Brevet FR2659178A1 — publié le 19910906

i ENSEMBLE DE BOBINES D'EXCITATION, PROCEDE DE FABRICATION D'UN TEL ENSEMBLE ET MICROMOTEUR ELECTROMAGNETIQUE EQUIPE DE CELUI-CI L'invention concerne un ensemble de bobines d'excitation, de préférence destiné à équiper un micromoteur du type électromagnéti- que, ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel ensemble. De même, elle concerne un micromoteur qui est équipé de cet ensemble et qui est destiné à être utilisé dans des applications très diverses o des transducteurs de force commandés électromagné- tiquement doivent être extrêmement miniaturisés Parmi ces nombreu- ses applications on compte notamment: l'horlogerie, la robotique, l'informatique, l'appareillage électronique de reproduction du son et de l'image, l'aéronautique et l'aérospatial, mais aussi l'ingé- nierie biomédicale. Ce type de moteur est appelé micromoteur puisque, comme on le comprendra ci-après, certains de ses composants ont des dimensions très faibles, de l'ordre du micron ( 10-6 mètres). Comme tout moteur électromagnétique, ces micromoteurs comportent une première pièce qui forme stator et une deuxième pièce qui est mobile par rapport à la première et qui forme rotor Le rotor comporte généralement un aimant permanent De plus, ces moteurs sont généralement équipés de plusieurs bobines d'excitation formées respectivement par un enroulement d'un conducteur électrique Ces bobines sont couplées magnétiquement au rotor et sont reliées à un circuit électronique de commande qui leur fournit des impulsions de courant, dites impulsions motrices, permettant la mise en mouvement du rotor. Dans le but d'améliorer la miniaturisation des moteurs électro- magnétiques de ce type, on a déjà proposé de réaliser des bobines sur un plan, par des enroulements en spirale, ces bobines qui sont ménagées de façon coplanaire et qui sont appelées "galettes" ayant une faible épaisseur Dans ce cas, le rotor est réalisé sous la forme d'un disque mince aimanté axialement qui crée, dans l'entrefer du circuit magnétique, des champs axiaux traversant les bobines qui sont disposées dans un plan parallèle au rotor. Les premières bobines de ce type étaient réalisées à l'aide d'un fil de cuivre très fin Ces bobines étaient délicates à réaliser et à connecter entre elles ainsi qu'au circuit de commande, et elles ont donc été très peu utilisées puisque d'une fabrication extrême- ment coûteuse. Plus récemment, il a été proposé, comme notamment décrit dans le brevet US-4 733 115, de réaliser des bobines sur un circuit imprimé. Cette technique, quoique donnant satisfaction pour la mise en oeuvre de petits moteurs, ne peut malheureusement pas être appliquée à la réalisation de micromoteurs, puisqu'elle ne permet pas de réaliser des bobines ayant des spires suffisamment fines pour assurer au moteur un bon rendement. Pour répondre à ce problème, on a aussi proposé, dans la demande de brevet CH-01 549/87-0, de réaliser des bobines d'excitation sur une plaquette de silicium, appelée aussi substrat semi-conducteur, et ce selon la technologie des circuits intégrés. Cette technologie présente de nombreux avantages par rapport à la technologie des circuits imprimés puisqu'elle permet de réaliser des bobines dont les spires sont formées par un conducteur en aluminium dont la hauteur et la largeur sont extrêmement faibles, de l'ordre de 2 * 10 i 6 mètre ( 2 Pm) et dont la résistance est de l'ordre de 2000 ohms Ainsi, puisque cette résistance est très élevée, on peut limiter le courant de pile à une valeur inférieure au milliampère ce qui permet, notamment dans les applications horlogères, d'associer le dispositif moteur à une source d'énergie d'une tension classique de l'ordre de 1,5 volts. De plus, cette technologie permet de réaliser des ensembles de bobines, c'est-à-dire des modules comprenant un substrat et plu- sieurs bobines réalisées en galettes sur celui-ci, d'une épaisseur k (figure 1) d'environ 280 10-6 mètre ( 280 vm). On comprend donc qu'à partir de ces dimensions on puisse parler de miniaturisation et de "micro"-moteur convenant particulièrement à des applications telles que l'horlogerie ou l'ingénierie biomédica- le. Toutefois, on constate aujourd'hui que ces micromoteurs équipés de bobines intégrées offrent des rendements nettement insuffisants, si bien que leur commercialisation et leur industrialisation n'ont pas pu être envisagées. De plus, au vu de la diversité des champs d'application qui s'offrent à ces moteurs, on souhaite pouvoir les faire fonctionner indifféremment comme moteur pas à pas unidirectionnel ou bidirec- tionnel, ou comme moteur à rotation continue de même unidirectionnel ou bidirectionnel. Si on peut raisonnablement envisager d'utiliser le moteur qui est décrit dans le brevet suisse susmentionné comme moteur pas à pas, il faut toutefois reconnaître qu'il ne peut pas être employé indifféremment comme moteur à rotation continue ou comme moteur bi- directionnel. En effet, ce type de moteur étant un moteur monophasé, d'une part il nécessite une électronique très compliquée et donc coûteuse lorsqu'il est utilisé comme moteur bidirectionnel, et d'autre part le contrôle de la position du rotor impose d'avoir des boucles de réaction qui entraînent des sophistications tout aussi onéreuses lorqu'il est utilisé en rotation continue. Ainsi, l'invention a-t-elle pour but de supprimer ces inconvé- nients en proposant un ensemble de bobines d'excitation extrêmement miniaturisé, offrant un rendement suffisant pour pouvoir être exploité industriellement et dont la construction permette au micromoteur qui en est équipé d'être employé indifféremment comme moteur pas à pas, moteur à rotation continue, indirectionnels ou bidirectionnels, et ce sans élévation des coûts de fabrication. Aussi, l'invention a pour objet un ensemble de bobines d'excita- tion d'un micromoteur électromagnétique, comprenant: un élément support de forme sensiblement