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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem mikromechanischen Bauelement gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Mikromechanische Bauelemente mit einer an einem Substrat über eine Antriebsfeder gegenüber dem Substrat beweglich aufgehangenen Antriebsmasse und einer gegenüber der Antriebsmasse beweglich aufgehangene Prüfmasse sind allgemein bekannt. Mit einem derartigen Aufbau können mikromechanische Bauelemente am mikromechanischen Bauelement anliegende Drehraten durch Ausnutzung der Coriolis-Kraft erfassen. Hierbei wird die Prüfmasse in eine periodische Bewegung versetzt wodurch die senkrecht zur periodischen Bewegung am mikromechanischen Bauelement anliegende Drehrate eine zur Bewegungsrichtung der periodischen Bewegung und zur anliegenden Drehrate orthogonale Kraft auf die Prüfmasse wirkt und diese Kraftwirkung mithilfe von kapazitiven Elektroden messbar ist. Somit kann auf die anliegende Drehrate rückgeschlossen werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein gegenüber dem Stand der Technik mechanisch robustes, einfaches und kostengünstiges mikromechanisches Bauelement bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Antriebsfeder derart angeordnet ist, dass die Antriebsmasse und/oder die Prüfmasse die Antriebsfeder zumindest teilweise im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene umschließt.
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Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass die Antriebsfeder an das Substrat im Vergleich zum Stand der Technik näher an einen Massenmittelpunkt des mikromechanischen Bauelements bzw. näher an ein durch den Massenmittelpunkt des mikromechanischen Bauelements und in Richtung einer Antriebsrichtung verlaufenden Symmetrieachse an dem Substrat befestigt werden kann. Aufgrund einer derartig angeordneten Befestigung der Antriebsfeder an das Substrat wird die Stressempfindlichkeit des mikromechanischen Bauelements dadurch reduziert, dass eine beispielsweise aufgrund von thermischen und mechanischen Lasten durch Dehnung hervorgerufene Verformung des Substrats im Vergleich zum Stand der Technik die Befestigung der Antriebsfeder und somit auch die Antriebsfeder selbst weniger stark verformt bzw. aus einer vorgesehenen Idealposition bringt. Hierdurch wird eine besonders genaue Funktion der Antriebsfeder im Vergleich zum Stand der Technik bereitgestellt.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird somit ein mikromechanisches Bauelement bereitgestellt, wobei eine aufgrund von thermischen und mechanischen Lasten durch Dehnung entstandene Verformung des Substrats weniger kritisch ist. Durch eine Zentralaufhängung der Antriebsfeder wird die Stressempfindlichkeit von Drehratensensoren im Vergleich zum Stand der Technik reduziert.
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Somit wird ein gegenüber dem Stand der Technik mechanisch robustes, einfaches und kostengünstiges mikromechanisches Bauelement bereitgestellt.
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Bevorzugt umfasst das mikromechanische Bauelement einen Drehratensensor. Somit wird eine Reduktion der Stressempfindlichkeit von Drehratensensoren im Offset und Quadratur im Vergleich zum Stand der Technik ermöglicht.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Antriebsfeder über einen Ankerpunkt an dem Substrat befestigt ist, wobei der Ankerpunkt weniger als drei Zwölftel, bevorzugt weniger als zwei Zwölftel, besonders bevorzugt weniger als ein Zwölftel, einer Erstreckung der Antriebsmasse im Wesentlichen senkrecht zu einer durch den Massenmittelpunkt des mikromechanischen Bauelements und in Richtung einer Antriebsrichtung verlaufenden Symmetrieachse und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene von der Symmetrieachse im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene beabstandet angeordnet ist. Hierdurch wird eine besonders kompakte und einfache Aufhängung der Antriebsfeder und somit ein besonders stressunempfindliches mikromechanisches Bauelement ermöglicht.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Antriebsfeder über einen weiteren Ankerpunkt an dem Substrat befestigt ist, wobei der weitere Ankerpunkt weniger als drei Zwölftel, bevorzugt weniger als zwei Zwölftel, besonders bevorzugt weniger als ein Zwölftel, der Erstreckung der Antriebsmasse im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene von der Symmetrieachse im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene beabstandet angeordnet ist. Hierdurch wird eine besonders kompakte und einfache Aufhängung der Antriebsfeder an zwei Ankerpunkten und somit eine gezielt auf den Betrieb des mikromechanischen Bauelements abgestimmte Federkonstruktion der Antriebsfeder und gleichzeitig ein besonders stressunempfindliches mikromechanisches Bauelement ermöglicht.