WO2011151099A1 - Shock-protected mems component, device comprising the same and method for shock-protecting an mems component - Google Patents

Shock-protected mems component, device comprising the same and method for shock-protecting an mems component Download PDF

Info

Publication number
WO2011151099A1
WO2011151099A1 PCT/EP2011/055846 EP2011055846W WO2011151099A1 WO 2011151099 A1 WO2011151099 A1 WO 2011151099A1 EP 2011055846 W EP2011055846 W EP 2011055846W WO 2011151099 A1 WO2011151099 A1 WO 2011151099A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
component
mems
movable component
mems component
acceleration
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/055846
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Leopold Beer
Fouad Bennini
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2011151099A1 publication Critical patent/WO2011151099A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0009—Structural features, others than packages, for protecting a device against environmental influences
    • B81B7/0012—Protection against reverse engineering, unauthorised use, use in unintended manner, wrong insertion or pin assignment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0228—Inertial sensors
    • B81B2201/0235—Accelerometers

Definitions

  • MEMS component with shock protection device with it and method for shock protection of a MEMS component
  • the invention is based on a MEMS (Micro Electro Mechanical System) component with shock protection and a method for shock protection of a MEMS component, wherein the MEMS component has a movable component and a drive device for positioning the movable component.
  • MEMS Micro Electro Mechanical System
  • US 2002/01 13191 A1 discloses a MEMS component with shock protection and a method for shock protection of a MEMS component, wherein the MEMS component has actuated movable micromirrors.
  • a protection of the micromirrors from vibrations on the one hand compliant support elements support a support plate with the micromirrors and on the other hand takes place an active vibration damping with a vibration device, which receives a feedback signal from an acceleration sensor.
  • protection of the micromirrors from shocks occurs by means of resilient support elements and a mechanical stop.
  • a shock prevention of a MEMS component takes place in a previously known event with a high acceleration over a period of time by the component being positioned at a stop in a parking position for a certain period of time before the event.
  • MEMS device has the advantage that the MEMS component, in particular mechanical mirrors, after a free fall from fractures or from destruction are protected.
  • a detection of the free fall of the MEMS component is preferably carried out by an acceleration sensor in order to accordingly move components of the component which are capable of being impacted prior to an impact
  • MEMS components especially in the case of a micromirror the mirror plates to park or hold in a fixed parking position.
  • a particular advantage of the invention is that reduced by the fixed holding position of the mirror plates, the inertia and thus the burden is reduced.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a MEMS component according to an embodiment of the present invention with a movable component in a working position
  • Fig. 2 is a schematic representation of the MEMS component of Fig. 1 with the movable
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a MEMS component according to a further embodiment of the present invention with integrated shock protection
  • Micromirrors are micromechanical actuators that are used in conjunction with a light source for image projection and scanning applications. These actuators consist mainly of one or more movable and reflective mirror plates, which are suspended by springs on a support. The mirror plate is driven or moved by energy converters commonly used in MEMS, for example electrostatically or electromagnetically. Possible embodiments are two- and three-dimensional torsion mirrors, wherein the mirror plate is pivoted via torsion springs and an embodiment in the matrix-shaped mirrors are digitally controlled. Micromechanical mirrors are used in commercially available projectors with a mirror matrix and integrated into portable devices, e.g. B. in mobile phones and Pocketbea- mer. Micromechanical mirrors are in practice due to the size of their moving ones Mirror plate and the thin suspensions very sensitive to shock loads.
  • Fig. 1 illustrates as MEMS component 10 is a three-dimensional micromechanical mirror 18 with a movable reflective mirror plate 1 1 in a working position or in a normal operation.
  • the mirror plate 1 1 is about a pivot axis 12 in the directions of the double arrow 13 and one not shown pivot axis perpendicular to the
  • Swivel axis 12 swiveling.
  • the mirror plate 11 is positioned above a support or substrate 14 via suspension elements and actuators, not shown.
  • the actuators form a drive for a work control, which brings the mirror plate 1 1 in an externally predetermined adjustable working position, the mirror plate 1 1 reflect electromagnetic waves.
  • Fig. 2 shows the micromechanical mirror 18 of FIG. 1 with the mirror plate 1 1 in a parking position, the mirror 18 in particular after detection of a free fall by means of a