plane, formé par un substrat semi-conducteur et destiné à être relié mécaniquement à un élément fixe, au moins une bobine plane réalisée par métallisation sur une première couche, au voisinage d'une face dudit substrat, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une deuxième bobine plane réalisée au voisinage de ladite face du substrat semi-conducteur, sur une deuxième couche superposée à la première, ces couches de bobine formant un ensemble monolithique et intégré de plusieurs couches adjacentes supérieure et inférieure sur un même substrat. Grâce à cette réalisation, on a pu améliorer de façon considé- rable le rendement des micromoteurs, notamment grâce à l'action combinée des bobines superposées, et ce sans augmenter de manière sensible l'épaisseur du moteur. De plus, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un ensemble de bobines d'excitation consistant à former sur une face d'un substrat semi-conducteur, par un processus photolithographi- que dit micro-usinage de surface: une première couche de bobines ainsi que simultanément certaines des connexions électriques de ces bobines avec un circuit de commande et/ou avec les autre bobines, éventuellement une ou plusieurs jonctions "inter-plans", et de façon superposée à la première couche de bobines, une deuxième couche de bobines ainsi que certaines connexions électri- ques de ces bobines. Ainsi, il est possible de réaliser un moteur du type polyphasé offrant un rendement supérieur au moteur monophasé et pouvant être utilisé, avec un circuit électronique de commande de construction simple, comme moteur pas à pas, à rotation continue, ou bidirec- tionnel. Mais d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, faite en référence aux dessins annexés qui sont donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe d'un micromoteur selon l'invention; la figure 2 est une vue de dessus très schématique d'un premier mode de réalisation d'un ensemble de bobines d'excitation selon l'invention, destiné à équiper le micromoteur de la figure 1, la figure 2 a est une vue en coupe faite suivant la ligne A-A de la figure 2; la figure 2 b est une vue en coupe faite selon la ligne B- B de la figure 2; la figure 2 c est une vue plus détaillée d'une des bobines de l'ensemble de la figure 2, associée à son élément de commande, les figures 3 et 4 sont des vue des dessus très schématique, respectivement d'un deuxième et d'un troisième mode de réalisation d'un ensemble de bobines d'excitation selon l'invention; la figure 5 représente, aussi de façon schématique, un quatrième mode de réalisation d'un ensemble de bobines d'excitation selon l'invention, mais dans lequel les bobines des couches infé- rieures qui sont représentées en traits interrompus ont été sensi- blement décalées par rapport aux bobines des couches supérieures pour une meilleure compréhension des dessins; et la figure 6 est une vue de dessus d'un cinquième mode de réalisation d'un ensemble de bobines d'excitation selon l'invention. En se référant désormais à la figure 1, il est représenté un micromoteur selon l'invention pouvant être équipé d'un ensemble de bobines d'excitation tel que représenté aux figures 2 à 5. Ce micromoteur est constitué d'un élément mobile 1 formant rotor, susceptible de pivoter sur et par rapport à un élément fixe 2 formant stator, autour d'un axe géométrique de rotation A. Le rotor 1 est constitué d'un manchon circulaire 4 formant palier, sur lequel sont montés fixement et de façon accolée, d'une part, un disque 6 en matériau magnétique doux à haute perméabilité magnétique, et d'autre part un disque aimanté 8 comportant un certain nombre de pôles magnétiques alternés disposés au voisinage de sa périphérie. Le manchon 4 qui forme palier est monté pivotant sur un tenon 10 dont l'embase 12 est, dans cet exemple, posée et montée fixement sur un ensemble de bobines d'excitation 14. En plus de cet ensemble de bobines 14 et de l'ensemble tenon 10 embase 12, le stator 2 comporte un disque circulaire 16 en maté- riau magnétique doux à haute perméabilité magnétique disposé sur la face arrière de l'ensemble de bobines d'excitation 14, entre celui- ci et une pièce formant bâti 18. L'espace de hauteur E, laissé entre les deux disques respective- ment 6 et 16, constitue un entrefer dans lequel sont disposés l'un en regard de l'autre le disque aimanté 8 et l'ensemble de bobines d'excitation 14. Le disque aimanté 8, qui peut être réalisé en ferrite ou en samariumcobalt, crée, grâce à ses pôles magnétiques, des champs magnétiques H dans l'entrefer E, notamment aux endroits o se trouvent des bobines BS et BI ménagées dans l'ensemble 14, comme on l'expliquera ci-après. Les champs magnétiques H ont tous sensiblement la même direction et ils sont orientés de façon parallèle à l'axe de rotation du rotor 1, le sens de ces champs axiaux étant toutefois alterné En dehors de l'entrefer, les champs magnétiques H sont canalisés d'un pôle magnétique au pôle adjacent par les disques 6 et 16. Le fonctionnement d'un tel micromoteur est celui d'un moteur électromagnétique classique et il ne sera donc pas décrit ici de façon détaillée. En se référant désormais aux figures 2, 2 a et 2 b, il est repré- senté un premier mode de réalisation d'un ensemble de bobines d'excitation 14 selon l'invention. Cet ensemble 14 comporte un élément support 30 de forme sensi- blement plane, constitué par une plaquette de silicium généralement appelée substrat semi-conducteur Dans cet exemple, le substrat semiconducteur 30 a une forme de parallèlogramme, mais il est bien entendu qu'il peut avoir une forme circulaire Sur une face Fl (figure 1) de ce substrat semi-conducteur 30, qui est destinée à être orientée de préférence en regard du disque aimanté 8 du rotor 1, sont ménagés plusieurs enroulements B In et B Sn (figure 2) qui sont ici représentés de façon très schématique en plan sous la forme de triangles, soit en traits continus, soit en