EP1525595B1 - Actionneur magnetique a levitation - Google Patents

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EP1525595B1
EP1525595B1 EP03756515A EP03756515A EP1525595B1 EP 1525595 B1 EP1525595 B1 EP 1525595B1 EP 03756515 A EP03756515 A EP 03756515A EP 03756515 A EP03756515 A EP 03756515A EP 1525595 B1 EP1525595 B1 EP 1525595B1
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EP
European Patent Office
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magnetic
magnetic part
mobile
supports
substrate
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP03756515A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP1525595A2 (fr
Inventor
Hervé ROSTAING
Jérôme Delamare
Orphée CUGAT
Christel Dieppedale
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.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut Polytechnique de Grenoble
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Institut Polytechnique de Grenoble
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 Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Institut Polytechnique de Grenoble filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP1525595A2 publication Critical patent/EP1525595A2/fr
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Publication of EP1525595B1 publication Critical patent/EP1525595B1/fr
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    • H01H67/22—Switches without multi-position wipers

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic actuator and in particular a magnetic microactuator achievable by microtechnology techniques, that is to say micromachining techniques used in microelectronics.
  • Such an actuator can be used in various systems, for example, as an electric microrelay for controlling the opening, closing or switching of an electrical contact, for example for controlling transistors, as an optical microrelay for controlling the passage, closing, switching or switching of an optical ray, as a micro valve or micro valve for controlling the passage, sealing or switching of a fluid, as a shock sensor or displacement, as a micro-pump, as a positioner for magnetic or optical heads, to perform AFM (Atomic Force Microscope or Atomic Force Microscope) or thermal recording in positioning tables .
  • AFM Atomic Force Microscope or Atomic Force Microscope
  • Electrostatic actuators are currently the most studied. Lucent sells an optical multiplexer known as "lambda router" having electrostatic actuators. It is capable of directing an optical beam from an optical fiber to another optical fiber selected from a group of optical fibers. Its principle is based on the displacement of micro mirrors in pivot connection with a substrate. This multiplexer has a relatively slow switching time. In addition, such actuators pose a significant problem of power supply. Indeed, they must be powered by voltages of several tens or hundreds of volts. It is therefore necessary to add a specific power supply which is problematic in stand-alone applications. Another disadvantage is that the movements are limited in relation to the size of the object.
  • magnetic actuators operate on the principle of the electromagnet and essentially use magnetic circuits based on iron and an excitation coil. They comprise a fixed magnetic part and a movable magnetic part which is mechanically connected to the fixed magnetic part. An electrical circuit is used to excite the moving magnetic part to make it take a working position by moving it relative to the fixed magnetic part. In the absence of excitation, the moving magnetic part is in a rest position.
  • microactuator Another type of magnetic magnet microactuator has been described on the website of the IBM Research Laboratory in Zurich ( www.zurich.ibm.com ) under the title "Electromagnetic scanner” in April 2001.
  • the microactuator operates on the principle of the speaker.
  • Flat coils placed on a substrate control the displacement of magnets integral with a plate, the latter being mechanically suspended by flexible beams to a fixed frame secured to the substrate.
  • the movable magnetic part is mechanically connected to the fixed magnetic part.
  • This mechanical connection is difficult to achieve by collective manufacturing techniques.
  • this connection limits the mobility of the mobile magnetic part, this mobility results from a deformation of one of the elements connecting the moving part to the fixed part. This deformation can induce, during displacements, a fatigue of the element connecting the moving magnetic part to the fixed magnetic part. The speed performance of such magnetic actuators is low.
  • the driving forces of the mobile magnetic part are due to the magnetic field created by at least one coil.
  • Gold at constant current density a microbobine creates a force much lower than a coil of the same shape but larger. The performance of such actuators therefore remain poor.
  • the mass forces they are likely to provide are small relative to their size.
  • actuators must be electrically powered when in the working position. In the absence of power, they return to the rest position. Their power consumption is not negligible.
  • the present invention is intended to provide a magnetic actuator that does not have the disadvantages mentioned above.
  • This actuator uses the principle of magnetic guidance of a moving magnetic part, that is to say movement without mechanical contact other than that of the ambient air, when used in air.
  • the magnetic actuator of the present invention is particularly suited to a realization in microtechnology.
  • the present invention is a magnetic actuator comprising a movable magnetic part, a fixed magnetic part and means for triggering the displacement of the part.
  • magnetic movable with respect to the fixed magnetic portion. It comprises at least two non-magnetic supports placed in different planes, delimiting between them a space, the fixed magnetic part being integral with at least one of the supports, the supports each having an abutment zone for the moving magnetic part, the stop and the fixed magnetic part being distinct.
  • the mobile magnetic part is levitated in the space between the two supports thanks to a magnetic guidance due to the fixed magnetic part when it is not in abutment with the abutment zone of one of the supports, the magnetic part mobile is likely to take several stable magnetic positions and in these positions it is against a support.
  • stable magnetic position is meant a stable position in which there is a magnetic interaction between the movable magnetic part and the fixed magnetic part and which does not require a power supply for maintaining this position.
  • the moving magnetic part is not mechanically connected to the fixed magnetic part and there is no mechanical guidance between the movable magnetic part and the fixed magnetic part.
  • the mobile magnetic part comprises a magnet.
  • the fixed magnetic part may comprise at least one magnetic part.
  • the magnetic piece can be a magnet. It can be thermomagnetic.
  • the fixed magnetic portion may include at least one pair of magnetic pieces on a support.
  • the interaction between the fixed magnetic part and the movable magnetic part makes a centering of the mobile magnetic part on the abutment zone, but this centering can be reinforced.
  • the mobile magnetic part and at least one of the supports may comprise mechanical centering means of the mobile magnetic part on the abutment zone of said support.
  • the magnetic centering means may be substantially beveled or chamfered reliefs carried by both the support and the movable magnetic part, these reliefs having conjugate shapes.
  • the fixed magnetic part contributes to defining at least one of the abutment zones.
  • the means for triggering the displacement of the mobile magnetic part can be carried by at least one of the supports.
  • They can have a magnetic effect.
  • the means for triggering the displacement of the mobile magnetic part can heat the fixed magnetic part and modify its magnetic properties.
  • the means for triggering the displacement of the mobile magnetic part can create a magnetic field in the vicinity of the moving magnetic part.
  • they can be made by at least one driver able to be traversed by an electric current. The energy consumption is zero when the moving magnetic part abuts against one of the non-magnetic supports, ie in the working position.
  • the means for controlling the current to be circulated in the conductor at the position of the movable magnetic part so that it can take a plurality of stable levitation positions.
  • the magnetic actuator can then serve as a positioner.
  • the means for triggering the displacement of the mobile magnetic part may be pneumatic or hydraulic means.
  • the fixed magnetic part may be made of a material selected from the group of soft magnetic materials, hard magnetic materials, hysteresis materials, supra-conductive materials, diamagnetic materials, these materials being taken alone or in combination.
  • the supports may be made based on semiconductor material, dielectric material or conductive material, these materials being taken alone or in combination.
  • At least one zone of stop comprises a pair of electrical contacts and the movable magnetic part comprises at least one electrical contact, the moving magnetic part coming to connect the two electrical contacts of the pair of electrical contacts, when it abuts against the abutment zone.
  • At least one of the supports comprises, in the abutment zone, a hole for the passage of a fluid.
  • the movable magnetic part comprises a mirror intended to pass through a slot of one of the supports.
  • the present invention also relates to a matrix of magnetic actuators, it comprises a plurality of magnetic actuators thus characterized, these magnetic actuators sharing at least one same support.
  • the method may include a step of inserting at least one spacer between the first and the second substrate at the time of assembly.
  • the space may be formed by fusible material balls, inserted between the first and second substrate at the time of assembly and annealing said beads after assembly.
  • the method may include a step of magnetizing the moving magnetic part and possibly the fixed magnetic part before the step of releasing the moving magnetic part.
  • the first substrate is thinned before the etching step of the first substrate, the etched portion having a mirror function.
  • the first substrate and the second substrate may be made based on semiconductor material or dielectric material.
  • Figures 1A, 1B show schematically an example of a magnetic actuator according to the invention in two different stable positions in abutment. It is assumed that in this embodiment, the actuator is a valve.
  • This actuator comprises a first nonmagnetic support 1 and a second support 2, arranged in layers in different planes, and delimiting between them a space 3 in which a movable magnetic part 4 is able to move. It may be noted that there is no notion of verticality or horizontality because the mass of the actuator is very small compared to the magnetic forces involved.
  • the supports are shown in the form of plates arranged substantially parallel, one above the other, the first support 1 being at the top and the second support 2 at the bottom. Another orientation and / or another formed of the supports is possible.
  • the supports 1, 2 may be made for example based on semiconductor material such as silicon or gallium arsenide, dielectric material such as ceramic, glass, or a plastic material, conductive material such as 'aluminum. Combinations of several of these materials are possible.
  • the supports 1, 2 are preferably electrically insulating, at least locally, insofar as they carry both magnetic parts and electrical conductors.
  • This actuator also comprises a fixed magnetic part 5 integral with at least one of the supports 1, 2.
  • the fixed magnetic part 5 is formed of two magnetic parts 51, 52 which are integral with the first support 1. These magnetic parts may be magnets but this is not an obligation. It is assumed in the rest of the description that they are magnets unless otherwise mentioned. They are placed on one of its main faces, that which is opposite to the space 3.
  • the second support 2 does not carry a fixed magnetic part.
  • the magnets 51, 52 could be integral with its other main face, on the side of the space 3 as are the magnets 51, 52 shown in FIG. Figures 5A, 5B described later
  • the magnets 51, 52 are included in the support 1, they are embedded therein.
  • the fixed magnetic part 5 associated with one of the supports and the moving magnetic part 4, in abutment are offset, that is to say in different planes. If, however, the fixed magnetic part is on the side of the space 3, the magnets of the fixed magnetic part and the movable magnetic part will preferably be given different thicknesses in order to obtain this offset.
  • the movable magnet will be thicker than the fixed magnet or magnets.
  • the mobile magnetic part 4 comprises a magnet 40. It has no mechanical connection with the fixed magnetic part 5.
  • the non-magnetic supports 1, 2 each comprise an abutment zone 10, 20 for the mobile magnetic part 4.
  • the fixed magnetic part 5 contributes to delimit the abutment areas 10, 20.
  • the two magnets 51, 52 are on either side of the abutment zone 10. In all cases the abutment zone 10, 11 and the fixed magnetic part 5 are distinct but close so that the interaction can take place.
  • the abutment zone 20 of the second support 2 is opposite the abutment zone 10 of the first support 1.
  • the movable magnetic part 4 is either abutting against one of the supports 1, 2 or levitating in space 3 between the two supports 1, 2, without any contact, guided magnetically by the fixed magnetic part 5 at least.
  • the magnetic actuator also comprises means 6 for triggering the displacement of the mobile magnetic part 4.
  • the function of the means 6 for triggering the displacement of the mobile magnetic part 4 is to modify the forces interacting on the mobile magnetic part 4 and therefore to modify the equilibrium of the set magnetic part fixed-moving magnetic part. They initiate the displacement of the mobile magnetic part 4. Then the displacement is due to the interactions between the fixed magnetic part 5 and the mobile magnetic part 4.
  • the means 6 to trigger the displacement of the part mobile magnetic have a mechanical effect. They are pneumatic or hydraulic type.
  • the first support 1 is provided with an orifice 7 located in the abutment zone 10. It is sought that in a stable magnetic position the movable magnetic part 4 should be pressed into the abutment zone 10 against the first support 1. to the interaction exerted on it the fixed magnetic part 5. It then closes the orifice 7. None can enter the space 3 through the orifice 7. When a fluid f is injected through the 7 to the space 3 and that it has a sufficient pressure to move the movable magnetic part 4, the latter is placed in the abutment zone 20 plated on the second support 2 (FIG. Figure 1A ).
  • the fluid f can then enter the space 3 and flow laterally according to the dashed arrows.
  • the movable magnetic part 4 remains in interaction with the fixed magnetic part 5. If the pressure of the fluid f is no longer sufficient or the pressure of the fluid f reverses, the mobile magnetic part 4 returns to the upper position, abuts against the first support 1 and closes the orifice 7 ( Figure 1B ). This occurs when the geometrical characteristics of the magnets, their magnetization and their relative positions in space are adjusted correctly.
