DE112013005980T5

DE112013005980T5 - Defekterfassung bei einem Scannerspiegel

Info

Publication number: DE112013005980T5
Application number: DE112013005980.0T
Authority: DE
Inventors: Alexander Shpunt
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2015-10-22
Anticipated expiration: 2033-12-13
Also published as: KR20150085060A; CN104919356A; DE112013005980B4; CN104919356B; KR101737717B1; WO2014091435A1; US9523625B2; US20150276547A1

Abstract

Ein Überwachungsverfahren beinhaltet das Bereitstellen einer Vorrichtung (64), die einen ersten Teil (46) und einen zweiten Teil (72) und eine bewegliche Verbindung (70) umfasst, die den ersten Teil mit dem zweiten Teil verbindet. Eine elektrische Eigenschaft eines Leiterpfads (80), der die bewegliche Verbindung quert, wird gemessen, und eine Abhilfemaßnahme wird als Reaktion auf die Erfassung einer Änderung der elektrischen Eigenschaft initiiert.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Rechte an der vorläufigen US-Patentanmeldung 61/736,551, eingereicht am 13. Dezember 2012, die durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die betriebsmäßige Erprobung und Überprüfung mechanischer Vorrichtungen und insbesondere Verfahren zum Überprüfen der Integrität von Vorrichtungen, bei denen es sich um mikroelektro-mechanische Systeme (MEMS) handelt.
Hintergrund
MEMS-Vorrichtungen finden sich in einem breiten Bereich von so vielfältigen Anwendungen wie bei optischen Scannern, Drucksensoren und Beschleunigungsmessern in Automobilen und Gyroskopen, die in Rechen- und Kommunikationsvorrichtungen verwendet werden. Auf MEMS basierende optische Scanner werden beispielsweise im US-Patent 7,952,781 und in der US-Patentanmeldung 2013/0207970 beschrieben, deren Offenbarungen durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind.
Verfahren zur Überwachung des Betriebs eines Scannerspiegels sind in der Technik bekannt. Zum Beispiel beschreibt die veröffentlichte US-Patentanmeldung 2013/0250387, deren Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist, einen Sender, der so gestaltet ist, dass er einen Strahl aussendet, der Lichtimpulse umfasst, und einen Scannerspiegel, der so gestaltet ist, dass er den Strahl über einer Szene bzw. einer Stelle abtastet. Ein Empfänger ist so gestaltet, dass er das Licht, das von der Stelle reflektiert wird, empfängt und eine Ausgabe generiert, welche die Impulse angibt, die von der Stelle zurückkommen. Ein Raster ist an einer optischen Oberfläche in der Vorrichtung ausgebildet und ist so gestaltet, dass es einen Teil des Strahls in einem vorgegebenen Winkel beugt, um zu bewirken, dass der gebeugte Teil des Strahls vom Scannerspiegel zum Empfänger zurückkehrt. Eine Steuereinrichtung zur Verarbeitung der Ausgabe des Empfängers ist angeschlossen, um den gebeugten Teil zu erfassen und um eine Abtastung des Spiegels als Reaktion darauf zu überwachen.
Kurzfassung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die hierin beschrieben werden, schaffen Verfahren und Vorrichtungen, die verwendet werden können, um die Integrität mit Gelenken versehener mechanischer Vorrichtungen zu erproben und zu überprüfen.
So wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Überwachungsverfahren geschaffen, welches das Bereitstellen einer Vorrichtung beinhaltet, die einen ersten Teil und einen zweiten Teil und eine bewegliche Verbindung, die den ersten Teil mit dem zweiten Teil verbindet, beinhaltet. Eine elektrische Eigenschaft eines Leiterpfads, der die bewegliche Verbindung quert, wird gemessen. Eine Abhilfemaßnahme wird als Reaktion auf die Erfassung einer Änderung der elektrischen Eigenschaft initiiert.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet die Bereitstellung der Vorrichtung das Anwenden einer photolithographischen Bearbeitung, um den ersten und zweiten Teil der Vorrichtung und die Verbindung aus einem Substrat zu ätzen und um eine Metallleiterbahn aufzubringen, um den Leiterpfad auf einer Oberfläche des Substrats bereitzustellen. In einer offenbarten Ausführungsform beinhaltet die Vorrichtung ein mikroelektro-mechanisches System (MEMS), und das Substrat beinhaltet einen Halbleiterwafer.
