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Title:
MICROMECHANICAL OSCILLATOR SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/078487
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a micromechanical oscillator system (40a) which is designed, for example, as a micromirror assembly. The micromechanical oscillator system (40a) comprises a micromechanical oscillator body (10a) having at least one micromirror (1a). In this context, the micromechanical oscillator body (10a) is designed to oscillate about an axis of oscillation (100), in particular with a resonant frequency of the oscillator body (10a). The micromechanical oscillator body (10a) comprises a total mass m, consisting of mass elements mi (17a, 17b). The mass elements (17a, 17b) mi are distributed according to a lateral horizontal spacing (29a, 29b) of the mass elements (17a, 17b) mi from the axis of oscillation (100).

Inventors:
SCHATZ FRANK (DE)
GRUTZECK HELMUT (DE)
STRAUB RAINER (DE)
SCHARY TIMO (DE)
TANGUEP NJIOKEP EUGENE MOLIERE (DE)
PINTER STEFAN (DE)
BAADER JOHANNES (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/077493
Publication Date:
April 29, 2021
Filing Date:
October 01, 2020
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
B81B3/00; G02B26/08
Foreign References:
EP1757972A12007-02-28
EP1275997A22003-01-15
DE102016220514A12018-04-19
EP1640781A22006-03-29
EP1773596B12013-11-20
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Claims:
Ansprüche

1. Mikromechanisches Schwingungssystem (40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 66a, 66b), insbesondere Mikrospiegelanordnung, umfassend einen mikromechanischen Schwingkörper (10a, 10b, 10c, lOd, lOe, 60, 61) mit wenigstens einem Mikrospiegel (la, lb, lc, ld, le), wobei der mikromechanische Schwingkörper (10a, 10b, 10c, lOd, lOe, 60, 61) dazu ausgebildet ist, um eine Schwingungsachse (57, 62, 100), insbesondere mit einer Resonanzfrequenz des Schwingkörpers (10a, 10b, 10c, lOd, lOe, 60, 61), zu schwingen, wobei der mikromechanische Schwingkörper (10a, 10b, 10c, lOd, lOe, 60, 61) eine Gesamtmasse m bestehend aus Masseelementen (17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f, 17g, 17h, 17i, 17j, 17k) m, aufweist, und die Masseelemente (17a,

17b, 17c, 17d, 17e, 17f, 17g, 17h, 17i, 17j, 17k) m, in Abhängigkeit einer lateralen Beabstandung (29a, 29b, 29c, 29d, 29e, 29f, 29g, 29h, 29i, 29j, 29k) der Masseelemente (17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f, 17g, 17h, 17i, 17j, 17k) m, zu der Schwingungsachse (57, 62, 100) verteilt sind.

2. Mikromechanisches Schwingungssystem (40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 66a, 66b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilung der Masseelemente (17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f, 17g, 17h, 17i, 17j, 17k) m, in Abhängigkeit der lateralen Beabstandung (29a, 29b, 29c, 29d, 29e, 29f, 29g, 29h, 29i, 29j, 29k) der Masseelemente (17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f, 17g, 17h, 17i, 17j, 17k) m, zu der Schwingungsachse (57, 62, 100) reduziert ist.

3. Mikromechanisches Schwingungssystem (40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 66a, 66b) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mikromechanische Schwingkörper (10a, 10b, 10c, lOd, lOe, 60, 61) zusätzlich eine Trägereinheit (15a, 15b, 15c, 15d, 15e) zum Tragen wenigstens einer Spuleneinheit (5) aufweist.

4. Mikromechanisches Schwingungssystem (40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 66a, 66b) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinheit (15a, 15b, 15c, 15d, 15e) als jeweils zwei, auf beiden Seiten (27a, 27b)der Schwingungsachse (57, 62, 100) angeordnete Streben (15b) ausgebildet ist, und die Streben (15b) dazu ausgebildet sind, die Spuleneinheit (5) aufzuspannen. 5. Mikromechanisches Schwingungssystem (40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 66a, 66b) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spuleneinheit (5) des mikromechanischen Schwingkörpers (10a, 10b, 10c, lOd, lOe, 60, 61) in einem relativ zu der Schwingungsachse (57, 62, 100) angeordneten äußeren Bereich (35b, 35d) des mikromechanischen Schwingkörpers (10a, 10b, 10c, lOd, lOe, 60, 61) aus einem Metall mit einer Dichte kleiner als 4 g/cm3, insbesondere Aluminium, ausgebildet ist und in einem relativ zu der Schwingungsachse (57, 62, 100) angeordneten inneren Bereich (35a, 35c) des mikromechanischen Schwingkörpers (10a, 10b, 10c, lOd, lOe, 60, 61) aus einem Metall mit einer Dichte größer als 4 g/cm3, insbesondere Kupfer, ausgebildet ist.

6. Mikromechanisches Schwingungssystem (40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 66a, 66b) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrospiegel (la, lb, lc, ld, le) in einer Draufsicht die Spuleneinheit (5) vollständig überdeckt.

7. Mikromechanisches Schwingungssystem (40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 66a, 66b) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mikromechanische Schwingkörper (10a, 10b, 10c, lOd, lOe, 60, 61) auf beiden Seiten (27a, 27b) der Schwingungsachse (57, 62, 100) in einem relativ zu der Schwingungsachse (57, 62, 100) angeordneten äußeren Bereich (35b, 35d) des mikromechanischen Schwingkörpers (10a, 10b, 10c, lOd, lOe, 60, 61) wenigstens eine Ausnehmung (16, 21a, 21b, 22, 23a, 23b) aufweist.

8. Mikromechanisches Schwingungssystem (40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 66a, 66b) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ausnehmung (16, 21a, 21b, 22, 23a, 23b) in einer Draufsicht eine Form eines Sechseckprismas aufweist.

9. Mikromechanisches Schwingungssystem (40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 66a, 66b) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ausnehmung (16, 21a, 21b, 22, 23a, 23b) in einer Draufsicht rechteckförmig ausgebildet ist.

10. Mikromechanisches Schwingungssystem (40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 66a, 66b) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mikromechanische Schwingkörper (10a, 10b, 10c, lOd, lOe, 60, 61) auf beiden Seiten (27a, 27b) der Schwingungsachse (57, 62, 100) in dem relativ zu der Schwingungsachse (57, 62, 100) angeordneten äußeren Bereich (35b, 35d) des mikromechanischen Schwingkörpers (10a, 10b, 10c, lOd, lOe, 60, 61) eine Mehrzahl von Ausnehmungen (16, 21a, 21b, 22, 23a, 23b) aufweist, wobei sich in Abhängigkeit einer lateralen Beabstandung (29a, 29b, 29c, 29d, 29e, 29f, 29g, 29h, 29i, 29j, 29k) der Ausnehmungen zu der Schwingungsachse eine Ausdehnung der Ausnehmungen (16, 21a, 21b, 22, 23a, 23b) in Längsrichtung (37a) und/oder Querrichtung (37b) der Ausnehmungen (16, 21a, 21b, 22, 23a, 23b) vergrößert.

11. Mikroprojektionsvorrichtung (80) mit einem mikromechanischen Schwingungssystem (40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 66a, 66b) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.

12. Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Schwingungssystems (40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 66a, 66b) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

Bereitstellen (200) eines ersten Siliziumoxidsubstrats, und Strukturieren (210) eines Mikrospiegels (la, lb, lc, ld, le) eines mikromechanischen Schwingkörpers (10a, 10b, 10c, lOd, lOe, 60, 61) aus dem ersten Siliziumoxidsubstrat, insbesondere mittels eines Ätzverfahrens, und

Erzeugen (250) von wenigstens einer Ausnehmung (16, 21a, 21b, 22, 23a, 23b) auf beiden Seiten (27a, 27b) einer Schwingungsachse (57, 62, 100) des mikromechanischen Schwingkörpers (10a, 10b, 10c, lOd, lOe, 60, 61) in einem relativ zu der Schwingungsachse (57, 62, 100) angeordneten äußeren Bereich (35b, 35d) des mikromechanischen Schwingkörpers (10a, 10b, 10c, lOd, lOe, 60, 61), insbesondere mittels jeweils einer ersten Kaverne.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden zusätzlichen Verfahrensschritte aufweist:

Bereitstellen (230) eines zweiten Siliziumsubstrats, und Strukturieren (240) einer Trägereinheit (15a, 15b, 15c, 15d, 15e) zum Tragen wenigstens einer Spuleneinheit (5) des mikromechanischen Schwingkörpers (10a, 10b, 10c, lOd, lOe, 60, 61) aus dem zweiten Siliziumsubstrat, und

Verbinden (260) des Mikrospiegels (la, lb, lc, ld, le) mit der Trägereinheit (15a, 15b, 15c, 15d, 15e), insbesondere mittels einer Siliziumoxidschicht.

Description:
Beschreibung

Mikromechanisches Schwingungssystem

Die Erfindung betrifft ein Mikromechanisches Schwingungssystem, insbesondere eine Mikrospiegelanordnung, eine Mikroprojektionsvorrichtung mit einem mikromechanischen Schwingungssystem und ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Schwingungssystems.

Stand der Technik

Das Dokument EP 1 773 596 Bl beschreibt eine mikromechanische Resonatoranordnung, wie etwa einen Mikrospiegel-Scanner. Durch eine bestimmte Anordnung einer Spule und eines Permanentmagneten der elektromagnetischen Antriebseinheit der Mikrospiegelanordnung wird das Trägheitsmoment des schwingenden Systems verringert.

Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, ein energieeffizientes mikromechanisches Schwingungssystem zu entwickeln.

Offenbarung der Erfindung

Zur Lösung der Aufgabe wird ein mikromechanisches Schwingungssystem gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Das mikromechanische Schwingungssystem ist insbesondere als Mikrospiegelanordnung ausgebildet, wie sie beispielsweise in einer Mikroprojektionsvorrichtung verwendet wird. Das mikromechanische Schwingungssystem umfasst hierbei einen mikromechanischen Schwingkörper mit wenigstens einem Mikrospiegel. Der mikromechanische Schwingkörper ist dazu ausgebildet, um eine Schwingungsachse herum zu schwingen. Anders ausgedrückt rotiert der mikromechanische Schwingkörper um die Schwingungsachse. Insbesondere schwingt der Schwingkörper mit einer Resonanzfrequenz des Schwingkörpers um die Schwingungsachse. Zur Anregung der Schwingung ist insbesondere eine Antriebseinheit vorgesehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine elektromagnetische Antriebseinheit, eine elektrostatische Antriebseinheit oder eine piezoelektrische Antriebseinheit handeln. Der mikromechanische Schwingkörper weist eine Gesamtmasse m auf, die insbesondere mit Federn verbunden ist, so dass die Gesamtmasse m rotatorisch federnd gelagert ist. Der mikromechanische Schwingkörper mit der Gesamtmasse m besteht aus einer Vielzahl von Masseelementen m,. Die Masseelemente m, wiederum sind in Abhängigkeit einer lateralen Beabstandung der Masseelemente m,zu der Schwingungsachse verteilt. Mit der lateralen Beabstandung der Masseelemente zu der Schwingungsachse kann insbesondere der Abstand von Masseelementen zu der Schwingungsachse in eine Richtung parallel zu der Haupterstreckungsebene des Mikrospiegels gemeint sein. Die Masseelemente m, können beispielsweise als infinitesimal kleine, rechteckige Masseelemente ausgebildet sein. Die Masseelemente m, können jedoch auch als Schnittsegmente des mikromechanischen Schwingkörpers ausgebildet sein, wobei die Schnitte des mikromechanischen Schwingkörpers hierbei entlang der Schwingungsachse des mikromechanischen Schwingungssystems erfolgen. Die Segmente verlaufen also scheibenförmig von der Schwingungsachse bis zum äußeren Bereich des mikromechanischen Schwingkörpers hin. Vorzugsweise ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass sich die Verteilung der Masseelemente m, in Abhängigkeit der lateralen Beabstandung der Masseelemente m, zu der Schwingungsachse reduziert. Je weiter sich also die Masseelemente m, von der Rotationsachse weg befinden, desto kleiner ist auch die Masse der beispielsweise oben beschriebenen Schnittsegmente. Das Gesamtträgheitsmoment des äußeren Bereichs des mikromechanischen Schwingkörpers wird somit verringert. Das wiederum führt dazu, dass der Mikrospiegel insbesondere bei statischer Auslenkung trotz hoher Eigenfrequenz schnell geregelt und energieeffizient betrieben werden kann, da die nötige Federsteifheit für die hohen Eigenfrequenzen gering ist.