  • the interaction between the fixed magnetic part and the moving magnetic part has the effect of centering the moving magnetic part in the abutment zone.
  • 20 of at least one of the supports 1, 2 may be provided mechanical centering means 8 of the movable magnetic part 4 at the abutment zone 10, 20 of at least one of the supports 1, 2.
  • the embedding means are located on the first support 1.
  • the displacement of the movable magnetic part 4 can then be from a perfectly centered high position to a low position and vice versa.
  • the moving magnet be carried by a base and that it is this base which comprises the centering means.
  • These reliefs can easily be made by chemical machining especially when using techniques used in microelectronics to achieve the magnetic actuator.
  • the centering means 8 also have a function of sealing the fluid when the movable magnetic part 4 is in the high position.
  • the fluid can not enter the space 3 until its pressure is sufficient.
  • means 6 instead of using means 6 to trigger the displacement of the mobile magnetic part 4 in pneumatic form with mechanical effect, it is possible to use means whose effect is magnetic. These means can generate a localized increase in temperature and thus modify the magnetic characteristics of the fixed magnetic part 5.
  • the figure 2 illustrates this characteristic.
  • the fixed magnetic part 5 is distributed over the two supports 1, 2. It comprises two pairs of magnets referenced respectively 51, 52, 53, 54 and each pair of magnets is integral with one of the supports 1, 2. distributing on the two supports 1, 2 the fixed magnetic part 5, it is easier to control the positioning of the moving magnetic part 4 in abutment. More generally, the magnetic parts, grouped in pairs are located on either side of an abutment zone.
  • the mobile magnetic part 4 is capable of taking up several stable magnetic positions, in each of these positions it abuts against a support 1, 2. These stable magnetic positions do not require a power supply, the moving magnetic part is in magnetic interaction with the fixed magnetic part 5.
  • the figure 2 shows that the magnets 51 to 54 of the fixed magnetic part 5 are each equipped, on one of their face, with a heating resistor R. These resistances can be realized by a conductive metal deposition for example based on copper, silver, aluminum, polysilicon.
  • the means 6 for triggering the displacement of the mobile magnetic part 4 are distributed on the two supports 1, 2. It could be envisaged that they are located on one of them only as on the Figure 4A .
  • a fixed magnetic part 51 to 54 provided with such resistors R is made of a thermomagnetic material whose magnetic properties depend on the temperature. It is possible to use a material whose Curie point is low, for example less than or equal to 100 ° C. This material is magnetic for a temperature below its Curie point and non-magnetic for a higher temperature. It is also possible to use a material whose ferromagnetism properties are obtained above a so-called transition temperature.
  • the heating must not disturb the magnetic properties of the mobile magnetic part 4. It will be possible for example to realize the magnet 40 of the mobile magnetic part 4 in a material whose Curie point is greater than that of the magnets 51, 52 of the fixed magnetic part 5 or thermally isolating it from the fixed magnetic part 5.
  • the heating can be interrupted, there is no more energy consumption.
  • the movable magnetic part 4 abuts on one of the supports 1, 2, the energy consumption is also zero.
  • the magnetic actuator is a micro-valve.
  • Each of the supports 1, 2 comprises an orifice 7 intended to allow a fluid f1, f2 to enter or leave the space 3 between the two supports 1, 2.
  • the mobile magnetic part 4 Depending on the position of the mobile magnetic part 4 only one of the fluids f1 or f2 can penetrate into or out of space 3. The magnetic part prevents the penetration of the other fluid.
  • the means 6 for triggering the displacement of the mobile magnetic part 4 modify the magnetic characteristics of the fixed magnetic part 5, it is possible that they create a magnetic field that modifies the magnetic balance. established between the fixed magnetic part 5 and the moving magnetic part 4 and consequently the equilibrium position of the movable magnetic part 4.
  • the figure 3 shows, in top view, the magnetic field lines which are established around the magnet 40 of the movable magnetic part 4 whose direction of magnetization is shown schematically by an arrow. It is assumed that the magnet 4 abuts on the second support 2. It has, in this example, a rectangular parallelepiped shape and its poles are located at the ends of its long sides.
  • the means 6 for triggering the displacement of the mobile magnetic part 4 are formed of two separate conductors 61, 62, each surrounding a pole of the magnet 40. Arrows show the flow direction of the current I in the conductors 61, 62, for a force to be applied to the magnet 40 for detaching it from the second support 2.
  • each at one end of the magnet 40 one could have used one or more loop conductors, with one or more turns, to obtain the same flow of current. It is assumed that this is the case on Figures 4B, 4C with a pair of windings (610, 620), (630, 640) integral with each of the supports 1, 2. In the example of the figure 3 maximum efficiency is obtained when each pole of the magnet 40 is bordered by a substantially semicircular conductor. To obtain a desired effort, one adjusts the positioning and the shape of the conductor, the intensity of the current and its direction. The conductor can be made as well as the resistance by conductive metal deposition.
  • the magnetic actuator of the Figure 4A is an electrical relay.
  • One of the supports 1, 2 comprises, in the abutment zone 10, a pair of electrical contacts C1, C2 isolated from one another.
  • the mobile magnetic part 4 comprises, it, an electrical contact C which comes electrically connect the two electrical contacts C1, C2 of the pair when the movable magnetic part 4 is in abutment against the support 1 thus equipped.
  • the pair of electrical contacts C1, C2 is included in an electric circuit (not shown) which is closed when the mobile magnetic part 4 is in abutment with the support 1 thus equipped and open when the mobile magnetic part 4 is in abutment. against the other support 2.
  • the other support 2 does not comprise a fixed magnetic part, nor means for triggering the displacement of the mobile magnetic part 4.
  • a double electrical relay or an electrical switch is then produced if an electrical contact of one of the pairs is connected to an electrical contact of the other pair.
  • the Figures 5A, 5B now show a magnetic actuator having a relay function or optical switch respectively in levitation position and in stable working position.
  • the mobile magnetic part 4 is provided with a mirror 50.
  • the mirror 50 When the mobile magnetic part 4 abuts on the second support 2, the mirror 50 is confined in the space 3 between the two supports 1, 2.
  • mobile 4 is in abutment against the first support 1, the mirror 50 passes through a slot 501 carried by the first support 1 and out of the space 3, it arises on the other side of the first support 1.
  • This mirror 50 when 'he is in a high position can then deflect an optical beam that is not deflected when the mirror is in the down position.
  • the optical beam is not shown so as not to overload the figures.
  • the supports 1, 2 each accommodate a single fixed magnetic piece 51, 51, instead of several in the previous examples.
  • This magnetic piece can completely or partially surround the abutment area of the support. Only one of the supports could have been equipped with such a magnetic part.
  • FIG. 6A which is a section, there are two magnetic pieces 51, 53 substantially ring. Each magnetic piece surrounds a stop zone 10, 20. Another difference with respect to what has been previously described is that the moving magnetic portion 4 is now substantially cylindrical.
  • the means 6 for triggering the displacement of the mobile magnetic part 4 take, in the example of the Figure 6A the shape of a coil whose winding axis is parallel to that of the moving magnetic part 4.
  • the direction of magnetization of the fixed and moving magnetic parts is the same, but instead of being in the plane of the supports 1, 2 substantially perpendicular to the displacement as in the examples above, it is substantially perpendicular to the plane of the supports and substantially parallel to the displacement.
  • the fixed magnetic parts 51, 53 are embedded in the supports 1.2 and in the abutment areas 10, 20, the supports are thinned.
  • a magnetic part 51 substantially U. It is embedded on the side of its upper face.
  • Another magnetic piece 53 is secured to the other support 2. It is assumed that it is also substantially U-shaped. This second magnetic piece 53 could have been omitted.
  • one of the supports 1, 2 is thinned at a stop zone 10.
  • the means 6 for triggering the displacement of the mobile magnetic part 4 are integral with the support 1.
  • the magnetic actuator according to the invention can have a positioner function.
  • the means 6 for triggering the displacement of the movable magnetic part also serve to keep the moving magnetic part 4 in a fixed levitating position. Instead of sending a current pulse in the conductors 61 to 64, the current can be slaved according to the position of the moving magnetic part 4.
  • figure 7 illustrates this variant.
  • the device 65 which detects the position of the mobile magnetic part 4 can take the form of two capacitive sensors 65.1, 65.2 each located on one of the supports 1, 2. They measure the capacitances between the capacitor 1 and 2. concerned support 1, 2 and the movable magnetic part 4.
  • a differentiator device 65.3 receives the signals from the two capacitive sensors 65.1, 65.2, makes the difference and delivers the signal representative of the position of the movable magnetic part 4 to the comparator 66 .
  • magnetic material 5 soft magnetic materials, hard magnetic materials, magnetic hysteresis materials, diamagnetic materials, superconductive materials, these materials being taken alone or in combination.
  • Soft magnetic materials such as iron, nickel, iron-nickel alloys, iron-cobalt, iron-silicon, are magnetized according to an inductive field to which they are subjected.
  • Hard magnetic materials correspond to magnets such as ferrite magnets, samarium-cobalt magnets, neodymium-iron-boron magnets, platinum-cobalt magnets. Their magnetization depends little on the external magnetic field.
  • Hysteresis materials for example of aluminum-nickel-cobalt (AlNiCo) type, have properties that are between those of soft magnetic materials and those of hard magnetic materials. They are sensitive to the magnetic field in which they are. As for diamagnetic materials such as bismuth or pyrolitic graphite, their magnetization is collinear with the inducing magnetic field but in the opposite direction.
  • the superconducting materials could be nobium-titanium alloys (NbTi), yttrium-barium-copper-oxygen (YBaCuO) for example.
  • the mobile magnetic part 4 can be made for example of ferrite, samarium-cobalt, neodymium-iron-boron, platinum-cobalt.
  • the low Curie magnetic materials which are suitable for producing the fixed magnetic part are, for example, manganese-arsenic (MnAs), cobalt-manganese-phosphorus (CoMnP), erbium-iron-boron (ErFeB) alloys.
  • MnAs manganese-arsenic
  • CoMnP cobalt-manganese-phosphorus
  • ErFeB erbium-iron-boron
  • the iron-rhodium alloys (FeRh) are also suitable for the fixed magnetic part 5, they become ferro-magnetic above a transition temperature. This transition is frank and therefore requires little warm-up energy.
  • the transition temperature can be adjusted by adapting the chemical composition of the alloy.
  • the different actuators are optical relays like those of Figures 5A, 5B they are arranged in matrix M and their first support 1 is common to all. An optical multiplexer is thus obtained.
  • the magnetic actuators are visible only by their mirror 50 when it emerges from the space between the two supports, otherwise their position is materialized by the slot 501. They are at the intersection between n conductors of columns i1 to i5 and m drivers of lines j1 to j5 (n and m are integers, n and m can be different or not). In this way, signals propagating on a sheet formed of n column conductors i1 to i5 can be switched to the m line conductors j1, j2, j3, j4, j5.
  • Line and column conductors can be electrical conductors, optical fibers or simply optical beams. Due to the bistability of the actuators of the matrix M, the latter can be programmed and keep its configuration without the need to power it electrically.
  • the actuators A can be grouped into a particular matrix B as on the Figure 8B with a line driver there and several column conductors j1 to j3. By connecting a bus to the line conductor i1, the signals it conveys can be directed to the different column conductors j1 to j3 according to the state of the various actuators A. It is assumed that in this configuration the actuators are electrical relays like that of the Figure 4A .
  • FIG. 9A An example of a magnetic actuator according to the invention will now be described giving geometric characteristics and explaining a possible method for positioning its fixed and mobile magnetic parts.
  • the magnetic actuator is shown on the Figure 9A .
  • a minimum value of the force Fz that is applied to the mobile magnetic part 4 to hold it abutting against one of the supports 1, 2 is imposed so that the actuator can have, for example, sufficient impact resistance . It is desired that the mobile magnetic part 4 always take the same stable and centered magnetic position relative to the fixed magnetic part 5 when it comes into abutment against one of the supports 1, 2. It is not desired during the displacement, that the movable magnetic part 4 deviates along the x axis or along the y axis . The x, y and z axes are shown in the figure. If it is shifted in the direction x or in the direction y, the movable magnetic part 4 must oppose this movement and resume its stable magnetic position and centered in the abutment zone 10, 20. The movable magnetic part must have a good lateral stability in high or low position.
