微机械构件和用于微机械构件的制造方法 【技术领域】
本发明涉及根据权利要求 1 的前述部分的微机械构件。此外本发明还涉及用于微 机械构件的制造方法。背景技术
微机械构件通常具有相对于微机械构件的保持装置可调节的元件。此外， 微机械 构件还可以具有分析处理装置， 所述分析处理装置被设计用于确定关于可调元件相对于保 持装置的当前位置的信息。
传统的分析处理装置例如包括光学传感器， 所述光学传感器包括用于发射朝着可 调元件的反射表面的光束的光源和用于测定在反射表面上反射的光束的入射点的探测器。 但这种光学传感器相对较贵且需要相对较大的空间。此外， 用于分析处理由光学传感器提 供的值的分析处理方法相对繁琐。 作为光学传感器的替代方案， 分析处理装置可以具有电容传感器。 在此情况下， 可 调元件具有第一电极。 第一电极与固定地设置在保持装置上的第二电极之间的电容能够推 出可调元件相对于保持装置的当前位置。 但具有这种电容传感器的分析处理装置需要高耗 费的电子装置以滤除干扰信号。此外， 用于相对于保持装置调节所述可调元件的电驱动装 置的施加电压可能导致电容传感器的测量误差。
此外， 由现有技术已知了一些测量方法， 在这些测量方法中， 弹簧配备有压阻传感 器元件， 可调元件通过所述弹簧与保持装置连接。 在此情况下， 相对于保持装置调节可调元 件往往引起作用到压阻元件上的机械应力。 由压阻传感器元件提供的传感器信号由于所述 机械应力而发生变化。
但实施这种测量方法需要借助于电供给和 / 或探测线路电连接设置在弹簧上或 弹簧中的压阻传感器元件。 这尤其是在使用至少两个压阻传感器元件来测定可调元件在至 少两个空间方向上的当前位置时经常导致问题。 根据现有技术， 在这种测量方法中， 第一压 阻传感器元件设置在第一弹簧上或第一弹簧中， 第二压阻传感器元件设置在第二弹簧上或 第二弹簧中。通常在调节所述可调元件时绕第一旋转轴线扭转第一弹簧。相应地， 当绕第 二旋转轴线相对于保持装置调节所述可调元件时， 扭转第二弹簧。
如果第一弹簧构造为外部弹簧而第二弹簧构造为内部弹簧， 则必须引导第二压阻 传感器元件的供电和 / 或探测线路通过第一弹簧。这尤其在宽度小于 50μm 的窄弹簧的情 况下是几乎不可实施的。此外， 在第一弹簧弯曲时可能损害第二压阻传感器元件的供电和 / 或探测线路 ( 尤其是当其由铝制成时 )。另外， 第二压阻传感器元件的被引导通过第一弹 簧的供电和 / 或探测线路通常会降低可调元件绕第一旋转轴线的可调节性。
发明内容
本发明提供了一种具有权利要求 1 的特征的微机械构件和具有权利要求 11 的特 征的用于微机械构件的制造方法。弹簧的第一固定区域和 / 或弹簧的第二固定区域例如可理解为保持装置的以下 区域和 / 或可调元件的以下区域 ： 所述区域接触或者紧邻弹簧。 优选地， 弹簧通过第一固定 区域如此与保持装置的至少一个子单元连接并且通过第二固定区域如此与可调元件的至 少一个子单元连接， 使得在弹簧扭转或弯曲时在至少一个固定区域中出现机械应力。
通过第一压阻传感器元件和第二压阻传感器元件设置在共同的弹簧上或者共同 的弹簧中或者至少一个固定区域中， 例如可以构造第一压阻传感器元件和第二压阻传感器 元件的至少一个共同的线路。 共同的线路可理解为接触第一压阻传感器元件和第二压阻传 感器元件的线路。 通过所述方式， 在两个压阻传感器元件设置在共同的弹簧上时， 可减少所 述两个压阻传感器元件的电连接所需的线路的数量。 通过减少所需线路的数量可以确保可 调元件相对于保持装置更好的可调节性。
在一个优选的实施方式中， 第二压阻传感器元件与第一压阻传感器元件设置在同 一弹簧上或者同一弹簧中。 在此情况下， 在弹簧扭转或弯曲时， 相对较大的机械应力被施加 到两个传感器元件中的至少一个上。
优选地， 两个传感器装置被如此设计， 使得第一传感器装置不检测 / 确定作用到 第二传感器元件上的第一机械应力， 第二传感器装置不检测 / 确定作用到第一传感器元件 上的机械应力。
特别地， 具有两个压阻传感器元件的弹簧可以被构造为外部弹簧。 在此情况下， 具 有两个压阻传感器元件的弹簧被设计用于与保持装置的直接接触。 因此消除了通常在引导 线路通过至少一个弹簧时出现的问题。 特别地， 避免了损害被引导通过弹簧的线路的风险。
此外， 对于特定的变型方案， 需要通过外部弹簧引导两个电位 ( 地电位和多个 100V 范围内的可变信号 )， 用于真正的控制。这样高的电压通常可以干扰选择信号。因此， 优选地在外部弹簧上进行探测。
在以上所述段落中描述的微机械构件的优点在用于微机械构件的相应制造方法 中也可以得到保证。 附图说明
以下根据附图阐述本发明的其他特征和优点， 其中 ： 图 1 示出微机械构件的第一实施方式的横截面 ； 图 2 示出微机械构件的第二实施方式的弹簧 ； 图 3A 至 3C 示出用于显示微机械构件的压阻传感器元件的设置可能性的坐标系 ； 图 4 示出微机械构件的第三实施方式的弹簧 ； 图 5 示出微机械构件的第四实施方式的弹簧 ； 图 6 示出微机械构件的第五实施方式的弹簧 ； 图 7 示出微机械构件的第六实施方式的弹簧。具体实施方式
