BR102019026403A2

BR102019026403A2 - Dispositivo mems, e, transdutor

Info

Publication number: BR102019026403A2
Application number: BR102019026403-9A
Authority: BR
Inventors: Dosi Dosev; David P. Potasek; Marcus Allen Childress
Original assignee: Rosemount Aerospace Inc.
Priority date: 2019-07-22
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2021-02-02
Also published as: US20210024350A1; US11649158B2; CA3063270A1; CN112284513A; EP3770111A1

Abstract

dispositivo mems, e, transdutor um dispositivo mems inclui uma primeira camada, uma segunda camada conectada à primeira camada, uma primeira porção de amarração, uma segunda porção de amarração e um corpo de dispositivo mems. o corpo do dispositivo mems está conectado à primeira parte de amarração e à segunda parte de amarração. o corpo do dispositivo mems inclui ainda um primeiro cantilever anexado à primeira porção de amarração, um segundo cantilever anexado à segunda porção de amarração e uma mola. a mola está em comunicação operacional com o primeiro cantilever e o segundo cantilever.

Description

DISPOSITIVO MEMS, E, TRANSDUTOR

DECLARAÇÃO DE INTERESSE DO GOVERNO

[001] Esta invenção foi feita com o apoio do governo de acordo com W911QX18C0021 concedido pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa. O governo tem determinados direitos sobre a invenção.

FUNDAMENTOS

[002] A presente divulgação se refere a sistemas microeletromecânicos (MEMS). Mais especificamente, a presente divulgação refere-se a MEMS com estruturas usando um cantilever.

[003] Os cantileveres de MEMS são dispositivos restritos de um lado e incorporam materiais piezelétricos que podem ser usados como sensores e atuadores. Esses dispositivos podem ser sintonizados para uma frequência ressonante específica usando uma massa específica conectada ao cantilever. Os cantileveres de MEMS podem, inadvertidamente, detectar modos de frequência secundária que fazem com que o cantilever se mova em um movimento de torção ou balanço, em vez do movimento vertical principal. Tais movimentos em resposta a um modo de frequência secundária são denominados “detecção parasitária”. A detecção parasitária pode interferir na operação dos dispositivos MEMS e causar quebra no cantilever. Os cantileveres sintonizados para frequências de vibração mais baixas exigem massas de prova mais altas e são mais propensos a quebrar.

SUMÁRIO

[004] Um dispositivo MEMS inclui uma primeira camada, uma segunda camada, uma primeira porção de amarração, uma segunda porção de amarração e um corpo de dispositivo MEMS. A primeira camada está conectada à segunda camada. O corpo do dispositivo MEMS está conectado à primeira parte de amarração e à segunda parte de amarração. O corpo do dispositivo MEMS compreende ainda um primeiro cantilever, um segundo cantilever e uma mola. O primeiro cantilever é anexado à primeira porção de amarração. O segundo cantilever é anexado à segunda porção de amarração. A mola está em comunicação operacional com o primeiro cantilever e o segundo cantilever.

MEMS. A estrutura de suporte inclui ainda uma pastilha de suporte, um material de ligação, uma primeira parede lateral, uma segunda parede lateral, uma terceira parede lateral, uma quarta parede lateral e uma cavidade. O material de contato tem uma altura H. A primeira parede lateral se anexa à pastilha de suporte pelo material de contato. A segunda parede lateral se anexa à pastilha de suporte em frente à primeira parede lateral pelo material de contato. A terceira parede lateral se anexa à pastilha de suporte adjacente à primeira parede lateral e a segunda parede lateral pelo material de contato. A quarta parede lateral fica em frente à terceira parede lateral e adjacente à primeira parede lateral e à segunda parede lateral. A quarta parede lateral se anexa à pastilha de suporte pelo material de contato. A cavidade está dentro da estrutura de suporte e é formada pela primeira parede lateral, a segunda parede lateral, a terceira parede lateral, a quarta parede lateral, o material de contato e a pastilha de suporte. O dispositivo de MEMS é suportado pela estrutura de suporte e suspenso sobre a cavidade. O dispositivo MEMS compreende ainda uma primeira camada, uma segunda camada, uma primeira porção de amarração, uma segunda porção de amarração e um corpo de dispositivo MEMS. A camada inferior está conectada à primeira camada. O corpo do dispositivo MEMS está anexado à primeira parte de amarração e à segunda parte de amarração. O corpo do dispositivo MEMS inclui ainda um primeiro cantilever, um segundo cantilever e uma mola. O primeiro cantilever é anexado à primeira porção de amarração. O segundo cantilever é anexado à segunda porção de amarração. A mola está em comunicação operacional com o primeiro cantilever e o segundo cantilever.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[006] FIG. 1 é uma vista em perspectiva de um cantilever de MEMS da técnica anterior orientado em um plano.

[007] FIG. 2 é uma vista superior de um vibrômetro de MEMS.

[008] FIG. 3 é uma vista em seção transversal do vibrômetro de MEMS ao longo da linha 3-3 da FIG. 2.

[009] FIG. 4 é uma vista superior de um dispositivo de MEMS incluindo um par de cantileveres conectado a uma mola.

[0010] FIG. 5 é uma vista em seção transversal do dispositivo de MEMS ao longo da linha 5-5 da FIG. 4.

[0011] FIG. 6A é uma vista em perspectiva do dispositivo de MEMS em um estado relaxado.

[0012] FIG. 6B é uma vista em perspectiva do dispositivo de MEMS sob flexão.

[0013] FIG. 7 é uma vista superior de uma modalidade alternativa de um dispositivo de MEMS, incluindo um sistema de quatro cantileveres conectados a uma mola.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0014] FIG. 1 é uma vista em perspectiva do cantilever 10 do MEMS da técnica anterior, orientado nas coordenadas x-y-z. O cantilever 10 do MEMS inclui a estrutura de suporte 14, o cantilever 16 com camada superior 18 e camada inferior 20 e massa de prova 22.

[0015] A estrutura de suporte 14 é elétrica e mecanicamente conectada a uma extremidade do cantilever 16. A camada superior 18 do cantilever 16 é feita de um material piezelétrico, como nitreto de alumínio ou titanato de zirconato de chumbo (PZT). A camada inferior 20 do cantilever 16 é feita de material de substrato, como silício. Na extremidade oposta do cantilever 16 da estrutura de suporte 14, a camada inferior 20 do cantilever 16 se conecta à massa de prova 22. A estrutura de suporte 14 está substancialmente dentro do plano y-z e o cantilever 16 está substancialmente dentro do plano x-y.

