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EP1730738A1 - Flexible indented membrane - Google Patents

Flexible indented membrane

Info

Publication number
EP1730738A1
EP1730738A1 EP05744606A EP05744606A EP1730738A1 EP 1730738 A1 EP1730738 A1 EP 1730738A1 EP 05744606 A EP05744606 A EP 05744606A EP 05744606 A EP05744606 A EP 05744606A EP 1730738 A1 EP1730738 A1 EP 1730738A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
notches
membrane
membrane according
support points
separating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05744606A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Serge Gidon
Olivier Lemonnier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP1730738A1 publication Critical patent/EP1730738A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C23/00Digital stores characterised by movement of mechanical parts to effect storage, e.g. using balls; Storage elements therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0064Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
    • B81B3/0067Mechanical properties
    • B81B3/007For controlling stiffness, e.g. ribs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0127Diaphragms, i.e. structures separating two media that can control the passage from one medium to another; Membranes, i.e. diaphragms with filtering function
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/03Static structures
    • B81B2203/0323Grooves
    • B81B2203/0346Grooves not provided for in B81B2203/033 - B81B2203/0338
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/03Static structures
    • B81B2203/0361Tips, pillars
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/05Type of movement
    • B81B2203/051Translation according to an axis parallel to the substrate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/05Type of movement
    • B81B2203/058Rotation out of a plane parallel to the substrate

Definitions

  • micro-tips deforms locally under the action of local forces applied perpendicularly to its surface by micro-tips, under the control of electronic addressing and micro-tip control means, to allow recording of data on the support of memory. It is thus possible to achieve very high memory densities. However, it may be important, in particular for questions of tribology, to reduce as much as possible the stiffness of the memory medium under the microdots, without however limiting the dimensional stability of the memory medium in its plane.
  • the invention aims to remedy the above drawbacks.
  • a flexible membrane according to the appended claims and, more particularly by a flexible membrane comprising at least one thin layer in which are formed a plurality of notches, between which are located support points. for mechanical actuating elements intended to locally deform the membrane with which they come into contact at the support points.
  • the notches are arranged periodically in the plane of the membrane.
  • the notches may be linear, T-shaped, H-shaped or notched and have enlarged ends, of substantially circular section.
  • the membrane constitutes a data recording medium intended to cooperate with a two-dimensional network of micro-tips coming into contact with the membrane at said support points.
  • Figures 2 to 5 show a pattern of a flexible membrane according to the invention with different embodiments of the notches.
  • the rows and columns are not necessarily horizontal and vertical respectively.
  • the rows and the columns then each alternately comprise first notches (2a) arranged in a first direction and second notches (2b) arranged in a second direction.
  • the step (p3) separating two first adjacent notches (2a) of the same line is preferably substantially equal to twice the step (p1) separating, in the second direction, two support points (3) adjacent, the pitch (p4) separating two adjacent second notches (2b) of the same column being substantially equal to twice the pitch (p2) separating, in the first direction, two adjacent support points 3.
  • the different steps mentioned above can be of the order of 100 ⁇ m for p1 and p2 and of the order of 200 ⁇ m for p3 and p4, the length of the notches being of the order of 120 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • the membrane 1 thus perforated has increased flexibility in the transverse direction, without reducing the precision and the geometric quality of the membrane in its plane.
  • the membrane Under the action of an actuating element exerting a force on a fulcrum 3, the membrane deforms transversely to its plane and has tears at the location of the notches 2 adjacent to said fulcrum.
  • This increase in flexibility is all the more important as the notches 2 are long and leave little material constituting the membrane between them.
  • a limit to the transverse flexibility of the membrane is however constituted by the loss of geometric rigidity of the membrane in its plane.
  • the staggered structure described above provides good support of the ends of the elementary patterns, avoiding surface raising effects during the stages of production of the membrane consisting in releasing the surfaces.
  • the arrangement of the notches can be arbitrary. It is in particular possible to use structures in the form of square, rectangular meshes (for example illustrated in FIGS. 1 and 2), in rhombus, etc.
  • the shape of the notches can also be arbitrary.
  • the notches can be linear, as shown in FIG. 1, possibly with enlarged ends, for example of substantially circular section, as shown in FIG. 2.
  • Other geometric shapes are possible, in particular notches T-shaped, H-shaped, notched, as shown in Figures 3 to 5 respectively, or by a combination of these shapes on the same membrane.
  • the widening of the ends of the notches, illustrated in FIG. 2 can be used whatever the shape of the notch (linear, T, H, square, etc.).
  • a vertical notch 2a connected to a horizontal notch 2b adjacent to the same line constitute a single complex notch, in the form of a lying T.
  • two horizontal notches 2b connected by a vertical notch 2a of the same column form a single complex notch, in the shape of a coated H.
