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Title:
ELECTRONIC MODULE AND APPARATUS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/069469
Kind Code:
A1
Abstract:
The electronic module comprises an electrical circuit and at least one first MEMS switch having at least one first control contact having a first switching threshold voltage and at least one second MEMS switch having a second control contact having a second switching threshold voltage different than the first, wherein the control contacts of the first and second MEMS switches are linked to the electrical circuit. The apparatus comprises in particular an open-loop and/or closed-loop control module and comprises an electronic module of this type.

Inventors:
KIEFL STEFAN (DE)
RAAB OLIVER (DE)
SCHWARZ MARKUS (DE)
WILKE HANS (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/076644
Publication Date:
April 07, 2022
Filing Date:
September 28, 2021
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H01H59/00; H01H1/00
Domestic Patent References:
WO2018028947A12018-02-15
Foreign References:
US20140158506A12014-06-12
EP2398028A22011-12-21
US20080174390A12008-07-24
DE19854450A12000-06-15
US8659326B12014-02-25
DE102017215236A12019-02-28
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Claims:
Patentansprüche

1. Elektronikmodul mit einer elektrischen Schaltung (70) und mindestens einem ersten MEMS-Schalter (10) mit mindestens einem ersten Steuerkontakt (50) mit einer ersten Schaltschwellspannung und mindestens einem zweiten MEMS-Schalter (10') mit einem zweiten Steuerkontakt (50') mit einer zweiten, von der ersten verschiedenen Schaltschwellspannung, bei welchem die Steuerkontakte (50, 50') von erstem (10) und zweitem MEMS-Schalter (10') an die elektrische Schaltung (70) angebunden sind.

2. Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der erste MEMS-Schalter ein erstes Signal schaltet, welches das Überschreiten der ersten Schaltschwellspan- nung anzeigt und der zweite MEMS-Schalter ein weiteres, zweites Signal schaltet, welches das Überschreiten der zweiten Schaltschwellspannung anzeigt, wobei das Elektronikmodul eine Signaleinrichtung aufweist, welche mindestens ein von einer Schaltstellung des ersten MEMS-Schalters (10) und einer Schaltstellung des zweiten MEMS-Schalters (10') abhängiges Signal (Viow, Vhigh) ausgibt.

3. Elektronikmodul nach Anspruch 1, bei welchem erster (50) und zweiter Steuerkontakt (50') an einem identischen Spannungspotential der elektrischen Schaltung (70) angebunden sind .

4. Elektronikmodul nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem erster (50) und zweiter Steuerkontakt (50') an Teilspannungen eines Spannungsteilers der elektrischen Schaltung (70) angebunden sind .

5. Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der erster und zweiter MEMS-Schalter jeweils einen Source- und einen Drain-Kontakt aufweisen, wobei Source- und Drain-Kontakt des ersten MEMS-Schalters mittels des ersten Schaltkontakts entlang eines ersten Leitungspfads leitend verbindbar sind und Source- und Drain-Kontakt des zweiten MEMS-Schalters mittels des zweiten Schaltkontakts entlang eines zweiten Leitungspfads leitend verbindbar sind, wobei erster und zweiter Leitungspfad zueinander parallel geschaltet oder schaltbar sind .

6. Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche , welches mindestens einen dritten MEMS-Schalter mit einem dritten Steuerkontakt mit einer Schaltschwellspannung aufweist , welche von der ersten und/oder zweiten Schaltschwellspannung verschieden ist .

7 . Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche , bei welchem der erste ( 10 ) und zweite ( 10 ' ) und/oder dritte oder ein oder mehrere weitere MEMS-Schalter mit j e einem Biegeelement ( 30 ) , insbesondere mit j e einem Biegebalken, gebildet sind .

8 . Elektronikmodul nach dem vorhergehenden Anspruch, bei welchem eine galvanisch getrennte Spannungsmessung möglich ist .

9. Elektronikmodul nach Anspruch 7 und/oder 8 , bei welchem zumindest der erste und der zweite MEMS-Schalter mit j e einem Biegeelement , insbesondere j e einem Biegebalken, gebildet sind und erster und zweiter MEMS-Schalter zumindest zwei Schaltkontakte j e Biegeelement aufweisen, die miteinander leitend verbunden sind und die eine elektrisch leitende Verbindung herstellen oder unterbrechen können .

10 . Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche , bei welchem die Signaleinrichtung eine Spannung der elektronischen Schaltung mit mindestens einem Spannungsintervall vergleicht , bei dem erster und/oder zweiter MEMS-Schalter j eweils eine Grenze des Spannungsintervalls festlegen .

11 . Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche , bei welchem die erste und/oder zweite oder eine weitere Schaltschwellspannung j eweils mittels mindestens eines geo- 15 metrischen und/oder materialbedingten Parameters (h, b, L) des jeweiligen MEMS-Schalters (10, 10') festgelegt ist, insbesondere einer Länge (L) und/oder Breite (b) und/oder Dicke (h) eines Biegeelements und/oder eines Elektrodenabstands (g) und/oder eines Dielektrikums und/oder eines Schichtstress' und/oder eines Schichtmaterials des MEMS-Schalters (10, 10') .

12. Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die elektrische Schaltung (70) einen weiteren MEMS-Schalter (120) aufweist und die elektrische Schaltung (70) einen Lastkreis des weiteren MEMS-Schalters (120) bildet .

13. Anlage, insbesondere mit einem Steuer- und/oder Regelmo- dul, mit einem Elektronikmodul (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche .

Description:
Beschreibung

Elektronikmodul und Anlage

Die Erfindung betri f ft ein Elektronikmodul mit einer elektrischen Schaltung und mindestens einem ersten MEMS-Schalter sowie eine Anlage .

Es sind Elektronikmodule bekannt , welche MEMS-Schalter (MEMS = Micro-Electro-Mechanical Switch) aufweisen .

Solche MEMS-Schalter sind beispielsweise in den Druckschri ften DE102017215236A1 und WO 2018028947A1 beschrieben .

MEMS-Schalter weisen regelmäßig ein Biegeelement , beispielsweise einen Biegebalken, auf , welcher insbesondere elektrostatisch ausgelenkt werden kann . Das Biegeelement trägt elektrische Schaltkontakte , welche infolge der Auslenkung mit entsprechend angeordneten Gegenkontakten in Anlage gebracht werden können und somit eine elektrisch leitende Verbindung bereitstellen oder unterbrechen können .

Elektronikmodule mit MEMS-Schaltern weisen also Schalt funkti- onalitäten auf , welche eine galvanische Trennung zwischen einem Ansteuerstromkreis , mittels welchem das Biegeelement des MEMS-Schalters ausgelenkt wird, und einem Laststromkreis , welcher mit dem MEMS-Schalter geschaltet wird, erlaubt .

Bei Elektronikmodulen ist es häufig wünschenswert , Spannungen eines Laststromkreises zu überwachen . Auf diese können etwa im Laststromkreis befindliche Verbraucher vor Über- oder Unterspannungen geschützt werden . Auch zum Schutz von Schaltern selbst kann eine solche Überwachung von Spannungen erforderlich sein . Insbesondere in Steuerungen von Industrieanlagen ist eine solche Überwachung von Spannungen regelmäßig vorgesehen . Zur Überwachung, das heißt zur Messung, von Spannungen sind Analog-Digital-Konverter bekannt , welche j edoch keine galvanische Trennung von einem Laststromkreis erlauben, es sei denn, es werden zusätzliche Bauteile , wie beispielsweise Optokoppler vorgesehen . Eine galvanisch getrennte Spannungsmessung kann mittels kapazitiver Spannungsmessungen erfolgen . Dabei sind j edoch komplexe Auswertelektroniken erforderlich . Zudem gelingt eine solche kapazitive Spannungsmessung nur in Wechselspannungsanwendungen . Grundsätzlich können auch MEMS-Voltmeter zur Spannungsmessung vorgesehen sein . Jedoch erfordern auch solche MEMS-Voltmeter eine komplexe Auswertelektronik und zusätzliche Bauteile .

