DE102017215575A1

DE102017215575A1 - Micromechanical device

Info

Publication number: DE102017215575A1
Application number: DE102017215575.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Finn; Peter SUDY; Helmut Grutzeck; Balazs Jatekos
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2017-09-05
Publication date: 2019-03-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mikromechanische Vorrichtung (10) mit einem Gehäuse (12) und einem in dem Gehäuse (12) angeordneten, durch zumindest ein Federelement (24a, 24b) mit dem Gehäuse verbundenen, auslenkbaren Spiegelelement (14), wobei das Gehäuse (12) zumindest eine, zu einer reflektierenden Oberfläche (14a) des Spiegelelements (14) benachbart ausgebildete Öffnung (16) aufweist, durch welche ein Lichtstrahl (15) auf das Spiegelelement (14) richtbar ist, wobei das Gehäuse (12) im Bereich der Öffnung (16) zumindest ein Begrenzungselement (18; 20a, 20b) aufweist, welches dazu ausgebildet ist, eine zumindest anteilsweise senkrecht zur Öffnung (16) gerichtete Bewegung des Spiegelelements (14) zu begrenzen.

The invention relates to a micromechanical device (10) having a housing (12) and a deflectable mirror element (14) arranged in the housing (12) and connected to the housing by at least one spring element (24a, 24b), the housing (12 ) at least one, to a reflective surface (14a) of the mirror element (14) adjacent formed opening (16) through which a light beam (15) on the mirror element (14) can be directed, wherein the housing (12) in the region of the opening (16) has at least one limiting element (18; 20a, 20b), which is designed to limit an at least partially perpendicular to the opening (16) directed movement of the mirror element (14).

Description

Die Erfindung betrifft eine mikromechanische Vorrichtung.The invention relates to a micromechanical device.

Stand der TechnikState of the art

Mikromechanische Vorrichtungen, insbesondere sogenannte mikroelektromechanische Strukturen (MEMS), die für optische Anwendungen bestimmt sind, weisen herkömmlicherweise ein Gehäuse und ein in dem Gehäuse angeordnetes, auslenkbares Spiegelelement auf, wobei das Gehäuse eine, zu einer reflektierenden Oberfläche des Spiegelelements benachbart ausgebildete Öffnung aufweist, durch welche ein Lichtstrahl auf das Spiegelelement richtbar ist.Micromechanical devices, in particular so-called microelectromechanical structures (MEMS) intended for optical applications, conventionally comprise a housing and a deflectable mirror element arranged in the housing, wherein the housing has an opening formed adjacent to a reflective surface of the mirror element which a light beam can be directed to the mirror element.

Vorstehend genanntes Spiegelelement ist in der Regel durch eine Mehrzahl von Federelementen an dem Gehäuse befestigt und um eine definierte Rotationsachse drehbar gelagert.The above-mentioned mirror element is usually attached by a plurality of spring elements to the housing and rotatably mounted about a defined axis of rotation.

Bei einer mechanischen Erschütterung des Gehäuses kann es so zu einer Beschleunigung des Spiegelelements kommen, wodurch die mit dem Spiegelelement verbundenen Federelemente übermäßig beansprucht werden.With a mechanical vibration of the housing, it may thus come to an acceleration of the mirror element, whereby the connected to the mirror element spring elements are unduly stressed.

Die DE 10 2015 224 812 A1 offenbart eine mikromechanische Vorrichtung mit einem feststehenden Element und einem auslenkbaren Element. Ferner ist an dem auslenkbaren Element eine Lichtquelle angeordnet.The DE 10 2015 224 812 A1 discloses a micromechanical device having a fixed element and a deflectable element. Furthermore, a light source is arranged on the deflectable element.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft eine mikromechanische Vorrichtung mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten, durch zumindest ein Federelement mit dem Gehäuse verbundenen, auslenkbaren Spiegelelement, wobei das Gehäuse zumindest eine, zu einer reflektierenden Oberfläche des Spiegelelements benachbart ausgebildete Öffnung aufweist, durch welche ein Lichtstrahl auf das Spiegelelement richtbar ist, wobei das Gehäuse im Bereich der Öffnung zumindest ein Begrenzungselement aufweist, welches dazu ausgebildet ist, eine zumindest anteilsweise senkrecht zur Öffnung gerichtete Bewegung des Spiegelelements zu begrenzen.The present invention provides a micromechanical device having a housing and a deflectable mirror element arranged in the housing and connected to the housing by at least one spring element, wherein the housing has at least one opening formed adjacent to a reflective surface of the mirror element, through which a light beam can be directed to the mirror element, wherein the housing in the region of the opening has at least one limiting element which is adapted to limit an at least partially directed perpendicular to the opening movement of the mirror element.

Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, durch das Vorsehen des Begrenzungselements zu vermeiden, dass das Spiegelelement beispielsweise durch eine Erschütterung der mikromechanischen Vorrichtung unkontrolliert beschleunigt wird. Durch das Vorsehen des zumindest einen Begrenzungselements kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass bei der Erschütterung der mikromechanischen Vorrichtung das Spiegelelement nur so weit anteilsweise senkrecht zur Öffnung des Gehäuses bewegbar ist, dass die das Spiegelelement mit dem Gehäuse verbindenden Federelemente nicht derart beansprucht werden, dass es zu einer Beschädigung der Federelemente oder zu einer Verstellung der Geometrie des auslenkbaren Spiegelelements kommt, da das Spiegelelement in Relation zu den Federelementen ein relativ hohes Gewicht aufweist.An idea of the present invention is to prevent the provision of the limiting element that the mirror element is accelerated uncontrollably, for example by a vibration of the micromechanical device. By providing the at least one delimiting element can be achieved in an advantageous manner that in the vibration of the micromechanical device, the mirror element is only partially movable so far proportionately perpendicular to the opening of the housing that the mirror element to the housing connecting spring elements are not claimed so that there is damage to the spring elements or to an adjustment of the geometry of the deflectable mirror element, since the mirror element has a relatively high weight in relation to the spring elements.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Advantageous embodiments and further developments emerge from the dependent claims and from the description with reference to the figures.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass sich das zumindest eine Begrenzungselement von einer ersten Wandfläche der Öffnung zu einer gegenüberliegend der ersten Wandfläche angeordneten zweiten Wandfläche der Öffnung erstreckt und wobei das zumindest eine Begrenzungselement im Bereich einer Drehachse des auslenkbaren Spiegelelements angeordnet ist. Aufgrund dessen, dass sich das zumindest eine Begrenzungselement in der Öffnung von Wandfläche zu Wandfläche erstreckt und im Wesentlichen in einem mittigen Bereich des Spiegelelements angeordnet ist, kann eine durch eine Beschleunigung des Spiegelelements bedingte, zumindest anteilsweise senkrecht zur Öffnung gerichtete Bewegung des Spiegelelements effektiv durch das Begrenzungselement begrenzt werden.According to a preferred development, it is provided that the at least one delimiting element extends from a first wall surface of the opening to a second wall surface of the opening arranged opposite the first wall surface, and wherein the at least one delimiting element is arranged in the region of an axis of rotation of the deflectable mirror element. Due to the fact that the at least one delimiting element extends in the opening from wall surface to wall surface and is arranged substantially in a central region of the mirror element, a movement of the mirror element caused by an acceleration of the mirror element, at least partially perpendicular to the opening, can be effectively achieved by the mirror element Limiting element to be limited.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse im Bereich der Öffnung ein erstes Begrenzungselement und ein zweites Begrenzungselement aufweist, wobei sich das erste Begrenzungselement von einer ersten Wandfläche der Öffnung in Richtung einer zweiten Wandfläche der Öffnung erstreckt, und wobei sich das zweite Begrenzungselement von einer zweiten Wandfläche der Öffnung in Richtung der ersten Wandfläche der Öffnung erstreckt. Durch Vorsehen des ersten Begrenzungselements und des zweiten Begrenzungselements kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass diese in Relation zu dem Spiegelelement derart positioniert werden, dass eine zumindest gleichwertige Begrenzungswirkung als bei Vorsehen eines sich durchgehend von Wandfläche zu Wandfläche der Öffnung erstreckenden Begrenzungselements ermöglicht wird.According to a further preferred development, it is provided that the housing has a first limiting element and a second limiting element in the region of the opening, wherein the first limiting element extends from a first wall surface of the opening in the direction of a second wall surface of the opening, and wherein the second limiting element extends from a second wall surface of the opening toward the first wall surface of the opening. By Provision of the first delimiting element and the second delimiting element can advantageously be achieved by positioning them in relation to the mirror element such that an at least equivalent limiting effect is made possible by providing a delimiting element extending continuously from wall surface to wall surface of the opening.