WO2017207336A1 - Mikromechanisches bauelement - Google Patents

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WO2017207336A1
WO2017207336A1 PCT/EP2017/062354 EP2017062354W WO2017207336A1 WO 2017207336 A1 WO2017207336 A1 WO 2017207336A1 EP 2017062354 W EP2017062354 W EP 2017062354W WO 2017207336 A1 WO2017207336 A1 WO 2017207336A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
suspension
electrode
longitudinal axis
micromechanical component
along
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/062354
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefano CARDANOBILE
Rudy Eid
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 WO2017207336A1 publication Critical patent/WO2017207336A1/de

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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
    • B81B7/0032—Packages or encapsulation
    • B81B7/0045—Packages or encapsulation for reducing stress inside of the package structure
    • B81B7/0048—Packages or encapsulation for reducing stress inside of the package structure between the MEMS die and the substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0145—Flexible holders
    • B81B2203/0163—Spring holders

Definitions

  • the invention is based on a micromechanical component according to the preamble of claim 1.
  • Micromechanical devices having a substrate and electrodes fixed to the substrate via suspensions are well known.
  • JP 2012-185040 A, US 201 1/0226060 A1, US 2016/0047838 A1 and US 2012/0262026 A1 disclose such micromechanical components.
  • first suspension and the second suspension are formed such that a first projection of the first suspension on a perpendicular to the main plane and parallel to the first longitudinal axis of the first electrode extending projection surface and a second projection of the second suspension the projection surface are disjunct.
  • first electrode and the second electrode are not connected to the substrate over the entire surface and at the same time the first electrode and the second electrode can be connected in a simple manner to interconnects which are substantially electrically insulated from one another.
  • the fact that the first projection and the second projection are disjoint on the projection surface, conductor tracks can be realized substantially perpendicular to the projection surface in a simple manner in the micromechanical device.
  • additional insulation layers or complex arrangements of the conductor tracks can be dispensed with in the prior art.
  • the stress sensitivity of the micromechanical component is reduced by a non-all-over connection of the first electrode and the second electrode to the substrate in that a deformation of the substrate, for example due to thermal and mechanical loads caused by stretching in comparison to the prior art, the first Electrode and the second electrode less deformed or brings from an intended ideal position and thus the movement detection by the electrodes is particularly accurate feasible.
  • a micromechanical component is thus provided with the present invention, whereby deformation of the substrate of the micromechanical component resulting from thermal and mechanical loads caused by stretching is less critical.
  • a skewing of the fixed electrodes caused by the expansion which is known from the prior art is thus avoided or this effect is reduced.
  • a changing parasitic signal is reduced or avoided in the drive movement and the stress sensitivity of the micromechanical device is less visible to the adjustment parameters.
  • the micromechanical component preferably comprises a rotation rate sensor.
  • the first electrode and the second electrode are preferably detection electrodes of the micromechanical component. This reduces the stress sensitivity of rotational speed sensors in comparison to the prior art by means of a central suspension of the detection electrodes. Thus, a reduction of the stress sensitivity of yaw rate sensors in offset and quadrature is made possible.
  • the first suspension along the first longitudinal axis at least the simple, preferably at least twice, more preferably at least three times, most preferably at least four times, an extension of the first suspension along the first longitudinal axis of the spaced first end face is arranged.
  • the first suspension along the first longitudinal axis at least the simple, preferably at least twice, more preferably at least three times, most preferably at least four times, an extension of the first suspension along the first longitudinal axis of the second end face spaced apart.
  • the second suspension along the second longitudinal axis at least the simple, preferably at least two times, more preferably at least three times, most preferably at least four times, an extension of the second suspension along the second longitudinal axis of the third end face is arranged spaced. In this way, a particularly compact and simple suspension of the second electrode and thus a particularly stress-sensitive micromechanical component is made possible.
  • the second suspension along the second longitudinal axis at least the simple, preferably at least twice, more preferably at least three times, most preferably at least four times, an extension of the second suspension along the second longitudinal axis of the fourth end face spaced apart.
  • only part of a projection of the first suspension on the main extension plane comprises a subset of a projection of the first electrode onto the main extension plane.
  • a targeted training of the first suspension is made possible.
  • a particularly mechanically robust and at the same time compact and simple suspension of the first electrode and thus a particularly stress-insensitive and mechanically robust micromechanical component is made possible.
  • only part of a projection of the second suspension on the main extension plane comprises a subset of a projection of the second electrode onto the main extension plane.
  • the micromechanical component comprises a detection mass that is movable relative to the substrate, wherein the detection mass encloses the first electrode and the second electrode at least partially substantially parallel to the main extension plane.
  • the micromechanical component comprises a third electrode which is movable relative to the substrate, the detection mass and the third electrode being connected to one another in a manner that is rigid in movement. This advantageously makes it possible to have a force acting on the detection mass by means of interactions between the first electrode and the third electrode and between the second electrode and the third electrode.
