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EP4147461A1 - Mems for interacting with a volumetric flow in a highly efficient manner - Google Patents

Mems for interacting with a volumetric flow in a highly efficient manner

Info

Publication number
EP4147461A1
EP4147461A1 EP20727165.1A EP20727165A EP4147461A1 EP 4147461 A1 EP4147461 A1 EP 4147461A1 EP 20727165 A EP20727165 A EP 20727165A EP 4147461 A1 EP4147461 A1 EP 4147461A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mems
plane
electrode
elements
interaction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20727165.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Anton MELNIKOV
Franziska WALL
Jorge Mario MONSALVE GUARACAO
Bert Kaiser
Sergiu Langa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP4147461A1 publication Critical patent/EP4147461A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0035Constitution or structural means for controlling the movement of the flexible or deformable elements
    • B81B3/0059Constitution or structural means for controlling the movement not provided for in groups B81B3/0037 - B81B3/0056
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0064Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
    • B81B3/0067Mechanical properties
    • B81B3/007For controlling stiffness, e.g. ribs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032Packages or encapsulation
    • B81B7/0061Packages or encapsulation suitable for fluid transfer from the MEMS out of the package or vice versa, e.g. transfer of liquid, gas, sound
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00Electrostatic transducers
    • H04R19/02Loudspeakers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors
    • B81B2201/0257Microphones or microspeakers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors
    • B81B2201/0271Resonators; ultrasonic resonators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/03Microengines and actuators
    • B81B2201/033Comb drives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/03Microengines and actuators
    • B81B2201/036Micropumps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0136Comb structures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
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    • B81B2203/00Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/03Static structures
    • B81B2203/0315Cavities
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/04Electrodes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00Electrostatic transducers
    • H04R19/005Electrostatic transducers using semiconductor materials
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/003Mems transducers or their use

Definitions

  • the present invention relates to microelectromechanical systems (MEMS) in which a movably arranged interaction structure for interacting with a fluid and an active structure in which an electrical signal is causally related to a deformation of the active structure, which in turn is causally related to the movement of the fluid related, are arranged in different MEMS levels.
  • MEMS microelectromechanical systems
  • the present invention also relates to MEMS with a movably arranged layer arrangement which comprises a first, second and third bar fixed in an electrically insulated manner on discrete areas, the discrete areas between the bars being arranged offset from one another.
  • the present invention also relates to a MEMS converter for interacting with a volume flow of a fluid, for example a MEMS loudspeaker, a MEMS microphone or a MEMS pump.
  • NED Nonoscopic Electrostatic Drive, nanoscopic electrostatic drive
  • MEMS microelectromechanical system
  • a movable element is formed from a silicon material, which element has at least two electrodes that are spaced apart from one another.
  • the length of the electrodes is very much greater than the thickness of the electrodes and also the height of the electrodes, that is, the dimension along the depth direction of the silicon material.
  • These bar-shaped electrodes are spaced apart from one another and electrically isolated and fixed locally from one another.
  • JP-H5252760 A an actuator is shown, which consists of many small cylindrical or wave-like drive units, which consist of two wave-like shaped and insulated electrodes. Both ends of the insulated electrodes are connected to one another, the drive unit having a narrow gap for deformations caused by electrostatic forces.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • MEMS Mobility Management Entities
  • the object of the present invention is therefore to create a space-efficient MEMS.
  • a high efficiency of a MEMS can be obtained, since a respective sub-task, interacting with the fluid and generating / processing an electrical signal, can take place primarily in the respective MEMS level, so that there can be concentrated on the respective sub-task.
  • a MEMS has a layer structure.
  • a cavity is arranged in the layer structure and is fluidically coupled to an external environment of the layer structure through at least one opening in the layer structure.
  • An interaction structure is arranged in a first MEMS plane and in the cavity, which is arranged along a plane direction, i. i.e., in-plane, is movable.
  • the interaction structure is designed to interact with a fluid in the cavity, a movement of the interaction structure being causally related to a movement of the fluid through the at least one opening.
  • an active structure is arranged which is mechanically coupled to the interaction structure and which is configured so that an electrical signal at an electrical contact of the active structure is causally related to a deformation of the active structure .
  • the deformation of the active structure is in turn causally related to the movement of the fluid.
  • a MEMS has a layer structure and a cavity arranged in the layer structure.
  • a movable layer arrangement is provided in the cavity, which has a first bar, a second bar and a third bar arranged between the first bar and the second bar and arranged electrically insulated from the same in discrete areas.
  • the movable layer arrangement is designed to perform a movement along a direction of movement in a substrate plane in response to an electrical potential between the first beam and the third beam or in response to an electrical potential between the second beam and the third beam, that is, in one plane direction.