[0016] O cantilever do MEMS 10 detecta as vibrações medindo a carga elétrica acumulada no material piezelétrico da camada superior 18 do cantilever 16 em resposta ao movimento vibracional. A massa de prova 22 pode ter massas diferentes para ajustar o cantilever 10 do MEMS para detectar uma frequência ressonante vibracional específica. Alternativa ou adicionalmente, a frequência ressonante do cantilever 10 do MEMS pode ser sintonizada dependendo da rigidez da camada inferior 20, que é mais espessa e mais rígida que a camada superior 18. Após o cantilever 10 do MEMS sentir a força vibracional na direção z na frequência ressonante específica, o cantilever 16 distorcerá nos dois sentidos ao longo do eixo z. O movimento mecânico do cantilever 16 fará com que a carga elétrica se acumule no material piezelétrico da camada superior 18 do cantilever 16. A carga será conduzida ao longo da camada superior 18.

[0017] O cantilever 10 do MEMS também responde aos modos de frequência de ressonância secundária. Tais vibrações podem causar detecção parasitária no cantilever 16. As forças na direção y causarão movimentos de torção no cantilever 16. As forças na direção x induzirão um momento de rotação da massa de prova 22 e causarão oscilação de balanço na direção z. Essa oscilação do balanço será semelhante ao modo principal, mas em resposta a uma frequência ressonante diferente. Essas frequências ressonantes secundárias podem estar muito próximas do modo de frequência principal e interferir na operação do dispositivo. Os movimentos excessivos na direção x, direção y e direção z podem causar quebra do cantilever.

[0018] FIG. 2 é uma vista superior do vibrômetro 30 de MEMS. FIG. 3 é uma vista em seção transversal do vibrômetro 30 do MEMS ao longo da linha 3-3 da FIG. 2. FIGS. 2 e 3 serão discutidas juntas. O vibrômetro 30 do MEMS inclui o dispositivo MEMS 32 e o quadro de suporte 34. O dispositivo MEMS 32 inclui a camada superior 36, camada inferior 38, rastreamento eletrônico 39, primeira porção de amarração 40, segunda porção de amarração 42, corpo do dispositivo MEMS 44, primeira margem 46, primeiro slot 48, segunda margem 50 e segundo slot 52. A estrutura de suporte 34 inclui a primeira parede lateral 54, a segunda parede lateral 56, a terceira parede lateral 58, a quarta parede lateral 60, o material de união 62 com altura H, pastilha de suporte 64 e cavidade 66. A estrutura de suporte 34 inclui ainda o primeiro local de fixação 68, o segundo local de fixação 70, o terceiro local de fixação 72 e o quarto local de fixação 74. FIGS. 2 a 3 também mostram o primeiro eletrodo 75, segundo eletrodo 76, primeiro fio de conexão 77A e segundo fio de conexão 77B. FIG. 3 também mostra o espaço vazio GS.

[0019] O dispositivo MEMS 32 e a estrutura de suporte 34 são fixados para formar o vibrômetro do MEMS 30. O dispositivo MEMS 32 é fabricado como uma peça única que inclui a camada superior 36 e a camada inferior 38. A camada superior 36 é uma primeira camada feita de um material piezelétrico como nitreto de alumínio ou PZT. A camada inferior 38 é uma segunda camada feita de um material de substrato, como silício dopado na superfície. O silício dopado na superfície permite que a camada inferior 38 conduza a carga desenvolvida na camada superior piezelétrica 36. Os dopantes incluem, entre outros, fósforo ou boro. A camada inferior 38 é mais rígida e mais espessa que a camada superior 36. Entre a camada superior 36 e a camada inferior 38 está o traço eletrônico 39. O dispositivo MEMS 32 também inclui a primeira porção de amarração 40 em frente à segunda porção de amarração 42. O traço eletrônico 39 está localizado entre a camada superior 36 e a camada inferior 38 e se estende além da primeira porção de amarração 40 e da segunda porção de amarração 42. O corpo do dispositivo MEMS 44 se liga de qualquer dos lados à primeira porção de amarração 40 e segunda porção de amarração 42. A primeira margem 46 corre ao lado do corpo do dispositivo MEMS 44 e se anexa à primeira porção de amarração 40 e à segunda porção de amarração 42. O primeiro slot 48 é posicionado entre o corpo do dispositivo 44 e a primeira margem 46. O primeiro slot 48 se estende através da camada superior 36 e da camada inferior 38. A segunda margem 50 corre ao lado do corpo do dispositivo MEMS 44 oposto à primeira margem 46 e se anexa à primeira porção de amarração 40 e à segunda porção de amarração 42. O segundo slot 52 está posicionado entre o corpo do dispositivo MEMS 44 e a segunda margem 50. O segundo slot 52 se estende através da camada superior 36 e da camada inferior 38 do dispositivo MEMS 32.

[0020] A estrutura de suporte 34 está configurada para que a primeira parede lateral 54 fique do outro lado da segunda parede 56. A terceira parede lateral 58 se anexa à primeira parede lateral 54 e à segunda parede lateral 56. A quarta parede lateral 60 está do outro lado da terceira parede lateral 58 e se anexa à primeira parede lateral 54 e segunda parede lateral 56. O material de união 62 se estende ao longo de um fundo da primeira parede lateral 54, um fundo da segunda parede lateral 56, um fundo da terceira parede lateral 58 e um fundo da quarta parede lateral 60. O material de união 62 conecta a primeira parede lateral 54, a segunda parede lateral 56, a terceira parede lateral 58 e a quarta parede lateral 60 para suportar a pastilha 64. A cavidade 66 é definida pelo dispositivo MEMS 32, primeira parede lateral 54, segunda parede lateral 56, terceira parede lateral 58, quarta parede lateral 60, material de ligação 62 e pastilha de suporte 64. O primeiro site de anexação 68 é uma parte superior da primeira parede lateral 54. O segundo local de fixação 70 é uma parte superior da segunda parede lateral 56. O terceiro local de fixação 72 é uma parte superior da terceira parede lateral 58. O quarto local de fixação 74 é uma parte superior da quarta parede lateral 60. O primeiro site de anexação 68, o segundo site de anexação 70, o terceiro site de anexação 72 e o quarto site de anexação 74 são configurados para conectar o dispositivo MEMS 32 à estrutura de suporte 34.

