專利名稱：帶有梁形元件的可振動的微機械系統(tǒng)的制作方法
帶有梁形元件的可振動的微機械系統(tǒng)本發(fā)明涉及一種帶有至少一個梁形元件的微機械系統(tǒng)，該梁形元件具有一懸臂的或者說無支承的(freistehend)端部，并且在其另一端部處連接在微機械系統(tǒng)的另一個元件上。微機械系統(tǒng)常常被稱為微系統(tǒng)或者MEMS (Micro-Electro-Mechanical-System 微機電系統(tǒng))，該微機械系統(tǒng)特別是由于其尺寸微小，價格相對較低以及高的可靠性而得以日益增加的推廣。例如，這尤其是被用作采集聲發(fā)射的傳感器，像固體聲傳感器、加速傳感器和傾斜度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器或者壓力傳感器?！奥暟l(fā)射”在英文中被稱作“Acoustic Emissions (Α Ε) ”，通常指的是在固體材料內(nèi)部由于突然釋放能量而通過沖擊式激勵產(chǎn)生彈性波的現(xiàn)象。相應(yīng)的聲發(fā)射信號以固體聲的形式在固體內(nèi)傳播，其通常以從大約20k Hz到大約IMHz的頻率范圍出現(xiàn)。在這種情況下，聲發(fā)射信號在固體或者目標(biāo)的機械損傷方面較為敏感。因此用于檢測聲發(fā)射(Acoustic Emission Sensors)的微機械的傳感器尤其被用于監(jiān)視機械部件、比如滾動軸承的磨損。在這種情況下，相應(yīng)的傳感器通常有可振動的系統(tǒng)，該系統(tǒng)有被懸掛或者固定在彈簧元件上的震動感應(yīng)質(zhì)量塊(Seismische Masse)。外力或者加速度可引起所述震動感應(yīng)質(zhì)量塊相對于固定的懸架發(fā)生偏轉(zhuǎn)。對這種相對運動進行分析，其中為了取得信號常常利用電容原理。 在此，該震動感應(yīng)質(zhì)量塊具有電極布設(shè)，該電極布設(shè)可以例如呈梳子狀，并且與固定的對應(yīng)電極一起形成一種可變化的電容。通過采集電容值或者電容的變化，在此可以探測聲發(fā)射。 在這種情況下通常由此出發(fā)震動感應(yīng)質(zhì)量塊本身以及所述電極布設(shè)在各自的可利用的頻率范圍中形成剛性的元件。目前出現(xiàn)一種趨勢，微機械系統(tǒng)的固有頻率越來越高。這不僅是針對寬帶的應(yīng)用而且也針對諧振系統(tǒng)。除了已經(jīng)提及的用于采集聲發(fā)射的傳感器之外，在這里所列舉的其他示例還有微機械的用于高頻范圍的濾波器和混頻器。微機械系統(tǒng)例如通過表面和與表面相近的MEMS工藝中的干法腐蝕過程來制造。 如此制造的結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)通常具有高深寬比(H A R，High Aspect Ration) 0在這種情況下， 為了使系統(tǒng)的橫向敏感度降至最低并同時提高使用方向的敏感度，通常要求有這樣一種高深寬t匕。上述類型的微機械系統(tǒng)的一種優(yōu)勢是，可以在晶片上進行批處理并因此而降低制造費用。在這方面，微機械系統(tǒng)的面積需求是一種顯著的費用要素，因為少量的面積需求就可以在晶片上實現(xiàn)較高的芯片一密度。另一方面，為了微機械系統(tǒng)或微機電系統(tǒng)的高的敏感度，常常需要大面積的電極或電極系統(tǒng)。為了能夠得到一種盡可能大的電極面積，在這里常常是在保持橫向尺寸不變的情況下通過安排豎直方向的結(jié)構(gòu)來擴大電極系統(tǒng)的表面，其中所述的術(shù)語“橫向”或“豎直方向”都與晶片一平面有關(guān)。借此產(chǎn)生例如分叉的電極結(jié)構(gòu)。但是在這種電極結(jié)構(gòu)中實際上存在一種危險微機械系統(tǒng)的固有頻率或微機械系統(tǒng)的振動系統(tǒng)的固有頻率會由于電極的大的震動感應(yīng)質(zhì)量塊以及電極的懸架而降低。例如，當(dāng)電極具有一種所謂的交叉指式結(jié)構(gòu)并且電極的懸架是借助于梁式結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)時，就會涉及上述情況。
