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Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil. Ebenso betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verkippen und/oder linearen Verstellen eines verstellbaren Elements innerhalb einer umgebenden hermetischen Verkapselung.
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Stand der Technik
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In der
US 8,508,098 B2 ist ein Mikrospiegel beschrieben, welcher mittels eines elektrostatischen Antriebs in eine harmonische Schwingung um eine erste Rotationsachse versetzbar ist und mittels eines magnetischen Antriebs quasi-statisch um eine zweite Rotationsachse verkippbar ist. Der magnetische Antrieb umfasst ein Joch, um dessen Schenkel zwei Spulen gewickelt sind. Das Joch ist in ein Plastikteil integriert, welches Teil eines den Mikrospiegel und das Joch umgebenden Gehäuses ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung schafft ein mikromechanisches Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und ein Verfahren zum Verkippen und/oder linearen Verstellen eines verstellbaren Elements innerhalb einer umgebenden hermetischen Verkapselung mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
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Vorteile der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft mikromechanische Bauteile, welche jeweils ein mittels ihrer magnetischen Aktoreinrichtung verkippbares und/oder linear verstellbares Element haben, welches hermetisch verkapselt ist, wobei deren mindestens eine Spule und der mindestens eine davon umwickelte Magnetkernbereich außerhalb der hermetisch dichten Verkapselung liegen. Dies erlaubt eine Minimierung der Verkapselung, was die zum hermetischen Verkapseln des verstellbaren Elements auszuführenden Arbeitsschritte erleichtert und die Herstellungskosten für die Verkapselung reduziert. Insbesondere kann für das hermetische Verkapseln des verstellbaren Elements ein Waferlevel-Verpackungsprozess ausgeführt werden. Sofern gewünscht, kann ein Unterdruck/Vakuum innerhalb der hermetischen Verkapselung eingestellt werden. Zusätzlich zu einem Schutz vor Verschmutzungen/Beschädigungen gewährleistet die hermetische Verkapselung in diesem Fall auch einen geringeren Reibungswiderstand während eines Versetzens des verstellbaren Elements in seine Rotationsbewegung und/oder in seine Translationsbewegung. Auch bei einem Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verkippen und/oder linearen Verstellen eines verstellbaren Elements innerhalb einer umgebenden hermetischen Verkapselung liegen die hier genannten Vorteile vor.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils ist zumindest der mindestens eine von dem mindestens einen Magnetkernbereich kontaktierte Wandbereich der Verkapselung aus Silizium, Polysilizium, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Aluminium, Kupfer, Germanium, Gold, Silber und/oder Wolfram gebildet. Zum Bilden der hermetischen Verkapselung kann somit eine Vielzahl von in der Halbleitertechnologie gerne verwendeten Materialien eingesetzt werden. Damit kann der mindestens eine von dem mindestens einen Magnetkernbereich kontaktierte Wandbereich mittels Standardverfahren verlässlich als dünne Membran ausgebildet werden. Gleichzeitig kann ausgenutzt werden, dass ein magnetisches Feld eine dünne Membran aus mindestens einem der hier aufgezählten Materialien leicht überwinden kann, ohne dass sich eine Feldverteilung einer Feldstärke des magnetischen Felds wesentlich ändert. Somit können die durch ein Innenvolumen der hermetischen Verkapselung verlaufenden magnetischen Feldlinien zum gewünschten Versetzen des verstellbaren Elements in die Rotationsbewegung und/oder in die Translationsbewegung genutzt werden, obwohl die mindestens eine Spule und der mindestens eine damit umwickelte Magnetkernbereich außerhalb der hermetischen Verkapselung liegen.
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Beispielsweise kann zumindest der mindestens eine von dem mindestens einen Magnetkernbereich kontaktierte Wandbereich der Verkapselung aus mindestens einem Salizid, mindestens einer eutektischen Verbindung und/oder mindestens einem Glas gebildet sein. Dazu können alle in dem vorhergehenden Absatz aufgezählten Materialien eingesetzt werden.