图 1 示出微机械构件的第一实施方式的横截面。
示出的微机械构件的横截面沿弹簧 12 的纵轴线 10 延伸， 可调元件 14 通过所述弹 簧 12 与微机械构件的保持装置 16 连接。弹簧 12 可以由单晶硅材料结构化形成。用于弹簧 12 的优选材料是硅。优选地， 弹簧 12 的纵轴线 10 沿单晶硅材料的 110 晶体方向延伸。 如以下仍要详细阐述的， 这种弹簧 12 简化了惠斯通电桥和 / 或 x-ducer 的实现。首先在此 情况下， 可容易地实施惠斯通电桥或 x-ducer 的压阻传感器元件的有利定向。特别地， 弹簧 12 可以与保持装置 16 和 / 或可调元件 14 的至少一个子单元一体地构造。
在示出的实施例中， 弹簧 12 的与保持装置 16 相邻的第一端部区段具有穿通的槽 口， 所述槽口将弹簧 12 划分为第一臂， ( 未示出的 ) 第二臂和连接梁。以下更详细地介绍 弹簧 12 的这种构造的优点。
除弹簧 12 以外， 微机械构件还可以包括至少一个另外的弹簧， 其连接可调元件 14 和保持装置 16。在一个有利的实施方式中， 构造为外部弹簧的弹簧 12 可以将保持装置 16 与至少一个构造为内部弹簧的另外的弹簧连接， 而所述至少一个内部弹簧设置在弹簧 12 和可调元件 14 之间。除构造为外部弹簧的弹簧 12 以外， 所述微机械构件还可以包括另一 个外部弹簧。以下描述的根据本发明的技术不要求至少一个另外的弹簧。因此在这里描述 的实施方式不限于所述至少一个另外的弹簧或者所述至少一个另外的弹簧的确定构造。
可调元件 14 例如可以包括 ( 未示出的 ) 镜板。但需要指出， 微机械构件不限于作 为微镜的构造。 在示出的实施方式中， 微机械构件包括设置在可调元件 14 上的执行元件电极梳 18 和与保持装置 16 固定连接的定子电极梳 20。电极梳 18 和 20 是静电驱动装置的子单 元， 所述静电驱动装置被设计用于相对于保持装置 16 调节所述可调元件 14。但是， 微机械 构件不限于这种静电驱动装置。作为电极梳 18 和 20 的替代方案或补充方案， 微机械构件 可以包括至少一个另外的电和 / 或磁的驱动组件。
优选地， 微机械构件的驱动装置被设计用于相对于保持装置 16 绕弹簧 12 的纵向 10 以及绕与纵向 10 不平行地定向的旋转轴线调节所述可调元件 14。在此情况下， 也称作 双轴悬置的可调元件 14。
示出的微机械构件包括具有 ( 未绘出的 ) 第一压阻传感器元件的第一传感器装置 22 和具有 ( 未示出的 ) 第二压阻传感器元件的第二传感器装置 24。第一压阻传感器元件 和第二压阻传感器元件设置在弹簧 12 上或者弹簧 12 中。压阻传感器元件设置在弹簧 12 上或者弹簧 12 中例如可理解为这些压阻传感器元件的位于弹簧 12 与保持装置 16 的第一 连接面 26 和弹簧 12 与可调元件 14 的第二连接面 28 之间的位置。连接面 26 和 28 也可以 是虚拟的面， 即弹簧 12 的最小端部区段， 和 / 或弹簧 12 的固定区域。以下更详细地描述传 感器装置 22 和 24 的压阻传感器元件的有利的实施例和位置。
在微机械构件上可以通过涂层 30 和掺杂 32 构造用于驱动装置和 / 或传感器装置 22 和 24 中的至少一个的电连接的线路。因为对于本领域技术人员而言用于制造弹簧 12、 具有电极梳 18 和 20 的驱动装置以及由涂层 30 和掺杂 32 构成的线路的方法根据图 1 是显 而易见的， 所以在这里对此进行介绍。
图 2 示出微机械构件的第二实施方式的弹簧。
如果在示出的弹簧 12 上没有施加负载， 则弹簧 12 位于其初始位置 ( 实线 ) 中。 这 例如是用于调节微机械构件的可调元件的驱动装置没有运行时的情况。弹簧 12 在其初始 位置中沿其纵轴线 10 延伸。
通过示出的弹簧 12， ( 未绘出的 ) 可调元件与 ( 仅仅部分示出的 ) 保持装置 6 可
调节地连接。优选地， 可以绕纵轴线 10 和与纵轴线 10 不平行地定向的旋转轴线调节可调 元件。有利地， 旋转轴线垂直于纵轴线 10。可调元件绕纵轴线 10 和 / 或旋转轴线的调节运 动导致弹簧 12 的相应的弯曲运动 ( 虚线 )。
如果例如绕纵轴线 10 旋转可调元件， 则这导致弹簧 12 绕纵轴线 10 的扭转。弹簧 12 绕纵轴线 10 的扭转以下理解为弹簧 12 的变形， 在所述变形时弹簧 12 的朝着可调元件 的第二端部区段被相对于弹簧 12 的与保持装置 16 相邻的第一端部区段绕纵轴线 10 旋转。 在弹簧 12 绕纵轴线 10 这样扭转时尤其在弹簧 12 的第一端部区段中出现机械应力。