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Begrenzungselement und das zweite Begrenzungselement im Bereich einer Drehachse des auslenkbaren Spiegelelements angeordnet sind, wobei zwischen benachbart zueinander angeordneten Endabschnitten des ersten Begrenzungselements und des zweiten Begrenzungselements ein Spalt ausgebildet ist. Durch Vorsehen des ersten Begrenzungselements und des zweiten Begrenzungselements mit einer derartigen Abmessung, dass zwischen den jeweiligen Endabschnitten des ersten Begrenzungselements und des zweiten Begrenzungselements der Spalt ausgebildet ist, kann in vorteilhafter Weise eine Begrenzung der durch eine Erschütterung bewirkten Bewegung des Spiegelelements zumindest anteilsweise senkrecht zur Öffnung bewirkt und gleichzeitig eine reduzierte Schattenbildung durch das Begrenzungselement auf einer Oberfläche des Spiegelelements bereitgestellt werden.According to a further preferred refinement, it is provided that the first limiting element and the second limiting element are arranged in the region of an axis of rotation of the deflectable mirror element, wherein a gap is formed between adjacent end sections of the first limiting element and the second limiting element. By providing the first delimiting element and the second delimiting element with a dimension such that the gap is formed between the respective end sections of the first delimiting element and the second delimiting element, it is advantageously possible to limit the movement of the mirror element caused by vibration at least partially perpendicular to the opening causes and at the same time a reduced shadowing provided by the limiting element on a surface of the mirror element.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das zumindest eine Begrenzungselement im Wesentlichen stabförmig ausgebildet ist. Die stabförmige Ausbildung des zumindest einen Begrenzungselements weist den Vorteil einer in Abhängigkeit einer Materialwahl guten Festigkeit sowie einer geringen Schattenbildung auf der Oberfläche des auslenkbaren Spiegelelements auf.According to a further preferred embodiment, it is provided that the at least one limiting element is substantially rod-shaped. The rod-shaped design of the at least one limiting element has the advantage of a good strength as a function of a choice of material and a low shadowing on the surface of the deflectable mirror element.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das zumindest eine Begrenzungselement einen viereckigen, insbesondere trapezförmigen, Querschnitt aufweist. Der trapezförmige Querschnitt des Begrenzungselements weist den Vorteil auf, dass aufgrund der Schrägstellung der Seitenflächen des Begrenzungselements bei schräg einfallendem Licht eine möglichst geringe Schattenbildung durch das Begrenzungselement auf der Oberfläche des auslenkbaren Spiegelelements erreichbar ist.According to a further preferred development, it is provided that the at least one delimiting element has a quadrangular, in particular trapezoidal, cross-section. The trapezoidal cross-section of the limiting element has the advantage that due to the oblique position of the side surfaces of the limiting element with obliquely incident light as low as possible shadowing is achieved by the limiting element on the surface of the deflectable mirror element.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse aus einem Substrat, vorzugsweise einem Halbleitersubstrat, ausgebildet ist, wobei die Öffnung beidseits des zumindest einen Begrenzungselements in das Gehäuse geätzt ist. Somit kann das Begrenzungselement in vorteilhafter Weise integral mit dem Gehäuse ausgebildet werden und weist somit herstellungsbedingt eine hohe Festigkeit auf.According to a further preferred development, it is provided that the housing is formed from a substrate, preferably a semiconductor substrate, wherein the opening is etched into the housing on both sides of the at least one limiting element. Thus, the limiting element can be advantageously formed integrally with the housing and thus has a high strength due to the production.