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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Ifd. Nummer 16/125604, die am 7. September 2018 unter dem Anwaltsdokument Nr. G0766.70238US00 und mit dem Titel „Z AXIS ACCELEROMETER USING VARIABLE VERTICAL GAPS“ eingereicht wurde und die hier gemäß 35 USC §119(e) durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf Mikroelektromechaniksystem-Beschleunigungsmesser (MEMS-Beschleunigungsmesser).
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Hintergrund
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Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser sind lineare Beschleunigungsmesser, die die Beschleunigung entlang der Z-Achse erfassen. Einige solcher Beschleunigungsmesser haben einen Wippenaufbau mit einer Platte oder einem Balken, die bzw. der sich als Antwort auf die Beschleunigung der Vorrichtung in z-Richtung um einen zentralen Anker dreht.
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Kurzfassung der Offenbarung
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Es werden Z-Achsen-Mikroelektromechaniksystem-Beschleunigungsmesser (Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser) beschrieben. Die Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser sind vom Wippentyp, bei dem ein Schwenkbalken über einem Substrat aufgehängt ist. Ein ungleichmäßiger Lückenabstand zwischen dem Schwenkbalken und dem Substrat ist bereitgestellt, um die Empfindlichkeit des Beschleunigungsmessers gegenüber der Z-Achsen-Beschleunigung zu erhöhen. In einigen Ausführungsformen wird der ungleichmäßige Lückenabstand durch eine oder mehrere Substratschichten erzeugt, wie beispielsweise eine oder mehrere Schichten aus Polysilicium auf dem Substrat, über dem der Schwenkbalken aufgehängt ist. In einigen Ausführungsformen wird der ungleichmäßige Lückenabstand durch Verwendung eines oder mehrerer Höcker auf dem Balken erzeugt. In einigen Ausführungsformen werden sowohl Substratschichten als auch Höcker verwendet, um einen ungleichmäßigen Lückenabstand für verschiedene Elektroden des Beschleunigungsmessers bereitzustellen. Der ungleichmäßige Lückenabstand kann eine Lücke mit verringerter Höhe aufweisen, was zu einer erhöhten Empfindlichkeit des Beschleunigungsmessers gegenüber Z-Achsen-Beschleunigungen führt.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung wird ein Z-Achsen-Mikroelektromechaniksystem-Beschleunigungsmesser (Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser) mit ungleichmäßigen Elektrodenabständen geschaffen. Der Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser weist ein Substrat, einen schwenkbaren Balken, der durch einen Anker mit dem Substrat gekoppelt und so ausgebildet ist, dass er um den Anker schwenkt, eine leitfähige Schicht, die auf dem Substrat angeordnet ist, und eine im Wesentlichen kontinuierliche Signalelektrode, die auf dem Substrat über der leitfähigen Schicht angeordnet ist und von dem schwenkbaren Balken durch eine erste Lücke mit einem ersten Abstand getrennt ist, auf. Eine Referenzelektrode kann auf dem Substrat angeordnet und durch eine zweite Lücke mit einem zweiten Abstand, der größer als der erste Abstand ist, von dem schwenkbaren Balken getrennt sein.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung wird ein Z-Achsen-Mikroelektromechaniksystem-Beschleunigungsmesser (Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser) mit mehreren Elektrodenabständen geschaffen, der aufweist: ein Siliziumsubstrat mit einer oberen Oberfläche, einen schwenkbaren Balken, der über der oberen Oberfläche des Siliziumsubstrats aufgehängt ist, eine Referenzelektrode, die in einem ersten Abstand von der oberen Oberfläche des Siliziumsubstrats positioniert ist und durch eine erste Lücke mit einem ersten Lückenabstand von dem schwenkbaren Balken getrennt ist, und eine im Wesentlichen kontinuierliche Signalelektrode, die in einem zweiten Abstand, der größer als der erste Abstand ist, von der oberen Oberfläche des Siliziumsubstrats positioniert ist und durch eine zweite Lücke von dem schwenkbaren Balken getrennt ist, die einen zweiten Lückenabstand aufweist, der kleiner als der erste Lückenabstand ist.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung wird ein Z-Achsen-Mikroelektromechaniksystem-Beschleunigungsmesser (Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser) mit mehreren Elektrodenabständen geschaffen, der ein Siliziumsubstrat mit einer oberen Oberfläche, einen schwenkbaren Balken, der über der oberen Oberfläche des Siliziumsubstrats aufgehängt ist, und Mittel zum Detektieren einer Bewegung des schwenkbaren Balkens aufweist.
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Figurenliste
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Verschiedene Aspekte und Ausführungsformen der Anwendung werden unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren beschrieben. Es versteht sich, dass die Figuren nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet sind. Elemente, die in mehreren Figuren vorkommen, sind in allen Figuren, in denen sie vorkommen, mit demselben Bezugszeichen bezeichnet.
- 1A ist eine schematische Querschnittsansicht eines Z-Achsen-Beschleunigungsmessers mit Signal- und Referenzelektroden in unterschiedlichen Abständen von dem Beschleunigungsmesserbalken in einem Zustand von Beschleunigung gleich null gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
- 1 B ist eine schematische Querschnittsansicht des Z-Achsen-Beschleunigungsmessers von 1A in einem Zustand einer Beschleunigung ungleich null gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
- 2A ist ein Querschnitt eines Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmessers mit Signal- und Referenzelektroden in unterschiedlichen Abständen von dem Beschleunigungsmesserbalken gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
- 2B ist eine Draufsicht auf bestimmte Komponenten des Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmessers von 2A.
- 2C ist eine Alternative zu 2B, bei der die Referenzelektrode eine geschlossene Kontur bildet.
- 3A ist eine schematische Querschnittsansicht eines Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmessers mit ungleichmäßigen Elektrodenabständen und Höckern an einer Unterseite des Beschleunigungsmesserbalkens gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
- 3B zeigt eine Unteransicht eines Abschnitts des Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmessers von 3A.
