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Die
Erfindung betrifft einen elektrostatischen Antrieb und ein mikromechanisches
Bauteil mit einem elektrostatischen Antrieb. Zusätzlich
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen
Bauteils mit einem elektrostatischen Antrieb. Des Weiteren betrifft
die Erfindung Herstellungsverfahren für einen entsprechenden
elektrostatischen Antrieb und ein derartiges mikromechanisches Bauteil.
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Stand der Technik
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Ein
mikromechanisches Bauteil umfasst häufig einen elektrostatischen
Antrieb mit Elektrodenfingern zum Verstellen eines verstellbaren
Elements um eine Drehachse. Aus dem Stand der Technik ist bekannt,
dass ein auf das verstellbare Element ausgeübtes Drehmoment
steigerbar ist, indem die Elektrodenfinger des elektrostatischen
Antriebs in einem größeren Abstand zu der Drehachse
angeordnet werden. Durch ein Steigern des Abstands ist somit die
zum Verstellen des verstellbaren Elements an die Elektrodenfinger
angelegte Spannung reduzierbar.
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In
der
US 2005/0035682
A1 ist ein elektrostatischer Antrieb beschrieben, mit welchem
ein Spiegelelement um eine Drehachse verstellt werden soll. Der
elektrostatische Antrieb umfasst zwei Rahmen, deren senkrecht zu
der Drehachse ausgerichtete Balken Querstreben/Befestigungsstege
aufweisen, die parallel zu der Drehachse verlaufen. Die an den Querstreben/Befestigungsstege
angeordneten Elektrodenfinger erstrecken sich von der Drehachse weg.
Der innere der beiden Rahmen ist über ein Anlegen einer
Spannung an die zwischen den bei den Rahmen angeordneten Elektrodenfinger
in Bezug auf den äußeren Rahmen um einen ersten
Einzel-Verstellwinkel verstellbar. Zusätzlich ist das Spiegelelement
durch Anlegen einer weiteren Spannung an weitere Elektrodenfinger,
welche zwischen dem Spiegelelement und dem inneren Rahmen angeordnet
sind, in Bezug auf den inneren Rahmen um einen zweiten Einzel-Verstellwinkel
um die Drehachse drehbar. Dies gewährleistet ein Aufaddieren
der beiden Einzel-Verstellwinkel zu einem Gesamt-Verstellwinkel,
um welchen das Spiegelelement im Bezug auf den äußeren
der beiden Rahmen verstellbar ist.
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Der
in der
US 2005/0035682
A1 beschriebene elektrostatische Antrieb weist jedoch eine
vergleichsweise große Grundfläche auf. Dies erschwert ein
Anordnen des elektrostatischen Antriebs in einem mikromechanischen
Bauteil mit einer geringen Größe. Des Weiteren
kann bei dem elektrostatischen Antrieb der
US 2005/0035682 A1 das
Spiegelelement nur um die eine Drehachse verstellt werden. Häufig ist
es jedoch wünschenswert, über eine Möglichkeit zu
verfügen, um ein verstellbares Element um zwei zueinander
senkrecht ausgerichtete Drehachsen zu verstellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung schafft einen elektrostatischen Antrieb mit den Merkmalen
des Anspruchs 1, ein mikromechanisches Bauteil mit den Merkmalen
des Anspruchs 5, ein Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen
Bauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 8, ein Herstellungsverfahren
für ein elektrostatischen Antrieb mit den Merkmalen des
Anspruchs 9 und ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches
Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 11.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht einen elektrostatischen
Antrieb, dessen erster Zwischenrahmen im Bezug auf den Außenrahmen
um die erste Drehachse und um die zweite Drehachse verstellbar ist.
Der elektrostatische Antrieb weist somit eine größere
Funktionsfähigkeit gegenüber einem gattungsgemäßen
herkömmlichen elektrostatischen Antrieb auf.
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Es
wird hier darauf hingewiesen, dass bei der vorliegenden Erfindung
die Elektrodenfinger nicht über Querstreben/Befestigungsstege,
sondern direkt an den Rahmenbalken eines Rahmens angebracht werden.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass das Verhältnis
der Grundfläche eines elektrostatischen Antriebs und der
Anzahl der Rahmen des elektrostatischen Antriebs reduzierbar ist, indem
die Elektrodenfinger direkt an einem Rahmenbalken der Rahmen angeordnet
werden, welcher parallel zu der zugehörigen Drehachse der
Elektrodenfinger ausgerichtet ist. Dies gewährleistet eine
signifikante Reduzierung der Grundfläche im Verhältnis zu
der Anzahl der Rahmen des erfindungsgemäßen elektrostatischen
Antriebs.
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Aufgrund
des vergleichsweise kleinen Verhältnisses der Grundfläche
im Bezug auf die Anzahl der Rahmen des elektrostatischen Antriebs
kann die Anzahl der Rahmen gesteigert werden. Diese Kaskadierung
des elektrostatischen Antriebs ermöglicht eine größere
Anzahl von ausführbaren Einzel-Verstellwinkeln und somit
eine Steigerung des Gesamt-Verstellwinkels des ersten Zwischenrahmens
in Bezug auf den Außenrahmen. Somit ist auch bei vergleichsweise
kleinen Einzel-Verstellwinkeln ein gesteigerter Gesamt-Verstellwinkel
realisiert.
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Durch
das direkte Anordnen der Elektrodenfinger ist zusätzlich
ein vergleichsweise großer Abstand zwischen den Elektrodenfingern
und der zugehörigen Drehachse gewährleistet. Dies
steigert das erreichbare Drehmoment signifikant und ermöglicht eine
Reduzierung der zum Verstellen mindestens eines Rahmens benötigten
Spannung.
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Herkömmliche
elektrostatische Antriebe mit beabstandet von der Drehachse angeordneten
Elektrodenfingern weisen den Nachteil auf, dass die Elektrodenfinger
bei einem im Verhältnis zu ihrer Höhe vergleichsweise
kleinen Drehwinkel bereits aus den Gegen-Elektrodenfingern austauchen.
Dies führt zu einer signifikanten Reduzierung des erreichbaren Einzel-Verstellwinkels.
Bei der vorliegenden Erfindung ist der vergleichsweise kleine erreichbare
Einzel-Verstellwinkel durch die größere Anzahl
von Zwischenrahmen kompensierbar.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die mindestens
drei Zwischenrahmen Kontaktelemente auf, welche zum Anlegen einer
ersten Spannung an die Zwischen-Elektrodenfinger ausgebildet sind
und die mindestens zwei Zwischenfedern sind so ausgebildet, dass
der erste Zwischenrahmen durch Anlegen der ersten Spannung in Bezug
auf den Außenrahmen um die erste Drehachse drehbar ist.