  • the discrete areas for fixing the first beam and the third beam on the one hand and the second beam and the third beam on the other hand are arranged offset to one another along an axial course of the movable layer arrangement.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a MEMS according to an exemplary embodiment of the first aspect
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of a MEMS in accordance with an exemplary embodiment of the first aspect
  • 3a shows a schematic plan view of part of an active structure of a MEMS in accordance with an exemplary embodiment of the first aspect
  • 3b shows a schematic view of part of an active structure in accordance with an exemplary embodiment of the first aspect, in which insulation layers are additionally provided;
  • FIG. 3c shows a schematic plan view of part of an active structure in accordance with a further exemplary embodiment which continues the configuration of FIG. 3a;
  • 3d shows a schematic plan view of part of an active structure in accordance with an exemplary embodiment of the first aspect, in which a shape of the insulation layer is adapted to an electrode shape;
  • 3e shows a scanning electron microscope image and a schematic plan view of part of the active structure in accordance with an exemplary embodiment of the first aspect
  • FIG. 4a shows a schematic plan view of an interaction structure according to an exemplary embodiment of the first aspect
  • FIG. 4b shows a schematic perspective view of the interaction structure from FIG. 4a;
  • FIG. 5a shows a schematic plan view of a further active structure of a MEMS according to an exemplary embodiment of the first aspect
  • FIG. 5b shows a schematic plan view of a movable layer arrangement, as it can be used, for example, in the MEMS of FIG. 5a, according to an exemplary embodiment of the first aspect
  • FIG. 5b shows a schematic plan view of a movable layer arrangement, as it can be used, for example, in the MEMS of FIG. 5a, according to an exemplary embodiment of the first aspect
  • FIG. 5b shows a schematic plan view of a movable layer arrangement, as it can be used, for example, in the MEMS of FIG. 5a, according to an exemplary embodiment of the first aspect
  • FIG. 6a shows a schematic perspective view of part of a further MEMS in accordance with an exemplary embodiment of the first aspect
  • FIG. 6b shows a schematic perspective illustration of a section from FIG. 6a
  • FIG. 7a shows a schematic plan view of the interaction structure of the MEMS from FIG. 2 in accordance with an exemplary embodiment of the first aspect
  • FIG. 7b shows a schematic plan view of the interaction structure from FIG. 7a, which is deflected along the positive y-direction;
  • FIG. 7c shows a schematic plan view of the interaction structure from FIG. 7a, which, compared to FIG. 7b, is deflected along the opposite negative y-direction;
  • FIG. 7d-7f show schematic views of the interaction structure from FIG. 7a, groups of openings of the cavity according to an exemplary embodiment of the first aspect additionally being shown;
  • FIG. 7g shows a schematic view of an alternative embodiment of openings according to an embodiment of the first aspect
  • FIG. 8a-c show schematic perspective top views of the MEMS from FIG. 2 in a plane of the active structure and according to an exemplary embodiment of the first aspect
  • FIG. 9a shows a schematic plan view of a further interaction structure according to an exemplary embodiment of the first aspect
  • FIG. 9b shows a schematic perspective view of the interaction structure from FIG. 9a
  • FIG. 9c shows a schematic perspective view of a detail from FIGS. 9a and 9b;
  • FIG. 9d shows a more detailed schematic plan view of part of the interaction structure from FIG. 9a;
  • FIG. 10a shows an exemplary top view of an active structure of a MEMS in accordance with an exemplary embodiment of the first aspect, which includes partial actuators;
  • FIG. 10b shows an enlarged illustration of a detail from FIG. 10a
  • FIG. 10c shows a schematic plan view of the part from FIG. 10b, in which on the basis of FIG
  • FIG. 11 shows, in a simplified plan view, an electrical coupling of the MEMS from FIGS. 10a-c according to an exemplary embodiment of the first aspect
  • FIG. 12a shows a schematic plan view of part of an active structure in a first state according to an exemplary embodiment of the first aspect
  • FIG. 12b shows a state of the active structure that is complementary to FIG. 12a;
  • FIGS. 12e shows a schematic top view of the MEMS from FIGS. 12a-b, in which a first MEMS plane is shown in the foreground and a second MEMS plane is shown in the background and is partially covered by the first MEMS plane;
  • 12f shows a schematic side sectional view of a MEMS according to an exemplary embodiment, in which the active structure and / or the interaction structure is mirrored symmetrically;
  • 12g shows a schematic plan view of parts of a MEMS according to an exemplary embodiment in which, in a comb electrode structure, inner, movable cam electrodes are acted upon with an alternating potential and outer comb electrodes with different static potentials;
  • FIG. 12h shows a schematic side sectional view of the MEMS from FIG. 12g
  • FIG. 13a shows an exemplary plan view of a movable layer arrangement according to an exemplary embodiment of the second aspect
  • FIG. 13b shows a schematic plan view of a movable layer arrangement according to an exemplary embodiment of the second aspect, in which a plurality of N discrete areas between bars of the movable layer arrangement are arranged along the axial course parallel to the direction;
  • Fig. 15 is a schematic view of a movable layer arrangement according to an embodiment of the second aspect, having at least one fourth beam;
  • FIG. 16 shows a schematic plan view of a movable layer arrangement according to an exemplary embodiment, which has a discrete fixation at one end of the movable layer arrangement, according to an exemplary embodiment of the second aspect;
  • FIG. 17 shows a schematic view of a movable layer arrangement according to a further exemplary embodiment of the second aspect.
  • Exemplary embodiments described below are described in connection with a large number of details. However, exemplary embodiments can also be implemented without these detailed features. Furthermore, for the sake of clarity, exemplary embodiments are described using block diagrams as a substitute for a detailed representation. Furthermore, details and / or features of individual exemplary embodiments can easily be combined with one another, as long as it is not explicitly described to the contrary.
