ITTO990072A1

ITTO990072A1 - Dispositivo di micro-rele' a controllo elettrostatico.

Info

Publication number: ITTO990072A1
Authority: IT
Inventors: Piero Perlo; Sabino Sinesi; Marco Pizzi; Valerian Koniachkine
Original assignee: Fiat Ricerche
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 1999-02-02
Publication date: 2000-08-02
Also published as: IT1307131B1; EP1026718A2; EP1026718A3; EP1026718B1; DE69905233D1; DE69905233T2; ES2189379T3

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo di micro-relè a controllo elettrostatico ''

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo di micro-relè a controllo elettrostatico.

Sono già stati proposti in passato motori elettrostatici di bassa potenza e piccole dimensioni adatti all'impiego come attuatori in applicazioni di tecnologia microelettronica, per l'azionamento di dispositivi meccanici e simili in condizioni in cui si verificano vibrazioni, come ad esempio in campo automobilistico. Tali attuatori elettrostatici fanno uso di lamine flessibili, dette anche ciglia, o "petali", elettricamente conduttrici, aventi ciascuna un'estremità associata ad uno statore e l'estremità opposta adiacente ad un traslatore. L'applicazione di impulsi di tensione fra i petali ed un elettrodo associato al traslatore provoca l'adesione per effetto elettrostatico dei petali al traslatore con il conseguente movimento di quest'ultimo rispetto allo statore.

Un attuatore del tipo sopra indicato è ad esempio descritto in Dyatlov v. L., Konyaskin V. v., Potapov B. S. e Pyankov Yu. A., "Prospects of thè Employment of Synchrotron Radiation in film elettrostatic attuator technology", Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A359 (1995), pagine 394-395.

Lo scopo della presente invenzione è quello di proporre un nuovo tipo perfezionato di micro-relè.

In vista di raggiungere tale scopo, l'invenzione ha per oggetto un dispositivo di micro-relè, caratterizzato dal fatto che comprende:

- una base di sopporto, recante un elettrodo ed una coppia di contatti elettrici fissi, fra loro distanziati, situati ai due lati dell'elettrodo, e - un petalo mobile, comprendente un film sottile di materiale elettricamente conduttore, avente almeno una prima estremità connessa alla base di sopporto ed una parte mobile recante un contatto mobile che presenta porzioni di estremità sporgenti lateralmente dal petalo,

detto petalo essendo atto ad essere richiamato per effetto elettrostatico verso detto elettrodo quando viene applicata tensione fra detto petalo e detto elettrodo, in modo tale per cui le porzioni di estremità di detto contatto mobile entrano in impegno rispettivamente con la suddetta coppia di contatti elettrici fissi.

In una forma preferita di attuazione, il petalo presenta entrambe le sue estremità connesse alla base di sopporto e reca un secondo contatto mobile destinato a cooperare con una seconda coppia di contatti fissi predisposti sulla base di sopporto ai due lati di un secondo elettrodo. In tale forma preferita di attuazione, è possibile provocare alternativamente la chiusura del primo contatto mobile sulla prima coppia di contatti fissi o del secondo contatto mobile sulla seconda coppia di contatti fissi applicando alternativamente tensione fra il petalo ed il primo elettrodo o fra il petalo ed il secondo elettrodo.

Ulteriori caratteristiche e i vantaggi dell'invenzione risulteranno dalla descrizione che segue con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

la figura 1 è una vista prospettica schematica di una forma preferita di attuazione del micro-relè secondo l'invenzione,

le figure 2, 3, 4, sono rispettivamente una vista laterale, una vista di estremità ed una vista in pianta del micro-relè della figura 1,

le figure 5, 6 illustrano anch'esse una vista laterale del micro-relè della figura 1, ma in due differenti condizioni di funzionamento, e

le figure 7, 8, illustrano anch'esse viste di estremità del micro-relè secondo l'invenzione nelle due condizioni operative delle figure 5, 6.

Nei disegni, il numero 1 indica nel suo insieme un dispositivo comprendente due micro-relè elettrostatici. Il dispositivo 1 comprende una base di sopporto 2, o sottostrato ed una parte mobile 3. La base di sopporto 2 è costituita da una lamina 4 di allumina, o silicio, o vetro, o materiale plastico, a seconda delle applicazioni, dello spessore di qualche millimetro. Sulla lamina 4 vengono realizzati due elettrodi distinti 5, 6, ad esempio per evaporazione, sputtering o serigrafia). Successivamente la superficie viene isolata con uno strato 7 di materiale dielettrico o ferroelettrico dello spessore compreso fra un decimo e qualche decina di micrometri.

