WO2009132719A2 - Micromechanical component, method for operating a micromechanical component and method for producing a micromechanical component - Google Patents

Micromechanical component, method for operating a micromechanical component and method for producing a micromechanical component Download PDF

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WO2009132719A2
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spring
holder
spring element
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    • B81B3/0018Structures acting upon the moving or flexible element for transforming energy into mechanical movement or vice versa, i.e. actuators, sensors, generators
    • B81B3/0021Transducers for transforming electrical into mechanical energy or vice versa
    • GPHYSICS
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/04Optical MEMS
    • B81B2201/042Micromirrors, not used as optical switches

Definitions

  • Micromechanical component method for operating a micromechanical component and production method for a micromechanical component
  • the invention relates to a micromechanical component.
  • the invention relates to a method for operating a micromechanical component.
  • the invention relates to a production method for a corresponding micromechanical component.
  • determining a current position of the actuating element is often advantageous.
  • a light beam is often directed onto a reflective surface of the actuating element.
  • the light beam is deflected from the reflecting surface to another detectable point of impact of a detection system, for example a CCD camera.
  • a detection system for example a CCD camera.
  • carrying out this optical method requires a suitable light source for emitting the light beam and the detection system and is therefore relatively expensive and space-consuming.
  • the execution of the opti- see method is relatively cumbersome.
  • Another possibility for determining the current position of the control element is to measure a capacitance between an electrode attached to the control element and a, preferably fixedly arranged in the micromechanical component counter electrode.
  • the capacitance changes, if, due to the movement, the average distance between the two electrodes increases or decreases and / or the position of the two electrodes relative to one another is changed.
  • the control element itself can be used as an electrode in an advantageous embodiment.
  • Such capacitive methods are used in inertial sensors, for example for position detection.
  • the capacitive method requires expensive electronics which are designed to eliminate interference signals. Performing the capacitive method for determining the current position of the actuating element is relatively expensive due to the suppression.
  • a piezoresistive sensor element can also be used in order to determine the current position of the actuating element within the micromechanical component.
  • the piezoresistive sensor element for example a Wheatstone bridge or an X-Ducer, is mounted on a surface or within a volume of a spring element which connects the adjustable adjusting element with an immovable holder of the micromechanical component.
  • a current with a certain current can then be passed.
  • the resistance of the piezoresistive sensor element changes. This change in resistance can be determined and then evaluated with respect to a probable current position of the control element.
  • a spring element which connects an actuating element with a stationary holder of a micromechanical component should be designed such that it has a comparatively low bending stiffness.
  • attaching a Wheatstone bridge on the surface or within the volume of the spring element, as well as arranging line elements to direct the current through the Wheatstone bridge significantly increases the flexural rigidity of the spring element.
  • the invention provides a micromechanical component with the features of claim 1, a method for operating a micromechanical component having the features of claim 12 and a manufacturing method for a micromechanical component having the features of claim 13.
  • the present invention is based on the finding that in a bending of a spring element, which connects an adjustable actuator with a stationary support of a micromechanical component, a mechanical stress within an anchoring region of the actuating element and / or the holder, to which one end of the spring element is attached, is generated. This is also referred to as shear stresses which occur within at least one anchoring region of the spring element.
  • the anchoring area is thus a mainland to which one end of the spring element is attached.
  • the anchoring area preferably has a bending stiffness which is significantly above the mean bending stiffness of the spring element. Perpendicular to the longitudinal direction of the spring element, the anchoring area is characterized by an extension. net, which lies significantly above the extent of the spring element perpendicular to the longitudinal direction of the spring element.
  • the anchoring area to which one end of the spring element is attached, can also be designated as a contact area of the spring element within the holder and / or within the setting element.
  • An anchorage region is also referred to as an attack region in which a bending of the spring generates a mechanical stress without significantly changing the shape of the attack region.
  • the anchoring area is a region of the holder and / or of the adjusting element with an extension which is preferably less than 500 ⁇ m.
  • the extent of the anchoring region can be less than or equal to 100 ⁇ m.
  • the extent of the anchoring region can be, for example, 30 ⁇ m.
  • a problem with the design of the electrostatically adjustable actuator is that the forces for adjusting the actuator should be relatively low.
  • spring elements must have a relatively low bending stiffness.
  • the expansions of the spring elements perpendicular to the longitudinal directions of the spring elements are frequently less than 50 ⁇ m, for example less than 10 ⁇ m.
  • the sensor and evaluation device is designed to determine that the spring element is deformed and to output a corresponding signal.
  • a deformation of the spring element can be reliably detected in a simple manner.
  • the actuating element is rotatable from a starting position into at least one end position, wherein the sensor and evaluation device is additionally designed to determine an adjustment angle between the starting position and the at least one end position on the basis of the tapped voltage. This ensures a reliable control of the micromechanical component for adjusting the actuating element in a desired position.
  • the adjusting element can be arranged gimbally by means of two spring elements on the holder. This allows rotation of the actuating element about an axis parallel to the longitudinal axis of the two spring elements.
  • the adjustment angle can assume a comparatively large value.
  • the at least one spring element comprises a double-stranded spring.
  • Double-stranded springs have a comparatively high rigidity against lateral bending.
  • the torsional rigidity of the double-stranded springs is relatively low. This ensures that the double-stranded spring is bendable, as it is advantageous for the desired adjustment of the actuating element.
  • the at least one double-stranded spring can be V-shaped.
  • V-shaped springs cause shear stress in a torsion in their anchoring area that extends at least 20 ⁇ m into the mainland. For example, the shear stresses on the 100 microns in the mainland.
  • the piezoresistive element X-Ducer comprises an element via which an electrical voltage is detected when mechanical shear stresses occur.
  • the first anchoring region and / or the second anchoring region comprises an outer region with a doping of a first doping type, wherein in the outer region an inner region is arranged which has a doping of a second doping type different from the first doping type.
  • the X-Ducer piezoresistive sensor element in the upper paragraph is also capable of being extended on a surface and / or within a volume of an anchoring area of about 20 microns x 20 microns to be arranged.
  • the first anchoring region and / or the second anchoring region has an outer region with a doping of a first doping type, wherein in the outer region an inner region is arranged which has a doping of a second doping type different from the first doping type ,
  • the outer region preferably covers an area smaller than 100 ⁇ m x 100 ⁇ m. In particular, the outer area covers an area of about 20 microns x 20 microns.
  • the embodiment described here is therefore also suitable for micromechanical components, in which the anchoring regions, within which mechanical stresses occur when bending a spring element, are too small to implement a Wheatstone bridge. Since the piezoresistive sensor element described here requires a comparatively small application volume, it is suitable to operate within a small anchorage. tion area to detect the occurring during bending of the at least one spring element mechanical stress.
