FR2699323A1 - Contacteur "reed" et procédé de fabrication de microstructures métalliques tridimensionnelles suspendues. - Google Patents

Contacteur "reed" et procédé de fabrication de microstructures métalliques tridimensionnelles suspendues. Download PDF

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Abstract

Les deux tiges du contacteur ont la forme de lames et chacune d'elles est solidaire du plan de base au niveau d'une des zones conductrices. L'une des poutres au moins prend appui sur le plan de base par l'intermédiaire d'un pied sur lequel elle est montée en porte-à-faux. Le contacteur peut être réalisé par exemple à l'aide du procédé de fabrication selon l'invention. Ce procédé comprend les étapes de former successivement sur un substrat une alternance de niveaux de photorésist et de métallisation. A chaque étape, le niveau de photorésist supérieur est configuré pour créer dans l'épaisseur de celui-ci des espaces libres de croissance dans lesquels on forme par croissance galvanique des plots de métal. Les niveaux de photorésist situés sous le dernier niveau de métallisation jouent le rôle de couches sacrificielles et autorisent la formation de structures métalliques suspendues.

Description

CONTACTEUR"REED"ET PROCEDE DE FABRICATION
DE MICROSTRUCTURES METALLIOUES TRIDIMENSIONNELLES
SUSPENDUES
La présente invention concerne un contacteur dit"à tiges"ou"reed", c'est-à-dire un contacteur comportant une enceinte fermée à l'intérieur de laquelle sont montées deux tiges ou poutres conductrices reliées respectivement à deux moyens de connexion électriques accessibles de l'extérieur de ladite enceinte, et des moyens de rappel pour, en l'absence d'un champ magnétique, rappeler les tiges vers une position de repos dans laquelle leurs parties distales sont séparées l'une de l'autre par un espace. Les tiges ou poutres étant en outre au moins partiellement réalisées dans un matériau ayant une susceptibilité magnétique élevée de manière à ce qu'en présence d'un champ magnétique extérieur d'intensité suffisante, leurs parties distales soient amenées en contact l'une avec l'autre établissant ainsi un contact électrique entre lesdits deux moyens de connexion.
L'invention concerne également un procédé de fabrication par méthode galvanique de microstructures tridimensionnelles métalliques suspendues au-dessus d'un substrat, et notamment un procédé de fabrication du contacteur"reed"ci-dessus.
On connaît déjà des contacteurs du type décrit cidessus, les contacteurs"reed"ou"à tiges"sont en effet des composants électriques courants disponibles dans le commerce. Ils sont le plus souvent destinés à tre utilisés dans des relais en association avec une bobine pouvant produire un champ magnétique. Un tel relais constitué d'un contacteur"reed"et d'une bobine est appelé un relais"reed".
Les contacteurs connus sont le plus souvent constitués de deux tiges en acier ferromagnétiques de petit diamètre disposées dans le prolongement l'une de l'autre et maintenues solidaires l'une de l'autre par fixation chacune dans l'une des deux extrémités d'une ampoule de verre creuse de forme généralement cylindrique.
Les deux tiges d'acier traversent les deux parois dans lesquelles elles sont respectivement fixées et leurs extrémités se dégagent de la paroi intérieure et s'étendent en regard l'une de l'autre en porte-à-fauxà l'intérieur de l'enceinte de verre. Les extrémités des tiges d'acier sont en outre laminées dans la forme de deux lames flexibles dont les extrémités se croisent. En position de repos, c'est-à-dire notamment en l'absence de champ magnétique extérieur, un espace de quelques dixièmes de millimètres sépare les deux lames l'une de l'autre. En présence d'un champ magnétique extérieur d'intensité suffisante ayant une composante parallèle à l'orientation des deux tiges, celles-ci vont se magnétiser. Les deux tiges étant disposées sensiblement dans le prolongement l'une de l'autre, elle vont se magnétiser dans le mme sens et les extrémités libres des deux tiges vont devenir respectivement un pâle nord et un pâle sud. Cela entraînera l'apparition d'une force magnétique attractive entre ces deux extrémités qui vont en conséquence tre amenées et maintenues en contact l'une avec l'autre tant que subsistera le champ magnétique extérieur.
