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Patent Searching and Data


Title:
MICRO-ELECTRO-MECHANICAL SENSOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/002384
Kind Code:
A1
Abstract:
Micro-electro-mechanical sensor (1), in particular yaw rate sensor, comprising a spring (30), which connects a first mass (10) to a second mass (20) of the sensor, characterized in that the spring (30) comprises at least four U-shaped spring portions (40, 40', 40'', 40''') and/or at least two O-shaped spring portions (50, 50').

Inventors:
RAMSPERGER ROBERT (DE)
PRUETZ ODD-AXEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/066920
Publication Date:
January 02, 2020
Filing Date:
June 25, 2019
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
B81B3/00; G01C19/5733
Foreign References:
US20110185813A12011-08-04
US20150212526A12015-07-30
EP3312559A12018-04-25
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Claims:
Ansprüche

1. Mikroelektromechanischer Sensor (1), insbesondere Drehratensensor, umfassend eine Feder (30), die eine erste Masse (10) und eine zweite Masse (20) des Sensors verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die

Feder (30) mindestens vier U- Federbereiche (40, 40‘, 40“, 40‘“) und/oder mindestens zwei O- Federbereiche (50, 50‘) umfasst.

2. Mikroelektromechanischer Sensor (1) nach Anspruch 1, wobei die U- Federbereiche (40, 40‘, 40“, 40‘“) zu einer Entkopplung von Bewegungen der ersten und zweiten Masse (10, 20) in einer Haupterstreckungsebene (100) eines Substrats (2) des Sensors (1) und senkrecht zu einer

Antriebsbewegung bzw. Antriebsbewegungsachse (110) des Sensors (1) ausgebildet sind.

3. Mikroelektromechanischer Sensor (1) nach einem der vorherigen

Ansprüche, wobei die O- Federbereiche (50, 50‘) zu einer Entkopplung von Bewegungen der ersten und zweiten Masse (10, 20) senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene (100) eines Substrats (2) des Sensors (1) ausgebildet sind.

4. Mikroelektromechanischer Sensor (1) nach einem der vorherigen

Ansprüche, wobei die zweite Masse (20) eine Detektionsmasse des Sensors (1) ist, wobei die erste Masse (10) eine weitere Detektionsmasse oder eine Antriebsmasse des Sensors (1) ist.

5. Mikroelektromechanischer Sensor (1) nach einem der vorherigen

Ansprüche, wobei die Feder (30) spiegelsymmetrisch zu einer ersten Spiegelsymmetrieebene (60) ausgebildet ist, wobei sich die erste

Spiegelsymmetrieebene (60) parallel zur Antriebsbewegungsachse (110) und senkrecht zur Haupterstreckungsebene (100) des Substrats (2) erstreckt.

6. Mikroelektromechanischer Sensor (1) nach einem der vorherigen

Ansprüche, wobei die Feder (30) spiegelsymmetrisch zu einer zweiten Spiegelsymmetrieebene (61) ausgebildet ist, wobei sich die zweite

Spiegelsymmetrieebene (61) senkrecht zur Antriebsbewegungsachse (110) und senkrecht zur Haupterstreckungsebene (100) des Substrats (2) erstreckt.

7. Mikroelektromechanischer Sensor (1) nach einem der vorherigen

Ansprüche, wobei eine Leiterbahn (3) zumindest teilweise derart oberhalb oder unterhalb der Feder (30) angeordnet ist, dass eine Überlappfläche (4) zwischen der Feder (30) und der Leiterbahn (3) bei einer Auslenkung der Feder (30) parallel zur Antriebsbewegungsachse, zumindest über einen bestimmten Auslenkungsbereich, konstant bleibt.

8. Mikroelektromechanischer Sensor (1) nach einem der vorherigen

Ansprüche, wobei einer, insbesondere jeder, der U-Federbereiche

(40,40‘,40“,40“‘) jeweils einen ersten Balken (41, 41‘), einen zweiten

Balken (42,42‘) und einen dritten Balken (43,43‘) aufweist, wobei sich der erste Balken (41, 41‘) parallel zur Antriebsbewegungsachse (110) erstreckt, wobei sich der dritte Balken (43, 43‘) parallel zur Antriebsbewegungsachse (110) erstreckt, wobei der zweite Balken (42, 42‘) parallel zur

Haupterstreckungsebene (100) des Substrats (2) und senkrecht zur

Antriebsbewegungsachse (110) angeordnet ist.