[0021] O dispositivo MEMS 32 se conecta mecanicamente à estrutura de suporte 34 em quatro lugares. A primeira porção de amarração 40 do dispositivo MEMS 32 e o rastreamento eletrônico 39 se prendem ao primeiro local de fixação 68 na primeira parede lateral 54. A segunda porção de amarração 42 do dispositivo MEMS 32 e o rastreamento eletrônico 39 se anexam ao segundo local de fixação 70 na segunda parede lateral 56. A primeira margem 46 se anexa à terceira parede lateral 58 no terceiro local de fixação 72. A segunda margem 50 se anexa ao quarto local de fixação 74 na quarta parede lateral 60. A anexação do dispositivo MEMS 32 à estrutura de suporte 34 cria a cavidade 66 dentro do vibrômetro do MEMS 30. A cavidade 66 fornece espaço para o dispositivo MEMS 32 vibrar quando anexado à estrutura de suporte 34. O primeiro eletrodo 75 se anexa ao dispositivo MEMS 32 no material piezelétrico da camada superior 36 na segunda posição de amarração 42. O primeiro fio de conexão 77A se anexa ao primeiro eletrodo 75. O segundo eletrodo 76 se anexa ao dispositivo MEMS 32 no traço eletrônico 39. O segundo fio de conexão 77B se conecta ao segundo eletrodo 76. A estrutura de suporte de ancoragem 34 para suportar a pastilha 64 com material de ligação 62 cria um espaço vazio GS entre uma parte inferior do dispositivo MEMS 32 e a pastilha de suporte 64. O espaço vazio a GS é equivalente à altura H do material de união 62. A altura de controle H do material de união 62 limita a distância possível de deslocamento para o dispositivo MEMS 32 e reduz a quebra do dispositivo.

[0022] Quando o vibrômetro do MEMS 30 experimenta força vibracional, o dispositivo MEMS 32 vibra. Os movimentos mecânicos no corpo do dispositivo MEMS 44 criam carga elétrica no material piezelétrico da camada superior 36. Um lado superior do material piezelétrico da camada superior 36 acumula carga oposta em sinal de carga acumulada no lado inferior do material piezelétrico da camada superior 36. A carga acumulada no lado superior da camada superior 36 é capturada pelo primeiro eletrodo 75 fixado na segunda porção de amarração 42 e conduzida ao longo do primeiro fio de conexão 77A. A carga acumulada no lado inferior da camada superior 36 é conduzida ao longo da camada inferior 38 para o traço eletrônico 39, capturada pelo segundo eletrodo 76 e conduzida ao longo do segundo fio de conexão 77B. A primeira porção de amarração 40, a segunda porção de amarração 42, a primeira margem 46 e a segunda margem 50 ligam o dispositivo MEMS 32 mecanicamente à estrutura de suporte 34. O primeiro slot 48 e o segundo slot 52 permitem que o corpo do dispositivo MEMS 44 se mova livremente quando o vibrômetro do MEMS 30 detecta vibrações. A estrutura de suporte 34 fornece uma estrutura robusta para o dispositivo MEMS 32 e permite que o vibrômetro do MEMS 30 seja montado em muitos tipos de superfícies. Após a modificação, o vibrômetro do MEMS 30 também pode ser usado como um tipo diferente de dispositivo de detecção ou atuador.

[0023] FIG. 4 é uma vista superior do dispositivo MEMS 32, incluindo o primeiro cantilever 78 e o segundo cantilever 82 ligados à mola de articulação 80. FIG. 5 é uma vista em seção transversal do dispositivo de MEMS 32 ao longo da linha 5-5 da FIG. 4. FIGS. 4 e 5 serão discutidas juntas. O dispositivo MEMS 32 tem a camada superior 36, camada inferior 38, a primeira porção de amarração 40, segunda porção de amarração 42, corpo do dispositivo MEMS 44, primeira margem 46, primeiro slot 48, segunda margem 50 e segundo slot 52. O corpo do dispositivo MEMS 44 inclui o primeiro cantilever 78, mola de articulação 80, segundo cantilever 82, cortes sinuosos 84, primeira massa de prova 86 e segunda massa de prova 88.

[0024] O dispositivo MEMS 32 é fabricado como uma peça única. A camada superior 36 do dispositivo MEMS 32 é uma primeira camada feita de um material piezelétrico como nitreto de alumínio ou PZT. A camada inferior 38 do dispositivo MEMS 32 é uma segunda camada feita de um material de substrato, como silício dopado na superfície. A camada inferior 38 é mais rígida e mais espessa que a camada superior 36. O dispositivo MEMS 32 tem a primeira porção de amarração 40 orientada através da segunda porção de amarração 42. A primeira margem 46 corre ao lado do corpo do dispositivo MEMS 44 e se anexa à primeira porção de amarração 40 e à segunda porção de amarração 42 em qualquer extremidade. O primeiro slot 48 está entre o corpo do dispositivo MEMS 44 e a primeira margem 46. O primeiro slot 48 se estende através da camada superior 36 e da camada inferior 38. A segunda margem 50 está ao lado do corpo do dispositivo MEMS 44, oposta à primeira margem 46. A segunda margem 50 se liga à primeira porção de amarração 40 e à segunda porção de amarração 42 do dispositivo MEMS 32. O segundo slot 52 está entre o corpo do dispositivo MEMS 44 e a segunda margem 50. O segundo slot 52 se estende através da camada superior 36 e da camada inferior 38. FIG. 4 mostra que o dispositivo MEMS 32 está orientado para que a primeira margem 46 seja geralmente paralela ao eixo x e a primeira porção de amarração 40 seja geralmente paralela ao eixo y. FIG. 5 mostra que o dispositivo MEMS 32 é geralmente perpendicular ao eixo z.

