微机械结构制造技术

微机械结构(100)，具有：至少一个可弹性变形的第一区域(10)，该区域至少分段地具有一个定义的压电掺杂的第二区域(10a)；至少一个第四区域(30)，在第二区域(10a)内产生的电荷可导出到该区域中；和至少一个与第二和第四区域(10a,30)电连接的第三区域(20)，在该区域中流过的电流转换成热能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种微机械结构。另外，本专利技术涉及一种用于制造微机械结构的方法。
技术介绍
现今，微型机电系统(英文microelectromechanicalsystemsMEMS)广泛应用在非常多的产品(例如汽车领域中的惯性传感器)中。在这种系统中，主要由硅制造的精工机械结构与高精密电子电路组合，以便以微型化的方式实现不同的功能。在上述MEMS系统中常使用运动的或者遭受机械应力的结构。在此，在传感器应用中从结构的振动、形式、位置等得出各种不同的测量参数(例如加速度、旋转速率、压力等)。在促动器应用中，上述特性用于影响周围环境。为了能够实现所述功能，所述结构必须是可机械变形的。但是，可变形的结构通常既可能经历有意的又可能经历无意的变形和振动。有意的变形和振动对于该功能来说是必要的，其中，无意的变形和振动由于物理原因而产生。避免、减少或者调节有意和无意变形的特征及振动的特征可能是开发费用的重要部分。在此必须考虑硅的机械特性，其中，硅在机械方面可非常好地应变，但仅具有非常小的固有阻尼。因此重要的是，减少或减振无意的变形和振动，以此尽可能不影响设定的功能性。上述变形和振动的优化可以通过不同的技术手段来进行。例如从DE102009045541A1中已知，为此目的设置机械止挡。然而，机械止挡仅沿一定方向并且仅在临界振幅的情况下才起作用，但对系统施加重要影响，这可能损害功能。此外已知，为此目的使用介质(气体、蒸汽、液体等)(参见例如史蒂芬.特里，“具有内置阻尼的微型硅加速度计”，固态传感器和促动器研讨，技术文摘，1988，美国希尔顿黑德岛，114-116页：StephenTerry,\Aminiaturesiliconaccelerometerwithbuilt-indamping\,SolidStateSensorandActorWorkshop,TechnicalDigest,1988,HiltonHeadIsland,U.S.A.,Seiten114-116)。然而，介质在非临界振幅时也是有效的，由此仅能够限制地实现对无意振动模式的选择式阻尼。此外，为此目的使用用于激励微机械结构的电场和/或磁场(参见例如马丁.汉德曼，“借助于电容信号转换和力反馈的微型机电系统(MEMS)动态调节”，慕尼黑工业大学博士论文，2002年，MartinHandtmann\DynamischeRegelungmikroelektromechanischerSysteme(MEMS)mitHilfekapazitiverSignalwandlungundKraftrückkopplung,DissertationTUMünchen,2002)。这些场可以高精度地控制变形和振动，但仅沿一定方向起作用，其中，需要大面积的固定的结构。对振动的控制需要将能量导出。在此，能量在止挡的情况下通过机械变形、在上述介质的情况下通过流动损失和在上述场的情况下通过反向场来耗散能量。在所谓的“能量-收获”中也提出一种能量耗散(参见例如W.j.Choi,Y.Jeon,J.-H.Jeon,R.Sood,S.G.Kim“基于薄膜压电悬臂的能量收获MEMS设备”，电子陶瓷杂志，2006年，543-548页，W.J.Choi,Y.Jeon,J.-H.Jeon,R.Sood,S.G.Kim,\EnergyharvestingMEMSdevicebasedonthinfilmpiezoelectriccantilevers\,JournalofElectroceramics,2006,Seiten543-548)。在那里提出的设备中，电能从有针对性产生的振动中产生。当例如结构的过载、疲劳、非线性、不可逆的错位等实现了不希望的作用时，在没有所述方法的情况下，在系统中可能会出现故障。
技术实现思路
因此本专利技术的任务是，提供一种用于微机械结构的限定减振的改进装置。根据第一方面，该任务借助微机械结构来解决，该微机械结构具有：-至少一个可弹性变形的第一区域，该区域至少区段地具有限定地压电掺杂的第二区域；-至少一个第四区域，可将在第二区域中产生的电荷导出到该区域中；和-至少一个与第二和第四区域电连接的第三区域，在该区域中，流过的电流可转换成热能。通过根据本专利技术的微机械结构能够有利地将能量与微机械结构的寄生振动脱耦。电能由振动元件的振动能量产生，该振动能量从机械能中被减除并且被转换成热能，由此可以较快地无损害地进行。结果，以这种方式可以减振机械运动。所述效果可以通过在机械结构的选出的区域中有目的地掺杂来执行。