WO2021185581A1 - Mikromechanisches bauelement, insbesondere beschleunigungssensor oder drehratensensor, mit einer anschlagsanordnung umfassend eine biegefederanordnung - Google Patents

Mikromechanisches bauelement, insbesondere beschleunigungssensor oder drehratensensor, mit einer anschlagsanordnung umfassend eine biegefederanordnung Download PDF

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WO2021185581A1
WO2021185581A1 PCT/EP2021/055301 EP2021055301W WO2021185581A1 WO 2021185581 A1 WO2021185581 A1 WO 2021185581A1 EP 2021055301 W EP2021055301 W EP 2021055301W WO 2021185581 A1 WO2021185581 A1 WO 2021185581A1
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WO
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functional element
parallel
micromechanical component
spiral spring
functional
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Cristian Nagel
Sebastian Guenther
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Robert Bosch Gmbh
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    • G01P2015/0871—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with particular means being integrated into a MEMS accelerometer structure for providing particular additional functionalities to those of a spring mass system using stopper structures for limiting the travel of the seismic mass

Definitions

  • Micromechanical component in particular acceleration sensor or rotation rate sensor, with a stop arrangement comprising a
  • the invention is based on a micromechanical component, in particular an acceleration sensor or rotation rate sensor according to the preamble of claim 1.
  • micromechanical components are generally known. For example, they are mass-produced to measure acceleration and / or yaw rate for various applications in the automotive and consumer sectors.
  • Such micromechanical components in particular as acceleration sensors or rotation rate sensors, generally have a functional element which is resiliently mounted by means of various flexible spring devices relative to a substrate and which can be deflected in at least one direction, the deflection being limited by a stop device.
  • the functional element is designed as a seismic mass which can be deflected in at least one direction by acceleration and / or rotation of the arrangement, the deflection of the seismic mass being able to be limited by the stop device.
  • micromechanical micromechanical acceleration sensor that can be produced using the technology of silicon surfaces.
  • the known micromechanical acceleration sensors and / or yaw rate sensors usually work in such a way that the resiliently mounted seismic mass, which can be deflected in at least one direction by an external acceleration, causes a change in capacitance on a differential capacitor device connected to it, which is a measure of the acceleration.
  • acceleration sensors are known in which the deflection of the seismic mass can be limited by a fixed stop or can be limited by a resilient stop, the resilient stop extending over the entire length of a spiral spring arrangement, for example to suspend the seismic mass. It has been found to be disadvantageous here that such stops require a comparatively large amount of space and are therefore comparatively cost-intensive to produce.
  • the micromechanical component according to the invention according to the main claim has the advantage over the prior art that the space required for realizing the functionality of the component can be reduced compared to the solution according to the prior art.
  • the width of the first spiral spring arm and the width of the second spiral spring arm can be significantly reduced compared to an arrangement which realizes the same spring stiffness or the same spring constant of the stop device.
  • the micromechanical component has a substrate which is generally flat, ie has a main extension plane. Furthermore, the micromechanical see component on a functional layer and typically, as part of the functional layer, a first functional element and at least one second functional element.
  • the first functional element is movably arranged or connected relative to the second functional element parallel to a deflection direction and the first functional element is furthermore arranged or connected essentially rigidly relative to the second functional element parallel to a further direction running essentially perpendicular to the deflection direction.
  • the micromechanical component according to the invention has a stop arrangement comprising a spiral spring arrangement which extends essentially parallel to the further direction.
  • the spiral spring arrangement has a first spiral spring arm (of a first length) connected to the first functional element and extending essentially parallel to the further direction and also a second spiral spring arm connected to the second functional element and extending essentially parallel to the further direction ( a second length).
  • first and second lengths (of the first and second spiral spring arms) are essentially the same size (ie essentially correspond to approximately half the extent along the further direction of the spiral spring suspension of the first functional element), it is simpler It is possible to realize a predetermined restoring force or a predetermined spring constant with the smallest width of the spiral spring arms.