[0025] O corpo do dispositivo MEMS 44 se conecta à primeira porção de amarração 40 e à segunda porção de amarração 42 em lados opostos. O corpo do dispositivo MEMS 44 inclui o primeiro cantilever 78, a mola de articulação 80 e o segundo cantilever 82. O primeiro cantilever 78 se conecta à primeira porção de amarração 40 do dispositivo MEMS 32 de um lado e a mola articulada 80 do outro. A mola articulada 80 tem cortes sinuosos 84 que se estendem através da camada superior 36 e da camada inferior 38 do dispositivo MEMS 32. Os cortes sinuosos 84 podem ter uma variedade de padrões, um dos quais é mostrado na FIG 4. Os cortes sinuosos 84 se conectam ao primeiro slot 48 e ao segundo slot 52. O segundo cantilever 82 se conecta à mola de articulação 80 no lado oposto do primeiro cantilever 78. O segundo cantilever 82 se conecta à segunda porção de amarração 42 do dispositivo MEMS 32, oposta à mola de articulação 80. A mola de articulação 80 está em comunicação operável com o primeiro cantilever 78 e o segundo cantilever 82. O primeiro cantilever 78 e o segundo cantilever 82 são eletricamente conectados em paralelo com a camada inferior 38 do primeiro cantilever 78 e o segundo cantilever 82 eletricamente conectados e a camada superior 36 do primeiro cantilever 78 e do segundo cantilever 82 eletricamente conectados. A primeira massa de prova 86 se liga a uma base da camada inferior 38 do primeiro cantilever 78. A segunda massa de prova 88 se liga a uma base da camada inferior 38 do segundo cantilever 82. A primeira massa de prova 86 e a segunda massa de prova 88 não precisam de ser massa adicional e podem ser equivalentes às massas do primeiro cantilever 78 e do segundo cantilever 82, respectivamente.

[0026] O dispositivo MEMS 32 é sintonizado para responder a uma frequência ressonante específica dependente da primeira massa de prova 86 e da segunda massa de prova 88. A camada inferior 38 também pode sintonizar a frequência de ressonância do dispositivo MEMS 32, dependendo da rigidez da camada inferior 38. Ao detectar a frequência de ressonância específica na direção z, o corpo do dispositivo MEMS 44 vibra na direção z com o primeiro cantilever 78 e o segundo cantilever 82 se movendo em fase devido à conexão através da mola de articulação 80. O movimento mecânico do primeiro cantilever 78 e do segundo cantilever 82 faz com que a carga elétrica se acumule no material piezelétrico da camada superior 36 do dispositivo MEMS 32. Um topo da camada superior 36 coleta a carga elétrica assinada e uma base da camada superior 36 coleta carga do sinal oposto. O primeiro slot 48 e o segundo slot 52 permitem que o corpo do dispositivo MEMS 44 se mova independentemente da primeira margem 46 e da segunda margem 50. A primeira margem 46 e a segunda margem 50 podem atuar como pontos de ancoragem para o dispositivo MEMS 32.

[0027] Os movimentos em fase do primeiro cantilever 78 e do segundo cantilever 82 eletricamente conectados permitem a transmissão de corrente elétrica do mesmo sinal através do dispositivo MEMS 32. Os movimentos simétricos e específicos de sinal do primeiro cantilever 78 e do segundo cantilever 82 permitem que a carga criada pela camada superior 36 do dispositivo MEMS 32 seja aditiva e aumente a razão sinal-ruído do dispositivo MEMS 32. A mola de articulação 80 cancela o acúmulo elétrico do sinal oposto no ponto de inflexão do corpo do dispositivo MEMS 44.

[0028] A conexão do primeiro cantilever 78 ao segundo cantilever 82 com a mola de articulação 80 ajuda a reduzir a detecção parasitária de vibrações diferentes da frequência ressonante primária. Primeiro, as oscilações fora de fase do primeiro cantilever 78 e do segundo cantilever 82 na direção z serão reduzidas a amplitudes insignificantes pequenas e frequências muito altas que são separadas da frequência ressonante primária. A carga gerada por esses movimentos será cancelada e a detecção líquida será zero. Segundo, a ligação do primeiro cantilever 78 e do segundo cantilever 82 com a mola de articulação 80 cancela os sinais parasitários criados pelos movimentos de balanço causados pela força na direção x. O movimento será restringido pela mola dinâmica 80 a amplitudes desprezíveis e frequências muito altas diferentes da frequência ressonante primária. A carga gerada pelo primeiro cantilever 78 e segundo cantilever 82 terá sinais opostos e o sinal elétrico do resultado líquido será zero. Terceiro, o movimento rotacional causado pela força na direção y é limitado porque a mola de articulação 80 fará com que o primeiro cantilever 78 e o segundo cantilever 82 se torçam em fase. Os movimentos de torção em fase induzirão a tensão simétrica de tração e compressão no primeiro cantilever 78 e no segundo cantilever 82 que serão cancelados. A carga elétrica líquida resultante será zero.

[0029] Além disso, a ligação mecânica do primeiro cantilever 78 ao segundo cantilever 82 ajuda a limitar o movimento do corpo do dispositivo MEMS 44 na direção z, impedindo o deslocamento excessivo que pode levar à quebra. Os cortes sinuosos 84 definem a rigidez na mola de articulação 80 e reduzem o tamanho que a mola de articulação 80 ocupa.

[0030] FIG. 6A é uma vista em perspectiva do dispositivo de MEMS 32 em um estado relaxado. FIG. 6B é uma vista em perspectiva do dispositivo de MEMS 32 sob flexão. FIGS. 6A e 6B serão discutidas juntas. O dispositivo MEMS 32 inclui a camada superior 36, camada inferior 38, a primeira porção de amarração 40, segunda porção de amarração 42, corpo do dispositivo MEMS 44, primeira margem 46, primeiro slot 48, segunda margem 50 e segundo slot 52. O corpo do dispositivo MEMS 44 inclui o primeiro cantilever 78, mola de articulação 80, segundo cantilever 82, cortes sinuosos 84, primeira massa de prova 86 e segunda massa de prova 88.