根据第二方面，该任务借助用于制造一种微机械结构的方法来解决，该方法具有如下步骤：a)构造至少一个可弹性变形的第一区域；b)在第二区域中，至少区段地压电掺杂第一区域；c)导电掺杂至少一个第三区域；d)构造第四区域，在第二区域内产生电荷可导出到该区域中；和e)电连接第二、第三和第四区域。微机械结构或方法的优选实施方式是从属权利要求的主题。微机械结构的实施方式的特征在于，第三区域可导电地掺杂使其具有限定的欧姆电阻值。以这种方式可实现流过的电流可转换成热能的结构。微机械结构的另一个实施方式的特征在于，第四区域具有限定的电容。以这种方式可以实现电流从作为源极作用的、产生电荷的第二区域流到作为漏极作用的、来自源极的电荷流到其中的第四区域，由此，在欧姆掺杂的第三区域中，电荷的能量可转换成热能。以这种方式，在第二和第四区域都可以产生电荷，由此可实现穿过第三区域的交变电流，并且以此支持了改进的减振作用。微机械结构的一个实施方式的特征在于，第二区域和第四区域是压电掺杂的并且至少部分地布置在可弹性变形的第一区域中。以这种方式可支持增大的电压和由此引起的穿过第三区域的增强的交变电流和以此改进的减振作用。微机械结构的另一个优选实施方式的特征在于，第二区域和第四区域是压电掺杂的并且至少部分地分别布置在可不同变形的第一区域中。以这种方式可支持微机械结构的设计多样性。微机械结构的一个有利扩展方案设置，第二和第四区域是压电掺杂的并且这样定位，使得由机械应力在第二和第四区域中产生的电荷具有相反的符号。以这种方式也可支持穿过第三区域的良好的电流，并且以此支持结构的良好的减振作用。此外，由此可实现这些区域的多样化组合。例如，由此能够实现连接第二压电掺杂区域的、空间构造的电阻。结构的一个有利扩展方案设置，第二、第三和第四区域至少是部分重叠地构造。以这种方式实现了能够在电荷源极和电荷漏极之间实现电流的导线结构。结构的一个实施方式的特征在于，区域的电连接具有可导电掺杂的导体线路结构。以这种方式可以将电能量以限定的方式从产生区域经过欧姆掺杂的区域导出到电荷漏极区域。结构的另一个实施方式的特征在于，第三区域空间分布地构造。以这种方式实现了电阻区域的特定构造，该构造可支持节省空间地将电能转换成热能。微机械结构的另一个实施方式的特征在于，第三区域的电阻值与下面参数中的至少一个有关：温度、振幅、振动相位、振动速度、电磁场的大小、外部控制信号。由此有利地实现了与不同参数有关的欧姆掺杂的第二区域的功能方式。以这种方式可有利地支持微机械结构的设计多样性。微机械结构的另一个实施方式设置，第三区域与其他区域连接的电路结构这样构造，使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
微机械结构(100)具有：‑至少一个可弹性变形的第一区域(10),该第一区域至少区段地具有限定地压电掺杂的第二区域(10a)；‑至少一个第四区域(30)，在所述第二区域(10a)中产生的电荷能导出到该区域中；和‑至少一个与所述第二区域(10a)和所述第四区域(30)电连接的第三区域(20)，在该第二区域中，流过的电流能转换成热能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.10 DE 102014210988.41.微机械结构(100)具有：-至少一个可弹性变形的第一区域(10),该第一区域至少区段地具有限定地压电掺杂的第二区域(10a)；-至少一个第四区域(30)，在所述第二区域(10a)中产生的电荷能导出到该区域中；和-至少一个与所述第二区域(10a)和所述第四区域(30)电连接的第三区域(20)，在该第二区域中，流过的电流能转换成热能。2.根据权利要求1所述的微机械结构(100)，其特征在于，所述第三区域(20)能导电地掺杂使其具有限定的欧姆电阻值。3.根据权利要求1或者2所述的微机械结构(100)，其特征在于，所述第四区域(30)具有限定的电容。4.根据上述权利要求中任一项所述的微机械结构(100)，其特征在于，所述第二区域(10a)和所述第四区域(30)是压电掺杂的并且至少部分地布置在所述可弹性变形的第一区域(10)中。5.根据权利要求1至3中任一项所述的微机械结构(100)，其特征在于，所述第二区域(10a)和所述第四区域(30)是压电掺杂的并且至少部分地分别布置在不同的可变形的第一区域中。6.根据上述权利要求中任一项所述的微机械结构(100)，其特征在于，所述第二区域(10a)和所述第四区域(30)是压电掺杂的并且这样定位的，使得通过机械应力在所述第二区域(10)和所述第四区域(30)中产生的电荷具有相反的符号。7.根据上述权利要求中任一项所述的微机械结构(100)，其特征在于，所述第二区域(10a)、所述第三区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·本德施，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE