具有双轴致动的微机械结构及对应的MEMS设备的制作方法

技术特征：

1.一种具有双轴致动的微机械结构(20)，包括：

框架(2)，所述框架(2)内部限定窗(5)并且由第一弹性元件(6)弹性地连接到相对于基底(8)固定的锚固结构(7)；

致动结构(10)，所述致动结构(10)可操作地耦合到所述框架(2)并且被配置为生成所述框架(2)相对于第一致动轴线(x；z)的第一致动移动；

移动质量(4)，所述移动质量(4)被布置在所述窗(5)内并且被扭转型的第二弹性元件(9)弹性地耦合到所述框架(2)，所述移动质量(4)被配置为使得所述移动质量(4)在所述第一致动移动中被刚性地耦合到所述框架(2)，并且针对所述移动质量(4)进一步限定扭转型的第二致动轴线(y)，

其特征在于，质量分布与所述移动质量(4)关联，至少相对于所述第二致动轴线(y)是非对称的，并且被配置为通过惯性效应生成作为所述第一致动移动的函数的所述移动质量(4)围绕所述第二致动轴线(y)的旋转的第二致动移动。

2.根据权利要求1所述的微机械结构，其中所述质量分布被设计为在所述微机械结构(20)的运动等式中生成质量矩阵(M)，所述质量矩阵(M)具有在所述框架(2)的所述第一致动移动与所述移动质量(4)的所述旋转之间的惯性耦合的项。

3.根据权利要求1或2所述的微机械结构，其中所述质量分布限定以与所述第二致动轴线(y)一定距离被布置的至少一个质心(B)，惯性力(F)待在所述质心处紧随所述第一致动移动而发生，生成用于将所述移动质量(4)围绕所述第二致动轴线(y)旋转的扭转矩(T_y)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的微机械结构，其中扭转型的所述第一弹性元件(6)和所述第一致动轴线(x)限定旋转轴线，所述第一致动移动是所述框架(2)围绕所述第一致动轴线(x)的旋转。

5.根据权利要求4所述的微机械结构，其中所述第一致动轴线(x)和所述第二致动轴线(y)限定与所述框架(2)的主表面(2a)平行的水平面(xy)；其中所述移动质量(4)在所述水平面(xy)中具有几何中心(O)，并且所述质量分布包括在对角方向(d)对准的、相对于所述几何中心(O)对称地布置的第一附加质量部分(22a)和第二附加质量部分(22b)，所述对角方向相对于所述第一致动轴线(x)和所述第二致动轴线(y)倾斜。

6.根据权利要求5所述的微机械结构，其中所述移动质量(4)在所述水平面(xy)上具有圆形，并且所述第一附加质量部分(22a)和所述第二附加质量部分(22b)在所述水平面(xy)上具有圆扇形的形状并且在所述几何中心(O)处由连接部分(22c)连接。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的微机械结构，其中所述移动质量(4)包括以相对于垂直轴线(z)与所述基底(8)一定距离被布置的、在表面层(24)中形成的主体部分，所述垂直轴线(z)与所述第一致动轴线(x)和所述第二致动轴线(y)定义三个笛卡尔轴线的集合；并且所述质量分布包括在所述基底(8)的方向上相对于所述垂直轴线(z)在所述表面层(24)之下布置的、在结构层(25)中形成的至少一个附加质量部分(22a)。

8.根据权利要求4至6中任一项所述的微机械结构，其中所述移动质量(4)包括以相对于垂直轴线(z)与所述基底(8)一定距离被布置的、在表面层(24)中形成的主体部分，所述垂直轴线与所述第一致动轴线(x)和所述第二致动轴线(y)定义三个笛卡尔轴线的集合；并且所述质量分布包括也在所述表面层(24)中形成的并且耦合到所述主体部分的至少一个附加质量部分(22a)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的微机械结构，其中所述第一致动移动是谐振移动，并且所述致动结构(10)基于从以下项中所选的操作原理而进行操作：静电；电磁；以及压电。

10.一种光学类型的MEMS设备(40)，包括：根据前述权利要求中任一项所述的微机械结构(20)，其中所述移动质量(4)承载反射元件(4')；以及可操作为生成入射在所述反射元件(4')上的光束(F)的光源(46)；其中所述移动质量(4)的双轴致动被设计为生成所述反射元件(4')的期望移动，以用于反射所述光束(F)。

11.根据权利要求10所述的MEMS设备，进一步包括电子电路(48)，所述电子电路被配置为向所述光源(46)和向所述反射器微机械结构(20)供应驱动信号，以用于生成针对所反射的光束的期望的扫描图案。

12.一种用于制造具有双轴致动的微机械结构(20)的方法，包括：

形成框架(2)，在所述框架(2)内部限定窗(5)并且所述框架(2)由第一弹性元件(6)弹性地连接到相对于基底(8)固定的锚固结构(7)；

形成致动结构(10)，所述致动结构(10)可操作地耦合到所述框架(2)并且被配置为生成所述框架(2)相对于第一致动轴线(x；z)的第一致动移动；

在所述窗(5)内形成移动质量(4)，所述移动质量(4)被扭转型的第二弹性元件(9)弹性地耦合到所述框架(2)，所述移动质量被配置为使得所述移动质量(4)在所述第一致动移动中被刚性地耦合到所述框架(2)，并且针对所述移动质量(4)进一步限定扭转型的第二致动轴线(y)，

其特征在于，将质量分布与所述移动质量(4)关联，所述质量分布至少相对于所述第二致动轴线(y)是非对称的，并且被配置为通过惯性效应生成作为所述第一致动移动的函数的所述移动质量(4)围绕所述第二致动轴线(y)的旋转的第二致动移动。

13.根据权利12所述的制造方法，其中所述质量分布被设计为在所述微机械结构(20)的运动等式中生成质量矩阵(M)，所述质量矩阵(M)具有在所述框架(2)的所述第一致动移动与所述移动质量(4)的所述旋转之间的惯性耦合的项。

14.根据权利要求12或13所述的制造方法，其中形成移动质量(4)包括形成以相对于垂直轴线(z)与所述基底(8)一定距离被布置的、在表面层(24)中的所述移动质量(4)的主体部分，所述垂直轴线与所述第一致动轴线(x)和所述第二致动轴线(y)定义三个笛卡尔轴线的集合；并且将质量分布与所述移动质量(4)关联包括形成在所述基底(8)的方向上相对于所述垂直轴线(z)在所述表面层(24)之下布置的、在结构层(25)中的至少一个附加质量部分(22a)。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的制造方法，其中形成移动质量(4)包括形成以相对于垂直轴线(z)与所述基底(8)一定距离被布置的、在表面层(24)中的所述移动质量(4)的主体部分，所述垂直轴线与所述第一致动轴线(x)和所述第二致动轴线(y)定义三个笛卡尔轴线的集合；并且将质量分布与所述移动质量(4)关联包括在所述表面层(24)中形成被耦合到所述主体部分的至少一个附加质量部分(22a)。