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一般情況下存在下述要求電極結(jié)構(gòu)本身具有特別高的剛性或特別高的固有頻率，以便排除對微機械系統(tǒng)的功能造成影響。使用實心的大面積的支架系統(tǒng)可以保證這一點。但是，這也會帶來不利之處相應(yīng)的大面積的支架系統(tǒng)需求的面積大并且因此會反作用于所述的用特別低的造價制造相應(yīng)的微機械系統(tǒng)的努力。雖然原則上可以考慮例如使得梁式結(jié)構(gòu)朝向電極的懸架變細，但是通常因此會造成所述結(jié)構(gòu)的剛性呈立方式降低，因此上述方案是不利的或者是不可行的。與此相反，按照上述的方案來加寬橫梁又會反作用于朝向較小的面積需求的努力。微機械系統(tǒng)的普遍縮小雖然會導(dǎo)致較高的固有頻率，但是不利之處在于，同時會造成微機械系統(tǒng)的敏感度降低。上述的方案和問題也適合于微機械系統(tǒng)的其它的梁形元件，該梁形元件具有懸臂的部端而在其另一端部處連接在微機械系統(tǒng)的另一個元件上的。這也包括無源元件，例如屏蔽電極或者其它的呈梁形元件形式的、有一端懸掛在錨固點上的結(jié)構(gòu)。這里也要求所述結(jié)構(gòu)具有高的剛性，并且同時盡可能少地要求對于微機械系統(tǒng)的價格起至關(guān)重要的作用的硅表面。本發(fā)明的任務(wù)是，給出一種開始所述類型的、在機械性能及制造費用方面要特別有優(yōu)勢的微機械系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過帶有至少一個梁形元件的微機械系統(tǒng)來解決，所述梁形元件有一懸臂的或者說未受支承的端部，而在其另一端部處連接著所述微機械系統(tǒng)的另一元件，其中在梁形元件中如此設(shè)有凹槽致使梁形元件的質(zhì)量朝著懸臂的端部減少。雖然由美國專利申請US 2007/0163346 Al已知，如此借助于凹槽來影響震動感應(yīng)的質(zhì)量塊(seismische Masse)的頻率，使震動感應(yīng)的質(zhì)量塊的轉(zhuǎn)動模式、即整個運動的質(zhì)量塊的轉(zhuǎn)動模式在其頻率上朝向較高的數(shù)值推移。US 2007/0163346 Al沒有提供如下建議為了提高微機械系統(tǒng)的梁形元件的固有頻率，在梁形元件上如此設(shè)置凹槽，使梁形元件的質(zhì)量朝著懸臂的端部減少。根據(jù)本發(fā)明，規(guī)定在梁形元件中如此設(shè)置凹槽，致使梁形元件的質(zhì)量朝著懸臂的端部減少或者逐漸減少。這意味著，梁形元件的質(zhì)量分布不均勻，其中由于有凹槽，梁形元件的每個長度單位的質(zhì)量在均值上朝著懸臂的端部減少或者逐漸減少。因此，梁形元件的質(zhì)量在懸臂的端部區(qū)域中比在另一端部區(qū)域中要小。在這種情況下，所述梁形元件有一側(cè)被懸掛起來或者說有一側(cè)被支撐住，也就是說，就像橋形接片一樣只有一個錨固點或固定點ο按照本發(fā)明的微機械系統(tǒng)具有優(yōu)勢，因為其能夠允許在敏感度保持不變和尺寸相同的情況下提高梁形元件的固有頻率，或者在固有頻率和敏感度保持不變的情況下減小梁形元件的尺寸。此外，根據(jù)各自的要求，原則上也可以進行如下優(yōu)化，致使不僅是固有頻率得以提高而且尺寸也被減少?？梢岳缃柚诟煞ǜg工藝來制造根據(jù)本發(fā)明的微機械系統(tǒng)，該干法腐蝕工藝用于不同的與表面相近的工藝、HARM(High Aspect Ration Micromachining-高深寬比微加工)-工藝或表面工藝。按照本發(fā)明的微機械系統(tǒng)的梁形元件原則上可以是系統(tǒng)的任一有源或無源部件的組成部分。這不僅包括運動的部件也包括固定的部件。并且根據(jù)本發(fā)明的微機械系統(tǒng)尤其對那些為高頻率而設(shè)計的或承受高頻負載的系統(tǒng)是有利的。