同样地， 绕与纵轴线 10 不平行地定向的旋转轴线调节可调元件导致弹簧 12 的变 形， 所述变形以下称作弹簧 12 绕旋转轴线的弯曲。在弹簧 12 绕旋转轴线弯曲时， 第二端部 区段被相对于第一端部区段绕旋转轴线调节。当弹簧 12 这样弯曲时， 在第一端部区段中也 出现机械应力。
如以下更详细地描述的那样， 微机械构件包括各具有至少一个压阻传感器元件的 两个 ( 未示出的 ) 传感器装置。至少两个压阻传感器元件如此设置在弹簧 12 上或者弹簧 12 中， 使得在弹簧 12 绕纵轴线 10 扭转和 / 或在弹簧 12 绕旋转轴线弯曲时出现的机械应力 作用到至少一个压阻传感器元件上。 传感器装置中的每一个被设计用于在机械应力作用到 相应的压阻传感器元件上时向微机械构件的 ( 未示出的 ) 分析处理装置提供相应的传感器 信号。由传感器装置提供的传感器信号可以包括电压， 电压变化， 电阻和 / 或电阻变化。 分析处理装置被设计用于在考虑所提供的传感器信号的情况下确定关于可调元 件和 / 或弹簧 12 绕纵轴线 10 的第一调节运动和 / 或弯曲运动的第一信息和关于可调元件 和 / 或弹簧 12 绕旋转轴线的第二调节运动和 / 或弯曲运动的第二信息。第一信息和 / 或 第二信息例如可以包括绕纵轴线 10 调节可调元件和 / 或弹簧 12 的第一调节角度， 和/或 绕旋转轴线旋转可调元件和 / 或弹簧 12 的第二调节角度。作为调节角度的替代方案和 / 或补充方案， 第一信息和 / 或第二信息也可以包括至少一个另外的描述可调元件相对于保 持装置的当前位置和 / 或当前位置变化的量。以下更详细地介绍压阻传感器元件的特别有 利的实施方式和位置和分析处理装置的构造。
在这里需要指出， 在一个唯一的弹簧 12 上或者中设置两个传感器装置的至少两 个压阻传感器元件足以测定或确定关于可调元件和 / 或弹簧 12 绕两个彼此不平行的轴线 的调节运动和 / 或弯曲运动的信息。以下详细介绍两个传感器装置的至少两个压阻传感器 元件在弹簧 12 上或者弹簧 12 中的所述设置的优点， 无需使用另一弹簧来设置至少两个压 阻传感器元件。
图 3A 至 3C 示出用于表示微机械构件的压阻传感器元件的设置可能性的坐标系。 示出的坐标系的横坐标相应于单晶硅的 100 晶体方向。 纵坐标给出单晶硅的 010 晶体方向。
在图 3A 中示意性给出的压阻传感器元件是构造为 x-ducer 的传感器装置的 p 掺 杂压力单元 (Piezo)34a。构造为 p 掺杂压力单元 34a 的传感器元件构造在单晶硅中。因为 用于在单晶硅层中制造具有 p 掺杂压力单元 34a 的 x-ducer 的方法对于本领域技术人员而 言是已知的， 对此不进行介绍。
x-ducer 被如此构造， 使得作用到 p 掺杂压力单元 34a 上的机械应力导致电压变 化。如果电流 j 被传导通过 p 掺杂压力单元 34a， 则可以通过量取 p 掺杂压力单元 34a 上的 电压 U 来测定电压变化。当 p 掺杂压力单元 34a 位于单晶硅层的 100 晶体方向上并且作用
到 p 掺杂压力单元 34a 上的机械应力平行或垂直于单晶硅层的 100 晶体方向定向时， 存在 最大电压变化。
因此， 为了实现传感器装置的可靠功能， p 掺杂压力单元 34a 沿 100 晶体方向定向。 在 p 掺杂压力单元 34a 如此定向时， 电流 j 优选沿 100 晶体方向被引导通过 p 掺杂压力单 元 34a。垂直于电流 j 地量取 p 掺杂压力单元 34a 上的电压 U。
图 3B 给出了半桥和 / 或构造为惠斯通电桥的传感器装置的 p 掺杂电阻 34b 的优 选定向。惠斯通电桥可以包括四个构造为压阻传感器元件的 p 掺杂电阻 34b。
优选地， 惠斯通电桥的 p 掺杂电阻 34b 如此嵌入到单晶硅中， 使得 p 掺杂电阻 34b 沿单晶硅的 110 晶体方向定向并且电流 j 沿 110 晶体方向被引导通过 p 掺杂电阻 34b。作 为惠斯通电桥的传感器信号， 量取四个 p 掺杂电阻 34b 上的电阻 R/ 电阻变化。有利地， 垂 直于至少一个 p 掺杂电阻 34b 的定向地量取电阻 R/ 电阻变化。
借助图 3C 示出的传感器装置包括电阻， 半桥和 / 或连接为惠斯通电桥的四个 n 掺 杂电阻 34c。当四个 n 掺杂电阻 34c 在单晶硅的 100 晶体方向上定向并且机械应力与 100 晶体方向平行或垂直地作用到四个 n 掺杂电阻 34c 上时， 在这种惠斯通电桥中存在最大电 阻变化。 因此， 惠斯通电桥如此设置在单晶硅上或单晶硅中， 使得 n 掺杂电阻 34c 中的至少 一个沿 100 晶体方向定向并且电流 j 沿 100 晶体方向被引导通过 n 掺杂电阻 34c。在此情 况下， 也可以测量 n 掺杂电阻 34c 上的电阻 R/ 电阻变化。通过 n 掺杂电阻 34c 的这种有利 定向， 施加到 n 掺杂电阻 34c 上的机械应力导致最大电阻变化。优选地， 在 n 掺杂电阻 34c 上与电流 j 垂直地测量电阻 R/ 电阻变化。