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Außerdem kann in dem mindestens einen von dem mindestens einen Magnetkernbereich kontaktierten Wandbereich der Verkapselung aufgrund seiner Ausbildung aus mindestens zwei verschiedenen Materialien eine Zugspannung ausgebildet sein, welche einer Einwölbung von diesem entgegenwirkt. Trotz der vergleichsweise dünnen ersten Wanddicke von höchstens 300 µm kann der mindestens eine von dem mindestens einen Magnetkernbereich kontaktierte Wandbereich deshalb wölbungs- und faltenfrei ausgebildet werden. Dies erleichtert ein Anbringen des mindestens einen Magnetkernbereichs daran und verbessert dessen Halt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils ist die Verkapselung aus zumindest einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil, welche mittels mindestens einer Seal-Glass-Verbindung oder mindestens einer eutektischen Bond-Verbindung aneinander befestigt sind, zusammengesetzt. Dies erleichtert ein hermetisches Verkapseln des verstellbaren Elements zu dessen Schutz und/oder zur Einstellung eines gewünschten Unterdrucks/Vakuums innerhalb der Verkapselung erheblich.
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Bevorzugter Weise weist die Verkapselung mindestens einen den mindestens einen von dem mindestens einen Magnetkernbereich kontaktierten Wandbereich umrahmenden Teilbereich mit einer zweiten Wanddicke von mindestens 300 µm auf. Dies verbessert eine mechanische Stabilität der hermetischen Verkapselung. Außerdem kann in diesem Fall der mindestens eine umrahmende Teilbereich mit der zweiten Wanddicke von mindestens 300 µm als Justagehilfe beim Anordnen des mindestens einen Magnetkernbereichs genutzt werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung kann innerhalb der Verkapselung an mindestens einer Innenfläche des mindestens einen von dem mindestens einen Magnetkernbereich kontaktierten Wandbereichs jeweils ein weichmagnetischer Flussleiter angeordnet sein. Dies erlaubt ein Ausrichten der magnetischen Feldlinien auch innerhalb der hermetischen Verkapselung derart, dass bereits mittels eines vergleichsweise geringen Bestromens der mindestens einen Spule die gewünschte Anregung der Rotationsbewegung und/oder der Translationsbewegung des verstellbaren Elements erreicht wird.
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Die vorausgehend beschriebenen Vorteile werden auch durch ein korrespondierendes Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil erreicht. Es wird darauf hingewiesen, dass das Herstellungsverfahren gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen des mikromechanischen Bauteils weiterbildbar ist.
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Des Weiteren schafft auch ein Ausführen des korrespondierenden Verfahrens zum Verkippen und/oder linearen Verstellen eines verstellbaren Elements innerhalb einer umgebenden hermetischen Verkapselung die oben genannten Vorteile. Auch das Verfahren ist gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen des mikromechanischen Bauteils weiterbildbar.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
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2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
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3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
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4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
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5 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform mikromechanischen Bauteils; und
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6 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
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Das in 1 schematisch dargestellte mikromechanische Bauteil weist ein verstellbares Element 10 auf, welches linear verstellbar innerhalb des mikromechanischen Bauteils angeordnet ist. Beispielsweise kann das verstellbare Element 10 mittels mindestens einer (nicht-skizzierten) Feder verstellbar in dem mikromechanischen Bauteil aufgehängt sein. Zum linearen Verstellen des verstellbaren Elements 10 dient eine magnetische Aktoreinrichtung, mittels welcher das verstellbare Element 10 (in dem Beispiel der 1) in eine Translationsbewegung entlang einer Verstellachse 12 versetzbar ist. Die magnetische Aktoreinrichtung weist mindestens eine bestrombare Spule 14 auf, deren Windungen jeweils um einen ihr zugeordneten Magnetkernbereich 16 gewickelt sind, so dass mittels eines Bestromens der mindestens einen Spule 14 ein (mittels des mindestens einen Magnetkernbereichs 16 verstärkbares) Magnetfeld induzierbar ist. In der Ausführungsform der 1 hat das mikromechanische Bauteil genau eine Spule 14, welche um den ihr zugeordneten (einzigen) Magnetkernbereich/Magnetkern 16 gewickelt ist. Dabei ist der (einzige) Magnetkernbereich 16 beispielhaft so angeordnet, dass seine Längsachse 18, um welche die Windungen der Spule 14 verlaufen, auf der Verstellachse 12 liegt. Andere Beispiele zur Ausstattung des mikromechanischen Bauteils mit mindestens einer Spule 14 und mit mindestens einem Magnetkernbereich 16, sowie deren Anordnung, werden unten noch beschrieben.
