WO2009147304A1 - Micromiroir a actionnement electromagnetique - Google Patents

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WO2009147304A1
WO2009147304A1 PCT/FR2008/050970 FR2008050970W WO2009147304A1 WO 2009147304 A1 WO2009147304 A1 WO 2009147304A1 FR 2008050970 W FR2008050970 W FR 2008050970W WO 2009147304 A1 WO2009147304 A1 WO 2009147304A1
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WO
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wafer
frame
micromirror
layers
magnetized
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PCT/FR2008/050970
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Inventor
Nicolas Abele
Faouzi Khechana
Original Assignee
Lemoptix Sa
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/085—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting means being moved or deformed by electromagnetic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0018—Structures acting upon the moving or flexible element for transforming energy into mechanical movement or vice versa, i.e. actuators, sensors, generators
    • B81B3/0021—Transducers for transforming electrical into mechanical energy or vice versa
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/03—Microengines and actuators
    • B81B2201/038—Microengines and actuators not provided for in B81B2201/031 - B81B2201/037
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/04—Optical MEMS
    • B81B2201/042—Micromirrors, not used as optical switches

Definitions

  • the present invention relates to mobile micromirrors formed by techniques for manufacturing microelectromechanical structures (MEMS).
  • MEMS microelectromechanical structures
  • the present invention more particularly relates to a new micromirror structure with electromagnetic actuation.
  • Mobile micromirrors made in MEMS technology are used in many devices, such as, for example, medical imaging devices, optical spectrometers or visible or infrared light sensors such as barcode readers.
  • Micromirrors are considered here fixed to a frame by an axis and orientable around this axis by electromagnetic means.
  • FIGS IA and IB illustrate in top view and in sectional view along the plane BB a micromirror.
  • the micromirror comprises a reflective plate 1.
  • the plate 1 is fixed to a frame 3.
  • the frame 3 generally consisting of a portion of a silicon wafer, is separated from the wafer 1 by an empty gap 5.
  • the wafer 1 is fixed to the frame 3 by two arms 9 and 11 aligned symmetrically on both sides of the wafer 1 along the same axis 7.
  • the wafer 1 is rotatable about the axis 7.
  • a conductive track 13 follows the periphery of the front face of the wafer 1.
  • the conductive track 13 passes through a arm 9 and ends with studs 151 and 152 formed on the frame 3 and adapted to be connected to a power supply not shown so that a current flows in the conductive track 13.
  • the entire frame 3 and the wafer 1 is placed between two magnets 17 and 19.
  • the magnets 17 and 19 are placed symmetrically on either side of the axis 7.
  • the magnets 17 and 19 create a magnetic field whose field lines are perpendicular to the axis 7.
  • opposing Lorentz forces are exerted on the portions of the track 13 parallel to the axis 7 and in which opposite currents flow. This causes a rotation of the wafer 1 about its axis 7.
  • the rotation indicated by arrows in FIG.
  • the assembly of the micromirror is fixed on a support 20 which closes in the lower part the cavity of the frame 3 in which the wafer 1 is movable about its axis 7.
  • a cover (not shown) attached to the frame 3 protects the platelet 1 of the intrusion of contaminants.
  • Such a micromirror has several disadvantages.
  • a first disadvantage lies in the bulk involved in the placement of the magnets 17 and 19.
  • Another disadvantage lies in the fact that these magnets 17 and 19, because of their distance from the wafer 1, must provide an intense field to obtain a displacement. significant mirror without excessive energy consumption.
  • the wafer 1 is a square of about one millimeter on the side, the gap 5 is about 20 ⁇ m and between the inner edge of the frame 3 side plate 1 and the edge opposite each of the magnets 17 and 19, the distance is about one millimeter.
  • the magnets 17 and 19 must have dimensions of the order of 2 mm wide, 1.5 mm thick and 4 mm long.
  • the size of the micromirrors is at least doubled compared to the case where the magnets are absent. This hinders the miniaturization of devices using these micromirrors and complicates the implementation of micromirrors in complex devices.
  • Another disadvantage is that to limit the size, it tends to limit the size of the magnets 17 and 19.
  • the value of the field applied to the wafer 1 is limited. To obtain a given variation of the inclination of the wafer 1, it is then necessary to pass in the conductive track 13 a relatively high current. This complicates the system since it must then take into account the corresponding power dissipation in the conductive track 13. Summary of the invention
  • the present invention is directed to a magnetically powered micromirror which does not have the disadvantages of known micromirrors.
  • an embodiment of the present invention provides a micromirror comprising a reflecting plate movable in rotation about an axis and fixed to a frame by two parallel arms aligned on either side of the plate so as to form the axis, the entire frame and the wafer being fixed on a support, the micromirror comprising at least one magnetized layer.
  • the magnetized layers are at least two distinct parallel and symmetrical layers with respect to the axis of rotation.
