KR20170019420A

KR20170019420A - 2개의 진동 축을 갖는 마이크로 기계 부품 및 마이크로 기계 부품을 제조하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20170019420A
Application number: KR1020177000747A
Authority: KR
Inventors: 슈테판 핀터
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2017-02-21
Also published as: US20170101306A1; CN106458568A; DE102014211027A1; WO2015188986A1

Abstract

본 발명은, 적어도 현수 구조물(16)을 통해 홀더(10)에 현수되고, 이 홀더(10)에 대해 운동 가능한 부분(12)을 갖는 마이크로 기계 부품에 관한 것으로, 이 경우 현수 구조물(16)의 고유 진동은, 홀더(10)에 대해 운동 가능한 부분(12)이 고유 진동 상태로 바뀐 현수 구조물(16)에 의해 제1 회전축(34a)을 중심으로 하는 공진 운동 상태 및 제1 회전축(34a)에 대해 기울어지게 정렬된 제2 회전축(34b)을 중심으로 하는 준정적 진동 운동 상태로 바뀔 수 있도록 여기될 수 있으며, 이 경우 상기 가동 부분(12)은 직접 또는 하나 이상의 스프링(20)을 통해, 현수 구조물(16)의 하나 이상의 여기된 고유 진동의 하나 이상의 진동 절점(oscillation node point)에 연결되어 있다. 또한, 본 발명은 마이크로 기계 부품을 제조하기 위한 방법과도 관련이 있다.

Description

2개의 진동 축을 갖는 마이크로 기계 부품 및 마이크로 기계 부품을 제조하기 위한 방법{MICROMECHANICAL COMPONENT HAVING TWO AXES OF OSCILLATION AND METHOD FOR PRODUCING A MICROMECHANICAL COMPONENT}

본 발명은, 마이크로 기계 부품에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 마이크로 기계 부품을 제조하기 위한 방법과도 관련이 있다.

DE 10 2011 006 598 A1호에는, 가동 부분을 갖는 부품 및 가동 부분을 갖는 부품의 작동 방법이 기술되어 있다. 가동 부분을 움직이기 위해, 가동 부분을 홀더와 연결하는 하나 이상의 가요성 연결 구성 요소의 하나 이상의 하부 유닛이 각각 제1축을 따르는 제1 진동 운동 상태 및 제1축에 대해 기울어지게 정렬된 제2축을 따르는 제2 진동 운동 상태로 변화된다. 이는, 홀더에 대해 운동 가능한 부분이 제1 회전축을 중심으로 회전 진동 상태로 변화될 수 있게 하고, 이 회전 진동 운동에 추가로 제2 회전축을 중심으로도 편향될 수 있게 한다.

본 발명은, 청구항 1의 특징들을 갖는 마이크로 기계 부품 및 청구항 10의 특징들을 갖는 마이크로 기계 부품을 제조하기 위한 방법을 소개한다.

본 발명은, 마이크로 기계 부품의 홀더에 대해 공진 운동에 의해 비교적 큰 "공진" 회전각만큼 운동 가능한 동시에 준정적 진동 운동에 의해 큰 "정적" 회전각만큼 운동 가능한, 가동 부분을 갖는 마이크로 기계 부품을 소개한다. 또한, 본 발명에 의해, 가동 부분이 2개의 공진 운동에 의해 운동 가능한 마이크로 기계 부품도 구현될 수 있다. 본 발명에 의해, 마이크로 기계 부품은 특히, 가동 부품의 공진 운동을 위해 큰 진폭에 도달할 수 있도록 그리고 그와 동시에 가급적 작은 복원력/스프링-복원력도 준정적 진동 운동에 의해 가동 부분의 일정한 편향을 저지하도록 형성될 수 있다. 이하에서 더 정확하게 기술되는 바와 같이, 다른 무엇보다 가동 부분이 마이크로 기계 부품의 개별 현수 구조물에 바람직하게 결합/연결됨으로써, 홀더에 대해 가동 부분이 공진 운동하는 동안 공진 핑크(resonance peak)가 발생할 수 있다. 그렇기 때문에, 가동 부분은 2개의 회전축을 중심으로 비교적 큰 "공진" 회전각 및 "정적" 회전각만큼 조정될 수 있으며, 이로 인해 마이크로 기계 부품을 위해 최대로 가능한 회전각의 증가에 도달하게 된다.

이하에서 더 정확하게 기술되는 바와 같이, 본 발명에 따라 구현된 마이크로 기계 부품은 비교적 간단한 구조를 가질 수 있다. 그렇기 때문에, 본 발명에 따라 구현된 마이크로 기계 부품은 비교적 간단히 제조될 수 있다. 추가로, 본 발명에 따라 구현된 마이크로 기계 부품을 작동시키기 위해, 비교적 간단한 전자 조작 시스템이 사용될 수 있다.

본 발명은 또한, 홀더에 대해 운동 가능한 부분을 조정하기 위해 3개의 회전 자유도가 구현된 마이크로 기계 부품도 소개한다. 또한, 3개의 회전 자유도 모두에 대해, 홀더와 관련하여 운동 가능한 부분의 상대적으로 큰 "공진" 회전각 및/또는 "정적" 회전각이 구현될 수 있다.

바람직한 일 실시예에서, 현수 구조물은 하나 이상의 벤딩 빔(bending beam)을 포함한다. 상기 하나 이상의 벤딩 빔은 하나 이상의 액추에이터 장치에 의해 신뢰성 있게 고유 진동 상태로 변화될 수 있으며, 이 경우 여기된 고유 진동의 하나 이상의 진동점의 지지부가 용이하게 결정될 수 있다. 또한, 하나 이상의 벤딩 빔을 갖는 현수 구조물에서는, 복수의 고유 진동의 진동 절점(oscillation node point)도 동일한 위치에 놓일 수 있다.

예를 들면, 현수 구조물의 단일 벤딩 빔 또는 현수 구조물의 벤딩 빔들 중 하나 이상이 미리 결정된 빔 종축을 따라 중단 없이 연장될 수 있다. 이로써, 개별 벤딩 빔은 비교적 간단하게 형성될 수 있다. 예컨대, 이와 같은 벤딩 빔은 반도체 층으로부터 간단히 실시될 수 있는 에칭 기법에 의해 구조화될 수 있다.

또 다른 바람직한 일 실시예에서는, 현수 구조물의 단일 벤딩 빔 또는 현수 구조물의 벤딩 빔들 중 하나 이상이 제1 빔 섹션과 제2 빔 섹션 사이에 놓여 있는 내부 프레임을 포함하고, 이 내부 프레임에 가동 부분이 현수되어 있다. 특히, 제1 빔 섹션 및 제2 빔 섹션은 제1 공간 방향을 따라 연장될 수 있으며, 이 경우 가동 부분은, 제1 공간 방향에 대해 수직으로 뻗은 제2 공간 방향을 따라 연장되는 하나 이상의 스프링을 통해 내부 프레임에 현수되어 있다. 또한, 이와 같이 형성된 현수 구조물은 용이하게 제작/에칭될 수 있으며, 예를 들어 제1 공간 방향 및 제2 공간 방향을 중심으로 하는, 홀더에 대해 운동 가능한 부분의 양호한 운동 가능성을 보장한다.

그와 마찬가지로, 현수 구조물의 단일 벤딩 빔 또는 현수 구조물의 벤딩 빔들 중 하나 이상은 곡류 형태로 형성될 수 있다. 또한, 곡류 형태의 벤딩 빔은 고유 진동 상태로 변화될 수 있으며, 이 경우 (곡류 형태의 벤딩 빔이 길게 형성될 수 있음으로써) 비교적 작은 복원력이 고유 진동을 저지한다. 복원력을 감소시키기 위해 곡류 형태의 벤딩 빔이 비교적 길게 형성될 수 있음에도, 공간 절약형 디자인은 마이크로 기계 부품에서 용이하게 구현될 수 있다.

