DE102005018867A1 - Piezoelektrischer Mikro-Power Wandler - Google Patents
Piezoelektrischer Mikro-Power Wandler Download PDFInfo
- Publication number
- DE102005018867A1 DE102005018867A1 DE102005018867A DE102005018867A DE102005018867A1 DE 102005018867 A1 DE102005018867 A1 DE 102005018867A1 DE 102005018867 A DE102005018867 A DE 102005018867A DE 102005018867 A DE102005018867 A DE 102005018867A DE 102005018867 A1 DE102005018867 A1 DE 102005018867A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- membrane structure
- wafer
- layer
- piezoelectric
- energy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 claims description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- UUWCBFKLGFQDME-UHFFFAOYSA-N platinum titanium Chemical compound [Ti].[Pt] UUWCBFKLGFQDME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
- H10N30/308—Membrane type
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
- H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
- H10N30/2047—Membrane type
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere ein Mikrosystem, mit einer Einrichtung zur Energieumwandlung. DOLLAR A Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Einrichtung zur Energieumwandlung eine piezoelektrische, mechanisch schwingfähige Membranstruktur (3) zur Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie und/oder umgekehrt aufweist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
- Es besteht zunehmender Bedarf an Mikrosystemen in den Bereichen Sensorik, Aktorik, in der Datenkommunikation als auch im Bereich der Automobil- und Automationstechnik. Derartige Mikrosysteme müssen mit Energie zum Betrieb versorgt werden. Dabei sollen die Mikrosysteme möglichst unabhängig, d.h, autark, sein.
- Es sind herkömmliche autarke Systeme bekannt, die lediglich mittels solarer Energiewandlung betrieben werden. Nachteilig ist dabei, dass alle Anwendungsgebiete, bei denen keine Sonnenenergie nutzbar gemacht werden kann, ausgeschlossen sind. Des Weiteren ergeben sich bei der Nutzung von Sonnenenergie mittels Solarzellen Schwierigkeiten bei der Miniaturisierung und Integrierung in CMOS-Technologie.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde für eine Vorrichtung, insbesondere für ein Mikrosystem, eine Energieumwandlung auf einfache, wirksame und kostengünstige Weise bereit zu stellen. Die Vorrichtung soll in herkömmliche Halbleitertechnologien integrierbar und im Wesentlichen wartungsfrei sein. Weitere Forderungen sind ein kabelloser Betrieb sowie eine optimale Miniaturisierung der Vorrichtung. Die Vorrichtung soll insbesondere als Sensor, als Aktuator und/oder zur Datenübertragung und/oder als Energiequelle bzw. Generator und/oder als Signalgeber verwendbar sein.
- Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.
- Die Lösung für die Energieumwandlung liegt darin, aus mechanischer Energie, insbesondere Vibrationen und/oder Druckschwankungen, welche in der Umgebung der Vorrichtung, insbesondere des Mikrosystems, vorhanden ist/sind, elektrische Energie und/oder umgekehrt elektrische Energie in mechanische Energie, d.h. insbesondere Vibrationsenergie und/oder Druckschwankungen, zu wandeln. Eine Energieumwandlung erfolgt mittels des Ausnutzens des Durchbiegens einer piezoelektrischen Membranstruktur, die insbesondere Druckschwankungen und/oder Vibrationen aufnimmt.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zur Ausbildung der Membranstruktur eine zwischen zwei Elektrodenschichten angeordnete piezoelektrische Schicht derart an einem Wafer angeordnet, dass zumindest die an den Wafer anliegende Elektrodenschicht sich über eine Waferaussparung hinaus erstreckt.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind zur Ausbildung der Membranstruktur eine Trägerschicht an einem Wafer über eine Waferaussparung hinaus, und eine zwischen zwei Elektrodenschichten angeordnete piezoelektrische Schicht an der Trägerschicht angeordnet. Zumindest die Trägerschicht erstreckt sich über die Waferaussparung hinaus.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Waferaussparung mittels eines Bulk-Materials erzeugt. Beim Wafer werden insbesondere Hohlräume erzeugt und der Wafer kann in Volumenbereichen strukturiert sein.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Elektrodenschichten und die piezoelektrische Schicht im Bereich der Waferaussparung angeordnet. Auf diese Weise kann die piezoelektrische Schicht wirksam insbesondere Druckschwankungen erfassen.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist an die Membranstruktur eine Zusatzmasse mechanisch gekoppelt. Auf diese Weise kann die Membranstruktur besonders empfindlich für mechanische Energie in Form von Vibrationen geschaffen werden.