  • the micromechanical component has a third suspension for further fixing of the first
  • Electrode on the substrate and a fourth suspension for further fixing the second electrode to the substrate are made possible.
  • the first suspension and the second suspension are configured such that a first projection of the first suspension extends to a perpendicular to the main extension plane and parallel to the first longitudinal axis of the first electrode extending projection surface and a second projection of the second suspension overlap the projection surface at least partially.
  • the first electrode and the second electrode or the fixed electrodes of the micromechanical device are centered on a line hung. This allows a particularly central suspension of the first electrode and the second electrode and thus minimizes the influence of substrate distortions on the function of the first electrode and the second electrode.
  • Figure 1 Figure 1 and Figure 3 show in schematic representations exemplary embodiments of the present invention.
  • FIGS. 1, 2 and 3 show exemplary embodiments of the present invention in schematic representations.
  • FIG. 1 shows a micromechanical component 1 with a substrate 3 extending along a main extension plane 100 of the micromechanical component 1, wherein the micromechanical component 1 has a first electrode 7 fixed to the substrate 3 via a first suspension 5 and a substrate 3 via a first suspension 5 second suspension 9 fixed second
  • Electrode 1 1 includes. According to the invention, the first suspension 5 is arranged at a distance from a first end face 71 and a second end face 72 of the first electrode 7 along a first longitudinal axis 101 of the first electrode 7. In addition, according to the invention, the second suspension 9 along a second longitudinal axis 102 of the second electrode 1 1 from a third end face
  • the invention provides that the first suspension 5 and the second suspension 9 are formed such that a first projection of the first suspension 5 on a perpendicular to the main extension plane 100 and parallel to the first longitudinal axis 101 of the first electrode 7 extending projection surface and a second projection of the second suspension 9 are disjoint to the projection surface.
  • the first suspension 5 and the second suspension 9 and the electrode suspensions are hung slightly offset above and below a line.
  • first suspension 5 along the first longitudinal axis 101 is arranged at least four times an extension of the first suspension 5 along the first longitudinal axis 101 away from the first end surface 71.
  • first suspension 5 along the first longitudinal axis 101 is at least the single, preferably at least twice, more preferably at least three times, an extension of the first suspension 5 along the first longitudinal axis 101 spaced from the first end face 71 .
  • first suspension 5 along the first longitudinal axis 101 is arranged at least five times an extension of the first suspension 5 spaced apart from the second end face 72 along the first longitudinal axis 101.
  • the first suspension 5 along the first longitudinal axis 101 at least the simple, preferably at least twice, more preferably at least three times, most preferably at least four times, an extension of the first suspension 5 along the first longitudinal axis 101 spaced from the second end surface 72 is arranged.
  • the second suspension 9 is along the second longitudinal axis 102 at least five times an extension of the second suspension 9 along the second longitudinal axis 102 of the third end face 1 1 1 spaced apart.
  • the second suspension 9 along the second longitudinal axis 102 at least the simple, preferably at least twice, more preferably at least three times, most preferably at least four times, an extension of the second suspension 9 along the second longitudinal axis 102 is arranged spaced from the third end face 1 1 1.
  • the second suspension 9 along the second longitudinal axis 102 at least four times an extension of the second suspension 9 along the second longitudinal axis 102 of the fourth end face 1 12 spaced apart.
  • the second suspension 9 along the second longitudinal axis 102 spaced at least the single, preferably at least twice, more preferably at least three times, an extension of the second suspension 9 along the second longitudinal axis 102 of the fourth end face 1 12 spaced is. Due to the simple, central suspension of the first electrode 7 and the second electrode 9 or the detection electrodes, it is advantageously possible that the effect of the substrate distortion on the movement detection of the electrodes is reduced. Furthermore, it is shown by way of example in FIG. 1 and FIG.
  • FIGS. 1 and 2 show that only part of a projection of the second suspension 9 onto the main extension plane 100 is a subset of a projection of the second electrode
  • FIG. 2 shows by way of example that the micromechanical component 1 comprises a third suspension 17 for further fixing of the first electrode 7 to the substrate 3 and a fourth suspension 19 for further fixing of the second electrode 1 1 to the substrate 3.
  • the third suspension 17 and the fourth suspension 19 are substantially the same as the first suspension 5 and the second suspension 9 are formed and arranged.
  • the first suspension 5 is arranged at a distance from the first end face 71 along the first longitudinal axis 101 less than the simple extension of the first suspension 5 along the first longitudinal axis 101.
  • the first suspension 5 along the first longitudinal axis 101 is arranged at least nine times the extent of the first suspension 5 along the first longitudinal axis 101 spaced from the second end face 72.
  • the third suspension 17 along the first longitudinal axis 101 at least eight times an extension of the third suspension 5 along the first longitudinal axis 101 of the first end face 71 spaced apart. Further, the third suspension 17 along the first longitudinal axis 101 at least the simple, and preferably less than twice, the extension of the third suspension 17 along the first longitudinal axis 101 of the second end face 72 spaced apart.
