DE102012210144A1 - Verfahren zum Betrieb und/oder zur Vermessung einer mikromechanischen Vorrichtung und mikromechanische Vorrichtung - Google Patents

Verfahren zum Betrieb und/oder zur Vermessung einer mikromechanischen Vorrichtung und mikromechanische Vorrichtung Download PDF

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Betrieb und/oder zur Vermessung einer mikromechanischen Vorrichtung, wobei die mikromechanische Vorrichtung eine gegenüber einem Substrat schwingungsbewegliche erste seismische Masse und eine gegenüber dem Substrat ebenfalls schwingungsbewegliche zweite seismische Masse aufweist, wobei die mikromechanische Vorrichtung eine erste Antriebseinrichtung zur Auslenkung der ersten seismischen Masse und eine zweite Antriebseinrichtung zur Auslenkung der zweiten seismischen Masse jeweils parallel zu einer Antriebsrichtung und gemäß einer ersten Orientierung aufweist, wobei die mikromechanische Vorrichtung eine dritte Antriebseinrichtung zur Auslenkung ersten seismischen Masse und eine vierte Antriebseinrichtung zur Auslenkung der zweiten seismischen Masse parallel zu der Antriebsrichtung und gemäß einer der ersten Orientierung entgegengesetzten zweiten Orientierung aufweist, wobei die mikromechanische Vorrichtung eine erste Detektionseinrichtung zur Detektion der Antriebsbewegung der ersten seismischen Masse aufweist, wobei die mikromechanische Vorrichtung eine zweite Detektionseinrichtung zur Detektion der Antriebsbewegung der zweiten seismischen Masse aufweist, wobei zum Betrieb und/oder zur Vermessung der mikromechanischen Vorrichtung durch die erste Detektionseinrichtung ein erstes Detektionssignal und durch die zweite Detektionseinrichtung ein zweites Detektionssignal generiert wird, wobei das erste Detektionssignal separat vom zweiten Detektionssignal ausgewertet wird.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb und/oder zur Vermessung einer mikromechanischen Vorrichtung sowie eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der nebengeordneten Ansprüche.
  • Mikromechanische Vorrichtungen, insbesondere mikromechanische Drehratensensoren, sind allgemein bekannt, welche Antriebseinrichtungen aufweisen, bei denen überwiegend elektrostatische Kammfingerantriebe verwendet werden. Für eine präzise Einstellung der Arbeitsamplituden ist es bei bekannten mikromechanischen Vorrichtungen üblich, sowohl getriebene Kammfingerstrukturen (sogenannte Antriebskämme) zu benutzen um Kräfte in schwingungsfähige und damit aus einer Ruheposition auslenkbare Bestandteile der mikromechanischen Vorrichtungen einzukoppeln als auch weitere Kammfingerstrukturen, sogenannte Antriebsdetektionskämme, zu benutzen, um eine Kapazitätsdifferenz zu messen, welche als Regelgröße für die Antriebsschaltung verwendet wird.
  • Beispielsweise ist aus der Druckschrift US 5025346 A eine mikromechanische Vorrichtung bekannt, welche ein Trägersubstrat und eine seismische Masse aufweist, wobei das Trägersubstrat und die seismische Masse mehrere Elektroden aufweisen, sodass die seismische Masse entlang einer Bewegungsrichtung gegenüber dem Trägersubstrat beweglich ist.
  • Zum Betrieb von mikromechanischen Vorrichtungen, insbesondere Drehratensensoren, werden üblicherweise von einer Schaltung periodische Spannungsverläufe (z.B. Sinus- oder Rechteckimpulse) erzeugt, welche dann über eine kapazitive Antriebsstruktur am Sensor in periodische Antriebskräfte gewandelt werden, welche Teile der mikromechanischen Vorrichtungen, insbesondere solche, die als seismische Masse fungieren, in Schwingung versetzen.