- Eine Zusatzmasse kann vorteilhaft an der Membranstruktur liegend und/oder in der Trägerschicht im Bereich der Waferaussparung integriert sein. Im ersten Fall kann beispielsweise Blei auf eine Elektrodenschicht, beispielsweise durch Aufschmelzen, aufgebracht sein. Im zweiten Fall kann die Trägerschicht eine Boss-Struktur aufweisen. Eine „Boss-Struktur" ist eine in der Mitte versteifte Membran.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist mindestens eine Membranstruktur als Feder-Masse-System mit einer Resonanzfrequenz derart bereit gestellt, so dass eine dazugehörige Spektrallinie eines Frequenzbandes einer Vibration wirksam nutzbar ist. Die Resonanzfrequenz wird insbesondere durch Masse und/oder Federsteifigkeit der Membranstruktur bestimmt.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Membranstruktur zur Einstellung der Resonanzfrequenz, insbesondere hinsichtlich Masse und/oder Federsteifigkeit, variabel. Einerseits ist die Membranstruktur als Ganzes durch eine andere Membranstruktur mit einer anderen Resonanzfrequenz ersetzbar, so dass auf diese Weise die Resonanzfrequenz verändert und den jeweiligen Vibrationsfrequenzen angepasst werden kann. Eine Modulbauweise ist vorteilhaft. Andererseits kann die Anpassung beziehungsweise die Veränderung der Resonanzfrequenz direkt an einer Membranstruktur durch Veränderung deren wirksamen Masse und/oder Federsteifigkeit erzeugt werden. Dazu kann die Membranstruktur diskrete Massebereiche aufweisen, die fixiert werden, so dass lediglich die unfixierte Masse schwingt. Ebenso kann eine Membranstruktur Bereiche mit unterschiedlichen Federsteifigkeiten aufweisen, die gezielt zur Bereitstellung unterschiedlicher Resonanzfrequenzen ausgewählt und aktiviert werden können.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist mindestens eine digitale Elektrodenschicht auf. Digital bedeutet hier lediglich „unterteilt", das heißt „nicht durchgehend". Die digitalen Elektrodenflächen sind bevorzugt so ausgelegt, dass sie den jeweiligen Äquipotentialflächen, bezüglich der mechanischen Spannung in der Schicht, genügen, um die bei der Energiewandlung negativ wirkende elektro-mechanische Rückkopplung der piezoelektrischen Membran zu reduzieren.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Membranstruktur in Volumen-Mikromechanik ausgebildet. Es kann vorteilhaft Bulk-Material verwendet werden.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Membranstruktur an die umgebenden Vibrationen zusätzlich über einen weiteren mechanischen Resonanzkörper mechanisch angekoppelt. Dieser kann beispielsweise ein Schutzkörper bzw. eine Schutzkappe für die Vorrichtung sein. Auf diese Weise kann die Vibrationsenergie wirksam mit der Membranstruktur gekoppelt werden.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Einrichtung zur Energieumwandlung als Sensor, als Aktuator, für die Datenkommunikation als auch im Bereich der Automobil- und Automationstechnik und/oder als Energiequelle und/oder als Signalgeber ausgebildet.
- Die vorliegende Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Fig. näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer piezoelektrischen Membranstruktur; -
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer piezoelektrischen Membranstruktur; -
3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer piezoelektrischen Membranstruktur. -
4 ein Ausführungsbeispiel einer digitalen Elektrodenschicht. - Gemäß den drei Ausführungsbeispielen wird eine Einrichtung zur Energieumwandlung als Energiequelle in Form eines piezoelektrischen Mikro-Power-Generators verwendet.