  • the inventors have realized that for a fixed magnetic part 5 and a mobile magnetic part 4 of given characteristics, for a holding force Fz against one of the supports 1, 2 given, to obtain this stable and centered magnetic position, it was necessary to adjust correctly, both the interval sep separating, according to x, the fixed magnetic part of the moving magnetic part and the interval gapz separating, according to z, the fixed magnetic part 4 of the mobile magnetic part 5, when the magnetic part mobile is in abutment against the support 1.
  • the fixed magnetic part 5 is distributed over the two supports and comprises two pairs of identical magnets (51, 52), (53, 54).
  • the mobile magnetic part 4 comprises a magnet 40. It is assumed for simplicity that the magnetization directions of all the magnets are collinear and in the same direction. It is of course possible that it is not not the case but the positioning of the magnets becomes more complicated.
  • the means for triggering the displacement of the movable magnet are not shown so as not to overload the figure.
  • the force Fz is not in the imposed range, one modifies sep and / or gapz and / or the geometrical characteristics of the magnets and / or their magnetization to adjust its value. The more one decreases gapz and sep the more the force Fz increases.
  • the magnets 53, 54 of the other pair will be disposed with the same intervals sep and gapz.
  • tests were made with fixed magnets 51-54 having a volume of 60x40x5 micrometers cubed, a movable magnet 40 of 160x40x5 microns cubed and a magnetization of 0.6 T.
  • the weight of the part magnetic magnetic field is about 2.10 -8 N
  • the force Fz stable magnetic position of the movable magnet against the first support 1 is about 4.10 -7 N.
  • the efforts provided by the means for triggering the displacement of the moving magnetic part are worth a few 10 -6 N
  • the switching time is a few milliseconds and the stroke of the moving magnetic part of 200 micrometers.
  • FIGS. 9C, 9D show variations of the force Fx as a function of x when the actuator has the desired stable magnetic position and when it does not have it.
  • the fixed magnetic part 5 of the actuator comprises two pairs of magnets (51, 52), (53, 54), one secured to the first support 1 and the other secured to the second support 2.
  • the mobile magnetic part 4 the actuator comprises a magnet 40 integral with one face of a base 41, this base 41 carries on its other side a mirror 50.
  • the means 6 for triggering the displacement of the mobile magnetic part 4 are made by two pairs of conductors (61, 62), (63, 64), each pair being integral with one of the supports 1, 2.
  • first nonmagnetic substrate 90 for example a semiconductor material such as silicon or gallium arsenide ( figure 10A ).
  • This first substrate 90 after treatment will lead to the first support 1 amagnetic, the top one.
  • a sacrificial layer 91 for example made of titanium, is deposited on the silicon. This sacrificial layer 91 will serve to delimit the base 41 of the mobile magnetic part 40. It is etched to leave only a frame 910 along the perimeter of the base ( figure 10B ). This frame 910 is called thereafter sacrificial frame.
  • a first dielectric layer 92 for example made of silicon oxide, is deposited which will be used to produce one of the pairs of magnets 51, 52 of the fixed magnetic part. 5 ( Figure 10C ). This first dielectric layer 92 is then planarized.
  • the geometry of the pair of magnets 51, 52 is delimited by photolithography.
  • a resin (not referenced) is used.
  • Graves 93 are etched in the first dielectric layer 92 for the pair of magnets 51, 52 ( figure 10D ).
  • the boxes are located on either side of the sacrificial frame 910.
  • the etching can be a dry etching.
  • the etching stops on the first substrate 90.
  • the resin is removed.
  • the magnets 51, 52 are deposited in the caissons 93 ( figure 10E ). This deposit can be done electrolytically.
  • the material used may be cobalt-platinum.
  • a step of planarization of the fixed magnets is carried out.
  • a second dielectric layer 94 for example made of silicon oxide, is then deposited on the first dielectric layer 92 in which the pair of conductors and the magnet of the mobile magnetic part ( figure 10F ). After planarization of this second dielectric layer 94, the geometry of the conductors and the ends which terminate them and the magnet of the mobile magnetic part are defined by photolithography. For this purpose a resin (not shown) is used. In the second dielectric layer 94, a box 95 is etched the magnet of the fixed magnetic part and boxes 96 for the conductors of the pair ( Figures 10G1 and 10G2 ) and 96.1 caissons for the studs that terminate them ( figure 10G2 ).
  • the casings 96 for the conductors are on either side of the casing 95 for the magnet of the movable magnetic part.
  • the boxes 96 for the conductors are substantially above the magnets 51, 52 of the pair.
  • the engraving can be a dry etching.
  • the boxes 96.1 for the pads are on either side of the boxes 96 for drivers.
  • the magnet 40 is deposited in the appropriate casing 95 of the mobile magnetic part. We end with a planarization step of magnet 40 ( FIG. 10H1 and FIG. 10H2 ).
  • the conductors 61, 62 are deposited in the appropriate caissons 96 and the studs 62.1, 62.2 in the caissons 96.1. We end with a planarization step of the conductors 61, 62 and pads 61.1, 62.1. This deposit can be done electrolytically with copper ( FIG. 10I1 and FIG. 10I2 ).
  • One or more trenches 97 are etched in the two dielectric layers 92, 94 until reaching the sacrificial frame 910. These trenches delimit the flanks of the base of the movable magnet 40 ( FIG. 10I1 and FIG. 10I2 ). This engraving can be a chemical attack. These trenches 97 can configure the flanks of the base with the reliefs of the centering means.
  • a second nonmagnetic substrate 100 made of a semiconductor material, such as the silicon, covered with a first dielectric layer 101, for example silicon oxide.
  • This second substrate 100 after treatment will lead to the second nonmagnetic support 2 that of the bottom.
  • a solid silicon substrate can be used which is oxidized or used directly with an SOI substrate.
  • boxes 102 are etched to receive the other pair of magnets of the fixed magnetic part ( figure 11A ).
  • the second pair of magnets 53, 54 is deposited in the same manner as the first pair. We end with a step of planarization of the magnets ( Figure 11B ).
  • a second dielectric layer 103 for example made of silicon oxide, is then deposited on the first layer 101, this second dielectric layer 103 having to accommodate the conductors of the second pair of conductors.
  • caissons 104 are etched for the conductors of the second pair of conductors ( figure 11C1 ) and boxes 104.1 for studs terminating the conductors ( figure 11C2 ).
  • the conductors 63, 64 are deposited in the caissons 104 in the same manner as for the first substrate ( figure 11D1 ).
  • Plots 63.1, 64.1 are also deposited ( figure 11D2 ). We end with a step of planarization of the conductors 63, 64 and pads 63.1, 64.1 ( Figure 11D1 and Figure 11D2 ).
  • the first substrate 90 as obtained at figure 10I1 , by turning it over, to the second substrate 100 as obtained at figure 11D1 , interposing between the two dielectric spacers 110 which contribute to delimit a space 3 in which the movable magnetic part will be able to move ( figure 12A1 ).
  • the dielectric layers 92, 94 and 101, 103 face each other while the semiconductor substrates 90, 100 are opposite. It is arranged that the magnets 51, 52 and 53, 54 of the two pairs are aligned in pairs and so that the conductors 61, 62 and 63, 64 of the two pairs are aligned in pairs.
  • This first semiconductor substrate 90 makes it possible to produce the mirror 50. Its thickness, which can be adjusted, will correspond to the height of the mirror 50.
  • An etching of one or more trenches 111 is carried out in the first semiconductor substrate 90. to define the flanks of the mirror 50 and form the slot in which it will slip when the moving magnetic part will be pressed against the first support. This etching stops on the first dielectric layer 92.
  • the sacrificial frame 910 is then etched off, which leads to releasing the base 41 of the mobile magnet 40 and the mirror 50 (FIG. Figures 12B1 and 12B2 ).
  • the first substrate is thinned so that the mirror in the upper position protrudes above the surrounding substrate and is hidden in the low position.
  • the magnet 40 and its base 41 are able to move in the space 3.
  • the magnets 40 51 to 54 are suitably magnetized because otherwise no appropriate interaction would be obtained between the movable magnet 40 and the magnet pairs 51, 52 and 53, 54 of the magnet. fixed magnetic part 5. If it is necessary to intervene, the magnetization can be done by circulating a current in the conductors 61 to 64.
  • the magnetic actuator according to the invention if it occupies a volume greater than about one cubic centimeter, may be sensitive to the external environment such as vibrations or shocks. Its performance may not be optimal in such disturbed environments. On the other hand, against all odds, with smaller dimensions, its performances are greatly improved whatever the environment.
  • the interaction between the movable magnetic part and the fixed magnetic part is favorable and does not bring performance degradation as in the case of a larger actuator.
  • the main characteristics of an actuator according to the invention are to have a relatively high movement speed, an ability to exert significant mass forces and large displacements relative to its size.
  • the movable magnetic part in stable magnetic position abuts against one of the substrates resists shocks.
  • the actuator consumes very little energy and only during the movements of the part movable magnet and not in a stable magnetic position when the movable magnetic part abuts against one of the substrates.

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Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • La présente invention a pour objet un actionneur magnétique et notamment un microactionneur magnétique réalisable par des techniques de la microtechnologie, c'est à dire des techniques de micro usinage employées en microélectronique.
  • Un tel actionneur peut servir dans des systèmes divers, par exemple, en tant que microrelais électrique pour commander l'ouverture, la fermeture ou l'aiguillage d'un contact électrique, par exemple pour commander des transistors, en tant que microrelais optique pour commander le passage, l'obturation, la commutation ou l'aiguillage d'un rayon optique, en tant que micro valve ou micro vanne pour commander le passage, l'obturation ou l'aiguillage d'un fluide, en tant que capteur de choc ou de déplacement, en tant que micro pompe, en tant que positionneur pour des têtes magnétiques ou optiques, pour effectuer de l'enregistrement AFM (sigle anglo saxon pour Atomic Force Microscope soit microscope à forces atomiques) ou thermique, dans des tables de positionnement.
    • ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
  • Actuellement les actionneurs réalisés en microtechnologie sont essentiellement des actionneurs thermiques ou électrostatiques. Les actionneurs électrostatiques sont actuellement les plus étudiés. La société Lucent commercialise un multiplexeur optique connu sous la dénomination de « lambda router » comportant des actionneurs électrostatiques. Il est capable de diriger un faisceau optique issu d'une fibre optique vers une autre fibre optique choisie dans un groupe de fibres optiques. Son principe est basé sur le déplacement de micro miroirs en liaison pivot avec un substrat. Ce multiplexeur possède un temps de commutation relativement lent. De plus, de tels actionneurs posent un problème important d'alimentation électrique. En effet, ils doivent être alimentés par des tensions de plusieurs dizaines voire centaines de volts. Il faut donc leur adjoindre une alimentation spécifique qui pose problème dans des applications autonomes. Un autre inconvénient est que les déplacements restent limités par rapport à la taille de l'objet.
  • Bien que la technique de fabrication soit plus compliquée, il existe également quelques actionneurs magnétiques. Ils fonctionnent sur le principe de l'électroaimant et utilisent essentiellement des circuits magnétiques à base de fer et une bobine d'excitation. Ils comportent une partie magnétique fixe et une partie magnétique mobile qui est mécaniquement reliée à la partie magnétique fixe. Un circuit électrique permet d'exciter la partie magnétique mobile pour lui faire prendre une position de travail en la faisant se déplacer par rapport à la partie magnétique fixe. En l'absence d'excitation la partie magnétique mobile est dans une position de repos.
  • On connaît dans l'article « Latching micro magnetic relays with multistrip permalloy cantilevers » de M. RUAN et J. SHEN publié dans IEEE MEMS 2001 pages 224 à 227 un microactionneur magnétique à aimant réalisé sur un substrat de silicium. L'aimant est fixe, il est encastré dans le silicium et est recouvert par un bobinage de commande. La partie magnétique mobile est en forme de poutre avec une liaison pivot en son centre permettant un mouvement de bascule par rapport à la partie magnétique fixe.