  • the micromirror carries, at the periphery of the front face of the wafer, at least one conductive track forming at least one loop and capable of being traversed by a current.
  • the magnetized layers are placed on the front face of the frame at the limit of an interval separating the wafer from the frame.
  • the magnetized layers are placed on internal side walls of a cover placed on the frame so as to protect the front face of the wafer.
  • the magnetized layers are placed on side walls of the frame internal to a cavity in which the wafer is movable about the axis.
  • ferromagnetic layers extend perpendicularly to the magnetized layers between the ends of the magnetized layers.
  • the magnetized layers are placed symmetrically on the rear face of the wafer along the edges of the wafer parallel to the axis of rotation.
  • each magnetized layer is a continuous layer or consists of the juxtaposition of several successive distinct layers separated by a gap.
  • the frame carries at least one conductive track forming at least one loop capable of being traversed by a current, the loop being formed around the gap separating the frame of the wafer.
  • two separate flat coils are placed on the support, each coil being opposite one of the magnetized layers.
  • a single magnetized layer covers the rear face of the wafer.
  • the frame carries, at the periphery of the gap separating the frame of the wafer, at least one conductive track forming at least one loop and capable of being traversed by a current.
  • two separate flat coils are placed on the support, each coil being in line with a respective one of the edges of the wafer parallel to the axis of rotation.
  • the magnetized layer is a magnetized layer of samarium-cobalt or neodymium-iron-boron.
  • FIGS. 1A and 1B illustrate an example of a classic micromirror
  • FIG. 2A illustrates a top view of a micromirror according to one embodiment of the invention
  • Figure 2B is a sectional view illustrating the micromirror of Figure 2A
  • Figure 3 is a sectional view illustrating a micromirror according to another embodiment of the invention
  • Figure 4 is a sectional view illustrating a micromirror according to another embodiment of the invention
  • Figure 5 is a sectional view illustrating a micromirror according to another embodiment of the invention
  • FIG. 6 is a sectional view illustrating a micromirror according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 2A illustrates a top view of a micromirror according to one embodiment of the invention.
  • Figure 2B is a sectional view of Figure 2A along the plane BB.
  • the micromirror comprises a reflecting plate 21 fixed to a frame 23.
  • a gap 25 separates the wafer 21, for example a monocrystalline semiconductor material such as silicon, from the frame 23.
  • the frame 23 is for example constituted of a portion of semiconductor wafer for example of silicon.
  • the wafer 21 is fixed to the frame 23 by two arms 27 and 29 aligned along the same axis 32 on either side of the wafer 21.
  • the wafer 21 is movable about the axis 32.
  • micromirror is fixed on a support 70 which closes the bottom portion of the frame 23 in which the plate 21 is movable about its axis 32.
  • the support 70 is for example a substrate of glass, silicon or silicon on insulator.
  • a conductive track 31 follows the periphery of the front face of the wafer 21 so as to form a loop. Both ends of the conductive track 31 pass through the same arm, for example the arm 27, to reach the frame 23 where they end with pads 33 and 35 connectable to a voltage source not shown.
  • two identical identical magnets 39 and 40 are formed in thin layers on the front face of the frame 23 at the limit of the gap 25.
  • the magnets 39 and 40 are formed parallel on the two edges of the parallel frame 23 to the axis 32, that is to say the edges to which the arms 27 and 29 are not fixed.
  • the two magnet layers 39 and 40 consist of samarium-cobalt or neodymium-iron-boron deposited under a magnetic or magnetized field following their deposition.
  • the magnetized layers 39 and 40 can be placed much closer to the edges of the moving wafer 21 than the magnets 17 and 19. at the size of the frame 23 the size of a micromirror with magnetic actuation.
  • the magnets 39 and 40 are in close proximity to the wafer 21, separated therefrom only by the range of 20 to 40 ⁇ m. All things being equal, the space between them is reduced to about 1.5 mm instead of 2 to 2.5 mm in the conventional device. The losses are reduced and the field applied to the wafer 21 is higher. To obtain a given displacement of the plate 21, the current flowing in the conductive track 31 is reduced compared to the value necessary to obtain the same displacement with the device of FIGS. 1A and 1B.
  • a layer 42, 43 extends perpendicularly to the magnetized layers 39 and 40 of a magnetized layer to another.
  • the layers 42 and 43 are made of a ferromagnetic material suitable for preventing the dispersion of the lines of the magnetic field formed between the magnetized layers 39 and 40.
  • Figure 3 is a sectional view illustrating another embodiment of a micromirror. For the sake of clarity, only the differences with Figure 2B will be detailed.
  • the magnetized layers 39 and 40 are deposited on lateral walls 47 and 48 of the frame 23 in the gap 25.
  • the walls 47 and 48 are parallel to the axis 32.
  • forming the thin layers 39 and 40 on the walls 47 and 48 has an advantage in terms of the manufacturing process.