  • 1 and 2 is a plan view and a side view of an upper side of an actuating element for
  • FIG. 3 shows an enlarged detail of FIG. 1.
  • FIG. 1 and 2 show a plan view and a side view on an upper side of an actuating element for illustrating an embodiment of the micromechanical component.
  • the actuator 10 includes a mirror plate 12 and two arranged on opposite sides of the mirror plate 12 web elements 14 which project in the y direction of the mirror plate 12.
  • a spring element 16 is attached at each of the mirror plate 12 opposite end of a bar member 14.
  • the spring element 16 is a double-stranded spring, in particular a V-shaped spring.
  • the adjusting element 10 is fastened to a holder (not shown) of the micromechanical component.
  • the actuator 10 is integrally formed.
  • the two spring elements 16 may also be formed integrally with the adjusting element 10.
  • the actuator 10 and the two spring members 16 are made of a semiconductor plate or a plate of a conductive material. This can be done for example by etching the semiconductor plate or the plate of conductive material.
  • the spring elements 16 may be integrally formed with at least a part of the holder.
  • the micromechanical component has a drive (not shown), such as an electrostatic drive or a magnetic drive.
  • the drive is designed to adjust the adjusting element 10 relative to the holder, wherein the adjustment causes a bending of at least one of the two spring elements 16, for example a torsion and / or a twisting of the two spring elements 16.
  • the web elements 14 may be formed as drive combs, wherein electrodes are arranged on the web elements 14.
  • Fig. 1 shows the actuator 10 in a starting position in which the mirror plate 12 is parallel to the xy plane.
  • the mirror plate 12 in FIG. 2 is adjusted by the drive by an adjustment angle ⁇ from the xy plane.
  • the two spring elements 16 are designed such that they have a high flexural rigidity in the y-direction, but a comparatively low torsional rigidity.
  • the two subunits of the V-shaped spring elements 16 are preferably shaped so that a maximum width dl of the spring elements 16 is significantly less than a maximum width d2 of the web elements 14.
  • the spring elements 16 have a maximum width dl of about 5 microns.
  • the torsional stiffness of the spring elements 16 is thus significantly below the torsional rigidity of the web elements 14.
  • the ratio between the torsional stiffness of the spring elements 16 and the torsional stiffness of the web elements 14 is selected so that the web elements 14 are hardly bent during an adjustment of the mirror plate 12.
  • FIG. 3 shows an enlarged detail of FIG. 1.
  • the region of the illustrated bar member 14, to which the spring element 16 is attached may be referred to as the anchoring area 20 of the spring element 16 on the bar element 14, since a bending of the spring element 16, in particular a torsion of a V-shaped spring, causes a mechanical stress inside the bar Anchoring area 20 causes.
  • a maximum width dl of the spring elements 16 of about 5 ⁇ m is also sufficient in order to generate detectable mechanical stresses within the anchoring region 20.
  • the anchoring region 20 can also be referred to as a contact region or as an engagement region of the spring element 16 on the web element 14.
  • the anchoring portion 20 has an extension which is less than 500 microns.
  • the extent of the anchoring region 20 is, for example, less than 100 ⁇ m, in particular less than 50 ⁇ m.
  • the anchoring region 20 is monocrystalline, so that an X-Ducer 22 can be implemented on a surface of the anchoring region 20 and / or within a volume of the anchoring region 20 as a piezoresistive element.
  • the X-Ducer 22 which can also be designated as an x-Ducer, has an inner region (core) 24 made of a material of a first doping type, for example of a p-doped material.
  • the outer region 26 surrounding the inner region 24 comprises a material of a second, different doping type. If the inner region 24 is p-doped, the outer region 26 is n-doped. The doping of the regions 24 and 26 is easily carried out.
  • the X-Ducer 22 can thus be produced by means of an easily executable process.
  • a mechanical stress occurs within the anchoring region 20, which can be detected by a change in resistance at the X-Ducer 22.
  • a sensor and evaluation device (not shown) can detect a bending of the spring element 16 by evaluating the electrical voltage U picked up at the X-Ducer 22.
  • the sensor and evaluation device is designed to determine a current position of the mirror plate 12 based on the tapped electrical voltage U.
  • the embodiment shown offers a cost effective way to determine the current position of the mirror plate 12 within the micromechanical component by means of a comparatively low cost.
  • the X-Ducer 22 described here thus has the advantage that it can be easily implemented in the volume of the attack area 20.
  • the comparatively small dimensions of the engagement region 20 do not represent an obstacle to the attachment of the X-Ducer 22.
  • the contact elements and the supply lines extend only via the adjusting element 10.
  • the present invention will be described with reference to a designed as a mirror plate 12 th actuator 10.
  • the present invention is also applicable to micromechanical components with other adjustable control elements.
  • the X-Ducers 22 instead of the X-Ducers 22, another piezoresistive element in the form of a Wheatstone bridge can be used.

Abstract

The invention relates to a micromechanical component comprising an adjusting element (10) which can be adjusted in relation to a fixture and which is connected to said fixture by at least one spring element (16), a first end of said spring element (16) being fastened to a first anchoring section which is a subsection of the fixture, and a second end of the spring element (16) being fastened to a second anchoring section (20) which is a subsection of the adjusting element (10). The micromechanical component further comprises at least one piezoresistive element (22) which is arranged on a surface and/or inside a volume of the first anchoring section and/or the second anchoring section (20) in such a manner that a deformation of the spring element (16) causes a change in the resistance of the piezoresistive element (22). The invention additionally relates to a method for operating a micromechanical component. The invention further relates to a method for producing a micromechanical component.

Description

Beschreibung description
Titeltitle
Mikromechanisches Bauteil, Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen Bauteils und Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches BauteilMicromechanical component, method for operating a micromechanical component and production method for a micromechanical component
Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil. Zusätzlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen Bauteils. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein entsprechendes mikromechanisches Bauteil.The invention relates to a micromechanical component. In addition, the invention relates to a method for operating a micromechanical component. Furthermore, the invention relates to a production method for a corresponding micromechanical component.
Stand der TechnikState of the art
Für ein verlässliches Ansteuern eines mikromechanischen Bauteils mit einem verstellbaren Stellelement, beispielsweise einem Mikrospiegel, ist häufig ein Ermitteln einer aktuellen Stellung des Stellelements vorteilhaft. Herkömmlicherweise wird dazu oft ein Lichtstrahl auf eine reflektierende Ober- fläche des Stellelements gerichtet. Abhängig von der aktuellen Stellung des Stellelements wird der Lichtstrahl von der reflektierenden Oberfläche auf einen anderen ermittelbaren Auftreffpunkt eines Detektionssystems, beispielsweise einer CCD-Kamera abgelenkt. Ein Ausführen dieses optischen Verfahrens erfordert jedoch eine geeignete Lichtquelle zum Aussenden des Lichtstrahls und das De- tektionssystem und ist damit relativ teuer und bauraumintensiv. Zusätzlich ist das Ausführen des opti- sehen Verfahrens vergleichsweise umständlich.For a reliable control of a micromechanical component with an adjustable adjusting element, for example a micromirror, determining a current position of the actuating element is often advantageous. Conventionally, a light beam is often directed onto a reflective surface of the actuating element. Depending on the current position of the actuating element, the light beam is deflected from the reflecting surface to another detectable point of impact of a detection system, for example a CCD camera. However, carrying out this optical method requires a suitable light source for emitting the light beam and the detection system and is therefore relatively expensive and space-consuming. In addition, the execution of the opti- see method is relatively cumbersome.
Eine weitere Möglichkeit zum Ermitteln der aktuellen Stellung des Stellelements besteht im Messen einer Kapazität zwischen einer am Stellelement angebrachten Elektrode und einer, vorzugsweise fest in dem mikromechanischen Bauteil angeordneten Gegenelektrode. Bei einer Bewegung des Stellele- ments ändert sich die Kapazität, sofern aufgrund der Bewegung der mittlere Abstand zwischen den beiden Elektroden zu- oder abnimmt und/oder die Stellung der beiden Elektroden zueinander verändert wird. Das Stellelement selbst kann dabei bei einer vorteilhaften Ausführungsform als Elektrode verwendbar sein. Derartige kapazitive Verfahren werden in der Inertialsensorik beispielsweise zur Lageerkennung verwendet. Allerdings erfordert das kapazitive Verfahren eine aufwendige Elektronik, welche dazu ausgelegt ist, Störsignale zu eliminieren. Ein Ausführen des kapazitiven Verfahrens zum Ermitteln der aktuellen Stellung des Stellelements ist aufgrund der Entstörung relativ teuer. Als Alternative oder als Ergänzung zu den beiden in den oberen Absätzen beschriebenen Verfahren kann auch ein piezoresistives Sensorelement verwendet werden, um die aktuelle Stellung des Stellelements innerhalb des mikromechanischen Bauteils zu ermitteln. Herkömmlicherweise wird das pie- zoresistive Sensorelement, beispielsweise eine Wheatstone-Brücke oder ein X-Ducer, dabei auf einer Oberfläche oder innerhalb eines Volumens eines Federelements, welches das verstellbare Stellelement mit einer unverstellbaren Halterung des mikromechanischen Bauteils verbindet, angebracht. Durch das piezoresistive Sensorelement kann anschließend ein Strom mit einer bestimmten Stromstärke geleitet werden. Bei einem Biegen des Federelements verändert sich der Widerstand des piezoresistiven Sensorelements. Diese Änderung des Widerstands lässt sich ermitteln und anschließend bezüglich einer wahrscheinlichen aktuellen Stellung des Stellelements auswerten.Another possibility for determining the current position of the control element is to measure a capacitance between an electrode attached to the control element and a, preferably fixedly arranged in the micromechanical component counter electrode. During a movement of the actuating element, the capacitance changes, if, due to the movement, the average distance between the two electrodes increases or decreases and / or the position of the two electrodes relative to one another is changed. The control element itself can be used as an electrode in an advantageous embodiment. Such capacitive methods are used in inertial sensors, for example for position detection. However, the capacitive method requires expensive electronics which are designed to eliminate interference signals. Performing the capacitive method for determining the current position of the actuating element is relatively expensive due to the suppression. As an alternative or as a supplement to the two methods described in the upper paragraphs, a piezoresistive sensor element can also be used in order to determine the current position of the actuating element within the micromechanical component. Conventionally, the piezoresistive sensor element, for example a Wheatstone bridge or an X-Ducer, is mounted on a surface or within a volume of a spring element which connects the adjustable adjusting element with an immovable holder of the micromechanical component. By the piezoresistive sensor element, a current with a certain current can then be passed. Upon bending of the spring element, the resistance of the piezoresistive sensor element changes. This change in resistance can be determined and then evaluated with respect to a probable current position of the control element.
Vorzugsweise sollte ein Federelement, welches ein Stellelement mit einer ortsfesten Halterung eines mikromechanischen Bauteils verbindet, so ausgebildet sein, dass es eine vergleichsweise geringe Bie- gesteifigkeit aufweist. Das Anbringen einer Wheatstone-Brücke auf der Oberfläche oder innerhalb des Volumens des Federelements sowie das Anordnung von Leitungselementen zum Leiten des Stroms durch die Wheatstone-Brücke erhöht jedoch die Biegesteifigkeit des Federelements signifikant.Preferably, a spring element which connects an actuating element with a stationary holder of a micromechanical component should be designed such that it has a comparatively low bending stiffness. However, attaching a Wheatstone bridge on the surface or within the volume of the spring element, as well as arranging line elements to direct the current through the Wheatstone bridge, significantly increases the flexural rigidity of the spring element.
Es ist deshalb wünschenswert, über eine kostengünstige, einfach ausführbare und/oder eine Biegesteifigkeit eines Federelements kaum beeinflussende Möglichkeit zum Erkennen eines Versteilens eines Stellelements eines mikromechanischen Bauteils zu verfügen.It is therefore desirable to dispose of a cost-effective, easily executable and / or bending stiffness of a spring element hardly influencing possibility for detecting a Versteilens an actuating element of a micromechanical component.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung schafft ein mikromechanisches Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Ver- fahren zum Betreiben eines mikromechanischen Bauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 13.The invention provides a micromechanical component with the features of claim 1, a method for operating a micromechanical component having the features of claim 12 and a manufacturing method for a micromechanical component having the features of claim 13.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bei einem Biegen eines Federelements, welches ein verstellbares Stellelement mit einer ortsfesten Halterung eines mikromechanischen Bau- teils verbindet, eine mechanische Spannung innerhalb eines Verankerungsbereichs des Stellelements und/oder der Halterung, an welchem ein Ende des Federelements befestigt ist, erzeugt wird. Man spricht dabei auch von Scherspannungen, welche innerhalb mindestens eines Verankerungsbereichs des Federelements auftreten. Der Verankerungsbereich ist damit ein Festland, an welchem ein Ende des Federelements befestigt ist. Der Verankerungsbereich weist dabei vorzugsweise eine Biegesteifig- keit auf, welche deutlich über der mittleren Biegesteifigkeit des Federelements liegt. Senkrecht zur Längsrichtung des Federelements ist der Verankerungsbereich durch eine Ausdehnung gekennzeich- net, welche signifikant über der Ausdehnung des Federelements senkrecht zur Längsrichtung des Federelements liegt.The present invention is based on the finding that in a bending of a spring element, which connects an adjustable actuator with a stationary support of a micromechanical component, a mechanical stress within an anchoring region of the actuating element and / or the holder, to which one end of the spring element is attached, is generated. This is also referred to as shear stresses which occur within at least one anchoring region of the spring element. The anchoring area is thus a mainland to which one end of the spring element is attached. The anchoring area preferably has a bending stiffness which is significantly above the mean bending stiffness of the spring element. Perpendicular to the longitudinal direction of the spring element, the anchoring area is characterized by an extension. net, which lies significantly above the extent of the spring element perpendicular to the longitudinal direction of the spring element.