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das mikromechanische Bauelement eine weitere Antriebsfeder derart umfasst, dass die Antriebsmasse über die weitere Antriebsfeder gegenüber dem Substrat beweglich aufgehangen ist, wobei die weitere Antriebsfeder derart angeordnet ist, dass die Antriebsmasse und/oder die Prüfmasse die weitere Antriebsfeder zumindest teilweise im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene umschließt. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass die weitere Antriebsfeder an das Substrat im Vergleich zum Stand der Technik näher an einen Massenmittelpunkt des mikromechanischen Bauelements bzw. näher an die Symmetrieachse an dem Substrat befestigt werden kann. Aufgrund einer derartig angeordneten Befestigung der weiteren Antriebsfeder an das Substrat wird die Stressempfindlichkeit des mikromechanischen Bauelements weiter reduziert und gleichzeitig eine zu der Symmetrieachse symmetrische Ausbildung des mikromechanischen Bauelements mit zwei Antriebsfedern ermöglicht.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die weitere Antriebsfeder über einen dritten Ankerpunkt an dem Substrat befestigt ist, wobei der dritte Ankerpunkt weniger als drei Zwölftel, bevorzugt weniger als zwei Zwölftel, besonders bevorzugt weniger als ein Zwölftel, der Erstreckung der Antriebsmasse im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene von der Symmetrieachse im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene beabstandet angeordnet ist. Hierdurch wird eine besonders kompakte und einfache Aufhängung der weiteren Antriebsfeder und somit ein besonders stressunempfindliches mikromechanisches Bauelement mit zwei Antriebsfedern ermöglicht.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die weitere Antriebsfeder über einen vierten Ankerpunkt an dem Substrat befestigt ist, wobei der vierte Ankerpunkt weniger als drei Zwölftel, bevorzugt weniger als zwei Zwölftel, besonders bevorzugt weniger als ein Zwölftel, der Erstreckung der Antriebsmasse im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene von der Symmetrieachse im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene beabstandet angeordnet ist. Hierdurch wird eine besonders kompakte und einfache Aufhängung der weiteren Antriebsfeder an zwei Ankerpunkten und somit eine gezielt auf den Betrieb des mikromechanischen Bauelements abgestimmte Federkonstruktion der weiteren Antriebsfeder und gleichzeitig ein besonders stressunempfindliches mikromechanisches Bauelement ermöglicht.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das mikromechanische Bauelement einen elektrisch aktiven Antrieb zum Antreiben der Antriebsmasse umfasst, wobei der Antrieb dichter an einem Massenmittelpunkt des mikromechanischen Bauelements als die Antriebsfeder und/oder die weitere Antriebsfeder angeordnet ist. Hierdurch wird ein besonders kompaktes und gleichzeitig stressunempfindliches mikromechanisches Bauelement ermöglicht.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das mikromechanische Bauelement einen elektrisch aktiven Antrieb zum Antreiben der Antriebsmasse umfasst, wobei der Antrieb weiter von einem Massenmittelpunkt des mikromechanischen Bauelements als die Antriebsfeder und/oder die weitere Antriebsfeder angeordnet ist. Hierdurch wird ein kompaktes und gleichzeitig besonders stressunempfindliches mikromechanisches Bauelement ermöglicht.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Antriebsmasse eine Wippenstruktur umfasst. Hierdurch wird vorteilhaft eine mechanische Synchronisation eines ersten Teils der Antriebsmasse und eines zweiten Teils der Antriebsmasse ermöglicht. Insbesondere wird hierdurch eine gegenphasige Schwingung des ersten Teils der Antriebsmasse und des zweiten Teils der Antriebsmasse und gleichzeitig eine Reduzierung von Störmoden ermöglicht.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Wippenstruktur an dem Substrat über eine Wippenfeder des mikromechanischen Bauelements gegenüber dem Substrat beweglich aufgehangen ist. Bevorzugt ist die Wippenfeder derart angeordnet, dass die Antriebsmasse und/oder die Prüfmasse die Wippenfeder zumindest teilweise im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene umschließt. Hierdurch wird ein besonders kompaktes und stressunempfindliches mikromechanisches Bauelement ermöglicht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1, 2 und 3 zeigen in schematischen Darstellungen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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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.
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In 1, 2 und 3 sind in schematischen Darstellungen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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Hierbei zeigen 1, 2 und 3 jeweils ein mikromechanisches Bauelement 1 mit einem sich entlang einer Haupterstreckungsebene 100 des mikromechanischen Bauelements 1 erstreckenden Substrat 3. Außerdem zeigen 1, 2 und 3, dass das jeweilige mikromechanische Bauelement 1 eine an dem Substrat 3 über eine Antriebsfeder 5 des mikromechanischen Bauelements 1 gegenüber dem Substrat 3 beweglich aufgehangene Antriebsmasse 7 umfasst. Des Weiteren umfasst das mikromechanische Bauelement 1 eine gegenüber der Antriebsmasse 7 beweglich aufgehangene und in 1, 2 und 3 nicht dargestellte Prüfmasse. Hierbei ist die Prüfmasse bevorzugt auf einer entgegen einer Antriebsrichtung 101 gelegenen Seite der Antriebsmasse 7 angeordnet und an die Antriebsmasse 7 mit Federn gekoppelt. Erfindungsgemäß ist die in 1, 2 und 3 dargestellte Antriebsfeder 5 derart angeordnet, dass die Antriebsmasse 7 und/oder die Prüfmasse die Antriebsfeder 5 zumindest teilweise im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 umschließt. Bevorzugt umschließt die Antriebsmasse 7 und/oder die Prüfmasse die Antriebsfeder 5 derart, dass in einer parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 verlaufenden Ebene die Antriebsfeder 5 entweder durch die Antriebsmasse 7 oder durch die Prüfmasse oder durch die Antriebsmasse 7 und durch die Prüfmasse vollständig umschlossen ist.
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Des Weiteren ist in 1, 2 und 3 beispielshaft dargestellt, dass die Antriebsfeder 5 über einen Ankerpunkt 9 an dem Substrat 3 befestigt ist. Hierbei ist beispielhaft dargestellt, dass der Ankerpunkt 9 weniger als ein Zwölftel einer Erstreckung der Antriebsmasse 7 im Wesentlichen senkrecht zu einer durch den Massenmittelpunkt 301 des mikromechanischen Bauelements 1 und in Richtung einer Antriebsrichtung 101 verlaufenden Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 von der Symmetrieachse 201 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 beabstandet angeordnet ist. Alternativ ist beispielweise auch vorgesehen, dass der Ankerpunkt 9 weniger als drei Zwölftel, bevorzugt weniger als zwei Zwölftel, einer Erstreckung der Antriebsmasse 7 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 von der Symmetrieachse 201 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 beabstandet angeordnet ist.
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Außerdem ist in 1 beispielhaft dargestellt, dass die Antriebsfeder 5 über einen weiteren Ankerpunkt 11 an dem Substrat 3 befestigt ist, wobei der weitere Ankerpunkt 11 weniger als ein Zwölftel der Erstreckung der Antriebsmasse 7 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 von der Symmetrieachse 201 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 beabstandet angeordnet ist. Alternativ ist beispielweise auch vorgesehen, dass der weitere Ankerpunkt 11 weniger als drei Zwölftel, bevorzugt weniger als zwei Zwölftel, der Erstreckung der Antriebsmasse 7 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 von der Symmetrieachse 201 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 beabstandet angeordnet ist.
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1, 2 und 3 zeigen beispielshaft, dass das jeweilige mikromechanische Bauelement 1 eine weitere Antriebsfeder 13 derart umfasst, dass die Antriebsmasse 7 über die weitere Antriebsfeder 13 gegenüber dem Substrat 3 beweglich aufgehangen ist. Beispielsweise ist die weitere Antriebsfeder 13 derart angeordnet, dass die Antriebsmasse 7 und/oder die Prüfmasse die weitere Antriebsfeder 13 zumindest teilweise im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 umschließt. Hierbei ist die weitere Antriebsfeder 13 über einen dritten Ankerpunkt 15 an dem Substrat 3 befestigt, wobei der dritte Ankerpunkt 15 weniger als ein Zwölftel der Erstreckung der Antriebsmasse 7 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 von der Symmetrieachse 201 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 beabstandet angeordnet ist. Alternativ ist auch vorgesehen, dass der dritte Ankerpunkt 15 weniger als drei Zwölftel, bevorzugt weniger als zwei Zwölftel, der Erstreckung der Antriebsmasse 7 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 von der Symmetrieachse 201 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 beabstandet angeordnet ist.
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Bei dem in 1 beispielhaft dargestellten mikromechanisches Bauelement 1 ist die weitere Antriebsfeder 13 über einen vierten Ankerpunkt 17 an dem Substrat 3 befestigt. Hierbei ist der vierte Ankerpunkt 17 weniger als ein Zwölftel der Erstreckung der Antriebsmasse 7 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 von der Symmetrieachse 201 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 beabstandet angeordnet. Alternativ ist auch vorgehen, dass der vierte Ankerpunkt 17 weniger als drei Zwölftel, bevorzugt weniger als zwei Zwölftel, der Erstreckung der Antriebsmasse 7 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 von der Symmetrieachse 201 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 beabstandet angeordnet ist.
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Die in 1, 2 und 3 beispielhaft dargestellten mikromechanischen Bauelemente 1 umfassen jeweils einen elektrisch aktiven Antrieb 19 zum Antreiben der Antriebsmasse 7. In 1 und in 2 ist beispielhaft dargestellt, dass der Antrieb 19 dichter an dem Massenmittelpunkt 301 des mikromechanischen Bauelements 1 als die Antriebsfeder 5 und die weitere Antriebsfeder 13 angeordnet ist. Außerdem ist in 3 beispielhaft dargestellt, dass der Antrieb 19 weiter von dem Massenmittelpunkt 301 des mikromechanischen Bauelements 1 als die Antriebsfeder 5 und die weitere Antriebsfeder 13 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist erfindungsgemäß beispielhaft vorgesehen, dass die Antriebsfedern in der Mitte des Sensors bzw. möglichst nahe an dem Massenmittelpunkt 301 des mikromechanischen Bauelements 1 aufgehangen werden. Dies ist erfindungsgemäß beispielsweise in der Bildebene der 1, 2 und 3 oberhalb oder unterhalb des elektrisch aktiven Antriebs 19 vorgesehen.
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Der Antrieb 19 umfasst beispielhaft zwei an dem Substrat 3 verankerte Kammstrukturen, wobei die verankerten Kammstrukturen gegenüber dem Substrat 3 bewegungsstarr ausgebildet sind. Die Kammstrukturen des Antriebs 19 greifen in zwei Kammstrukturen der Antriebsmasse 7, eine erste Kammstruktur des ersten Teils der Antriebsmasse 7 und eine zweite Kammstruktur des zweiten Teils der Antriebsmasse 7, ein und bewirken durch gezielte Steuerung eine antiparallele Auslenkung des ersten Teils der Antriebsmasse 7 und des zweiten Teils der Antriebsmasse 7.
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In 1, 2 und 3 ist außerdem dargestellt, dass das jeweilige mikromechanische Bauelement 1 eine Antriebsdetektionseinheit mit zwei an dem Substrat 3 festverankerten Antriebsdetektionskammstrukturen umfasst. Hierbei greifen die Antriebsdetektionskammstrukturen in zwei weitere Kammstrukturen der Antriebsmasse 7 ein. Hierdurch wird eine Auslenkung der Antriebsmasse 7 detektierbar und über eine geschlossene Regelschleife eine gezielte Regelung des Antriebs 19 der Antriebsmasse 7 ermöglicht.
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Des Weiteren umfassen bei den in 1, 2 und 3 beispielhaft dargestellten mikromechanischen Bauelementen 1 die Antriebsmasse 7 eine Wippenstruktur 21, wobei die Wippenstruktur 21 an dem Substrat 3 über eine Wippenfeder 23 des mikromechanischen Bauelements 1 gegenüber dem Substrat 3 beweglich aufgehangen ist.