  • a certain volume of material is required and the available surface area on the walls 47 and 48 is much greater than the available surface on the top of the frame 23. It is then possible to reduce the thickness of the magnetized layers. and 40. Yet the deposition time is all the longer as the thickness deposited is important. Reduce the thickness of the magnetized layers 39 and 40 is a significant time saving which reduces the manufacturing cost of the device.
  • Figure 4 is a sectional view illustrating another embodiment of a micromirror according to the invention. For the sake of clarity, only the differences with the sectional view of Figure 2B are exposed.
  • the micromirror is surmounted by a cover 60 intended to protect the wafer 21.
  • the cover 60 has a top surface 62 transparent to the plumb with the reflective wafer 21.
  • the surface 62 is supported by uprights 64 that rely on the frame 23.
  • the amounts 64 are peripheral to the wafer
  • the magnet layers 39 and 40 are formed inside the cavity on the uprights 64 parallel to the axis 32.
  • the formation of the layers 39 and 40 on the uprights 64 makes it possible, as in the embodiment of FIG. 3, not to encumber the surface of the frame 23 while taking advantage of a normally lost space while reducing manufacturing costs.
  • Figure 5 is a sectional view illustrating a micromirror according to another embodiment of the invention.
  • the position of the track 31 is modified, the track 31 being formed on the frame 23, as close as possible to the gap 25.
  • the track 31 forms at least one loop along the periphery of the gap 25.
  • the track 31 forms several loops.
  • the rear face of the reflective wafer 21 is covered with a magnetized layer 68.
  • the layer 68 is of the same nature as the magnetized layers 39, 40 of the embodiments of FIGS. 4. Compared to the embodiment of Figure 2, the operating principle is unchanged. Only the positions of the line 31 and the magnetized layers are modified.
  • An advantage of the embodiment of Figure 5 is to release the reflective upper surface of the wafer 21. This optimizes the optical efficiency. In addition, the absence of elements on the front face of the wafer eliminates the risk of optical aberrations.
  • Figure 6 is a sectional view illustrating another embodiment of a micromirror according to the invention. Only the differences between Figure 2B and Figure 6 are discussed below.
  • the carrier 70 has two planar coils 76 and 77 are each formed perpendicular to one of the magnetized layers 72 and 73.
  • the planar coils 76 and 77 are formed by the implementation of successive stages of deposition and etching of a metal such as copper or a copper alloy or by spraying such a metal in the openings of a hard mask.
  • the coils 76 and 77 comprise several loops.
  • the wafer 21 When a current flows in the coils 76 and 77, the wafer 21 is oriented around its axis 32 by a phenomenon of repulsion / attraction between the fields produced between the magnetic layers 72 and 73, on the one hand, and between the coils 76 and 77, on the other hand.
  • An advantage of this embodiment is again to reduce the bulk by removing conventional magnets 17 and 19. Compared to the embodiment of FIGS. 2A and
  • the embodiment of FIG. 6 avoids the formation of the conductive track 31 on the wafer 21 and a feed on the frame 23.
  • the formation of the layers 72 and 73 on the rear face of the wafer 21 makes it possible to maximize the reflecting surface of its front face.
  • the use of the flat coils 76 and 77 makes it possible to greatly reduce the energy consumption of the system without altering the size of the reflecting surface of the wafer 21.
  • the large surface available on the support 70 that is normally useless allows to produce coils 76 and 77 having a number of loops much greater than that of the track 31 of the previous embodiments. This makes it possible to produce a larger field with the same power supply, or, preferably, to obtain the same field with a lower power supply.
  • the layers 72 and 73 are continuous layers.
  • the layers 72 and 73 consist of a plurality of distinct layers separated by an empty gap.
  • the interval between two layers 72 or 73 neighbors is of the order of 10 microns.
  • the materials used may differ depending on a given technology sector.
  • the frame 23 is a portion of silicon wafer.
  • it may be a portion of silicon on insulator wafer or another semiconductor.
  • the wafer 21 has been considered as a non-limiting example as being a monocrystalline silicon wafer.
  • the wafer 21 may be of any reflective material.
  • the materials of the cover 60 and support 70 can be adapted according to the manufacturing technology used.
  • FIGS. 3, 4 and 5 it is possible mutatis mutandis to form ferromagnetic layers similar to layers 42 and 43 of the embodiment of FIG. The location is then appropriately modified with respect to the embodiment of Fig. 2 depending on the location change of the magnetized layers.
  • a single track 31 has been shown to form a single loop.
  • the track 31 may form several loops, or the plate 21 may carry several tracks each forming a loop.

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Abstract

L'invention concerne un micromiroir comportant une plaquette réfléchissante (21) mobile en rotation autour d'un axe (32) et fixée à un cadre (23) par deux bras parallèles (27, 29) alignés de part et d'autre de la plaquette de façon à former l'axe, l'ensemble du cadre et de la plaquette étant fixé sur un support, le micromiroir comportant au moins une couche aimantée (39, 40).

