JPH10111312A - マイクロメカニックな構成エレメント - Google Patents
マイクロメカニックな構成エレメントInfo
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- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 39
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 claims description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
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- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract 1
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- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
- B81B3/0064—Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
- B81B3/0067—Mechanical properties
- B81B3/0072—For controlling internal stress or strain in moving or flexible elements, e.g. stress compensating layers
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- G—PHYSICS
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面実装構造における機械的応力を減少さ
せ、かつ熱的挙動を改善することのできるマイクロメカ
ニックな構成エレメントを提供する。 【解決手段】 基板１がプレート状の表面２を有するよ
うに形成されており、表面実装構造３が少なくとも２つ
のアンカー結合域４でもって前記表面２に固定されてお
り、しかも前記アンカー結合域以外では前記表面２に対
して隔たりをもつて、かつまた該表面２全体にわたって
横方向拡がりをもって延びている形式の、基板１及び一
体的な表面実装構造３を備えたマイクロメカニックな構
成エレメント、特に力センサ又は加速度センサにおい
て、少なくとも２つのアンカー結合域４が、表面実装構
造３の横方向拡がりに対比して僅かな相互間隔を有して
いる。
せ、かつ熱的挙動を改善することのできるマイクロメカ
ニックな構成エレメントを提供する。 【解決手段】 基板１がプレート状の表面２を有するよ
うに形成されており、表面実装構造３が少なくとも２つ
のアンカー結合域４でもって前記表面２に固定されてお
り、しかも前記アンカー結合域以外では前記表面２に対
して隔たりをもつて、かつまた該表面２全体にわたって
横方向拡がりをもって延びている形式の、基板１及び一
体的な表面実装構造３を備えたマイクロメカニックな構
成エレメント、特に力センサ又は加速度センサにおい
て、少なくとも２つのアンカー結合域４が、表面実装構
造３の横方向拡がりに対比して僅かな相互間隔を有して
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１に発明の
上位概念として記載したように、基板がプレート状の表
面を有するように形成されており、表面実装構造が少な
くとも２つのアンカー結合域でもって前記表面に固定さ
れており、しかも前記アンカー結合域以外では前記表面
に対して隔たりをもつて、かつまた該表面全体にわたっ
て横方向拡がりをもって延びている形式の、基板及び一
体的な表面実装構造を備えた、力センサ又は加速度セン
サのようなマイクロメカニックな構成エレメントに関す
る。
上位概念として記載したように、基板がプレート状の表
面を有するように形成されており、表面実装構造が少な