Typischerweise beinhaltet das Messen der elektrischen Eigenschaft das Messen eines elektrischen Durchgangs des Leiterpfads, und das Erfassen der Änderung beinhaltet das Erfassen eines Verlustes des Durchgangs als Reaktion auf einen Defekt der Verbindung.
In einer Ausführungsform beinhaltet der erste Teil der Vorrichtung einen Spiegel, und der zweite Teil der Vorrichtung beinhaltet eine kardanische Aufhängung, und die bewegliche Verbindung beinhaltet drehbare Gelenke zwischen dem Spiegel und der kardanischen Aufhängung, und die drehbaren Gelenke werden von dem Leiterpfad gequert. Der Spiegel kann ein leitendes Material beinhalten, das einen Teil des Leiterpfads bildet. Außerdem oder zusätzlich dazu können die drehbaren Gelenke zwischen dem Spiegel und der kardanischen Aufhängung erste Gelenke beinhalten, und die Vorrichtung kann eine Basis und zweite drehbare Gelenke zwischen der kardanischen Aufhängung und der Basis beinhalten, wobei der Leiterpfad sowohl die ersten als auch die zweiten Gelenke quert. In einer offenbarten Ausführungsform beinhaltet das Bereitstellen der Vorrichtung das Richten eines Lichtstrahls auf den Spiegel, um den Strahl abzutasten, der vom Spiegel reflektiert wird, während sich der Spiegel an den Gelenken dreht, und das Initiieren der Abhilfemaßnahme beinhaltet das Unterbrechen des Lichtstrahls.
Alternativ oder zusätzlich dazu beinhaltet das Initiieren der Abhilfemaßnahme das Ausgeben eines Hinweises auf einen Defekt der Vorrichtung.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden außerdem eine mechanische Vorrichtung, die erste und zweite Teile beinhaltet, und eine bewegliche Verbindung, die den ersten Teil mit dem zweiten Teil verbindet, bereitgestellt. Ein elektrischer Pfad quert die bewegliche Verbindung. Eine Steuerschaltung ist so gestaltet, dass sie eine elektrische Eigenschaft des Leiterpfads misst und als Reaktion auf die Erfassung einer Änderung der elektrischen Eigenschaft eine Abhilfemaßnahme initiiert.
Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ihrer Ausführungsformen in Zusammenschau mit den Zeichnungen besser verstanden werden, in denen:
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 eine schematische, bildliche Darstellung eines optischen Scannerkopfs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist und
2 eine schematische, bildliche Darstellung eines Scannerspiegels mit einer Prüfschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen
In manchen Fällen muss ein struktureller Defekt einer MEMS-Vorrichtung mit minimaler Verzögerung erfasst werden. Diese Art einer schnellen Defekterfassung ist beispielsweise in auf MEMS basierenden Scannerprojektorsystemen nötig, bei denen ein Lichtstrahl von einer Laserquelle emittiert und von einem Scannerspiegel auf ein Objekt oder eine Stelle reflektiert wird, an dem bzw. an der sich einer oder mehrere Menschen befinden können. (Systeme dieser Art sind in der oben genannten veröffentlichten US-Patentanmeldung 2013/0207970 sowie in der PCT-Patentanmeldung PCT/IB2013/056101 , eingereicht am 25. Juli 2013 beschrieben, deren Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.) Falls die Integrität des Spiegels beeinträchtigt ist und der Laserstrahl nicht mehr abtastet wie vorgesehen, sollte in solchen Systemen die Lichtquelle sofort abgeschaltet werden, wenn möglich innerhalb von einigen Mikrosekunden oder weniger, um eine Überschreitung von Bestrahlungsgrenzwerten, die durch Augenschutzvorschriften vorgegeben werden, zu vermeiden.