9. Mikroelektromechanischer Sensor (1) nach einem der vorherigen

Ansprüche, wobei jeweils zwei der U- Federbereiche (40, 40‘, 40“, 40‘“) aneinander angrenzen.

10. Mikroelektromechanischer Sensor (1) nach einem der vorherigen

Ansprüche, wobei einer, insbesondere jeder, der O- Federbereiche (50, 50‘) jeweils einen weiteren ersten Balken (51, 5 ), einen weiteren zweiten Balken (52, 52‘), einen weiteren dritten Balken (53, 53‘) und einen weiteren vierten Balken (54, 54‘) aufweist, wobei sich der weitere erste Balken (51, 5 ) parallel zur Antriebsbewegungsachse (110) erstreckt, wobei sich der weitere dritte Balken (53, 53‘) parallel zur Antriebsbewegungsachse (110) erstreckt, wobei der weitere zweite Balken (52, 52‘) parallel zur

Haupterstreckungsebene (100) des Substrats (2) und senkrecht zur Antriebsbewegungsachse (110) angeordnet ist, wobei der weitere vierte Balken (54, 54‘) parallel zur Haupterstreckungsebene (100) des Substrats (2) und senkrecht zur Antriebsbewegungsachse (110) angeordnet ist. 11. Mikroelektromechanischer Sensor (1) nach einem der vorherigen

Ansprüche, wobei zwei der U- Federbereiche (40, 40‘, 40“, 40‘“) an die erste Masse (10) angrenzen und zwei weitere der U- Federbereiche (40, 40‘, 40“, 40‘“) an die zweite Masse (20) angrenzen. 12. Mikroelektromechanischer Sensor (1) nach einem der vorherigen

Ansprüche, wobei vier U- Federbereiche (40, 40‘, 40“, 40‘“) in

Antriebsbewegungsrichtung zwischen zwei O- Federbereichen (50, 50‘) angeordnet sind.

Description:
Titel

Mikroelektromechanischer Sensor

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen mikroelektromechanischen Sensor,

insbesondere Drehratensensor, umfassend eine Feder, die eine erste Masse und eine zweite Masse des Sensors verbindet.

Aus der Oberflächen-Mikromechanik sind aus dünnen Schichten hergestellte Inertialsensoren - insbesondere bei Drehratensensoren (DRS) - mit beweglichen Strukturen bekannt. Diese fungieren z.B. als Feder- Masse-Systeme. Insbesondere bei Drehratensensoren haben spezielle Bereiche der beweglichen Struktur die Aufgabe, eine Antriebsbewegung zu realisieren, die häufig (aber nicht zwingend) in der Ebene (in-plane) orientiert ist. Bei Drehratensensoren, die auf dem Corioliseffekt basieren, entsteht beim Anlegen einer externen Drehrate eine Corioliskraft, welche die Detektionsstrukturen des Sensors senkrecht zur Antriebsrichtung (und zur Drehachse) auslenkt. Um die Bewegung der im Antrieb bzw. der Detektion beteiligten Massen miteinander zu koppeln, sind

Koppelstrukturen bzw. Federn notwendig.

Gemäß dem Stand der Technik werden solche Koppelstrukturen häufig durch einen einzelnen Balken oder eine Kombination eines Balkens mit einer U-Feder realisiert (Gabelstruktur), welche die Übertragung der Antriebsbewegung analog einer„Schubstangen“ bewerkstelligen.

Die zur Detektion notwendige Bewegung quer zur Antriebsrichtung wird üblicherweise durch Biegung der Balken oder ggf. Auslenkung der erwähnten U- Federn realisiert. Die Detektionsbewegungsrichtung kann je nach Sensortyp in-plane (sog. Z- Kanal DRS), oder out-of-plane (sog. X-Kanal DRS), oder kombiniert in plane und out-plane liegen (sog. XZ-Kanal DRS).

Aufgabe der Koppelstrukturen bzw. Federn ist es dabei, die

Antriebsbewegung möglichst hart zu koppeln, d.h. ohne Schlupf oder Effizienzverlust die Bewegung vom Antrieb bis zu einer ersten

Detektionsstruktur sowie ggf. weiteren Detektionsstrukturen weiterzugeben, und dabei gleichzeitig die Detektionsbewegung(en) möglichst gut voneinander zu entkoppeln. Mit aus dem Stand der Technik bekannten Koppelstrukturen bzw. Federn ist dies jedoch oft nur unzureichend möglich. Eine schlechte Entkopplung führt dazu, dass die Detektionsbewegung von der Antriebsbewegung beeinflusst wird, oder dass - bei mehrachsigen Sensoren - die verschiedenen Detektionskanäle sich gegenseitig beeinflussen. All dies erzeugt Störsignale und ist Ursache von

Fehlerbildern wie Offset, Vibrationsempfindlichkeiten,

Querempfindlichkeiten etc..