くとも２つのアンカー結合域でもって前記表面に固定さ
れており、しかも前記アンカー結合域以外では前記表面
に対して隔たりをもつて、かつまた該表面全体にわたっ
て横方向拡がりをもって延びている形式の、基板及び一
体的な表面実装構造を備えた、力センサ又は加速度セン
サのようなマイクロメカニックな構成エレメントに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】表面を有するプレート状の基板を備えた
マイクロメカニックな構成エレメントは、国際特許９２
／０３７４０号明細書に基づいてすでに公知である。前
記表面上には表面実装マイクロ構造として加速度センサ
が構成されている。該加速度センサは一体的な可動エレ
メントを有し、該可動エレメントは複数の結合域によっ
て基板の表面に固定されている。その場合の結合域は、
一体的な可動の表面実装構造の外端部に配置されてい
る。可動の表面実装構造は、加速度によって動かされる
可動電極を有している。更に又、複数の固定電極が設け
られており、しかも該固定電極の各々は個々の結合域に
よって基板の表面に配置されている。この結合域もその
場合、結合域間に大きな間隔が介在するように配置され
ている。
マイクロメカニックな構成エレメントは、国際特許９２
／０３７４０号明細書に基づいてすでに公知である。前
記表面上には表面実装マイクロ構造として加速度センサ
が構成されている。該加速度センサは一体的な可動エレ
メントを有し、該可動エレメントは複数の結合域によっ
て基板の表面に固定されている。その場合の結合域は、
一体的な可動の表面実装構造の外端部に配置されてい
る。可動の表面実装構造は、加速度によって動かされる
可動電極を有している。更に又、複数の固定電極が設け
られており、しかも該固定電極の各々は個々の結合域に
よって基板の表面に配置されている。この結合域もその
場合、結合域間に大きな間隔が介在するように配置され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、表面
実装構造における機械的応力を減少させ、かつ熱的挙動
を改善することのできる加速度センサのようなマイクロ
メカニックな構成エレメントを提供することである。
実装構造における機械的応力を減少させ、かつ熱的挙動
を改善することのできる加速度センサのようなマイクロ
メカニックな構成エレメントを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の構成手段は、少なくとも２つのアンカー結合
域が、表面実装構造の横方向拡がりに対比して僅かな相
互間隔を有している点にある。
の本発明の構成手段は、少なくとも２つのアンカー結合
域が、表面実装構造の横方向拡がりに対比して僅かな相
互間隔を有している点にある。
【０００５】本発明の構成によって得られる、表面実装
構造における機械的応力を著しく減少させ得るという顕
著な作用・効果は、表面実装構造と基板のために異なっ
た素材を使用する場合に格別当て嵌まる。
構造における機械的応力を著しく減少させ得るという顕
著な作用・効果は、表面実装構造と基板のために異なっ
た素材を使用する場合に格別当て嵌まる。
【０００６】請求項１に記載したマイクロメカニックな
構成エレメントの有利な構成と更なる改良は、請求項２
以降に記載した手段によって得ることが可能である。複
数のアンカー結合域において、すべてのアンカー結合域
を僅かな相互間隔で配置することによって、マイクロメ
カニックな構成エレメントの熱的挙動が改善される。可
動電極と固定電極とを備えた可動構成エレメントを使用
することによって、多数のアクチュエータ又はセンサの
ために使用可能なマイクロメカニックな構成エレメント
が得られる。その場合、熱的効果を更に低下させるため
に固定電極は、一体的な表面実装構造のために使用され
るのとは別の複数のアンカー結合域でもって固定され、
該アンカー結合域は相互間に、かつ表面実装構造用のア
ンカー結合域に対して僅かな間隔を有している。装架バ
ーの使用によって、完全なかつ大きな構成エレメントを
実現することが可能である。
構成エレメントの有利な構成と更なる改良は、請求項２