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Außerdem kann noch mindestens ein Hartmagnet 10a und/oder mindestens ein (nicht skizziertes) bestrombares Spulenelement (direkt oder indirekt) an dem verstellbaren Element 10 ausgebildet/angebunden sein. Das mittels der mindestens einen Spule 14 und dem mindestens einen Magnetkernbereich 16 induzierte Magnetfeld kann somit mit dem mindestens einen Hartmagneten 10a und/oder jeweils einem Stromfluss durch das mindestens eine Spulenelement wechselwirken. Der mindestens eine Hartmagnet 10a und/oder das mindestens eine Spulenelement sind so an dem mikromechanischen Bauteil verstellbar angeordnet, dass der mindestens eine Hartmagnet 10a und/oder das mindestens eine Spulenelement aufgrund der Wechselwirkung mit dem induzierten Magnetfeld in eine Anregbewegung versetzbar sind/versetzt werden, wodurch das verstellbare Element 10 zu seiner gewünschten Bewegung anregbar ist/angeregt wird. In dem Beispiel der 1 ist genau ein Hartmagnet 10a direkt an dem verstellbaren Element 10 angebunden/ausgebildet. Alternativ können jedoch auch mehrere Hartmagneten 10a, genau ein Spulenelement oder mehrere Spulenelemente direkt an dem verstellbaren Element 10 angebunden/ausgebildet sein. Ebenso können auch mindestens ein (weiterer) Hartmagnet 10a und/oder mindestens ein (weiteres) Spulenelement an einer Zwischenkomponente angebunden/ausgebildet sein, welche über mindestens eine Zwischenfeder so mit dem verstellbaren Element 10 verbunden ist, dass das verstellbare Element 10 mittels der aufgrund der Wechselwirkung mit dem induzierten Magnetfeld bewirkten Bewegung/Anregbewegung der Zwischenkomponente zu seiner gewünschten Bewegung anregbar ist/angeregt wird.
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Da eine Ausbildbarkeit des mikromechanischen Bauteils nicht auf eine bestimmte Anzahl seiner mindestens einen Feder/Zwischenfeder oder deren Form limitiert ist, wird hier nicht genauer darauf eingegangen.
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Das mikromechanische Bauteil hat auch eine das verstellbare Element 10 umgebende Verkapselung 20, mittels welcher das verstellbare Element 10 hermetisch (luftdicht) verkapselt ist. Der von den Windungen der Spule 14 umwickelte Magnetkernbereich 16 kontaktiert einen Wandbereich 22 der Verkapselung 20, welcher eine erste Wanddicke d1 von höchstens 300 µm aufweist, an dessen Außenfläche 24. Während eine Innenfläche 26 des von dem Magnetkernbereich 16 kontaktierten Wandbereichs 22 ein von der Verkapselung 20 hermetisch umschlossenes Innenvolumen 28 begrenzt, ist unter der Außenfläche 24 des kontaktierten Wandbereichs 22 eine an das äußere Volumen der Verkapselung 20 angrenzende Fläche zu verstehen. Unter der ersten Wanddicke d1 kann ein minimaler Abstand zwischen den Flächen 24 und 26 verstanden werden. Ebenso kann eine Ausdehnung des Wandbereichs 22 entlang der Längsachse 18 unter der ersten Wanddicke d1 verstanden werden. Die Spule 14 und der damit umwickelte Magnetkernbereich 16 liegen somit außerhalb des Innenvolumens 28/der Verkapselung 20.