Ebenso können der Außenrahmen und der äußerste
Zwischenrahmen der mindestens drei Zwischenrahmen weitere Kontaktelemente
aufweisen, welche zum Anlegen einer zweiten Spannung an die Außen-Elektrodenfinger
ausgebildet sind und die mindestens eine Außenfeder so
ausgebildet sein, dass der erste Zwischenrahmen durch Anlegen der zweiten
Spannung in Bezug auf den Außenrahmen um die zweite Drehachse
drehbar ist. Die gesteigerte Funktionsfähigkeit des elektrostatischen
Antriebs ist somit bei einem vergleichsweise einfachen Betrieb gewährleistet.
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Vorzugsweise
weist die mindestens eine Zwischenfeder, welche den ersten Zwischenrahmen mit
dem zweiten Zwischenrahmen verbindet, eine erste Federsteifigkeit
auf, und die mindestens eine Außenfeder weist eine zweite
Federsteifigkeit auf, wobei die zweite Federsteifigkeit größer
als die erste Federsteifigkeit ist. Die an den ersten Zwischenrahmen
angeordneten Zwischen-Elektrodenfinger weisen einen kleineren Abstand
zur Drehachse auf, als die an dem Außenrahmen angeordneten
Elektrodenfinger. Durch eine größere zweite Federsteifigkeit kann
dem elektrostatischen Antrieb somit eine bessere Stabilität
gegeben werden, wobei gleichzeitig ein Drehen des ersten Zwischenrahmens
um die zweite Drehachse bei einer relativ kleinen angelegten Spannung
gewährleistet ist.
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Zusätzlich
kann auch die mindestens eine Zwischenfeder, welche den äußersten
Zwischenrahmen der mindesten drei Zwischenrahmen mit den benachbarten
Zwischenrahmen verbindet, eine dritte Federsteifigkeit aufweisen,
welche größer als die erste Federsteifigkeit ist.
Vorzugsweise nimmt die Federsteifigkeit der Zwischenfedern der Zwischenrahmen
von Innen nach Außen linear zu. Auf diese Weise ist bei
Anlegen eines festen Werts der ersten Spannung ein konstanter Einzel-Verstellwinkel
der Zwischenrahmen gewährleistet.
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Als
Alternative oder als Ergänzung dazu können die
an dem ersten Zwischenrahmen angeordneten Zwischen-Elektrodenfinger
eine erste Länge aufweisen und die an dem Außenrahmen
angeordneten Außen-Elektrodenfinger eine zweite Länge
aufweisen, wobei die zweite Länge kleiner als die erste
Länge ist. An den Außenrahmen lassen sich aufgrund seiner
längeren Rahmenbalken mehr Elektrodenfinger anordnen als
an den ersten Zwischenrahmen. Somit können die an dem Außenrahmen
angeordneten Außen-Elektrodenfinger kürzer ausgebildet
werden. Durch das Reduzieren der zweiten Länge gegenüber
der ersten Länge kann die Grundfläche des elektrostatischen
An triebs zusätzlich reduziert werden. Dies vereinfacht
das Anordnen des elektrostatischen Antriebs in einem mikromechanischen
Bauteil.
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Des
Weiteren können die Zwischen-Elektrodenfinger, welche an
dem äußersten Zwischenrahmen der mindestens drei
Zwischenrahmen angeordnet sind, eine dritte Länge aufweisen,
welche kleiner als die erste Länge ist. Insbesondere können
die Längen der Zwischen-Elektrodenfinger von Innen nach Außen
stetig abnehmen. Auf diese Weise ist eine zusätzliche Reduzierung
der Grundfläche des elektrostatischen Antriebs realisierbar.
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Die
in den oberen Absätzen beschriebenen Vorteile sind auch
bei einem mikromechanischen Bauteil mit einem entsprechenden elektrostatischen Antrieb
gewährleistet.
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Vorteilhafterweise
ist das verstellbare Element über mindestens eine Innenfeder
mit einer auf der zweiten Drehachse liegenden Längsrichtung
mit dem ersten Zwischenrahmen verbunden. Die Verstellbarkeit des
verstellbaren Elements ist somit gegenüber dem Stand der
Technik signifikant verbessert.
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Zusätzlich
kann das mikromechanische Bauteil eine Spannungssteuereinrichtung
aufweisen, welche dazu ausgelegt ist, an die Zwischen-Elektrodenfinger
als erste Spannung ein erstes Spannungssignal mit einer ersten Frequenz
anzulegen, welche um mindestens einen Faktor 2 kleiner als eine
Eigenfrequenz einer Schwingbewegung des verstellbaren Elements und
der mindestens drei Zwischenrahmen um die zweite Drehachse in Bezug
auf den Außenrahmen ist, und an die Außen-Elektrodenfinger
als zweite Spannung ein zweites Spannungssignal mit einer zweiten
Frequenz anzulegen, welche der Eigenfrequenz der Schwingbewegung
des verstellbaren Elements und der mindestens drei Zwischenrahmen
um die zweite Drehachse in Bezug auf den Außenrahmen entspricht.
Die Eigenfrequenz der Schwingbewegung des verstellbaren Elements
und der mindestens drei Zwischenrahmen ergibt sich beispielsweise
aus der Federkonstante der mindestens einen Feder, über
welche die mindestens drei Zwischenrahmen mit dem Außenrahmen
verbunden sind, und der Gesamtmasse des verstellbaren Elements,
der mindestens drei Zwischenrahmen, der mindestens zwei Zwischenfedern
und der mindestens einen Innenfeder.
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Das
resonante Anregen ist somit das Anregen zu einer Schwingmode, bei
welcher das verstellbare Element als erste Masse und die mindestens drei
Zwischenrahmen und die mindestens zwei Zwischenfedern als zweite
Masse, sowie die mindestens eine Innenfeder und die mindestens eine
Außenfeder, ein 2-Federn-2-Massen-System darstellen, das um
die resonante Achse schwingt. Vorzugsweise schwingt das verstellbare
Element gegenphasig und mit einer größeren Amplitude
gegenüber den mindestens drei Zwischenrahmen und den mindestens zwei
Zwischenfedern.