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Breite des zumindest einen Begrenzungselements in Abhängigkeit eines Durchmessers der reflektierenden Oberfläche des Spiegelelements, einem maximalen Einfallswinkel des Lichtstrahls, einer tolerierbaren Verzerrung des Lichtstahls und/oder einer mechanischen Festigkeit des zumindest einen Begrenzungselements festlegbar ist. Somit kann die Breite des zumindest einen Begrenzungselements in vorteilhafter Weise in Abhängigkeit jeweiliger systemischer und/oder baulicher Anforderungen der mikromechanischen Vorrichtung festgelegt werden.According to a further preferred refinement, it is provided that a width of the at least one delimiting element can be fixed as a function of a diameter of the reflecting surface of the mirror element, a maximum angle of incidence of the light beam, a tolerable distortion of the light beam and / or a mechanical strength of the at least one delimiting element. Thus, the width of the at least one limiting element can be determined in an advantageous manner as a function of respective systemic and / or structural requirements of the micromechanical device.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das zumindest eine Begrenzungselement außerhalb eines Auslenkungsbereichs des Spiegelelements angeordnet ist, wobei eine Breite des zumindest einen Begrenzungselements zwischen 10 Mikrometer und 100 Mikrometer, vorzugsweise zwischen 25 Mikrometer und 75 Mikrometer, beträgt, und wobei der Durchmesser der reflektierenden Oberfläche des Spiegelelements zwischen 1 mm und 2 mm, vorzugsweise zwischen 1,5 mm und 1,75 mm, beträgt. Die Breite des zumindest einen Begrenzungselements ist daher in Relation zu dem Durchmesser der reflektierenden Oberfläche des Spiegelelements derart gering bemessen, dass es zu keiner nennenswerten Beeinträchtigung der optischen Eigenschaften des Spiegelelements durch eine durch das zumindest eine Begrenzungselement bedingten Schattenbildung auf dem Spiegelelement kommt.According to a further preferred refinement, it is provided that the at least one delimiting element is arranged outside a deflection region of the mirror element, wherein a width of the at least one delimiting element is between 10 microns and 100 microns, preferably between 25 microns and 75 microns, and wherein the diameter of reflective surface of the mirror element between 1 mm and 2 mm, preferably between 1.5 mm and 1.75 mm. The width of the at least one delimiting element is therefore dimensioned so small in relation to the diameter of the reflecting surface of the mirror element that there is no appreciable impairment of the optical properties of the mirror element due to shadow formation on the mirror element due to the at least one delimiting element.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Gesamtbreite eines Schattens des zumindest einen Begrenzungselements auf der reflektierenden Oberfläche des Spiegelelements durch eine erste Breite eines Schattens des zumindest einen Begrenzungselements auf der reflektierenden Oberfläche des Spiegelelements und eine zweite Breite eines durch das Spiegelelement reflektierten Lichts, das durch das zumindest eine Begrenzungselement blockiert wird, gebildet ist. Die Geometrie des zumindest einen Begrenzungselements ist somit in vorteilhafter Weise derart wählbar, dass die Gesamtbreite des Schattens des zumindest einen Begrenzungselements auf der reflektierenden Oberfläche des Spiegelelements möglichst gering ausfällt. Die Geometrie des zumindest einen Begrenzungselements kann beispielsweise in Abhängigkeit eines Auslenkungsbereichs und/oder eines maximalen Einfallwinkels des Lichtstrahls ausgebildet werden.According to a further preferred refinement, it is provided that an overall width of a shadow of the at least one delimiting element on the reflective surface of the mirror element is defined by a first width of a shadow of the at least one delimiting element on the reflective surface of the mirror element and a second width of a light reflected by the mirror element, which is blocked by the at least one limiting element is formed. The geometry of the at least one limiting element is thus advantageously selectable such that the overall width of the shadow of the at least one limiting element on the reflective surface of the mirror element is as small as possible. The geometry of the at least one limiting element can be formed, for example, as a function of a deflection range and / or a maximum angle of incidence of the light beam.