以降に記載した手段によって得ることが可能である。複
数のアンカー結合域において、すべてのアンカー結合域
を僅かな相互間隔で配置することによって、マイクロメ
カニックな構成エレメントの熱的挙動が改善される。可
動電極と固定電極とを備えた可動構成エレメントを使用
することによって、多数のアクチュエータ又はセンサの
ために使用可能なマイクロメカニックな構成エレメント
が得られる。その場合、熱的効果を更に低下させるため
に固定電極は、一体的な表面実装構造のために使用され
るのとは別の複数のアンカー結合域でもって固定され、
該アンカー結合域は相互間に、かつ表面実装構造用のア
ンカー結合域に対して僅かな間隔を有している。装架バ
ーの使用によって、完全なかつ大きな構成エレメントを
実現することが可能である。
【０００７】更にまた表面実装構造を製造するために、
それ自体機械的応力を受けている素材を使用することも
可能である。
それ自体機械的応力を受けている素材を使用することも
可能である。
【０００８】
【実施例】次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説す
る。
る。
【０００９】図１には、国際特許９２／０３７４０号明
細書に基づいて公知になっている加速度センサが概略的
に図示されている。該加速度センサは基板５０を有し、
該基板上には表面実装構造が固定されている。該表面実
装構造は、複数のアンカー結合域５１と、各アンカー結
合域にそれぞれ固着された撓みばね舌片５２と、該撓み
ばね舌片に固着されたセンターバー５５と、該センター
バー５５に固着された複数の可動電極５３とから成って
いる。各可動電極５３には、それぞれ対向した固定電極
５４が配置されており、各固定電極はそれぞれ独自のア
ンカー結合域５１によって基板５０と結合されている。
この加速度センサの機能態様は前掲国際特許９２／０３
７４０号明細書に記載されている。該加速度センサは一
体的な表面実装構造を有し、この一体的な表面実装構造
は撓みばね舌片５２とセンターバー５５と可動電極５３
とによって形成される。この一体的な表面実装構造は、
横方向拡がりをもって基板５０の全面にわたっており、
かつ該横方向拡がりの外端部で複数のアンカー結合域５
１によって基板５０と結合されている。表面実装構造の
ための素材が基板の素材と異なっている場合には、表面
実装構造と基板５０との間に不都合な機械的応力が生じ
ることがある。このような機械的応力の発生は例えば、
基板が表面実装構造の素材とは異なった熱膨張係数を有
していること、或いは表面実装構造の素材がすでに内部
応力例えば圧縮応力をかけて製作されたことに起因して
いる。撓みばね舌片５２は、対比すれば最も肉薄の素子
であるので、このような機械的応力は殊にこの領域で低
下することになり、それによって撓みばね舌片５２の変
形が惹起される。またケーシング内におけるセンサ構成
エレメントの組付けによって、例えば接着又は鑞接によ
って、別の機械的応力が発生することもある。
細書に基づいて公知になっている加速度センサが概略的
に図示されている。該加速度センサは基板５０を有し、
該基板上には表面実装構造が固定されている。該表面実
装構造は、複数のアンカー結合域５１と、各アンカー結
合域にそれぞれ固着された撓みばね舌片５２と、該撓み
ばね舌片に固着されたセンターバー５５と、該センター
バー５５に固着された複数の可動電極５３とから成って
いる。各可動電極５３には、それぞれ対向した固定電極
５４が配置されており、各固定電極はそれぞれ独自のア
ンカー結合域５１によって基板５０と結合されている。
この加速度センサの機能態様は前掲国際特許９２／０３
７４０号明細書に記載されている。該加速度センサは一
体的な表面実装構造を有し、この一体的な表面実装構造
は撓みばね舌片５２とセンターバー５５と可動電極５３
とによって形成される。この一体的な表面実装構造は、
横方向拡がりをもって基板５０の全面にわたっており、
かつ該横方向拡がりの外端部で複数のアンカー結合域５
１によって基板５０と結合されている。表面実装構造の
ための素材が基板の素材と異なっている場合には、表面