  • Als Drehratensensoren werden oftmals Sensoren verwendet, die aus symmetrischen gekoppelten Teilschwingern bestehen, sodass über differenzielle Auswerteprinzipien Störeinflüsse reduziert werden können.
  • Fertigungsbedingt kann es jedoch zu Asymmetrien zwischen den Teilschwingern der mikromechanischen Vorrichtungen kommen, die die Funktionalität der mikromechanischen Vorrichtungen bzw. insbesondere des Drehratensensors, negativ beeinflussen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb und/oder zur Vermessung einer mikromechanischen Vorrichtung und die mikromechanische Vorrichtung gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass durch eine frühe Charakterisierungsmessung Informationen über die herstellungsbedingten Asymmetrien zwischen den Teilschwingern der mikromechanischen Vorrichtung gewonnen werden können, sodass durch geeignete Screeningmaßnahmen solche mikromechanischen Vorrichtungen nach der Herstellung ausgesondert werden können, bei denen solche Asymmetrien zwischen den Teilschwingern besonders groß sind. Hierdurch ist es erfindungsgemäß möglich, in einem frühen und damit in einem kostengünstigen Stadium der Systemintegration entsprechend fehlerbehaftete Exemplare eines Satzes der mikromechanischen Vorrichtungen zu detektieren und dadurch den Herstellungsprozess insgesamt kostengünstiger zu gestalten. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass bei einer mikromechanischen Vorrichtung mit zwei Teilschwingern bzw. einer ersten Teilstruktur und einer zweiten Teilstruktur einerseits eine symmetrische Krafteinkopplung realisiert ist (insbesondere dadurch, dass einerseits die erste Antriebseinrichtung mit der vierten Antriebseinrichtung und andererseits die zweite Antriebseinrichtung mit der dritten Antriebseinrichtung wirkverbunden ist) und andererseits ermöglicht wird, die Sensorasymmetrie, insbesondere mit Spezialmesstechnik (Vormessen), auf elektrischem Wege einfach zu ermitteln, um Informationen über fertigungsbedingte Imperfektionen von mikromechanischen Vorrichtungen zu erhalten. Erfindungsgemäß ist es besonders vorteilhaft, dass die Auslenkung der Teilschwinger bzw. der ersten Teilstruktur und der zweiten Teilstruktur der mikromechanischen Vorrichtung separat gemessen werden können. Insbesonndere ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass zur Durchführung einer Vermessung der mikromechanischen Vorrichtung (d.h. während der Herstellung bzw. während der Charakterisierung / dem Abgleich) das erste Detektionssignal separat vom zweiten Detektionssignal ausgewertet wird und dass zum Betrieb der mikromechanischen Vorrichtung das erste Detektionssignal gemeinsam mit dem zweiten Detektionssignal ausgewertet wird, insbesondere in Form eines Differenzsignals des ersten und zweiten Detektionssignals bzw. des zweiten und ersten Detektionssignals.
  • Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmbar.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Detektionseinrichtung ausschließlich die Antriebsbewegung der ersten seismischen Masse detektiert und die zweite Detektionseinrichtung ausschließlich die Antriebsbewegung der zweiten seismischen Masse detektiert. Hierdurch ist es erfindungsgemäß in besonders vorteilhafter Weise möglich, dass zusätzliche Informationen über die erste und die zweite seismische Masse, insbesondere über Asymmetrien zwischen den Teilschwingern der mikromechanischen Vorrichtung und insbesondere bei einer frühen Charakterisierungsmessung gewonnen werden können.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Antriebseinrichtung und die erste Detektionseinrichtung entlang der Antriebseinrichtung auf unterschiedlichen Seiten bezüglich der ersten seismischen Masse angeordnet sind und wobei die zweite Antriebseinrichtung und die zweite Detektionseinrichtung entlang der Antriebsrichtung auf unterschiedlichen Seiten bezüglich der zweiten seismischen Masse angeordnet sind. Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass einerseits eine symmetrische Krafteinkopplung auf die beiden seismischen Massen bzw. auf die beiden Teilschwinger der mikromechanischen Vorrichtung bereitgestellt werden kann und dass es andererseits möglich ist, die Sensorasymmetrie mit Spezialmesstechnik auf elektrischem Wege einfach zu ermitteln, um Informationen über fertigungsbedingte Imperfektionen der mikromechanischen Vorrichtung zu erhalten.
