微机械结构元件和用于微机械结构元件的相应检查方法

摘要

本发明提供了一种微机械结构元件和一种用于微机械结构元件的相应检查方法。微机械结构元件包括：至少一个第一区域(1)，所述至少一个第一区域通过一弹簧装置(2a)与一第二区域(100)弹性连接；一布置在所述弹簧装置(2a)中和/或上的电阻装置(R；R1；R″；R″'；R1、R2、R0)，所述电阻装置能够在所述弹簧装置(2a、2b；2a'、2a″、2b'、2b″；22-25)损坏时至少部分被中断；一检测装置(50；50')，所述检测装置与所述电阻装置(R)电连接，用于检测所述电阻装置(R；R1；R″；R″'；R1、R2、R0)的中断和用于产生相应的检测信号(S)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种微机械结构元件和一种用于微机械结构元件的相应检 查方法。

背景技术

虽然原理上可以应用到任意的微机械结构元件上，但是本发明和本发 明基于的问题关于MEMS(微机电系统)微反射镜装置来阐释。

DE 10 2008 000 030 A1公开了一种用于微机械静电调节装置的制造方 法和相应的微机械静电调节装置，其中，反射镜元件通过弹簧安置到一固 定区域上。

MEMS微反射镜可能在运行中或在过载时经历裂缝和/或断裂形式的损 坏。这样的损坏可以引发对于人类和机器的安全性上重要的问题，如果这 些损坏不能被及时识别的话。

为了预防这类危险而提出：设置一监控方法，用于探测这类MEMS微 反射镜装置的损坏。

例如，在MEMS微反射镜装置或另外的MEMS结构如致动器或传感器 的情况下，在总模块中装入光学监控单元。在此，通过能运动的MEMS结 构反射的光射线的改变可以通过光电二级管被接收。在损坏情况下识别出 光电二极管上的信号改变并且这些信号改变被传递给一监控专用集成电 路。该专用集成电路然后引起光源、例如激光源的紧急断开或断开。

当所述微机械结构元件包含形式为压阻式桥电路的一探测部件时，根 据本发明的电阻装置可以通过如下方式来实现，即，所述探测部件在微机 械结构元件的敏感部位上导向，它在该敏感部位损坏时中断。在该情况下， 损坏情况通过探测信号、例如桥输出电压的失效而直接能察觉到。

发明内容

本发明提供了一种根据权利要求1所述的微机械结构元件和一种根据 权利要求11所述的用于微机械结构元件的相应检查方法。

优选的改进方案是从属权利要求的主题。

发明优点

基于本发明的构思在于沿着微机械结构元件的一敏感的弹簧布置一电 阻装置，所述电阻装置例如是植入的压阻电阻或施加的金属电阻的形式。

金属电阻例如可以由铜、铝或另外的金属合金制成。也可以是硅化 (salizidierter)电阻、多晶硅导体线路电阻或由微机械结构元件的弹簧装置 上的外延(epitaktisch)沉积的多晶硅制成的电阻。

在弹簧装置的损坏情况，例如断裂或裂缝时，施加在电阻装置上的电 压或穿过其流动的电流剧烈变化。所述电流或电压变化可以利用电流测量 装置或电压测量装置来接收。相应的检测信号可以被继续导引到一专用集 成电路上，用于触发光源的紧急断开或用于断开光源。

根据本发明的电阻装置的使用相对于本身公知的评价电路的主要优点 是断裂探测的速度，所述本身公知的评价电路评价光学信号的时间上的变 化，以便通过分析例如频率部分的变化推断出故障。另一优点是在整个过 程中的简单可实现性。

根据一优选的实施方式，所述第一区域是一固定区域并且所述第二区 域是一能弹性偏移的反射镜区域。

根据另一优选的实施方式，所述第一区域是一能弹性偏移的驱动区域 并且所述第二区域是一能弹性偏移的反射镜区域。

根据另一优选的实施方式，所述电阻装置在所述第一区域上延伸，从 而使得所述电阻装置也能够在所述第一区域损坏时中断。因此也可以连续 地监控所述第一区域。

根据另一优选的实施方式，所述电阻装置蛇形地在所述第一区域上导 向。这使监控区域变大。

根据另一优选的实施方式，所述电阻装置在所述第一区域上与所述检 测装置连接。

根据另一优选的实施方式设置所述检测装置用于通过所述电阻装置执 行温度检测。由此，所述电阻装置也可以同时使用作为集成在芯片中的温 度传感器元件。在此情况下使用温度系数(Temperaturkoeffizient)用于温 度测量。在此要注意：被施加的金属电阻的温度系数一般明显小于扩散进 的压阻电阻的温度系数。