  • the number and / or dimensions of the notches are adapted to the minimum rigidity necessary for the membrane to play the role assigned to it.
  • FIGS. 6 to 8 A particular method of manufacturing an openwork membrane is illustrated in FIGS. 6 to 8.
  • a sacrificial layer 4, for example made of silica, is formed on a substrate 5.
  • a layer 6, for example made of silicon nitride intended to constitute the membrane 1, is then deposited on the sacrificial layer 4.
  • a mask 7, corresponding to the desired pattern for the notches, is formed, for example by photo- lithography in a resin layer, deposited on layer 6 ( Figure 6).
  • the stack of layers 4 to 6 can also consist of silicon on insulator (SOI), which incorporates a layer of silica constituting an insulator and which can serve as a sacrificial layer 4.
  • SOI silicon on insulator
  • the silica layer can optionally, in known manner, also ensuring a separation layer function for a possible transfer of the membrane for assembly in accordance with Smartcut TM technology.
  • the notches 2 are then formed in the layer 6, by anisotropic etching, preferably up to the level of the sacrificial layer 4 in silica (FIG. 7).
  • This anisotropic etching can be carried out, in a known manner, by ion bombardment or by selective chemical attack, for example by potassium hydroxide (KOH) if the layer constituting the membrane is made of silicon.
  • KOH potassium hydroxide
  • the sacrificial layer 4 is then attacked, for example by selective isotropic etching in the aqueous phase, with hydrofluoric acid, by means of the notches 2 (FIG. 8).
  • the membrane structure is thus released, by isotropic chemical attack stopped after a predetermined time, long enough to release the membrane.
  • the latter remains fixed to the substrate 5 by the remaining part of the sacrificial layer 4, constituting a support frame for the membrane.
  • the resin mask can then be removed, in a known manner, and possible additional layers of the membrane can then be deposited on the etched and released membrane.
  • the openwork flexible membrane 1 according to the invention can be used in all structures with flexible membranes requiring great flexibility transverse and, more particularly in all structures in which a flexible membrane is intended to cooperate with a mechanical actuating structure bearing on the membrane at a number of support points 3, which can be movable in the plane of the membrane.
  • An openwork membrane 1 can in particular be used as a memory medium in the field of data processing or in the field of multimedia.
  • the membrane then serves as a data recording medium cooperating with a two-dimensional network of microtips.
  • the flexible membrane 1 can be carried by a frame 8 forming a plurality of adjacent cells. Each cell then cooperates with at least one microtip 9.
  • the two-dimensional network of microtips is, for example, formed on a base 10 disposed opposite the membrane 1, parallel to the latter.
  • a relative movement of the micro-tips 9 and of the membrane 1 constituting the memory medium can be printed on the membrane and / or on the micro-tips by actuators (not shown), themselves controlled by microcomputer.
  • the control and addressing or multiplexing of the micro-tips 9 in the reading or writing position is carried out by any appropriate means, preferably by an electronic circuit produced in technology integrated in the base 10.
  • the use of the perforated membrane according to the invention not only makes it possible to compensate for possible differences in height of the micro-tips and possible deformations of the base supporting the micro-tips, but also to reduce the bearing force of the micro-tips on the membrane 1 .
  • the flexible perforated membrane 1 described above can also be used to form elementary membranes 1 a and 1 b, in a data recording device of the type described in the patent application.
  • the particular embodiment shown in Figure 10 allows to limit the side effects related to the use of a frame.
  • the flexible membrane comprises a first elementary membrane 1a, associated with the frame 8 as in FIG. 9, and a second elementary membrane 1b, intended to come into contact with the network of microtips 9.
  • the two elementary membranes 1a and 1b are separated by a network of spacers 11, which is offset laterally with respect to the frame 8.
  • the spacers 11 have a thickness sufficient to avoid contact between the two elementary membranes during their deformation.
  • the perforated membrane according to the invention can also be used, supported on studs, in the field of adaptive optics or to produce space modulators with deformable mirror.
  • the flexibility introduced by the notches 2 is used to facilitate the tilting by a network of actuators of the elements of a mirror constituted by the membrane, which then comprises a reflective layer.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

The flexible membrane (1) comprises at least one thin layer with a plurality of indentations (2) formed therein, wherein bearing points (3) for actuating elements are disposed between said indentations in order to locally deform the membrane. The thus open-worked membrane (1) is more flexible in a cross direction. The open-worked membrane (1) can act as a support for the recording of data, cooperating with a micro-point bi-dimensional network.

Description

Membrane souple comportant des entaillesSoft membrane with notches
Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention
L'invention concerne une membrane souple, notamment destinée à constituer le support de mémoire d'un dispositif d'enregistrement de données.The invention relates to a flexible membrane, in particular intended to constitute the memory support of a data recording device.