- 4 ist ein Querschnitt eines Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmessers mit Signal- und Referenzelektroden in unterschiedlichen Abständen von dem Beschleunigungsmesserbalken, der sowohl erhöhte Signalelektroden als auch eine nicht planare Unterseitenkontur des Balkens aufweist, gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
- 5 zeigt ein System, das einen Z-Achsen-Beschleunigungsmesser der hier beschriebenen Typen verwendet, gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
- 6 zeigt ein industrielles Ausrüstungsstück, auf dem drei Z-Achsen-Beschleunigungsmesser der hier beschriebenen Typen angeordnet sind, gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
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Genaue Beschreibung
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Es werden Wippen-Z-Achsen-Mikroelektromechaniksystem-Beschleunigungsmesser (Wippen-Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser) mit kleinen und/oder ungleichmäßigen (oder variablen) Lückenabständen zwischen dem beweglichen Balken (oder der Platte) und dem darunterliegenden Substrat aufweisen. Die Empfindlichkeit eines Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmessers kann von dem Abstand zwischen der oberen Oberfläche des Substrats und den Enden des über dem Substrat aufgehängten Schwenkbalkens abhängen. Je größer der Abstand, desto geringer ist die Empfindlichkeit. Umgekehrt können kleinere Lückenabstände zu einer höheren Empfindlichkeit führen. Darüber hinaus korrelieren höhere Betriebsfrequenzen typischerweise mit einer geringeren Vorrichtungsempfindlichkeit, da Empfindlichkeit und Frequenz für Wippen-Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser umgekehrt proportional sind. Daher kann die Verwendung kleiner Lückenabstände zwischen dem Balken und der oberen Oberfläche des Substrats - und Ansteuer- und/oder Erfassungselektroden (hier manchmal als „Signalelektroden“ bezeichnet) auf der oberen Oberfläche des Substrats - besonders nützlich sein, um einen Hochfrequenzbetrieb des Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmessers durch Bereitstellen erhöhter Empfindlichkeit zu ermöglichen. Darüber hinaus kann die Verwendung unterschiedlicher (oder ungleichmäßiger) Lückenabstände zwischen dem Schwenkbalken und dem Substrat einen Betrieb mit höherer Empfindlichkeit ermöglichen und daher besonders bei hohen Betriebsfrequenzen nützlich sein. Die unterschiedlichen Lückenabstände können unter Verwendung verschiedener Strukturen mit unterschiedlichen Höhen (oder Erhebungen) auf dem Substrat erzeugt werden. Gemäß einigen Aspekten der Technologie kann ein Betrieb mit höherer Frequenz und höherer Empfindlichkeit unter Verwendung der hier beschriebenen Techniken erreicht werden.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung weist ein Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser ungleichmäßige (oder variable) Elektrodenabstände in Bezug auf den Wippenbalken des Beschleunigungsmessers auf. Der Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser weist in einigen Ausführungsformen sowohl Signal- als auch Referenzelektroden auf, die auf dem Substrat unter dem Balken angeordnet sind, wobei die Signalelektrode(n) im Wesentlichen kontinuierlich sind. Die Signalelektrode(n) können verwendet werden, um eine Bewegung des Balkens anzutreiben und/oder zu erfassen, beispielsweise ein Schwenken des Balkens um einen Drehpunkt. Die Referenzelektrode(n) können verwendet werden, um den Ladungsbereich in dem Balken zu begrenzen, der einer bestimmten Signalelektrode entspricht. Die Masse des Balkens kann in Bezug auf seine Drehachse im Ungleichgewicht sein, beispielsweise indem eine Seite des Balkens länger ist als die andere Seite des Balkens, die durch die Drehachse des Balkens getrennt ist. Die Referenzelektroden ermöglichen es, den durch die Drehachse getrennten Bereich des Ladungsaufbaus auf beiden Seiten des Balkens relativ gleich zu halten. Der Balken kann sowohl über Signalelektroden als auch über Referenzelektroden liegen, wobei der Abstand zwischen dem Balken und den Signalelektroden unterschiedlich ist und zumindest in einigen Fällen kleiner ist als der Abstand zwischen dem Balken und den Referenzelektroden. Die unterschiedlichen Lückenabstände können den Hochfrequenzbetrieb erleichtern, während unerwünschtes Vorrichtungsverhalten wie etwa das Auftreffen und/oder Anhaften des Balkens auf dem darunterliegenden Substrat vermieden wird.
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Die oben beschriebenen Aspekte und Ausführungsformen sowie zusätzliche Aspekte und Ausführungsformen sind weiter unten beschrieben. Diese Aspekte und/oder Ausführungsformen können einzeln, alle zusammen oder in beliebiger Kombination von zwei oder mehr verwendet werden, da die Anmeldung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung weist ein Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser eine Referenzelektrode und eine im Wesentlichen kontinuierliche Signalelektrode auf, die in unterschiedlichen Abständen von dem schwenkbaren Balken des Beschleunigungsmessers angeordnet sind. 1A und 1B zeigen schematische Querschnittsdiagramme eines nicht einschränkenden Beispiels eines solchen Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmessers. Der Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser 100 weist einen schwenkbaren Balken (oder eine schwenkbare Platte) 102, der zum Schwenken um einen Drehpunkt 104 ausgebildet ist, eine positive Signalelektrode Dp, eine negative Signalelektrode Dn und Referenzsignalelektroden Vcm, auf. Die Signal- und Referenzelektroden können auf einem Substrat angeordnet sein, das unter dem schwenkbaren Balken 102 liegt, wie es in den nachfolgenden Figuren gezeigt ist. Optional kann ein Anker an dem Drehpunkt 104 mit dem schwenkbaren Balken 102 gekoppelt sein, wie es in den nachfolgenden Figuren gezeigt ist, obwohl alternative Arten des Verbindens des schwenkbaren Balkens 102 mit einem Träger oder Substrat möglich sind.