La parte mobile 3 è costituita da un petalo 8 in forma di film metallico, realizzato per evaporazione o sputtering dello spessore di alcuni micrometri e di lunghezza compresa fra qualche centinaia di micrometri e qualche millimetro. Sulla superficie del film 8, in due zone distinte nelle parte centrale di esso, si realizzano due strati di dielettrico isolante 9 dello spessore di qualche micrometro. Sopra gli strati 9 si realizzano per evaporazione successivamente per elettrodeposizione due barrette di materiale elettricamente conduttore 10 fungenti da contatti mobili. I contatti mobili 10 hanno uno spessore di qualche centinaio di micrometri, dimensionato in funzione della corrente destinata ad attraversarli. Il petalo 8 viene fissato ad entrambe le sue estremità sulla superficie della base 2.

Sopra la base 2, ai due lati dello strato dielettrico 7, sono posizionate due coppie di contatti fissi 11, 12 rispettivamente connesse a due coppie di piste elettriche 13, 14 destinate ad essere connesse ad un circuito elettrico.

Come visibile chiaramente nelle figure 5, 6, applicando una tensione elettrica fra il petalo 8 ed 11 primo elettrodo 5 oppure fra il petalo 8 ed il secondo elettrodo 6, si provoca un'adesione per effetto elettrostatico di un lato o dell'altro lato del petalo 8 sopra la base 2. Corrispondentemente, si determina un impegno di 1 dei due contatti mobili 10 con la corrispondente coppia di contatti fissi 11 o 12, così da chiudere il circuito delle due piste elettriche 13 o delle due piste elettriche 14. Al cessare dell'alimentazione di una tensione elettrica fra petalo ed uno dei due elettrodi 5, 6 il petalo β ritorna nella posizione illustrata nelle figure 1, 2 per la sua elasticità.

Naturalmente, fermo restando al principio del trovato, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio .

In particolare, è evidente che l'invenzione si applica anche al caso in cui sia previsto un petalo 8 provvisto di un unico contatto mobile 10 e cooperante con un unico elettrodo 5, in associazione ad un'unica coppia di contatti mobili 11. E' altresì evidente che il petalo 8 può avere qualsiasi conformazione ed essere connesso alla parte fissa del dispositivo anche ad una sola sua estremità.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di micro-relè a controllo elettrostatico, comprendente: - una base di sopporto (2), recante almeno un elettrodo (5) ed una coppia di contatti elettrici fissi (11) fra loro distanziati, situati ai due lati dell'elettrodo (5), - un petalo mobile (8), comprendente un film sottile di materiale elettricamente conduttore, avente almeno una porzione d'estremità connessa alla base di sopporto (2) ed una parte mobile recante un contatto mobile (10) avente porzioni di estremità sporgenti lateralmente dal petalo (8), detto petalo essendo atto ad essere richiamato per effetto elettrostatico verso detto elettrodo quando viene applicata una tensione elettrica fra l'elettrodo (5) ed il petalo (8), in modo tale per cui le suddette porzioni di estremità del contatto mobile (10) entrano in impegno con la suddetta coppia di contatti fissi (11).
2. Dispositivo di micro-relè secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il petalo (8) ha entrambe le sue estremità connesse alla base di sopporto (2) ed è provvisto di un secondo contatto mobile (10) destinato a cooperare con una seconda coppia di contatti fissi (12) predisposti sopra la base di sopporto (2) ai due lati di un secondo elettrodo (6) che è pure associato sopra la base di sopporto (2) in posizione distanziata dal suddetto primo elettrodo (5).
3. Dispositivo di micro-relè secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la base di sopporto (2) include uno strato di materiale dielettrico (7) che copre il primo ed il secondo elettrodo (5, 6).
4. Dispositivo di micro-relè secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la base di sopporto (2) include una lamina (4) costituita da un materiale scelto fra allumina, silicio, vetro, plastica.
5. Dispositivo di micro-relè secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i due suddetti elettrodi (5, 6) vengono realizzati con una tecnica scelta fra evaporazione, sputtering, serigrafia, spin coating.
6. Dispositivo di micro-relè secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che ciascun contatto mobile (10) è disposto sopra il petalo (8) con l'interposizione di uno strato di materiale dielettrico (9).
7. Dispositivo di micro-relè secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che anche il movimento del petalo in allontanamento da detto elettrodo (5) viene ottenuto mediante applicazione di una sezione elettrica. Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.