CN112240814A - 针对用于测量压力变化的mems和nems设备的机械连接及包括这种机械连接的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及测量压力变化的微机电和/或纳米机电设备的机械连接，所述设备包括在主平面中延伸的固定部件、能够在压力变化的作用下在平面外方向上移动或变形的移动部件以及用于检测所述移动或所述变形的包括至少一个移动元件的检测装置，该机械连接包括：‑杠杆臂；‑将移动部件连接到杠杆臂的第一端的第一连接，所述第一连接被设计成将所述移动部件的平面外移动传递到杠杆臂的所述第一端，而同时允许所述杠杆臂绕旋转方向(Y)的平面外旋转；‑第二连接，其被连接到杠杆臂的第二端并且被构造成主要允许杠杆臂绕在旋转方向上延伸的旋转轴线的平面外旋转；‑第三连接，其在平面外方向上距旋转轴线给定距离处将杠杆臂连接到检测装置，所述第三连接被设计成将所述杠杆臂绕所述旋转轴线的旋转转换成至少一个移动元件在平移方向上的平面中平移。

Description

针对用于测量压力变化的MEMS和NEMS设备的机械连接及包括 这种机械连接的设备
技术领域
本发明落入麦克风的领域内，并且更一般地，属于使用“MEMS”(微机电系统)和/或“NEMS”(纳米机电系统)技术来测量压力变化的设备。在整个说明书中，采用这两种技术的设备将被称为“MEMS-NEMS设备”。
更特别地，本发明涉及一种针对用于测量压力变化的MEMS-NEMS设备的机械连接，该MEMS-NEMS设备采用对诸如隔膜或活塞的移动部件相对于诸如基底的固定部件的运动(移动或变形)的检测，所述运动被传递到运动检测器，尤其是电容性检测器，该检测器允许运动被测量。
用于测量压力变化的MEMS-NEMS设备可以是麦克风、绝对压力或差分压力传感器。
背景技术
MEMS和/或NEMS麦克风是处于扩张阵痛中的市场，尤其是由于诸如平板电脑、智能手机类型的移动电话和其它连接的对象的移动设备的市场，在该市场中MEMS和/或NEMS麦克风正在逐步替代驻极体麦克风。
麦克风测量压力的变化，并且因此包括与外侧接触的至少一部分。
当前正被生产的大多数MEMS麦克风是电容性检测麦克风，其示例性实施例在文件US20050179100中被描述。
一种已知的电容性检测麦克风包括柔性隔膜，该柔性隔膜将外侧与被称为背容积(back volume)的至少部分封闭的腔室分隔开，该腔室用作压力基准。隔膜在跨越其两个表面的压差的作用下变形。隔膜形成一个电极。固定且刚性的背板电极面向隔膜定位。隔膜和背板电极形成电容器，该电容器的电容根据隔膜在跨越其两个表面的压差的作用下的变形而变化。隔膜中的孔(已知为通气孔)允许麦克风的外侧与背容积之间的压力均等。具体地，这允许滤除可能比要测量的声音显著得多的低频现象(例如由于海拔、由于凹陷等)，而不会衰减高于几十或数百赫兹的信号。背板电极也穿有孔并且允许空气通过，使得压力可以变得在隔膜的表面上被建立。
该结构提供一定数量的优点，尽管其确实具有缺点，尤其是因为背板电极的存在。特别地，该电极位于声学路径中。尽管有孔，但其确实提供了声阻，即提供对空气的通过以及因此对压力的建立的抵抗。从而，当孔太小和/或间隔太宽时，声阻导致噪声(由背板电极引起)，该噪声损害在任何传导(transduction)之前的信号的质量。为了限制该抵抗，可以增加孔的密度和大小，但这具有减小相互面对的面积的直接后果，这成比例地降低电容性检测。从而，电信号较弱并且电子噪声(尤其是由信号处理引起的电子噪声)被较差地掩盖(masked)。在各情况下这都会导致检测阈值的损害。对于固定大小的隔膜，有必要找到一种设计，其允许检测阈值的总体损害最小化。
因为背板电极是性能损失的主要原因，所以一种解决方案是减小其损害或者甚至消除它。
存在尤其能够消除由背板电极导致的缺点的压电检测MEMS麦克风。例如，隔膜包括压电材料。当它变形时，在压电材料的表面处产生电荷，并且这些电荷被封装该材料的电极收集。电信号(即产生的电荷的数量)代表隔膜的变形。然而，在压电检测的情况下，电荷的数量由材料内的机械应变给出，电荷的数量无法通过极化电压或任何其它外部人为现象而增加。如果要获得较大数量的电荷，则隔膜的大小需要增加以便收集更多的能量，从而使压电材料应变到较大的程度。
现在，与电容性检测一样，期望避免增加隔膜的表面积。这是因为，除了其具有增加结构的大小并因此增加其成本的效果的事实之外，具有较大表面积的隔膜将随着其变形而使更多的空气转移。转移的空气的该体积在背腔室中产生压力变化，因此要求一个隔膜上的运动相反的力。该力与隔膜的表面积的平方对背容积之比成比例。该力类似附加弹簧作用在隔膜上，该弹簧将抵抗移动。如果要维持相等的隔膜移动，则隔膜的表面积的增加将因此需要伴随背容积的大小以及因此壳体的大小的增加。
因此，与电容性检测相比，压电检测麦克风提供有限的改进。
其它解决方案涉及从声学路径移除背板电极。从而，第一解决方案是通过使电传导(电极)偏移而将机械传导(隔膜)与电传导(电极)分离，然后发现背板电极自身脱离声学路径。可以补充第一解决方案的第二解决方案在于在真空下执行电传导，类似在专利申请FR3059659中描述的MEMS-NEMS麦克风中。因为电传导是在真空下执行的，所以不再造成任何声学噪声。
在图1A(从上方看的视图)、图1B(从下方看的视图)中示出了第二解决方案，并且在图2中示出了一个变型。
所描绘的设备包括壳体2、压力的变化待被测量的与外部环境(总体上是空气)接触的测量隔膜4、与外部环境隔离(并且能够被放置在真空下)的测量腔室6以及在外部环境与测量腔室6之间的机械传递元件20(由图1A和图1B中的元件20.1、20.2和20.3形成，如稍后解释的)。测量隔膜4由薄层(NEMS)制成，例如属于1μm的量级。壳体2包括顶板12，该顶板12包括第一开口14和第二开口18，第一开口14被测量隔膜4部分地封闭，第二开口18向测量腔室6上开口并且被密封隔膜16部分地封闭。传递元件20包括布置在外部环境中的第一传递臂20.1、布置在测量腔室6中的第二传递臂20.2以及刚性地连接两个臂而同时确保所述测量腔室是流体密封的传递轴20.3(铰链)。传递元件20在静止下在方向X上延伸。传递元件20通过壳体2上的枢转铰接件22旋转地铰接。枢转铰接件22包括两个叶片22.1和22.2，这两个叶片22.1和22.2被连接到壳体2以及连接到铰链20.3并且在方向X上具有较小的尺寸，以便在绕方向Y的扭转中可变形，并且从而与密封隔膜16限定枢转铰接件22的旋转轴线。传递元件20是刚性的或在很大程度上不可变形。第一传递臂20.1的自由端通过铰接件23(由至少一个扭转叶片形成)被连接到隔膜4，该铰接件传递方向Z上的移动，而同时允许绕轴线Y的旋转以及沿着轴线X的平移，例如平行于轴线Y并且扭转可变形的两个叶片。第二传递臂20.2的自由端被连接到形成电容性测量装置的一部分的移动电极21。移动电极21位于排空的测量腔室中。在该构造中，连接到移动电极的第二传递臂20.2的运动是平面外的。电容性测量从移动电极21的运动(平面外移动)获得并且造成到面向该移动电极21定位的至少一个固定电极17的气隙的变化，从而允许电容性检测。
