(57)【要約】超小型磁気ラッチデバイス。このデバイスは上面に可動素子が支持された基板を含む。可動素子（カンチレバー）は長軸と磁性材料とを有する。このデバイスはまた、磁性材料に磁化を誘導する第１の磁場を発生させる第１の磁石と第２の磁石とを備える。この磁化は可動素子の長軸に沿った方向への磁化ベクトルを特徴とするものであり、第１の磁場は長軸の主中央部にほぼ垂直である。また、このデバイスは、２つの安定した状態の間で可動素子を切り替えるための第２の磁場を発生させるコイルを有し、磁化ベクトルの方向を変化させて２つの安定した状態の間で可動素子を切り替えさせるには第２の磁場を一時的に印加するだけでよい。
2004533710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に支持され、磁性材料と長軸とを有する可動素子と、
前記磁性材料に磁化を誘導する第１の磁場を発生させる第１および第２の磁石であって、前記磁化が前記可動素子の前記長軸に沿った方向への磁化ベクトルを特徴とするものであり、前記第１の磁場が前記長軸の主中央部にほぼ垂直である、前記第１および第２の磁石と、
２つの安定した状態の間で前記可動素子を切り替えるための第２の磁場を発生させるコイルとを備え、前記磁化ベクトルの方向を変化させて前記２つの安定した状態の間で前記可動素子を切り替えさせるには前記第２の磁場を一時的に印加するだけでよい、マイクロ磁気ラッチデバイス。
【請求項２】
前記第１の磁石が実質的に平面かつ前記基板に対して実質的に平行な永久磁石である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記第１および前記第２の磁石が実質的に平面かつ前記基板に対して実質的に平行な永久磁石であり、前記可動素子および前記基板が前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に配置される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記第２の磁石が実質的に平面かつ前記基板に対して実質的に平行なパーマロイ層である請求項２に記載のデバイス。
【請求項５】
前記パーマロイ層が前記基板と前記可動素子との間に配置される、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記パーマロイ層が前記基板の前記可動素子を支持する側とは反対側に配置される、請求項４に記載のデバイス。
【請求項７】
前記可動素子が前記パーマロイ層と前記基板との間に配置され、前記永久磁石が前記基板の前記可動素子を支持する側とは反対側に配置される、請求項４に記載のデバイス。
【請求項８】
前記永久磁石が前記基板の前記可動素子を支持する側とは反対側に配置される、請求項５に記載のデバイス。
【請求項９】
前記基板の前記可動素子を支持する側とは反対側に第２のパーマロイ層をさらに含む、請求項５に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記可動素子が前記パーマロイ層と前記永久磁石との間に配置される、請求項５に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記可動素子が前記基板と前記永久磁石との間に配置される、請求項６に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記永久磁石と前記可動素子との間に配置された第２のパーマロイ層をさらに含む、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記永久磁石の外側に配置された第２のパーマロイ層をさらに含む、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記基板が、前記可動素子を支持する隆起した構造体を含む、請求項３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記可動素子を挟持する一対の接地面をさらに含む、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記パーマロイ層が互い違いの不連続な軟質磁性材料の区画と非磁性材料の区画とを含み、前記互い違いの区画が前記長軸に沿って配置される、請求項６に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記第２のパーマロイ層が互い違いの不連続な軟質磁性材料の区画と非磁性材料の区画とを含み、前記互い違いの区画が前記長軸に沿って配置される、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記基板に支持された複数の可動素子をさらに含む、請求項３に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記基板に支持された複数の可動素子をさらに含む、請求項８に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記基板に支持された複数の可動素子をさらに含み、前記パーマロイ層が横方向に間隔をあけて配置された複数の区画を含み、前記横方向に間隔をあけて配置された区画の各々が前記複数の可動素子のうち対応するひとつとゆとりをもってアライメントされる、請求項８に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記基板に支持された複数の可動素子をさらに含み、前記永久磁石が横方向に間隔をあけて配置された複数の区画を含み、横方向に間隔をあけて配置された区画の各々が前記複数の可動素子のうち対応するひとつとアライメントされる、請求項８に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記基板に支持された複数の可動素子をさらに含み、前記永久磁石が横方向に間隔をあけて配置された複数の第１の区画を含み、前記第１の区画の各々が前記複数の可動素子のうち対応するひとつとアライメントされ、前記永久磁石が横方向に間隔をあけて配置された複数の第２の区画を含み、前記第２の区画の各々が前記複数の可動素子のうち対応するひとつとゆとりをもってアライメントされる、請求項８に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記基板に支持された複数の可動素子をさらに含む、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記基板に支持された複数の可動素子をさらに含み、前記パーマロイ層が横方向に間隔をあけて配置された複数の区画を含み、前記区画の各々が前記複数の可動素子のうち対応するひとつとゆとりをもってアライメントされる、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記基板に支持された複数の可動素子をさらに含み、前記永久磁石が横方向に間隔をあけて配置された複数の区画を含み、前記区画の各々が前記複数の可動素子のうち対応するひとつとゆとりをもってアライメントされる、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記基板に支持された複数の可動素子をさらに含み、前記永久磁石が横方向に間隔をあけて配置された複数の第１の区画を含み、前記第１の区画の各々が前記複数の可動素子のうち対応するひとつとゆとりをもってアライメントされ、前記永久磁石が横方向に間隔をあけて配置された複数の第２の区画を含み、前記第２の区画の各々が前記複数の可動素子のうち対応するひとつとゆとりをもってアライメントされる、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記コイルが「Ｓ字形の」構成を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記コイルが単一のコイル線を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項２９】
前記磁性材料がパーマロイを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３０】
前記パーマロイが前記可動素子上に前記長軸と平行にアライメントされた複数のストリップを含む、請求項２９に記載のデバイス。
【請求項３１】
前記第１および第２の磁石が前記基板上に配置された永久磁石であり、前記可動素子が前記第１の永久磁石と第２の永久磁石との間に配置され、前記第１および第２の永久磁石の各々が前記可動素子の前記長軸に平行な長軸を有し、前記２つの安定した状態間での前記切り替えによって前記可動素子を前記基板に対して実質的に平行な面内で移動させる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３２】
前記コイルが前記可動素子の前記基板に支持された側とは反対側に配置される、請求項４に記載のデバイス。
【請求項３３】
前記基板に垂直かつ前記可動素子から横方向に間隔をあけて配置されたパーマロイ層をさらに含む、請求項４に記載のデバイス。
【請求項３４】
前記パーマロイ層と前記基板との間に配置されたバッファ層をさらに含む、請求項５に記載のデバイス。
【請求項３５】
前記磁性材料が表面に反射層のあるパーマロイを含み、前記２つの安定した状態間での前記可動素子の切り替えによって衝突光が少なくとも２通りの異なる方向のうちの一方に反射するような形で光が前記反射層に衝突すると、前記デバイスが光スイッチとして機能する、請求項８に記載のデバイス。
【請求項３６】
前記磁性材料が表面に反射層のあるパーマロイを含み、前記反射層に近接した位置で前記永久磁石にスリットが設けられ、前記２つの安定した状態間での前記可動素子の切り替えによって衝突光が少なくとも２通りの異なる方向のうちの一方に反射して前記スリットを通って戻るような形で前記スリットを通過した光が前記反射層に衝突すると、前記デバイスが光スイッチとして機能する、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項３７】
基板と、
前記基板に支持され、磁性材料と長軸とを有する可動素子と、
中心軸が前記可動素子の中央部分を通るように前記可動素子を横方向に囲み、かつ前記基板に対して垂直である、前記中心軸のある円筒形の磁石であって、前記円筒形の磁石が前記磁性材料に磁化を誘導する第１の磁場を発生させ、前記磁化が前記可動素子の前記長軸に沿った方向へのベクトルを特徴とするものであり、前記第１の磁場が前記長軸の主中央部にほぼ垂直である、前記円筒形の磁石と、