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Das
verstellbare Element ist somit um die erste Drehachse im quasi-statischen
Betriebsmodus und um die zweite Drehachse im resonanten Betriebsmodus
verstellbar. Somit ist ein mikromechanisches Bauteil mit einem verstellbaren
Element realisiert, dessen innere Achse statisch und dessen äußere
Achse resonant antreibbar ist. Vorzugsweise ist die innere Achse
orthogonal zu der äußeren Achse ausgerichtet.
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Dabei
ist jeweils eine Kaskadierung der als statische Achse bezeichenbare
ersten Drehachse und der als resonante Achse bezeichenbare zweiten Drehachse
gewährleistet. Das Drehmoment der statischen Achse wird
beispielsweise bei gleicher Fläche um einen Faktor 100
erhöht. Auf diese Weise ist die zum Verstellen des verstellbaren
Elements erforderliche Spannung signifikant reduzierbar. Da jeder der
Zwischenrahmen eine vergleichsweise kleine träge Masse
bildet, kann jeder Zwischenrahmen einzeln in seine Ausgangslage
zurückgestellt werden. Die Rücklaufzeit der statischen
Achse ist somit nicht durch ein großes Trägheitsmoment
begrenzt.
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Durch
die Vielzahl von ineinander geschachtelten Zwischenrahmen wird beim
Verstellen des verstellbaren Elements um die statische Achse jeder
der Zwischenrahmen gegenüber den benachbarten äußeren
Rahmen um einen Teil-Verstellwinkel verstellt. Durch die Kaskadierung
der statischen Achse wird selbst bei Anlegen einer relativ kleinen
Spannung an die Zwischen-Elektrodenfinger und einem vergleichsweise
kleinen Einzel-Verstellwinkel ein relativ großer Gesamt-Verstellwinkel,
beispielsweise von mindestens sieben Grad, erreicht, um welchen
der erste Zwischenrahmen (Chipoberfläche) gegenüber
dem Außenrahmen verstellbar ist.
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Bei
dem Verstellen des verstellbaren Elements um die resonante Achse
wird eine signifikante Steigerung des Verstellwinkels erreicht.
Somit wird eine signifikante Steigerung des Kippwinkels des verstellbaren
Elements um die resonante Achse schon bei einem vergleichsweise
kleinen Kippwinkel des äußersten Zwischenrahmens
der mindestens drei Zwischenrahmen in Bezug auf den Außenrahmen
erreicht. Der hier beschriebene mikromechanische Bauteil vereinigt
somit die Vorteile des quasi-statischen Antriebs und des resonanten
Antriebs.
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Durch
die Trennung der beiden Achsen können die mindestens zwei
Zwischenfedern und die mindestens eine Außenfeder unabhängig
voneinander optimiert werden. Des Weiteren können die Spannung,
welche an die Zwischen-Elektrodenfinger und and die Außen-Elektrodenfinger
angelegt werden, getrennt zugeführt werden. Die Spannungen
addieren sich somit an keiner Stelle des Chips. Ebenso können
die Trägheitsmomente der Rahmen weitgehend unabhängig
voneinander optimiert werden. Beispielsweise ändert sich
das Gesamtträgheitsmoment bei einer Verlängerung
der Innenfeder lediglich linear mit der Verlängerung der
Innenfeder. Somit ist die Innenfeder vergleichsweise leicht verlängerbar,
was ein besseres Verteilen der beim Biegen der Innenfeder auftretenden
mechanischen Spannungen gewährleistet.
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Die
in den oberen Absätzen beschriebenen Vorteile des mikromechanischen
Bauteils sind auch bei einem Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen
Bauteils gewährleistet.
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Zusätzlich
sind die Vorteile realisierbar über Herstellungsverfahren
für einen entsprechenden elektrostatischen Antrieb oder
ein derartiges mikromechanisches Bauteil. Beispielsweise kann eine Spannungssteuereinrichtung
an dem mikromechanischen Bauteil angeordnet werden, welche die oben schon
genannten Funktionen erfüllt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend
anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
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1A bis
C eine Gesamtaufsicht und zwei Einzelaufsichten zum Darstellen einer
Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
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2A bis
D Querschnitte zum Darstellen einer ersten Ausführungsform
des Verfahrens zum Betreiben des mikromechanischen Bauteils; und
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3A bis
C Querschnitte zum Darstellen einer zweiten Ausführungsform
des Verfahrens zum Betreiben des mikromechanischen Bauteils.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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1A bis
C zeigen eine Gesamtaufsicht und zwei Einzelaufsichten zum Darstellen
einer Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
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Das
in 1A in Gesamtaufsicht schematisch dargestellte
mikromechanische Bauteil weist einen elektrostatischen Antrieb mit
mehreren Zwischenrahmen 10 und einem Außenrahmen 12 auf. Die
mindestens drei Zwischenrahmen 10 und der Außenrahmen 12 können
rechteckige Rahmen sein. Die Bezeichnungen Zwischenrahmen 10 und
Außenrahmen 12 legen die verwendeten Rahmen 10 und 12 jedoch
nicht auf eine rechteckige Form fest. Beispielsweise können
die Rahmen 10 und 12 auch bogenförmige
Abschnitte aufweisen.
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Die
Zwischenrahmen 10 sind so ineinander verschachtelt, dass
ein innerster erster Zwischenrahmen 10 von einem benachbarten
zweiten Zwischenrahmen 10 umrahmt wird. Der erste Zwischenrahmen 10 und
der zweite Zwischenrahmen 10 sind von einem dritten Zwischenrahmen 10 umgeben.
Entsprechend kann die Anordnung der Zwischenrahmen 10 weiter
fortgesetzt werden. Der elektrostatische Antrieb ist nicht auf die
Anzahl der in 1A dargestellten Zwischenrahmen 10 beschränkt.
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Je
zwei benachbart zueinander angeordnete Zwischenrahmen 10 sind über
mindestens eine Zwischenfeder 14 miteinander verbunden.
Beispielsweise sind zwei Zwischenfedern 14 zwischen zwei
benachbarten Zwischenrahmen 10 ausgebil det. Die Längsrichtungen
der Zwischenfedern 14 liegen auf einer ersten Drehachse 16.
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1B zeigt
eine Vergrößerung der Zwischenfedern 14 des
mikromechanischen Bauteils der 1A. Die
Zwischenfedern 14 können eine konstante Federsteifigkeit
aufweisen. Auf ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiels
für nichtkonstante Federsteifigkeiten der Zwischenfedern 14 wird
unten noch eingegangen.
