-horaire, ce sont les forces élastiques de rappel s'exerçant notamment sur les cadres mobiles qui sont motrices.
Le dispositif d'actionnement proposé est en liaison directe avec l'élément entraîné et il présente une faible consommation en énergie.
La figure 9 représente un actionneur d'indexage 50 pouvant être utilisé en combinaison avec un actionneur d'entraînement. L'actionneur d'indexage 50 se compose d'un module d'actionnement radial unique 501 et d'un élément d'entraînement sous la forme d'une dent 550. Le module d'actionnement radial 501 est similaire au module d'actionnement radial 201 de l'actionneur d'entraînement 20.
Le module d'actionnement radial 501 est formé d'une partie fixe 521 et d'une partie mobile 531 à laquelle est reliée une tige radiale 511.
La partie fixe 521 comprend une électrode radiale 523 à partir de laquelle s'étendent suivant une direction tangentielle un ensemble de peignes fixes parallèles 525. Chaque peigne 525 est formé d'une tige principale et d'une série de doigts ou cils parallèles connectés à la tige et s'étendant perpendiculairement par rapport à celle-ci.
La partie mobile 531 comprend un cadre mobile 533 présentant une forme générale en U et s'étendant autour de la partie fixe 521. Le cadre mobile 533 est connecté à chacune de ses extrémités au substrat au moyen de liaisons encastrement 537, 539 constituant des suspensions élastiques. Des peignes 535 s'étendent à partir du cadre mobile 533 dans une direction générale radiale. Ces peignes 535 sont formés d'une tige principale et d'une série de doigts ou cils parallèles connectés à la tige et s'étendant perpendiculairement à celle-ci.
Les peignes 525 de la partie fixe 521 et les peignes 535 de la partie mobile 531 sont disposés parallèlement les uns aux autre et intercalés les uns avec les autres. En outre, chaque peigne mobile 535 est disposé en regard d'un peigne fixe 525 de sorte que leurs doigts s'intercalent les uns entre les autres, formant ainsi une paire de peignes dits « interdigites ».
La dent d'entraînement 550 présente une forme triangulaire. Elle s'étend à proximité de la roue 10 avec la pointe dirigée vers la roue, dans une direction radiale par rapport à celle-ci. La dent d'entraînement 550 est ainsi apte à engrener avec les dents de la roue 10.
L'actionneur d'indexage 50 comprend en outre une butée 560 permettant de maintenir la partie mobile 531 à distance de la partie fixe 521 pour éviter que les peignes mobiles 535 ne viennent en contact avec les peignes fixes 525.
La figure 10 représente schématiquement les positions prises par les dents d'entraînement 250 et d'indexage 550 lorsque le dispositif est en fonctionnement. Le module d'indexage 501 de l'actionneur d'indexage 50 est commandé en synchronisation avec les modules élémentaires d'actionnement radial 201 et tangentiel 202 de l'actionneur d'entraînement. L'actionneur d'indexage a pour fonction de maintenir la roue 10 en position lorsque la dent 250 de l'actionneur d'entraînement est en débrayé (dans les positions C et D). La conjonction de l'actionneur d'entraînement et de l'actionneur d'indexage permet un contrôle précis du positionnement de la roue 10.
Les figures 11 A à 11 F représentent les positions A, B, C et D prises par la dent d'entraînement 250 et les positions E et F prises par le dent d'indexage 550 par rapport aux dents de la roue 10 au cours d'un cycle de la dent d'entraînement 250. Cette figure illustre également l'avancement élémentaire Δ de la roue 10 généré par un cycle de déplacement de la dent 250.
L'actionneur d'indexage 50 est commandé pour déplacer la dent 550 selon un mouvement alternatif radial par rapport à la roue 10. Le mouvement de la dent 550 est synchronisé avec celui de la dent 250.
Lorsque la dent d'entraînement 250 engrène avec la roue 10 et entraîne celle-ci en rotation (figures 11A et 11B), la dent d'indexage 550 est débrayée (en position F). Lorsque la dent d'entraînement 250 est débrayée (figures 10C à 10F), la dent d'indexage 550 est insérée entre des dents de la roue 10 (en position E) pour maintenir la roue dans sa position.