根據(jù)按照本發(fā)明的微機械系統(tǒng)的一種特別優(yōu)選的改進方案，梁形元件是微機械系統(tǒng)的電極的組成部分。這樣會產(chǎn)生優(yōu)勢，因為根據(jù)先前的設(shè)計結(jié)構(gòu)，尤其是在微機械系統(tǒng)的電極中存在這樣的要求在面積需要很小的情況下同時具有高的剛性。根據(jù)另一種特別優(yōu)選的實施形式，按照本發(fā)明的微機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也可以是，微機械系統(tǒng)具有帶有震動感應(yīng)質(zhì)量塊的振動系統(tǒng)，并且梁形元件與震動感應(yīng)質(zhì)量塊連接。這是有優(yōu)勢的，因為尤其是與振動系統(tǒng)的震動感應(yīng)質(zhì)量塊相連接的梁形元件承受高的機械負載。除此之外，還可以通過各梁形元件的固有頻率來避免對振動系統(tǒng)的可利用的頻率范圍產(chǎn)生影響。提高元件的所述固有頻率并因此而提高元件的剛性，尤其是對這種微機械系統(tǒng)或者這種系統(tǒng)的梁形元件具有特別重要的意義。此時需要注意的是，固有頻率與剛性和質(zhì)量的商的方根呈現(xiàn)比例關(guān)系。原則上，梁形元件的凹槽可以是任意形式的。在此起到?jīng)Q定作用的是，對于凹槽如此進行設(shè)置使得梁形元件的質(zhì)量朝著懸臂的端部減少。因此，根據(jù)按照本發(fā)明的微機械系統(tǒng)的另一種特別優(yōu)選的實施形式，所述凹槽可以呈通孔或盲孔形狀。原則上，按照本發(fā)明的微機械系統(tǒng)涉及任一種類型的微機械系統(tǒng)。因此所述微機械系統(tǒng)可以例如形成執(zhí)行器。根據(jù)一種特別優(yōu)選的改進方案，按照本發(fā)明的微機械系統(tǒng)形成為傳感器。這是具有優(yōu)勢的，因為微機械傳感器由于其相對低廉的價格以及其高的可靠性，所以越來越多地地被應(yīng)用到不同的應(yīng)用場合。根據(jù)另一種特別優(yōu)選的實施形式，按照本發(fā)明的微機械系統(tǒng)形成的是用于采集聲發(fā)射信號的傳感器。其優(yōu)勢在于，用于采集聲發(fā)射(Acoustic Emission)的傳感器通常探測高于聽力所能達到的聲頻范圍的振動，即例如在超聲頻率范圍內(nèi)的振動。由于同時會產(chǎn)生機械負載并且為了避免影響到測量，梁形元件在具備高剛性的同時還具有高的固有頻率就顯得特別重要。此外，本發(fā)明還涉及一種用于制造一種帶有至少一個梁形元件的微機械系統(tǒng)的方法。至于該方法，本發(fā)明的任務(wù)是，對于用來制作一種在機械性能和制造費用方面特別有優(yōu)勢的、帶有至少一個梁形元件的微機械系統(tǒng)的一種方法進行說明。根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過一種用于制作帶有至少一個梁形元件的微機械系統(tǒng)的方法來解決，該梁形元件具有懸臂的端部，并且在其另一端部處連接在微機械系統(tǒng)的另一元件上，其中a)在微機械系統(tǒng)運行過程時在梁形元件的質(zhì)量元件中出現(xiàn)的機械負荷被確定，并且b)沒有或者只有相對微小地被加載的質(zhì)量元件借助于凹槽被從梁形元件移除。按照本發(fā)明的方法具有優(yōu)勢，因為該方法允許制造或開發(fā)一種微機械系統(tǒng)，該系統(tǒng)的至少一個梁形元件在下述方面得以優(yōu)化在敏感度保持不變和尺寸相同的情況下提高梁形元件的固有頻率；或者在固有頻率或者敏感度保持不變的情況下減小梁形元件的尺寸。實施方式是，在微機械系統(tǒng)運行過程中在梁形元件的質(zhì)量元件中所出現(xiàn)的機械負荷被確定，并且沒有或者只有相對微小地被加載的質(zhì)量元件借助于凹槽被從梁形元件中移除。 借此可以保證，通過減少梁形元件的質(zhì)量來提高梁形元件的固有頻率，而同時使得微機械系統(tǒng)的剛性基本保持不變。