可成本有利地并且相对容易地制造具有至少一个 p 掺杂压力单元 34a 的传感器装 置 22 或 24 和 / 或具有四个电阻 34b 或 34c 的惠斯通电桥。以下更详细地介绍在微机械构 件的弹簧 12 上设置至少一个 p 掺杂压力单元 34a、 至少一个 p 掺杂电阻 34b 和 / 或至少一 个 n 掺杂电阻 34c 的其他有利示例。
图 4 示出微机械构件的第三实施方式的弹簧。
示出的弹簧 12 如此由单晶硅结构化形成， 使得 ( 在初始位置中 ) 弹簧 12 的纵向 10 沿单晶硅的 110 晶体方向延伸。( 未绘出的 ) 可调元件通过所述弹簧 12 与保持装置 16 连接。
弹簧 12 的平均宽度可以在 50μm 以下。例如， 弹簧 12 的平均宽度在 10 和 30μm 之间。弹簧 12 的与保持装置 16 相邻设置的第一端部区段 40 的最大宽度大于朝着可调元 件定向的第二端部区段 42 的最大宽度。同样地， 第一端部区段 40 的最大宽度大于弹簧 12 的中间区段 43 的最大宽度， 所述中间区段从第一端部区段 40 延伸到第二端部区段 42。这 可以称作第一端部区段 40 与弹簧 12 的第二端部区段 42 和 / 或中间区段 43 相比的加宽。
优选地， 第一端部区段 40 的宽度沿从中间区段 43 到保持装置 16 的方向持续增 大。这也可以称作弹簧 12 与保持装置 16 的实心 V 形弹簧连接。
在第一端部区段 40 上或者在第一端部区段 40 中设置有构造为 x-ducer 的第一传 感器装置 22 的第一 p 掺杂压力单元 34a 和构造为 x-ducer 的第二传感器装置 24 的第二 p 掺杂压力单元 34a。充当传感器装置 22 和 24 的 x-ducer 中的每一个被如此设计， 使得作用 到从属的 p 掺杂压力单元 34a 上的机械应力导致垂直于电流 j 定向的电压 U 的变化， 电流
j 被引导通过所述 p 掺杂压力单元 34a。优选地， 垂直于电流 j 地测量电压 U 的变化。
在沿单晶硅的 110 晶体方向的弹簧 12 的纵轴线 10 中， 有利地引导电流 j 如此通 过 p 掺杂压力单元 34a， 使得电流 j 以相对于纵轴线 10 成 45°的角度定向。因此， 通过 p 掺杂压力单元 34a 的电流 j 沿 100 晶体方向定向。
可在第一传感器装置 22 的 p 掺杂压力单元 34a 中实现电流 j 的这种有利定向， 其 方式是， 第一电流供给线路 44 和第二电流供给线路 46 如此接触第一传感器装置 22 的 p 掺 杂压力单元 34a， 使得两个电流供给线路 44 和 46 之间的最小距离沿 100 晶体方向延伸。附 加地， 第二电流供给线路 46 和第三电流供给线路 48 可以如此接触第二传感器装置 24 的 p 掺杂压力单元 34a， 使得两个电流供给线路 46 和 48 之间的最短距离沿 100 晶体方向定向。 通过电流供给线路 44 至 48 与电流源的适当连接， 可以确保足够的电流 j 流过两个传感器 装置 22 和 24 的 p 掺杂压力单元 34a。例如电流供给线路 44 和 48 可以连接到电流源的正 极上， 而电流供给线路 46 可以连接到电流源的负极上。但对于本领域技术人员而言， 也可 以通过图 4 得出电流供给线路 44 至 48 的其他可能极性。
通过由共同的第二电流供给线路 46 接触两个传感器装置 22 和 24 的两个 p 掺杂 压力单元 34a， 可实现用于两个传感器装置 22 和 24 的两个 p 掺杂压力单元 34a 的电流供给 的电流供给线路 44 至 48 的相对较少数量。因此， 电流供给线路 44 至 48 仅仅在很小的程 度上影响具有两个传感器装置 22 和 24 的两个 p 掺杂压力单元 34a 的弹簧 12 的弹簧坚固 性。这是在这里描述的实施方式相对于现有技术的重要优点， 在现有技术中两个 p 掺杂压 力单元 34a 在两个弹簧上的设置需要更大数量的用于两个 p 掺杂压力单元 34a 的电流供给 的电流供给线路。单晶硅具有高机械稳定性， 但作为半导体也具有相对较高的电阻。为了 使所述电阻保持得较低， 附加地有利地通过弹簧 12 引导数量尽可能少的电流供给线路 44 至 48。