Offenbarung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen

mikroelektromechanischen Sensor, umfassend eine erste und eine zweite Masse, bereitzustellen, bei dem eine harte Kopplung einer

Antriebsbewegung und gleichzeitig eine vorteilhafte Entkopplung von mindestens einer Detektionsbewegung ermöglicht wird.

Der erfindungsgemäße mikroelektromechanische Sensor gemäß dem Hauptanspruch hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass mithilfe der mindestens vier U- Federbereiche und/oder mindestens zwei O- Federbereiche, eine verbesserte Entkopplung einer Detektionsbewegung ermöglicht wird, wobei gleichzeitig eine harte Kopplung einer

Antriebsbewegung zwischen der ersten und zweiten Masse erzielbar ist. Durch die vorteilhaften Entkopplungseigenschaften werden Fehler beim Betrieb des Sensors verringert. Gleichzeitig ergeben sich dadurch größere Designfreiheit beim Auslegen/Optimieren von Einzelstrukturen des Gesamtsensors, da Geometrieänderungen an einer Einzelstruktur des Sensors einen verringerten Einfluss auf andere Strukturen des Sensors haben. Bei einer schlechteren Entkopplung hingegen würden selbst kleine Geometrieänderung, z.B. in der Antriebsstruktur, die mechanischen Eigenschaften in davon räumlich weit entfernten anderen Strukturen des Sensors beeinflussen.

Erfindungsgemäß ist es insbesondere denkbar, dass durch eine

Kombination von Torsionsfedern (quer zur Antriebsachse) sowie parallel zur Antriebsachse orientierte Biegebalken eine vorteilhafte Entkopplung für out-of-plane-Detektionsbewegungen erzielbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass mithilfe von linearen Federstrukturen (insbesondere U- Federbereichen) eine vorteilhafte Entkopplung von in-plane

Detektionsbewegungen bewerkstelligt werden kann.

Bevorzugt ist es erfindungsgemäß vorteilhaftweise möglich, eine

Homogenisierung der Ätzumgebung der Feder/Koppelverbindung zu erzielen.

Mithilfe der erfindungsgemäßen Feder ist es möglich, eine besonders genaue und flexible Definition einer (gedachten) Scharnierachse bei out-of- plane Auslenkungen zu ermöglichen.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, dass die U- Federbereiche zu einer Entkopplung von

Bewegungen der ersten und zweiten Masse in einer

Haupterstreckungsebene eines Substrats des Sensors und senkrecht zu einer Antriebsbewegung bzw. Antriebsbewegungsachse des Sensors ausgebildet sind, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise möglich, besonders gute

Entkopplungseigenschaften einer Detektionsbewegung in der

Haupterstreckungsebene und senkrecht zur Antriebsbewegungsachse (also in-plane) zu erzielen. Dadurch, dass die O- Federbereiche zu einer Entkopplung von

Bewegungen der ersten und zweiten Masse senkrecht zu einer

Haupterstreckungsebene eines Substrats des Sensors ausgebildet sind, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in

vorteilhafter Weise möglich, eine besonders bevorzugte Entkopplung von out-of-plane-Detektionsbewegungen zu ermöglichen.

Dadurch, dass die zweite Masse eine Detektionsmasse des Sensors ist, wobei die erste Masse eine weitere Detektionsmasse oder eine

Antriebsmasse des Sensors ist, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielsweise möglich, dass mithilfe der Feder eine harte Kopplung einer Antriebsbewegung der Antriebsmasse an die Detektionsmasse bei gleichzeitiger guter Entkopplung einer

Detektionsbewegung der Detektionsmasse erzielbar ist. Andererseits ist es möglich eine harte Kopplung einer Antriebsbewegung zwischen einer Detektionsmasse und einer weiteren Detektionsmasse bei gleichzeitiger vorteilhafter Entkopplung verschiedener (senkrechter)

Detektionsbewegungen zu erzielen.

Dadurch, dass die Feder spiegelsymmetrisch zu einer ersten

Spiegelsymmetrieebene ausgebildet ist, wobei sich die erste

Spiegelsymmetrieebene parallel zur Antriebsbewegungsachse und senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Substrats erstreckt, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, mithilfe der Spiegelsymmetrie besonders fehlerunanfällige Desings und und Layouts zu ermöglichen.