  • Acceleration sensor occupies.
  • the mirror plate 1 1 In the parking position or holding position, the mirror plate 1 1 with an edge 15 on the carrier 14.
  • the carrier 14 thus forms a mechanical stop 16 for the pivotable mirror plate 1 1.
  • the mirror plate 1 1 is parked by the drive for the work control on the carrier 14 and held there.
  • the mirror plate 1 1 assumes the parking position before an impact. Due to the fixed parking position of
  • Mirror plate 1 1 reduces the inertia and thus reduces the burden of suspension springs.
  • the MEMS component 10 may have, in addition to the drive device 22, an electrical or magnetic component by means of which the movable component or the mirror plate 11 is held in the parking position.
  • the mirror plate 1 1 has a drive component independent of the drive device 22 for the work control, with which the mirror plate 11 is brought into the parking position or holding position.
  • the mirror plate 1 1 is parked or held on a specially provided mechanical stop.
  • 3 shows a MEMS device 20 according to another embodiment of the present invention with integrated shock protection.
  • the MEMS component 20 has a movable component 21, wherein the movable component 21 in this embodiment, a field 28 with many three-dimensional mirrors 18 as shown in FIG. 1, which are driven by actuators 22 for each mirror plate 1 1.
  • the actuators are connected to a control unit 23, which controls the actuators via a line 24.
  • the MEMS component 20 further has at least one three-dimensional acceleration sensor 25, which is connected to the control unit 23 via line 26.
  • the matrix or the field 28 of the mirrors 18 is individually controlled for each mirror 18 in accordance with control signals which are transmitted from the outside to the control unit 23 of the MEMS component 20 via a line 27.
  • the function of the impact or shock protection is as follows. If the acceleration sensor 25 detects a large acceleration equal to or greater than a predetermined limit, a signal is sent from the acceleration sensor 25 to the controller 23 of the movable component 21. This signal leads to an interrupt in a processor of the controller 23 and the movable component 21, d. H. all mirror plates 1 1, are moved to a defined fixed position and held there.
  • the MEMS component 20 has a mechanical stop 16 and the movable component 21 abuts against the mechanical stop 16 against a possible impact in the parking position.
  • a device according to the invention with a MEMS component 20 has a control unit 23 for controlling the drive device 22 for positioning the movable component 21 using signals from the acceleration sensor 25.
  • the control unit 23 can be integrated in the MEMS component 20 as in FIG. 3 or can alternatively be provided separately therefrom.
  • the MEMS component 10, 20 has a movable component 21, a drive device 22 for positioning the movable component and an acceleration sensor 25.
  • the movable component 21 is initially in any working position.
  • the method begins with method step (a), namely, detecting an acceleration experienced by the MEMS device. It follows in a method step (b) to check whether the detected acceleration is equal to or greater than a predetermined limit value. If the detected acceleration is equal to or greater than the predetermined limit value, then in a method step (c), the movable component 21 is positioned in a parking position. Position or impact protection position. The movable component 21 is guided to the parking position and held there. If, in the method step (b), the acceleration is less than the predetermined limit value, the method step (a) is continued and the movable component 21 continues to assume the previous working position.
  • the working position may coincide with the parking position even if there is no acceleration of the MEMS device, for example at random or when the device is inactive. However, this state is independent of a measurement of the acceleration.
  • the movable component is held in the parking position for a predetermined period of time in one possible embodiment.
  • the micromechanical mirrors or mirror plates 11 are protected against fractures or against destruction after a free fall in the event of an impact.
  • the movement or pivoting of the movable components, in particular the mirror plates 1 1 takes place after detection of a high acceleration of the MEMS component with a highegasc. Pivoting speed to reach the stop 16.
  • the control of this pivotal movement by a processor of the controller 23 takes place in real time. Alternatively, the control can also be done by an ASIC or hardwired.
  • an upper mechanical stop is provided in addition to the lower mechanical stop 16.
  • the movable component is held in the park position after it is determined that the acceleration over a defined period of time deviates from the gravitational acceleration g by less than a defined limit. After the defined period of time, the device with the MEMS component 10, 20 can be regarded as kept sufficiently quiet.
  • the movable component 21 may be held in the park position over the defined period of time in addition to a predetermined period of time, the predetermined time period then representing a minimum period of time.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