Vorzugsweise weist der mikromechanische Schwingkörper zusätzlich eine Trägereinheit zum Tragen wenigstens einer Spuleneinheit auf. Eine solche Trägereinheit weist häufig eine rechteckige Form in der Draufsicht auf und weist gegenüber der Schwingungsachse eine laterale Ausdehnung in einer Ebene parallel zu der Haupterstreckungsebene des Mikrospiegels auf. Somit trägt die Masse der Trägereinheit auch zu dem Gesamtträgheitsmoment des äußeren Bereichs des mikromechanischen Schwingkörpers bei. Bei der Spuleneinheit handelt es sich um die Spuleneinheit einer elektromagnetischen Antriebseinheit des mikromechanischen Schwingkörpers. Bevorzugt ist die Trägereinheit als jeweils zwei, auf beiden Seiten der Schwingungsachse angeordnete Streben ausgebildet, welche dazu ausgebildet sind, die Spuleneinheit aufzuspannen. Solche Streben weisen nur eine geringe Masse auf, wodurch das Gesamtträgheitsmoment des äußeren Bereichs des mikromechanischen Schwingkörpers verringert wird. Vorzugsweise weist eine jeweilige Strebe eine Haupterstreckungsrichtung senkrecht zu der Schwingungsachse auf. Bevorzugt ist die Spuleneinheit des mikromechanischen Schwingkörpers in dem relativ zu der Schwingungsachse angeordneten äußeren Bereich des mikromechanischen Schwingkörpers aus einem Metall mit einer Dichte kleiner als 4 g/cm 3 ausgebildet. Beispielsweise kann es sich hierbei um Aluminium handeln. In einem relativ zu der Schwingungsachse angeordneten inneren Bereich des mikromechanischen Schwingkörpers ist die Spuleneinheit in diesem Zusammenhang aus einem Metall mit einer Dichte größer als 4 g/cm 3 ausgebildet. Hierbei kann es sich beispielsweise um Kupfer handeln. Somit wird das Gesamtträgheitsmoment des äußeren Bereichs des mikromechanischen Schwingkörpers verringert. Vorzugsweise überdeckt der Mikrospiegel in einer Draufsicht die Spuleneinheit vollständig. Solche Mikrospiegel weisen eine große Ausdehnung in lateraler Richtung relativ zu der Schwingungsachse auf und tragen entsprechend signifikant zu dem Gesamtträgheitsmoment in dem äußeren Bereich des mikromechanischen Schwingkörpers bei.

Vorzugsweise weist der mikromechanische Schwingkörper auf beiden Seiten der Schwingungsachse in einem relativ zu der Schwingungsachse angeordneten äußeren Bereich des mikromechanischen Schwingkörpers wenigstens eine Ausnehmung auf. Die beiden Seiten der Schwingungsachse sind hierbei insbesondere in einer Ebene parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Mikrospiegels angeordnet. Durch die wenigstens eine Ausnehmung wird die Masse im äußeren Bereich des mikromechanischen Schwingkörpers verringert. Die Ausnehmung ist insbesondere auf einer Seite des mikromechanischen Schwingkörpers entgegengesetzt zu einer auftreffendes Licht reflektierenden Seite des Mikrospiegels vorgesehen. Somit wird die Funktion des mikromechanischen Schwingkörpers, insbesondere des Mikrospiegels, durch die wenigstens eine Ausnehmung nicht gestört. Bevorzugt weist die wenigstens eine Ausnehmung in einer Draufsicht eine Form eines Sechseckprismas auf.

Alternativ hierzu ist die wenigstens eine Ausnehmung in einer Draufsicht rechteckförmig ausgebildet. Die Sechseckform gewährleistet trotz der Verringerung der Masse eine hohe Stabilität. Vorzugsweise weist der mikromechanische Schwingkörper auf beiden Seiten der Schwingungsachse in dem relativ zu der Schwingungsachse angeordneten äußeren Bereich des mikromechanischen Schwingkörpers eine Mehrzahl von Ausnehmungen auf. In Abhängigkeit einer lateralen Beabstandung der Ausnehmungen zu der Schwingungsachse vergrößert sich eine Ausdehnung der Ausnehmungen in Längsrichtung und/oder Querrichtung der Ausnehmungen. Je weiter also eine Ausnehmung von der Schwingungsachse in lateraler Richtung entfernt ist, desto größer wird auch die Ausnehmung. Entsprechend wird somit die Verteilung der Masse des mikromechanischen Schwingkörpers nach außen hin reduziert. Vorzugsweise weist das mikromechanische Schwingungssystem zusätzlich zwei Federn, insbesondere Torsionsfedern, zur Aufhängung des Schwingkörpers an einem statischen Körper, wie beispielsweise an einem starren Rahmen des Schwingkörpers, auf. Der Mikrospiegel weist in diesem Zusammenhang in einem Bereich oberhalb der Federn wenigstens eine zweite Ausnehmung auf. Somit wird ein Freiraum unterhalb des Mikrospiegels für die Bewegungsfreiheit der Federn bereitgestellt. Zudem wird die Baugröße somit auf die Spiegelgröße beschränkt, da kein zusätzlicher lateraler Platz für die Federn erforderlich ist.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Mikroprojektionsvorrichtung mit dem zuvor beschriebenen mikromechanischen Schwingungssystem. Bei einer solchen Mikroprojektionsvorrichtung wird der Mikrospiegel dazu verwendet, Licht, welches von beispielsweise einer Lasereinheit auf den Mikrospiegel gestrahlt wird, auf einen Bildschirm zu projizieren.

