微机械构件的制作方法

文档序号:16510822发布日期:2019-01-05 09:19
微机械构件的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的微机械构件。



背景技术:

通常已知具有通过驱动弹簧相对于衬底可运动地悬挂在衬底上的驱动质量和相对于驱动质量可运动地悬挂的检验质量的微机械构件。借助这种结构,微机械构件可以通过利用科里奥利力感测施加在微机械构件上的转速。在这里使检验质量置于周期性运动中,由此垂直于周期性运动地施加在微机械构件上的转速使正交于周期性运动的运动方向的和正交于施加的转速的力作用到检验质量上并且可以借助于电容式电极测量该力作用。因此,可以推断出施加的转速。



技术实现要素:

本发明的任务是提供相对于现有技术机械稳固的、简单的和成本有利的微机械构件。

所述任务通过以下方式解决,即驱动弹簧这样布置,使得驱动质量和/或检验质量至少部分基本上平行于主延伸平面地围绕驱动弹簧。

由此能够有利地实现,驱动弹簧相比于现有技术可以更靠近微机械构件的质心地或者说更靠近穿过微机械构件的质心并且沿驱动方向的方向走向的对称轴线地固定到衬底上。由于驱动弹簧这样布置地固定到衬底上,通过以下方式减小微机械构件的应力敏感性:相比于现有技术,衬底的例如由于热负载和机械负载通过拉伸所引起的变形使驱动弹簧的固定装置并且由此也使驱动弹簧本身不那么剧烈地变形或从所设置的理想位置中偏离出。由此,相比于现有技术,提供了驱动弹簧的特别精确的功能。

因此,通过本发明提供微机械构件,其中,衬底的由于热负载和机械负载通过拉伸所产生的变形的危险性降低。相比于现有技术,通过驱动弹簧的中心悬挂减小转速传感器的应力敏感性。

因此,提供相对于现有技术稳固的、简单的和成本有利的微机械构件。

优选地,微机械构件包括转速传感器。因此,相比于现有技术能够实现转速传感器在偏移和正交方面的应力敏感性的减小。

本发明的有利构型和扩展方案可以在从属权利要求以及参照附图的说明书中得到。

根据优选扩展方案设置为,驱动弹簧通过锚固点固定在衬底上,其中,锚固点布置得相对于对称轴线基本上垂直于对称轴线地并且基本上平行于主延伸平面地间隔开,该对称轴线穿过微机械构件的质心并且沿驱动方向的方向走向,所间隔开的距离小于驱动质量的基本上垂直于对称轴线的并且基本上平行于主延伸平面的延伸尺度的十二分之三、优选十二分之二、特别优选十二分之一。由此能够实现驱动弹簧的特别紧凑的和简单的悬挂,并且因此能够实现特别应力不敏感的微机械构件。

根据优选扩展方案设置为,驱动弹簧通过另外的锚固点固定在衬底上,其中,所述另外的锚固点布置得相对于对称轴线基本上垂直于对称轴线地并且基本上平行于主延伸平面地间隔开,所间隔开的距离小于驱动质量的基本上垂直于对称轴线的并且基本上平行于主延伸平面的延伸尺度的十二分之三、优选十二分之二、特别优选十二分之一。由此能够实现驱动弹簧在两个锚固点上的特别紧凑的和简单的悬挂,并且因此能够实现驱动弹簧的有针对性地适配于微机械构件的运行的弹簧配置并且同时实现特别应力不敏感的微机械构件。

根据优选扩展方案设置为,微机械构件这样包括另外的驱动弹簧,使得驱动质量通过所述另外的驱动弹簧相对于衬底可运动地悬挂,其中,所述另外的驱动弹簧这样布置,使得驱动质量和/或检验质量至少部分基本上平行于主延伸平面地围绕所述另外的驱动弹簧。由此能够有利地实现,所述另外的驱动弹簧相比于现有技术可以更靠近微机械构件的质心地或者说更靠近对称轴线地固定到衬底上。由于所述另外的驱动弹簧这样布置地固定到衬底上,进一步减小微机械构件的应力敏感性并且同时能够实现具有两个驱动弹簧的微机械构件的关于对称轴线对称的构造。