An MEMS component (10, 20) is shock-protected, the MEMS component (10, 20) having a moveable component (11, 21), a drive device (22) for positioning the moveable component (11, 21) and an acceleration sensor (25). When an acceleration equaling or exceeding a predetermined threshold value is detected, the moveable component (11, 21) is maintained in a parked position.

Description

Beschreibung  description
Titel title
MEMS Bauteil mit Schock-Schutz, Vorrichtung damit und Verfahren zum Schock-Schutz eines MEMS Bauteils  MEMS component with shock protection, device with it and method for shock protection of a MEMS component
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung geht aus von einem MEMS (Micro Electro Mechanical System) Bauteil mit Schock-Schutz und einem Verfahren zum Schock-Schutz eines MEMS Bauteils, wobei das MEMS Bauteil eine bewegliche Komponente und eine Antriebseinrichtung zur Positionierung der beweglichen Komponente aufweist. The invention is based on a MEMS (Micro Electro Mechanical System) component with shock protection and a method for shock protection of a MEMS component, wherein the MEMS component has a movable component and a drive device for positioning the movable component.
Die US 2002/01 13191 A1 offenbart ein MEMS Bauteil mit Schock-Schutz und einem Verfahren zum Schock-Schutz eines MEMS Bauteils, wobei das MEMS Bauteil angesteuerte be- wegliche Mikrospiegel aufweist. In einer ersten Ausführungsform erfolgt ein Schutz der Mikrospiegel vor Vibrationen, indem einerseits nachgiebige Stützelemente eine Trägerplatte mit den Mikrospiegeln unterstützen und andererseits eine aktive Schwingungsdämpfung mit einer Vibrationseinrichtung erfolgt, die von einem Beschleunigungssensor ein Rückkopplungssignal erhält. In einer zweiten Ausführungsform geschieht ein Schutz der Mikrospiegel vor Schocks mittels nachgiebiger Stützelemente und einem mechanischen Anschlag. US 2002/01 13191 A1 discloses a MEMS component with shock protection and a method for shock protection of a MEMS component, wherein the MEMS component has actuated movable micromirrors. In a first embodiment, a protection of the micromirrors from vibrations, on the one hand compliant support elements support a support plate with the micromirrors and on the other hand takes place an active vibration damping with a vibration device, which receives a feedback signal from an acceleration sensor. In a second embodiment, protection of the micromirrors from shocks occurs by means of resilient support elements and a mechanical stop.
Nach der WO 2004/044518 A2 erfolgt eine Schockprävention eines MEMS Bauteils bei einem vorher bekannten Ereignis mit einer hohen Beschleunigung über eine Zeitspanne, indem das Bauteil eine gewisse Zeitdauer vor dem Ereignis in einer Parkposition an einem Anschlag positioniert wird. According to WO 2004/044518 A2, a shock prevention of a MEMS component takes place in a previously known event with a high acceleration over a period of time by the component being positioned at a stop in a parking position for a certain period of time before the event.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Dagegen hat das erfindungsgemäße MEMS Bauteil mit Schock-Schutz bzw. Aufprallschutz, die Vorrichtung mit diesem MEMS Bauteil und das Verfahren zum Schock-Schutz einesIn contrast, the inventive MEMS component with shock protection or impact protection, the device with this MEMS component and the method for shock protection of a
MEMS Bauteils den Vorteil, dass das MEMS Bauteil, insbesondere darin enthaltene mikro- mechanische Spiegel, nach einem freien Fall vor Brüchen bzw. vor einer Zerstörung geschützt werden. MEMS device has the advantage that the MEMS component, in particular mechanical mirrors, after a free fall from fractures or from destruction are protected.
Eine Detektion des freien Falls des MEMS Bauteiles, erfolgt vorzugsweise durch einen Be- schleunigungssensor, um entsprechend vor einem Aufprall bewegliche Komponenten desA detection of the free fall of the MEMS component is preferably carried out by an acceleration sensor in order to accordingly move components of the component which are capable of being impacted prior to an impact
MEMS Bauteiles, insbesondere im Falle eines Mikrospiegels die Spiegelplatten, in einer festen Parkposition zu parken bzw. zu halten. MEMS components, especially in the case of a micromirror the mirror plates to park or hold in a fixed parking position.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die feste Halteposition der Spiegelplatten die Massenträgheit reduziert und damit die Belastung der reduziert wird. A particular advantage of the invention is that reduced by the fixed holding position of the mirror plates, the inertia and thus the burden is reduced.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung und es erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Embodiments of the device according to the invention and method of the invention will be explained with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines MEMS Bauteiles gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer beweglichen Komponente in einer Arbeitsposition;  1 shows a schematic representation of a MEMS component according to an embodiment of the present invention with a movable component in a working position;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des MEMS Bauteiles aus Fig. 1 mit der beweglichen Fig. 2 is a schematic representation of the MEMS component of Fig. 1 with the movable
