ES2282391T3 - Comutador de bloqueo micromagnetico con requisitos reducidos de exigencia de alineacion de los imanes permanentes. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo (600) de bloqueo micromagnético que comprende: un sustrato (604), un elemento móvil (616) soportado por dicho sustrato (604) y que tiene un material magnético (618) y un eje largo (630), un primer imán (602) y un segundo (606, 702) imán que producen un primer campo magnético, que induce una magnetización en dicho material magnético (618), estando dicha magnetización caracterizada por un vector de magnetización que apunta en una dirección a lo largo de dicho eje largo (630) de dicho elemento móvil, en el cual dicho primer campo magnético es aproximadamente perpendicular a una parte central principal de dicho eje largo (630), y una bobina (612) que produce un segundo campo magnético para conmutar dicho elemento móvil (616) entre dos estaos estables, en el cual la aplicación temporal de dicho segundo campo magnético cambia la dirección de dicho vector de magnetización haciendo de este modo que dicho elemento móvil (616) conmute entre dichos dos estados estables.

Description

Conmutador de bloqueo micromagnético con requisitos reducidos de exigencia de alineación de los imanes permanentes.

Antecedentes de la invención Campo de la invención

La presente invención se refiere a conmutadores ópticos. Más específicamente, la presente invención se refiere a conmutadores de bloqueo micromagnético con requisitos reducidos de alineación de imanes permanentes.

Técnica anterior

Los conmutadores son típicamente dispositivos biestables controlados eléctricamente que abren y cierran contactos para efectuar el funcionamiento de los dispositivos en un circuito eléctrico u óptico. Los relés, por ejemplo, funcionan típicamente como conmutadores que activan o desactivan partes de dispositivos eléctricos, ópticos u otros. Los relés se usan comúnmente en muchas aplicaciones que incluyen las telecomunicaciones, las comunicaciones de radio frecuencia (RF), la electrónica portátil, la electrónica de consumo e industrial, la industria aeroespacial, y otros sistemas. Más recientemente, se han usado conmutadores ópticos (también denominados como "relés ópticos" o simplemente "relés" en la presente memoria) para conmutar señales ópticas (tales como las de los sistemas de comunicaciones ópticas) de una trayectoria a otra.

Aunque los primeros relés eran dispositivos mecánicos o sólidos, recientes desarrollos en los sistemas microelectromecánicos (MEMS), las tecnologías y la fabricación de dispositivos microelectrónicos han hecho posible relés microestáticos y micromagnéticos. Tales relés micromagnéticos incluyen típicamente un electroimán que energiza una armadura para realizar o romper un contacto eléctrico. Cuando el imán se desenergiza, un resorte u otra fuerza mecánica restaura típicamente la armadura a una posición inmóvil. Tales relés exhiben típicamente una serie de desventajas marcadas, aunque, exhiben generalmente solamente una única salida estable (es decir, el estado quiescente) y no están bloqueando (es decir, no retienen una salida constante al eliminar la potencia del relé). Además, el resorte requerido por los relés micromagnéticos convencionales puede degradarse o romperse con el paso del tiempo.

Otro relé micromagnético se describe en la patente de los Estados unidos nº 5.847.631 (la patente 631) concedida a Taylor et al el 8 de diciembre de 1998. el relé descrito en esta patente incluye un imán permanente y un electroimán para generar un campo magnético que opone intermitentemente el campo generado por el imán permanente. La reproducción debe consumir potencia en el electroimán para mantener al menos uno de los estados de salida. Además, la potencia requerida para generar el campo de oposición sería significativo, haciendo de este modo que el relé sea menos deseable para su uso en electrónica espacial, electrónica portátil y otras aplicaciones que requieren un consumo reducido de energía.

Los elementos básicos de un conmutador de bloqueo micromagnético incluyen un imán permanente, un sustrato, una bobina y un voladizo al menos parcialmente hecho con materiales magnéticos. En su configuración óptima, el imán permanente produce un campo magnético estático que es relativamente perpendicular al plano horizontal del voladizo. Sin embargo, las líneas del campo magnético producidas por un imán permanente con una forma regular típica (disco, cuadrado, etc.) no son necesariamente perpendiculares a un plano, especialmente en el borde del imán. A continuación, cualquier componente horizontal del campo magnético debido al imán permanente puede, bien eliminar uno de los estados biestables, o incrementa en gran medida la corriente requerida para conmutar el voladizo de un estado a otro. La alineación cuidadosa de del imán permanente respecto del voladizo para situar el voladizo en el punto correcto de l campo magnético permanente (normalmente cerca del centro) permitirá una biestabilidad y minimizará la corriente de conmutación. Sin embargo, el gran volumen de producción del conmutador puede ser difícil y costoso si la tolerancia al error de alineación es pequeña.

RUANAM ET AL: "Latching microelectromagnetic relays" TECHNICAL DIGEST. SOLID-STATE SENSOR AND ACTUATOR WORKSHOP, HILTON HEAD ISLAND, SC, USA, 4-8 JUNIO 2000, vol. A91, nº 3 páginas 346-350 XP02198784 Sensors and Actuators A (Physical), 15 de julio de 2001, Elsevier, Suiza SIN. 0924-4247 describe un dispositivo de bloqueo micromagnético, que comprende. Un sustrato, un elemento móvil soportado por dicho sustrato y que tiene un material magnético y un eje largo, un primer imán que produce un primer campo magnético, que induce una magnetización en dicho material magnético, estando dicha magnetización caracterizada por un vector de magnetización que apunta en una dirección a lo largo de dicho eje largo de dicho elemento móvil, en el cual dicho primer campo magnético es aproximadamente perpendicular a una parte central principal de dicho eje largo, y una bobina que produce un segundo campo magnético para conmutar dicho elemento móvil entre dos estados estables, en el cual se requiere solamente la aplicación temporal de dicho segundo campo magnético para cambiar la dirección de dicho vector de magnetización causando de este modo dicho elemento móvil parta conmutar entre dichos estados estables.

Lo que se desea es un conmutador de bloque biestable con requisitos relajados de alineación del imán permanente. Tal conmutador debería también ser de diseño fiable y simple económico y fácil de fabricar, y debería ser útil en entornos ópticos y/o eléctricos.

Breve sumario de la invención

Los conmutadores de bloqueo micromagnético de la presente invención se pueden usar en una pluralidad de productos que incluyen aparatos domésticos e industriales, electrónica de consumo, equipamiento militar, dispositivos médicos y vehículos de todos los tipos sólo por nombrar algunas pocas categorías de productos. Los conmutadores de bloqueo micromagnético de la presente invención tienen las ventajas de compacidad, simplicidad de fabricación, y tienen una buena prestación un buen rendimiento a frecuencias elevadas, lo cual se presta a muchas aplicaciones nuevas en muchas aplicaciones RF.

La presente invención está dirigida a un dispositivo de bloqueo micromagnético, el dispositivo o el conmutador, comprende un sustrato que tiene un elemento móvil soportada sobre el mismo. El elemento móvil, o voladizo, tiene un eje largo y un material magnético. El dispositivo también tiene un primer y un segundo imán que producen juntos un primer campo magnético, que induce una magnetización en el material magnético. La magnetización se caracteriza por un vector de magnetización que apunta en una dirección a lo largo del eje largo del elemento móvil, en el cual el primer campo magnético es aproximadamente perpendicular a una parte central principal del eje largo. El dispositivo tiene también una bobina que produce un segundo campo magnético para conmutar el elemento móvil entre dos estos estables, donde la aplicación temporal del segundo campo magnético cambia la dirección del vector de magnetización haciendo de este modo que el elemento móvil conmute entre los dos estados estables.

En una realización, el primer imán es un imán permanente que es sustancialmente plano y sustancialmente paralelo al sustrato.

En otra realización, el primer y el segundo imán son imanes permanentes que son sustancialmente planos y sustancialmente paralelos al sustrato. En esta realización el elemento móvil y el sustrato están situados entre el primer y el segundo imán.

En otra realización, el segundo imán es una capa de permalloy que es sustancialmente plana y sustancialmente paralela al sustrato.

En otra realización, la capa de permalloy está situada entre el sustrato y el elemento móvil.

En otra realización, la capa de permalloy está situada en un lado opuesto del sustrato desde un lado del sustrato que soporta el elemento móvil.

En otra realización más, el elemento móvil está situado entre la capa de permalloy y el sustrato, y el imán permanente está situado en un lado opuesto del sustrato de un lado del sustrato que soporta el elemento móvil.

En otra realización, el imán permanente está situado en un lado opuesto del sustrato de un lado del sustrato que soporta el elemento móvil.

En otra realización, el dispositivo comprende, además, una segunda capa de permalloy situada en un lado opuesto del sustrato de un lado del sustrato que soporta el elemento móvil.

En otra realización, el elemento móvil está situado entre la capa de permalloy y el imán permanente.

En otra realización, el elemento móvil está situado entre el sustrato y el imán permanente.

En otra realización, el dispositivo comprende, además, una segunda capa de permalloy situada entre el imán permanente y el elemento móvil.

En otra realización, el dispositivo comprende, además, una segunda capa de permalloy en un lado superior del imán permanente.

En otra realización, el sustrato comprende estructuras elevadas que soportan el elemento móvil.

En otra realización, el dispositivo comprende, además, un par de planos de tierra que aprisionan el elemento móvil.

En otra realización, la capa de permalloy comprende secciones alternas discretas de material magnético blando y secciones de material no magnético, en la cual las secciones alternas están situadas a lo largo del eje largo.

En otra realización, la segunda capa de permalloy comprende secciones alternas discretas de material magnético blando y secciones de material no magnético, en la cual las secciones alternas están situadas a lo largo del eje largo.

En otra realización más, el dispositivo comprende, además, una pluralidad de elementos móviles soportados por el sustrato.

En otra realización, el dispositivo comprende, además, una pluralidad de elementos móviles soportados por el sustrato.