実装構造と基板５０との間に不都合な機械的応力が生じ
ることがある。このような機械的応力の発生は例えば、
基板が表面実装構造の素材とは異なった熱膨張係数を有
していること、或いは表面実装構造の素材がすでに内部
応力例えば圧縮応力をかけて製作されたことに起因して
いる。撓みばね舌片５２は、対比すれば最も肉薄の素子
であるので、このような機械的応力は殊にこの領域で低
下することになり、それによって撓みばね舌片５２の変
形が惹起される。またケーシング内におけるセンサ構成
エレメントの組付けによって、例えば接着又は鑞接によ
って、別の機械的応力が発生することもある。
【００１０】図２には、基板１と、該基板面に配置され
た表面実装構造３とを有する本発明によるマイクロメカ
ニックな構成エレメントが平面図で示されている。図４
では、図２のＩ−Ｉ線に沿った横断面が図示されてい
る。図４から判るように基板１は表面２を有し、該表面
に表面実装構造３が複数のアンカー結合域４によって固
定されている。更に図４から判る通り表面実装構造３
は、アンカー結合域４によってしか表面２に固定されて
いず、かつ該アンカー結合域以外では表面２に対して隔
たりを有している。この場合、表面実装構造３は表面２
に大きな横方向拡がりをもって延びている。図２から判
るように該表面実装構造３は２つのアンカー結合域４を
有し、該アンカー結合域には２つの装架バー１３が固定
されている。両装架バー１３には夫々２つの（つまり全
部で４つの）撓みばね１０が固定されている。該撓みば
ね１０は他端部で１つのセンターバー１２と結合されて
いる。該センターバー１２もやはり、基板１の表面２の
広い領域にわたって延在しており、かつ可動電極１１の
ための装架部として役立てられる。該可動電極１１に対
向して固定電極２１が配置されている。その場合各可動
電極１１に対して１つの固定電極２１が配設されてい
る。固定電極２１は、夫々個別に独自のアンカー結合域
６をもって基板１の表面２に固定されているか、それと
も固定電極２１は、やはりアンカー結合域５によって基
板１の表面２に固着された装架バー２３に固定されてい
る。装架バー１３，２３又はセンターバー１２のような
大きな面の構造部は多数のエッチング穴１０１を有して
おり、該エッチング穴はセンサ製造時に、前記構造部の
下面へのエッチング剤の支障の無い到達を可能にする。
こうして製造時の前記構造部のアンダーエッチング処理
が簡便化される。
た表面実装構造３とを有する本発明によるマイクロメカ
ニックな構成エレメントが平面図で示されている。図４
では、図２のＩ−Ｉ線に沿った横断面が図示されてい
る。図４から判るように基板１は表面２を有し、該表面
に表面実装構造３が複数のアンカー結合域４によって固
定されている。更に図４から判る通り表面実装構造３
は、アンカー結合域４によってしか表面２に固定されて
いず、かつ該アンカー結合域以外では表面２に対して隔
たりを有している。この場合、表面実装構造３は表面２
に大きな横方向拡がりをもって延びている。図２から判
るように該表面実装構造３は２つのアンカー結合域４を
有し、該アンカー結合域には２つの装架バー１３が固定
されている。両装架バー１３には夫々２つの（つまり全
部で４つの）撓みばね１０が固定されている。該撓みば
ね１０は他端部で１つのセンターバー１２と結合されて
いる。該センターバー１２もやはり、基板１の表面２の
広い領域にわたって延在しており、かつ可動電極１１の
ための装架部として役立てられる。該可動電極１１に対
向して固定電極２１が配置されている。その場合各可動
電極１１に対して１つの固定電極２１が配設されてい
る。固定電極２１は、夫々個別に独自のアンカー結合域
６をもって基板１の表面２に固定されているか、それと
も固定電極２１は、やはりアンカー結合域５によって基
板１の表面２に固着された装架バー２３に固定されてい
る。装架バー１３，２３又はセンターバー１２のような
大きな面の構造部は多数のエッチング穴１０１を有して
おり、該エッチング穴はセンサ製造時に、前記構造部の
下面へのエッチング剤の支障の無い到達を可能にする。
こうして製造時の前記構造部のアンダーエッチング処理
が簡便化される。