Komponente in einer Parkposition; Component in a parking position;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines MEMS Bauteiles gemäß einer weiteren Ausfüh- rungsform der vorliegenden Erfindung mit integriertem Schockschutz; und 3 shows a schematic representation of a MEMS component according to a further embodiment of the present invention with integrated shock protection; and
Fig. 4 ein Flussdiagramm des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden 4 is a flowchart of the method according to an embodiment of the present invention
Erfindung. Invention.
In den Figuren 1 - 4 wird die Erfindung anhand eines Mikrospiegels als MEMS Bauteil erläu- tert. Mikrospiegel sind mikromechanische Aktuatoren, welche in Verbindung mit einer Lichtquelle für Bildprojektionen und Scan Applikationen angewendet werden. Diese Aktuatoren bestehen hauptsächlich aus einer oder mehreren beweglichen und reflektierenden Spiegelplatten, welche durch Federn an einem Träger aufgehängt sind. Die Spiegelplatte wird durch in MEMS üblicherweise eingesetzte Energiewandler angetrieben bzw. bewegt, z.B. elektro- statisch oder elektromagnetisch. Mögliche Ausführungsformen sind zwei- und dreidimensionale Torsionsspiegel, wobei die Spiegelplatte über Torsionsfedern geschwenkt wird sowie eine Ausführungsform in der matrixförmig angeordnete Spiegel digital angesteuert werden. Mikromechanische Spiegel werden in kommerziell verfügbaren Beamern mit einer Spiegel- Matrix eingesetzt sowie in tragbare Geräte integriert, z. B. in Mobiltelefone und Pocketbea- mer. Mikromechanische Spiegel sind in der Praxis aufgrund der Größe ihrer beweglichen Spiegelplatte und der dünnen Aufhängungen sehr empfindlich gegenüber Schockbelastungen. In FIGS. 1-4, the invention is explained with reference to a micromirror as a MEMS component. Micromirrors are micromechanical actuators that are used in conjunction with a light source for image projection and scanning applications. These actuators consist mainly of one or more movable and reflective mirror plates, which are suspended by springs on a support. The mirror plate is driven or moved by energy converters commonly used in MEMS, for example electrostatically or electromagnetically. Possible embodiments are two- and three-dimensional torsion mirrors, wherein the mirror plate is pivoted via torsion springs and an embodiment in the matrix-shaped mirrors are digitally controlled. Micromechanical mirrors are used in commercially available projectors with a mirror matrix and integrated into portable devices, e.g. B. in mobile phones and Pocketbea- mer. Micromechanical mirrors are in practice due to the size of their moving ones Mirror plate and the thin suspensions very sensitive to shock loads.
Fig. 1 stellt als MEMS Bauteil 10 einen dreidimensionalen mikromechanischen Spiegel 18 mit einer beweglichen reflektierenden Spiegelplatte 1 1 in einer Arbeitsposition bzw. in einem normalen Betrieb dar. Die Spiegelplatte 1 1 ist um eine Schwenkachse 12 in den Richtungen des Doppelpfeils 13 sowie um eine nicht gezeigte Schwenkachse senkrecht zu der Fig. 1 illustrates as MEMS component 10 is a three-dimensional micromechanical mirror 18 with a movable reflective mirror plate 1 1 in a working position or in a normal operation. The mirror plate 1 1 is about a pivot axis 12 in the directions of the double arrow 13 and one not shown pivot axis perpendicular to the
Schwenkachse 12 schwenkbar. Die Spiegelplatte 1 1 ist über nicht gezeigte Aufhängungselemente und Aktuatoren über einem Träger bzw. Substrat 14 positioniert. Die Aktuatoren bilden einen Antrieb für eine Arbeitssteuerung, die die Spiegelplatte 1 1 in eine extern vorgegebene einstellbare Arbeitsposition bringt, die Spiegelplatte 1 1 reflektieren elektromagnetische Wellen. Swivel axis 12 swiveling. The mirror plate 11 is positioned above a support or substrate 14 via suspension elements and actuators, not shown. The actuators form a drive for a work control, which brings the mirror plate 1 1 in an externally predetermined adjustable working position, the mirror plate 1 1 reflect electromagnetic waves.
Fig. 2 zeigt den mikromechanischen Spiegel 18 aus Fig. 1 mit der Spiegelplatte 1 1 in einer Parkposition, die der Spiegel 18 insbesondere nach Detektion eines freien Falls mittels einesFig. 2 shows the micromechanical mirror 18 of FIG. 1 with the mirror plate 1 1 in a parking position, the mirror 18 in particular after detection of a free fall by means of a
Beschleunigungssensors einnimmt. In der Parkposition bzw. Halteposition liegt die Spiegelplatte 1 1 mit einer Kante 15 auf dem Träger 14 auf. Der Träger 14 bildet somit einen mechanischen Anschlag 16 für die schwenkbare Spiegelplatte 1 1. Die Spiegelplatte 1 1 wird von dem Antrieb für die Arbeitssteuerung an dem Träger 14 geparkt und dort gehalten. Die Spie- gelplatte 1 1 nimmt die Parkposition vor einem Aufprall ein. Durch die feste Parkposition derAcceleration sensor occupies. In the parking position or holding position, the mirror plate 1 1 with an edge 15 on the carrier 14. The carrier 14 thus forms a mechanical stop 16 for the pivotable mirror plate 1 1. The mirror plate 1 1 is parked by the drive for the work control on the carrier 14 and held there. The mirror plate 1 1 assumes the parking position before an impact. Due to the fixed parking position of