  • Ferner ist es erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehen, dass die erste seismische Masse mit einem ersten Antriebsübertragungselement und die zweite seismische Masse mit einem zweiten Antriebsübertragungselement verbunden ist, wobei die erste Antriebseinrichtung und die erste Detektionseinrichtung entlang der Antriebsrichtung auf unterschiedlichen Seiten bezüglich des ersten Antriebsübertragungselements angeordnet sind und wobei die zweite Antriebseinrichtung und die zweite Detektionseinrichtung entlang der Antriebsrichtung auf unterschiedlichen Seiten bezüglich des zweiten Antriebsübertragungselements angeordnet sind. Auch hierdurch ist es erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise möglich, einerseits eine symmetrische Krafteinkopplung und andererseits die Sensorasymmetrie auf elektrischem Wege einfach zu ermitteln.
  • Bei der mikromechanischen Vorrichtung ist es erfindungsgemäß ferner bevorzugt, dass die mikromechanische Vorrichtung derart konfiguriert ist, dass die erste Detektionseinrichtung ausschließlich die Antriebsbewegung der ersten seismischen Masse und die zweite Detektionseinrichtung ausschließlich die Antriebsbewegung der zweiten seismischen Masse detektieren. Durch die Trennung der Detektion der Bewegung der ersten seismischen Masse von der Detektion der Bewegung der zweiten seismischen Masse können die Asymmetrien im mechanischen Aufbau der mikromechanischen Vorrichtung besonders einfach ermittelt werden.
  • Ferner ist es bei der mikromechanischen Vorrichtung erfindungsgemäß bevorzugt, dass die erste Antriebseinrichtung und die erste Detektionseinrichtung entlang der Antriebsrichtung auf unterschiedlichen Seiten bezüglich der ersten seismischen Masse angeordnet sind und wobei die zweite Antriebseinrichtung und die zweite Detektionseinrichtung entlang der Antriebsrichtung auf unterschiedlichen Seiten bezüglich der zweiten seismischen Masse angeordnet sind.
  • Ferner ist es erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehen, dass die erste seismische Masse mit einem ersten Antriebsübertragungselement und die zweite seismische Masse mit einem zweiten Antriebsübertragungselement verbunden ist, wobei die erste Antriebseinrichtung und die erste Detektionseinrichtung entlang der Antriebsrichtung auf unterschiedlichen Seiten bezüglich des ersten Antriebsübertragungselements angeordnet sind und wobei die zweite Antriebseinrichtung und die zweite Detektionseinrichtung entlang der Antriebsrichtung auf unterschiedlichen Seiten bezüglich des zweiten Antriebsübertragungselements angeordnet sind.
  • Weiterhin ist es erfindungsgemäß auch bevorzugt vorgesehen, dass das erste und zweite Detektionssignal bei einer Vormessung der mikromechanischen Vorrichtung erfasst wird.
  • Bei der mikromechanischen Vorrichtung ist es erfindungsgemäß ferner bevorzugt, dass die mikromechanische Vorrichtung derart konfiguriert ist, dass die erste Detektionseinrichtung ausschließlich die Antriebsbewegung der ersten seismischen Masse und die zweite Detektionseinrichtung ausschließlich die Antriebsbewegung der zweiten seismischen Masse detektieren.