图1B(从下方看)示出这样的情况：其中电容性测量装置(电容性传导装置)包括第一固定电极17、与第一固定电极17相距一定距离的第二固定电极19以及固定到第二传递臂20.2的自由端并且从而与传递臂一起移动的移动电极21。移动电极21定位在第一固定电极17与第二固定电极19之间，平行于这些电极并且能够移动较靠近一个或较靠近另一个。这种测量装置允许差分测量。通过测量移动电极21与第一固定电极17之间以及移动电极21与第二固定电极19之间气隙的变化，有可能检测由测量隔膜4的移动引起的传递元件20的移动，并且从而确定压力的变化。固定电极可以被称为背板电极。
根据一个变型，隔膜可以由活塞4'代替，该活塞4'可以用一个或更多加强件轮廓处理和/或由其加硬，该加强件例如加强梁(或加硬梁)，如图2所示。
第二传递臂20.2可以被称为“杠杆臂”。
与该构造相关联的第一个问题是移动电极在静电力的作用下的变形，这限制杠杆臂的长度。当基底不导电并且仅使用单个背板电极时，该问题被放大，因为在这种情况下静电力无法在本地彼此平衡(它们可以通过产生Roberval平衡而被平衡，但它们无法在本地被消除)。为了减少这些变形，一种解决方案是增加MEMS层的厚度，以便增加杠杆臂的平面外弯曲刚度和/或向移动电极添加加硬梁。然而，通过外延MEMS层的厚度被限制为10-30μm，并且超过该厚度会致使该方法过于昂贵。此外，如果增加厚度，则深蚀刻会要求宽的沟槽以便符合合理的宽度/深度纵横比，并且这可能导致围绕隔膜或活塞的过度损失。
第二个问题源于隔膜或活塞的薄层(NEMS)的厚度。期望的厚度属于1μm的量级，使得隔膜或活塞提供流体密封，而同时保持柔性。然而，还形成移动电极的薄层在静电力的作用下变形，并且为了避免该变形，有必要用厚层加硬移动电极。如上文中所述，总体上通过在移动电极的整个表面之上均匀布置的加硬梁的网络来实现加硬。此外，为了使由该网络界定的背板电极中的每个极化，有必要产生极化块(polarization blocks)，并且这占用不小的空间量。加硬梁和极化块为移动电极留出很小的空间。如果减少加硬梁的数量并因此减少背板电极块的数量，则再次遇到移动电极在静电力的作用下变形的第一个问题。
第三个问题源于以下事实：电容性检测气隙由两个牺牲(氧化物)层的厚度限定并且因此受其限制，这两个牺牲层允许移动电极自由于背板电极(或多个背板电极)。与先前的问题一样，在整个结构之上这些厚度相同的事实决定了折衷。就与移动电极相关联的应变而言，期望的是属于1μm量级的气隙，其允许高密度与良好的线性。只要关注与隔膜(或与活塞)相关联的应变，则寻求的是尽可能大的气隙，以便限制隔膜的(或活塞的)边缘与位于其之上的第一开口的边缘之间的空气层挤压的效果。该相同的厚度在整个结构上具有连锁效应，并且尤其是在测量腔室的外侧上(在空气侧上)。具体地，整个隔膜周围或整个活塞周围，超过十微米左右，隔膜或活塞突出超过第一开口14。当隔膜(或活塞)移动时，其挤压其与该悬垂(overhang)的区域中的固定部分之间的空气膜，产生阻尼作用。为了限制该阻尼作用，隔膜或活塞的厚度会有必要尽可能大。然而，已知所期望的厚度属于1μm的量级使得隔膜或活塞提供密封而同时保持柔性。
总之，该构造需要限制杠杆臂的长度，并因此限制隔膜或活塞的运动的放大以便避免引起移动电极和/或杠杆臂变形的风险。现在，限制杠杆臂的长度还限制在臂的方向上电容性检测的大小，特别是当在添加了加硬梁和极化块的情况下电容性密度可能已经减小时。此外，该构造对气隙施加限制，并且因此对电容性密度施加限制。
本发明寻求克服现有技术的上述缺点。
具体地，其寻求提供一种用于测量压力变化的MEMS和/或NEMS设备，例如电容性检测MEMS和/或NEMS麦克风，其使得有可能避免由于背板电极的存在而造成的缺点，而同时避免移动电极(或多个移动电极)以及设备的结构的变形，并且这样做是在不减小电容性检测能力的同时，或者甚至在增加电容性检测能力的同时。
更广泛地说，本发明寻求提供一种MEMS-NEMS结构，其被设计针对用于测量压力变化的设备，其包括在变化压力的作用下变形或移动的移动部件，该变形或移动由检测装置测量，并且该MEMS-NEMS结构克服所提到的缺点。
发明内容
允许这些缺点被克服的一种解决方案涉及一种机械连接以及一种包括至少一个这种机械连接的用于测量压力变化的设备。
本发明的第一个主题涉及一种针对用于测量压力变化的微机电和/或纳米机电设备的机械连接，所述设备包括在主平面中延伸的固定部件、能够在压力变化的作用下在平面外方向上移动或变形的移动部件以及用于检测所述移动或所述变形的检测装置，该检测装置包括至少一个移动元件，该机械连接包括：
-杠杆臂；
-将移动部件连接到杠杆臂的第一端的第一连接，所述第一连接被设计成将所述移动部件的平面外移动传递到杠杆臂的所述第一端，而同时允许所述杠杆臂绕旋转方向的平面外旋转；
-第二连接，其被连接到杠杆臂的第二端并且被构造成主要允许杠杆臂绕在旋转方向上延伸的旋转轴线的平面外旋转；
-第三连接，其在平面外方向上距旋转轴线给定距离处将杠杆臂连接到检测装置，所述第三连接被设计成允许绕弯曲轴线旋转，该弯曲轴线遵循与旋转轴线相同的方向但是其在平面外方向上从所述旋转轴线偏移给定距离，以便将杠杆臂绕所述旋转轴线的旋转转换成至少一个移动元件在平移方向上的平面中平移。
根据本发明，“主平面”是指总体上由OXY标明的微机电和/或纳米机电设备的参考平面。为了简单起见，术语“平面”是指主平面。主平面以外的平面将以不同的方式引用。术语“平面外”参考所述主平面。
关于垂直于基底的平面的尺寸给出术语“厚度”、“厚”、“薄度”，“薄”。