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Elektronikmodul zu schaf fen, bei welchem eine galvanisch getrennte Spannungsmessung möglich ist . Insbesondere soll das erfindungsgemäße Elektronikmodul ohne zusätzliche Prozesskosten oder Prozessaufwände fertigbar sein . Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Anlage , vorzugsweise mit einem Steuer- und/oder Regelmodul , zu schaf fen, welche ein solches Elektronikmodul aufweist .

Diese Aufgabe der Erfindung wird mit einem Elektronikmodul mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie mit einer Anlage mit den in Anspruch 13 angegebenen Merkmalen gelöst . Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung angegeben .

Das erfindungsgemäße Elektronikmodul weist eine elektrische Schaltung und mindestens einen ersten MEMS-Schalter mit mindestens einem ersten Steuerkontakt mit einer ersten Schaltschwellspannung sowie mindestens einen zweiten MEMS-Schalter mit einem zweiten Steuerkontakt mit einer zweiten, von der ersten verschiedenen, Schaltschwellspannung auf . Bei dem erfindungsgemäßem Elektronikmodul sind die Steuerkontakte , also erster Steuerkontakt und Steuerkontakt , von erstem und zweitem MEMS-Schalter an die elektrische Schaltung angebunden . Auf diese Weise können mittels des ersten MEMS-Schalters und mittels des zweiten MEMS-Schalters derart Spannungen in der elektrischen Schaltung gemessen werden, indem aufgrund eines Überschreitens der ersten und/oder der zweiten Schaltschwellspannung der erste und/oder der zweite MEMS-Schalter geschaltet werden . Aufgrund der unterschiedlichen ersten und zweiten Schaltschwellspannung kann somit auf die elektrische Spannung in der elektrischen Schaltung rückgeschlossen werden . Bei dem erfindungsgemäßen Elektronikmodul erfolgt die Spannungsmessung daher mittels eines ersten und eines zweiten MEMS-Schalters . Folglich erfolgt die Spannungsmessung galvanisch getrennt von der elektrischen Schaltung . Lediglich der erste und der zweite Steuerkontakt müssen an die elektrische Schaltung angebunden sein . Da bei dem erfindungsgemäßen Elektronikmodul die Spannungsmessung mittels MEMS-Schaltern erfolgen kann, können insbesondere elektrische Schaltungen mit weiteren MEMS-Schaltern mit erstem MEMS-Schalter und zweitem MEMS-Schalter versehen werden . Weitere Prozessschritte zum Vorsehen von sonstigen Bauteilen sind bei dem erfindungsgemäßen Elektronikmodul nicht erforderlich . Wenn also bei Elektronikmodulen bei der elektrischen Schaltung ohnehin MEMS-Schalter vorgesehen werden, können auch erster MEMS- Schalter und zweiter MEMS-Schalter zum Messen von Spannungen leicht in den Fertigungsprozess des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls integriert werden .

Mittels des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls kann auf zusätzliche Bauteile wie beispielsweise Optokoppler, zur Spannungsmessung verzichtet werden . Folglich ergibt sich, trotz eines minimal erhöhten Raumbedarfes in Folge der/ s zusätzlichen MEMS-Schalter/ s , in Summe eine Platzersparnis und somit auch eine Kostenersparnis .