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Trotzdem ermöglicht die vergleichsweise dünne Ausbildung des Wandbereichs 22 mit seiner ersten Wanddicke d1 von höchstens 300 µm, dass auch im Innenvolumen 28 eine magnetische Feldstärkeverteilung des mittels der Komponenten 14 und 16 induzierten Magnetfelds mit zum Bewirken der gewünschten Bewegung des verstellbaren Elements 10 (entlang seiner Verstellachse 12) ausreichenden magnetischen Feldstärken vorliegt. Man kann dies auch damit umschreiben, dass das mittels der Komponenten 14 und 16 erzeugte magnetische Feld die vergleichsweise geringe erste Wanddicke d1 überwinden kann. Der Wandbereich 22 kann auch eine erste Wanddicke d1 von höchstens 250 µm, z.B. von höchstens 200 µm, vorzugsweise von höchstens 150 µm, insbesondere von höchstens 100 µm, haben. Der Wandbereich 22 ist damit auch als dünne Membran umschreibbar. Er kann wie ein dünner Spalt/Luftspalt betrachtet werden, welcher die im Innenvolumen 28 gewünschte und mittels der Komponenten 14 und 16 bewirkte magnetische Feldstärkeverteilung kaum beeinträchtigt.
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Da die gewünschte Verstellbarkeit des verstellbaren Elements 10 somit trotz der Anordnung der Spule 14 und des Magnetkernbereichs 16 außerhalb des Innenvolumens 28 gewährleistet ist, entfällt eine Notwendigkeit zur Anordnung der Komponenten 14 und 16 innerhalb der Verkapselung 20. Deshalb kann die Verkapselung 20 vergleichsweise klein ausgebildet werden. Dies erlaubt eine Verwendung einer Waferlevel-Verpackung als Verkapselung 20, bzw. eine Realisierung der Verkapselung 20 über einen Waferlevel-Verpackungs-Prozess. Dazu kann die Verkapselung 20 aus zumindest einem ersten Gehäuseteil 20a, 20b oder 20c und einem zweiten Gehäuseteil 20a, 20b oder 20c zusammengesetzt sein/werden, wobei die zumindest zwei Gehäuseteile 20a, 20b und 20c mittels mindestens einer Seal-Glass-Verbindung 30a oder 30b oder mindestens einer eutektischen Bond-Verbindung aneinander befestigt sind/werden. Außerdem können die zumindest zwei Gehäuseteile 20a, 20b und 20c der Verkapselung 20 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, als aus mindestens einem Halbleitersubstrat herausstrukturierte Teile ausgebildet sein/werden. Auch Glas und/oder mindestens ein Metall können unter Gewährleistung der hier beschriebenen Vorteile an den mindestens zwei Gehäuseteilen 20a, 20b und 20c der Verkapselung 20 vorhanden sein. Die aus den zumindest zwei Gehäuseteilen 20a, 20b und 20c zusammengesetzte Verkapselung 20 ist deshalb im Gegensatz zu einer Plastikverpackung hitzebeständig. Neben ihrer guten thermischen Festigkeit gewährleistet die aus den zumindest zwei Gehäuseteilen 20a, 20b und 20c zusammengesetzte Verkapselung 20 auch eine verlässliche Luft- und Feuchtigkeitsdichte.
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In der Ausführungsform der 1 ist die Verkapselung 20 aus einem Deckelteil 20a, einem Rahmenteil 20b und einem Bodenteil 20c als den mindestens zwei Gehäuseteilen 20a, 20b und 20c beispielhaft zusammengesetzt, wobei das Deckelteil 20a mit dem Rahmenteil 20b über eine erste Seal-Glass-Verbindung 30a und das Rahmenteil 20b mit dem Bodenteil 20c über eine zweite Seal-Glass-Verbindung 30b verbunden sind. Alle Gehäuseteile 20a, 20b und 20c können aus einem Halbleitersubstrat, wie beispielsweise einem Siliziumsubstrat, herausstrukturiert sein, wobei beim Herausstrukturieren insbesondere des Rahmenteils 20b auch zumindest eine Untereinheit des verstellbaren Teils 10 und mindestens eine weitere im Innenvolumen 28 auszubildende Komponente, wie beispielsweise die mindestens eine Feder/Zwischenfeder, mit heraus strukturierbar sind.