traits interrompus. Sur la figure 2, ainsi que sur les figures suivantes, les enroulements représentés en traits interrompus forment un premier groupe de bobines Bl à BI 4 (référencé BI 1 14) dites bobines infé- rieures. Ces bobines BI 114 qui sont ici à titre d'exemple au nombre de quatre, sont disposées les unes par rapport aux autres de façon sensiblement coplanaire, leur enroulement étant tel qu'elles présen- tent de préférence la forme d'un triangle quasi-isocèle Ce premier groupe de bobines BI 1-4 est donc ménagé sur le substrat semi- conducteur 30 sur une première couche CI qui forme, comme on le voit sur la figure 2 a, une couche inférieure. Avantageusement, l'ensemble de bobines d'excitation 14 comporte un deuxième groupe de bobines B 55 à B 58 (référencé B 55-8)' de même ménagé sur la face Fl du substrat semi-conducteur 30. Ce deuxième groupe de bobines B 55-8 est donc réalisé, comme le premier groupe précité, sur la face du substrat semi-conducteur 30 que l'on oriente de préférence en regard du rotor 1 Ce deuxième groupe de bobines B 558 est disposé sur une deuxième couche CS, dite couche supérieure, qui est ménagée au-dessus de la première couche CI Les bobines B 558 du deuxième groupe ont sensiblement la même forme que les bobines inférieures BI 114 du premier groupe et elles sont de même, dans cet exemple, au nombre de quatre Elles sont réalisées les unes par rapport aux autres de façon sensiblement coplanaire et on remarque que la couche supérieure CS sur laquelle sont réalisées les bobines B 5558 est directement superposée à la couche inférieure CI. Toutes ces bobines sont pourvues de leurs connexions électriques respectives qui permettent la liaison entre des éléments de commande C 1 à C 8 (référencé C 18) et les bornes extérieures e et intérieures i de ces bobines. On désignera ci-après par connexion électrique "extérieure" Cen une piste d'alimentation reliée à une borne extérieure d'une bobine, tandis qu'on désignera par connexion électrique "intérieure" Cin une piste d'alimentation reliée à une borne intérieure. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, chaque bobine du premier ou du second groupe est susceptible d'être comman- dée indépendamment des autres bobines, et ce grâce à la disposition de huit éléments de commande C 1 à C 8. L'un de ces éléments de commande, C 4, ainsi qu'une des bobines B 56, sont représentés de façon plus détaillée sur la figure 2 c On précisera que les éléments de commande ont été décrits dans les modes de réalisation de l'invention comme étant ménagés sur le même substrat que les bobines, mais ils peuvent être réalisés sur des substrats indépendants. L'élément de commande C 4 est constitué de deux inverseurs 32 et 34 qui font partie d'un circuit de commande qui n'a pas été repré- senté Un tel circuit de commande comporte généralement, dans une application horlogère, une base de temps stabilisée en fréquence par un résonateur à quartz, un diviseur de fréquence et un circuit de mise en forme des signaux attaquant les inverseurs 32 et 34 Ainsi, les inverseurs 32 et 34 fournissent aux bobines, et notamment dans ce cas à la bobines B 56, des impulsions motrices polarisées Ce circuit de commande dont font partie les inverseurs 32 et 34 est alimenté en énergie par une pile disposée dans la montre, le fonc- tionnement et la structure de ces éléments étant largement connus en soi et ne seront pas davantage décrits. Les inverseurs 32 et 34 ont des structures identiques Chaque inverseur est formé de deux transistors complémentaires CMOS réfé- rencés Ta et Tb, chaque transistor comportant une source, une grille et un drain, notés respectivement Sa, Ga et Da pour le premier transistor Ta, et Sb, Gb et Db pour le second transistor Tb Les drains Da et Db sont reliés ensemble et ils forment la sortie de l'inverseur 32 Cette sortie est connectée à la borne extérieure e 6 de la bobine B 56 par l'intermédiaire d'une connexion électrique extérieure Ce 6 La sortie de l'inverseur 34 est quant à elle reliée à la borne intérieure i 6 de la bobine B 56 par l'intermédiaire d'une connexion électrique intérieure Ci 6. Comme on le voit sur la figure 2 c, les bobines d'excitation sont formées respectivement par un roulement coaxial et plan d'un conduc- teur électrique 5 dont la section transversale est sensiblement rectangulaire Comme on le comprendra ci-après, ce conducteur ainsi que de préférence les connexions électriques Ce N et Ci N auxquelles il est relié, sont constitués par des piste ou métallisation struc- turées par un procédé photolithographique. En se reportant désormais à la figure 2, on remarquera que la borne extérieure el, e 2, e 3 et e 4 de chaque bobine BI 114 du groupe inférieur est reliée par une jonction "inter-plans" 60 à la borne intérieure respectivement i 5, i 6, i 7 et i 8 de l'une des bobines voisines B 55-8 du groupe supérieur Dans le mode de réalisation représenté à la figure 2, on a choisi de relier la borne extérieure des bobines qui sont ménagées sur le plan inférieur CI avec la borne intérieure correspondante de l'une des bobines du plan supérieur CS, mais on aurait pu réaliser une disposition inverse, à savoir la liaison commune de chaque borne extérieure des bobines du groupe supérieur avec une borne intérieure correspondante de l'une des bobines du groupe inférieur On appelle ici jonction "inter-plans" , qui est représentée en coupe à la figure 2 b et en vue de dessus en traits mixtes moyens sur la figure 2, une liaison électrique- ment conductrice qui est formée par une métallisation verticale entre les plans supérieur CS et inférieur CI et qui s'étend donc dans une direction perpendiculaire à ces plans. Les bornes extérieures el à e 4 des bobines inférieures BI 1 à BI 4 sont reliées aux jonctions "inter-plans" 60 correspondantes par des connexions électriques extérieures Ce 1 à Ce 4 qui forment une liaison électrique commune entre chaque bobine inférieure BI 1-4 