根据优选扩展方案设置为,所述另外的驱动弹簧通过第三锚固点固定在衬底上,其中,第三锚固点布置得相对于对称轴线基本上垂直于对称轴线地并且基本上平行于主延伸平面地间隔开,所间隔开的距离小于驱动质量的基本上垂直于对称轴线的并且基本上平行于主延伸平面的延伸尺度的十二分之三、优选十二分之二、特别优选十二分之一。由此能够实现所述另外的驱动弹簧的特别紧凑的和简单的悬挂,并且因此能够实现特别应力不敏感的、具有两个驱动弹簧的微机械构件。

根据优选扩展方案设置为,所述另外的驱动弹簧通过第四锚固点固定在衬底上,其中,第四锚固点布置得相对于对称轴线基本上垂直于对称轴线地并且基本上平行于主延伸平面地间隔开,所间隔开的距离小于驱动质量的基本上垂直于对称轴线的并且基本上平行于主延伸平面的延伸尺度的十二分之三、优选十二分之二、特别优选十二分之一。由此能够实现所述另外的驱动弹簧在两个锚固点上的特别紧凑的和简单的悬挂,并且因此能够实现所述另外的驱动弹簧的有针对性地适配于微机械构件的运行的弹簧配置并且同时实现特别应力不敏感的微机械构件。

根据优选扩展方案设置为,微机械构件包括用于驱动所述驱动质量的主动电驱动装置,其中,驱动装置布置得比驱动弹簧和/或所述另外的驱动弹簧更靠近微机械构件的质心。由此能够实现特别紧凑的并且同时应力不敏感的微机械构件。

根据优选扩展方案设置为,微机械构件包括用于驱动所述驱动质量的主动电驱动装置,其中,驱动装置布置得比驱动弹簧和/或所述另外的驱动弹簧更远离微机械构件的质心。由此能够实现紧凑的并且同时特别应力不敏感的微机械构件。

根据优选扩展方案设置为,驱动质量包括摆杆结构。由此能够有利地实现驱动质量的第一部分和驱动质量的第二部分的机械同步。由此尤其能够实现驱动质量的第一部分和驱动质量的第二部分的反相振动,并且同时能够实现干扰模式的减少。

根据优选扩展方案设置为,摆杆结构通过微机械构件的摆杆弹簧相对于衬底可运动地悬挂在衬底上。优选地,摆杆弹簧这样布置,使得驱动质量和/或检验质量至少部分基本上平行于主延伸平面地围绕摆杆弹簧。由此能够实现特别紧凑的和应力不敏感的微机械构件。

附图说明

图1、图2和图3以示意性示图示出本发明的示例性实施方式。

具体实施方式

在不同附图中,相同部件总是设有相同的附图标记,并且因此通常分别仅命名或提到一次。

在图1、图2和图3中以示意性示图示出本发明的示例性实施方式。

在这里,图1、图2和图3分别示出微机械构件1,该微机械构件具有沿着微机械构件1的主延伸平面100延伸的衬底3。此外,图1、图2和图3示出,各个微机械构件1包括通过微机械构件1的驱动弹簧5相对于衬底3可运动地悬挂在衬底3上的驱动质量7。此外,微机械构件1包括相对于驱动质量7可运动地悬挂的并且在图1、图2和图3中未示出的检验质量。在这里,检验质量优选布置在驱动质量7的逆着驱动方向101放置的一侧上并且通过弹簧耦合到驱动质量7上。根据本发明,在图1、图2和图3中示出的驱动弹簧5这样布置,使得驱动质量7和/或检验质量至少部分基本上平行于主延伸平面100地围绕驱动弹簧5。优选地,驱动质量7和/或检验质量这样围绕驱动弹簧5,使得在平行于主延伸平面100走向的平面中驱动弹簧5要么通过驱动质量7或检验质量要么通过驱动质量7和检验质量完全围绕。