  • Un autre type de microactionneur magnétique à aimant a été décrit sur le site Internet du Laboratoire de recherche de la société IBM à Zurich (www.zurich.ibm.com) sous le titre « Electromagnetic scanner » en avril 2001. Le microactionneur fonctionne sur le principe du haut-parleur. Des bobines planes placées sur un substrat commandent le déplacement d'aimants solidaires d'une platine, cette dernière étant suspendue mécaniquement par des poutres flexibles à un cadre fixe solidaire du substrat.
  • Dans tous ces actionneurs, la partie magnétique mobile est reliée mécaniquement à la partie magnétique fixe. Cette liaison mécanique est délicate à réaliser par des techniques collectives de fabrication. De plus, cette connexion limite la mobilité de la partie magnétique mobile, cette mobilité résulte d'une déformation d'un des éléments reliant la pièce mobile à la pièce fixe. Cette déformation peut induire, lors des déplacements, une fatigue de l'élément reliant la pièce magnétique mobile à la pièce magnétique fixe. Les performances en vitesse de tels actionneurs magnétiques sont faibles.
  • Les forces d'entraînement de la partie magnétique mobile sont dues au champ magnétique créé par au moins une bobine. Or à densité de courant constante, une microbobine crée une force bien plus faible qu'une bobine de même forme mais de plus grandes dimensions. Les performances de tels actionneurs restent donc médiocres. Les forces massiques qu'ils sont susceptibles de fournir sont faibles relativement à leur taille.
  • De plus, de tels actionneurs doivent être alimentés électriquement lorsqu'ils sont en position de travail. En l'absence d'alimentation, ils reviennent en position de repos. Leur consommation électrique n'est pas négligeable.
    • EXPOSÉ DE L'INVENTION
  • La présente invention a justement pour but de proposer un actionneur magnétique qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus.
  • Cet actionneur utilise le principe du guidage magnétique d'une partie magnétique mobile, c'est à dire du déplacement sans contact mécanique autre que celui de l'air ambiant, lorsqu'on l'utilise dans l'air.
  • L'actionneur magnétique de la présente invention est particulièrement adapté à une réalisation en microtechnologie.
  • Plus précisément la présente invention est un actionneur magnétique comportant une partie magnétique mobile, une partie magnétique fixe et des moyens pour déclencher le déplacement de la partie magnétique, mobile par rapport à la partie magnétique fixe. Il comporte au moins deux supports amagnétiques placés dans des plans différents, délimitant entre eux un espace, la partie magnétique fixe étant solidaire d'au moins un des supports, les supports présentant chacun une zone de butée pour la partie magnétique mobile, la zone de butée et la partie magnétique fixe étant distinctes. La partie magnétique mobile est en lévitation dans l'espace entre les deux supports grâce à un guidage magnétique dû à la partie magnétique fixe lorsqu'elle n'est pas en butée contre la zone de butée de l'un des supports, la partie magnétique mobile est susceptible de prendre plusieurs positions magnétiques stables et dans ces positions elle est en butée contre un support.
  • Par position magnétique stable, on entend une position stable dans laquelle il y a une interaction magnétique entre la partie magnétique mobile et la partie magnétique fixe et qui ne nécessite pas d'alimentation électrique pour le maintien de cette position.
  • Ainsi lors de son déplacement, la partie magnétique mobile n'est pas reliée mécaniquement à la partie magnétique fixe et il n'y a pas de guidage mécanique entre la partie magnétique mobile et la partie magnétique fixe.
  • De manière avantageuse et simple, la partie magnétique mobile comporte un aimant.
  • La partie magnétique fixe peut comporter au moins une pièce magnétique.
  • La pièce magnétique peut être un aimant. Elle peut être thermomagnétique.
  • La partie magnétique fixe peut comporter au moins une paire de pièces magnétiques sur un support.
  • L'interaction entre la partie magnétique fixe et la partie magnétique mobile réalise un centrage de la partie magnétique mobile sur la zone de butée, mais ce centrage peut être renforcé. Pour cela, la partie magnétique mobile et au moins un des supports peuvent comporter des moyens de centrage mécanique de la partie magnétiques mobile sur la zone de butée dudit support.
  • Les moyens de centrage magnétiques peuvent être des reliefs sensiblement biseautés ou chanfreinés portés à la fois par le support et la partie magnétique mobile, ces reliefs ayant des formes conjuguées.
  • La partie magnétique fixe contribue à délimiter au moins une des zones de butée.
  • Les moyens pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile peuvent être portés par au moins un des supports.
  • Ils peuvent avoir un effet magnétique.
  • Les moyens pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile peuvent chauffer la partie magnétique fixe et modifier ses propriétés magnétiques.
  • Dans une variante, les moyens pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile peuvent créer un champ magnétique au voisinage de la partie magnétique mobile. Dans ce cas, ils peuvent être réalisés par au moins un conducteur apte à être parcouru par un courant électrique. La consommation en énergie est nulle lorsque la partie magnétique mobile est en butée contre l'un des supports amagnétique, c'est à dire en position de travail.
  • Il est possible de prévoir des moyens pour asservir le courant à faire circuler dans le conducteur, à la position de la partie magnétique mobile, de manière à ce qu'elle puisse prendre une pluralité de positions stables en lévitation. L'actionneur magnétique peut alors servir de positionneur. Selon un autre mode de réalisation, les moyens pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile peuvent être des moyens pneumatiques ou hydrauliques.
  • La partie magnétique fixe peut être réalisée dans un matériau choisi dans le groupe des matériaux magnétiques doux, des matériaux magnétiques durs, des matériaux à hystérésis, des matériaux supra conducteurs, des matériaux diamagnétiques, ces matériaux étant pris seuls ou en combinaison.
  • Les supports peuvent être réalisés à base de matériau semi-conducteur, de matériau diélectrique ou de matériau conducteur, ces matériaux étant pris seuls ou en combinaison.
  • Il est particulièrement avantageux au point de vue fabrication, que l'aimantation de la partie magnétique fixe et celle de la partie magnétique mobile soient dirigées dans une même direction.
  • Pour que l'actionneur magnétique puisse fonctionner en relais électrique, au moins une zone de butée comporte une paire de contacts électriques et la partie magnétique mobile comporte au moins un contact électrique, la partie magnétique mobile venant relier les deux contacts électriques de la paire de contacts électriques, lorsqu'elle est en butée contre la zone de butée.
  • Pour que l'actionneur magnétique puisse fonctionner en valve, l'un au moins des supports comporte dans la zone de butée, un orifice de passage d'un fluide.
  • Pour que l'actionneur magnétique puisse fonctionner en relais optique, la partie magnétique mobile comporte un miroir destiné à passer à travers une fente de l'un des supports.
  • La présente invention concerne également une matrice d'actionneurs magnétiques, elle comporte une pluralité d'actionneurs magnétiques ainsi caractérisés, ces actionneurs magnétiques partageant au moins un même support.
  • La présente invention concerne également un procédé de réalisation d'un actionneur magnétique. Il comporte les étapes suivante :
    • sur un premier substrat amagnétique réalisation d'un cadre sacrificiel suivant le contour d'une base d'une partie magnétique mobile,
    • dépôt d'une première couche diélectrique sur le premier substrat et réalisation d'au moins un caisson apte à recevoir une partie magnétique fixe,
    • dépôt dans le caisson de la partie magnétique fixe,
    • dépôt d'une seconde couche diélectrique sur la première couche diélectrique et réalisation de caissons aptes à recevoir la partie magnétique mobile et au moins un conducteur de moyens pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile,
    • dépôt dans les caissons de la partie magnétique mobile et du conducteur,
    • gravure dans les couches diélectriques d'une ou plusieurs tranchées atteignant le cadre sacrificiel,
    • assemblage du premier substrat retourné sur un second substrat amagnétique de façon à délimiter un espace entre les deux substrats, cet espace étant destiné au déplacement de la partie magnétique mobile,
    • gravure du premier substrat et retrait du cadre sacrificiel pour libérer la partie magnétique mobile et la base.
  • Le procédé peut comporter une étape d'insertion d'au moins une entretoise entre le premier et le second substrat au moment de l'assemblage.
  • Dans une variante, l'espace peut être formé par des billes en matériau fusible, insérées entre le premier et le second substrat au moment de l'assemblage et un recuit desdites billes après assemblage.
  • Le procédé peut comporter, avant l'assemblage des deux substrats, les étapes suivantes :
    • réalisation sur le second substrat, dans une première couche diélectrique, d'au moins un caisson apte à recevoir la partie magnétique fixe,
    • dépôt dans le caisson de la partie magnétique fixe,
    • dépôt d'une seconde couche diélectrique sur la première couche diélectrique et réalisation d'au moins un caisson apte à recevoir au moins un conducteur des moyens pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile,
    • dépôt dans le caisson du conducteur.
  • Le procédé peut prévoir une étape d'aimantation de la partie magnétique mobile et éventuellement de la partie magnétique fixe avant l'étape de libération de la partie magnétique mobile.
  • Le premier substrat est aminci avant l'étape de gravure du premier substrat, la partie gravée ayant une fonction de miroir.
  • Le premier substrat et le second substrat peuvent être réalisés à base de matériau semi-conducteur ou de matériau diélectrique.
    • BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
    • les figures 1A, 1B montrent dans deux positions stables un actionneur magnétique selon l'invention fonctionnant en tant que valve;
    • la figure 2 montre un actionneur magnétique selon l'invention fonctionnant en tant que vanne;
    • la figure 3 montre les lignes de champ magnétique qui s'établissent autour de l'aimant de la partie magnétique mobile d'un actionneur magnétique selon l'invention, ainsi que les conducteurs des moyens pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile;
    • les figures 4A, 4B, 4C montrent respectivement, un actionneur magnétique selon l'invention fonctionnant en tant que relais électrique, en tant que commutateur électrique, et une vue de dessus des bobinages supérieurs des moyens pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile;
    • les figures 5A et 5B montrent, dans deux positions différentes, un actionneur magnétique fonctionnant en tant que relais optique;
    • les figures 6A, 6B montrent deux actionneurs magnétiques selon l'invention dont les parties magnétiques fixes sont formées d'une seule pièce magnétique par support;
    • la figure 7 montre un actionneur magnétique selon l'invention fonctionnant en tant que positionneur;
    • les figures 8A, 8B montrent des actionneurs magnétiques selon l'invention arrangés en matrice et partageant au moins un même support;
    • la figure 9A, montre un actionneur magnétique selon l'invention;
    • la figure 9B est un organigramme permettant d'expliquer comment positionner les aimants de l'actionneur de la figure 9A pour obtenir deux positions magnétiques stables de la partie magnétique mobile dans un cas très particulier;
    • la figure 9C représente la force Fx qui s'applique sur la partie magnétique mobile, en butée, en fonction de sa position selon l'axe x lorsque l'actionneur possède une configuration souhaitée avec deux positions magnétiques stables en butée;
    • la figure 9D représente la force Fx qui s'applique sur la partie magnétique mobile, en butée, en fonction de sa position selon l'axe x lorsque l'actionneur possède une configuration à éviter avec deux positions instables en butée;
    • les figures 10A à 10I1 et 10I2 montrent un exemple de réalisation du premier support, de la partie magnétique mobile, d'une paire d'aimants et d'une paire de conducteurs d'un actionneur magnétique selon l'invention;
    • les figures 11A à 11D1 et 11D2 montrent un exemple de réalisation du second support, d'une paire d'aimants et d'une paire de conducteurs d'un actionneur magnétique selon l'invention;
    • les figures 12A1, 12A2, 12B1, 12B2 montrent les étapes d'assemblage des deux supports et de libération de la partie magnétique mobile;
    • les figures 13A, 13B montrent l'étape d'assemblage du premier support des figures 10 avec un second support sans aimant, ni conducteur et l'étape de libération de la partie magnétique mobile.
  • Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures décrites ci-après portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.
  • Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
    • EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
  • On va se référer aux figures 1A, 1B qui montrent de manière schématique un exemple d'actionneur magnétique selon l'invention dans deux positions stables, en butée, différentes. On suppose que dans ce mode de réalisation, l'actionneur est une valve. Cet actionneur comporte un premier support 1 et un second support 2 amagnétiques, disposés en strates dans des plans différents, et délimitant entre eux un espace 3 dans lequel une partie magnétique mobile 4 est susceptible de se déplacer. On peut noter qu'il n'y a pas de notion de verticalité ou d'horizontalité car la masse de l'actionneur est très faible par rapport aux forces magnétiques mises en jeu.