Dadurch, dass die Feder spiegelsymmetrisch zu einer zweiten

Spiegelsymmetrieebene ausgebildet ist, wobei sich die zweite

Spiegelsymmetrieebene senkrecht zur Antriebsbewegungsachse und senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Substrats erstreckt, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, dass besonders feherlunanfällige Designs erzielbar sind. Dadurch, dass eine Leiterbahn zumindest teilweise derart oberhalb oder unterhalb der Feder angeordnet ist, dass eine Überlappfläche zwischen der Feder und der Leiterbahn bei einer Auslenkung der Feder parallel zur Antriebsbewegungsachse, zumindest über einen bestimmten

Auslenkungsbereich, konstant bleibt, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise möglich, dass

Modulationseffekte, die aufgrund einer Interaktion der Feder (und ggf. der Massen) mit darunter/darüber verlaufenden Verdrahtungsleiterbahnen entstehen können, vermieden oder zumindest minimiert werden. Somit können unerwünschte Kraft- und Signalmodulationen konstruktiv vermieden werden. Es ist insbesondere denkbar, dass die Überlappfläche (bezogen auf eine Ruheposition des Sensors) spiegelsymmetrisch um die erste und/oder zweite Spiegelsymmetrieebene angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass eine Überlappfläche zwischen der Feder und der Leiterbahn bei einer Auslenkung der Feder senkrecht zur

Antriebsbewegungsachse (und parallel zur Haupterstreckungsebene), zumindest über einen bestimmten Auslenkungsbereich, konstant bleibt.

Dadurch, dass einer, insbesondere jeder, der U- Federbereiche jeweils einen ersten Balken, einen zweiten Balken und einen dritten Balken aufweist, wobei sich der erste Balken parallel zur Antriebsbewegungsachse erstreckt, wobei sich der dritte Balken parallel zur

Antriebsbewegungsachse erstreckt, wobei der zweite Balken parallel zur Haupterstreckungsebene des Substrats und senkrecht zur

Antriebsbewegungsachse angeordnet ist, ist es gemäß einer

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, einen effizienten U- Federbereich bereitzustellen. Der zweite Balken verbindet dabei bevorzugt die Enden des ersten und zweiten Balkens, so dass der erste, zweite und dritte Balken gemeinsam eine U-Form ausbilden.

Dadurch, dass jeweils zwei der U- Federbereiche aneinander angrenzen, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, U- Federpaare auszubilden. Diese können in vorteilhafter Weise

spiegelsymmetrisch um die erste Spiegelsymmetrieebene angeordnet sein. Es ist besonders bevorzugt, dass der dritte Balken eines ersten U- Federbereichs mithilfe eines vierten Balkens mit dem dritten Balken eines zweiten U- Federbereichs verbunden ist, wobei der vierte Balken parallel zur Haupterstreckungsebene des Substrats und senkrecht zur

Antriebsbewegungsachs angeordnet ist (Der vierte Balken kann somit teilweise dem ersten und teilweise dem zweiten U-Federbereich zugeordnet sein). Der erste-U-Federbereich und der zweite U-Federbereich können ein U-Federpaar mit besonderen Vorteilen bei der Entkopplung von Detektionsbewegungen ausbilden. Für eine besonders gute Entkopplung ist es gemäß einer Ausführungsform möglich, dass ein dritter U- Federbereich und ein vierter U-Federbereich ebenfalls mithilfe eines (weiteren vierten) Balkens verbunden sind, wobei der weitere vierte Balken parallel zur Haupterstreckungsebene des Substrats und senkrecht zur Antriebsbewegungsachs angeordnet ist. Somit kann insbesondere eine spiegelsymmetrisch um die zweite Spiegelsymmetrieebene ausgebildete Feder ermöglicht werden.

Dadurch, dass einer, insbesondere jeder, der O- Federbereiche jeweils einen weiteren ersten Balken, einen weiteren zweiten Balken, einen weiteren dritten Balken und einen weiteren vierten Balken aufweist, wobei sich der weitere erste Balken parallel zur Antriebsbewegungsachse erstreckt, wobei sich der weitere dritte Balken parallel zur

Antriebsbewegungsachse erstreckt, wobei der weitere zweite Balken parallel zur Haupterstreckungsebene des Substrats und senkrecht zur Antriebsbewegungsachse angeordnet ist, wobei der weitere vierte Balken parallel zur Haupterstreckungsebene des Substrats und senkrecht zur Antriebsbewegungsachse angeordnet ist, ist es gemäß einer

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, dass mithilfe des O- Federbereichs (der O- Federbereiche) eine vorteilhafte Entkopplung von Detektionsbewegungen möglich ist. Es ist insbesondere möglich, dass der O- Federbereich bzw. jeder der O- Federbereiche jeweils

spiegelsymmetrisch zur ersten Spiegelsymmetrieebene ausgebildet ist.