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In 1, 2 und 3 ist beispielhaft dargestellt, dass die Antriebsfeder 5 und die weitere Antriebsfeder 13 jeweils vier Federschenkel umfassen. Bevorzugt umfasst jeder der vier Federschenkel jeweils eine Biegefeder. Hierbei sind jeweils zwei Federschenkel der Antriebsfeder 5 und der weiteren Antriebsfeder 13 mit der Antriebsmasse 7 und jeweils einem biegefesten Balken der Antriebsfeder 5 und der weiteren Antriebsfeder 13 verbunden. Außerdem sind jeweils zwei weitere Federschenkel der Antriebsfeder 5 und der weiteren Antriebsfeder 13 mit jeweils dem biegefesten Balken der Antriebsfeder 5 und der weiteren Antriebsfeder 13 und mit dem Substrat 3 verbunden.
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In 1 ist beispielhaft dargestellt, dass ein erster Federschenkel der zwei weiteren Federschenkel der Antriebsfeder 5 über den Ankerpunkt 9 und ein zweiter Federschenkel der zwei weiteren Federschenkel der Antriebsfeder 5 über den weiteren Ankerpunkt 11 an dem Substrat 3 befestigt sind. Außerdem zeigt 1 beispielhaft, dass ein dritter Federschenkel der zwei weiteren Federschenkel der weiteren Antriebsfeder 13 über den dritten Ankerpunkt 15 und ein vierter Federschenkel der zwei weiteren Federschenkel der weiteren Antriebsfeder 13 über den vierten Ankerpunkt 17 an dem Substrat 3 befestigt sind.
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In 2 und 3 ist beispielhaft dargestellt, dass der erste Federschenkel der zwei weiteren Federschenkel der Antriebsfeder 5 über den Ankerpunkt 9 und der zweite Federschenkel der zwei weiteren Federschenkel der Antriebsfeder 5 ebenfalls über den Ankerpunkt 9 an dem Substrat 3 befestigt sind. 2 und 3 zeigen auch, dass der dritte Federschenkel der zwei weiteren Federschenkel der weiteren Antriebsfeder 13 über den dritten Ankerpunkt 15 und der vierte Federschenkel der zwei weiteren Federschenkel der weiteren Antriebsfeder 13 ebenfalls über den dritten Ankerpunkt 15 an dem Substrat 3 befestigt sind. Mit anderen Worten werden die Federschenkel an den gleichen Substratpunkt verankert. Dadurch sind die Aufhängungspunkte der Antriebsfedern näher zum geometrischen Zentrum des Sensors was zu einer Reduktion der Auswirkung von Substratverzerrungen führt.
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Die in 1, 2 und 3 beispielhaft dargestellte Wippenfeder 23 umfasst drei Federschenkel, wobei die drei Federschenkel jeweils eine Biegefeder umfassen. Hierbei ist ein Federschenkel der Wippenfeder 23 mit der Antriebsmasse 7 und mit einem biegefesten Balken der Wippenfeder 23 verbunden. Außerdem ist ein weiterer und ein dritter Federschenkel der Wippenfeder 23 jeweils mit dem biegefesten Balken der Wippenfeder 23 und jeweils mit dem Substrat 3 verbunden. Hierbei ist der weitere Federschenkel der Wippenfeder 23 über einen fünften Ankerpunkt 25 und der dritte Federschenkel der Wippenfeder 23 über einen sechsten Ankerpunkt 27 an dem Substrat 3 befestigt.
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In 1, 2 und 3 ist beispielhaft dargestellt, dass der Federschenkel, der weitere Federschenkel und der dritte Federschenkel der Wippenfeder 23 im Wesentlichen parallel zu der Symmetrieachse 201 und die Federbalken der Antriebsfeder 5 und der weiteren Antriebsfeder 13 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 angeordnet sind. Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise eine antiparallele Auslenkung des ersten Teils der Antriebsmasse 7 und des zweiten Teils der Antriebsmasse 7 und eine Wippbewegung der Wippenstruktur 21 ermöglicht.
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Des Weiteren ist in 1, 2 und 3 beispielhaft dargestellt, dass der weitere Federschenkel und der dritte Federschenkel der Wippenfeder 23 weniger als ein Sechzigstel, bevorzugt weniger als ein Fünfundsechzigstel, besonders bevorzugt weniger als ein Einundachtzigstel, der Erstreckung der Antriebsmasse 7 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 von der Symmetrieachse 201 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 beabstandet angeordnet sind. Hierdurch wird ein besonders stressunempfindliches und kompaktes mikromechanisches Bauelement 1 ermöglicht.