Bien que donnant pleine satisfaction dans de nombreuses applications, de tels contacteurs présentent l'inconvénient d'tre trop grands pour certaines autres applications. Parmi ces applications on peut citer en particulier les détecteurs de fin de course pour diverses applications microtechniques. Les dimensions extérieures d'un tel contacteur sont en effet typiquement d'environ 15 mm pour la longueur de l'ampoule cylindrique en verre et de 2 à 3 mm pour le diamètre de celle-ci. Les deux lames en alliage magnétique quant à elles ont typiquement un diamètre avant laminage de 0,5 mm. Il n'est pas possible de réduire beaucoup les dimensions d'une construction comme celle qui vient d'tre décrite. En effet, il est en particulier nécessaire qu'à mesure que les dimensions du contacteur se réduisent, la précision avec laquelle est déterminée la position relative des deux tiges augmente en proportion. Si ce n'était pas le cas, les extrémités distales des deux tiges risqueraient soit de se toucher en permanence soit d'tre séparées par un espace trop grand pour autoriser la fermeture du contact mme en présence d'un champ magnétique élevé. Dans les contacteurs"reed" connus, les deux tiges sont, comme nous l'avons dit, maintenues solidaires l'une de l'autre par fixation dans la paroi de l'enceinte dans laquelle elles sont enfermées et c'est cette fixation qui détermine leur position relative. L'ampoule de verre servant d'enceinte étant réalisée par façonnage du verre, les tolérances de fabrication sont trop importantes et il est presque impossible d'obtenir un positionnement relatif des deux tiges dont la précision serait meilleure que les quelques dixièmes de millimètres.
La présente invention a donc pour but de pallier les inconvénients qui viennent d'tre décrits en fournissant un contacteur"reed"de très petite dimension qui soit au moins aussi fiable que les contacteurs"reed"connus.
L'invention à également pour but de fournir un procédé pour la fabrication de microstructures tridimensionnelles métalliques suspendues au-dessus d'un substrat, et en particulier de tiges ou poutres minces en matériau ferromagnétique suspendues au-dessus d'un substrat.
Ainsi, l'invention a pour objet un contacteur comportant deux poutres conductrices reliées respectivement à des moyens de connexion électrique, lesdites poutres comprenant chacune une extrémité distale, lesdites extrémités distales étant voisines l'une de l'autre et mobiles l'une par rapport à l'autre entre une première position dite ouverte dans laquelle elles sont séparées l'une de l'autre par un espace, et une deuxième position dite fermée dans laquelle elles sont en contact l'une avec l'autre, ledit contacteur comprenant encore des moyens de rappel pour rappeler lesdites extrémités distales vers ladite position ouverte, lesdites poutres étant en outre réalisées au moins partiellement dans un matériau magnétisable de manière à ce que lorsqu'elles sont soumises à un champ d'induction magnétique d'intensité suffisante, lesdites extrémités distales soient amenées dans ladite position fermée, ledit contacteur étant caractérisé en ce qu'il comprend un plan de base comprenant deux zones électriquement conductrices distinctes, en ce que lesdites poutres sont solidaires dudit plan de base au niveau desdites deux zones conductrices, et en ce que l'une au moins desdites poutres prend appui sur ledit plan de base par l'intermédiaire de moyens de support auxquels elle est suspendue.
Les deux poutres ou lames de contact étant, selon la présente invention, solidaires d'un plan de base et non plus de la paroi d'un ampoule, leur positionnement relatif est beaucoup plus précis. De plus, la construction conforme à l'invention qui vient d'tre décrite se prteà une fabrication par micro-usinage à l'aide de couches sacrificielles et plus particulièrement par une technique faisant appel à des opérations de dépôt galvanique, et notamment à l'aide du procédé objet de la présente invention.
La présente invention a en effet également pour objet un procédé de fabrication par méthode galvanique de microstructures métalliques tridimensionnelles suspendues, à partir d'un substrat, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de :
-a) créer une première couche de photorésist sur une face dudit substrat ;
-b) configurer ladite première couche de photorésist de manière à réaliser dans l'épaisseur de celle-ci au moins un espace libre de croissance découvrant ladite face du substrat ;
-c) faire croître par dépôt galvanique un plot de métal à l'intérieur dudit espace libre, jusqu'à affleurement du métal à la surface du photorésist ;
-d) créer un niveau de métallisation à la surface de ladite première couche de photorésist ;
-e) déposer une nouvelle couche de photorésist sur ledit niveau de métallisation ;
-f) configurer ladite nouvelle couche de photorésist de manière à réaliser dans l'épaisseur de celle-ci au moins un espace libre de croissance découvrant ledit niveau de métallisation ;
-g) faire croître par dépôt galvanique un plot de métal à l'intérieur dudit espace libre réalisé dans la nouvelle couche de photorésist ;
-h) éliminer les couches de photorésist et les parties non fonctionnelles des niveaux de métallisation.
Selon ce procédé, une couche de photorésist donnée rempli d'abord une fonction de"moule"ou de"masque"pour la croissance galvanique puis dans un deuxième temps dans l'hypothèse où une nouvelle couche de photorésist est déposée sur la première, elle remplit le rôle de couche sacrificielle. La mme couche remplissant successivement la fonction de"moule"et celle de couche sacrificielle le procédé se prte à une répétition itérative pour réaliser des structures comportant un nombre quelconque de couches.
Mais d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit donnée à titre d'exemple et prise en référence aux figures annexées sur lesquelles :
-la figure 1 est une vue de côté en coupe d'un contacteur"reed"selon un premier mode de réalisation de la présente invention.
-la figure 2 est une vue de dessus en coupe prise selon II-II de la figure 1.
-les figures 3 à 18 sont des vues de côté en coupe du contacteur de la figure 1 à diverses étapes de sa fabrication selon un mode particulier de mise en oeuvre du procédé de la présente invention.
-les figures 19 à 20 sont des vues en coupe de côté et de dessus respectivement d'un contacteur Ureed' selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention.
En se référant maintenant aux figures 1 et 2, qui représentent un contacteur"reedu 1 à l'invention, on voit que celui-ci est formé d'un plan de base 2 sur lequel prennent appui deux poutres 19,21. On voit plus précisément que les deux poutres 19,21 sont solidaires du plan de base 2 par l'intermédiaire de deux pieds référencés respectivement 15 et 17. Chacune des poutres 19, 21 forme avec le pied auquel elle est fixée une structure d'électrode (référencées 4 et 6 respectivement). Une coiffe 8 recouvre ces deux électrodes et forme avec le plan de base, un enceinte hermétique pour celles-ci. Comme on le verra plus loin, les contacteurs "reed"conformes au présent mode de réalisation de l'invention sont fabriqués de préférence par lots ou "batch"sur des plaquettes ou"wafers"en silicium et sont, en fin de procédé, séparés les uns des autres par découpage. Le plan de base 2 du contacteur 1 est donc constitué par un rectangle de silicium découpé dans la plaquette ayant servi à la fabrication du lot de contacteurs. Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, on pourrait remplacer la plaquette de silicium par une plaque de verre.