-
1 zeigt einen Wafer1 mit einem Bulk-Materialbereich2 . Der Wafer1 kann beispielsweise aus Silizium und/oder SOI bestehen. In diesem Bulk-Materialbereich2 ist der Druck konstant. An dem Bulk-Materialbereich2 und an dem Wafer1 ist eine Membranstruktur3 angeordnet. Diese weist eine Trägerschicht4 auf, die beispielsweise Silizium, Polysilizium, Siliziumdioxid und/oder Si3N4 aufweist. Die Trägerschicht4 kann sich über den Bulk-Materialbereich2 hinaus erstrecken und ist schwingfähig mit dem Wafer1 verbunden. Verbindungen können beispielsweise mittels Kleben oder Aufschmelzen erzeugt sein. Auf der dem Wafer1 abgewandten Seite ist eine auf beiden Seiten Elektrodenschichten5 aufweisende piezoelektrische Schicht6 an der Trägerschicht4 angebracht. Die Elektrodenschichten5 können beispielsweise Platin, Titan und/oder Platintitanium aufweisen oder auch aus Gold (Au) sein. Die piezoelektrische Schicht6 weist beispielsweise PZT, AlN und/oder PTFE auf oder kann auch aus dem Material ZnO sein. Piezoschichten können zudem als Schichtfolge oder einzeln als Dünnschicht-PVD (kleiner 5 μm), als Sol-Gel-Schicht (kleiner 20 μm) und/oder als aufgeklebte Bulk-Piezoschicht erzeugt sein. Es ist ebenso möglich, dass die Trägerschicht4 durch die untere beziehungsweise die an den Wafer1 angrenzende Elektrode erzeugt ist. Dies bedeutet, dass keine separate Trägerschicht vorhanden ist. Die untere Elektrode bzw. Elektrodenschicht übernimmt damit gleichzeitig die Aufgabe der Trägerschicht4 . - Druckänderungen auf der dem Wafer
1 abgewandten Seite der Membranstruktur3 bewirken mechanische Verbiegungen der piezoelektrischen Schicht6 und das Erzeugen von elektrischen Spannungen, die von der piezoelektrischen Schicht6 abgegriffen und zur Energieversorgung eines Mikrosystems genutzt werden können. Damit ist ein piezoelektrischer Mikro-Power-Generator für Druckschwankungen geschaffen. Die Einrichtung zur Energieumwandlung in Ausgestaltung der piezoelektrischen, mechanisch schwingfähigen Membranstruktur3 kann alternativ ebenso insbesondere als Sensor, als Aktor und/oder in der Datenkommunikation und/oder im Automobilbereich bereit gestellt sein. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in1 wird eine Durchbiegung, aufgrund von Druckschwankungen, der piezoelektrischen Membranstruktur3 zur Energiegewinnung genutzt. - Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in
2 wird eine Durchbiegung, aufgrund von Vibrationen, einer mit einer Masse beladenen, piezoelektrischen Membranstruktur3 zur Energiegewinnung genutzt. Ergänzend zur Ausführungsform gemäß1 wird eine Zusatzmasse7 an die Membranstruktur3 angekoppelt, so dass höher frequente Druckschwankungen in Form von Vibrationen wirksamer von der Membranstruktur3 und der piezoelektrischen Schicht6 erfasst werden können. Gemäß2 ist eine aufgrund von Vibrationen beschleunigbare Kugel7 an die Membranstruktur3 beispielsweise in Form von aufgeschmolzenem Blei angekoppelt. Die Zusatzmasse7 liegt insbesondere im Bereich der Elektrodenschichten5 und der piezoelektrischen Schicht6 an der Membranstruktur3 an. Mittels Auswahl der Zusatzmasse7 kann die Resonanzfrequenz der Membranstruktur3 auf einfache und wirksame Weise eingestellt werden. Eine andere Möglichkeit der Einstellung der Resonanzfrequenz ist die Auswahl der entsprechenden Materialien der Membranstruktur3 zur Festlegung der Federsteifigkeit der Membranstruktur3 . Ebenso kann die Größe des Bulk-Materialbereichs2 ausgewählt und der erwünschten Resonanzfrequenz angepasst werden. Bezüglich der Zusatzmasse7 sind der Materialauswahl keine Grenzen gesetzt. Besonders dichte Materialien ermöglichen besonders kompakte Ausführungsformen eines piezoelektrischen Mikro-Power-Generators für Vibrationen. - Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in
3 ist eine Zusatzmasse7 in die Trägerschicht4 integriert, so dass Vibrationen vorteilhaft aufgenommen werden können.3 zeigt eine Boss-Struktur mit einer in der Mitte versteiften Membran mit der Zusatzmasse7 . Trägerschicht4 und Zusatzmasse7 weisen beispielsweise Silizium oder Polysilizium auf. Andere Materialen sind ebenso verwendbar.3 zeigt einen piezoelektrischen Mikro-Power-Generator für Vibrationen, dessen Resonanzfrequenz entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel, insbesondere durch geeignete Auswahl der Zusatzmasse, eingestellt werden kann. - Gemäß allen Ausführungsbeispielen werden digitale, das heißt unterteilte, nicht durchgehende Elektrodenflächen
5 verwendet. Die Durchbiegung der piezoelektrischen Schicht6 kann sowohl durch Druckschwankungen entsprechend der1 als auch durch Vibrationen entsprechend2 ausgelöst werden. Bei Vibrationen sollte jedoch die Zusatzmasse7 an der Membranstruktur3 angebracht werden, um die notwendige Durchbiegung und damit mechanische Spannung zu erzielen. Die Zusatzmasse7 kann auch direkt in die Membranstruktur3 integriert werden, zum Beispiel als Boss-Struktur, die in der3 dargestellt ist. - Gemäß den Ausführungsbeispielen wird die Einrichtung zur Energieumwandlung beziehungsweise der piezoelektrische Mikro-Power-Wandler als piezoelektrische Mikro-Power-Generator verwendet, der die Energieversorgung von auf diese Weise autarken Vorrichtungen beziehungsweise Mikrosystemen unter Ausnutzung von Vibrationen und/oder Druckschwankungen ermöglicht, welche in der Umgebung des (Mikro-)Systems vorhanden sind. Der piezoelektrische Effekt wird hierbei nicht nur in einer räumlichen Dimension ausgenutzt, wie zum Beispiel bei der Anordnung eines Balkens, sondern in der gesamten Fläche der Membranstruktur
3 , so dass eine wirksame Energieausbeute erzeugt werden kann. Digitale Elektrodenflächen5 , das heißt unterteilte, nicht durchgehende Elektroden, ermöglichen es, die bei der Energiewandlung negativ wirkende elektro mechanische Rückkopplung der piezoelektrischen Membran zu reduzieren. -
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine digitale Elektrodenanordnung5 . Diese Elektrodenanordnung5 weist eine Nitrid/Oxid-Membran, eine untere Elektrode5a (800 μm), eine Piezoschicht PZT-Schicht6 (500 μm), eine obere Elektrode5b , Bondpads (150 × 150 μm2) sowie eine Membrankante auf. - Der Generator stellt im Wesentlichen ein Feder-Masse-System dar, welches in der Lage ist, mechanische Energie in elektrische Energie zu wandeln. Die elektrische Energie steht somit für ein autarkes Mikrosystem zur Verfügung bzw. sie kann zwischengespeichert werden. Die zu wandelnde mechanische Energie erhält der Generator, indem er an die umgebenden Vibrationen oder Druckschwankungen, die man ausnutzen möchte, angekoppelt wird. Der piezoelektrische Mikro-Power-Generator besteht grundsätzlich aus der Membranstruktur
3 , welche die eigentliche funktionale piezoelektrische Schicht6 beinhaltet. Die piezoelektrische Schicht6 ist beidseitig metallisiert, um die digitalen Elektrodenflächen5 herzustellen. Eine wechselförmige Durchbiegung der Membranstruktur3 führt zu mechanischer Spannung in der piezoelektrischen Schicht6 , so dass eine kontinuierliche Ladungsverschiebung innerhalb dieser Schicht6 erfolgt. Zwischen den Elektroden5 kommt es daher zu einer kontinuierlichen Änderung elektrischer Spannung und damit zum Gewinn von elektrischer Energie. Die digitalen beziehungsweise kammförmigen Elektrodenflächen5 sind so ausgelegt, dass sie den jeweiligen Äquipotentialflächen, bezüglich der mechanischen Spannung in der Schicht, genügen, um die bei der Energiewandlung negativ wirkende elektro-mechanische Rückkopplung der piezoelektrischen Membranstruktur3 zu reduzieren.