et l'une des bobines supérieures B 55 8. De plus, chaque jonction "inter-plans" 60 est reliée à une connexion électrique s'étendant vers l'extérieur des groupes de bobines Dans ce cas, il s'agit des connexions électriques Ci 5 à Ci 8 qui relient les bornes intérieures i 5 à i 8 des bobines du groupe supérieur B 55 à B 58 aux éléments de commande correspondants. Ces connexions électriques Ci 5-8 se terminent en une dérivation dont chaque branche 70 est reliée à un élément de commande C 1 8. Ainsi, la borne extérieure et la borne intérieure de deux bobines adjacentes ménagées dans des plans superposés sont reliées électri- quement à des éléments de commande distincts par une connexion électrique formant une alimentation commune (les connexions Ci 5 à Ci 8), ce qui permet de diminuer considérablement la longueur totale de toutes les connexions électriques à ménager sur le substrat semi-conducteur 30. On a donc ici une association par paires de bobines, chaque paire comportant une bobine inférieure et une bobine supérieure. Dans ce mode de réalisation, toutes les connexions électriques extérieures Ce 18 et intérieures Ci 118, les jonctions "inter-plans" 60 et les branches 70 sont ménagées sur le substrat semi-conducteur par la même technique que les bobines elles-mêmes Cette techni- que est identique à celle permettant la fabrication des circuits intégrés MOS, et elle consiste, d'une part, à déposer par des dépôts chimiques en phase vapeur plusieurs couches, dites couches minces, d'un matériau conducteur de préférence métallique, tel que l'alumi- nium D'autre part, elle consiste à structurer, à l'aide de masques et d'attaques, par exemple chimiques, les couches déposées pour ne laisser que certaines parties en saillie qui forment, entre autres, les pistes 5 (figure 2 c) et les jonctions "inter-plans" 60. Les connexions électriques extérieures et intérieures, les branches de ces connexions et les jonctions "inter-plans" ont été représen- tées ici de façon très schématique, leur section étant en vérité très faible Cette section est à peu près celle des spires (formées par les pistes 5) de chacune des bobines des plans supérieur et inférieur, ces dernières ayant une hauteur et une largeur d'environ 2 * 10 6 mètres ( 2 pm) On précisera que chaque bobine comporte environ 150 spires, chaque bobine et par conséquent chaque spire ayant une résistance de l'ordre de 2000 Ohms On comprend que dans ces conditions l'ensemble formant bobines d'excitation 14 peut être alimenté avec des courants très faibles inférieurs au milliampère. Ainsi, on peut associer au micromoteur selon l'invention une pile d'alimentation de très faible tension, de l'ordre de 1,5 V. On observera par ailleurs que dans le mode de réalisation représenté à la figure 2, chaque connexion électrique intérieure Ci 5,8 qui forme l'alimentation commune de deux bobines situées dans des plans différents, est disposée dans le même plan que la bobine à la borne extérieure de laquelle cette connexion est reliée En effet, les connexions électriques intérieures Ci 5-8 sont réalisées dans le même plan que les bobines BI 14 du plan inférieur CI De plus, les connexions électriques extérieures Ce 114 des bobines inférieures BI 14 sont ménagées dans le même plan que les connexions Ci 5-8 On remarquera aussi que les connexions électriques intérieu- res Ci 114 des bobines du groupe inférieur BI 14 sont disposées dans le même plan que les bobines Bs 558 du groupe supérieur et inverse- ment pour les connexions électriques intérieures Ci 5,8 des bobines supérieures Cette disposition est particulièrement avantageuse puisqu'elle permet, lors de la métallisation, d'utiliser le même masque pour les connexions électriques et les bobines qui sont ménagées dans le même plan, ce qui entraîne une simplification des masques et une réduction du temps de fabrication et des coûts. Dans la disposition que l'on vient de décrire, les première et deuxième couches CI et CS comportent respectivement un nombre égal n de bobines choisi dans cet exemple égal à 4, les bobines BI 114 de la première couche, à savoir la couche inférieure CI, étant il respectivement décalées angulairement sur le substrat par rapport aux bobines B 558 de la deuxième couche, à savoir la couche supé- rieure CS, et cela d'un angle a d'environ 180/n degrés, c'est-à-dire de 45 Le micromoteur selon l'invention qui est équipé de l'ensem- ble de bobines d'excitation 14 précédemment décrit peut fonctionner comme moteur pas à pas, moteur bi-directionnel ou moteur à rotation continue sans adjonction d'un circuit électronique de commande compliqué, puisque cet ensemble formant bobines d'excitation peut être alimenté par deux courants déphasés constituant une alimenta- tion biphasée De plus, puisque ce micromoteur peut fonctionner comme moteur biphasé, il offre, notamment lors de son fonctionnement comme moteur pas à pas, un rendement nettement meilleur que celui des moteurs monophasés. Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée à la construction des moteurs biphasés puisqu'il est possible de déposer sur le sub- strat semi-conducteur 30 de nombreuses couches de bobines, superpo- sées les unes aux autres et judicieusement décalées les unes par rapport aux autres. On précisera que dans le cas d'un moteur polyphasé comportant N phases, le décalage augulaire entre les bobines des couches adjacen- tes qui correspondent respectivement à une phase est de 360 '/n x N. Les bobines BI 114 et B 558 sont décalées angulairement les unes par rapport aux autres, autour d'un axe géométrique AP qui est normal au substrat 30 et qui est mis en coïncidence avec l'axe de rotation A du micromoteur. On remarquera ainsi que l'orientation des bobines est telle que les sommets des Triangles qu'elles forment convergent les uns en direction des autres, vers l'axe géométrique central AP. Dans ce mode de réalisation, les bornes d'alimentation exté- rieurs el-_ et intérieures