根據(jù)另一種特別優(yōu)選的改進方案，可以如下實施按照本發(fā)明的方法重復(fù)實施所述方法步驟a)和b)。這樣一種重復(fù)操作有一定的優(yōu)勢，因為通常允許對微機械系統(tǒng)或者對微機械系統(tǒng)的梁形元件實現(xiàn)盡可能好的優(yōu)化。在這種情況下，優(yōu)選一直進行重復(fù)，直至借此實現(xiàn)對梁形元件的機械性能的進一步改進。在這種情況中可以一方面如下進行優(yōu)化使得梁形元件的固有頻率在敏感度基本上保持不變和尺寸相同的情況下得以提高；對此可以補充或者選擇的是還如此進行一種優(yōu)化使得在固有頻率或者敏感度基本上保持不變的情況下減小梁形元件的尺寸。根據(jù)另一種特別優(yōu)選的改進方案，按照本發(fā)明的方法也可以如此進行，沒有或者只有相對微小地被加載的質(zhì)量元件如此借助于凹槽被從梁形元件中移除，從而使梁形元件的質(zhì)量朝著懸臂的端部減少。這種實施形式在如愿地提高微機械系統(tǒng)的梁形元件的固有頻率方面特別有利。優(yōu)選的是，也可以如下地設(shè)置按照本發(fā)明的方法，使得在使用至少所述梁形元件的計算機輔助的模擬模型的情況下來確定在微機械系統(tǒng)運行過程中在梁形元件的質(zhì)量元件里所出現(xiàn)的機械負荷。這是有優(yōu)勢的，因為使用計算機輔助的模擬模型可以對于微機械系統(tǒng)特別高效地并相對花費較低地進行優(yōu)化。原則上可以使用不同的、與相應(yīng)的優(yōu)化要求相關(guān)地在不同的技術(shù)領(lǐng)域中熟悉的方法來作為模擬模型。根據(jù)按照本發(fā)明的方法的一種特別優(yōu)選的實施形式，使用根據(jù)有限單元法(F E M)的模型來作為模擬模型。這是具有優(yōu)勢的，因為這里所涉及的是在工程領(lǐng)域廣泛流行的計算機輔助計算方法。根據(jù)按照本發(fā)明的方法的另一種特別優(yōu)選的實施形式，借助于等效應(yīng)力分析或者比較應(yīng)力分析來確定在微機械系統(tǒng)運行過程中在梁形元件的質(zhì)量元件里所出現(xiàn)的機械負荷。相應(yīng)的等效應(yīng)力分析常常應(yīng)用在拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域，并且因此能夠費用相對較低地優(yōu)選使用。優(yōu)選的是，也可以如下安排按照本發(fā)明的方法通過呈通孔或者盲孔形式構(gòu)造的凹槽把質(zhì)量元件從梁形元件中移除。以下將借助實施示例對本發(fā)明進行詳細的說明。為此附圖示出

圖1以一種示意性簡略圖示出了微機械系統(tǒng)的傳統(tǒng)的梁形元件與按照本發(fā)明的微機械系統(tǒng)的梁形元件的第一種實施形式的比較情況。圖2以一種示意性簡略圖示出了按照本發(fā)明的微機械系統(tǒng)的梁形元件的第二種實施形式。圖3以一種示意性簡略圖示出了傳統(tǒng)的微機械系統(tǒng)的帶有以生產(chǎn)為條件的凹槽的梁形元件與按照本發(fā)明的微機械系統(tǒng)的梁形元件的第三種實施形式的比較情況；以及圖4示出構(gòu)造為用來檢測聲發(fā)射的傳感器的按照本發(fā)明的微機械系統(tǒng)的實施示例。需要指出的是，圖中顯示的是各結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖1以一種示意性簡略圖示出了微機械系統(tǒng)的傳統(tǒng)的梁形元件與按照本發(fā)明的微機械系統(tǒng)的梁形元件的第一種實施形式的比較情況。一方面顯示傳統(tǒng)的微機械系統(tǒng)的梁形元件10。在這種情況下，該梁形元件10的長度為1，寬度為b1;并具有懸臂的或者說無支承的(freistehende)端部11以及另一端部12，該另一端部固定在微機械系統(tǒng)的另一元件。