此外,在图1、图2和图3中示例性示出,驱动弹簧5通过锚固点9固定在衬底3上。在这里示例性示出,锚固点9布置得相对于对称轴线201基本上垂直于对称轴线201地并且基本上平行于主延伸平面100地间隔开,该对称轴线穿过微机械构件1的质心301并且沿驱动方向101的方向走向,所间隔开的距离小于驱动质量7的基本上垂直于对称轴线201的并且基本上平行于主延伸平面100的延伸尺度的十二分之一。替代地,例如也设置为,锚固点9布置得相对于对称轴线201基本上垂直于对称轴线201地并且基本上平行于主延伸平面100地间隔开,所间隔开的距离小于驱动质量7的基本上垂直于对称轴线201的并且基本上平行于主延伸平面100的延伸尺度的十二分之三、优选十二分之二。

此外,在图1中示例性示出,驱动弹簧5通过另外的锚固点11固定在衬底3上,其中,所述另外的锚固点11布置得相对于对称轴线201基本上垂直于对称轴线201地并且基本上平行于主延伸平面100地间隔开,所间隔开的距离小于驱动质量7的基本上垂直于对称轴线201的并且基本上平行于主延伸平面100的延伸尺度的十二分之一。替代地,例如也设置为,所述另外的锚固点11布置得相对于对称轴线201基本上垂直于对称轴线201地并且基本上平行于主延伸平面100地间隔开,所间隔开的距离小于驱动质量7的基本上垂直于对称轴线201的并且基本上平行于主延伸平面100的延伸尺度的十二分之三、优选十二分之二。

图1、图2和图3示例性示出,各个微机械构件1这样包括另外的驱动弹簧13,使得驱动质量7通过所述另外的驱动弹簧13相对于衬底3可运动地悬挂。所述另外的驱动弹簧13例如这样布置,使得驱动质量7和/或检验质量至少部分基本上平行于主延伸平面100地围绕所述另外的驱动弹簧13。在这里,所述另外的驱动弹簧13通过第三锚固点15固定在衬底3上,其中,第三锚固点15布置得相对于对称轴线201基本上垂直于对称轴线201地并且基本上平行于主延伸平面100地间隔开,所间隔开的距离小于驱动质量7的基本上垂直于对称轴线201的并且基本上平行于主延伸平面100的延伸尺度的十二分之一。替代地也设置为,第三锚固点15布置得相对于对称轴线201基本上垂直于对称轴线201地并且基本上平行于主延伸平面100地间隔开,所间隔开的距离小于驱动质量7的基本上垂直于对称轴线201的并且基本上平行于主延伸平面100的延伸尺度的十二分之三、优选十二分之二。

在图1示例性示出的微机械构件1中,所述另外的驱动弹簧13通过第四锚固点17固定在衬底3上。在这里,第四锚固点17布置得相对于对称轴线201基本上垂直于对称轴线201地并且基本上平行于主延伸平面100地间隔开,所间隔开的距离小于驱动质量7的基本上垂直于对称轴线201的并且基本上平行于主延伸平面100的延伸尺度的十二分之一。替代地,也设置为,第四锚固点17布置得相对于对称轴线201基本上垂直于对称轴线201地并且基本上平行于主延伸平面100地间隔开,所间隔开的距离小于驱动质量7的基本上垂直于对称轴线201的并且基本上平行于主延伸平面100的延伸尺度的十二分之三、优选十二分之二。

在图1、图2和图3示例性示出的微机械构件1分别包括用于驱动所述驱动质量7的主动电驱动装置19。在图1和图2中示例性示出,驱动装置19布置得比驱动弹簧5和所述另外的驱动弹簧13更靠近微机械构件1的质心301。此外,在图3中示例性示出,驱动装置19布置得比驱动弹簧5和所述另外的驱动弹簧13更远离微机械构件1的质心301。换言之,根据本发明示例性地设置为,驱动弹簧在传感器的中间或尽可能靠近微机械构件1的质心301地悬挂。根据本发明,这例如在图1、图2和图3的图平面中设置在主动电驱动装置19的上方或下方。