[0031] O dispositivo MEMS 32 é discutido anteriormente em referência às FIGS. 4 e 5. O corpo do dispositivo MEMS 44 está entre a primeira porção de amarração 40, a segunda porção de amarração 42, a primeira margem 46 e a segunda margem 50. O primeiro slot 48 está entre o corpo do dispositivo MEMS 44 e a primeira margem 46, que corre da primeira porção de amarração 40 para a segunda porção de amarração 42. O segundo slot 52 está entre a primeira margem 50 e o corpo do dispositivo MEMS 44, que corre da primeira porção de amarração 40 para a segunda porção de amarração 42. O corpo do dispositivo MEMS 44 inclui o primeiro cantilever 78, a mola de articulação 80 e o segundo cantilever 82. O corpo do dispositivo MEMS 44 se liga à primeira porção de amarração 40 e à segunda porção de amarração 42 do dispositivo MEMS 32 pelo primeiro cantilever 78 e segundo cantilever 82, respectivamente. A mola de articulação 80 está entre o primeiro cantilever 78 e o segundo cantilever 82. A mola de articulação 80 inclui cortes circulares 84 que se estendem através da camada superior 36 e da camada inferior 38. A primeira massa de prova 86 se liga a uma base da camada inferior 38 do primeiro cantilever 78. A segunda massa de prova 88 se liga a uma base da camada inferior 38 do segundo cantilever 82. O dispositivo MEMS 32 fica em um plano x-y-z, onde o corpo do dispositivo MEMS 44 está significativamente no plano x-y, quando no estado relaxado, a primeira margem 46 corre ao longo do eixo x e a primeira porção de amarração 40 corre ao longo do eixo y.

[0032] Com a vibração na direção z, o corpo do dispositivo MEMS 44 vibrará na direção z. FIG. 6B demonstra como o primeiro cantilever 78 e o segundo cantilever 82 se dobram quando conectados pela mola de articulação 80 em resposta à força na direção z. Essa flexão na mesma direção causa estresse mecânico no material piezelétrico da camada superior 36 do dispositivo MEMS 32. A primeira porção de amarração 40, a segunda porção de amarração 42, a primeira margem 46 e a segunda margem 50 permanecem todas no lugar, permitindo que o dispositivo MEMS 32 se ligue a uma estrutura estável enquanto o corpo do dispositivo MEMS 44 vibra. O primeiro slot 48 e o segundo slot 52 permitem que o corpo do dispositivo MEMS 44 vibre livremente da primeira margem 46 e da segunda margem 50.

[0033] A conexão do primeiro cantilever 78 e do segundo cantilever 82 com a mola de articulação 80 faz com que o primeiro cantilever 78 e o segundo cantilever 82 se movam em fase. O movimento em fase permite que o sinal elétrico no primeiro cantilever 78 e no segundo cantilever 82 seja o mesmo sinal. A mola de articulação 80 elimina a carga oposta em um ponto de inflexão do corpo do dispositivo MEMS 44 durante a vibração e diminui a perda de sinal no dispositivo MEMS 32. A conexão do primeiro cantilever 78 com o segundo cantilever 82 limita o movimento de direção z no dispositivo MEMS 32 e diminui a ocorrência de quebra. O dispositivo MEMS 32 permite uma carga líquida limitada de vibrações de balanço parasitas ao longo do eixo x porque o movimento de alongamento do primeiro cantilever 78 será cancelado do movimento de compressão no segundo cantilever 82. Além disso, os movimentos de torção causados pelas forças de direção y são reduzidos porque o primeiro cantilever 78 e o segundo cantilever 82 se movem simetricamente. Este movimento simétrico induzirá tensão de tração e compressão igualmente tanto no primeiro cantilever 78 quanto no segundo cantilever 82, de modo que a carga elétrica líquida gerada por cada dispositivo MEMS 32 seja zero. O primeiro slot 48 e o segundo slot 52 permitem que o corpo do dispositivo de MEMS 44 se mova independentemente da primeira margem 46 e da segunda margem 50. Isso permite que o dispositivo do MEMS 32 seja solidamente ancorado enquanto o corpo do dispositivo MEMS 44 se move em resposta a vibrações.

[0034] FIG. 7 é uma vista superior de uma modalidade alternativa do dispositivo MEMS 100, incluindo a mola de articulação 106 conectando o primeiro cantilever 108, o segundo cantilever 110, o terceiro cantilever 112 e o quarto cantilever 114. O dispositivo MEMS 100 inclui a camada superior 102, camada inferior 104, mola de articulação 106, primeiro cantilever 108, segundo cantilever 110, terceiro cantilever 112, quarto cantilever 114 e cortes sinuosos 116. O dispositivo MEMS 100 inclui ainda primeira porção de amarração 118, segunda porção de amarração 120, terceira porção de amarração 122, quarta porção de amarração 124, primeira massa de prova 126, segunda massa de prova 128, terceira massa de prova 130, quarta massa de prova 132, primeiro corte 134, segundo corte 136, terceiro corte 138 e terceiro corte 140.

[0035] O dispositivo MEMS 100 é fabricado como uma peça única. A camada superior 102 é uma primeira camada feita de um material piezelétrico, tal como nitreto de alumínio ou PZT. A camada inferior 104 é uma segunda camada feita de um material de substrato, tal como silício dopado na superfície. A camada inferior 104 é mais rígida que a camada superior 102. A mola de articulação 106 está localizada no centro do dispositivo MEMS 100 e conecta o primeiro cantilever 108, segundo cantilever 110, terceiro cantilever 112 e quarto cantilever 114. Os cortes sinuosos 116 na mola de articulação 106 se estendem através da camada superior 102 e da camada inferior 104.