【００１１】表面実装構造３は、装架バー１３と撓みば
ね１０とセンターバー１２と可動電極１１とを有してお
り、これらは、纏められて一体的な表面実装構造３を形
成している。この場合該表面実装構造３の全体がアンカ
ー結合域４のみによって基板１の表面２に固定されてい
るのに対して、その他の素子は表面２に対して隔たりを
有している。これらの素子は従って基板に対して自由に
運動することができる。ｘ軸方向に細長い構造を有しか
つｙ軸方向では僅かな曲げ剛さしか有していないように
撓みばね１０を狭幅に構成することによって、加速度セ
ンサ又は力センサの可動電極として適した表面実装構造
３が得られる。加速度が正又は負のｙ軸方向にかかる
と、センターバー１２及び該センターバーに装架された
可動電極１１を、加速度に応じて基板１に対して相対的
にシフトする力が表面実装構造３に作用する。その作用
時に可動電極１１と固定電極２１との間の距離が変化す
るので、可動電極１１と固定電極２１との間の容量を測
定することによって、加速度を検出・確認することが可
能である。従って図２に示したマイクロメカニックな構
成エレメントは加速度センサとして使用することができ
る。更にまた、可動電極１１と固定電極２１との間に電
圧を印加し、これによって表面実装構造３を、印加電圧
に関連して変位させることも可能である。この場合、該
表面実装構造３はアクチュエータとして使用されること
になる。
ね１０とセンターバー１２と可動電極１１とを有してお
り、これらは、纏められて一体的な表面実装構造３を形
成している。この場合該表面実装構造３の全体がアンカ
ー結合域４のみによって基板１の表面２に固定されてい
るのに対して、その他の素子は表面２に対して隔たりを
有している。これらの素子は従って基板に対して自由に
運動することができる。ｘ軸方向に細長い構造を有しか
つｙ軸方向では僅かな曲げ剛さしか有していないように
撓みばね１０を狭幅に構成することによって、加速度セ
ンサ又は力センサの可動電極として適した表面実装構造
３が得られる。加速度が正又は負のｙ軸方向にかかる
と、センターバー１２及び該センターバーに装架された
可動電極１１を、加速度に応じて基板１に対して相対的
にシフトする力が表面実装構造３に作用する。その作用
時に可動電極１１と固定電極２１との間の距離が変化す
るので、可動電極１１と固定電極２１との間の容量を測
定することによって、加速度を検出・確認することが可
能である。従って図２に示したマイクロメカニックな構
成エレメントは加速度センサとして使用することができ
る。更にまた、可動電極１１と固定電極２１との間に電
圧を印加し、これによって表面実装構造３を、印加電圧
に関連して変位させることも可能である。この場合、該
表面実装構造３はアクチュエータとして使用されること
になる。
【００１２】図２に示した表面実装構造３の場合は、両
アンカー結合域４は互いに直ぐ近傍に配置されており、
しかも両アンカー結合域４間の間隔は、表面実装構造３
の横方向拡がりに比較して僅少である。図２に示した表
面実装構造３が、基板１とは異なった熱膨張係数を有し
ているか、或いは表面実装構造３のための素材がすでに
内部応力をかけて製造された場合には、図２に示した構
成では、熱に起因した機械的応力又は内部歪みを、表面
実装構造３の膨張又は収縮によって支障無く減成するこ
とが可能である。その場合に決定的な点は、両アンカー
結合域４間の間隔が比較的僅かであり、かつ一体的な表
面実装構造３のその他の構成部分が任意に基板に対して
相対運動できることである。従って図２に示した表面実
装構造は、実質的に発生する一切の機械的応力を、表面
実装構造３の相応の運動によって補償するので、表面実
装構造３には内部応力が全く又は極く僅かしか作用しな
くなる。例えば図１に示した加速度センサが、基板５０
と表面実装構造との熱膨張係数を異にしている場合には
撓みばね舌片５２内に機械的応力を発生させるのに対し
て、図２に示した表面実装構造３の撓みばね１０では、
このような機械的応力はほぼ回避される。僅かな相互間
隔しか有していないアンカー結合域４を使用することに
よって、即ち温度又は製造に起因した機械的な拘束応力