  • the second suspension 9, along the second longitudinal axis 102 has at least the single, and preferably less than twice, an extension of the second suspension 9 spaced apart from the third end face 11 1 along the second longitudinal axis 102 is.
  • the second suspension 9 along the second longitudinal axis 102 is at least eight times an extension of the second suspension 9 along the second longitudinal axis 102 of the fourth
  • End face 1 12 arranged spaced.
  • the fourth suspension 19 along the second longitudinal axis 102 at least nine times an extension of the fourth suspension 19 along the second longitudinal axis 102 of the third end face 1 1 1 spaced apart.
  • the fourth suspension 19 is disposed along the second longitudinal axis 102 less than the ease of expansion of the fourth suspension 19 along the second longitudinal axis 102 spaced from the fourth end surface 12.
  • FIG. 3 shows by way of example that the micromechanical component 1 comprises a detection mass 13 movable relative to the substrate 3. In this case, the detection mass 13 encloses the first electrode 7 and the second electrode 11 at least partially substantially parallel to the main extension plane 100.
  • the micromechanical component 1 comprises a third electrode 15 which is movable relative to the substrate 3, the detection mass 13 and the third electrode 15 being connected to one another in a manner that is rigidly movable.
  • the micromechanical component 1 shown by way of example in FIG. 3 comprises a multiplicity of first suspensions 5, fixed first electrodes 7, second suspensions 9, fixed second electrodes 11 and third electrodes 15.
  • the micromechanical component 1 shown by way of example in FIG. 3 comprises a first spring 21 and a second spring 23, wherein the first spring 21 and the second spring 23 are designed and anchored or suspended on the substrate 3 and on the detection mass 13 the detection mass 13 and the third electrode 15 can be deflected substantially parallel to the main extension plane 100 and perpendicular to the first longitudinal axis 101. This makes it possible in an advantageous manner that a force acting on the detection mass 13 force effect due to changes in distance between the first electrode 7 and the third electrode 15 and between the second electrode 1 1 and the third electrode 15 can be measured.
  • the first spring 21 and the second spring 23 are formed and anchored or suspended on the substrate 3 and on the detection mass 13 such that the detection mass 13 and the third electrode 15 are substantially parallel to the main extension plane 100 and is deflectable parallel to the first longitudinal axis 101.
  • a force acting on the detection mass 13 due to changes in an overlap of projections of the first electrode 7 and the third electrode 15 or the second electrode 1 1 and the third electrode 15 substantially parallel to the main extension - Level and perpendicular to the first longitudinal axis 101 is measurable.

Landscapes

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
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  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

Es wird ein mikromechanisches Bauelement mit einem sich entlang einer Haupterstreckungsebene des mikromechanischen Bauelements erstreckenden Substrat vorgeschlagen, wobei das mikromechanische Bauelement eine an dem Substrat über eine erste Aufhängung fixierte erste Elektrode und eine an dem Substrat über eine zweite Aufhängung fixierte zweite Elektrode umfasst, wobei die erste Aufhängung entlang einer ersten Längsachse der ersten Elektrode von einer ersten Stirnfläche und einer zweiten Stirnfläche der ersten Elektrode beabstandet angeordnet ist, wobei die zweite Aufhängung entlang einer zweiten Längsachse der zweiten Elektrode von einer dritten Stirnfläche und einer vierten Stirnfläche der zweiten Elektrode beabstandet angeordnet ist, wobei die erste Aufhängung und die zweite Aufhängung derart ausgebildet sind, dass eine erste Projektion der ersten Aufhängung auf eine senkrecht zu der Haupterstreckungsebene und parallel zu der ersten Längsachse der ersten Elektrode erstreckende Projektionsfläche und eine zweite Projektion der zweiten Aufhängung auf die Projektionsfläche disjunkt sind.

Description

Beschreibung
Mikromechanisches Bauelement
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem mikromechanischen Bauelement gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 .
Mikromechanische Bauelemente mit einem Substrat und mit an dem Substrat über Aufhängungen fixierte Elektroden sind allgemein bekannt.
Beispielsweise offenbaren JP 2012-185040 A, US 201 1/0226060 A1 , US 2016/0047838 A1 und US 2012/0262026 A1 derartige mikromechanische Bauelemente.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein gegenüber dem Stand der Technik mechanisch robustes, einfaches und kostengünstiges mikromechanisches Bauelement bereitzustellen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die erste Aufhängung und die zweite Aufhängung derart ausgebildet sind, dass eine erste Projektion der ersten Aufhängung auf eine senkrecht zu der Haupterstreckungsebene und parallel zu der ersten Längsachse der ersten Elektrode erstreckende Projektionsfläche und eine zweite Projektion der zweiten Aufhängung auf die Projektionsfläche dis- junkt sind. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode nicht vollflächig an dem Substrat angebunden sind und gleichzeitig die erste Elektrode und die zweite Elektrode an voneinander im Wesentlichen elektrisch isolierte Leiterbahnen auf einfache Weise angebunden werden kön- nen. Insbesondere dadurch, dass die erste Projektion und die zweite Projektion auf die Projektionsfläche disjunkt sind, können Leiterbahnen im Wesentlichen senkrecht zu der Projektionsfläche auf einfache Weise in dem mikromechanischen Bauelement realisiert werden. Somit kann auf in dem Stand der Technik zusätzliche Isolationsschichten bzw. aufwändige Anordnungen der Leiterbah- nen verzichtet werden.