两个电压量取线路 50 和 52 与第一传感器装置 22 的 p 掺杂压力单元 34a 连接。 优 选地， 如此选择两个电压量取线路 50 和 52 的位置， 使得两个电压量取线路 50 和 52 之间的 最小距离沿单晶硅的 010 晶体方向定向。相应地， 两个电压量取线路 54 和 56 可以如此接 触第二传感器装置 24 的 p 掺杂压力单元 34a， 使得两个电压量取线路 54 和 56 之间的最小 距离同样沿 010 晶体方向延伸。因此， 构造用于量取电压 U 的电压量取线路 50 至 56 被如 此构造， 使得沿 010 晶体方向进行电压 U 的量取。这确保了两个传感器装置 22 和 24 的两 个 p 掺杂压力单元 34a 最佳地用于通过以下描述的方式测定作用到两个传感器装置 22 和 24 的两个 p 掺杂压力单元 34a 上的机械应力或者确定关于可调元件和 / 或弹簧 12 的调节 运动和 / 或弯曲运动的信息。
在第一端部区段 40 的 V 形构造的情况下， 可以确保用于两个传感器装置 22 和 24 的两个 p 掺杂压力单元 34a 和线路 44 至 56 的足够的安装面。因为线路 44 至 56 不沿弹簧 12 超出第一端部区段 40， 所述它们几乎不损害弹簧 12 的弹簧坚固性。
两个传感器装置 22 和 24 的两个 p 掺杂压力单元 34a 可以具有与弹簧 12 和保持装 置 16 之间的 ( 虚拟 ) 连接面 26 的相同距离。两个传感器装置 22 和 24 的两个 p 掺杂压力 单元 34a 同样可以具有与优选位于纵轴线 10 上的中点 60 的相同距离。在两个传感器装置 22 和 24 的两个 p 掺杂压力单元 34a 这样设置时， 在绕与纵轴线 10 不平行地定向的旋转轴 线弯曲弹簧 12 时或者在绕所述旋转轴线调节可调元件时， 施加到两个 p 掺杂压力单元 34a上的机械应力几乎是相同的。 与此相对地， 在两个 p 掺杂压力单元 34a 这样设置时， 弹簧 12 绕纵轴线 10 的扭转或者可调元件绕纵轴线 10 的调节导致不同的机械应力作用到两个传感 器装置 22 和 24 的两个 p 掺杂压力单元 34a 上。在两种情况下， 机械应力都包括 110 晶体 方向上的干扰应力。
优选地， 在两个传感器装置 22 和 24 的两个 p 掺杂压力单元 34a 这样设置时， (未 示出的 ) 分析处理装置被设计用于， 在考虑作为第一传感器信号提供的第一传感器装置 22 的第一电压信号和作为第二传感器信号提供的第二传感器装置 22 的第二电压信号的差的 情况下， 确定关于可调元件和 / 或弹簧 12 绕纵轴线 10 的第一调节运动和 / 或弯曲运动的 第一信息。 附加地， 分析处理装置还可以被设计用于， 在考虑第一电压信号和第二电压信号 的平均值的情况下， 确定关于可调元件和 / 或弹簧 12 绕与纵轴线 10 不平行的旋转轴线的 第二调节运动和 / 或弯曲运动的第二信息。通过所述方式可以确保用于确定可靠的第一信 息和可靠的第二信息的相对较少的耗费。
在一个替代实施方式中， 弹簧 12 也可以被如此构造， 使得 ( 在初始位置中 ) 弹簧 12 的纵向 10 沿弹簧材料、 优选硅的 100 晶体方向定向。优选地， 在弹簧 12 这样构造时， 对 于两个传感器装置 22 和 24 分别使用一个 x-ducer， 其与 100 晶体方向或弹簧 12 的纵向 10 平行地定向。如果两个传感器装置 22 和 24 具有 n 掺杂电阻， 则它们优选以在图 4 中示出 的方式定向。在使用用于两个传感器装置 22 和 24 的 p 掺杂电阻时， 其定向优选旋转 45°。 在所有在这里列举的实施方式中， 两个传感器装置 22 和 24 的压阻元件设置在沿 100 晶体 方向构造的弹簧 12 的以下区域中 ： 在所述区域中在弹簧 12 弯曲和 / 或扭转时出现最大的 机械应力。 图 5 示出微机械构件的第四实施方式的弹簧。
在示出的弹簧 12 中， 作为图 4 的实施方式的补充， 在第一端部区段 40 内构造有穿 通的槽口 62， 所述槽口将第一端部区段 40 划分为第一臂 64 和第二臂 66。优选地， 两个臂 64 和 66 构成 V 形结构。
优选地， 第一传感器装置 22 的 p 掺杂压力单元 34a 设置在第一臂 64 上或第一臂 64 中而第二传感器装置 24 的 p 掺杂压力单元 34a 设置在第二臂 66 上或第二臂 66 中。在 绕纵轴线 10 和 / 或绕与纵轴线 10 不平行的其他旋转轴线调节可调元件时， 在第一端部区 段 40 内构造穿通的槽口 62 在此情况下导致作用到两个传感器装置 22 和 24 的两个 p 掺杂 压力单元 34a 上的机械应力的增强。因此， 两个传感器装置 22 和 24 的两个 p 掺杂压力单 元 34a 有针对性地设置在弹簧 12 扭转和 / 或弹簧 12 绕旋转轴线弯曲时具有相对较高的机 械应力的弹簧区段上。通过所述方式可以更精确地确定第一信息和第二信息。
图 6 示出微机械构件的第五实施方式的弹簧。
示出的弹簧 12 如此由单晶硅结构化形成， 使得纵轴线 10 沿单晶硅的 110 晶体方 向定向。( 未绘出的 ) 可调元件通过弹簧 12 与保持装置 16 连接。优选地， 弹簧 12 与保持 装置 16 的至少一个子单元和 / 或可调元件的至少一个子单元一体地构造。