En otra realización, el dispositivo comprende, además, una pluralidad de elementos móviles soportados por el sustrato, y en la cual la capa de permalloy comprended una pluralidad de secciones espaciadas lateralmente, estando las secciones individuales de las secciones espaciadas lateralmente en alineación relajada con un elemento correspondiente de la pluralidad de elementos móviles.

En otra realización, el dispositivo comprende, además, una pluralidad de elementos móviles soportados por el sustrato, y en la cual el imán permanente comprende una pluralidad de secciones espaciadas lateralmente, estando las secciones individuales de las secciones espaciadas lateralmente alineadas con un elemento correspondiente de la pluralidad de elementos móviles.

En otra realización más, el dispositivo comprende, además, una pluralidad de elementos móviles soportados por el sustrato, y en la cual el imán permanente comprende una pluralidad de primeras secciones espaciadas lateralmente, estando las secciones individuales de las primeras secciones alineadas con un elemento correspondiente de la pluralidad de elementos móviles, y en la cual el imán permanente comprende una pluralidad de segundas secciones espaciadas lateralmente, estando unas secciones individuales de las segundas secciones en alineación relajada con un elemento correspondiente de la pluralidad de elementos móviles.

En otra realización, el dispositivo comprende, además, una pluralidad de elementos móviles soportados por el sustrato.

En otra realización, el dispositivo comprende, además, una pluralidad de elementos móviles soportados por el sustrato y en la cual la capa de permalloy comprende una pluralidad de secciones espaciadas lateralmente, estando las secciones individuales en alineación relajada con un elemento correspondiente de la pluralidad de elementos móviles.

En otra realización, el dispositivo comprende, además, una pluralidad de elementos móviles soportados por el sustrato, en la cual el imán permanente comprende una pluralidad de secciones lateralmente espaciadas, estando las secciones individuales en alineación relajada con un elemento correspondiente de la pluralidad de elementos móviles.

En otra realización más, el dispositivo comprende, además, una pluralidad de elementos móviles soportados por el sustrato, y en la cual el imán permanente comprende una pluralidad de primeras secciones lateralmente espaciadas, estando las secciones individuales de las primeras secciones en alineación relajada con un elemento correspondiente de la pluralidad de elementos móviles, y en la cual el imán permanente comprende una pluralidad de secundas secciones lateralmente espaciadas, estando las secciones individuales de las segundas secciones en alineación relajada con un elemento correspondiente de la pluralidad de elementos móviles.

En otra realización, la bobina comprende una configura en forma de (S). Alternativamente, la bobina comprende una única línea de bobina.

En otra realización más, el material magnético comprende una permalloy. Además, la permalloy puede comprender una pluralidad de bandas sobre el elemento móvil y alineadas en paralelo al eje largo.

En otra realización, el primer y el segundo imán son imanes permanentes que están situados sobre el sustrato, y el elemento móvil está situado entre el primer y el segundo imán permanente, teniendo cada uno del primer y el segundo imán permanente un eje largo respectivo paralelo al eje largo del elemento móvil, en la cual la conmutación entre los dos estados estables hace que el elemento móvil se mueva en un plano sustancialmente paralelo al sustrato.

En otra realización, la bobina está situada en un lado opuesto del elemento móvil de un lado del mismo que está soportado por el sustrato.

En otra realización más, el dispositivo comprende, además, capas de permalloy situadas en perpendicular al sustrato y espaciadas lateralmente del elemento móvil.

En otra realización, el dispositivo incluye, además, una capa intermedia situada entre la capa de permalloy y el sustrato.

En otra realización, el material magnético comprende una permalloy que tiene una capa reflectiva sobre el mismo, en la cual el dispositivo funciona como un conmutador óptico cuando la luz incide sobre la capa reflectiva de manera que la conmutación del elemento móvil entre los dos estados estables hace que la luz que incidente se refleje en una de al menos las dos direcciones.

Alternativamente, el material magnético comprende una permalloy que tiene una capa reflectiva sobre el mismo, y el imán permanente que tiene una hendidura situada cerca de la capa reflectiva, en la cual el dispositivo funciona como un conmutador óptico cuando la luz atraviesa la hendidura e incide sobre la capa reflectiva de manera que la conmutación del elemento móvil entre los dos estados estables hace que la luz incidente se refleje en una de al menos dos direcciones diferentes volviendo a través de la hendidura.

En otra realización, el dispositivo incluye un imán cilíndrico, que tiene un eje central, que encierra lateralmente el elemento móvil de manera que eje central atraviesa una parte central del elemento móvil y es perpendicular al sustrato. El imán cilíndrico produce un primer cambio magnético que induce una magnetización en el material magnético, estando la magnetización caracterizada por un vector que apunta en una dirección a lo largo del eje largo del elemento móvil, en la cual la aplicación temporal del segundo campo magnético cambia la dirección del vector de magnetización haciendo por lo tanto que el elemento móvil conmute entre los dos estados estables.

En otra realización, el dispositivo comprende, además, los dos estados estables.

En otra realización, el dispositivo comprende, además, una primera capa de permalloy situada sobre un lado opuesto del sustrato de un lado del sustrato que soporta el elemento móvil, y una segunda capa de permalloy situada en un lado opuesto del elemento móvil de un lado del mismo que está soportado por el sustrato.

Estos y otros objetos, ventajas y características se harán evidentes a la vista de la siguiente descripción detallada de la invención.

Breve descripción de las figuras

Las características y ventajas de la presente invención se harán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada expuesta más adelante donde tomada junta con los dibujos en los cuales los números de referencia idénticos indican elementos idénticos o funcionalmente similares. Además, el dígito más a la izquierda de un número de referencia identifica el dibujo aparece en primer lugar el número de referencia.

Las figuras 1A y 1B son vistas lateral y superior, respectivamente, de una realización ejemplar de un conmutador.

La figura 2 ilustra el principio por el cual se produce la biestabilidad.

La figura 3 ilustra las condiciones de límite en el campo magnético (H) en un límite entre dos materiales con diferente permeabilidad (m1>>m2).

La figura 4 muestra la simulación por ordenador de las distribuciones del flujo magnético, según la presente invención.

Las figuras 5A-C muestran componentes horizontales extraídos (Bx) del flujo magnético de la figura 4.

Las figuras 6A y 6B muestra una vista superior y una vista lateral, respectivamente, de un conmutador de bloqueo micromagnético 600 con alineación relajada de imán permanente según un aspecto de la presente invención.

Las figuras 7 y 8 muestran, además, realizaciones del conmutador de bloqueo micromagnético según la presente invención.

Las figuras 9A y 9B muestran una vista superior y una vista lateral, respectivamente, de un conmutador de bloqueo micromagnético con características adicionales de la presente invención.

La figura 10 muestra un conmutador de bloqueo micromagnético con una capa intermedia según la presente invención.

La figura 11 muestra un conmutador de bloqueo micromagnético con una permalloy colocada bajo el sustrato reducido según la presente invención.

Las figuras 12 y 17 muestran un conmutador de bloqueo micromagnético de tipo un extremo fijo (o trampolín) según la presente invención.

Las figuras 13A y 13B muestran una vista superior y una vista lateral, respectivamente de un conmutador 1300 de bloqueo micromagnético con dos imanes permanentes según la presente invención.

La figura 13C muestra una realización con un imán permanente y una capa magnética blanda multiseccional que forman el dipolo magnético, según la presente invención.

La figura 13D muestra una realización con dos capas magnéticas de alta permeabilidad y dos imanes permanentes según la presente invención.

Las figuras 14 A-C muestran resultados de simulación que confirman la utilidad de los dipolos magnéticos para la producción de campos magnéticos uniformes según la presente invención.

Las figuras 15A y 15B muestran una vista superior y una vista lateral, respectivamente, de otro conmutador de bloqueo micromagnético 1500 según la presente invención.

La figura 16 es una vista lateral de una realización diferente de un conmutador de bloqueo micromagnético monopolo de doble-movimiento (SPDT) con una bobina en forma de "S" según la presente invención.

Las figuras 18 A-D muestran una realización que incorpora líneas de transmisión apropiadas para transmitir señales de radiofrecuencia (RF) según la presente invención.

Las figuras 19 A-D muestran otra realización que incorpora líneas apropiadas para transmitir señales de radiofrecuencia (RF) según la presente invención.

Las figuras 20-29 muestran diversas realizaciones de estructuras de conmutadores de bloqueo micromagnético según la presente invención.

Las figuras 30A y 30B muestran una vista superior y una vista de extremo, respectivamente, de otra realización del conmutador de bloqueo micromagnético según la presente invención, pero en este caso el voladizo se mueve lateralmente en lugar de hacia arriba y hacia abajo.

La figura 31 muestra otra realización del conmutador de bloqueo micromagnético según la presente invención.

Las figuras 32A y 32B muestran una vista superior y una vista lateral, respectivamente, de una realización para integrar el conmutador de bloqueo micromagnético con otros dispositivos semiconductores activos7pasivos y circuitos, junto con los imanes permanentes según la presente invención.

Las figuras 33-35 muestran otro procedimiento para producir conmutadores de bloqueo micromagnético RF MEMS que usan una arquitectura CPW según la presente invención.

La figura 34 muestra un procedimiento para relajar la tolerancia de alineación del conmutador CPW de la figura 33 según la presente invención..

La figura 35 muestra una capa dieléctrica plana usada para separar el conductor superior del plano de tierra subyacente según la presente invención.

Las figuras 36A y 36B muestran una vista superior y una vista lateral, respectivamente, de un conmutador óptico con un imán permanente situado en el fondo del sustrato según la presente invención.

Las figuras 37 A-D muestran otra realización de un conmutador óptico, que incluye un imán permanente superior según la presente invención.

Las figuras 38 A-B muestran otra realización de un conmutador óptico según la presente invención.