Description

MICRQMIROIR A ACTIONNEME.NT ELECTROMAGNETIQUE
Domaine de l'invention
La présente invention concerne les micromiroirs mobiles formés par des techniques de fabrication de structures microélectromécaniques (MEMS) . La présente invention concerne plus particulièrement une nouvelle structure de micromiroir à actionnement électromagnétique. Exposé de l'art antérieur
Des micromiroirs mobiles réalisés en technologie MEMS sont utilisés dans de nombreux dispositifs, tels que, par exemple, des appareils d'imagerie médicale, des spectromètres optiques ou encore des capteurs de lumière visible ou infrarouge tels que des lecteurs de codes-barres.
On considère ici des micromiroirs fixés à un cadre par un axe et orientables autour de cet axe par des moyens électromagnétiques.
Les figures IA et IB illustrent en vue de dessus et en vue en coupe selon le plan B-B un micromiroir. Le micromiroir comporte une plaquette réfléchissante 1. La plaquette 1 est fixée à un cadre 3. Le cadre 3, généralement constitué d'une portion d'une tranche de silicium, est séparé de la plaquette 1 par un intervalle vide 5. La plaquette 1 est fixée au cadre 3 par deux bras 9 et 11 alignés symétriquement de part et d'autre de la plaquette 1 le long d'un même axe 7. La plaquette 1 est mobile en rotation autour de l'axe 7. Une piste conductrice 13 suit la périphérie de la face avant de la plaquette 1. La piste conductrice 13 passe par un bras 9 et se termine par des plots 151 et 152 formés sur le cadre 3 et propres à être reliés à une alimentation non représentée de façon qu'un courant circule dans la piste conductrice 13. L'ensemble du cadre 3 et de la plaquette 1 est placé entre deux aimants 17 et 19. Les aimants 17 et 19 sont placés symétriquement de part et d'autre de l'axe 7. Ainsi, les aimants 17 et 19 créent un champ magnétique dont les lignes de champs sont perpendiculaires à l'axe 7. Lorsqu'un courant parcourt La piste conductrice 13, des forces de Lorentz opposées s'exercent sur les portions de la piste 13 parallèles à l'axe 7 et dans lesquelles circulent des courants opposés. Ceci provoque une rotation de la plaquette 1 autour de son axe 7. La rotation, indiquée par des flèches en figure IB, présente une direction et un angle déterminés par le sens et l'intensité du courant parcourant la piste conductrice 13. Il est donc possible de moduler l'orientation et l'inclinaison de la plaquette 1 en faisant varier le signe et la valeur de la tension appliquée entre les plots 151 et 152.
L'ensemble du micromiroir est fixé sur un support 20 qui ferme en partie basse la cavité du cadre 3 dans laquelle la plaquette 1 est mobile autour de son axe 7. De plus, un capot (non représenté) fixé sur le cadre 3 protège la plaquette 1 de l'intrusion de contaminants.
Un tel micromiroir présente plusieurs inconvénients. Un premier inconvénient réside dans l'encombrement lié au placement des aimants 17 et 19. Un autre inconvénient réside dans le fait que ces aimants 17 et 19, en raison de leur éloignement de la plaquette 1, doivent fournir un champ intense pour obtenir un déplacement significatif du miroir sans consommation excessive d'énergie. En pratique, la plaquette 1 est un carré d'environ un millimètre de côté, l'intervalle 5 fait environ 20 μm et entre le bord intérieur du cadre 3 côté plaquette 1 et le bord en regard de chacun des aimants 17 et 19, la distance est d'environ un millimètre. Ainsi, pour garantir un champ suffisant dans la zone de la plaquette 1, les aimants 17 et 19 doivent avoir des dimensions de l'ordre de 2 mm de largeur, 1,5 mm d'épaisseur et 4 mm de longueur. L'encombrement des micromiroirs est donc au moins doublé par rapport au cas où les aimants seraient absents. Cela nuit à la miniaturisation des dispositifs utilisant ces micromiroirs et complique la mise en place des micromiroirs dans des dispositifs complexes. Un autre inconvénient est que pour limiter l'encombrement, on tend à limiter la taille des aimants 17 et 19. La valeur du champ appliqué à la plaquette 1 est donc limitée. Pour obtenir une variation donnée de l'inclinaison de la plaquette 1, il faut alors faire passer dans la piste conductrice 13 un courant relativement élevé. Cela complique le système car il faut alors tenir compte de la dissipation de puissance correspondante dans la piste conductrice 13. Résumé de l'invention
La présente invention vise un micromiroir actionné magnétiquement qui ne présente pas les inconvénients des micromiroirs connus.