  • MEMS microelectromechanical systems
  • Some of the MEMS described herein can be multilayered layer structures. Such MEMS can for example be done by processing semiconductor materials at the wafer level, which can also include a combination of several wafers or the deposition of layers at the wafer level.
  • Some of the exemplary embodiments described herein deal with MEMS levels.
  • a MEMS plane is understood to be a plane that is not necessarily two-dimensional or uncurved and extends essentially parallel to a processed wafer, for example parallel to a main side of the wafer or the later MEMS.
  • a plane direction can be understood as a direction within this plane, which is also referred to by the English term “in plane”.
  • a direction perpendicular to this that is, perpendicular to a plane direction, can be referred to in simplified terms as the thickness direction, the term thickness not developing any limitation in the sense of an orientation of this direction in space. It goes without saying that terms used herein such as length, width, height, top, bottom, left, right and the like are only used to illustrate the exemplary embodiments described here, since their position in space can be changed as desired.
  • the MEMS 10 comprises a layer structure 12 with two or more layers 12i, 12 2 and / or 123, a number of the layers being can be lovable and is at least 1.
  • An exemplary number of layers is accordingly 1, 2, 3, at least 4, at least 5, at least 8 or more.
  • the layers of the layer structure can include different materials and / or material combinations, in particular layers that are compatible with semiconductor processes, such as silicon, gallium arsenide or the like, wherein at least local doping can be implemented and / or additional materials can be arranged, for example conductive materials such as Metals.
  • electrically insulating materials can also form at least parts of a layer, for example nitride and / or oxide materials.
  • Embodiments relate to providing different elements in different MEMS planes 14i and 14 2 , which are arranged, for example, parallel to an x / y plane.
  • the planes 14i and 14 2 and the x / y plane can be arranged parallel to a main side of the wafer and thus define or describe in-plane planes.
  • the x-direction, the y-direction and combinations thereof can be understood as a plane direction.
  • a direction perpendicular to this, for example z, can be referred to as the thickness direction.
  • the planes 14i and 14 2 can be arranged offset to one another along the z-direction, it being irrelevant for this purpose whether the planes 14i and 14 2 are arranged in areas in which the layer structure 12 has a common layer 12i, 12 2 or 12 3 or in different layers 12i and 12 3 .
  • the arrangement of different elements through different layers 12i and 12 3 with possibly different materials enables simple manufacturing processes, but it is also possible to shape different structures in different planes 14i and 14 2 , which consist of the same material or the same layer .
  • Bottom layers and cover layers which can also limit a Ka vity 16 arranged in the layer structure 12, are not shown in FIG. 1. Instead, an opening 18 is shown in the layer structure 12, which fluidically couples an outer environment 22 of the layer structure 12 to the cavity 16, that is, there is a fluid flow from the outer environment 22 into the cavity 16 and / or from the cavity 16 towards the outer environment 22 possible. Additional structures, such as valves or filters, can be provided in the opening 18.
  • the fluidic coupling through the opening 18 can, for example, also be wholly or partially by omitting and / or opening the cover wafer / cover layer (not shown) and / or bottom wafer / bottom layer can be implemented, that is, the opening 18 can be arranged in a side wall structure, but can also be located elsewhere.
  • Embodiments also provide a plurality of openings that can be located at different points of the layer structure 12, in particular in side wall structures and / o the top or bottom layers.
  • a lateral delimitation of the cavity in-plane can be understood as a side wall structure.
  • An interaction structure 24 is arranged in the MEMS level 14i.
  • the interaction structure 24 is designed to interact with a fluid arranged in the cavity 16, for example a gas or a liquid, in particular air.
  • a movement of the interaction structure 24 is causally related to a movement of the fluid through the opening 18. This means that a movement of the interaction structure 24 can bring about a fluid flow through the opening 18 and / or that a fluid flow through the opening 18 can bring about a movement of the interaction structure 24, for example by the fluid coming into contact with or interacting with the interaction structure 24.
  • Some exemplary embodiments enable the MEMS to be operated or implemented as a sensor in that a movement of the fluid leads to a movement of the interaction structure 24.
  • Some exemplary embodiments enable the MEMS to be operated or implemented as an actuator in that an actively generated movement of the interaction structure 24 is transmitted to the fluid, such as can be used for loudspeakers, for example.
  • An active structure 26 is arranged in the MEMS level 14 2.
  • the active structure 26 is mechanically coupled to the interaction structure 24, that is to say fastened to one another with a mechanical connection.
  • a mechanical coupling element 28 can be provided which at least partially provides the mechanical connection between the interaction structure 24 and the active structure 26.
  • the mechanical coupling element 28 can provide a mechanically rigid connection, this being understood to mean that a certain elasticity in the sense of mechanical breaking strength can be quite desirable. However, too high elasticity can be avoided by means of the mechanical coupling element 28, which could lead to an undesired relative deflection between the interaction structure 24 and the active structure 26, which in the active operation of the MEMS 10 leads to a loss of force and / or in the sensory operation of the MEMS 10 could mean loss of sensitivity.
  • the active structure 26 is configured such that an electrical signal or potential 32 at an electrical contact of the active structure 26 is causally related to a deformation of the active structure 26.