弹簧 12 的与保持装置 16 相邻设置的第一端部区段 40 相对于朝着可调元件定向 的第二端部区段 42 和 / 或中间区段 43 加宽。在图 6 的示出的示例中， 第二端部区段 42 和 中间区段 43 具有 10 至 20μm 的平均宽度。与此相对地， 第一端部区段 40 的两个外侧面彼 此的距离在 80 至 150μm 之间。
在第一端部区段 40 中构造有 ( 穿通的 ) 槽口 62， 所述槽口将第一端部区段 40 划 分为第一臂 70、 第二臂 72 和连接梁 74。优选地， 连接梁 74 如此连接第一臂 70 和第二臂 72， 从而构成 U 形结构。特别地， 第一臂 70 可以与第二臂 72 平行地定向。
在示出的弹簧 12 中， 第一传感器装置 22 至少部分在构造在第一臂 70 上。第一传 感器装置 22 是具有四个 p 掺杂电阻 76b 至 82b 的惠斯通电桥。第一 p 掺杂电阻 76b 和第 二 p 掺杂电阻 78b 设置在第一臂 70 上。第三 p 掺杂电阻 80b 和第四 p 掺杂电阻 82b 优选 如此设置在保持装置 16 上， 使得它们位于第一臂 70 的固定区域内或者附近。
第一电流供给线路 84 接触第一传感器装置 22 的第一 p 掺杂电阻 76b。此外， 第一 p 掺杂电阻 76b 通过测量线路 86 与第一传感器装置 22 的第三 p 掺杂电阻 80b 连接。第二 电流供给线路 88 也与第一传感器装置 22 的第三 p 掺杂电阻 80b 连接。第一电流供给线路 84 和第二电流供给线路 88 如此接触第一传感器装置 22 的第一 p 掺杂电阻 76b 和第三 p 掺 杂电阻 80b， 使得电流 j 沿 110 晶体方向、 即与弹簧 12 的纵轴线 10 平行或垂直地流过第一 传感器装置 22 的第一 p 掺杂电阻 76b 和第三 p 掺杂电阻 80b。
第一传感器装置 22 的第二 p 掺杂电阻 78b 与第三电流供给线路 90 和第二测量线 路 92 连接。第二测量线路 92 将第一传感器装置 22 的第二 p 掺杂电阻 78b 与第四 p 掺杂 电阻 82b 连接， 第四电流供给线路 94 也与第四 p 掺杂电阻 82b 连接。第三电流供给线路 90 和第四电流供给线路 94 如此接触第一传感器装置 22 的第二 p 掺杂电阻 78b 或第四 p 掺杂 电阻 82b， 使得电流 j 与弹簧 12 的纵轴线 10 平行或垂直地流过第一传感器装置 22 的第二 p 掺杂电阻 78b 和第四 p 掺杂电阻 82b。因此， 确保了沿单晶硅的 110 晶体方向引导电流 j。 例如， 第一电流供给线路 84 与电流源的正极连接， 而第二电流供给线路 88 与电流 源的负极连接。在此情况下， 有利地将第三电流供给线路 90 连接到电流源的负极上并且将 第四电流供给线路 94 连接到电流源的正极上。
第一测量线路 86 和第二测量线路 92 被设计用于量取第一传感器 22 的四个 p 掺 杂电阻 76b 至 82b 上的电阻 R 或者电阻变化， 作为第一传感器信号。因为具有四个 p 掺杂 电阻 76b 至 82b 的惠斯通电桥的功能对于本领域技术人员而言是已知的， 所以在这里不更 详细地对此进行介绍。
在弹簧 12 上还设置有第二传感器装置 24， 所述第二传感器装置 24 被构造为具有 四个 p 掺杂电阻 96b 至 102b 的惠斯通电桥。优选地， 第二传感器装置 24 的四个 p 掺杂电 阻 96b 至 102b 至少部分地位于连接梁 74 上。特别地， 第一 p 掺杂电阻 96b 和第二 p 掺杂 电阻 98b 可以位于纵轴线 10 的第一侧上。在此情况下， 第三 p 掺杂电阻 100b 和第四 p 掺 杂电阻 102b 优选设置在纵轴线 10 的第二侧上。
在示出的示例中， 第二传感器装置 24 的第一 p 掺杂电阻 96b 与第一电流供给线路 84 和第三测量线路 104 接触。第三测量线路 104 将第二传感器装置 24 的第一 p 掺杂电阻 96b 和第三 p 掺杂电阻 100b 连接。第五电流供给线路 106 与第三 p 掺杂电阻 100b 连接。 优选地， 第一电流供给线路 84 和第五电流供给线路 106 如此接触第一 p 掺杂电阻 96b 或第 三 p 掺杂电阻 100b， 使得电流 j 与纵轴线 10 垂直地流过第二传感器装置 24 的 p 掺杂电阻 96b 和 100b。在此情况下， 流过 p 掺杂电阻 96b 和 100b 的电流 j 沿弹簧 12 的单晶硅的 110 晶体方向定向。如果第一电流供给线路 84 与电流源的正极连接， 则第五电流供给线路 106 与电流源的负极连接。