현수 구조물의 단일 벤딩 빔 또는 현수 구조물의 벤딩 빔들 중 하나 이상은 앵커 영역에 의해 홀더와 접촉할 수 있다. 그에 대한 대안으로, 현수 구조물의 단일 벤딩 빔 또는 현수 구조물의 벤딩 빔들 중 하나 이상이 적어도 하나 이상의 외부 스프링을 통해서도 홀더와 연결될 수 있다.

하나 이상의 외부 스프링은 예컨대 하나 이상의 비틀림 스프링(torsion spring), 하나 이상의 곡류 형태의 스프링, 하나 이상의 U자형 스프링 및/또는 하나 이상의 이중 U자형 스프링일 수 있다. 이로써, 간단히 구조화될 수 있는 복수의 외부 스프링이 하나 이상의 벤딩 빔을 홀더에 현수하기 위해 사용될 수 있다. 하지만, 하나 이상의 외부 스프링에 대해 본원에 열거된 예들로부터 벗어나는 형태도 가능하다.

전술된 장점들은 마이크로 기계 부품을 위한 상응하는 제조 방법을 실시하는 경우에도 구현될 수 있다. 전술한 마이크로 기계 부품의 실시예들에 따라 그 제조 방법이 개선될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징들 및 장점들은 이하에서 도면을 참조하여 설명될 것이다.

도 1의 a 및 b는 마이크로 기계 부품의 제1 실시예의 개략도, 및 마이크로 기계 부품의 현수 구조물의 고유 진동을 재현한 개략도이다.
도 2a 내지 도 2c는 마이크로 기계 부품의 제2 실시예의 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 마이크로 기계 부품의 제3 실시예의 개략도이다.
도 4는 마이크로 기계 부품의 제4 실시예의 개략도이다.
도 5a 및 도 5b는 마이크로 기계 부품의 제5 실시예의 개략도, 및 마이크로 기계 부품의 현수 구조물의 고유 진동을 재현한 개략도이다.
도 6은 마이크로 기계 부품의 제6 실시예의 개략도이다.
도 7은 마이크로 기계 부품의 제7 실시예의 개략도이다.
도 8은 마이크로 기계 부품의 제8 실시예의 개략도이다.
도 9는 마이크로 기계 부품의 제9 실시예의 개략도이다.
도 10은 마이크로 기계 부품의 제10 실시예의 개략도이다.
도 11a 내지 도 11d는 마이크로 기계 부품을 위한 외부 스프링으로서 사용될 수 있는 다양한 스프링 타입의 개략도이다.
도 12는 마이크로 기계 부품의 제11 실시예의 개략도이다.
도 13은 마이크로 기계 부품의 제12 실시예의 개략도이다.
도 14는 마이크로 기계 부품의 제13 실시예의 개략도이다.
도 15는 마이크로 기계 부품의 제14 실시예의 개략도이다.
도 16은 마이크로 기계 부품의 제15 실시예의 개략도이다.
도 17은 마이크로 기계 부품을 제조하기 위한 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 1의 a 및 b는, 마이크로 기계 부품의 제1 실시예의 개략도, 및 마이크로 기계 부품의 현수 구조물의 고유 진동을 재현한 개략도를 보여준다.

도 1의 a에 개략적으로 재현된 마이크로 기계 부품은 (부분적으로만 도시된) 홀더(10) 및 상기 홀더(10)에 대해 운동 가능한 부분(12)을 갖는다. 도 1의 a의 실시예에서, 가동 부분(12)은 미러 면(14)이 장착된 마이크로 미러이다. 하지만, 가동 부분(12)은 다른 광학 활성 면도 가질 수 있고, 또는 하나 이상의 공간 방향으로 연속하여 광학 활성 재료로 형성될 수 있다. 이로써, 가동 부분(12)은 예를 들어 광학 격자, 빔 스플리터(beam splitter), 필터 및/또는 프리즘으로서도 형성될 수 있다.

가동 부분(12)은 적어도 현수 구조물(16)을 통해 홀더(10)에 현수되어 있다. 도 1의 a의 실시예에서 현수 구조물(16)은, 제1 빔 섹션(16a)과 제2 빔 섹션(16b) 사이에 놓여 있는 내부 프레임(18)을 포함하는 벤딩 빔(16)이다. 제1 (막대 모양의) 빔 섹션(16a) 및 제2 (막대 모양의) 빔 섹션(16b)은 제1 공간 방향(x)을 따라 (직선으로/벗어남 없이) 뻗는다. 가동 부분(12)은 하나 이상의 스프링(20)에 의해 내부 프레임(18)에 현수되어 있다. 하나 이상의 스프링(20)은 제1 공간 방향(x)에 대해 수직으로 뻗는 제2 공간 방향(y')을 따라 연장된다. 특별히, 도 1의 a의 실시예에서는, 가동 부분(12)이 내부 프레임(18)에 의해 형성된 내부 공간 안에서 2개 스프링(20) 사이에 현수되어 있다.

도 1의 a의 실시예에서, 벤딩 빔(16)은 앵커 영역(30)에 의해 홀더(10)와 접촉한다. 벤딩 빔(16)을 위해, 제1 공간 방향(x)을 따라 앵커 영역(30)에서부터, 이 앵커 영역으로부터 멀어지는 방향을 향하는 단부 섹션(32)까지 연장되는 길이(L)가 정의될 수 있다. 이로써, 도 1의 a에 재현된 벤딩 빔(16)은 일측이 고정된 벤딩 빔(16)으로서 지칭될 수 있다. 벤딩 빔(16)/현수 구조물(16)의 일측이 홀더(10)에 현수됨으로써, 예컨대 벤딩 빔(16)/현수 구조물(16)의 비틀림 편향과 같은 벤딩 빔(16)/현수 구조물(16)의 변형, 구부러짐 또는 비틀림을 저지하는 복원력이 감소한다.

마이크로 기계 부품은 또한 하나 이상의 액추에이터 장치(22a, 22b 및 24)를 포함한다. 하나 이상의 액추에이터 장치(22a, 22b 및 24)는, 하나 이상의 액추에이터 장치(22a, 22b 및 24)의 작동에 의해 현수 구조물(16)의 하나 이상의 제1 하부 섹션(26a)이 제1 진동 축(28a)을 따르는 제1 조화 진동 운동 상태로 바뀔 수 있도록 설계되어 있다. 그와 동시에, 하나 이상의 액추에이터 장치(22a, 22b 및 24)의 작동에 의해서는, 현수 구조물(16)의 하나 이상의 제2 하부 섹션(26b)이 제 진동 축(28a)에 대해 기울어지게 정렬된 제2 진동 축(28b)을 따르는 제2 조화 진동 운동 상태로 바뀔 수 있다. 진동 축(28a 및 28b)은 바람직하게 서로에 대해 수직으로 정렬되어 있다. 특히, 도 1의 a 및 b의 실시예에서는, 진동 축(28a 및 28b)이 제1 공간 방향(x)에 대해 수직으로 뻗으며, 이 경우 제1 진동 축(28a)은 제2 공간 방향(y')에 대해 평행하게 정렬되고, 제2 진동 축(28b)은 제1 공간 방향(x) 및 제2 공간 방향(y')에 대해 수직으로 놓인다. 또한, 제1 진동 운동이 제2 진동 운동에 대해 고정된 위상 관계에 놓여 있는, 하나 이상의 액추에이터 장치(22a, 22b 및 24)의 작동이 선호된다. 바람직한 방식으로, 제1 진동 운동은 제2 진동 운동에 대해 90°만큼 위상 이동된다.

상기 내용은 또한, 액추에이터 장치(22a, 22b 및 24)가 하나 이상의 진동 평면에서 벤딩 빔(16)의 하나 이상의 진동을 발생시킨다는 것으로 달리 표현될 수도 있다. 액추에이터 장치(22a, 22b 및 24)에 의해 여기된 진동 모드들은 도 1의 b에서 하나의 진동 평면에 대해 도시되어 있다. 하지만, 액추에이터 장치(22a, 22b 및 24)는 도 1의 b의 초평면(focal plane)에 대해 수직으로 뻗는 진동 평면에서의 또 다른 진동 모드들도 발생한다.