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Jeder
der Zwischenrahmen 10 umfasst zwei parallel zu der ersten
Drehachse 16 angeordneten Rahmenbalken 10a und
zwei senkrecht zu der ersten Drehachse 16 ausgerichteten
Rahmenbalken 10b. Jede der Zwischenfedern 14 verläuft
von einem senkrecht zu der ersten Drehachse 16 ausgerichteten
Rahmenbalken 10b zu einem benachbarten Rahmenbalken 10b,
welcher ebenfalls senkrecht zu der ersten Drehachse 16 angeordnet
ist.
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Der
Außenrahmen 12 umrahmt die Zwischenrahmen 10. Über
mindestens eine Außenfeder 18 ist der Außenrahmen
mit dem äußersten Zwischenrahmen 10 verbunden.
Beispielsweise sind zwischen dem Außenrahmen 12 und
dem äußersten Zwischenrahmen 10 zwei
Außenfedern 18 ausgebildet. Die Längsrichtung
der mindestens einen Außenfeder 18 liegt auf einer
zweiten Drehachse 20, welche senkrecht zu der ersten Drehachse 16 ausgerichtet ist.
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Der
Außenrahmen 12 weist zwei parallel zu der zweiten
Drehachse 20 angeordneten Rahmenbalken 12a und
zwei senkrecht zu der zweiten Drehachse 20 ausgerichteten
Rahmenbalken 12b auf. Die mindestens eine Außenfeder 18 verläuft
von einem senkrecht zu der zweiten Drehachse 20 ausgerichteten
Rahmenbalken 12b des Außenrahmens 12 zu
einem parallel zu der ersten Drehachse 16 angeordneten
Rahmenbalken 10a des äußersten Zwischenrahmens 10.
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An
den parallel zu der ersten Drehachse 16 angeordneten Rahmenbalken 10a der
Zwischenrahmen 10 sind Zwischen-Elektrodenfinger 22 angeordnet
(siehe 1C), welche jedoch in 1A der besseren Übersichtlichkeit
wegen nicht eingezeichnet sind. Vorzugsweise sind die Zwischen-Elektrodenfinger 22 an
den Seitenflächen der Rahmenbalken 10a angeordnet,
welche zu einem benachbarten Rahmenbalken 10a ausgerichtet
sind. Die Zwischen-Elektrodenfinger fungie ren als Elektroden und Gegenelektroden.
Dazu weisen die Zwischenrahmen 10 (nicht dargestellte)
Kontaktelemente auf, welche zum Anlegen einer ersten Spannung an
die Zwischen-Elektrodenfinger 22 ausgebildet sind. Insbesondere
können die Kontaktelemente so ausgebildet sein, dass an
die Zwischen-Elektrodenfinger 22 auf einer ersten Seite
der ersten Drehachse 16 mindestens ein erstes Potential
und an die Zwischen-Elektrodenfinger 22 auf einer zweiten
Seite der ersten Drehachse 16 mindestens ein von dem ersten
Potential abweichendes zweites Potential anlegbar ist. Auf eine
mögliche Ausbildung der Rahmen 10 und 12 zum
Anlegen einer Spannung wird unten noch genauer eingegangen. Die
Zwischenfedern 14 sind so ausgebildet, dass durch Anlegen
der ersten Spannung zwischen zwei benachbarten Zwischenrahmen 10 der
Innere der beiden Zwischenrahmen 10 in Bezug auf den Äußeren
der beiden Zwischenrahmen 10 um die ersten Drehachse 16 verstellbar
ist.
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Die
Zwischenrahmen 10 können die in 1C dargestellte
Schichtenfolge aus einer unteren leitfähigen Schicht 24,
einer oberen leitfähigen Schicht 26 und einer
zwischen den beiden leitfähigen Schichten 24 und 26 angeordneten
Isolierschicht 28 aufweisen. Somit weist jeder der Zwischen-Elektrodenfinger 22 zwei
voneinander elektrisch isolierte leitfähige Bereiche auf,
an welche unterschiedliche Spannungen anlegbar sind. Auf die Vorteile
einer derartigen Ausbildung der Zwischenrahmen 10 wird unten
noch genauer eingegangen.
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Die
Zwischenrahmen 10 mit der in 1C dargestellten
Schichtenfolge aus den Schichten 24 bis 28 sind
auf einfache Weise herstellbar, indem die Zwischenrahmen 10 mit
den Zwischenfedern 14 und den Elektrodenfingern 22 aus
einem Schichtaufbau aus den Schichten 24, 26 und 28 herausstrukturiert werden.
Das Herausstrukturieren der Komponenten 10, 14 und 22 ist über
Standardverfahren ausführbar.
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Zusätzlich
können die zwischen dem ersten Zwischenrahmen 10 und
dem äußersten Zwischenrahmen 10 angeordneten
mittleren Zwischenrahmen 10 so ausgebildet sein, dass an
die von einer Trennebene 29 aus außen angeordneten
unteren leitfähigen Bereiche aus der Schicht 24 ein
anderes Potential anlegbar ist, als an die von der Trennebene 29 aus
innen angeordneten unteren leitfähigen Bereiche aus der
Schicht 24. Zusätzlich können die mittleren
Zwischenrahmen 10 so ausgebildet werden, dass an die von
der Trennebene 29 aus außen angeordneten oberen
leitfähigen Bereiche aus der Schicht 26 ein anderes
Potential anlegbar ist, als an die von der Trennebene 29 aus
innen angeordneten oberen leitfähigen Bereiche aus der
Schicht 26. Man kann dies auch als eine Vierteilung eines
mittleren Zwischenrahmens 10 bezeichnen, so dass jeder
mittlere Zwischenrahmen 10 vier voneinander isolierte leitfähige Bereiche
aufweist, an welche unterschiedliche Spannungen anlegbar sind. Da
anhand der vorhergehenden Ausführungen ein Verfahren zum
Herstellen der mittleren Zwischenrahmen 10 für
einen Fachmann nahegelegt ist, wird hier nicht genauer auf ein derartiges
Verfahren eingegangen.
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Es
wird jedoch darauf hingewiesen, dass das mikromechanische Bauteil
nicht auf die in 1C dargestellte Schichtenfolge
der Zwischenrahmen 10 aus den Schichten 24 bis 28 beschränkt
ist. Stattdessen können die Zwischenrahmen 10 bei
einer OOP-Anordnung (Out-Of-Plane-Anordnung) der Zwischen-Elektrodenfinger 22 anstelle
einer In-Plane-Anordnung auch aus einer einzigen Halbleiter- und/oder
Metallschicht, evtl. mit vertikalen Trennschichten aus einem isolierenden
Material, herausgeätzt sein. Bei einer OOP-Anordnung der
Zwischenrahmen 10 kann anstelle einer Vierteilung eine
Zweiteilung der mittleren Zwischenrahmen 10 ausgeführt werden,
so dass an die von der Trennebene 29 aus außen
angeordneten Zwischen-Elektrodenfinger 22 ein anderes Potential
anlegbar ist, als an die von der Trennebene 29 aus innen
angeordneten Zwischenelektrodenfinger. Da für den Fachmann
ein Herstellungsverfahren für derartige zweigeteilte mittlere
Zwischenrahmen 10 bei einer OOP-Anordnung nahegelegt ist,
wird es nicht genauer beschrieben.