此外， 第三电流供给线路 90 接触第二传感器装置 24 的第二 p 掺杂电阻 98b， 所述 第二 p 掺杂电阻 98b 附加地与第四测量线路 108 连接。第四测量线路 108 将第二传感器装 置 24 的第二 p 掺杂电阻 98b 和第四 p 掺杂电阻 102b 连接。此外， 第六电流供给线路 110 从 第二传感器装置 24 的第四 p 掺杂电阻 102b 延伸至电流源。如果第三电流供给线路 90 接 触负极， 则第六电流供给线路 110 与电流源的正极连接。
第三电流供给线路 90 和第六电流供给线路 110 也可以如此接触第二传感器装置 24 的为其分配的 p 掺杂电阻 98b 和 102b， 使得电流 j 沿 110 晶体方向流过 p 掺杂电阻 98b 和 102b。通过所述方式可以确保构造为惠斯通电桥的第二传感器装置 24 的有利且可靠的 运行。也可以通过第三测量线路 104 和第四测量线路 108 量取 p 掺杂电阻 96b 至 102b 上 的电阻 R/ 电阻变化作为第二传感器信号。
本领域技术人员借助图 6 可知， 两个传感器装置 22 和 24 至少部分地设置在相同 的弹簧 12 上具有以下优点 ： 需要相对较少数量的用于向 p 掺杂电阻 76b 至 82b 和 96b 至 102b 供电的电流供给线路 84、 88、 90、 94、 106 和 110。通过所述方式可以确保 ： 弹簧 12 的弯 曲坚固性和可调元件的良好可调节性几乎不受电流供给线路 84、 88、 90、 94、 106 和 110 的影 响。同样可以确保 ： 弹簧 12、 尤其是第二端部区段 42 和 / 或中间区段 43 的弯曲和 / 或可 调元件的调节几乎不或者仅仅略微地影响可能也压阻反应的电流供给线路 84、 88、 90、 94、 106 和 110。附加地， 通过所述方式可减少用于构成电流供给线路 84、 88、 90、 94、 106 和 110 的工作耗费。 以下描述如何在考虑第一传感器装置 22 的第一传感器信号和第二传感器装置 24 的第二传感器信号的情况下以少量的耗费并且可靠地确定关于弹簧 12 和 / 或可调元件的 调节运动和 / 或弯曲运动的信息 ：
由于第一端部区段 40 中的穿通槽口 62， 弹簧 12 的弯曲导致两个臂 70 和 72 与连 接梁 74 上的机械应力增强。在弹簧 12 绕纵轴线 10 扭转时， 在连接梁 74 中出现相对较高 的机械应力， 而在两个臂 70 和 72 中引起的机械应力保持相对较低。因此， 在弹簧 12 绕纵 轴线 10 扭转时出现的机械应力主要影响第二传感器装置 24 的第二传感器信号。因此， 微 机械构件的 ( 未绘出的 ) 分析处理装置有利地被设计用于根据第二传感器信号确定关于弹 簧 12 和 / 或可调元件绕纵轴线 10 的第一调节运动和 / 或弯曲运动 ( 扭转 ) 的第一信息。
在绕与纵轴线 10 不平行的旋转轴线调节可调元件以及与此相关联地绕所述旋转 轴线弯曲弹簧 12 时， 相对于连接梁 74 中的机械应力增强臂 70 和 72 中的机械应力。特别 地， 当所述旋转轴线与纵轴线 10 垂直地定向时， 弹簧 12 绕所述旋转轴线的弯曲导致臂 70 和 72 中相对较高的机械应力， 而连接梁 74 中所触发的机械应力保持相对较低。
因此， 第二传感器装置 24 如此设置在弹簧 12 上， 使得可通过第二传感器信号良好 地确定弹簧 12 绕纵轴线 10 的扭转， 通过第一传感器装置 22 至少部分地设置在第一臂 70 上或第一臂 70 中可以确保 ： 虽然弹簧 12 绕纵轴线 10 的扭转几乎不引起作用到四个 p 掺杂 电阻 76b 至 82b 上的机械应力， 但弹簧 12 绕旋转轴线的弯曲导致作用到第一传感器装置 22 的四个 p 掺杂电阻 76b 至 82b 上的相对较高的机械应力。因此， 分析处理装置优选被设计 用于根据第一传感器信号确定关于弹簧 12 和 / 或可调元件绕旋转轴线的调节运动和 / 或 弯曲运动的第二信息。
在弹簧 12 的替代构造中， 纵轴线 10 可以沿 100 晶体方向定向。优选地， 传感器装
置 22 和 24 在此情况下包括具有在图 6 示出的设置和定向的 n 掺杂电阻。只要四个 p 掺杂 电阻 76b 至 82b 和 96b 至 102b 分别用于传感器 22 和 24， 则 p 掺杂电阻 76b 至 82b 和 96b 至 102b 的定向相应匹配。
图 7 示出微机械构件的第六实施方式的弹簧。
示出的弹簧 12 如此由单晶硅结构化形成， 使得弹簧 12 的纵轴线 10 沿 110 晶体方 向延伸。弹簧 12 的与保持装置 16 相邻构造的第一端部区段 40 的最小宽度大于弹簧 12 朝 着可调元件定向的第二端部区段 42 和 / 或中间区段 43 的最小宽度。例如， 第二端部区段 42 和 / 或中间区段 43 的平均宽度在 10 至 20μm 之间。与此相对地， 第一端部区段 40 的宽 度随着与保持装置 16 的距离的增大而不断减小， 其中， 所述宽度尤其在 50 至 150μm 的范 围内。