Descripción detallada de la invención Introducción

Se debe apreciar que las implementaciones particulares mostradas y descritas en la presente memoria son ejemplos de la invención y están destinadas a no limitar de otro modo alguno el alcance de la presente invención. Por razones de brevedad, la electrónica convencional, la fabricación, las tecnologías MEMs y otros aspectos funcionales de los sistemas (y los componentes de los componentes operativos individuales de los sistemas) no pueden ser descritos en detalle en detalle en la presente memoria. Además, por motivos de brevedad, la invención es descrita a menudo en la presente memoria como perteneciente a una estructura mecanizada microelectrónicamente para su uso en sistemas eléctricos o electrónicos. Se apreciará que se podrían usar muchas técnicas de fabricación para crear los relés descritos en la presente memoria, y que las técnicas descritas en la presente memoria se podrían usar en relés mecánicos, relés ópticos o cualquier otro dispositivo de conmutación. Además, las técnicas serían apropiadas para su aplicación en sistemas eléctricos, sistemas ópticos, aparatos electrónicos de consumo, aparatos electrónicos industriales, sistemas inalámbricos, aplicaciones espaciales o cualquier otra aplicación.

Los términos chip, circuito integrado, dispositivo monolítico dispositivo semiconductor y dispositivo microelectrónico, son utilizados a menudo de manera intercambiable en este campo. La presente invención se puede aplicar a todos los anteriores puesto que como tal son entendidos en la técnica.

Los términos línea metálica, línea de interconexión, traza, cable, conductor, trayectoria de señal y medio de señalización están todos relacionados. Los términos relacionados listados anteriormente, son generalmente intercambiables, y aparecen en un orden que va de lo específico a lo general. En este campo, las líneas metálicas son a menudo denominadas como trazas, cables, líneas interconexión o simplemente metal. Las líneas metálicas, generalmente de aluminio (Al), cobre (Cu) o una aleación de al y cu, son conductoras que proporcionan trayectorias de señales para acoplar o interconectar la circuitería eléctrica. Los conductores distintos de los metálicos están disponibles en dispositivos microelectrónicos. Los materiales tales como el polisilicio dopado, el el silicio monocristal dopado (a menudo denominado simplemente difusión, sin tener en cuenta si tal dopaje se ha llevado a cabo por difusión térmica o implantación de iones) titanio (ti), molibdeno (Mo), y suicidas de metal refractario son ejemplos de otros conductores.

Los términos contacto y vía, se refieren ambos a estructuras para conexión eléctrica de conductores a partir de diferentes niveles de interconexión. Estos términos se usan a veces en la técnica para describir una apertura en un aislador en el cual la estructura se acoplará, y la propia estructura completada. A efectos de esta descripción contacto y vía se refieren a la estructura completada.

El término vertical, tal como se usa en la presente memoria, significa sustancialmente ortogonal a la superficie de un sustrato. Además, se entenderá que las descripciones espaciales (por ejemplo "por encima", "por debajo", "arriba", "debajo", "superior", "inferior", etc.) hechas en la presente memoria lo son a título ilustrativo, y los relés de bloqueo prácticos pueden estar dispuestos espacialmente en cualquier orientación o de cualquier manera.

El conmutador de bloqueo micromagnético anteriormente descrito es descrito, además, en las publicaciones internacionales de patente WO0157899 (titulada Electronically Switching Latching Micromagnétic Relay and Method of Operating Same), y EO0184211 (titulada Electronically micro-magnetic latching switches and method of operating same), concedido a Shen et al. Estas publicaciones de patente proporcionan un antecedente riguroso acerca de los conmutadores de bloqueo micromagnético. Además, los detalles de los conmutadores presentados en los documentos WO0157899 y WO0184211 se pueden aplicar para llevar a cabo las realizaciones de conmutador de la presente invención tal como se describe más adelante.

Revisión de un Conmutador de Bloqueo

Las figuras 1A y 1B muestran una vista lateral y superior respectivamente de un conmutador de bloqueo. Los términos conmutador y dispositivo se usan en la presente memoria de manera intercambiable para describir la estructura de la presente invención. con referencia a las figuras 1A y 1B, un relé 100 de bloqueo ejemplar incluye apropiadamente un imán 102, un sustrato 104, una capa aislante 106 que aloja un conductor 114, un contacto 108 y un voladizo (elemento móvil) 112 posicionado o soportado por encima del sustrato mediante una capa escalonada 110.

El imán 102 es cualquier tipo de imán tal como un imán permanente, un electroimán o cualquier otro tipo de imán capaz de generar un campo magnético H_{0} 134, tal como se describe en mayor detalle más adelante. A título de ejemplo y sin limitación, el imán 102 puede ser un imán del modelo 59-P09213T001 disponible en la sociedad Descter Magnetic Techonologies de Fremont, California, aunque por supuesto se pudrían usar otros tipos de imanes. El campo magnético 134 puede ser generado de cualquier manera y con cualquier magnitud, tal como a partir de aproximadamente 1 Oersted a 10^{4} Oersted o más. La fuerza del campo depende de la fuerza requerida para mantener el voladizo en un estado dado, y de este modo depende de la ejecución. En la realización ejemplar mostrada en la figura 1, el campo magnético H_{0} 134 puede ser generado aproximadamente en paralelo al eje Z y con una magnitud de aproximadamente 370 Oersted, aunque otras realizaciones utilizarán orientaciones y magnitudes variables para el campo magnético 134. en diversas realizaciones, un único imán 102 puede ser utilizado junto con una serie de relés 100 que comparten un sustrato común 104.

El sustrato 104 formado por cualquier tipo de material de sustrato tal como silicio, arseniuro de galio, vidrio, plástico metal o cualquier otro material de sustrato. En diversas realizaciones, el sustrato 104 puede ir revestido con un material aislante (tal como un óxido) y aplanado o por el contrario allanado. En diversas realizaciones, una serie de relés de bloqueo 100 pueden compartir un único sustrato 104. alternativamente, otros dispositivos (tales como transistores, diodos u otros dispositivos electrónicos) podrían formarse sobre el sustrato 104 junto con uno o más relés 100 utilizando, por ejemplo, técnicas convencionales de fabricación de circuitos integrados. Alternativamente, los imanes 102 podrían ser utilizados como un sustrato y los componentes adicionales mencionados más adelante se podrían formar directamente sobre el imán 102. En tales realizaciones, puede que no se requiera un sustrato 104 separado.

La capa aislante 106 está formada por cualquier material tal como óxido u otro material aislante tal como material aislante de película fina. En una realización ejemplar, la capa aislante está formada por el material Probimide 7510. la capa aislante 106 aloja apropiadamente el conductor 114. el conductor 114 es mostrado en las figuras 1A y 1B como un único conductor que tiene dos extremos 126 y 128 dispuestas en un modelo de bobina. Realizaciones alternativas del conductor 114 utilizan segmentos conductores únicos o múltiples dispuestos en modelos apropiados tales como un modelo meandro, un modelo serpenteante, un modelo aleatorio, o cualquier otro modelo. El conductor 114 está formado por cualquier material capaz de conducir electricidad tal como oro, plata, cobre, aluminio, metal o similar. Como el conductor 114 conduce la electricidad, el campo magnético es generado alrededor del conductor 114 mencionado en mayor detalle más adelante.

El voladizo (elemento móvil) 112 es cualquier inducido, extensión, afloramiento o miembro capaz de verse afectado por la fuerza magnética. En la realización mostrada en la figura 1A, el voladizo 112 incluye apropiadamente una capa magnética 118 y una capa conductora. La capa conductora 120 puede estar formada por una permalloy (tal como aleación de NiFe) o cualquier otro material magnéticamente sensible. La capa conductora puede estar formada en oro, plata, cobre, aluminio, metal o cualquier otro metal conductor. En diversas realizaciones, el voladizo 112 exhibe dos estados correspondientes a la condición del relé 100 "abierto" o "cerrado", como se describe más detalladamente más adelante. En muchas realizaciones, el relé 100 se dice que está "cerrado" cuando una capa conductora 112 no está en contacto eléctrico con el contacto 108. Debido a que el voladizo 112 puede estar o no en contacto físico con el contacto 108, diversas realizaciones del voladizo 112 se harán flexible de manera que el voladizo 112 pueda plegarse apropiadamente. Se puede crea flexibilidad variando el espesor del voladizo (o sus diversas capas constitutivas), imprimiendo o por el contrario haciendo agujeros o cortes en el voladizo, o usando materiales cada vez más flexibles.

Alternativamente, el voladizo 112 puede estar hecho en una disposición "articulada" (tal como la descrita más adelante en conjunción con la figura 12). Aunque, por supuesto las dimensiones del voladizo 112 pueden variar drásticamente de una ejecución a otra, un voladizo ejemplar 112 apropiado para su uso en un relé micromagnético 100 puede ser del orden de 10-1000 micrómetros de longitud, 1-40 micrómetros de espesor, y 2-600 micrómetros de ancho. Por ejemplo, un voladizo ejemplar según la realización mostrada en la figura 1 puede tener dimensiones de aproximadamente 600 micrómetros x 10 micrómetros x 50 micrómetros, o 1000 micrómetros x 600 micrómetros x 25 micrómetros, o cualesquiera otras dimensiones apropiadas.

El contacto 108 y la capa de etapa 110 están colocados sobre la capa aislante 106, apropiadamente. En diversas realizaciones la capa escalonada 110 soporta el voladizo 112 por encima de la capa aislante 106, creando un hueco 116 que puede estar vacío o que se puede llenar de aire u otro gas o líquido tal como aceite. Aunque la dimensión del hueco 116 varía en gran medida con las diferentes ejecuciones, un hueco ejemplar 116 puede ser del orden de 1-100 micrómetros, tal como aproximadamente 20 micrómetros. El contacto 108 puede recibir el voladizo 112 cuando el relé 100 está en un estado cerrado, como se describe más adelante. El contacto 108 y la capa escalonada 100 pueden estar formados por cualquier material conductor tal como oro, aleación de oro, plata, cobre, aluminio, metal o similar. En diversas realizaciones, el contacto 108 y la capa escalonada 110 están formados por materiales conductores similares, y el relé está considerado como "cerrado" cuando el voladizo 112 completa un circuito entre la capa escalonada 110 y el contacto 108. en algunas realizaciones en las cuales el voladizo 112 no conduce electricidad, la capa escalonada 110 puede estar formada por material no conductor tal como el material probimide, óxido, o cualquier otro material. Además, unas realizaciones alternativas no pueden requerir la capa escalonada 110 si el voladizo 112 está por el contrario soportado por encima de la capa aislante 106.

Principio de Funcionamiento de un Conmutador de Bloqueo Micromagnético

Cuando está en la posición "bajada", el voladizo hace contacto eléctrico con el conductor inferior, y el conmutador está "activo" (también denominado en estado "cerrado"). Cuando el contacto está "arriba", el conmutador está "inactivo" (también denominado estado "abierto"). Estos dos estados estables producen la función de conmutación por el elemento voladizo móvil. El imán permanente mantiene el voladizo bien e la posición "arriba" o "bajada" después de la conmutación, haciendo del dispositivo un relé de bloqueo. Una corriente atraviesa la bobina (por ejemplo la bobina es energizada) solamente durante un breve periodo de tiempo (temporalmente) en transición entre dos estados.

(i) Procedimiento para producir biestabilidad

El principio por el cual la bioestabilidad es producida es ilustrado con referencia a la figura 2. Cuando la longitud L de un voladizo de permalloy 102 es mucho mayor que su espesor t y su ancho (w, no mostrado), la dirección a lo largo de su eje largo L se convierte en la dirección preferida para la magnetización 8también denominado el "eje fácil"). Cuando una parte central principal del voladizo se coloca en un campo magnético permanente, se ejerce un par sobre el voladizo. El par puede ser en el sentido de las agujas del reloj o en la dirección contraria a las agujas del reloj, dependiendo de la orientación inicial del voladizo respecto del campo magnét6ico. Cuando el ángulo (\alpha) entre el eje de voladizo (\xi) y el campo externo (H_{0}) es menor de 90º, el par es en el sentido contrario a las agujas del reloj, y cuando \alpha es superior a 90º, el par es en el sentido de las agujas del reloj. El par bidireccional se produce a causa de la magnetización bidireccional (es decir, un vector de magnetización "m" apunta en una dirección o la otra dirección, como se muestra en la figura 2) del voladizo (m apunta de izquierda a derecha cuando \alpha < 90º, y de derecha a izquierda cuando \alpha > 90º). A causa del par, el voladizo tiene a linearse con el campo magnético externo (H_{0}). Sin embargo, cuando una fuerza magnética (tal como el par elástico del voladizo, un tope físico, etc) se anticipa a la realineación total con H_{0}, dos posiciones estables ("arriba" y "abajo") están disponibles, lo cual forma la base del bloqueo en el conmutador.

(ii) Conmutación eléctrica

Si la magnetización bidireccional a lo largo del eje fácil del voladizo que surge a partir de H_{0} se puede invertir momentáneamente aplicando un segundo campo magnético para vencer la influencia de (H_{0}), a continuación es posible conseguir un relé de bloqueo conmutable. Este escenario se puede llevar a cabo situando una bobina plana debajo de o sobre el voladizo para producir el campo de conmutación temporal requerido. La geometría plana de la bobina se ha elegido porque es relativamente simple de fabricar, aunque son posibles otras estructuras (tales como un tipo tridimensional envuelto). Las líneas del campo magnético (Hcoil) son generadas por un corto bucle de impulso de corriente alrededor de la bobina. El principalmente el componente \xi (a lo largo del voladizo, véase la figura 2) de este campo el usado para reorientar la magnetización (vector de magnetización"m") en el voladizo. La dirección de la corriente de bobina determina si se genera un componente de campo \xi positivo o negativo. Se pueden usar diversas bobinas. Después de la conmutación, el campo magnético permanente mantiene el voladizo en ese estado hasta que se dé el siguiente evento de conmutación- Puesto que el componente \xi del campo generado por bobina (Hcoil \xi) sólo necesita ser momentáneamente superior al componente \xi [H\xi\simH_{0}cos(\alpha) = sen(\gamma), \alpha = 90º-\gamma] del campo magnético permanente y \gamma es típicamente muy pequeño (por ejemplo \gamma inferior o aproximadamente igual a 5º), la corriente de conmutación y la potencia pueden ser muy bajas, lo cual es una consideración importante en el diseño de microrrelés.

El principio de funcionamiento puede resumirse como sigue. Un voladizo de permalloy en un campo magnético uniforme (en la práctica el campo puede ser sólo aproximadamente uniforme) puede tener un par en el sentido de las agujas del reloj o un par en el sentido contrario de las agujas del reloj dependiendo del ángulo entre su eje largo (eje fácil, L) y el campo. Los dos estados biestables son posibles cuando otras fuerzas pueden equilibrar el par matriz. Una bobina puede generar un campo magnético momentáneo para conmutar la orientación de magnetización (vector m) a lo largo del voladizo y de este modo conmutar el voladizo entre los dos estados.

Alineación relajada de imanes

Para solucionar la cuestión de la relajación del requisito de alineación del imán, los inventores han desarrollado una técnica para crear campos magnéticos perpendiculares en una región relativamente amplia alrededor del voladizo. La invención está basada en el hecho de que las líneas de campo magnético en un medio de permeabilidad baja (por ejemplo el aire) son básicamente perpendiculares a la superficie de un material de permeabilidad muy alta (por ejemplo, materiales que son fácilmente magnetizados), tales como el permalloy). Cuando el voladizo se coloca cerca de tal superficie y el plano horizontal del voladizo es paralelo a la superficie del material de permeabilidad alta, se pueden conseguir al menos los objetivos expuestos anteriormente. Se describe el esquema genérico, seguido de las realizaciones ilustrativas de la invención.

Las condiciones de límite para la densidad de flujo magnético (B) y el campo magnético (H) siguen las siguientes relaciones.

B_{2} \cdot n = B_{1} \cdot n,

B_{2} \times n = (\mu_{2}/\mu_{1})B_{1} \times n

H_{2} \cdot n = (\mu_{2}/\mu_{1})H_{1} \cdot n,

H_{2} \times n = H_{1} \times n

Si \mu_{1}>>\mu_{2}, el componente normal de H_{2} es mucho superior al componente normal de H_{1}, como se muestra en la figura 3, en el límite (\mu_{1}/\mu_{2})\rightarrow\infty, el campo magnético H_{2} es normal respecto de la superficie de límite, independientemente de la dirección de H_{1} (salvo el caso excepcional de H = 1 = exactamente paralelo a la interfaz). Si el segundo medio es aire (\mu_{2} = 1) entonces B = 2 = \mu_{0}H_{2}, de manera que las líneas de flujo B_{2} serán también perpendiculares a la superficie. Esta propiedad se usa para producir campos magnéticos que son perpendiculares al plano horizontal del voladizo en un conmutador de bloqueo micromagnético y para relajar los requisitos de alineación magnético permanente.

Las figuras 4A y 4B muestran la simulación por ordenador de distribuciones de flujo magnético (B)b. como se puede observar, sin la capa (a) magnética de alta permeabilidad, las líneas de flujo son menos perpendiculares al plano horizontal, dando como resultado un gran componente horizontal (x). Las líneas de flujo magnético son aproximadamente horizontales al plano horizontal en una región relativamente amplia cuando una capa magnética de alta permeabilidad se introduce con su superficie en paralelo al plano horizontal (b). La región indicada por la caja con línea de punto será la ubicación preferida del conmutador con el plano horizontal del voladizo paralelo al eje horizontal (x).

Las figuras 5 A-C muestran los componentes horizontales extraídos (Bx) del flujo magnético a lo largo de las líneas de corte a diversas alturas (y = 75 mm, -25 mm, 25 mm, ...). de arriba abajo (a1-b1-c1), las figuras de la derecha corresponden al caso (a) un imán permanente único, (b), un imán permanente con una capa de alta permeabilidad (espesor t = 100 mm, y otro caso donde el espesor de la capa magnética de alta permeabilidad es t = 25. En (al) sin la capa de alta permeabilidad, se puede observar que Bx aumenta rápidamente alejándose del centro. En (b1), Bx se reduce de (a1) debido al uso de la capa magnética de alta permeabilidad. Una capa (c1) más fina de gran m es menos efectiva que una más espesa (b1).

Esta propiedad, la del campo magnético que es normal a la superficie límite de un material de alta permeabilidad, y la colocación del voladizo (magnético blando) que es normal a su plano horizontal paralelo a la superficie del material de alta permeabilidad, se puede usar en muchas configuraciones diferentes para relajar el requisito de alineación de imán permanente.

Las figuras 6A y 6B muestran una vista superior y una vista lateral, respectivamente de un conmutador 600 de bloqueo micromagnético con alineación relajada de imán permanente según un aspecto de la presente invención. En esta realización, dos capas magnéticas de alta permeabilidad son usadas para ayudar a la alineación magnética en la fabricación del conmutador de bloqueo micromagnético. El conmutador comprende los siguientes elementos básicos. Una primera capa 602 magnética de alta permeabilidad, un sustrato 604, una segunda capa magnética 606 de alta permeabilidad, capas dieléctricas 608 y 610, una bobina espiral 612, un conductor inferior 614, un conjunto de voladizo 616 con al menos una capa 618 magnética blanda y otro resorte 620 de torsión conductor y/o de soporte, y una capa 622 magnética permanente superior con una orientación de magnetización vertical. Preferiblemente, las superficies del imán permanente 622 y las capas 602 y 606 magnéticas de alta permeabilidad son todas paralelas al plano horizontal 630 del voladizo 616 de manera que el componente horizontal del campo magnético producido por 622 se reduce en gran medida cerca del voladizo 616. Alternativamente, se puede usar una única capa magnética blanda (602 o 606).

