本发明的目的是克服上述缺陷。利用上述类型的集成电路实现该 目的，其特征在于，连接单元是微型继电器，每个微型继电器包括过 渡空间中安排的导电单元，该导电单元适合于依据电磁控制信号在第 一位置和第二位置之间运动，进而依据它是在第一位置还是在第二位 置断开或闭合电路。
事实上，通过使用微型继电器可以解决一些缺陷。在本说明书和 权利要求书中，继电器被认为是一个器件，其中利用该导电单元与该 电路的两个点物理接触使该电路闭合，并且其中利用该导电单元与该 电路的至少一个点的物理分离断开该电路。
微型继电器的使用允许(模拟连接矩阵)在更大的频率范围内运 行。优选地，模拟连接矩阵适合于切换频率范围在0到1GHz之间的 信号，更可取地，适合于切换频率范围在0到10GHz之间的信号。
此外，可以达到更低的内阻，优选地，微型继电器的接触电阻低 于100毫欧，更可取地，低于10毫欧。
另外，微型继电器的使用允许模拟连接矩阵在远高于固态器件之 工作电压和功率范围的电压和功率范围下运行，或者至少以更廉价的 方式运行。
有利的是，每个微型继电器有其较大尺寸(优选地，微型继电器 大致为平面，其厚度尺寸远远低于其长度和宽度)，不超过500微米 ×500微米，优选地，不超过100微米×100微米。从而能够在1cm2的 印刷电路上包含1000个以上的继电器，这足以形成如下描述的彼此之 间完全互连的32个模拟i/o触点的矩阵。
下面说明用来获取能够集成到集成电路中的微型继电器的方式。
与本发明的集成电路一样的集成电路使得印刷电路的设计更简 单，这归因于以下事实，可以用简单方式实现印刷电路的不同分立元 件之间的互连，只不过要把这些元件安排在集成电路的周围并把它们 固定到集成电路上。其后，通过合适的编程，可以建立感兴趣的元件 之间的连接。此外，可以采用更简单的方式对设计进行调整、修正或 变更。甚至可以在印刷电路中包含某些冗余元件或具有相同值的元件， 目的是最终使用它们中的一个元件。其他元件将保持与集成电路的连 接，但是模拟矩阵将不连接它和该电路的任何其他元件。
另一个优点是能够检查所有的电连接，这是因为所有的模拟i/o 触点都可以接通。
另一个附加优点是采用数字形式调整滤波器、放大器和其他系统 的可能性，这是因为可以包含特定模拟元件的许多值，并且每个时刻 可以连接它们中的任何一个(它们中的一个或多个)，从而那个(或 那些)元件总是连接的，由此获得最佳结果。例如，通过适合于用按 照本发明的集成电路连接或断开的10个电容器，能够达到10比特的 调谐精度。
这些优点能够降低要使用的印刷电路的层数及其表面积，从而能 够节省成本，减少尺寸和重量。
有利的是，按照本发明的集成电路至少包括一个第二模拟连接矩 阵，第二模拟连接矩阵具有多个第二模拟i/o触点，第二模拟i/o触点 具有多个互连，互连是经由第二连接单元的彼此之间相对的电连接， 第二连接单元是微型继电器，其中每个微型继电器包括过渡空间中安 排的导电单元，该导电单元适合于依据电磁控制信号在第一位置和第 二位置之间运动，并且依据它是在第一位置还是在第二位置断开或闭 合电路，其中多个模拟i/o触点电连接到多个第二模拟i/o触点。
实际上，如果希望大量模拟i/o触点，则可以开发能够在不同模 拟i/o触点之间直接建立连接的单一模拟连接矩阵。然而，有利的是， 提供多个(两个或更多)相互连接的模拟连接矩阵。对于最终用户， 组件(在最终集成电路中)似乎是单一模拟连接矩阵，但是每一个都 有少量模拟i/o触点的多个模拟连接矩阵的使用，能够减少必需的继电 器的数量，从而保持高的互连水平。
从通用性的观点看，优选地，每个模拟i/o触点都有与每一个剩 余的模拟i/o触点的电连接。按照这种方式，互连性、灵活性和通用性 是完全的。由于同样原因，有不止一个模拟连接矩阵也是有利的，每 个第二模拟i/o触点都有与每一个剩余的第二模拟i/o触点的电连接。
然而，完全互连性意味着需要包含大量继电器，可取的是，可以 牺牲某种程度的互连性，以换取较少的复杂性和/或可以有大量模拟i/o 触点的可能性。关于这一点，有利的是，至少一个模拟i/o触点缺少与 至少一个剩余的模拟i/o触点的电连接。
模拟连接矩阵需要接收一系列控制信号，以断开或闭合相应的继 电器，控制信号是按照特定方式建立不同模拟i/o触点之间的连接的信 号。优选地，这些信号是由包含在模拟连接矩阵或至少包含在集成电 路中的微型继电器的控制电路生成的。在这种情况中，集成电路还配 备有控制i/o触点，利用控制i/o触点对控制电路进行编程、控制和供 电。