État de la techniqueState of the art
La demande de brevet international de la Demanderesse, déposée le 1er octobre 2003 sous le n° PCT/FR2003/002879, propose d'utiliser une membrane souple pour constituer le support de mémoire d'un dispositif d'enregistrement de données. Celui-ci comporte un réseau bidimensionnel de micro-pointes, dont l'apex est généralement de dimensions nanométriques, disposé dans un plan, face au support de mémoire constitué par la membrane souple, portée par un cadre formant une pluralité d'alvéoles, associées chacune à au moins une micro-pointe. La souplesse de la membrane permet de compenser les dispersions dans la hauteur des micro-pointes. La membrane souple peut être constituée par une couche ou par un empilement de couches d'extrêmement faible épaisseur, de l'ordre de quelques nanomètres à quelques micromètres. Elle se déforme localement sous l'action de forces locales appliquées perpendiculairement à sa surface par les micro-pointes, sous le contrôle de moyens électroniques d'adressage et de contrôle des micro-pointes, pour permettre l'enregistrement de données sur le support de mémoire. Il est ainsi possible d'atteindre de très hautes densités de mémoire. Or, il peut être important, notamment pour des questions de tribologie, de diminuer au maximum la raideur du support de mémoire sous les micro-pointes, sans toutefois limiter la stabilité dimensionnelle du support de mémoire dans son plan.The Applicant's international patent application, filed on October 1, 2003 under the number PCT / FR2003 / 002879, proposes using a flexible membrane to constitute the memory support of a data recording device. This comprises a two-dimensional network of micro-tips, the apex of which is generally of nanometric dimensions, arranged in a plane, facing the storage medium constituted by the flexible membrane, carried by a frame forming a plurality of cells, associated each with at least one micro-tip. The flexibility of the membrane makes it possible to compensate for the dispersions in the height of the microtips. The flexible membrane can be formed by a layer or by a stack of extremely thin layers, of the order of a few nanometers to a few micrometers. It deforms locally under the action of local forces applied perpendicularly to its surface by micro-tips, under the control of electronic addressing and micro-tip control means, to allow recording of data on the support of memory. It is thus possible to achieve very high memory densities. However, it may be important, in particular for questions of tribology, to reduce as much as possible the stiffness of the memory medium under the microdots, without however limiting the dimensional stability of the memory medium in its plane.
Objet de l'inventionSubject of the invention
L'invention a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus.The invention aims to remedy the above drawbacks.
Selon l'invention, ce but est atteint par une membrane souple selon les revendications annexées et, plus particulièrement par une membrane souple comportant au moins une couche mince dans laquelle sont formées une pluralité d'entailles, entre lesquelles sont localisés des points d'appui pour des éléments d'actionnement mécaniques destinés à déformer localement la membrane avec laquelle ils viennent en contact aux points d'appui.According to the invention, this object is achieved by a flexible membrane according to the appended claims and, more particularly by a flexible membrane comprising at least one thin layer in which are formed a plurality of notches, between which are located support points. for mechanical actuating elements intended to locally deform the membrane with which they come into contact at the support points.
Selon un développement de l'invention, les entailles sont disposées périodiquement dans le plan de la membrane.According to a development of the invention, the notches are arranged periodically in the plane of the membrane.
Selon un mode de réalisation préférentiel, les entailles sont disposées sous forme de lignes et de colonnes, comportant chacune alternativement des premières entailles disposées selon une première direction et des secondes entailles disposées selon une seconde direction, qui peut avantageusement être sensiblement orthogonale à la première.According to a preferred embodiment, the notches are arranged in the form of rows and columns, each comprising alternately first notches arranged in a first direction and second notches arranged in a second direction, which can advantageously be substantially orthogonal to the first.
Les entailles peuvent être linéaires, en forme de T, en forme de H ou en forme de créneaux et comporter des extrémités élargies, de section sensiblement circulaire. Selon un développement de l'invention, la membrane constitue un support d'enregistrement de données destiné à coopérer avec un réseau bidimensionnel de micro-pointes venant en contact avec la membrane auxdits points d'appui.The notches may be linear, T-shaped, H-shaped or notched and have enlarged ends, of substantially circular section. According to a development of the invention, the membrane constitutes a data recording medium intended to cooperate with a two-dimensional network of micro-tips coming into contact with the membrane at said support points.
Description sommaire des dessinsBrief description of the drawings
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels :Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description which follows of particular embodiments of the invention given by way of nonlimiting examples and represented in the appended drawings, in which:
La figure 1 illustre un mode particulier de réalisation d'une membrane souple selon l'invention.FIG. 1 illustrates a particular embodiment of a flexible membrane according to the invention.