Les figures 12A à 12F représentent les signaux d'adressage appliqués aux électrodes 224 et 223 des modules d'actionnement tangentiel 202 et radial 201 de l'actionneur d'entraînement 20 et à l'électrode 523 du module d'indexage 501. Ces signaux sont des signaux périodiques en créneau. Le signal de commande de l'électrode 223 est déphasé d'un quart de période par rapport au signal de commande de l'électrode 224. Comme on peut le constater sur les figures 6A et 12F, la dent d'entraînement 250 de l'actionneur d'entraînement 20 se trouve en position engrenée (position A) lorsque aucun signal n'est appliqué aux électrodes 224 et 223. Ceci permet que lorsque le dispositif n'est pas alimenté en énergie, l'indexage de la roue est assuré par la dent 250 et génère en outre une consommation moindre en énergie.
La caractéristique selon laquelle la dent 250 est en position engrenée (position A) lorsque l'actionneur 20 est au repos est directement liée au procédé de fabrication du dispositif auto-assemblé. En effet, le motif de gravure appliqué au bloc de matériau semi-conducteur comprend la dent 250 en position engrenée entre deux dents de la roue 10.
Avec les techniques actuelles de réalisation de dispositifs MEMS, notamment les techniques SOI et HARPSS décrites précédemment, il apparaît des jeux incompressibles entre des éléments gravés. Comme illustré sur la figure 13, un tel jeu j existe par exemple entre la roue dentée 10 et son moyeu. Ce jeu est de l'ordre de 4 μm. Si le pas P des dents de la roue 10 n'est pas suffisant, le jeu j peut entraîner une incertitude concernant le positionnement de la roue. C'est pourquoi, le pas de la roue est choisi pour éviter une telle incertitude. Le pas P est de préférence supérieur à 10 μm. De même, pour obtenir un fonctionnement fiable du dispositif, les amplitudes de déplacement tangentiel (distance d'engrènement) x et radial (distance de débrayage) y sont choisies suffisamment importantes. Les distances d'engrènement et de débrayage x et y sont supérieures à 10 μm. Des distances aussi importantes sont possibles grâce à l'utilisation des forces électrostatiques tangentielles générées entre les doigts des peignes interdigites des actionneurs ainsi que grâce à une épaisseur de gravure supérieure à 10μm A titre d'exemple non limitatif les principaux ordres de grandeurs caractéristiques des dispositifs d'horloges conformes à la présente invention sont les suivants :
- Diamètre de la roue dentée 10 de l'ordre de 2 mm (ce diamètre peut cependant être réduit à quelques centaines de microns) - Pas de roue dentée 10 : 15 microns
- Largeur des cils élémentaires (226) : 3 microns
- Largeur de l'entrefer (gap d'air entre deux doigts ou cils) : 2 microns
- Longueur d'un peigne : typiquement quelques centaines de microns
- Surface d'un module actionneur (radial ou tangentiel) : ~ 0.25mm2
- Epaisseur (ou altitude) de l'horloge (couche "SOI") : 50 microns
- Epaisseur du substrat : ~ 360 microns

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif auto-assemblé, formé par gravure dans un bloc en matériau semi-conducteur, la gravure étant pratiquée dans une épaisseur supérieure à 10μm, le dispositif comprenant les éléments suivants :
- un élément entraîné denté (10), un élément d'entraînement (250) apte à engrener séquentiellement avec l'élément entraîné denté (10),
- un actionneur (20) apte à déplacer l'élément d'entraînement (250) selon un mouvement d'hystérésis de sorte que l'élément d'entraînement
(250) engrène avec des dents (11 , 12, 13) successives de l'élément entraîné (10), l'actionneur (20) incluant un module d'actionnement (201 , 202) comprenant au moins un peigne fixe (225, 226) et un peigne mobile (235, 236), chaque peigne incluant une série de doigts, le peigne mobile (235, 236) étant disposé en regard du peigne fixe (225, 226) de sorte que des doigts du peigne fixe et des doigts du peigne mobile s'intercalent les uns entre les autres, caractérisé en ce que le peigne mobile (235, 236) est apte à être déplacé par rapport au peigne fixe (225, 226) selon une direction parallèle aux doigts des peignes lors de l'application d'une différence de potentiels entre le peigne fixe et le peigne mobile, pour déplacer l'élément d'entraînement (250) dans une direction correspondante.
2. Dispositif selon l'une des revendications 1 , dans lequel l'actionneur comprend un premier module d'actionnement (201) apte à déplacer l'élément d'entraînement (250) selon une première direction et un deuxième module d'actionnement (202) apte à déplacer l'élément d'entraînement (250) dans une deuxième direction, les modules d'actionnement (201 , 202) étant aptes à être commandés simultanément pour générer un mouvement combiné d'hystérésis de l'élément d'entraînement (250).
3. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le premier module d'actionnement (201) est apte à déplacer l'élément d'entraînement (250) selon une direction radiale par rapport à l'élément entraîné (10) et le deuxième module d'actionnement (202) est apte à déplacer l'élément d'entraînement (250) selon une direction tangentielle par rapport à l'élément entraîné (10).
4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel l'élément d'entraînement (250) est relié par une tige flexible radiale (211) au module d'actionnement radial (201) et par une tige flexible tangentielle (212) au module d'actionnement tangentiel (202), les tiges flexibles (211 , 212) autorisant le déplacement de l'élément d'entraînement (250) indépendamment sous l'action l'un ou l'autre des modules d'actionnement (201 , 202).
5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel les modules d'actionnement (201 , 202) sont commandés par des signaux périodiques présentant un déphasage l'un par rapport à l'autre strictement compris entre 0 et une demi période.
6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel les signaux périodiques présentent un déphasage d'un quart de période l'un par rapport à l'autre.
7. Dispositif selon l'une des revendications qui précèdent, le dispositif étant gravé de sorte que l'élément d'entraînement (250) se trouve en position engrenée avec l'élément entraîné denté (10) lorsque aucun signal n'est appliqué à l'actionneur (20).
8 Dispositif selon l'une des revendications qui précèdent, comprenant en outre : - un élément d'indexage (550) apte à engrener séquentiellement avec l'élément entraîné denté (10),
- un actionneur (50) apte à déplacer l'élément d'indexage (550) selon un mouvement synchronisé avec le mouvement d'hystérésis de l'élément d'entraînement (250), de façon à ce que l'élément d'indexage (550) engrène avec des dents de l'élément entraîné (10) lorsque l'élément d'entraînement (250) n'engrène pas avec des dents de l'élément entraîné, afin de maintenir l'élément entraîné (10) en position.
9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel l'actionneur (50) inclut un module d'actionnement (501) comprenant au moins un peigne fixe (525) et un peigne mobile (535), chaque peigne incluant une série de doigts, le peigne mobile (525) étant disposé en regard du peigne fixe (535) de sorte que des doigts du peigne fixe et des doigts du peigne mobile s'intercalent les uns entre les autres, le peigne mobile (535) étant apte à être déplacé par rapport au peigne fixe (535) selon une direction parallèle aux doigts des peignes lors de l'application d'une différence de potentiels entre le peigne fixe et le peigne mobile, pour déplacer l'élément d'indexage (550) dans une direction correspondante.
10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel le module d'indexage (501 ) est commandé par des signaux périodiques synchronisés avec des signaux de commande de l'actionneur d'entraînement (20).
11. Dispositif selon l'une des revendications qui précèdent, ledit dispositif étant obtenu par une technique de gravure SOI.
12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, ledit dispositif étant obtenu par une technique de gravure HARPSS.
13. Dispositif selon l'une des revendications qui précèdent, ledit dispositif étant obtenu par un procédé collectif consistant à graver simultanément un grand nombre de dispositifs élémentaires d'horloge dans un bloc en matériau semi-conducteur.