术语“纤细的”、“纤细”、“宽的”、“宽度”、“细长的”、“细长”、“长度”，“长的”是相对于基底的平面中(或与基底的平面平行的平面中)的尺寸给出的。在本说明书中，长度是指在方向X上的尺寸并且宽度是指在方向Y上的尺寸。
术语“移动”和“固定”是指一个部件或一个部分关于另一个的相对运动。该运动可以是移动或变形。从而，根据本发明，术语“移动”限定能够移动或变形的部件。
根据一个实施例，检测装置包括连接到检测装置的至少一个移动元件的传递部件，第三连接以经由所述传递部件将平移方向上的平移传递到所述移动元件的方式被连接到传递部件。
根据一个有利的实施例，机械连接进一步包括滑动连接类型的第四连接，该第四连接被连接到所述至少一个移动元件或被连接到传递部件并且被构造成引导所述移动元件或所述传递部件在平移方向上的平移。
根据一个特定实施例，第四连接包括在主平面中弯曲的至少单一厚度(simplethick)弯曲叶片，所述叶片在平移方向上是纤细的。
根据另一个特定实施例，第四连接包括在主平面中弯曲的至少双厚度(doublethick)弯曲叶片，每个叶片在平移方向上是纤细的。
根据一个实施例，第一连接包括至少一个厚扭转叶片，该厚扭转叶片绕平行于旋转方向的扭转轴线在平面外扭转。
根据一个实施例，第二连接包括至少第一叶片和/或至少第二叶片，该至少第一叶片是绕旋转方向在平面外扭转的厚扭转叶片，该至少第二叶片是绕所述旋转方向在平面外弯曲的弯曲叶片，第一和/或第二叶片中的每个例如使用至少一个锚定块一方面被连接到杠杆臂并且另一方面被连接到固定部件。第二叶片可以是薄叶片或厚叶片。
根据一个实施例，第三连接包括绕弯曲轴线在平面外弯曲的弯曲叶片，所述叶片在平移方向上延伸并且是厚叶片或薄叶片中的任一种，弯曲轴线平行于旋转轴线并且相对于所述旋转轴线在平面外方向上以给定距离偏移。
本发明的第二个主题涉及一种用于测量压力变化的设备，该设备包括在主平面中延伸的固定部件、在压力变化的作用下在平面外移动或变形的移动部件和用于检测所述移动或所述变形的检测装置以及根据本发明的第一主题的机械连接，所述机械连接被构造成将移动部件连接到检测装置的至少一个移动元件。
根据一个实施例，移动部件是柔性或半刚性的隔膜。
根据替代实施例，移动部件是刚性活塞。
根据一个特定实施例，用于测量压力变化的设备包括压力降低的测量腔室、至少部分地封闭所述测量腔室的密封隔膜以及在所述测量腔室的内侧与外侧之间的流体密封连接的装置，第一连接位于测量腔室的外侧，第二连接被连接到流体密封连接装置，检测装置和第三连接位于测量腔室中。
根据一个实施例，检测装置包括连接到第三连接或连接到传递部件的移动电极以及至少一个固定电极，所述电极在主平面中延伸，并且移动电极与所述至少一个固定电极之间的气隙由主平面中电极的尺寸以及由所述电极的厚度限定，由第三连接传递到移动电极的平移运动能够造成所述移动电极与所述至少一个固定电极之间的气隙在平移方向上变化。这允许创建具有气隙变化的电容性传导。
根据一个特定实施例，电极包括若干指部，移动电极的指部与所述至少一个固定电极的指部相互交叉，并且各电极的指部垂直于传递到移动电极的平移的方向延伸。
根据一个替代实施例，检测装置包括连接到第三连接或连接到传递部件的移动电极以及至少一个固定电极，所述电极在主平面中延伸，并且移动电极和所述至少一个固定电极的相互面对的表面区域由主平面中电极的尺寸以及由所述电极的厚度限定，通过第三连接传递到移动电极的平移运动能够造成所述移动电极和所述至少一个固定电极的相互面对的表面区域在平移方向上变化。这允许创建具有表面区域的变化的电容性传导。
根据一个特定实施例，电极包括若干指部，移动电极的指部与所述至少一个固定电极的指部相互交叉，并且各电极的指部在传递到移动电极的平移的方向上延伸。
根据一个特定实施例，检测装置包括两个固定电极以便执行差分检测。
根据另一个替代实施例，检测装置包括谐振梁、侧向于所述梁的激励装置以及用于测量所述梁在所述侧向方向上的变形的装置，例如在谐振梁的任一侧上的压阻仪。
根据一个特定实施例，用于测量压力变化的设备包括至少两个根据本发明的第一主题的机械连接。
附图说明
从通过非限制性说明的方式给出的以下描述并参考附图，本发明的进一步特征和优点将变得显而易见，在附图中：
图1A和图1B描绘现有技术的麦克风。
图2描绘现有技术的麦克风的变型。
图3A和图3B示意性地描绘根据本发明的机械连接的两个变型。
图4A、图4B、图4C和图4D描绘根据第一实施例的测量压力变化的设备(麦克风、压力传感器)的各种视图。
图5描绘根据第一实施例的用于测量压力变化的设备的变型。
图6A描绘根据第一实施例的用于测量压力变化的设备，其与第一气隙变化电容性传导变型相组合。
图6B描绘第一电容性传导变型的细节。
图7A和图7B描绘根据第一实施例的用于测量压力变化的设备，其与第二表面区域变化电容性传导变型相组合。
图8A描绘根据第二实施例的用于测量压力变化的设备。
图8B描绘根据第二实施例的用于测量压力变化的设备的细节。
图9A、图9B、图9C示意性地描绘根据本发明的机械连接的三个其它变型。
图10A和图10B描绘根据第三实施例的用于测量压力变化的设备。
具体实施方式
贯穿本具体实施方式，主平面(或“平面”)由附图标记OXY标明，并且总体上对应于在其上制造MEMS-NEMS结构的基底的平面。平面外方向由方向Z表示。主平面中的平移方向由方向X表示。平面外旋转的方向由方向Y表示。
贯穿本具体实施方式，执行相同功能并以结构上相似的方式生产的元件总体上由相同的附图标记标明。执行相同功能但以结构上不同的方式生产的元件总体上由不同的附图标记标明。
图1A、图1B和图2在上文中被描述并且在此将不再赘述。
本发明在于将移动部件(例如隔膜、活塞)的平面外运动(变形或移动)转换成平面中的平移运动。所获得的平移运动被传递到检测装置，以便被测量并且以便因此推断移动部件的运动(例如隔膜的变形、活塞的移动等)。例如，平移运动可以被传递到移动电极，该移动电极能够以使其相对于固定电极以平面中的平移移动的方式移动，由此形成电容性检测装置。
贯穿本具体实施方式，平面是指测量设备的支撑件的平面，例如基底的平面，或平行于支撑件的所述平面的平面。
图3A和图3B示意性地描绘在隔膜4在跨越其两个面的压力差的作用下在平面外方向Z上变形的情况下根据本发明的机械连接的两个变型，该机械连接将隔膜连接到检测装置，并且允许隔膜的平面外变形被转换成在平移方向X上的平面OXY中的平移运动。隔膜4的末端通过锚定装置24被锚定到固定部件，例如锚定到基底(图3A和图3B中未描绘)。