  • Sur les figures 1A, 1B, les supports sont représentés en forme de plaques disposées sensiblement parallèlement, l'une au-dessus de l'autre, le premier support 1 étant en haut et le second support 2 en bas. Une autre orientation et/ou une autre formé des supports est possible. Les supports 1, 2 peuvent être réalisés par exemple à base de matériau semi-conducteur tel que le silicium ou l'arséniure de gallium, de matériau diélectrique tel que la céramique, le verre, ou un matériau plastique, de matériau conducteur tel que l'aluminium. Des combinaisons de plusieurs de ces matériaux sont envisageables. Toutefois, les supports 1, 2 sont, de préférence, isolants électriquement, au moins localement, dans la mesure où ils portent à la fois des parties magnétiques et des conducteurs électriques.
  • Cet actionneur comporte également une partie magnétique fixe 5 solidaire d'au moins un des supports 1, 2. Sur les figures 1A, 1B, la partie magnétique fixe 5 est formée de deux pièces magnétiques 51, 52 qui sont solidaires du premier support 1. Ces pièces magnétiques peuvent être des aimants mais ce n'est pas une obligation. On suppose dans le reste de la description que ce sont des aimants sauf mention autre. Ils sont placés sur l'une de ses faces principales, celle qui se trouve à l'opposé de l'espace 3. Le second support 2 ne porte pas de partie magnétique fixe.
  • Ces pièces magnétiques pourraient être solidaires de son autre face principale, du côté de l'espace 3 comme le sont les aimants 51, 52 montrés les figures 5A, 5B décrites ultérieurement Dans cette configuration les aimants 51, 52 sont inclus dans le support 1, ils y sont encastrés. Il est, en effet préférable, que la partie magnétique fixe 5 associée à un des supports et que la partie magnétique mobile 4, en butée, soient décalés, c'est à dire dans des plans différents. Si toutefois, la partie magnétique fixe se trouve du côté de l'espace 3, on donnera de préférence, aux aimants de la partie magnétique fixe et de la partie magnétique mobile des épaisseurs différentes pour obtenir ce décalage. De préférence, l'aimant mobile sera plus épais que le ou les aimants fixes.
  • La partie magnétique mobile 4 comporte un aimant 40. Elle est dépourvue de liaison mécanique avec la partie magnétique fixe 5. Les supports amagnétiques 1, 2 comportent chacun une zone de butée 10, 20 pour la partie magnétique mobile 4. Dans l'exemple des figures 1A, 1B, la partie magnétique fixe 5 contribue à délimiter les zones de butée 10, 20. Les deux aimants 51, 52 se trouvent de part et d'autre de la zone de butée 10. Dans tous les cas la zone de butée 10, 11 et la partie magnétique fixe 5 sont distinctes mais voisines pour que l'interaction puisse avoir lieu. La zone de butée 20 du second support 2 se trouve face à la zone de butée 10 du premier support 1. La partie magnétique mobile 4 se trouve soit en butée contre l'un des supports 1, 2, soit en lévitation dans l'espace 3 entre les deux supports 1, 2, sans aucun contact, guidée de manière magnétique par la partie magnétique fixe 5 au moins.
  • L'actionneur magnétique comporte également des moyens 6 pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile 4. Les moyens 6 pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile 4 ont pour fonction de modifier les forces qui interagissent sur la partie magnétique mobile 4 et donc de modifier l'équilibre de l'ensemble partie magnétique fixe-partie magnétique mobile. Ils initient le déplacement de la partie magnétique mobile 4. Ensuite le déplacement est dû aux interactions entre la partie magnétique fixe 5 et la partie magnétique mobile 4.
  • On suppose que dans cet exemple, les moyens 6 pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile ont un effet mécanique. Ils sont de type pneumatique ou hydraulique. Le premier support 1 est muni d'un orifice 7 se trouvant dans la zone de butée 10. On cherche à ce que dans une position magnétique stable la partie magnétique mobile 4 vienne se plaquer dans la zone de butée 10 contre le premier support 1 grâce à l'interaction qu'exerce sur elle la partie magnétique fixe 5. Elle obture alors l'orifice 7. Rien ne peut pénétrer dans l'espace 3 par l'orifice 7. Lorsqu'un fluide f est injecté au travers de l'orifice 7 vers l'espace 3 et qu'il possède une pression suffisante pour déplacer la partie magnétique mobile 4, cette dernière vient se placer dans la zone de butée 20 plaquée sur le second support 2 (figure 1A). Le fluide f peut alors pénétrer dans l'espace 3 et s'écouler latéralement selon les flèches en pointillés. Dans cette position en butée contre le second support 2, la partie magnétique mobile 4 reste en interaction avec la partie magnétique fixe 5. Si la pression du fluide f ne s'exerce plus suffisamment ou que la pression du fluide f s'inverse, la partie magnétique mobile 4 revient en position haute, en butée contre le premier support 1 et elle obture l'orifice 7 (figure 1B). Cela se produit lorsque les caractéristiques géométriques des aimants, leur aimantation et leurs positions relatives dans l'espace sont ajustées correctement.
  • L'interaction entre la partie magnétique fixe et la partie magnétique mobile a pour effet de centrer la partie magnétique mobile dans la zone de butée. Pour améliorer le centrage de la partie magnétique mobile dans la zone de butée 10, 20 d'au moins un des supports 1, 2, on peut prévoir des moyens de centrage mécanique 8 de la partie magnétique mobile 4 au niveau de la zone de butée 10, 20 d'au moins un des supports 1, 2. On peut munir la partie magnétique mobile 4 et la zone de butée 10 concernée chacune d'un relief 80, 81, ces reliefs 80, 81 ayant des formes conjuguées. Ces reliefs peuvent être des parties chanfreinées ou biseautées, elles sont alors sensiblement pyramidales ou coniques. Ces reliefs 80, 81 coopèrent lorsque la partie magnétique mobile 4 est en butée contre le support 1, 2, elle vient s'encastrer dans le support.
  • Sur les figures 1A, 1B, les moyens d'encastrement sont localisés sur le premier support 1. Le déplacement de la partie magnétique mobile 4 peut se faire alors d'une position parfaitement centrée haute à une position basse et vice versa.
  • Dans l'exemple des figures 1A, 1B, ce sont les flancs de l'aimant mobile 40 qui sont sensiblement pyramidaux et le support 1 qui porte l'orifice 7 comporte une cuvette dont les flancs sont également sensiblement pyramidaux, l'aimant mobile venant se placer dans la cuvette du support en position haute.
  • On aurait pu envisager que l'aimant mobile soit porté par une base et que ce soit cette base qui comporte les moyens de centrage. Ces reliefs peuvent être aisément réalisés par usinage chimique notamment lorsqu'on emploie des techniques utilisées en micro électronique pour réaliser l'actionneur magnétique.
  • Dans l'exemple des figures 1A, 1B qui représente une valve, les moyens de centrage 8 ont également une fonction d'étanchéité au fluide lorsque la partie magnétique mobile 4 est en position haute. Le fluide ne peut s'introduire dans l'espace 3 tant que sa pression n'est pas suffisante.
  • Au lieu d'utiliser des moyens 6 pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile 4 sous forme pneumatique à effet mécanique, il est possible d'utiliser des moyens dont l'effet est magnétique. Ces moyens peuvent engendrer une augmentation localisée de la température et ainsi modifier les caractéristiques magnétiques de la partie magnétique fixe 5.
  • La figure 2 illustre cette caractéristique. Sur la figure 2, la partie magnétique fixe 5 est répartie sur les deux supports 1, 2. Elle comporte deux paires d'aimants référencés respectivement 51, 52, 53, 54 et chaque paire d'aimants est solidaire d'un des supports 1, 2. En répartissant sur les deux supports 1, 2 la partie magnétique fixe 5, il est plus facile de maîtriser le positionnement de la partie magnétique mobile 4 en butée. Plus généralement, les pièces magnétiques, regroupées par paires sont situées de part et d'autre d'une zone de butée.
  • La partie magnétique mobile 4 est susceptible de prendre plusieurs positions magnétiques stables, dans chacune de ces positions elle est en butée contre un support 1,2. Ces positions magnétiques stables ne nécessitent pas d'alimentation électrique, la partie magnétique mobile est en interaction magnétique avec la partie magnétique fixe 5.
  • La figure 2 montre que les aimants 51 à 54 de la partie magnétique fixe 5 sont équipés chacun, sur une de leur face, d'une résistance de chauffage R. Ces résistances peuvent être réalisées par un dépôt métallique conducteur par exemple à base de cuivre, d'argent d'or, d'aluminium, de polysilicium. Dans cette configuration, les moyens 6 pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile 4 sont répartis sur les deux supports 1, 2. On pourrait envisager qu'ils soient localisés sur l'un d'entre eux seulement comme sur la figure 4A.
  • En répartissant sur les deux supports 1, 2 les moyens 6 pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile 4, il est plus facile de maîtriser son mouvement.
  • Une partie magnétique fixe 51 à 54 dotée de telles résistances R est réalisée dans un matériau thermomagnétique dont les propriétés magnétiques dépendent de la température. On pourra utiliser un matériau dont le point de Curie est bas, par exemple inférieur ou égal à 100°C, ce matériau est magnétique pour une température inférieure à son point de Curie et amagnétique pour une température supérieure. Il est également possible d'utiliser un matériau dont les propriétés de ferromagnétismes sont obtenues au-dessus d'une température dite de transition.
  • Le chauffage ne doit pas perturber les propriétés magnétiques de la partie magnétique mobile 4. On pourra par exemple réaliser l'aimant 40 de la partie magnétique mobile 4 dans un matériau dont le point de Curie est supérieur à celui des aimants 51, 52 de la partie magnétique fixe 5 ou bien l'isoler thermiquement de la partie magnétique fixe 5.
  • Au lieu de réaliser le chauffage par une résistance R, on peut envisager de venir irradier la partie magnétique fixe 5 avec un faisceau optique (par exemple laser ou diode infra-rouge) visant à la chauffer. Il est également possible de faire circuler directement un courant dans la partie magnétique fixe 5 pour la chauffer.
  • Dès que le mouvement de la partie magnétique mobile 4 a été initié, puisqu'elle part en butée par guidage magnétique contre l'un des supports amagnétiques, le chauffage peut être interrompu, il n'y a plus de consommation d'énergie. Lorsque la partie magnétique mobile 4 est en butée sur l'un des supports 1, 2, la consommation en énergie est également nulle.
  • Sur la figure 2, l'actionneur magnétique est une micro-vanne. Chacun des supports 1, 2 comporte un orifice 7 destiné à laisser un fluide f1, f2 pénétrer dans ou sortir de l'espace 3 entre les deux supports 1, 2. En fonction de la position de la partie magnétique mobile 4 seul un des fluides f1 ou f2 peut pénétrer dans ou sortir de l'espace 3. La partie magnétique empêche la pénétration de l'autre fluide.
  • Au lieu que les moyens 6 pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile 4 modifient les caractéristiques magnétiques de la partie magnétique fixe 5, il est possible qu'ils créent un champ magnétique qui modifie l'équilibre magnétique établi entre la partie magnétique fixe 5 et la partie magnétique mobile 4 et par conséquent, la position d'équilibre de la partie magnétique mobile 4.
  • La figure 3 montre, en vue de dessus, les lignes de champ magnétique qui s'établissent autour de l'aimant 40 de la partie magnétique mobile 4 dont la direction d'aimantation est schématisée par une flèche. On suppose que l'aimant 4 est en butée sur le second support 2. Il a, dans cet exemple, une forme de parallélépipède rectangle et ses pôles sont situés aux extrémités de ses grands côtés.
  • Pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile 4, alors qu'elle est dans une position magnétique stable en butée contre l'un 2 des supports, il faut la soumettre à une force perpendiculaire au support (soit ici perpendiculaire à la feuille) qui est supérieure et de sens opposé à la force qui la maintient en butée.