Außerdem wird durch eine nicht vollflächige Anbindung der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode an das Substrat die Stressempfindlichkeit des mikromechanischen Bauelements dadurch reduziert, dass eine beispielsweise auf- grund von thermischen und mechanischen Lasten durch Dehnung hervorgerufene Verformung des Substrats im Vergleich zum Stand der Technik die erste Elektrode und die zweite Elektrode weniger stark verformt bzw. aus einer vorgesehenen Idealposition bringt und somit die Bewegungserfassung durch die Elektroden besonders genau durchführbar ist.
Mit der vorliegenden Erfindung wird somit ein mikromechanisches Bauelement bereitgestellt, wobei aufgrund von thermischen und mechanischen Lasten durch Dehnung entstandene Verformung des Substrats des mikromechanischen Bauelements weniger kritisch ist. Erfindungsgemäß wird somit eine aus dem Stand der Technik bekannte durch die Dehnung verursachte sich ändernde Schiefstellung der Festelektroden vermieden bzw. dieser Effekt reduziert. Somit wird ein sich änderndes parasitäres Signal in der Antriebsbewegung reduziert bzw. vermieden und die Stressempfindlichkeit des mikromechanischen Bauelements wird für die Abgleichparameter weniger sichtbar.
Somit wird ein gegenüber dem Stand der Technik mechanisch robustes, einfaches und kostengünstiges mikromechanisches Bauelement bereitgestellt. Bevorzugt umfasst das mikromechanische Bauelement einen Drehratensensor. Bevorzugt sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode Detektionselektro- den des mikromechanischen Bauelements. Hierdurch wird mithilfe einer Zentralaufhängung der Detektionselektroden der Stressempfindlichkeit von Drehra- tensensoren im Vergleich zum Stand der Technik reduziert. Somit wird eine Reduktion der Stressempfindlichkeit von Drehratensensoren im Offset und Quadratur ermöglicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Un- teransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Aufhängung entlang der ersten Längsachse mindestens das Einfache, bevorzugt min- destens das Zweifache, besonders bevorzugt mindestens das Dreifache, ganz besonders bevorzugt mindestens das Vierfache, einer Ausdehnung der ersten Aufhängung entlang der ersten Längsachse von der ersten Stirnfläche beabstandet angeordnet ist. Hierdurch wird eine besonders kompakte und einfache Aufhängung der ersten Elektrode und somit ein besonders stressunempfindli- ches mikromechanisches Bauelement ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Aufhängung entlang der ersten Längsachse mindestens das Einfache, bevorzugt mindestens das Zweifache, besonders bevorzugt mindestens das Dreifache, ganz besonders bevorzugt mindestens das Vierfache, einer Ausdehnung der ersten Aufhängung entlang der ersten Längsachse von der zweiten Stirnfläche beabstandet angeordnet ist. Hierdurch wird eine besonders kompakte und einfache Aufhängung der ersten Elektrode und somit ein besonders stressunempfindliches mikromechanisches Bauelement ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zweite Aufhängung entlang der zweiten Längsachse mindestens das Einfache, bevorzugt mindestens das Zweifache, besonders bevorzugt mindestens das Dreifache, ganz besonders bevorzugt mindestens das Vierfache, einer Ausdehnung der zweiten Aufhängung entlang der zweiten Längsachse von der dritten Stirnfläche beabstandet angeordnet ist. Hierdurch wird eine besonders kompakte und einfache Aufhängung der zweiten Elektrode und somit ein besonders stressun- empfindliches mikromechanisches Bauelement ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zweite Aufhängung entlang der zweiten Längsachse mindestens das Einfache, bevorzugt mindestens das Zweifache, besonders bevorzugt mindestens das Dreifache, ganz besonders bevorzugt mindestens das Vierfache, einer Ausdehnung der zweiten Aufhängung entlang der zweiten Längsachse von der vierten Stirnfläche beabstandet angeordnet ist. Hierdurch wird eine besonders kompakte und einfache Aufhängung der zweiten Elektrode und somit ein besonders stressunempfindliches mikromechanisches Bauelement ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass lediglich ein Teil einer Projektion der ersten Aufhängung auf die Haupterstreckungsebene eine Teilmenge einer Projektion der ersten Elektrode auf die Haupterstreckungsebene umfasst. Somit wird eine gezielte Ausbildung der ersten Aufhängung er- möglicht. Hierdurch wird eine besonders mechanisch robuste und gleichzeitig kompakte und einfache Aufhängung der ersten Elektrode und somit ein besonders stressunempfindliches und mechanisch robustes mikromechanisches Bauelement ermöglicht. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass lediglich ein Teil einer Projektion der zweiten Aufhängung auf die Haupterstreckungsebene eine Teilmenge einer Projektion der zweiten Elektrode auf die Haupterstreckungsebene umfasst. Hierdurch wird eine besonders mechanisch robuste und gleichzeitig kompakte und einfache Aufhängung der zweiten Elektrode und somit ein besonders stressunempfindliches und mechanisch robustes mikromechanisches Bauelement ermöglicht. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das mikromechanische Bauelement eine gegenüber dem Substrat bewegliche Detektionsmasse umfasst, wobei die Detektionsmasse die erste Elektrode und die zweite Elektrode zumindest teilweise im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungs- ebene umschließt. Hierdurch wird ein besonders platzsparendes mikromechanisches Bauelement bereitgestellt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das mikromechanische Bauelement eine gegenüber dem Substrat bewegliche dritte Elektrode umfasst, wobei die Detektionsmasse und die dritte Elektrode miteinander bewegungsstarr verbunden sind. Hierdurch wird vorteilhaft eine auf die Detektionsmasse wirkende Kraftwirkung mithilfe von Wechselwirkungen zwischen der ersten Elektrode und der dritten Elektrode und zwischen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das mikromechanische Bauelement eine dritte Aufhängung zum weiteren Fixieren der ersten
Elektrode an dem Substrat und eine vierte Aufhängung zum weiteren Fixieren der zweiten Elektrode an dem Substrat umfasst. Hierdurch wird eine besonders mechanisch robuste und gleichzeitig kompakte und einfache Aufhängung der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode und somit ein besonders stressunempfindliches und mechanisch robustes mikromechanisches Bauelement ermöglicht. Beispielsweise ist auch vorgesehen, dass die erste Aufhängung und die zweite Aufhängung derart ausgebildet sind, dass sich eine erste Projektion der ersten Aufhängung auf eine senkrecht zu der Haupterstreckungsebene und parallel zu der ersten Längsachse der ersten Elektrode erstreckende Projektionsfläche und eine zweite Projektion der zweiten Aufhängung auf die Projektionsfläche zumindest teilweise überlappen. Mit anderen Worten werden die erste Elektrode und die zweite Elektrode bzw. die Festelektroden des mikromechanischen Bauelements mittig auf einer Linie aufgehangen. Hierdurch wird eine besonders zentrale Aufhängung der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ermöglicht und somit der Einfluss von Substratverzerrungen auf die Funktion der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode minimiert. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1, Figur 2 und Figur 3 zeigen in schematischen Darstellungen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugs- zeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
In Figur 1 , Figur 2 und Figur 3 sind in schematischen Darstellungen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Hierbei zeigt Figur 1 ein mikromechanisches Bauelemente 1 mit einem sich entlang einer Haupterstreckungsebene 100 des mikromechanischen Bauelements 1 erstreckenden Substrat 3, wobei das mikromechanische Bauelement 1 eine an dem Substrat 3 über eine erste Aufhängung 5 fixierte erste Elektrode 7 und eine an dem Substrat 3 über eine zweite Aufhängung 9 fixierte zweite
Elektrode 1 1 umfasst. Erfindungsgemäß ist die erste Aufhängung 5 entlang einer ersten Längsachse 101 der ersten Elektrode 7 von einer ersten Stirnfläche 71 und einer zweiten Stirnfläche 72 der ersten Elektrode 7 beabstandet angeordnet. Außerdem ist erfindungsgemäß die zweite Aufhängung 9 entlang einer zweiten Längsachse 102 der zweiten Elektrode 1 1 von einer dritten Stirnfläche
1 1 1 und einer vierten Stirnfläche 1 12 der zweiten Elektrode 1 1 beabstandet angeordnet. Des Weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erste Aufhängung 5 und die zweite Aufhängung 9 derart ausgebildet sind, dass eine erste Projektion der ersten Aufhängung 5 auf eine senkrecht zu der Haupter- streckungsebene 100 und parallel zu der ersten Längsachse 101 der ersten Elektrode 7 erstreckende Projektionsfläche und eine zweite Projektion der zweiten Aufhängung 9 auf die Projektionsfläche disjunkt sind. Mit anderen Worten werden die erste Aufhängung 5 und die zweite Aufhängung 9 bzw. die Elektrodenaufhängungen leicht versetzt oben und unter einer Linie aufgehangen. Somit wird auf besonders einfache Weise ein Konzept mit Differentialauswertung ermöglicht. In Figur 1 ist beispielhaft dargestellt, dass die erste Aufhängung 5 entlang der ersten Längsachse 101 mindestens das Vierfache einer Ausdehnung der ersten Aufhängung 5 entlang der ersten Längsachse 101 von der ersten Stirnfläche 71 beabstandet angeordnet ist. Alternativ ist beispielsweise auch vorgesehen, dass die erste Aufhängung 5 entlang der ersten Längsachse 101 mindestens das Einfache, bevorzugt mindestens das Zweifache, besonders bevorzugt mindestens das Dreifache, einer Ausdehnung der ersten Aufhängung 5 entlang der ersten Längsachse 101 von der ersten Stirnfläche 71 beabstandet angeordnet ist. Des Weiteren ist in Figur 1 beispielhaft dargestellt, dass die erste Aufhängung 5 entlang der ersten Längsachse 101 mindestens das Fünffache einer Ausdehnung der ersten Aufhängung 5 entlang der ersten Längsachse 101 von der zweiten Stirnfläche 72 beabstandet angeordnet ist. Alternativ ist jedoch beispielsweise auch vorgesehen, dass die erste Aufhängung 5 entlang der ersten Längsachse 101 mindestens das Einfache, bevorzugt mindestens das Zweifache, besonders bevorzugt mindestens das Dreifache, ganz besonders bevorzugt mindestens das Vierfache, einer Ausdehnung der ersten Aufhängung 5 entlang der ersten Längsachse 101 von der zweiten Stirnfläche 72 beabstandet angeordnet ist.