In einem anderen Beispiel kann ein Beschleunigungsmesser, der seine strukturelle Integrität Stabilität verliert, nicht mehr in der Lage sein, eine Bewegung zu erfassen. In Anwendungen, die eine sofortige Bewegungserfassung erfordern, beispielsweise in Sicherheitsanwendungen, ist es wichtig, eine Gerätefehlfunktion zu erfassen und sofort darauf zu reagieren.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die hierin beschrieben werden, schaffen Vorrichtungen und Verfahren, die eine Echtzeitüberwachung der strukturellen Integrität von mechanischen Vorrichtungen ermöglichen und eine sofortige Abhilfemaßnahme initiieren, wenn die strukturelle Integrität beeinträchtigt ist. Diese Art einer Überwachung ist besonders nützlich bei der Defekterfassung eines Scannerspiegels, wie in der nachstehend beschriebenen Ausführungsform dargestellt, aber sie kann auch mit Vorteil in anderen Arten von MEMS-Vorrichtungen verwendet werden, ebenso wie in kleinen mechanischen Vorrichtungen anderer Arten. Die offenbarten Ausführungsformen verbinden strukturelle Integrität mit einer einfachen elektrischen Eigenschaft, beispielsweise dem elektrischen Durchgang eines bestimmten Weges, der die Vorrichtung quert (der beispielsweise anhand von Leitfähigkeit gemessen wird). Die Vorrichtung ist so gestaltet und die überwachte elektrische Eigenschaft wird so gewählt, dass sie eine scharfe Veränderung – beispielsweise einen Verlust des elektrischen Durchgangs – zeigen, wenn die Vorrichtung versagt. Die Veränderung wird auf einfache Weise mit geringer Latenz unter Verwendung einer einfachen Überwachungsschaltung gemessen.
Allgemein ausgedrückt sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf Vorrichtungen gerichtet, die wenigstens einen ersten und zweiten mechanischen Teil umfassen, die durch eine bewegliche Verbindung (oder mehrere Verbindungen) verbunden sind. Eine Steuerschaltung misst eine elektrische Eigenschaft eines Leiterpfads, die die bewegliche Verbindung quert, und initiiert eine Abhilfemaßnahme als Reaktion auf die Erfassung einer Änderung der elektrischen Eigenschaft. In Vorrichtungen, in denen der erste und zweite Teil der Vorrichtung und die Verbindung durch einen photolithographischen Prozess (beispielsweise durch Ätzen von MEMS-Vorrichtungen aus einem Halbleiterwafer) aus einem Substrat geätzt werden, kann als Teil der Verfahrensschritte eine Metallleiterbahn auf der Oberfläche des Substrats aufgebracht werden, um den Leiterpfad auf einer Oberfläche des Substrats auszubilden.
In einer bestimmten Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird, umfassen die beweglichen Verbindungen drehbare Gelenke zwischen einem Scannerspiegel und einer kardanischen Aufhängung, und der Leiterpfad quert die drehbaren Gelenke. Da der Spiegel selbst in der Regel eine leitende Beschichtung auf dem Substrat umfasst, kann diese Beschichtung Teil des Leiterpfads sein. Falls ein Gelenk im Betrieb bricht, erfasst die Steuerschaltung den Verlust des elektrischen Durchgangs und kann dann den Lichtstrahl, der vom Spiegel abgetastet wird, unterbrechen und/oder einen Hinweis auf einen Defekt der Vorrichtung ausgeben.
Der Ansatz, der von den offenbarten Ausführungsformen verfolgt wird, ist somit von Vorteil, unter anderem deswegen, weil nur eine minimale zusätzliche Schaltung zu einem vorhandenen MEMS-Design hinzugefügt werden muss. Der Leiterpfad selbst kann in den gleichen Verfahrensschritten aufgebracht werden, die verwendet werden, um andere Metallstrukturen (beispielsweise die reflektierende Spiegelfläche) in der MEMS-Vorrichtung auszubilden. Eine Defekterfassung unter Verwendung der offenbarten Verfahren ist schnell und zuverlässig, da die strukturelle Integrität direkt durch eine Schaltung gemessen werden kann, die in die MEMS-Vorrichtung eingebaut ist; und die Messung hängt nicht von irgendeinem Regelkreis des Scannersystems ab, der in der Regel viel langsamer sein kann. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erhöhen somit die Sicherheit und Robustheit von optischen Scannern, insbesondere in Anwendungen wie optischer Projektion und 3D-Mapping, und kann auch auf andere Arten von kleinen mechanischen Vorrichtungen angewendet werden.