Les figures 2 à 5 représentent un motif d'une membrane souple selon l'invention avec différentes variantes de réalisation des entailles.Figures 2 to 5 show a pattern of a flexible membrane according to the invention with different embodiments of the notches.
Les figures 6 et 8 illustrent un mode particulier de fabrication d'une membrane selon l'invention. Les figures 9 et 10 illustrent l'utilisation d'une membrane selon l'invention dans des dispositifs d'enregistrement de données à micro-pointes.Figures 6 and 8 illustrate a particular method of manufacturing a membrane according to the invention. FIGS. 9 and 10 illustrate the use of a membrane according to the invention in micro-tip data recording devices.
Description de modes particuliers de réalisationDescription of particular embodiments
Comme représenté à la figure 1 , une membrane souple 1 comporte, dans le plan de la membrane 1 , une pluralité d'entailles 2, ou saignées, entre lesquelles sont disposés des points d'appui 3 pour des éléments d'actionnement destinés à déformer localement et sélectivement la membrane 1. Dans un mode de réalisation préférentiel, les entailles 2 traversent toute l'épaisseur de la membrane 1 , qui peut être une membrane monocouche ou multicouche.As shown in FIG. 1, a flexible membrane 1 comprises, in the plane of the membrane 1, a plurality of notches 2, or grooves, between which are arranged support points 3 for actuating elements intended to deform locally and selectively the membrane 1. In a preferred embodiment, the notches 2 pass through the entire thickness of the membrane 1, which can be a monolayer or multilayer membrane.
Sur la figure 1 , les points d'appui 3 forment un réseau bidimensionnel de 3 lignes et 5 colonnes, avec une périodicité prédéterminée. Le pas p1 séparant deux points d'appui 3 adjacents d'une ligne peut être identique ou différent du pas p2 séparant deux points d'appui 3 adjacents d'une colonne.In FIG. 1, the support points 3 form a two-dimensional network of 3 rows and 5 columns, with a predetermined periodicity. The step p1 separating two adjacent support points 3 from a row can be identical or different from the step p2 separating two adjacent support points 3 from a column.
Les entailles 2 sont disposées périodiquement, de préférence dans au moins une direction du plan de la membrane, c'est-à-dire parallèlement les unes aux autres. Les entailles 2 peuvent également constituer des sous-ensembles disposés selon des directions distinctes dans le plan de la membrane 1. Dans un mode de réalisation préférentiel, les entailles 2a d'un premier sous-ensemble sont sensiblement perpendiculaires aux entailles 2b d'un second sous- ensemble.The notches 2 are arranged periodically, preferably in at least one direction of the plane of the membrane, that is to say parallel to each other. The notches 2 can also constitute subassemblies arranged in distinct directions in the plane of the membrane 1. In a preferred embodiment, the notches 2a of a first subset are substantially perpendicular to the notches 2b of a second subset.
Dans le mode particulier de réalisation illustré à la figure 1 , les entailles 2 sont disposées en quinconce par rapport aux points d'appui 3, sous forme de lignes et de colonnes comportant chacune alternativement des entailles verticales 2a et des entailles horizontales 2b. Les entailles verticales 2a de deux colonnes adjacentes sont ainsi décalées verticalement les unes par rapport aux autres et le pas p3 séparant deux entailles verticales 2a adjacentes d'une même ligne est, de préférence, sensiblement égal au double du pas p1 correspondant, séparant dans la même direction, c'est-à-dire horizontalement, deux points d'appui 3 adjacents. De manière analogue, les entailles horizontales 2b de deux lignes adjacentes sont décalées horizontalement les unes par rapport aux autres et le pas p4 séparant deux entailles horizontales 2b adjacentes d'une même colonne est, de préférence, sensiblement égal au double du pas p2 correspondant séparant, dans la même direction, c'est-à-dire verticalement, deux points d'appui 3 adjacents.In the particular embodiment illustrated in Figure 1, the notches 2 are staggered relative to the support points 3, in the form of lines and columns each comprising alternately vertical notches 2a and horizontal notches 2b. The vertical notches 2a of two adjacent columns are thus offset vertically with respect to each other and the step p3 separating two vertical notches 2a adjacent to one and the same line is preferably substantially equal to twice the corresponding step p1, separating in the same direction, that is to say horizontally, two adjacent support points 3. Similarly, the horizontal cuts 2b of two adjacent lines are offset horizontally with respect to each other and the step p4 separating two adjacent horizontal cuts 2b of a same column is preferably substantially equal to twice the corresponding pitch p2 separating, in the same direction, that is to say vertically, two adjacent support points 3.