在所描绘的两个变型中，机械连接1将隔膜4连接到移动电极61，该移动电极61与至少一个固定电极(在这些图中未描绘)形成电容性检测单元6的部分。机械连接1包括：
-长度为L的杠杆臂10；
-第一连接3，其将隔膜4在其中央处连接到杠杆臂10的第一端10.1；
-第二连接5(或枢转连接)，其被连接到杠杆臂10的第二端10.2并且通过锚定装置25被固定到基底(未描绘)；
-第三连接7(或耦合连接)，其以在平面外方向Z上距离d的偏移将杠杆臂10连接到移动电极61。
第一连接3允许隔膜4的平面外运动到杠杆臂10的第一端10.1的传递。第一连接可以由在平面外方向Z上刚性的叶片形成，以向所述杠杆臂传递在所述平面外方向上的平移。这可以是厚叶片，其在方向Y上较宽并且在方向X上纤细以便允许绕在旋转方向Y上延伸的扭转轴线Y3扭转。
第二连接5允许传递到杠杆臂10的第一端10.1的平面外平移跟随第一连接3，而同时在所述杠杆臂上绕形成在所述杠杆臂的第二端10.2处并在方向Y上延伸的旋转轴线Y5施加旋转。
第二连接可以由至少一个叶片获得，该至少一个叶片较厚以阻挡在方向Z上的平移并且在绕方向Y的扭转中柔性，与在方向X上较长以阻挡沿着X的平移并且在绕方向Y的弯曲中柔性的至少一个叶片相关联。该第二连接可以被称为“枢转连接”。
从而，当隔膜在跨越其两个面的压力差的作用下变形(变化dz)时，其通过第一连接3带来杠杆臂10的第一端10.1的平面外平移运动，该杠杆臂在其第二端10.2处通过第二连接5保持处于平面外旋转。因为第一连接3在方向Z的平面外是刚性的，所以其将隔膜的平面外移动传递到杠杆臂10的第一端10.1。此外，作为其在所述方向X上柔性(纤细)的结果，其允许杠杆臂10绕其旋转轴线Y5旋转并在X方向上弯曲，这意味着作为所述杠杆臂的旋转的结果，隔膜4的纯在Z方向上的平移被允许与杠杆臂的第一端10.1的移动(呈圆形的弧)共存。
第三连接7将杠杆臂10的第二端10.2连接到移动电极61。该第三连接7允许绕弯曲轴线Y7的旋转，该弯曲轴线Y7遵循与旋转轴线Y5相同的方向Y但是该弯曲轴线Y7有利地在方向Z上相对于第二连接5偏移(以距离d)。从而，首先，第三连接允许杠杆臂10的旋转被转换成电极61在方向X上的平移。第三连接因此需要在方向X上传递平移，而同时允许杠杆臂绕方向Y的旋转。其次，其还需要吸收方向Z上较小的平移：类似第一连接3，其需要允许杠杆臂10的旋转与平移共存。该第三连接可以被称为“耦合连接”。
通过滑动连接类型的第四连接9(例如在图4A中描绘的)，移动电极61有利地在方向X上的平移中被引导。
图3A与图3B中示出的两个变型之间的区别在于第二与第三连接之间在方向Z上的偏移不在同一方向上。在图3A中的变型中，第二连接在第三连接上方，而在图3B的变型中，第二连接在第三连接下方。从而可以根据结构的设计选择一种或另一构造。
根据一个实施例变型，第三连接7可以将杠杆臂10的第二端10.2连接到传递部件8，该传递部件8以平面中平移驱动，该传递部件进而将平移传递到移动电极61(或传递到应变仪、传递到谐振梁或传递到允许检测平面中平移运动的任何其它装置)。
图4A至图4D描绘根据第一实施例的用于测量压力变化的MEMS-NEMS设备的各种视图。其可以是麦克风或者绝对压力或差分压力传感器。为了更好的易读性，某些零件(诸如例如锚定块)仅在半个平面中描绘。此外，灰色箭头指示连接的耦合方向并且白色箭头指示连接的柔性方向。
在图4A至图4D中，未详细描绘运动检测装置6(例如电容性检测装置)，而是由检测块示意性地指示。即使构成检测块的元件中仅某一个(或多个)是移动的，即可变形或能够移动，但为了简化起见，将陈述平移运动被传递到检测块：因此，必须理解为意味着平移运动仅被传递到检测块的移动元件或多个移动元件。
平移运动可以被直接地或经由传递部件8间接地传递到移动元件或多个移动元件。在后一种情况下，可以按照惯例考虑，传递部件8形成检测块6的部分并且第三耦合连接7将杠杆臂10连接到传递部件8，该传递部件将平面中的平移传递到检测块的移动元件或多个移动元件。
检测装置的移动元件可以是能够移动的电极(电容性检测)、变形的应变仪(压电或压阻性检测)、谐振梁(通过谐振检测)或允许检测平面中的平移运动的任何其它移动元件。
所描绘的设备包括以薄层(NEMS)制成的隔膜4，其具有例如1μm的量级的厚度，使得隔膜提供密封，而同时保持柔性。在麦克风的情况下，密封不是强制的。
隔膜的中央的移动通过图4A和图4B中可见的第一连接3被传递到杠杆臂10的第一端10.1。
第一连接3通过至少一个厚扭转叶片31以及通过将厚叶片31固定到隔膜的固定元件32形成。由于该叶片较大的厚度，第一连接具有牢固地耦合平面外平移(在方向Z上)的优点。此外，叶片31在方向X上的纤细性允许绕在方向Y上的扭转轴线Y3的扭转角以及在方向X上弯曲。厚叶片31的这两个自由度避免旋转中的杠杆臂的末端10.1与平移中的隔膜4的中央之间的连接变得超静定(statically indeterminate)。
为了获得充足的刚度，杠杆臂10优选地被蚀刻到厚层(MEMS)中。
杠杆臂的第二端10.2在厚层的基部处被连接到第二连接5(枢转连接)。
第二连接5由两个厚扭转叶片51以及两个薄平面外弯曲叶片52形成(图4C中的细节)。每个叶片通过锚定块25一方面被连接到杠杆臂10并且另一方面被连接到MEMS-NEMS结构的基底2。基底2在平面OXY中延伸。蚀刻到厚层中的扭转叶片51由于其在Z方向上的高弯曲刚度及其锚定性而阻挡平面外平移，而同时由于其在方向X上的短长度而提供较低的角刚度，允许绕方向Y扭转。蚀刻到薄层中的平面外弯曲叶片52由于其高压缩刚度及其锚定性而阻挡在方向X上的平移，而同时由于其较小的厚度而提供低角刚度，允许绕方向Y弯曲。两个厚扭转叶片51和两个薄弯曲叶片52的组合从而阻挡平面外和平面中平移，而同时允许杠杆臂10绕旋转方向Y上的旋转轴线Y5旋转。从而，旋转轴线被定义在扭转叶片51的厚层(MEMS)的基部处、在弯曲叶片52的薄层(NEMS)的芯与扭转叶片51的芯的交叉处。第一枢转连接5从而允许杠杆臂10绕旋转轴线Y5旋转，并且因此允许相对于基底2的平面外旋转。