  • Lorsqu'on fait circuler un courant électrique dans un conducteur électrique au voisinage d'un aimant, de telle sorte que le courant soit perpendiculaire au champ magnétique, d'après la Loi de Laplace, une force perpendiculaire à la fois au courant et au champ magnétique est générée. Le sens de la force dépend du sens de circulation du courant si la direction d'aimantation de l'aimant est fixée.
  • Les moyens 6 pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile 4 sont formés de deux conducteurs 61, 62 distincts, chacun entourant un pôle de l'aimant 40. Des flèches montrent le sens de circulation du courant I dans les conducteurs 61, 62, pour qu'une force s'applique sur l'aimant 40 visant à le décoller du second support 2.
  • Au lieu d'utiliser deux conducteurs 61, 62 en boucle ouverte comme sur la figure 4A, chacun à une extrémité de l'aimant 40, on aurait pu utiliser un ou plusieurs conducteurs en boucle, avec une ou plusieurs spires, pour obtenir cette même circulation de courant. On suppose que c'est le cas sur les figures 4B, 4C avec une paire de bobinages (610, 620), (630, 640) solidaires de chacun des supports 1, 2. Dans l'exemple de la figure 3, une efficacité maximum est obtenue lorsque chaque pôle de l'aimant 40 est bordé par un conducteur sensiblement en demi-cercle. Pour obtenir un effort souhaité, on ajuste le positionnement et la forme du conducteur, l'intensité du courant et son sens. Le conducteur peut être réalisé tout comme la résistance par dépôt à base de métal conducteur.
  • On suppose que l'actionneur magnétique de la figure 4A est un relais électrique. L'un des supports 1, 2 comporte, dans la zone de butée 10, une paire de contacts électriques C1, C2 isolés l'un de l'autre. La partie magnétique mobile 4 comporte, elle, un contact électrique C qui vient relier électriquement les deux contacts électriques C1, C2 de la paire lorsque la partie magnétique mobile 4 est en butée contre le support 1 ainsi équipé.
  • La paire de contacts électriques C1, C2 est incluse dans un circuit électrique (non représenté) qui est fermé lorsque la partie magnétique mobile 4 est en butée contre le support 1 ainsi équipé et ouvert lorsque la partie magnétique mobile 4 est en butée contre l'autre support 2. L'autre support 2 ne comporte pas de partie magnétique fixe, ni de moyens pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile 4.
  • On peut comme sur la figure 4B, placer une paire de contacts électriques C1, C2 sur chacun des supports 1, 2 et équiper les deux faces principales de la partie magnétique mobile 4 d'un contact électrique C. Suivant sa position, la partie magnétique mobile 4 ferme le circuit électrique du haut ou celui du bas.
  • On réalise alors un double relais électrique ou un commutateur électrique si un contact électrique de l'une des paires est relié à un contact électrique de l'autre paire.
  • Sur la figure 4C, on a représenté schématiquement en vue de dessus, la paire de bobinages 610, 620 et la paire d'aimants 51, 52 solidaires du premier support 1 et la partie magnétique mobile 4.
  • Les figures 5A, 5B montrent maintenant un actionneur magnétique ayant une fonction de relais ou commutateur optique respectivement en position de lévitation et en position stable de travail. La partie magnétique mobile 4 est dotée d'un miroir 50. Lorsque la partie magnétique mobile 4 est en butée sur le second support 2, le miroir 50 est cantonné dans l'espace 3 entre les deux supports 1, 2. Lorsque la partie magnétique mobile 4 est en butée contre le premier support 1, le miroir 50 passe à travers une fente 501 portée par le premier support 1 et sort de l'espace 3, il surgit de l'autre côté du premier support 1. Ce miroir 50 lorsqu'il est en position haute peut alors dévier un faisceau optique qui n'est pas dévié lorsque le miroir est en position basse. Le faisceau optique n'est pas représenté pour ne pas surcharger les figures.
  • Sur les figures 6A, 6B, les supports 1, 2 accueillent chacun une seule pièce magnétique fixe 51, 51, au lieu de plusieurs dans les exemples précédents. Cette pièce magnétique peut entourer totalement ou partiellement la zone de butée du support. Un seul des supports aurait pu être doté d'une telle pièce magnétique.
  • Sur la figure 6A, qui est une coupe, on distingue deux pièces magnétiques 51, 53 sensiblement en anneau. Chaque pièce magnétique entoure une zone de butée 10, 20. Une autre différence par rapport à ce qui a été décrit précédemment est que la partie magnétique mobile 4 est maintenant sensiblement cylindrique. Les moyens 6 pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile 4 prennent, dans l'exemple de la figure 6A, la forme d'une bobine dont l'axe de bobinage est parallèle à celui de la partie magnétique mobile 4. La direction d'aimantation des parties magnétiques fixe et mobile est la même, mais au lieu d'être dans le plan des supports 1, 2 sensiblement perpendiculaires au déplacement comme dans les exemples précédemment, elle est sensiblement perpendiculaire au plan des supports et sensiblement parallèle au déplacement.
  • Dans cet exemple, les parties magnétiques fixes 51, 53 sont encastrées dans les supports 1,2 et dans les zones de butée 10, 20, les supports sont amincis.
  • Sur la figure 6B, on distingue, solidaire du support 1, une pièce magnétique 51 sensiblement en U. Elle est encastrée du côté de sa face supérieure. Une autre pièce magnétique 53 est solidaire de l'autre support 2. On suppose qu'elle est également sensiblement en forme de U. Cette seconde pièce magnétique 53 aurait pu être omise. Dans cet exemple également l'un des supports 1, 2 est aminci au niveau d'une zone de butée 10. Les moyens 6 pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile 4 sont solidaires du support 1.
  • L'actionneur magnétique selon l'invention peut avoir une fonction de positionneur. Les moyens 6 pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile servent alors également pour maintenir la partie magnétique mobile 4 dans une position fixe en lévitation. Au lieu d'envoyer une impulsion de courant dans les conducteurs 61 à 64, on peut asservir le courant en fonction de la position de la partie magnétique mobile 4. La figure 7 illustre cette variante.
  • On peut utiliser un dispositif 65 qui détecte la position de la partie magnétique mobile 4. Le signal délivré par ce dispositif est comparé à une consigne K dans un comparateur 66 et le résultat de la comparaison sert à commander une source d'alimentation 67 prévue pour alimenter les conducteurs 61 à 64. Le dispositif 65 qui détecte la position de la partie magnétique mobile 4 peut prendre la forme de deux capteurs capacitifs 65.1, 65.2 localisés chacun sur un des supports 1, 2. Ils mesurent les capacités entre le support concerné 1, 2 et la partie magnétique mobile 4. Un dispositif différentiateur 65.3 reçoit les signaux en provenance des deux capteurs capacitifs 65.1, 65.2, en fait la différence et délivre le signal représentatif de la position de la partie magnétique mobile 4 au comparateur 66.
  • On pourra utiliser pour réaliser la partie magnétique fixe 5, des matériaux magnétiques doux, des matériaux magnétiques durs, des matériaux magnétiques à hystérésis, des matériaux diamagnétiques, des matériaux supra-conducteurs, ces matériaux étant pris seuls ou en combinaison. Les matériaux magnétiques doux tels que le fer, le nickel, des alliages fer-nickel, fer-cobalt, fer-silicium, s'aimantent en fonction d'un champ inducteur auquel ils sont soumis. Les matériaux magnétiques durs correspondent aux aimants tels que les aimants en ferrite, les aimants au samarium-cobalt, les aimants néodyme-fer-bore, les aimants platine-cobalt. Leur aimantation dépend peu du champ magnétique extérieur. Les matériaux à hystérésis, par exemple de type aluminium-nickel-cobalt (AlNiCo), ont des propriétés qui se situent entre celles des matériaux magnétiques doux et celles des matériaux magnétiques durs. Ils sont sensibles au champ magnétique dans lequel ils se trouvent. Quant aux matériaux diamagnétiques tels que le bismuth ou le graphite pyrolitique, leur aimantation est colinéaire au champ magnétique inducteur mais de sens opposé. Les matériaux supra-conducteurs pourraient être des alliages nobium-titane (NbTi), yttrium-barium-cuivre-oxygène (YBaCuO) par exemple.
  • La partie magnétique mobile 4 peut être réalisée par exemple, en ferrite, en samarium-cobalt, en néodyme-fer-bore, en platine-cobalt.
  • Les matériaux magnétiques à point de Curie bas qui conviennent pour réaliser la partie magnétique fixe 5 sont par exemple les alliages manganèse-arsenic (MnAs), cobalt-manganèse-phosphore (CoMnP), erbium-fer-bore (ErFeB). Les alliages fer-rhodium (FeRh) conviennent également pour la partie magnétique fixe 5, ils deviennent ferro-magnétiques au-dessus d'une température de transition. Cette transition est franche et donc nécessite que peu d'énergie d'échauffement. La température de transition peut être ajustée en adaptant la composition chimique de l'alliage.
  • Plusieurs actionneurs magnétiques ainsi décrits peuvent partager au moins un support commun. On peut se référer aux figures 8A, 8B.
  • Sur la figure 8A, les différents actionneurs sont des relais optiques comme ceux des figures 5A, 5B, ils sont disposés en matrice M et leur premier support 1 est commun à tous. On obtient ainsi un multiplexeur optique. Les actionneurs magnétiques ne sont visibles que par leur miroir 50 lorsqu'il émerge de l'espace entre les deux supports, sinon leur position est matérialisée par la fente 501. Ils sont à la croisée entre n conducteurs de colonnes i1 à i5 et m conducteurs de lignes j1 à j5 (n et m sont des entiers, n et m peuvent être différents ou non). De cette manière, des signaux se propageant sur une nappe formée des n conducteurs de colonnes i1 à i5 peuvent être commutés vers les m conducteurs de lignes j1, j2, j3, j4, j5. Ces signaux peuvent être des signaux électriques ou optiques en fonction de la nature des actionneurs. Les conducteurs de lignes et de colonnes peuvent être des conducteurs électriques, des fibres optiques ou bien simplement des faisceaux optiques. Du fait de la bistabilité des actionneurs de la matrice M, cette dernière peut être programmée et garder sa configuration sans qu'il soit nécessaire de l'alimenter électriquement. Les actionneurs A peuvent être regroupés en une matrice particulière B comme sur la figure 8B avec un conducteur de ligne il et plusieurs conducteurs de colonne j1 à j3. En connectant un bus sur le conducteur de ligne i1, les signaux qu'il véhicule peuvent être orientés vers les différents conducteurs de colonne j1 à j3 en fonction de l'état des différents actionneurs A. On suppose que dans cette configuration les actionneurs sont des relais électriques comme celui de la figure 4A.
  • On va maintenant décrire un exemple d'actionneur magnétique selon l'invention en donnant des caractéristiques géométriques et en expliquant une méthode possible pour positionner ses parties magnétiques fixes et mobiles. L'actionneur magnétique est représenté sur la figure 9A.
  • Une valeur minimale de la force Fz qui s'applique sur la partie magnétique mobile 4 pour la maintenir plaquée en butée contre l'un des supports 1, 2 est imposée pour que l'actionneur puisse avoir, par exemple, une résistance aux chocs suffisante. On cherche à ce que la partie magnétique mobile 4 prenne toujours la même position magnétique stable et centrée par rapport à la partie magnétique fixe 5 lorsqu'elle arrive en butée contre l'un des supports 1, 2. On ne veut pas lors du déplacement, que la partie magnétique mobile 4 dévie selon l'axe x ou selon l'axe y. Les axes x, y et z sont représentés sur la figure. Si on la décale selon la direction x ou selon la direction y, la partie magnétique mobile 4 doit s'opposer à ce déplacement et reprendre sa position magnétique stable et centrée dans la zone de butée 10, 20. La partie magnétique mobile doit présenter une bonne stabilité latérale en position haute ou basse.
  • Les inventeurs se sont aperçus que pour une partie magnétique fixe 5 et une partie magnétique mobile 4 de caractéristiques données, pour une force Fz de maintien contre l'un des supports 1, 2 donnée, pour obtenir cette position magnétique stable et centrée, il fallait ajuster correctement, à la fois l'intervalle sep séparant, selon x, la partie magnétique fixe de la partie magnétique mobile et l'intervalle gapz séparant, selon z, la partie magnétique fixe 4 de la partie magnétique mobile 5, lorsque la partie magnétique mobile est en butée contre le support 1.