Dadurch, dass zwei der U- Federbereiche an die erste Masse angrenzen und zwei weitere der U- Federbereiche an die zweite Masse angrenzen, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, eine spiegelsymmetrisch ausgebildete Feder zu erzielen. Beispielhaft ist es denkbar, dass ein erster U- Federbereich und ein zweiter U- Federbereich als U- Federpaar ausgebildet sind und an die erste Masse angrenzen, während ein dritter U- Federbereich und ein vierter U- Federbereich als U- Federpaar ausgebildet sind und die zweite Masse grenzen.

Dadurch, dass vier U- Federbereiche in Antriebsbewegungsrichtung zwischen zwei O- Federbereichen angeordnet sind, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, eine

spiegelsymmetrische Ausbildung der Feder zu erzielen.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines

mikroelektromechanischen Sensors gemäß einer beispielhaften

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Figur 2 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines

mikroelektromechanischen Sensors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Figur 3 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines

mikroelektromechanischen Sensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Figur 4 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines

mikroelektromechanischen Sensors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Figur 5 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines

mikroelektromechanischen Sensors gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Figur 6 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines

mikroelektromechanischen Sensors gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Figur 7 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines

mikroelektromechanischen Sensors gemäß einer sechsten

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Figur 8 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines

mikroelektromechanischen Sensors gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Figur 9 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines

mikroelektromechanischen Sensors gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt. In Figur 1 ist ein schematischer Ausschnitt eines

mikroelektromechanischen Sensors 1 gemäß einer beispielhaften

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht auf eine Substrat 2 mit einer Haupterstreckungsebene 100 gezeigt. Der dargestellte Sensor 1 umfasst eine erste Masse 10, eine zweite Masse 20 sowie eine weitere Masse 21. Die erste Masse 10 ist eine Antriebsmasse, die zweite

Masse 20 eine Detektionsmasse und die weitere Masse 21 eine weitere Detektionsmasse. Eine Antriebsbewegungsachse 110 des Sensors 1 entlang der die Antriebsmasse eine Antriebsbewegung ausführt ist dargestellt (Pfeil 110). Die Antriebsbewegung der Antriebsmasse wird mithilfe der Feder 30 an die zweite Masse 20 weitergegeben und mithilfe der weiteren Feder 35 and die weitere Masse 21 weitergegeben. Die weitere Feder 35 kann dabei gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Merkmale der Feder 30 aufweisen bzw. gemäß einer beliebigen Ausführungsform der Feder 30 ausgebildet sein. Die zweite Masse 20 und die weitere Masse 21 sind zu unterschiedlichen

Detektionsbewegungen (senkrecht zur Antriebsbewegung und senkrecht zueinander) ausgebildet. Entsprechend ist es vorgesehen, dass die Federn 30, 35 eine vorteilhafte Entkopplung dieser Detektionsbewegungen quer zur Antriebsachse 110 ermöglichen.

In Figur 2 ist ein schematischer Ausschnitt eines

mikroelektromechanischen Sensors 1 gemäß einer ersten

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Eine Feder 30 verbindet dabei eine erste Masse 10 und einer zweite Masse 20. Die zweite Masse 20 ist eine Detektionsmasse des Sensors 1. Die erste Masse 10 kann eine weitere Detektionsmasse oder eine Antriebsmasse des Sensors 1 sein. Angrenzend and die erste Masse 10 umfasst die Feder 30 einen ersten U- Federbereich 40 und einen zweiten U- Federbereich 40‘. Der erste U- Federbereich 40 umfasst einen ersten Balken 41, einen zweiten Balken

42 und einen dritten Balken 43. Der erste Balken 41 und der dritte Balken

43 sind parallel zur Antriebsbewegungsachse 110 angeordnet. Der zweite Balken 42 ist parallel zur Haupterstreckungsebene 100 des Substrats 2 und senkrecht zur Antriebsbewegungsachse 110 angeordnet und verbindet den ersten und dritten Balken 41, 43. Der erste Balken 41 grenzt unmittelbar an die erste Masse 10. Der zweite U- Federbereich 40‘ umfasst einen ersten Balken 4 , einen zweiten Balken 42‘ und einen dritten Balken 43‘. Der erste Balken 4 und der dritte Balken 43‘ sind parallel zur