２つの安定した状態の間で前記可動素子を切り替えるための第２の磁場を発生させるコイルとを備え、前記磁化ベクトルの方向を変化させて前記２つの安定した状態の間で前記可動素子を切り替えさせるには前記第２の磁場を一時的に印加するだけでよい、マイクロ磁気ラッチデバイス。
【請求項３８】
前記基板の前記可動素子を支持する側とは反対側に配置された第１のパーマロイ層と、前記可動素子の前記基板に支持された側とは反対側に配置された第２のパーマロイ層とをさらに含む、請求項３７に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【関連出願へのクロスリファレンス】
【０００１】
本件出願は、米国仮特許出願第６０／２６２，７７６号（２００１年１月１８日出願）、同第６０／２８０，３９９号（２００１年３月３０日出願）、同第６０／３０７，１８１号（２００１年７月２４日出願）の優先権の利益を主張するものである。これらの出願全体をいずれも本願明細書に援用する。
【技術分野】
【０００２】
発明の背景
技術分野
本発明は、電子スイッチおよび光スイッチに関する。特に、本発明は、永久磁石のアライメント要件が緩和されたマイクロ磁気ラッチスイッチに関する。
【背景技術】
【０００３】
背景技術
スイッチは一般に電気制御される２つの状態のあるデバイスであり、接点を開閉して電気回路または光回路に含まれるデバイスを動作させる。たとえばリレーは一般にスイッチとして機能し、電気デバイス、光デバイスまたは他のデバイスの一部を作動させたりその動作を停止させたりする。リレーは、電気通信、無線周波数（ＲＦ）通信、携帯型電子機器、家庭用電化製品および業務用電化製品、航空宇宙産業および他のシステムを含む多くの用途において普通に用いられている。ごく最近になって、光信号（光通信システムでの光信号など）をひとつの経路から他の経路に切り替えるのに光スイッチ（本願明細書では「光リレー」または単に「リレー」とも呼ぶ）が用いられるようになっている。
【０００４】
最も初期の頃のリレーは機械装置または固体素子であったが、近年のマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術およびマイクロエレクトロニクス製造分野の発展によって、マイクロ静電リレーおよびマイクロ磁気リレーが得られるようになっている。このようなマイクロ磁気リレーには一般に、電機子を励磁して電気接触を得たり切断したりする電磁石が用いられている。磁石を無励磁にすると、一般にばねなどの機械的な力によって電機子が静止位置に戻る。しかしながら、このようなリレーには一般に安定した出力（すなわち静止状態）が１つしかなく、ラッチは行われていない（すなわち、リレーへの電力を遮断したときにリレーに一定の出力が保持されることがない）ことから、目立った不都合が多くある。さらに、従来のマイクロ磁気リレーに必要なばねは長い間には劣化したり破損したりする場合がある。
【０００５】
全文を本願明細書に援用する、１９９８年１２月８日にテーラー（Ｔａｙｌｏｒ）らに対して付与された米国特許第５，８４７，６３１号（’６３１特許）に、別のマイクロ磁気リレーが記載されている。この特許に開示されたリレーには、永久磁石と、永久磁石によって生成される磁場とは逆方向の磁場を周期的に発生させるための電磁石とが含まれる。このリレーでは、出力状態のうちの少なくともひとつを維持するのに電磁石で電力を消費せざるを得ない。さらに、逆方向の磁場を生成するのに必要な電力が非常に大きくなる場合があることから、このようなリレーは宇宙での用途や携帯型電子機器における用途、その他低消費電力を要求される用途に用いるのにはあまり望ましくないものであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マイクロ磁気ラッチスイッチの基本的要素には、永久磁石と、基板と、コイルと、少なくとも一部が軟質磁性材料で作られたカンチレバーとが含まれる。最適な構成では、永久磁石によってカンチレバーの水平面に対して比較的垂直な静磁場が生じる。しかしながら、ごく普通の典型的な形状（円板形、正方形など）の永久磁石が作り出す磁力線は、特に磁石の端部で必ずしも平面に対して垂直になるとは限らない。この場合、永久磁石によって生じる磁場に水平成分があると、これが原因で双安定状態のうちの一方が得られなくなるか、あるいはカンチレバーを一方の状態から他方の状態へ切り替えるのに必要な電流が極めて大きくなってしまう可能性がある。カンチレバーを永久磁石の磁場の適切な地点（通常は中心付近）に位置決めできるように永久磁石をカンチレバーに対して注意深くアライメントすると双安定性を得ることができるようになり、スイッチング電流が最小限になる。ただし、アライメント誤差の許容範囲が小さいと、スイッチの大量生産が困難かつ費用のかかるものになってしまう可能性がある。
【０００７】
望まれているのは、永久磁石のアライメント要件が緩和された双安定性のラッチスイッチである。このようなスイッチは、高信頼度で設計が単純であり、低コストかつ容易に製造できるものでなければならず、光環境および／または電気環境で有用なものでなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明の概要
本発明のマイクロ磁気ラッチスイッチは極めて多くの製品に利用可能なものであり、多様なカテゴリーの品物のうち数例だけをみても、家庭用機器および業務用機器、家庭用電化製品、軍用品、医療器具およびあらゆるタイプの車両などがあげられる。本発明のマイクロ磁気ラッチスイッチは小型で製造が容易であるという利点を持ち、高周波での性能が良好であることから、ＲＦ分野の多くの応用例でさまざまな新規の用途に役立っている。
【０００９】
本発明は超小型磁気ラッチデバイスを対象としたものである。このデバイスすなわちスイッチは上面に可動素子が支持された基板を含む。可動素子すなわちカンチレバーは長軸と磁性材料とを有する。このデバイスはまた、磁性材料に磁化を誘導する第１の磁場を発生させる第１の磁石と第２の磁石とを備える。この磁化は可動素子の長軸に沿った方向への磁化ベクトルを特徴とするものであり、第１の磁場は長軸の主中央部にほぼ垂直である。また、このデバイスは、２つの安定した状態の間で可動素子を切り替えるための第２の磁場を発生させるコイルを有し、磁化ベクトルの方向を変化させて２つの安定した状態の間で可動素子を切り替えさせるには第２の磁場を一時的に印加するだけでよい。
【００１０】
一実施形態において、第１の磁石は実質的に平面かつ基板に対して実質的に平行な永久磁石である。
【００１１】
別の実施形態では、第１および第２の磁石が実質的に平面かつ基板に対して実質的に平行な永久磁石である。この実施形態では、可動素子および基板を第１の磁石と第２の磁石との間に配置する。
【００１２】
別の実施形態では、第２の磁石が実質的に平面かつ基板に対して実質的に平行なパーマロイ層である。
【００１３】
さらに別の実施形態では、基板と可動素子との間にパーマロイ層を配置する。
【００１４】
さらに別の実施形態では、基板の可動素子が支持された側とは反対側にパーマロイ層を配置する。
【００１５】
さらに他の実施形態では、パーマロイ層と基板との間に可動素子を配置し、基板の可動素子が支持された側とは反対側に永久磁石を配置する。
【００１６】
別の実施形態では、基板の可動素子が支持された側とは反対側に永久磁石を配置する。
【００１７】
さらに別の実施形態では、デバイスが、基板の可動素子が支持された側とは反対側に配置された第２のパーマロイ層をさらに含む。
【００１８】
さらに別の実施形態では、パーマロイ層と永久磁石との間に可動素子を配置する。
【００１９】
別の実施形態では、基板と永久磁石との間に可動素子を配置する。
【００２０】
さらに別の実施形態では、デバイスが永久磁石と可動素子との間に配置された第２のパーマロイ層をさらに含む。
【００２１】
別の実施形態では、デバイスが永久磁石の外側に配置された第２のパーマロイ層をさらに含む。
【００２２】
さらに別の実施形態では、基板が可動素子を支持する隆起した構造体を含む。
【００２３】
別の実施形態では、デバイスが可動素子を挟持する一対の接地面をさらに含む。
【００２４】
さらに別の実施形態では、パーマロイ層が互い違いの不連続な軟質磁性材料の区画と非磁性材料の区画とを含み、これらの互い違いの区画が長軸に沿って配置される。
【００２５】
別の実施形態では、第２のパーマロイ層が互い違いの不連続な軟質磁性材料の区画と非磁性材料の区画とを含み、これらの互い違いの区画が長軸に沿って配置される。
【００２６】
さらに別の実施形態では、デバイスが基板に支持された複数の可動素子をさらに含む。
【００２７】
さらに別の実施形態では、デバイスが基板に支持された複数の可動素子をさらに含む。
【００２８】
別の実施形態では、デバイスが基板に支持された複数の可動素子をさらに含み、パーマロイ層が横方向に間隔をあけて配置された複数の区画を含み、横方向に間隔をあけて配置された区画の各々が複数の可動素子のうち対応するひとつとゆとりをもってアライメントされる。
【００２９】
さらに別の実施形態では、デバイスが基板に支持された複数の可動素子をさらに含み、永久磁石が横方向に間隔をあけて配置された複数の区画を含み、横方向に間隔をあけて配置された区画の各々が複数の可動素子のうち対応するひとつとアライメントされる。
【００３０】
さらに別の実施形態では、デバイスが基板に支持された複数の可動素子をさらに含み、永久磁石が横方向に間隔をあけて配置された複数の第１の区画を含み、第１の区画の各々が複数の可動素子のうち対応するひとつとアライメントされ、永久磁石が横方向に間隔をあけて配置された複数の第２の区画を含み、第２の区画の各々が複数の可動素子のうち対応するひとつとゆとりをもってアライメントされる。
【００３１】
別の実施形態では、デバイスが基板に支持された複数の可動素子をさらに含む。
【００３２】
他の実施形態では、デバイスが基板に支持された複数の可動素子をさらに含み、パーマロイ層が横方向に間隔をあけて配置された複数の区画を含み、これらの区画の各々が複数の可動素子のうち対応するひとつとゆとりをもってアライメントされる。
【００３３】
別の実施形態では、デバイスが基板に支持された複数の可動素子をさらに含み、永久磁石が横方向に間隔をあけて配置された複数の区画を含み、これらの区画の各々が複数の可動素子のうち対応するひとつとゆとりをもってアライメントされる。
【００３４】