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Zumindest der von dem Magnetkernbereich 16 kontaktierte Wandbereich 22 der Verkapselung 20 kann aus Silizium, Polysilizium, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Aluminium, Kupfer, Germanium, Gold, Silber und/oder Wolfram gebildet sein. Der Wandbereich 22 mit der ersten Wanddicke d1 von höchstens 300 µm wirkt bei der Verwendung mindestens eines der aufgezählten Materialien für das mittels der Komponenten 14 und 16 erzeugte magnetische Feld wie ein Luftspalt. Außerdem kann zumindest der von dem Magnetkernbereich 16 kontaktierte Wandbereich 22 der Verkapselung 20 aus mindestens einem Salizid, mindestens einer eutektischen Verbindung und/oder mindestens einem Glas gebildet sein, wobei insbesondere die vorausgehend aufgezählten Materialien oder eine Kombination davon, wie beispielsweise Aluminium-Germanium als eutektische Verbindung, verwendbar sind. Vorzugsweise ist in dem von dem Magnetkernbereich 16 kontaktierten Wandbereich 22 der Verkapselung 20 aufgrund seiner Ausbildung aus mindestens zwei verschiedenen Materialien eine Zugspannung ausgebildet, welche einer Einwölbung von diesem entgegenwirkt. Damit kann trotz der Ausbildung des von dem Magnetkernbereich 16 kontaktierten Wandbereichs 22 der Verkapselung 20 als vergleichsweise dünne Membran dessen Einwölbung oder Faltung verhindert werden. Dies erleichtert ein direktes Anbringen des Magnetkernbereichs 16 an der Außenfläche 24 des kontaktierten Wandbereichs 22 und gewährleistet einen verlässlichen Halt des Magnetkernbereichs 16 an der Außenfläche 24. Sofern gewünscht, kann auch die gesamte Verkapselung aus Silizium, Polysilizium, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Aluminium, Kupfer, Germanium, Gold, Silber, Wolfram, mindestens einem Salizid, mindestens einer eutektischen Verbindung und/oder mindestens einem Glas gebildet sein.
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Bevorzugte Weise weist die Verkapselung 20 auch einen den Wandbereich 22, welchen der Magnetkernbereich 16 kontaktiert, umrahmenden Teilbereich 32 mit einer zweiten Wanddicke d2 von mindestens 300 µm, vorzugsweise von mindestens 400 µm, insbesondere von mindestens 500 µm, auf. Der Teilbereich 32 verbessert in diesem Fall eine mechanische Stabilität der Verkapselung 20. Die Außenfläche 24 des kontaktierten Wandbereichs 22 kann insbesondere als eine an ihrer Außenseite zurückversetzt ausgebildete Fläche ausgebildet sein. Die Zurückversetzung der Außenfläche 24 des kontaktierten Wandbereichs 22 kann als Justagehilfe beim Anordnen/Anbringen des Magnetkernbereichs 16 an der Außenfläche 24 genutzt werden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
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Das mikromechanische Bauteil der 2 hat eine magnetische Aktoreinrichtung mit zwei Spulen 14a und 14b, von denen jede um den ihr zugeordneten Magnetkernbereich 16a oder 16b gewickelt ist. Jeder der von den Windungen seiner Spule 14a oder 14b umwickelte Magnetkernbereich 16a und 16b kontaktiert je einen Wandbereich 22a und 22b der Verkapselung 20 an dessen Außenfläche 24a und 24b, wobei jeder kontaktierte Wandbereich 22a und 22b eine (erste) Wanddicke d1 von höchstens 300 µm aufweist. Bezüglich einer Form oder des mindestens einen Materials der kontaktierten Wandbereiche 22a und 22b wird auf die vorausgehenden Beschreibungen verwiesen.
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Außerdem ist innerhalb der Verkapselung 20 an den Innenflächen 26a und 26b der von den Magnetkernbereichen 16a und 16b kontaktierten Wandbereichen 22a und 22b jeweils ein weichmagnetischer Flussleiter 34a und 34b angeordnet. Mittels jedes weichmagnetischen Flussleiters 34a und 34b kann das mittels der benachbarten Spule 14a oder 14b und deren Magnetkernbereich 16a oder 16b erzeugte Magnetfeld in das Innenvolumen 28 gezogen werden. Die weichmagnetischen Flussleiter 34a und 34b können auch zum Ausrichten von magnetischen Feldlinien 36a und 36b im Innenvolumen 28 genutzt werden.