為了能夠在保持其橫向尺寸的情況下提高梁形元件10的固有頻率，或者在固有頻率保持不變的情況下使其橫向延伸最小化，對微機械系統(tǒng)或梁形元件10進行優(yōu)化處理是值得期待的。制作這樣一種在機械性能以及制造費用方面達到最優(yōu)的微機械系統(tǒng)可以例如如下進行，使得產(chǎn)生所述梁形元件10或整個微機械系統(tǒng)的一種有限單元法(F E M)—模型。 借助于在使用有限單元法時的分析，通過使用在市場上可以購買到的相應(yīng)的軟件例如通過等效應(yīng)力(Equivalent Stress)來實現(xiàn)對于在微機械系統(tǒng)運行過程中在梁形元件的質(zhì)量元件的內(nèi)部出現(xiàn)的機械負荷的計算，并對其進行描述。沒有被加載的或者只是相對微小地被加載的質(zhì)量元件能夠借助于模擬模型中的凹槽被從結(jié)構(gòu)、即梁形元件10中移除。然后可以借助于一種迭代方法通過重復(fù)前述的方法步驟對微機械系統(tǒng)或其梁形元件10進行優(yōu)化處理。在這里需要指出的是，微機械系統(tǒng)通常有多個或者說許多相應(yīng)的梁形元件，其中可以根據(jù)對于微機械系統(tǒng)的一個、多個或全部的梁形元件的要求以及各自的情況來執(zhí)行所述的方法。因為用于制造微機械系統(tǒng)通常使用的材料一硅在所應(yīng)用的工藝處理方面通常只能進行二維掩模，因此需要進行構(gòu)建，即，制作凹槽，優(yōu)選通過向深處進行腐蝕。所述的方法可以實現(xiàn)下述情形梁形元件的質(zhì)量大幅減少，而梁形元件的剛性保持不變。在圖1中，相應(yīng)優(yōu)化的梁形元件20和30顯示在傳統(tǒng)梁形元件10的右側(cè)。除了懸臂的端部21或31和另一端部22或32，所顯示的梁形元件20或30具有凹槽23或33，這些凹槽的布設(shè)造成各梁形元件20或30的質(zhì)量朝著梁形元件20或30的懸臂的端部21或 31減少。由于這些凹槽23，梁形元件20與傳統(tǒng)的梁形元件10相比在寬度相同(Id2 = ID1)的情況下以優(yōu)選的方式具有更高的固有頻率。與此相對，梁形元件30的固有頻率與傳統(tǒng)的梁形元件10的固有頻率相比保持不變，但是梁形元件30的寬度b3明顯小于傳統(tǒng)的梁形元件 10的寬度Iv這導(dǎo)致了梁形元件30的面積需求很小，從而相應(yīng)地降低了微機械系統(tǒng)的制造成本。圖2顯示的是按照本發(fā)明的微機械系統(tǒng)的梁形元件的第二種實施形式。從圖2中可以看出，按照本發(fā)明的梁形元件40或50可以在微機械系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行不同的任務(wù)。因此，具有懸臂的端部41、另一個端部42和凹槽43的梁形元件40本身就用作用于其它梁形元件 50的形式的其它功能群組的支撐結(jié)構(gòu)，該其它梁形元件50與所述梁形元件40連接。梁形元件50——對于該梁形元件來說圖中只顯示出它的固定在梁形元件40上的端部52以及凹槽53的一部分——可以與此相反例如是微機械系統(tǒng)或微機電系統(tǒng)的電極的分支或者說分叉。圖3以一種示意性簡略圖示出了傳統(tǒng)的微機械系統(tǒng)的受到生產(chǎn)限定地帶有凹槽的梁形元件與按照本發(fā)明的微機械系統(tǒng)的梁形元件的第三種實施形式所進行的對比。在圖 3中位于左側(cè)的梁形元件60具有懸臂的端部61和另一端部62，該梁形元件60是傳統(tǒng)的梁形元件。由于用來制作梁形元件60所使用的工藝，凹槽63均勻地分布在梁形元件60的表面上。與此基本的區(qū)別在于，根據(jù)所顯示的按照本發(fā)明的微機械系統(tǒng)一為了便于觀看只顯示一部分一的實施形式的梁形元件70，80，90，100的凹槽如此布設(shè)將凹槽73，83，93，103 布設(shè)在梁形元件70，80，90，100中，使得梁形元件70，80，90，100的質(zhì)量朝向懸臂的端部71，