  • the space requirement of the micromechanical arrangement according to the invention can be kept as low as possible by the fact that the first width (of the first spiral spring arm; parallel to the direction of deflection) and the second width (of the second spiral spring arm; also parallel to the direction of deflection) are essentially the same.
  • the first functional element is a sensor element of the micromechanical component, in particular as a seismic mass or as part of a seismic mass, the sensor element being particularly movable with respect to the substrate, in particular arranged parallel to or in the main plane of extent of the substrate or is connected.
  • the second functional element is an element that is fixedly (or immovably) arranged with respect to the substrate, in particular an anchoring structure, and that the stop arrangement is or is arranged in a recess of the first functional element extending essentially along the further direction is formed, in particular in the first functional element between on the one hand a spiral spring of the first functional element and on the other hand an electrode device of the first functional element.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a micromechanical component with a substrate and a functional layer or a functional layer
  • FIG. 2 shows a schematic top view of the micromechanical component with the substrate and with a first functional element and a second functional element, in particular as part of the functional layer or functional layer,
  • FIGS. 3 and 4 each show a schematic plan view of different sections of a micromechanical component according to the prior art
  • FIGS. 5 and 6 each show a schematic plan view of different sections of a micromechanical component according to the invention. Embodiments of the invention
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a micromechanical component with a substrate 1 and a functional layer 2 or a functional layer 2. Both the substrate 2 and the functional layer 2 generally extend flat and thus have a main plane of extent.
  • Figure 2 shows a schematic plan view of the micromechanical component with the substrate 1 and a first functional element 3 and a second functional element 4, the first and second functional element 3, 4 in particular part of the functional layer 2 or Functional layer 2 is.
  • the first functional element 3 is movably arranged or connected parallel to a deflection direction 10 relative to the second functional element 4.
  • the functional elements 3, 4 are essentially rigidly arranged or connected parallel to a further direction 11 running essentially perpendicular to the direction of deflection 10.
  • the functional elements 3, 4 (or the micromechanical component) have a stop arrangement 5, which comprises a spiral spring arrangement extending essentially parallel to the further direction 11.
  • a stop arrangement 5 which comprises a spiral spring arrangement extending essentially parallel to the further direction 11.
  • a first spiral spring arm 31 of the first functional element 3 extending essentially parallel to the further direction 11 and a second spiral spring arm 41 extending essentially parallel to the further direction 11 are shown only schematically.
  • FIGS. 3 and 4 each show a schematic top view of various sections of a micromechanical component according to the prior art.
  • a micromechanical component according to the prior art also has a first functional elements 3 'and a second functional element, the functional elements being movable relative to one another parallel to the direction of deflection 10, but not parallel to the further direction 11.
  • FIGS. 3 and 4 show a flexible spring arm 41' of the second functional element , which extends almost over the entire length 42 'of a spiral spring arrangement 30', by means of which the first functional element 3 'is connected to the second functional element.
  • This flexural spring arm 41 ' has a width 43' and at its end (right-hand side in FIG. 4) a stop 50 'is implemented between the first and second functional elements. A relative deflection beyond the contact point of the stop 50 'causes a restoring force with a spring constant which results from the dimensions of the flexural spring arm 41' - in particular its width 43 '.
  • FIGS. 5 and 6 These figures each represent a schematic top view of various sections of the micromechanical component according to the invention. Both directions are essentially perpendicular to one another and typically in or parallel to the main extension plane of the substrate 1 or the functional layer 2 of the micromechanical component.
  • both the first functional element 3 and the second functional element 4 are shown schematically. According to the example shown in FIGS. 5 and 6, the first functional element 3 corresponds to a seismic mass or a sensor element of the micromechanical component, while the second functional element 4 corresponds to an anchoring structure on the substrate 1.