に対するマイクロメカニックな構成エレメントの影響特
性は少なくなる。図２では一体的な表面実装構造３のた
めのアンカー結合域４が互いに直ぐ近くに配置されてい
るので、一体的な表面実装構造３の内部に機械的な拘束
応力が発生することはない。しかしながら前記アンカー
結合域４は、固定電極２１用のアンカー結合域５及び６
に対しては大きな隔たりを有している。これによって可
動電極１１と固定電極２１との間の相対距離は、例えば
センターバー１２の長さが温度変化に基づいて基板１の
対応した膨張よりも強くか又は弱く変化する場合に変動
する。これに対して図３に示した本発明のマイクロメカ
ニックな構成エレメントの第２実施例では、前記の望ま
しくない効果も補償される。
アンカー結合域４は互いに直ぐ近傍に配置されており、
しかも両アンカー結合域４間の間隔は、表面実装構造３
の横方向拡がりに比較して僅少である。図２に示した表
面実装構造３が、基板１とは異なった熱膨張係数を有し
ているか、或いは表面実装構造３のための素材がすでに
内部応力をかけて製造された場合には、図２に示した構
成では、熱に起因した機械的応力又は内部歪みを、表面
実装構造３の膨張又は収縮によって支障無く減成するこ
とが可能である。その場合に決定的な点は、両アンカー
結合域４間の間隔が比較的僅かであり、かつ一体的な表
面実装構造３のその他の構成部分が任意に基板に対して
相対運動できることである。従って図２に示した表面実
装構造は、実質的に発生する一切の機械的応力を、表面
実装構造３の相応の運動によって補償するので、表面実
装構造３には内部応力が全く又は極く僅かしか作用しな
くなる。例えば図１に示した加速度センサが、基板５０
と表面実装構造との熱膨張係数を異にしている場合には
撓みばね舌片５２内に機械的応力を発生させるのに対し
て、図２に示した表面実装構造３の撓みばね１０では、
このような機械的応力はほぼ回避される。僅かな相互間
隔しか有していないアンカー結合域４を使用することに
よって、即ち温度又は製造に起因した機械的な拘束応力
に対するマイクロメカニックな構成エレメントの影響特
性は少なくなる。図２では一体的な表面実装構造３のた
めのアンカー結合域４が互いに直ぐ近くに配置されてい
るので、一体的な表面実装構造３の内部に機械的な拘束
応力が発生することはない。しかしながら前記アンカー
結合域４は、固定電極２１用のアンカー結合域５及び６
に対しては大きな隔たりを有している。これによって可
動電極１１と固定電極２１との間の相対距離は、例えば
センターバー１２の長さが温度変化に基づいて基板１の
対応した膨張よりも強くか又は弱く変化する場合に変動
する。これに対して図３に示した本発明のマイクロメカ
ニックな構成エレメントの第２実施例では、前記の望ま
しくない効果も補償される。
【００１３】図３には、やはり基板１と、該基板上に配
置された一体的な表面実装構造３とを有するマイクロメ
カニックな構成エレメントが図示されている。前記の一
体的な表面実装構造３は、該一体的表面実装構造３を基
板１の表面２に固定しておく２つのアンカー結合域４を
有している。両アンカー結合域４では装架バー１３が固
定されており、該装架バーは次いで表面実装構造３の外
側角隅の終端点へ向かって延在している。該終端点に次
いで撓みばね１０が固着されており、該撓みばねは他端
部に１つのセンターバー１２を有している。センターバ
ー１２は、やはり複数の可動電極１１を有している。可
動電極１１に対向して固定電極２１が配置されており、
この固定電極自体は装架バー２３に固着されている。該
装架バー２３はアンカー結合域５によつて基板１の表面
２と結合されている。図４は図３のＩ−Ｉ線に沿った横
断面を示す。図３の平面図から判る通り、装架バー１３
と撓みばね１０とセンターバー１２と可動電極１１とか
ら成る一体的な表面実装構造３を基板１と結合するアン
カー結合域４並びに、固定電極２１の装架バー２３を基
板１と結合するアンカー結合域５、つまり全てのアンカ
ー結合域４，５は互いに直ぐ近くに配置されている。ア
ンカー結合域４，５の相互間に設定可能な各間隔は、マ
イクロメカニックな構成エレメントの横方向拡がり全体
に対比して微々たるものである。例えば基板１の素材が