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.The described embodiments and developments can be combined with each other as desired.

Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations, not explicitly mentioned, of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments.

Figurenlistelist of figures

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.The accompanying drawings are intended to provide further understanding of the embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain principles and concepts of the invention.

Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt. Other embodiments and many of the stated advantages will become apparent with reference to the drawings. The illustrated elements of the drawings are not necessarily shown to scale to each other.

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer mikromechanischen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Querschnittsansicht der mikromechanischen Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
2a eine Draufsicht einer mikromechanischen Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 eine Draufsicht einer mikromechanischen Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
4 eine Querschnittsansicht der mikromechanischen Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
5 eine Querschnittsansicht der mikromechanischen Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Show it:

1 a schematic representation of a micromechanical device according to a first embodiment of the invention;
2 a cross-sectional view of the micromechanical device according to the first embodiment of the invention;
2a a plan view of a micromechanical device according to the first embodiment of the invention;
3 a plan view of a micromechanical device according to a second embodiment of the invention;
4 a cross-sectional view of the micromechanical device according to the second embodiment of the invention; and
5 a cross-sectional view of the micromechanical device according to the second embodiment of the invention.

In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.In the figures of the drawings, like reference characters designate like or functionally identical elements, components or components unless otherwise indicated.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer mikromechanischen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a schematic representation of a micromechanical device according to a first embodiment of the invention.

Die mikromechanische Vorrichtung 10 weist ein Gehäuse 12 und ein in dem Gehäuse 12 angeordnetes, auslenkbares Spiegelelement 14 auf. Das Gehäuse 12 weist eine, zu einer reflektierenden Oberfläche 14a des Spiegelelements 14 benachbart ausgebildete Öffnung 16 auf. Die Öffnung 16 ist derart ausgebildet, dass durch diese ein Lichtstrahl auf das Spiegelelement 14 richtbar ist. Als Lichtquelle kann beispielsweise ein Laser oder eine LED-Lichtquelle dienen.The micromechanical device 10 has a housing 12 and one in the housing 12 arranged, deflectable mirror element 14 on. The housing 12 has one, to a reflective surface 14a of the mirror element 14 adjacent trained opening 16 on. The opening 16 is formed such that through this a light beam to the mirror element 14 is correctable. For example, a laser or an LED light source can serve as the light source.

Des Weiteren weist das Gehäuse 12 im Bereich der Öffnung ein Begrenzungselement 18 auf. Das Begrenzungselement 18 ist dazu ausgebildet, eine zumindest anteilsweise senkrecht zur Öffnung 16 gerichtete Bewegung des Spiegelelements 14 zu begrenzen.Furthermore, the housing has 12 in the area of the opening a limiting element 18 on. The boundary element 18 is designed to be at least partially perpendicular to the opening 16 directed movement of the mirror element 14 to limit.

Das Begrenzungselement 18 erstreckt sich in der vorliegenden Ausführungsform von einer ersten Wandfläche 16a der Öffnung 16 zu einer gegenüberliegend der ersten Wandfläche 16a angeordneten zweiten Wandfläche 16b der Öffnung 16. Das Begrenzungselement 18 ist ferner im Bereich einer Drehachse R des auslenkbaren Spiegelelements 14 angeordnet. Dadurch kann eine gute Begrenzungswirkung durch das Begrenzungselement bewirkt werden.The boundary element 18 extends in the present embodiment of a first wall surface 16a the opening 16 to one opposite the first wall surface 16a arranged second wall surface 16b the opening 16 , The boundary element 18 is also in the range of a rotation axis R the deflectable mirror element 14 arranged. Thereby, a good limiting effect can be effected by the limiting element.

Das Begrenzungselement 18 ist darüber hinaus im Wesentlichen stabförmig ausgebildet. Alternativ kann das Begrenzungselement beispielsweise eine andere geeignete Form wie beispielsweise eine Meanderform oder eine sonstige komplexe Geometrie aufweisen.The boundary element 18 is also designed substantially rod-shaped. Alternatively, the limiting element may, for example, have another suitable shape, such as, for example, a meander shape or another complex geometry.

Eine Breite B des Begrenzungselements ist in Abhängigkeit eines Durchmessers D der reflektierenden Oberfläche 14a des Spiegelelements 14, eines maximalen Einfallswinkels des Lichtstrahls auf die reflektierende Oberfläche 14a des Spiegelelements 14, einer tolerierbaren Verzerrung des Lichtstrahls und/oder einer mechanischen Festigkeit des zumindest einen Begrenzungselements festlegbar.A width B of the limiting element is a function of a diameter D the reflective surface 14a of the mirror element 14 , a maximum angle of incidence of the light beam on the reflective surface 14a of the mirror element 14 , a tolerable distortion of the light beam and / or a mechanical strength of the at least one limiting element can be fixed.

Das Begrenzungselement ist ferner außerhalb eines Auslenkungsbereichs des Spiegelelements angeordnet. Die Breite B des Begrenzungselements beträgt zwischen 10 Mikrometer und 100 Mikrometer, vorzugsweise zwischen 25 Mikrometer und 75 Mikrometer. Der Durchmesser D der reflektierenden Oberfläche 14a des Spiegelelements 14 beträgt zwischen 1 mm und 2 mm, vorzugsweise zwischen 1,5 mm und 1,75 mm.The limiting element is furthermore arranged outside a deflection region of the mirror element. The width B of the limiting element is between 10 microns and 100 microns, preferably between 25 microns and 75 microns. The diameter D the reflective surface 14a of the mirror element 14 is between 1 mm and 2 mm, preferably between 1.5 mm and 1.75 mm.

2 zeigt eine Querschnittsansicht der mikromechanischen Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. 2 shows a cross-sectional view of the micromechanical device according to the first embodiment of the invention.

Das Begrenzungselement 18 weist in der vorliegenden Ausführungsform einen trapezförmigen Querschnitt auf, wobei eine benachbart zu dem auslenkbaren Spiegelelement 14 angeordnete Bodenfläche des Begrenzungselements 18 eine geringere Abmessung als die gegenüberliegende bzw. von dem auslenkbaren Spiegelelement abgewandte Oberseite des Begrenzungselements aufweist. Somit bewirkt das Begrenzungselement 18 eine möglichst geringe Schattenbildung auf der reflektierenden Oberfläche 14a des auslenkbaren Spiegelelements 14.The boundary element 18 has a trapezoidal cross-section in the present embodiment, wherein one adjacent to the deflectable mirror element 14 arranged bottom surface of the limiting element 18 has a smaller dimension than the opposite or remote from the deflectable mirror element top of the limiting element. Thus, the limiting element causes 18 the least possible shadowing on the reflective surface 14a the deflectable mirror element 14 ,

Ein einfallender Lichtstrahl 15 wird von der reflektierenden Oberfläche 14a des Spiegelelements in Abhängigkeit eines Einfallswinkels α in eine vorgegebene Richtung reflektiert.An incident light beam 15 is from the reflective surface 14a of the mirror element as a function of an angle of incidence α reflected in a given direction.

Eine Gesamtbreite B_G eines Schattens des Begrenzungselements 18 auf der reflektierenden Oberfläche 14a des Spiegelelements 14 wird durch eine erste Breite B₁ eines Schattens des zumindest einen Begrenzungselements 18 auf der reflektierenden Oberfläche 14a des Spiegelelements 14 und eine zweite Breite B₂ eines durch das Spiegelelement 14 reflektierten Lichts, das durch das Begrenzungselement blockiert wird, gebildet.A total width B _G a shadow of the delimiter 18 on the reflective surface 14a of the mirror element 14 is by a first width B ₁ a shadow of the at least one limiting element 18 on the reflective surface 14a of the mirror element 14 and a second width B ₂ one through the mirror element 14 reflected light, which is blocked by the limiting element formed.

2a zeigt eine Draufsicht einer mikromechanischen Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Gehäuse 12 ist aus einem Substrat, vorzugsweise einem Halbleitersubstrat, ausgebildet. Die Öffnung 16 des Gehäuses 12 ist beidseits des Begrenzungselements 18 in das Gehäuse geätzt. 2a shows a plan view of a micromechanical device according to the first embodiment of the invention. The housing 12 is formed of a substrate, preferably a semiconductor substrate. The opening 16 of the housing 12 is on both sides of the boundary element 18 etched into the housing.

Das auslenkbare Spiegelelement 14 ist durch ein erstes Federelement 24a und ein zweites Federelement 24b an dem Gehäuse 12 befestigt. Die Federelemente 24a, 24b sind vorzugsweise an jeweiligen gegenüberliegenden Endabschnitten des auslenkbaren Spiegelelements 14 jeweils im Bereich der Öffnung 16 unterhalb des Begrenzungselements 18 angeordnet. Die Federelemente 24a, 24b sind durch Siliziumelemente ausgebildet.The deflectable mirror element 14 is by a first spring element 24a and a second spring element 24b on the housing 12 attached. The spring elements 24a . 24b are preferably at respective opposite end portions of the deflectable mirror element 14 each in the area of the opening 16 below the boundary element 18 arranged. The spring elements 24a . 24b are formed by silicon elements.