  • a spiral spring arrangement is therefore referenced by way of example with the reference numeral 30, by means of which the first functional element 3 is arranged movably and resiliently with respect to the second functional element 4.
  • the reference numeral 41 references a flexible spring arm of the second functional element 4 (hereinafter also referred to as a second flexible spring arm 41).
  • FIG. 6 there is a further detailed illustration in the area between the first functional element 3 and the second functional element 4 shown.
  • the spiral spring arrangement 30, by means of which the first functional element 3 is connected to the second functional element 4, can again be seen.
  • the stop arrangement 5 with the spiral spring arrangement between the first and second functional elements 3, 4 is now realized in that the spiral spring arrangement has the first spiral spring arm 31 (with the first length 32) and furthermore has the second spiral spring arm 41 (with the second length 42) connected to the second functional element 4 and extending essentially parallel to the further direction 11.
  • FIG. 6 shows the case in which the first length 32 and the second length 42 are essentially the same, although this does not necessarily have to be the case; a ratio other than 50:50 - for example 55:45 or 60:40 (or reciprocal thereof) - can also be implemented according to the invention. Furthermore, according to FIG.
  • first spiral spring arm 31 has the first width 33 parallel to the deflection direction 10 and the second spiral spring arm 41 has the second width 43 parallel to the deflection direction 10.
  • first and second widths 33, 43 are essentially the same (spring width b).
  • a predetermined spring constant is implemented with respect to the relative movement between the first functional element 3 and the second functional element 4 parallel to the deflection direction 10.
  • a corresponding spring constant (or a spring constant leading to an equal restoring force (given a given deflection) could only be implemented with a significantly larger width b 'of a flexible spring arm - typically with a width (such a flexible spring arm) , which is more than 50% larger than the width of the first or second spiral spring arm 31, 41 (ie the width of the first or second spiral spring arm 31, 41 is only about two compared to the required width of the spiral spring arm according to the prior art Third or even less.
  • a stop 50 or a stop region 50 is arranged between the first and second spiral spring arms 31, 41.
  • a stop arrangement 5 is realized which, compared to a stop order known from the prior art, can be implemented in a more space-saving manner with the same other properties.
  • Stop arrangement 5 is arranged or formed in a recess of the first functional element 3 that extends essentially along the further direction 11, in particular in the area of the first functional element 3 between on the one hand the spiral spring 30 of the first functional element 3 and on the other hand an electrode device 35 of the first functional Elements 3.

Abstract

Es wird ein Mikromechanisches Bauelement, insbesondere ein Beschleunigungssensor oder Drehratensensor, vorgeschlagen mit einem Substrat sowie einer funktionalen Schicht mit wenigstens einem ersten funktionalen Element und wenigstens einem zweiten funktionalen Element, wobei das erste funktionale Element relativ zu dem zweiten funktionalen Element parallel zu einer Auslenkungsrichtung beweglich angeordnet oder angebunden ist, wobei das erste funktionale Element relativ zu dem zweiten funktionalen Element parallel zu einer, im Wesentlichen senkrecht zur Auslenkungsrichtung verlaufenden, weiteren Richtung im Wesentlichen starr angeordnet oder angebunden ist, wobei das mikromechanische Bauelement zur Begrenzung einer Relativbewegung – zwischen dem ersten funktionalen Element und dem zweiten funktionalen Element – parallel zur Auslenkungsrichtung eine Anschlagsanordnung umfassend eine sich im Wesentlichen parallel zur weiteren Richtung erstreckende Biegefederanordnung umfasst, wobei die Biegefederanordnung einen mit dem ersten funktionalen Element verbundenen und sich im Wesentlichen parallel zur weiteren Richtung erstreckenden ersten Biegefederarm einer ersten Länge aufweist und einen mit dem zweiten funktionalen Element verbundenen und sich im Wesentlichen parallel zur weiteren Richtung erstreckenden zweiten Biegefederarm einer zweiten Länge aufweist.