적용된 액추에이터 원리는, 바람직하게 서로에 대해 수직으로 정렬된 하부 섹션(26a 및 26b)의 2개의 병진 사인파 운동/진동 운동이 발생한다고 달리 표현될 수도 있다. 이하에서 더 정확하게 설명되는 바와 같이, 이들 하부 섹션(26a 및 26b)의 운동/진동 운동은 가동 부분(12)을 움직이기 위해 이용될 수 있다.

하나 이상의 액추에이터 장치(22a, 22b 및 24)에 의해서는, 현수 구조물(16)/벤딩 빔(16)의 고유 진동(S1 내지 S3)이 전술된 방식으로 여기될 수 있다. 특히, 제1 공간 방향(x) 및 제1 진동 축(28a)에 의해 설정된 제1 평면에서의 현수 구조물(16)/벤딩 빔(16)의 고유 진동뿐만 아니라 제1 공간 방향(x) 및 제2 진동 축(28b)에 의해 설정된 제2 평면에서의 현수 구조물(16)/벤딩 빔(16)의 고유 진동(S1 내지 S3)도 여기될 수 있다. [현수 구조물(16)/벤딩 빔(16)의 실제 진동 특성은 여기된 다양한 고유 진동들의 중첩에 상응한다.]

도 1의 b에는, 제1 고유 주파수에서 제2 평면에서의 벤딩 빔(16)/현수 구조물(16)의 제1 고유 진동(S1), 제2 고유 주파수에서 제2 평면에서의 벤딩 빔(16)/현수 구조물(16)의 제2 고유 진동(S2) 및 제3 고유 주파수에서 제2 평면에서의 벤딩 빔(16)/현수 구조물(16)의 제3 고유 진동(S3)이 개략적으로 도시되어 있다. [도 1의 b에서는, 더 나은 이해를 위해 내부 프레임(18)에 대한 도시가 생략되었다.] 제1 고유 진동(S1)은 진동 절점을 갖지 않는다. 제2 고유 진동(S2)은 진동 절점(P2)을 갖는다(이 절점은 대략 ¾L에 놓임). 제3 고유 진동(S3)을 위해, 제1 진동 절점(P31)(대략 ½L에 놓임) 및 제2 진동 절점(P32)(대략 21/24L에 놓임)이 결정될 수 있다. [진동 절점(P2, P31 및 P32)의 위치는, 이상적인 빔으로부터 편차가 존재하자마자 운동할 수 있다.]

벤딩 빔(16)의 길이(L)(혹은 벤딩 빔의 폭 및/또는 벤딩 빔의 높이)는 특히, 제2 평면[제1 공간 방향(x) 및 제2 진동 축(28b)에 의해 설정됨]에서의 고유 진동(S1 내지 S3)의 진동 절점(P2, P31 및 P32)이 제1 평면[제1 공간 방향(x) 및 제1 진동 축(28a)에 의해 설정됨]에서의 고유 진동의 진동 절점과 일치하도록 선택될 수 있다. 이와 같은 일치 상황은, 예컨대 ¾L에 놓여 있는 제2 고유 진동(S2)의 진동 절점(P2)을 위해서 또는 ½L 및 21/24L에 놓여 있는 제3 고유 진동(S3)의 2개의 진동 절점(P31 및 P32)을 위해서 구현될 수 있다.

가동 부분(12)은 하나 이상의 스프링(20)을 통해, 현수 구조물(16)의 여기된 고유 진동(S1 내지 S3) 중 하나 이상의 고유 진동의 하나 이상의 진동 절점(P2, P31 및 P32)에 연결되어 있다. [따라서, 하나 이상의 스프링(20)은 현수 구조물(16)의 여기된 고유 진동(S1 내지 S3)의 하나 이상의 진동 절점(P2, P31 및 P32)과 접촉한다.] 바람직하게, 가동 부분(12)은 하나 이상의 스프링(20)을 통해, [제2 공간 방향(y')에 대해 수직으로] 정렬된 제2 평면에서 현수 구조물(16)의 여기된 고유 진동(S1 내지 S3) 중 하나 이상의 고유 진동의 하나 이상의 진동 절점(P2, P31 및 P32)에 연결되어 있다. 바람직하게, 하나 이상의 스프링(20)을 통한 가동 부분(12)의 연결은, 제2 평면에서의 고유 진동(S1 내지 S3)의 진동 절점(P2, P31 및 P32)이 제1 평면에서의 고유 진동의 진동 절점과 일치하는 벤딩 빔(16)/현수 구조물(16)의 하나 이상의 점에 대해서 이루어진다.

도 1의 a의 실시예에서, 가동 부분(12)은 하나 이상의 스프링(20)을 통해 제2 평면에서의 벤딩 빔의 제2 고유 진동(S2)의 진동 절점(P2)에 연결되어 있다. [제2 공간 방향(y')은 도 1의 b에 도시된, 제2 평면에서의 벤딩 빔의 제2 고유 진동(S2)의 진동 절점(P2)을 통과한다.] 가동 부분(12)을 현수 구조물(16)/벤딩 빔(16)의 하나 이상의 여기될 수 있는 고유 진동의 하나 이상의 진동 절점(P2)에 연결할 때에는, 현수 구조물(16)/벤딩 빔(16)의 하나 이상의 여기될 수 있는 고유 진동의 하나 이상의 진동 절점(P2)의 위치가 일반적으로는 가동 부분(12)의 연결에 의해 영향을 받는다는 사실이 고려되었다.

가동 부분(12)이 하나 이상의 스프링(20)을 통해 벤딩 빔/현수 구조물(16)의 여기된 고유 진동(S1 내지 S3) 중 하나 이상의 고유 진동의 하나 이상의 진동 절점(P2, P31 및 P32)에 연결됨으로써, 가동 부분(12)이 고유 진동(S1 내지 S3) 상태로 변화된 현수 구조물(16)에 의해서, [홀더(10)에 대해] 제1 회전축(34a)으로서의 제2 공간 방향(y')을 중심으로 하는 공진 운동으로 변화될 수 있는 상황이 신뢰할 만하게 보증될 수 있다.

또한, [제1 공간 방향(x) 및 제1 진동 축(28a)에 의해 설정된] 제1 평면에서의 벤딩 빔(16)/현수 구조물(16)의 고유 진동은 [제1 회전축(34a)을 중심으로 하는] 공진 운동으로 운동 가능한 부분(12)에 가해지는 또 다른 힘(F)을 발생한다. 힘(F)은, 제1 평면에서의 벤딩 빔(16)/현수 구조물(16)의 제1 편향 진폭과 제2 평면에서의 벤딩 빔(16)/현수 구조물(16)의 제2 편향 진폭의 곱에 비례한다. 또한, 힘(F)은 제1 평면에 대해 수직으로 정렬되어 있다. 그렇기 때문에, 힘(F)은 가동 부분(12)에 대해 토크를 야기한다. 그렇기 때문에, 가동 부분(12)은 [제1 회전축(34a)/제2 공간 방향(y')을 중심으로 하는] 자신의 공진 운동 동안 또한 [홀더(10)에 대해] [제1 회전축(34a)에 대해 기울어지게 정렬된] 제2 회전축(34b)으로서의 제1 공간 방향(x)을 중심으로 하는 (바람직하게 준정적) 진동 운동/회전 운동으로 변화될 수 있다. 도 1의 a에 도시된 바와 같이, 2개의 회전축(34a 및 34b)[혹은 2개의 공간 방향(x 및 y')]은 서로에 대해 수직으로 정렬될 수 있다.

요약해서 말하자면, 그렇기 때문에 가동 부분(12)은, 예컨대 15 내지 30kHz의 범위 안에 놓일 수 있는 비교적 높은 주파수에 의해서는 [홀더(10)에 대해] 제1 회전축(34a)/제2 공간 방향(y')을 중심으로 운동할 수 있고, 훨씬 더 느린 주파수 또는 (거의) 0의 주파수에 의해서는 [홀더(10)에 대해] 제2 회전축(34b)/제1 공간 방향(x)을 중심으로 운동할 수 있다. [홀더(10)에 대해] 가동 부분(12)의 준정적 진동 운동을 야기하는 힘(F)의 발생에 대한 또 다른 설명과 관련해서는, 위에서 이미 인용된 DE 10 2011 006 598 A1호를 참조한다.

바람직하게, 가동 부분(12)은, 제1 회전축(34a)을 중심으로 하는 공진 운동에 대한 자체 고유 주파수(혹은 이 고유 주파수의 수배)가 벤딩 빔(16)/현수 구조물(16)의 고유 진동의 하나 이상의 고유 주파수(혹은 이와 같은 고유 주파수의 수배)와 일치하도록 치수 설계된다. 바람직하게, 가동 부분(12)의 개별 고유 주파수(혹은 이 고유 주파수의 수배)는 제1 공간 방향(x) 및 제2 진동 축(28b)에 의해 설정된 제2 평면에서의 벤딩 빔(16)/현수 구조물(16)의 고유 진동의 하나 이상의 고유 주파수(혹은 이와 같은 고유 주파수의 수배)와 일치한다. 이로써, 홀더(10)에 대해 제1 회전축(34a)을 중심으로 가동 부분(12)을 가동할 때 간단하게 진폭 피크가 구현될 수 있다. 도 1의 b에 도시된 각(α16)은 제2 평면에서 자신의 제2 고유 진동(S2)으로 변화된 진동 절점(P2)에서의 벤딩 빔(16)의 사인파형의 경사를 지시한다. 또한, 도 1의 b에는, 자신의 정지 위치/홀더(10)에 대해 제1 회전축(34a)을 중심으로 동시에 야기되는 가동 부분의 경사를 재현하는 각(α12)도 도시되어 있다. 도면을 통해 알 수 있는 사실은, 제1 회전축(34a)을 중심으로 하는 공진 운동에 대해 운동 가능한 부분(12)의 고유 주파수를 적절히 확정함으로써, 각도(α16)에 비해 상당히 증가한 각도(α12)가 야기될 수 있다는 것이다.

도 1의 실시예에서, 마이크로 기계 부품은 압전 소자(22a, 22b 및 24)를 하나 이상의 액추에이터 장치(22a, 22b 및 24)로서 구비한다. 제1 하부 섹션(26a)의 제1 조화 진동 운동을 제1 진동 축(28a)을 따라 여기시키기 위해, 2개의 (스트립 형상의) 압전 소자(22a 및 22b)가 제1 진동 축(28a)에 대해 평행하게 정렬된 제1 하부 섹션(26a)의 한 면에 제공되어 있으며, 이 경우 2개 압전 소자(22a 및 22b)의 제1 압전 소자(22a)는 제2 평면의 제1 측에 놓여 있고, 2개 압전 소자(22a 및 22b)의 제2 압전 소자(22b)는 제2 평면의 제2 측에 놓여 있다. 작동 중에는, 2개의 압전 소자(22a 및 22b)가 180°만큼 위상 이동된 상태로 제어된다. 이와 같은 방식으로 구현될 수 있는, 제1 진동 축(28a)에 대해 평행하게 정렬된 제1 하부 섹션(26a)의 면의 각각 일측의 구부러짐은, 제1 하부 섹션(26a)[혹은 벤딩 빔(16)]의 제1 조화 진동 운동을 유도한다.

제2 진동 축(28b)을 따르는 제2 하부 섹션(26b)의 제2 조화 진동 운동은 (스트립 형상의) 압전 소자(24)에 의해 야기될 수 있으며, 이 압전 소자는 제2 진동 축(28b)에 대해 수직으로 정렬된 제2 하부 섹션(26b)의 면에 제공되어 있다. 작동 중에는, 압전 소자(24)가 주기적으로 압축될 수 있으며, 이와 같은 압축 가능성은 제2 진동 축(28b)에 대해 수직으로 정렬된 제2 하부 섹션(26b)의 면의 주기적인 압축을 야기한다. 이와 같은 상황은 제2 하부 섹션(26b)[혹은 벤딩 빔(16)]의 제2 조화 진동 운동을 발생시킨다.

언급할 사실은, 하나 이상의 액추에이터 장치(22a, 22b 및 24)를 (스트립 형상의) 압전 소자(22a, 22b 및 24)로서 형성하는 것은 단지 예시일 뿐이다는 것이다. 예를 들면, 정전기적으로 작용하는 하나 이상의 교대 배치형 전극, 하나 이상의 플레이트 전극 및/또는 하나 이상의 전자기 작동기도 하부 섹션(26a 및 26b)의 진동 운동을 여기시키기 위해 사용될 수 있다.

도 2a 내지 도 2c는, 마이크로 기계 부품의 제2 실시예의 개략도를 보여준다.

도 2a에서는 제1 공간 방향(x)에 대해 평행하게 정렬된 측면도로 그리고 도 2b에서는 제2 공간 방향(y')에 대해 평행하게 정렬된 측면도로 개략적으로 도시된 마이크로 기계 부품은 하나 이상의 액추에이터 장치(40a 내지 40d)로서 4개의 압전 소자(40a 내지 40d)를 구비한다. 도 2c에서 알 수 있는 바와 같이, 4개의 압전 소자(40a 내지 40d)는 각각, (제1) 하부 섹션(26a)의 각각의 외측이 정확하게 하나의 압전 소자(40a 내지 40d)를 지지하도록 벤딩 빔(16)의 (제1) 하부 섹션(26a)에 배치되어 있다. 4개의 압전 소자(40a 내지 40d) 중 2개의 압전 소자(40a 및 40b)로 구성된 제1 쌍은 제1 진동 축(28a)에 대해 수직으로 정렬된 (제1) 하부 섹션(26a)의 외측에 놓여 있다. 4개의 압전 소자(40a 내지 40d) 중 2개의 압전 소자(40c 및 40d)로 구성된 제2 쌍은 제2 진동 축(28b)에 대해 수직으로 뻗는 (제1) 하부 섹션(26a)의 외측에 배치되어 있다.

4개의 압전 소자(40a 내지 40d)는, 동일한 쌍의 제1 압전 소자(40a 및 40c)가 압축되는 한, 동일한 쌍의 제2 압전 소자(40b 및 40d)가 팽창되도록 상호 접속되어 있다. 그에 상응하게, 동일한 쌍의 제1 압전 소자(40a 및 40c)가 팽창되는 한, 동일한 쌍의 제2 압전 소자(40b 및 40d)는 팽창된다. 그 결과로서, (제1) 하부 섹션(26a)이 구부러진다. 두 쌍의 압전 소자(40a 내지 40d)가 90° 위상 이동된 상태로 제어되는 한, 화살표(42)에 의해 재현된 (제1) 하부 섹션(26a)[혹은 벤딩 빔(16)]의 "훌라-후프(Hula-Hoop)"-운동이 나타난다. 압전 소자(40a 내지 40d)가 있는 면들 사이의 중앙에서 뻗는 중심축의 점들은 "훌라-후프"-운동 동안 타원형의 운동(바람직하게는 원형의 운동)을 실행한다. 이와 같은 상황은 또한, (제1) 하부 섹션(26a)이 제1 진동 축(28a)을 따르는 제1 조화 진동 운동으로 그리고 제1 진동 축(28a)에 대해 기울어지게 정렬된 제2 진동 축(28b)을 따르는 제2 진동 운동으로 변화된다는 것으로 달리 표현될 수도 있다. 이와 같은 방식으로도, 제1 평면에서의 벤딩 빔(16)의 고유 진동 및 제2 평면에서의 벤딩 빔(16)의 고유 진동(S1 내지 S3)이 여기될 수 있다. 이와 같은 여기는, 위에서 기술된 바와 같이, [홀더(10)에 대해] 제1 회전축(34a)[혹은 제2 공간 방향(y')]을 중심으로 하는 가동 부분(12)의 공진 운동 및 [홀더(10)에 대해] 제2 회전축(34b)[혹은 제1 공간 방향(x)]을 중심으로 하는 가동 부분(12)의 준정적 진동 운동을 야기한다. 가동 부분(12)의 준정적 진동 운동은 도 2b에 각도(β)에 의해 개략적으로 (단면도로) 재현되어 있다.