在第一端部区段 40 中构造有穿通的槽口 62， 所述槽口 62 将第一端部区段 40 划分 为第一臂 64 和第二臂 66。优选地， 两个臂 64 和 66 构成 V 形结构。
在示出的弹簧 12 上至少部分地构造有第一传感器装置 22， 第二传感器装置 24， 电 流供给线路 84、 88、 90、 94、 106 和 110 以及测量线路 86、 92、 104 和 108。但是， 与以上实施方 式不同， 传感器装置 22 和 24 构造为具有各四个 n 掺杂电阻 76c 至 82c 或 96c 至 102c 的惠 斯通电桥。
电流供给线路 84、 88、 90、 94、 106 和 110 如此接触为其分配的电阻 76c 至 82c 和 96c 至 102c， 使得电流 j 以相对于弹簧 12 的沿 110 晶体方向定向的纵轴线 10 成 45°的角度流 过电阻 76c 至 82c 和 96c 至 102c 中的每一个。因此， 流过电阻 76c 至 82c 和 96c 至 102c 的电流 j 的定向对应于图 3C 的有利的定向。相应地， 测量线路 86、 92、 104 和 108 也被如此 构造， 使得以相对于纵轴线 10 或者相对于 110 晶体方向成 45°的角度进行电阻 R/ 电阻变 化的测量。电流供给线路 84、 88、 90、 94、 106 和 110 和测量线路 86、 92、 104 和 108 满足以上 已经描述的功能。因此， 在这里不进一步描述电流供给线路 84、 88、 90、 94、 106 和 110 和测 量线路 86、 92、 104 和 108 的功能。
通过第一端部区段 40 的 V 形结构可以确保 ： 足够的安装面可供用于根据 n 掺杂 电阻 76c 至 82c 和 96c 至 102c 沿 100 晶体方向的优选定向在第一臂 64 上施加 n 掺杂电阻 76c 至 82c 以及在第二臂 66 上施加 n 掺杂电阻 96c 至 102c。此外， 还可以确保用于形成电 流供给线路 84、 88、 90、 94、 106 和 110 和测量线路 86、 92、 104 和 108 的足够大的安装面。
在弹簧 12 绕纵轴线 10 扭转时， 作用到 n 掺杂电阻 76c 至 82c 上的机械应力明显 不同于施加到 n 掺杂电阻 96c 至 102c 上的机械应力。出于这个原因， 第一传感器信号和第 二传感器信号之间的差特别适于确定关于弹簧 12 和 / 或可调元件绕纵轴线 10 的第一调节 运动和 / 或弯曲运动的第一信息。与此相对地， 弹簧 12 绕旋转轴线的弯曲导致作用到 n 掺 杂电阻 76c 至 82c 和 96c 至 102c 上的几乎相同的机械应力。
因此， 分析处理装置优选地被设计用于在考虑第一传感器信号和第二传感器信号 的差的情况下确定第一信息以及在考虑第一传感器信号和第二传感器信号的平均值的情 况下确定第二信息。
在一个替代的实施方式中， 具有子单元 70 至 74 的弹簧 12 的纵轴线 10 可以沿构 造弹簧 12 的硅材料层的 100 晶体方向定向。在此情况下， 传感器装置 22 和 24 至少之一的 p 掺杂电阻根据图 7 相对于纵轴线 10 定向。如果传感器装置 22 和 24 至少之一包括 n 掺杂电阻 76c 至 82c 和 96c 至 102c， 则它们相对于在图 7 中示出的定向旋转 45°地设置。在两 种情况下， 传感器装置 22 和 24 可以设置在最大机械应力的范围内。
借助于以上所述的实施方式之一确定的关于弹簧 12 和 / 或可调元件的调节运动 和 / 或弯曲运动的信息可以用于控制和 / 或检验微机械构件的驱动。对于微机械构件的驱 动的调节控制， 可调元件的当前位置的精确探测是有利的。 作为替代方案或补充方案， 也可 以使用由分析处理装置确定的信息来检验可调元件是否已被可靠置于优选位置中。因此， 通过分析由分析处理装置提供的信息可在将可调元件调节到优选位置中时实现更好的精 确度。
在构造为传感器的微机械构件中， 由分析处理装置提供的信息也可以用于测定 / 确定关于作用到可调元件上的外力的传感器信息。因此， 在这里描述的微机械构件既可用 作执行元件也可用作传感器。
根据以上所述的两种实施方式， 对于本领域技术人员而言， 传感器装置 22 和 / 或 24 的以下构造也是显而易见的 ： 取代惠斯通电桥而使用单个电阻和 / 或半桥。同样根据附 图， 具有至少一个设置在弹簧的固定区域上或固定区域中的压阻传感器元件的实施方式对 于本领域技术人员而言显而易见的。因此， 不进一步介绍传感器装置 22 和 / 或 24 的这种 构造和设置可能性。
本领域技术人员同样可知， 传感器装置 22 和 / 或 24 也可以包括不同的压阻传感 器元件。为此不再描述以上实施方式的这种组合。