Antriebsbewegungsachse 110 angeordnet. Der zweite Balken 42‘ ist parallel zur Haupterstreckungsebene 100 des Substrats 2 und senkrecht zur Antriebsbewegungsachse 110 angeordnet und verbindet den ersten und dritten Balken 4 , 43‘. Der erste Balken 4 grenzt unmittelbar an die erste Masse 10. Der dritte Balken 43 des ersten U- Federbereichs 40 und der dritte Balken 43‘ des zweiten U- Federbereichs 40‘ sind durch einem vierten Balken 44, der parallel zur Haupterstreckungsebene 100 und senkrecht zur Antriebsbewegungsachse 110 angeordnet ist, verbunden. Somit bilden die beiden U-Federbereiche 40, 40‘ ein U-Federpaar aus, das spiegelsymmetrisch um eine erste Spiegelsymmetrieebene 60 der Feder 30 angeordnet ist. Die erste Spiegelsymmetrieebene 60 verläuft mittig durch die Feder 30 und erstreckt sich senkrecht zur

Haupterstreckungsebene 100 des Substrats 2 und parallel zur

Antriebsbewegungsachse 110. An der zweiten Masse 20 ist ein weiteres U- Federpaar ausgebildet, das einen dritten und vierten U- Federbereich 40“, 40‘“ umfasst. Der dritte U- Federbereich 40“ umfasst einen ersten Balken 41“, einen zweiten Balken 42“ und einen dritten Balken 43“. Der erste Balken 41“ und der dritte Balken 43“ sind parallel zur

Antriebsbewegungsachse 110 angeordnet. Der zweite Balken 42“ ist parallel zur Haupterstreckungsebene 100 und senkrecht zur

Antriebsbewegungsachse 110 angeordnet und verbindet den ersten und dritten Balken 41“, 43“. Der erste Balken 41“ grenzt unmittelbar an die zweite Masse 20. Der vierte U- Federbereich 40‘“ umfasst einen ersten Balken 41‘“, einen zweiten Balken 42‘“ und einen dritten Balken 43‘“. Der erste Balken 41‘“ und der dritte Balken 43‘“ sind parallel zur

Antriebsbewegungsachse 110 angeordnet. Der zweite Balken 42‘“ ist parallel zur Haupterstreckungsebene 100 und senkrecht zur

Antriebsbewegungsachse 110 angeordnet und verbindet den ersten und dritten Balken 41‘“, 43‘“. Der erste Balken 41‘“ grenzt unmittelbar an die zweite Masse 20. Der dritte Balken 43“ des dritten U- Federbereichs 40“ und der dritte Balken 43‘“ des vierten U- Federbereichs 40‘“ sind durch einem weiteren vierten Balken 44‘, der parallel zur

Haupterstreckungsebene 100 und senkrecht zur Antriebsbewegungsachse 110 angeordnet ist, verbunden. Entsprechend sind der dritte und vierte U- Federbereich 40“, 40‘“ als Spiegelung des ersten und zweiten U- Federbereichs 40, 40‘ an einer zweiten Spiegelsymmetrieebene 61 der Feder 30 ausgebildet. Die zweite Spiegelsymmetrieebene 61 verläuft dabei zentral durch die Feder 30 und erstreckt sich in der

Haupterstreckungsebene 100 senkrecht zur Antriebsbewegungsachse 110 sowie senkrecht zur Haupterstreckungsebene 100. Somit ist die Feder 30 insgesamt sowohl spiegelsymmetrisch um die erste

Spiegelsymmetrieebene 60 als auch um die zweite

Spiegelsymmetrieebene 61 ausgebildet. Die dargestellte erste Ausführungsform des Sensors 1 umfasst somit vier U- Federbereiche 40, 40‘, 40“, 40‘“. Mithilfe der Feder 30 ist eine vorteilhafte Entkopplung von Detektionsbewegungen senkrecht zur Antriebsbewegung möglich.