Der Verankerungsbereich, an welchem ein Ende des Federelements angebracht ist, kann auch als Be- rührungsbereich des Federelements innerhalb der Halterung und/oder innerhalb des Stellelements bezeichnet werden. Man spricht bei einem Verankerungsbereich auch von einem Angriffsbereich, in welchem ein Biegen der Feder eine mechanische Spannung erzeugt, ohne dass die Form des Angriffsbereichs signifikant geändert wird. Der Verankerungsbereich ist ein Bereich der Halterung und/oder des Stellelements mit einer Ausdehnung, die vorzugsweise unter 500 μm liegt. Insbesondere kann die Ausdehnung des Verankerungsbereichs kleiner gleich 100 μm sein. Die Ausdehnung des Verankerungsbereichs kann beispielsweise bei 30 μm liegen.The anchoring area, to which one end of the spring element is attached, can also be designated as a contact area of the spring element within the holder and / or within the setting element. An anchorage region is also referred to as an attack region in which a bending of the spring generates a mechanical stress without significantly changing the shape of the attack region. The anchoring area is a region of the holder and / or of the adjusting element with an extension which is preferably less than 500 μm. In particular, the extent of the anchoring region can be less than or equal to 100 μm. The extent of the anchoring region can be, for example, 30 μm.
Ein Problem beim Design des elektrostatisch verstellbaren Stellelements besteht darin, dass die Kräfte zum Verstellen des Stellelements vergleichsweise gering sein sollen. Um dies zu erreichen, müssen Federelemente eine relativ niedrige Biegesteifigkeit aufweisen. Damit dies gewährleistet ist, betragen die Ausdehnungen der Federelemente senkrecht zu den Längsrichtungen der Federelemente häufig weniger als 50 μm, beispielsweise weniger als 10 μm.A problem with the design of the electrostatically adjustable actuator is that the forces for adjusting the actuator should be relatively low. To achieve this, spring elements must have a relatively low bending stiffness. In order for this to be ensured, the expansions of the spring elements perpendicular to the longitudinal directions of the spring elements are frequently less than 50 μm, for example less than 10 μm.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sensor- und Auswerteeinrichtung dazu ausgelegt, falls eine Änderung des Widerstands des piezoresistiven Elements festgestellt wird, festzustellen, dass das Federelement verformt ist und ein entsprechendes Signal auszugeben. Somit kann auf einfache Weise eine Verformung des Federelements verlässlich erkannt werden.In a preferred embodiment, if a change in the resistance of the piezoresistive element is detected, the sensor and evaluation device is designed to determine that the spring element is deformed and to output a corresponding signal. Thus, a deformation of the spring element can be reliably detected in a simple manner.
Vorzugsweise ist das Stellelement aus einer Ausgangsstellung in mindestens eine Endstellung drehbar, wobei die Sensor- und Auswerteeinrichtung zusätzlich dazu ausgelegt ist, anhand der abgegriffenen Spannung einen Verstellwinkel zwischen der Ausgangsstellung und der mindestens einen Endstellung zu ermitteln. Dies gewährleistet ein verlässliches Ansteuern des mikromechanischen Bauteils zum Verstellen des Stellelements in eine gewünschte Stellung.Preferably, the actuating element is rotatable from a starting position into at least one end position, wherein the sensor and evaluation device is additionally designed to determine an adjustment angle between the starting position and the at least one end position on the basis of the tapped voltage. This ensures a reliable control of the micromechanical component for adjusting the actuating element in a desired position.
Das Stellelement kann kardanisch mittels zweier Federelemente an der Halterung angeordnet sein. Dies ermöglicht ein Drehen des Stellelements um eine Achse parallel zur Längsachse der beiden Federelemente. Der Verstellwinkel kann dabei einen vergleichsweise großen Wert annehmen.The adjusting element can be arranged gimbally by means of two spring elements on the holder. This allows rotation of the actuating element about an axis parallel to the longitudinal axis of the two spring elements. The adjustment angle can assume a comparatively large value.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das mindestens eine Federelement eine doppelsträngi- ge Feder. Doppelsträngige Federn weisen eine vergleichsweise hohe Steifigkeit gegen ein laterales Biegen auf. Demgegenüber ist die Torsionssteifigkeit der doppelsträngigen Federn relativ niedrig. Dies gewährleistet, dass die doppelsträngige Feder so verbiegbar ist, wie es für das gewünschte Verstellen des Stellelements vorteilhaft ist.In a preferred embodiment, the at least one spring element comprises a double-stranded spring. Double-stranded springs have a comparatively high rigidity against lateral bending. In contrast, the torsional rigidity of the double-stranded springs is relatively low. This ensures that the double-stranded spring is bendable, as it is advantageous for the desired adjustment of the actuating element.
Dabei kann die mindestens eine doppelsträngige Feder V-förmig geformt sein. V-förmige Federn ver- Ursachen bei einer Torsion in ihrem Verankerungsbereich Scherspannungen, die mindestens 20 μm weit in das Festland reichen. Beispielsweise reichen die Scherspannungen an die 100 μm in das Festland.In this case, the at least one double-stranded spring can be V-shaped. V-shaped springs cause shear stress in a torsion in their anchoring area that extends at least 20 μm into the mainland. For example, the shear stresses on the 100 microns in the mainland.
In einer bevorzugten Weiterbildung des mikromechanischen Bauteils umfasst das piezoresistive EIe- ment X-Ducer, der aus einem Element besteht, über dem eine elektrische Spannung beim Auftreten mechanischer Scherspannungen erfasst wird. Vorzugsweise umfasst der erste Verankerungsbereich und/oder der zweite Verankerungsbereich einen äußeren Bereich mit einer Dotierung von einem ersten Dotierungstyp, wobei in dem äußeren Bereich ein innerer Bereich angeordnet ist, welcher eine Dotierung von einem von dem ersten Dotierungstyp abweichenden zweiten Dotierungstyp aufweist.In a preferred refinement of the micromechanical component, the piezoresistive element X-Ducer comprises an element via which an electrical voltage is detected when mechanical shear stresses occur. Preferably, the first anchoring region and / or the second anchoring region comprises an outer region with a doping of a first doping type, wherein in the outer region an inner region is arranged which has a doping of a second doping type different from the first doping type.