La figura 7 muestra otra realización del conmutador de bloqueo micromagnético. En esta realización se usan dos capas magnéticas de gran permeabilidad para ayudar a la alineación magnética en la fabricación del conmutador de bloqueo micromagnético. El conmutador comprende los elementos básicos similares como se muestra en la figura 6. En lo que difiere esta realización de la de la figura 6 es que, la segunda capa magnética 702 de gran permeabilidad está colocada justo por debajo del imán permanente superior 822. de nuevo, preferiblemente, la superficie del imán permanente 622 y las capas 602 y 702 magnéticas de gran permeabilidad están todos paralelos al plano horizontal 630 del voladizo 616 para que el componente horizontal del campo magnético producido por 622 se reduzca en gran medida cerca del voladizo 616.

La figura 8 muestra otra realización del conmutador de bloqueo micromagnético. En esta realización, diversas capas magnéticas 602, 802, 804 y 806 de alta permeabilidad son colocadas alrededor del imán permanente 622 y el conmutador en voladizo en un paquete para formar un bucle magnético. La capa 602 magnética inferior de alta permeabilidad ayuda a reducir el componente de campo horizontal cerca del voladizo 616, y las capas 802, 804 y 806 filtran el campo externo y mejoran la fuerza de campo magnético interna.

Los casos anteriores son proporcionados a título de ejemplo para ilustrar el uso de materiales magnéticos de alta permeabilidad en combinación con imanes permanentes para producir campos magnéticos perpendiculares al plano horizontal del voladizo de los conmutadores de bloqueo micromagnético. Se pueden concebir diferentes variaciones (capas múltiples, diferentes emplazamientos, etc...) basados sobre este principio para conseguir el objetivo de relajar la alineación del imán permanente con el voladizo para hacer el conmutador biestable (bloqueo) y fácil (corriente baja) de conmutar de un estado a otro.

En otra realización de la presente invención, el sistema de conmutador comprende voladizos micromagnéticos, electroimanes (bobinas de línea en forma de S o única), una capa magnética permanente y magnética blanda en paralela para producir una distribución de campo magnético aproximadamente uniforme, esquemas monopolo doble movimiento (SPDT), y estructuras de líneas de transmisión apropiadas para transmisiones de señales de radiofrecuencia.

Las figuras 9A y 9B muestran una vista superior y una vista lateral, respectivamente, de un conmutador micromagnético con características adicionales de la presente invención. El conmutador 900 comprende los siguientes elementos básicos: un voladizo hecho de material magnético blando (por ejemplo permalloy) y una capa conductora, bisagras de soporte de voladizo (resorte de torsión) contactos inferiores que sirven como líneas de señal, una bobina conductora plana en forma de S, una capa de permalloy (u otro material magnético blando) sobre el sustrato (que es normalmente silicio, GaAs, vidrio, etc.) y un imán permanente inferior (por ejemplo Neodimio) fijado a la parte inferior del sustrato. El imán puede ser colocado o fabricado directamente sobre el sustrato. La orientación de magnetización del imán es a lo largo de +Z o a lo largo de -Z. Debido a la naturaleza del material magnético blando de alta permeabilidad, el campo magnético cercano a la superficie superior de permalloy está autoalineado en paralelo al eje z (o aproximadamente perpendicular a la superficie de la capa de permalloy). Este campo autoalineado es necesario para mantener el voladizo en estado activo o inactivo. El dispositivo entero está alojado en un paquete apropiado (no mostrado) con estanqueidad y conductores de contacto eléctricos apropiados.

Para un mejor rendimiento, la línea central del voladizo (que puede no ser la misma que la línea de articulación) debería estar situada aproximadamente cerca del imán, es decir, las dos distancias del borde (w1 y w2) son aproximadamente iguales. Sin embargo, la línea central del voladizo también puede estar situada alejada del centro del imán y el dispositivo seguirá siendo funcional. La bobina en forma de S produce el campo magnético de conmutación para conmutar el voladizo de un estado a otro aplicando impulsos de corriente positivos o negativos a la bobina. En la figura, el número efectivo de espiras de bobina bajo el voladizo es 5. Sin embargo, el número de espiras de bobina n puede ser cualquier número entero arbitrario (1 \leq n \leq \infty). Cuando el número de espiras es uno, significa que hay justo una única línea metálica de conmutación bajo el voladizo. Esto es un diseño muy útil cuando la dimensión del dispositivo está a escala reducida. Además, la bobina multicapa también puede ser usada para reforzar la capacidad de conmutación. Esto se puede hacer añadiendo las sucesivas capas de bobina sobre la parte superior de la(s) otra(s)
capa(s). Las capas de bobina pueden estar espaciadas por el aislador intermedio y conectadas a través de las vías conductoras.

El campo magnético permanente mantiene (bloquea) el voladizo en uno de los dos estados estables. Cuando el voladizo conmuta a la derecha, el conductor inferior del voladizo (por ejemplo Au) toca los contactos inferiores y conecta la línea 1 de señal. En este caso, la línea de señal 2 está desconectada. Por otra parte, cuando el voladizo conmuta a la izquierda, la línea de señal 2 está conectada y la línea de señal está desconectada. Forma un conmutador de bloqueo SPTD. Aunque en la figura, los anchos del imán y la capa de permalloy sobre el sustrato son iguales, en realidad, pueden ser diferentes. El ancho del imán puede ser mayor o menor que el ancho de la capa de perma-
lloy.

Otras variantes son posibles, por ejemplo, entre el permalloy (capa magnética blanda) y el sustrato, una capa intermedia (por ejemplo un material orgánico tal como un poliamida como Durimide 7320, resistencia SU-8, etc.) pueden ser colocado para minimizar el problema de tensión en la capa de permalloy. Esto se muestra en la figura 10. se ha descubierto que la capa intermedia es muy útil cuando el permalloy es espeso (por ejemplo alrededor de 10 micrómetros o más grueso), lo cual significa también que la tensión sería relativamente alta. Sin la capa intermedia, en algunos casos, la alta tensión podría hacer flexionar significativamente la pastilla de sustrato o incluso romper el sustrato.

Otra variante es que el permalloy (y el imán) se pueden colocar bajo el sustrato reducido en el procedimiento de embalaje o ensamblado, en lugar de ser procesado directamente sobre el sustrato. Esto se muestra en la figura 11.

Otra variante más es que el voladizo no puede necesariamente ser de tipo articulado por flexión. También puede ser de tipo fijo de un extremo (o trampolín) como se muestra en la figura 12. un tope superior puede o no ser necesario dependiendo del diseño de la mecánica. Seguramente, las variaciones de colocación de la capa intermedia y la capa de permalloy anteriormente mencionadas también se aplica para esta estructura.

Hay otra variante, en la cual la capa permalloy puede estar revestida o cubierta por otros metales no magnéticos (por ejemplo oro, cobre, aluminio, plata, etc.) bien sobre la superficie enfrentada a la bobina y el voladizo o tanto sobre su superficie superior como inferior. La razón para revestir la capa de permalloy con otro metal no magnético es prevenir la interacción entre la señal RF y la capa de permalloy, si se usa el conmutador para aplicaciones de RF. Dicho de otro modo, el metal revestido puede proteger las señales RF. Esta variación está ilustrada en la figura 19, descrita más adelante.

Según otra realización de la presente invención, los diversos imanes permanentes son usados para relajar las dificultades de alineación.

Las figuras 13A y 13B muestran una vista superior y una vista lateral, respectivamente, de un conmutador de bloqueo micromagnético 1300 con dos imanes permanentes. El conmutador 1300 comprende los siguientes elementos básicos (como se describe anteriormente). Un voladizo hecho de material magnético blando (por ejemplo permalloy) y una capa conductora, bisagras de soporte de voladizo (resorte de torsión), contactos inferiores que sirven como líneas de señal, una bobina conductora plan en forma de S, un sustrato, y un imán permanente superior y un imán permanente inferior (por ejemplo Neodimio) que forman un dipolo magnético.

Las orientaciones de magnetización de los dos imanes son idénticas (bien a lo largo de +Z o a lo largo de -Z al mismo tiempo). Todo el dispositivo está alojado en un paquete apropiado (no mostrado) con estanqueidad y conductores de contacto eléctrico apropiados. Los dos imanes proporcionan un campo magnético uniforme constante en la región donde reside el voladizo. Las dos distancias (d1 y d2) de los imanes del plano horizontal del voladizo son aproximadamente iguales si los dos imanes son iguales (espesor y magnetización, etc.). Si los espesores no son iguales, entonces las dos distancias (d1 y d2) deberían estar concebidas de manera que la mayor parte de las líneas del campo magnético sean perpendiculares al plano horizontal. También, la línea central del voladizo (que puede no ser la misma que la línea de bisagra) debería estar situada aproximadamente cerca del centro de los imanes, es decir, las dos distancias del borde (w1 y w2) son aproximadamente iguales si los dos imanes son iguales.

La bobina de forma de S produce el campo magnético de conmutación para conmutar el voladizo de un estado a otro. El campo magnético permanente mantiene (bloquea) el voladizo en uno de los dos estados. Cuando el voladizo conmuta a la derecha, el conductor inferior del voladizo (por ejemplo Au) toca los contactos inferiores y conecta la línea 1 de señal. En este caso, la línea de señal 2 está desconectada. Por otra parte, cuando el voladizo conmuta a la izquierda, la línea de señal 2 está conectada y la línea de señal está desconectada. Forma un conmutador de bloqueo SPTD.

La figura 13C muestra una realización con un imán permanente y una capa magnética blanda multiseccional forman el dipolo magnético, que proporciona el campo magnético uniforme y perpendicular para mantener los estados del voladizo. Una bobina está también integrada por razones de conmutación como se ha explicado anteriormente. La capa magnética blanda está dividida en múltiples secciones para incrementar la componente Z y reducir la componente X del campo magnético usando efectos de magnetización preferentes.