さらに別の実施形態では、デバイスが基板に支持された複数の可動素子をさらに含み、永久磁石が横方向に間隔をあけて配置された複数の第１の区画を含み、第１の区画の各々が複数の可動素子のうち対応するひとつとゆとりをもってアライメントされ、永久磁石が横方向に間隔をあけて配置された複数の第２の区画を含み、第２の区画の各々が複数の可動素子のうち対応するひとつとゆとりをもってアライメントされる。
【００３５】
他の実施形態では、コイルが「Ｓ字形の」構成を有する。あるいは、コイルは単一のコイル線を有する。
【００３６】
さらに別の実施形態では、磁性材料がパーマロイを含む。さらに、パーマロイは可動素子上に長軸と平行にアライメントされて複数のストリップを含むことが可能である。
【００３７】
別の実施形態では、第１および第２の磁石が基板上に配置された永久磁石であり、可動素子が第１の永久磁石と第２の永久磁石との間に配置され、第１および第２の永久磁石の各々が可動素子の長軸に平行なそれぞれの長軸を有し、２つの安定した状態間での切り替えによって可動素子を基板に対して実質的に平行な面内で移動させる。
【００３８】
別の実施形態では、可動素子の基板に支持された側とは反対側にコイルを配置する。
【００３９】
さらに別の実施形態では、デバイスが、基板に垂直にかつ可動素子から横方向に間隔をあけて配置されたパーマロイ層をさらに含む。
【００４０】
さらに別の実施形態では、デバイスがパーマロイ層と基板との間に配置されたバッファ層をさらに含む。
【００４１】
別の実施形態では、磁性材料が表面に反射層のあるパーマロイを含み、２つの安定した状態間での可動素子の切り替えによって衝突光が少なくとも２通りの異なる方向のうちの一方に反射するような形で光が反射層に衝突すると、デバイスが光スイッチとして機能する。
【００４２】
あるいは、磁性材料が表面に反射層のあるパーマロイを含み、反射層に近接した位置で永久磁石にスリットが設けられ、２つの安定した状態間での可動素子の切り替えによって衝突光が少なくとも２通りの異なる方向のうちの一方に反射してスリットを通って戻るような形でスリットを通過した光が反射層に衝突すると、デバイスが光スイッチとして機能する。
【００４３】
別の実施形態では、中心軸が可動素子の中央部分を通るように可動素子を横方向に囲み、かつ基板に対して垂直である、中心軸のある円筒形の磁石がデバイスに含まれる。この円筒形の磁石は、磁性材料に磁化を誘導する第１の磁場を発生させる。この磁化は可動素子の長軸に沿った方向への磁化ベクトルを特徴とするものであり、第１の磁場は長軸の主中央部にほぼ垂直である。この実施形態では、２つの安定した状態の間で可動素子を切り替えるための第２の磁場を発生させるコイルがあり、磁化ベクトルの方向を変化させて２つの安定した状態の間で可動素子を切り替えさせるには第２の磁場を一時的に印加するだけでよい。
【００４４】
さらに別の実施形態では、デバイスが基板の可動素子を支持する側とは反対側に配置された第１のパーマロイ層と、可動素子の基板に支持された側とは反対側に配置された第２のパーマロイ層とをさらに含む。
【００４５】
以下にあげる本発明の詳細な説明に照らすことで上記および他の目的、利点および特徴は容易に明らかになろう。
同様の参照符号で同一または機能的に類似の要素を示す添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むことで、本発明の特徴および利点がなお一層明らかになろう。また、参照符号の一番左の桁はその参照符号が最初に用いられた図面の図番を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
発明の詳細な説明
緒言
本願明細書に図示および記載の個々の実現例は本発明の一例であり、いずれにしても本発明の範囲を別段限定することを意図したものではないことを理解されたい。実際、簡略化のため、従来の電子工学、製造、ＭＥＭＳ技術、システムの他の機能的な側面（およびシステムの個々の動作部品の構成要素）については、本願明細書での詳細な説明を省略している場合がある。さらに、簡略化の目的で、本願明細書では本発明を電気システムまたは電子システムに用いられるマイクロ電子的に機械加工されたリレーに関するものとして説明した箇所が多くある。本願明細書に記載のリレーを作製するには他の多くの製造手法を利用することが可能であり、機械的リレー、光リレーまたは他のスイッチング素子に本願明細書に記載の手法を使用できることを理解されたい。さらに、この手法は、電気システム、光学システム、家庭用電化製品、業務用電化製品、無線システム、宇宙での用途または他のあらゆる用途に応用するのに適したものであろう。
【００４７】
チップ、集積回路、モノリシックデバイス、半導体デバイスおよび超小型（マイクロ）電子デバイスという用語は、当該分野では同義に用いられることが多い。本発明は、これらの用語が当該分野で通常理解される意味において上記のすべてのものに適用可能である。
【００４８】
金属線、配線、トレース、ワイヤ、導体、信号経路、信号伝達媒体という用語はいずれも関連している。上記に列挙した関連語は通常は同義であり、具体的なものから総体的なものの順に示してある。この分野では金属線をトレース、ワイヤ、ライン、インターコネクトまたは単に金属と呼ぶことがある。金属線は通常はアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）またはＡｌとＣｕとの合金であり、電気回路類の結合または配線用の信号経路となる導体である。超小型電子デバイスでは金属以外の導体も利用可能である。他の導体の例には、ドーピングされたポリシリコン、ドーピングされた単結晶シリコン（このようなドーピングを熱拡散で行うかイオン注入で行うかを問わず、単に拡散と呼ばれることも多い）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、耐熱金属シリサイド（ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ  ｍｅｔａｌ  ｓｕｉｃｉｄｅｓ）などの素材がある。
【００４９】
接点という用語とバイアという用語は、いずれも導体を異なる配線レベルから電気接続するための構造体を示す。これらの用語は、従来技術においては絶縁体に設けられた開口（構造体を挿入して完成させる）と、完成した構造体自体の両方を説明するのに用いられることがある。本願明細書の開示においては、接点およびバイアは完成した構造体を示す。
【００５０】
本願明細書で使用する垂直という用語は、基板の表面に対して実質的に直交することを意味する。さらに、本願明細書における空間的な記述（たとえば、「上に（ａｂｏｖｅ）」、「下に（ｂｅｌｏｗ）」、「上方へ（ｕｐ）」、「下方へ（ｄｏｗｎ）」、「上（ｔｏｐ）」、「下（ｂｏｔｔｏｍ）」など）は例示のみを目的とするものであり、実際のラッチリレーについては空間的に任意の向きや方法で配置できることは理解できよう。
【００５１】
上記のマイクロ磁気ラッチスイッチは、シェン（Ｓｈｅｎ）らの国際特許出願公開第ＷＯ０１５７８９９号（発明の名称Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  Ｌａｔｃｈｉｎｇ  Ｍｉｃｒｏ−ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｌａｙ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓａｍｅ（電気的にスイッチングを行うラッチングマイクロマグネッティックリレーおよびその動作方法））および同ＷＯ０１８４２１１号（発明の名称Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  Ｍｉｃｒｏ−ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｌａｔｃｈｉｎｇ  ｓｗｉｔｃｈｅｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓａｍｅ（電気的にマイクロ磁気ラッチを行うスイッチおよびその動作方法））にさらに記載されている。これらの特許出願公開ではマイクロ磁気ラッチスイッチの背景について十分に説明されており、その内容全体を本願明細書に援用する。さらに、ＷＯ０１５７８９９号およびＷＯ０１８４２１１号に開示されたスイッチの細部を、後述するような本発明のスイッチの実施形態を実施するにあたって適用することが可能である。
【００５２】
ラッチスイッチの概要
図１Ａはラッチスイッチの側面図、図１Ｂはその上面図である。本願明細書ではスイッチという用語とデバイスという用語を本発明の構造体を説明する上で同義に使用する。図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、代表的なラッチリレー１００は、磁石１０２と、基板１０４と、導体１１４を収容する絶縁層１０６と、接点１０８と、ステージング層（ｓｔａｇｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）１１０によって基板の上に配置または支持されたカンチレバー（可動素子）１１２とを適切に含む。
【００５３】
以下においてさらに十分に説明するように、磁石１０２は、永久磁石や電磁石などの任意のタイプの磁石であるか、磁界Ｈ０１３４を生成できる任意の他のタイプの磁石である。限定するものではなく一例として、磁石１０２をカリフォルニア州フリーモントのデキスター・マグネティック・テクノロジーズ（Ｄｅｘｔｅｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）社から販売されているモデル５９−Ｐ０９２１３Ｔ００１磁石とすることが可能であるが、もちろん他のタイプの磁石を使用することもできる。磁場１３４については、任意の方法で、約１エルステッドから１０４エルステッドまたはそれ以上などの任意の大きさに生成することが可能である。磁場の強度はカンチレバーを特定の状態に保持するのに必要な力に左右されるため、実現例依存である。図１に示す代表的な実施形態では、約３７０エルステッド程度の大きさでＺ軸にほぼ平行に磁場Ｈ０１３４を生成することが可能であるが、他の実施形態では磁場１３４にさまざまな方向および大きさを用いる。さまざまな実施形態で、共通の基板１０４を共有する複数のリレー１００と併用して１つの磁石１０２を用いることができる。
【００５４】