  • the deformation of the active structure 26 is in turn causally related to the movement of the fluid, for example in that the interaction structure 24 is driven by means of the active structure 24 in order to move the fluid or in that the fluid moves the interaction structure 24, which is detected by the active structure 26 can be.
  • Applying the electrical signal 32 can, for example, lead to the active structure 26 and consequently the interaction structure 24 being driven. Tapping off or measuring the electrical signal 32 (which may include applying a reference potential) can be used to detect the movement of the interaction structure.
  • the fluid can deflect the interaction structure 24.
  • This deflection can be transmitted to the active structure 26 by means of the mechanical coupling element 28, so that it is also deflected.
  • the deflection of the active structure 26 can for example be detectable and / or evaluable by means of the signal 32, for example by means of an integrated circuit (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), a processor or microcontroller or other suitable devices.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the signal 32 can, for example, cause the active structure 26 to be deflected, this deflection being passed on to the interaction structure 24 by means of the mechanical coupling element 28 in order to bring about the movement of the fluid.
  • the interaction structure 24 and the active structure 26 are located in different MEMS levels 14i and 14 2 , in particular in levels different from one another.
  • Embodiments provide that an extension of the interaction structure 24 into the plane 14 2 of the active structure 26 and vice versa is avoided, so that a functional separation between the functional plane of the interaction structure 24 and the active structure 26 is provided.
  • This enables a spatial separation of the two functionalities, namely the interaction with the fluid on the one hand and the arrangement of the active structure on the other. This spatial separation makes it possible to design both structures in a very space-efficient manner and thus to create an overall space-efficient MEMS.
  • the active structure 26, the mechanical coupling element 28 and / or the interaction structure 24 are entirely or partially formed from a material of surrounding structures of the same respective layer 12i, 12 2 and / or 12 3 .
  • an intermediate layer 12 2 can be provided which comprises electrically insulating materials, for example silicon oxide and / or silicon nitride. This also makes it possible to form the mechanical coupling element 28 from appropriate materials.
  • the mechanical coupling element 28 can have any materials as well as any geometric shape that is designed to mechanically couple the interaction structure 24 to the active structure 26.
  • the interaction structure 24 can be suspended and / or fastened or coupled to the active structure 26 by means of the mechanical coupling element 28 in the MEMS 10.
  • further support elements for example spring elements or the like, can be provided which can support a movement of the interaction structure 24.
  • the mechanical coupling element 28 can enable a mechanical coupling between the interaction structure 24 and the active structure 26
  • additional support elements can enable the interaction structure 24 to be supported on a surrounding substrate.
  • the MEMS 10 is shown in such a way that the active structure 26 and the interaction structure 24 have approximately the same dimensions along the z-direction, the underlying concept makes it possible to design the interaction structure 24 along the z-direction much larger than the active one Structure 26. It can thus be achieved that the interaction with the fluid takes place predominantly, ie, at least 90%, at least 95% or at least 98% or even completely through the interaction structure 24, while the active structure 26 is functionally designed to accommodate the To generate movement of the interaction structure 24 and / or to sense and participate in the interaction with the fluid to a small extent or possibly not.
  • the layer thicknesses of the interaction structure 24 and the active structure 26 can be adapted as desired to one another and / or to an intended use.
  • the layer thickness of the interaction structure 24 can be greater than a layer thickness of the active structure 26.
  • the layer thickness of the interaction structure 24 perpendicular to the plane direction x or y is at least 1.1 times, at least 1.5 times -Fold, at least a 2-fold, at least a 5-fold, at least a 10-fold, at least a 15-fold or at least a 20-fold of a layer thickness of the active structure 26. This is these are preferred examples.
  • Other MEMS in accordance with these aspects may have different layer thickness ratios.
  • exemplary embodiments are described in connection with an active configuration of MEMS in such a way that an actuator-based operation of the MEMS is implemented, for example as a loudspeaker.
  • exemplary embodiments are not restricted to this, but also relate to using the respective MEMS as a sensor, which is possible in combination or as an alternative to an embodiment as an actuator.
  • the active structure is formed such that it comprises an actuator structure which is designed to bring about a deformation of the active structure 26, the movement of the interaction structure 24 and the movement when the electrical signal 32 is applied to the connection of the fluid causes.
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of a MEMS 20 according to an exemplary embodiment, in which the active structure 26 is arranged in a layer 12 3 and the interaction structure 24 is arranged in an adjacent layer 12 2 of a layer stack of the layer structure 12, which also has a Has bottom layer 12i and a top layer 124. Openings 18i to 18e can be arranged in the bottom layer 12i. Alternatively or additionally, one or more openings 18 7 to 18 17 in the cover layer 12 4 can be arranged.
  • the mechanical coupling between the active structure 26 and the interaction structure 24 can take place by means of coupling sub-elements 28a and 28b, for example comparatively rigid local areas in the interaction structure 24 and / or the active structure 26, which are mechanically firmly connected to one another.
  • Parts of the interaction structure 24 can be set back in the negative z-direction with respect to a surface of the partial coupling element 28a facing the active structure 26 and / or parts of the active structure 26 can be set back in the positive z-direction with respect to the partial coupling element 28b or one of the interaction structure 24 be set back to the facing surface of the same, so that between the corresponding areas of the interaction structure 24 and the active structure 26 a distance or gap 34 can arise, which allows a relative movement of individual parts of the interaction structure 24 and the active structure 26 to each other.