Bei dem Elektronikmodul ist der erste MEMS-Schalter bevorzugt ausgebildet , ein erstes Signal zu schalten, welches das Überschreiten der ersten Schaltschwellspannung anzeigt und der zweite MEMS-Schalter ist bevorzugt ausgebildet , ein weiteres , zweites Signal zu schalten, welches das Überschreiten der zweiten Schaltschwellspannung anzeigt , wobei das Elektronikmodul eine Signaleinrichtung aufweist , welche mindestens ein von einer Schaltstellung vom ersten MEMS-Schalter und von einer Schaltstellung vom zweiten MEMS-Schalter abhängiges Signal ausgibt . Dabei kann in dieser Weiterbildung der Erfindung die Signaleinrichtung j e ein von der Schaltstellung des ersten MEMS-Schalters und von der Schaltstellung des zweiten MEMS-Schalters abhängendes Signal ausgeben oder ein sowohl von der Schaltstellung des ersten MEMS-Schalters als auch von der Schaltstellung des zweiten MEMS-Schalters abhängendes Signal ausgeben .

Bei dem erfindungsgemäßem Elektronikmodul sind vorzugsweise der erste Steuerkontakt und der zweite Steuerkontakt an einem identischen elektrischen Potential der elektrischen Schaltung angebunden . Zweckmäßig ist bei dem erfindungsgemäßem Elektronikmodul zudem dem ersten Steuerkontakt und dem zweiten Steuerkontakt j eweils ein auf einem gemeinsamen Erdpotential befindlicher Gegenkontakt zugeordnet . Auf diese Weise lässt sich mittels des ersten MEMS-Schalters und mittels des zweiten MEMS-Schalters ein Spannungsintervall aufspannen, bei welchem mittels erstem und zweitem MEMS-Schalter leicht geprüft werden kann, ob die Spannung der elektrischen Schaltung innerhalb oder außerhalb des Spannungsintervalls und gegebenenfalls auf welcher Seite des Spannungsintervalls die Spannung der elektrischen Schaltung befindlich ist .

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls sind erster und zweiter Steuerkontakt an Teilspannungen eines Spannungsteilers der elektrischen Schaltung angebunden . Auch aus Teilspannungen eines Spannungsteilers können erste Schaltschwellspannung und zweite Schaltschwellspannung miteinander in Beziehung gesetzt werden . Entsprechend können auch in dieser Konfiguration Spannungen mittels des ersten MEMS-Schalters und des zweiten MEMS-Schalters gemessen werden . Besonders bevorzugt sind bei dem erfindungsgemäßen Elektronikmodul erster MEMS-Schalter und zweiter MEMS-Schalter zueinander parallel geschaltet . In dieser Konfiguration lässt sich mit der ersten Schaltschwellspannung des ersten MEMS- Schalters und der zweiten Schaltschwellspannung des zweiten MEMS-Schalters sehr einfach ein Spannungsintervall bilden, sodass in Folge der Schaltvorgänge des ersten MEMS-Schalters und des zweiten MEMS-Schalters eine Lage der Spannung der elektrischen Schaltung relativ zum Spannungsintervall einfach bestimmbar ist .

Dabei bedeutet die Wendung, dass erster und zweiter MEMS- Schalter zueinander parallel geschaltet sind, dass erster und zweiter MEMS-Schalter j eweils einen Source- und einen Drain- Kontakt aufweisen, wobei Source- und Drain-Kontakt des ersten MEMS-Schalters mittels des ersten Schaltkontakts entlang eines ersten Leitungspfads leitend verbindbar sind und Source- und Drain-Kontakt des zweiten MEMS-Schalters mittels des zweiten Schaltkontakts entlang eines zweiten Leitungspfads leitend verbindbar sind, wobei erster und zweiter Leitungspfad zueinander parallel geschaltet oder schaltbar sind .

Es versteht sich, dass Source- und Drain-Kontakt des j eweils ersten und/oder zweiten MEMS-Schalters j eweils diej enigen Schaltkontakte bilden, welche j eweils mittels Schaltens des j eweiligen ersten und/oder zweiten MEMS-Schalters elektrisch leitend verbunden werden oder elektrisch getrennt werden können . Es versteht sich, dass passend zu dieser Terminologie der oben beschriebenen Weiterbildung erster und zweiter Steuerkontakt j eweils als Gate-Kontakt des ersten und zweiten MEMS-Schalters bezeichnet werden können .