被设计成将杠杆臂10的旋转运动作为平移运动传递到检测块6的第三连接7(耦合连接)在于厚平面外弯曲叶片71，该弯曲叶片71一方面被连接到杠杆臂10并且另一方面被连接到检测块6。在方向X上厚且长的该叶片(图4D中的细节)的在方向X上的高压缩刚度允许杠杆臂10在所述叶片的中间处的在方向X上的移动被传递到检测装置6。绕平行于方向Y的弯曲轴线Y7的小的平面外弯曲足以获得杠杆臂10绕方向Y的平面外旋转与检测块6在方向X上的平移之间不是超静定的连接。换句话说，即使厚弯曲叶片71具有大的厚度，由该弯曲叶片71在方向X上的纤细性允许的其在绕平面外方向Z的弯曲中的旋转以及绕平行于方向Y的弯曲轴线Y7的小的平面外弯曲运动允许杠杆臂10的旋转与检测块6的移动元件或多个移动元件的平移共存。
有利地，厚耦合叶片71关于其弯曲轴线Y7居中。因此其变形是纯角弯曲，因为这是其提供最小刚度的地方。
因为第三连接7的弯曲轴线Y7出现在MEMS厚度的中间，所以确实获得了第二连接与第三连接之间所要求的偏心距。因此，形成耦合连接7的厚平面外弯曲叶片可以被视为连接在杠杆臂10与检测块6之间的连杆。
检测块6有利地通过能够引导平面中平移的第四连接9(也称为滑动连接)而保持处于方向X上的平移。
如图4D中更详细地描绘的，滑动连接9包括若干厚的平面中弯曲叶片91、92、93、94。这些叶片由于其较大的厚度而具有高的平面外刚度。另外，它们在Y方向上的高压缩刚度允许在该方向Y上的平移被阻挡。最后，它们在方向X上的短长度产生在该方向X上的低弯曲刚度。这意味着传递到检测块6的平移可以在方向X上被引导。
根据一个有利的实施例，至少三个厚弯曲叶片91、92、93形成滑动连接9，使得有可能阻挡在平面OXY中的任何旋转。可替代地，在方向X上充分间隔开的两个厚叶片足以阻挡在平面OXY中的旋转。在所示出的实施例中，存在四个厚弯曲叶片91、92、93、94，使得有可能改进对称性。
根据一个实施例变型，其中，检测块6包括连接到第三连接7的传递部件8，该传递部件进而驱动移动电极、应变仪、谐振梁或用于检测平面中的平移运动的任何其它装置的平移，滑动连接9以引导传递部件8在平面中的平移的方式被连接到传递部件8。
根据第一实施例(图3A的实施例)的变型(在图5中示出)，第二连接5'或枢转连接可以由图4C和图4D中示出的那些类型(附图标记51)的两个厚扭转叶片51'以及图4C和图4D示出的那种类型(附图标记71)的至少一个厚平面外弯曲叶片52'形成。在那种情况下，厚平面外弯曲叶片通过锚定块被连接到基底2，而不是被连接到检测块6或被连接到传递部件8。另一方面厚平面外弯曲叶片被连接到杠杆臂10。然后，杠杆臂10的旋转轴线Y5'位于厚层MEMS的中间(并且不再位于厚层的基部处，即不再位于薄层NEMS的芯处)。此外，第三连接或耦合连接7'然后由图4C和图4D中所示的那些类型(附图标记52)的薄平面外弯曲叶片71'形成。这些不是被连接到锚定块而是被连接到检测块6或被连接到传递部件8。然后，弯曲轴线Y7'不再位于旋转轴线Y5'上方而是下方，在薄层的芯处而不再是在厚层的中间。
图6A和图6B描绘根据第一实施例的用于测量压力变化的MEMS-NEMS设备，其与以气隙变化形成电容性传导的检测块6的第一变型相组合。可以针对根据本发明的用于测量压力变化的MEMS-NEMS设备来实施这种检测块，尤其是，尽管不是唯一地，针对根据实施例之一的用于测量压力变化的MEMS-NEMS设备。该设备包括通过第一连接3连接到杠杆臂10的隔膜4、允许杠杆臂10的平面外旋转的第二连接5以及能够将杠杆臂的平面外旋转转换成施加到移动电极61的平面中平移运动的第三连接7。
从而，所描绘的电容性检测块6包括移动电极61以及两个固定电极62、63，该移动电极61通过耦合连接7以平面中(在方向X上的)平移被驱动。每个电极61、62、63通过形成梳齿(comb)的一系列指部610、620、630形成。移动电极61的指部610通过加硬框架或梁611彼此连接。固定电极62、63的指部620、630通过加硬中央梁621、631彼此连接。固定电极的梳齿与移动电极的梳齿相互交叉(反之亦然)。
电极在厚层(MEMS)中产生。
有利地，如图6B所示，固定电极62的至少一个指部包括朝向移动电极的指部延伸的末端止动件623，该末端止动件623在相同的气隙中面向移动电极的指部定位，以便防止两个指部的表面当它们接触时(即，在气隙的大小趋向于零时))粘在一起。末端止动件可以由执行相同功能的任何其它装置代替和/或其可以被布置在移动电极的至少一个指部上。
通过形成滑动连接9的单一厚度平面中弯曲叶片91、92、93、94，移动电极61被保持处于平面中平移。这些叶片由于其大厚度而具有高的平面外刚度。另外，它们在方向Y上的高压缩刚度允许在该方向Y上的平移被阻挡。最后，它们在方向X上的短长度产生在该方向X上的低刚度。这允许移动电极61在方向X上的平移受到引导。
根据一个实施例变型，滑动连接可以包括双叶片而不是单个叶片。双叶片包括会合以形成U形的两个单一平面中弯曲叶片，每个叶片在方向Y上是细长的并且在方向X上是纤细的，第一叶片被连接到移动电极并且第二叶片被连接到固定支撑件或基底，两个叶片通过中间连接件而被接合在一起。该构造允许在电极在期望的方向X上移动时线性得多的刚度，尤其是在大移动的情况下，即使其在方向Y上提供较小的刚度。
与其中电极具有竖直运动(平面外运动)的尤其在图1B中示出的现有技术的电容性传导不同，本发明使得可能的电容性传导通过移动电极的水平运动(平面中运动)实现。从而，本发明能够解决由现有技术的电容性检测麦克风(或压力传感器)呈现的问题(并且其结合图1B和图2更详细地解释)，如以下解释的。
一方面，根据本发明，气隙不受到牺牲层的厚度限制，而是除厚度之外由平面中尺寸限定。现在，该平面中尺寸没有像厚度一样受到限制，并且有可能特别地为移动电极和/或固定电极的指部限定特定尺寸，以便限定给定气隙，并且通过设计特定的掩模(mask)而这样做。从而，例如，可以通过蚀刻厚层(MEMS)来获得从几百纳米到几微米的量度的气隙。目前，现有技术允许气隙与层的厚度之间的纵横比实现仅从1/20至1/30的值。
另一方面，梁主要以压缩或以拉伸(平面中)而不是以弯曲(平面外)负载，并且因此在它们本质上较硬的位置处负载。对于相同的变形，这使得有可能减少加硬梁的质量并因此减少电极的总质量，但是还设计比现有技术的电极大的电极，现有技术的电极受到平面外变形和刚度的限制。
梁还可以在最重负载点处被扩大，并且另一方面，在负载较低处被制得更纤细。这尤其是在以三角形的形状设计的电容性指部处所进行的。通过提高刚度与尺寸的比率，该策略使得有可能增加指部的密度并使指部的质量最小化。限制移动电极的质量使得有可能增加谐振频率。对于需要测量高达20kHz的信号的麦克风，该因素很重要。超声麦克风更是尤其如此。