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An
den Innenseitenflächen der parallel zu der zweiten Drehachse 20 angeordneten
Rahmenbalken 12a des Außenrahmens 12 sind
Außen-Elektrodenfinger 30 angeordnet. Weitere
Außen-Elektrodenfinger 30, welche als Gegenelektroden
zu den Außen-Elektrodenfingern 30 des Außenrahmens 12 fungieren,
sind an der Außenseitenfläche der senkrecht zu
der ersten Drehachse 16 ausgerichteten Rahmenbalken des äußersten
Zwischenrahmens 10 ausgebildet.
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Da
die Elektrodenfinger 22 und 30 direkt an einem
vollständigen Rahmen 10 oder 12 befestigt sind,
besitzt der elektrostatische Antrieb eine gute Stabilität.
Zusätzlich liegen die wesentlichen Schwingungsmoden des
elektrostatischen Antriebs rotationssymmetrisch um die Drehachsen 16 und 20.
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Der
Außenrahmen 12 kann die in 1C dargestellte
Schichtenfolge aus den Schichten 24 bis 28 ebenfalls
aufweisen. Ebenso kann der Außenrahmen 12 bei
einer OOP-Anordnung mit den Außen-Elektrodenfingern 30 und
den Außenfedern 18 aus einer einzigen Halbleiter-
und/oder Metallschicht, evtl. mit vertikalen Trennschichten aus
einem isolierenden Material, herausstrukturiert sein.
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Vorzugsweise
wird der Außenrahmen 12 gleichzeitig mit den Zwischenrahmen 10 in
einem Ätzverfahren hergestellt. Da ein geeignetes Herstellungsverfahren
für die Rahmen 10, 12 und die Federn 14 und 18 für
einen Fachmann anhand der 1A bis 1C nahegelegt
ist, wird hier nicht weiter darauf eingegangen.
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Der
Außenrahmen 12 und der äußerste
Zwischenrahmen 10 weisen weitere Kontaktelemente auf, welche
zum Anlegen einer zweiten Spannung an die Außen-Elektrodenfinger 30 ausgebildet
sind. Die mindestens eine Außenfeder ist so ausgebildet,
dass der äußerste Zwischenrahmen 10 durch
Anlegen der zweiten Spannung in Bezug auf den Außenrahmen 12 um
die zweite Drehachse 20 verstellt wird. Dabei werden über
das Anlegen der zweiten Spannung an die Außen-Elektrodenfinger
auch die anderen Zwischenrahmen 10 in Bezug auf den Außenrahmen 12 um
die zweite Drehachse 20 gedreht.
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Vorzugsweise
weist das mikromechanische Bauteil eine (nicht skizzierte) Spannungssteuereinrichtung
auf, welche dazu ausgelegt ist, gleichzeitig die erste Spannung
zwischen den Zwischen-Elektrodenfingern 22 von mindestens
zwei Zwischenrahmen 10 und die zweite Spannung zwischen
den Außen-Elektrodenfingern 30 anzulegen. Auf
diese Weise ist ein an den ersten Zwischenrahmen 10 angekoppeltes
verstellbares Element gleichzeitig um die beiden Drehachsen 16 und 20 verstellbar.
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Das
mikromechanische Bauteil weist als verstellbares Element ein Spiegelelement 32 auf.
Das Spiegelelement 32 ist über mindestens eine
Innenfeder 34 mit dem ersten Zwischenrahmen 10 verbunden.
Beispielsweise sind zwischen dem ersten Zwischenrahmen 10 und
dem Spiegelelement 32 zwei Innenfedern 34 ausgebildet.
Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass das schematisch dargestellte
mikromechanische Bauteil nicht auf ein als Spiegelelement 32 ausgebildetes
verstellbares Element beschränkt ist.
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In
einem vorteilhaften Betriebsmodus des mikromechanischen Bauteils
ist die (nicht skizzierte) Spannungssteuereinrichtung dazu ausgelegt,
an alle Zwischen-Elektrodenfinger 22 zwischen zwei benachbarten
Zwischenrahmen 10 gleichzeitig die erste Spannung anzulegen.
Auf diese Weise wird jeder von mindestens einem anderen Zwischenrahmen 10 umgebener
Zwischenrahmen 10 gegenüber dem äußeren
benachbarten Zwischenrahmen 10 um einen Einzel-Verstellwinkel
um die erste Drehachse 16 verstellt. Der erste Zwischenrahmen 10 wird
somit gegenüber dem äußersten Zwischenrahmen 10 um
einen Gesamt-Verstellwinkel, welcher sich aus der Summe der Einzel-Verstellwinkel
addiert, um die erste Drehachse 16 verstellt. Durch die
Vielzahl von Zwischenrahmen kann selbst bei einem vergleichsweise kleinen
Einzel-Verstellwinkel ein relativ großer Gesamt-Verstellwinkel
für ein Verstellen des verstellbaren Elements um die erste
Drehachse 16 erreicht werden. Gleichzeitig kann über
das Anlegen der zweiten Spannung zwischen den Außen-Elektrodenfingern 30 das
verstellbare Element auch um die zweite Drehachse 20 verstellt
werden.
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Nachfolgend
wird ein vorteilhafter Betriebsmodus der Spannungssteuereinrichtung
zum Anlegen der ersten und der zweiten Spannung an die Zwischen-Elektrodenfingern 22 und
die Außen-Elektrodenfingern 30 beschrieben. Der
Betriebsmodus ist bei einem mikromechanischen Bauteil ausführbar, bei
welchem, wie in 1A dargestellt, die Längsrichtung
der mindestens einen Innenfeder 34 auf der zweiten Drehachse 20 liegt.
Das Spiegelelement 32 kann somit unter einem Biegen der
mindestens einen Innenfeder 34 in Bezug auf den ersten
Zwischenrahmen 10 in eine Schwingbewegung um die zweite Drehachse 20 versetzt
werden. Das Spiegelelement 32 wird um einen im Weiteren
als Kippwinkel bezeichneten Winkel durch das Biegen der mindestens einen
Innenfeder 34 in Bezug auf den ersten Zwischenrahmen 10 um
die zweite Drehachse 20 verkippt.