1 ist eine schematische, bildliche Darstellung eines optischen Scannerkopfs 40 mit einer Scannerintegritätsüberwachungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Mit der Ausnahme dieser Überwachungseinrichtung an sich ähnelt der optische Scannerkopf 40 einem optischen Scannerkopf, der in der oben genannten veröffentlichten US-Patentanmeldung 2013/0207970 beschrieben ist. Der Kopf 40 wird hier der Vollständigkeit halber am Beispiel einer Vorrichtung beschrieben, in der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert werden kann, aber ohne die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf irgendeine Weise auf diese bestimmte Art der Vorrichtung zu beschränken.
Ein Sender 44, der in der Regel eine Laserdiode umfasst, emittiert Lichtimpulse zu einem polarisierenden Strahlteiler 60. Das Licht vom Sender 44 wird vom Strahlteiler 60 und dann von einem Faltungsspiegel 62 zu einem Scannermikrospiegel 46 reflektiert. Ein MEMS-Scanner 64 tastet den Mikrospiegel in X- und Y-Richtung mit der gewünschten Abtastfrequenz und -amplitude ab, was bewirkt, dass der Lichtstrahl eine Szene bzw. eine Stelle abtastet. (Der Begriff „Mikrospiegel” wird im vorliegenden Kontext einfach verwendet, um einen kleinen Spiegel zu bezeichnen, der in der Regel nicht größer ist als etwa 10 mm im Durchmesser, und möglicherweise noch kleiner. Einzelheiten des vorliegenden Mikrospiegels und des Scanners sind in 2 dargestellt.) Lichtimpulse, die von der Szene zurückgeworfen werden, treffen auf den Mikrospiegel 46, der das Licht über einen Faltungsspiegel 62 durch einen Stahlteiler 60 hindurch reflektiert. Ein Empfänger 48 erfasst die zurückgeworfenen Lichtimpulse und erzeugt entsprechende elektrische Impulse.
Eine Steuereinrichtung 30 steuert den Sender 44 und den Scanner 64 an und analysiert die Zeitverzögerung zwischen den gesendeten Impulsen und den entsprechenden Impulsen vom Empfänger 48, um die Laufzeit jedes Impulses zu messen. Auf Basis dieser Laufzeit berechnet die Steuereinrichtung die Tiefenkoordinate (Z) jedes Punktes (X, Y) in der Szene, die vom Scannerkopf 40 abgetastet wird, und erzeugt somit eine Tiefenabbildung der Szene. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das reflektierte Licht gemessen und verarbeitet werden, um andere Eigenschaften der Szene zu extrahieren. Als weitere Alternative oder darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 30 den Sender und den Scanner ansteuern, um ein Bild auf die Szene zu projizieren.
In jedem Fall überwacht die Steuereinrichtung 30 auch den mechanischen Betrieb des Scanners 64, wie hierin nachstehend beschrieben. Nach Empfang eines Hinweises auf eine Fehlfunktion ergreift die Steuereinrichtung 30 in der Regel Abhilfemaßnahmen, wie eine Unterbrechung des Strahls vom Sender 44 (möglicherweise dadurch, dass sie die Leistungsversorgung des Senders einfach abstellt) und/oder die Ausgabe einer Warnung.
Die jeweiligen mechanischen und optischen Ausführungen des in 1 dargestellten optischen Kopfes werden hier lediglich als Beispiel beschrieben. Alternative Vorrichtungsausführungen, die Überwachungsschemata der hierin beschriebenen Art beinhalten, werden ebenfalls als im Bereich der vorliegenden Erfindung liegend betrachtet.
2 ist eine schematische, bildliche Darstellung eines Spiegels 46 und von Elementen eines MEMS-Scanners 64 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieser Scanner wird entsprechend Prinzipien produziert und betrieben, die denen ähneln, die im oben genannten US-Patent 7,952,781 beschrieben sind, ermöglicht aber eine zweidimensionale Abtastung eines einzelnen Mikrospiegels, wie in der oben genannten veröffentlichten US-Patentanmeldung 2013/0207970 und in der PCT-Patentanmeldung PCT/IB2013/056101 beschrieben. Alternative Verfahren, die bei der Produktion des Scanners 64 verwendet werden können, sind in der PCT-Patentanmeldung PCT/IB2013/059531 , eingereicht am 22. Oktober 2013, beschrieben, deren Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. Alternativ dazu können die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auf andere Arten von Scannerspiegeln angewendet werden, beispielsweise dem, der von Awtar et al. in „Two-axis Optical MEMS Scanner,” Proceedings of the ASPE 2005 Annual Meeting (Norfolk, Virginia, Paper No. 1800, 2005) beschrieben wird. Als weitere Alternative können die Verfahren der Integritätsüberwachung, die hierin nachstehend beschrieben sind, mit Spiegeln verwendet werden, die nur in einer einzigen Richtung abtasten.