3 zeigt eine Draufsicht einer mikromechanischen Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. 3 shows a plan view of a micromechanical device according to a second embodiment of the invention.

Das Gehäuse 12 weist im Bereich der Öffnung 16 ein erstes Begrenzungselement 20a und ein zweites Begrenzungselement 20b auf. Das erste Begrenzungselement 20a erstreckt sich von einer ersten Wandfläche 16a der Öffnung 16 in Richtung einer zweiten Wandfläche 16b der Öffnung 16. Das zweite Begrenzungselement 20b erstreckt sich von einer zweiten Wandfläche 16b der Öffnung 16 in Richtung der ersten Wandfläche 16a der Öffnung 16.The housing 12 points in the area of the opening 16 a first limiting element 20a and a second limiting element 20b on. The first boundary element 20a extends from a first wall surface 16a the opening 16 towards a second wall surface 16b the opening 16 , The second boundary element 20b extends from a second wall surface 16b the opening 16 towards the first wall surface 16a the opening 16 ,

Das erste Begrenzungselement 20a und das zweite Begrenzungselement 20b sind im Bereich einer Drehachse R des auslenkbaren Spiegelelements 14 angeordnet. Zwischen benachbart zueinander angeordneten Endabschnitten 20a1, 20b1 des ersten Begrenzungselements 20a und des zweiten Begrenzungselements 20b ist ein Spalt 22 ausgebildet.The first boundary element 20a and the second limiting element 20b are in the range of a rotation axis R the deflectable mirror element 14 arranged. Between adjacent end portions arranged 20a1 . 20b1 of the first limiting element 20a and the second limiting element 20b is a gap 22 educated.

Alternativ kann das erste Begrenzungselement 20a und/oder das zweite Begrenzungselement 20b an einer anderen Position an den jeweiligen Wandflächen 16a, 16b der Öffnung 16 des Gehäuses 12 angeordnet werden.Alternatively, the first limiting element 20a and / or the second limiting element 20b at a different position on the respective wall surfaces 16a . 16b the opening 16 of the housing 12 to be ordered.

4 zeigt eine Querschnittsansicht der mikromechanischen Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Das Gehäuse 12 ist aus einem Substrat, vorzugsweise einem Halbleitersubstrat, ausgebildet. Die Öffnung 16 des Gehäuses 12 ist beidseits des Begrenzungselements 18 in das Gehäuse geätzt. 4 shows a cross-sectional view of the micromechanical device according to the second embodiment of the invention. The housing 12 is formed of a substrate, preferably a semiconductor substrate. The opening 16 of the housing 12 is on both sides of the boundary element 18 etched into the housing.

Das auslenkbare Spiegelelement 14 ist durch ein (nicht dargestelltes) erstes Federelement und ein zweites Federelement an dem Gehäuse 12 befestigt. Die Federelemente sind vorzugsweise an jeweiligen gegenüberliegenden Endabschnitten des auslenkbaren Spiegelelements 14 angeordnet. Die Federelemente sind durch Siliziumelemente ausgebildet.The deflectable mirror element 14 is by a (not shown) first spring element and a second spring element on the housing 12 attached. The spring elements are preferably on respective opposite end portions of the deflectable mirror element 14 arranged. The spring elements are formed by silicon elements.

5 zeigt eine Querschnittsansicht der mikromechanischen Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. 5 shows a cross-sectional view of the micromechanical device according to the second embodiment of the invention.