基板１０４は、ケイ素、ガリウムヒ素、ガラス、プラスチック、金属または他の任意の基板材料などの任意のタイプの基板材料で形成される。さまざまな実施形態において、基板１０４を絶縁材料（酸化物など）でコーティングし、平坦化するかそれ以外の場合は平面にすることができる。さまざまな実施形態において、複数のラッチリレー１００で１つの基板１０４を共有することが可能である。あるいは、たとえば従来の集積回路製造技術を利用して、１つまたはそれ以上のリレー１００と一緒に他のデバイス（トランジスタ、ダイオードまたは他の電子デバイス）を基板１０４上に形成してもよい。あるいは、磁石１０２を基板として用いてもよく、後述する別の構成要素を磁石１０２の上に直接形成してもよい。このような実施形態では、別の基板１０４が必要ないこともある。
【００５５】
絶縁層１０６は、酸化物または別の絶縁体（薄膜絶縁体など）といった任意の材料で形成される。代表的な実施形態において、絶縁層は、プロビミド（Ｐｒｏｂｉｍｉｄｅ）７５１０材料で形成される。絶縁層１０６は導体１１４を適切に収容する。コイル状に配置された２つの端部１２６および１２８のある１つの導体としての導体１１４を図１Ａおよび図１Ｂに示す。導体１１４の別の実施形態では、曲がりくねった模様、蛇行模様、ランダム模様または他の任意の模様などの任意の適切なパターンで配置された１つまたは複数の導電性セグメントを用いる。導体１１４は、金、銀、銅、アルミニウム、金属などの電気を通すことが可能な任意の材料で形成されている。以下においてさらに十分に説明するように、導体１１４に電気が流れると導体１１４の周囲に磁場が発生する。
【００５６】
カンチレバー（可動素子）１１２は、磁力による影響をおよぼすことが可能な、電機子、延長部分（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）、露頭（ｏｕｔｃｒｏｐｐｉｎｇ）または部材である。図１Ａに示す実施形態では、カンチレバー１１２は磁気層１１８と導電層１２０とを適切に含む。磁気層１１８については、パーマロイ（ＮｉＦｅ合金など）または他の任意の磁気感受性材料（ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）で構成することが可能である。導電層１２０については、金、銀、銅、アルミニウム、金属または他の任意の導電性材料で構成することが可能である。さまざまな実施形態において、以下においてさらに十分に説明するように、カンチレバー１１２はリレー１００が「開」であるか「閉」であるかに応じて２つの状態を呈する。多くの実施形態では、導電層１２０によってステージング層１１０が接点１０８に接続されると、リレー１００を「閉」であるという。逆に、カンチレバー１１２が接点１０８と電気接触していなければリレーは「開」であるといえよう。カンチレバー１１２を物理的に移動させて接点１０８と接触させたり接触を解除したりすることができるため、カンチレバー１１２を適切に屈曲させることができるようにカンチレバー１１２のそれぞれ異なる実施形態を可撓性にする。可撓性については、パターン形成あるいはそれ以外の場合はカンチレバーに穴または切断部を設けることによって、あるいはさらに可撓性の高い材料を用いることによって、カンチレバー（またはそのさまざまな構成要素層）の厚さを変化させて達成することができる。
【００５７】
あるいは、カンチレバー１１２を（図１２を参照して後述するもののような）「ヒンジ式」の配置に製造してもよい。もちろん、実現例ごとにカンチレバー１１２の寸法を大きく変えることが可能であるが、マイクロ磁気リレー１００で使用するのに適した代表的なカンチレバー１１２は、長さ１０〜１０００ミクロン、厚さ１〜４０ミクロン、幅２〜６００ミクロン程度とすることができる。たとえば、図１に示す実施形態による代表的なカンチレバーを、寸法約６００ミクロン×１０ミクロン×５０ミクロン、または１０００ミクロン×６００ミクロン×２５ミクロン、あるいは他の任意の適切な寸法とすることができる。
【００５８】
絶縁層１０６の上に接点１０８とステージング層１１０とが適宜設けられる。さまざまな実施形態でカンチレバー１１２がステージング層１１０によって絶縁層１０６よりも上に支持され、これによってギャップ１１６が形成される。このギャップは真空の場合もあれば、空気または別の気体あるいは油などの液体が充満される場合もある。ギャップ１１６のサイズは実現例ごとに大きく異なるが、代表的なギャップ１１６は約２０ミクロンなど１〜１００ミクロン程度であればよい。後述するように、接点１０８はリレー１００が閉状態のときにカンチレバー１１２を受けることができる。接点１０８およびステージング層１１０は、金、金合金、銀、銅、アルミニウム、金属などの任意の導電性材料で形成可能なものである。さまざまな実施形態で接点１０８およびステージング層１１０を類似の導電性材料で形成し、リレーはカンチレバー１１２によってステージング層１１０と接点１０８との間に回路ができたときに「閉」であるとみなされる。カンチレバー１１２が電気を通さない特定の実施形態では、プロビミド（Ｐｒｏｂｉｍｉｄｅ）材料、酸化物または他の任意の材料などの非導電性材料でステージング層１１０を構成することができる。さらに、カンチレバー１１２が別の方法で絶縁層１０６の上に支持されているのであれば、別の実施形態ではステージング層１１０が必要ない場合がある。
【００５９】
マイクロ磁気ラッチスイッチの動作原理
「下がった」位置にあるとき、カンチレバーは底部の導体と電気接触し、スイッチは「オン」（「閉」状態とも呼ぶ）である。接点の端が「上がる」と、スイッチは「オフ」（「開」状態とも呼ぶ）である。可動カンチレバー素子によってこれらの２つの安定した状態で切り替え機能が得られる。切り替え後は永久磁石がカンチレバーを「上がった」位置または「下がった」位置に保持するため、このデバイスがラッチリレーになる。コイルには短い（一時的な）時間だけ電流が流れ（たとえばコイルが励磁され）、２つの状態間を遷移する。
【００６０】
（ｉ）双安定性を得る方法
図２を参照して双安定性が得られる原理を説明する。パーマロイカンチレバー１０２の長さＬがその厚さｔおよび幅（ｗ、図示せず）よりもかなり長い場合、その長軸Ｌに沿った方向が磁化に好ましい方向（「容易軸」とも呼ぶ）になる。カンチレバーの主中央部が一様な永久磁場の中におかれると、カンチレバーにトルクが加わる。このトルクは、磁場に対してカンチレバーが最初にどちらを向いているかによって時計回りにも反時計回りにもなり得る。カンチレバー軸（ζ）と外部磁場（Ｈ０）とがなす角度（α）が９０°未満であればトルクは反時計回りであり、αが９０°よりも大きければトルクは時計回りである。このようにカンチレバーが双方向に磁化されることで双方向トルクが発生する（すなわち、図２に示すように磁化ベクトル「ｍ」が一方向または他方向を向く）（α＜９０°のときはｍが左から右への向き、α＞９０°のときは右から左への向きになる）。このトルクによってカンチレバーは外部磁場（Ｈ０）と整列しようとする。しかしながら、機械的な力（たとえばカンチレバーの弾性トルク、物理的なストッパなど）がＨ０との全ての再アライメントに先制すると、２つの安定した位置（「上」と「下」）が得られ、これによってスイッチでラッチングの土台が形成される。
【００６１】
（ｉｉ）電気的スイッチング
第２の磁場を加えてＨ０によるカンチレバーの容易軸に沿った双方向の磁化を一瞬反転させて（Ｈ０）の影響を打ち消せば、切り替え可能なラッチリレーを得ることが可能である。この筋書きは、平面コイルをカンチレバーの上または下に配置し、所望の一時スイッチング磁場を生成することで実現される。比較的単純に製造できることから平面コイルの形状を選択したが、他の構造（ラップアラウンドや三次元タイプなど）も可能である。コイル周囲の短絡電流パルスループによって磁場（Ｈｃｏｉｌ）線が生成された。カンチレバーの磁化（磁化ベクトル「ｍ」）の向きを定め直すのに用いられるのは、主にこの磁場のζ成分（カンチレバーに沿った、図２参照）である。コイル電流の方向によって正のζ磁場成分が生成されるか負のζ磁場成分が生成されるかが決まる。複数のコイルを利用することができる。切り替え後、次の切り替え作業になるまで永久磁場がカンチレバーをこの状態に維持する。コイル生成磁場のζ成分（Ｈｃｏｉｌ−ζ）は永久磁場のζ成分よりも一瞬大きくなればよいだけ［Ｈ０ζ〜Ｈ０ｃｏｓ（α）＝Ｈ０ｓｉｎ（ψ）、α＝９０°−ψ]であり、ψは一般に極めて小さい（たとえば、ψは、約５°以下）ため、スイッチング電流および電力を極めて小さくすることができる。これは超小型リレーの設計時に考慮すべき重要な事項である。
【００６２】
動作原理を簡単に説明すると以下のとおりである。一様な（実際には磁場はほぼ一様になるだけの場合がある）磁場の中におかれたパーマロイカンチレバーに、その長軸（容易軸、Ｌ）と磁場との間の角度に応じて時計回りまたは反時計回りのトルクを加えることができる。他の力がダイトルクと釣り合うことがあれば２つの双安定性状態が可能である。コイルを使って一時磁場を生成し、磁化（ベクトルｍ）の向きをカンチレバーに沿って切り替え、よってカンチレバーを２つの状態の間で切り替えることができる。
【００６３】
ゆとりのある磁石のアライメント
磁石のアライメント要件緩和の問題に対処するために、本願発明者らはカンチレバー周囲の比較的大きな領域に垂直磁場を作り出す手法を開発した。本発明は、透磁率の低い媒体（空気など）の磁力線は透磁率が極めて高い素材（パーマロイなどの容易に磁化される素材など）の表面に対して基本的に垂直であるという事実に立脚したものである。このような表面のそばにカンチレバーを配置し、カンチレバーの水平面が透磁率の高い素材の表面と平行になると、上述した目的を少なくとも若干は達成することができる。包括的な仕組みを以下に説明し、続いて本発明の説明に役立つ実施形態について述べる。
【００６４】
磁束密度（Ｂ）と磁場（Ｈ）の境界条件には以下のような関係が成り立つ。
Ｂ２・ｎ＝Ｂ１・ｎ、  Ｂ２×ｎ＝（μ２／μ１）Ｂ１×ｎ
または
Ｈ２・ｎ＝（μ２／μ１）Ｈ１・ｎ、Ｈ２×ｎ＝Ｈ１×ｎ
【００６５】
μ１＞＞μ２の場合、図３に示すようにＨ２の法線成分がＨ１の法線成分よりもかなり大きくなる。限界値（μ１／μ２）→∞の場合、Ｈ１の方向とは無関係に磁場Ｈ２が境界表面に対して垂直になる（Ｈ１が界面に対して正確に平行である事例の例外を除く）。第２の媒体が空気（μ２＝l）の場合、Ｂ２＝μ０Ｈ２になるため、磁束線Ｂ２も表面に対して垂直になる。この特性を利用してマイクロ磁気ラッチスイッチのカンチレバーの水平面に対して垂直な磁場を発生させ、永久磁石のアライメント要件を緩和する。
【００６６】