Außerdem ist in dem in Figur 1 beispielhaft dargestellten mikromechanischen Bauelement 1 die zweite Aufhängung 9 entlang der zweiten Längsachse 102 mindestens das Fünffache einer Ausdehnung der zweiten Aufhängung 9 entlang der zweiten Längsachse 102 von der dritten Stirnfläche 1 1 1 beabstandet angeordnet. Beispielsweise ist alternativ auch vorgesehen, dass die zweite Aufhängung 9 entlang der zweiten Längsachse 102 mindestens das Einfache, be- vorzugt mindestens das Zweifache, besonders bevorzugt mindestens das Dreifache, ganz besonders bevorzugt mindestens das Vierfache, einer Ausdehnung der zweiten Aufhängung 9 entlang der zweiten Längsachse 102 von der dritten Stirnfläche 1 1 1 beabstandet angeordnet ist. Ferner ist in Figur 1 dargestellt, dass die zweite Aufhängung 9 entlang der zweiten Längsachse 102 mindestens das Vierfache einer Ausdehnung der zweiten Aufhängung 9 entlang der zweiten Längsachse 102 von der vierten Stirnfläche 1 12 beabstandet angeordnet ist. Alternativ ist beispielsweise auch vorgesehen, dass die zweite Aufhängung 9 entlang der zweiten Längsachse 102 mindestens das Einfache, bevorzugt mindestens das Zweifache, besonders bevorzugt mindestens das Dreifache, einer Ausdehnung der zweiten Aufhängung 9 entlang der zweiten Längsachse 102 von der vierten Stirnfläche 1 12 beabstandet angeordnet ist. Durch die einfache, zentrale Aufhängung der ersten Elektrode 7 und der zweiten Elektrode 9 bzw. der Detektionselektroden ist es vorteilhaft möglich, dass die Auswirkung der Substratverzerrung auf die Bewegungserfassung der Elektroden reduziert wird. Des Weiteren ist in Figur 1 und Figur 2 beispielhaft dargestellt, dass lediglich ein Teil einer Projektion der ersten Aufhängung 5 auf die Haupterstreckungs- ebene 100 eine Teilmenge einer Projektion der ersten Elektrode 7 auf die Haupterstreckungsebene 100 umfasst. Außerdem zeigen Figur 1 und Figur 2, dass lediglich ein Teil einer Projektion der zweiten Aufhängung 9 auf die Haupt- erstreckungsebene 100 eine Teilmenge einer Projektion der zweiten Elektrode
1 1 auf die Haupterstreckungsebene 100 umfasst. Figur 2 zeigt beispielhaft, dass das mikromechanische Bauelement 1 eine dritte Aufhängung 17 zum weiteren Fixieren der ersten Elektrode 7 an dem Substrat 3 und eine vierte Aufhängung 19 zum weiteren Fixieren der zweiten Elektrode 1 1 an dem Substrat 3 umfasst. Hierbei sind die dritte Aufhängung 17 und die vierte Aufhängung 19 im Wesentlichen so wie die erste Aufhängung 5 und die zweite Aufhängung 9 ausgebildet und angeordnet.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Aufhängung 5 entlang der ersten Längsachse 101 weniger als das Einfache der Ausdeh- nung der ersten Aufhängung 5 entlang der ersten Längsachse 101 von der ersten Stirnfläche 71 beabstandet angeordnet. Außerdem ist die erste Aufhängung 5 entlang der ersten Längsachse 101 mindestens das Neunfache der Ausdehnung der ersten Aufhängung 5 entlang der ersten Längsachse 101 von der zweiten Stirnfläche 72 beabstandet angeordnet ist.