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Der schwenkbare Balken 102, der auch als Platte, Prüfmasse, Wippe oder mit anderer ähnlicher Terminologie bezeichnet werden kann, kann ein beliebiger geeigneter schwenkbarer Balken sein, da die Anwendung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist. Der schwenkbare Balken 102 kann aus einem beliebigen geeigneten Material wie einem Halbleiter gebildet sein. In einigen Ausführungsformen besteht der schwenkbare Balken 102 aus dotiertem Silizium mit einem Dotierungsgrad, der ausreicht, um den Balken leitfähig zu machen. Auf diese Weise kann der schwenkbare Balken mit den Elektroden Dp, Dn und Vcm Kapazitäten bilden. Alternative Konstruktionen können das Ausbilden unterschiedlicher Elektroden auf dem schwenkbaren Balken 102 aufweisen, anstatt den Balken zu dotieren. Der schwenkbare Balken ist in mindestens einigen Ausführungsformen asymmetrisch um den Drehpunkt 104, um die Drehung als Antwort auf eine Beschleunigung in der Z-Richtung zu erleichtern. Beispielsweise kann der Abschnitt 103a des schwenkbaren Balkens 102 auf der linken Seite des Drehpunkts 104 eine geringere Masse aufweisen als der Abschnitt 103b auf der rechten Seite des Drehpunkts 104. In einigen Ausführungsformen kann der Abschnitt 103a in der X-Richtung kürzer sein als der Abschnitt 103b.
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Die positive und negative Signalelektrode Dp und Dn können auf einem Substrat ausgebildet sein, das unter dem schwenkbaren Balken 102 liegt. Sie können allgemeiner als erste und zweite Elektrode bezeichnet werden. Die Verwendung von zwei Signalelektroden wie gezeigt kann einen Differenzbetrieb des Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmessers 100 ermöglichen. Die Signalelektroden Dp und Dn können wie gezeigt im Wesentlichen kontinuierlich sein. Den Signalelektroden können Brüche, Öffnungen, Löcher oder andere Hohlräume innerhalb des Umfangs der Elektroden fehlen. Die Signalelektroden Dp und Dn können aus verschiedenen Materialien gebildet sein. In einigen Ausführungsformen bestehen sie aus Polysilicium.
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Die Referenzelektroden, die auch als gemeinsame Elektroden oder mit anderer ähnlicher Terminologie bezeichnet werden können, dienen dazu, Ladung in dem schwenkbaren Balken auf Bereiche zu beschränken, die über den Signalelektroden Dp und Dn liegen. Die Referenzelektroden Vcm liegen auf dem gleichen elektrischen Potential wie der schwenkbare Balken und dämmen somit elektrische Streufelder aus den Signalelektroden Dp und Dn ein. Auf diese Weise kann der Ladungsbereich in dem schwenkbaren Balken 102 oberhalb der Signalelektrode Dp der gleiche sein wie oberhalb der Signalelektrode Dn, obwohl die Abschnitte 103a und 103b in einigen Ausführungsformen unterschiedliche Größen haben. Die Referenzelektroden Vcm können auf jede geeignete Weise elektrisch mit dem Balken verbunden sein, beispielsweise durch eine leitfähige Spur zwischen den Referenzelektroden und einem Anker, der den Balken trägt. Andere Verbindungsarten sind ebenfalls möglich.
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Wie es in 1A gezeigt ist, können die Lücken zwischen dem schwenkbaren Balken 102 und den Signalelektroden Dp und Dn und den Referenzelektroden Vcm unterschiedlich oder ungleichmäßig sein. Insbesondere sind Dp und Dn durch kleinere Lücken mit dem Lückenabstand d1 von dem schwenkbaren Balken 102 getrennt als die Referenzelektroden Vcm, die in 1A durch einen Abstand d2 getrennt sind. Diese unterschiedlichen Lückenabstände können auf unterschiedliche Weise erreicht werden, wie es weiter unten in Verbindung mit 2A und 3A ausführlich beschrieben ist. In einer Implementierung können die Signalelektroden Dp und Dn relativ zu den Referenzelektroden Vcm erhöht sein, indem sie auf einer oder mehreren zusätzlichen Substratschichten positioniert sind, die nicht unter den Referenzelektroden Vcm liegen. In einer weiteren Implementierung kann der schwenkbare Balken 102 eine nicht planare Oberflächenkontur aufweisen, wie beispielsweise Oberflächenhöcker, die über den Signalelektroden liegen und diesen zugewandt sind, jedoch nicht über den Referenzelektroden liegen. In einer weiteren Implementierung werden sowohl erhöhte Signalelektroden als auch eine nicht planare Balkenoberflächenkontur in Kombination verwendet, um einen kürzeren Lückenabstand von dem schwenkbaren Balken 102 zu den Signalelektroden Dp und Dn als von dem schwenkbaren Balken zu den Referenzelektroden Vcm bereitzustellen.
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1A zeigt einen Betriebszustand des Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmessers 100, in dem keine Beschleunigung in der Z-Richtung erfahren wird. Dies kann alternativ als Null-g-Zustand oder Gleichgewichtszustand bezeichnet werden. In diesem Zustand können, wie es gezeigt ist, die Referenzelektroden Vcm von dem schwenkbaren Balken beide um den gleichen Abstand getrennt sein, gezeigt als d2, und die Signalelektroden Dp und Dn können von dem schwenkbaren Balken 102 beide um den gleichen Abstand getrennt sein, gezeigt als d1.
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1B zeigt einen Betriebszustand des Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmessers 100, in dem eine Z-Achsen-Beschleunigung auftritt, wodurch sich der Abschnitt 103a des schwenkbaren Balkens 102 von der Signalelektrode Dp wegbewegt und der Abschnitt 103b des schwenkbaren Balkens 102 in Richtung der Signalelektrode Dn bewegt. Der schwenkbare Balken 102 ist in einem Winkel θ relativ zu seiner Gleichgewichtsposition geneigt. Da sich die Signalelektroden Dp und Dn in kleineren Abständen d1 von dem schwenkbaren Balken als Abstand d2 befinden, ist der Beschleunigungsmesser empfindlicher als wenn die Signalelektroden Dp und Dn in dem größeren Abstand d2 von dem schwenkbaren Balken 102 angeordnet wären. Diese erhöhte Empfindlichkeit kann bei verschiedenen Anwendungen vorteilhaft sein, beispielsweise bei Hochfrequenzanwendungen. Bei hohen Frequenzen, beispielsweise größer als 10 kHz (z. B. zwischen 10 kHz und 60 kHz, zwischen 15 kHz und 40 kHz oder beliebigen Werten innerhalb dieser Bereiche), kann die Bewegung des schwenkbaren Balkens 102 relativ klein sein, beispielsweise in der Größenordnung einiger weniger Nanometer (z. B. weniger als 10 nm, weniger als 5 nm oder weniger als 1 nm), so dass die Verwendung eines kleinen Lückenabstands d1 eine bedeutende Verbesserung der Empfindlichkeit bewirken kann. Im Gegensatz dazu kann die Verwendung eines kleinen Lückenabstands d1 für Niederfrequenzanwendungen unerwünscht sein, da eine solche Konfiguration anfälliger für Haftreibung sein kann. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann d1 zwischen 1 Mikron und 1,5 Mikron liegen, und d2 kann zwischen 1,7 Mikron und 2,5 Mikron liegen. Alternative Abmessungen sind möglich.
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Die Verwendung variabler Lückenabstände, wie sie in 1 gezeigt sind, kann für einen Betrieb mit hoher Empfindlichkeit sorgen und gleichzeitig das Risiko von Haftreibung oder Überlastungsproblemen verringern. Wie es oben beschrieben ist, bietet die Verwendung kleinerer Lückenabstände d1 für die Signalelektroden einen Betrieb mit höherer Empfindlichkeit. Das Anordnen der Referenzelektroden Vcm in dem gleichen verringerten Abstand d1 vom schwenkbaren Balken 102 kann jedoch die Wahrscheinlichkeit von Haftreibung und/oder Beschädigung in Überlastsituationen erhöhen, da die Wahrscheinlichkeit erhöht ist, dass die Enden des schwenkbaren Balkens 102 die Referenzelektroden berühren. Somit kann das Anordnen der Referenzelektroden Vcm in einem größeren Abstand von dem schwenkbaren Balken 102 die Wahrscheinlichkeit verringern, dass der Balken die Referenzelektroden berührt, und somit die Wahrscheinlichkeit von Haftreibung und Beschädigung durch den schwenkbaren Balken verringern. Dementsprechend kann das Verwenden variabler Lückenabstände für die Signalelektroden und Referenzelektroden, wie es in 1A gezeigt ist, einen vorteilhaften Betrieb bieten.
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In der nicht einschränkenden Ausführungsform von 1A und 1B können die Signalelektroden Dp und Dn in einem Gleichgewichtszustand in im Wesentlichen gleichen Abständen von dem schwenkbaren Balken 102 positioniert sein, wie es in 1A gezeigt ist. Alternativen sind jedoch möglich. In einigen Ausführungsformen können die Signalelektroden Dp und Dn auch in einem Gleichgewichtszustand in unterschiedlichen Abständen von dem schwenkbaren Balken 102 positioniert sein. Beispielsweise kann die Signalelektrode Dp in einem größeren Gleichgewichtsabstand von dem schwenkbaren Balken positioniert sein als die Signalelektrode Dn oder umgekehrt.
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Wie es oben beschrieben ist, gibt es mehrere Arten zum Implementieren eines Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmessers mit ungleichmäßigen Lückenabständen zwischen Signal- und Referenzelektroden. Gemäß einigen Ausführungsformen weist ein Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser erhöhte Signalelektroden auf. 2A zeigt ein Beispiel in Querschnittsform. Der Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser 200 weist einen schwenkbaren Balken 202, ein Substrat 203, einen Anker 204, Referenzelektroden 206, eine erste Signalelektrode 208a und eine zweite Signalelektrode 208b, auf. Die erste Signalelektrode 208a und die zweite Signalelektrode 208b sind auf den Schichten 210 und 212 angeordnet.
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Der schwenkbare Balken 202 kann ein beliebiger geeigneter schwenkbarer Balken sein. Beispielsweise kann der schwenkbare Balken 202 einer der in Verbindung mit dem schwenkbaren Balken 102 beschriebenen Typen oder ein anderer geeigneter schwenkbarer Balken sein.
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Der Anker 204 kann auf der oberen Oberfläche 205 des Substrats 203 angeordnet sein, das ein beliebiges geeignetes Substrat sein kann, wie beispielsweise ein Halbleitersubstrat. In einigen Ausführungsformen ist das Substrat 203 ein Siliziumsubstrat. Der Anker 204 kann mit dem schwenkbaren Balken 202 derart gekoppelt sein, dass der schwenkbare Balken 202 über dem Substrat 203 aufgehängt ist und um den Anker 204 schwenken kann. 2B zeigt eine Draufsicht auf bestimmte identifizierte Komponenten des Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmessers von 2A. Wie es gezeigt ist, kann der Anker 204 durch Haltegurte oder Torsionsfedern 214a und 214b mit dem schwenkbaren Balken 202 gekoppelt sein. Die Haltegurte 214a und 214b können beliebige geeignete Koppler sein, um zu ermöglichen, dass sich der schwenkbare Balken 202 als Antwort auf eine Beschleunigung in Z-Richtung dreht.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 2A sind die Referenzelektroden 206 auf der oberen Oberfläche 205 des Substrats 203 angeordnet. Die Referenzelektroden 206 können aus einem beliebigen geeigneten leitfähigen Material gebildet sein. In einigen Ausführungsformen sind die Referenzelektroden 206 aus dotiertem Polysilicium gebildet, das eine erste Polysiliciumschicht des Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmessers 200 sein kann.
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Wie es gezeigt ist, sind die Signalelektroden 208a und 208b gegenüber der oberen Oberfläche 205 des Substrats 203 durch die Schichten 210 und 212 erhöht. Die Signalelektroden 208a und 208b können differentiell verbundene Signalelektroden sein, wie es zuvor in Verbindung mit der positiven und negativen Signalelektrode Dp und Dn in 1A beschrieben wurde. Die Schichten 210 und 212 können beliebige geeignete Schichten zum Erhöhen der Signalelektroden 208a und 208b sein. In einigen Ausführungsformen ist die Schicht 210 eine Isolierschicht (z. B. ein Dielektrikum) wie Siliziumoxid oder ein Nitrid und die Schicht 212 ist eine leitfähige Schicht. In einigen Ausführungsformen weist die Schicht 212 das gleiche Material auf wie die Referenzelektroden 206. Beispielsweise können die Referenzelektroden 206 und die Schicht 212 unterschiedliche Teile derselben Polysiliciumschicht sein. Alternative Konfigurationen sind jedoch möglich. Es versteht sich, dass die Schichten 210 und 212 als Abstandshalter für die Signalelektroden 208a und 208b verwendet werden können, obwohl sie Ladung speichern und unerwünscht zu einer parasitären Kapazität beitragen können.
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Da die Signalelektroden 208a und 208b im Vergleich zu den Referenzelektroden 206 erhöht sind, sind die Signalelektroden 208a und 208b durch kleinere Lücken g1 bzw. g2 von dem schwenkbaren Balken 202 getrennt als die Referenzelektroden, die wie gezeigt durch Lücken g3 und g4 getrennt sind. Wie es oben in Verbindung mit 1A und 1B beschrieben ist, kann die Verwendung kleinerer Lückenabstände für die Lücken zwischen den Signalelektroden und dem schwenkbaren Balken eine erhöhte Beschleunigungsempfindlichkeit bieten, insbesondere bei hohen Betriebsfrequenzen. Außerdem sind die Signalelektroden näher an dem Anker 204 als die Referenzelektroden 206.
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Die spezielle Konfiguration der Signalelektroden 208a, 208b und der Referenzelektroden 206, die in 2A gezeigt ist, ist nicht einschränkend, da verschiedene Alternativen möglich sind. In einigen Ausführungsformen können die Referenzelektroden 206 die obere Oberfläche 205 des Substrats 203 nicht direkt berühren. Beispielsweise können die Referenzelektroden 206 selbst durch eine oder mehrere Schichten von der oberen Oberfläche 205 getrennt sein, aber die Signalelektroden 208a und 208b können durch einen größeren Abstand von der oberen Oberfläche 205 getrennt sein, beispielsweise durch eine größere Anzahl von Schichten und/oder Schichten mit größerer Dicke in der Z-Richtung. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist die Schicht 212 eine Polysiliciumschicht, die Schicht 210 ist ein Isolator und die Signalelektroden 208a und 208b repräsentieren Teile einer zweiten Polysiliciumschicht. Alternativen sind jedoch möglich.
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In zumindest einigen Ausführungsformen können die Signalelektroden 208a und 208b im Wesentlichen kontinuierlich sein (wobei „im Wesentlichen kontinuierlich“ vollständig kontinuierlich aufweist). Unter Bezugnahme auf die Draufsicht von 2B weisen die Signalelektroden 208a und 208b keine Brüche, Löcher oder Hohlräume auf. Sie können vielmehr im Wesentlichen kontinuierliche Abschnitte einer leitfähigen Schicht darstellen. In zumindest einigen Ausführungsformen haben die Signalelektroden einen kontinuierlichen Umfang ohne Unterbrechungen. In einigen Ausführungsformen fehlen einer oder mehreren der Signalelektroden vollständige Brüche oder Löcher, die mehr als 10 % der Signalelektrodenfläche einnehmen. Darüber hinaus sind in mindestens einigen Ausführungsformen, wie es in 2A gezeigt ist, die Signalelektroden 208a und/oder 208b durch massive Schichten 210 und 212 von dem Substrat 203 getrennt, was bedeutet, dass zwischen den Signalelektroden 208a, 208b und dem Substrat 203 keine Hohlräume, Aussparungen oder Öffnungen in Z-Richtung vorhanden sind. In einigen Ausführungsformen sind die Signalelektroden 208a und 208b im Wesentlichen kontinuierlich und durch massive Schichten ohne Lücken, Löcher oder andere Hohlräume von dem Substrat 203 getrennt.
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In 2B sind die Referenzelektroden 206 und die Signalelektroden 208a und 208b in gestrichelten Linien gezeigt, da sie in dieser Ansicht unter dem schwenkbaren Balken 202 liegen. Die Referenzelektroden 206 können unter einem äußeren Bereich oder einem Umfang des schwenkbaren Balkens 202 liegen und die im Wesentlichen kontinuierlichen Signalelektroden 208a und 208b liegen unter einem inneren oder mittleren Bereich des schwenkbaren Balkens. In einigen Ausführungsformen können sich die Referenzelektroden 206 in einer Draufsicht wie der in 2B gezeigten um die Signalelektroden 208a und 208b wickeln. In einer alternativen Ausführungsform kann eine einzelne Referenzelektrode bereitgestellt sein, wobei die Signalelektroden 208a und 208b in einer Draufsicht in einer mittleren Öffnung der Referenzelektrode angeordnet sind. Zum Beispiel können unter Bezugnahme auf 2B die zwei dargestellten Referenzelektroden 206 stattdessen eine einzelne Referenzelektrode mit einer geschlossenen Kontur sein, die sich in der Draufsicht um die Signalelektroden 208a und 208b wickelt. 2C zeigt ein nicht einschränkendes Beispiel, bei dem die zwei Referenzelektroden 206 durch eine einzelne Referenzelektrode 207 ersetzt sind, die eine geschlossene Kontur - einen Ring - bildet, innerhalb derer die Signalelektroden 208a und 208b in der dargestellten Draufsicht angeordnet sind.