Bei einem alternativen piezoresistiven Element in Form einer Wheatstone-Brücke, welche auf einer Oberfläche eines Verankerungsbereichs oder innerhalb eines Volumens des Verankerungsbereichs angeordnet ist, bewirkt eine mechanische Spannung eine Widerstandsänderung. Über ein Abgreifen der Spannung ist es damit möglich, die Widerstandsänderung des piezoresistiven Sensorelements nachzuweisen.In an alternative piezoresistive element in the form of a Wheatstone bridge, which is arranged on a surface of an anchoring region or within a volume of the anchoring region, a mechanical stress causes a change in resistance. By tapping the voltage, it is thus possible to detect the change in resistance of the piezoresistive sensor element.
Während eine Wheatstone-Brücke eine Mindestbreite von 50 μm und eine Mindestlänge von 150 μm erfordert, ist das in dem oberen Absatz piezoresistive Sensorelement in Form eines X-Ducers auch dazu geeignet, auf einer Oberfläche und/oder innerhalb eines Volumens eines Verankerungsbereichs mit einer Ausdehnung von etwa 20 μm x 20 μm angeordnet zu werden.While a Wheatstone bridge requires a minimum width of 50 μm and a minimum length of 150 μm, the X-Ducer piezoresistive sensor element in the upper paragraph is also capable of being extended on a surface and / or within a volume of an anchoring area of about 20 microns x 20 microns to be arranged.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste Verankerungsbereich und/oder der zweite Verankerungsbereich einen äußeren Bereich mit einer Dotierung von einem ersten Dotierungstyp auf, wobei in dem äußeren Bereich ein innerer Bereich angeordnet ist, welcher eine Dotierung von einem von dem ersten Dotierungstyp abweichenden zweiten Dotierungstyp aufweist. Der äußere Bereich deckt vorzugsweise eine Fläche ab, die kleiner als 100 μm x 100 μm ist. Insbesondere deckt der äußere Bereich eine Fläche von etwa 20 μm x 20 μm ab. Die hier beschriebene Ausführungsform ist damit auch für mikromechanische Bauteile geeignet, bei welchem die Verankerungsbereiche, innerhalb welcher bei einem Biegen eines Federelements mechanische Spannungen auftreten, zu klein sind, um eine Wheatstone-Brücke zu implementieren. Da das hier beschriebene piezoresistive Sensorelement ein vergleichsweise kleines Anbringvolumen benötigt, ist es geeignet, innerhalb eines kleinen Veranke- rungsbereichs die beim Biegen des mindestens einen Federelements auftretende mechanische Spannung zu detektieren.In a preferred embodiment, the first anchoring region and / or the second anchoring region has an outer region with a doping of a first doping type, wherein in the outer region an inner region is arranged which has a doping of a second doping type different from the first doping type , The outer region preferably covers an area smaller than 100 μm x 100 μm. In particular, the outer area covers an area of about 20 microns x 20 microns. The embodiment described here is therefore also suitable for micromechanical components, in which the anchoring regions, within which mechanical stresses occur when bending a spring element, are too small to implement a Wheatstone bridge. Since the piezoresistive sensor element described here requires a comparatively small application volume, it is suitable to operate within a small anchorage. tion area to detect the occurring during bending of the at least one spring element mechanical stress.
Die in den oberen Absätzen beschriebenen Vorteile sind auch bei einem derartigen Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen Bauteils und bei einem entsprechenden Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil gewährleistet.The advantages described in the upper paragraphs are also ensured in such a method for operating a micromechanical component and in a corresponding manufacturing method for a micromechanical component.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:Further features and advantages of the invention will be explained below with reference to the figures. Show it:
Fig. 1 und 2 eine Draufsicht und eine Seitenansicht auf eine Oberseite eines Stellelements zum1 and 2 is a plan view and a side view of an upper side of an actuating element for
Darstellen einer Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils; undDepicting an embodiment of the micromechanical component; and
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1.3 shows an enlarged detail of FIG. 1.
Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention
Fig. 1 und 2 zeigen eine Draufsicht und eine Seitenansicht auf eine Oberseite eines Stellelements zum Darstellen einer Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.1 and 2 show a plan view and a side view on an upper side of an actuating element for illustrating an embodiment of the micromechanical component.
Das Stellelement 10 umfasst eine Spiegelplatte 12 und zwei an gegenüberliegenden Seiten der Spiegelplatte 12 angeordnete Stegelemente 14, welche in y- Richtung von der Spiegelplatte 12 abstehen. An jedem von der Spiegelplatte 12 abgewandten Ende eines Stegelements 14 ist ein Federelement 16 befestigt. Beispielsweise ist das Federelement 16 eine doppelsträngige Feder, insbesondere eine V- förmige Feder.The actuator 10 includes a mirror plate 12 and two arranged on opposite sides of the mirror plate 12 web elements 14 which project in the y direction of the mirror plate 12. At each of the mirror plate 12 opposite end of a bar member 14, a spring element 16 is attached. For example, the spring element 16 is a double-stranded spring, in particular a V-shaped spring.
Mittels der beiden Federelemente 16 ist das Stellelement 10 an einer (nicht dargestellten) Halterung des mikromechanischen Bauteils befestigt. Vorzugsweise ist das Stellelement 10 einstückig ausgebildet. Die beiden Federelemente 16 können ebenfalls einstückig mit dem Stellelement 10 ausgebildet sein. Beispielsweise werden das Stellelement 10 und die beiden Federelemente 16 aus einer Halbleiterplatte oder aus einer Platte eines leitfähigen Materials hergestellt. Dies kann beispielsweise durch ein Ätzen der Halbleiterplatte oder der Platte aus leitfähigem Material erfolgen. Des Weiteren können die Federelemente 16 einstückig mit zumindest einem Teil der Halterung ausgebildet sein. Das mikromechanische Bauteil weist einen (nicht skizzierten) Antrieb, wie beispielsweise einen elektrostatischen Antrieb oder einen magnetischen Antrieb, auf. Der Antrieb ist dazu ausgelegt, das Stellelement 10 gegenüber der Halterung zu verstellen, wobei das Verstellen ein Biegen zumindest eines der beiden Federelemente 16, beispielsweise eine Torsion und/oder ein Verdrillen der beiden Feder- elemente 16, bewirkt. Beispielsweise können die Stegelemente 14 als Antriebskämme ausgebildet sein, wobei Elektroden an den Stegelementen 14 angeordnet sind.By means of the two spring elements 16, the adjusting element 10 is fastened to a holder (not shown) of the micromechanical component. Preferably, the actuator 10 is integrally formed. The two spring elements 16 may also be formed integrally with the adjusting element 10. For example, the actuator 10 and the two spring members 16 are made of a semiconductor plate or a plate of a conductive material. This can be done for example by etching the semiconductor plate or the plate of conductive material. Furthermore, the spring elements 16 may be integrally formed with at least a part of the holder. The micromechanical component has a drive (not shown), such as an electrostatic drive or a magnetic drive. The drive is designed to adjust the adjusting element 10 relative to the holder, wherein the adjustment causes a bending of at least one of the two spring elements 16, for example a torsion and / or a twisting of the two spring elements 16. For example, the web elements 14 may be formed as drive combs, wherein electrodes are arranged on the web elements 14.