  • Weiterhin ist es erfindungsgemäß auch bevorzugt vorgesehen, dass die erste Antriebseinrichtung, die dritte Antriebseinrichtung und die erste Detektionseinrichtung jeweils als mit Gegenelektroden der ersten seismischen Masse Kammstrukturen bildende Fingerelektroden ausgebildet sind und dass die zweite Antriebseinrichtung, die vierte Antriebseinrichtung und die zweite Detektionseinrichtung jeweils als mit Gegenelektroden der zweiten seismischen Masse weitere Kammstrukturen bildende Fingerelektroden ausgebildet sind.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
  • 1 schematisch eine perspektivische Ansicht einer mikromechanischen Vorrichtung in Form eines Drehratensensors gemäß dem Stand der Technik,
  • 2 schematisch eine Draufsicht auf die mikromechanische Vorrichtung gemäß 1,
  • 3 schematisch eine weitere Ausführungsform einer mikromechanischen Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik in Draufsicht,
  • 4 schematisch eine Draufsicht auf eine mikromechanische Vorrichtung in Form insbesondere eines Drehratensensors gemäß der vorliegenden Erfindung und
  • 5 schematisch eine Draufsicht auf eine mikromechanische Vorrichtung, ebenfalls in Form eines Drehratensensors, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
  • Die 1 zeigt ein Beispiel einer mikromechanischen Vorrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik. Gezeigt ist eine mikromechanische Vorrichtung 10 als Drehratensensor mit einer ersten seismischen Masse 11 und einer zweiten seismischen Masse 12, wobei die erste seismische Masse 11 Teil einer ersten Teilstruktur der mikromechanischen Vorrichtung 10 und die zweite seismische Masse 12 als Teil einer zweiten Teilstruktur der mikromechanischen Vorrichtung 10 realisiert ist. Die Teilstrukturen werden im Folgenden auch als Teilschwinger bezeichnet, weil die erste seismische Masse 11 und die zweite seismische Masse 12 jeweils gegenüber einem in 1 schematisch unterhalb der seismischen Masse angeordneten Substrat 100 beweglich insbesondere schwingungsbeweglich ausgeführt sind.
  • Entlang einer Antriebsrichtung 15 ist die erste seismische Masse 11 und die zweite seismische Masse 12 mittels Antriebseinrichtungen 20 antreibbar. Diese Antriebsbewegungen der ersten und zweiten seismischen Masse 11, 12 ist mittels Detektionseinrichtungen 30 detektierbar.
  • In 2 ist in schematischer Weise eine Draufsicht auf eine mikromechanische Vorrichtung 10 dem Stand der Technik und entsprechend der Darstellung gemäß 1 abgebildet. Die Antriebseinrichtungen 20 sind in der Lage, die erste und zweite seismische Masse 11, 12 entlang der Antriebsrichtung 15 anzutreiben, wobei bevorzugt eine antiparallele Schwingung von erster und zweiter seismischer Masse realisiert wird, d.h. die erste seismische Masse 11 geht entsprechend der Darstellung gemäß 2 zu einem Zeitpunkt in beispielsweise die positive Antriebsrichtung während die zweite seismische Masse 12 in die negative Antriebsrichtung, d.h. gegensätzlich orientiert angetrieben wird. Mittels der Detektionseinrichtungen ist es bei der mikromechanischen Vorrichtung 10 gemäß der 1 und 2 möglich, die Antriebsbewegungen der ersten und zweiten seismischen Masse 11, 12 zu detektieren.