驱动装置19示例性地包括两个锚固在衬底3上的梳状结构,其中,锚固的梳状结构相对于衬底3不运动地构造。驱动装置19的梳状结构嵌入到驱动质量7的两个梳状结构中,即驱动质量7的第一部分的第一梳状结构和驱动质量7的第二部分的第二梳状结构,并且有针对性的控制引起驱动质量7的第一部分和驱动质量7的第二部分的反向平行的偏移。

此外,在图1、图2和图3中示出,各个微机械构件1包括具有两个锚固在衬底3上的探测梳状结构的驱动探测单元。在这里,驱动探测梳状结构嵌入到驱动质量7的两个另外的梳状结构中。由此可以探测驱动质量7的偏移并且能够通过闭合的调节回路实现驱动质量7的驱动装置19的有针对性的调节。

此外,在图1、图2和图3示例性示出的微机械构件1中,驱动质量7包括摆杆结构21,其中,摆杆结构21在衬底3上通过微机械构件1的摆杆弹簧23相对于衬底3可运动地悬挂。

在图1、图2和图3中示例性示出,驱动弹簧5和所述另外的驱动弹簧13分别包括四个弹簧腿。优选地,所述四个弹簧腿中的每个弹簧腿分别包括一个弯曲弹簧。在这里,驱动弹簧5和所述另外的驱动弹簧13的各两个弹簧腿与驱动质量7以及驱动弹簧5的和所述另外的驱动弹簧13的各一个抗弯曲梁连接。此外,驱动弹簧5和所述另外的驱动弹簧13的各两个另外的弹簧腿与驱动弹簧5和所述另外的驱动弹簧13的相应的抗弯曲梁以及衬底3连接。

在图1中示例性示出,驱动弹簧5的两个另外的弹簧腿中的第一弹簧腿通过锚固点9固定在衬底3上,并且驱动弹簧5的这两个另外的弹簧腿中的第二弹簧腿通过所述另外的锚固点11固定在衬底3上。此外,图1示例性示出,所述另外的驱动弹簧13的两个另外的弹簧腿中的第三弹簧腿通过第三锚固点15固定在衬底3上,并且所述另外的驱动弹簧13的这两个另外的弹簧腿中的第四弹簧腿通过第四锚固点17固定在衬底3上。

在图2和图3中示例性示出,驱动弹簧5的两个另外的弹簧腿中的第一弹簧腿通过锚固点9固定在衬底3上,并且驱动弹簧5的这两个另外的弹簧腿中的第二弹簧腿同样通过锚固点9固定在衬底3上。图2和图3也示出,所述另外的驱动弹簧13的两个另外的弹簧腿中的第三弹簧腿通过第三锚固点15固定在衬底3上,并且所述另外的驱动弹簧13的这两个另外的弹簧腿中的第四弹簧腿同样通过第三锚固点15固定在衬底3上。换言之,弹簧腿锚固到相同的衬底点上。由此,驱动弹簧的悬挂点更靠近传感器的几何中心,这导致衬底扭曲所造成的影响减小。

在图1、图2和图3中示例性示出的摆杆弹簧23包括三个弹簧腿,其中,这三个弹簧腿分别包括一个弯曲弹簧。在这里,摆杆弹簧23的一个弹簧腿与驱动质量7和摆杆弹簧23的抗弯曲梁连接。此外,摆杆弹簧23的另外的弹簧腿和第三弹簧腿分别与摆杆弹簧23的抗弯曲梁和衬底3连接。在这里,摆杆弹簧23的所述另外的弹簧腿通过第五锚固点25并且摆杆弹簧23的第三弹簧腿通过第六锚固点27固定在衬底3上。