Claims (13)
- Vorrichtung, insbesondere Mikrosystem, mit einer Einrichtung zur Energieumwandlung dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Energieumwandlung eine piezoelektrische, mechanisch schwingfähige Membranstruktur (
3 ) zur Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie und/oder umgekehrt aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Membranstruktur (
3 ) eine zwischen zwei Elektrodenschichten (5 ) angeordnete piezoelektrische Schicht (6 ) derart an einem Wafer (1 ) angeordnet ist, dass zumindest die an den Wafer (1 ) anliegende Elektrodenschicht sich über eine Waferaussparung hinaus erstreckt. - Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Membranstruktur (
3 ) die zwischen zwei Elektrodenschichten (5 ) angeordnete piezoelektrische Schicht (6 ) derart mittels einer Trägerschicht (4 ) an dem Wafer (1 ) angeordnet ist, dass zumindest die an den Wafer (1 ) anliegende Trägerschicht (4 ) sich über die Waferaussparung hinaus erstreckt. - Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferaussparung mittels eines Bulk-Materials erzeugt ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenschichten (
5 ) und die piezoelektrische Schicht (6 ) im Bereich der Waferaussparung angeordnet sind. - Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an die Membranstruktur (
3 ) eine Zusatzmasse (7 ) mechanisch gekoppelt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (
7 ) an der Membranstruktur (3 ) anliegt und/oder in der Trägerschicht (4 ) und/oder in einer Elektrodenschicht (5 ) im Bereich der Waferaussparung integriert ist. - Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Membranstruktur (
3 ) als Feder-Masse-System mit einer Resonanzfrequenz derart bereit gestellt ist, so dass eine dazugehörige Spektrallinie eines Frequenzbandes einer Vibration wirksam nutzbar ist. - Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranstruktur (
3 ) zur Einstellung der Resonanzfrequenz, insbesondere hinsichtlich Masse und/oder Federsteifigkeit, variabel ist. - Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Elektrodenschicht (
5 ) digital erzeugt ist. - Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranstruktur (
3 ) in Volumen-Mikromechanik ausgebildet ist. - Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranstruktur (
3 ) an die umgebenden Vibrationen zusätzlich über einen weiteren mechanischen Resonanzkörper mechanisch angekoppelt ist. - Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Energieumwandlung als Sensor, als Aktuator, für die Datenkommunikation und/oder im Bereich der Automobil- und Automationstechnik und/oder als Energiequelle und/oder als Signalgeber ausgebildet ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005018867A DE102005018867B4 (de) | 2005-04-22 | 2005-04-22 | Piezoelektrischer Mikro-Power Wandler |
PCT/EP2006/061593 WO2006111507A1 (de) | 2005-04-22 | 2006-04-13 | Piezoelektrischer mikro-power wandler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005018867A DE102005018867B4 (de) | 2005-04-22 | 2005-04-22 | Piezoelektrischer Mikro-Power Wandler |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102005018867A1 true DE102005018867A1 (de) | 2006-10-26 |
DE102005018867B4 DE102005018867B4 (de) | 2008-01-31 |
Family
ID=36673423
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102005018867A Expired - Fee Related DE102005018867B4 (de) | 2005-04-22 | 2005-04-22 | Piezoelektrischer Mikro-Power Wandler |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102005018867B4 (de) |
WO (1) | WO2006111507A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007041920A1 (de) * | 2007-09-04 | 2009-03-05 | Siemens Ag | Piezoelektrischer Mikroenergiewandler zur Energiegewinnung in Reifen, insbesondere Autoreifen |
DE102007041918A1 (de) * | 2007-09-04 | 2009-03-05 | Siemens Ag | Piezoelektrischer Energiewandler mit Doppelmembran |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008029374A1 (de) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischen Vibrationen verschiedenster Amplituden und Frequenzen mittels Piezoaktoren |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1204191A2 (de) * | 2000-08-25 | 2002-05-08 | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology | Verfahren zur drahtloser Energieversorgung |
WO2003001657A1 (en) * | 2001-06-20 | 2003-01-03 | Ambient Systems, Inc. | Energy conversion systems using nanometer scale assemblies and methods for using same |