도 3a 및 도 3b는, 마이크로 기계 부품의 제3 실시예의 개략도를 보여준다.

전술된 실시예들과 달리, 도 3a 및 도 3b의 실시예의 벤딩 빔(16)은 홀더(10)에 인접하여 배치되고 국부적으로 좁혀진 섹션(44)을 갖는다. 이와 같은 국부적으로 좁혀진 섹션(44)의 형성에 의해, 특히 벤딩 빔(16)이 제1 공간 방향(x)을 중심으로 회전 운동할 때, 벤딩 빔(16)의 비틀림 강성이 줄어들 수 있다.

도 4는, 마이크로 기계 부품의 제4 실시예의 개략도를 보여준다.

도 4에 개략적으로 재현된 마이크로 기계 부품은 현수 구조물(50)로서 (일측이 고정된) 벤딩 빔(50)을 구비하며, 이 벤딩 빔은 중단 없이 (편차 없이) 미리 결정된 빔 종축으로서의 제1 공간 방향(x)을 따라 뻗는다. 벤딩 빔(50)은 직선의 (프레임 없는) 벤딩 빔(50)으로도 지칭될 수 있다. 특별히, 벤딩 빔(50)은 막대 모양의 벤딩 빔(50)으로 이해될 수 있다.

가동 부분(12)은 현수 구조물(50)/벤딩 빔(50)의 (도면에 도시되지 않은 하나 이상의 액추에이터 장치에 의해 여기될 수 있는) 고유 진동(S1 내지 S3) 중 하나 이상의 고유 진동의 하나 이상의 진동 절점(P2)에 직접 연결되어 있다. 특히, 가동 부분(12)은 벤딩 빔(50)의 외측에 직접 고정될 수 있다. 예를 들어, 도 4의 실시예에서는, 가동 부분(12)이 제1 공간 방향(x)에 대해 평행하게 [그리고 제2 진동 축(28b)에 대해 수직으로] 정렬된 벤딩 빔(50)의 외측에서 연결 지점에 직접 고정되어 있다.

가동 부분과 벤딩 빔(50) 사이에 있는 연결 지점은 바람직하게, 벤딩 빔(50)의 진동 특성이 거의/전혀 영향을 받지 않을 정도의 작은 면적으로 형성되어 있다. 가동 부분(12)을 현수 구조물(50)/벤딩 빔(50)의 하나 이상의 여기될 수 있는 고유 진동의 하나 이상의 진동 절점(P2)에 연결할 때에는, 현수 구조물(50)/벤딩 빔(50)의 하나 이상의 여기될 수 있는 고유 진동의 하나 이상의 진동 절점(P2)의 위치가 일반적으로는 가동 부분(12)의 연결에 의해 영향을 받는다는 사실이 고려된다. 선택적으로, 가동 부분(12)은 연결 기둥도 포함할 수 있으며, 이 연결 기둥은 벤딩 빔(50)/현수 구조물(50)의 외측에 놓여 있는 하나 이상의 진동 절점(P2)에 기반을 두고 있다.

도 4의 실시예에서도, (진동 운동/외부 여기 진동으로서의) 2개의 수직 병진 사인파 운동이 벤딩 빔(50)을 제1 평면에서의 고유 진동으로 변화시키기 위해 그리고 제2 평면에서의 고유 진동(S1 내지 S3)으로 변화시키기 위해 이용된다. 여기된 진동 운동들 간의 위상 이동이 일정한 경우, 바람직하게 90°인 경우에는, 시간적인 평균에서 제1 공간 방향(x)을 중심으로 토크가 발생한다. 그렇기 때문에, 도 4의 실시예에서도, 가동 부분(12)은 제1 회전축(34a)을 중심으로 하는 (비교적 높은 주파수를 갖는) 공진 운동 상태 및 홀더(10)에 대해 제2 회전축(34b)을 중심으로 하는 (훨씬 더 느린 주파수를 갖는) 준정적 진동 운동/회전 운동 상태로 변화될 수 있다.

이 경우에도, 가동 부분(12)을 위한 큰 진동 진폭에 도달할 수 있으며, 이와 같은 이유 때문에 가동 부분(12)에 의해 편향된 광속(light beam)이 넓은 각으로 편향될 수 있다.

도 5a 및 도 5b는, 마이크로 기계 부품의 제5 실시예의 개략도, 및 마이크로 기계 부품의 현수 구조물의 고유 진동을 재현한 개략도를 보여준다.

도 5a 및 도 5b에 의해 개략적으로 재현된 벤딩 빔(16)은 홀더(10)에 고정되지 않은 상태로 존재한다. 그 대신에, 벤딩 빔(16)은 현수 구조물(16)로서 적어도 (도면에 도시되지 않은) 하나 이상의 외부 스프링을 통해 홀더(10)와 연결되어 있다. 제1 공간 방향(x)을 따라 벤딩 빔(16)의 서로 가장 멀리 이격된 2개 단부 섹션(32a와 32b)의 간격이 벤딩 빔(16)의 길이(L)를 정의한다. 특히, 벤딩 빔(16)의 양 단부 섹션(32a 및 32b)은 자유롭게 (다시 말해, 하나 이상의 외부 스프링과의 기계적인 접촉 없이) 존재할 수 있다. 따라서, 도 5a 및 도 5b에 도시된 벤딩 빔(16)은 양측이 자유로운 벤딩 빔(16)으로서 지칭될 수도 있다.

도 5b를 참조해서 알 수 있는 바와 같이, 양측이 자유로운 벤딩 빔(16)도 제1 평면에서의 고유 진동으로 그리고 제2 평면에서의 고유 진동 상태로 변화될 수 있다. 여기될 수 있는 고유 진동들 중에서 도 5b에는, 외부 중심에 놓인 2개의 진동 절점(PH11 및 PH12)을 갖는 제1 훌라-후프-진동 모드(H1), 및 중앙에 놓여 있는 하나의 진동 절점(PH21) 및 외부 중심에 놓여 있는 2개의 진동 절점(PH22 및 PH23)을 갖는 제2 훌라-후프-진동 모드(H2)가 도시되어 있다. [도 5b에서는, 도면의 개관을 명확하게 할 목적으로 내부 프레임(18)에 대한 도시가 생략되었다.]

도 5a 및 도 5b의 실시예에서, 가동 부분(12)은 하나 이상의 스프링(20)을 통해, 여기된 벤딩 빔(16)의 제1 훌라-후프-진동 모드(H1)의 외부 중심에 놓여 있는 진동 절점들 중 하나(PH11 또는 PH12)에 연결되어 있다. 이로써, 도 5a 및 도 5b의 실시예도 위에서 이미 기술된 장점들을 보증해준다.

더욱이, 가동 부분(12)은 또한 (도 4에 도시되어 있는 바와 같이) 하나 이상의 스프링(20) 없이 벤딩 빔(16)에 연결될 수도 있다.

도 6은, 마이크로 기계 부품의 제6 실시예의 개략도를 보여준다.

도 6에 의해 개략적으로 도시된 마이크로 기계 부품에서는, 운동 가능한 부품(12)이 하나 이상의 스프링(20)을 통해, 벤딩 빔(16)의 제2 훌라-후프-진동 모드(H2)의 중앙에 놓여 있는 진동 절점(PH21)에 연결되어 있다. [내부 프레임(18)의 위치 혹은 벤딩 빔(16a 및 16b)의 길이는 상응하게 적응되어 있다.] 이와 같은 연결에 의해서도 위에서 이미 기술된 장점들이 구현될 수 있다.