Ainsi, un mode de réalisation de la présente invention prévoit un micromiroir comportant une plaquette réfléchissante mobile en rotation autour d'un axe et fixée à un cadre par deux bras parallèles alignés de part et d'autre de la plaquette de façon à former l'axe, l'ensemble du cadre et de la plaquette étant fixé sur un support, le micromiroir comportant au moins une couche aimantée.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les couches aimantées sont au moins deux couches distinctes parallèles et symétriques par rapport à l'axe de rotation.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le micromiroir porte, à la périphérie de la face avant de la plaquette, au moins une piste conductrice formant au moins une boucle et susceptible d'être parcourue par un courant. Selon un mode de réalisation de l'invention, les couches aimantées sont placées sur la face avant du cadre à la limite d'un intervalle séparant la plaquette du cadre.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les couches aimantées sont placées sur des parois latérales internes d'un capot posé sur le cadre de façon à protéger la face avant de la plaquette.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les couches aimantées sont placées sur des parois latérales du cadre internes à une cavité dans laquelle la plaquette est mobile autour de l ' axe .
Selon un mode de réalisation de l'invention, des couches ferromagnétiques s'étendent perpendiculairement aux couches aimantées entre les extrémités des couches aimantées. Selon un mode de réalisation de l'invention, les couches aimantées sont placées symétriquement sur la face arrière de la plaquette le long des bords de la plaquette parallèles à l'axe de rotation.
Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque couche aimantée est une couche continue ou constituée de la juxtaposition de plusieurs couches successives distinctes séparées par un intervalle.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le cadre porte au moins une piste conductrice formant au moins une boucle susceptible d'être parcourue par un courant, la boucle étant formée autour de l'intervalle séparant le cadre de la plaquette. Selon un mode de réalisation de l'invention, deux bobines plates distinctes sont placées sur le support, chaque bobine étant en regard d'une des couches aimantées. Selon un mode de réalisation de l'invention, une seule couche aimantée recouvre la face arrière de la plaquette.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le cadre porte, à la périphérie de l'intervalle séparant le cadre de la plaquette, au moins une piste conductrice formant au moins une boucle et susceptible d'être parcourue par un courant. Selon un mode de réalisation de l'invention, deux bobines plates distinctes sont placées sur le support, chaque bobine étant à l'aplomb d'un respectif des bords de la plaquette parallèles à l'axe de rotation. Selon un mode de réalisation de l'invention, la couche aimantée est une couche aimantée de samarium-cobalt ou de néodyme-fer-bore . Brève description des dessins
Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante d'exemples de réalisation particuliers faite à titre non- limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : les figures IA et IB, précédemment décrites, illustrent un exemple de micromiroir classique ; la figure 2A illustre en vue de dessus un micromiroir selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 2B est une vue en coupe illustrant le micromiroir de la figure 2A ; la figure 3 est une vue en coupe illustrant un micromiroir selon un autre mode de réalisation de l'invention ; la figure 4 est une vue en coupe illustrant un micromiroir selon un autre mode de réalisation de l'invention ; la figure 5 est une vue en coupe illustrant un micromiroir selon un autre mode de réalisation de l'invention ; et la figure 6 est une vue en coupe illustrant un micromiroir selon un autre mode de réalisation de l'invention. Description détaillée
Par souci de clarté, comme cela est habituel dans la représentation des microsystèmes, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle.
La figure 2A illustre en vue de dessus un micromiroir selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 2B est une vue en coupe de la figure 2A selon le plan B-B. Le micromiroir comporte une plaquette réfléchissante 21 fixée à un cadre 23. Un intervalle vide 25 sépare la plaquette 21, par exemple en un matériau semiconducteur monocristallin tel que le silicium, du cadre 23. Le cadre 23 est par exemple constitué d'une portion de tranche semiconductrice par exemple de silicium. La plaquette 21 est fixée au cadre 23 par deux bras 27 et 29 alignés le long d'un même axe 32 de part et d'autre de la plaquette 21. La plaquette 21 est mobile autour de l'axe 32. L'ensemble du micromiroir est fixé sur un support 70 qui ferme en partie basse la cavité du cadre 23 dans laquelle la plaquette 21 est mobile autour de son axe 32. Le support 70 est par exemple un substrat de verre, de silicium ou de silicium sur isolant.
Une piste conductrice 31 suit la périphérie de la face avant de la plaquette 21 de façon à former une boucle. Les deux extrémités de la piste conductrice 31 passent par un même bras, par exemple le bras 27, pour atteindre le cadre 23 où elles se terminent par des plots 33 et 35 connectables à une source de tension non représentée. Selon un mode de réalisation, deux aimants identiques distincts 39 et 40 sont formés en couches minces sur la face avant du cadre 23 à la limite de l'intervalle 25. Les aimants 39 et 40 sont formés parallèlement sur les deux bords du cadre 23 parallèles à l'axe 32, c'est-à-dire les bords auxquels les bras 27 et 29 ne sont pas fixés. Les deux couches d'aimant 39 et 40 sont constituées de samarium-cobalt ou de néodyme-fer-bore déposé sous un champ magnétique ou magnétisé à la suite de leur dépôt .