Weiterhin umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Schwingungssystems. Hierbei wird zunächst ein erstes Siliziumoxidsubstrat bereitgestellt. Darauf folgend wird ein Mikrospiegel eines mikromechanischen Schwingkörpers aus dem ersten Siliziumoxidsubstrat, beispielsweise mittels eines Ätzverfahrens, herausstrukturiert. Außerdem wird wenigstens eine Ausnehmung auf beiden Seiten einer Schwingungsachse des mikromechanischen Schwingkörpers in einem relativ zu der Schwingungsachse angeordneten äußeren Bereich des mikromechanischen Schwingkörpers, beispielsweise mittels jeweils einer ersten Kaverne, erzeugt. Vorzugsweise wird weiterhin ein zweites Siliziumsubstrat bereitgestellt. Darauf folgend wird eine Trägereinheit zum Tragen wenigstens einer Spuleneinheit des mikromechanischen Schwingkörpers aus dem zweiten Siliziumsubstrat, beispielsweise mittels eines Ätzverfahrens, herausstrukturiert. Weiterhin wird der Mikrospiegel mit der Trägereinheit, insbesondere mittels einer Siliziumoxidschicht, verbunden.

Beschreibung der Zeichnungen

Figur la zeigt eine erste Ausführungsform eines mikromechanischen Schwingungssystems in einer Draufsicht.

Figur lb zeigt einen Querschnitt der ersten Ausführungsform des mikromechanischen Schwingungssystems.

Figur 2a zeigt eine erste Ausführungsform eines mikromechanischen Schwingungssystems in einer Draufsicht.

Figur 2b zeigt einen Querschnitt der ersten Ausführungsform des mikromechanischen Schwingungssystems.

Figur 3a zeigt eine erste Ausführungsform eines mikromechanischen Schwingungssystems in einer Draufsicht.

Figur 3b zeigt einen Querschnitt der ersten Ausführungsform des mikromechanischen Schwingungssystems.

Figur 4a zeigt eine erste Ausführungsform eines mikromechanischen Schwingungssystems in einer Draufsicht.

Figur 4b zeigt einen Querschnitt der ersten Ausführungsform des mikromechanischen Schwingungssystems.

Figur 5a zeigt eine erste Ausführungsform eines mikromechanischen Schwingungssystems in einer Draufsicht.

Figur 5b zeigt einen Querschnitt der ersten Ausführungsform des mikromechanischen Schwingungssystems. Figur 6 zeigt schematisch eine Mikroprojektionsvorrichtung mit dem mikromechanischen Schwingungssystem.

Figur 7 zeigt einen Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung eines mikromechanischen Schwingungssystems.