根据另一优选的实施方式设置所述检测装置用于通过所述电阻装置执 行光强度测量。由此，所述电阻装置也可以同时使用作为集成在芯片中的 光传感器元件。在此情况下使用了掺杂的半导体的光电效应。在此要注意 的是：施加的金属电阻不显示光电效应。

根据另一优选的实施方式，所述弹簧装置具有第一区段和第二区段， 并且其中，所述电阻装置在所述第一区段和所述第二区段中不同地构造并 且以如下方式与所述检测装置接线，即，所述检测装置在所述第一区段中 的所述电阻装置中断时提供第一检测信号并且在第二区段中的电阻装置中 断时提供与第一检测信号不同的第二检测信号。因此可以给出局部的失效 分析或失效警告。

根据另一优选的实施方式，所述检测装置设计用于：将所述检测信号 无线地向外传递，尤其是传递到一移动电话上。故障从检测装置的转达可 以无线地进行，例如为了在一外部的显示器、例如移动电话的显示器上显 示故障。也可行的是：故障通过SMS或E-Mail转达给制造者，以便指出故 障、危险或弊端用于在必要时执行统计学分析。

附图说明

下面参照在示意图中给出的实施例详细阐释本发明。其中：

图1根据本发明的第一实施方式示出了用于阐释用于微机械结构元件 的检查方法和相应的微机械结构元件的示意横截面视图；

图2根据本发明的第二实施方式示出了用于阐释用于微机械结构元件 的检查方法和相应的微机械结构元件的示意横截面视图；

图3根据本发明的第三实施方式示出了用于阐释用于微机械结构元件 的检查方法和相应的微机械结构元件的示意横截面视图；

图4根据本发明的第四实施方式示出了用于阐释用于微机械结构元件 的检查方法和相应的微机械结构元件的示意横截面视图；

图5根据本发明的第五实施方式示出了用于阐释用于微机械结构元件 的检查方法和相应的微机械结构元件的示意横截面视图；和

图6根据本发明的第六实施方式示出了用于阐释用于微机械结构元件 的检查方法和相应的微机械结构元件的示意横截面视图。

具体实施方式

在附图中，相同的附图标记表示相同或功能相同的元件。

图1根据本发明的第一实施方式示出了用于阐释用于微机械结构元件 的检查方法和相应的微机械结构元件的示意横截面视图。

在图1中，附图标记1示出了一微机械微反射镜区域，该微机械微反 射镜区域通过弹簧2a、2b与一固定区域100，例如一衬底区域连接。在节 点K1和K2之间，形式为窄条的压阻电阻R扩散到区域1、100和弹簧2a、 2b的材料，例如硅中。

节点K1、K2通过电导体线路l1、l2与一电检测装置50连接。该检测 装置50例如包含一电压源和一电流测量装置，它们串联地与导体线路l1、 l2连接。

在弹簧2a、2b断裂或部分断裂的情况下，由电流测量装置检测到的电 流强度显著地改变，紧接着可以产生相应的检测信号S。

所述检测信号S例如可以造成(未示出的)激光源的紧急断开或断开， 该激光源指向到微反射镜区域1上。

向外地，例如到一用于显示所述检测信号S的智能手机或另一移动电 话上的无线传递也是可能的。

因为电阻装置R也在所述微反射镜区域1上被导向，所以也在涉及的 区域中可以检测微反射镜区域1的裂缝或者说断裂。

图2根据本发明的第二实施方式示出了用于阐释用于微机械结构元件 的检查方法和相应的微机械结构元件的示意横截面视图。

在根据图2的第二实施方式中，分别施加两个导体线路到节点K1、K2 上，确切地说导体线路l1'、l1″施加到第一节点K1上并且导体线路l2'、l2″ 施加到第二节点K2上。