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In der Ausführungsform der 2 ist das verstellbare Element 10 um eine Rotationsachse 36 verkippbar. Zum Bewirken der gewünschten Rotationsbewegung des verstellbaren Elements 10 um die Rotationsachse 36 umfasst die magnetische Aktoreinrichtung auch zwei Hartmagnete 38a und 38b, welche an einem Zwischenrahmen 40 als der Zwischenkomponente befestigt sind. Der Zwischenrahmen 40 ist mittels zweier schematisch wiedergegebenen Zwischenfedern 42 innerhalb der Verkapselung 20 aufgehängt. Außerdem ist das verstellbare Element 10 über mindestens eine Torsionsfeder 44 mit dem Zwischenrahmen 40 verbunden. Mittels eines Bestromens der Spulen 14a und 14b mit einem sinus- oder kosinusförmigen Stromsignal, wobei zwischen den Spulen 14a und 14b eine Phasenverschiebung von 180° vorliegt, können die Hartmagnete 38a und 38b (unter Ausnutzung der entgegen gerichteten Kräfte Fa und Fb) gegenphasig entlang der ihnen zugeordneten Verstellachsen 12a oder 12b bewegt werden. (Die Verstellachsen 12a oder 12b können auf den Längsachsen 18a und 18b der Magnetkernbereiche 16a oder 16b liegen.) Dies bewirkt unter Ausnutzung einer Eigenfrequenz des verstellbaren Elements 10 eine harmonische Schwingung des verstellbaren Elements 10 um die Rotationsachse 36.
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Bezüglich weiterer Eigenschaften des mikromechanischen Bauteils der 2 wird auf die vorausgehende Ausführungsform verwiesen.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
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Im Gegensatz zu der vorausgehend beschriebenen Ausführungsform, welche zwei separate Kerne als Magnetkernbereiche 16a und 16b aufweist, sind bei der Ausführungsform der 3 die beiden von ihren Spulen 14a und 14b umwickelten Magnetkernbereiche 16a und 16b Schenkel eines magnetischen Joches 46. Auf diese Weise kann ein ringförmiger Charakter des mittels der Komponenten 14a, 14b, 34a, 34b und 46 erzeugten magnetischen Feldes verstärkt werden, wie mittels der magnetischen Feldlinien 36a und 36b bildlich wiedergegeben ist. Ansonsten gleicht die Ausführungsform der 3 dem mikromechanischen Bauteil der 2. (Die hermetische Verkapselung 20 ist in 3 nur teilweise wiedergegeben.)
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
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Die Ausführungsform der 4 weist im Innenvolumen 28 der Verkapselung 20 angeordnete weichmagnetische Flussleiter 34a und 34b auf, welche zu dem verstellbaren Element 10 ausgerichtete Jochschuhe 48a und 48b haben. Unter den Jochschuhen 48a und 48b kann je ein Zusatzvolumen des zugeordneten weichmagnetischen Flussleiters 34a und 34b, welches an einer zu dem verstellbaren Element ausgerichteten Seite des weichmagnetischen Flussleiters 34a und 34b vorliegt, verstanden werden. Es ist deshalb auch möglich, im Innenvolumen 28 der Verkapselung 20 magnetische Feldlinien senkrecht zu den Längsachsen 18a und 18b der Magnetkernbereiche 16a und 16b, um welche die Windungen von deren Spulen 14a und 14b gewickelt sind, auszurichten.
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Für weitere Eigenschaften des mikromechanischen Bauteils der 4 wird auf die vorausgehenden Beschreibungen verwiesen. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform mikromechanischen Bauteils.