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Es ist aus 2A ersichtlich, dass gemäß einem Aspekt der Anmeldung ein Wippen-MEMS-Beschleunigungsmesser eine Schwenkplatte aufweist, die über Signalelektroden und gemeinsamen Elektroden (auch als Referenzelektroden bezeichnet) liegt, und die Signalelektroden über einem Abstandshalter auf einem Substrat angeordnet sind. Der Abstand kann eine Einzelschicht- oder Mehrschichtstruktur sein, wie beispielsweise die Kombination der Schichten 210 und 212. Der Abstandshalter kann leitfähige Schichten, Isolierschichten oder eine Kombination davon aufweisen. Der Abstandshalter kann eine beliebige geeignete Dicke (in Z-Richtung) aufweisen, um die Lücke zwischen der Platte und den Signalelektroden auf einen gewünschten Abstand zu verringern.
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Variationen der in 2A gezeigten Konstruktion sind möglich. Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind die Signalelektroden 208a und 208b relativ zu der oberen Oberfläche 205 des Substrats 203 möglicherweise nicht erhöht, sondern die Referenzelektroden 206 sind in das Substrat 203 eingelassen. Beispielsweise können Aussparungen in das Substrat 203 geätzt werden und dann Referenzelektroden in den Aussparungen gebildet werden. Die Signalelektroden können auf der oberen Oberfläche 205 oder auf einer oder mehreren Schichten, die auf der oberen Oberfläche 205 angeordnet sind, ausgebildet sein. Durch Anordnen der Referenzelektroden 206 in Aussparungen in dem Substrat 203 können ungleichmäßige Lückenabstände zwischen dem schwenkbaren Balken 202 und den Referenz- und Signalelektroden erzielt werden.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung weist ein Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser einen schwenkbaren Balken mit einer Unterseitenkontur auf, die dazu ausgebildet ist, eine Lücke zwischen dem schwenkbaren Balken und den Signalelektroden auf einem darunterliegenden Substrat zu verringern. 3A zeigt ein nicht einschränkendes Beispiel. Der Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser 300 weist einen schwenkbaren Balken 302 auf, der dazu ausgebildet ist, um einen Drehpunkt 304 zu schwenken. Die Referenzelektroden Vcm und die positive und negative Signalelektrode Dp und Dn, die alle zuvor beschrieben sind, sind im Gleichgewichtszustand von 3A durch die angegebenen Abstände d1 und d2 von dem schwenkbaren Balken 302 getrennt.
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Der schwenkbare Balken 302 kann eine nicht planare Oberflächenkontur aufweisen, die bewirkt, dass er in Bezug auf die Signalelektroden eine kleinere Lücke aufweist als in Bezug auf die Referenzelektroden. In dem dargestellten Beispiel weist der schwenkbare Balken 302 Unterseitenhöcker 306 auf. Die Unterseitenhöcker befinden sich auf der Oberfläche des schwenkbaren Balkens 302, die den Signalelektroden zugewandt ist. In dem gezeigten Beispiel befinden sich die Höcker 306 nicht auf der oberen Oberfläche 308 des schwenkbaren Balkens 302, da ihre Positionierung dort den Lückenabstand zwischen dem schwenkbaren Balken 302 und den Signalelektroden nicht verringern würde. Somit kann, wie es gezeigt ist, in einigen Ausführungsformen die obere Oberfläche 308 des schwenkbaren Balkens 302 im Wesentlichen planar sein und nur die Unterseite des schwenkbaren Balkens 302 kann eine Kontur aufweisen, die zu einer verringerten Lücke zu den Signalelektroden führt.
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Die Oberflächenhöcker 306 können eine beliebige geeignete Form haben. In einigen Ausführungsformen können sie halbkugelförmig sein. In einigen Ausführungsformen können sie Säulen sein. In einigen Ausführungsformen können sie im Wesentlichen rechteckig sein. Die spezielle Form ist nicht einschränkend.
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Die Unterseitenhöcker 306 können Erweiterungen des schwenkbaren Balkens 302 darstellen. Alternativ können die Unterseitenhöcker 306 aus einem separaten Material ausgebildet sein, das mit der Unterseite des schwenkbaren Balkens 302 gekoppelt (z. B. damit verbunden) ist. Andere Variationen sind möglich.
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Die Unterseitenhöcker 306 können in jeder geeigneten Anzahl, Größe und Dichte bereitgestellt sein. In einigen Ausführungsformen können die Unterseitenhöcker mehr als 30 % der Fläche des schwenkbaren Balkens bedecken, die über den Signalelektroden Dp und Dn liegt. In einigen Ausführungsformen können die Unterseitenhöcker zwischen 30 % und 70 % der Fläche des schwenkbaren Balkens bedecken, die über den Signalelektroden liegt. Einige Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser weisen Anti-Haftreibungs-Höcker auf, um eine Haftreibung des Balkens mit dem Substrat zu verhindern. Solche Anti-Haftreibungs-Höcker sind typischerweise in geringer Dichte vorhanden und haben eine relativ kleine Größe. Solche Anti-Haftreibungs-Höcker verringern herkömmlicherweise die Lückengröße zwischen dem Balken und der Signalelektrode praktisch nicht. Im Gegensatz dazu können die Unterseitenhöcker 306 in einer ausreichenden Größe und Dichte bereitgestellt sein, um eine Verringerung des Lückenabstands zwischen dem schwenkbaren Balken und den Signalelektroden zu erzeugen. Zum Beispiel können die Unterseitenhöcker 306 eine Höhe (in Z-Richtung) zwischen 0,10 und 0,25 Mikrometer und einen Durchmesser (in der Ebene der Unterseite des schwenkbaren Balkens 302) zwischen 20 und 40 Mikrometer in einigen nichteinschränkenden Ausführungsformen aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann der schwenkbare Balken sowohl Anti-Haftreibungs-Höcker als auch Unterseiten-Höcker, die so bemessen und positioniert sind, dass die Lücke zwischen dem schwenkbaren Balken und dem darunterliegenden Substrat wie beschrieben verringert wird, aufweisen. Die Anti-Haftreibungs-Höcker und die Unterseiten-Höcker, die dazu ausgebildet sind, die Lücke zu verringern, können sich in Größe, Position und/oder Dichte unterscheiden.
