DE102008001071B4

DE102008001071B4 - Micromechanical actuator structure and corresponding actuation method

Info

Publication number: DE102008001071B4
Application number: DE102008001071.5A
Authority: DE
Inventors: Tjalf Pirk; Stefan Pinter; Joerg Muchow; Joachim Fritz; Christoph Friese
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-04-09
Filing date: 2008-04-09
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2028-04-10
Also published as: WO2009124607A1; DE102008001071A1

Abstract

Mikromechanische Aktuatorstruktur mit: – mindestens einer ersten Biegefedereinrichtung (BF1; BF1'), welche beidseitig an einer Halterung (10a, 10b) angebracht ist; – einem zu bewegenden mikromechanischen Bauelement (6, 7a, 7b, S), welches an der ersten Biegefedereinrichtung (BF1; BF1') befestigt ist; – einer ersten Elektrodenstruktur (R1'), welche an der ersten Biegefedereinrichtung (BF1; BF1') befestigt ist; – einer zweiten Elektrodenstruktur (F'), durch welche die erste Elektrodenstruktur (R1') auslenkbar ist; – mit einer zweiten Biegefedereinrichtung (BF2; BF2'), welche beabstandet von der ersten Biegefedereinrichtung (BF1; BF1') beidseitig an der Halterung (10a, 10b) angebracht ist; – wobei das zu bewegende mikromechanische Bauelement (6, 7a, 7b, S) an der zweiten Biegefedereinrichtung (BF2; BF2') befestigt ist; – mit einer dritten Elektodenstruktur (R2'), welche der zweiten Biegefedereinrichtung (BF2; BF2') befestigt ist; – wobei die dritte Elektrodenstruktur (R2') von der zweiten Elektrodenstruktur (F') auslenkbar ist; – wobei das zu bewegende mikromechanischen Bauelement (6, 7a, 7b, S) einen Mikrospiegel (S) aufweist, der in einer Ebene mit der ersten Biegefedereinrichtung (BF1; BF1') und der zweiten Biegefedereinrichtung (BF2; BF2') angeordnet ist; – wobei das zu bewegende mikromechanischen Bauelement (6, 7a, 7b, S) eine kreisförmige Aufhängung (6) aufweist, welche über einen ersten und zweiten, parallel zu der ersten Biegefedereinrichtung (BF1; BF1') und der zweiten Biegefedereinrichtung (BF2; BF2') verlaufenden Steg (7a, 7b) mit dem Mikrospiegel (S) verbunden ist, welche an diametral gegenüberliegenden Befestigungsbereichen (B1'', B2'') an der ersten Biegefedereinrichtung (BF1; BF1') und der zweiten Biegefedereinrichtung (BF2; BF2') befestigt ist und welche in der Ebene mit der ersten Biegefedereinrichtung (BF1; BF1') und der zweiten Biegefedereinrichtung (BF2; BF2') angeordnet ist; und – wobei eine vierte und fünfte Elektrodenstruktur (R1''; R1'''), welche an der ersten Biegefedereinrichtung (BF1; BF1') befestigt sind, und eine sechste und siebente Elektodenstruktur (R2''; R2'''), welche der zweiten Biegefedereinrichtung (BF2; BF2') befestigt sind, vorgesehen sind, und wobei die vierte und fünfte Elektrodenstruktur (R1''; R1''') und die sechste und siebente Elektodenstruktur (R2''; R2''') von der zweiten Elektrodenstruktur (F') auslenkbar sind.Micromechanical actuator structure comprising: - at least one first bending spring device (BF1; BF1 ') which is mounted on both sides on a holder (10a, 10b); A micromechanical component (6, 7a, 7b, S) to be moved, which is fastened to the first bending spring device (BF1, BF1 '); A first electrode structure (R1 ') attached to the first bending spring means (BF1; BF1'); A second electrode structure (F ') through which the first electrode structure (R1') can be deflected; - with a second bending spring device (BF2; BF2 ') which is spaced from the first bending spring means (BF1; BF1') on both sides of the holder (10a, 10b) is mounted; - Wherein the micromechanical device to be moved (6, 7a, 7b, S) on the second bending spring means (BF2, BF2 ') is fixed; With a third electrode structure (R2 ') attached to the second bending spring device (BF2; BF2'); - Wherein the third electrode structure (R2 ') of the second electrode structure (F') is deflectable; - wherein the micromechanical device (6, 7a, 7b, S) to be moved comprises a micromirror (S) arranged in a plane with the first bending spring device (BF1; BF1 ') and the second bending spring device (BF2; BF2'); - Wherein the micromechanical device to be moved (6, 7a, 7b, S) has a circular suspension (6), which via a first and second, parallel to the first bending spring means (BF1; BF1 ') and the second bending spring means (BF2, BF2 ') extending web (7a, 7b) is connected to the micromirror (S), which at diametrically opposite mounting portions (B1' ', B2' ') on the first bending spring means (BF1, BF1') and the second bending spring means (BF2, BF2 ') and which is arranged in the plane with the first bending spring means (BF1; BF1') and the second bending spring means (BF2; BF2 '); and - a fourth and fifth electrode structure (R1 ''; R1 '' ') attached to the first bending spring device (BF1; BF1') and a sixth and seventh electrode structure (R2 ''; R2 '' '), which are attached to the second bending spring means (BF2; BF2 '), and wherein the fourth and fifth electrode structures (R1' '; R1' '') and the sixth and seventh electrode structures (R2 ''; R2 '' ') of the second electrode structure (F ') are deflectable.