il-8 forment indifféremment les bornes d'entrée ou de sortie du courant Toutefois, il est préférable que ces bornes et le sens d'enroulement des bobines soient choisis de sorte que les courants circulant dans les bobines qui se chevauchent partiellement, c'est-à-dire les bobines adjacentes respectivement supérieure et inférieure, circulent dans ces bobines selon des sens opposés. En se référant désormais à la figure 3, il est représenté un deuxième mode de réalisation d'un ensemble 14 de bobines d'excita- tion selon l'invention, dans lequel les bobines des couches supé- rieure et inférieure sont reliées entre elles en série Dans ce mode de réalisation les deux groupes de bobines BI 11 _ 14 et B 515 18 ont la même disposition que les deux groupes de bobines Bl 4 et B 55-8 de la figure 2 Les deux groupes de bobines de ce second mode de réalisation sont orientés et sont décalés angulairement l'un par rapport à l'autre autour de l'axe géométrique AP, d'une façon identique au premier mode de réalisation Les métallisations 60 entre les plans respectivement inférieur CI et supérieur CS sont aussi représentées par des traits mixtes moyens. La borne extérieure de chaque bobine d'un des groupes est reliée à une borne intérieure correspondante d'une bobine adjacente de l'autre groupe, à l'exception de deux bobines, respectivement BI 12 et B 515 qui sont connectées à un élément de commande C 9 On comprend donc que la borne extérieure de n-i bobines ( 3 bobines dans ce cas) de l'une des couches, c'est-à-dire la couche supérieure CS, est reliée à la borne intérieure de l'une des n-i bobines de l'autre couche, à savoir la couche inférieure CI Les bornes extérieures et intérieures qui sont reliées ensemble sont connectées ici aussi par une jonction "inter-plans" 60 qui s'étend verticalement des bornes intérieures et qui se prolonge orthoganalement par une connexion électrique extérieure Ce 1,l Ce 12, Ce 13, Ce 14 et Ce 16 à Ce 18 reliée à une borne extérieure correspondante. Par ailleurs, la borne extérieure des N bobines BI 1 I-14 de la couche inférieure CI est reliée à la borne intérieure de l'une des n bobines ( 4) B 515 18 de la couche supérieure CS De plus, la borne extérieure e 15 de l'une des bobines de la couche supérieure CS, notamment la bobine B 515, ainsi que la borne intérieure i 12 de l'une des bobines de la couche inférieure CI, la bobine BI 12, sont reliées à un élément de commande unique C 9 identique à l'élément de commande C 4 représenté de façon plus détaillée à la figure 2 c On remarque que dans ce mode de réalisation, les connexions électriques, sauf pour deux d'entre elles, sont d'une longueurextrêmement courte, ce qui correspond à une économie de métallisation En effet, bornes intérieures des N bobines supérieures et des n-i bobines inférieures ne comportent aucune connexion électrique Ces connexions électri- ques sont formées par les connexions électriques d'entrée des bobines adjacentes respectivement des autres plans. Si dans le mode de réalisation de la figure 2 le sens d'enroule- ment des spires des bobines est indifférent puisque chaque bobine peut être alimentée indépendamment des autres, dans ce second mode, il est toutefois préférable que les bobines adjacentes de couches différentes, qui sont superposées et se chevauchent, présentent un enroulement réalisé dans un sens opposé Sur la figure 2, les flèches Fil, F 15 et F 18 représentent respectivement le sens d'enrou- lement des spires, respectivement des bobines BI 1 l, B 515 et B 518. Dans le troisième mode de réalisation de l'ensemble 14 formant bobines d'excitation selon l'invention qui est représenté à la figure 4, toutes les bobines BI 21 _ 24 et B 525-28, qui sont disposées de façon identique aux bobines des deux premiers modes de réalisa- tion, sont connectées entre elles de façon parallèle Ici, les bornes intérieures i 2 I-28 de toutes les bobines de cet ensemble, c'est-à-dire des bobines de chaque groupe, sont reliées ensemble par des connexions électriques intérieures Ci 2 I-28 convergeant vers le centre de l'ensemble 14 et qui sont reliées entre elles, en ce point, par une jonction centrale formée par une jonction "inter-plans" 80 située sensiblement au centre du substrat semi- conducteur 30, sur l'axe géométrique AP destiné à venir en co Tnci- dence avec l'axe de rotation A du rotor. Les bornes intérieures i 2 _ à i 28 de toutes les bobines sont reliées respectivement à une jonction inter-plans" 60 qui est elle-même connectée à une des connexions électriques correspondante Ci 21 à Ci 28. On remarquera que les bobines BI 21 à BI 24 du plan inférieur CI sont connectées électriquement à des connexions électriques inté- rieures Ci 21 à Ci 24 réalisées dans le plan supérieur, et inversement pour les bobines B 525 à B 528 du plan supérieur. Ainsi, pour les deux couches, chaque bobine est ménagée dans un autre plan que la connexion électrique intérieure qui lui est asso- ciée. Une borne intérieure de l'une des bobines, dans cet exemple la bobine BI 22 comporte une connexion électrique supplémentaire 82 qui est ménagée dans le prolongement de la connexion électrique inté- rieure Ci 22 de cette bobine Cette connexion électrique supplémen- taire 82 s'étend vers l'extérieur de l'ensemble 14 de bobines d'excitation et elle est reliée à un élément de commande unique C 10. De plus, toutes les bornes extérieures e 21 à e 28, c'est-à-dire les bornes extérieures des bobines inférieures B 121-24 et supérieures B 525 28, sont reliées entre elles par une connexion électrique périphérique 84 qui entoure partiellement les bobines et qui est reliée à l'élément de commande C 10 par l'une des connexions électri- ques extérieures, et notamment la connexion Ce 25 qui présente un prolongement 83. Dans cet exemple, les bornes extérieures des bobines supérieures B 525 à B 528 sont reliées à une connexion électrique extérieure Ce 25-28 réalisée dans le plan supérieur, et les bornes