Der Mikrospiegel 46 wird produziert durch Anwenden eines geeigneten photolithographischen Prozesses auf ein Halbleitersubstrat 68 und dann Ätzen des Substrats, um den Mikrospiegel von einer kardanischen Aufhängung 72 zu trennen und die kardanische Aufhängung vom übrigen Substrat 68 zu trennen. Nach dem Ätzen ist der Mikrospiegel 46 (auf den eine geeignete reflektierende Beschichtung aufgebracht ist) in der Lage, sich in Bezug auf die kardanische Aufhängung 72 an Gelenken 70 um eine Achse zu drehen, während sich die kardanische Aufhängung 72 in einer orthogonalen Richtung in Bezug auf ein Substrat 68 an Gelenken 74 dreht. Der Scanner 64 kann von einem elektromagnetischen Scannerantrieb angesteuert werden, beispielsweise von der Art, die in der oben genannten PCT-Anmeldung PCT/IB2013/056101 beschrieben ist.
In einer typischen MEMS-Implementierung sind die Gelenke 70 und 74 nicht breiter als 150 μm. Die Gelenke können während des Betriebs aufgrund von Fabrikationsfehlern, Fehlfunktionen der Antriebsschaltung, physikalischer Fehlbelastung (Fallen, Aufprallen) oder Materialermüdung brechen oder reißen. Diese Arten von Defekten von einem oder mehreren von den Gelenken beeinträchtigen oder unterbrechen die Abtastung des Mikrospiegels 46, mit dem Ergebnis, dass der Strahl, der vom Mikrospiegel reflektiert wird, in einem Winkel, in dem die Abtastung aufgehört hat, fixiert bleibt. Das hierin beschriebene Verfahren einer Defekterfassung kann unabhängig von der Art und der Ursache des Defekts angewendet werden.
Um den Defekt irgendeines der Gelenke 70 und 74 zu erfassen, wird eine Leiterbahn 80 durch den Mikrospiegel 46, die kardanische Aufhängung 72 und das Substrat 68 ausgebildet, die alle Gelenke 70 und 74 quert, wie dargestellt. (Alternativ dazu kann nach Wunsch die Leiterbahn nur durch bestimmte Gelenke, beispielsweise das Gelenk 74) ausgebildet werden. Die Leiterbahn 80 kann anhand von im Stand der Technik bekannter Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltung und/oder von Mikroelektronik auf dem Substrat 68 aufgebracht werden (einschließlich aller Teile, die aus dem Substrat geätzt werden). Wenn zum Beispiel ein Metall aufgebracht wird, um eine reflektierende Beschichtung auf der Oberfläche des Mikrospiegels 46 auszubilden, kann die Leiterbahn Teil derselben Metallmaske sein wie der Mikrospiegel, und kann gleichzeitig wie der Mikrospiegel unter Verwendung der gleichen Halbleiterverfahrensschritte (wie Photoresistmusterung, Schattenmaske, Sputtern oder Galvanisieren) hergestellt werden. Obwohl in 2 um der Deutlichkeit willen eine Leiterbahn 80 dargestellt ist, die durch den Mikrospiegel 46 verläuft, kann die Metallbeschichtung auf dem Mikrospiegel an sich als Teil des Leiterpfads der Leiterbahn dienen.
Da Silicium an sich kein Isolator ist, würde es einen Teil des Stroms um die Leiterbahn 80 herum leiten. Daher kann es günstig sein, eine Isolierschicht, beispielsweise Siliciumdioxid oder Siliciumnitrid (möglicherweise selektiv gemustert), zwischen dem Siliciumwafer und der Leiterbahn einzubringen. Diese Isolierschicht kann unter Verwendung von Herstellungsverfahren, die in der Technik bekannt sind, beispielsweise LPCVD/PECVD oder thermisches Wachsenlassen mit anschließendem Mustern, produziert werden.