Fig. 1 zeigt das Stellelement 10 in einer Ausgangsstellung, in welcher die Spiegelplatte 12 parallel zur xy-Ebene liegt. Demgegenüber ist die Spiegelplatte 12 in Fig. 2 durch den Antrieb um einen Verstell- winkel α aus der xy-Ebene verstellt.Fig. 1 shows the actuator 10 in a starting position in which the mirror plate 12 is parallel to the xy plane. In contrast, the mirror plate 12 in FIG. 2 is adjusted by the drive by an adjustment angle α from the xy plane.
Um ein gutes Verstellen der Spiegelplatte 12 innerhalb eines großen Wertebereichs des Verstellwin- kels α zu ermöglichen, sind die beiden Federelemente 16 so ausgebildet, dass sie eine hohe Biegestei- figkeit in y-Richtung aufweisen, jedoch eine vergleichsweise geringe Torsionssteifigkeit. Vorzugswei- se sind dazu die beiden Untereinheiten der V-förmigen Federelemente 16 so geformt, dass eine maximale Breite dl der Federelemente 16 deutlich geringer als eine maximale Breite d2 der Stegelemente 14 ist. Beispielsweise haben die Federelemente 16 eine maximale Breite dl von ca. 5 μm. Die Torsionssteifigkeit der Federelemente 16 liegt damit deutlich unter der Torsionssteifigkeit der Stegelemente 14. Vorzugsweise ist das Verhältnis zwischen der Torsionssteifigkeit der Federelemente 16 und der Torsionssteifigkeit der Stegelemente 14 so gewählt, dass die Stegelemente 14 bei einem Verstellen der Spiegelplatte 12 kaum gebogen werden.In order to allow a good adjustment of the mirror plate 12 within a wide range of values of the adjustment angle α, the two spring elements 16 are designed such that they have a high flexural rigidity in the y-direction, but a comparatively low torsional rigidity. For this purpose, the two subunits of the V-shaped spring elements 16 are preferably shaped so that a maximum width dl of the spring elements 16 is significantly less than a maximum width d2 of the web elements 14. For example, the spring elements 16 have a maximum width dl of about 5 microns. The torsional stiffness of the spring elements 16 is thus significantly below the torsional rigidity of the web elements 14. Preferably, the ratio between the torsional stiffness of the spring elements 16 and the torsional stiffness of the web elements 14 is selected so that the web elements 14 are hardly bent during an adjustment of the mirror plate 12.
Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1.FIG. 3 shows an enlarged detail of FIG. 1.
Der Bereich des gezeigten Stegelements 14, an welchem das Federelement 16 befestigt ist, kann als Verankerungsbereich 20 des Federelements 16 an dem Stegelement 14 bezeichnet werden, da eine Biegung des Federelements 16, insbesondere eine Torsion einer V-förmigen Feder, eine mechanische Spannung innerhalb des Verankerungsbereichs 20 bewirkt. Dabei reicht auch eine maximale Breite dl der Federelemente 16 von etwa 5 μm aus, um nachweisbare mechanische Spannungen innerhalb des Verankerungsbereichs 20 zu erzeugen.The region of the illustrated bar member 14, to which the spring element 16 is attached, may be referred to as the anchoring area 20 of the spring element 16 on the bar element 14, since a bending of the spring element 16, in particular a torsion of a V-shaped spring, causes a mechanical stress inside the bar Anchoring area 20 causes. In this case, a maximum width dl of the spring elements 16 of about 5 μm is also sufficient in order to generate detectable mechanical stresses within the anchoring region 20.
Der Verankerungsbereich 20 kann auch als Berührungsbereich oder als Angriffsbereich des Federelements 16 an dem Stegelement 14 bezeichnet werden. Vorzugsweise weist der Verankerungsbereich 20 eine Ausdehnung auf, welche unter 500 μm liegt. Die Ausdehnung des Verankerungsbereichs 20 ist beispielsweise kleiner als 100 μm, insbesondere kleiner als 50 μm. Vorzugsweise ist der Verankerungsbereich 20 monokristallin ausgebildet, so dass als piezoresistives Element ein X-Ducer 22 auf einer Oberfläche des Verankerungsbereichs 20 und/oder innerhalb eines Volumens des Verankerungsbereichs 20 implementierbar ist. Der X-Ducer 22, welcher auch als x- Ducer bezeichenbar ist, hat einen inneren Bereich (Kern) 24 aus einem Material von einem ersten Dotierungstyp, beispielsweise aus einem p-dotierten Material. Der den inneren Bereich 24 umgebende äußere Bereich 26 umfasst ein Material von einem zweiten, anderen Dotierungstyp. Ist der innere Bereich 24 p-dotiert, so ist der äußere Bereich 26 n-dotiert. Das Dotieren der Bereiche 24 und 26 ist leicht ausführbar. Der X-Ducer 22 ist somit mittels eines einfach ausführbaren Verfahrens herstellbar.The anchoring region 20 can also be referred to as a contact region or as an engagement region of the spring element 16 on the web element 14. Preferably, the anchoring portion 20 has an extension which is less than 500 microns. The extent of the anchoring region 20 is, for example, less than 100 μm, in particular less than 50 μm. Preferably, the anchoring region 20 is monocrystalline, so that an X-Ducer 22 can be implemented on a surface of the anchoring region 20 and / or within a volume of the anchoring region 20 as a piezoresistive element. The X-Ducer 22, which can also be designated as an x-Ducer, has an inner region (core) 24 made of a material of a first doping type, for example of a p-doped material. The outer region 26 surrounding the inner region 24 comprises a material of a second, different doping type. If the inner region 24 is p-doped, the outer region 26 is n-doped. The doping of the regions 24 and 26 is easily carried out. The X-Ducer 22 can thus be produced by means of an easily executable process.