Spiegelplatte 1 1 wird die Massenträgheit reduziert und somit die Belastung von Aufhängungsfedern reduziert. Mirror plate 1 1 reduces the inertia and thus reduces the burden of suspension springs.
Das MEMS Bauteil 10 kann zusätzlich zu der Antriebseinrichtung 22 eine elektrische oder magnetische Komponente aufweisen, mittels der die bewegliche Komponente bzw. die Spiegelpatte 1 1 in der Parkposition gehalten wird. The MEMS component 10 may have, in addition to the drive device 22, an electrical or magnetic component by means of which the movable component or the mirror plate 11 is held in the parking position.
In einer nicht gezeigten abgewandelten Ausführungsform mit Torsionsspiegeln weist die Spiegelplatte 1 1 eine Antriebskomponente unabhängig von der Antriebseinrichtung 22 für die Arbeitssteuerung auf, mit der die Spiegelplatte 1 1 in die Parkposition bzw. Halteposition ge- bracht wird. In a modified embodiment with torsion mirrors, not shown, the mirror plate 1 1 has a drive component independent of the drive device 22 for the work control, with which the mirror plate 11 is brought into the parking position or holding position.
In einer weiteren nicht gezeigten abgewandelten Ausführungsform wird die Spiegelplatte 1 1 an einem speziell dafür vorgesehenen mechanischen Anschlag geparkt bzw. gehalten. Fig. 3 zeigt ein MEMS Bauteil 20 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit integriertem Schockschutz. Das MEMS Bauteil 20 weist eine bewegliche Komponente 21 auf, wobei die bewegliche Komponente 21 bei dieser Ausführung ein Feld 28 mit vielen dreidimensionalen Spiegeln 18 gemäß Fig. 1 ist, die von Aktuatoren 22 für jede Spie- gelplatte 1 1 angetrieben werden. Die Aktuatoren sind mit einer Steuereinheit 23 verbunden, welche die Aktuatoren über eine Leitung 24 ansteuert. Das MEMS Bauteil 20 weist weiterhin mindestens einen dreidimensionalen Beschleunigungssensor 25 auf, der mit der Steuereinheit 23 über Leitung 26 verbunden ist. Die Matrix bzw. das Feld 28 der Spiegel 18 wird jeweils für jeden Spiegel 18 einzeln entsprechend Steuersignalen angesteuert, die von außen der Steuereinheit 23 des MEMS Bauteils 20 über eine Leitung 27 übermittelt werden. In a further embodiment, not shown, the mirror plate 1 1 is parked or held on a specially provided mechanical stop. 3 shows a MEMS device 20 according to another embodiment of the present invention with integrated shock protection. The MEMS component 20 has a movable component 21, wherein the movable component 21 in this embodiment, a field 28 with many three-dimensional mirrors 18 as shown in FIG. 1, which are driven by actuators 22 for each mirror plate 1 1. The actuators are connected to a control unit 23, which controls the actuators via a line 24. The MEMS component 20 further has at least one three-dimensional acceleration sensor 25, which is connected to the control unit 23 via line 26. The matrix or the field 28 of the mirrors 18 is individually controlled for each mirror 18 in accordance with control signals which are transmitted from the outside to the control unit 23 of the MEMS component 20 via a line 27.
Die Funktion des Aufprall bzw. Schockschutzes erfolgt wie folgt. Falls der Beschleunigungssensor 25 eine große Beschleunigung detektiert, die gleich oder größer einem vorgegebenen Grenzwert ist, wird ein Signal von dem Beschleunigungssensor 25 an die Steuerung 23 der beweglichen Komponente 21 gesendet. Dieses Signal führt in einem Prozessor der Steuerung 23 zu einem Interrupt und die beweglichen Komponente 21 , d. h. alle Spiegelplatten 1 1 , werden in eine definierte feste Position bewegt und dort gehalten. Das MEMS Bauteil 20 weist einen mechanischen Anschlag 16 auf und die bewegliche Komponente 21 liegt vor einem möglichen Aufprall in der Parkposition an dem mechanischen Anschlag 16 an. The function of the impact or shock protection is as follows. If the acceleration sensor 25 detects a large acceleration equal to or greater than a predetermined limit, a signal is sent from the acceleration sensor 25 to the controller 23 of the movable component 21. This signal leads to an interrupt in a processor of the controller 23 and the movable component 21, d. H. all mirror plates 1 1, are moved to a defined fixed position and held there. The MEMS component 20 has a mechanical stop 16 and the movable component 21 abuts against the mechanical stop 16 against a possible impact in the parking position.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem MEMS Bauteil 20 weist eine Steuereinheit 23 zur Steuerung der Antriebseinrichtung 22 zur Positionierung der beweglichen Komponente 21 unter Verwendung von Signalen des Beschleunigungssensors 25 auf. Die Steuereinheit 23 kann wie in Fig. 3 in das MEMS Bauteil 20 integriert sein oder alternativ separat davon vorgesehen werden. A device according to the invention with a MEMS component 20 has a control unit 23 for controlling the drive device 22 for positioning the movable component 21 using signals from the acceleration sensor 25. The control unit 23 can be integrated in the MEMS component 20 as in FIG. 3 or can alternatively be provided separately therefrom.
Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm 30 eines Verfahrens zum Schock-Schutz bzw. Aufprall- Schutz eines MEMS Bauteils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dabei weist das MEMS Bauteil 10, 20 eine bewegliche Komponente 21 , eine Antriebseinrichtung 22 zur Positionierung der beweglichen Komponente und einen Beschleunigungssensor 25 auf. Die bewegliche Komponente 21 ist zunächst in einer beliebigen Arbeitsposition. Das Verfahren beginnt mit dem Verfahrensschritt (a), nämlich Detektieren einer Beschleunigung, die das MEMS-Bauteil erfährt. Es folgt in einem Verfahrensschritt (b) ein Prüfen, ob die de- tektierte Beschleunigung gleich oder größer einem vorgegebenen Grenzwert ist. Falls die detektierte Beschleunigung gleich oder größer dem vorgegebenen Grenzwert ist, folgt in einem Verfahrensschritt (c) ein Positionieren der beweglichen Komponente 21 in einer Park- Position bzw. Aufprallschutz-Positon. Die bewegliche Komponente 21 wird in die Parkposition geführt und dort gehalten. Falls in dem Verfahrensschritt (b) die Beschleunigung kleiner als der vorgegebene Grenzwert ist wird mit dem Verfahrensschritt (a) fortgefahren und die bewegliche Komponente 21 nimmt weiterhin die bisherige Arbeitsposition ein. 4 shows a flowchart 30 of a method for shock protection of a MEMS device according to an embodiment of the present invention. In this case, the MEMS component 10, 20 has a movable component 21, a drive device 22 for positioning the movable component and an acceleration sensor 25. The movable component 21 is initially in any working position. The method begins with method step (a), namely, detecting an acceleration experienced by the MEMS device. It follows in a method step (b) to check whether the detected acceleration is equal to or greater than a predetermined limit value. If the detected acceleration is equal to or greater than the predetermined limit value, then in a method step (c), the movable component 21 is positioned in a parking position. Position or impact protection position. The movable component 21 is guided to the parking position and held there. If, in the method step (b), the acceleration is less than the predetermined limit value, the method step (a) is continued and the movable component 21 continues to assume the previous working position.
Die Arbeitsposition kann mit der Parkposition übereinstimmen selbst wenn keine Beschleunigung des MEMS-Bauteils erfolgt, beispielsweise zufällig oder wenn das Gerät inaktiv ist. Dieser Zustand ist allerdings unabhängig von einer Messung der Beschleunigung. The working position may coincide with the parking position even if there is no acceleration of the MEMS device, for example at random or when the device is inactive. However, this state is independent of a measurement of the acceleration.
Die bewegliche Komponente wird bei einer möglichen Ausführungsform über eine vorgegebene Zeitdauer in der Parkposition gehalten. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die mikromechanischen Spiegel bzw. Spiegelplatten 1 1 vor Brüchen bzw. vor einer Zerstörung nach einem freien Fall bei einem Aufprall geschützt. Das Verbringen bzw. Verschwenken der beweglichen Komponenten, insbesondere der Spiegelplatten 1 1 erfolgt nach Detektion einer hohen Beschleunigung des MEMS-Bauteils mit einer hohen Bewegungsbzw. Schwenkgeschwindigkeit um den Anschlag 16 zu erreichen. Die Steuerung dieser Schwenkbewegung durch einen Prozessor der Steuerung 23 erfolgt in Echtzeit. Alternativ kann die Steuerung auch durch einen ASIC oder fest verdrahtet (hard-wired) erfolgen. Bei einer möglichen Ausführungsform ist neben dem unteren mechanischen Anschlag 16 auch ein oberer mechanischer Anschlag vorgesehen. The movable component is held in the parking position for a predetermined period of time in one possible embodiment. By means of the method according to the invention, the micromechanical mirrors or mirror plates 11 are protected against fractures or against destruction after a free fall in the event of an impact. The movement or pivoting of the movable components, in particular the mirror plates 1 1 takes place after detection of a high acceleration of the MEMS component with a high Bewegungsbzw. Pivoting speed to reach the stop 16. The control of this pivotal movement by a processor of the controller 23 takes place in real time. Alternatively, the control can also be done by an ASIC or hardwired. In one possible embodiment, an upper mechanical stop is provided in addition to the lower mechanical stop 16.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird die bewegliche Komponente in der Parkposition gehalten, nachdem festgestellt wird, dass die Beschleunigung über eine definierte Zeitdauer um weniger als einem definierten Grenzwert von der Erdbeschleunigung g abweicht. Nach der definierten Zeitdauer kann das Gerät mit dem MEMS-Bauteil 10, 20 als hinreichend ruhig gehalten angesehen werden. Die bewegliche Komponente 21 kann zusätzlich zu einer vorgegebenen Zeitdauer über die definierte Zeitdauer in der Parkposition gehalten werden, wobei die vorgegebene Zeitdauer dann eine Mindestzeitdauer darstellt. In a further embodiment, the movable component is held in the park position after it is determined that the acceleration over a defined period of time deviates from the gravitational acceleration g by less than a defined limit. After the defined period of time, the device with the MEMS component 10, 20 can be regarded as kept sufficiently quiet. The movable component 21 may be held in the park position over the defined period of time in addition to a predetermined period of time, the predetermined time period then representing a minimum period of time.