在图6A中示出的实施例中，检测是差分的。实际上，存在两个固定电极：第一固定电极62，其被描绘在电容式检测块6的右手部分，并且对于该第一固定电极62指部620位于移动电极61的指部610的左侧；以及第二固定电极63，其被描绘在电容性检测块6的左手部分中，并且对于该第二固定电极63指部630位于移动电极61的指部610的右侧。从而，当移动电极移动到右边时，这增加了到第一固定电极的气隙并且其减小了到第二固定电极的气隙，反之亦然。差分检测改进电容的读数。它提供另一个优点，那就是均衡静电力。特别地，指部相互吸引。在这种情况下，左边的固定电极吸引移动电极朝向左，并且右边的固定电极吸引移动电极朝向右。这两个力彼此相反并通过移动电极的框架中的压缩应力而彼此抵消。
可替代地，可能仅存在一个单个固定电极。
本发明的另一优点在于，利用掩模的特定设计，差分检测在平面中更容易执行，而在尤其在图1B中示出的现有技术的差分检测中，有必要提供大体上为相同厚度的两个牺牲层。
最后，本发明通过使得有可能产生移动电极61的平面中运动而使得有可能增加电容密度。图6B通过放大固定电极的在移动电极的两个指部之间的指部而示出该优点。例如，可以看出，有可能创建长度l等于8μm的独立图案。此外，电极位于厚层(MEMS)中并且可以达到20μm的厚度。因此，在该示例中，面对的表面区域是所占据的表面区域的2.5倍大，而在平面外检测中，面对的表面区域仅对应于所占据的表面区域。
图7A和图7B示出平面中电容性传导块的第二变型，在该变型中电容性传导块6'被不同地构造。在该变型中，也存在一个移动电极61'和两个固定电极62'和63'，但是该变型与第一变型的不同之处在于，电极的指部在传递到移动电极61'的平移的方向上延伸(而在第一变型中，指部在垂直于传递到移动电极61的平移的方向的方向上在平面中延伸)。然后，这允许通过表面区域的变化来实现电容性检测。
通过气隙变化的检测非常适合于小的移动，因为其为给定移动提供较大的电容变化。然而，对于大的移动，其变得非线性并且那么根据该第二实施例的通过表面区域变化的检测更加合适。此外，当电极不被放置真空中时，气隙的变化将伴随有一种称为“挤压膜阻尼”的效应，该效应与两个电极之间的空气膜的挤压相对应。该现象导致阻尼效应，并且因此导致噪声。表面区域的变化产生较少的机械噪声。最后，气隙变化的非线性效应首先可以用来获得取决于偏置电压的负刚度，并且从而用来调节设备的谐振频率。
电容性检测模块的各变型均可以在根据本发明的用于测量压力变化的MEMS-NEMS设备中实施，具体是但不仅是在根据实施例之一的用于测量压力变化的MEMS-NEMS设备中。
图8A和8B描绘根据第二实施例的用于测量压力变化的设备，其与第一实施例的不同之处在于，电传导是在降低的压力或者甚至真空下的测量腔室60中执行的，类似在专利申请FR3059659中描述的用于测量压力变化的MEMS-NEMS设备中。在图1A中描绘的提供传递元件20的平面外旋转铰接的专利申请中的枢转铰接通过厚扭转叶片22.1和22.2(其阻挡平面外平移)以及密封隔膜16(其阻挡平面中移动)实现。在专利申请FR3059659中，传递元件20是刚性的或较大程度上不可变形的。由传递元件并且具体是由第二传递臂20.2传递到测量腔室中的移动电极21的运动是平面外运动。
本发明通过用第三连接7并且尤其是形成根据本发明的机械连接的第三连接7的厚平面外弯曲叶片71替换第二刚性传递臂而允许平面外运动被转换成平面中平移。
从而，在参考图8A(从下方看)的第二实施例中，根据本发明的机械连接包括：
-杠杆臂10；
-由至少一个扭转叶片31形成的第一连接3，该第一连接3将隔膜4连接到杠杆臂10；
-由两个厚扭转叶片51和51'以及由密封隔膜16形成的第二连接5；
-由厚平面外弯曲叶片71形成的第三连接7，该第三连接7允许平移被传递到位于降低压力的测量腔室60中的移动电极61。
此外，用于测量压力变化的设备包括连接到元件20的密封构件14，该元件20在外部环境与测量腔室60之间提供机械传递，所有这些都在外部环境与测量腔室之间产生密封。传递元件20以密封的方式连接两种介质，而同时在杠杆臂10与第三连接7之间提供机械连接。其中，传递元件被连接到第二连接5。
在该第二实施例中，使用了两个厚层MEMS(一个厚层在降低压力的腔室中并且一个层在空气中)。厚扭转叶片51和51'被放置在降低压力的腔室中，但是可以在任何层中实施，或者甚至各自在不同层中实施。
第三连接7(其在这种情况下是厚叶片71)被放置在降低压力的测量腔室中。
厚叶片71被连接到移动电极61，该移动电极61从而在降低压力的腔室中被给定平面中的平移运动。所描绘的电容器6是图6A和图6B的第一变型的电容器。可替代地，其可以是图7A和图7B的第二变型的电容器或任何其它合适的电容器。
作为电容性传导的替代方案，检测块6可以包括谐振梁，以便使用谐振来执行检测。该替代方案适用于所有实施例，并且更广泛地适用于根据本发明的用于测量压力变化的任何MEMS-NEMS设备。然而，有利的是通过在降低的压力下的腔室中的谐振来执行检测，即例如根据稍后描述的第二或第三实施例。这是因为为了获得良好的Q因数，需要通过将谐振器放置在稀薄的大气中来降低谐振器的粘性阻尼。
然后，检测块可以包括谐振梁，该谐振梁有利地被放置在降低压力的腔室中，隔膜或活塞的运动借助于本发明的机械连接被转换成平面中平移运动，该平面中平移运动被传递到谐振梁，该谐振梁从而可以在平面中被压缩或拉伸。由梁中的压缩或拉伸引起的应变转变梁的谐振模式。通过例如使用静电力对梁进行侧向地激励，并通过在该侧向方向上测量其变形，例如使用谐振梁的侧面上的压阻仪，有可能找到并且然后监控所述梁的谐振模式。通过测量例如第一变形模式的频率，有可能获取谐振梁的移动的图像并从该移动的图像返回隔膜和活塞的运动，并且从而获取压力变化的值。
在杠杆臂处于旋转时，连接到其的元件的移动与它们距所述杠杆臂的旋转中心的距离成比例。在上文中描述的情况下(图3A至图8B)，杠杆臂的长度L大于隔膜的半径，以便拾取该隔膜的中央处的运动(几百微米)，并且第二与第三连接之间的偏心距d等于MEMS厚度(约10微米)的一半。作为结果，电极的移动将比隔膜的移动小多于一个数量级。