优选地，每个电连接是由仅一个微型继电器形成的。然而可取的 是，特别是在复合模拟连接矩阵的情况中，可以包含内部互连节点， 从而某些电连接是由不止一个微型继电器和至少一个内部互连节点形 成的。然而，复杂性的增加意味着通过从总体上降低模拟连接矩阵的 复杂性来补偿此种类型的电连接。
此外，本发明的目的是“通用”电路或模拟可编程电路。实际上， 由于使用模拟连接矩阵作为上面描述的集成电路，所以能够设计具有 若干无源元件(如电阻器、线圈和/或电容器)和/或有源元件(如放大 器、晶体管、二极管和/或其他半导体器件)以及其组合的电路，也可 以包含具有相同类型但是具有不同值的电子元件，并且它们都与该模 拟连接矩阵相连。仅仅通过对该模拟连接矩阵进行适当编程，就可以 使该“通用”电路在执行某一电气功能或电子功能的任一特定电路中变 形。此外，通过使用此种类型的“通用”电路，可以更快的改变设计， 改进或调整先前的设计，或修正错误，所有这些仅仅需要对模拟连接 矩阵进行重新编程。这在许多情况中是特别有利的，这归因于以下事 实，它能够加快设计步伐，例如，在已经开始生产某个产品的时候， 如果检测到设计缺陷，则本发明特别有用。实际上，在这种情况中， 仅仅通过对模拟连接矩阵进行重新编程就能解决该问题，而无需修改 生产线上安装的任何物理单元。优选地，该“通用”电路为印刷电路， 印刷电路至少包括带有按照本发明的模拟连接矩阵的集成电路以及与 所述模拟连接矩阵电连接的多个有源和/或无源电子元件。另一方面， 正如前面描述的那样，可以在集成电路的内部引入某些电子元件，有 源或无源电子元件。因此，该“通用”电路可以是集成电路，该集成电 路至少包括按照本发明的模拟连接矩阵以及与所述模拟连接矩阵电连 接的多个有源和/或无源电子元件。逻辑上，两个概念可以进行组合， 亦即，可以把限定“通用”电路的集成电路安装到印刷电路上，从而该 组件限定另一个“通用”电路。另一方面，有利的是，上面提及的印刷 电路和/或集成电路包括数字可编程电路。
当前，微型继电器的生产可以有各种选择方案，具体地，在技术 层面上，通常称为MEMS技术(微机电系统)、微系统和/或微机器。 原则上，可以依据它们移动接触电极时使用的力的类型或激励机制对 它们进行分类。通常采用的分类是静电、磁动、热动和压电继电器。 每一个都有它的优点和缺点。然而，小型化技术要求使用尽可能小的 激励电压和表面积。现有技术的继电器具有阻止其在这些方面上提高 的一些问题。
降低激励电压的一种方式正是增加继电器的表面积，这使得小型 化更加困难，且不说有助于出现降低继电器之使用寿命和可靠性的变 形。在静电继电器中，降低激励电压的另一种解决方案是极大地减少 电极之间的空间，或使用非常薄的电极或特殊材料，从而机械恢复力 非常低。然而，这意味着粘连问题，因为毛细力很高，从而也会降低 这些继电器的有效工作寿命和可靠性。高激励电压的使用也有副作用， 如元件的电离作用和加速磨损，这归应于继电器生成的强机械引发 (solicitation)和电噪声。
静电继电器的可靠性也有问题，这归因于通常称为“牵引 (pull-in)”的现象，牵引存在于，一旦超过给定阈值，接触电极会相 对于另一个自由电极以越来越快的加速度移动。这归因于以下事实， 当继电器闭合时，为闭合而施加静电力的电容器会极大地增加其电容 量(并且会增加到无穷大，如果不预先安放挡板的话)。因此，由于 生成的高电场以及正在移动的电极受到的加速度引起的冲击，电极上 的磨损很严重。
热动、磁动和压电方法需要特殊材料和微机械加工工艺，因此很 难和/或需要以很高的代价集成到更复杂的MEMS器件中，或集成到 与电子电路集成在一起的MEMS器件中。另外，热动方法非常慢(就 是说，该电路有长的断开或闭合时间)并且使用很大的功率。磁动方 法生成电磁噪声，这使得电子电路的闭合非常困难，并且需要高的峰 值电流进行切换。
在本说明中，继电器被认为是适合于断开和闭合至少一个外部电 路的任何器件，其中至少一个外部电路断开和闭合操作是借助于电磁 信号完成的。
在本说明书和权利要求书中，措辞“接触点”系指进行电接触(或 可以进行电接触)的接触面。关于这一点，请注意，它们不是几何意 义上的点，因为它们是三维单元，而是电气意义上的电路中的点。
尽管如此，在按照本发明的集成电路中，微型继电器包括：
面对第二区的第一区，
第一电容器板，
第二区中安排的第二电容器板，其中第二板小于或等于第一板，
第一区与第二区之间的过渡空间
过渡空间中安排的导电单元，导电单元机械上独立于第一区和第 二区，并适合于运动穿越过渡空间，它取决于第一电容器板和第二电 容器板上的电压，