Description

Beschreibung
Titel
Mikromechanisches Bauelement, insbesondere Beschleunigungssensor oder Drehratensensor, mit einer Anschlagsanordnung umfassend eine
Biegefederanordnung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem mikromechanischen Bauelement, insbesondere Beschleunigungssensor oder Drehratensensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche mikromechanischen Bauelemente sind allgemein bekannt. Sie werden beispielsweise zur Messung der Beschleunigung und/oder der Drehrate für verschiedene Applikationen im Automobil- und Consumer- Bereich in Massenfertigung hergestellt. Solche mikromechanischen Bauelemente, insbesondere als Beschleunigungssensor oder als Drehratensensor, weisen in der Regel ein mittels verschiedener Biegefedereinrichtungen gegenüber einem Substrat federnd gelagertes funktionales Element auf, welches in mindestens einer Richtung auslenkbar ist, wobei die Auslenkung durch eine Anschlagseinrichtung begrenzbar ist. Insbesondere ist das funktionale Element als eine seismische Masse ausgebildet, welche durch eine Beschleunigung und/oder eine Drehung der Anordnung in mindestens einer Richtung auslenkbar ist, wobei die Auslenkung der seismischen Masse durch die Anschlagseinrichtung begrenzbar ist.
Obwohl auf beliebige mikromechanische Bauelemente und Strukturen, insbesondere Sensoren und Aktuatoren, anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in Bezug auf einen in der Technologie der Silizium-Oberflächen mikromechanik herstellbaren mikromechanischen Beschleunigungssensor erläutert. Die bekannten mikromechanischen Beschleunigungssensoren und/oder Drehratensensoren funktionieren üblicherweise derart, dass die federnd gelagerte seismische Masse, welche durch eine externe Beschleunigung in mindestens eine Richtung auslenkbar ist, bei Auslenkung eine Kapazitätsänderung an einer damit verbundenen Differentialkondensatoreinrichtung bewirkt, die ein Maß für die Beschleunigung ist.
Es sind insbesondere Beschleunigungssensoren bekannt, bei denen die Auslenkung der seismischen Masse durch einen festen Anschlag begrenzbar ist oder aber durch einen federnden Anschlag begrenzbar ist, wobei der federnde Anschlag sich über die gesamte Länge einer Biegefederanordnung, etwa zur Aufhängung der seismischen Masse erstreckt. Hierbei hat sich als nachteilhaft herausgestellt, dass solche Anschläge einen vergleichsweise großen Platzbedarf aufweisen und somit vergleichsweise kostenintensiv in der Herstellung sind.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße mikromechanische Bauelement gemäß dem Hauptanspruch hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass der Platzbedarf für die Realisierung der Funktionalität des Bauelements gegenüber den Lösung gemäß dem Stand der Technik verringert werden kann. So ist es insbesondere vorteilhaft möglich, dass die Breite des ersten Biegefederarms und die Breite des zweiten Biegefederarms erheblich gegenüber einer Anordnung reduzierbar ist, welche die gleiche Federsteifigkeit bzw. die gleiche Federkonstante der Anschlagseinrichtung realisiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das mikromechanische Bau element ein Substrat auf, welches in aller Regel flächig erstreckt ist, d.h. eine Haupterstreckungsebene aufweist. Ferner weist das mikromechani- sehe Bauelement eine funktionale