Außerdem ist die dritte Aufhängung 17 entlang der ersten Längsachse 101 mindestens das Achtfache einer Ausdehnung der dritten Aufhängung 5 entlang der ersten Längsachse 101 von der ersten Stirnfläche 71 beabstandet angeordnet. Ferner ist die dritte Aufhängung 17 entlang der ersten Längsachse 101 mindes- tens das Einfache, und bevorzugt weniger als das Zweifache, der Ausdehnung der dritten Aufhängung 17 entlang der ersten Längsachse 101 von der zweiten Stirnfläche 72 beabstandet angeordnet.
Des Weiteren ist in Figur 2 beispielhaft dargestellt, dass die zweite Aufhängung 9 entlang der zweiten Längsachse 102 mindestens das Einfache, und bevorzugt weniger als das Zweifache, einer Ausdehnung der zweiten Aufhängung 9 entlang der zweiten Längsachse 102 von der dritten Stirnfläche 1 1 1 beabstandet angeordnet ist. Außerdem ist die zweite Aufhängung 9 entlang der zweiten Längsachse 102 mindestens das Achtfache einer Ausdehnung der zweiten Aufhängung 9 entlang der zweiten Längsachse 102 von der vierten
Stirnfläche 1 12 beabstandet angeordnet. Ferner ist die vierte Aufhängung 19 entlang der zweiten Längsachse 102 mindestens das Neunfache einer Ausdehnung der vierten Aufhängung 19 entlang der zweiten Längsachse 102 von der dritten Stirnfläche 1 1 1 beabstandet angeordnet. Außerdem ist die vierte Aufhängung 19 entlang der zweiten Längsachse 102 weniger als das Einfache einer Ausdehnung der vierten Aufhängung 19 entlang der zweiten Längsachse 102 von der vierten Stirnfläche 1 12 beabstandet angeordnet.
Somit wird durch eine gezielte Anordnung und Ausbildung der ersten Aufhän- gung 5, der zweiten Aufhängung 9, der dritten Aufhängung 17 und der vierten Aufhängung 19 eine kapazitive Erfassung von Detektionsbewegung in Drehratensensoren durch mehrfach aufgehangene Elektroden ermöglicht und gleichzeitig die erste Elektrode und die zweite Elektrode an voneinander im Wesentlichen elektrisch isolierte Leiterbahnen auf einfache Weise angebunden werden. Hierdurch kann das mikromechanische Bauelement 1 gezielt eingestellt werden, indem zwischen erhöhter Stressempfindlichkeit und erhöhter mechanischer Stabilität der ersten und zweiten Elektrode durch mehrfache Aufhängung abgewogen wird. In Figur 3 ist beispielhaft dargestellt, dass das mikromechanische Bauelement 1 eine gegenüber dem Substrat 3 bewegliche Detektionsmasse 13 umfasst. Hierbei umschließt die Detektionsmasse 13 die erste Elektrode 7 und die zweite Elektrode 1 1 zumindest teilweise im Wesentlichen parallel zu der Haupterstre- ckungsebene 100.
Des Weiteren zeigen In Figur 1 , Figur 2 und Figur 3, dass das mikromechanische Bauelement 1 eine gegenüber dem Substrat 3 bewegliche dritte Elektrode 15 umfasst, wobei die Detektionsmasse 13 und die dritte Elektrode 15 miteinander bewegungsstarr verbunden sind.
Das in Figur 3 beispielhaft dargestellte mikromechanische Bauelement 1 umfasst eine Vielzahl von ersten Aufhängungen 5, fixierte erste Elektroden 7, zweite Aufhängungen 9, fixierte zweite Elektroden 1 1 und dritte Elektroden 15. Außerdem umfasst das in Figur 3 beispielhaft dargestellte mikromechanische Bauelement 1 eine erste Feder 21 und eine zweite Feder 23, wobei die erste Feder 21 und die zweite Feder 23 derart ausgebildet und an dem Substrat 3 und an der Detektionsmasse 13 verankert bzw. aufgehangen sind, dass die De- tektionsmasse 13 und die dritte Elektrode 15 im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 und senkrecht zu der ersten Längsachse 101 auslenkbar ist. Hierdurch ist es auf vorteilhafte Weise möglich, dass eine auf die Detektionsmasse 13 wirkende Kraftwirkung aufgrund von Abstandsänderungen zwischen der ersten Elektrode 7 und der dritten Elektrode 15 bzw. zwischen der zweiten Elektrode 1 1 und der dritten Elektrode 15 messbar ist. Alternativ ist beispielsweise auch vorgesehen, dass die erste Feder 21 und die zweite Feder 23 derart ausgebildet und an dem Substrat 3 und an der Detektionsmasse 13 verankert bzw. aufgehangen sind, dass die Detektionsmasse 13 und die dritte Elektrode 15 im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 und parallel zu der ersten Längsachse 101 auslenkbar ist. Hierdurch ist es auf vorteilhafte Weise möglich, dass eine auf die Detektionsmasse 13 wirkende Kraftwirkung aufgrund von Änderungen einer Überlappung von Projektionen der ersten Elektrode 7 und der dritten Elektrode 15 bzw. der zweiten Elektrode 1 1 und der dritten Elektrode 15 im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungs- ebene und senkrecht zu der ersten Längsachse 101 messbar ist.