781，91，101減小。因此在圖3中可以看出，梁形元件70，80，90，100的質(zhì)量在懸臂的端部71， 81,91,101的區(qū)域中總是比在另一端部72,82,92,102的區(qū)域中要小。圖4顯示了一種構(gòu)造為用于探測聲發(fā)射的傳感器的按照本發(fā)明的微機械系統(tǒng)的實施示例。所述微機械系統(tǒng)200具有借助于彈簧系統(tǒng)202與固定的錨固點203連接的震動感應(yīng)質(zhì)量塊(seismische Masse) 201。與微機械系統(tǒng)200的震動感應(yīng)質(zhì)量塊201連接的是運動電極204，其梁形元件像交叉的手指一樣與固定電極205的梁形元件形成一種可變電容。在此，在圖4中舉例圖示了所述運動電極的梁形元件210中的一個梁形元件，其中，所述梁形元件210具有懸臂的端部211，與震動感應(yīng)質(zhì)量塊201連接的另一個端部212以及凹槽213。除了運動電極204和固定電極205之外，在圖4中還可以看出一種屏蔽電極206。例如，由于機械部件——也就是說例如一種滾動軸承一一的磨損而出現(xiàn)的并且以固體聲傳播的聲發(fā)射就引起了所述震動感應(yīng)質(zhì)量塊201以及運動電極204相對于固定的或者說穩(wěn)固的電極205的水平振動，即，沿通常的χ方向指向的振動。由此造成電容變化，所述電容變化通過用來對于聲發(fā)射進行探測的、微機械系統(tǒng)200形式的傳感器(AE(Acoustic Emission-聲發(fā)射)傳感器)來采集，并且被用于測量所述聲發(fā)射。為了在電極的剛性幾乎保持不變并且使其敏感度相同的情況下使運動電極204 的梁形元件210、固定電極205以及屏蔽電極206達到盡可能高的固有頻率，運動電極204、 固定電極205以及屏蔽電極206如圖1至圖3所示各自具有凹槽213，這些凹槽的布設(shè)方式造成各梁形元件210的質(zhì)量朝著其懸臂的端部減少。與圖4所示相應(yīng)，所顯示的微機械系統(tǒng)200在這種情況下有許多相應(yīng)地優(yōu)化處理的梁形元件，這些梁形元件根據(jù)上述的實施形式在微機械系統(tǒng)200內(nèi)部執(zhí)行不同的功能。需要指出的是，在圖示的實施示例中，各梁形元件的凹槽呈矩形，這只是一種舉例；然而，原則上凹槽的形狀可以任選。根據(jù)上述的實施示例，按照本發(fā)明的微機械系統(tǒng)以及按照本發(fā)明的方法具有的優(yōu)勢是，可以提供制作成本低并且同時具有高敏感度以及高固有頻率的微機械系統(tǒng)，其中微機械系統(tǒng)的梁形元件的剛性幾乎保持不變。因此，從微機械系統(tǒng)的傳統(tǒng)的實施形式出發(fā)，一方面可以實現(xiàn)在敏感度保持不變以及尺寸相同的的情況下提高所述梁形元件的固有頻率。 也可以選擇或者對此進行補充的是，減小梁形元件的尺寸，從而可以在固有頻率或者敏感度保持不變的情況下減小整個微機械系統(tǒng)的尺寸。
權(quán)利要求
1.帶有至少一個梁形元件O10)的微機械系統(tǒng)000)，該梁形元件具有懸臂的端部 011)，并且在其另一端部(21 處連接著所述微機械系統(tǒng)(200)的另一元件，其特征在于， 在梁形元件(210)中如此設(shè)有凹槽013)，使得所述梁形元件(210)的質(zhì)量朝著懸臂的端部 (211)減少。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機械系統(tǒng)，其特征在于，梁形元件(210)是微機械系統(tǒng) (210)的電極(204)的組成部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微機械系統(tǒng)，其特征在于，微機械系統(tǒng)(200)具有帶震動感應(yīng)質(zhì)量塊O01)的振動系統(tǒng)，并且梁形元件(210)與震動感應(yīng)質(zhì)量塊(201)連接。