Ausführungsbeispiele der Erfindung

Figuren la und lb zeigen eine erste Ausführungsform eines mikromechanischen Schwingungssystem 40a, welche hierbei als Mikrospiegelanordnung ausgebildet ist. Das mikromechanische Schwingungssystem 40a umfasst hierbei einen mikromechanischen Schwingkörper 10a mit einem in dieser Ausführungsform ovalen Mikrospiegel la. Zusätzlich umfasst der mikromechanische Schwingkörper hierbei eine Trägereinheit 15a und 15b für eine Spuleneinheit 5. Die Spuleneinheit 5 ist Teil einer elektromagnetischen Antriebseinheit des mikromechanischen Schwingkörpers 10a. Wie auf Figur lb in einem Querschnitt A-A des mikromechanischen Schwingungssystems 40a zu erkennen ist, weist das mikromechanische Schwingungssystem 40a ebenfalls noch einen Permanentmagneten 50 mit den Magnetfeldlinien 51 auf. Die Spuleneinheit 5 wiederum befindet sich innerhalb der Magnetfeldlinien 51. Diese elektromagnetische Antriebseinheit sorgt dafür, dass der mikromechanische Schwingkörper 10a zu einer Schwingung um eine Schwingungsachse 100 angeregt wird. Der mikromechanische Schwingkörper 10a schwingt hierbei insbesondere mit der Resonanzfrequenz des mikromechanischen Schwingkörpers 10a in die auf Figur lb dargestellte Rotationsrichtung. Die Trägereinheit 15a und 15b ist in dieser Ausführungsform aus einem ersten, in der Draufsicht rechteckförmigen inneren Bereich 15a und als jeweils zwei, auf beiden Seiten 27a und 27b der Schwingungsachse 100 angeordnete Streben 15b als äußeren Bereich ausgebildet, welche zusammen die Spuleneinheit 5 aufspannen. Mit den beiden Seiten 27a und 27b der Schwingungsachse 100 sind hierbei, wie auf Figur lb zu erkennen ist, die beiden Seiten der Schwingungsachse 100 gemeint, welche in einer Ebene parallel zu einer Haupterstreckungsebene 26 des Mikrospiegels la angeordnet sind. Der mikromechanische Schwingkörper 10a weist eine Gesamtmasse m auf, welche aus in Figur lb beispielhaft dargestellten Masseelementen m, 17a und 17b besteht. Die Masseelemente m, 17a und 17b sind hierbei als Schnittsegmente des mikromechanischen Schwingkörpers 10a ausgebildet. Die Schnitte der Schnittsegmente 17a und 17b verlaufen hierbei entlang der Schwingungsachse 100 des mikromechanischen Schwingkörpers 10a durch den mikromechanischen Schwingkörper 10a hindurch. Die Masseelemente m, 17a und 17b verlaufen also scheibenförmig von der Schwingungsachse 100 bis zum Randbereich des mikromechanischen Schwingkörpers 10a hin. Jeder dieser Masseelemente m, 17a und 17b weist eine bestimmte Masse auf und aufsummiert ergeben die Massen der einzelnen Masseelemente 17a und 17b die Gesamtmasse des mikromechanischen Schwingkörpers 10a. Die Masseelemente 17a und 17b sind in einem unterschiedlichen Abstand 29a und 29b zu der Schwingungsachse 100 beabstandet und weisen jeweils eine unterschiedliche Masse auf. Durch den stegförmigen Aufbau der Trägereinheit 15a und 15b weist das Masseelement 17b in dem äußeren Bereich, welcher hierbei durch die Stege 15 gebildet wird, eine geringere Masse auf, als das Masseelement 17a in einem vergleichsweise inneren Bereich des mikromechanischen Schwingkörpers 10a. Der innere Bereich wird hierbei durch den in der Draufsicht rechteckförmigen inneren Bereich 15a der Trägereinheit gebildet. Dadurch weist der mikromechanische Schwingkörper 10a in dem äußeren Bereich ein vergleichsweise geringes Gesamtträgheitsmoment auf.

Zusätzlich umfasst das mikromechanische Schwingungssystem 40a einen äußeren, starren Rahmen 30a und 30b und zwei Torsionsfedern mit einem inneren Abschnitt 2a, 2b und einem äußeren Abschnitt 3a und 3b zur Aufhängung des mikromechanischen Schwingkörpers 10a an dem starren Rahmen 30a und 30b. Die äußeren Abschnitte 3a und 3b der zwei Torsionsfedern können piezoresistive Strukturen zur Auslenkungserfassung aufweisen.

Figuren 2a und 2b zeigen eine zweite Ausführungsform eines mikromechanischen Schwingungssystems 40b mit einem Schwingkörper 10b. Hierbei ist im Unterschied zu der ersten Ausführungsform die Trägereinheit 15c in der Draufsicht auf Figur 2a rechteckförmig ausgebildet und auf der Unterseite der Trägereinheit 15c ist, wie man auf Figur 2b erkennen kann, die Spuleneinheit 5 angeordnet. Figur 2b ist hierbei ein Querschnitt B-B des mikromechanischen Schwingungssystems 40b. Der Mikrospiegel lb ist in dieser Ausführungsform in der Draufsicht auf Figur la rechteckförmig ausgebildet und weist auf jeder Seite der Schwingungsachse 100 in einem relativ zu der Schwingungsachse 100 angeordneten äußeren Bereich 35b des mikromechanischen Schwingkörpers 10b eine ebenfalls rechteckförmige Ausnehmung 16 aufweist. Wie man auf Figur 2b erkennen kann, sind die Ausnehmungen 16 auf einer Seite 32b des mikromechanischen Schwingkörpers 40b angeordnet, welche entgegengesetzt zu einer Seite 32a des Mikrospiegels lb angeordnet sind, die auftreffendes Licht reflektiert. Durch die Ausnehmungen 16 in dem äußeren Bereich 35b des Mikrospiegels lb weisen die beiden Schnittsegmente 17c und 17d wiederum unterschiedliche Massen auf. Die Masse des Schnittsegments 17c ist größer als die Masse des weiter außen angeordneten Schnittsegments 17d, wodurch das Gesamtträgheitsmoment des äußeren Bereichs 35b des mikromechanischen Schwingkörpers 10b reduziert ist.

