MEMS器件、包括MEMS器件的组件以及用于操作MEMS器件的方法与流程

技术特征：
1.一种mems器件，包括：层堆叠(110)，所述层堆叠(110)具有形成在第一层(111)与第三层(113)之间的至少一个第二层(112)，其中，在所述第二层(112)中形成至少一个第一腔(114)；可横向偏转元件(120)，所述可横向偏转元件(120)具有自由端部(122)和连接至所述第一腔(114)的侧壁(115)的端部(121)；以及无源元件(130)，所述无源元件(130)刚性地连接至所述可横向偏转元件(120)的自由端部(122)，以跟随所述可横向偏转元件(120)的移动；其中，所述可横向偏转元件(120)和所述无源元件(130)将所述第一腔(114)分成第一子腔(114-1)和第二子腔(114-2)，其中，所述第一子腔(114-1)经由至少一个第一开口(140-1，140-2)与所述mems器件的环境流体接触，其中，所述第二子腔(114-2)经由至少一个第二开口(150-1，150-2)与所述mems器件的所述环境流体接触，以及其中，所述至少一个第一开口(140-1，140-2)形成在所述第一层(111)和所述第三层(113)中的、与所述至少一个第二开口(150-1、150-2)不同的另一个层中。2.根据权利要求1所述的mems器件，其中，所述无源元件(130)的刚度大于或等于所述可横向偏转元件(120)的刚度。3.根据权利要求1或2所述的mems器件，其中，所述无源元件(130)沿着所述第二层(112)的厚度方向的延伸等于所述可横向偏转元件(120)沿着所述第二层(112)的厚度方向的延伸。4.根据权利要求1或2所述的mems器件，其中，所述无源元件(130)沿着所述第二层(112)的厚度方向的延伸至少部分地小于所述可横向偏转元件(120)沿着所述第二层(112)的厚度方向的延伸。5.根据权利要求1至4中任一项所述的mems器件，其中，所述无源元件(130)沿着所述无源元件的纵向延伸的横截面小于所述可横向偏转元件(120)沿着所述可横向偏转元件(120)的纵向延伸的横截面。6.根据权利要求1至5中任一项所述的mems器件，其中，所述无源元件(130)的横截面从所述无源元件(130)的与所述可横向偏转元件连接的端部(131)向所述无源元件(130)的自由端部(132)减小。7.根据权利要求1至6中任一项所述的mems器件，其中，在所述无源元件(130)中形成至少一个中空空间(133-1、......、133-8)。8.根据权利要求1至7中任一项所述的mems器件，其中，所述无源元件(130)的纵向延伸与所述无源元件的横向延伸的比率大于10：1。9.根据权利要求1至8中任一项所述的mems器件，其中，所述无源元件(130)的纵向延伸在所述可横向偏转元件(120)的纵向延伸的20％与160％之间。10.根据权利要求1至9中任一项所述的mems器件，其中，所述第一腔(114)由两个另外的侧壁(116，117)界定，其中，所述可横向偏转元件(120)在所述两个另外的侧壁(116，117)之间沿着所述可横向偏转元件的纵向延伸而延伸，并且其中，所述另外的侧壁(116，117)的相应路线至少部分地适配于所述可横向偏转元件(120)的外轮廓。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的mems器件，其中，分隔件(118)进一步地形成在所述第一腔(114)中，所述分隔件(118)与所述可横向偏转元件和所述无源元件(130)一起将所述第一腔(114)分成所述第一子腔(114-1)和所述第二子腔(114-2)，其中，在所述分隔件(118)与所述无源元件(130)的自由端部(132)之间形成间隙，以使得所述无源元件(130)能够相对于所述分隔件(118)移动。12.根据权利要求1至11中任一项所述的mems器件，其中，所述第一子腔(114-1)经由两个第一开口(140-1，140-2)与所述mems器件的所述环境流体接触，其中，所述两个第一开口(140-1、140-2)中的一个第一开口布置在所述第一子腔(114-1)的区域中，所述可横向偏转元件(120)在所述第一子腔(114-1)的所述区域中延伸，并且其中，所述两个第一开口(140-1、140-2)中的另一个第一开口布置在所述第一子腔(114-1)的不同的区域中。13.根据权利要求1至12中任一项所述的mems器件，其中，所述可横向偏转元件(120)被配置成在施加第一势能时横向变形，使得所述可横向偏转元件(120)和所述无源元件(130)相对于所述第一腔(114)的侧壁(116、117)移动，以交替地减小和增大所述第一子腔(114-1)的容积，而相反地交替地增大和/或减小所述第二子腔(114-2)的容积以影响所述环境流体。14.