La figura 13D muestra una realización con dos capas de alta permeabilidad y dos imanes permanentes para simplificar la alineación magnética. El conmutador comprende los siguientes elementos. Una primera capa 602 magnética de alta permeabilidad, un sustrato 604, una segunda capa magnética 702606 de alta permeabilidad, capas dieléctricas 608 y 610, una bobina 612, un conductor inferior 614, un conjunto de voladizo 616 (con al menos una capa 618 magnética blanda), una capa 622 magnética permanente superior y una capa magnética 13 02 permanente inferior con la misma orientación de magnetización vertical. Preferiblemente, las superficies de los imanes permanentes 622 y 1302, y las capas 702 y 602 magnéticas de alta permeabilidad son todas paralelas al plano horizontal 630 del voladizo 616 de manera que el componente horizontal del campo magnético producido por 622 se reduce en gran medida cerca del voladizo 616.

Las figuras 14 A-C muestras resultados de simulación que confirman la utilidad de los dipolos magnéticos en la producción de los campos magnéticos uniformes. Estas figuras muestran una comparación de la distribución del campo magnético entre un único imán permanente (a) y un dipolo magnético (b). por motivos ilustrativos y de manera no limitativa, las dimensiones de cada imán (Alnico) son ancho 0 2500 mm, espesor = 1500 mm. La distancia entre los dos imanes es 1000 mm en la configuración del dipolo. La región donde las líneas de campo magnético (flechas) están uniformemente distribuidas es mayor en el caso (b) que en el caso (a). El conmutador de bloqueo micromagnético se coloca preferiblemente en la región central del dipolo magnético. El eje largo del voladizo es preferiblemente perpendicular al campo magnético. Los inventores han utilizado Alnico como el material magnético en esta simulación. El resultado se aplica en general a otros imanes permanentes (por ejemplo, neodimio). En la figura 14C, traza el componente horizontal (x) del campo magnético (B) a lo largo de una línea horizontal desde la izquierda de un imán a su derecha. La línea está situada aproximadamente 650 mm por encima del imán inferior (100 mm por debajo del centro del dipolo). Estos resultados confirman, además, que las líneas de campo magnético están más perpendiculares en la región de hueco de dipolo (b) que las líneas de campo en la región correspondiente en el caso de un único imán (a).

Las figuras 15A y 15B muestran una vista superior y una vista lateral de oro conmutador de bloqueo micromagnético 1500. el conmutador comprende los siguientes elementos básicos, un voladizo hecho de material magnético blando (por ejemplo permalloy) y una capa conductora, bisagras de soporte de voladizo (resortes de torsión) contactos inferiores que sirven como líneas de señal, una bobina conductora plana en forma de S, una capa inferior de permalloy (u otro material magnético) sobre el sustrato, y un imán permanente superior (por ejemplo Neodimio). La capa magnética blanda superior y el imán permanente superior forma un dipolo magnético. La orientación de magnetización del imán está a lo largo de +Z o a lo largo de -Z. El dipolo magnético genera un campo aproximadamente uniforme necesario para mantener el voladizo en uno de los dos estados activo o inactivo.

(La ventana a través del imán superior está abierta en la figura para una ilustración clara de las estructuras de conmutador bajo el imán permanente. En realidad, el imán permanente plano es sólido y uniforme en su totalidad sin tal ventana o parte vacante en el imán permanente).

El dispositivo entero está alojado en un paquete apropiado (no mostrado) con estanqueidad y conductores de contacto eléctrico apropiados. Las dos distancias (d1 y d2) del imán y la capa de permalloy del plano horizontal del voladizo puede ser iguales (d1 = d2). También pueden ser diferentes (d1 \neq d2). También, para el rendimiento mejorado, la línea central (que puede no ser la misma que la línea de bisagra) puede estar situada aproximadamente cerca del imán, es decir, las dos distancias del borde (w1 y w2) son aproximadamente iguales. Aunque, la línea central de voladizo también puede estar situada separada del centro de los imanes y el dispositivo sigue siendo funcional.

La bobina de forma de S produce el campo magnético de conmutación para conmutar el voladizo de un estado a otro aplicando impulsos de corriente positivos o negativos. En la figura, el número efectivo de espiras de bobina bajo el voladizo es 5. Sin embargo, el número de espiras de bobina n puede ser cualquier número entero arbitrario (1 \leq n \leq \infty). Cuando el número de espiras es uno, significa que hay justo una única línea metálica de conmutación bajo el voladizo. Esto es un diseño muy útil cuando la dimensión del dispositivo está a escala reducida. El campo magnético permanente mantiene (bloquea) el voladizo en uno de los dos estados estables. Cuando el voladizo conmuta a la derecha, el conductor inferior del voladizo (por ejemplo Au) toca los contactos inferiores y conecta la línea 1 de señal. En este caso, la línea de señal 2 está desconectada. Por otra parte, cuando el voladizo conmuta a la izquierda, la línea de señal 2 está conectada y la línea de señal está desconectada. Forma un conmutador de bloqueo SPTD. Aunque en la figura, los anchos del imán y la capa de permalloy sobre el sustrato son iguales, en realidad, pueden ser diferentes. El ancho del imán puede ser mayor o menor que el ancho de la capa de permalloy.

Otras variantes son posibles, por ejemplo, uno del imán permanente puede ser colocado o fabricado directamente sobre el sustrato. La capa magnética blanda y la bobina pueden ser colocadas sobre la parte superior del voladizo. La configuración se muestra en la figura 16.

La figura 16 es una vista lateral de una realización diferente de un conmutador de bloqueo micromagnético monopolo de doble (SPDT) con una bobina en forma de S, que tiene una capa de permalloy superior (u otro material magnético blando) y un imán permanente inferior sobre el sustrato. El conmutador comprende los siguientes elementos básicos, un voladizo hecho de material magnético blando (por ejemplo permalloy) y una capa conductora, bisagras de soporte de voladizo (resortes de torsión) contactos inferiores que sirven como líneas de señal, una bobina conductora plana en forma de S, una capa superior de permalloy (u otro material magnético) y un imán permanente superior (por ejemplo Neodimio) sobre un sustrato que forma un dipolo magnético. La orientación de magnetización del imán está a lo largo de +Z o a lo largo de -Z. Todo el dispositivo está alojado en un paquete apropiado (no mostrado) con estanqueidad y conductores de contacto eléctrico apropiados. La bobina en forma de S produce el campo magnético de conmutación para conmutar el voladizo desde un estado a otro. El campo magnético permanente mantiene (bloquea) el voladizo en uno de los dos estados.

Alternativamente, un conmutador de tipo fijo de un extremo (o trampolín) se muestra en la figura 17. la almohadilla de contacto inferior y la superficie inferior del imán permanente sirven de topes en la actuación de conmutación.

Las figuras 18 A-D muestran una realización que incorpora líneas de transmisión apropiadas para transmitir señales de radiofrecuencia (RF). La figura 18a es una vista superior, del conmutador 1800. la figura 18B es una vista en sección transversal a lo largo del eje largo del voladizo en las líneas b-b'- La figura 18C es una vista en sección transversal a través del resorte de torsión del voladizo en las líneas c-c'. La figura 18D es una sección transversal a través del área de contacto de extremo del voladizo en las líneas d-d'.

En esta realización, el conmutador de bloqueo micromagnético consiste en los siguientes elementos básicos. Imán permanente inferior 1302, imán permanente superior 622, sustrato 604, línea conductora 1802 (es decir, línea de bobina única), una primera línea de señal 1804, una segunda línea de señal 1806, un conjunto de voladizo 616 8 capa conductora inferior 1810, una primera capa magnética blanda 1912 y una segunda capa magnética 618, y un resorte de torsión 620. Los dos imanes permanentes forman un dipolo magnético que proporciona un campo magnético constante uniforme en la región donde el voladizo 616 está situado, típicamente cerca del centro del dipolo magnético. Las líneas de flujo magnético son perpendiculares a la superficie del voladizo. Los propios espaciadores y los paquetes soportan los imanes. El voladizo 616 está soportado por resortes de torsión 620 por los dos lados. En su estado estático, el voladizo se desplaza a la derecha (cerrando la línea de señal 1806)o a la izquierda (cerrando la línea de señal 1804). Un impulso de corriente a través de la única línea conductora 1802 produce un campo magnético temporal que puede realinear la magnetización en la capa magnética blanda 681 y 1812 y 618 del voladizo, y conmuta el voladizo entre los dos estados. El conmutador es de este modo un conmutador de bloqueo monopolo y de doble movimiento. Las áreas 1820 son aberturas en la línea conductora 1802 para aislar las líneas de señal de la línea 1802. Las líneas conductoras 1830 y 1832 son líneas de tierra.

En esta realización, las líneas de señal 1804 y 1806, las líneas de tierra 1830/1832, y la línea conductora 1802 (que actúan como la bobina de línea única para conmutar el voladizo) se fabrican todas en la(s) misma(s) etapa(s) para simplificar el proceso de fabricación. Los siguientes procedimientos generales se pueden usar para fabricar el dispositivo. (1) Una capa dieléctrica es depositada o se hace crecer sobre el sustrato (dependiendo opcionalmente de si el sustrato es aislante o no), (2) las capas conductoras (1804, 1806, 1802, 1830, 1832) se hacen crecer y se imprimen, (3), una capa de protección (por ejemplo, resina fotosensible, poliimida, etc.) se deposita y a continuación se forman aberturas. Otros procedimientos para fabricar este dispositivo serán evidentes para los expertos en la técnica.

La figura 19 muestra otra realización que incorpora líneas de transmisión apropiadas para transmitir señales de radiofrecuencia (RF). La figura 19A es una vista superior del conmutador 1900. La figura 19B es una vista en sección transversal a lo largo del eje largo del voladizo en las líneas b-b'. La figura 19C es una vista en sección transversal a través del resorte de torsión del voladizo en las líneas c-c'. La figura 19D es una vista en sección transversal a través de la viga de soporte 1902 en las líneas d-d'.