Description

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikromechanische Aktuatorstruktur und ein entsprechendes Betätigungsverfahren.The present invention relates to a micromechanical actuator structure and a corresponding actuation method.

4 ist eine schematische Draufsicht einer bekannten mikromechanischen Aktuatorstruktur in Form eines Mikrospiegelantriebs. 4 is a schematic plan view of a known micromechanical actuator structure in the form of a micromirror drive.

In 4 bezeichnet Bezugszeichen S einen Mikrospiegel, welcher über Stege 7a, 7b, die entlang einer Achse B angeordnet sind, in einer kreisförmigen Halterung 6 eingespannt ist. An diametral gegenüberliegenden Befestigungsbereichen B1, B2 der Halterung 6 angebracht sind eine jeweilige Fingerelektrodeneinrichtung R1 bzw. R2, deren Finger senkrecht zu einer Achse A stehen, entlang derer die Fingerelektrodeneinrichtungen R1, R2 angeordnet sind.In 4 Numeral S designates a micromirror which is connected via webs 7a . 7b which are arranged along an axis B, in a circular holder 6 is clamped. At diametrically opposite mounting portions B1, B2 of the holder 6 attached are a respective finger electrode device R1 or R2, whose fingers are perpendicular to an axis A, along which the finger electrode devices R1, R2 are arranged.

An den von der Halterung 6 abgewandten Enden der Fingerelektrodeneinrichtung R1 bzw. R2 an Befestigungsbereichen B3 bzw. B4 angebracht sind eine jeweilige Torsionsfeder T1 bzw. T2. Die Torsionsfeder T1 ist im Befestigungsbereich B5 an einer Halterung 1a angebracht, und die Torsionsfeder T2 ist in einem Befestigungsbereich B6 an einer Halterung 1b angebracht. Aufgrund der Verdrehbarkeit der Torsionsfedern T1, T2 lassen sich Drehschwingungen S1 bzw. S2 der Fingerelektrodeneinrichtungen R1 bzw. R2 um die Achse A mittels einer geeigneten feststehenden Fingerelektrodeneinrichtung F anregen, von der aus Gründen der Vereinfachung in 4 nur eine Komponente schematisch durch Bezugszeichen F angedeutet ist. Die Komponenten der feststehenden Fingerelektrodeneinrichtung F sind üblicherweise in einer Ebene angeordnet, die nicht mit der Ebene der Fingerelektrodeneinrichtungen R1, R2 in ihrer Ruhelage übereinstimmt. Durch Anregung geeigneter Biegeschwingungen der Federn T1, T2 lässt sich eine Rotation SR des Mikrospiegels S aus der Zeichenebene heraus um die Achse B anregen.To the from the holder 6 opposite ends of the finger electrode device R1 and R2 attached to mounting areas B3 and B4 are a respective torsion spring T1 and T2. The torsion spring T1 is in the mounting area B5 on a bracket 1a attached, and the torsion spring T2 is in a mounting portion B6 on a bracket 1b appropriate. Due to the rotatability of the torsion springs T1, T2, torsional vibrations S1 or S2 of the finger electrode devices R1 and R2 can be excited about the axis A by means of a suitable stationary finger electrode device F, for reasons of simplification in FIG 4 only one component is indicated schematically by reference symbol F. The components of the fixed finger electrode device F are usually arranged in a plane which does not coincide with the plane of the finger electrode devices R1, R2 in their rest position. By exciting suitable bending oscillations of the springs T1, T2, a rotation SR of the micromirror S can be excited about the axis B out of the plane of the drawing.