  • On suppose que dans cet exemple, illustré à la figure 9A, la partie magnétique fixe 5 est répartie sur les deux supports et qu'elle comporte deux paires d'aimants identiques (51, 52), (53, 54). La partie magnétique mobile 4 comporte elle un aimant 40. On suppose pour simplifier que les directions d'aimantation de tous les aimants sont colinéaires et de même sens. Il est bien sûr possible que ce ne soit pas le cas mais le positionnement des aimants devient plus compliqué.
  • Les moyens pour déclencher le déplacement de l'aimant mobile ne sont pas représentés pour ne pas surcharger la figure.
  • On commence par choisir les dimensions des aimants, leur aimantation et la course de l'aimant mobile. Ce choix est conditionné notamment par l'encombrement global que doit avoir l'actionneur magnétique. On positionne arbitrairement l'une des paires d'aimants fixes 51, 52 et l'aimant mobile 40 par rapport à cette paire d'aimants fixes. On détermine des valeurs initiales de sep et gapz. A l'aide de la méthode décrite dans l'article « 3D analytical calculation of the forces between two cuboidal magnets, JAKOUN Gilles and Yvonnet Jean-Paul, vol. MAG-20, n°5, september 1984 », on calcule les forces Fx, Fy, Fz qui s'appliquent sur l'aimant mobile 40. On peut alors déterminer la force Fz qui s'applique sur l'aimant mobile 40 lorsqu'il est en butée sur le premier support 1. Si la force Fz n'est pas dans la plage imposée, on modifie sep et/ou gapz et/ou les caractéristiques géométriques des aimants et/ou leur aimantation pour ajuster sa valeur. Plus on diminue gapz et sep plus la force Fz augmente. On peut rapprocher les deux aimants fixes et/ou réduire l'épaisseur du support 1 puisque, dans cet exemple, les aimants fixes 51, 52 sont placés d'un côté du support 1 et l'aimant mobile 40 en butée de l'autre côté du support 1. Au contraire, l'épaississement du support 1 réduit la force Fz. Lorsqu'une valeur convenable de Fz a été atteinte, il faut ensuite déterminer si le couple de valeurs sep, gapz qui donne la force Fz convenable, conduit à une position magnétique stable et centrée en butée. On va alors déterminer la valeur de la force Fx en fonction de sa position selon x et la valeur de la force Fy en fonction de sa position selon y. En effet, il ne suffit pas qu'en butée, on ait Fx=0 avec x=0 et Fy=0 avec y=0, il faut également que la pente de la courbe Fx(x) soit décroissante pour x=0 et que la pente de la courbe Fy(y) soit décroissante pour y=0. Ce sont ces pentes décroissantes qui conditionnent la stabilité.
  • Avec le couple de valeurs sep et gapz qui donne une force Fz convenable, on vérifie les conditions de stabilité en x et en y. Si l'une des deux conditions n'est pas respectée, on ajuste l'une au moins des valeurs de sep et gapz. On recommence à calculer, comme le montre l'organigramme de la figure 9B, Fz, Fx et Fy comme décrit précédemment en ajustant sep et gapz jusqu'à ce que l'on obtienne un couple de valeurs satisfaisant.
  • Si la force Fz de maintien sur l'autre support 2 est identique, on disposera les aimants 53, 54 de l'autre paire avec les mêmes intervalles sep et gapz.
  • On peut imposer que la valeur de la force maintien Fz soit différente d'un support à l'autre. On recommence les mêmes calculs pour positionner l'autre paire d'aimants fixes 53, 54 par rapport à l'aimant mobile 40 pour obtenir une force Fz convenable et les conditions de stabilité, lorsque l'aimant mobile 40 est en butée sur l'autre support 2.
  • Sur l'organigramme, on a ajusté sep et gapz à partir de Fx et ensuite à partir de Fy. Il est bien sûr possible de faire l'inverse. Il aurait également été possible de modifier les caractéristiques géométriques et magnétiques des aimants.
  • A titre d'exemple, des essais ont été faits avec des aimants fixes 51 à 54 ayant un volume de 60x40x5 micromètres au cube, un aimant mobile 40 de 160x40x5 micromètres au cube et une aimantation de 0,6 T. Le poids de la partie magnétique mobile vaut environ 2.10-8 N, la force Fz de maintien en position magnétique stable de l'aimant mobile contre le premier support 1 vaut environ 4.10-7 N. Les efforts fournis par les moyens pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile valent quelques 10-6 N, le temps de commutation est de quelques milli secondes et la course de la partie magnétique mobile de 200 micromètres.
  • On s'aperçoit, dans ce cas particulier, qu'il faut que la relation suivante soit vérifiée pour obtenir la position magnétique stable: Gapz + h supérieur à D.sep avec h hauteur des aimants fixes et mobile et D compris entre 1 et 1,5.
  • Les figures 9C, 9D montrent des variations de la force Fx en fonction de x lorsque l'actionneur possède la position magnétique stable recherchée et lorsqu'il ne la possède pas.
  • La position magnétique stable a été obtenue avec:
    • gapz = 7 micromètres
    • sep = 5 micromètres.
  • Une position instable a été obtenue avec :
    • gapz = 7 micromètres
    • sep = 10 micromètres.
  • On va maintenant décrire un exemple de procédé de réalisation, en microtechnologie, d'un actionneur selon l'invention. La partie magnétique fixe 5 de l'actionneur comporte deux paires d'aimants (51, 52), (53, 54), l'une solidaire du premier support 1 et l'autre solidaire du second support 2. La partie magnétique mobile 4 de l'actionneur comporte un aimant 40 solidaire d'une face d'une base 41, cette base 41 porte sur son autre face un miroir 50. Les moyens 6 pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile 4 sont réalisés par deux paires de conducteurs (61, 62), (63, 64), chaque paire étant solidaire d'un des supports 1, 2. Sur les figures on ne voit qu'un seul actionneur, mais l'avantage de ce procédé est de pouvoir en réaliser plusieurs en même temps, ils partagent tous au moins un support en commun.
  • On part d'un premier substrat 90 amagnétique, par exemple en matériau semi-conducteur tel que le silicium ou l'arséniure de gallium (figure 10A). Ce premier substrat 90 après traitement va conduire au premier support 1 amagnétique, celui du haut. On dépose sur le silicium une couche sacrificielle 91 par exemple en titane. Cette couche sacrificielle 91 va servir à délimiter la base 41 de la partie magnétique mobile 40. On la grave pour ne laisser qu'un cadre 910 suivant le périmètre de la base (figure 10B). Ce cadre 910 est appelé par la suite cadre sacrificiel.
  • On dépose sur le premier substrat 90, au-dessus du cadre sacrificiel 910, une première couche diélectrique 92 par exemple en oxyde de silicium qui va servir à la réalisation de l'une des paires d'aimants 51, 52 de la partie magnétique fixe 5 (figure 10C). Cette première couche diélectrique 92 est ensuite planarisée.
  • On délimite la géométrie de la paire d'aimants 51, 52 par photolithographie. On utilise pour cela une résine (non référencée). On grave dans la première couche diélectrique 92 des caissons 93 pour la paire d'aimants 51, 52 (figure 10D). Les caissons sont situés de part et d'autre du cadre sacrificiel 910. La gravure peut être une gravure sèche. La gravure s'arrête sur le premier substrat 90. On ôte la résine. On dépose les aimants 51, 52 dans les caissons 93 (figure 10E). Ce dépôt peut se faire par voie électrolytique. Le matériau employé peut être du cobalt-platine. On effectue une étape de planarisation des aimants fixes.
  • On dépose ensuite sur la première couche diélectrique 92 une seconde couche diélectrique 94 par exemple en oxyde de silicium dans laquelle vont se trouver la paire de conducteurs et l'aimant de la partie magnétique mobile (figure 10F). Après planarisation de cette seconde couche diélectrique 94, on délimite la géométrie des conducteurs et des plots qui les terminent et de l'aimant de la partie magnétique mobile par photolithographie. On utilise pour cela une résine (non représentée). On grave dans la seconde couche diélectrique 94 un caisson 95 pour l'aimant de la partie magnétique fixe et des caissons 96 pour les conducteurs de la paire (figures 10G1 et 10G2) et des caissons 96.1 pour les plots qui les terminent (figure 10G2). Les caissons 96 pour les conducteurs se trouvent de part et d'autre du caisson 95 pour l'aimant de la partie magnétique mobile. Les caissons 96 pour les conducteurs se trouvent sensiblement au-dessus des aimants 51, 52 de la paire. La gravure peut être une gravure sèche. Les caissons 96.1 pour les plots sont de part et d'autre des caissons 96 pour les conducteurs.
  • On dépose dans le caisson 95 approprié l'aimant 40 de la partie magnétique mobile. On termine par une étape de planarisation de l'aimant 40 (figure 10H1 et figure 10H2).
  • On dépose dans les caissons 96 appropriés les conducteurs 61, 62 et dans les caissons 96.1 les plots 62.1, 62.2. On termine par une étape de planarisation des conducteurs 61, 62 et des plots 61.1, 62.1. Ce dépôt peut se faire par voie électrolytique avec du cuivre (figure 10I1 et figure 10I2).
  • On grave une ou plusieurs tranchées 97 dans les deux couches diélectriques 92, 94 jusqu'à atteindre le cadre sacrificiel 910. Ces tranchées délimitent les flancs de la base de l'aimant mobile 40 (figure 10I1 et figure 10I2). Cette gravure peut être une attaque chimique. Ces tranchées 97 peuvent configurer les flancs de la base avec les reliefs des moyens de centrage.
  • On part d'un second substrat 100 amagnétique, en matériau semi-conducteur, tel que le silicium, recouvert d'une première couche diélectrique 101, par exemple en oxyde de silicium. Ce second substrat 100 après traitement va conduire au second support 2 amagnétique celui du bas. On peut utiliser par exemple un substrat en silicium massif que l'on oxyde ou utiliser directement un substrat SOI.
  • Dans la première couche diélectrique 101, on grave des caissons 102 devant accueillir l'autre paire d'aimants de la partie magnétique fixe (figure 11A). La gravure s'arrête sur le second substrat 100. On dépose la seconde paire d'aimants 53, 54 de la même manière que la première paire. On termine par une étape de planarisation des aimants (figure 11B).
  • On dépose ensuite une seconde couche diélectrique 103, par exemple en oxyde de silicium, sur la première couche 101, cette seconde couche diélectrique 103 devant accueillir les conducteurs de la seconde paire de conducteurs. On grave, dans cette seconde couche diélectrique 103, des caissons 104 pour les conducteurs de la seconde paire de conducteurs (figure 11C1) et des caissons 104.1 pour des plots terminant les conducteurs (figure 11C2). On dépose les conducteurs 63, 64 dans les caissons 104 de la même manière que pour le premier substrat (figure 11D1). On dépose également les plots 63.1, 64.1 (figure 11D2). On termine par une étape de planarisation des conducteurs 63, 64 et des plots 63.1, 64.1 (figure 11D1 et figure 11D2).
  • On peut assembler ensuite le premier substrat 90, tel qu'obtenu à la figure 10I1, en le retournant, au second substrat 100 tel qu'obtenu à la figure 11D1, en intercalant entre les deux des entretoises 110 diélectriques qui contribuent à délimiter un espace 3 dans lequel la partie magnétique mobile va pouvoir se déplacer (figure 12A1). Lors de cet assemblage qui se fait par collage, les couches diélectriques 92, 94 et 101, 103 se font face alors que les substrats semi-conducteurs 90, 100 sont opposés. On s'arrange pour que les aimants 51, 52 et 53, 54 des deux paires soient alignés deux à deux et pour que les conducteurs 61, 62 et 63, 64 des deux paires soient alignés deux à deux.
  • De la même manière on peut assembler le premier substrat 90 tel qu'obtenu à la figure 10I2, en le retournant, au second substrat 100 tel qu'obtenu à la figure 11D2, en intercalant entre les deux des billes 112 en matériau fusible. Ces billes fusibles 112 sont ensuite recuites. Elles contribuent à délimiter l'espace 3 dans lequel la partie magnétique mobile va pouvoir se mouvoir (figure 12A2). Elles permettent aussi d'établir un contact électrique entre les conducteurs 62, 61 du substrat 90 et les conducteurs 63, 64 du substrat 100 via les plots 62.1, 61.1 et 63.1, 64.1. Comme précédemment on s'arrange pour que les aimants des deux paires soient alignés deux à deux, les conducteurs des deux paires et les plots étant également alignés deux à deux.