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的微機械系統(tǒng)，其特征在于，凹槽(213)可以構(gòu)造為通孔或盲孔。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的微機械系統(tǒng)，其特征在于，微機械系統(tǒng)(200)構(gòu)成為傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微機械系統(tǒng)，其特征在于，微機械系統(tǒng)(200)構(gòu)成用于采集聲發(fā)射信號的傳感器。
7.用于制作帶有至少一個梁形元件O10)的微機械系統(tǒng)Q00)的方法，該梁形元件具有懸臂的端部011)，并且在另一端部(212)處連接著所述微機械系統(tǒng)O00)的另一個元件，其中，a)在微機械系統(tǒng)(200)運行過程中在梁形元件(210)的質(zhì)量元件內(nèi)出現(xiàn)的機械負荷被確定，并且b)沒有或者只有相對微小地被加載的質(zhì)量元件借助于凹槽(21 被從梁形元件(210) 中移除。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，c)重復(fù)地實施步驟a)和b)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述沒有或者只有相對微小地被加載的質(zhì)量元件如此借助凹槽(21 被從梁形元件(210)移除使得梁形元件O10)的質(zhì)量朝著懸臂的端部(211)減少。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項所述的方法，其特征在于，在使用至少所述梁形元件 (210)的計算機輔助的模擬模型的情況下來確定在微機械系統(tǒng)(200)運行過程中在梁形元件O10)的質(zhì)量元件里所出現(xiàn)的機械負荷。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，使用根據(jù)有限單元法的模型來作為模擬模型。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，借助于一種比較應(yīng)力分析來確定在微機械系統(tǒng)(200)運行過程中在梁形元件O10)的質(zhì)量元件里所出現(xiàn)的機械負荷。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中任一項所述的方法，其特征在于，構(gòu)造為通孔或者盲孔的凹槽(21 形式的質(zhì)量元件被從梁形元件O10)中移除。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有至少一個梁形元件(210)的微機械系統(tǒng)(200)，該梁形元件具有一懸臂的端部(211)，并且在其另一端部(212)處連接在微機械系統(tǒng)(200)的另一個元件上。在這種情況下，按照本發(fā)明，為了優(yōu)化所述微機械系統(tǒng)(200)的機械性能，在梁形元件(210)中如此設(shè)置凹槽(213)，使得所述梁形元件的質(zhì)量朝著懸臂的端部(211)減少。此外，本發(fā)明還包括用于制造一種帶有至少一個梁形元件(210)的微機械系統(tǒng)(200)的方法。
文檔編號B81B3/00GK102378732SQ200980158528
公開日2012年3月14日 申請日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者D·沙伊布納, M·迪內(nèi)爾, R·?？?申請人:西門子公司