An dem X-Ducer 22 sind (nicht skizzierte) Kontakte und Zuleitungen angebracht, mit welchen ein Stromfluss mit einer gewünschten Stromstärke I durch die Bereiche 24 und 26 leitbar ist und eine e- lektrische Spannung U abgreifbar ist. Die Bereiche 24 und 26 und die Kontakte nehmen zusammen eine Fläche von ca. 20 μm x 20 μm ein.On the X-Ducer 22 (not shown) contacts and leads are attached, with which a current flow with a desired current I through the areas 24 and 26 can be conducted and an e- lectric voltage U can be tapped. The areas 24 and 26 and the contacts together occupy an area of approximately 20 μm x 20 μm.
Bei einem Biegen der Federelemente 16 zum Verstellen der Spiegelplatte 12 gegenüber der festenUpon bending of the spring elements 16 for adjusting the mirror plate 12 relative to the fixed
Halterung des mikromechanischen Bauteils 10 tritt eine mechanische Spannung innerhalb des Verankerungsbereichs 20 auf, welche sich über eine Widerstandsänderung am X-Ducer 22 nachweisen lässt. Somit kann eine (nicht dargestellte) Sensor- und Auswerteeinrichtung durch Auswerten der an dem X- Ducer 22 abgegriffenen elektrischen Spannung U ein Biegen des Federelements 16 erkennen. Vor- zugsweise ist die Sensor- und Auswerteeinrichtung dazu ausgelegt, anhand der abgegriffenen elektrischen Spannung U eine aktuelle Stellung der Spiegelplatte 12 zu ermitteln. Damit bietet die gezeigte Ausführungsform eine kostengünstige Möglichkeit, um mittels eines vergleichsweise geringen Aufwands die aktuelle Stellung der Spiegelplatte 12 innerhalb des mikromechanischen Bauteils zu ermitteln.Holding the micromechanical component 10, a mechanical stress occurs within the anchoring region 20, which can be detected by a change in resistance at the X-Ducer 22. Thus, a sensor and evaluation device (not shown) can detect a bending of the spring element 16 by evaluating the electrical voltage U picked up at the X-Ducer 22. Preferably, the sensor and evaluation device is designed to determine a current position of the mirror plate 12 based on the tapped electrical voltage U. Thus, the embodiment shown offers a cost effective way to determine the current position of the mirror plate 12 within the micromechanical component by means of a comparatively low cost.
Der hier beschriebene X-Ducer 22 weist damit den Vorteil auf, dass er sich leicht in das Volumen des Angriffsbereichs 20 implementieren lässt. Die vergleichsweise kleinen Ausdehnungen des Angriffsbereichs 20 stellen dabei kein Hindernis für das Anbringen des X-Ducers 22 dar. Bei einem Anbringen des X-Ducers 22 als piezoresistives Element auf der Oberfläche und/oder innerhalb des Volumens des Angriffsbereichs 20 müssen keine Leiterbahnen über die Federelemente 16 geführt werden. Beispielsweise verlaufen die Kontaktelemente und die Zuleitungen lediglich über das Stellelement 10.The X-Ducer 22 described here thus has the advantage that it can be easily implemented in the volume of the attack area 20. The comparatively small dimensions of the engagement region 20 do not represent an obstacle to the attachment of the X-Ducer 22. When attaching the X-Ducer 22 as a piezoresistive element on the surface and / or within the volume of the engagement region 20, there is no need for any conductor tracks over the spring elements 16 are performed. For example, the contact elements and the supply lines extend only via the adjusting element 10.
Damit wird verhindert, dass die metallischen Leiterbahnen, welche herkömmlicherweise bei einem auf einer Oberfläche eines Federelements 16 oder in einem Volumen des Federelements 16 angeordneten piezoresistiven Element über das Federelement 16 geführt werden, eine Dämpfung des Federelements 16 bewirken. Damit entfallen auch die Nachteile einer aufgrund der Dämpfung auftretenden Hysterese und/oder Nichtlinearität, welche häufig bei einem auf der Oberfläche des Federelements 16 oder in einem Volumen des Federelements 16 angeordneten piezoresistiven Element auftreten.This prevents that the metallic conductor tracks, which are conventionally guided over the spring element 16 in the case of a piezoresistive element arranged on a surface of a spring element 16 or in a volume of the spring element 16, cause an attenuation of the spring element 16. This eliminates the disadvantages of occurring due to the damping hysteresis and / or nonlinearity, which often occur in a piezoresistive element disposed on the surface of the spring element 16 or in a volume of the spring element 16.
In den oberen Absätzen wird die vorliegende Erfindung anhand eines als Spiegelplatte 12 ausgebilde- ten Stellelements 10 beschrieben. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung auch auf mikromechanische Bauteile mit anderen verstellbaren Stellelementen ausführbar. Ebenso kann anstelle des X- Ducers 22 dabei ein anderes piezoresistives Element in Form einer Wheatstonebrücke verwendet werden. In the upper paragraphs, the present invention will be described with reference to a designed as a mirror plate 12 th actuator 10. Of course, the present invention is also applicable to micromechanical components with other adjustable control elements. Likewise, instead of the X-Ducers 22, another piezoresistive element in the form of a Wheatstone bridge can be used.

Claims

Ansprüche claims
1. Mikromechanisches Bauteil mit:1. Micromechanical component with:
einem gegenüber einer Halterung verstellbaren Stellelement (10), welches mittels mindestens einem Federelement (16) mit der Halterung verbunden ist, wobei ein erstes Ende des Federelements (16) an einem ersten Verankerungsbereich, welcher ein Teilbereich der Halterung ist, befestigt ist und ein zweites Ende des Federelements (16) an einem zweiten Verankerungsbereich (20), welcher ein Teilbereich des Stellelements (10) ist, befestigt ist;a relative to a holder adjustable actuator (10) which is connected by means of at least one spring element (16) with the holder, wherein a first end of the spring element (16) is attached to a first anchoring portion, which is a portion of the holder, and a second End of the spring element (16) is fastened to a second anchoring area (20), which is a partial area of the adjusting element (10);
mindestens einem piezoresistiven Element (22), welches so auf einer Oberfläche und/oder innerhalb eines Volumens des ersten Verankerungsbereichs und/oder des zweiten Verankerungsbereichs (20) angeordnet ist, dass bei einer Verformung des Federelements (16) ein Widerstand des piezoresistiven Elements (22) veränderbar ist.at least one piezoresistive element (22) which is arranged on a surface and / or within a volume of the first anchoring region and / or the second anchoring region (20) such that upon deformation of the spring element (16) a resistance of the piezoresistive element (22 ) is changeable.
2. Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an das piezoresistive E- lement (22) gekoppelte Sensor- und Auswerteeinrichtung zum Erfassen einer Änderung des Widerstands des piezoresistiven Elements (22).2. Micromechanical component according to claim 1, characterized by a piezoresistive element (22) coupled to the sensor and evaluation device for detecting a change in the resistance of the piezoresistive element (22).
3. Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 2, wobei die Sensor- und Auswerteeinrichtung dazu ausgelegt ist, falls eine Änderung des Widerstands des piezoresistiven Elements (22) festgestellt wird, festzustellen, dass das Federelement (16) verformt ist und ein entsprechendes Signal auszugeben.3. micromechanical component according to claim 2, wherein the sensor and evaluation device is adapted to, if a change in the resistance of the piezoresistive element (22) is detected to determine that the spring element (16) is deformed and output a corresponding signal.
4. Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 3, wobei das Stellelement (10) aus einer Ausgangsstellung in mindestens eine Endstellung drehbar ist, und wobei die Sensor- und Auswerteeinrichtung zu- sätzlich dazu ausgelegt ist, anhand der abgegriffenen Spannung (U) einen Verstellwinkel (α) zwischen der Ausgangsstellung und der mindestens einen Endstellung zu ermitteln.4. The micromechanical component according to claim 3, wherein the adjusting element (10) is rotatable from an initial position into at least one end position, and wherein the sensor and evaluation device is additionally designed to use the tapped voltage (U) to obtain an adjustment angle (α). between the starting position and the at least one end position to determine.
5. Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stellelement (10) kardanisch mittels zweier Federelemente (16) an der Halterung angebracht ist.5. Micromechanical component according to one of the preceding claims, wherein the adjusting element (10) is gimbal-mounted by means of two spring elements (16) on the holder.
6. Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Federelement (16) eine doppelsträngige Feder umfasst. 6. micromechanical component according to one of the preceding claims, wherein the at least one spring element (16) comprises a double-stranded spring.
7. Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 6, wobei die mindestens eine doppelsträngige Feder V- formig geformt ist.7. The micromechanical component according to claim 6, wherein the at least one double-stranded spring is V-shaped.
8. Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das piezoresistive Element (22) einen X-Ducer umfasst.8. micromechanical component according to one of the preceding claims, wherein the piezoresistive element (22) comprises an X-Ducer.
9. Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 8, wobei der erste Verankerungsbereich und/oder der zweite Verankerungsbereich (20) einen äußeren Bereich (26) mit einer Dotierung von einem ersten Dotierungstyp umfasst, und wobei in dem äußeren Bereich (26) ein innerer Bereich (24) angeordnet ist, welcher eine Dotierung von einem von dem ersten Dotierungstyp abweichenden zweiten Dotierungstyp aufweist.9. The micromechanical component according to claim 8, wherein the first anchoring area and / or the second anchoring area (20) comprises an outer area (26) with a doping of a first doping type, and wherein in the outer area (26) an inner area (24 ) having a doping of a second doping type different from the first doping type.
10. Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 9, wobei der äußere Bereich (26) eine Fläche abdeckt, die kleiner als 100 μm x 100 μm ist.10. The micromechanical component according to claim 9, wherein the outer region (26) covers an area which is smaller than 100 μm x 100 μm.
11. Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 10, wobei der äußere Bereich (26) eine Fläche von etwa 20μm x 20μm abdeckt.11. A micromechanical device according to claim 10, wherein the outer region (26) covers an area of about 20μm x 20μm.
12. Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen Bauteils mit einer Halterung und einem gegenüber der Halterung verstellbaren Stellelement (10), welches mittels mindestens einem Federelement (16) mit der Halterung verbunden ist, wobei ein erstes Ende des Federelements (16) an einem ersten Verankerungsbereich, welcher ein Teilbereich der Halterung ist, befestigt ist und ein zweites Ende des Federelements (16) an einem zweiten Verankerungsbereich (20), welcher ein Teilbereich des Stellelements (10) ist, befestigt ist, und wobei mindestens ein piezoresistives Element (22) so auf einer Oberfläche und/oder innerhalb eines Volumens des ersten Verankerungsbereichs und/oder des zweiten Verankerungsbereichs (20) angeordnet ist, dass bei einer Verformung des Federelements (16) ein Widerstand des piezoresistiven Elements (22) veränderbar ist, mit dem Schritt:12. A method for operating a micromechanical component having a holder and an adjusting element (10) which is adjustable relative to the holder and which is connected to the holder by means of at least one spring element (16), wherein a first end of the spring element (16) is connected to a first anchoring region, which is a partial region of the holder, is fastened and a second end of the spring element (16) is fastened to a second anchoring region (20), which is a partial region of the adjusting element (10), and wherein at least one piezoresistive element (22) so on a surface and / or within a volume of the first anchoring region and / or the second anchoring region (20) is arranged such that upon deformation of the spring element (16) a resistance of the piezoresistive element (22) is variable, with the step:
Erfassen einer Änderung des Widerstands des piezoresistiven Elements (22); undDetecting a change in the resistance of the piezoresistive element (22); and
Betreiben des mikromechanischen Bauteils unter Berücksichtigen einer erfassten Änderung des Widerstands.Operating the micromechanical device taking into account a detected change in resistance.
13. Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil mit einer Halterung und einem gegenüber der Halterung verstellbaren Stellelement (10), welches mittels mindestens einem Federelement (16) mit der Halterung verbunden ist, wobei ein erstes Ende des Federelements (16) an einem ersten Verankerungsbereich, welcher ein Teilbereich der Halterung ist, befestigt ist und ein zweites Ende des Federelements (16) an einem zweiten Verankerungsbereich (20), welcher ein Teilbereich des Stellelements (10) ist, befestigt ist, mit den Schritten:13. A manufacturing method for a micromechanical component with a holder and a relative to the holder adjustable adjusting element (10) which is connected by means of at least one spring element (16) with the holder, wherein a first end of the spring element (16) on a first Anchoring area, which is a portion of the holder, is fixed and a second end of the spring element (16) on a second anchoring portion (20), which is a portion of the adjusting element (10) is attached, comprising the steps:
Bilden mindestens eines piezoresistiven Elements (22) so auf einer Oberfläche und/oder innerhalb eines Volumens des ersten Verankerungsbereichs und/oder des zweiten Verankerungsbereichs (20), dass bei einer Verformung des Federelements (16) ein Widerstand des piezoresistiven Elements (22) veränderbar ist. Forming at least one piezoresistive element (22) on a surface and / or within a volume of the first anchoring area and / or the second anchoring area (20) such that upon deformation of the spring element (16), a resistance of the piezoresistive element (22) is variable ,
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