Schicht auf und typischerweise als Teil der funktionalen Schicht ein erstes funktionales Element sowie wenigstens ein zweites funktionales Element. Das erste funktionale Element ist relativ zu dem zweiten funktionalen Element parallel zu einer Auslenkungsrichtung beweglich angeordnet oder angebunden und das erste funktionale Element ist ferner relativ zu dem zweiten funktionalen Element parallel zu einer im Wesentlichen senkrecht zur Auslenkungsrichtung verlaufenden weiteren Richtung im Wesentlichen starr angeordnet oder angebunden. Zur Begrenzung einer Relativbewegung zwischen dem ersten funktionalen Element und dem zweiten funktionalen Element (parallel zur Auslenkungs richtung) weist das erfindungsgemäße mikromechanische Bauelement eine Anschlagsanordnung umfassend eine Biegefederanordnung auf, die sich im Wesentlichen parallel zur weiteren Richtung erstreckt. Die Biegefeder anordnung weist erfindungsgemäß einen mit dem ersten funktionalen Element verbundenen und sich im Wesentlichen parallel zur weiteren Richtung erstreckenden ersten Biegefederarm (einer ersten Länge) auf und ferner einen mit dem zweiten funktionalen Element verbundenen und sich im Wesentlichen parallel zur weiteren Richtung erstreckenden zweiten Biegefederarm (einer zweiten Länge) auf.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar. Mit einer Realisierung derart, dass die erste und zweite Länge (des ersten bzw. zweiten Biegefederarms) im Wesentlichen gleich groß sind (d.h. im Wesentlichen etwa der Hälfte der Erstreckung entlang der weiteren Richtung der Biegefederaufhängung des ersten funktionalen Elements entsprechen), ist es in einfacher Weise möglich, mit der geringsten Breite der Biegefederarme eine vorgegebene Rückstellkraft bzw. eine vorgegebene Federkonstante zu realisieren. Ferner kann der Bauraumbedarf der erfindungsgemäßen mikromechanischen Anordnung dadurch möglichst gering gehalten werden, dass die erste Breite (des ersten Biegefederarms; parallel zur Auslenkungsrichtung) und die zweite Breite (des zweiten Biegefederarms; ebenfalls parallel zur Auslenkungs richtung) im Wesentlichen gleich sind. Erfindungsgemäß ist es insbesondere vorteilhaft vorgesehen, dass das erste funktionale Element ein Sensorelement des mikromechanischen Bauelements ist, insbesondere als seismische Masse oder als Teil einer seismischen Masse, wobei das Sensorelement insbesondere gegenüber dem Substrat beweglich, insbesondere parallel zur oder in der Haupt erstreckungsebene des Substrats angeordnet oder angebunden ist. Ferner ist bevorzugt, dass das zweite funktionale Element ein gegenüber dem Substrat fest (bzw. nicht beweglich) angeordnetes Element ist, insbeson dere eine Verankerungsstruktur, und dass die Anschlagsanordnung in einer sich im Wesentlichen entlang der weiteren Richtung erstreckenden Aussparung des ersten funktionalen Elements angeordnet oder ausgebildet ist, insbesondere in dem ersten funktionalen Element zwischen einerseits einer Biegefeder des ersten funktionalen Elements und andererseits einer Elektrodeneinrichtung des ersten funktionalen Elemente.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen
Figur 1 eine schematische Seitenansicht eines mikromechanischen Bauelements mit einem Substrat und einer funktionalen Schicht bzw. einer Funktionsschicht,