Plus généralement, les lignes et les colonnes ne sont pas obligatoirement respectivement horizontales et verticales. Les lignes et les colonnes comportent alors chacune alternativement des premières entailles (2a) disposées selon une première direction et des secondes entailles (2b) disposées selon une seconde direction. Comme précédemment, le pas (p3) séparant deux premières entailles (2a) adjacentes d'une même ligne est, de préférence, sensiblement égal au double du pas (p1) séparant, selon la seconde direction, deux points d'appui (3) adjacents, le pas (p4) séparant deux secondes entailles (2b) adjacentes d'une même colonne étant sensiblement égal au double du pas (p2) séparant, selon la première direction, deux points d'appui 3 adjacents.More generally, the rows and columns are not necessarily horizontal and vertical respectively. The rows and the columns then each alternately comprise first notches (2a) arranged in a first direction and second notches (2b) arranged in a second direction. As before, the step (p3) separating two first adjacent notches (2a) of the same line is preferably substantially equal to twice the step (p1) separating, in the second direction, two support points (3) adjacent, the pitch (p4) separating two adjacent second notches (2b) of the same column being substantially equal to twice the pitch (p2) separating, in the first direction, two adjacent support points 3.
À titre d'exemple non limitatif, les différents pas précités peuvent être de l'ordre de 100μm pour p1 et p2 et de l'ordre de 200μm pour p3 et p4, la longueur des entailles étant de l'ordre de 120μm à 150μm.By way of nonlimiting example, the different steps mentioned above can be of the order of 100 μm for p1 and p2 and of the order of 200 μm for p3 and p4, the length of the notches being of the order of 120 μm to 150 μm.
La membrane 1 ainsi ajourée présente une souplesse accrue dans le sens transversal, sans réduire la précision et la qualité géométrique de la membrane dans son plan. Sous l'action d'un élément d'actionnement exerçant une force sur un point d'appui 3, la membrane se déforme transversalement à son plan et présente des déchirures à l'emplacement des entailles 2 adjacentes audit point d'appui. Cette augmentation de souplesse est d'autant plus importante que les entailles 2 sont longues et laissent peu de matière constituant la membrane entre elles. Une limite à la flexibilité transversale de la membrane est toutefois constituée par la perte de rigidité géométrique de la membrane dans son plan. La structure en quinconce décrite ci-dessus permet d'obtenir un bon maintien des extrémités des motifs élémentaires, évitant des effets de relèvement de surface lors des étapes de réalisation de la membrane consistant à dégager les surfaces.The membrane 1 thus perforated has increased flexibility in the transverse direction, without reducing the precision and the geometric quality of the membrane in its plane. Under the action of an actuating element exerting a force on a fulcrum 3, the membrane deforms transversely to its plane and has tears at the location of the notches 2 adjacent to said fulcrum. This increase in flexibility is all the more important as the notches 2 are long and leave little material constituting the membrane between them. A limit to the transverse flexibility of the membrane is however constituted by the loss of geometric rigidity of the membrane in its plane. The staggered structure described above provides good support of the ends of the elementary patterns, avoiding surface raising effects during the stages of production of the membrane consisting in releasing the surfaces.
Bien que la disposition périodique des entailles, adaptée au pas des éléments d'actionnement soit préférée, la disposition des entailles peut être quelconque. Il est notamment possible d'utiliser des structures en forme de mailles carrées, rectangulaires (par exemple illustrées sur les figures 1 et 2), en losange, etc.Although the periodic arrangement of the notches, adapted to the pitch of the actuating elements is preferred, the arrangement of the notches can be arbitrary. It is in particular possible to use structures in the form of square, rectangular meshes (for example illustrated in FIGS. 1 and 2), in rhombus, etc.
La forme des entailles peut également être quelconque. À titre d'exemple, les entailles peuvent être linéaires, comme représenté à la figure 1 , éventuellement avec des extrémités élargies, par exemple de section sensiblement circulaire, comme représenté à la figure 2. D'autres formes géométriques sont possibles, notamment des entailles en forme de T, en forme de H, en forme de créneaux, comme représenté respectivement sur les figures 3 à 5, ou par une combinaison de ces formes sur une même membrane. Bien entendu, l'élargissement des extrémités des entailles, illustré à la figure 2, peut être utilisé quelle que soit la forme de l'entaille (linéaire, en T, en H, en créneaux, etc.). Dans le mode particulier de réalisation représenté à la figure 3, une entaille verticale 2a reliée à une entaille horizontale 2b adjacente d'une même ligne constituent une seule entaille complexe, en forme de T couché. De manière analogue, sur la figure 4, deux entailles horizontales 2b reliées par une entaille verticale 2a d'une même colonne forment une seule entaille complexe, en forme de H couché.The shape of the notches can also be arbitrary. By way of example, the notches can be linear, as shown in FIG. 1, possibly with enlarged ends, for example of substantially circular section, as shown in FIG. 2. Other geometric shapes are possible, in particular notches T-shaped, H-shaped, notched, as shown in Figures 3 to 5 respectively, or by a combination of these shapes on the same membrane. Of course, the widening of the ends of the notches, illustrated in FIG. 2, can be used whatever the shape of the notch (linear, T, H, square, etc.). In the particular embodiment shown in FIG. 3, a vertical notch 2a connected to a horizontal notch 2b adjacent to the same line constitute a single complex notch, in the form of a lying T. Similarly, in Figure 4, two horizontal notches 2b connected by a vertical notch 2a of the same column form a single complex notch, in the shape of a coated H.