加熱時に装架バー１３，２３用の素材よりも著しく強く
膨張する場合、この基板素材の強い膨張にも拘わらず固
定電極２１に対する可動電極１１の相対間隔は無視でき
る程度しか変化せず、しかもこの相対的な変化は、アン
カー結合域５に対するアンカー結合域４の配置が近くな
ればなるほど、それだけ僅かになる。ｘ軸方向での歪み
応力は、マイクロメカニックな構成エレメント右側と左
側の両アンカー結合域４が相互に離間するようにしか発
生しない。両アンカー結合域４の相互間の間隔が僅かに
なるに応じてｘ軸方向に発生する歪み応力も小さくな
る。従って固定電極２１と可動電極１１との間の相対的
なシフトについては、ｙ軸方向でのアンカー結合域４と
５の間隔が重要である。ｙ軸方向の該間隔が僅かになる
に応じて、固定電極と可動電極との間のシフト量も僅か
になる。
置された一体的な表面実装構造３とを有するマイクロメ
カニックな構成エレメントが図示されている。前記の一
体的な表面実装構造３は、該一体的表面実装構造３を基
板１の表面２に固定しておく２つのアンカー結合域４を
有している。両アンカー結合域４では装架バー１３が固
定されており、該装架バーは次いで表面実装構造３の外
側角隅の終端点へ向かって延在している。該終端点に次
いで撓みばね１０が固着されており、該撓みばねは他端
部に１つのセンターバー１２を有している。センターバ
ー１２は、やはり複数の可動電極１１を有している。可
動電極１１に対向して固定電極２１が配置されており、
この固定電極自体は装架バー２３に固着されている。該
装架バー２３はアンカー結合域５によつて基板１の表面
２と結合されている。図４は図３のＩ−Ｉ線に沿った横
断面を示す。図３の平面図から判る通り、装架バー１３
と撓みばね１０とセンターバー１２と可動電極１１とか
ら成る一体的な表面実装構造３を基板１と結合するアン
カー結合域４並びに、固定電極２１の装架バー２３を基
板１と結合するアンカー結合域５、つまり全てのアンカ
ー結合域４，５は互いに直ぐ近くに配置されている。ア
ンカー結合域４，５の相互間に設定可能な各間隔は、マ
イクロメカニックな構成エレメントの横方向拡がり全体
に対比して微々たるものである。例えば基板１の素材が
加熱時に装架バー１３，２３用の素材よりも著しく強く
膨張する場合、この基板素材の強い膨張にも拘わらず固
定電極２１に対する可動電極１１の相対間隔は無視でき
る程度しか変化せず、しかもこの相対的な変化は、アン
カー結合域５に対するアンカー結合域４の配置が近くな
ればなるほど、それだけ僅かになる。ｘ軸方向での歪み
応力は、マイクロメカニックな構成エレメント右側と左
側の両アンカー結合域４が相互に離間するようにしか発
生しない。両アンカー結合域４の相互間の間隔が僅かに
なるに応じてｘ軸方向に発生する歪み応力も小さくな
る。従って固定電極２１と可動電極１１との間の相対的
なシフトについては、ｙ軸方向でのアンカー結合域４と
５の間隔が重要である。ｙ軸方向の該間隔が僅かになる
に応じて、固定電極と可動電極との間のシフト量も僅か
になる。
【図１】従来技術によるマイクロメカニックな構成素子
の平面図である。
の平面図である。
【図２】本発明の第１実施例によるマイクロメカニック
な構成エレメントの平面図である。
な構成エレメントの平面図である。
【図３】本発明の第２実施例によるマイクロメカニック
な構成エレメントの平面図である。
な構成エレメントの平面図である。
【図４】図２及び図３のＩ−Ｉ線に沿った横断面図であ
る。
る。
１ 基板、 ２ 表面、 ３ 表面実装構造、
４，５，６ アンカー結合域、 １０ 撓みばね、
１１ 可動電極、 １２ センターバー、 １３
装架バー、 ２１ 固定電極、 ２３ 装架バ
ー、 ５０基板、 ５１ アンカー結合域、 ５２
撓みばね舌片、 ５３ 可動電極、 ５４ 固定
電極、 ５５ センターバー、 １０１ エッチン
グ穴
４，５，６ アンカー結合域、 １０ 撓みばね、
１１ 可動電極、 １２ センターバー、 １３
装架バー、 ２１ 固定電極、 ２３ 装架バ
ー、 ５０基板、 ５１ アンカー結合域、 ５２
撓みばね舌片、 ５３ 可動電極、 ５４ 固定
電極、 ５５ センターバー、 １０１ エッチン
グ穴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミヒャエル オッフェンベルク ドイツ連邦共和国 キルヒェンテリンスフ ルト ブライケシュトラーセ 13
Claims (8)
- 【請求項１】 基板（１）がプレート状の表面（２）を
有するように形成されており、表面実装構造（３）が少
なくとも２つのアンカー結合域（４）でもって前記表面
（２）に固定されており、しかも前記アンカー結合域以
外では前記表面（２）に対して隔たりをもつて、かつま
た該表面（２）全体にわたって横方向拡がりをもって延
びている形式の、基板（１）及び一体的な表面実装構造
（３）を備えた、力センサ又は加速度センサのようなマ
イクロメカニックな構成エレメントにおいて、少なくと
も２つのアンカー結合域（４）が、表面実装構造（３）
の横方向拡がりに対比して僅かな相互間隔を有している
ことを特徴とする、マイクロメカニックな構成エレメン
ト。 - 【請求項２】 ２つ以上のアンカー結合域（４）が設け
られており、前記アンカー結合域（４）間の全ての間隔
が、表面実装構造（３）の横方向拡がりに対比して僅少
である、請求項１記載の構成エレメント。 - 【請求項３】 表面実装構造（３）が複数の可動電極
（１１）を有し、該可動電極（１１）が撓みばね（１
０）に装架されて基板（１）に対して相対運動可能であ
り、かつ、前記可動電極（１１）に対向して固定電極
（２１）が設けられ、しかも前記基板（１）に対して相
対運動不能に配置されている、請求項１又は２記載の構
成エレメント。 - 【請求項４】 固定電極（２１）が複数の別のアンカー
結合域（５）によって基板（１）の表面（２）に固定さ
れており、前記の別のアンカー結合域（５）が相互間
に、かつ表面実装構造（３）用のアンカー結合域（４）
に対して、前記表面実装構造（３）の横方向拡がりに対
比して僅かな間隔を有している、請求項３記載の構成エ
レメント。 - 【請求項５】 撓みばね（１０）が装架バー（１３）に
よってアンカー結合域（４）と結合されている、請求項
３又は４記載の構成エレメント。 - 【請求項６】 固定電極（２１）が装架バー（２３）に
よって別のアンカー結合域（５）と結合されている、請
求項４又は５記載の構成エレメント。 - 【請求項７】 表面実装構造（３）用の素材として珪素
が使用される、請求項１から６までのいずれか１項記載
の構成エレメント。 - 【請求項８】 固定電極用の素材として珪素が使用され
る、請求項３から７までのいずれか１項記載の構成エレ
メント。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19639946A DE19639946B4 (de) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | Mikromechanisches Bauelement |
| DE19639946.7 | 1996-09-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10111312A true JPH10111312A (ja) | 1998-04-28 |
| JP4499199B2 JP4499199B2 (ja) | 2010-07-07 |
Family
ID=7807197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25986097A Expired - Lifetime JP4499199B2 (ja) | 1996-09-27 | 1997-09-25 | マイクロメカニックな構成エレメント |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5983721A (ja) |
| JP (1) | JP4499199B2 (ja) |
| DE (1) | DE19639946B4 (ja) |
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