Das Elektronikmodul gemäß der Erfindung weist zweckmäßig eine Signaleinrichtung auf , welche mindestens ein von einer Schaltstellung des ersten MEMS-Schalters und einer Schaltstellung des zweiten MEMS-Schalters abhängiges Signal ausgibt . Die Signaleinrichtung ist in dieser Weiterbildung der Erfindung vorzugsweise die bereits zuvor beschriebene Signal- einrichtung . Dabei kann in dieser Weiterbildung der Erfindung die Signaleinrichtung j e ein von der Schaltstellung des ersten MEMS-Schalters und von der Schaltstellung des zweiten MEMS-Schalters abhängendes Signal ausgeben oder ein sowohl von der Schaltstellung des ersten MEMS-Schalters als auch von der Schaltstellung des zweiten MEMS-Schalters abhängendes Signal ausgeben . Sind etwa erster MEMS-Schalter und zweiter MEMS-Schalter mit erstem und zweitem Steuerkontakt an ein identisches Spannungspotential der elektrischen Schaltung angebunden und sind erster und zweiter MEMS-Schalter zueinander parallel geschaltet , so wird bei einem Überschreiten der niedrigsten Schaltschellspannung durch die Spannung der elektrischen Schaltung der zugehörige MEMS-Schalter geschaltet . Der entsprechende MEMS-Schalter kann nun ein Signal schalten, welches das Überschreiten der zugehörigen Schaltschwellspannung anzeigt . Erreicht die Spannung der elektrischen Schaltung die weitere Schaltschwellspannung des zugehörigen MEMS-Schalters , so schaltet auch dieser MEMS-Schalter durch und kann etwa ein weiteres , zweites Signal aktiv schalten, welches anzeigt , dass die Spannung die zugehörige Schaltschwellspannung übersteigt .

In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls weist dieses mindestens einen dritten MEMS- Schalter mit einem Steuerkontakt mit einer Schaltschwellspan- nung auf , welche von der ersten und/oder zweiten Schaltschwellspannung verschieden ist . Auf diese Weise lässt sich mittels weiterer Schaltschwellspannungen die Auflösung der Spannungsmessung oder aber der Messbereich der Spannungsmessung erhöhen . Vorteilhafterweise kann auch ein vierter MEMS- Schalter mit einem Steuerkontakt mit einer Schaltschwellspan- nung Teil des Elektronikmodul sein, welche von der ersten und/oder zweiten und/oder dritten Schaltschwellspannung verschieden ist .

Bei dem Elektronikmodul gemäß der Erfindung sind der erste und/oder der zweite und/oder der dritte und/oder weitere und/oder sämtliche der MEMS-Schalter mit j e einem Biegeele- ment , vorzugsweise mit j e einem Biegebalken, gebildet . Auf diese Weise bildet der Steuerkontakt eine Elektrode aus , welche das Biegeelement , insbesondere den Biegebalken, auslenkt . Zweckmäßigerweise trägt das Biegeelement , insbesondere der Biegebalken, mindestens einen Schaltkontakt , mittels welchem in Folge einer Auslenkung des Biegeelementes eine leitende Verbindung bereitgestellt werden kann .

Besonders bevorzugt ist bei dem erfindungsgemäßen Elektronikmodul , d . h . mittels des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls , eine galvanisch getrennte Spannungsmessung möglich . Eine galvanisch getrennte Spannungsmessung ist insbesondere mittels nachfolgend beschriebener Weiterbildung möglich . Mit anderen Worten ist eine galvanisch getrennte Spannungsmessung derart möglich, dass die Merkmale der nachfolgend beschriebenen Weiterbildung der Erfindung realisiert sind :