在图1、图2和图3中示例性示出,摆杆弹簧23的所述一个弹簧腿、所述另外的弹簧腿和第三弹簧腿基本上平行于对称轴线201地布置,并且驱动弹簧5和所述另外的驱动弹簧13的弹簧梁基本上垂直于对称轴线201地布置。由此能够以有利的方式实现驱动质量7的第一部分和驱动质量7的第二部分的反向平行的偏移并且能够实现摆杆结构21的摇摆运动。

此外,在图1、图2和图3中示例性示出,摆杆弹簧23的所述另外的弹簧腿和第三弹簧腿布置得相对于对称轴线201基本上垂直于对称轴线201地并且基本上平行于主延伸平面100地间隔开,所间隔开的距离小于驱动质量7的基本上垂直于对称轴线201的并且基本上平行于主延伸平面100的延伸尺度的六十分之一、优选六十五分之一、特别优选八十一分之一。由此能够实现特别应力不敏感的和紧凑的微机械构件1。

此外,在图1、图2和图3中示例性示出,第五锚固点25和第六锚固点27布置得相对于对称轴线201基本上垂直于对称轴线201地并且基本上平行于主延伸平面100地间隔开,所间隔开的距离小于驱动质量7的基本上垂直于对称轴线201的并且基本上平行于主延伸平面100的延伸尺度的六十分之一、优选六十五分之一、特别优选八十一分之一。由此能够实现特别应力不敏感的和紧凑的微机械构件1。

优选地,微机械构件1除了检验质量之外还包括另外的检验质量。特别优选地,检验质量通过一个或多个弹簧这样耦合到驱动质量7的第一部分上并且所述另外的检验质量通过一个或多个弹簧这样耦合到驱动质量7的第二部分上,使得可以探测由于施加在微机械构件1上的转速而引起的施加在检验质量和所述另外的检验质量上的、基本上垂直于驱动方向101的力作用。由此能够通过根据本发明的微机械构件1有利地实现转速的差分探测。

优选地,在图1、图2和图3中示出的根据本发明的微机械构件1还分别包括另外的结构,其中,各个另外的结构基本上相应于在图1、图2和图3中分别示出的结构。在这里,所述另外的结构优选这样构造和布置,使得所述另外的结构相当于在图1、图2和图3分别示出的结构的通过垂直于主延伸平面100并且垂直于对称轴线201走向的镜平面产生的镜像。

优选地,微机械构件1除了驱动弹簧5和所述另外的驱动弹簧13之外包括第三驱动弹簧和第四驱动弹簧。换言之,微机械构件1包括四个分别具有两个锚固点的主弹簧,其中,锚固点基本上如上所述地布置和构造。根据本发明,锚固点优选布置得相对于对称轴线201基本上垂直于对称轴线201地并且基本上平行于主延伸平面100地间隔开,所间隔开的距离小于驱动质量7的基本上垂直于对称轴线201的并且基本上平行于主延伸平面100的延伸尺度的十二分之三、优选十二分之二、特别优选十二分之一。因此,有利地减小这些锚固点由于衬底3的变化的机械负载或热负载而产生的错位并且由此也减小衬底3的变化的机械负载或热负载对例如用于微机械构件1的校准的平衡参数的影响。尤其以有利的方式减小该错位,其方式是锚固点、尤其是锚固点9、所述另外的锚固点11、第三锚固点15、第四锚固点17、第五锚固点25和第六锚固点27以及所述另外的结构的各个锚固点相比于现有技术相互更靠近地聚集或者说更靠近传感器的几何中心或微机械构件1的质心301地布置。因此,提供具有驱动概念的微机械构件1,在该驱动概念中驱动弹簧的悬挂居中地定位在上方或下方,并且驱动装置19的运动通过耦合结构或者说通过驱动质量7或多个驱动质量和检验质量之间的驱动质量7或两个驱动质量和弹簧传递到检验质量上。

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