Die in 4 dargestellte bekannte mikromechanische Aktuatorstruktur benötigt typischerweise viel Platz in Längsrichtung, d. h. lange Fingerelektrodenstrukturen R1, R2, wobei das Problem auftritt, dass die Fingerelektrodenstrukturen R1, R2 ab einer bestimmten Länge instabil werden. Andererseits gibt es bei der bekannten mikromechanischen Aktuatorstruktur gemäß 4 viel ungenutzten Platz in Querrichtung, welcher mit dem Bezugszeichen R angedeutet ist. Die Druckschrift DE 101 52 254 A1 zeigt eine mikromechanische Aktorstruktur mit mindestens einer ersten Biegefedereinrichtung, welche beidseitig an einer Halterung angebracht ist, mit einem daran befestigten zu bewegenden mikromechanischen Bauelement, mit einer ersten Elektrodenstruktur, welche an der ersten Biegefedereinrichtung befestigt ist und mit einer zweiten Elektrodenstruktur durch welche die ersten Elektrodenstruktur auslenkbar ist.In the 4 The known micromechanical actuator structure shown typically requires a lot of space in the longitudinal direction, that is, long finger electrode structures R1, R2, with the problem that the finger electrode structures R1, R2 become unstable beyond a certain length. On the other hand, according to the known micromechanical actuator structure according to FIG 4 much unused space in the transverse direction, which is indicated by the reference R. The publication DE 101 52 254 A1 shows a micromechanical actuator structure with at least one first bending spring device, which is mounted on both sides of a holder, with a micromechanical component to be moved, with a first electrode structure, which is attached to the first bending spring means and with a second electrode structure through which the first electrode structure deflected is.

Die Druckschrift US 6 078 016 A zeigt einen Halbleiterbeschleunigungsschalter, mit einem festen Teil welcher eine erste Steuerelektrode aufweist und mit einem beweglichen Teil, welcher einen beweglichen Körper aufweist.The publication US Pat. No. 6,078,016 shows a semiconductor acceleration switch, with a fixed part which has a first control electrode and with a movable part, which has a movable body.

Die Druckschrift US 2003/0168942 A1 beschreibt Betätigungsverfahren für mikromechanische Aktorstrukturen.The publication US 2003/0168942 A1 describes actuation methods for micromechanical actuator structures.

VORTEILE DER ERFINDUNGADVANTAGES OF THE INVENTION

Die erfindungsgemäße mikromechanische Aktuatorstruktur nach Anspruch 1 und das entsprechende Betätigungsverfahren nach Anspruch 8 weisen den Vorteil auf, dass sie eine optimierte quasistatische mikromechanische Aktuatorstruktur ermöglichen, welche eine hohe Kraft bei geringem Platzbedarf aufbringen kann. Ermöglicht wird dies durch die erfindungsgemäße Modifikation der Aufhängung in Richtung eines erweiterten Biegefederkonzepts. Durch ein geeignetes Design der Biegefedern lassen sich vorzugsweise S-Moden über entsprechende Fingerelektrodenstrukturen anregen. Über Resonanzerhöhung und entsprechende kardanische Aufhängung können auch andere Modi genützt werden, um andere Auslenkungen der zu bewegenden mikromechanischen Komponente zu bewirken.The micromechanical actuator structure according to the invention according to claim 1 and the corresponding actuating method according to claim 8 have the advantage that they allow an optimized quasi-static micromechanical actuator structure, which can muster a high force in a small footprint. This is made possible by the inventive modification of the suspension in the direction of an extended Biegefederkonzepts. By means of a suitable design of the bending springs, S-modes can preferably be excited via corresponding finger electrode structures. By increasing the resonance and corresponding cardan suspension, other modes can be used to effect other deflections of the micromechanical component to be moved.

Ein besonderer Vorteil ist die kompakte Realisierung von Antriebs- und Federbereich, was sich günstig auf Ausbeute und Kosten auswirkt. Da mehrere unabhängige Kontaktzuleitungen möglich sind, lässt sich eine einfachere Verschaltung realisieren. Schließlich lässt sich durch Parallelschaltung mehrerer Fingerelektrodenstrukturen ein höheres Drehmoment als bei bekannten mikromechanischen Aktuatorstrukturen erreichen.A particular advantage is the compact realization of the drive and spring area, which has a favorable effect on yield and costs. Since several independent contact leads are possible, a simpler interconnection can be realized. Finally, by connecting several finger electrode structures in parallel, a higher torque can be achieved than with known micromechanical actuator structures.