So sind in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zumindest der erste und der zweite MEMS-Schalter mit j e einem Biegeelement , insbesondere j e einem Biegebalken, gebildet und erster und zweiter MEMS-Schalter weisen vorzugsweise zumindest zwei Schaltkontakte j e Biegeelement auf , die miteinander leitend verbunden sind und die eine elektrisch leitende Verbindung herstellen oder unterbrechen können . Mittels der Schaltkontakte können die MEMS-Schalter des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls galvanisch getrennt von den Steuerkontakten des Elektronikmoduls Signale , insbesondere das zuvor beschriebene erste Signal , welches das Überschreiten der ersten Schaltschwellspannung anzeigt und das zweite Signal , welches das Überschreiten der zweiten Schaltschwellspannung anzeigt , schalten . Mittels der geschalteten Signale , insbesondere mittels des ersten und/oder zweiten Signals , können an den Steuerkontakten anliegende Spannungen leicht gemessen werden .

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die an dem ersten Steuerkontakt anliegende Spannung relativ zum Biegeelement des ersten MEMS-Schalters bemessen, d . h . die am Steuerkontakt anliegende Spannung bemisst sich relativ zu ei- nem Potential , insbesondere Nullpotential , des Biegeelements des ersten MEMS-Schalters . Die am zweiten Steuerkontakt anliegende Spannung bemisst sich in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung relativ zu einem Potential , insbesondere Nullpotential , des Biegeelements des zweiten MEMS- Schalters .

Idealerweise vergleicht bei dem erfindungsgemäßen Elektronikmodul die Signaleinrichtung eine Spannung der elektronischen Schaltung mit mindestens einem Spannungsintervall , bei welchem erster und/oder zweiter MEMS-Schalter j eweils eine Grenze des Spannungsintervalls festlegen . Wie bereits zu vorhergehenden Weiterbildungen der Erfindung ausgeführt , lässt sich mittels erstem und/oder zweitem MEMS-Schalter ein Spannungsintervall bilden, mit welchem die Spannung der elektrischen Schaltung verglichen werden kann .

Bevorzugt ist oder sind bei dem Elektronikmodul gemäß der Erfindung die erste und/oder zweite und/oder weitere Schalt- schwellspannung/en mittels mindestens eines geometrischen und/oder materialbedingten Parameters des MEMS-Schalters festgelegt . Vorzugsweise ist der geometrische und/oder materialbedingte Parameter eine Länge und/oder Breite und/oder Dicke eines Biegeelementes und/oder ein Elektrodenabstand und/oder ein Dielektrikum und/oder ein Schichtstress und/oder ein Schichtmaterial des MEMS-Schalters . So können eine Länge oder Breite oder Dicke eines Biegeelementes die Schaltschwellspannung einfach festlegen . Auf ähnliche Weise haben ein Elektrodenabstand oder ein Dielektrikum oder ein Schichtstress oder ein Schichtmaterial einen Einfluss auf die Schaltschwellspannung des MEMS-Schalters .

Bevorzugt weist bei dem erfindungsgemäßen Elektronikmodul die elektrische Schaltung einen weiteren MEMS-Schalter auf und die elektrische Schaltung bildet einen Lastkreis des weiteren MEMS-Schalters . Auf diese Weise wird zum einen der Lastkreis des Elektronikmoduls mit einem MEMS-Schalter geschaltet und eine Spannung der elektrischen Schaltung wird mittels MEMS-Schaltern gemessen . Entsprechend sind die Schaltungen des Lastkreises und die Messung der Spannung des Lastkreises mittels derselben Technologie realisiert .

Die erfindungsgemäße Anlage weist insbesondere ein Steuer- und/oder Regelmodul auf . Die Anlage ein Elektronikmodul wie vorhergehend beschrieben auf . Besonders bevorzugt ist das Elektronikmodul Teil des Steuer- und/oder Regelmoduls .

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Aus führungsbeispiels näher erläutert .