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Eine
bevorzugte Schwingbewegung des Spiegelelements 32 und der
Zwischenrahmen 10 um die zweite Drehachse 20 weist
eine Eigenfrequenz auf, welche nachfolgend als Eigenfrequenz des
Spiegelelements 32 bezeichnet wird. Diese Eigenfrequenz
des Spiegelelements 32 ergibt sich aus der Federkonstante
der mindestens einen Außenfeder und der Gesamtmasse des
Spiegelelements 32, der Zwischenrahmen 10, der
Zwischenfedern 14 und der mindestens einen Innenfeder 34.
Das resonante Anregen mit der Eigenfrequenz des Spiegelele ments 32 ist
somit das Anregen zu einer Schwingmode, bei welcher das Spiegelelement 32 als
erste Masse und die Zwischenrahmen 10 und die Zwischenfedern 14 als
zweite Masse, sowie die mindestens eine Innenfeder 34 und
die mindestens eine Außenfeder 18, ein 2-Federn-2-Massen-System
darstellen. Vorzugsweise schwingt die erste Masse gegenphasig und
mit einer größeren Amplitude gegenüber
der zweiten Masse.
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Während
des Betriebmodus ist die Spannungssteuereinrichtung dazu ausgelegt,
an die Zwischen-Elektrodenfinger als erste Spannung ein erstes Spannungssignal
mit einer ersten Frequenz, welche deutlich von der Eigenfrequenz
des Spiegelelements 32 abweicht, anzulegen. Beispielsweise
ist die erste Frequenz um mindestens einen Faktor 2 kleiner als
die Eigenfrequenz des Spiegelelements 32. Ebenso ist die
Spannungsteuereinrichtung während des Betriebmodus dazu
ausgelegt, als zweite Spannung ein zweites Spannungssignal mit einer
zweiten Frequenz, welche der Eigenfrequenz des Spiegelelements 32 entspricht,
an die Außen-Elektrodenfinger 30 anzulegen.
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Das
Verstellen des Spiegelelements 32 um die erste Drehachse 16 erfolgt
somit im quasi-statischen Modus. Bei einem herkömmlichen
Antrieb ist der quasi-statische Modus mit dem Nachteil verbunden,
dass ein Aktor-Rahmen in Bezug auf einen zugehörigen Stator-Rahmen
nur um einen vergleichweise kleinen Winkeln verstellbar ist. Bei
dem in den 1A bis 1C dargestellten
mikromechanischen Bauteil wird der beim Stand der Technik auftretende
Nachteil des quasi-statischen Modus jedoch behoben, indem die erste
Spannung zwischen einer Vielzahl von Zwischenrahmen 10 angelegt
wird. Auf diese Weise ergibt sich aus der Vielzahl von Einzel-Verstellwinkeln
ein relativ großer Gesamt-Verstellwinkel, um welchen das
Spiegelelement 32 im quasi-statischen Modus um die erste
Drehachse 16 verstellbar ist.
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Das
Verstellen des Spiegelelements 32 um die zweite Drehachse 20 erfolgt
im resonanten Betriebsmodus. Durch das Anlegen des zweiten Spannungssignals
mit der zweiten Frequenz, welche der Eigenfrequenz des Spiegelelements 32 entspricht, wird
das Spiegelelement 32 resonant zu Schwingbewegung um die
zweite Drehachse angeregt. Die über das Anlegen der zweiten
Spannung dem elektrostatischen Antrieb zugeführte Energie
wird auf diese Weise speziell für die Schwingbewegung des
Spiegelelements 32 unter einem Biegen der mindestens einen Innenfeder 34 umgesetzt.
Somit ist es möglich, den Kippwinkel des Spiegelelements 32 im
Vergleich mit einem Verstellwinkel, um welchen der äußerste
Zwischenrahmens 10 um die zweite Drehachse 20 in
Bezug auf den Außenrahmen 12 verstellt wird, signifikant
zu steigern.
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Der
in den oberen Absätzen beschriebene vorteilhafte Betriebsmodus
ist auch auf die im Weiteren beschriebene Weiterbildung des elektrostatischen
Antriebs ausführbar. Die Weiterbildung des elektrostatischen
Antriebs ist jedoch nicht auf den vorteilhaften Betriebsmodus beschränkt.
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Bei
der Weiterbildung des elektrostatischen Antriebs weist eine Zwischenfeder 14,
welche den ersten Zwischenrahmen 10 mit dem zweiten Zwischenrahmen 10 verbindet,
eine erste Federsteifigkeit auf, welche kleiner als eine zweite
Federsteifigkeit der mindestens einen Außenfeder 18 ist.
Die an dem Außenrahmen 12 angeordneten Außen-Elektrodenfinger 30 weisen
einen deutlich höheren Abstand zu der zweiten Drehachse
auf, als die Zwischen-Elektrodenfinger 22 an dem ersten
Innenrahmen zu der ersten Drehachse 16. Somit kann die
Stabilität des elektrostatischen Antriebs durch eine höhere
zweite Federsteifigkeit der mindestens einen Außenfeder 18 verbessert
werden, wobei gleichzeitig eine gute Verstellbarkeit des ersten
Zwischenrahmens 10 in Bezug auf den zweiten Zwischenrahmen 10 gewährleistet
ist.
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Ebenso
kann bei einem elektrostatischen Antrieb mit mindestens drei Zwischenrahmen 10 eine Zwischenfeder 14,
welche den äußersten Zwischenrahmen 10 mit
dem inneren benachbarten Zwischenrahmen 10 verbindet, eine
dritte Federsteifigkeit haben, welche größer als
die erste Federsteifigkeit ist. Insbesondere können die
Federsteifigkeiten der Zwischenfedern 14 ausgehend von
dem ersten Zwischenrahmen 10 bis zu dem äußersten
Zwischenrahmen 10 stetig zunehmen. Die an einen Zwischenrahmen 10 angeordneten
Elektrodenfinger weisen bei einer höheren Nummerierung
des Zwischenrahmens 10 einen größeren
Abstand zu der ersten Drehachse 16 auf. Durch die Zunahme
der Biegesteifigkeit der Zwischenfedern 14 wird gewährleistet,
dass sich jeder der inneren Zwischenrahmen 10 bei einem
bestimmten Wert der angelegten ersten Spannung um den gleichen Einzel-Verstellwinkel
in Bezug auf den äußeren benachbarten Zwischenrahmen 10 dreht.