电路的第一接触点，该电路的第二接触点，其中第一接触点和第 二接触点限定第一挡板，其中导电单元适合于接触第一挡板，在与第 一挡板接触时，导电单元闭合该电路。
事实上，在按照本发明的继电器中，导电单元是能够自由运动的 分离部分，就是说，导电单元是响应于断开和闭合外电路(第一接触 点与第二接触点之间)的单元。即，材料的弹性力没有用于迫使一种 继电器运动。这可以有多种不同的解决方案，其优点是要求非常低的 激励电压并可以有非常小的设计尺寸。导电单元放置在过渡空间。过 渡空间是利用第一区和第二区以及侧壁闭合，它们可以防止导电单元 离开过渡空间。当电压加到第一电容器板和第二电容器板上时，在导 电单元中诱发电荷分布，它产生导电单元沿过渡空间运动的静电力。 借助于以下详细描述的不同设计，这种效应可用于几种不同的方式。
此外，按照本发明的继电器还满意地解决上述的“牵引”问题。
按照本发明继电器的另一个优点是如下所述：在常规的静电继电 器中，若导电单元粘连到给定的位置(它在很大程度上与湿气有关)， 则不可能使它松开(除非依靠外力，例如，使它干燥)，这是由于恢 复力是弹性力，总是相同(仅与位置有关)，且不能增大。与此相反， 若导电单元粘连在按照本发明的继电器中，则通过增大电压，总可以 使它松开。
过渡空间的几何形状和电容器板的位置可以提供几种不同类型 的继电器，以及它们的许多应用和功能方法。
例如，导电单元的运动可以是如下所述：
第一种可能性是，导电单元是沿第一区与第二区之间的过渡空间 作平动方式运动，即，基本直线方式(当然，不排除意外和非所需外 力引发的可能震动或振荡和/或运动)。
第二种可能性是，导电单元有基本固定端，导电单元可以围绕该 端转动。转轴可以具有外电路接触点的功能，而导电单元的自由端可 以在第一区与第二区之间运动，它与其他接触点可以接触或不接触， 取决于所在的位置。如以下所叙述的，这种方法有许多特定的优点。
有利的是，第一接触点是在第二区与导电单元之间。这可以得到 以下讨论的各种方案。
当第一板是在第二区时实现一个优选实施例。或者，继电器可以 设计成这样，第一板是在第一区。在第一种情况下，得到的继电器有 较大的激励电压和较快速。另一方面，在第二种情况下，继电器的速 度较慢，这意味着导电单元和挡板经受的震动较平滑，且能量消耗较 低。显然，我们可以在这两个方案之间进行选择，取决于每种情况的 具体要求。
当第二接触点也是在第二区时实现一个优选实施例。在这种情况 下，我们得到这样一种继电器，其中导电单元基本沿直线方向运动。 当导电单元与第一挡板接触时，即，与电路的第一接触点和第二接触 点接触时，可以使电路闭合，借助于以下详细描述的不同类型力，可 以使电路断开。为了再次闭合电路，可以在第一电容器板与第二电容 器板之间加电压。这使导电单元被吸引到第二区，从而再次接触第一 接触点和第二接触点。
若第一电容器板是在第一区和第二电容器板是在第二区，则实现 上一节中所述断开电路所需的力是借助于在第二区中添加第三电容器 板，其中第三电容器板小于或等于第一电容器板，而第二电容器板与 第三电容器板一起大于第一电容器板。利用这种安排，第一电容器板 是在过渡空间的一侧，而第二电容器板和第三电容器板是在过渡空间 的另一侧且互相接近。按照这种方式，借助于静电力，我们可以迫使 导电单元沿两个方向运动，此外，即使导电单元保持在基本未知的电 压上，我们可以确保外电路的闭合，导电单元受到闭合外电路作用的 力。
实现本发明另一个优选实施例的情况是，继电器还包括：所述第 二区中安排的第三电容器板和所述第一区中安排的第四电容器板，其 中所述第一电容器板与所述第二电容器板相等，而所述第三电容器板 与所述第四电容器板相等。事实上，按照这种方式，若我们希望导电 单元运动到第二区，则可以在第一电容器板和第四电容器板上加电压 以及在第二电容器板或第三电容器板上加电压。假设导电单元运动到 放置最小电容器板的位置，则它就运动到第二区。同样地，在第二电 容器板和第三电容器板上加电压以及在第一电容器板或第四电容器板 上加电压，我们可以使导电单元运动到第一区。这种方案优于较简单 的三个电容器板方案，它是完全对称的，即，不管导电单元运动到第 二区或第一区，可以获得完全相同的继电器性能。有利的是，第一电 容器板，第二电容器板，第三电容器板和第四电容器板都相等，因为 一般地说，它的设计是方便的，继电器在几个方向是对称的。一方面， 如上所述，第一区与第二区之间是对称的。另一方面，需要保持其他 类型的对称性以避免出现其他的问题，例如，导电单元的转动或摆动 问题，以下给以评述。在这个方面，特别有利的是，继电器还包括： 第一区中安排的第五电容器板和第二区中安排的第六电容器板，其中 第五电容器板与第六电容器板相等。一方面，增大电容器板的数目具 有更好补偿制造过程变化因素的优点。另一方面，可以独立地激励几 个不同的电容器板，这是从所加电压和激励时间两个观点考虑。6个 电容器板可以都相等，或者，同侧的三个电容器板可以有不同的尺寸。 这可以减小激励电压。每个区中有三个或多个电容器板可以实现以下 的目的：