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3B zeigt eine Unteransicht des schwenkbaren Balkens 302. Wie es gezeigt ist, können die unterzeichneten Höcker 306 auf einem Abschnitt des schwenkbaren Balkens ausgebildet sein, jedoch nicht über der gesamten Unterseite des schwenkbaren Balkens. Die dargestellte Anordnung der Unterseitenhöcker 306 ist nicht einschränkend, da sie auf beliebige geeignete Weise angeordnet sein können, um eine Verringerung des Lückenabstands zwischen dem schwenkbaren Balken und den Signalelektroden Dp und Dn bereitzustellen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung weist ein Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser einen verringerten Lückenabstand zwischen einem Schwenkbalken und darunter liegenden Signalelektroden auf, und zwar sowohl aufgrund der Oberflächenkonturierung des Schwenkbalkens als auch aufgrund der erhöhten Signalelektroden. 4 zeigt ein nichteinschränkendes Beispiel. Der Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser 400 weist verschiedene zuvor beschriebene Komponenten auf und weist sowohl erhöhte Signalelektroden 208a und 208b als auch Unterseitenhöcker 306 auf. Auf diese Weise kann eine größere Verringerung der Abstände der Lücken g1 und g2 bereitgestellt werden als unter Verwendung nur entweder der Unterseitenhöcker 306 oder der erhöhten Signalelektroden.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung können MEMS-Z-Achsen-Wippen-Beschleunigungsmesser der hier beschriebenen Typen in einem Selbsttestmodus betrieben werden, in dem der schwenkbare Balken durch die Signalelektrode(n) angetrieben wird, um sich zu bewegen, und die erfolgende Bewegung detektiert wird. Die ungleichmäßigen Lückenabstände der hier beschriebenen Beschleunigungsmesser können in dem Selbsttestmodus ein größeres Ausgangssignal für ein gegebenes Ansteuersignal liefern. Somit können hier beschriebene Beschleunigungsmesser einen vorteilhaften Selbsttestbetrieb bieten.
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5 zeigt ein System, das einen Z-Achsen-Beschleunigungsmesser der hier beschriebenen Typen verwendet, gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung. Das System 500 weist einen Beschleunigungsmesser 502, eine Ausleseschaltungsanordnung 504, eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle (E/A-Schnittstelle) 506 und eine Leistungseinheit 550 auf. Der Beschleunigungsmesser 502 kann einer der hier beschriebenen Typen sein.
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Die Ausleseschaltungsanordnung 504 kann dazu ausgebildet sein, Signale zu liefern, die proportional zu der von dem Beschleunigungsmesser 502 erfassten linearen Beschleunigung in z-Richtung sind. Beispielsweise kann die Ausleseschaltungsanordnung 504 mit Metallkontaktstellen auf dem Substrat des Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmessers (z. B. Substrat 203) verbunden sein, um Signale proportional zu den erfassten Kapazitäten zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen können die erzeugten Signale unsymmetrisch sein, während sie in anderen Ausführungsformen differentiell sein können. Die Ausleseschaltungsanordnung kann beliebige geeignete Komponenten zum Ausführen solcher Auslesefunktionen sowie eine Schaltungsanordnung für Signalverarbeitungsfunktionen wie Filtern, Verstärken und Demodulieren aufweisen. Die Ausleseschaltungsanordnung kann in einigen Ausführungsformen einen Transimpedanzverstärker aufweisen. Die Ausleseschaltungsanordnung kann in einigen Ausführungsformen eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) sein und kann in einigen Ausführungsformen auf einem anderen Substrat als der Winkelbeschleunigungsmesser oder auf demselben Substrat ausgebildet sein.
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In dem System von 5 ist die Ausleseschaltungsanordnung 504 mit der E/A-Schnittstelle 506 verbunden, die als Kommunikationsschnittstelle dienen kann, über die das System 500 mit einer externen Vorrichtung wie einem entfernten Computer oder Server kommuniziert. Somit kann die E/A-Schnittstelle 506 die von dem Beschleunigungsmesser 502 erfasste Beschleunigung aus dem System 500 heraus zur weiteren Verarbeitung und/oder Anzeige übertragen. Zusätzlich oder alternativ kann die E/A-Schnittstelle 506 Kommunikation von einer externen Vorrichtung empfangen, beispielsweise Steuersignale, Drahtlosladesignale oder Software-Aktualisierungen.
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Die E/A-Schnittstelle 506 kann drahtgebunden oder drahtlos sein. Geeignete drahtgebundene Verbindungen weisen unter anderem Verbindungen mit dem universellen seriellen Bus (USB) und Firewire auf. In solchen Ausführungsformen, in denen eine drahtgebundene Verbindung verwendet wird, kann die Verbindung steckbar sein. Drahtgebundene Verbindungen können unter Bedingungen verwendet werden, unter denen das System 500 relativ unbeweglich ist, beispielsweise wenn es an einem im Wesentlichen stationären Objekt befestigt ist oder wenn der Abstand zwischen dem System 500 und einer externen Vorrichtung, mit der es kommuniziert, relativ konstant bleibt. In einigen Ausführungsformen kann die E/A-Schnittstelle jedoch drahtlos sein, beispielsweise über eine flexible Hochfrequenzantenne (HF-Antenne).
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Die Leistungseinheit 550 kann einige oder alle Komponenten des Systems 500 mit Leistung versorgen und kann verschiedene Formen annehmen. In einigen Ausführungsformen kann die Leistungseinheit 550 eine oder mehrere Batterien aufweisen.
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Beschleunigungsmesser der hier beschriebenen Typen können in zumindest einigen Ausführungsformen hinreichend wenig Energie verbrauchen, um einen Betrieb über längere Zeiträume zu ermöglichen, der ausschließlich auf der Batterieleistung basiert. Die Batterien können in einigen Ausführungsformen wiederaufladbar sein. Die Leistungseinheit 550 kann eine oder mehrere Lithium-Ionen-Batterien, Lithium-Polymer-Batterien (LiPo-Batterien), Batterien auf Superkondensatorbasis, Alkalibatterien, Aluminiumionen-Batterien, Quecksilberbatterien, Trockenzellenbatterien, Zink-Kohlenstoff-Batterien, Nickel-Cadmium-Batterien, Graphenbatterien oder andere geeignete Batterietypen aufweisen.