Comme cela ressort d'une comparaison entre les figures 2A et 2B et les figures IA et IB, les couches aimantées 39 et 40 peuvent être placées beaucoup plus près des bords de la plaquette mobile 21 que les aimants 17 et 19. Ceci permet de réduire à la taille du cadre 23 l'encombrement d'un micromiroir à actionnement magnétique. Les aimants 39 et 40 sont à proximité immédiate de la plaquette 21, séparés de celle-ci uniquement par l'intervalle 25 de 20 à 40 μm. Toutes choses égales d'ailleurs, l'espace entre eux est réduit à environ 1,5 mm au lieu de 2 à 2,5 mm dans le dispositif classique. Les déperditions sont réduites et le champ appliqué au niveau de la plaquette 21 est plus élevé. Pour obtenir un déplacement donné de la plaquette 21, le courant qui circule dans la piste conductrice 31 est réduit par rapport à la valeur nécessaire pour obtenir un même déplacement avec le dispositif des figures IA et IB.
Selon un mode de réalisation, également illustré en figures 2A et 2B, à chacune des deux extrémités des couches aimantées 39 et 40, une couche 42, 43 s'étend perpendiculairement aux couches aimantées 39 et 40 d'une couche aimantée à une autre. Les couches 42 et 43 sont en un matériau ferromagnétique propre à éviter la dispersion des lignes du champ magnétique formé entre les couches aimantées 39 et 40.
La figure 3 est une vue en coupe illustrant un autre mode de réalisation d'un micromiroir. Par souci de clarté, seules les différences avec la figure 2B seront détaillées. Les couches aimantées 39 et 40 sont déposées sur des parois latérales 47 et 48 du cadre 23 dans l'intervalle 25. Les parois 47 et 48 sont parallèles à l'axe 32.
Placer les couches minces aimantées 39 et 40 sur les parois 47 et 48 permet avantageusement de ne pas encombrer la surface du cadre 23 en profitant d'un espace normalement inutile.
En outre, former les couches minces 39 et 40 sur les parois 47 et 48 présente un avantage sur le plan du procédé de fabrication. Pour obtenir une aimantation voulue, il faut un certain volume de matière et la surface disponible sur les parois 47 et 48 est nettement supérieure à la surface disponible sur le dessus du cadre 23. Il est alors possible de réduire l'épaisseur des couches aimantées 39 et 40. Or le temps de dépôt est d'autant plus long que l'épaisseur déposée est importante. Réduire l'épaisseur des couches aimantées 39 et 40 constitue un gain de temps important ce qui réduit le coût de fabrication du dispositif.
La figure 4 est une vue en coupe illustrant un autre mode de réalisation d'un micromiroir selon l'invention. Par souci de clarté, seules les différences avec la vue en coupe de la figure 2B sont exposées.
Comme cela a été mentionné précédemment, le micromiroir est surmonté d'un capot 60 destiné à protéger la plaquette 21. Le capot 60 comporte une surface supérieure 62 transparente à l'aplomb de la plaquette réfléchissante 21. La surface 62 est soutenue par des montants 64 qui s'appuient sur le cadre 23. Les montants 64 sont périphériques à la plaquette
21 et scellent une cavité dans laquelle la plaquette 21 est orientable autour de son axe 32.
Les couches d'aimant 39 et 40 sont formées à l'intérieur de la cavité sur les montants 64 parallèles à l'axe 32.
La formation des couches 39 et 40 sur les montants 64 permet, comme dans le mode de réalisation de la figure 3, de ne pas encombrer la surface du cadre 23 en profitant d'une place normalement perdue tout en réduisant les coûts de fabrication.
La figure 5 est une vue en coupe illustrant un micromiroir selon un autre mode de réalisation de l'invention. Par rapport au mode de réalisation de la figure 2B, la position de la piste 31 est modifiée, la piste 31 étant formée sur le cadre 23, le plus près possible de l'intervalle 25. La piste 31 forme au moins une boucle le long de la périphérie de l'intervalle 25. De préférence, la piste 31 forme plusieurs boucles.
Pour obtenir l'effet de Lorentz recherché, la face arrière de la plaquette réfléchissante 21 est recouverte d'une couche aimantée 68. La couche 68 est de même nature que les couches aimantées 39, 40 des modes de réalisation des figures 2, 3 et 4. Par rapport au mode de réalisation de la figure 2, le principe de fonctionnement est inchangé. Seules sont modifiées les positions de la ligne 31 et des couches aimantées.