Alternativ dazu kann die Leiterbahn durch gemustertes Dotieren des Siliciumwafers selbst erzeugt werden, wie in der Technik bekannt ist, oder unter Verwendung anderer Verfahren, die einen Leiterpfad bilden, der in die Siliciumstruktur eingebettet oder mit dieser verbunden ist.
Um die strukturelle Integrität des Scanners 64 zu überwachen, misst eine Prüfschaltung 84 den elektrischen Durchgang zwischen Prüf-Kontaktflächen 82. Die Prüfschaltung 84 kann auf einem Substrat 68 befestigt sein oder kann in einer separaten Off-Board-Einheit vorliegen. In der Regel misst die Prüfschaltung 84 die Leitfähigkeit (oder äquivalent dazu den Widerstand) zwischen den Kontaktflächen 82. Sollte eines der Gelenke 70 oder 74 brechen oder reißen, wird der Durchgang der Leiterbahn 80, die über dieses Gelenk verläuft, unterbrochen, wodurch die elektrische Verbindung zwischen den Prüf-Kontaktflächen 82 unterbrochen wird, was zu einer sofortigen, deutlichen Abnahme der Leitfähigkeit (oder einer Erhöhung des Widerstands) führt. Alternativ dazu kann die Prüfschaltung andere elektrische Eigenschaften messen, die auf Änderungen der Leitfähigkeit der Leiterbahn hindeuten können.
Die Steuerschaltung 30 empfängt Signale von der Prüfschaltung 84, die auf den Durchgang der vermessenen Leiterbahn hinweisen. Alternativ dazu kann die Funktionalität der Prüfschaltung 84 in die Steuereinrichtung 30 selbst integriert sein (und verallgemeinernd werden die Steuereinrichtung und die Prüfschaltung hierin gemeinsam als „Steuerschaltung” bezeichnet). Sobald eine Diskontinuität erfasst wird, initiiert die Steuereinrichtung 30 die geeignete Abhilfemaßnahme, beispielsweise die Abschaltung des Senders 44 und/oder die Ausgabe eines Fehlfunktionsalarms.
Obwohl in 2 ein Leiterpfad mit einer bestimmten Topologie dargestellt ist, können in alternativen Ausführungsformen andere Leiterbahnmuster verwendet werden, je nach dem MEMS-Design und den Überwachungsanforderungen. Die Leiterbahn kann nicht nur durch Aufbringung auf dem Halbleitersubstrat (entweder auf der Vorder- oder der Rückseite), sondern alternativ auch als leitende Schicht ausgebildet werden, die anhand irgendeines anderen geeigneten Elektronikproduktionsverfahrens, das in der Technik bekannt ist, erzeugt wird. Die Vorteile des oben beschriebenen Überwachungsansatzes sind somit nicht auf die spezifische Vorrichtungsarchitektur beschränkt, die in 1 dargestellt ist, und können in anderen Arten von MEMS-Vorrichtungen verwirklicht werden, ebenso wie in mechanischen Miniaturvorrichtungen anderer Arten.
Es sei daher klargestellt, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen als Beispiele dienen und dass die vorliegende Erfindung nicht auf das beschränkt ist, was hierin oben im Einzelnen dargestellt und beschrieben worden ist. Vielmehr beinhaltet der Bereich der vorliegenden Erfindung sowohl Kombinationen und Subkombinationen der verschiedenen oben beschriebenen Merkmale als auch deren Variationen und Modifikationen, die für einen Fachmann nach Lektüre der obigen Beschreibung naheliegen und die im Stand der Technik nicht offenbart sind.