Besonders vorteilhaft an diesem Aufbau ist, dass im Vergleich zum Stand der Technik die Torsionsfedern in Längsrichtung entfallen und in Querrichtung mehrere Fingerelektrodeneinrichtungen parallel geschaltet werden können, um das Antriebsmoment zu erhöhen.A particularly advantageous feature of this construction is that, in comparison to the prior art, the torsion springs are omitted in the longitudinal direction and a plurality of finger electrode devices can be connected in parallel in the transverse direction in order to increase the drive torque.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.In the dependent claims are advantageous developments and improvements of the respective subject of the invention.

Erfindungsgemäß ist eine zweite Biegefedereinrichtung vorgesehen, welche beabstandet von der ersten Biegefedereinrichtung beidseitig an der Halterung angebracht ist; wobei das zu bewegende mikromechanische Bauelement an der zweiten Biegefedereinrichtung befestigt ist; sowie eine dritte Elektodenstruktur,, welche der zweiten Biegefedereinrichtung befestigt ist; wobei die dritte Elektrodenstruktur von der zweiten Elektrodenstruktur auslenkbar ist.According to the invention a second bending spring means is provided, which is spaced from the first bending spring means mounted on both sides of the holder; wherein the micromechanical device to be moved is attached to the second bending spring device; and a third Elektodenstruktur, which is attached to the second bending spring device; wherein the third electrode structure is deflectable by the second electrode structure.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sind die erste und dritte Elektrodenstruktur entlang einer ersten Achse angeordnete Fingerelektrodenstrukturen, deren Finger senkrecht zu der ersten Achse angeordnet sind.According to a preferred development, the first and third electrode structures are finger electrode structures arranged along a first axis, the fingers of which are arranged perpendicular to the first axis.

Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die zweite Elektrodenstruktur eine feststehende Fingerelektrodenstruktur.In a further preferred development, the second electrode structure is a fixed finger electrode structure.

Erfindungsgemäß weist das zu bewegende mikromechanischen Bauelement einen Mikrospiegel auf, der in einer Ebene mit der ersten Biegefedereinrichtung und der zweiten Biegefedereinrichtung angeordnet ist.According to the invention, the micromechanical component to be moved has a micromirror which is arranged in a plane with the first bending spring device and the second bending spring device.

Erfindungsgemäß weist das zu bewegende mikromechanischen Bauelement eine kreisförmige Aufhängung auf, welche über einen ersten und zweiten, parallel zu der ersten Biegefedereinrichtung und der zweiten Biegefedereinrichtung verlaufenden Steg mit dem Mikrospiegel verbunden ist, welche an diametral gegenüberliegenden Befestigungsbereichen an der ersten Biegefedereinrichtung und der zweiten Biegefedereinrichtung befestigt ist und welche in der Ebene mit der ersten Biegefedereinrichtung und der zweiten Biegefedereinrichtung angeordnet ist.According to the invention, the micromechanical component to be moved has a circular suspension, which is connected to the micromirror via first and second webs extending parallel to the first bending spring device and the second bending spring device, which are fastened to diametrically opposite attachment regions on the first bending spring device and the second bending spring device and which is arranged in the plane with the first bending spring means and the second bending spring means.

Erfindungsgemäß sind eine vierte und fünfte Elektrodenstruktur, welche an der ersten Biegefedereinrichtung befestigt sind, und eine sechste und siebente Elektrodenstruktur, welche an der zweiten Biegefedereinrichtung befestigt sind, vorgesehen, wobei die vierte und fünfte Elektrodenstruktur und die sechste und siebente Elektrodenstruktur von der zweiten Elektrodenstruktur auslenkbar sind.According to the invention, fourth and fifth electrode structures fixed to the first bending spring means and sixth and seventh electrode structures fixed to the second bending spring means are provided, the fourth and fifth electrode structures and the sixth and seventh electrode structures being deflectable from the second electrode structure are.

Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die vierte und sechste Elektrodenstruktur entlang einer zweiten Achse angeordnete Fingerelektrodenstrukturen, deren Finger senkrecht zu der zweiten Achse angeordnet sind.In a further preferred refinement, the fourth and sixth electrode structures are finger electrode structures arranged along a second axis, the fingers of which are arranged perpendicular to the second axis.

Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die fünfte und siebente Elektrodenstruktur entlang einer dritten Achse angeordnete Fingerelektrodenstrukturen, deren Finger senkrecht zu der dritten Achse angeordnet sind.In a further preferred development, the fifth and seventh electrode structures are finger electrode structures arranged along a third axis, whose fingers are arranged perpendicular to the third axis.

Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die vierte und fünfte Elektrodenstruktur und die sechste und siebente Elektrodenstruktur in der Ebene angeordnet.In a further preferred development, the fourth and fifth electrode structures and the sixth and seventh electrode structures are arranged in the plane.

Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weisen die erste Biegefedereinrichtung und die zweite Biegefedereinrichtung ein oder mehrere Zwischenfedern entlang ihrer Längserstreckung auf, welche gelenkartig das Biegeverhalten der ersten Biegefedereinrichtung und der zweiten Biegefedereinrichtung beeinflussen.In a further preferred development, the first bending spring device and the second bending spring device have one or more intermediate springs along their longitudinal extension, which influence the bending behavior of the first bending spring device and the second bending spring device in an articulated manner.

ZEICHNUNGENDRAWINGS

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description.

Es zeigen:Show it:

1a–f schematische Draufsichten sowie Querschnittsansichten einer mikromechanischen Aktuatorstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1a F schematic top views and cross-sectional views of a micromechanical actuator structure according to a first embodiment of the present invention;

2a–f schematische Draufsichten sowie Querschnittsansichten einer mikromechanischen Aktuatorstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2a F schematic top views and cross-sectional views of a micromechanical actuator structure according to a second embodiment of the present invention;

3 eine schematische Draufsicht einer mikromechanischen Aktuatorstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und 3 a schematic plan view of a micromechanical actuator structure according to a third embodiment of the present invention; and

4 eine schematische Draufsicht einer bekannten mikromechanischen Aktuatorstruktur in Form eines Mikrospiegelantriebs. 4 a schematic plan view of a known micromechanical actuator structure in the form of a micromirror drive.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten.In the figures, the same reference numerals designate the same or functionally identical components.

1a–f sind schematische Draufsichten sowie Querschnittsansichten einer mikromechanischen Aktuatorstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1a 5 are schematic plan views and cross-sectional views of a micromechanical actuator structure according to a first embodiment of the present invention.

In 1 bezeichnet Bezugszeichen 10a eine erste Halterung und Bezugszeichen 10b eine zweite Halterung, welche beispielsweise durch feststehende Wände realisierbar sind. Zwischen den Halterungen 10a, 10b eingespannt sind eine erste Biegefeder BF1 und eine zweite Biegefeder BF2. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Biegefedern BF1, BF2 Balken aus Silizium, welche parallel beabstandet voneinander verlaufen. Zwischen den Biegefedern BF1, BF2 eingespannt ist an diametral gegenüberliegenden Befestigungsbereichen B1'', B2'' eine kreisförmige Halterung 6, in der über Stege 7a, 7b, welche entlang einer Achse B verlaufen, ein Mikrospiegel S aufgehängt ist. Auch die Halterung 6, die Stege 7a, 7b und der Mikrospiegel S sind beim vorliegenden Beispiel aus Silizium hergestellt.In 1 denotes reference numeral 10a a first holder and reference numerals 10b a second holder, which can be realized for example by fixed walls. Between the brackets 10a . 10b clamped are a first spiral spring BF1 and a second spiral spring BF2. In the present embodiment, the bending springs BF1, BF2 beams made of silicon, which are parallel spaced from each other. Clamped between the bending springs BF1, BF2 is at diametrically opposite mounting portions B1 '', B2 '' a circular holder 6 in the over bridges 7a . 7b which extend along an axis B, a micromirror S is suspended. Also the holder 6 , the footbridges 7a . 7b and the micromirror S are made of silicon in the present example.

Auf den Seiten der Biegefedern BF1, BF2, welche der Halterung 6 abgewandt sind, sind in Befestigungsbereichen B1', B2' Fingerelektrodenstrukturen R1' bzw. R2' angebracht. Die Befestigungsbereiche B1', B2' der Fingerelektrodenstrukturen R1' bzw. R2' sind auf gleicher Höhe angebracht wie die Befestigungsbereiche B1'', B2'' der Halterung 6. Die Fingerelektrodenstrukturen R1', R2' sind entlang einer gemeinsamen Achse A angeordnet. On the sides of the bending springs BF1, BF2, which the holder 6 are facing away, finger electrode structures R1 'and R2' are in attachment areas B1 ', B2' attached. The attachment areas B1 ', B2' of the finger electrode structures R1 'and R2' are mounted at the same height as the attachment areas B1 ", B2" of the mount 6 , The finger electrode structures R1 ', R2' are arranged along a common axis A.