Un avantage du mode de réalisation de la figure 5 est de libérer la surface supérieure réfléchissante de la plaquette 21. Cela permet d'optimiser le rendement optique. De plus, l'absence d'éléments sur la face avant de la plaquette permet d'éliminer les risques d'aberrations optiques.
En outre, la place disponible pour réaliser la piste
31 sur le cadre 23 à proximité de l'intervalle 25 est supérieure à celle disponible à la périphérie de la plaquette 21. Il est alors avantageusement possible de former plusieurs boucles avec la piste 31 et cela sans affecter la surface réfléchissante de la face avant de la plaquette 21. Augmenter le nombre de boucles permet d'obtenir, à alimentation égale, un déplacement plus important ou un même déplacement avec une alimentation plus réduite.
La figure 6 est une vue en coupe illustrant un autre mode de réalisation d'un micromiroir selon l'invention. Seules les différences entre la figure 2B et la figure 6 sont exposées ci-après.
Des couches aimantées distinctes parallèles 72 et 73 sont formées le long de deux bords de la face arrière de la plaquette 21. Les couches aimantées 72 et 73 sont formées parallèlement à l ' axe de rotation 32. Le support 70 comporte deux bobines planes 76 et 77 distinctes formées chacune à l'aplomb de l'une des couches aimantées 72 et 73. Les bobines planes 76 et 77 sont formées par la mise en oeuvre d'étapes successives de dépôt et de gravure d'un métal tel que du cuivre ou un alliage de cuivre ou par pulvérisation d'un tel métal dans les ouvertures d'un masque dur. De préférence, les bobines 76 et 77 comportent plusieurs boucles.
Lorsqu'un courant circule dans les bobines 76 et 77, la plaquette 21 s'oriente autour de son axe 32 par un phénomène de répulsion/attraction entre les champs produits entre les couches aimantées 72 et 73, d'une part, et entre les bobines 76 et 77, d'autre part.
Un avantage de ce mode de réalisation est de nouveau de réduire l'encombrement en supprimant les aimants classiques 17 et 19. Par rapport au mode de réalisation des figures 2A et
2B, cette réduction d'encombrement est obtenue sans affecter l'encombrement du cadre 23.
Par rapport aux modes de réalisation des figures 2, 3 et 4, le mode de réalisation de la figure 6 évite la formation de la piste conductrice 31 sur la plaquette 21 et d'une alimentation sur le cadre 23.
En particulier, la formation des couches 72 et 73 sur la face arrière de la plaquette 21 permet de maximiser la surface réfléchissante de sa face avant. De plus, l'utilisation des bobines plates 76 et 77 permet de réduire fortement la consommation d'énergie du système sans altérer la taille de la surface réfléchissante de la plaquette 21. En effet, la surface importante disponible sur le support 70 normalement inutile permet de réaliser des bobines 76 et 77 présentant un nombre de boucles bien supérieur à celui de la piste 31 des modes de réalisation précédents. Cela permet de produire un champ plus important avec une même alimentation, ou, de préférence, d'obtenir un même champ avec une alimentation inférieure. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les couches 72 et 73 sont des couches continues.
Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, les couches 72 et 73 sont constituées d'une pluralité de couches distinctes séparées par un intervalle vide. Par exemple, l'intervalle entre deux couches 72 ou 73 voisines est de l'ordre de 10 μm. Un avantage de ce mode de réalisation est de réduire les contraintes sur la plaquette 21. En effet, la formation puis la présence des couches 72 et 73 peuvent provoquer des déformations locales du réseau cristallographique qui se propagent à la surface de la plaquette 21. De telles déformations se traduisent par une non planéité de la surface de la plaquette réfléchissante 21. Les propriétés optiques de réflexion de la plaquette 21 sont alors modifiées, provoquant des aberrations optiques indésirables, par exemple du type diffraction d'un faisceau incident.
Des modes de réalisation particuliers de la présente invention ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, les matériaux utilisés peuvent différer en fonction d'une filière technologique considérée. Ainsi, on a supposé que le cadre 23 est une portion de tranche de silicium. Toutefois, il peut s'agir d'une portion de tranche de silicium sur isolant ou d'un autre semiconducteur. De même, la plaquette 21 a été considérée à titre d'exemple non limitatif comme étant une plaquette de silicium monocristallin. La plaquette 21 peut être en un quelconque matériau réfléchissant. De façon similaire, les matériaux des capot 60 et support 70 peuvent être adaptés en fonction de la filière technologique de fabrication utilisée.
Par ailleurs, l'homme de l'art comprendra que dans les modes de réalisation des figures 3, 4 et 5 il est possible mutatis mutandis de former des couches ferromagnétiques similaires aux couches 42 et 43 du mode de réalisation de la figure 2. Leur emplacement est alors modifié de façon approprié par rapport au mode de réalisation de la figure 2 en fonction de la modification d'emplacement des couches aimantées.