隔膜4可以有利地由活塞4'代替。活塞可以被轮廓处理并且被加硬并且可以具有任何形状。在其中央处被连接到杠杆臂的平行六面体活塞使得有可能在活塞在杠杆臂的纵向方向(图中的方向X)上的长度减小而同时增加活塞在杠杆臂的横向方向(图中的方向Y)上的宽度的情况下(这以相同的比例进行)机械地减小杠杆臂的大小，以便维持相同的活塞表面区域。
可替代地，可以使用围绕隔膜或围绕活塞分布的若干杠杆臂，并且各臂现在可以(使用相同数量的第一连接)不连接到所述隔膜或所述活塞的中央，而是连接到其末端中的一个。优选地，杠杆臂围绕隔膜或围绕活塞均匀地分布。
图9A、9B和9C描绘涉及两个杠杆臂的解决方案的三个实施例变型。
图9A描绘刚性活塞4'，该刚性活塞4'在其末端中的每个处被连接到两个杠杆臂10、10'。该活塞典型地由MEMS层中的厚梁的框架组成以便是刚性的，在由框架形成的整个表面区域之上覆盖有薄的NEMS隔膜，从而是轻量的。在该实施例变型中，两个第一连接3、3'将两个杠杆臂10、10'的第一端在活塞的边缘处连接到MEMS框架。
图9B描绘如图3A至图8B中的在其中间处连接的柔性隔膜4。不同之处在于，柔性隔膜4经由刚性梁4”被连接到两个第一连接3、3'，其被连接到所述刚性梁的两端。刚性梁4”是MEMS层的厚梁，并且其功能是将平移从隔膜的中央传递到杠杆臂。
图9C描绘隔膜4”'，该隔膜4”'包括经由两个第一连接3、3'在其末端中的每个处连接到两个杠杆臂10、10'的柔性部分4”'A和刚性部分4”'B。
这三个变型需要创建两个第一连接3、3'、两个第二连接5、5'以及两个第三连接7、7'。此外，检测装置6需要包括两个移动元件61、61'。这相当于使用若干根据本发明的机械连接。这三个实施例变型可以通过使用薄层和/或厚层来获得以便产生各种部件。
在三个变型中，杠杆臂已被缩短，因为它们不再需要连接到隔膜的中央。
杠杆臂有利地均匀地分布，以便防止刚性活塞在合成力矩的作用下扭转。
图10A和图10B描绘允许水平移动增加的第三实施例。在该第三实施例中，如在第二实施例中，在降低的压力或者甚至抽空的腔室中执行电传导。可替代地，如在第一实施例中，不能在这种腔室中执行传导。此外，放置在杠杆臂10之后的附加杠杆臂100提供移动的增加，这补偿了所述杠杆臂的增益的损失。如前所述，机械连接经由平面外弯曲叶片71将X中的运动传递到传递部件8。该传递部件8经由第一耦合叶片120驱动附加杠杆臂100在平面OXY中旋转，所述附加杠杆臂通过铰链110保持处于旋转。第一耦合叶片和铰链位于所述杠杆臂的第一端100A处。铰链100由两个相互垂直的厚叶片111和112产生，两个厚叶片111和112的交叉限定了在方向Z上的旋转轴线。第一耦合叶片120在方向Z上较厚，在方向X上延伸，并且在方向Y上纤细。因此，第一耦合叶片120由于其高压缩刚度而在方向X上传递移动，而同时由于其低弯曲刚度而允许传递部件8的平移和附加杠杆臂100的旋转共存。按照相同的原理，第二耦合叶片130将附加杠杆臂100的另一端100B在方向X上的运动传递到保持在方向X上平移的移动电极61。因此，附加杠杆臂使移动乘以铰链110与第二耦合叶片130之间的距离与铰链110与第一耦合叶片120之间的距离之比。
在所描述的所有实施例中，“薄”应理解为大约100纳米(nm)且小于几微米(μm)(NEMS)的量级的意思，并且“厚”应理解为在几μm与几十μm之间(MEMS)的意思。
优选地，薄层的厚度被包括在200nm与2μm之间。
优选地，厚层的厚度被包括在5与30μm之间，或者甚至在10与20μm之间。
除非相反指示，否则所阐述的各种实施例可以与彼此相组合。此外，本发明不限于上文中描述的实施例，而是扩展到落入权利要求的范围内的任何实施例。
本发明的机械连接以及微机电结构和/或纳米机电结构可以使用已知的用于加速度计的微机械加工(和/或纳米机械加工)技术在硅上制造。
为了创建这样的机械连接以及这样的微机电和纳米机电结构，有可能实施以下总体方法：
-起始点是绝缘体上硅(SOI)，其包括由Si制成的至少一层基底，在其上放置了几百纳米到几微米的量度的氧化硅(SiO2)的第一层并且在释放移动部件时充当第一牺牲层，并且被放置到SiO2的第一层上的是几百纳米到几微米的量度的单晶硅的薄层(NEMS)并且被用于创建应变仪和薄叶片；
-使用光刻和蚀刻产生NEMS层的图案，以便勾勒出应变仪和薄叶片；
-然后沉积类似从几百纳米到几微米的量度的氧化硅的第二牺牲层。该SiO2的第二层被蚀刻，使得其仅保留在接下来的步骤中在厚层(MEMS)的深蚀刻过程中将充当阻拦层(arresting layer)的某些点处。从而，MEMS层可以受到保护。在最后的释放步骤期间，氧化物的第二层被破坏。
-接下来，进行硅的外延生长的步骤，得到厚层(MEMS，从几微米到几十微米的量度)。该层通过深光刻和深蚀刻(深反应离子蚀刻)成形；
-最后，通过氧化硅的牺牲层的部分蚀刻来释放移动部件。晶片可以尤其地有利地在气相中暴露于氢氟酸，持续受控的持续时间。
因此，根据本发明的机械连接特别好地适合于创建用于测量压力变化的设备，例如用于创建麦克风或压力传感器。与外部环境接触的隔膜或活塞拾取声学压力的变化，并且有利地是电容性的检测装置测量这些压力的变化。
检测装置可以包括电容器、谐振梁或者呈应变仪形式的压阻或压电装置，或者所述装置的组合。有利地，它们可以包括至少两个电容器、两个应变仪或两个谐振器以便执行差分测量。

Claims (19)

1.针对用于测量压力变化的微机电和/或纳米机电设备的机械连接(1)，所述设备包括在主平面(OXY)中延伸的固定部件(2)、能够在压力变化的作用下在平面外方向(Z)上移动或变形的移动部件(4，4'，4”，4”')以及用于检测所述移动或所述变形的包括至少一个移动元件(61，61')的检测装置(6，6')，所述机械连接包括：
-杠杆臂(10)；
-将所述移动部件(4，4'，4”，4”')连接到所述杠杆臂(10)的第一端(10.1)的第一连接(3)，所述第一连接被设计成在允许所述杠杆臂绕旋转方向(Y)的平面外旋转的同时将所述移动部件的平面外移动传递到所述杠杆臂的所述第一端；
-第二连接(5，5')，其被连接到所述杠杆臂(10)的第二端(10.2)并且被构造成主要允许所述杠杆臂(10)绕在所述旋转方向(Y)上延伸的旋转轴线(Y5，Y5')的平面外旋转；
-第三连接(7，7')，其在平面外方向(Z)上距所述旋转轴线(Y5，Y5')给定距离(d)处将所述杠杆臂(10)连接到所述检测装置(6，6')，所述第三连接被设计成允许绕弯曲轴线(Y7，Y7')的旋转，所述弯曲轴线(Y7，Y7')遵循与所述旋转轴线(Y5，Y5')相同的方向(Y)但是所述弯曲轴线在平面外方向(Z)上从所述旋转轴线以距离(d)偏移，以便将所述杠杆臂(10)绕所述旋转轴线的旋转转换成所述至少一个移动元件(61，61')在平移方向(X)上的平面(OXY)中的平移。