Claims

Ansprüche claims
1 . MEMS Bauteil (10, 20) mit Schock-Schutz, wobei das MEMS Bauteil (10, 20) eine bewegliche Komponente (1 1 , 21 ), eine Antriebseinrichtung (22) zur Positionierung der beweglichen Komponente (1 1 , 21 ) und einen Beschleunigungssensor (25) aufweist, wobei bei einer Detektion einer Beschleunigung, die gleich oder größer einem vorgegebenen Grenzwert ist die bewegliche Komponente (1 1 , 21 ) in einer Parkposition gehalten wird. 1 . MEMS component (10, 20) with shock protection, wherein the MEMS component (10, 20) comprises a movable component (1 1, 21), a drive device (22) for positioning the movable component (1 1, 21) and an acceleration sensor (25), wherein upon detection of an acceleration equal to or greater than a predetermined limit, the movable component (11, 21) is maintained in a parked position.
2. MEMS Bauteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das MEMS Bauteil (10, 20) mindestens einen mechanischen Anschlag (16) aufweist und die bewegliche Komponente (1 1 , 21 ) in der Parkposition an dem mechanischen Anschlag (16) anliegt. 2. MEMS component according to claim 1, characterized in that the MEMS component (10, 20) has at least one mechanical stop (16) and the movable component (1 1, 21) rests in the parking position on the mechanical stop (16).
3. MEMS Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das MEMS Bauteil (10, 20) zusätzlich zu der Antriebseinrichtung (22) eine elektrische oder magnetische Komponente aufweist, mittels der die bewegliche Komponente (1 1 , 21 ) in der Parkposition gehalten wird. 3. MEMS component according to claim 1 or 2, characterized in that the MEMS component (10, 20) in addition to the drive means (22) comprises an electrical or magnetic component, by means of which the movable component (1 1, 21) in the parking position is held.
4. MEMS Bauteil nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Komponente (1 1 , 21 ) mindestens einen Mikrospiegel (18) aufweist. 4. MEMS component according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the movable component (1 1, 21) has at least one micromirror (18).
5. MEMS Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Komponente (1 1 , 21 ) ein Feld (28) von Mikrospiegeln (18) aufweist. 5. MEMS component according to one of claims 1 to 4, characterized in that the movable component (1 1, 21) has a field (28) of micromirrors (18).
6. Vorrichtung mit einem MEMS Bauteil (10, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Steuereinheit (23) zur Steuerung der Antriebseinrichtung (22) zur Positionierung der beweglichen Komponente (1 1 , 21 ) unter Verwendung von Signalen des Beschleunigungssensors (25) aufweist. 6. Device having a MEMS component (10, 20) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the device has a control unit (23) for controlling the drive device (22) for positioning the movable component (1 1, 21) below Use of signals of the acceleration sensor (25).
7. Verfahren zum Schock-Schutz eines MEMS Bauteils (10, 20), wobei das MEMS Bauteil (10, 20) mindestens eine bewegliche Komponente (1 1 , 21 ), eine Antriebseinrich- tung (22) zur Positionierung der beweglichen Komponente (1 1 , 21 ) und einen Beschleunigungssensor (25) aufweist, mit den folgenden Schritten 7. A method for shock protection of a MEMS component (10, 20), wherein the MEMS component (10, 20) at least one movable component (1 1, 21), a drive device Device (21) for positioning the movable component (1 1, 21) and an acceleration sensor (25), comprising the following steps
a) Detektieren einer Beschleunigung des MEMS-Bauteils (10, 20);  a) detecting an acceleration of the MEMS device (10, 20);
b) Prüfen, ob die Beschleunigung gleich oder größer einem vorgegebenen Grenzwert ist; und falls die Beschleunigung gleich oder größer dem vorgegebenen b) checking whether the acceleration is equal to or greater than a predetermined limit; and if the acceleration is equal to or greater than the predetermined one
Grenzwert ist Limit is
c) Positionieren der beweglichen Komponente (1 1 , 21 ) in einer Parkposition.  c) positioning the movable component (1 1, 21) in a parking position.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Komponente (1 1 , 21 ) über eine vorgegebene Zeitdauer in der Parkposition gehalten wird. 8. The method according to claim 7, characterized in that the movable component (1 1, 21) is held over a predetermined period of time in the parking position.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the movable
Komponente (1 1 , 21 ) in der Parkposition gehalten wird, nachdem die Beschleunigung über eine definierte Zeitdauer um weniger als einem definierten Grenzwert von der Erdbeschleunigung abweicht. Component (1 1, 21) is held in the park position after the acceleration over a defined period of time deviates from the gravitational acceleration by less than a defined limit.
10. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das MEMS Bauteil (10, 20) einen mechanischen Anschlag (16) aufweist und die bewegliche10. The method of claim 7, 8 or 9, characterized in that the MEMS component (10, 20) has a mechanical stop (16) and the movable
Komponente (1 1 , 21 ) in der Parkposition an dem mechanischen Anschlag (16) anliegt. Component (1 1, 21) in the parking position on the mechanical stop (16).
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das MEMS Bauteil (10, 20) zusätzlich zu der Antriebseinrichtung (22) eine elektrische o- der magnetische Komponente aufweist, mittels der die bewegliche Komponente (1 1 ,1 1. Method according to one of claims 7 to 10, characterized in that the MEMS component (10, 20) in addition to the drive means (22) has an electrical or magnetic component, by means of which the movable component (1 1,
21 ) in der Parkposition gehalten wird. 21) is held in the park position.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Komponente (1 1 , 21 ) durch einen Mikrospiegel (18) gebildet wird. 12. The method according to any one of claims 7 to 1 1, characterized in that the movable component (1 1, 21) by a micromirror (18) is formed.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Komponente (1 1 , 21 ) durch ein Feld (28) von Mikrospiegeln (18) gebildet wird. 13. The method according to any one of claims 7 to 12, characterized in that the movable component (1 1, 21) by a field (28) of micro-mirrors (18) is formed.
PCT/EP2011/055846 2010-06-02 2011-04-13 Shock-protected mems component, device comprising the same and method for shock-protecting an mems component WO2011151099A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010029632.5 2010-06-02
DE201010029632 DE102010029632A1 (en) 2010-06-02 2010-06-02 MEMS component with shock protection, device with it and method for shock protection of a MEMS component