De plus, dans les modes de réalisation des figures 2A- B, 3 et 4, une seule piste 31 a été représentée comme formant une unique boucle. Toutefois, la piste 31 peut former plusieurs boucles, ou la plaquette 21 peut porter plusieurs pistes formant chacune une boucle.
De façon similaire, on a supposé que les extrémités de la piste 31 passent par un même bras 27 pour atteindre le cadre 23. Toutefois, chaque extrémité peut passer par un bras différent. En outre, dans le mode de réalisation de la figure 5 on a supposé que la couche aimantée 68 recouvre toute la face arrière de la plaquette réfléchissante 31. Toutefois, pour obtenir l'effet de Lorentz voulu, l'homme de l'art comprendra qu'il est également possible de former, comme dans le mode de réalisation de la figure 6, parallèlement à l'axe 32, le long de deux bords de la face arrière de la plaquette 21, des couches aimantées distinctes similaires aux couches 39 et 40 de la figure 2B. De même, dans le mode de réalisation de la figure 6, on a supposé que l'effet de répulsion/attraction voulu est obtenu en plaçant à l'aplomb de chacune des bobines plates 76 et 77 une couche aimantée respective 72 et 73. Toutefois, le même effet peut être obtenu en remplaçant les couches 72 et 73 par une seule couche aimantée recouvrant l'ensemble de la face arrière de la plaquette 21.

Claims

REVENDICATIONS
1. Micromiroir comportant une plaquette réfléchissante (21) mobile en rotation autour d'un axe (32) et fixée à un cadre (23) par deux bras parallèles (27, 29) alignés de part et d'autre de la plaquette de façon à former l'axe, l'ensemble du cadre et de la plaquette étant fixé sur un support (70) , dans lequel le micromiroir comporte au moins une couche aimantée (39, 40 ; 68 ; 72, 73) .
2. Micromiroir selon la revendication 1, dans lequel les couches aimantées sont au moins deux couches distinctes (39, 40 ; 72, 73) parallèles et symétriques par rapport à l'axe de rotation (32) .
3. Micromiroir selon la revendication 2, dans lequel le micromiroir porte, à la périphérie de la face avant de la plaquette (21) , au moins une piste conductrice (31) formant au moins une boucle susceptible d'être parcourue par un courant.
4. Micromiroir selon la revendication 3, dans lequel les couches aimantées (39, 40) sont placées sur la face avant du cadre (23) à la limite d'un intervalle (25) séparant la plaquette (21) du cadre.
5. Micromiroir selon la revendication 3, dans lequel les couches aimantées (39, 40) sont placées sur des parois latérales internes (64) d'un capot (60) posé sur le cadre (23) de façon à protéger la face avant de la plaquette (21) .
6. Micromiroir selon la revendication 3, dans lequel les couches aimantées (39, 40) sont placées sur des parois latérales (47, 48) du cadre (23) internes à une cavité dans laquelle la plaquette (21) est mobile autour de l'axe (32).
7. Micromiroir selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel des couches ferromagnétiques (42, 43) s'étendent perpendiculairement aux couches aimantées (39, 40) entre les extrémités des couches aimantées.
8. Micromiroir selon la revendication 2, dans lequel les couches aimantées (72, 73) sont placées symétriquement sur la face arrière de la plaquette (21) le long des bords de la plaquette parallèles à l'axe de rotation (32) .
9. Micromiroir selon la revendication 8, dans lequel chaque couche aimantée (72, 73) est une couche continue ou constituée de la juxtaposition de plusieurs couches successives distinctes séparées par un intervalle.
10. Micromiroir selon la revendication 8 ou 9, dans lequel le cadre (23) porte au moins une piste conductrice (31) formant au moins une boucle et susceptible d'être parcourue par un courant, la boucle étant formée autour de l'intervalle (25) séparant le cadre de la plaquette (21) .
11. Micromiroir selon la revendication 8 ou 9, dans lequel deux bobines plates distinctes (76, 77) sont placées sur le support (70), chaque bobine étant en regard d'une des couches aimantées.
12. Micromiroir selon la revendication 1, dans lequel une seule couche aimantée (68) recouvre la face arrière de la plaquette (21) .
13. Micromiroir selon la revendication 12, dans lequel le cadre (23) porte, à la périphérie de l'intervalle (25) séparant le cadre de la plaquette (21) , au moins une piste conductrice (31) formant au moins une boucle et susceptible d'être parcourue par un courant.
14. Micromiroir selon la revendication 12, dans lequel deux bobines plates distinctes (76, 77) sont placées sur le support (70), chaque bobine étant à l'aplomb d'un respectif des bords de la plaquette (21) parallèles à l'axe de rotation (32) .
15. Micromiroir selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel la couche aimantée (39, 40 ; 68 ; 72, 73) est une couche aimantée de samarium-cobalt ou de néodyme-fer-bore .
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