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Des
Weiteren können die an dem äußersten Zwischenrahmen 10 befestigten
Zwischen-Elektrodenfinger 22 eine zweite Länge
haben, die kleiner als eine erste Länge der an dem innersten
ersten Zwischenrahmen 10 befestigten Zwischen-Elektrodenfingern 22 ist.
An den äußersten Zwischenrahmen 10 lassen
sich aufgrund seiner längeren Rahmenbalken 10a mehr
Zwischen-Elektrodenfinger 22 anordnen als an den Rahmenbalken 10a des
ersten Zwischenrahmens 10. Entsprechend kann die Länge
der Zwischen-Elektrodenfinger 22 von dem ersten Zwischenrahmen 10 bis
zu dem äußersten Zwischenrahmen 10 stetig
abnehmen. Durch das Reduzieren der zweiten Länge gegenüber
der ersten Länge kann die Grundfläche des elektrostatischen
Antriebs mit den Rahmen 10 und 12 reduziert werden.
Dies vereinfacht das Anordnen des elektrostatischen Antriebs in den
mikromechanischen Bauteil.
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2A bis
D zeigen Querschnitte zum Darstellen einer ersten Ausführungsform
des Verfahrens zum Betreiben des mikromechanischen Bauteils. Man
kann das Verfahren beispielsweise als Switch-electrode-Aktuierung
bezeichnen.
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Das
im Weiteren beschriebene Verfahren ist beispielsweise unter Verwendung
des mikromechanischen Bauteils der 1A bis
C ausführbar, bei welchem die Zwischen-Elektrodenfinger 22a und 22b und
die (nicht dargestellten) Außen-Elektrodenfinger in einer
gemeinsamen Ebene liegen (In-Plane-Anordnung). Die Zwischen-Elektrodenfinger 22a und 22b und
die Außen-Elektrodenfinger weisen die oben schon beschriebene
Schichtenfolge aus einer unteren leitfähigen Schicht, einer
oberen leitfähigen Schicht und einer dazwischen angeordneten
Isolierschicht auf.
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Der
besseren Übersichtlichkeit wegen sind nur die zwischen
dem ersten Zwischenrahmen und dem zweiten Zwischenrahmen angeordneten
ersten Zwischen-Elektrodenfinger 22a des ersten Zwischenrahmens
und die zweiten Zwischen-Elektrodenfinger 22b des zweiten
Zwischenrahmens in den Querschnitten der 2A bis
D dargestellt. Dabei sind die auf einer ersten Seite 50 der
ersten Drehachse liegenden Zwischen-Elektrodenfinger 22a und 22b getrennt
von den auf einer zweiten Seite 52 der ersten Drehachse
liegenden Zwischen-Elektrodenfinger 22a und 22b dargestellt.
Jeder der ersten Zwischen-Elektrodenfinger 22a weist einen
ersten leitfähigen Bereich 22a-1 und einen zweiten
leitfähigen Bereich 22a-2 auf. Aufgrund der (nicht
dargestellten) dazwi schen liegenden Isolierschicht sind unterschiedliche
Potentiale an die leitfähigen Bereiche 22a-1 und 22a-2 anlegbar.
Entsprechend umfasst auch jeder der zweiten Zwischen-Elektrodenfinger 22b einen
ersten leitfähigen Bereich 22b-1 und einen zweiten
leitfähigen Bereich 22b-2.
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Vorzugsweise
erfolgt bei dem Verfahren das Anlegen der ersten Spannung im quasi-statischen Betriebsmodus
und das Anlegen der zweiten Spannung im resonanten Betriebsmodus,
wie es oben bereits als besonders vorteilhafter Betriebsmodus erläutert
wird. Auch wenn in den 2A bis D nur die ersten und
zweiten Zwischen-Elektrodenfinger 22a und 22b dargestellt
sind, so ist die Vorgehensweise zum gleichzeitigen Ansteuern aller
Elektrodenfinger dadurch für einen Fachmann ausreichend
beschrieben.
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Vor
dem im Weiteren beschriebenen Verfahren liegt an den leitfähigen
Bereichen 22a-1, 22a-2, 22b-1 und 22b-2 das
gleiche Potential, beispielsweise Null, an (siehe 2A).
Zwischen den Zwischen-Elektrodenfinger 22a und 22b liegt
somit keine Spannungen ungleich 0 V an. Die Zwischen-Elektrodenfinger 22a und 22b liegen
somit auf beiden Seiten 50 und 52 der ersten Drehachse
auf gleicher Höhe.
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Über
den in 2B dargestellten Verfahrensschritt
wird der erste Zwischenrahmen in Bezug auf den zweiten Zwischenrahmen
in eine Drehrichtung vorausgelenkt. Dazu werden die ersten Zwischen-Elektrodenfinger 22a auf
der ersten Seite 50 in eine erste Auslenkrichtung 54 und
die ersten Zwischen-Elektrodenfinger 22a auf der zweiten
Seite 52 angeordneten Elektrodenfinger 22a in
eine zweite Auslenkrichtung 55, welche der ersten Auslenkrichtung 54 entgegen
gerichtet ist, vorausgelenkt.
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Zum
Festlegen der gewünschten Drehbewegung des ersten Zwischenrahmens
in Bezug auf den zweiten Zwischenrahmen wird an die in Bezug auf die
Isolierschicht in der zweiten Auslenkrichtung 55 angeordneten
leitfähigen Bereiche 22a-1 und 22b-1 auf
beiden Seiten ein gleiches erstes Potential, beispielsweise Null,
angelegt. An die in der ersten Auslenkrichtung 54 von der
Isolierschicht liegenden leitfähigen Bereiche 22a-2 und 22b-2 werden
verschiedene, von dem ersten Potential abweichende Potenziale angelegt.
Bei der dargestellten Ausführungsform werden auf der ersten
Seite 50 an die leitfähigen Bereiche 22a-2 des ersten
Zwischenrahmens ein zweites Potential und an die leitfähigen
Bereiche 22b-2 des zweiten Zwischenrahmens ein drittes
Potential, welches stärker als das zweite Potential von dem
ersten Potential abweicht, angelegt. Beispielsweise ist das zweite
Potential ein Mittelwert zwischen dem ersten Potential und dem dritten
Potential. Auf der zweiten Seite 52 werden hingegen das
zweite Potential an die leitfähigen Bereiche 22b-2 des
zweiten Zwischenrahmens und das dritte Potential 50 an die
leitfähigen Bereiche 22a-2 des ersten Zwischenrahmens
angelegt.
