[發明專利]微機械構件和用于制造微機械構件的方法

有效

• 申請號: 201410424715.X
• 申請日: 2014-08-26
• 公開（公告）號: CN104418290B
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: S·安布魯斯特;H·格魯特杰克;F·沙茨;J·穆霍;F·N·恩吉蒙齊;J·巴德爾;K·德塞爾;R·施特勞布
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81C3/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 侯鳴慧

本發明提供了一種微機械構件和一種用于制造微機械構件的方法。該構件具有：一框架(40)；一板簧(20)，其與所述框架(40)連接，并且板簧具有前側面(F20)和背側面(B20)，背側面與前側面(F20)背離；一反射鏡元件(10)，其布置在板簧(20)的前側面(F20)上并且與所述板簧(20)的前側面(F20)以如下方式連接，即，反射鏡元件(10)能調節地懸掛在框架(40)上；和至少一個壓電條(30、31)，至少一個壓電條與板簧(20)的背側面(B20)連接；其中，通過施加電壓到至少一個壓電條(30、31)上，板簧(20)能夠為了調節反射鏡元件(10)而彈性地變形。

技術領域

本發明涉及一種微機械構件，尤其是一種微機械反射鏡，以及涉及一種用于制造微機械構件，尤其是微機械反射鏡的方法。

背景技術

微機械反射鏡適用于多種應用，例如適用于微投影機或激光雷達裝置。

在US 2011/0002022 A1中描述了一種用于適配光學掃描儀的共振頻率的方法。其中描述了一種光學掃描儀，該光學掃描儀具有帶兩個懸臂梁的主襯底本體、驅動裝置、反射鏡區段和夾緊裝置。反射鏡區段從主襯底本體中結構化出并且懸掛在兩個懸臂梁之間。該反射鏡區段可以就夾緊裝置而言通過以共振頻率激勵主襯底本體來調節。所述共振頻率通過主襯底本體的和/或夾緊裝置的結構上的變化來適配。

在這類光學掃描儀中，反射鏡區段的最大反射鏡面可以基于動態自身變形來限界，這些動態自身變形基于反射鏡面在高共振頻率下的增加的慣性矩來獲得。通常地，為了應用而容忍反射鏡面以待進行反射的光線的波長的10％的大小等級的最大變形。

發明內容

本發明公開了具有權利要求1的特征的微機械構件和公開了具有權利要求10的特征的用于制造微機械構件的方法。

發明優點

基于本發明的認識在于：與微機械板簧連接的并且在其上施加了電壓尤其是交流電壓的壓電條可以引起板簧的彈性變形。基于本發明的構思現在在于：以如下方式構造微機械構件，即，通過板簧的彈性變形能夠調節反射鏡元件，其中，所述反射鏡元件布置在板簧的前側面上。由此也可以很大程度上沒有動態自身變形地轉動具有大的進行反射的表面的反射鏡元件。例如，該進行反射的表面可以為3.5mm2或更多，其中，進行反射的表面的動態自身變形同時例如可以少于可見光的波長的10％或少于0.1μm。

以這種方式可以以非常有效和精確的方式共振式驅動所述微機械反射鏡。也就是說，板簧的彈性變形可以通過利用共振頻率進行的交流電激勵來實現。由此可以比通過靜態效果獲得明顯較強的變形。在此，板簧的共振頻率和板簧的振動模的模譜(Modenspektrum)與板簧的具體設計和與該板簧連接的元件的具體設計相關。

在使用壓電條用于調節功能元件的情況下的能量產量可以為大致90％，因為例如與磁性驅動裝置相比，在比例上可以產生明顯較少的焦耳熱。此外可以通過使用壓電條實現特別小的進而成本低廉的結構形式。

通過構造特別薄的壓電條可以減少該壓電條的機械負載，尤其是機械應力。對于板簧的有效變形也可以是有利的，如果壓電條構造有如構造為條的板簧那樣的類似厚度的話。

作為用于壓電條的材料尤其合適的是鋯鈦酸鉛壓電陶瓷(PZT)。板簧可以由任何彈性材料制成，例如由金屬或玻璃制成，優選由硅或者說多晶硅或多晶體(Epipoly)制成。所述板簧但是也可以具有多種彈性材料的組合。

有利的實施方式和改進方案從從屬權利要求以及說明書中參考附圖得出。

根據一優選的改進方案，在板簧中，連續地從板簧的前側面直至板簧的背側面構造至少一個狹縫。通過板簧的這樣的或類似的結構化可以優化該板簧的模譜和/或最小化到該板簧上的應力。