它可以在两个方向都具有对称性，
对于固定的总体继电器尺寸，可以设计成有最小的激励电压，因 为总是可以在一个区中激励两个电容器板而在另一个区中激励一个电 容器板，它们有不同的表面积，
可以使电流和功率消耗最小化，还使继电器运行较平滑，
在它们接触时，可以确保继电器的断开和闭合，它独立于外电路 传输到导电单元的电压。
特别是，若继电器在每个区中有6个电容器板，则它还可以符合 中心对称的要求，如以下我们将看到的，这是另一个重要的优点。所 以，当继电器在第一区中安排6个电容器板和第二区中安排6个电容 器板时，可以实现本发明另一个优选实施例。然而，在每个区中有6 个电容器板以获得中心对称不是绝对必需的：例如，也可以是每个区 中有3个电容器板，虽然在这种情况下，我们必须首先减小继电器的 电流和功率消耗，并优化“平滑”功能。一般地说，增大每个区中的电 容器板数目在设计中具有较大灵活性和通用性，虽然它可以使制造中 固有的变化减小，因为每个电容器板的制造因素变化往往是由其余电 容器板的变化进行补偿。
然而，不应当低估这样一些情况，有意地产生力矩迫使导电单元 完成某些类型的转动和平动。例如，为了克服导电单元相对于固定壁 的可能粘连或摩擦，这种运动方式是可能有益的。
有利的是，继电器包括：第一区与导电单元之间的第二挡板(或 与第一挡板数目相同的第二挡板)。按照这种方式，我们可以在第一 区与第二区之间实现几何对称性。当导电单元向第二区运动时，直至 与第一挡板接触，它可以使外电路闭合。当导电单元向第一区运动时， 直至与第二挡板接触，它也可以使外电路闭合。按照这种方式，导电 单元完成的运动是对称的。
当继电器包括第一区与导电单元之间安排的第三接触点时，可以 实现本发明的另一个优选实施例，其中第三接触点限定第二挡板，因 此，在与第二接触点和第三接触点接触时，导电单元闭合第二电路。 在这种情况下，继电器的作用是换向器，交替地连接第二接触点与第 一接触点和第三接触点。
当导电单元包括限定轴的空心圆柱部分和扁平部分时，可以实现 以上例子中一个特别优选的实施例，其中在其内部放置第二接触点， 而扁平部分是从径向空心圆柱部分的一侧突出，并沿轴的方向延伸， 其中扁平部分沿轴方向测量的高度小于圆柱部分沿轴方向测量的高 度。这种特殊情况同时符合导电单元围绕它的一端作旋转运动的情形 (参照上述的“第二种可能性”)。此外，圆柱部分放置在承载面上(圆 柱体每端有一个面，并沿第一区与第二区之间延伸)，而扁平部分悬 挂在圆柱部分，因为它的重量较轻。因此，扁平部分不与壁或固定面 接触(除了第一接触点和第三接触点以外)，按照这种方式，可以减 小粘连和摩擦力。关于第二接触点，它放置在圆柱部分的内部，并作 为转轴和第二接触点。因此，在第一接触点与第二接触点之间建立电 连接，或在第三接触点与第二接触点之间建立电连接。空心圆柱部分 限定圆柱形空心面，在所有的情况下，它有弯曲到第二接触点的表面， 从而减小粘连和摩擦力的风险。
当导电单元包括限定轴的空心平行六面体部分和扁平部分时，可 以实现以上例子中另一个特别优选的实施例，其中在其内部放置第二 接触点，而扁平部分是从径向空心平行六面体部分的一侧突出，并沿 轴的方向延伸，其中扁平部分沿轴方向测量的高度小于平行六面体部 分沿轴方向测量的高度。事实上，这个实施例与以上的实施例类似， 其中平行六面体部分限定平行六面体空心。这个方案特别适用于非常 小继电器实施例的情况，因为在这种情况下，制造过程(特别是在光 刻制造过程的情况下)的分辨率容量不得不使用直线方式。在这种情 况下，应当强调的是，决定性的几何形状是内部空心的几何形状，事 实上，几种不同的组合是可能的：
有矩形断面的轴(第二接触点)和有矩形断面的空心，
有圆形断面的轴和有圆形断面的空心，
有圆形断面的轴和有矩形断面的空心，反之亦然，
虽然前两种组合是最有利的。
逻辑上，若断面是矩形，则在轴与平行六面体部分之间应当有足 够的间隙，使导电单元可以围绕该轴转动。同样地，在圆形断面的情 况下，在轴与圆柱部分之间有很大间隙的情况下，导电单元进行的实 际运动是绕轴转动和第一区与第二区之间平动的组合。此外，应当注 意，第二挡板不是电连接到任何电路也是可能的：在这种情况下，得 到的继电器仅能断开和闭合一个电路，但其中导电单元的运动是借助 于转动(或借助于平动与转动的组合)。