図４Ａおよび図４Ｂは、磁束（Ｂ）分布をコンピュータシミュレーションしたものを示している。同図から明らかなように、高透磁率磁気層（ａ）がなければ磁束線は水平面に対してそれほど垂直にはならず、大きな水平の（ｘ）成分が生じる。高透磁率磁気層をその表面が水平面（ｂ）に対して平行になるように導入すると、比較的大きな領域で磁束線が水平面に対してほぼ垂直になる。点線の囲み部分で示す領域が、カンチレバーの水平面が水平軸（ｘ）と平行なスイッチの好ましい位置になる。
【００６７】
図５Ａ〜図５Ｃは、さまざまな高さ（ｙ＝−７５ｍｍ、−２５ｍｍ、２５ｍｍ．．．）での切断線に沿った磁束の抽出水平成分（Ｂｘ）を示している。上から下に（ａｌ−ｂｌ−ｃｌ）、右側の図は（ａ）永久磁石１本、（ｂ）高透磁率磁気層（厚さｔ＝１００ｍｍ）のある永久磁石の事例ならびに高透磁率磁気層の厚さがｔ＝２５ｍｍである別の事例に対応する。高透磁率磁気層のない（ａｌ）ではＢｘが急激に中心から離れて増加するのが分かる。（ｂｌ）では高透磁率磁気層を使用しているためにＢｘが（ａｌ）から低下する。高ｍ層（ｃｌ）が薄いと厚い場合（ｂｌ）よりも効果が少ない。
【００６８】
この特性すなわち、磁場が高透磁性材料の境界面に対して垂直であり、かつ、カンチレバー（軟質磁性）をその水平面が高透磁性材料の表面に平行になるように配置したことを多くの異なる構成に利用し、永久磁石のアライメント要件を緩和することができる。
【００６９】
図６Ａおよび図６Ｂはそれぞれ、本発明の一態様による永久磁石のアライメントが緩和されたマイクロ磁気ラッチスイッチ６００の上面図および側面図を示している。この実施形態では、マイクロ磁気ラッチスイッチを作製する際に高透磁率磁気層を２つ用いて磁石のアライメントをしやすくしている。このスイッチは、第１の高透磁率磁気層６０２と、基板６０４と、第２の高透磁率磁気層６０６と、誘電体層６０８および６１０と、螺旋コイル６１２と、底部の導体６１４と、カンチレバーアセンブリ６１６（少なくとも軟質磁気層６１８および他の導電用および／または支持用ねじりばね６２０を含む）と、磁化の向きが垂直な頂部の永久磁気層６２２とを基本的要素として含む。好ましくは、６２２によって生じる磁場の水平成分がカンチレバー６１６付近で大幅に小さくなるように永久磁石６２２の表面と高透磁率磁気層６０２および６０６の表面がすべてカンチレバー６１６の水平面６３０に対して平行である。あるいは、単一の軟質磁気層（６０２または６０６）を利用することもできる。
【００７０】
図７は、マイクロ磁気ラッチスイッチの別の実施形態を示している。この実施形態では、マイクロ磁気ラッチスイッチを作製する際に高透磁率磁気層を２つ用いて磁石のアライメントをしやすくしている。このスイッチは、図６に示すものと同様の基本的要素を含む。この実施形態が図６の実施形態と異なるのは、第２の高透磁率磁気層７０２を頂部の永久磁石６２２のすぐ下に設けた点である。繰り返すが、好ましくは、６２２によって生じる磁場の水平成分がカンチレバー６１６付近で大幅に小さくなるように永久磁石６２２の表面と高透磁率磁気層６０２および７０２の表面がすべてカンチレバー６１６の水平面６３０に対して平行である。
【００７１】
図８はマイクロ磁気ラッチスイッチの別の実施形態を示している。この実施形態では、永久磁石６２２とカンチレバースイッチの周囲に３つ以上の高透磁率磁気層６０２、８０２、８０４、８０６をパッケージ状に配置し、磁気ループを形成する。底部の高透磁率磁気層６０２はカンチレバー６１６付近の水平磁場成分を小さくするのに役立ち、層８０２、８０４および８０６は外部磁場を遮って内部磁場強度を改善する。
【００７２】
上記の各事例は、高透磁率の磁性材料を永久磁石と組み合わせて使用し、マイクロ磁気ラッチスイッチのカンチレバーの水平面に垂直な磁場を発生させることを説明するために一例としてあげたものである。この原理に立脚して異なる変形例（複数層、異なる配置など）を設計してカンチレバーを含む永久磁石のアライメントを緩和するという目標を達成し、スイッチを双安定性（ラッチング）にして一方の状態から他方の状態への切り替えを容易に（低電流）することも可能である。
【００７３】
本発明の別の実施形態では、スイッチシステムに、マイクロ磁気カンチレバーと、電磁石（Ｓ字形または単線コイル）と、ほぼ一様な磁場分布を得るための平行な永久磁石層および軟質磁気層と、単極双投（ＳＰＤＴ）スキームと、無線信号の伝送に適した伝送路構造体とを含む。
【００７４】
図９Ａおよび図９Ｂはそれぞれ本発明の別の特徴のあるマイクロ磁気ラッチスイッチの上面図および側面図を示している。スイッチ９００は、軟質磁性材料（パーマロイなど）と導電層とで作られたカンチレバーと、カンチレバー支持用ヒンジ（ねじりばね）と、信号線として機能する底部の接点と、「Ｓ字形」平面導体コイルと、基板（通常、ケイ素、ＧａＡｓ、ガラスなど）上のパーマロイ層（または他の軟質磁性材料）と、基板の底部に取り付けられた底部の永久磁石（ネオジムなど）とを基本的要素として含む。この磁石は基板の上で直接配置または製造可能なものである。磁石の磁化の向きは＋Ｚ方向または−Ｚ方向のいずれかである。透磁率が高いという軟質磁性材料の性質がゆえ、パーマロイ頂面付近の磁場はｚ軸に平行にセルフアラインされる（すなわちパーマロイ層の表面に対してほぼ垂直になる）。カンチレバーをオンまたはオフの状態に保持するには、このセルフアラインした磁場が必要になる。適切なシーリングと電気接触式リードとを用いてデバイス全体を適当なパッケージ（図示せず）に収容する。
【００７５】
最高の性能を引き出すには、カンチレバーの中心線（ヒンジのラインとは一致しない場合がある）を磁石の中心近辺に配置し、端部からの距離２つ（ｗ１およびｗ２）がほぼ等しくなるようにしなければならない。しかしながら、カンチレバーの中心線を磁石の中心から離して配置することも可能であり、これでもデバイスは機能する。コイルに正または負の電流パルスを印加してＳ字形コイルによってスイッチング磁場を発生させ、ひとつの状態から他の状態にカンチレバーを切り替える。図面ではカンチレバーの下にあるコイルの有効巻数が５である。しかしながら、コイルの巻数ｎは正の整数（１≦ｎ≦∞）であれば任意に定めることができる。巻数が１の場合、カンチレバーの下にはスイッチ用の金属線が１本しかないことを意味する。これは、デバイスのサイズを縮小する場合に極めて実用的な設計である。また、多層コイルを利用してスイッチング能を高めることも可能である。このようにするには、他の層（単数または複数）の上に連続したコイル層を加えればよい。間に絶縁体を挟んでコイル層同士の間隔をあけ、これを導体バイアで接続してもよい。
【００７６】
永久磁場はカンチレバーをいずれかの状態に保持する（ラッチする）。カンチレバーが右に切り替わると、カンチレバーの底部の導体（Ａｕなど）が底部の接点と接触し、信号線１を接続する。この場合、信号線２は切断される。一方、カンチレバーが左に切り替わると、信号線２が接続されて信号線１は切断される。これによってＳＰＤＴラッチスイッチが形成される。図面では基板上の磁石とパーマロイ層の幅が同一であるが、実際には異なっている場合もある。磁石の幅はパーマロイ層の幅よりも大きくても小さくてもよい。
【００７７】
他の変形例も可能であり、たとえばパーマロイ（または軟質磁気層）と基板の間にバッファ層（たとえばデュリミデ（Ｄｕｒｉｍｉｄｅ）７３２０、ＳＵ−８レジストのようなポリアミドなどの有機材料）を配置してパーマロイ層での応力の問題を最小限に抑えることができる。これを図１０に示す。パーマロイが厚い（すなわち１０ミクロン前後またはこれよりも厚い）場合、応力が比較的高くなり得ることを意味するが、このような場合にバッファ層が極めて有用であることが明らかになっている。バッファ層を使用しないと、場合によっては高い応力によって基板のウエハが大幅に曲がってしまったり、基板が破損してしまうことすらあり得る。
【００７８】
もうひとつの変形例では、パーマロイ（および磁石）を基板上で直接処理するのではなく、実装工程または組立工程で薄めの基板の下に配置することができる。これを図１１に示す。
【００７９】
さらに他の変形例では、カンチレバーは必ずしも撓みヒンジタイプのものでなくてもよい。図１２に示すような一端固定（またはばね板）型にすることも可能である。機械的な設計次第で上側のストッパが必要なことも必要ないこともある。上述のバッファ層とパーマロイ層の配置の変形例もこの構造に適用できるのは間違いない。
【００８０】
もうひとつの変形例にパーマロイ層のコイルおよびカンチレバー側の表面または上面と底面の両方を他の非磁性金属（すなわち、金、銅、アルミニウム、銀など）でコーティングまたは被覆することが可能なものがある。パーマロイ層を他の非磁性金属でコーティングするのは、スイッチをＲＦの用途に用いる場合にＲＦ信号とパーマロイ層との相互作用を防止するためである。言葉を変えると、コーティングした金属によってＲＦ信号を遮蔽することができる。この変形例については後述の図１９に示す。
【００８１】
本発明の別の実施形態によれば、複数の永久磁石を用いてアライメントの制約を緩和する。
【００８２】
図１３Ａおよび図１３Ｂはそれぞれ永久磁石を２つ含むマイクロ磁気ラッチスイッチ１３００の上面図および側面図を示している。スイッチ１３００は、（上述したように）、軟質磁性材料（パーマロイなど）と導電層とで作られたカンチレバーと、カンチレバー支持用ヒンジ（ねじりばね）と、信号線として機能する底部の接点と、Ｓ字形平面導体コイルと、基板と、磁気双極子を形成する頂部および底部の永久磁石（ネオジムなど）とを基本的要素として含む。
【００８３】
２つの磁石の磁化の向きは同一である（同時に＋Ｚ方向または−Ｚ方向）。適切なシーリングと電気接触式リードとを用いてデバイス全体を適当なパッケージ（図示せず）に収容する。２つの磁石を用いることで、カンチレバーのある領域で一定かつ一様な磁場が得られる。この２つの磁石が同じ（厚さおよび磁化など）であれば、カンチレバーの水平面からの磁石の２つの距離（ｄ１およびｄ２）はほぼ等しくなる。厚さが異なる場合、磁力線の大半が水平面に対して垂直になるように２つの距離（ｄ１およびｄ２）を設計しなければならない。また、２つの磁石が同じ場合はカンチレバーの中心線（ヒンジのラインとは一致しない場合がある）を磁石の中心近辺に配置し、端部からの距離２つ（ｗ１およびｗ２）がほぼ等しくなるようにしなければならない。
【００８４】
Ｓ字形コイルによってスイッチング磁場を発生させ、ひとつの状態から他の状態にカンチレバーを切り替える。永久磁場はカンチレバーをいずれかの状態に保持する（ラッチする）。カンチレバーが右に切り替わると、カンチレバーの底部の導体（Ａｕなど）が底部の接点と接触し、信号線１を接続する。この場合、信号線２は切断される。一方、カンチレバーが左に切り替わると、信号線２が接続されて信号線１は切断される。これによってＳＰＤＴラッチスイッチが形成される。