완전성을 위해서 더 언급할 사실은, 가동 부분(12)이 본 실시예에서도 하나 이상의 스프링(20) 없이 벤딩 빔(16)에 연결될 수 있다는 것이다.

도 7은, 마이크로 기계 부품의 제7 실시예의 개략도를 보여준다.

도 7의 마이크로 기계 부품은 전술된 실시예의 일 개선예이다. 도 7의 벤딩 빔(16)의 2개의 단부 섹션(32a 및 32b)이 각각 하나의 외부 스프링(52)을 통해 홀더(10)와 연결되어 있다. 각각의 외부 스프링(52)의 경우, 제1 공간 방향(x)을 따라 상기 외부 스프링의 홀더(10) 상의 고정점 및 벤딩 빔(16) 상의 고정점을 통과하여 스프링 직선이 연장된다.

특히, 각각의 외부 스프링(52)은 이중 U자형 스프링(52)으로서 형성되어 있다. 각각의 이중 U자형 스프링(52)은, 스프링 직선을 따라 연장되는 제1 스프링 종방향 섹션과 스프링 직선을 따라 연장되는 제2 스프링 종방향 섹션 사이에 2개의 U자형 아크를 구비하며, 이들 아크는, U자형 아크가 스프링 직선으로부터 멀어지는 방향을 향하도록 상호 접한 상태로 형성되어 있다. 하지만, 본 실시예에 기술된 바와 같이 외부 스프링(52)을 이중 U자형 스프링(52)으로서 형성하는 것은 단지 예시일 뿐이다.

이중 U자형 스프링(52)을 사용해서 벤딩 빔(16)의 양측이 홀더(10)에 연결됨으로써, 벤딩 빔(16)의 비교적 부드러운 현수 상태가 구현될 수 있다. 이와 같은 현수 상태는, 위에서 이미 기술된 훌라-후프-진동 모드(H1 및 H2)의 여기 및 비틀림 편향의 여기를 용이하게 한다.

도 8은, 마이크로 기계 부품의 제8 실시예의 개략도를 보여준다.

도 8의 실시예에서는, 벤딩 빔(16)이 4개의 외부 스프링(52)을 통해 홀더(10)와 연결되어 있다. 4개의 외부 스프링(52) 중 각각 2개는, 개별 빔 섹션(16a 또는 16b)이 2개의 외부 스프링(52) 사이에 놓이도록 그리고 2개 외부 스프링(52)의 스프링 직선이 일치하도록, 일체로 형성된 단부 섹션(32a 또는 32b)과 내부 프레임(18) 사이에서 각각 하나의 빔 섹션(16a 및 16b)에 고정되어 있다. 모든 4개 외부 스프링(52)의 스프링 직선은 제1 공간 방향(x)에 대해 수직으로 정렬되어 있다.

단부 섹션(32a 및 32b)으로부터 이격된 외부 스프링(52)을 이용한 벤딩 빔(16)의 현수 상태는 훌라-후프-진동 모드(H1 및 H2)의 여기를 용이하게 한다. 추가로, 비틀림 편향도 쉽게 여기될 수 있다.

도 8의 마이크로 기계 부품의 경우에도, 외부 스프링(52)은 이중 U자형 스프링(52)으로서 형성되어 있다. 하지만, 외부 스프링(52)을 이와 같이 형성하는 것은 단지 예시일 뿐이다.

도 9는, 마이크로 기계 부품의 제9 실시예의 개략도를 보여준다.

도 9의 마이크로 기계 부품은 전술된 실시예의 일 개선예이다. 도 9의 실시예에서는, 벤딩 빔(16)이 4개의 외부 스프링(52)을 통해 외부 프레임(54)과 연결되어 있다. 또한, 외부 프레임(54)의 양측에서는, 홀더(10)에 고정된 또 다른 2개의 외부 스프링(56)이 제1 공간 방향(x)을 따라서 연장된다. 이와 같은 방식에 의해서도, 비틀림 편향을 용이하게 하기 위한 벤딩 빔의 "부드러운" 스프링 현수 상태가 구현될 수 있다.

도 10은, 마이크로 기계 부품의 제10 실시예의 개략도를 보여준다.

도 10의 실시예는, (미리 결정된 빔 종축으로서의) 제1 공간 방향(x)을 따라 중단 없이 (편차 없이) 뻗는 벤딩 빔(50)을 구비한다. 가동 부분(12)은 현수 구조물(50)/벤딩 빔(50)의 훌라-후프-진동 모드(H2)의 하나 이상의 진동 절점(PH21)에 직접 연결되어 있다. 특히, 가동 부분(12)이 벤딩 빔(50)의 외측에 직접 고정될 수 있다.

벤딩 빔(50)의 2개의 단부 섹션(32a 및 32b)에는 외부 스프링(52)이 각각 하나씩 고정되어 있다. 2개의 외부 스프링(52)을 통해 벤딩 빔(50)이 홀더(10)와 연결되어 있다. 도 10의 실시예에서도 외부 스프링(52)은 이중 U자형 스프링(52)이며, 이들 스프링의 스프링 직선은 제1 공간 방향(x)을 따라서 연장된다. 하지만, 외부 스프링(52)을 이와 같이 형성하는 것은 단지 예시일 뿐이다.

그밖에, 도 10의 실시예는 또한 전술된 도 8 및 도 9의 마이크로 기계 부품들에 상응하게 변경 및 개선될 수 있다.

도 11a 내지 도 11d는, 마이크로 기계 부품을 위한 외부 스프링으로서 사용될 수 있는 다양한 스프링 타입의 개략도를 보여준다.

도 11a 내지 도 11d를 참조해서 알 수 있는 바와 같이, 하나 이상의 외부 스프링은 하나 이상의 곡류 형태의 스프링(58 및 60)(도 11a 및 도 11d), 하나 이상의 U자형 스프링(62)(도 11b) 및/또는 하나 이상의 이중 U자형 스프링(52)(도 11c)일 수 있다. 특히, 다양한 타입의 곡류 형태의 스프링(58 및 60)이 하나 이상의 외부 스프링으로서 사용될 수 있다. 도 11a의 실시예에서는, 아크가 곡류 형태 스프링(58)의 스프링 직선으로부터 멀어지는 방향을 향하고 있다. 그에 비해, 도 11d의 실시예에서는, 곡류 형태 스프링(60)의 아크가 부분적으로는 자신의 홀더(10) 상의 고정점을 향하고, 부분적으로는 벤딩 빔(16)상의 고정점을 향한다.

도 12는, 마이크로 기계 부품의 제11 실시예의 개략도를 보여준다.

도 12에 개략적으로 도시된 마이크로 기계 부품은 2개의 벤딩 빔(72)으로 이루어진 현수 구조물(70)을 구비한다. 2개의 벤딩 빔(72) 각각은 홀더(10)와 접촉하는 앵커 영역(30)을 각각 하나씩 갖는다. 또한, 가동 부분(12)은 각각 하나의 스프링(20)을 통해 2개의 벤딩 빔(72)과 각각 연결되어 있으며, 이 경우 각각의 스프링(20)은, 2개의 벤딩 빔(72)으로 이루어진 현수 구조물(70)이 변화될 수 있는 고유 진동의 하나 이상의 진동 절점에서 관련 벤딩 빔(72)과 접촉한다. 이로써, 가동 부분(12)은 2개의 벤딩 빔(72)으로 이루어진 현수 구조물(70)을 통해 양측에서 홀더(10)에 현수되어 있다. 본 실시예에서도, 2개의 스프링(20)은 제2 공간 방향(y')을 따라 정렬되어 있다.