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In einigen Ausführungsformen kann die Leistungseinheit 550 eine Schaltungsanordnung zum Umsetzen von Wechselstromleistung in Gleichstromleistung aufweisen. Beispielsweise kann die Leistungseinheit 550 Wechselstromleistung von einer Leistungsquelle außerhalb des Systems 500 empfangen, beispielsweise über die E/A-Schnittstelle 506, und kann einige oder alle Komponenten des Systems 500 mit Gleichstromleistung versorgen. In solchen Fällen kann die Leistungseinheit 550 einen Gleichrichter, einen Spannungsregler, einen Gleichspannungsumsetzer oder eine andere geeignete Vorrichtung zur Leistungsumsetzung aufweisen.
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Die Leistungseinheit 550 kann in einigen Ausführungsformen Energiegewinnungskomponenten und/oder Energiespeicherkomponenten aufweisen. Energie kann aus der Umgebung gewonnen und gespeichert werden, um das System 500 bei Bedarf mit Leistung zu versorgen, was eine periodische, zufällige oder kontinuierliche Leistungsversorgung aufweisen kann. Die Art der implementierten Energiegewinnungskomponenten kann basierend auf der erwarteten Umgebung des Systems 500 ausgewählt werden, beispielsweise basierend auf der erwarteten Größe und Häufigkeit der Bewegung, die das System 500 wahrscheinlich erfahren wird, der Menge an Stress, die das System wahrscheinlich erfahren wird, der Menge an Lichtexposition, der das System wahrscheinlich ausgesetzt ist, und/oder der/den Temperatur(en), denen das System wahrscheinlich ausgesetzt ist, unter anderen möglichen Überlegungen.
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Z-Achsen-Beschleunigungsmesser der hier beschriebenen Typen können in verschiedenen Anwendungen verwendet werden. Als nichteinschränkendes Beispiel können die hier beschriebenen Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser in Anwendungen zur Überwachung des Maschinenzustands verwendet werden. Wie es beschrieben wurde, können Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser in Szenarien mit hoher Betriebsfrequenz besonders vorteilhaft sein, da sie eine erhöhte Empfindlichkeit bieten können, die in solchen Szenarien nützlich ist. Verschiedene Industriemaschinen können mit hoher Frequenz arbeiten, beispielsweise mit hochfrequenten Vibrationen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung wird ein Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser mit ungleichmäßigen Elektrodenlückenabständen an ein Stück industrieller Ausrüstung gekoppelt, um die Vibration der Ausrüstung zu überwachen. 6 zeigt ein nichteinschränkendes Beispiel.
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6 zeigt ein System 600 mit drei Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmessern 602a, 602b und 602c eines oder mehrerer der hier beschriebenen Typen, die mit einem Stück industrieller Ausrüstung 604 gekoppelt sind. Die Ausrüstung 604 kann ein Motor sein, obwohl dies kein einschränkendes Beispiel ist. Die Beschleunigungsmesser 602a-602c können mit der Ausrüstung gekoppelt sein und dazu ausgebildet sein, die Vibrationen der Ausrüstung in Bezug auf eine jeweilige Achse zu überwachen. Beispielsweise kann der Beschleunigungsmesser 602a so ausgerichtet sein, dass er die Beschleunigung der Z-Achse detektiert, der Beschleunigungsmesser 602b für die Y-Achsen-Beschleunigung ausgerichtet sein und der Beschleunigungsmesser 602c für die X- Achsen-Beschleunigung ausgerichtet sein. In einer alternativen Ausführungsform können zwei oder mehr der Beschleunigungsmesser 602a bis 602c im Gegensatz zu der dargestellten Konfiguration mit drei unterschiedlichen Gehäusen zu einem einzigen Gehäuse oder einer einzigen Baugruppe kombiniert sein. In einer Ausführungsform kann ein System des in 5 gezeigten Typs mit der Ausrüstung 604 gekoppelt sein, wobei die Beschleunigungsmesser 602a-602c ein Teil des Systems oder ein Teil der jeweiligen Systeme des in 5 gezeigten Typs sind. Die Systeme können Beschleunigungsdaten, die von dem jeweiligen Beschleunigungsmesser erzeugt werden, drahtlos kommunizieren. Energie zum Versorgen der Beschleunigungsmesserschaltung (z. B. Ausleseschaltungsanordnung 504) kann aus der Vibration der Ausrüstung 604 gewonnen werden. Andere Konfigurationen sind möglich.
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Anmeldung bieten verschiedene Vorteile. Einige dieser Vorteile wurden bereits beschrieben und einige dieser Vorteile sind jetzt aufgeführt. Es versteht sich, dass nicht alle Ausführungsformen notwendigerweise alle aufgeführten Vorteile aufweisen und andere als die aufgeführten Vorteile durch eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung realisiert werden können.
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Aspekte der vorliegenden Anmeldung schaffen hochempfindliche Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser, die bei hohen Frequenzen arbeiten können. Die Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser können im Vergleich zu alternativen Z-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser eine hohe Empfindlichkeit bieten, während ein geringes Auftreten von Haftreibung sichergestellt wird. Der Z-Achsen-Beschleunigungsmesser kann auch einen robusten Betrieb bieten, der für raue Bedingungen geeignet ist, beispielsweise in Szenarien zur Überwachung des Maschinenzustands. Weitere Vorteile sind möglich.
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Die Begriffe „ungefähr“ und „etwa“ können verwendet werden, um in einigen Ausführungsformen innerhalb von ±20 % eines Zielwerts, in einigen Ausführungsformen innerhalb von ±10 % eines Zielwerts, in einigen Ausführungsformen innerhalb von ±5 % eines Zielwerts und in einigen Ausführungsformen sogar innerhalb von ±2 % eines Zielwerts zu bedeuten. Die Begriffe „ungefähr“ und „etwa“ können den Zielwert aufweisen.