Es zeigen :

Figur 1 einen ersten MEMS-Schalter des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls schematisch im Querschnitt ,

Figur 2 den ersten MEMS-Schalter gemäß Figur 1 schematisch in einer Draufsicht ,

Figur 3 das erfindungsgemäße Elektronikmodul mit dem ersten MEMS-Schalter gemäß Figuren 1 und 2 sowie mit einem zweiten MEMS-Schalter schematisch in einer Draufsicht sowie

Figur 4 eine erfindungsgemäße Anlage mit dem erfindungsgemäßen Elektronikmodul gemäß Figur 3 in einer schematischen Prinzipski z ze .

Der in Figur 1 dargestellte MEMS-Schalter 10 des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls ( in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellt ) weist ein Substrat 20 und einen daran angelengten Biegebalken 30 auf . Der Biegebalken 30 ist mit einem freien Ende 40 in Richtung auf das Substrat 20 auslenkbar . Zur Auslenkung des freien Endes 40 des Biegebalkens 30 ist auf dem Substrat 20 an seiner dem Biegebalken 30 zugewandten Oberfläche eine Elektrode 50 flächig aufgebracht , welche auf eine am Biegebalken 30 befindliche Gegenelektrode ( in der Zeichnung nicht expli zit dargestellt ) eine elektrostatische Anziehung ausübt , sodass das freie Ende 40 des Biegebalkens 30 sich auf die Elektrode 50 und folglich auf das Substrat 20 zubewegen kann . Zur Auslenkung wird die Elektrode 50 , welche einen ersten Steuerkontakt des ersten MEMS-Schalters 10 bildet , mit einer Spannung beaufschlagt , worauf sich der Biegebalken 30 auslenkt .

Nicht eigens in den Figuren 1 und 2 dargestellt , weist der Biegebalken 30 an seinem freien Ende 40 zwei Schaltkontakte auf , welche miteinander senkrecht zur Zeichenebene leitend verbunden sind und welche sich an dem freien Ende 40 j e einmal vor der Zeichenebene und einmal hinter der Zeichenebene befinden . Die beiden Schaltkontakte können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als Source- und Drain-Kontakte bezeichnet werden . Die Schaltkontakte können folglich eine elektrisch leidende Verbindung senkrecht zur Zeichenebene herstellen oder unterbrechen . Im dargestellten Aus führungsbeispiel wird eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt , wenn das freie Ende 40 des Biegebalkens 30 auf das Substrat 20 zubewegt wird . Zur Auslenkung des freien Ende 40 des ersten MEMS-Schalters 10 ist eine Spannung an der den ersten Steuerkontakt bildenden Elektrode 50 erforderlich, welche eine erste Schaltschwellspannung bildet . Diese erste Schaltschwellspannung hängt von den geometrischen Abmessungen des Biegebalkens 30 ab . Je größer die Länge L des Biegebalkens 30 ist ( siehe Figur 2 ) , umso leichter lässt sich der Biegebalken 30 auf das Substrat 20 zubewegen . Mit zunehmender Länge L sinkt also die erforderliche Schaltschwellspannung zur Auslenkung des freien Endes 40 des ersten MEMS-Schalters 10 .

Mit zunehmender Breite b ( siehe Figur 2 ) wächst hingegen die Biegestei figkeit des Biegebalkens 30 des ersten MEMS- Schalters 10 , sodass die erste Schaltschwellspannung entsprechend zunimmt . Ferner nimmt die erste Schaltschwellspannung mit einem zunehmendem Abstand g des Biegebalkens 30 von dem Substrat 20 zu . Mittels der geometrischen Abmessungen lässt sich also bei dem ersten MEMS-Schalter 10 die erste Schaltschwellspannung maßschneidern . Bei dem erfindungsgemäßen Elektronikmodul 60 ( Figur 3 ) ist nur nicht allein ein erster MEMS-Schalter 10 vorhanden, sondern das Elektronikmodul 60 weist zudem einen zweiten MEMS-Schalter 10 ' auf , bei welchem der Biegebalken 30 ' mit einer kürzeren Länge L versehen ist , sodass an einem zweiten Steuerkontakt 50 ' des zweiten MEMS- Schalters 10 ' eine höhere Spannung zum Schalten des zweiten MEMS-Schalters 10 ' angelegt werden muss . Mithin weist der zweite MEMS-Schalter 10 ' eine höhere Schaltschwellspannung auf als der erste MEMS-Schalter 10 .