Le nombre et/ou les dimensions des entailles sont adaptés à la rigidité minimum nécessaire pour que la membrane joue le rôle qui lui est attribué.The number and / or dimensions of the notches are adapted to the minimum rigidity necessary for the membrane to play the role assigned to it.
Un mode particulier de fabrication d'une membrane ajourée est illustré sur les figures 6 à 8. Une couche sacrificielle 4, par exemple en silice, est formée sur un substrat 5. Une couche 6, par exemple en nitrure de silicium destinée à constituer la membrane 1 , est ensuite déposée sur la couche sacrificielle 4. Un masque 7, correspondant au motif désiré pour les entailles, est formé, par exemple par photo-lithogravure dans une couche en résine, déposée sur la couche 6 (figure 6). L'empilement des couches 4 à 6 peut également être constitué par du silicium sur isolant (SOI), qui intègre une couche de silice constituant un isolant et pouvant servir de couche sacrificielle 4. Dans ce cas, la couche de silice peut éventuellement, de manière connue, assurer également une fonction de couche de séparation pour un éventuel report de la membrane pour assemblage conformément à la technologie Smartcut™.A particular method of manufacturing an openwork membrane is illustrated in FIGS. 6 to 8. A sacrificial layer 4, for example made of silica, is formed on a substrate 5. A layer 6, for example made of silicon nitride intended to constitute the membrane 1, is then deposited on the sacrificial layer 4. A mask 7, corresponding to the desired pattern for the notches, is formed, for example by photo- lithography in a resin layer, deposited on layer 6 (Figure 6). The stack of layers 4 to 6 can also consist of silicon on insulator (SOI), which incorporates a layer of silica constituting an insulator and which can serve as a sacrificial layer 4. In this case, the silica layer can optionally, in known manner, also ensuring a separation layer function for a possible transfer of the membrane for assembly in accordance with Smartcut ™ technology.
Les entailles 2 sont ensuite formées dans la couche 6, par gravure anisotrope, de préférence jusqu'au niveau de la couche sacrificielle 4 en silice (figure 7). Cette gravure anisotrope peut être réalisée, de manière connue, par bombardement ionique ou par attaque chimique sélective, par exemple par de la potasse (KOH) si la couche constituant la membrane est en silicium.The notches 2 are then formed in the layer 6, by anisotropic etching, preferably up to the level of the sacrificial layer 4 in silica (FIG. 7). This anisotropic etching can be carried out, in a known manner, by ion bombardment or by selective chemical attack, for example by potassium hydroxide (KOH) if the layer constituting the membrane is made of silicon.
La couche sacrificielle 4 est ensuite attaquée, par exemple par gravure isotrope sélective en phase aqueuse, avec de l'acide fluorhydrique, par l'intermédiaire des entailles 2 (figure 8). La structure membranée est ainsi dégagée, par attaque chimique isotrope arrêtée au bout d'un temps prédéterminé, suffisamment long pour libérer la membrane. Celle-ci reste fixée au substrat 5 par la partie restante de la couche sacrificielle 4, constituant un cadre de support pour la membrane. Le masque de résine peut ensuite être retiré, de manière connue, et d'éventuelles couches supplémentaires de la membrane peuvent ensuite être déposées sur la membrane gravée et libérée.The sacrificial layer 4 is then attacked, for example by selective isotropic etching in the aqueous phase, with hydrofluoric acid, by means of the notches 2 (FIG. 8). The membrane structure is thus released, by isotropic chemical attack stopped after a predetermined time, long enough to release the membrane. The latter remains fixed to the substrate 5 by the remaining part of the sacrificial layer 4, constituting a support frame for the membrane. The resin mask can then be removed, in a known manner, and possible additional layers of the membrane can then be deposited on the etched and released membrane.
La membrane souple ajourée 1 selon l'invention peut être utilisée dans toutes les structures à membranes souples nécessitant une grande souplesse transversale et, plus particulièrement dans toutes les structures dans lesquelles une membrane souple est destinée à coopérer avec une structure mécanique d'actionnement prenant appui sur la membrane en un certain nombre de points d'appui 3, qui peuvent être mobiles dans le plan de la membrane.The openwork flexible membrane 1 according to the invention can be used in all structures with flexible membranes requiring great flexibility transverse and, more particularly in all structures in which a flexible membrane is intended to cooperate with a mechanical actuating structure bearing on the membrane at a number of support points 3, which can be movable in the plane of the membrane.