현수 구조물(70)의 2개의 벤딩 빔(72)은 곡류 형태로 형성되어 있다. 2개의 벤딩 빔(72) 각각은, 홀더(10)와 접촉하는 앵커 영역(30)을 갖는 제1 단부 섹션(72a)을 구비한다. 각각의 스프링(20)은, 관련 벤딩 빔(72)의 제2 단부 섹션(72b) 상에 놓여 있는, 고유 진동의 하나 이상의 진동 절점과 접촉한다. 2개의 제1 단부 섹션(72a)이 제1 공간 방향(x)을 따라 뻗는 한편, 2개의 제2 단부 섹션(72b) 각각은 [측면이 제1 단부 섹션(72a)에 대해 변화된 상태로] 제1 공간 방향(x)에 대해 평행하게 정렬되어 있다. 각각의 제1 단부 섹션(72a)은 권선 형태의 중간 섹션(72c)을 통해 관련 제2 단부 섹션(72b)과 연결되어 있다. 하지만, 언급할 사실은, 권선 형태의 복수의 중간 섹션(72c)도 동일한 벤딩 빔(72)의 제1 단부 섹션(72a)과 제2 단부 섹션(72b) 사이에 놓일 수 있다는 것이다.

가동 부분(12)의 2개 측이 매달려 있음에도 불구하고, 제1 단부 섹션(72a)의 길이, 권선 형태의 중간 섹션(72c)의 길이 및 제2 단부 섹션(72b)의 길이의 총합과 (거의) 같은 곡류 형태의 2개 벤딩 빔(72)의 비교적 큰 총 길이에 의해서, 도 12의 마이크로 기계 부품의 가동 부분(12)의 "부드러운" 현수 상태가 구현된다. 특히, 곡류 형태의 2개 벤딩 빔(72)을 곡류 형태로 형성함으로써, 마이크로 기계 부품은 곡류 형태의 2개 벤딩 빔(72)의 비교적 큰 총 길이에도 불구하고 비교적 작게 형성될 수 있다.

도 12에 도시된 화살표(71)는 마이크로 기계 부품의 개별 요소의 진동 운동을 재현한다.

도 13은, 마이크로 기계 부품의 제12 실시예의 개략도를 보여준다.

도 13의 실시예에서, 가동 부분(12)은 각각 하나의 스프링(20)을 통해, 마이크로 기계 부품의 2개의 각진 벤딩 빔(74)의 2개의 제2 단부 섹션(74b)에 연결되어 있다. 2개의 제2 단부 섹션(74b)은 각각 제2 공간 방향(y')에 대해 수직으로 뻗으며, 제2 공간 방향(y')을 따라서는 2개의 스프링(20)이 연장된다. 각각의 제2 단부 섹션(74b)은 동일한 벤딩 빔(74)의 제1 단부 섹션(74a)과 접촉한다. 하지만, 제1 단부 섹션(74a)은 제2 단부 섹션(74b)에 대해 기울어진 상태로 정렬되어 있다. 예를 들어, 동일한 벤딩 빔(74)의 제2 단부 섹션(74b)과 관련 제1 단부 섹션(74a) 사이에는 90°의 각이 형성될 수 있다. 2개의 각진 벤딩 빔(74)으로 이루어진 현수 구조물(70)도 전술된 장점들을 보장한다.

도 14는, 마이크로 기계 부품의 제13 실시예의 개략도를 보여준다.

도 14의 실시예에서는, 현수 구조물(70)의 2개의 벤딩 빔(76) 각각의 2개의 제2 단부 섹션(76b)이 제2 공간 방향(y')에 대해 수직으로 정렬된 제2 회전축(34b)을 따라 정렬되어 있다. 현수 구조물(70)의 2개의 벤딩 빔(76) 각각의 제1 단부 섹션(76a)은 중간 섹션(76c)을 통해 관련 제2 단부 섹션(76b)과 연결되어 있다. 중간 섹션(76c)은 동일한 벤딩 빔(76)의 단부 섹션(76a 및 76b)에 대해 수직으로 정렬될 수 있다. 따라서, 도 14의 실시예의 벤딩 빔(76)도 곡류 (혹은 각진) 형태를 갖는다.

도 15는, 마이크로 기계 부품의 제14 실시예의 개략도를 보여준다.

도 15의 실시예에서는, 현수 구조물(70)의 각각의 벤딩 빔(78)의 제2 단부 섹션(78b)이 동일한 벤딩 빔(78)의 제1 단부 섹션(78a)보다 짧게 형성되어 있다. 또한, 각각의 벤딩 빔(78)의 제2 단부 섹션(78b)은 동일한 벤딩 빔(78)의 제1 단부 섹션(78a)의 일 부분 섹션에 대해 평행하게 뻗는다. 일 벤딩 빔(78)의 2개의 단부 섹션(78a 및 78b)은 이들 단부 섹션에 대해 수직으로 정렬된 하나의 중간 섹션(78c)을 통해 서로 연결되어 있다.

도 15에서 재현된 마이크로 기계 부품의 2개 벤딩 빔(78)의 형성은, 비교적 면적을 절약하는 마이크로 기계 부품의 형성에도 불구하고, 2개 벤딩 빔(78)의 비교적 큰 총 길이를 가능하게 한다. 따라서, 2개 벤딩 빔(78)의 스프링 강도는, 마이크로 기계 부품의 설치 공간 수요의 증가 없이도 줄어들 수 있다.

도 16은, 마이크로 기계 부품의 제15 실시예의 개략도를 보여준다.

도 16의 실시예에서, 동일한 벤딩 빔(80)의 각각의 제1 단부 섹션(80a)과 관련 제2 단부 섹션(80b) 사이에는 3개의 중간 섹션(80c 내지 80e)이 놓여 있으며, 이 경우 3개의 중간 섹션(80c 내지 80e) 각각은 하나 이상의 인접하는 중간 섹션(80c 내지 80e)에 대해 90°만큼 기울어진 상태로 정렬되어 있다. 또한, 2개의 단부 섹션(80a 및 80b)에 의해 접촉되는 중간 섹션(80c 내지 80e)은 접촉된 단부 섹션(80a 또는 80b)에 대해 수직으로 정렬되어 있다. 이를 달리 표현하면, 도 16의 마이크로 기계 부품의 2개의 벤딩 빔(80)이 나사 형태로 감긴 형상을 갖는다고도 말할 수 있다. 각각의 벤딩 빔(80)의 비교적 큰 총 길이[이는 2개 단부 섹션(80a 및 80b) 및 3개 중간 섹션(80c 내지 80e)의 개별 길이의 총합과 거의 일치함]에도 불구하고, 도 16의 실시예에서 가동 부분(12)은 비교적 적은 현수 면적만을 필요로 한다. 그렇기 때문에, 도 16의 마이크로 기계 부품은 특히 공간 절약적으로 그리고 설치 공간 절약적으로 형성되어 있다.

전술한 마이크로 기계 부품들은 예를 들어 스캐너에서 사용될 수 있다. 이와 같은 스캐너에 의해서는, 예를 들어 레이저 빔과 같은 광속이 빠른 주파수로 미리 결정된 제1축을 중심으로 그리고 상대적으로 더 낮은 일정한 주파수로 또는 정적으로 (여기 주파수들 및 이들 여기 주파수의 위상 관계에 따라) 미리 결정된 제2축을 중심으로 편향될 수 있다. 대안적으로, 전술된 마이크로 기계 부품들은 또한 마이크로 미러, 광학 스위치 또는 광학 멀티플렉서에도 사용될 수 있다.

도 17은, 마이크로 기계 부품을 제조하기 위한 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도를 보여준다.

전술된 모든 마이크로 기계 부품은 적어도 이하에서 기술되는 방법 단계(St1 및 St2)에 의해 제조될 수 있다. 하지만, 제조 방법의 실시 가능성은 이와 같은 마이크로 기계 부품의 제조에 한정되어 있지 않다.