【００８５】
図１３Ｃは、本発明による、磁気双極子を形成する永久磁石と多区画（ｍｕｌｔｉ−ｓｅｃｔｉｏｎａｌ）軟質磁気層とを含む実施形態を示し、これによってカンチレバーの状態を保持するための一様かつ垂直な磁場が得られる。上述したように、切り替えの目的でコイルも組み合わされている。軟質磁気層を複数の区画に分割し、優先的磁化作用を利用して磁場のＺ成分を大きくすると同時にＸ成分を小さくする。
【００８６】
図１３Ｄは、磁石のアライメントを簡素化するための２つの高透磁率磁気層と２つの永久磁石とを含む実施形態を示している。このスイッチは、第１の高透磁率磁気層６０２と、基板６０４と、第２の高透磁率磁気層７０２と、誘電体層６０８および６１０と、コイル７１２と、底部の導体６１４と、カンチレバーアセンブリ６１６（少なくとも軟質磁気層６１８を含む）と、頂部の永久磁気層６２２と、磁化の向きが垂直方向に同一の底部の永久磁気層１３０２とを要素として含む。好ましくは、６２２によって生じる磁場の水平成分がカンチレバー６１６付近で大幅に小さくなるように永久磁石６２２および１３０２の表面ならびに高透磁率磁気層７０２および６０２の表面がすべてカンチレバー６１６の水平面６３０に対して平行である。
【００８７】
図１４Ａ〜図１４Ｃは、一様な磁場を発生させる上での磁気双極子の有用性を裏付けるシミュレーション結果を示している。これらの図面は、永久磁石を１本用いる場合（ａ）と永久磁石の双極子を用いる場合（ｂ）の磁場分布を比較したものを示している。例示のみを目的とし、限定するものではないが、各磁石（アルニコ）の寸法は幅＝２５００ｍｍ、厚さ＝１５００ｍｍである。２つの磁石間の距離は双極子構成で１０００ｍｍである。磁力線（矢印）が一様で分布される領域は（ａ）の場合よりも（ｂ）の場合の方が大きい。このマイクロ磁気ラッチスイッチを磁気双極子の中央の領域に配置すると好ましい。カンチレバーの長軸が磁場に対して垂直であると好ましい。本願発明者らは、このシミュレーションでの磁性材料としてアルニコを利用した。他の永久磁石（ネオジムなど）の場合もおしなべて同じ結果が得られる。図１４Ｃでは、一方の磁石の左から右に水平線に沿って磁場（Ｂ）の水平（ｘ）成分をプロットする。この線は下側の磁石の約６５０ｍｍ上（双極子の中心よりも１００ｍｍ下）にある。これらの結果から、双極子のギャップ領域（ｂ）では、磁石を１本用いる場合（ａ）の対応する領域の磁場線よりも磁力線が垂直になることがさらに裏付けられる。
【００８８】
図１５Ａおよび図１５Ｂは、別のマイクロ磁気ラッチスイッチ１５００の上面図および側面図を示している。このスイッチは、軟質磁性材料（パーマロイなど）と導電層とで作られたカンチレバーと、カンチレバー支持用ヒンジ（ねじりばね）と、信号線として機能する底部の接点と、Ｓ字形平面導体コイルと、基板上の底部のパーマロイ層（または他の軟質磁性材料）と、頂部の永久磁石（ネオジムなど）とを基本的要素として含む。底部の軟質磁気層と頂部の永久磁石とが磁気双極子を形成している。磁石の磁化の向きは＋Ｚ方向または−Ｚ方向のいずれかである。磁気双極子によって、カンチレバーをオンまたはオフのいずれかの状態に保持するのに必要なほぼ一様な磁場が生成される。
【００８９】
（図面では永久磁石の下にあるスイッチ構造を明確に示すために一番上の磁石に窓を開けてある。実際には、平坦な永久磁石は中実かつ全体が一様であり、永久磁石にこのような窓または空間部分は存在しない。）
【００９０】
適切なシーリングと電気接触式リードとを用いてデバイス全体を適当なパッケージ（図示せず）に収容する。カンチレバーの水平面からの磁石およびパーマロイ層の２つの距離（ｄ１およびｄ２）とを等しくしてもよい（ｄ１＝d２）し、あるいはこれらの距離を異なるようにしてもよい（ｄ１≠ｄ２）。また、性能を改善する目的で、カンチレバーの中心線（ヒンジのラインとは一致しない場合がある）を磁石の中心近辺に配置し、端部からの距離２つ（ｗ１およびｗ２）がほぼ等しくなるようにすることができる。しかしながら、カンチレバーの中心線を磁石の中心から離して配置することも可能であり、これでもデバイスは機能する。
【００９１】
コイルに正または負の電流パルスを印加してＳ字形コイルによってスイッチング磁場を発生させ、ひとつの状態から他の状態にカンチレバーを切り替える。図面ではカンチレバーの下にあるコイルの有効巻数が５である。しかしながら、コイルの巻数ｎは正の整数（１≦ｎ≦∞）であれば任意に定めることができる。巻数が１の場合、カンチレバーの下にはスイッチ用の金属線が１本しかないことを意味する。これは、デバイスのサイズを縮小する場合に極めて実用的な設計である。永久磁場はカンチレバーを２つの安定した状態のうちいずれか一方に保持する（ラッチする）。カンチレバーが右に切り替わると、カンチレバーの底部の導体（Ａｕなど）が底部の接点と接触し、信号線１を接続する。この場合、信号線２は切断される。一方、カンチレバーが左に切り替わると、信号線２が接続されて信号線１は切断される。これによってＳＰＤＴラッチスイッチが形成される。図面では基板上の磁石とパーマロイ層の幅が同一であるが、実際には異なっている場合もある。磁石の幅はパーマロイ層の幅よりも大きくても小さくてもよい。
【００９２】
他の変形例も可能であり、たとえば、永久磁石のうち一方を基板の上で直接配置または製造することが可能である。軟質磁気層とコイルをカンチレバーの上に配置することができる。この構成を図１６に示す。
【００９３】
図１６は、頂部のパーマロイ層（または他の軟質磁性材料）と底部の永久磁石とを基板上に有する、Ｓ字形コイルを含む単極双投（ＳＰＤＴ）マイクロ磁気ラッチスイッチの異なる実施形態の側面図である。このスイッチは、軟質磁性材料（パーマロイなど）と導電層とで作られたカンチレバーと、カンチレバー支持用ヒンジ（ねじりばね）と、信号線として機能する底部の接点と、Ｓ字形平面導体コイルと、磁気双極子を形成している基板上の頂部のパーマロイ層（または他の軟質磁性材料）および底部の永久磁石（ネオジムなど）とを基本的要素として含む。磁石の磁化の向きは＋Ｚ方向または−Ｚ方向のいずれかである。適切なシーリングと電気接触式リードとを用いてデバイス全体を適当なパッケージ（図示せず）に収容する。Ｓ字形コイルによってスイッチング磁場を発生させ、ひとつの状態から他の状態にカンチレバーを切り替える。永久磁場はカンチレバーをいずれかの状態に保持する（ラッチする）。
【００９４】
あるいは、一端固定（またはばね板）タイプのスイッチを図１７に示す。底部のコンタクトパッドと永久磁石の底面がスイッチング作動時にストッパとして機能する。
【００９５】
図１８Ａ〜図１８Ｄは、無線周波数（ＲＦ）信号を伝達するのに適した伝送路を組み入れた実施形態を示している。図１８Ａはスイッチ１８００の上面図である。図１８Ｂは、カンチレバーの長軸に沿った線ｂ−ｂ’での断面図である。図１８Ｃはカンチレバーのねじりばねを通る線ｃ−ｃ’での断面図である。図１８Ｄは端すなわちカンチレバーの接触領域を通る線ｄ−ｄ’での断面図である。
【００９６】
この実施形態では、マイクロ磁気ラッチスイッチは、底部の永久磁石１３０２と、頂部の永久磁石６１２と、基板６０４と、導線１８０２（すなわち１本のコイル線）と、第１の信号線１８０４と、第２の信号線１８０６と、カンチレバーアセンブリ６１６（底部の導電層１８１０、第１の軟質磁気層１８１２、第２の磁気層６１８）と、ねじりばね６２０の基本的要素からなる。一般には磁気双極子の中央付近であるカンチレバー６１６が配置された領域で一様かつ一定の磁場を発生させる磁気双極子が２つの永久磁石によって形成される。磁束線はカンチレバーの表面に対して垂直である。適切なスペーサとパッケージによって磁石を支持する。カンチレバー６１６は、ねじりばね６２０によって両側から支持される。この静止状態で、カンチレバーは右に着地する（信号線１８０６を閉じる）か左に着地する（信号線１８０４を閉じる）かのいずれかである。１本の導電線１８０２を流れる電流パルスによって一時磁場が発生する。これによってカンチレバーの軟質磁気層６８１および１８１２ならびに６１８で磁化を再アライメントし、２つの状態の間でカンチレバーを切り替えることができる。よって、このスイッチは単極双投スイッチをラッチしている。信号線をライン１８０２から切り離すために導電線１８０２に設けられた開口がエリア１８２０である。導電線１８３０および１８３２はアース線である。
【００９７】
この実施形態では、信号線１８０４および１８０６、アース線１８３０／１８３２、導電線１８０２（カンチレバーを切り替えるための単線コイルとして作用）をすべて同じステップ（単数または複数）で製造し、製造工程を簡素化する。このデバイスを製造するには以下の汎用的な手順を用いることができる。（１）（任意に基板に絶縁処理をほどこしてあるか否かに応じて）基板上に誘電体層を堆積または成長させ、（２）導電層（１８０４、１８０６、１８０２、１８３０、１８３２）を成長させてパターン形成し、（３）犠牲層（フォトレジスト、ポリイミドなど）を堆積させ、続いて開口を形成する。このデバイスを製造するための他の方法も関連技術の当業者には明らかであろう。
【００９８】
図１９は、無線周波数（ＲＦ）信号を伝達するのに適した伝送路を組み入れた別の実施形態を示している。図１９Ａはスイッチ１９００の上面図である。図１９Ｂは、カンチレバーの長軸に沿った線ｂ−ｂ’での断面図である。図１９Ｃはカンチレバーのねじりばねを通る線ｃ−ｃ’での断面図である。図１９Ｄは支持梁１９０２を横切る線ｄ−ｄ’での断面図である。
【００９９】
この実施形態では、マイクロ磁気ラッチスイッチは、底部の永久磁石１３０２と、頂部の永久磁石６１２と、基板６０４と、導線１８０２と、第１の信号線１８０４と、第２の信号線１８０６と、カンチレバーアセンブリ６１６（底部の導電層１８１０、第１の軟質磁気層１８１２、複数の区画のある第２の磁気層６１８）と、ねじりばね６２０と、さまざまな支持用梁１９０２の基本的要素からなる。一般には磁気双極子の中央付近であるカンチレバー６１６が配置された領域で一様かつ一定の磁場を発生させる磁気双極子が２つの永久磁石によって形成される。磁束線はカンチレバーの表面に対して垂直である。適切なスペーサとパッケージによって磁石を支持する。カンチレバー６１６は、ねじりばね６２０によって両側から支持される。この静止状態で、カンチレバーは右に着地する（信号線１８０４を閉じる）か左に着地する（信号線１８０６を閉じる）かのいずれかである。１本の導電線１８０２を流れる電流パルスによって一時磁場が発生する。これによってカンチレバーの軟質磁気層１８１２および６１８で磁化を再アライメントし、２つの状態の間でカンチレバーを切り替えることができる。よって、このスイッチは単極双投スイッチをラッチしている。任意の導電アース面１９１０および１９１２をスイッチ６１６の上下に配置し、コプレーナウェーブガイド構造を形成することも可能である。