Le plan de base 2 comprend une couche superficielle (dont la présence est indiquée par un épaississement des hachures sur les dessins, et qui est référencée 10) formée de dioxyde de silicium et donc électriquement isolante. On voit encore sur la figure 1 que le plan de base comprend sur sa face supérieure, deux zones électriquement conductrices distinctes 12 et 13 constituées par des plages de métallisation. Comme nous l'expliquerons plus en détail plus loin, ces zones de métallisation sont, selon le mode préféré de réalisation de la présente invention, constituées de deux couches de métal distinctes déposées sur le substrat successivement. On voit encore sur la figure 1 que, comme nous l'avons déjà dit, les deux poutres 19,21 sont fixées chacune sur un pied 15,17 et que de plus ces deux pieds sont fixés sur le plan de base 2 au niveau respectivement des deux plages de métallisation 12 et 13. Les deux poutres 19,21 s'étendent horizontalement en porte-à-faux à partir des sommets des deux pieds 15,17 et constituent avec ceux-ci deux structures d'électrodes 4,6 réalisée chacune en une seule pièce. Toujours dans ce présent mode de réalisation, les deux électrodes sont orientées de façon à ce que les parties distales des poutres s'étendent en direction l'une de l'autre, ou plus précisément que les poutres 19,21 s'étendent toutes deux dans le plan vertical qui contient les pieds 15,17 des électrodes. Les électrodes 4,6 sont, comme nous le verrons plus loin, réalisées par croissance galvanique d'un alliage ferromagnétique de préférence du fer et du nickel. Les contacteurs"reed"selon l'invention peuvent tre de dimensions considérablement plus petites que celles qui ont été données plus haut en relation avec les contacteurs de l'art antérieur. Dans le mode de réalisation décrit ici d'un contacteur"reed"selon l'invention, la première électrode 6 pourrait avoir une hauteur comprise typiquement entre 20 et 35 lim, alors que la deuxième électrode 4 aurait une hauteur comprise entre 40 et 70 Fm. Chacune des électrodes pourrait typiquement avoir une longueur de 500 gm (pour la partie flexible) et une largeur de 100 m. Le chevauchement des deux électrodes s'étendrait typiquement sur une longueur de 40 gm et l'espace séparant en hauteur les deux extrémités distales des électrodes serait typiquement compris entre 10 et 15 Fm en position de repos, c'est-à-dire plus précisément en l'absence de champ magnétique. L'épaisseur des poutres 19 et 21 serait également comprises entre 10 et 15 Fm de manière à autoriser une certaine flexibilité de celles-ci. Les poutres que nous venons de décrire ont donc la forme de lames rectangulaires allongées et flexibles qui sont disposées sensiblement dans le prolongement l'une de l'autre. En présence d'un champ magnétique extérieur orienté parallèlement à ces lames, celles-ci vont se magnétiser et une force magnétique attractive va apparaître entre les deux extrémités des lames qui sont voisines l'une de l'autre. Les lames étant de faible épaisseur par rapport à leur longueur et donc relativement flexibles, la force attractive va amener les deux extrémités en contact l'une avec l'autre. Dans ces conditions les deux plages de métallisation 12 et 13 seront reliées électriquement l'une à l'autre et le contacteur sera donc fermé.
Le mélange de fer et de nickel utilisé pour la réalisation des électrodes présente de préférence une faible hystérèse magnétique de façon à ce qu'au moment de la disparition du champ magnétique extérieur, la magnétisation des deux poutres 19,21 disparaisse également et que leurs deux extrémités distales cessent de s'attirer. Dans ces conditions, l'élasticité du métal rappelle les poutres vers leur positon de repos dans laquelle les deux plages de métallisation 12,13 ne sont plus reliées électriquement.
Nous allons maintenant compléter la description du présent mode de réalisation du contacteur selon l'invention en décrivant un mode particulier de mise en oeuvre du procédé de la présente invention qui permet de réaliser de manière avantageuse le contacteur"reed"qui vient d'tre décrit en relation avec les figures 1 et 2.
Comme nous l'avons déjà dit, le présent mode de mise en oeuvre du procédé permet la fabrication de contacteur "reed"par lots ou"batch"sur une plaquette en silicium qui est finalement découpée pour séparer les uns des autres les contacteurs produits.
Les figures 3 à 18 qui décrivent les étapes du procédé de fabrication ne montrent chacune qu'un seul contacteur, mais il est bien évident que ces figures sont en fait des vues partielles d'une plaquette sur laquelle de nombreux contacteurs sont disposés les uns à côté des autres, un seul de ceux-ci étant visible sur la vue partielle.