방법 단계 St1에서는, 마이크로 기계 부품의 홀더에 대해 운동 가능한 부분이 형성되며, 이 경우 가동 부분은 (적어도) 현수 구조물을 통해 홀더에 현수된다. 또 다른 방법 단계 St2에서는, 마이크로 기계 부품의 작동 중에 하나 이상의 액추에이터 장치에 의해 현수 구조물의 하나 이상의 제1 하부 섹션이 제1 진동 축을 따르는 제1 조화 진동 운동 상태로 바뀌도록, 그리고 현수 구조물의 하나 이상의 제1 하부 섹션 및/또는 하나 이상의 제2 하부 섹션이 제1 진동 축에 대해 기울어지게 정렬된 제2 진동 축을 따르는 제2 조화 진동 운동 상태로 바뀌도록, 하나 이상의 액추에이터 장치가 형성된다. 이와 같은 방식에 의해서는, 가동 부분이 고유 진동 상태로 바뀐 현수 구조물에 의해 제1 회전축을 중심으로 하는 공진 운동 상태 및 제1 회전축에 대해 기울어지게 정렬된 제2 회전축을 중심으로 하는 준정적 진동 운동 상태로 바뀌도록, 현수 구조물의 고유 진동이 여기된다. 위에서 이미 설명된 장점들을 구현하기 위해, 방법 단계 St1에서는 가동 부분이 직접 또는 하나 이상의 스프링을 통해, 현수 구조물의 여기된 고유 진동들 중 하나 이상의 고유 진동의 하나 이상의 진동 절점에 연결된다.

방법 단계(St1 및 St2)는 임의의 순서로 또는 (적어도 부분적으로) 동시에 실시될 수 있다.

Claims

홀더(10);
적어도 현수 구조물(16, 50, 70)을 통해 홀더(10)에 현수되고, 상기 홀더(10)에 대해 운동 가능한 부분(12); 및
하나 이상의 액추에이터 장치(22a, 22b, 24, 40a 내지 40d);를 구비한 마이크로 기계 부품으로서,
하나 이상의 액추에이터 장치(22a, 22b, 24, 40a 내지 40d)는, 상기 하나 이상의 액추에이터 장치(22a, 22b, 24, 40a 내지 40d)에 의해 현수 구조물(16, 50, 70)의 하나 이상의 제1 하부 섹션(26a)이 제1 진동 축(28a)을 따르는 제1 조화 진동 운동 상태로 바뀌도록, 그리고 현수 구조물(16, 50, 70)의 하나 이상의 제1 하부 섹션(26a) 및/또는 하나 이상의 제2 하부 섹션(26b)이 제1 진동 축(28a)에 대해 기울어지게 정렬된 제2 진동 축(28b)을 따르는 제2 조화 진동 운동 상태로 바뀌도록 설계되며,
이로써 현수 구조물(16, 50, 70)의 고유 진동(S1 내지 S3, H1 및 H2)은, 가동 부분(12)이 홀더(10)에 대해, 고유 진동(S1 내지 S3, H1 및 H2) 상태로 바뀐 현수 구조물(16, 50, 70)에 의해 제1 회전축(34a)을 중심으로 하는 공진 운동 상태 및 제1 회전축(34a)에 대해 기울어지게 정렬된 제2 회전축(34b)을 중심으로 하는 준정적 진동 운동 상태로 바뀔 수 있게 여기될 수 있는, 마이크로 기계 부품에 있어서,
상기 가동 부분(12)은 직접 또는 하나 이상의 스프링(20)을 통해, 현수 구조물(16, 50, 70)의 여기된 고유 진동(S1 내지 S3, H1 및 H2) 중 하나 이상의 고유 진동의 하나 이상의 진동 절점(P2, P31, P32, PH11 내지 PH23)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 마이크로 기계 부품.
제1항에 있어서, 현수 구조물(16, 50, 70)이 하나 이상의 벤딩 빔(16, 50, 72 내지 80)을 포함하는, 마이크로 기계 부품.
제2항에 있어서, 현수 구조물(50)의 단일 벤딩 빔(50) 또는 현수 구조물의 벤딩 빔들 중 하나 이상의 벤딩 빔이 미리 결정된 빔 종축(x)을 따라 중단 없이 연장되는, 마이크로 기계 부품.
제2항 또는 제3항에 있어서, 현수 구조물(16)의 단일 벤딩 빔(16) 또는 현수 구조물의 벤딩 빔들 중 하나 이상의 벤딩 빔이, 제1 빔 섹션(16a)과 제2 빔 섹션(16b) 사이에 놓여 있는 내부 프레임(18)을 포함하며, 상기 내부 프레임에 가동 부분(12)이 현수되어 있는, 마이크로 기계 부품.
제4항에 있어서, 제1 빔 섹션(16a) 및 제2 빔 섹션(16b)은 제1 공간 방향(x)을 따라 연장되며, 가동 부분(12)은, 상기 제1 공간 방향(x)에 대해 수직으로 뻗는 제2 공간 방향(y')을 따라서 연장되는 하나 이상의 스프링(20)을 통해 내부 프레임(18)에 현수되어 있는, 마이크로 기계 부품.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 현수 구조물의 단일 벤딩 빔 및 현수 구조물(70)의 벤딩 빔들(72 내지 80) 중 하나 이상의 벤딩 빔이 곡류 형태로 형성되는, 마이크로 기계 부품.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 현수 구조물(16, 50)의 단일 벤딩 빔(16, 50) 또는 현수 구조물(70)의 벤딩 빔들(72 내지 80) 중 하나 이상의 벤딩 빔이 앵커 영역(30)에 의해 홀더(10)에 접촉하는, 마이크로 기계 부품.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 현수 구조물(16, 50)의 단일 벤딩 빔(16, 50) 또는 현수 구조물의 벤딩 빔들 중 하나 이상의 벤딩 빔이 적어도 하나 이상의 외부 스프링(52, 58, 60, 62)을 통해 홀더(10)와 연결되어 있는, 마이크로 기계 부품.
제8항에 있어서, 하나 이상의 외부 스프링(52, 58, 60, 62)이 하나 이상의 비틀림 스프링, 하나 이상의 곡류형 스프링(58, 60), 하나 이상의 U자형 스프링(62) 및/또는 하나 이상의 이중 U자형 스프링(52)인, 마이크로 기계 부품.
마이크로 기계 부품을 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
마이크로 기계 부품의 홀더(10)에 대해 운동 가능한 부분(12)을 형성하는 단계로서, 상기 가동 부분(12)이 적어도 현수 구조물(16, 50, 70)을 통해 홀더(10)에 현수되는 단계(St1); 및
하나 이상의 액추에이터 장치(22a, 22b, 24, 40a 내지 40d)를 형성하는 단계로서, 상기 액추에이터 장치에 의해 마이크로 기계 부품의 작동 중에 현수 구조물(16, 50, 70)의 하나 이상의 제1 하부 섹션(26a)이 제1 진동 축(28a)을 따르는 제1 조화 진동 운동 상태로 바뀌고, 현수 구조물(16, 50, 70)의 하나 이상의 제1 하부 섹션(26a) 및/또는 하나 이상의 제2 하부 섹션(26b)이 제1 진동 축(28a)에 대해 기울어지게 정렬된 제2 진동 축(28b)을 따르는 제2 조화 진동 운동 상태로 바뀌며, 이로써 현수 구조물(16, 50, 70)의 고유 진동(S1 내지 S3, H1 및 H2)은, 가동 부분(12)이 고유 진동(S1 내지 S3, H1 및 H2) 상태로 바뀐 현수 구조물(16, 50, 70)에 의해 제1 회전축(34a)을 중심으로 하는 공진 운동 및 제1 회전축(34a)에 대해 기울어지게 정렬된 제2 회전축(34b)을 중심으로 하는 준정적 진동 운동 상태로 바뀌도록 여기되는 단계(St2);를 포함하는, 마이크로 기계 부품 제조 방법에 있어서,
상기 가동 부분(12)이 직접 또는 하나 이상의 스프링(20)을 통해, 현수 구조물(16, 50, 70)의 여기된 고유 진동(S1 내지 S3, H1 및 H2) 중 하나 이상의 고유 진동의 하나 이상의 진동 절점(P2, P31, P32, PH11 내지 PH23)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 마이크로 기계 부품 제조 방법.