Claims

Ansprüche
1 . Mikromechanisches Bauelement (1 ) mit einem sich entlang einer Haupterstre- ckungsebene (100) des mikromechanischen Bauelements (1 ) erstreckenden Substrat (3), wobei das mikromechanische Bauelement (1 ) eine an dem Substrat (3) über eine erste Aufhängung (5) fixierte erste Elektrode (7) und eine an dem Substrat (3) über eine zweite Aufhängung (9) fixierte zweite Elektrode (1 1 ) umfasst, wobei die erste Aufhängung (5) entlang einer ersten Längsachse (101 ) der ersten Elektrode (7) von einer ersten Stirnfläche (71 ) und einer zweiten Stirnfläche (72) der ersten Elektrode (7) beabstandet angeordnet ist, wobei die zweite Aufhängung (9) entlang einer zweiten Längsachse (102) der zweiten Elektrode (1 1 ) von einer dritten Stirnfläche (1 1 1 ) und einer vierten Stirnfläche (1 12) der zweiten Elektrode (1 1 ) beabstandet angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufhängung (5) und die zweite Aufhängung (9) derart ausgebildet sind, dass eine erste Projektion der ersten Aufhängung (5) auf eine senkrecht zu der Haupterstreckungsebene (100) und parallel zu der ersten Längsachse (101 ) der ersten Elektrode (7) erstreckende Projektionsfläche und eine zweite Projektion der zweiten Aufhängung (9) auf die Projektionsfläche disjunkt sind.
2. Mikromechanisches Bauelement (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die erste Aufhängung (5) entlang der ersten Längsachse (101 ) mindestens das Einfache, bevorzugt mindestens das Zweifache, besonders bevorzugt mindestens das Dreifache, ganz besonders bevorzugt mindestens das Vierfache, einer Ausdehnung der ersten Aufhängung (5) entlang der ersten Längsachse (101 ) von der ersten Stirnfläche (71 ) beabstandet angeordnet ist.
3. Mikromechanisches Bauelement (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Aufhängung (5) entlang der ersten Längsachse (101 ) mindestens das Einfache, bevorzugt mindestens das Zweifache, besonders bevorzugt mindestens das Dreifache, ganz besonders bevorzugt mindestens das Vierfache, einer Ausdehnung der ersten Aufhängung (5) entlang der ersten Längsachse (101 ) von der zweiten Stirnfläche (72) beabstandet angeordnet ist.
4. Mikromechanisches Bauelement (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Aufhängung (9) entlang der zweiten Längsachse (102) mindestens das Einfache, bevorzugt mindestens das Zweifache, besonders bevorzugt mindestens das Dreifache, ganz besonders bevorzugt mindestens das Vierfache, einer Ausdehnung der zweiten Aufhängung (9) entlang der zweiten Längsachse (102) von der dritten Stirnfläche (1 1 1 ) beabstandet angeordnet ist.
5. Mikromechanisches Bauelement (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Aufhängung (9) entlang der zweiten Längsachse (102) mindestens das Einfache, bevorzugt mindestens das Zweifache, besonders bevorzugt mindestens das Dreifache, ganz besonders bevorzugt mindestens das Vierfache, einer Ausdehnung der zweiten Aufhängung (9) entlang der zweiten Längsachse (102) von der vierten Stirnfläche (1 12) beabstandet angeordnet ist.
6. Mikromechanisches Bauelement (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei lediglich ein Teil einer Projektion der ersten Aufhängung (5) auf die Haupterstreckungsebene (100) eine Teilmenge einer Projektion der ersten Elektrode (7) auf die Haupterstreckungsebene (100) umfasst.
7. Mikromechanisches Bauelement (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei lediglich ein Teil einer Projektion der zweiten Aufhängung (9) auf die Haupterstreckungsebene (100) eine Teilmenge einer Projektion der zweiten Elektrode (1 1 ) auf die Haupterstreckungsebene (100) umfasst.
8. Mikromechanisches Bauelement (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mikromechanische Bauelement (1 ) eine gegenüber dem Sub- strat (3) bewegliche Detektionsmasse (13) umfasst, wobei die Detektions- masse (13) die erste Elektrode (7) und die zweite Elektrode (1 1 ) zumindest teilweise im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene umschließt.
9. Mikromechanisches Bauelement (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mikromechanische Bauelement (1 ) eine gegenüber dem Substrat (3) bewegliche dritte Elektrode (15) umfasst, wobei die Detektionsmasse (13) und die dritte Elektrode (15) miteinander bewegungsstarr verbunden sind.
10. Mikromechanisches Bauelement (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mikromechanische Bauelement (1 ) eine dritte Aufhängung (17) zum weiteren Fixieren der ersten Elektrode (7) an dem Substrat (3) und eine vierte Aufhängung (19) zum weiteren Fixieren der zweiten Elektrode (1 1 ) an dem Substrat (3) umfasst.
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