Une couche de dioxyde de silicium 10 et tout d'abord créée à la surface du silicium par oxydation de la plaquette dans un four en présence d'oxygène. Cette première opération fournit un substrat isolent sur lequel on va ensuite créer durant une deuxième étape, des zones conductrices distinctes 12,13 isolées les unes des autres. Cette opération est réalisée en créant sur le silicium oxydé des plages de métallisation 12,13 conformes à ce qui est représenté à la figure 3. Une couche mince, dite couche d'accrochage en titane 12a, 13a est d'abord déposée sur l'intégralité de la surface de la plaquette par évaporation thermique. L'utilisation de titane est particulièrement avantageuse car ce métal adhère bien au dioxyde de silicium. Une métallisation d'or 12b, 13b est de préférence ensuite déposée sur le titane pour améliorer l'efficacité du dépôt galvanique. Ces couches de métallisation déposées par évaporation thermique sont extrmement minces environ (0,25 Rm). Les deux couches de métallisation ainsi produites sont ensuite gravées selon une technique classique pour produire un réseau de plages conductrices qui sont de préférence connexes sur la plaquette isolante. En effet, pour permettre ultérieurement au dépôt galvanique de se produire, chacune des plages de métallisation devra tre maintenue sous tension à l'aide d'une alimentation. Le fait de prévoir une configuration dans laquelle les plages de métallisation sont connexes a donc l'avantage de permettre de les placer toutes simultanément sous tension à l'aide du mme contacteur électrique. A ce point du procédé de fabrication, le contacteur est semblable à ce qui est représenté sur la figure 3.
Après l'opération de configuration de la métallisation, on dépose une couche de photorésist épais 23 (figure 4) sur la surface de la plaquette. Ce photorésist épais est de préférence déposé par centrifugation. Le photorésist est ensuite configuréà l'aide d'un deuxième masque (non représenté) pour dégager au-dessus des plages de métallisation 12,13 des ouvertures 25,26,27 et 28 dites trous de moulage aux endroits où aura lieu ultérieurement la croissance galvanique. Les blocs métalliques qui seront ainsi formés dans les trous de moulage 25 et 28 constitueront les deux plots de contact 56 permettant de relier le contacteur "reed"à un circuit électronique extérieur, alors que les deux blocs métalliques qui seront formés dans les trous de moulage 26,27 constituerons respectivement la base du pied 15 et le pied 17.
Une fois le photorésist épais configuré, le futur contacteur est semblable à ce qui est représenté à la figure 4. On fait ensuite croître des blocs métalliques 31,32,33 et 34 en un alliage de fer et de nickel ou en or par exemple, par dépôt galvanique dans les orifices 25, 26,27 et 28 ménagés dans le photorésist épais. Le photorésist joue donc à ce stade le rôle de moule. A la fin de la croissance galvanique, le substrat est semblable à ce qui est représenté à la figure 5.
Une nouvelle double métallisation 36a, 36b extrmement mince formée d'une couche d'accrochage en titane recouverte par une couche d'or est ensuite déposée par évaporation thermique sur toute la surface de la plaquette conformément à ce qui est représenté dans la figure 6.
Un nouveau photorésist épais 38 est ensuite déposé sur la deuxième métallisation et configuré pour former un moule prévu pour recevoir un deuxième dépôt galvanique. La deuxième couche de photorésist épais configurée est représentée sur la figure 7. Les trous de moulages 40,41 ménagés dans le photorésist épais 38 ne s'étendent pas exactement à la verticale des blocs métalliques 32,33 qui ont été formé dans la première couche de photorésist 23.
On notera plus particulièrement que le trou de moulage 41 s'étend loin au-delà du bloc métallique 33, la première couche de photorésist 23 joue donc maintenant le rôle de couche sacrificielle permettant la réalisation de structures suspendues.
On réalise ensuite un dépôt galvanique d'un matériau ferromagnétique du fer-nickel par exemple, dans les orifices 40,41 ménagés dans la deuxième couche de photorésist 38 pour constituer d'une part un deuxième étage 43 pour le pied 15 de la deuxième électrode 4 et d'autre part la poutre formant la première électrode 6. On arrte la croissance galvanique avant que l'alliage de fer-nickel n'ait atteint le niveau de la surface du photorésist 38. La figure 8 représente la plaquette à ce stade du procédé. Précisons que, de manière tout à fait générale, selon le procédé de la présente invention, il n'est pas nécessaire qu'il y ait superposition mme partielle entre les blocs métalliques formés par croissance galvanique dans une couche de photorésist et ceux formés dans la couche suivante. Les structures métalliques formées dans la couche supérieure pouvant le cas échéant, tre entièrement suspendues ou libres.