检测装置50'在该情况下包含一电流源，该电流源通过导体线路l1'、l2' 馈入穿过电阻装置R的电流。此外，检测装置50'包含一电压测量装置，该 电压测量装置通过导体线路l1″和l2″测量电阻装置R上的电压降。在弹簧 2a、2b或微反射镜区域1的断裂或裂缝的情况下可以通过检测到的电压改 变产生测量信号S。

图3根据本发明的第三实施方式示出了用于阐释用于微机械结构元件 的检查方法和相应的微机械结构元件的示意横截面视图。

在根据图3的第三实施方式中，微反射镜区域1在相对置的侧上分别 通过两个平行的弹簧2a'、2a″或2b'、2b″与所述固定区域100连接。

电阻装置R'在该情况下在节点K1'、K2'之间延伸，这些节点两个都处 在固定区域100的在图3中示出的上侧面上。

所述电阻装置R'例如可以是扩散的或溅射的电阻，该电阻从节点K1' 出发，通过弹簧2a'、微反射镜区域1向弹簧2b'延伸并且在那里返回地通过 弹簧2b'和反射镜区域1向弹簧2b″延伸，在该弹簧之后，其反转并且返回 地通过弹簧2b″和微反射镜区域1向弹簧2a″延伸并且从那里至节点K2'。

如在第一实施方式中那样，检测装置50设置一电压源和一与其串联的 电流测量装置用于在损坏状态下产生检测信号S。

图4根据本发明的第四实施方式示出了用于阐释用于微机械结构元件 的检查方法和相应的微机械结构元件的示意横截面视图。

在根据图4的第四实施方式中，与根据图1的第一实施方式不同地设 置有一压阻电阻R″，该压阻电阻在微反射镜区域的范围中蛇形地或者说曲 折形地构造，从而使得也在该区域1中可以大面积地通过检测装置50进行 裂缝探测或断裂探测。

在其它方面，结构相同于第一实施方式。

图5根据本发明的第五实施方式示出了用于阐释用于微机械结构元件 的检查方法和相应的微机械结构元件的示意横截面视图。

在根据图5的第五实施方式中设置有第一区域1a和第二区域1b，第一 区域作为驱动区域起作用，第二区域作为微反射镜区域起作用。

所述驱动区域1a通过弹簧21、26与(未示出的)固定衬底区域连接。 所述驱动区域1a例如可以利用其上设置的(未示出的)线圈装置相对于衬 底区域偏移并且通过弹簧21、26弹性回调。所述微反射镜区域1b通过具 有弹簧22、23的第一区段并且通过具有弹簧24、25的第二区段与微反射 镜区域1b连接。通过共振效应可以由驱动区域1a弹性偏移所述微反射镜 区域1b。

压阻电阻装置R″'从第一节点K1″出发，穿过弹簧26、25、24、微反射 镜区域1b和弹簧23、22、21引导至节点K2″地构造。节点K1″、K2″通过 导体线路l1、l2与评价装置50连接，该评价装置如在上面描述的第一实施 例那样构造。

通过该布置，弹簧21至26以及微反射镜区域1b的断裂可以通过评价 装置来检测。

图6根据本发明的第六实施方式示出了用于阐释用于微机械结构元件 的检查方法和相应的微机械结构元件的示意横截面视图。

在根据图6的第六实施方式中，在节点K2″和处在微反射镜区域1b上 的节点K1之间构造有第一电阻R1。在节点K1″和节点KR之间构造有第二 电阻R2，该第二电阻具有与电阻值R1不同的电阻值。

平行于电阻R2从节点K3″出发向节点KR去引导地构造有第三电阻 R0，该第三电阻通过导体线路l3与地电位M连接。

在该实施方式中，在具有弹簧21、22、23的第一区段的范围中的断裂 或者说裂缝可以与具有弹簧24、25、26的第二区段中的断裂不同，这是因 为在评价装置50的电流测量装置中由此产生了不同的电流改变。

因此可以根据在第一弹簧区域或第二弹簧区域中的损坏的不同而产生 不同的检测信号S1、S2。

这例如可以为了诊断目的和为了统计学地评价出现的故障而在应用或 制造时被使用。

虽然本发明根据微反射镜装置来阐释，但是本发明不限制与此，而是 也可以应用于具有弹簧元件的另外的微机械结构元件，例如用于传感器或 致动器。

也可以仅示例性地和任意地改变所示的几何形状。