extérieures des bobines inférieures BI 21 à BI 24 sont reliées à une connexion électrique extérieure Ce 21 24 réalisée dans le plan inférieur. Ainsi, chaque bobine est réalisé dans le même plan que la connexion électrique extérieure qui lui est associée. La connexion électrique périphérique 84 est réalisée, dans ce mode de réalisation, dans le plan inférieur CI Elle est donc directement connectée aux connexions électriques extérieures Ce 21 à Ce 24 des bobines inférieures, tandis qu'elle est connectée aux connexions électriques extérieures Ce 25 à Ce 28 des bobines supérieu- res par l'intermédiaire de jonctions "inter-plans" 60 prévues respectivement à l'extrémité de ces connexions Ce 25-28. On observera aussi que la connexion électrique supplémentaire 82 est réalisée dans un plan superposé à la connexion électrique périphérique 84. Dans ce mode de réalisation les bornes extérieures et intérieu- res des bobines peuvent former indifféremment les bornes d'entrée et de sortie du courant Toutefois, il est préférable que les enroule- ments des bobines se chevauchant, situées sur des couches différen- tes soient réalisés selon des sens opposés (ce sens d'enroulement ayant pour origine par convention le centre de la bobine, c'est-à-dire sa borne intérieure). La figure 5 représente un quatrième mode de réalisation de l'ensemble 14 de bobines d'excitation selon l'invention Dans ce mode de réalisation chaque bobine d'un des groupes, par exemple le groupe supérieur, est disposée coaxialement à l'une des bobines de l'autre groupe, de sorte que les bobines B 535-38 du groupe supérieur sont disposées de façon exactement superposée par rapport aux bobines BI 31 34 du groupe inférieur Ainsi, les bornes extérieure et intérieure de chaque bobine d'un des plans sont respectivement disposées au droit des bornes extérieure et intérieure d'une bobine de l'autre plan Chaque borne extérieure est donc reliée par une jonction "inter-plans" 60 à une borne extérieure correspondante qui lui est directement superposée et en coïncidence, chaque borne intérieure étant connectée de façon identique à une borne intérieure superposée. Sur la figure 5, les bobines BI 31 34 de la couche inférieure CI ont été représentées de façon sensiblement décalée par rapport aux bobines B 535-38 de la couche supérieure CS uniquement pour une meilleure compréhension du dessin Ces bobines sont toutes reliées en parallèle, les bornes intérieures i 3 I-38 étant reliées entre elles par exemple par un canal de conduction diffusé 90 qui est par exemple du type (p) cette connexion électrique 90 passant sous les bobines BI 31 35 du groupe inférieur. Ce canal de conduction 90 peut être constitué par une métallisa- tion structurée ou piste formant une couche sous-jacente aux deux autres couches de bobines. * Par ailleurs, la borne intérieure de l'une des bobines du groupe inférieur, par exemple la bobine BI 31, est reliée à un élément de commande C 11 par l'intermédiaire d'un élément de connexion électri- que 92 également constitué par un canal de conduction diffusé ou par une métallisation sous-jacente Comme dans le mode de réalisation précédent, les bornes extérieures e 3 I-38 sont toutes reliées entre elles par une connexion électrique périphérique 93 partielle, ménagée, dans cet exemple, dans le plan supérieure CS Les bornes extérieures et intérieures forment indifféremment l'entrée ou la sortie du courant Toutefois, les enroulements des spries des bobines superposées doivent être réalisés dans des sens identiques (par rapport à l'origine que forme la borne intérieure de ces bobines) On remarque que dans ce mode de réalisation, on obtient un rendement particulièrement élevé grâce à la coopération entre les bobines de chaque groupe qui sont superposées les unes par rapport aux autres Bien évidemment, cet empilement de bobines sur la même plaquette de silicium 30 n'est pas limité à deux couches mais peut s'étendre à plusieurs. En se référant à la figure 6, il est représenté un cinquième mode de réalisation dans lequel les bobines d'une même couche (formant un groupe) sont reliées entre elles en parallèle, tandis que les groupes de bobines, qui comportent respectivemenet toutes les bobines d'une couche, sont reliés entre eux en série. En effet, on remarquera que comme dans le mode de réalisation de la figure 4, les bornes intérieures i 41 à i 44 des bobines BI 41 44 de la couche inférieure CI sont reliées entre elles par des connexions électriques intérieures Ci 41 à Ci 44 formées par des métallisations ou pistes qui convergent vers le centre de l'ensemble 14, et plus particulièrement vers l'axe AP du substrat 30. Ces connexions Ci 41 _ 44 s'intersectent au voisinage de cet axe AP et sont reliées au niveau de cet intersection à une jonction "inter-plans" centrale 80. De même, les bornes intérieures i 45 à i 48 des bobines B 54548 sont reliées électriquement entre elles par des connexions conver- gentes Ci 45 à Ci 48 Ces connexions sont aussi reliées à la jonction "inter-plans" 80 à l'endroit de leur intersection Ainsi toutes les bornes intérieres de ces bobines sont connec- tées électriquement entre elles. Par ailleurs, les bornes extérieures e 4 I-44 des bobines infé- rieures sont connectées à une connexion périphérique partielle 87 par l'intermédiaire des connexions électriques extérieures corres- pondantes Ce 41 44 Cette connexion 87 est réalisée de préférence sur la couche inférieure CI. Les bornes extérieures e 45-48 des bobines supérieures sont connectées à une autre connexion périphérique partielle 85 par l'intermédiaire des connexions extérieures Ce 4548 de ces bobines. La connexion 85 est réalisée de préférence sur la couche supérieure. Ainsi, cet ensemble de bobines 14 comporte deux connexions prériphé- riques partielles 85 et 87 reliées respectivement à un groupe de bobines et ménagées dans des plans différents (supérieur ou infé- rieur) Ces connexions périphériques sont respectivement