En esta realización, el conmutador de bloqueo micromagnético consiste en los siguientes elementos básicos. Un imán permanente inferior 1302, un imán permanente superior 622, un sustrato 604, una línea conductora 1802, una primera línea de señal 1804, una segunda línea de señal 1806, un conjunto de voladizo 616 (una capa conductora inferior 1810, una primera capa magnética blanda 1812, y una segunda capa magnética 618 con múltiples secciones) un resorte de torsión 620 y diversas vigas de soporte 1902. Los dos imanes permanentes forman un dipolo magnético que proporciona un campo magnético constante uniforme en la región donde el voladizo 616 está situado, típicamente cerca del centro del dipolo magnético. Las líneas de flujo magnético son perpendiculares a la superficie del voladizo. Los propios espaciadores y los paquetes soportan los imanes. El voladizo 616 está soportado por los resortes de torsión 620 por los dos lados. En su estado estático, el voladizo se desplaza a la derecha (cerrando la línea de señal 1804) o a la izquierda (cerrando la línea de señal 1806). Un impulso de corriente a través de la línea conductora única 1802 produce un campo magnético temporal que puede realinear la magnetización en la capa magnética blanda 1812 y 618 del voladizo, y conmuta el voladizo entre los dos estados. El conmutador es de este modo un conmutador de bloqueo monopolo de doble movimiento. Los planos de tierra conductores opcionales 1910 y 1912 también se pueden colocar por debajo o por encima del conmutador 616 para formar estructuras de guíaondas coplanas.

Estructura de conmutador

Fabricando unidades de conmutadores unas al lado de otras, se puede fabricar una (m y n son cualesquiera números enteros positivos arbitrarios). Esto se muestra en las figuras 20-21. la figura 20 es una vista superior de una estructura con sólo una fila de conmutadores. La figura 21 es una vista superior de una estructura con 3 filas de conmutadores. La alineación relajada de imán para una estructura de conmutadores puede seguir cualesquiera disposiciones anteriormente descritas de imanes permanentes y capas de permalloy. Las realizaciones de las figuras 22-29 están provistas sólo por motivos ilustrativos sin fines limitativos.

Otras realizaciones

Las figuras 30A y 30B muestran una vista superior y una vista de extremo, respectivamente, de otra realización del conmutador de bloqueo micromagnético, pero en este caso el voladizo se mueve lateralmente en lugar de arriba y abajo. Un conmutador de bloqueo micromagnético monopolo y de doble movimiento (SPDT) 3000 comprende los siguientes elementos básicos. Un voladizo hecho de material magnético blando (por ejemplo permalloy) y capas conductores, bisagras de soporte de voladizo, contactos que sirven como líneas de señal, una bobina conductora plana en forma de s, un sustrato y un imán permanente izquierdo y un imán permanente derecho (por ejemplo a lo largo de +X o a lo largo de -X al mismo tiempo). El dispositivo entero está alojado en un paquete apropiado (no mostrado) con estanqueidad y conductores de contacto eléctrico apropiados.

Los dos imanes permanentes proporcionan un campo magnético constante uniforme en la región donde reside el voladizo. Las dos distancias de las imágenes del plano vertical del voladizo son aproximadamente iguales si los dos imanes son iguales (espesor y magnetización, etc.). Si los espesores no son iguales, entonces las dos distancias deberían están concebidas de manera que las líneas de campo magnético sean perpendiculares al plano vertical. Igualmente, el centro del voladizo debería estar situado aproximadamente cerca de la línea que conecta los centros de los imanes.

La bobina en forma de S produce el campo magnético de conmutación para conmutar el voladizo de un estado a otro. El campo magnético mantiene (bloquea) el voladizo en uno de los dos estados estables. Cuando el voladizo se desplaza a la derecha, el conductor inferior del voladizo (por ejemplo Au) toca los contactos inferiores y conecta la línea 1 de señal. En este caso, la línea de señal 2 está desconectada. Por otra parte, cuando el voladizo conmuta a la izquierda, la línea de señal 2 está conectada y la línea de señal está desconectada. Forma un conmutador de bloqueo SPTD. Son posibles diversas variaciones, por ejemplo uno de los dos imanes permanentes pueden no ser necesariamente imanes permanentes, unían permanente más un imán blando seguiría formando un dipolo para proporcionar las líneas de campo magnético en la región central del dipolo.

La figura 31 muestra otra realización del conmutador de bloqueo micromagnético. En esta realización, un imán permanente cilíndrico 3150, que tiene una forma hueca o tubular con un eje central a, y que está magnetizado verticalmente, se usa para proporcionar el campo magnético estático. Las capas magnéticas de alta permeabilidad 602 y 802 están colocadas sobre las partes superior y las parte inferior del imán permanente 3150 para reducir el componente de campo horizontal cerca del voladizo 616.

Las figuras 32A y 32B muestran una vista superior y una vista lateral, respectivamente, de una realización para integrar el conmutador de bloqueo micromagnético con otros dispositivos semiconductores activos/pasivos y circuitos, junto con los imanes permanentes. Los imanes permanentes pueden ser imanes fuera de la envoltura (por ejemplo neodimio), o imanes poliméricos integrados que usan técnicas de impresión y dibujo en pantalla. Los conmutadores de bobina de línea única pueden ser usados para ahorrar espacio. De este modo, el conmutador de bloqueo micromagnético de la presente invención se puede integrar monolíticamente con dispositivos ópticos y/o electrónicos semiconductores.

Las figuras 33-35 muestran, además, otro procedimiento para producir conmutadores de bloqueo micromagnéticos RF MEMS usando una arquitectura CPW. Un conmutador de voladizo está situado en un lado de un guiaondas coplano (CPW), que se muestra en una configuración de tierra-señal-tierra en la figura 33. el componente de conmutación activa del dispositivo es un voladizo móvil que deriva eléctricamente un hueco en un CPW sobre chip para activar el conmutador y abrir el hueco para desactivar el conmutador. Para garantizar que el voladizo hace contacto con sólo el conductor central del CPW, los "choques" de contacto se electrodepositan como se muestra en la figura 33. Se describe un enfoque alternativo para garantizar que se consigue una alineación de contacto apropiada entre el voladizo y el CPW en la figura 34. Las flexiones en el CPX acortan tanto su longitud global como aíslan la mayor parte del guiaonda y en las almohadillas del conjunto del dispositivo.

La figura 34 muestra un procedimiento para relajar la tolerancia de alineación del conmutador de CPW de la figura 33. Usando la arquitectura CPW anterior (figura 33) los contactos del voladizo móvil deben estar precisamente alineados con los choques de contacto del conductor central o el voladizo puede reducir una de las líneas de tierra adyacentes. La solución descansa en cubrir totalmente el CPW con un material dieléctrico plano y a continuación abrir agujeros o vías para exponer las puntas de contacto en uno de los dos lados del hueco (y las almohadillas de contacto). El material conductor tal como el oro se electrodeposita para rellenar la vía y crear un "choque" de contacto elevado sobre la superficie.

La figura 35 muestra una capa dieléctrica plana usada para separar el conductor superior del plano de tierra subyacente (no mostrado en la figura). Las flexiones en el CPW acortan tanto su longitud global como aíslan la mayor parte del guiaondas y unen las almohadillas del conjunto del dispositivo.

Conmutadores ópticos

Los mecanismos, los principios y las técnicas descritas anteriormente junto con los relés eléctricos deben también usarse para crear conmutadores ópticos apropiados para su uso en comunicaciones u otros sistemas ópticos. En diversas realizaciones de un conmutador óptico, la parte magnéticamente sensible del voladizo puede estar fijadas en un espejo u otro material que refleja la luz. Como el voladizo está conmutado de un estado "abierto" a un estado "cerrado", la superficie reflectante está expuesta u oculta de una señal óptica de manera que la señal se refleja o absorbe apropiadamente, como se describe en mayor detalle más adelante.

El voladizo del conmutador también puede servir de espejo reflectante. Las figuras 36A y 36B muestran una vista superior y una vista lateral, respectivamente, de un conmutador óptico con un imán permanente situado (por ejemplo, montado) sobre la parte inferior del sustrato. Los contactos eléctricos bajo el voladizo proporcionan una manera apropiada de verificar el estado del voladizo mediante lectura eléctrica del estado de las líneas de señal. Sin embargo, estos contactos eléctricos no son necesarios. La luz que ha de ser conmutada incide en la superficie reflectiva (por ejemplo con espejo) del voladizo y se desvía bien (por ejemplo sale) a la derecha o a la izquierda, dependiendo del estado del conmutador. Se ilustra una bobina en forma de S, pero se pueden usar otras configuraciones de bobina, como sería evidente para un experto en la materia basándose en la descripción de la presente memoria, Además, otras configuraciones de alineación relajada descritas anteriormente se pueden usar para llevar a cabo un conmutador óptico.

Por ejemplo, otra realización de un conmutador óptico se muestra en las figuras 37 A-D, que incluyen un imán permanente superior. La figura 37A muestra las partes del conmutador óptico antes de montar el imán permanente por encima del voladizo. La figura 37B muestra el imán permanente superior con una estrecha hendidura antes de su montaje por encima del voladizo. La figura 37C es una vista superior de conmutador óptico después de que el imán permanente se ensamble sobre la parte superior del voladizo. Las partes bajo el imán no pueden ser vistas ya que están bloqueadas por el imán permanente superior. La figura 37D es una vista lateral de conmutador óptico con el imán permanente ensamblado sobre la parte superior del voladizo. La luz (por ejemplo haz láser de entrada) viaja a través de la hendidura estrecha en el imán y alcanza la superficie del voladizo, a continuación es reflejada por el voladizo, y finalmente sale por la hendidura en una dirección diferente respecto de la dirección láser de entrada.