In Figur 3 ist ein schematischer Ausschnitt eines

mikroelektromechanischen Sensors 1 gemäß einer zweiten

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die zweite

Ausführungsform umfasst eine Feder 30, die vier U- Federbereiche 40, 40‘, 40“, 40‘“ aufweist, die entsprechend zu der in Figur 2 dargestellten zweiten Ausführungsform ausgebildet sind. Zusätzlich umfasst die Feder 30 einen zentral angeordneten O- Federbereich 50. Der O- Federbereich 50 umfasst einen weiteren ersten Balken 51, einen weiteren zweiten Balken 52, einen weiteren dritten Balken 53 und einen weiteren vierten Balken 54. Der weitere erste Balken 51 und der weitere dritte Balken 53 erstrecken sich parallel zur Antriebsbewegungsachse 110. Der weitere zweite Balken 52 und der weitere vierte Balken 54 erstrecken sich parallel zur

Haupterstreckungsebene 100 des Substrats 2 und senkrecht zur

Antriebsbewegungsachse 110. Die Feder 30 ist spiegelsymmetrisch um die erste und zweite Spiegelsymmetrieebene 60, 61 ausgebildet. Durch die Verwendung mehrerer tordierbarer Balken ist die out-of-plane Entkopplung in der zweiten Ausführungsform besonders verbessert.

In Figur 4 ist ein schematischer Ausschnitt eines

mikroelektromechanischen Sensors 1 gemäß einer dritten

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Feder 30 umfasst dabei insgesamt acht U- Federbereiche 40, 40‘, 40“, 40‘“, 70, 70‘, 70“, 70‘“ sowie zwei O- Federbereiche 50, 50‘. Die U- Federbereiche 70, 70‘ grenzen an die erste Masse 10 und sind gemeinsam mit den U- Federbereichen 40, 40‘ als eine U-Federanordnung ausgebildet. Die U- Federbereiche 70“, 70‘“ grenzen an die zweite Masse 20 und sind gemeinsam mit den U- Federbereichen 40“, 40‘“ als weitere U- Federanordnung ausgebildet. Die weitere U-Federanordnung ist eine Spiegelung der U-Federanordnung an der zweiten Symmetrieachse 61. In einem zentralen Bereich der Feder 30 sind die O-Federbereiche 50, 51 angeordnet. Die O-Federbereiche 50, 51 umfassen jeweils einen weiteren ersten, weiteren zweiten, weiteren dritten und weiteren vierten Balken 51, 5 , 52, 52‘, 53, 53‘, 54, 54‘. Der zweite O- Federbereich 51 ist eine

Spiegelung des ersten O- Federbereichs 50 an der zweiten

Spiegelsymmetrieebene 61. Insgesamt ist die Feder 30 sowohl

spiegelsymmetrisch bezüglich der ersten Spiegelsymmetrieebene 60 als auch bezüglich der zweiten Spiegelsymmetrieebene 61 ausgebildet. Im Vergleich zur zweiten Ausführungsform (Figur 3) sind bei der dritten Ausführungsform die im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene und senkrecht zur Antriebsbewegungsachse 110 auslenkbaren (bzw.

weichen) U-Federbereiche jeweils dupliziert. Entsprechendes gilt für den O- Federbereich.

Prinzipiell sind n-fache Wiederholungen der U-Federbereiche und/oder O- Federbereiche (beispielsweise aus Figur 3) und beliebige Anordnungen denkbar.

In Figur 5 ist ein schematischer Ausschnitt eines

mikroelektromechanischen Sensors 1 gemäß einer vierten

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Feder 30 umfasst dabei zwei O- Federbereiche 50, 50‘, die entlang der

Antriebsbewegungsachse 110 versetzt sind. Jeder der O- Federbereiche 50, 5 umfasst einen weiteren ersten, weiteren zweiten, weiteren dritten und weiteren vierten Balken 51, 5 , 52, 52‘, 53, 53‘, 54, 54‘. Auch die Feder 30 gemäß der vierten Ausführungsform ist spiegelsymmetrisch bezüglich der ersten und zweiten Spiegelsymmetrieebene 60, 61 ausgebildet.

In Figur 6 ist ein schematischer Ausschnitt eines

mikroelektromechanischen Sensors 1 gemäß einer fünften

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Feder 30 umfasst vier U-Federbereiche 40, 40‘, 40“, 40‘“, die mittig an der Feder 30 ausgebildet sind. Ein erster Balken 41 des ersten U- Federbereichs 40 ist mit einem ersten Balken 41“ des dritten U- Federbereichs 40“ direkt verbunden. Entsprechendes gilt für einen ersten Balken 4 des zweiten U- Federbereichs 40‘ und einen ersten Balken 41‘“ des vierten U- Federbereichs 40‘“. Der erste und zweite U- Federbereich 40, 40‘

(insbesondere die dritten Balken 43, 43‘) sind durch einen senkrecht zur Antriebsbewegungsachse 110 ausgebildeten vierten Balken 44 miteinander verbunden. Der dritte und vierte U- Federbereich 40“, 40‘“ sind

entsprechend durch einen weiteren vierten Balken 44‘ miteinander verbunden. Auch die Feder 30 gemäß fünfter Ausbildungsform ist spiegelsymmetrisch um die erste und zweite Spiegelsymmetrieebene 60,

61 ausgebildet.