pourvues de connexions 86 et 83 qui les relient à un élément de commande unique C 12 Dans cet exemple, les bornes extérieures et intérieures peuvent aussi former, soit l'entrée, soit la sortie du courant. Toutefois, il est préférable que les enroulements des spires des bobines se chevauchant soient réalisés (par rapport à la borne intérieure) selon des sens identiques Ce mode de réalisatiom est particulièrement avantageux puisqu'il permet de diminuer la résis- tance golbale du circuit électrique que forment les bobines. En se référant désormais aux figures 2 a et 2 b, on comprendra que les ensembles de bobines qui viennent d'être décrits sont extrême- ment avantageux puisqu'ils permettent d'améliorer le rendement d'un micromoteur et offrent la possibilité de le faire fonctionner indifféremment comme moteur pas à pas, moteur bidirectionnel ou moteur à rotation continue, sans toutefois augmenter son épaisseur. En effet, comme on le remarque sur les figures 2 a et 2 b, le substrat semi-conducteur 30 peut être évidé sur sa face arrière F 2 pour obtenir une creusure 100 dans laquelle est destiné à venir se loger au moins en partie le deuxième disque en matériau magnétique doux 16 qui constitue une partie statorique (représenté ici en traits interrompus), afin de diminuer de façon considérable la hauteur de l'entrefer d'une valeur E à une valeur Er Cette creusure qui est appelé généralement "baignoire", est réalisée par attaque chimique dans le monocristal formant le substrat 30, soit dans un premier cas dans un temps contrôlé, soit dans un deuxième cas par diffusion préalable dans le substrat semi-conducteur 30 d'atomes de bore qui stoppent l'attaque chimique. Ainsi, le substrat 30 à l'endroit o il est creusé, c'est-à-dire sous les bobines, passe d'une épaisseur K d'environ 500 * 106 mètre ( 500 pm) à une épaisseur réduite K d'environ 60 à 80 * 106 mètre r ( 60 à 80 Pm) Le substrat semi-conducteur 30 est donc formé de deux parties caractéristiques 30 a et 30 b Dans la partie 30 b vient donc se loger le disque 16 qui comporte à cet effet une protubérance 16 a de forme sensiblement tronconique, complémentaire à la creusure 100. La partie 30 b présente une forme annulaire permettant de rigidifier l'ensemble 14 de bobines, ce qui évite sa cassure lors des manipula- tions et du montage. On précisera en effet que le substrat 30, sous les bobines, c'est-à-dire dans la partie 30 a, forme une "membrane" si fine qu'il est nécessaire de la supporter mécaniquement par la partie 30 b. Dans le cas o l'on souhaite former une couche d'atomes de bore pour limiter en profondeur l'attaque chimique, la partie 30 b consti- tue une partie de base sur laquelle on diffuse la couche de bore 95 et sur laquelle on a élevé une couche épitaxiale 30 a qui forme la seconde partie du substrat semi-conducteur 30 C'est sur cette couche épitaxiale 30 a que l'on vient réaliser les couches successi- ves de bobines de façon superposée, ainsi qu'éventuellement les éléments de commande C 1 à C 1 i. Dans le procédé de fabrication des modes de réalisation qui viennent d'être décrits, on forme sur la face FI du substrat semi- conducteur 30, la première couche CI de bobines BI avec de préféren- ce simultanément certaines connexions électriques extérieures Ce et/ou intérieures Ci, on isole électriquement les bobines Bl réali- sées, on forme les jonctions "inter-plans" 60 puis on forme au- dessus et de façon superposée à la première couche CI de bobines BI, une deuxième couche CS de bobines BS ainsi que certaines connexions électriques de ces bobines. Plus particulièrement, avant dépôt des premières bobines BI de la couche inférieure CI, on forme sur le substrat 30, par oxydation à haute température, une couche électriquement isolante 200, dite couche de passivation Ensuite, sur cette couche 200 qui présente une épaisseur de quelques angstrâms ( 10 10 mètre), on structure par photolithographie (c'est-à-dire par micro-usinage de surface) les bobines BI de la couche inférieure CI et certaines connexions électriques Ensuite, on recouvre ces bobines BI d'une couche isolante 210 constituée par un matériau tel que celui connu sous l'abréviation anglaise "PSG" (Phospho Silicate Glass) , c'est-à-dire par du verre dopé au phosphore, puis, on attaque chimiquement cette couche isolante 210 aux endroits o devront être réalisées les jonctions "inter-plans" On réalise ces jonctions "inter- plans" pour enfin structurer par le même processus photolithographique, la seconde couche de bobines BS ainsi que certaines connexions électri- ques. Enfin on recouvre la deuxième couche de bobines BS par une couche isolante et protectrice 220, par exemple constituée par la même matière que la couche 210 Ces couches forment au-dessus des bobines respectivement une pellicule de l'ordre de 1 * 10-6 mètre ( 1 pm) d'épaisseur, chaque "strate" formée par une couche de bobine et une couche isolante présentant une épaisseur d'environ 3 * 10-6 mètre ( 3 mm). En se référant aux figures 2 et 2 a, on remarquera que grâce à la disposition des bobines et des couches telle qu'elle est proposée, on peut réaliser, en même temps que la première couche CI de bobines BI 114, les connexions électriques Ci 5 8 de la seconde couche CS et réciproquement, réaliser en même temps que les bobines Bs 5-8 de la seconde couche CS, les connexions électriques Ci 1 4 de la première couche CI De manière générale, on peut réaliser simultanément les bobines et la connexions électriques réalisées dans le même plan, c'est-à-dire sur la même couche On comprend donc que par ce procédé on réalise avec un minimum de masques et en un minimum de temps au moins deux couches de bobines sur un même substrat et de façon superposée sans augmenter de façon sensible l'épaisseur du micromo- teur. De plus, on comprend que cet empilement de bobines permet d'aug- menter le rendement du micromoteur, soit par une augmentation de volume du matériau conducteur, comme