Im Gegensatz zu der in 4 gezeigten Ausführungsform ist das Begrenzungselement 18 in einer von der in 4 gezeigten Querschnittsgeometrie abweichenden Form ausgebildet. Die Form des Begrenzungselements 18 ist in Abhängigkeit von einer Einstrahlcharakteristik und/oder einer mechanischen Festigkeit des Begrenzungselements festlegbar. Die Form des Begrenzungselements kann ferner durch einen Ätzvorgang zum Ausbilden der Öffnung 16 des Gehäuses 12 beeinflusst bzw. definiert werden. Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.Unlike the in 4 the embodiment shown is the limiting element 18 in one of the in 4 formed cross-sectional geometry deviating shape. The shape of the delimiter 18 is fixable in dependence on a Einstrahlcharakteristik and / or a mechanical strength of the limiting element. The shape of the restriction member may further be formed by an etching process for forming the opening 16 of the housing 12 be influenced or defined. Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto but is modifiable in a variety of ways. In particular, the invention can be varied or modified in many ways without deviating from the gist of the invention.

Beispielsweise können eine Form, Abmessung und/oder eine Beschaffenheit der Komponenten der mikromechanischen Vorrichtung abgeändert werden.For example, a shape, size and / or nature of the components of the micromechanical device may be altered.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102015224812 A1 [0005]

Claims

Micromechanical device (10) having a housing (12) and a deflectable mirror element (14) arranged in the housing (12) and connected to the housing by at least one spring element (24a, 24b), wherein the housing (12) comprises at least one to a reflective surface (14a) of the mirror element (14) adjacent formed opening (16) through which a light beam (15) on the mirror element (14) can be directed, wherein the housing (12) in the region of the opening (16) at least a limiting element (18; 20a, 20b), which is designed to limit an at least partially perpendicular to the opening (16) directed movement of the mirror element (14).

Micromechanical device after Claim 1 , characterized in that the at least one limiting element (18; 20a, 20b) extends from a first wall surface (16a) of the opening (16) to a second wall surface (16b) of the opening (16) arranged opposite the first wall surface (16a) and wherein the at least one limiting element (18; 20a, 20b) is arranged in the region of an axis of rotation (R) of the deflectable mirror element (14).

Micromechanical device after Claim 1 , characterized in that the housing (12) in the region of the opening (16) has a first limiting element (20a) and a second limiting element (20b), wherein the first limiting element (20a) from a first wall surface (16a) of the opening (16a) 16) extends in the direction of a second wall surface (16b) of the opening (16), and wherein the second delimiting element (20b) extends from a second wall surface (16b) of the opening (16) towards the first wall surface (16a) of the opening (16 ).

Micromechanical device after Claim 3 , characterized in that the first delimiting element (20a) and the second delimiting element (20b) are arranged in the region of an axis of rotation (R) of the deflectable mirror element (14), wherein between adjacent end sections (20a1, 20b1) of the first delimiting element (20a ) and the second limiting element (20b), a gap (22) is formed.

Micromechanical device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one limiting element (18; 20a, 20b) is substantially rod-shaped.

Micromechanical device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one delimiting element (18; 20a, 20b) has a quadrangular, in particular trapezoidal, cross section.

Micromechanical device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (12) is formed from a substrate, preferably a semiconductor substrate, wherein the opening (16) on both sides of the at least one limiting element (18; 20a, 20b) in the housing ( 12) is etched.

Micromechanical device according to one of the preceding claims, characterized in that a width (B) of the at least one limiting element (18; 20a, 20b) in dependence of a diameter (D) of the reflective surface (14a) of the mirror element (14), a maximum angle of incidence (A) of the light beam (15), a tolerable distortion of the light beam and / or a mechanical strength of the at least one limiting element (18; 20a, 20b) can be fixed.

Micromechanical device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one delimiting element (18; 20a, 20b) is arranged outside a deflection region of the mirror element (14), wherein a width (B) of the at least one delimiting element (18; 20a, 20b ) between 10 microns and 100 microns, preferably between 25 microns and 75 microns, and wherein the diameter (D) of the reflective surface (14a) of the mirror element (14) is between 1mm and 2mm, preferably between 1.5mm and 1.75mm.

Micromechanical device according to one of the preceding claims, characterized in that a total width (B _G ) of a shadow of the at least one delimiting element (18; 20a, 20b) on the reflecting surface (14a) of the mirror element (14) is defined by a first width (B ₁ ) a shadow of the at least one limiting element (18; 20a, 20b) on the reflecting surface (14a) of the mirror element (14) and a second width (B ₂ ) of a light reflected by the mirror element (14) through the at least one limiting element (18; 20a, 20b) is blocked.