  • Ce premier substrat 90 semi-conducteur permet de réaliser le miroir 50. Son épaisseur, qui peut être ajustée, va correspondre à la hauteur du miroir 50. On réalise une gravure d'une ou plusieurs tranchées 111 dans le premier substrat 90 semi-conducteur pour délimiter les flancs du miroir 50 et former la fente dans laquelle il se glissera lorsque la partie magnétique mobile sera plaquée contre le premier support. Cette gravure s'arrête sur la première couche diélectrique 92. On élimine ensuite par gravure le cadre sacrificiel 910, ce qui conduit à libérer la base 41 de l'aimant mobile 40 et du miroir 50 (figures 12B1 et 12B2). De part et d'autre du miroir, on réalise un amincissement du premier substrat pour que le miroir en position haute dépasse au-dessus du substrat qui l'entoure et qu'il soit caché en position basse. L'aimant 40 et sa base 41 sont aptes à se déplacer dans l'espace 3.
  • On s'est assuré au préalable que les aimants 40, 51 à 54 sont aimantés convenablement car sinon on n'obtiendrait pas d'interaction appropriée entre l'aimant mobile 40 et les paires d'aimants 51, 52 et 53, 54 de la partie magnétique fixe 5. S'il faut intervenir, l'aimantation peut se faire en faisant circuler un courant dans les conducteurs 61 à 64.
  • Dans le cas où la partie magnétique fixe 5 et les moyens 6 pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile sont portés par le premier support 1 seul, on réalise les étapes des figures 10 sur le premier substrat mais pas les étapes de figures 11. On se borne à assembler au premier substrat, tel qu'obtenu à la figure 10I, un second substrat amagnétique diélectrique 120 par exemple en oxyde de silicium, en insérant entre les deux les entretoises 110 (figure 13A). On pourrait insérer des billes conductrices mais ce n'est pas représenté pour ne pas multiplier le nombre de figures. On réaliserait le miroir 50 et la libération de la partie magnétique mobile 4 comme décrit précédemment aux figures 12B1 et 12B2 ( figure 13B).
  • On pourrait envisager aisément la fabrication de tels actionneurs, en microtechnologie avec un procédé similaire, en partant de substrats diélectriques en verre, céramique ou matière plastique par exemple.
  • L'actionneur magnétique selon l'invention, s'il occupe un volume supérieur à environ un centimètre cube, risque d'être sensible à l'environnement extérieur tel que les vibrations ou les chocs. Ses performances risquent de ne pas être optimales dans de tels environnements perturbés. En revanche, contre toute attente, avec des dimensions plus faibles, ses performances sont grandement améliorées quel que soit l'environnement. L'interaction entre la partie magnétique mobile et la partie magnétique fixe est favorable et n'apporte pas de dégradation des performances comme dans le cas d'un actionneur plus volumineux.
  • Les caractéristiques principales d'un actionneur selon l'invention sont de posséder une vitesse de déplacement relativement élevée, une capacité à exercer des forces massiques importantes et des déplacements importants relativement à sa taille. La partie magnétique mobile en position magnétique stable en butée contre l'un des substrats résiste aux chocs. L'actionneur consomme très peu d'énergie et seulement au cours des déplacements de la partie magnétique mobile et pas en position magnétique stable lorsque la partie magnétique mobile est en butée contre l'un des substrats.
  • Le fait que le déplacement de la partie magnétique mobile se fasse sensiblement perpendiculairement aux supports est très intéressant dans les applications matricielles. La surface de telles matrices peut être relativement faible comparée au nombre de parties mobiles. C'est aussi intéressant dans toutes les applications avec du fluide.
  • Bien que plusieurs modes de réalisation de la présente inventions aient été représentés et décrits de façon détaillée, on comprendra que différents changements et modifications puissent être apportés sans sortir du cadre de l'invention. L'aimantation de la partie magnétique fixe et celle de la partie magnétique mobile ont été représentées de même direction. Il est possible que cela ne soit pas le cas. Cette direction suit les grands côtés des aimants qui sont en parallélépipède rectangle.

Claims (31)

  1. Actionneur magnétique comportant une partie magnétique mobile (4), une partie magnétique fixe (5) et des moyens (6) pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile (4) par rapport à la partie magnétique fixe (5), caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux supports (1, 2) amagnétiques, placés dans des plans différents, délimitant entre eux un espace (3), la partie magnétique fixe (5) étant solidaire d'au moins un des supports (1, 2), les supports (1, 2) présentant chacun une zone de butée (10, 20) pour la partie magnétique mobile (4), la zone de butée (10, 20) et la partie magnétique fixe (5) étant distinctes, la partie magnétique mobile (4) étant en lévitation dans l'espace (3) entre les deux supports (1,2) grâce à un guidage magnétique dû à la partie magnétique fixe (5), lorsqu'elle n'est pas en butée contre la zone de butée (10, 20) de l'un des supports (1, 2), et en ce que la partie magnétique mobile (4) est susceptible de prendre plusieurs positions magnétiques stables, dans chacune de ces positions, elle est en butée contre un support (1,2).
  2. Actionneur magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie magnétique mobile (4) comporte un aimant (40).
  3. Actionneur magnétique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie magnétique fixe (5) comporte au moins une pièce magnétique (51, 52, 53, 54).
  4. Actionneur magnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pièce magnétique est un aimant.
  5. Actionneur magnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pièce magnétique est thermomagnétique.
  6. Actionneur magnétique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la partie magnétique fixe comporte au moins une paire de pièces magnétiques ((51,52), (53,54)) sur un support (1, 2).
  7. Actionneur magnétique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la partie magnétique mobile (4) et au moins un des supports (1, 2) comportent des moyens de centrage (8) pour centrer la partie magnétique mobile (4) sur la zone de butée (10, 20) dudit support.
  8. Actionneur magnétique selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de centrage (8) sont des reliefs (80, 81) sensiblement en forme de biseau, portés à la fois par le support (1, 2) et la partie magnétique mobile (4), ces reliefs (80, 81) ayant des formes conjuguées.
  9. Actionneur magnétique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la partie magnétique fixe (5) contribue à délimiter au moins une des zones de butée (10).
  10. Actionneur magnétique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens (6) pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile (4) sont portés par au moins un des supports (1, 2).
  11. Actionneur magnétique selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens (6) pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile (4) ont un effet magnétique.
  12. Actionneur selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens (6) pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile sont des moyens de chauffage (R) aptes à modifier les caractéristiques magnétiques de la partie magnétique fixe (5).
  13. Actionneur magnétique selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens (6) pour déclencher le déplacement dé la partie magnétique mobile (4) créent un champ magnétique au voisinage de la partie magnétique mobile (4).
  14. Actionneur magnétique selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens (6) pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile (4) sont réalisés par au moins un conducteur (61, 62, 63, 64), au voisinage de la partie magnétique mobile (4), ce conducteur étant apte à être parcouru par un courant électrique.
  15. Actionneur selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (65, 66, 67) pour asservir le courant à faire circuler dans le conducteur (61, 62, 63, 64) à la position de la partie magnétique mobile (4) de manière à ce qu'elle puisse prendre une pluralité de positions stables en lévitation.
  16. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens (6) pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile sont des moyens pneumatiques ou hydrauliques (f).
  17. Actionneur magnétique selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que la partie magnétique fixe (5) est réalisée dans un matériau choisi dans le groupe des matériaux magnétiques doux, des matériaux magnétiques durs, des matériaux à hystérésis, des matériaux supra conducteurs, des matériaux diamagnétiques, ces matériaux étant pris seuls ou en combinaison.
  18. Actionneur magnétique selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que l'aimantation de la partie magnétique fixe (5) et celle de la partie magnétique mobile (4) sont dirigées dans une même direction.
  19. Actionneur magnétique selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce qu'au moins une zone de butée (10) comporte une paire de contacts (C1, C2) électriques et en ce que la partie magnétique mobile (4) comporte au moins un contact électrique (C), la partie magnétique mobile (4) venant relier les deux contacts électriques (C1, C2) de la paire de contacts lorsqu'elle est en butée contre la zone de butée (10).
  20. Actionneur magnétique selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que l'un au moins des supports (1, 2) comporte dans la zone de butée (10), un orifice (7) d'admission de fluide (f).
  21. Actionneur magnétique selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que la partie magnétique mobile (4) comporte un miroir (50) destiné à passer à travers une fente (501) de l'un des supports (1).
  22. Actionneur magnétique selon l'une des revendications 1 à 21, caractérisé en ce que les supports (1, 2) sont réalisés à base de matériau semi-conducteur, de matériau diélectrique ou de matériau conducteur, ces matériaux étant pris seuls ou en combinaison.
  23. Matrice d'actionneurs magnétiques caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité d'actionneurs magnétiques selon l'une des revendications 1 à 22, ces actionneurs magnétiques partageant au moins un même support (1).
  24. Procédé de réalisation d'un actionneur magnétique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
    sur un premier substrat (90) amagnétique réalisation d'un cadre sacrificiel (910) suivant le contour d'une base (41) d'une partie magnétique mobile (4),
    dépôt d'une première couche diélectrique (92) sur le premier substrat (90)et réalisation d'au moins un caisson (93) apte à recevoir une partie magnétique fixe (51, 52),
    dépôt dans le caisson (93) de la partie magnétique fixe (51, 52),
    dépôt d'une seconde couche diélectrique (94) sur la première couche diélectrique (92) et réalisation de caissons (95, 96) aptes à recevoir la partie magnétique mobile (4) et au moins un conducteur (61, 62) de moyens (6) pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile(4),
    dépôt dans les caissons (95, 96) de la partie magnétique mobile (4) et du conducteur (61, 62),
    gravure dans les couches diélectriques (92, 94) d'une ou plusieurs tranchées (97) atteignant le cadre sacrificiel (910),
    assemblage du premier substrat (90) retourné sur un second substrat (100, 120) amagnétique de façon à délimiter un espace (3) entre les deux substrats (90, 100), cet espace (3) étant destiné au déplacement de la partie magnétique mobile (4),
    gravure du premier substrat (90) et retrait du cadre sacrificiel (910) pour libérer la partie magnétique mobile (4) et la base (41).
  25. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que l'espace (3) est formé grâce à au moins une entretoise (111) insérée entre le premier et le second substrat au moment de l'assemblage.
  26. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que l'espace (3) est formé par des billes (112) en matériau fusible insérées entre le premier et le second substrat au moment de l'assemblage et par un recuit desdites billes (112) après assemblage.
  27. Procédé selon l'une des revendications 24 à 26 caractérisé en ce qu'il comporte, avant l'assemblage des deux substrats (90, 100), une étape de réalisation dans une première couche diélectrique (101) sur le second substrat (100) d'au moins un caisson (102) apte à recevoir la partie magnétique fixe (53, 54),
    dépôt dans le caisson (102) de la partie magnétique fixe (53, 54),
    dépôt d'une seconde couche diélectrique (103) sur la première couche diélectrique (101) et réalisation d'au moins un caisson (104) apte à recevoir au moins un conducteur (63, 64) des moyens (6) pour déclencher le déplacement de la partie magnétique mobile (4),
    dépôt dans le caisson (104) du conducteur (63, 64).
  28. Procédé selon l'une des revendications 24 à 27, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'aimantation de la partie magnétique mobile (4) et éventuellement de la partie magnétique fixe (5) avant l'étape de libération de la partie magnétique mobile (4).
  29. Procédé selon l'une des revendications 24 à 28, caractérisé en ce que le premier substrat (90) est aminci avant l'étape de gravure du premier substrat, la partie gravée ayant une fonction de miroir (50).
  30. Procédé selon l'une des revendications 24 à 29, caractérisé en ce que le premier substrat (90) est réalisé à base de matériau semi-conducteur ou diélectrique.
  31. Procédé selon l'une des revendications 24 à 30, caractérisé en ce que le second substrat (100) est réalisé à base de matériau semi-conducteur ou diélectrique.
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