  • In 3 ist ein weiteres Beispiel einer mikromechanischen Vorrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Hierbei ist ein Antrieb der ersten und zweiten seismischen Masse (insbesondere zur Realisierung einer antiparallelen Antriebsmode) realisiert, wobei beidseitig Antriebskräfte auf jede der ersten und zweiten seismischen Massen ausgeübt werden, das bedeutet dass mittels einer ersten Antriebseinrichtung 21 die erste seismische Masse 11 in Antriebsrichtung gemäß einer ersten Orientierung angetrieben wird und mittels einer zweiten Antriebseinrichtung 22 die zweite seismische Masse 12 ebenfalls parallel zur Antriebsrichtung gemäß der ersten Orientierung angetrieben wird. Mittels einer dritten Antriebseinrichtung 23 wird die erste seismische Masse 11 parallel zur Antriebsrichtung 15 in eine zur ersten Orientierung entgegengesetzten zweiten Orientierung angetrieben. Mittels einer vierten Antriebseinrichtung 24 wird die zweite seismische Masse 12 parallel zur Antriebsrichtung 15 gemäß der zweiten Orientierung angetrieben. Gemäß der symmetrischen Auslegung der mikromechanischen Vorrichtung 10 gemäß 3 ist eine erste Detektionseinrichtung 31 sowohl mit der ersten seismischen Masse 11 wirkverbunden als auch mit der zweiten seismischen Masse 12 wirkverbunden und eine zweite Detektionseinrichtung 32 ebenfalls sowohl mi der ersten seismischen Masse 11 als auch mit der zweiten seismischen Masse 12 wirkverbunden, sodass die Einzelbeiträge der ersten bzw. der zweiten seismischen Masse 11, 12 bei differenzieller Auswertung der ersten bzw. zweiten Detektionseirichtung 31, 32 nicht voneinander getrennt werden können.
  • In 4 ist ein Beispiel einer mikromechanischen Vorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hierbei ist ein Antrieb der ersten und zweiten seismischen Masse 11, 12 (insbesondere zur Realisierung einer antiparallelen Antriebsmode) realisiert, wobei beidseitig Antriebskräfte auf jede der ersten und zweiten seismischen Massen 11, 12 ausgeübt werden, d.h. mittels einer ersten Antriebseinrichtung 21 wird die erste seismische Masse 11 in Antriebsrichtung gemäß einer ersten Orientierung (im Beispiel der 4 in der Zeichenebene nach links) angetrieben wird und mittels einer zweiten Antriebseinrichtung 22 wird die zweite seismische Masse 12 ebenfalls parallel zur Antriebsrichtung gemäß der ersten Orientierung (im Beispiel der 4 in der Zeichenebene nach links) angetrieben. Mittels einer dritten Antriebseinrichtung 23 wird die erste seismische Masse 11 parallel zur Antriebsrichtung 15 in eine zur ersten Orientierung entgegengesetzten zweiten Orientierung (im Beispiel der 4 in der Zeichenebene nach rechts) angetrieben. Mittels einer vierten Antriebseinrichtung 24 wird die zweite seismische Masse 12 parallel zur Antriebsrichtung gemäß der zweiten Orientierung (im Beispiel der 4 in der Zeichenebene nach rechts) angetrieben. Gemäß der vorliegenden Erfindung der mikromechanischen Vorrichtung 10 ist eine erste Detektionseinrichtung 31 lediglich mit der ersten seismischen Masse 11 wirkverbunden und eine zweite Detektionseinrichtung 32 lediglich mit der zweiten seismischen Masse 12 wirkverbunden, sodass die Einzelbeiträge der ersten bzw. der zweiten seismischen Masse 11, 12 mit geeigneter Auswerteschaltung der ersten bzw. zweiten Detektionseirichtung 31, 32 voneinander getrennt sind bzw. getrennt auswertbar bzw. getrennt bewertbar sind. Mit dieser Elektrodenanordnung ist die Information der Auslenkung jedes Teilschwingers der mikromechanischen Vorrichtung 10 bzw. jeder der seismischen Massen 11, 12 separat zugänglich, während der Antrieb durch die beidseitige Anordnung der Antriebe maximale Symmetrie aufweist, was insbesondere zur Unterdrückung von störenden 1f-Bewegungen durch Levitationskräfte wichtig ist.
  • Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der 5 ist die erste seismische Masse 11 mit einem ersten Antriebsübertragungselement 16 und die zweite seismische Masse 12 mit einem zweiten Antriebsübertragungselement 17 verbunden ist, wobei die erste Antriebseinrichtung 21 und die erste Detektionseinrichtung 31 entlang der Antriebsrichtung 15 auf unterschiedlichen Seiten bezüglich des ersten Antriebsübertragungselements 16 angeordnet sind und wobei die zweite Antriebseinrichtung 22 und die zweite Detektionseinrichtung 32 entlang der Antriebsrichtung 15 auf unterschiedlichen Seiten bezüglich des zweiten Antriebsübertragungselements 17 angeordnet sind. Es ist durch die Realisierung der Antriebsübertragungselemente 16, 17 möglich, dass die Antriebsstrukturen jeweils außen – bezogen auf die seismischen Massen 11, 12, d.h. nicht zwischen den seismischen Massen – angeordnet sind. Auch gemäß der 5 sind die Antriebselektroden (d.h. die erste, zweite, dritte und vierte Antriebseinrichtung) jeweils für beide Orientierungen entlang der Antriebsrichtung 15 (an den Antriebsübertragungselementen) angebracht, während die erste und zweite Detektionseinrichtung 31, 32 nur auf eine Struktur (d.h. die erste Detektionseinrichtung 31 auf die erste seismische Masse 11 und die zweite Detektionseinrichtung 32 auf die zweite seismische Masse 12) begrenzt ist. Hieraus ergibt sich erfindungsgemäß der Vorteil, dass die Anregung jeweils an der Antriebsstruktur erfolgt und parasitäre Bewegungsformen unterdrückt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 5025346 A [0003]

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betrieb und/oder zur Vermessung einer mikromechanischen Vorrichtung (10), wobei die mikromechanische Vorrichtung (10) eine gegenüber einem Substrat (100) schwingungsbewegliche erste seismische Masse (11) und eine gegenüber dem Substrat (100) ebenfalls schwingungsbewegliche zweite seismische Masse (12) aufweist, wobei die mikromechanische Vorrichtung (10) eine erste Antriebseinrichtung (21) zur Auslenkung der ersten seismischen Masse (11) und eine zweite Antriebseinrichtung (22) zur Auslenkung der zweiten seismischen Masse (12) jeweils parallel zu einer Antriebsrichtung (15) und gemäß einer ersten Orientierung aufweist, wobei die mikromechanische Vorrichtung (10) eine dritte Antriebseinrichtung (23) zur Auslenkung ersten seismischen Masse (11) und eine vierte Antriebseinrichtung (24) zur Auslenkung der zweiten seismischen Masse (12) parallel zu der Antriebsrichtung (15) und gemäß einer der ersten Orientierung entgegengesetzten zweiten Orientierung aufweist, wobei die mikromechanische Vorrichtung (10) eine erste Detektionseinrichtung (31) zur Detektion der Antriebsbewegung der ersten seismischen Masse (11) aufweist, wobei die mikromechanische Vorrichtung (10) eine zweite Detektionseinrichtung (32) zur Detektion der Antriebsbewegung der zweiten seismischen Masse (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Betrieb und/oder zur Vermessung der mikromechanischen Vorrichtung (10) durch die erste Detektionseinrichtung (31) ein erstes Detektionssignal und durch die zweite Detektionseinrichtung (32) ein zweites Detektionssignal generiert wird, wobei das erste Detektionssignal separat vom zweiten Detektionssignal ausgewertet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Detektionseinrichtung (31) ausschließlich die Antriebsbewegung der ersten seismischen Masse (11) detektiert und die zweite Detektionseinrichtung (32) ausschließlich die Antriebsbewegung der zweiten seismischen Masse (12) detektiert.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebseinrichtung (21) und die erste Detektionseinrichtung (31) entlang der Antriebsrichtung (15) auf unterschiedlichen Seiten bezüglich der ersten seismischen Masse (11) angeordnet sind und wobei die zweite Antriebseinrichtung (22) und die zweite Detektionseinrichtung (32) entlang der Antriebsrichtung (15) auf unterschiedlichen Seiten bezüglich der zweiten seismischen Masse (12) angeordnet sind.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste seismische Masse (11) mit einem ersten Antriebsübertragungselement (16) und die zweite seismische Masse (12) mit einem zweiten Antriebsübertragungselement (17) verbunden ist, wobei die erste Antriebseinrichtung (21) und die erste Detektionseinrichtung (31) entlang der Antriebsrichtung (15) auf unterschiedlichen Seiten bezüglich des ersten Antriebsübertragungselements (16) angeordnet sind und wobei die zweite Antriebseinrichtung (22) und die zweite Detektionseinrichtung (32) entlang der Antriebsrichtung (15) auf unterschiedlichen Seiten bezüglich des zweiten Antriebsübertragungselements (17) angeordnet sind.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Detektionssignal bei einer Vormessung der mikromechanischen Vorrichtung (10) erfasst wird.