Figur 2 eine schematische Draufsicht auf das mikromechanische Bauelement mit dem Substrat sowie mit einem ersten funktionalen Element und einem zweiten funktionalen Element, insbesondere als Teil der funktionalen Schicht bzw. Funktionsschicht,
Figuren 3 und 4 jeweils eine schematische Draufsicht auf verschiedene Ausschnitte eines mikromechanischen Bauelements gemäß dem Stand der Technik,
Figuren 5 und 6 jeweils eine schematische Draufsicht auf verschiedene Ausschnitte eines erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelements. Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
In Figur 1 ist eine schematische Seitenansicht eines mikromechanischen Bauelements mit einem Substrat 1 und einer funktionalen Schicht 2 bzw. einer Funktionsschicht 2 dargestellt. Sowohl das Substrat 2 als auch die Funktionsschicht 2 in der Regel flächig erstreckt und weist somit eine Haupterstreckungsebene auf. Dies ist in Figur 2 dargestellt, welche eine schematische Draufsicht auf das mikromechanische Bauelement mit dem Substrat 1 sowie einem ersten funktionalen Element 3 und einem zweiten funktionalen Element 4 darstellt, wobei das erste und zweite funktionale Element 3, 4 insbesondere Teil der funktionalen Schicht 2 bzw. Funktionsschicht 2 ist. Das erste funktionale Element 3 ist parallel zu einer Auslenkungsrichtung 10 relativ zu dem zweiten funktionalen Element 4 beweglich angeordnet bzw. angebunden. Ferner sind die funktionalen Element 3, 4 parallel zu einer im Wesentlichen senkrecht zur Auslenkungsrichtung 10 verlaufenden weiteren Richtung 11 im Wesentlichen starr angeordnet oder angebunden. Zur Begrenzung der Relativbewegung parallel zur Auslenkungsrichtung 10 weisen die funktionalen Elemente 3, 4 (bzw. das mikromechanische Bauelement) eine Anschlagsanordnung 5 auf, die eine sich im Wesentlichen parallel zur weiteren Richtung 11 erstreckende Biegefederanordnung umfasst. Hierzu ist in Figur 2 lediglich schematisch ein sich im Wesentlichen parallel zur weiteren Richtung 11 erstreckender erster Biegefederarm 31 des ersten funktionalen Elements 3 und ein sich im Wesentlichen parallel zur weiteren Richtung 11 erstreckender zweiter Biegefederarm 41 dargestellt.
In den Figuren 3 und 4 ist jeweils eine schematische Draufsicht auf verschiedene Ausschnitte eines mikromechanischen Bauelements gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Ein solches mikromechanisches Bauelement gemäß dem Stand der Technik weist ebenfalls ein erstes funktionales Elemente 3‘ und ein zweites funktionales Element auf, wobei die funktionalen Elemente relativ zu einander parallel zur Auslenkungsrichtung 10 sich beweglich sind, nicht jedoch parallel zur weiteren Richtung 11. Insbesondere stellen die Figuren 3 und 4 einen Biegefederarm 41 ‘ des zweiten funktionalen Elements dar, der sich nahezu über die gesamte Längte 42‘ einer Biegefederanordnung 30‘ erstreckt, mittels welcher das erste funktionale Element 3‘ am zweiten funktionalen Element angebunden ist. Dieser Biegefederarm 41 ‘ weist eine Breite 43‘ auf und an seinem Ende (rechte Seite in Figur 4) wird ein Anschlag 50‘ zwischen dem ersten und zweiten funktionalen Element realisiert. Eine Relativauslenkung über den Kontaktpunkt des Anschlags 50‘ hinaus bewirkt eine Rückstellkraft mit einer Federkonstanten, die aus den Dimensionen des Biegefederarms 41 ‘ — insbesondere dessen Breite 43‘ - resultiert.