  • additional elements can also be arranged between the coupling part elements 28a and 28b, to get the gap 34.
  • the interaction structure 24 can be made comparatively rigid or immovable.
  • the corresponding relative movement between deformable parts of the active structure 26 and the elements of the interaction structure 24 in the event of a deflection or deformation of the active structure 26 can be improved by providing the gap 34.
  • the gap 34 can be a cavity, but can also be filled, for example, by a mechanical structure, for example a separating layer, sliding layer or the like. This layer can be at least partially sealed fluidically, wherein, for example, movement spaces can be provided for a movement of the coupling part elements 28a and / or 28b.
  • the coupling element 28 can mechanically firmly connect the active structure 26 to the interaction structure 24 and set a distance between the active structure and the interaction structure.
  • the distance is or the gap measures along z at least 0.05 pm and at most 20 pm, at least 0.3 pm and at most 10 pm or at least 0.8 pm and at most 1.5 pm, preferably 1 pm.
  • An electrically insulating material can be arranged in a region of the spacing, which means that the coupling element 28 can comprise electrically insulating material at least in regions.
  • a mechanical rigidity of the coupling element can correspond to a mechanical rigidity of the active structure 26 and / or the resistance structure 24 along the planar direction or be lower than the mechanical rigidity of the active structure and / or the resistance structure.
  • the MEMS 20 can for example provide a fluidic flow from the bottom layer 12i to the cover layer 12 or vice versa, if the MEMS 20 is designed without openings in the cover layer 12 4 , a fluid flow through the gap 34 can also be dispensed with. Further refinements provide for openings in the cover layer 12 4 to be connected, for example, to fluidic channels that run past the active structure 26.
  • the interaction structure 24 can be moved along one or more directions by the active structure 26.
  • actuation by means of the signal 32 can be used to expand or contract a part 26a or 26b of the active structure 26.
  • a mechanical rigidity of a material of the active structure 26 and / or Additional elements are used to move the active structure 26 and thus the interaction structure 24 back again.
  • a movement of the mechanical coupling element 28b in the negative y-direction can take place in a first time interval by means of compression of the part 26a and a movement of the coupling part element 28b in the positive y-direction in a subsequent time interval by means of compression of the part 26b of the active structure.
  • the MEMS 20 has the active structure 26 in such a way that two actuation devices 26a and 26b arranged opposite one another are provided, which are designed to execute a movement along an actuation direction (for example -y) based on a first actuation signal and around to provide a complementary movement (for example + y) opposite to the first actuation direction based on a further actuation signal.
  • This can be used to create a kind of to-and-fro movement along an axis.
  • Further exemplary embodiments provide a multi-axis movement of the interaction structure 24, where, for example, different or additional parts of the active structure 26 can be rotated to one another at an angle of unequal 0 ° and / or unequal 180 °.
  • the parts 26a and 26b can be formed as respective partial actuators or actuation devices and can be controlled, for example, via an assigned actuator signal, similar to or in the same way as the signal 32.
  • the interaction structure 24 can have one or more surfaces or structures which are provided for interaction with the fluid.
  • the interaction structure 24 has a plurality of plate structures or fin structures 36 that run essentially parallel to one another.
  • elements can optionally be provided which subdivide the cavity 16 into partial cavities.
  • These preferably rigid elements or fins 38 can each define partial cavities of the cavity of the layer structure 12 in pairs or in combination with a surrounding substrate.
  • the respective movable fin 36 can thus be arranged so as to be movable to and fro in a partial cavity.
  • a common movement of several or all of the moving fins 36 can be made possible via a mechanical coupling of the moving fins 36 to one another, for example by a connecting element 42 which mechanically connects the moving fins 36 to one another and can be connected to the coupling part element 28a, so that the Movement of the active structure 26 is passed on to the moving fins 36.
  • One or more suspensions 44 can connect the connecting element 42 and / or the moving fins 36 or the interaction structure 24 to the surrounding substrate, for example the layer 12 2 .
  • the rigid fins 38 can also be connected to the substrate in this or another layer.
  • the plane with the passive elements of the interaction structure 24 can be used to generate the mechanical effect with a high degree of effectiveness.
  • the effectiveness can be improved by the increased packing density and the level height or layer thickness of the layer 12 2 , which is independent of the active layer.
  • the omission of the active elements in the structure level 12 2 reduces the space requirement at least with regard to the required chip surface and enables different and adapted production methods for the different levels.
  • the passive elements of the structural level 12 2 as an elastically suspended or, alternatively, unsuspended, free resistance element 42.
  • a plurality of elastic bars or other structures, for example for generating sound waves can also be located in the structure plane 12 2 .
  • the described division of the functional levels is particularly advantageous because, for example, to generate high forces or high sensitivities, a large active area together with a small distance between electrodes or other active elements of the active structure 26 can be desirable, for example a large aspect ratio nis.
  • a large aspect ratio that is to say, a thickness along the z-direction with the desired spacing in x / y, can be limited.
  • a large interaction surface can be desirable for an interaction with the fluid, which, however, does not necessarily have to be as tightly packed as is intended for the active structure.
  • a possible limitation results, for example, from the manufacturing process.