[0036] O primeiro cantilever 108, o segundo cantilever 110, o terceiro cantilever 112 e o quarto cantilever 114 estão em comunicação operável com a mola de articulação 106. Cada um dos primeiro cantilever 108, segundo cantilever 110, terceiro cantilever 112 e quarto cantilever 114 tem uma forma trapezoidal. O primeiro cantilever 108 está do outro lado do segundo cantilever 110. O terceiro cantilever 112 está posicionado entre o primeiro cantilever 108 e o segundo cantilever 110. O quarto cantilever 114 está do outro lado do terceiro cantilever 112 e posicionado entre o primeiro cantilever 108 e o segundo cantilever 110. O primeiro cantilever 108 está conectado à primeira porção de amarração 118. O segundo cantilever 110 está conectado à segunda porção de amarração 120. O terceiro cantilever 112 está conectado à terceira porção de amarração 122. O quarto cantilever 114 está conectado à quarta porção de amarração 124. O dispositivo MEMS 100 pode ser conectado ao quadro de suporte 34 mostrado na FIG. 2 pela primeira porção de amarração 118 fixa ao primeiro local de fixação 68, segunda porção de amarração 120 que se liga ao segundo local de fixação 70, terceira porção de amarração 122 que se liga ao terceiro local de fixação 72 e quarta porção de amarração 124 que se liga ao quarto local de fixação 74. A primeira massa de prova 126 é conectada a uma base da camada inferior 104 do primeiro cantilever 108. A segunda massa de prova 128 é conectada a uma base da camada inferior 104 do segundo cantilever 110. A terceira massa de prova 130 está conectada a uma base da camada inferior 104 do terceiro cantilever 112. A quarta massa de prova 132 é conectada a uma base da camada inferior 104 do quarto cantilever 114. O primeiro corte 134 está entre o primeiro cantilever 108 e o quarto cantilever 114. O segundo corte 136 está entre o segundo cantilever 110 e o terceiro cantilever 112. O terceiro corte 138 está entre o terceiro cantilever 112 e o primeiro cantilever 108. O quarto corte 140 está entre o quarto cantilever 114 e o segundo cantilever 110. O primeiro corte 134, o segundo corte 136, o terceiro corte 138 e o quarto corte 140 se estendem através da camada superior 102 e da camada inferior 104.

[0037] Quando o dispositivo MEMS 100 detecta vibração, o primeiro cantilever 108, o segundo cantilever 110, o terceiro cantilever 112 e o quarto cantilever 114 se movem juntos por causa da mola de articulação 106. O material piezelétrico da camada superior 102 do dispositivo MEMS 100 cria carga devido aos movimentos mecânicos. A primeira massa de prova 126, a segunda massa de prova 128, a terceira massa de prova 130 e a quarta massa de prova 132 podem ser ajustadas para sintonizar o dispositivo MEMS 100 para detectar uma certa frequência ressonante. O dispositivo MEMS 100 também pode ser sintonizado para uma frequência de ressonância específica, dependendo da rigidez da camada inferior 104. O primeiro corte 134, o segundo corte 136, o terceiro corte 138 e o quarto corte 140 permitem que o primeiro cantilever 108, o segundo cantilever 110, o terceiro cantilever 112 e o quarto cantilever 114 se movam independentemente.

[0038] A forma trapezoidal do primeiro cantilever 108, segundo cantilever 110, terceiro cantilever 112 e quarto cantilever 114 do dispositivo MEMS 100 permite uma área de flexão piezelétrica maximizada na camada superior 102. A forma trapezoidal também minimiza a área ocupada pela mola de articulação 106. A ligação do primeiro cantilever 108, segundo cantilever 110, terceiro cantilever 112 e quarto cantilever 114 pela mola de articulação 106 permite que o dispositivo MEMS 100 se mova de maneira sincronizada que permita que o sinal elétrico seja aditivo em toda a superfície. Além disso, a detecção do modo vibracional parasita é minimizada por um sistema de quatro cantileveres porque a mola de articulação 106 força o sistema de cantileveres a operar em fase e reduz os modos vibratórios secundários, conforme discutido na FIG. 4 e FIG. 5. A mola de articulação 106 limita o movimento do dispositivo MEMS 100 e diminui a ocorrência de quebra. Cortes circulares 116 na mola de articulação 106 definem a rigidez na mola de articulação 106 e reduzem o tamanho da mola de articulação 106.

[0039] Discussão das Possíveis Modalidades

[0040] A seguir, há descrições não exclusivas de modalidades possíveis da presente invenção.

[0041] Um dispositivo MEMS inclui uma primeira camada e uma segunda camada conectada à primeira camada. O dispositivo MEMS inclui ainda uma primeira amarração e uma segunda porção de amarração. O dispositivo MEMS inclui ainda um corpo de dispositivo MEMS conectado à primeira porção de amarração e à segunda porção de amarração. O corpo do dispositivo MEMS inclui um primeiro cantilever ligado à primeira porção de amarração, um segundo cantilever ligado à segunda porção de amarração e uma mola em comunicação operável com o primeiro cantilever e o segundo cantilever.

[0042] O dispositivo MEMS do parágrafo anterior pode opcional, adicional e/ou alternativamente incluir qualquer uma ou mais das características, configurações e/ou componentes adicionais:

[0043] Em que o dispositivo MEMS é fabricado como uma peça única, a primeira camada sendo um material piezelétrico e a segunda camada sendo um material de substrato.

[0044] O dispositivo MEMS inclui ainda uma primeira margem ao lado do corpo do dispositivo MEMS ligado à primeira porção de amarração e à segunda porção de amarração, um primeiro slot entre a primeira margem e o corpo do dispositivo MEMS, uma segunda margem ao lado do corpo do dispositivo MEMS oposto à primeira margem e anexada à primeira e à segunda porção de amarração e um segundo slot entre a segunda margem e o corpo do dispositivo MEMS.

[0045] O dispositivo MEMS inclui ainda uma primeira massa de prova conectada a uma base da segunda camada do primeiro cantilever e uma segunda massa de prova conectada a uma base da segunda camada do segundo cantilever.

[0046] Em que a primeira massa de prova é equivalente a uma primeira massa do primeiro cantilever e a segunda massa de prova é equivalente a uma segunda massa do segundo cantilever.

[0047] Em que a mola inclui ainda um conjunto de cortes que se estendem através da primeira camada e da segunda camada da mola.

[0048] Em que o conjunto de cortes é cortado em um padrão circular.

[0049] Um transdutor inclui uma estrutura de suporte. A estrutura de suporte inclui uma pastilha de suporte; um material de união com uma altura H; uma primeira parede lateral presa à pastilha de suporte por um material de união; uma segunda parede lateral em frente à primeira parede lateral e fixa à pastilha de suporte pelo material de união; uma terceira parede lateral adjacente à primeira parede lateral e à segunda parede lateral e fixa à pastilha de suporte pelo material de união; uma quarta parede lateral em frente à terceira parede lateral e adjacente à primeira parede lateral e à segunda parede lateral e fixa à pastilha de suporte pelo material de união; e uma cavidade formada na estrutura de suporte criada pela primeira parede lateral, a segunda parede lateral, a terceira parede lateral, a quarta parede lateral e a pastilha de suporte. O transdutor inclui ainda um dispositivo MEMS suportado pela estrutura de suporte e suspenso sobre a cavidade. O dispositivo MEMS inclui ainda uma primeira camada, uma segunda camada conectada à primeira camada, uma primeira porção de amarração, uma segunda porção de amarração e um corpo de dispositivo MEMS. O corpo do dispositivo MEMS se conecta à primeira parte de amarração e à segunda parte de amarração. O corpo do dispositivo MEMS inclui um primeiro cantilever ligado à primeira porção de amarração, um segundo cantilever ligado à segunda porção de amarração e uma mola em comunicação operável com o primeiro cantilever e o segundo cantilever.

[0050] O transdutor do parágrafo anterior pode incluir opcional, adicional e/ou alternativamente quaisquer um ou mais das características, configurações e/ou componentes adicionais:

[0051] O transdutor inclui ainda um primeiro local de fixação na parte superior da primeira parede lateral à qual o primeiro cantilever é mecanicamente anexado, um segundo local de fixação na parte superior da segunda parede lateral à qual o segundo cantilever é mecanicamente anexado, um terceiro local de fixação na parte superior da terceira parede lateral e um quarto local de fixação na parte superior da quarta parede lateral.

[0052] Em que o dispositivo MEMS inclui ainda uma primeira margem ao lado do corpo do dispositivo MEMS, em que a primeira margem se estende da primeira porção de amarração para a segunda porção de amarração e em que a primeira margem é conectada à terceira parede lateral no terceiro local de fixação; um primeiro slot entre a primeira margem e o corpo do dispositivo MEMS; uma segunda margem ao lado do corpo do dispositivo MEMS oposta à primeira margem, em que a segunda margem se estende da primeira porção de amarração para a segunda porção de amarração e em que a segunda margem se conecta à quarta parede lateral no quarto local de fixação; e um segundo slot entre a segunda margem e o corpo do dispositivo MEMS.

[0053] O transdutor inclui ainda uma primeira massa de prova conectada a uma base da segunda camada do primeiro cantilever e uma segunda massa de prova conectada a uma base da segunda camada do segundo cantilever.

[0054] Em que a primeira massa de prova é equivalente a uma primeira massa do primeiro cantilever e a segunda massa de prova é equivalente a uma segunda massa do segundo cantilever.

[0055] Em que a mola inclui ainda um conjunto de cortes que se estendem através da primeira camada e da segunda camada da mola.

[0056] Em que o conjunto de cortes através da mola é cortado em um padrão sinuoso.

[0057] Em que o dispositivo MEMS inclui ainda uma terceira porção de amarração, uma quarta porção de amarração, um terceiro cantilever posicionado entre o primeiro cantilever e o segundo cantilever e anexado à terceira porção de amarração e um quarto cantilever posicionado entre o primeiro cantilever e o segundo cantilever oposto do terceiro cantilever e anexado à quarta porção de amarração, em que a mola está em comunicação operável com o primeiro cantilever, o segundo cantilever, o terceiro cantilever e o quarto cantilever.

[0058] Em que a estrutura de suporte inclui ainda um primeiro local de fixação na parte superior da primeira parede lateral, em que o primeiro cantilever é mecânico e eletricamente anexado, um segundo local de fixação na parte superior da segunda parede lateral, em que o segundo cantilever é mecânico e eletricamente anexado, um terceiro local de fixação em uma parte superior da terceira parede lateral, em que o terceiro cantilever é mecânico e eletricamente anexado e um quarto local de fixação em uma parte superior da quarta parede lateral, em que o quarto cantilever é mecânico e eletricamente anexado.

[0059] O transdutor inclui ainda uma primeira massa de prova anexada a uma base da segunda camada do primeiro cantilever, uma segunda massa de prova anexada a uma base da segunda camada do segundo cantilever, uma terceira massa de prova anexada a uma base da segunda camada do terceiro cantilever e uma quarta massa de prova anexada à base da segunda camada do quarto cantilever.

[0060] Em que a primeira massa de prova é equivalente a uma primeira massa do primeiro cantilever, a segunda massa de prova é equivalente a uma segunda massa do segundo cantilever, a terceira massa de prova é equivalente a uma terceira massa do terceiro cantilever e a quarta prova massa é equivalente a uma quarta massa do quarto cantilever.

[0061] O transdutor compreende ainda um conjunto de cortes que se estendem através da primeira camada e a segunda camada com um primeiro corte entre o primeiro cantilever e o quarto cantilever, um segundo corte entre o segundo cantilever e o terceiro cantilever, um terceiro corte entre o terceiro cantilever e o primeiro cantilever e um quarto corte entre o quarto cantilever e o segundo cantilever.

[0062] Embora a invenção tenha sido descrita com referência a uma modalidade exemplar (ou modalidades exemplares), será compreendido pelos versados na técnica que várias mudanças podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos dos mesmos sem se afastar do escopo da invenção. Além disso, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação ou material específico aos ensinamentos da invenção sem se desviar do escopo essencial da mesma. Portanto, pretende-se que a invenção não esteja limitada à modalidade particular (ou modalidades particulares) divulgada, mas que a invenção inclua todas as modalidades abrangidas pelo escopo das reivindicações anexas.

Claims

Dispositivo MEMS, caracterizado pelo fato de que compreende:
uma primeira camada;
uma segunda camada conectada à primeira camada;
uma primeira porção de amarração;
uma segunda porção de amarração; e
um corpo do dispositivo MEMS conectado à primeira parte de amarração e à segunda parte de amarração, compreendendo.
um primeiro cantilever anexado à primeira porção de amarração;
um segundo cantilever anexado à segunda porção de amarração; e
uma mola em comunicação operacional com o primeiro cantilever e o segundo cantilever.
Dispositivo MEMS de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo MEMS é fabricado como uma peça única, a primeira camada sendo um material piezelétrico e a segunda camada sendo um material de substrato.
Dispositivo MEMS de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
uma primeira margem ao lado do corpo do dispositivo MEMS anexada à primeira porção de amarração e à segunda porção de amarração;
um primeiro slot entre a primeira margem e o corpo do dispositivo MEMS;
uma segunda margem ao lado do corpo do dispositivo MEMS oposta à primeira margem e anexada à primeira porção de amarração e à segunda porção de amarração; e
um segundo slot entre a segunda margem e o corpo do dispositivo MEMS.
Dispositivo MEMS de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
uma primeira massa de prova conectada a uma base da segunda camada do primeiro cantilever; e
uma segunda massa de prova conectada a uma base da segunda camada do segundo cantilever.
Dispositivo MEMS de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a primeira massa de prova é equivalente a uma primeira massa do primeiro cantilever e a segunda massa de prova é equivalente a uma segunda massa do segundo cantilever.
Dispositivo MEMS de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mola compreende ainda:
um conjunto de cortes que se estendem através da primeira camada e da segunda camada da mola.
Dispositivo MEMS de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o conjunto de cortes é cortado em um padrão sinuoso.
Transdutor, caracterizado pelo fato de que compreende:
uma estrutura de suporte compreende:
uma pastilha de suporte;
um material de união com uma altura H;
uma primeira parede lateral anexada à pastilha de suporte pelo material de união;
uma segunda parede lateral em frente à primeira parede lateral fixa à pastilha de suporte pelo material de união;
uma terceira parede lateral adjacente à primeira parede lateral e à segunda parede lateral e fixa à pastilha de suporte pelo material de união;
uma quarta parede lateral em frente à terceira parede lateral e adjacente à primeira parede lateral e à segunda parede lateral e fixa à pastilha de suporte pelo material de união; e
uma cavidade formada na estrutura de suporte criada pela primeira parede lateral, a segunda parede lateral, a terceira parede lateral, a quarta parede lateral e a pastilha de suporte; e
um dispositivo MEMS suportado pela estrutura de suporte e suspenso sobre a cavidade, o dispositivo MEMS compreende:
uma primeira camada;
uma segunda camada conectada à primeira camada;
uma primeira porção de amarração;
uma segunda porção de amarração; e
um corpo do dispositivo MEMS conectado à primeira parte de amarração e à segunda parte de amarração, compreendendo.
um primeiro cantilever anexado à primeira porção de amarração.
um segundo cantilever anexado à segunda porção de amarração.
uma mola em comunicação operacional com o primeiro cantilever e o segundo cantilever.
Transdutor de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
a estrutura de suporte compreende ainda:
um primeiro local de fixação no topo da primeira parede lateral à qual o primeiro cantilever é mecanicamente fixado;
um segundo local de fixação no topo da segunda parede lateral à qual o segundo cantilever é mecanicamente fixado;
um terceiro local de anexação na parte superior da terceira parede lateral; e
um quarto local de fixação na parte superior da quarta parede lateral.
Transdutor de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dispositivo MEMS compreende ainda:
uma primeira margem ao lado do corpo do dispositivo MEMS, em que a primeira margem se estende da primeira porção de amarração para a segunda porção de amarração e em que a primeira margem é conectada à terceira parede lateral no terceiro local de fixação;
um primeiro slot entre a primeira margem e o corpo do dispositivo MEMS;
uma segunda margem ao lado do corpo do dispositivo MEMS oposta à primeira margem, em que a segunda margem se estende da primeira porção de amarração para a segunda porção de amarração e em que a segunda margem se conecta à quarta parede lateral no quarto local de fixação; e
um segundo slot entre a segunda margem e o corpo do dispositivo MEMS.
Transdutor de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
uma primeira massa de prova conectada a uma base da segunda camada do primeiro cantilever; e
uma segunda massa de prova conectada a uma base da segunda camada do segundo cantilever.
Transdutor de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a primeira massa de prova é equivalente a uma primeira massa do primeiro cantilever e a segunda massa de prova é equivalente a uma segunda massa do segundo cantilever.
Transdutor de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a mola compreende ainda:
um conjunto de cortes que se estendem através da primeira camada e da segunda camada da mola.
Transdutor de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o conjunto de cortes através da mola é cortado em um padrão sinuoso.
Transdutor de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um espaço vazio definido pelo fundo da segunda camada e a pastilha de suporte, em que o espaço vazio é equivalente à altura H.
Transdutor de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dispositivo MEMS compreende ainda:
uma terceira porção de amarração;
uma quarta porção de amarração;
um terceiro cantilever posicionado entre o primeiro cantilever e o segundo cantilever e anexado à terceira porção de amarração; e
um quarto cantilever posicionado entre o primeiro cantilever e o segundo cantilever oposto ao terceiro cantilever e anexado à quarta porção de amarração;
em que a mola está em comunicação operável com o primeiro cantilever, o segundo cantilever, o terceiro cantilever e o quarto cantilever.
Transdutor de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a estrutura de suporte compreende ainda:
um primeiro local de anexação no topo da primeira parede lateral, em que o primeiro cantilever é mecânica e eletricamente fixado;
um segundo local de anexação no topo da segunda parede lateral em que o segundo cantilever é mecânica e eletricamente anexado
um terceiro local de anexação no topo da terceira parede lateral, em que o terceiro cantilever é mecânica e eletricamente anexado; e
um quarto local de anexação no topo da quarta parede lateral, em que o quarto cantilever é mecânica e eletricamente anexado.
Transdutor de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
uma primeira massa de prova anexada a uma base da segunda camada do primeiro cantilever;
uma segunda massa de prova anexada a uma base da segunda camada do segundo cantilever;
uma terceira massa de prova anexada a uma base da segunda camada do terceiro cantilever; e
uma quarta massa de prova anexada à base da segunda camada do quarto cantilever.
Transdutor de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a primeira massa de prova é equivalente a uma primeira massa do primeiro cantilever, a segunda massa de prova é equivalente a uma segunda massa do segundo cantilever, a terceira massa de prova é equivalente a uma terceira massa do terceiro cantilever e a quarta prova massa é equivalente a uma quarta massa do quarto cantilever.
Transdutor de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um conjunto de cortes que se estendem através da primeira camada e a segunda camada com um primeiro corte entre o primeiro cantilever e o quarto cantilever, um segundo corte entre o segundo cantilever e o terceiro cantilever, um terceiro corte entre o terceiro cantilever e o primeiro cantilever e um quarto corte entre o quarto cantilever e o segundo cantilever.