Mittels einer geeigneten feststehenden Fingerelektrodenstruktur, welche in 1 mit Bezugszeichen F' ebenfalls nur komponentenweise schematisch angedeutet ist, lassen sich wie bei der bekannten mikromechanischen Aktuatorstruktur Drehschwingungen S1', S2' gemäß 1a bis c in Form von S-Moden anregen. Eine entsprechende Seitenansicht der Biegefeder BF1 ist in 1b gezeigt, und eine entsprechende Seitenansicht der Biegefeder BF2 in 1c. Bei Anregung dieser S-Moden S1', S2' lässt sich der Mikrospiegel S nach oben bzw. nach unten aus der Zeichenebene herausdrehen, mit anderen Worten kann durch diese Auslenkung eine Vertikalablenkung eines vom Mikrospiegel S reflektierten Lichtstrahls realisiert werden.By means of a suitable fixed finger electrode structure, which in 1 with reference symbol F 'also only component-wise schematically indicated, as in the known micromechanical actuator structure torsional vibrations S1', S2 'according to 1a to stimulate c in the form of S-modes. A corresponding side view of the bending spring BF1 is in 1b shown, and a corresponding side view of the bending spring BF2 in 1c , Upon excitation of these S-modes S1 ', S2', the micromirror S can be turned up or down out of the plane of the drawing, in other words a vertical deflection of a light beam reflected by the micromirror S can be realized by this deflection.

Hingegen können gemäß 1d bis f mittels der feststehenden Fingerelektrodenstruktur F' Halbwellen-Biegemoden der Biegefedern BF1, BF2 angeregt werden, welche die Biegefedern BF1, BF2 nach oben bzw. nach unten aus der Zeichenebene biegen. In 1e ist eine entsprechende Seitenansicht der Biegefeder BF1 dargestellt, und in 1f eine entsprechende Seitenansicht der Biegefeder BF2. Über das Resonanzverhalten des Mikrospiegels S lässt sich so eine Links/Rechts-Auslenkung des Mikrospiegels S um die Achse B aus der Zeichenebene heraus induzieren, welche mit Bezugszeichen SR angedeutet ist. Ein auf den Mikrospiegel S gerichteter und von diesem reflektierter Lichtstrahl, lässt sich somit horizontal in der Zeichenebene ablenken.On the other hand, according to 1d until f by means of the fixed finger electrode structure F 'half-wave bending modes of the bending springs BF1, BF2 are excited, which bend the bending springs BF1, BF2 up or down from the plane of the drawing. In 1e is a corresponding side view of the bending spring BF1 shown, and in 1f a corresponding side view of the bending spring BF2. By way of the resonance behavior of the micromirror S, it is thus possible to induce a left / right deflection of the micromirror S about the axis B out of the plane of the drawing, which is indicated by the reference symbol SR. A directed onto the micromirror S and reflected by this light beam can thus be deflected horizontally in the plane of the drawing.

2a–f sind schematische Querschnittsansichten einer mikromechanischen Aktuatorstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2a Figure-f are schematic cross-sectional views of a micromechanical actuator structure according to a second embodiment of the present invention.

Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform sind zusätzlich zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform weitere Fingerelektrodenstrukturen R1'', R1''', R2'', R2''' an den Biegefedern BF1, BF2 vorgesehen, und zwar die Fingerelektrodenstruktur R1'' am Befestigungsbereich BR1'', die Fingerelektrodenstruktur R1''' am Befestigungsbereich BR1''', die Fingerelektrodenstruktur R2'' am Befestigungsbereich BR2'' und die Fingerelektrodenstruktur R2''' am Befestigungsbereich BR2'''. Beim vorliegenden Beispiel sind diese Befestigungsbereiche symmetrisch zu den Befestigungsbereichen B1' bzw. B2' gewählt. Entsprechend modifiziert ist die feststehende Fingerelektrodenstruktur F2', welche auch in 2 aus Gründen der Einfachheit nur schematisch angedeutet ist.At the in 2 In addition to the first embodiment described above, further finger electrode structures R1 ", R1"', R2 ", R2'" are provided on the bending springs BF1, BF2, namely the finger electrode structure R1 "on the fastening area BR1", the finger electrode structure R1 '''at the attachment region BR1''', the finger electrode structure R2 '' at the attachment region BR2 '', and the finger electrode structure R2 '''at the attachment region BR2'''. In the present example, these attachment areas are selected symmetrically to the attachment areas B1 'and B2'. The fixed finger electrode structure F2 ', which is also modified in FIG 2 for reasons of simplicity is indicated only schematically.