当继电器包括第一区与导电单元之间安排的第三接触点和第四 接触点时，可以得到本发明另一个优选实施例，其中第三接触点和第 四接触点限定第二挡板，因此，在与第三接触点和第四接触点接触时， 导电单元闭合第二电路。事实上，在这种情况下，继电器可以交替地 连接两个电路。
有利的是，第一区和第二区中的每个区中安排的每个电容器板集 合相对于对称中心是中心对称的，其中所述对称中心与导电单元的质 心重合。事实上，每个区中安排的每个电容器板集合在导电单元上产 生力场。若来自这个力场的力相对于导电单元质心有非零的力矩，则 导电单元不但作平动，而且还作围绕其质心的转动。在这一方面，每 个区的电容器板集合有中心对称是合适的，在这种情况下，这种转动 是不利的，或者，另一方面，如果可以诱发导电单元相对于其质心的 转动，则可以方便地提供中心不对称性，例如，为的是克服摩擦力和/ 或粘连。
如以上所指出的，导电单元往往实际上封闭在第一区，第二区和 侧壁之间的过渡空间。有利的是，在侧壁与导电单元之间的间隙是充 分地小，可以防止导电单元同时接触由第一接触点和第二接触点构成 的一组接触点以及由第三接触点和第四接触点构成的一组接触点。就 是说，避免导电单元在过渡空间中采取横向位置，其中它连接第一电 路与第二电路。
为了避免粘连和高摩擦力，有利的是，导电单元有圆形外表面， 最好是圆柱面或球面。球面方案减小沿所有方向的摩擦力和粘连，而 有面对第一区和第二区的圆柱体底面的圆柱面方案可以减小相对于侧 壁的摩擦力，而有面对电容器板的大表面可以有效地产生静电力。这 个第二方案还有接触点的较大接触面，可以减小交换电路中引入的电 阻。
同样地，若导电单元有垂直于导电单元运动的上表面和下表面， 和至少一个侧面，则有利的是，侧面有细微的突出部分。这种突出部 分也可以减小侧面与过渡空间侧壁之间的粘连和摩擦力。
有利的是，导电单元是空心导电单元。这可以减轻质量，从而实 现较小的惯性。
若继电器有两个电容器板(第一板和第二板)且这两个电容器板 都在第二区，则有利的是，第一电容器板和第二电容器板有相同的表 面积，因为按照这种方式，在相同的总器件表面积下，可以实现最小 的激励电压。
若继电器有两个电容器板(第一板和第二板)，且第一板是在第 一区，而第二板是在第二区，则有利的是，第一电容器板的表面积与 第二电容器板的表面积相等或是它的两倍，因为按照这种方式，在相 同的总器件表面积下，可以实现最小的激励电压。
当一个电容器板同时作为电容器板和作为接触点(和挡板)时， 可以得到按照本发明继电器的另一个优选实施例。这种安排可以在固 定的电压下(通常是VCC或GND)连接其他的接触点(外电路的接 触点)或在高阻抗下断开它。
附图说明
参照附图描述本发明一些优选实施例，根据以下完全非限制性的 描述，本发明的其他优点和特征是显而易见的。这些附图是：
图1是n个模拟i/o触点的模拟连接矩阵的图示；
图2是三角形互连的图示；
图3是正方形互连的图示；
图4是六角形互连的图示；
图5-8是模拟连接矩阵的互连的图示；
图9是其第二区中有两个电容器板的继电器的简图；
图10是带有两个电容器板的继电器的简图，其中每个区中一个 电容器板；
图11是带有三个电容器板的继电器的简图；
图12是没有外壳的按照本发明的继电器的第一实施例的透视图；
图13是图12的继电器的平面图；
图14是按照本发明的继电器的第二实施例的透视图；
图15是去掉其上端的单元后的图14的继电器的透视图；
图16是图14的继电器的下部单元的透视图；
图17是没有外壳的按照本发明的继电器的第三实施例的透视图；
图18是图17的继电器的圆柱部分的详细透视图；
图19是按照本发明的继电器的第四实施例的透视图；
图20是按照本发明的继电器的第五实施例的透视图；
图21是按照本发明的继电器的第六实施例的平面图；
图22是按照本发明的继电器的第七实施例的透视图；
图23是不带基片的按照本发明的继电器的第八实施例的自下向 上的透视图；
图24是利用表面微机械加工生成的球面；以及
图25是没有外壳的按照本发明的继电器的第九实施例的平面图。
从下面可以看出，附图中说明的本发明优选实施例包含上述几种 不同方案和选项的组合，而本领域专业人员能够看到，可以按照不同 方式组合哪些方案和选项。