Bei dem erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelement wird hingegen eine andere Realisierung vorgenommen. Eine solche ist beispielhaft in den Figuren 5 und 6 dargestellt: Diese Figuren stellen jeweils eine schematische Draufsicht auf verschiedene Ausschnitte des erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelements dar. Wiederum ist in Figur 5 sowie in Figur 6 die Auslenkungsrichtung 10 sowie die weitere Richtung 11 eingezeichnet. Beide Richtungen stehen im Wesentlichen senkrecht aufeinander und typischerweise in bzw. parallel zur Haupter streckungsebene des Substrats 1 bzw. der funktionalen Schicht 2 des mikromechanischen Bauelements. In Figur 5 ist sowohl das erste funktionale Element 3 als auch das zweite funktionale Element 4 schematisch dargestellt. Gemäß des in den Figuren 5 und 6 dargestellten Beispiels entspricht das erste funktionale Element 3 einer seismischen Masse bzw. einem Sensorelement des mikromechanischen Bauelements, während das zweite funktionale Element 4 einer Verankerungsstruktur am Substrat 1 entspricht. Beispielhaft ist daher mit dem Bezugszeichen 30 eine Biegefederanordnung referenziert, mittels welcher das erste funktionale Element 3 beweglich und federnd gegenüber dem zweiten funktionalen Element 4 angeordnet ist. Das Bezugszeichen 41 referenziert einen Biege federarm des zweiten funktionalen Elements 4 (nachfolgend auch als zweiter Biegefederarm 41 bezeichnet). Gemäß Figur 6 ist eine weitere Detaildarstellung im Bereich zwischen dem ersten funktionalen Element 3 und dem zweiten funktionalen Element 4 abgebildet. Erkennbar ist wiederum die Biegefederanordnung 30, mittels welcher das erste funktionale Element 3 am zweiten funktionalen Element 4 angebunden ist. Erfindungsgemäß wird nun die Anschlagsanordnung 5 mit Biegefeder anordnung zwischen erstem und zweitem funktionalen Element 3, 4 dadurch realisiert, dass die Biegefederanordnung den mit dem ersten funktionalen Element 3 verbundenen und sich im Wesentlichen parallel zur weiteren Richtung 11 erstreckenden ersten Biegefederarm 31 (mit der ersten Länge 32) aufweist und ferner den mit dem zweiten funktionalen Element 4 verbundenen und sich im Wesentlichen parallel zur weiteren Richtung 11 erstreckenden zweiten Biegefederarm 41 (mit der zweiten Länge 42) aufweist. In Figur 6 ist der Fall dargestellt, dass die erste Länge 32 und die zweite Länge 42 im Wesentlichen gleich sind, wobei dies jedoch nicht zwingend der Fall sein muss; ein anderes Verhältnis als 50:50 - beispielsweise 55:45 oder 60:40 (bzw. Reziproke hiervon) - ist erfindungs gemäß ebenfalls realisierbar. Ferner ist gemäß Figur 6 erkennbar, dass der erste Biegefederarm 31 parallel zur Auslenkungsrichtung 10 die erste Breite 33 und der zweite Biegefederarm 41 parallel zur Auslenkungs richtung 10 die zweite Breite 43 aufweist. Wiederum ist in Figur 6 beispielhaft der Fall dargestellt, dass die erste und zweite Breite 33, 43 im Wesentlichen gleich sind (Federbreite b). Hierdurch wird mittels einer solchen Biegefederanordnung bezüglich der Relativbewegung zwischen dem ersten funktionalen Element 3 und dem zweiten funktionalen Element 4 parallel zur Auslenkungsrichtung 10 eine vorgegebene Federkonstante realisiert. Eine entsprechende (bzw. zu einer (bei vorgegebener Auslenkung) gleich großen Rückstellkraft führende Federkonstante könnte gemäß der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführung lediglich mit einer deutlich größeren Breite b‘ eines Biegefederarms realisiert werden - typischerweise mit einer Breite (eine solchen Biegefederarms), die um mehr als 50% größer ist als die Breite des ersten bzw. zweiten Biegefederarms 31, 41 (d.h. die Breite des ersten bzw. zweiten Biegefederarms 31, 41 beträgt gegenüber der benötigten Breite des Biegefederarms gemäß dem Stand der Technik lediglich ca. zwei Drittel oder sogar weniger.