c'est le cas notamment lorsque les bobines sont directement superposées, soit par un fonctionnement du micromoteur en mode polyphasé, dans le cas de groupes de bobines angulairemeent décalés Ces deux caractéristiques sont bien entendu de façon très avantageuse combinables Cet empilement étant réalisé sur un même substrat (figures 2 a et 2 b) on comprend que l'empilement de plusieurs couches ne conduit qu'à une très faible surépaisseur de l'ensemble de bobines (quelques microns par "strate" de bobines) ce qui n'augmente pas de façon sensible l'épaisseur du micromoteur. En plus de tous ces avantages, la réalisation de ces empliements sur un seul et unique substrat permet de diminuer la valeur de l'entrefer (ce qui améliore encore le rendement du micromoteur) en évidant la partie arrière de ce substrat. Dans tous les modes de réalisation susmentionnés, les couches supérieure CS et inférieure CI ont été décrites avec plusieurs bobines Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à cet exemple et pourrait comporter une seule bobine par couche. Par ailleurs, on peut réaliser un nombre de couches beaucoup plus important que deux et prévoir plus que quatre bobines par couche. REVENDICATIONS 1 Ensemble de bobines d'excitation comprenant un élément support ( 30) de forme sensiblement plane, formé par un substrat semi-conducteur et destiné à être relié mécanique- ment à un élément fixe ( 2). au moins une bobine plane (BI) réalisée par métallisation sur une première couche (CI), au voisinage d'une face (FI) du substrat ( 30), caractérisé en ce qu'il comporte au moins une deuxiè- me bobine plane (BS) réalisée sur une deuxième couche (CS) superpo- sée à la première (CI) au voisinage de ladite face (Fl) du substrat semiconducteur ( 30), ces couches de bobine(s) (CI, CS) formant un ensemble monolithique et intégré de plusieurs couches adjacentes supérieure et inférieure sur un même substrat. 2 Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première et deuxième couches (CI, CS) comportent un nombre égal N de bobines, les bobines (BI) de la première couche (CI) étant respecti- vement décalées angulairement sur le substrat ( 30) par rapport aux bobines (BS) de la deuxième couche (CS) d'un angle (a) d'environ /n degrés. 3 Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la borne extérieure (el-4) de chaque bobine (BI 114) d'une des couches est reliée par une jonction "inter-plans" ( 60) à la borne intérieure (i 5-8) de l'une des bobines (B 55-8) de l'autre couche. 4 Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque jonction "inter-plans" ( 60) est reliée à une connexion électrique (Ci 5- 8) s'étendant vers l'extérieur des bobines pour se terminer en une dérivation dont chaque branche ( 70) est reliée à un élément de commande (CI-8) Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite connexion électrique dérivée (Ci 5-8) est ménagée dans le même plan que les bobines (B 1-4) à la borne extérieure desquelles elle est électriquement connectée. 6 Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la borne extérieure de n-1 bobines (B 516-18) de l'une des couches, par exemple la couche supérieure (CS), est reliée à la borne intérieure la plus proche de l'une des n-1 bobines de l'autre couche, c'est-à-dire la couche inférieure (CI), la borne extérieure des N bobines (BI 11-14) de cette couche inférieure (CI) étant reliée à la borne intérieure la plus proche de l'une des N bobines (B 515 18) de la couche supérieure, la borne extérieure de l'une des bobines (B 515) de la couche supérieure (CS) et la borne intérieure de l'une des bobines (BI 12) de la couche inférieure (CI) étant reliées à un élément de commande (C 9) afin de former un montage en série des bobines des couches respectivement supérieure et inférieure. 7 Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les bornes intérieures des bobines (BI 21 _ 24, B 525-28) de chaque couche sont reliées ensemble par des connexions électriques conver- geant vers le centre du substrat et reliées par une jonction "interplans" ( 80) en ce point, l'une des bornes intérieures (i 22) comportant une connexion électrique ( 82) s'étendant vers l'extérieur des bobines pour être reliée à un élément de commande (C 10), les bornes extérieures de toutes les bobines (BI 21 24 ' B 525-28) étant reliées entre elles par une connexion électrique périphérique ( 84) qui entoure au moins partiellement les bobines et qui est reliée à l'élément de commande précité (C 10) pour former un montage en parallèle des deux couches de bobines. 8 Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque bobine (B 535-38) d'une des couches est disposée coaxialement à l'une des bobines (BI 31 34) de l'autre couche, les bobines (B 535-38) d'une couche étant disposées de façon directement superpo- sées par rapport aux bobines (BI 31 _ 34) de l'autre couche. 9 Procédé de fabrication d'un ensemble de bobines d'excitation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il consiste à former sur une face (FI) du substrat semi-conducteur ( 30) par un processus photolithographique, une première couche de bobines (BI) ainsi que simultanément certaines connexions électriques des bobines avec le circuit de commande et/ou avec les autres bobines, une ou plusieurs jonctions "inter-plans" 60, puis, de façon superpo- sée à la première couche, une deuxième couche de bobines (BS) ainsi que simultanément certaines connexions électriques de ces bobines. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en qu'il consiste à former, en même temps que la première couche (CI) de bobines (BI 14), les connexions électriques (Ci 5-8) de la seconde couche, et réciproquement, à former en même temps que la seconde couche (CS) les connexions électriques (Ci 14) de la première couche (CI) de bobines. 11 Micromoteur électromagnétique de préférence polyphasé équipé d'un ensemble de bobines d'excitation selon l'une des revendications 1 à 8.