[发明专利]微机械结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的微机械结构。

背景技术

这样的微机械结构是普遍公知的。例如由公开文献DE 198 17 357 A1公开一种加速度传感器，它具有衬底、弹簧元件和感振质量。弹簧元件以第一端部连接在衬底上并且以第二端部连接在感振质量上，使得通过加速度传感器的平行于衬底表面的加速度可引起该质量相对于衬底的运动。为弹簧元件设有弹簧止挡，弹簧止挡限制在平行于衬底表面的加速时弹簧元件的变形。弹簧止挡在此必须固定地与衬底连接。类似的加速度传感器由公开文献DE 100 38 761 A1公开，它为了限制感振质量的偏移同样具有止挡，其中，这些止挡在这里构造为弹簧元件的部分。

发明内容

按照并列权利要求的根据本发明的微机械结构相对于现有技术具有优点，即通过止挡元件和配对止挡元件的配合作用有效地限制感振质量相对于衬底的偏移，而对于止挡元件无需自己的衬底连接并且弹簧元件的弹簧特性不受止挡元件影响。通过省去自己的衬底连接和标准元件的可能应用，实现了根据本发明的微机械结构的比现有技术明显结构空间更紧凑且成本更低廉的制造。这通过以下方式实现：止挡元件构造为锚定元件的部分，而互补的配对止挡元件构造为感振质量的部分。锚定元件以有利的方式同时用于将感振质量固定在衬底上以及用于将止挡元件固定在衬底上。弹簧元件用于保证感振质量相对于衬底以及也相对于锚定元件的运动性。感振质量相对于衬底的最大偏移通过止挡元件与配对止挡元件之间的机械接触来限制。通过感振质量与锚定元件之间的呈弹簧元件形式的连接结构，止挡元件和配对止挡元件尤其是位于相同的电势上，从而可靠地排除了止挡元件与配对止挡元件之间的由静电式交互作用引起的力作用和尤其是附着。止挡元件在锚定元件中的集成此外相对于现有技术具有以下优点：实现了止挡元件的结构空间比较紧凑的集成，由此尤其是通过节省晶片面积减小了制造成本。此外简化了微机械结构的制造过程，因为止挡元件不需要自身的衬底锚定结构。相对于现有技术的另一个优点是，止挡元件不设置在弹簧元件的区域中或者不是弹簧元件的部分，因为在这种情况下弹簧特性尤其是在所希望的和不希望的振动模式方面强烈变化并且由此需要新的弹簧几何结构。在根据本发明的微机械结构中，弹簧元件的设计保持不受止挡元件的影响，使得微机械结构能配设已经公知且经验证的弹簧几何结构。锚定元件尤其是不仅包括垂直于衬底直接与衬底连接的区域，而且包括一个在该垂直于衬底直接与衬底连接的区域和弹簧元件之间的连接区域，其中，该连接区域例如浮装地或者掏蚀地构成。

本发明的有利设计方案和扩展构型可由从属权利要求以及参考附图的说明书得出。

根据一种优选扩展构型规定，止挡元件和配对止挡元件沿着和/或垂直于微机械结构的感测方向相对置地设置。因此，微机械结构相对于衬底沿着感测方向的最大偏移以有利的方式被限制。在加速度传感器中，感测方向例如相当于这样的方向，即沿着该方向测量加速度。通过限制最大偏移，尤其是抑制了通过过大的加速力损坏微机械结构，其中，过大的加速力例如可能在固定电极与配对电极之间机械接触之后引起弹簧元件的撕断或者在固定电极与配对电极之间形成机械或静电附着，由此感振质量不能再回到其零位中。变换地或附加地，感振质量垂直于感测方向的最大偏移可借助止挡元件和配对止挡元件实现，止挡元件和配对止挡元件垂直于感测方向相对置地设置，由此例如减小由机械和/或静电的外部力对加速度传感器的作用。

根据另一种优选的扩展构型规定，止挡元件构造为锚定元件的隆起和/或配对止挡元件构造为感振质量的隆起。止挡元件和配对止挡元件有利地以比较简单且结构空间紧凑的方式实现。在一种有利的方式方式中，止挡元件和/或配对止挡元件具有抗附着涂层，抗附着涂层抑制止挡元件和配对止挡元件的彼此附着。

根据另一种优选的扩展构型规定，止挡元件和/或配对止挡元件部分弹性地且优选L形地构成。有利地，由此在即将达到感振质量的最大偏移之前将感振质量的动能转换为变形能量并且由此在达到最大偏移之前对感振质量制动。因此，作用在微机械结构上的机械力在达到最大偏移之时被减小。

根据另一种优选的扩展结构规定，锚定元件设置在微机械结构的中心区域中。以有利方式，由此能够实现微机械结构的结构空间比较紧凑的构造。此外实现微机械结构的相对于对称平面镜像对称的结构，其中，对称平面一方面垂直于衬底平面并且另一方面平行或垂直于感测方向延伸，其中通过这样的镜像对称的构造总体提高微机械结构的测量精度。