Durch die zusätzlichen Fingerelektrodenstrukturen R1'', R2'' und R1''', R2''', welche entlang von Achsen A'' bzw. A''' angeordnet sind, die parallel zur Achse A verlaufen, ist es möglich, die Auslenkung der Biegefedern BF1, BF2 zu erhöhen, da weitere Bereiche der Biegefedern BF1, BF2 angetrieben werden, wie aus 2b, c für die Schwingungsmoden S1', S2' angedeutet und wie in 2e, f für den Schwingungsmodus SR angedeutet. Die Biegefedern BF1, BF2 werden bei dieser Ausführungsform quasi mit größerem Nachdruck in die Biegung getrieben und erreichen dementsprechend höhere Auslenkungen.By the additional finger electrode structures R1 '', R2 '' and R1 ''',R2''', which are arranged along axes A '' and A ''', which extend parallel to the axis A, it is possible to To increase the deflection of the bending springs BF1, BF2, as further areas of the bending springs BF1, BF2 are driven, as shown 2 B , c for the vibration modes S1 ', S2' indicated and as in 2e , f for the vibration mode SR indicated. The bending springs BF1, BF2 are driven in this embodiment, almost with greater emphasis in the bend and accordingly achieve higher deflections.

3 ist eine schematische Draufsicht einer mikromechanischen Aktuatorstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 FIG. 12 is a schematic plan view of a micromechanical actuator structure according to a third embodiment of the present invention. FIG.

Bei der dritten Ausführungsform gemäß 3 entspricht der Aufbau demjenigen der zweiten Ausführungsform mit Ausnahme der Tatsache, dass in die Biegefedern BF1', BF2' Zwischenfedern Z1, Z2, Z3, Z4 bzw. Z1', Z2', Z3', Z4' integriert sind. Im vorliegenden Fall ist die Zwischenfeder Z1 zwischen der Halterung 10a und der Fingerelektrodenstruktur R1''' angeordnet, die Zwischenfeder Z2 zwischen der Fingerelektrodenstruktur R1''' und R1', die Biegefeder Z3 zwischen der Fingerelektrodenstruktur R1' und R1'' und die Biegefeder Z4 zwischen der Fingerelektrodenstruktur R1'' und der Halterung 10b. Analog sind die Zwischenfedern Z1' bis Z4' in der Biegefeder BF2' angeordnet. Diese Zwischenfedern Z1 bis Z4 bzw. Z1' bis Z4' beeinflussen die Biegeform der Biegefedern BF1', BF2' und ermöglichen aufgrund ihrer Gelenkfunktion, dass die Anregungen der S-Form sich von der Anregung anderer Modi besser trennen lässt.In the third embodiment according to 3 the structure corresponds to that of the second embodiment except for the fact that in the bending springs BF1 ', BF2' intermediate springs Z1, Z2, Z3, Z4 or Z1 ', Z2', Z3 ', Z4' are integrated. In the present case, the intermediate spring Z1 is between the holder 10a and the finger electrode structure R1 ''', the intermediate spring Z2 between the finger electrode structure R1''' and R1 ', the bending spring Z3 between the finger electrode structure R1' and R1 '' and the bending spring Z4 between the finger electrode structure R1 '' and the holder 10b , Analogously, the intermediate springs Z1 'to Z4' are arranged in the spiral spring BF2 '. These intermediate springs Z1 to Z4 or Z1 'to Z4' influence the bending shape of the bending springs BF1 ', BF2' and, because of their joint function, allow the excitations of the S-shape to be better separated from the excitation of other modes.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto, but modifiable in many ways.

Obwohl bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen das auszulenkende mikromechanische Element ein Mikrospiegel war, ist die erfindungsgemäße mikromechanische Aktuatorstruktur auch auf andere auszulenkende mikromechanische Elemente anwendbar. Auch muss die Aufhängung nicht wie oben dargestellt kreisförmig sein, sondern kann beliebige andere Geometrien aufweisen. Die Aktuatorstruktur kann auch für translatorische Antriebe genutzt werden und ist nicht auf rotatorische beschränkt.Although in the embodiments described above, the micromechanical element to be deflected was a micromirror, the micromechanical actuator structure according to the invention can also be applied to other micromechanical elements to be deflected. Also, the suspension does not have to be circular as shown above, but may have any other geometries. The actuator structure can also be used for translatory drives and is not limited to rotary.

Weiterhin kann an Stelle der Fingerelektrodenstruktur auch eine Plattenelektrodenstruktur oder eine sonstige Elektrodenstruktur zur Anregung der Biegefedern herangezogen werden. Auch können nicht nur zwei, sondern auch mehr Biegebalken in Form einer dreidimensionalen Anordnung vorgesehen werden.Furthermore, instead of the finger electrode structure, it is also possible to use a plate electrode structure or another electrode structure to excite the bending springs. Also, not only two, but also more bending beams can be provided in the form of a three-dimensional arrangement.