在内部，模拟连接的矩阵本质上是相互互连的并且与模拟i/o触 点相连的微型继电器的集合。控制数字电路负责控制这些继电器，按 照特定编程促使它们中的每一个处于相应的断开或闭合位置。正如前 面提及的那样，优选地，该控制电路在同一集成电路中，因此，该集 成电路具有对该控制电路进行编程、控制和供电的控制i/o触点。
该控制电路可以是例如ASIC或PLD(可编程逻辑器件)，后者 形成该集成电路内的第二硅块，与形成微型继电器的硅块邻接。该控 制电路具有用于每个继电器的一个或多个连接，这些连接是用不超过 5V的信号控制的。在使用与用来制造控制数字电路的CMOS技术或 其他技术兼容的用于微型继电器的制造方法的情况下，同一硅块可以 同时包含微型继电器和控制电路。
模拟连接矩阵可以有完全的互连性，亦即，可以把任何一个模拟 i/o触点和所有其他的模拟i/o触点连接起来，或者有部分互连性，互 连性可多可少，这完全取决于设计。完全的互连性使得设计的复杂性 大大增加，因为模拟i/o触点的数量增加。迫使我们使用相当多的层， 这是有技术限制的，或者降低分辨率规程，或者增加使用硅表面积。 因此，使用带有部分互连性但是是高互连性的模拟连接矩阵，可以是 在设计制造成本和给用户提供的性能之间的满意承诺。
图1是模拟连接矩阵的一个例子。如果希望完全互连，则需要最 少M个内部层，M等于N(N-1)/2，约等于N2/2，特别是对于大的N 值。实际上，为了确保完全互连，必须建立每个模拟i/o触点与所有其 他触点的互连。
图2表示模拟i/o触点2之间的互连的一个例子，其中用两个圆 圈之间的直线表示每个互连4。每个互连4相当于一个继电器。在图2 中，顶行和底行的圆圈代表例如模拟i/o触点2，而中间的圆圈代表互 连的内部节点6。正如在该情况中看到的那样，互连不是完全的，但 是可以利用后续互连层扩大互连。
在图3中，可以观察互连结构的一个例子。在图2中，基本结构 是三角形，在图3中，基本结构是带有对角线的正方形。在这种情况 中，至少需要两层，因为每个正方形的对角线必须在不同层上。对于 互连的同一层的内部节点6，该结构允许更多层的互连。
图4表示互连的另一个例子，其中基本单位是六角形，在所有不 相邻的角当中有过渡互连。与前一种情况类似，由于需要更多层数引 起的复杂性的增加意味着对互连的相同数目的内部节点6有更大的互 连性。
图5表示4个ACX模拟连接矩阵的组合的一个例子，用于在不 使复杂性超过特定值的情况下形成更大的模拟连接矩阵。每一个ACX 模拟连接矩阵可以是完全互连或部分互连的。在彼此的互连性不完全 的情况下(在图5中，用虚线表示可能的互连)，利用每个矩阵的互 连性和矩阵之间的互连性定义组合的互连性。在图6中，可以观察4×4 ACX模拟连接矩阵的另一个例子(没有表现互连)。
在每个ACX模拟连接矩阵是完全互连的情况下，如果希望组合 是完全互连的，则需要在其他层上安排更多的ACX模拟连接矩阵。 图7表示一个例子，其中借助于具有完全互连的4个模拟i/o触点2 的10个ACX模拟连接矩阵，获得8个模拟i/o触点2的模拟连接矩 阵。图8表示另一个例子，其中借助于具有完全互连的8个模拟i/o 触点2的10个ACX模拟连接矩阵，获得具有完全互连的16个模拟 i/o触点2的模拟连接矩阵。
对于具有16个模拟i/o触点2和完全互连性的简单模拟连接矩阵， 最少需要120个内部互连，对于具有完全互连性的32个模拟i/o触点 2，最少需要496个内部互连。考虑到按照本发明的继电器可以为300 微米×300微米，并且可以采用polyMUMPS技术进行生产(其精度为 5微米)，所以可以把这些方案包含到1cm×1cm的集成电路内。对 于其他技术，如SUMMIT(其精度为1微米)，可以获得更小的尺寸， 或者相同尺寸可以获得更复杂的矩阵。
图9表示按照本发明继电器的第一基本功能模式。该继电器限定 放置导电单元7的过渡空间25，导电单元7可以沿过渡空间25自由 运动，因为实际上它是分离部分，而没有实际连接到限定过渡空间25 的壁。该继电器还限定图9中左侧的第一区和图9中右侧的第二区。 在第二区中安排第一电容器板3和第二电容器板9。在图9所示的例 子中，电容器板3和9有不同的表面积，虽然这两个表面积可以是相 等的。第一电容器板3和第二电容器板9连接到CC控制电路。在第 一电容器板3与第二电容器板9之间加电压时，导电单元总是被吸引 到图9的右侧，被引向电容器板3和9。导电单元7向右侧运动，直 至它被第一挡板13阻挡，可以使第一外电路CE1闭合，第一挡板13 是第一外电路CE1的第一接触点15和第二接触点17。