【０１００】
スイッチアレイ
スイッチユニットを互いに並べて製造することで、ｍ×ｎのデバイスアレイを作製することができる（ｍおよびｎは正の整数であれば何でもよい）。これを図２０〜図２１に示す。図２０は１行だけのスイッチで構成されるアレイの上面図である。図２１は３行のスイッチで構成されるアレイの上面図である。アレイ状のスイッチでのゆとりのある磁石のアライメントについては、永久磁石とパーマロイ層の上述した構成のどれに準じてもよい。図２２〜図２９の実施形態は例示のためのものであり、限定を目的とするものではない。
【０１０１】
他の実施形態
図３０Ａおよび図３０Ｂは、それぞれマイクロ磁気ラッチスイッチのさらに別の実施形態の上面図および端面図を示しているが、この場合のカンチレバーは上下ではなく横方向に動く。この単極双投（ＳＰＤＴ）マイクロ磁気ラッチスイッチ３０００は、軟質磁性材料（パーマロイなど）と導電層とで作られたカンチレバーと、カンチレバー支持用ヒンジと、信号線として機能する接点と、Ｓ字形平面導体コイルと、基板と、磁気双極子を形成する左右の永久磁石（ネオジムなど）とを基本的要素として含む。２つの磁石の磁化の向きは同一である（同時に＋Ｘ方向または−Ｘ方向）。適切なシーリングと電気接触式リードとを用いてデバイス全体を適当なパッケージ（図示せず）に収容する。
【０１０２】
２つの永久磁石を用いることで、カンチレバーのある領域で一定かつ一様な磁場が得られる。この２つの磁石が同じ（厚さおよび磁化など）であれば、カンチレバーの垂直面からの磁石の２つの距離はほぼ等しくなる。厚さが異なる場合、磁力線が垂直面に対して垂直になるように２つの距離を設計しなければならない。また、磁石の中心同士を結ぶ線の近辺にカンチレバーの中心を配置しなければならない。
【０１０３】
Ｓ字形コイルによってスイッチング磁場を発生させ、ひとつの状態から他の状態にカンチレバーを切り替える。永久磁場はカンチレバーをいずれかの状態に保持する（ラッチする）。カンチレバーが右に切り替わると、カンチレバーの右側の導体（Ａｕなど）が右側の接点と接触し、信号線１を接続する。この場合、信号線２は切断される。一方、カンチレバーが左に切り替わると、信号線２が接続されて信号線１は切断される。これによってＳＰＤＴラッチスイッチが形成される。他のいくつかの変形例が可能であり、たとえば２つの永久磁石のうち一方は必ずしも永久磁石でなくてもよく、永久磁石１つと軟質磁石であっても双極子を形成して双極子の中心領域に一様な磁場線が発生するであろう。
【０１０４】
図３１はマイクロ磁気ラッチスイッチの別の実施形態を示している。この実施形態では、垂直方向に磁化された、中心軸Ａの中空すなわち管の形状をした円筒形の永久磁石３１５０を用いて静磁場を得る。永久磁石３１５０の頂部と底部に高透磁率磁気層６０２および８０２を配置し、カンチレバー６１６付近の水平磁場成分を低減する。
【０１０５】
図３２Ａおよび図３２Ｂは、それぞれマイクロ磁気ラッチスイッチを永久磁石と一緒に他の能動／受動半導体デバイスおよび回路と統合するための実施形態の上面図および側面図を示している。永久磁石は既製の磁石（ネオジムなど）であってもよいし、スクリーン印刷およびパターン形成の手法を利用して統合したポリマー磁石であってもよい。単線コイルスイッチを利用して空間を節約することもできる。このように、本発明のマイクロ磁気ラッチスイッチは、能動半導体電子デバイスおよび／または光デバイスと一体に集積化することが可能なものである。
【０１０６】
図３３〜図３５は、ＣＰＷアーキテクチャを利用してＲＦ  ＭＥＭＳマイクロ磁気ラッチスイッチを作製するためのさらに他の方法を示している。図３３で接地−信号−接地の構成で示すコプレーナウェーブガイド（ＣＰＷ）の一方の側にカンチレバースイッチが設けられている。このデバイスのアクティブなスイッチング構成要素は、オンチップＣＰＷに設けられたギャップを電気的にシャントしてスイッチをＯＮにし、ギャップを開いてスイッチをＯＦＦにする可動カンチレバーである。カンチレバーをＣＰＷの中央にある導体とだけ接触させるために、図３３に示すように、接点「バンプ」に電気めっきをほどこす。カンチレバーとＣＰＷとの間で接点の適切なアライメントを保証できるようにするための別の方法を図３４に示す。ＣＰＷを曲げることで、その全体の長さを短くすると同時に導波管とボンドパッドの大半をデバイス部分から分離させている。
【０１０７】
図３４は、図３３に示すＣＰＷスイッチのアライメントの許容範囲を緩和するための方法を示している。上記のＣＰＷアーキテクチャ（図３３）を利用して、動きのあるカンチレバー接点を中央の導体のコンタクトバンプと正確に位置合わせしなければならず、さもなければカンチレバーが隣接するアース線のうちの１本に短絡してしまうことがある。これに対する解決策は、ＣＰＷを平らな誘電物質で完全に被覆し、ギャップ（およびコンタクトパッド）のいずれかの側に穴またはバイアを設けて接触点を露出させることである。その後、金などの導電性材料を電気めっきしてバイアをふさぎ、表面に隆起した接点「バンプ」を形成する。
【０１０８】
図３５は、上部の導体を下にある接地面（図面では図示せず）から分離するのに用いられる平面の誘電体層を示している。ＣＰＷを曲げることで、その全体の長さを短くすると同時に導波管とボンドパッドの大半をデバイス部分から分離させている。
【０１０９】
光スイッチ
電気リレーを例にあげて上述した機構、原理および手法を、通信または他の光学系で用いるのに適した光スイッチの製造に利用してもよい。光スイッチのさまざまな実施形態において、カンチレバーの磁気感受性の部分を鏡または光を反射する他の素材に固定することができる。カンチレバーが「開」状態から「閉」状態に切り替わると、以下においてさらに十分に説明するように、信号が適宜反射または吸収されるよう反射面が光信号に曝露または光信号から隠される。
【０１１０】
スイッチのカンチレバーを反射鏡として機能させることも可能である。図３６Ａおよび図３６Ｂは、それぞれ基板の底部に永久磁石が設けられた（実装されるなど）光スイッチの上面図および側面図を示している。カンチレバーの下で電気接点を設けると、信号線の状態を電気的に読み取ってカンチレバーの状態を確認できる都合のよい方法が得られる。しかしながら、これらの電気接点は必要不可欠のものではない。切り替え対象となる光はカンチレバーの反射性の（たとえば鏡面化した）表面に衝突し、スイッチの状態によって右または左に偏向する（出力されるなど）。ここではＳ字形コイルを図示してあるが、本願明細書の開示内容に基づいて関連技術の当業者であれば明らかであろうように他のコイル構成を利用することもできる。さらに、上述した以外のゆとりのある他のアライメント構成を用いて光スイッチを実現してもよい。
【０１１１】
たとえば、頂部の永久磁石を含む光スイッチの別の実施形態を図３７Ａ〜図３７Ｄに示す。図３７Ａは、カンチレバーの上に永久磁石を装着する前の光スイッチの一部を示している。図３７Ｂは、カンチレバーの上に装着する前の狭いスリットのある頂部の永久磁石を示している。図３７Ｃはカンチレバーの上に永久磁石を組み立てた後の光スイッチの上面図である。磁石の下にある部品は頂部の永久磁石に妨げられて見えない。図３７Ｄはカンチレバーの上に永久磁石を組み立てた状態の光スイッチの側面図である。光（入力レーザ光線など）は磁石に設けられた狭いスリットを通って伝搬し、カンチレバーの表面に到達し、続いてカンチレバーで反射して最後はスリットを通って入力レーザの方向とは別の方向に出て行く。
【０１１２】
円筒形の磁石を含む光スイッチのさらに他の例を図３８Ａ〜図３８Ｂに示す。この光スイッチは、基板３８２０と、導体コイル３８３３と、誘電体層３８３４と、カンチレバー３８４０（底部のシード層３８４１、パーマロイ（または他の材料）の薄層３８４２、軟質磁気層３８４３、反射層３８４４）と、ねじりばね３８４５と、光ファイバ線３８６１、３８６２、３８６３（適切な終端部、レンズなどを含む）と、円筒形の永久磁石３８５０（またはカンチレバーの表面に対して垂直に一様な磁場が得られる他の任意の形状）とを基本的要素として含む。距離ｄ１、ｄ２、ｗ１、ｗ２については、カンチレバー３８４０が磁石の中心または中心付近にくるように選択する。この構成では、カンチレバーミラー３８４０には上述したように２つの安定した位置がある。コイル３８３３を流れる電流パルスによってカンチレバーミラー３８４０が２つの安定した状態の間で切り替わる。光ファイバ３８６１からの光信号３８６１をカンチレバーミラー３８４０に照射し、右の光ファイバ３８６３に向かって反射させる（矢印３８１３で示す）か左の光ファイバ３８６２に向かって反射させる（矢印３８１２で示す）。これによって１×２の光スイッチが形成される。この実施形態を拡張してｎ×２ｎの光スイッチアレイを作製できるようにするのは容易である。
【０１１３】
実装
本発明で取り扱うマイクロ磁気ラッチスイッチなどの無線周波数用途向けの集積回路を実装することは、些細な事項ではない。ワイヤボンディングまたはリボンボンディング、フリップチップ実装などの従来のさまざまな実装手法を利用することができ、あるいはウエハスケールの実装さえも利用することができる。外部磁場および／または外部の電界がマイクロ磁気スイッチのラッチ機能に影響しないことが重要である。したがって、さまざまな形状および構成の金属板または筐体を利用して外部磁場がスイッチ操作に影響するのを防ぐことが可能である。当業者であれば理解できるであろうように、さまざまな金属、金属合金およびエネルギ吸収材料または層を用いることが可能である。さらに、本願明細書に記載の教示内容に基づいて当業者であれば理解できるであろうように、このような板、筐体または層の形状、厚さおよび他の寸法はそれぞれの実現例ごとに決まる。
【０１１４】
マイクロ磁気ラッチスイッチの特定用途での使用
本発明のマイクロ磁気ラッチスイッチは極めて多くの製品に利用可能なものであり、多様なカテゴリーの品物のうち数例だけをみても、家庭用機器および業務用機器、家庭用電化製品、軍用品、医療器具およびあらゆるタイプの車両などがあげられる。以下に述べる実施形態のうちいくつかについては図示していないが、明細書の説明および図示の他の実施形態があれば当業者が本発明を作製および利用するのに十分である。
【０１１５】
結論