US20030119220A1 (en) * | 2000-02-08 | 2003-06-26 | Boston Microsystems, Inc. | Micromechanical piezoelectric device |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5801475A (en) * | 1993-09-30 | 1998-09-01 | Mitsuteru Kimura | Piezo-electricity generation device |
DE19750179A1 (de) * | 1997-08-23 | 1999-02-25 | Fraunhofer Ges Forschung | Schallwandler |
JP3489509B2 (ja) * | 1999-02-22 | 2004-01-19 | 株式会社村田製作所 | 電気音響変換器 |
AU2003237839A1 (en) * | 2002-05-13 | 2003-11-11 | University Of Florida | Resonant energy mems array and system including dynamically modifiable power processor |
WO2005116580A1 (en) * | 2003-05-08 | 2005-12-08 | Triad Sensors, Inc. | Force balanced piezoelectric rate sensor |
-
2005
- 2005-04-22 DE DE102005018867A patent/DE102005018867B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-04-13 WO PCT/EP2006/061593 patent/WO2006111507A1/de active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030119220A1 (en) * | 2000-02-08 | 2003-06-26 | Boston Microsystems, Inc. | Micromechanical piezoelectric device |
EP1204191A2 (de) * | 2000-08-25 | 2002-05-08 | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology | Verfahren zur drahtloser Energieversorgung |
WO2003001657A1 (en) * | 2001-06-20 | 2003-01-03 | Ambient Systems, Inc. | Energy conversion systems using nanometer scale assemblies and methods for using same |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007041920A1 (de) * | 2007-09-04 | 2009-03-05 | Siemens Ag | Piezoelektrischer Mikroenergiewandler zur Energiegewinnung in Reifen, insbesondere Autoreifen |
DE102007041918A1 (de) * | 2007-09-04 | 2009-03-05 | Siemens Ag | Piezoelektrischer Energiewandler mit Doppelmembran |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102005018867B4 (de) | 2008-01-31 |
WO2006111507A1 (de) | 2006-10-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102006040731A1 (de) | Einrichtung zur Energieumwandlung, insbesondere piezoelektrischer Mikro-Power-Wandler | |
DE69407592T2 (de) | Hochdruck niedrigerimpedanz elektrostatischer wandler | |
DE19945042C2 (de) | Piezoelektrischer Antrieb, insbesondere piezoelektrischer Motor sowie Schaltungsanordnung zum Betreiben eines piezoelektrischen Motors | |
EP0907036B1 (de) | Mechanischer Resonator mit variabler Resonanzfrequenz | |
DE102009027897A1 (de) | Mikromechanischer Drehratensensor | |
WO2001013505A1 (de) | Piezoelektrischer antrieb mit anregung durch longitudinal- und biegewellen | |
WO2009118059A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur anregung und/oder dämpfung und/oder erfassung struktureller schwingungen einer plattenförmigen einrichtung mittels einer piezoelektrischen streifeneinrichtung | |
WO2008135457A1 (de) | Piezoelektrische antriebsvorrichtung | |
DE102013110356B4 (de) | Ultraschallaktor | |
DE102005018867A1 (de) | Piezoelektrischer Mikro-Power Wandler | |
DE69607555T2 (de) | Vorrichtung für einen Ultraschallmotor | |
DE102012219650A1 (de) | Mechanisches Bauteil, mechanisches System und Verfahren zum Betreiben eines mechanischen Bauteils | |
DE102005008515A1 (de) | MEMS-Mikrofon und Verfahren zu dessen Herstellung | |
EP2608286B1 (de) | Ultraschallaktor | |
DE102007052367A1 (de) | Mikromechanisches System | |
DE102019220126B4 (de) | Bewegbares Piezoelement und Verfahren zum Herstellen eines bewegbaren Piezoelements | |
DE102010040243A1 (de) | Piezobasierter Generator mit mechanischem Energiespeicher und direktmechanischer Breitbandanregung | |
DE102007041918A1 (de) | Piezoelektrischer Energiewandler mit Doppelmembran | |
DE102006040726A1 (de) | Vorrichtung zur Energieumwandlung, insbesondere piezoelektrischer Mikro-Power-Wandler | |
WO2011012430A1 (de) | Piezoelektrischer energiewandler zum umwandeln von mechanischer energie in elektrische energie mit erhöhter effizienz der umwandlung, verfahren zum umwandeln von mechanischer energie in elektrische energie und verwendung des verfahrens | |
DE112010005588B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung von Schwingungen | |
EP3607592A1 (de) | Verfahren zum betreiben eines ultraschallmotors | |
DE1165667B (de) | Piezoelektrischer Biegeschwinger | |
DE102016113447A1 (de) | Vibrationssensor und Verfahren zur Optimierung eines Piezoantriebs | |
DE102007021339A1 (de) | Piezoelektrische Antriebsvorrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20111101 |