Erster MEMS-Schalter 10 und zweiter MEMS-Schalter 10 ' sind j eweils an demselben Potential eines Laststromkreises 70 angeordnet , welches zum einen ein Lastpotential V Last sowie ein Erdpotential V Last , GND umfasst . Lastpotential V Last und Erdpotential V Last , GND sind j eweils an die Elektrode 50 und die nicht in Figur 1 dargestellten Gegenelektrode des ersten MEMS-Schalters sowie an den zweiten Steuerkontakt 50 ' des zweiten MEMS-Schalters 10 ' und einen in Figur 1 nicht dargestellten zweiten Gegensteuerkontakt elektrisch leitend angebunden . Dabei ist j eweils das Erdpotential V Last , GND an die Biegebalken 30 , 30 ' des ersten 10 und des zweiten MEMS- Schalters 10 ' herangeführt , während das Lastpotential V Last j eweils an die auf dem Substrat 20 befindliche Elektrode 50 sowie den zweiten Steuerkontakt 50 ' geführt ist . Mittels des Lastpotentials V Last sowie des Erdpotentials V Last , GND können also erster MEMS-Schalter 10 und zweiter MEMS-Schalter 10 ' geschaltet werden .

In dem in Figur 3 dargestellten Aus führungsbeispiel ist das Lastpotential V Last mit einer elektrischen Ausleitung Out kontaktierbar . Zur Kontaktierbarkeit sind Ausleitung Out und Lastpotential V Last j eweils an eine kammartige Struktur 80 , 90 angebunden, welche j eweils Kammzähne 100 , 110 aufweisen, welche mittels weiteren MEMS-Schaltern 120 miteinander in elektrisch leitenden Kontakt gebracht werden können . Werden die weiteren MEMS-Schalter 120 geschaltet , so werden die Kammzähne 100 , 110 miteinander elektrisch leitend in Kontakt gebracht , sodass die Ausleitung Out auf Lastpotential V Last gebracht wird . Mittels des ersten MEMS-Schalters 10 und des zweiten MEMS-Schalters 10 ' kann bei dem erfindungsgemäßen Elektronikmodul 60 die Spannung zwischen dem Lastpotential V Last und dem Erdpotential V Last , GND bestimmt werden . In Folge der voneinander verschiedenen ersten Schwellschaltspannung und der zweiten Schwellschaltspannung schaltet der MEMS- Schalter 10 dann durch, wenn die Lastspannung V Last die erste Schwellschaltspannung überschreitet . In diesem Falle schaltet der erste MEMS-Schalter 10 durch und gibt ein Spannungssignal Viow aus , indem der erste MEMS-Schalter 10 einen ersten Signalschaltkreis Vi ow durchschaltet . Beim Durchschalten kann an dem ersten Signalschaltkreis folglich ein Lastpotential V Last erkannt werden, welches die erste Schwellschaltspannung überschreitet . Überschreitet die Lastspannung V Last die zweite Schwellschaltspannung, so schaltet entsprechend der zweite MEMS-Schalter 10 ' einen zweiten Signalschaltkreis durch, welcher ein Signal Vhi g h ausgibt . Anhand der Spannungssignale Vi ow und Vhigh, welche einer Signaleinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung bilden, kann folglich leicht ermittelt werden, ob das Lastpotential V Last innerhalb der Grenzen der ersten Schwellschaltspannung und der zweiten Schwellschaltspannung liegt .

Das erfindungsgemäße Elektronikmodul 60 ist Teil eines Steuer- und Regelmoduls 200 , welches seinerseits Teil einer erfindungsgemäßen Industrieanlage 300 ist . Die Industrieanlage 300 dient zur Steuerung und Regelung eines in der Zeichnung nicht dargestellten Industriemotors .