On dépose ensuite, sur le fer-nickel, par croissance galvanique toujours, un engraissement d'or 45 prévu pour améliorer le contact électrique entre les deux électrodes 4,6 lorsque leurs parties distales 19,21 se touchent durant le fonctionnement du contacteur. On voit sur la figure 9 l'état du contacteur une fois que le dépôt de l'engraissement d'or est terminé.
Une troisième couche de photorésist épais 47 est ensuite réalisée sur toute la surface de la plaquette.
L'épaisseur du photorésist déposé durant cette étape est égale à l'écart séparant les deux poutres 19,21 dans le sens de la hauteur dans le contacteur 1 terminé. Cette troisième couche de photorésist 47 est également configurée pour réaliser un trou de moulage 48 prévu pour recevoir à l'étape suivante le troisième niveau du pied 15 de la deuxième électrode 4. Le troisième niveau de photorésist 47 configuré est visible sur la figure 10.
Un troisième dépôt galvanique de fer-nickel ou d'or par exemple est ensuite réalisé à l'intérieur de l'orifice pratiqué dans le photorésist conformément à ce qui est représenté à la figure 11.
Une nouvelle double couche mince de titane et d'or 50a, 50b est ensuite réalisée sur toute l'étendue de la plaquette par évaporation thermique conformément à ce qui est représenté sur la figure 12.
Une quatrième couche de photorésist épais 52 est ensuite réalisée sur toute l'étendue de la plaquette. Ce photorésist est alors configuré pour réaliser un orifice 54 pour le moulage de la poutre 19 formant la deuxième électrode 4 qui sera elle aussi réalisée par dépôt galvanique dans une étape ultérieure. La quatrième couche de photorésist 52 configurée est également visible sur la figure 13.
Une couche d'or 53 est d'abord constituée par dépôt galvanique dans le fond du trou de moulage 54 pratiqué dans le photorésist 52. Cette couche d'or 53 constitue un engraissement sur la poutre 19 formant la deuxième électrode 4 qui servira comme l'engraissement d'or 45 qui a été réalisé précédemment sur la poutre 21 formant la première électrode 6 pour favoriser le contact électrique entre celles-ci. La figure 14 représente le à la fin de l'étape du dépôt de ce deuxième engraissement d'or.
Le noyau en fer-nickel de la poutre 19 formant la deuxième électrode 4 est ensuite réalisé par un dernier dépôt galvanique. La figure 15 représente le contacteur "reed"1 selon l'invention une fois toutes les étapes de dépôt galvanique terminées. L'écartement entre les deux électrodes 4,6 étant dans ce mode de réalisation déterminé uniquement par l'épaisseur de la troisième couche de photorésist épais, il sera possible de produire des contacteurs avec des tolérances extrmement fines dans le positionnement des électrodes.
Le contacteur est ensuite soumis à un réactif d'attaque pour dégager soit en une seule opération soit par étapes, les deux électrodes 4,6 et donc éliminer aussi bien les couches de photorésist 23,38,47 et 52 que les métallisations d'or et de titane 36 et 50. On voit sur la figure 16 les deux électrodes 4,6 du contacteur terminées. Les électrodes 4,6 étant essentiellement réalisées dans une alliage de fer-nickel, elles sont ferromagnétiques et donc fortement magnétisables. La réalisation des poutres 19,21 selon le procédé par couches successives qui vient d'tre décrit permet de donner à celle-ci une épaisseur déterminée. Cette épaisseur étant choisie de manière à fournir la flexibilité nécessaire pour permettre aux extrémités distales des deux poutres de venir se toucher en présence d'un champ magnétique relativement faible. Pour éviter tout risque d'oxydation de l'alliage de fer-nickel, les électrodes sont ensuite placées dans une enceinte hermétique remplie d'un gaz inerte. A cet effet, on colle sur la plaquette un capot alvéolé 8 réalisé par exemple en verre micro-usiné qui une fois collé sur la plaquette enfermera chaque paire d'électrodes 4,6 dans une alvéole individuelle (l'épaisseur de colle joignant le capot au substrat est référencée 60 sur la figure 17). La figure 17 représente partiellement la plaquette sur laquelle le capot alvéolé 8 a été collé.
A ce stade de la réalisation, une plaquette unique recouverte d'un capot 8 comprenant une multiplicité d'alvéoles (seul un fragment de cet assemblage étant représenté sur la figure 17) regroupe tout un lot de contacteurs. L'assemblage de la plaquette et du capot définit donc une multiplicité de cavités dont approximativement la moitié enferme la paire d'électrodes d'un contacteur, alors que les autres cavités enferment des plots de contact 56.
La distribution exacte des contacteurs et des plots de contact 56 dans les différentes alvéoles dépend naturellement de la forme particulière des masques utilisés pour la configuration des couches de photorésist.
Le lot de contacteurs assemblés doit maintenant tre scié pour séparer les contacteurs les uns des autres.
Cette opération s'effectue de préférence en deux étapes. Dans une première étape la matière du capot est entaillée sur une profondeur suffisante pour la rendre aisément cassable. Cette opération produit les entailles 58 visibles sur la figure 18. Une fois cette opération effectuée la plaquette est, dans une deuxième étape, découpée pour séparer tous les contacteurs individuels les uns des autres. Une fois la séparation des différents contacteurs réalisés, il est facile de casser les fragments de capot qui sont situés au-dessus de chacun des plots de contacts 56 puisque ces fragments ont déjà été entaillés durant la première étape de sciage. Une fois ces fragments de capot retirés, les plots de contact 56 sont aisément accessibles pour réaliser les connexions du contacteur terminé avec un circuit électrique extérieur.
L'étape de découpage qui vient d'tre décrite fourni typiquement plusieurs milliers de contacteurs à partir d'une plaquette de 10 cm de diamètre.
Les figures 19 et 20 représentent un contacteur "reed"selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention. Dans ce deuxième mode de réalisation, la poutre 121 formant la première électrode 106 est fixée directement à la plage conductrice 113 du substrat 102, contrairement à la deuxième électrode 104, l'électrode 106 ne comprend donc pas de pied. Dans ce mode de réalisation, on n'utilise que trois couches de photorésist épais pour la fabrication du contacteur au lieu de quatre dans le mode de réalisation décrit plus haut. La première électrode 106 n'étant évidement pas flexible dans le présente mode de réalisation, la poutre 119 de la deuxième électrode 104 devra à elle seule marquer un fléchissement suffisant en présence d'un champ magnétique extérieur pour fermer le contacteur.
Finalement, rappelons que le contacteur"reed"selon l'invention peut évidemment tre réalisé selon un procédé de micro-usinage différent de celui de la présente invention, et que réciproquement le procédé de la présente invention ne se limite pas à la réalisation de contacteurs "reed". La portée de la présente invention étant définie par les deux revendications indépendantes annexées.

Claims (5)

  1. 1. Contacteur comportant deux poutres (19,21 ; 119,121) conductrices reliées respectivement à des moyens de connexion électrique (56), lesdites poutres comprenant chacune une extrémité distale, lesdites extrémités distales étant voisines l'une de l'autre et mobiles l'une par rapport à l'autre entre une première position dite ouverte dans laquelle elles sont séparées l'une de l'autre par un espace, et une deuxième position dite fermée dans laquelle elles sont en contact l'une avec l'autre, ledit contacteur comprenant encore des moyens de rappel pour rappeler lesdites extrémités distales vers ladite position ouverte, lesdites poutres (19,21 ; 119,121) étant en outre réalisées au moins partiellement dans un matériau magnétisable de manière à ce que lorsqu'elles sont soumises à un champ d'induction magnétique d'intensité suffisante, lesdites extrémités distales soient amenées dans ladite position fermée, ledit contacteur étant caractérisé en ce qu'il comprend un plan de base (2,102) comprenant deux zones électriquement conductrices distinctes (12,13 ; 112,113), en ce que lesdites poutres (19,21 ; 119,121) sont solidaires dudit plan de base au niveau desdites deux zones conductrices, et en ce que l'une au moins (19,21 ; 119) desdites poutres prend appui sur ledit plan de base par l'intermédiaire de moyens de support (15,17 ; 115) auxquels elle est suspendue.
    REVENDICATIONS
  2. 2. Contacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une coiffe (8 ; 108) qui recouvre les poutres (19,21 ; 119,121) et qui est fixée sur ledit plan de base (2 ; 102) pour former avec ce dernier une enceinte fermée, et en ce que lesdits moyens de connexion (56) sont disposés à l'extérieur de ladite enceinte.
  3. 3. Procédé de fabrication par méthode galvanique de microstructures métalliques tridimensionnelles (4,6 ; 104) suspendues, à partir d'un substrat, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de :
    -a) créer une première couche (23) de photorésist sur une face dudit substrat ;
    -b) configurer ladite première couche de photorésist de manière à réaliser dans l'épaisseur de celle-ci au moins un espace libre de croissance (25,27,28,29) découvrant ladite face du substrat ;
    -c) faire croître par dépôt galvanique un plot de métal (31,32,33,34) d l'intérieur dudit espace libre, jusqu'à affleurement du métal à la surface du photorésist ;
    -d) créer un niveau de métallisation (36) à la surface de ladite première couche de photorésist ;
    -e) déposer une nouvelle couche (38) de photorésist sur ledit niveau de métallisation ;
    -f) configurer ladite nouvelle couche de photorésist de manière à réaliser dans l'épaisseur de celle-ci au moins un espace libre de croissance (40,41) découvrant ledit niveau de métallisation ;
    -g) faire croître par dépôt galvanique un plot de métal (43,21) à l'intérieur dudit espace libre réalisé dans la nouvelle couche de photorésist ;
    -h) éliminer les couches de photorésist et les parties non fonctionnelles des niveaux de métallisation.
  4. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape initiale comporte les opérations suivantes :
    -créer une couche de métallisation d'accrochage (12a, 13a ; 112a, 113a) sur des zones déterminées du substrat ;
    -créer une couche de métallisation secondaire (12b, 13b ; 112b, 113b) en un métal non oxydable sur ladite couche de métallisation d'accrochage.
  5. 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte encore entre l'étape g et l'étape h, les opérations supplémentaires successives de :
    -i) créer un nouveau niveau de métallisation à la surface de la nouvelle couche de photorésist ;
    -j) effectuer à nouveau dans l'ordre les étapes e, f et g.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7503795U (de) * 1974-02-07 1975-07-31 Ygfors Trading Ab Kontaktträger für Relais
DD248454A1 (de) * 1986-04-18 1987-08-05 Ilmenau Tech Hochschule Miniaturisiertes elektromagnetisches schaltelement
WO1988004877A1 (fr) * 1986-12-17 1988-06-30 The Foxboro Company Procede de fabrication de cartes de circuits multicouches
EP0337331A1 (fr) * 1988-04-14 1989-10-18 Alcatel SEL Aktiengesellschaft Procédé pour fabriquer une ligne de transmission blindée de tous côtés
US4899439A (en) * 1989-06-15 1990-02-13 Microelectronics And Computer Technology Corporation Method of fabricating a high density electrical interconnect
US4915983A (en) * 1985-06-10 1990-04-10 The Foxboro Company Multilayer circuit board fabrication process
EP0459665A1 (fr) * 1990-05-28 1991-12-04 International Business Machines Corporation Procédé de fabrication d'un circuit imprimé multicouche

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7503795U (de) * 1974-02-07 1975-07-31 Ygfors Trading Ab Kontaktträger für Relais
US4915983A (en) * 1985-06-10 1990-04-10 The Foxboro Company Multilayer circuit board fabrication process
DD248454A1 (de) * 1986-04-18 1987-08-05 Ilmenau Tech Hochschule Miniaturisiertes elektromagnetisches schaltelement
WO1988004877A1 (fr) * 1986-12-17 1988-06-30 The Foxboro Company Procede de fabrication de cartes de circuits multicouches
EP0337331A1 (fr) * 1988-04-14 1989-10-18 Alcatel SEL Aktiengesellschaft Procédé pour fabriquer une ligne de transmission blindée de tous côtés
US4899439A (en) * 1989-06-15 1990-02-13 Microelectronics And Computer Technology Corporation Method of fabricating a high density electrical interconnect
EP0459665A1 (fr) * 1990-05-28 1991-12-04 International Business Machines Corporation Procédé de fabrication d'un circuit imprimé multicouche

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