以上、本発明のさまざまな実施形態を説明したが、これらの実施形態は一例にすぎず、限定ではないことは理解できよう。本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく本発明の形態および内容にさまざまな変更をほどこし得ることは関連技術の当業者であれば明らかであろう。後に開発される可能性のある関連技術（単数または複数）内の技術および用語に照らした場合はなおさらである。
【０１１６】
上記においては、特定機能の実行とその関係を示す構造的および機能的な基本単位、要素またはモジュールを用いて本発明を説明した。本願明細書では、説明の便宜上これらの基本単位の境界を定めてある。特定の構造、機能およびその関係を適宜実現できる限りにおいて、別の構造および境界を定めることが可能である。よって、このような別の境界も本願で権利請求する発明の範囲および趣旨に包含される。周知の材料や独立した構成要素などによってこれらの基本単位を実現できることは当業者であれば分かるであろう。したがって、本発明の外延および範囲は上述した代表的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲およびその等価物によってのみ定義されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１Ａ】スイッチの代表的な実施形態の側面図である。
【図１Ｂ】スイッチの代表的な実施形態の上面図である。
【図２】双安定性が得られる原理を示している。
【図３】透磁率の異なる（ｍ１＞＞ｍ２）２種類の素材の境界部分における磁場の境界条件（Ｈ）を示している。
【図４】本発明による磁束分布をコンピュータシミュレーションしたものを示している。
【図５Ａ】図４の磁束の抽出水平成分（Ｂｘ）を示す。
【図５Ｂ】図４の磁束の抽出水平成分（Ｂｘ）を示す。
【図５Ｃ】図４の磁束の抽出水平成分（Ｂｘ）を示す。
【図６Ａ】本発明の一態様による永久磁石のアライメントが緩和されたマイクロ磁気ラッチスイッチ６００の上面図を示す。
【図６Ｂ】本発明の一態様による永久磁石のアライメントが緩和されたマイクロ磁気ラッチスイッチ６００の側面図を示す。
【図７】本発明によるマイクロ磁気ラッチスイッチの別の実施形態を示している。
【図８】本発明によるマイクロ磁気ラッチスイッチの別の実施形態を示している。
【図９Ａ】本発明の別の特徴のあるマイクロ磁気ラッチスイッチの上面図を示している。
【図９Ｂ】本発明の別の特徴のあるマイクロ磁気ラッチスイッチの側面図を示している。
【図１０】本発明によるバッファ層のあるマイクロ磁気ラッチスイッチを示している。
【図１１】本発明による薄めの基板の下にパーマロイが配置されたマイクロ磁気ラッチスイッチを示している。
【図１２】本発明による一端固定（またはばね板）型マイクロ磁気ラッチスイッチを示している。
【図１３Ａ】本発明による永久磁石を２つ含むマイクロ磁気ラッチスイッチ１３００の上面図を示している。
【図１３Ｂ】本発明による永久磁石を２つ含むマイクロ磁気ラッチスイッチ１３００の側面図を示している。
【図１３Ｃ】本発明による、磁気双極子を形成する永久磁石と多区画軟質磁気層とを含む実施形態を示している。
【図１３Ｄ】本発明による２つの高透磁率磁気層と２つの永久磁石とを含む実施形態を示している。
【図１４Ａ】本発明による、一様な磁場を発生させる上での磁気双極子の有用性を裏付けるシミュレーション結果を示している。
【図１４Ｂ】本発明による、一様な磁場を発生させる上での磁気双極子の有用性を裏付けるシミュレーション結果を示している。
【図１４Ｃ】本発明による、一様な磁場を発生させる上での磁気双極子の有用性を裏付けるシミュレーション結果を示している。
【図１５Ａ】本発明による別のマイクロ磁気ラッチスイッチ１５００の上面図を示している。
【図１５Ｂ】本発明による別のマイクロ磁気ラッチスイッチ１５００の側面図を示している。
【図１６】本発明によるＳ字形コイルを含む単極双投（ＳＰＤＴ）マイクロ磁気ラッチスイッチの異なる実施形態の側面図である。
【図１７】本発明による一端固定（またはばね板）型マイクロ磁気ラッチスイッチを示している。
【図１８Ａ】本発明による無線周波数（ＲＦ）信号を伝達するのに適した伝送路を組み入れた実施形態を示している。
【図１８Ｂ】本発明による無線周波数（ＲＦ）信号を伝達するのに適した伝送路を組み入れた実施形態を示している。
【図１８Ｃ】本発明による無線周波数（ＲＦ）信号を伝達するのに適した伝送路を組み入れた実施形態を示している。
【図１８Ｄ】本発明による無線周波数（ＲＦ）信号を伝達するのに適した伝送路を組み入れた実施形態を示している。
【図１９Ａ】本発明による無線周波数（ＲＦ）信号を伝達するのに適した伝送路を組み入れた別の実施形態を示している。
【図１９Ｂ】本発明による無線周波数（ＲＦ）信号を伝達するのに適した伝送路を組み入れた別の実施形態を示している。
【図１９Ｃ】本発明による無線周波数（ＲＦ）信号を伝達するのに適した伝送路を組み入れた別の実施形態を示している。
【図１９Ｄ】本発明による無線周波数（ＲＦ）信号を伝達するのに適した伝送路を組み入れた別の実施形態を示している。
【図２０】本発明によるさまざまなマイクロ磁気ラッチスイッチアレイの実施形態を示している。
【図２１】本発明によるさまざまなマイクロ磁気ラッチスイッチアレイの実施形態を示している。
【図２２】本発明によるさまざまなマイクロ磁気ラッチスイッチアレイの実施形態を示している。
【図２３】本発明によるさまざまなマイクロ磁気ラッチスイッチアレイの実施形態を示している。
【図２４】本発明によるさまざまなマイクロ磁気ラッチスイッチアレイの実施形態を示している。
【図２５】本発明によるさまざまなマイクロ磁気ラッチスイッチアレイの実施形態を示している。
【図２６】本発明によるさまざまなマイクロ磁気ラッチスイッチアレイの実施形態を示している。
【図２７】本発明によるさまざまなマイクロ磁気ラッチスイッチアレイの実施形態を示している。
【図２８】本発明によるさまざまなマイクロ磁気ラッチスイッチアレイの実施形態を示している。
【図２９】本発明によるさまざまなマイクロ磁気ラッチスイッチアレイの実施形態を示している。
【図３０Ａ】本発明によるマイクロ磁気ラッチスイッチのさらに別の実施形態の上面図を示しているが、この場合のカンチレバーは上下ではなく横方向に動く。
【図３０Ｂ】本発明によるマイクロ磁気ラッチスイッチのさらに別の実施形態の端面図を示しているが、この場合のカンチレバーは上下ではなく横方向に動く。
【図３１】本発明によるマイクロ磁気ラッチスイッチの別の実施形態を示している。
【図３２Ａ】本発明によるマイクロ磁気ラッチスイッチを永久磁石と一緒に他の能動／受動半導体デバイスおよび回路と統合するための実施形態の上面図を示している。
【図３２Ｂ】本発明によるマイクロ磁気ラッチスイッチを永久磁石と一緒に他の能動／受動半導体デバイスおよび回路と統合するための実施形態の側面図を示している。
【図３３】本発明によるＣＰＷアーキテクチャを利用してＲＦ  ＭＥＭＳマイクロ磁気ラッチスイッチを作製するためのさらに他の方法を示している。
【図３４】本発明によるＣＰＷアーキテクチャを利用してＲＦ  ＭＥＭＳマイクロ磁気ラッチスイッチを作製するためのさらに他の方法を示している。
【図３５】本発明によるＣＰＷアーキテクチャを利用してＲＦ  ＭＥＭＳマイクロ磁気ラッチスイッチを作製するためのさらに他の方法を示している。
【図３４】本発明による図３３に示すＣＰＷスイッチのアライメントの許容範囲を緩和するための方法を示している。
【図３５】本発明による頂部の導体を下にある接地面から分離するのに用いられる平面の誘電体層を示している。
【図３６Ａ】本発明による基板の底部に永久磁石が設けられた光スイッチの上面図を示している。
【図３６Ｂ】本発明による基板の底部に永久磁石が設けられた光スイッチの側面図を示している。
【図３７Ａ】本発明による頂部の永久磁石を含む光スイッチの別の実施形態を示している。
【図３７Ｂ】本発明による頂部の永久磁石を含む光スイッチの別の実施形態を示している。
【図３７Ｃ】本発明による頂部の永久磁石を含む光スイッチの別の実施形態を示している。
【図３７Ｄ】本発明による頂部の永久磁石を含む光スイッチの別の実施形態を示している。
【図３８Ａ】本発明による光スイッチのさらに別の実施形態を示している。
【図３８Ｂ】本発明による光スイッチのさらに別の実施形態を示している。
【図４Ａ】
2004533710.tif 000003
【図４Ｂ】
2004533710.tif 000004
【図５Ａ】
2004533710.tif 000005
【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
2004533710.tif 000009
【図１０】
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【図１１】
2004533710.tif 000011
【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
2004533710.tif 000014
【図１３Ｃ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
2004533710.tif 000033
【図３３】
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【図３４】
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【図３６Ａ】
2004533710.tif 000036
【図３６Ｂ】
2004533710.tif 000037
【図３７Ａ】
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【図３７Ｂ】
2004533710.tif 000039
【図３７Ｃ】
2004533710.tif 000040
【図３７Ｄ】
2004533710.tif 000041
【図３８Ａ】
2004533710.tif 000042
【図３８Ｂ】
2004533710.tif 000043
【国際公開パンフレット】
2004533710.tif 000044
2004533710.tif 000045
2004533710.tif 000046
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【国際調査報告】
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