Claims

Überwachungsverfahren, umfassend: Bereitstellen einer Vorrichtung, die einen ersten Teil und einen zweiten Teil und eine bewegliche Verbindung umfasst, die den ersten Teil mit dem zweiten Teil verbindet. Messen einer elektrischen Eigenschaft eines Leiterpfads, der die bewegliche Verbindung quert, und Initiieren einer Abhilfemaßnahme als Reaktion auf die Erfassung einer Änderung der elektrischen Eigenschaft.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bereitstellung der Vorrichtung das Anwenden einer photolithographischen Bearbeitung umfasst, mit der der erste und der zweite Teil der Vorrichtung und die Verbindung aus einem Substrat geätzt werden und eine Metallleiterbahn aufgebracht wird, um den Leiterpfad auf einer Oberfläche des Substrats auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtung ein mikroelektro-mechanisches System (MEMS) umfasst und wobei das Substrat einen Halbleiterwafer umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei das Messen der elektrischen Eigenschaft das Messen eines elektrischen Durchgangs des Leiterpfads umfasst, und wobei das Erfassen der Änderung das Erfassen eines Verlustes des Durchgangs als Reaktion auf einen Defekt der Verbindung beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, wobei der erste Teil der Vorrichtung einen Spiegel umfasst und der zweite Teil der Vorrichtung eine kardanische Aufhängung umfasst, und wobei die bewegliche Verbindung drehbare Gelenke zwischen dem Spiegel und der kardanischen Aufhängung umfasst und die drehbaren Gelenke von dem Leiterpfad gequert werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Spiegel ein leitendes Material umfasst, das einen Teil des Leiterpfads bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die drehbaren Gelenke zwischen dem Spiegel und der kardanischen Aufhängung erste Gelenke umfassen, und wobei die Vorrichtung eine Basis und zweite drehbare Gelenke zwischen der kardanischen Aufhängung und der Basis umfasst, und wobei der Leiterpfad sowohl die ersten als auch die zweiten Gelenke quert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5–7, wobei das Bereitstellen der Vorrichtung das Richten eines Lichtstrahls auf den Spiegel, um den Strahl abzutasten, der vom Spiegel reflektiert wird, während sich der Spiegel an den Gelenken dreht, umfasst, und wobei das Initiieren der Abhilfemaßnahme das Unterbrechen des Lichtstrahls umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8, wobei das Initiieren der Abhilfemaßnahme das Ausgeben eines Hinweises auf einen Defekt der Vorrichtung umfasst.
Mechanische Vorrichtung, umfassend: einen ersten und zweiten Teil und eine bewegliche Verbindung, die den ersten Teil mit dem zweiten Teil verbindet. einen elektrischen Pfad, der die bewegliche Verbindung quert, und eine Steuerschaltung, die so gestaltet ist, dass sie eine elektrische Eigenschaft des Leiterpfads misst und als Reaktion auf die Erfassung einer Änderung der elektrischen Eigenschaft eine Abhilfmaßnahme initiiert.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der erste und der zweite Teil der Vorrichtung und die Verbindung aus einem Substrat geätzt werden, und wobei der elektrische Pfad eine metallene Leiterbahn umfasst, die auf einer Oberfläche des Substrats aufgebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der erste und der zweite Teil und die bewegliche Verbindung ein mikroelektro-mechanisches System (MEMS) darstellen, und wobei das Substrat einen Halbleiterwafer umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–12, wobei die elektrische Eigenschaft, die von der Steuerschaltung gemessen wird, einen elektrischen Durchgang des Leiterpfads umfasst, und wobei die erfasste Änderung einen Verlust der Kontinuität als Reaktion auf einen Defekt der Verbindung beinhaltet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–13, wobei der erste Teil der Vorrichtung einen Spiegel umfasst und der zweite Teil der Vorrichtung eine kardanische Aufhängung umfasst, und wobei die bewegliche Verbindung drehbare Gelenke zwischen dem Spiegel und der kardanischen Aufhängung umfasst, und die drehbaren Gelenke von dem Leiterpfad gequert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Spiegel ein leitendes Material umfasst, das einen Teil des Leiterpfads bildet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei die drehbaren Gelenke zwischen dem Spiegel und der kardanischen Aufhängung erste Gelenke umfassen, und wobei die Vorrichtung eine Basis und zweite drehbare Gelenke zwischen der kardanischen Aufhängung und der Basis umfasst, und wobei der Leiterpfad sowohl die ersten als auch die zweiten Gelenke quert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14–16, ferner einen Lichtsender umfassend, der so gestaltet ist, dass er einen Lichtstrahl auf den Spiegel richtet, um den Strahl abzutasten, der vom Spiegel reflektiert wird, während sich der Spiegel an den Gelenken dreht, und wobei die Abhilfemaßnahme das Unterbrechen des Lichtstrahls umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–17, wobei die Abhilfemaßnahme das Ausgeben eines Hinweises auf einen Defekt der Vorrichtung umfasst.