Zur weiteren Reduzierung des Gesamtträgheitsmoments des äußeren Bereichs 35b des mikromechanischen Schwingkörpers 10b ist in dieser zweiten Ausführungsform weiterhin die Spuleneinheit 5 des mikromechanischen Schwingkörpers 10b in dem relativ zu der Schwingungsachse 100 angeordneten äußeren Bereich 35b des mikromechanischen Schwingkörpers 10b aus einem Metall mit einer Dichte kleiner als 4 g/cm 3 , insbesondere Aluminium, ausgebildet. In einem relativ zu der Schwingungsachse 100 angeordneten inneren Bereich 35a des mikromechanischen Schwingkörpers 10b ist die Spuleneinheit 5 dagegen aus einem Metall mit einer Dichte größer als 4 g/cm 3 , insbesondere Kupfer, ausgebildet.

Figuren 3a und 3b zeigen eine dritte Ausführungsform eines mikromechanischen Schwingungssystems 40c mit einem Schwingkörper 10c. Hierbei weist der Mikrospiegel lc im Unterschied zu der ersten und zweiten Ausführungsform eine derartige Ausdehnung in der Draufsicht auf Figur 3a auf, dass der Mikrospiegel lc die Spuleneinheit vollständig überdeckt. Damit das Gesamtträgheitsmoment des äußeren Bereichs des Mikrospiegels lc reduziert wird, sind in dieser Ausführungsform zwei rechteckförmige Ausnehmungen 22 auf Seite 32b des Mikrospiegels lc vorgesehen. Durch diese Ausnehmungen 22 weist das Schnittsegment 17f eine kleinere Masse auf, als das Schnittsegment 17e. Das Schnittsegment 17f weist einen größeren Abstand 29f zu der Schwingungsachse 100 auf, als das Schnittsegment 17e mit dem Abstand 29e.

Der Mikrospiegel lc weist außerdem in einem Bereich oberhalb der Federn 3a und 3b zwei zweite Ausnehmungen 19a und 19b auf. Somit wird ein Freiraum unterhalb des Mikrospiegels lc für die Bewegungsfreiheit der inneren Abschnitte der Federn 2a und 2b bereitgestellt.

Figuren 4a und 4b zeigen eine vierte Ausführungsform eines mikromechanischen Schwingungssystems 40d mit einem Schwingkörper lOd. Hierbei weist sowohl der Mikrospiegel lc, wie auch die Trägereinheit 15d in einem äußeren Bereich 35d des mikromechanischen Schwingungssystems lOd im Unterschied zu der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform auf beiden Seiten der Schwingungsachse 100 eine Mehrzahl von Ausnehmungen 21a und 21b auf. Die Ausnehmungen 21a und 21b weisen jeweils dieselben Ausdehnungen auf und weisen in einer Draufsicht auf Figur 4a eine Form eines Sechseckprismas auf. Der innere Bereich 35c des mikromechanischen Schwingungssystems lOd weist wiederum keine Ausdehnungen auf. Durch die Ausnehmungen 21a und 21b im äußeren Bereich 35d weist das Schnittsegment 17h eine kleinere Masse auf, als das Schnittsegment 17g im inneren Bereich 35c. Das Schnittsegment 17h weist einen größeren Abstand 29h zu der Schwingungsachse 100 auf, als das Schnittsegment 17g mit dem Abstand 29g.

Figuren 5a und 5b zeigen eine fünfte Ausführungsform eines mikromechanischen Schwingungssystems 40e mit einem Schwingkörper lOe. Hierbei weist sowohl der Mikrospiegel le, wie auch die Trägereinheit 15e in dem äußeren Bereich 35d des mikromechanischen Schwingungssystems lOe auf beiden Seiten der Schwingungsachse 100 eine Mehrzahl von Ausnehmungen 23a und 23b auf. Im Unterschied zu der vierten Ausführungsform unterscheiden sich die Ausdehnungen der Ausnehmungen 23a und 23b in Längsrichtung 37b und in Querrichtung 37a der Ausnehmungen voneinander. Je weiter die Ausnehmungen 23a und 23b von der Schwingungsachse 100 entfernt sind, desto größer werden die Ausnehmungen 23a und 23b. Durch die unterschiedlichen Größen der Ausnehmungen 23a und 23b in Abhängigkeit des Abstands zu der Schwingungsachse 100 weist das Schnittsegment 17k im äußeren Bereich 35d mit dem Abstand 29k eine kleinere Masse auf, als das Schnittsegment 17j im äußeren Bereich 35d mit dem Abstand 29j. Das Schnittsegment 17i ohne Ausnehmung im inneren Bereich 35c mit dem Abstand 29i wiederum weist eine größere Masse auf, als die Schnittsegmente 17j und 17k. Dadurch ist das System mechanisch steifer.