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Ferner ist in 1, 2 und 3 beispielhaft dargestellt, dass der fünfte Ankerpunkt 25 und der sechste Ankerpunkt 27 weniger als ein Sechzigstel, bevorzugt weniger als ein Fünfundsechzigstel, besonders bevorzugt weniger als ein Einundachtzigstel, der Erstreckung der Antriebsmasse 7 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 von der Symmetrieachse 201 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 beabstandet angeordnet sind. Hierdurch wird ein besonders stressunempfindliches und kompaktes mikromechanisches Bauelement 1 ermöglicht.
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Bevorzugt umfasst das mikromechanische Bauelement 1 neben der Prüfmasse eine weitere Prüfmasse. Besonders bevorzugt ist die Prüfmasse an den ersten Teil der Antriebsmasse 7 mit einer oder mehreren Federn und die weitere Prüfmasse an den zweiten Teil der Antriebsmasse 7 mit einer oder mehreren Federn derart gekoppelt, dass eine aufgrund einer an dem mikromechanischen Bauelement 1 anliegenden Drehrate an der Prüfmasse und der weiteren Prüfmasse im Wesentlichen senkrecht zu der Antriebsrichtung 101 anliegende Kraftwirkung detektierbar ist. Hierdurch wird vorteilhaft eine differentielle Detektion einer Drehrate mit dem erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelement 1 ermöglicht.
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Bevorzugt umfassen die in 1, 2 und 3 dargestellten erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelemente 1 jeweils außerdem eine weitere Struktur, wobei die jeweilige weitere Struktur im Wesentlichen der in der 1, 2 und 3 jeweils dargestellten Struktur entspricht. Hierbei ist die weitere Struktur bevorzugt derart ausgebildet und angeordnet, dass die weitere Struktur einem durch eine senkrecht zu der Haupterstreckungsebene 100 und senkrecht zu der Symmetrieachse 201 verlaufenden Spiegelebene erzeugtes Spiegelbild der in der 1, 2 und 3 jeweils dargestellten Struktur entspricht.
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Bevorzugt umfasst das mikromechanische Bauelement 1 neben der Antriebsfeder 5 und der weiteren Antriebsfeder 13 eine dritte Antriebsfeder und eine vierte Antriebsfeder. Mit anderen Worten umfasst das mikromechanische Bauelement 1 vier Hauptfedern mit jeweils zwei Ankerpunkten, wobei die Ankerpunkte im Wesentlichen wie oben beschrieben angeordnet und ausgebildet sind. Erfindungsgemäß bevorzugt sind die Ankerpunkte weniger als drei Zwölftel, bevorzugt weniger als zwei Zwölftel, besonders bevorzugt weniger als ein Zwölftel, der Erstreckung der Antriebsmasse 7 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 von der Symmetrieachse 201 im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse 201 und im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 beabstandet angeordnet. Somit wird vorteilhaft ein Versatz dieser Ankerpunkte wegen sich ändernder mechanischer oder thermischer Last des Substrats 3 reduziert und somit auch ein Einfluss sich ändernder mechanischer oder thermischer Last des Substrats 3 auf Abgleichparameter beispielsweise für die Kalibrierung des mikromechanischen Bauelements 1 reduziert. Insbesondere wird auf vorteilhafte Weise dieser Versatz dadurch verringert, dass die Ankerpunkte, insbesondere der Ankerpunkt 9, der weitere Ankerpunkt 11, der dritte Ankerpunkt 15, der vierte Ankerpunkt 17, der fünfte Ankerpunkt 25 und der sechste Ankerpunkt 27 sowie die jeweiligen Ankerpunkte der weiteren Struktur, im Vergleich zum Stand der Technik näher zusammengebracht bzw. näher zum geometrischen Zentrum des Sensors bzw. zu dem Massenmittelpunkt 301 des mikromechanischen Bauelement 1 angeordnet sind. Somit wird ein mikromechanisches Bauelement 1 mit einem Antriebskonzept bereitgestellt, bei dem die Aufhängung der Antriebsfedern mittig ober- oder unterhalb platziert sind, und die Bewegung von dem Antrieb 19 an die Prüfmassen durch eine Koppelstruktur bzw. durch die Antriebsmasse 7 bzw. zwei Antriebsmassen und Federn zwischen der Antriebsmasse 7 bzw. den Antriebsmassen und der Prüfmasse bzw. den Prüfmassen übertragen wird.