图10表示按照本发明继电器的第二基本功能模式。该继电器同 样限定放置导电单元7的过渡空间25，导电单元7可以沿过渡空间25， 图10中左侧的第一区和图10中右侧的第二区自由运动。在第二区中 安排第二电容器板9，而在第一区中安排第一电容器板3。第一电容器 板3和第二电容器板9连接到CC控制电路。在第一电容器板3与第 二电容器板9之间加电压时，导电单元总是被吸引到图10中的右侧， 被引向最小的电容器板，即，第二电容器板9。因此，在图10所示例 子的情况下，电容器板3和9有不同的表面积是绝对必需的，若它们 有相等的表面积，则导电单元7不可能朝任何方向运动。导电单元7 向右侧运动，直至它被第一挡板13阻挡，可以使第一外电路CE1闭 合，第一挡板13是第一外电路CE1的第一接触点15和第二接触点17。 在左侧有第二挡板19的情况下，它没有任何电功能，只是阻挡导电单 元7与第一电容器板3接触。在这种情况下，可以去掉第二挡板19， 因为不可能发生导电单元7与第一电容器板3接触的问题。这是因为 在这一侧仅有一个电容器板，如果有多个电容器板且它们连接到不同 的电压，则挡板是必需的以避免短路。
为了借助于静电力实现导电单元7沿两个方向的运动，需要配置 第三电容器板11，如图11所示。假设导电单元7总是运动到放置最 小电容器板的位置，在这种情况下，要求第三电容器板11小于第一电 容器板3，但第二电容器板9与第三电容器板11的表面积之和大于第 一电容器板3的表面积。按照这种方式，通过激励第一电容器板3和 第二电容器板9，连接它们到不同的电压，但第三电容器板11仍保持 在高阻抗状态，导电单元7就运动到右侧，而在激励三个电容器板3， 9和11的情况下，导电单元7就运动到左侧。在后者的情况下，给第 二电容器板9和第三电容器板11提供相同的电压，而给第一电容器板 3提供不同的电压。此外，图11中的继电器有连接到第二挡板19的 第二外电路CE2，其方式是，这些第二挡板19限定第三接触点21和 第四接触点23。
若两个电容器板是第一区和第二区中的每个区，则可以按照两个 不同的方法引诱导电单元7的运动：
在相同区的两个电容器板之间加电压，使导电单元被这两个电容 器板吸引(其功能如图9所示)，
在一个区的一个电容器板与另一个区的一个(或两个)电容器板 之间加电压，使导电单元7被吸引到充电电容器表面积是最小的区域 (其功能如图10所示)。
图12和13表示利用EFAB技术设计制造的继电器。借助于薄层 沉积方法的这种微型机械加工制造技术是专业人员熟知的，可以制作 多个薄层并在三维结构设计中有很大通用性。继电器安装在作为支承 的基片1上，为了简单明了，在几个附图中没有画出。该继电器在导 电单元7的左侧安排第一电容器板3和第四电容器板5(图13所示)， 而在导电单元7的右侧安排第二电容器板9和第三电容器板11。该继 电器还有两个第一挡板13和两个第二挡板19，第一挡板13是第一接 触点15和第二接触点17，而第二挡板19是第三接触点21和第四接 触点23。该继电器的上部被覆盖，虽然没有画出这个盖子，为的是清 楚地说明它的内部细节。
按照图13，继电器的走向是沿过渡空间25从左到右，反之亦然。 可以看出，第一挡板13和第二挡板19比电容器板3，5，9和11更靠 近导电单元7。按照这种方式，导电单元7可以从左到右运动以闭合 相应的电路，而不会干扰电容器板3，5，9和11以及它们相应的控制 电路。
导电单元7有空心的内部空间27。
在导电单元7与形成过渡空间25(即，第一挡板13，第二挡板 19，电容器板3，5，9和11以及两个侧壁29)的各个壁之间有间隙， 间隙是充分地小以防止导电单元7围绕垂直于图13平面的轴转动，但 它足以接触第一接触点15与第三接触点21或第二接触点17与第四接 触点23。然而，在这个附图中，没有按比例画出间隙，为了使附图更 加清晰。
图14至16表示利用EFAB技术设计制造的另一种继电器。在按 照图14至16的情况下，导电单元7是沿垂直方向运动。在继电器中 利用一种或另一种运动取决于设计准则。制造技术包括沉积几个薄层。 在所有的附图中，垂直方向是夸大的，就是说，实际器件比附图所示 器件扁平得多。若我们希望得到较大的电容器表面，最好是构造类似 于图14至16所示形式的继电器(垂直继电器)，如果需要较少薄层 数目，则类似于图12和13所示形式的继电器(水平继电器)是更加 合适。若采用某种特殊技术(例如，通常称之为polyMUMPS，Dalsa， SUMMIT，Tronic′s，Qinetiq′s等的技术)，薄层数目总是受限的。 垂直继电器的优点是，使用较小的芯片面积得到较大的表面，这意味 着可以利用远远低的激励电压(使用相同的芯片面积)。