根据权利要求1至13中任一项所述的mems器件，其中，所述可横向偏转元件(120)和所述无源元件(130)可相对于所述第一腔(114)的侧壁(116、117)横向移动，以根据所述环境流体调整所述第一子腔(114-1)和所述第二子腔(114-2)的容积，并且其中，所述可横向偏转元件(120)被配置成在横向变形时输出第二势能，所述横向变形是因通过所述可横向偏转元件(120)和所述无源元件(130)相对于所述第一腔(114)的侧壁(116，117)的位移而施加的外力所引起的。15.根据权利要求1至14中任一项所述的mems器件，其中，所述可横向偏转元件(120)包括第一电极层和第二电极层，在所述第一电极层和所述第二电极层之间形成非导电层，其中，所述可横向偏转元件(120)被配置成用于：在向所述第一电极层和所述第二电极层施加第一电压信号时横向变形；和/或在由于外力施加引起的横向变形时，在所述第一电极层和所述第二电极层产生第二电压信号。16.根据权利要求1至15中任一项所述的mems器件，进一步包括：第二腔(1114)，所述第二腔(1114)形成在所述第二层(112)中；另外的可横向偏转元件(1120)，所述另外的可横向偏转元件(1120)具有自由端部(1122)和连接至所述第二腔(1114)的侧壁(1115)的端部(1121)；另外的无源元件(1130)，所述另外的无源元件(1130)刚性地连接至所述另外的可横向偏转元件(1120)的自由端部(1122)，以跟随所述另外的可横向偏转元件(1120)的移动；其中，所述另外的可横向偏转元件(1120)和所述另外的无源元件(1130)将所述第二腔分成第三子腔(1114-1)和第四子腔(1114-2)，其中，所述第三子腔(1114-1)经由至少一个第三开口(1140-1，1140-2)与所述mems器件的所述环境流体接触，其中，所述第四子腔(1114-2)经由至少一个第四开口(1150-1，1150-2)与所述mems器件的所述环境流体接触，并且
其中，所述至少一个第三开口(1140-1，1140-2)形成在所述第一层(111)和所述第三层(113)中的、与所述至少一个第四开口(1150-1，1150-2)不同的另一个层中。17.根据权利要求16所述的mems器件，其中，所述第一腔(114)的侧壁(115)与所述第二腔的侧壁(1115)彼此相对，所述第一腔(114)和所述第二腔(1114)彼此相邻，使得所述第一腔(114)和所述第二腔(1114)各自由如下的共用的另外的侧壁(117)来界定：所述共用的另外的侧壁沿着所述可横向偏转元件(120)的纵向延伸而延伸，并且沿着所述另外的可横向偏转元件(1120)的纵向延伸而延伸。18.根据权利要求17所述的mems器件，其中，所述至少一个第二开口(150-1，150-2)和所述至少一个第四开口(1150-1，1150-2)形成在所述第一层(111)和所述第三层(113)的同一层中，并且形成连续的开口。19.一种组件(1200)，包括：根据权利要求1至18中任一项所述的至少一个mems器件(1210)；以及控制电路(1220)，所述控制电路(1220)被配置成用于为所述至少一个mems器件(1210)的所述可横向偏转元件提供至少第一势能，以使所述可横向偏转元件作为致动器而运行，以影响所述环境流体；和/或测量电路(1230)，所述测量电路(1230)被配置成用于测量所述可横向偏转元件的至少第二势能，以使所述可横向偏转元件作为用于所述环境流体的传感器而运行。20.一种用于操作根据权利要求1至18中任一项所述的mems器件的方法(1300)，所述方法包括：通过在第一时间间隔内施加势能以增大所述第一子腔的容积并且减小所述第二子腔的容积，使所述可横向偏转元件在第一方向上横向变形(1302)，以影响所述环境流体；以及通过在第二时间间隔内施加所述势能以增大所述第二子腔的容积并且减小所述第一子腔的容积，使所述可横向偏转元件在相反的第二方向上横向变形(1304)，以影响所述环境流体。21.一种用于操作根据权利要求1至18中任一项所述的mems器件的方法(1400)，其中，所述可横向偏转元件和所述无源元件相对于所述第一腔的侧壁横向移动，以根据所述环境流体调整所述第一子腔和所述第二子腔的容积，其中，所述方法包括：在由所述可横向偏转元件和所述无源元件相对于所述第一腔的侧壁的位移所施加的外力而引起横向变形时，通过所述可横向偏转元件输出(1402)势能。

技术总结
提供了一种MEMS器件，MEMS器件包括层堆叠，层堆叠具有形成在第一层与第三层之间的至少一个第二层。在第二层中形成至少一个第一腔。MEMS器件还包括可横向偏转元件，可横向偏转元件具有自由端部以及连接到第一腔的侧壁的端部。此外，MEMS器件包括无源元件，无源元件刚性地拴系至可横向偏转元件的自由端部，以跟随可横向偏转元件的移动。可横向偏转元件和无源元件将第一腔分成第一子腔和第二子腔。第一子腔经由至少一个第一开口与MEMS器件的环境流体接触。此外，第二子腔经由至少一个第二开口与MEMS器件的环境流体接触。至少一个第一开口形成在第一层和第三层的、与至少一个第二开口不同的层中。口不同的层中。口不同的层中。


技术研发人员：伯特
受保护的技术使用者：弗劳恩霍夫应用研究促进协会
技术研发日：2019.11.13
技术公布日：2022/7/9