Une membrane 1 ajourée peut notamment être utilisée comme support de mémoire dans le domaine de l'informatique ou dans le domaine des multimédias. La membrane sert alors de support d'enregistrement de données coopérant avec un réseau bidimensionnel de micro-pointes. Dans ce cas, comme décrit dans la demande de brevet PCT/FR2003/002879 précitée et comme représenté à la figure 9, la membrane souple 1 peut être portée par un cadre 8 formant une pluralité d'alvéoles adjacentes. Chaque alvéole coopère alors avec au moins une micro-pointe 9. Le réseau bidimensionnel de micropointes est, par exemple, formé sur une base 10 disposée face à la membrane 1 , parallèlement à celle-ci. Un déplacement relatif des micro-pointes 9 et de la membrane 1 constituant le support de mémoire peut être imprimé à la membrane et/ou aux micro-pointes par des actionneurs (non représentés), eux- mêmes commandés par micro-ordinateur. Le contrôle et l'adressage ou multiplexage des micro-pointes 9 en position de lecture ou d'écriture est réalisé par tout moyen approprié, de préférence par un circuit électronique réalisé en technologie intégrée dans la base 10. L'utilisation de la membrane ajourée selon l'invention permet non seulement de compenser d'éventuelles différences de hauteur des micro-pointes et d'éventuelles déformations de la base supportant les micro-pointes, mais également de réduire la force d'appui des micro-pointes sur la membrane 1.An openwork membrane 1 can in particular be used as a memory medium in the field of data processing or in the field of multimedia. The membrane then serves as a data recording medium cooperating with a two-dimensional network of microtips. In this case, as described in the aforementioned patent application PCT / FR2003 / 002879 and as shown in FIG. 9, the flexible membrane 1 can be carried by a frame 8 forming a plurality of adjacent cells. Each cell then cooperates with at least one microtip 9. The two-dimensional network of microtips is, for example, formed on a base 10 disposed opposite the membrane 1, parallel to the latter. A relative movement of the micro-tips 9 and of the membrane 1 constituting the memory medium can be printed on the membrane and / or on the micro-tips by actuators (not shown), themselves controlled by microcomputer. The control and addressing or multiplexing of the micro-tips 9 in the reading or writing position is carried out by any appropriate means, preferably by an electronic circuit produced in technology integrated in the base 10. The use of the perforated membrane according to the invention not only makes it possible to compensate for possible differences in height of the micro-tips and possible deformations of the base supporting the micro-tips, but also to reduce the bearing force of the micro-tips on the membrane 1 .
La membrane souple 1 ajourée décrite ci-dessus peut également être utilisée pour former des membranes élémentaires 1 a et 1 b, dans un dispositif d'enregistrement de données du type décrit dans la demande de brevet PCT/FR2003/002879 précitée et représenté à la figure 10. Le mode de réalisation particulier représenté à la figure 10 permet limiter les effets de bord liés à l'utilisation d'un cadre. Dans ce dispositif, la membrane souple comporte une première membrane élémentaire 1a, associée au cadre 8 comme sur la figure 9, et une seconde membrane élémentaire 1 b, destinée à venir en contact avec le réseau de micro-pointes 9. Les deux membranes élémentaires 1a et 1b sont séparées par un réseau d'éléments d'espacement 11 , qui est décalé latéralement par rapport au cadre 8. Les éléments d'espacement 11 ont une épaisseur suffisante pour éviter le contact entre les deux membranes élémentaires lors de leur déformation.The flexible perforated membrane 1 described above can also be used to form elementary membranes 1 a and 1 b, in a data recording device of the type described in the patent application. PCT / FR2003 / 002879 cited above and shown in Figure 10. The particular embodiment shown in Figure 10 allows to limit the side effects related to the use of a frame. In this device, the flexible membrane comprises a first elementary membrane 1a, associated with the frame 8 as in FIG. 9, and a second elementary membrane 1b, intended to come into contact with the network of microtips 9. The two elementary membranes 1a and 1b are separated by a network of spacers 11, which is offset laterally with respect to the frame 8. The spacers 11 have a thickness sufficient to avoid contact between the two elementary membranes during their deformation.