2.根据权利要求1所述的机械连接(1)，其特征在于，所述检测装置(6，6')包括连接到所述检测装置的所述至少一个移动元件(61，61')的传递部件(8)，所述第三连接(7，7')以将平移方向(X)上的平移经由所述传递部件传递到所述移动元件的方式被连接到所述传递部件(8)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的机械连接(1)，其特征在于，其进一步包括滑动连接类型的第四连接(9)，所述第四连接(9)被连接到所述至少一个移动元件(61，61')或被连接到所述传递部件(8)并且被构造成引导所述移动元件或所述传递部件在所述平移方向(X)上的平移。
4.根据权利要求3所述的机械连接(1)，其特征在于，所述第四连接(9)包括在平面(OXY)中弯曲的至少单一厚度弯曲叶片(91)，所述叶片在所述平移方向(X)上是纤细的。
5.根据权利要求3所述的机械连接(1)，其特征在于，所述第四连接(9)包括在平面(OXY)中弯曲的至少双厚度弯曲叶片，每个叶片在所述平移方向(X)上是纤细的。
6.根据前述权利要求中任一项所述的机械连接(1)，其特征在于，所述第一连接(3)包括至少一个厚扭转叶片(31)，所述至少一个厚扭转叶片(31)绕平行于旋转方向(Y)的扭转轴线(Y3)在平面外扭转。
7.根据前述权利要求中任一项所述的机械连接(1)，其特征在于，所述第二连接(5，5')包括绕所述旋转方向(Y)在平面外扭转的至少第一厚扭转叶片(51、51')和/或绕所述旋转方向在平面外弯曲的至少第二弯曲叶片(52，52')，所述第一叶片和/或第二叶片中的每个例如使用至少一个锚定块(25)一方面被连接到所述杠杆臂(10)并且另一方面被连接到所述固定部件(2)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的机械连接(1)，其特征在于，所述第三连接(7，7')包括绕弯曲轴线(Y7，Y7')在平面外弯曲的弯曲叶片(71，71')，所述叶片在所述平移方向(X)上延伸并且是厚叶片或薄叶片中的任一种，所述弯曲轴线(Y7，Y7')平行于所述旋转轴线(Y5，Y5')并且在平面外方向(Z)上相对于所述旋转轴线以给定距离(d)偏移。
9.用于测量压力变化的设备，其包括在主平面(OXY)中延伸的固定部件(2)、在压力变化的作用下在平面外移动或变形的移动部件(4，4'，4”，4”')和用于检测所述移动或所述变形的检测装置(6，6')以及根据权利要求1至8中任一项所述的机械连接(1)，所述机械连接被构造成将所述移动部件(4，4'，4”，4”')连接到所述检测装置(6，6')的至少一个移动元件(61，61')。
10.根据权利要求9所述的用于测量压力变化的设备，其特征在于，所述移动部件是柔性或半刚性的隔膜(4，4”，4”')。
11.根据权利要求9所述的用于测量压力变化的设备，其特征在于，所述移动部件是刚性活塞(4')。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的用于测量压力变化的设备，其特征在于，所述设备包括压力降低的测量腔室(60)、至少部分地封闭所述测量腔室的密封隔膜(16)以及在所述测量腔室的内侧与外侧之间的流体密封连接装置(20)，第一连接(3)位于所述测量腔室的外侧，第二连接(5)被连接到所述流体密封连接装置(20)，检测装置(6)和第三连接(7)位于所述测量腔室中。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的用于测量压力变化的设备，其特征在于，所述检测装置(6)包括连接到所述第三连接(7)或连接到传递部件(8)的移动电极(61)以及至少一个固定电极(62)，各所述电极在主平面(OXY)中延伸并且所述移动电极与所述至少一个固定电极之间的气隙由主平面中电极的尺寸以及由各所述电极的厚度限定，通过所述第三连接传递到所述移动电极(61)的平移运动能够造成所述移动电极与所述至少一个固定电极之间的气隙在平移方向(X)上变化。
14.根据权利要求13所述的用于测量压力变化的设备，其特征在于，电极(61，62)包括若干指部(610，620)，所述移动电极(61)的指部(610)与所述至少一个固定电极(62)的指部(620)相互交叉，并且所述电极(61，62)的指部(610，620)垂直于传递到所述移动电极(61)的平移的方向(X)延伸。
15.根据权利要求9至12中任一项所述的用于测量压力变化的设备，其特征在于，所述检测装置(6')包括连接到所述第三连接(7)或连接到所述传递部件(8)的移动电极(61')以及至少一个固定电极(62')，各所述电极在主平面(OXY)中延伸并且所述移动电极与所述至少一个固定电极的相互面对的表面区域由主平面中电极的尺寸以及由各所述电极的厚度限定，通过所述第三连接传递到所述移动电极的平移运动能够造成所述移动电极与所述至少一个固定电极的相互面对的表面区域在所述平移方向(X)上变化。
16.根据权利要求15所述的用于测量压力变化的设备，其特征在于，电极(61'，62')包括若干指部(610'，620')，所述移动电极(61')的指部(610')与所述至少一个固定电极(62')的指部(620')相互交叉，并且各所述电极(61'，62')的指部在传递到所述移动电极(61)的平移的方向(X)上延伸。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的用于测量压力变化的设备，其特征在于，所述检测装置包括两个固定电极(62，62'，63，63')，以便执行差分检测。
18.根据权利要求9至12中任一项所述的用于测量压力变化的设备，所述检测装置包括谐振梁、侧向于所述梁的激励装置以及用于测量所述梁在所述侧向方向上的变形的装置，例如在所述谐振梁的任一侧上的压阻仪。
19.根据权利要求9至18中任一项所述的用于测量压力变化的设备，其特征在于，所述设备包括至少两个根据权利要求1至8中任一项所述的机械连接(1)。
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