  • the aim is to keep the electrode spacing small to realize classic NED.
  • small electrode spacings can no longer be achieved, or only with great, possibly unjustified effort. This results in a contradiction between the necessary height of the electrodes and the necessary electrode spacing.
  • the decoupling of the active structure from the interaction structure 24 and the possibly missing or less critical requirement of the small distances in the interaction structure 24 make it possible to maintain the aspect ratios in the active structure 26, since a small extension along z is sufficient for the desired forces.
  • a higher extension along z can be selected for the interaction structure 24, which can be unproblematic or less problematic, since the distances between the individual structures can be greater here.
  • the active structure 26 can comprise a plurality of electrode elements 46 1 to 40 6 arranged next to one another, with a total number of electrode elements greater than 2, greater than 4, greater than 6, greater than 8, greater than 10 or greater than 20, greater than 30, greater than 50 or higher.
  • the electrodes can be formed as plate-like structures which, in a possibly theoretical reference state, are approximately parallel to one another, so that the main sides of the electrodes face one another.
  • a main page is understood to be a page that has a comparatively large surface area compared to the secondary pages connecting two main pages.
  • the electrodes can be steered in advance from this reference state, as is shown, for example, in FIG. 3 a.
  • electrode pairs such as 48i, and 48 2, 48 2 and 48 3 or 48 3 and 484 may be disposed facing each other.
  • a respective pair of electrodes 48i to 484 can be designed such that when an electrical potential is applied, for example by means of signal 32, a distance h gap between the electrodes is at least locally reduced in order to provide at least part of an actuator hub. By connecting several pairs in series, a high total stroke of the active structure 26 can be obtained.
  • a respective pair of electrodes can be connected to an adjacent pair of electrodes or the surrounding substrate or a supporting structure.
  • spacers 54i can be arranged to 54 6 which can optionally also be formed in an electrically insulating manner in order to provide electrical insulation of adjacent electrodes.
  • electrical insulation and coating can be provided on the electrode elements and / or by electrical insulation of electrodes of the same electrode pair 48 from one another, for example by means of spacer elements 56i to 56s.
  • the spacer elements 56i to 56s can, however, alternatively or additionally also be implemented by means of the surrounding substrate, for example the layer 12 3 .
  • electrical insulation instead of the spacer elements 56i to 56 8 via the surrounding medium (or vacuum) may be provided in conjunction with the substrate.
  • electrical insulation instead of the spacer elements 56i to 56 8 via the surrounding medium (or vacuum) may be provided in conjunction with the substrate.
  • the electrode elements of an electrode pair can be mechanically fixed by discrete outer spacer elements 56 in an edge area of the electrode elements and / or the electrode elements can be mechanically fixed in an edge area of the same with the layer structure in order to set a distance h «between the electrode elements , which is otherwise adjustable via the spacer elements 56.
  • the distance h ti can be kept small, for example in a range from 0.01 pm to 200 pm, preferably from 0.3 pm to 3 pm and particularly preferably in a range from 1.3 pm.
  • a change in length of the electrode pair and thus a stroke of the active structure 26 can be brought about along a direction within the MEMS plane 14 2, for example along y, which can be transmitted to the interaction structure 24 .
  • the active structure 26 can have a multiplicity of electrode pairs 48, each of which is mechanically firmly connected in a central region to electrode elements of adjacent electrode pairs at discrete points, for example by the inner spacer elements 52.
  • FIG. 3 a shows part of a deflectable element of the active structure 26, which can also be referred to as a micromuscle and which can comprise a multiplicity of conductive bars / electrodes 46 arranged at a discrete distance from one another.
  • these bars are a doped semiconductor material and each represent at least one electrode, for example made of metal or silicon, but preferably silicon.
  • Opposite bars are connected to one another via an electrically non-conductive medium.
  • the non-conductive medium can also be an insulating spacer layer into which the deflectable element is segmented in a first and a second extension direction. This means that the beams can be connected to one another by an insulating spacer 54 and / or 56.
  • Further embodiments include gaseous, liquid or solid non-conductive media.
  • the deflectable elements can also be attached to the substrate.
  • the elasticity is preferably less than the elasticity of the solid, conductive medium.
  • the bars are supplied with an electrical voltage so that there is a potential difference between two adjacent deflectable elements of an electrode pair, such as 46i and 462. This potential difference creates an electrostatic force and the bars are attracted to each other.
  • the elasticity of the non-conductive medium or of the segmented, insulating spacer layers 54 and / or 56 can provide a restoring force. A restoring force can also be obtained from the elasticity of the conductive beams 46.
  • insulating solid bodies which correspond to the insulating spacers 56, can be arranged between the conductive solid bodies, for example by implementing the spacers 54.
  • One possible arrangement of the spacer elements 54 and 56 is, for example, a so-called “brick pattern”, whereby the support points between the conductive media alternate from row to row, so that the next support point is always between two support points of the adjacent row.
  • the corresponding structure is a periodic structure made up of repeating individual cells 48, which, however, is not absolutely necessary. If a potential difference is generated between the adjacent conductive solids, the overall structure can be deformed. In Fig.
  • 3a l C denotes eii a dimension of a muscle cell along the x direction
  • h e IEC dimensioning an electrode along the y-direction and h gap is a distance between two electrodes along the y-direction.