La membrane ajourée selon l'invention peut également être utilisée, en appui sur des plots, dans le domaine de l'optique adaptative ou pour réaliser des modulateurs spatiaux à miroir déformable. Dans ce cas, la souplesse introduite par les entailles 2 est mise à profit pour faciliter le basculement par un réseau d'actionneurs des éléments d'un miroir constitué par la membrane, qui comporte alors une couche réfléchissante. The perforated membrane according to the invention can also be used, supported on studs, in the field of adaptive optics or to produce space modulators with deformable mirror. In this case, the flexibility introduced by the notches 2 is used to facilitate the tilting by a network of actuators of the elements of a mirror constituted by the membrane, which then comprises a reflective layer.

Claims

Revendications claims
1. Membrane souple caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une couche mince (6) dans laquelle sont formées une pluralité d'entailles (2), entre lesquelles sont localisés des points d'appui (3) pour des éléments d'actionnement (9) mécaniques destinés à déformer localement la membrane (1) avec laquelle ils viennent en contact aux points d'appui.1. Flexible membrane characterized in that it comprises at least one thin layer (6) in which are formed a plurality of notches (2), between which are located support points (3) for actuating elements (9) mechanical intended to locally deform the membrane (1) with which they come into contact at the support points.
2. Membrane selon la revendication 1 , caractérisée en ce que les entailles (2) traversent toute l'épaisseur de la membrane (1).2. Membrane according to claim 1, characterized in that the notches (2) pass through the entire thickness of the membrane (1).
3. Membrane selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les entailles (2) sont disposées périodiquement dans le plan de la membrane (1).3. Membrane according to one of claims 1 and 2, characterized in that the notches (2) are arranged periodically in the plane of the membrane (1).
4. Membrane selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les entailles (2) sont parallèles les unes aux autres.4. Membrane according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the notches (2) are parallel to each other.
5. Membrane selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte des premier et second sous-ensembles d'entailles disposés selon des directions distinctes dans le plan de la membrane (1 ).5. Membrane according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises first and second subsets of notches arranged in distinct directions in the plane of the membrane (1).
6. Membrane selon la revendication 5, caractérisée en ce que les entailles (2a) du premier sous-ensemble sont sensiblement perpendiculaires aux entailles (2b) du second sous-ensemble.6. Membrane according to claim 5, characterized in that the notches (2a) of the first subset are substantially perpendicular to the notches (2b) of the second subset.
7. Membrane selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la disposition des entailles (2) est périodique. 7. Membrane according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the arrangement of the notches (2) is periodic.
8. Membrane selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les entailles (2) sont disposées en quinconce par rapport aux points d'appui (3).8. Membrane according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the notches (2) are staggered relative to the support points (3).
9. Membrane selon la revendication 8, caractérisée en ce que les entailles (2) sont disposées sous forme de lignes et de colonnes, comportant chacune alternativement des premières entailles (2a) disposées selon une première direction et des secondes entailles (2b) disposées selon une seconde direction.9. Membrane according to claim 8, characterized in that the notches (2) are arranged in the form of lines and columns, each comprising alternately first notches (2a) arranged in a first direction and second notches (2b) arranged in a second direction.
10. Membrane selon la revendication 9, caractérisée en ce que la seconde direction est sensiblement orthogonale à la première.10. Membrane according to claim 9, characterized in that the second direction is substantially orthogonal to the first.
11. Membrane selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisée en ce que le pas (p3) séparant deux premières entailles (2a) adjacentes d'une même ligne est sensiblement égal au double du pas (p1) séparant, selon la seconde direction, deux points d'appui (3) adjacents, le pas (p4) séparant deux secondes entailles (2b) adjacentes d'une même colonne est sensiblement égal au double du pas (p2) séparant, selon la première direction, deux points d'appui (3) adjacents.11. Membrane according to one of claims 9 and 10, characterized in that the pitch (p3) separating two first notches (2a) adjacent to the same line is substantially equal to twice the pitch (p1) separating, according to the second direction, two adjacent support points (3), the step (p4) separating two second notches (2b) adjacent to the same column is substantially equal to twice the step (p2) separating, in the first direction, two points d 'adjacent support (3).
12. Membrane selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 , caractérisée en ce que les entailles (2) sont linéaires, en forme de T, en forme de H ou en forme de créneaux.12. Membrane according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the notches (2) are linear, T-shaped, H-shaped or slot-shaped.
13. Membrane selon la revendication 12, caractérisée en ce que les entailles (2) comportent des extrémités élargies, de section sensiblement circulaire.13. Membrane according to claim 12, characterized in that the notches (2) have enlarged ends, of substantially circular section.
14. Membrane selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que la membrane (1) constitue un support d'enregistrement de données destiné à coopérer avec un réseau bidimensionnel de micro-pointes (9) venant en contact avec la membrane (1) auxdits points d'appui (3). 14. Membrane according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the membrane (1) constitutes a data recording medium intended to cooperate with a two-dimensional network of micro-tips (9) coming into contact with the membrane (1) at said support points (3).
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