Claims

Micromechanical actuator structure comprising: - at least one first bending spring device (BF1; BF1 ') which is mounted on both sides on a holder ( 10a . 10b ) is attached; A micromechanical component to be moved ( 6 . 7a . 7b , S) attached to the first bending spring means (BF1; BF1 '); A first electrode structure (R1 ') attached to the first bending spring means (BF1; BF1'); A second electrode structure (F ') through which the first electrode structure (R1') can be deflected; With a second bending spring device (BF2; BF2 ') which is spaced from the first bending spring device (BF1; BF1') on both sides of the holder (BF2; 10a . 10b ) is attached; - wherein the micromechanical component to be moved ( 6 . 7a . 7b , S) is attached to the second bending spring means (BF2; BF2 '); With a third electrode structure (R2 ') attached to the second bending spring device (BF2; BF2'); - Wherein the third electrode structure (R2 ') of the second electrode structure (F') is deflectable; - wherein the micromechanical component to be moved ( 6 . 7a . 7b , S) has a micromirror (S) arranged in a plane with the first bending spring means (BF1; BF1 ') and the second bending spring means (BF2; BF2'); - wherein the micromechanical component to be moved ( 6 . 7a . 7b , S) a circular suspension ( 6 ), which via a first and second, parallel to the first bending spring means (BF1; BF1 ') and the second bending spring means (BF2; BF2') extending web ( 7a . 7b ) is connected to the micromirror (S) which is fixed to diametrically opposed attachment portions (B1 ", B2") on the first bending spring means (BF1; BF1 ') and the second bending spring means (BF2; BF2') and which is shown in Figs Level with the first bending spring device (BF1; BF1 ') and the second bending spring device (BF2; BF2') is arranged; and - a fourth and fifth electrode structure (R1 ''; R1 ''') attached to the first bending spring device (BF1; BF1') and a sixth and seventh electrode structure (R2 ''; R2 '''), which are attached to the second bending spring means (BF2; BF2 '), and wherein the fourth and fifth electrode structures (R1'';R1''') and the sixth and seventh electrode structures (R2 ''; R2 ''') of the second electrode structure (F ') are deflectable.

The micromechanical actuator structure of claim 1, wherein the first and third electrode structures (R1 '; R2') are finger electrode structures arranged along a first axis (A), the fingers of which are disposed perpendicular to the first axis (A).

A micromechanical actuator structure according to claim 1 or 2, wherein said second electrode structure (F ') is a fixed finger electrode structure.

A micromechanical actuator structure according to claim 1, wherein the fourth and sixth electrode structures (R1 ''; R2 '') are finger electrode structures arranged along a second axis (A ''), the fingers of which are disposed perpendicular to the second axis (A '').

A micromechanical actuator structure according to claim 1 or 4, wherein the fifth and seventh electrode structures (R1 '' '; R2' '') are finger electrode structures arranged along a third axis (A '' ') whose fingers are perpendicular to the third axis (A' '). ') are arranged.

The micromechanical actuator structure of claim 1, wherein the fourth and fifth electrode structures (R1 ''; R1 '' ') and the sixth and seventh electrode structures (R2' '; R2' '') are arranged in the plane.

Micromechanical actuator structure according to one of the preceding claims, wherein the first bending spring device (BF1; BF1 ') and the second bending spring device (BF2; BF2') have one or more intermediate springs (Z1-Z4; Z1'-Z4 ') along their longitudinal extension, which are articulated affect the bending behavior of the first bending spring device (BF1; BF1 ') and the second bending spring device (BF2; BF2').

An actuating method for a micromechanical actuator structure according to any one of claims 1 to 7, wherein the first bending spring means (BF1; BF1 ') and the second bending spring means (BF2; BF2') are excited to a respective S-vibration mode (S1 '; S2').

An actuating method for a micromechanical actuator structure according to any one of claims 1 to 7, wherein said first bending spring means (BF1; BF1 ') and said second bending spring means (BF2; BF2') are excited to a half-wave oscillation mode parallel or 180 ° out of phase.

An actuating method for a micromechanical actuator structure according to claim 2, wherein the Micromirror (S) to a vibration about the first axis (A) is excited.

Actuation method for a micromechanical actuator structure according to claim 1, wherein the micromirror (S) to a vibration (SR) around one by the webs (S) 7a . 7b ) defined axis (B) is excited.