  • the parameters mentioned can each be implemented individually and independently, but can also be adapted to one another. Each of these parameters can, for example, be within a range of at least 0.01 pm and at most 200 pm, L DCi, for example, also up to 1500 pm.
  • lceii 124 pm
  • I ti 4 pm
  • h gap in a reference state of minimum or maximum actuator deflection
  • a change in the value h gap (for example a shortening) can take place along the y direction and, depending on the geometric design, a change in the value l DCi along the x direction.
  • one of the deformation directions x or y is transferred to the coupling part element 28b in FIG. 2.
  • the geometry of the deflectable element 26 (in other words the muscle cell or the micro-muscle) can be used to set the rigidity in the x-direction and / or y-direction in a targeted manner.
  • the force per deflection can be adjusted or optimized, for example to a "stress-strain curve" (tension-compression curve).
  • Stress-strain curve tension-compression curve
  • FIG. 3b shows a schematic plan view of part of the active structure 26 according to an exemplary embodiment. Compared to FIG.
  • an electrically insulating layer 58i, 68 2 , 68 3 can be provided between adjacent electrodes 46 1 and 46 2 , 46 3 and 46 4 , 46s and 46e and / or 46 7 and 46e or 58 4 may be provided.
  • the insulating layers 58 can comprise electrically insulating materials, for example silicon oxide, silicon nitride or other insulating materials, in particular Al2O 3 .
  • the electrically insulating layers are shown 58i and 68 4 so that they have a dimension along the y-direction which is made thinner relative to the outer spacers 56, they may alternatively also blocks an equal or greater Di / comprise expansion, which, for example, an end position can be set or influenced during actuation.
  • the thickness can be uniform or variable along the x-direction.
  • the electrically insulating layers 58i to 58 4 may be suspended between the outer spacer sommen that the pair of electrodes are arranged 48i 4 to 48 in an edge region of the electrodes to the electrodes to be fixed mechanically.
  • an arrangement of the insulating layers 58i can also be done to the substrate or other fixed structures to 58. 4
  • a corresponding configuration can also be obtained by arranging the outer spacer elements 56 as a continuous, possibly locally thinned layer between the electrodes.
  • FIG. 3b shows a further exemplary embodiment with an insulating spacer layer.
  • the illustrated alternative spacer 58 represents a connec tion between the spacers 56 and is, for example, cohesively connected to them.
  • spacers 56 and 58 are made from the same material. This advantageously increases the dielectric constant in the gap.
  • the reliability of the active structure 26 can be improved because the so-called cold anodization can be reduced or avoided.
  • FIG. 3c shows a schematic plan view of part of the active structure 26 according to a further exemplary embodiment, which continues the configuration of FIG. 3a.
  • further electrodes for example the electrode 46 7
  • a further pair of electrodes 48s for example by applying different potentials.
  • a further pair of electrodes can be defined by appropriate spacing and fixing by means of electrodes of different electrode pairs.
  • a kind of honeycomb pattern can be obtained, which offers high forces with high stability at the same time.
  • FIG. 3d shows a schematic plan view of part of the active structure 26 or a pair of electrodes 48 thereof.
  • the electrodes are mounted 46 1 and 46 2 opposed to each other by means of a substrate material 62 from each other, fixed and spaced about the material of the layer 12 3 of the MEMS 20.
  • the electrodes 46 1 and 46 2 may toward the middle portion 52 have an increasing distance from one another, for example through a curvature facing away from one another and / or through corresponding fixations in the central region 52, which can also include straight electrode shapes in sections, as shown for example in FIGS. 3a and 3b. This allows adaptation to an active generation of attractive forces.
  • two insulating layers may be arranged 58a and 58b between the electrodes 46 1 and 46 2, where it can be seen that instead of fixing the insulating layers 58a and 58b and / o of the electrode 46i and 46 2 on the substrate material 62 can also be fixed relative to one another by means of the outer spacer elements 56.
  • only one of the insulation layers 58a or 58b can also be arranged.
  • a shape of the insulating layer 58a and / or 58b can be adapted to a shape of the electrodes 46 1 and / or 46 2 of the electrode pair 48 which is deflected in advance in a passive state of the MEMS.
  • the insulating layer 58a is curved at least within a tolerance range in accordance with a curvature of the electrode 46 1.
  • the insulation layer 58b is curved at least similar to the electrode 46 2.
  • the layers 58a and 58b can be understood as partial layers of the insulation layer 58, in which each partial layer has a pre-deflected shape of the electrode 46 1 or 46 2 follows.
  • the areas of inclination on the substrate material 62 can be variable.
  • the advantage of such a configuration is that the insulating layer 58a and / or 58b, corresponding to the electrodes 46 1 and 46 2, can lengthen or expand comparatively easily along the x-direction when the electrodes move towards one another. To this extent, this can reduce or avoid material stress in the insulating layer 58a and / or 58b, which is advantageous both for the deflection behavior of the actuator and for the material stress on the insulating layer.
  • FIG. 3d shows how the insulating layer 58a / 58b between the electrodes 46i and 46 2 follows the shape of the electrodes.
  • Fig. 3e shows a scanning electron micrograph and a schematic plan view of part of the active structure 26. The location of a fluid or cavity 64 between insulation structures and insulation layers is shown.