  6. Mikromechanische Vorrichtung (10), insbesondere Drehratensensor, wobei die mikromechanische Vorrichtung (10) eine erste seismische Masse (11) und eine zweite seismische Masse (12) aufweist, wobei die mikromechanische Vorrichtung (10) eine erste Antriebseinrichtung (21) zur Auslenkung der ersten seismischen Masse (11) und eine zweite Antriebseinrichtung (22) zur Auslenkung der zweiten seismischen Masse (12) jeweils parallel zu einer Antriebsrichtung (15) und gemäß einer ersten Orientierung aufweist, wobei die mikromechanische Vorrichtung (10) eine dritte Antriebseinrichtung (23) zur Auslenkung der ersten seismischen Masse (11) und eine vierte Antriebseinrichtung (24) zur Auslenkung der zweiten seismischen Masse (12) parallel zu der Antriebsrichtung (15) und gemäß einer der ersten Orientierung entgegengesetzten zweiten Orientierung aufweist, wobei die mikromechanische Vorrichtung (10) eine erste Detektionseinrichtung (31) zur Detektion der Antriebsbewegung der ersten seismischen Masse (11) aufweist, wobei die mikromechanische Vorrichtung (10) eine zweite Detektionseinrichtung (32) zur Detektion der Antriebsbewegung der zweiten seismischen Masse (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die mikromechanische Vorrichtung (10) derart konfiguriert ist, dass zum Betrieb und/oder zur Vermessung der mikromechanischen Vorrichtung (10) ein erstes Detektionssignal durch die erste Detektionseinrichtung (31) generiert wird und ein zweites Detektionssignal durch die zweite Detektionseinrichtung (32) generiert wird, wobei die mikromechanische Vorrichtung (10) zur separaten Auswertung des ersten und zweiten Detektionssignals konfiguriert ist.
  7. Mikromechanische Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mikromechanische Vorrichtung derart konfiguriert ist, dass die erste Detektionseinrichtung (31) ausschließlich die Antriebsbewegung der ersten seismischen Masse (11) und die zweite Detektionseinrichtung (32) ausschließlich die Antriebsbewegung der zweiten seismischen Masse (12) detektieren.
  8. Mikromechanische Vorrichtung (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebseinrichtung (21) und die erste Detektionseinrichtung (31) entlang der Antriebsrichtung (15) auf unterschiedlichen Seiten bezüglich der ersten seismischen Masse (11) angeordnet sind und wobei die zweite Antriebseinrichtung (22) und die zweite Detektionseinrichtung (32) entlang der Antriebsrichtung (15) auf unterschiedlichen Seiten bezüglich der zweiten seismischen Masse (12) angeordnet sind.
  9. Mikromechanische Vorrichtung (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste seismische Masse (11) mit einem ersten Antriebsübertragungselement (16) und die zweite seismische Masse (12) mit einem zweiten Antriebsübertragungselement (17) verbunden ist, wobei die erste Antriebseinrichtung (21) und die erste Detektionseinrichtung (31) entlang der Antriebsrichtung (15) auf unterschiedlichen Seiten bezüglich des ersten Antriebsübertragungselements (16) angeordnet sind und wobei die zweite Antriebseinrichtung (22) und die zweite Detektionseinrichtung (32) entlang der Antriebsrichtung (15) auf unterschiedlichen Seiten bezüglich des zweiten Antriebsübertragungselements (17) angeordnet sind.