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Bei
dem Verfahrensschritt der 2B wird somit
eine Vorzugsrichtung für die Drehbewegung des ersten Zwischenrahmens
in Bezug auf den zweiten Zwischenrahmen über ein Zwischenpotenzial, beispielsweise
zwischen Null und dem maximalen angelegten Potenzial, vorgegeben.
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Für
ein weiteres Verstellen des ersten Zwischenrahmens in die in dem
Verfahrensschritt der 2B festgelegte Drehrichtung
wird die Potenzialdifferenz zwischen dem zweiten und dem dritten
Potential vergrößert. Beispielsweise wird dabei
das zweite Potential an das erste Potential angenähert (siehe 2C).
Als Ergänzung kann auch die Potenzialdifferenz zwischen
dem ersten und dem dritten Potential vergrößert
werden. Dies bewirkt eine Vergrößerung des Einzel-Verstellwinkels
zwischen dem ersten und dem zweiten Zwischenrahmen.
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2D zeigt
einen Verfahrensschritt zum Zurückdrehen des ersten Zwischenrahmens.
Beispielsweise wird erneut ein Zwischenpotenzial zwischen dem ersten
und dem dritten Potenzial als zweites Potential an die auf der ersten
Seite 50 liegenden leitfähigen Bereiche 22a-2 des
ersten Zwischenrahmens und an die auf der zweiten Seite 52 liegenden leitfähigen
Bereiche 22b-2 des zweiten Zwischenrahmens angelegt.
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Anhand
der 2B bis D ist für einen Fachmann auch
ein Anlegen von Potentialen zum Verstellen des ersten Zwischenrahmens
in Bezug auf den zweiten Zwischenrahmen in eine Gegendrehrichtung offenbart.
Ebenso erkennt der Fachmann, dass das erste Potential auch an die
leitfähigen Bereiche 22a-2 und 22b-2 und
entsprechend modifizierte zweite und dritte Potentiale an die leitfähigen
Bereiche 22a-1 und 22b-1 angelegt werden können.
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Für
das Ausführen des Verfahrens der 2A bis
D werden vier Potenziale, eine Masse und fünf Anschlüsse
benötigt. Wie anhand der 2A bis
D deutlich wird, weist eine Ausbildung der Zwischenrahmen mit einer
Schichtenfolge aus zwei leitfähigen Schichten und einer
Isolierschicht den Vorteil auf, dass die auf beiden Seiten 50 und 52 der ersten
Drehachse angelegte erste Spannung zum Herausdrehen des ersten Zwischenrahmens
beiträgt. Somit ist über ein beidseitiges Anlegen
der ersten Spannung gegenüber einer nur auf einer Seite der
ersten Drehachse angelegten Spannung ein größeres
Drehmoment zum Verstellen des ersten Zwischenrahmens realisierbar.
Dieser Vorteil tritt auch bei einem Betreiben der weiteren Innenrahmen
und des Außenrahmens auf.
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3A bis
C zeigen Querschnitte zum Darstellen einer zweiten Ausführungsform
des Verfahrens zum Betreiben des mikromechanischen Bauteils.
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Das
im Weiteren beschriebene Verfahren ist bei einem elektrostatischen
Antrieb ausführbar, dessen Stator-Elektrodenfinger und
Aktor-Elektrodenfinger entsprechend einer Out-Of-Plane-Anordnung (OOP-Anordnung)
angeordnet sind. Somit sind die als Aktor-Elektrodenfinger fungierenden,
im Querschnitt dargestellten ersten Zwischen-Elektrodenfinger 22a des
ersten Zwischenrahmens in ihrer spannungslosen Ausgangsstellung
zumindest teilweise außerhalb eines Volumens angeordnet,
welches von den als Stator-Elektrodenfingern dienenden zweiten Zwischen-Elektrodenfingern 22b des
zweiten Zwischenrahmens aufgespannt wird. Zum Ausführen des
Verfahrens ist keine Unterteilung der Zwischen-Elektrodenfinger 22a oder 22b in
zwei getrennte leitfähige Bereiche notwendig.
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Liegt
zwischen den ersten Zwischen-Elektrodenfingern 22a und
den zweiten Zwischen-Elektrodenfingern 22b keine Spannung
ungleich 0 V an, so sind die Zwischen-Elektrodenfinger 22a in
ihrer Höhe versetzt zu den Zwischen-Elektrodenfingern 22b angeordnet
(siehe 3A). In dieser Stellung der
ersten Zwischen-Elektrodenfingern 22a zu den zweiten Zwischen-Elektrodenfingern 22b ist
der erste Zwischenrahmen parallel zu den zweiten Zwischenrahmen
ausgerichtet.
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Wird
auf der ersten Seite 50 eine erste Spannung ungleich 0
V zwischen den ersten Zwischen-Elektrodenfingern 22a und
den zweiten Zwischen-Elektrodenfingern 22b angelegt, so
werden die Zwischen-Elektrodenfinger 22a und 22b auf
der ersten Seite 50 ineinander gezogen (siehe 3B). Auf
diese Weise erfolgt eine Drehbewegung des ersten Zwischenrahmens
um die erste Drehachse in die erste Drehrichtung 56.
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Wie
in 3C dargestellt, bewirkt das Anlegen der ersten
Spannung ungleich 0 V zwischen den ersten Zwischen-Elektrodenfingern 22a und
den zweiten Zwischen-Elektrodenfingern 22b auf der zweiten
Seite 52 ein Ineinanderziehen der Zwischen-Elektrodenfinger 22a und 22b auf
der zweiten Seite 52 und ein Auseinandergehen der Zwischen-Elektrodenfinger 22a und 22b auf
der ersten Seite 50. Somit führt das Anlegen der
ersten Spannung ungleich 0 V an die Zwischen-Elektrodenfinger 22a und 22b auf
der zweiten Seite 52 der ersten Drehachse zu eine Drehbewegung
des ersten Zwischenrahmens in eine zweite Drehrichtung 58,
welche entgegengesetzt zu der ersten Drehrichtung 56 ausgerichtet
ist.
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Bei
dem Verfahren der 3A bis C ist das Anlegen einer
Spannung ungleich 0 V zwischen Zwischen-Elektrodenfingern 22a und 22b deshalb
nur auf einer Seite 50 oder 52 der ersten Drehachse
sinnvoll. Für das Ausführen des Verfahrens wird
ein Masseanschluss benötigt. Somit werden insgesamt drei Anschlüsse
benötigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2005/0035682
A1 [0003, 0004, 0004]