Erfindungsgemäß ist zwischen dem ersten und zweiten Biegefederarm 31, 41 ein Anschlag 50 bzw. ein Anschlagbereich 50 angeordnet. Somit wird mittels der erfindungsgemäßen Realisierung des ersten und zweiten Biegefederarms 31, 41 eine Anschlagsanordnung 5 realisiert, die gegenüber einer aus dem Stand der Technik bekannten Anschlagsordnung bei gleichen sonstigen Eigenschaften bauraumgünstiger ausführbar ist. Insbesondere ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass eine solche
Anschlagsanordnung 5 in einer sich im Wesentlichen entlang der weiteren Richtung 11 erstreckenden Aussparung des ersten funktionalen Elements 3 angeordnet oder ausgebildet ist, insbesondere im Bereich des ersten funktionalen Elements 3 zwischen einerseits der Biegefeder 30 des ersten funktionalen Elements 3 und andererseits einer Elektrodeneinrichtung 35 des ersten funktionalen Elemente 3.

Claims

Ansprüche
1. Mikromechanisches Bauelement, insbesondere Beschleunigungs sensor oder Drehratensensor, mit einem Substrat (1) sowie einer funktionalen Schicht (2) mit wenigstens einem ersten funktionalen Element (3) und wenigstens einem zweiten funktionalen Element (4), wobei das erste funktionale Element (3) relativ zu dem zweiten funktionalen Element (4) parallel zu einer Auslenkungsrichtung (10) beweglich angeordnet oder angebunden ist, wobei das erste funktionale Element (3) relativ zu dem zweiten funktionalen Element (4) parallel zu einer, im Wesentlichen senkrecht zur Auslenkungsrichtung (10) verlaufenden, weiteren Richtung (11) im Wesentlichen starr angeordnet oder angebunden ist, wobei das mikromechanische Bauelement zur Begrenzung einer Relativbewegung - zwischen dem ersten funktionalen Element (3) und dem zweiten funktionalen Element (4) - parallel zur Auslenkungsrichtung (10) eine Anschlagsanordnung (5) umfassend eine sich im Wesentlichen parallel zur weiteren Richtung (11) erstreckende Biegefederanordnung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegefederanordnung einen mit dem ersten funktionalen Element (3) verbundenen und sich im Wesentlichen parallel zur weiteren Richtung (11) erstreckenden ersten Biegefederarm (31) einer ersten Länge (32) aufweist und einen mit dem zweiten funktionalen Element (4) verbundenen und sich im Wesentlichen parallel zur weiteren Richtung (11) erstreckenden zweiten Biegefederarm (41) einer zweiten Länge (42) aufweist.
2. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Länge (32) und die zweite Länge (42) im Wesentlichen gleich sind.
3. Mikromechanisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Biegefederarm (31) parallel zur Auslenkungsrichtung (10) eine erste Breite (33) und der zweite Biegefederarm (41) parallel zur Auslenkungsrichtung (10) eine zweite Breite (43) aufweist, wobei die erste und zweite Breite (33, 43) im Wesentlichen gleich ist und wobei die Biegefederanordnung bezüglich der Relativbewegung - zwischen dem ersten funktionalen Element (3) und dem zweiten funktionalen Element (4) - parallel zur Auslenkungsrichtung (10) eine vorgegebene Federkonstante aufweist.
4. Mikromechanisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste funktionale Element (3) ein Sensorelement des mikromechanischen Bauelements ist, insbesondere als seismische Masse oder als Teil einer seismischen Masse, wobei das Sensorelement insbesondere gegenüber dem Substrat (1) beweglich, insbesondere parallel zu oder in einer Haupterstreckungsebene des Substrats (1) angeordnet oder angebunden ist.
5. Mikromechanisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite funktionale Element (4) ein gegenüber dem Substrat (1) fest oder nicht beweglich angeordnetes Element, insbesondere eine Verankerungsstruktur, ist.
6. Mikromechanisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagsanordnung (5) in einer sich im Wesentlichen entlang der weiteren Richtung (11) erstreckenden Aussparung des ersten funktionalen Elements (3) angeordnet oder ausgebildet ist, insbesondere in dem ersten funktionalen Element (3) zwischen einerseits einer Biegefeder (30) des ersten funktionalen Elements (3) und andererseits einer Elektrodeneinrichtung (35) des ersten funktionalen Elemente (3).
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