14. Dispositif selon l'une des revendications qui précèdent, dans lequel l'élément entraîné (10) est une roue dentée.
15. Dispositif selon la revendication 14, dans lequel la roue (10) est directement solidaire d'une aiguille à entraîner.
PCT/FR2004/000525 2003-03-05 2004-03-05 Dispositif mems comprenant un actionneur apte a generer un mouvement d’entrainement a hysteresis. WO2004081695A2 (fr)

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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006024651A2 (fr) * 2004-09-03 2006-03-09 Silmach Dispositif d'entrainement, notamment pour mécanisme horloger
EP1760557A1 (fr) 2005-09-06 2007-03-07 ETA SA Manufacture Horlogère Suisse Pièce d'horlogerie comportant un cadran en matériau semi-conducteur et cadran pour une telle pièce d'horlogerie
JP2008532782A (ja) * 2005-03-18 2008-08-21 シルマック 半導体のエッチングによって形成された作動部品を使用する被駆動部品を移動させる方法および装置
US7447119B2 (en) 2006-11-13 2008-11-04 Eta Sa Manufacture Horlogère Suisse Drive module comprising an MEMS micromotor, process for the production of this module and timepiece fitted with this module
US7505373B2 (en) 2006-11-13 2009-03-17 ETA SA Manufacture Horlogére Suisse MEMS micromotor and timepiece equipped with this micromotor
JP2009529429A (ja) * 2005-03-18 2009-08-20 シルマック 半導体材料のエッチングによって形成された作動部品を使用して駆動部品を移動させる方法及び装置
EP2164163A1 (fr) * 2008-09-16 2010-03-17 ETA SA Manufacture Horlogère Suisse Moteur électrostatique comportant un actionneur
US7738323B2 (en) 2006-11-13 2010-06-15 Eta Sa Manufacture Horlogère Suisse Arrangement for the mechanical interfacing of a MEMS micromotor with a clock wheel and timepiece comprising this arrangement
US8477565B2 (en) 2005-10-25 2013-07-02 Eta Sa Manufacture Horlogère Suisse Analogue display device including a planetary gear device

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8915158B2 (en) * 2006-06-02 2014-12-23 MicroZeus, LLC Methods and systems for micro transmissions
EP2060534A1 (fr) * 2007-11-16 2009-05-20 Nivarox-FAR S.A. Pièce de micromécanique composite silicium - métal et son procédé de fabrication
EP2177960B1 (fr) * 2008-10-16 2011-12-21 ETA SA Manufacture Horlogère Suisse Mécanisme de blocage pour module d'entraînement horloger
US8947797B2 (en) 2010-11-15 2015-02-03 DigitalOptics Corporation MEMS Miniature MEMS actuator assemblies
US8803256B2 (en) 2010-11-15 2014-08-12 DigitalOptics Corporation MEMS Linearly deployed actuators
EP2735922A1 (fr) * 2012-11-23 2014-05-28 ETA SA Manufacture Horlogère Suisse Mécanisme d'entraînement d'aiguilles d'une montre électro-mécanique, muni d'un dispositif de verrouillage
FR2998737B1 (fr) 2012-11-26 2015-01-02 Silmach Dispositif d'actionnement avec element d'entrainement actionne par reptation
US8926465B2 (en) 2013-01-07 2015-01-06 Timex Group Usa, Inc. Bidirectional MEMS driving arrangement
US10838366B2 (en) 2017-09-14 2020-11-17 Timex Group Usa, Inc. Bidirectional MEMS driving arrangements with a force absorbing system
DE102020201241B4 (de) 2020-01-31 2022-04-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Mikroelektromechanischer antrieb zum bewegen von objekten
CN112966104B (zh) * 2021-03-04 2022-07-12 网易（杭州）网络有限公司 文本聚类方法、装置、处理设备及存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3645089A (en) * 1969-05-28 1972-02-29 Asahiro Yamada Intermittent driving mechanism for timepiece
US5631514A (en) * 1994-06-09 1997-05-20 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Microfabricated microengine for use as a mechanical drive and power source in the microdomain and fabrication process
WO2001009519A1 (fr) * 1999-07-30 2001-02-08 The Procter & Gamble Company Microvalve destine a arreter un ecoulement de liquide

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2216820C3 (de) * 1971-04-07 1978-09-28 Citizen Watch Co. Ltd., Tokio Verfahren zur Einstellung der Schwingungsamplitude eines piezoelektrischen Schwingers
DE2216821B1 (de) 1972-04-07 1973-09-27 Siemens Ag, 1000 Berlin U. 8000 Muenchenss Analysegerät zur Untersuchung einer Meßprobe mittels ausgelöster Auger-Elektronen
JPS60111178A (ja) * 1983-11-21 1985-06-17 Seiko Epson Corp 指針表示式電子時計
US4978104A (en) * 1989-05-10 1990-12-18 Gipson Jr James H Quick release jack
JP2966590B2 (ja) * 1991-07-25 1999-10-25 松下電工株式会社 直線駆動型圧電モータ
FR2700012B1 (fr) * 1992-12-28 1995-03-03 Commissariat Energie Atomique Accéléromètre intégré à axe sensible parallèle au substrat.