  10. Mikromechanische Vorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebseinrichtung (21) und die erste Detektionseinrichtung (31) entlang der Antriebsrichtung (15) auf der gleichen Seite bezüglich der ersten Teilstruktur (11) angeordnet sind und wobei die zweite Antriebseinrichtung (22) und die zweite Detektionseinrichtung (32) entlang der Antriebsrichtung (15) auf der gleichen Seite bezüglich der zweiten Teilstruktur (12) angeordnet sind.
  11. Mikromechanische Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebseinrichtung (21), die dritte Antriebseinrichtung (23) und die erste Detektionseinrichtung (31) jeweils als mit Gegenelektroden der ersten seismischen Masse (11) Kammstrukturen bildende Fingerelektroden ausgebildet sind und dass die zweite Antriebseinrichtung (22), die zweite Antriebseinrichtung (22) und die zweite Detektionseinrichtung (32) jeweils als mit Gegenelektroden der zweiten seismischen Masse (12) weitere Kammstrukturen bildende Fingerelektroden ausgebildet sind.
DE102012210144A 2012-06-15 2012-06-15 Verfahren zum Betrieb und/oder zur Vermessung einer mikromechanischen Vorrichtung und mikromechanische Vorrichtung Pending DE102012210144A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013140488A1 (ja) * 2012-03-19 2013-09-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 角速度センサ
JP2019148477A (ja) 2018-02-27 2019-09-05 セイコーエプソン株式会社 角速度センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器、および移動体

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5025346A (en) 1989-02-17 1991-06-18 Regents Of The University Of California Laterally driven resonant microstructures

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5349855A (en) * 1992-04-07 1994-09-27 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Comb drive micromechanical tuning fork gyro
CN1344908A (zh) * 2000-09-15 2002-04-17 林清芳 测量角速率的微机电系统
US6993969B2 (en) * 2003-03-27 2006-02-07 Denso Corporation Vibration type of micro gyro sensor
US6843127B1 (en) * 2003-07-30 2005-01-18 Motorola, Inc. Flexible vibratory micro-electromechanical device
US6964195B2 (en) * 2004-01-30 2005-11-15 Bei Technologies, Inc. Micromachined vibratory gyroscope and method with electronic coupling
FR2895501B1 (fr) * 2005-12-23 2008-02-29 Commissariat Energie Atomique Microsysteme, plus particulierement microgyrometre, avec au moins deux massesm oscillantes couplees mecaniquement
DE102007030120B4 (de) * 2007-06-29 2010-04-08 Litef Gmbh Drehratensensor
DE102007057042A1 (de) * 2007-09-10 2009-03-12 Continental Teves Ag & Co. Ohg Mikromechanischer Drehratensensor mit Kopplungsbalken und Aufhängungs-Federelementen zur Unterdrückung der Quadratur
DE102008054749A1 (de) * 2008-12-16 2010-06-17 Robert Bosch Gmbh Drehratensensor und Verfahren zum Betrieb eines Drehratensensors
FR2941525B1 (fr) * 2009-01-23 2011-03-25 Commissariat Energie Atomique Gyrometre en technologie de surface, a detection hors plan par jauge de contrainte.
DE102009000606A1 (de) * 2009-02-04 2010-08-05 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Strukturen
US8210038B2 (en) * 2009-02-17 2012-07-03 Robert Bosch Gmbh Drive frequency tunable MEMS gyroscope
JP4968298B2 (ja) * 2009-09-04 2012-07-04 株式会社デンソー 振動型角速度センサ
DE102009046506B4 (de) * 2009-11-06 2024-01-18 Robert Bosch Gmbh Drehratensensor
DE102010038461B4 (de) * 2010-07-27 2018-05-30 Robert Bosch Gmbh Drehratensensor und Verfahren zur Herstellung eines Masseelements

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5025346A (en) 1989-02-17 1991-06-18 Regents Of The University Of California Laterally driven resonant microstructures

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