理论上，图14至16的继电器非常类似于图12和13的继电器， 在它的底部(图16)安排第一电容器板3和第四电容器板5以及它们 是第三接触点21和第四接触点23的第二挡板19。从附图中可以看出， 第二挡板19是在电容器板之上，因此，导电单元7可以承载在第二挡 板19上，不会与第一电容器板3和第四电容器板5接触。在顶部(图 14)有第二电容器板9，第三电容器板11和两个第一挡板13，它们是 第一接触点15和第二接触点17。在这种情况下，导电单元7与侧壁 29之间的间隙也是充分地小以避免第一接触点15接触第三接触点21 或第二接触点17接触第四接触点23。
图17和18所示的继电器是一个继电器例子，其中导电单元7的 运动基本上是围绕其一个端点的转动。这种继电器有第一电容器板3， 第二电容器板9，第三电容器板11和第四电容器板5，它们都安装在 基片1上。此外，第一接触点15与第三接触点21面对面。第一接触 点15与第三接触点21之间的距离小于两个电容器板之间的距离。导 电单元7有空心的圆柱部分31，其中空心也是圆柱形。在空心圆柱体 内部放置有圆柱断面的第二接触点17。
按照这种方式，导电单元7在第一接触点15与第二接触点17之 间或在第三接触点21与第二接触点17之间建立电接触。导电单元7 完成的运动基本上是围绕圆柱部分31限定轴的转动。在图17中，第 二接触点17与圆柱部分31之间的间隙是夸大的，然而，确实存在一 定量的间隙，因此，导电单元7完成的运动不是纯粹的转动，而是转 动与平动的组合。
从圆柱部分31延伸的扁平部分33的高度小于沿所述圆柱部分31 轴方向测量的圆柱部分31高度。在图18中可以更细致地观察到这一 点，其中画出示圆柱部分31和扁平部分33的剖面。按照这种方式， 我们可以避免扁平部分33与基片1的接触以减小摩擦力和粘连。
可以看出，只要间隙是足够的，可以用平行六面体代替圆柱部分 31以及利用有四边形断面的接触点代替有圆形断面的第二接触点17， 我们可以设计一种理论上相当于图17和18所示的继电器。
例如，若在图17和18的继电器中去掉第一接触点15和/或第三 接触点21，则正是这两个电容器板(具体地说，第三电容器板11和 第四电容器板5)可以作为接触点和挡板。适当选取电容器板必须工 作的电压，我们可以得到的这个电压总是VCC或GND。另一种可能 性是，例如，第三接触点21不与任何外电路进行电连接。于是，第三 接触点仅仅是挡板，而当导电单元7接触第二接触点17与第三接触点 21时，第二接触点17在电路中就处在高阻抗状态。
图19所示的继电器设计成利用polyMUMPS技术制造。如以上 所提到的，这种技术在专业人员中是众所周知的，它的特征是，表面 被微型机械加工成三个结构层和两个保护层。然而，理论上，它类似 于图17和18所示的继电器，虽然其中有一些差别。因此，在图19所 示的继电器中，第一电容器板3与第三电容器板11相等，但它不同于 第二电容器板9和第四电容器板5，这二者相等并小于前者。关于第 二接触点17，它的顶端有加宽部分，允许导电单元7保持在过渡空间 25中。图17和18中的第二接触点17也可以配置这种类型的加宽部 分。值得注意的是，在这种继电器中，第一接触点15与第三接触点 21之间的距离与两个电容器板之间的距离相等。假设导电单元7的运 动是围绕第二接触点17的转动，则导电单元的相反端描绘这样一条弧 线，在扁平部分33可以接触到电容器板之前，导电单元与第一接触点 15或第三接触点21接触。
图20表示利用polyMUMPS技术设计制造的另一种继电器。这 种继电器类似于图12和13所示的继电器，虽然它还有第五电容器板 35和第六电容器板37。
图21表示相当于图12和13所示的继电器，但它在第一区有6 个电容器板和在第二区有6个电容器板。此外，我们应当注意到可以 防止导电单元7脱离的顶盖。
图22和23表示导电单元7是圆柱形的继电器。参照图22所示 的继电器，围绕导电单元的侧壁是平行六面形，而在图23所示的继电 器中，围绕导电单元7的侧壁29是圆柱形。关于图24，它表示利用 表面微型机械加工制造的球体，应当注意，它是由多个不同直径的圆 柱形盘构成。具有球形导电单元7的继电器，如图24所示，它在理论 上非常类似于图22或23所示的继电器，它是利用球形导电单元代替 圆柱形导电单元7。然而，应当考虑到，电容器板安排中的某些几何 调整和顶端的接触点是为了防止球形导电单元7首先接触电容器板而 不是接触点，这些接触可以是相应的挡板。
图25表示图12和13所示继电器的变型。在这种情况下，导电 单元7在它的侧面41有突出部分39。