Figur 6 zeigt schematisch eine Mikroprojektionsvorrichtung 80 mit zwei mikromechanischen Schwingungssystemen 66a und 66b. Die mikromechanischen Schwingungskörper 60 und 61 des jeweiligen mikromechanischen Schwingungssystems sind hierbei als von mittels jeweils einer zugeordneten Antriebseinheit 55 und 56 angetriebenen Mikrospiegeln ausgebildet. Der erste Mikrospiegel 60 schwingt in die Schwingungsrichtung 58 um die Schwingungsachse 57 und der zweite Mikrospiegel 61 schwingt in Schwingungsrichtung 63 um die Schwingungsachse 62.

Der zweite Mikrospiegel 61 weist hierbei eine größere Gesamtmasse auf, als der erste Mikrospiegel 60. Kleinere Massen wiederum haben intrinsisch höhere Eigenfrequenzen, weshalb der erste Mikrospiegel 60 vorzugsweise mit einer höheren Frequenz betrieben wird, als der zweite Mikrospiegel 61. Beispielsweise für die normale Videoprojektion wird deshalb der erste Mikrospiegel 60 für die horizontale Ablenkung genutzt und der zweite Mikrospiegel 61 für die vertikale Ablenkung. Somit kann der zweite Mikrospiegel 61 energieeffizient elektromagnetisch betrieben werden. Der erste Mikrospiegel 60 wiederum kann bedingt durch seine Frequenz resonant betrieben und beispielsweise mittels Piezoaktoren angetrieben werden.

Neben den mikromechanischen Schwingungssystemen 66a und 66b weist eine solche Mikroprojektionsvorrichtung 80 eine Lasereinheit 52 auf, welche dazu ausgebildet, Licht 70a wenigstens einer Wellenlänge auf den Mikrospiegel des mikromechanischen Schwinfgungssystem 66a zu strahlen, von dem das Licht 70b wiederum auf den Mikrospiegel des mikromechanischen Schwingungssystems 66b abgelenkt wird. Der Mikrospiegel des mikromechanischen Schwingungssystems 66b wiederum ist dazu ausgebildet, das Licht 70c wenigstens einer Wellenlänge in Abhängigkeit einer Auslenkung des Mikrospiegels des mikromechanischen Schwingungssystems 66b auf eine Projektionseinheit 75 abzulenken. Figur 7 zeigt in Form eines Ablaufdiagramms eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines mikromechanischen Schwingungssystems, wie es beispielhaft auf den Figuren 1 bis 5 beschrieben wurde. Hierbei wird in einem ersten Verfahrensschritt 200 ein erstes Siliziumoxidsubstrat, beispielsweise in Form eines ersten Siliziumoxid Wafers, bereitgestellt. In einem folgenden Verfahrensschritt 210 wird ein Mikrospiegel eines mikromechanischen Schwingkörpers aus dem ersten Siliziumoxidsubstrat herausstrukturiert. Hierbei kann der Mikrospiegel beispielsweise aus dem ersten Siliziumoxidsubstrat herausgeätzt werden. In einem folgenden Verfahrensschritt 250 wird wenigstens eine Ausnehmung auf beiden Seiten einer Schwingungsachse des mikromechanischen Schwingkörpers in einem relativ zu der Schwingungsachse angeordneten äußeren Bereich des mikromechanischen Schwingkörpers erzeugt. Eine erste Ausnehmung kann hierbei beispielsweise mittels einer ersten Kaverne erzeugt werden. Daraufhin wird das Verfahren beendet.

In einem optionalen Verfahrensschritt 230 wird weiterhin ein zweites Siliziumoxidsubstrat bereitgestellt. Das zweite Siliziumoxidsubstrat ist hierbei beispielsweise als zweiter Siliziumoxid Wafer ausgebildet. In einem folgenden optionalen Verfahrensschritt 240 wird eine Trägereinheit zum Tragen wenigstens einer Spuleneinheit des mikromechanischen Schwingkörpers aus dem zweiten Siliziumsubstrat herausstrukturiert. Hierbei kann die Trägereinheit beispielsweise aus dem zweiten Siliziumoxidsubstrat herausgeätzt werden. In einem optionalen Verfahrensschritt 260 wird der Mikrospiegel mit der Trägereinheit verbunden, um so den mikromechanischen Schwingkörper umfassend den Mikrospiegel und die Trägereinheit auszubilden. Das Verbinden des Mikrospiegels mit der Trägereinheit erfolgt beispielsweise mittels einer dünnen Siliziumoxidschicht. Diese dünne Siliziumoxidschicht kann auch als Ätzstopp bei der Strukturierung des Mikrospiegels und der Trägereinheit aus dem ersten und zweiten Siliziumoxidsubstrat dienen.