JPH07177773A (ja) * 1993-12-22 1995-07-14 Zexel Corp マイクロモータ
US6211599B1 (en) * 1999-08-03 2001-04-03 Sandia Corporation Microelectromechanical ratcheting apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3645089A (en) * 1969-05-28 1972-02-29 Asahiro Yamada Intermittent driving mechanism for timepiece
US5631514A (en) * 1994-06-09 1997-05-20 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Microfabricated microengine for use as a mechanical drive and power source in the microdomain and fabrication process
WO2001009519A1 (fr) * 1999-07-30 2001-02-08 The Procter & Gamble Company Microvalve destine a arreter un ecoulement de liquide

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AYAZI F ET AL: "HIGH ASPECT-RATIO COMBINED POLY AND SINGLE-CRYSTAL SILICON (HARPSS) MEMS TECHNOLOGY" JOURNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS, IEEE INC. NEW YORK, US, vol. 9, no. 3, 1 septembre 2000 (2000-09-01), pages 288-294, XP001010966 ISSN: 1057-7157 *
LEE S ET AL: "THE SURFACE/BULK MICROMACHINING (SBM) PROCESS: A NEW METHOD FOR FABRICATING RELEASED MEMS IN SINGLE CRYSTAL SILICON" JOURNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS, IEEE INC. NEW YORK, US, vol. 8, no. 4, décembre 1999 (1999-12), pages 409-416, XP000964024 ISSN: 1057-7157 *
MACDONALD N C: "SCREAM MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS" MICROELECTRONIC ENGINEERING, ELSEVIER PUBLISHERS BV., AMSTERDAM, NL, vol. 32, no. 1/4, 1 septembre 1996 (1996-09-01), pages 49-73, XP000624901 ISSN: 0167-9317 *
RENARD S: "INDUSTRIAL MEMS ON SOI" JOURNAL OF MICROMECHANICS & MICROENGINEERING, NEW YORK, NY, US, vol. 10, no. 2, 27 septembre 1999 (1999-09-27), pages 245-249, XP008008638 ISSN: 0960-1317 *

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006024651A2 (fr) * 2004-09-03 2006-03-09 Silmach Dispositif d'entrainement, notamment pour mécanisme horloger
WO2006024651A3 (fr) * 2004-09-03 2006-07-27 Silmach Dispositif d'entrainement, notamment pour mécanisme horloger
JP4928455B2 (ja) * 2004-09-03 2012-05-09 シルマック 時計機構のための駆動装置
JP2008512075A (ja) * 2004-09-03 2008-04-17 シルマック 時計機構のための駆動装置
US7636277B2 (en) 2004-09-03 2009-12-22 Silmach Drive device, particularly for a clockwork mechanism
JP2009529429A (ja) * 2005-03-18 2009-08-20 シルマック 半導体材料のエッチングによって形成された作動部品を使用して駆動部品を移動させる方法及び装置
JP2008532782A (ja) * 2005-03-18 2008-08-21 シルマック 半導体のエッチングによって形成された作動部品を使用する被駆動部品を移動させる方法および装置
CN100454181C (zh) * 2005-09-06 2009-01-21 Eta瑞士钟表制造股份有限公司 包括由半导体材料制造的表盘的计时器和用于该计时器的表盘
US7663979B2 (en) 2005-09-06 2010-02-16 Eta Sa Manufacture Horlogère Suisse Timepiece including a dial made of semiconductor material
EP1760557A1 (fr) 2005-09-06 2007-03-07 ETA SA Manufacture Horlogère Suisse Pièce d'horlogerie comportant un cadran en matériau semi-conducteur et cadran pour une telle pièce d'horlogerie
US8477565B2 (en) 2005-10-25 2013-07-02 Eta Sa Manufacture Horlogère Suisse Analogue display device including a planetary gear device
US7505373B2 (en) 2006-11-13 2009-03-17 ETA SA Manufacture Horlogére Suisse MEMS micromotor and timepiece equipped with this micromotor
US7447119B2 (en) 2006-11-13 2008-11-04 Eta Sa Manufacture Horlogère Suisse Drive module comprising an MEMS micromotor, process for the production of this module and timepiece fitted with this module
US7738323B2 (en) 2006-11-13 2010-06-15 Eta Sa Manufacture Horlogère Suisse Arrangement for the mechanical interfacing of a MEMS micromotor with a clock wheel and timepiece comprising this arrangement
EP2164163A1 (fr) * 2008-09-16 2010-03-17 ETA SA Manufacture Horlogère Suisse Moteur électrostatique comportant un actionneur
US8483017B2 (en) 2008-09-16 2013-07-09 ETA SA Manufacture Horlogére Suisse Electrostatic motor including an actuator
CN101677221B (zh) * 2008-09-16 2013-11-13 伊塔瑞士钟表制造股份有限公司 包括致动器的静电马达
TWI469494B (zh) * 2008-09-16 2015-01-11 Eta Sa Mft Horlogere Suisse 包括致動器之靜電式馬達及手錶

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WO2004081695A3 (fr) 2004-11-18
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