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Das mikromechanische Bauteil der 5 kann alle oben schon beschriebenen Eigenschaften haben. Wie anhand der 5 erkennbar ist, kann die Verkapselung 20 auch mit einer Glasscheibe 50 bestückt sein. Die Glasscheibe 50 der Verkapselung 20 kann als Lichteintritts- und/oder Lichtaustrittsfenster benutzt werden. Die hier offenbarten mikromechanischen Bauteile können somit optische Bauteile mit einem Spiegel oder einem Filter als dem verstellbaren Element 10 sein.
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Alle oben beschriebenen mikromechanischen Bauteile eignen sich zum Ausführen eines Verfahrens zum Verkippen und/oder linearen Verstellen eines verstellbaren Elements 10 innerhalb einer umgebenden hermetischen Verkapselung 20 mit dem Schritt: Versetzen des verstellbaren Elements 10 in eine Rotationsbewegung und/oder in eine Translationsbewegung innerhalb der umgebenden hermetischen Verkapselung 20 durch Erzeugen eines Magnetfelds mittels einer magnetischen Aktoreinrichtung mittels eines Bestromens mindestens einer Spule 14 der magnetischen Aktoreinrichtung, deren Windungen jeweils um einen ihr zugeordneten Magnetkernbereich 16 gewickelt sind, welcher je einen Wandbereich 22 der Verkapselung 20 mit einer (ersten) Wanddicke d1 des Wandbereichs 22 von höchstens 300 µm an dessen Außenfläche 24 kontaktiert. Eine Ausführbarkeit des Verfahrens ist jedoch nicht auf eine Verwendung eines der oben beschriebenen mikromechanischen Bauteile limitiert.
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6 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil.
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In einem Verfahrensschritt S1 des Herstellungsverfahrens erfolgt ein hermetisches Verkapseln eines verstellbaren Elements innerhalb einer umgebenden Verkapselung. Trotz des hermetischen Verkapselns bleibt das verstellbare Element (innerhalb der Verkapselung) verkippbar und/oder linear verstellbar. Das hermetische Verkapseln des verstellbaren Elements kann z.B. durch ein Zusammensetzen der Verkapselung aus zumindest einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil mittels mindestens einer Seal-Glass-Verbindung oder mindestens einer eutektischen Bond-Verbindung erfolgen. Andere Möglichkeiten zum hermetischen Verkapseln sind jedoch nicht ausgeschlossen.
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In einem anderen Verfahrensschritt S2 des Herstellungsverfahrens wird eine magnetische Aktoreinrichtung zum Versetzen des verstellbaren Elements des späteren mikromechanischen Bauteils in eine Rotationsbewegung und/oder in eine Translationsbewegung gebildet. Der Verfahrensschritt S2 kann vor, zeitlich überschneidend oder nach dem Verfahrensschritt S1 ausgeführt werden. Der Verfahrensschritt S2 umfasst zumindest einen Unterschritt S2a, in welchem mindestens ein Magnetkernbereich mit jeweils einer bestrombaren Spule, deren Windungen jeweils um den ihr zugeordneten Magnetkernbereich gewickelt sind oder werden, an je einem Wandbereich der Verkapselung, welcher eine Wanddicke von höchstens 300 µm aufweist, so angebracht wird, dass dessen Außenfläche von dem zugeordneten Magnetkernbereich kontaktiert wird.
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Vorzugsweise wird der mindestens eine Magnetkernbereich an dem mindestens einen Wandbereich nach dem hermetischen Verkapseln angebracht. Sofern die mindestens eine Spule und der damit umwickelte Magnetkernbereich erst nach dem hermetischen Verkapseln an dem mikromechanischen Bauteil angebracht werden, müssen sie nicht als hitzebeständige Teile ausgebildet sein. Stattdessen können kostengünstige SMD-Bauteile (Surfaces Mount Device-Bauteile) dafür verwendet werden.
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In einem optionalen Verfahrensschritt S3 kann vor dem hermetischen Verkapseln des verstellbaren Elements an mindestens einer späteren Innenfläche des mindestens einen später von dem mindestens einen Magnetkernbereich kontaktierten Wandbereichs jeweils ein weichmagnetischer Flussleiter festgebondet werden. Bezüglich möglicher Formen des mindestens einen weichmagnetischen Flussleiters wird auf die obere Beschreibung verwiesen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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