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011151099A1 true WO2011151099A1 (en) 2011-12-08

Family

ID=44625935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2011/055846 WO2011151099A1 (en) 2010-06-02 2011-04-13 Shock-protected mems component, device comprising the same and method for shock-protecting an mems component

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102010029632A1 (en)
WO (1) WO2011151099A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020113191A1 (en) 2000-12-22 2002-08-22 Stephen Rolt Integrated MEMS stabiliser and shock absorbance mechanism
WO2004044518A2 (en) 2002-11-12 2004-05-27 Honeywell International Inc. High-g acceleration protection of a proof mass by electrostatical fixation
US20080073163A1 (en) * 2006-09-22 2008-03-27 Weir Michael P Micro-electromechanical device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020113191A1 (en) 2000-12-22 2002-08-22 Stephen Rolt Integrated MEMS stabiliser and shock absorbance mechanism
WO2004044518A2 (en) 2002-11-12 2004-05-27 Honeywell International Inc. High-g acceleration protection of a proof mass by electrostatical fixation
US20080073163A1 (en) * 2006-09-22 2008-03-27 Weir Michael P Micro-electromechanical device

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010029632A1 (en) 2011-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3745913B1 (en) Electrically height-adjustable table and method for controlling the same
DE102012212503B4 (en) LITHOGRAPHIC APPARATUS AND METHOD
DE102004010083B4 (en) Probe of the measuring type for a coordinate measuring machine
WO2009103384A1 (en) Device for moving dummies
WO2016091931A1 (en) Display device for a motor vehicle, having a force sensor; a motor vehicle; and a method
EP3652615A1 (en) Operator control unit for a device
EP3433123A1 (en) Operating unit for a device, in particular for a vehicle component
DE102007017578A1 (en) Robot control, industrial robots and methods for obtaining an absolutely accurate model
EP3032317A1 (en) Display device for a motor vehicle with position sensor, motor vehicle and adjustment method
WO2011151099A1 (en) Shock-protected mems component, device comprising the same and method for shock-protecting an mems component
DE102009000008A1 (en) Driver assistance system and method for its control
WO2007006620A1 (en) Device for triggering an electromagnetic actuator, and method for testing a first inductor of an electromagnetic actuator
EP1938163B1 (en) Device for monitoring the relative position of a plurality of installations
DE10229823A1 (en) Dynamic slope correction method in coordinate measuring devices for measuring industrially produced devices in three dimensions where the value for one coordinate is corrected depending on the slope of the device
DE102006026705B4 (en) Device and method for detecting a seat occupancy in a vehicle
DE102015205449A1 (en) sensor arrangement
DE4300425C2 (en) Customizable swing table
EP3867090B1 (en) Operator control device for a vehicle component of a motor vehicle and motor vehicle
DE102020107071B4 (en) Carrier element for a mobile device and mounting arrangement
DE10217720C1 (en) Automobile wheel suspension testing device, uses movement of plate positioned below wheel via linear motor drives
DE102017200633A1 (en) Device, in particular lithography system, with adaptive (end) stop
DE19941363A1 (en) Micro actuator component and method of manufacture
DE102015104834A1 (en) A method of adjusting a relative position between a head-up display and an eye-position, head-up display and motor vehicle
DE102017220413A1 (en) Micromechanical component and production method for a micromechanical component
DE102007050075A1 (en) Component adjusting device for use in motor vehicle, modifies and verifies adjustment of component of motor vehicle depending on detected position of passenger by surrounding sensor system that is formed as optical scanners

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11715478

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11715478

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1