Otro ejemplo más de un conmutador óptico se muestra en las figuras 38 A-B, que incluyen un imán cilíndrico. El conmutador óptico comprende los siguientes elementos básicos: un sustrato 3820, una bobina conductora 3833, una capa dieléctrica 3834, un voladizo 3840 (capa inferior de semilla 3841, capa permalloy fino (u otro material) 3842, capa magnética blanda 3843, y capa reflectiva 3844), resorte de torsión 3845, líneas de fibra óptica 3861, 3862, 3863 (con terminaciones apropiadas, lentes, etc.), y un imán permanente cilíndrico 3850 8º cualesquiera otras formas que proporcionan un campo magnético uniforme perpendicular a la superficie de voladizo). Las distancias d1, d2, w1, w2 son elegidas de manera que el voladizo 3840 esté en o cerca del centro del imán. En esta configuración, el espejo de voladizo 3840 tiene dos posiciones estables como se ha explicado anteriormente. El impulso de corriente a través de la bobina 3833 conmuta el espejo de voladizo 3840 entre los dos estados estables. Las señales ópticas 3861 de fibra óptica 3861 se proyecta sobre el espejo de voladizo 3840 y se refleja en la fibra óptica derecha 3863 8indicada por la flecha 38139 o en la fibra óptica izquierda 3862 (indicada por la flecha 3812). Esto forma un conmutador óptico 1 x 2. La realización puede extenderse fácilmente para formar estructuras de conmutador ópticos n x 2.

Empaquetado

Empaquetar circuitos integrados para aplicaciones de radiofrecuencia, tales como conmutadores de bloqueo micromagnético referidos por la presente invención, no es una cuestión superficial. Diversas técnicas convencionales de empaquetado pueden ser usadas, tales como unión por cable o cinta, flipchip o incluso empaquetado a escala de pastilla. Es importante que los campos magnéticos externos y/o eléctricos no interfieran con la función de bloqueo del conmutador micromagnético. De este modo, se pueden emplear placas metálicas o los alojamientos de diversas formas y configuraciones para prevenir que campos externos afecten al funcionamiento del conmutador. Como se hará evidente para un experto en la técnica, se pueden emplear diversos metales, aleaciones metálicas y materiales o capas absorbentes de energía. La forma, el espesor y otras dimensiones de tales placas, alojamientos o capas son dependientes de la ejecución, como se hará evidente para un experto en la técnica basándose en las explicaciones de la presente memoria.

Usos específicos de aplicación de conmutadores de bloqueo micromagnético

Los conmutadores de bloqueo micromagnético de la presente invención se pueden usar en una pluralidad de productos que incluyen aparatos domésticos e industriales, aparatos electrónicos de consumo, equipamiento militar, dispositivos médicos y vehículos de todos los tipos, mencionando sólo unas pocas categorías de productos. Aunque diversas de las siguientes realizaciones descritas no están ilustradas en las figuras, la descripción escrita y otras realizaciones ilustradas son suficientes para permitir que el experto en la técnica realice y utilice la presente invención.

Conclusión

Aunque se han descrito anteriormente diversas realizaciones de la presente invención, se ha de entender que se han presentado a título de ejemplo y sin ninguna limitación. Será evidente para el experto en la técnica que se pueden hacer diversos cambios en la forma y en detalle sin salirse del espíritu y el alcance de la invención. Esto es especialmente cierto a la luz de la tecnología y los términos de la(s) técnica(s) relevante(s) que se pueden desarrollar más tarde.

La presente invención ha sido descrita anteriormente con la ayuda de bloques de construcción estructurales y funcionales, elementos o módulos que ilustran el rendimiento de las funciones especificadas y sus relaciones. Los límites de estos bloques de construcción han sido definidos en la presente memoria por motivos de conveniencia de la descripción. Se pueden definir estructuras y límites alternativos siempre que la estructura especificada, las funciones y sus relaciones estén apropiadamente realizados., Cualquiera de tales límites alternativos está de este modo dentro del alcance de la invención reivindicada. Un experto en la técnica reconocerá que estos bloques de construcción pueden ser realizados por materiales conocidos, componentes discretos, etc. De este modo, el cambio y el alcance de la presente invención no deberían estar limitados por ninguna de las realizaciones ejemplares anteriormente descritas, sino que deberían estar definidas sólo por las siguientes reivindicaciones y sus equivalentes.

Claims (20)

1. Un dispositivo (600) de bloqueo micromagnético que comprende:

un sustrato (604),

un elemento móvil (616) soportado por dicho sustrato (604) y que tiene un material magnético (618) y un eje largo (630),

un primer imán (602) y un segundo (606, 702) imán que producen un primer campo magnético, que induce una magnetización en dicho material magnético (618), estando dicha magnetización caracterizada por un vector de magnetización que apunta en una dirección a lo largo de dicho eje largo (630) de dicho elemento móvil, en el cual dicho primer campo magnético es aproximadamente perpendicular a una parte central principal de dicho eje largo (630), y

una bobina (612) que produce un segundo campo magnético para conmutar dicho elemento móvil (616) entre dos estados estables, en el cual la aplicación temporal de dicho segundo campo magnético cambia la dirección de dicho vector de magnetización haciendo de este modo que dicho elemento móvil (616) conmute entre dichos dos estados estables.

2. El dispositivo según la reivindicación 1, en el cual dicho primer imán (602) es un imán permanente que es sustancialmente plano y sustancialmente paralelo a dicho sustrato (604).

3. El dispositivo según la reivindicación 1, en el cual dicho primer y segundo imán (602, 702) son imanes permanentes que son sustancialmente planos y sustancialmente paralelos a dicho sustrato (604), y en el cual dicho elemento móvil (616) y dicho sustrato (604) están situados entre dicho primer y dicho segundo imán (602, 702).

4. El dispositivo según la reivindicación 2, en el cual dichos segundos imanes (606, 702) son una capa de permalloy que es sustancialmente plana y sustancialmente paralela a dicho sustrato (604).

5. El dispositivo según la reivindicación 4, en el cual dicha capa de permalloy (606) está situada entre dicho sustrato (604) y dicho elemento móvil (616).

6. El dispositivo según la reivindicación 4, en el cual dicha capa de permalloy (602) está situada en un lado opuesto de dicho sustrato (604) de un lado de dicho sustrato (604) que soporta dicho elemento móvil (616).

7. El dispositivo según la reivindicación 4, en el cual dicho elemento móvil (616) está situado entre dicha capa de permalloy (702) y dicho sustrato (604), y dicho imán permanente (602) está situado en un lado opuesto de dicho sustrato (604) de un lado de dicho sustrato (604) que soporta dicho elemento móvil (616).

8. El dispositivo según la reivindicación 2, en el cual dicho imán permanente (602) está situado en un lado opuesto de dicho sustrato (604) de un lado de dicho sustrato (604) que soporta dicho elemento móvil (616).

9. El dispositivo según la reivindicación 4, que comprende, además, una segunda capa (606) de permalloy situada en un lado opuesto de dicho sustrato (604) de un lado de dicho sustrato (604) que soporta dicho elemento móvil (616).

10. El dispositivo según la reivindicación 4, en el cual dicho elemento móvil (616) está situado entre dicha capa (702) de permalloy y dicho imán permanente (622).

11. El dispositivo según la reivindicación 4, en el cual dicho elemento móvil (616) está situado entre dicho sustrato (604) y dicho imán permanente (622).

12. El dispositivo según la reivindicación 4, que comprende, además, una segunda capa (702) de permalloy situada entre dicho imán permanente (622) y dicho elemento móvil (616).

13. El dispositivo según la reivindicación 4, que comprende, además, una segunda capa (802) de permalloy situada sobre un lado superior de dicho imán permanente (622).

14. El dispositivo según la reivindicación 1, en el cual dicho sustrato (604) comprende estructuras levantadas que soportan dicho elemento móvil (616).

15. El dispositivo según la reivindicación 1, que comprende, además, un par de planos de tierra (1910, 1912) que aprisionan dicho elemento móvil (616).

16. El dispositivo según la reivindicación 4, en el cual dicha capa de permalloy comprende secciones discretas laterales de material magnético blando y secciones de material no magnético, en el cual dichas secciones alterantes están situadas a lo largo de dicho eje largo (630).

17. El dispositivo según la reivindicación 12, en el cual dicha segunda capa de permalloy comprende secciones discretas alternantes de material magnético blando y secciones de material no magnético, en el cual dichas secciones alterantes están situadas a lo largo de dicho eje largo (630).

18. Un dispositivo de bloqueo micromagnético, que comprende:

un sustrato (3820)

un elemento móvil (3840-3844) que contiene material magnético y que está soportado por el sustrato (3820),

un imán cilíndrico (3850), que tiene un eje central (3811), que encierra lateralmente el elemento móvil (3840-3844) de manera que el eje central (3811) atraviesa una parte central del elemento móvil (3840-3844) perpendicular al sustrato (3820), en el cual el imán cilíndrico (3850) produce un primer cambio magnético que induce una magnetización en el material magnético, estando la magnetización caracterizada por un vector que apunta en una dirección a lo largo de un eje largo del elemento móvil (3840, 3844), en el cual el primer campo magnético es aproximadamente perpendicular a una parte central principal del eje largo, y

una bobina (3833) que produce un segundo campo magnético para conmutar el elemento móvil (3840-3844) entre dos estados estables, en el cual la aplicación temporal del segundo campo magnético cambia la dirección del vector de magnetización haciendo de este modo que el elemento móvil (3840-3844) conmute entre los dos estados estables.

19. El dispositivo de bloqueo micromagnético según la reivindicación 18, que comprende, además, una primera capa de permalloy situada en un lado opuesto del sustrato (3820) de un lado del sustrato (3820) que soporta el elemento móvil (3840-3844).

20. El dispositivo de bloqueo micromagnético según la reivindicación 19, que comprende, además, una segunda capa de permalloy situada en un lado opuesto del elemento móvil (3840-3844) de un lado del elemento móvil (3840-3844) que está soportado por el sustrato (3820).