In Figur 7 ist ein schematischer Ausschnitt eines

mikroelektromechanischen Sensors 1 gemäß einer sechsten

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Feder 30 gemäß sechster Ausführungsform umfasst dabei die vier U- Federbereiche 40, 40‘, 40“, 40‘“ entsprechend der fünften Ausführungsform (Figur 6). Zusätzlich umfasst die Feder 30 zwei O- Federbereiche 50, 50‘.

In Figur 8 ist ein schematischer Ausschnitt eines

mikroelektromechanischen Sensors 1 gemäß einer siebten

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Feder 30 umfasst dabei vier Federbereiche 40, 40‘, 40“, 40‘“, die entsprechend der fünften Ausführungsform (Figur 6) angeordnet sind. Zusätzlich umfasst die Feder 30 eine Hälfte eines O- Federbereichs 50, der mit einem weiteren ersten Balken 51 und einem weiteren dritten Balken 53 an die erste Masse 10 grenzt. Der weitere erste Balken 51 und der weitere dritte Balken 53 sind durch einen weiteren zweiten Balken 52 miteinander verbunden.

Angrenzend an die zweite Masse 20 ist eine Hälfte eines zweiten O- Federbereichs 50‘ ausgebildet. Dieser grenzt mit einem weiteren ersten Balken 5 und einem weiteren dritten Balken 53‘ an die zweite Masse 20. Der weitere erste Balken 5 und der weitere dritte Balken 53‘ sind durch einen weiteren zweiten Balken 52‘ miteinander verbunden. Auch die in den Figuren 7 und 8 dargestellten Ausführungsformen einer Feder 30 sind spiegelsymmetrisch bezüglich der ersten und zweiten

Spiegelsymmetrieebene 60 , 61. ln Figur 9 ist ein schematischer Ausschnitt eines

mikroelektromechanischen Sensors 1 gemäß einer achten

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Feder 30 entspricht dabei der in Figur 3 beschriebenen zweiten Ausführungsform. Unterhalb (oder oberhalb) eines zentralen Bereichs der Feder 30 ist eine Leiterbahn 3 angeordnet. Eine Überlappfläche 4 (dargestellt durch die gestrichelten Linien 4) ist zwischen der Feder 30 und der Leiterbahn 3 ausgebildet ist. Die Überlappfläche 4 (bzw. der Überlappbereich) kann dabei beispielsweise als Projektion der Feder 30 auf die Oberfläche der Leiterbahn 3 (parallel zur Haupterstreckungsebene 100) verstanden werden. Die in Figur 9 dargestellten Pfeile symbolisieren eine Auslenkung der Anordnung während einer Antriebsbewegung parallel zur

Antriebsbewegungsachse 110. Über einen gewissen Bereich einer solchen Auslenkung ändert sich die Überlappfläche 4 (bzw. deren Größe) in vorteilhafter Weise nicht. Die Überlappfläche 4 zwischen Feder 30 und Leiterbahn 3 bleibt somit über einen gewissen Auslenkungsbereich konstant. Somit können unerwünschte Kraft- oder Signalmodulation, die durch eine Änderung der elektrischen Kapazität zwischen der Leiterbahn 3 und Feder 30 entstehen würden (wenn sich die Überlappfläche 4 bei einer Auslenkung ändern würde), vorteilhafterweise vermieden oder zumindest stark reduziert werden. Der Überlappbereich 4 zwischen der Feder 30 und der Leiterbahn 3 ist insbesondere spiegelsymmetrisch um die erste und/oder zweite Spiegelsymmetrieebene 60, 61 angeordnet (bezüglich einer Ruheposition der Feder 30 und der Massen 10, 20).

Für jeweils entsprechend angeordnete Leiterbahnen (beispielsweise zentral um die Spiegelsymmetrieebenen 60, 61) wäre ein solcher Effekt auch mit den Ausführungsformen der Feder 30 gemäß den Figuren 2 bis 8 erzielbar.

Mit vielen aus dem Stand der Technik bekannten Federformen

(beispielsweise Gabeln) wäre ein solcher Effekt hingegen nicht erzielbar.