  • FIG. 3e shows, in a scanning electron microscope image, mushroom-shaped spacers 56, consisting of Al 2 O 3 , which are used when short circuits are to be prevented in the event of a vertical pull-in. It is therefore no longer possible for these fungi for example for the active structure 26 to come into contact with the interaction structure 24 and for an electrical short circuit to occur.
  • the spacers 56 which are referential as mushrooms because of their shape, which can in principle be freely adjusted, can protrude from the image plane and prevent an electrical short circuit between the active structure 26 and the interaction structure 24.
  • spacers between the interaction structure 24 and the active structure 26 can be created distributed over the entire construction part extension.
  • FIG. 4a shows a schematic plan view of an interaction structure according to an exemplary embodiment that can be used in MEMS 10 and / or 20, for example.
  • the interaction structure 24 can, for example, be designed symmetrically to an axis of symmetry 66, which can be arranged in the MEMS 10 or 20, for example, parallel to a y-direction, this not being necessary.
  • a plurality of resistance elements or fins 36i to 36io can be arranged on the connecting element 42 along the y-direction, with a number, a size and / or a geometry being adaptable to the respective requirement.
  • the interaction structure 24 can be connected to a surrounding substrate via preferably elastic suspensions 44i and 44 2.
  • the suspensions 44i and 44 2 are advantageous in terms of guiding the movement of the interaction structure 24, it may already be sufficient to provide a suspension by means of the coupling part element 28a.
  • other types of motion control and / or suspension can also be provided.
  • Exemplary embodiments create fins 36 which have different cross-sections. For example, the fins 36i can taper to a point starting from a center.
  • the widths or material expansions or material thicknesses of the fins 36 are, for example, large and small at the freely oscillating end. This has the advantage that possible stresses in the area of the connection can be minimized in accordance with the material. Alternatively or in addition, it is possible to make the fins 36 hollow on the inside. This offers a high potential for lightweight construction in particular in the area of the connection to 42, where there is a high potential for mass savings.
  • FIG. 4b shows a schematic perspective view of the interaction structure 24 from FIG. 4a.
  • the resistance structure 24 can, as described in connection with FIG. 2, be moved back and forth, which is why the interaction structure 24 can also be referred to as a shuttle.
  • the interaction structure 24, like other moving structures in the structure level 14i, can be viewed as a passive element.
  • Elastic suspensions 44i and 44 2 can be implemented via elements which have a lower rigidity than the passive or active elements and / or are designed as a resilient element.
  • the elastic suspension 44i and / or 44 2 makes it possible to adjust the natural frequencies of the shuttle without having to change the active layer. For this purpose, geometries differing from FIGS. 4a and 4b can be used.
  • elastic guidance of the resistance element or of the interaction structure 24 can be realized.
  • Such a guide can be designed so that the resistance element is only in the intended Direction has a mobility or at least has a preferred mobility.
  • the rigidity of the suspension 44i and 44 2 can be lower, so that, for example, the mechanical coupling of the coupling element 28 has a mechanical rigidity that is greater by a factor of at least 3 is as a mechanical coupling of the interaction structure 24 with the layer structure by means of the suspensions 44i and 44 2 or other connections.
  • Other embodiments include MEMS with a resistance element relationship as interaction structure, which are carried out without additional suspensions 44i and 44 second
  • the interaction structure 24 can be arranged without a suspension.
  • the resistance structure 24 is connected on at least one side to the surrounding substrate (not shown), and on the other hand it is connected to the actuators, i.e. the micro-muscles or deflectable elements 26 of the drive plane 14 2 .
  • This connection is preferably made rigid.
  • form-fit, force-fit and / or material-fit connections come into consideration.
  • the connecting element / coupling element 28 is materially connected to the interaction structure 24 (passive element) and the active structure 26 (active element) and has a rigidity that corresponds to the active and passive element.
  • Other embodiments include a connecting element 28 that is less rigid than the active and passive elements. In other words, it is designed as a spring element in alternative exemplary embodiments.
  • One of the two connecting elements 28a or 28b protrude from the respective plane by at least 1 ⁇ m, so that it can be ensured that the connection actually only takes place via the connecting element 28a and the connecting element 28b. This means that the gap 34 shown in FIG. 2 can have an extension of, for example, 1 ⁇ m.
  • FIG. 5a shows a schematic plan view of an active structure 26 of a MEMS 50 according to an exemplary embodiment, which can easily be combined with interaction structures from MEMS 10 and / or 20 and further structural elements of the exemplary embodiments described herein.
  • the sub-element 28b is mechanically connected to a connecting element 68 or is formed in one piece, on which a plurality of electrode arrangements 72 are arranged.
  • the electrode arrangements are connected in series so that, for example, electrode arrangements 72 1 and 72 2 are arranged in series between the substrate in the layer 12 3 and the connecting element 68.
  • Each of the electrode arrangements 72 can form a movable layer arrangement which is described in more detail in connection with FIG. 5b.
  • the movable layer arrangements can be curved with a radius of curvature, wherein furthermore, optional degrees of curvature used movable layer arrangements 72 connected one behind the other, for example the movable layer arrangements 721 and 72 2 , can have alternating signs. With simultaneous or alternating actuation of the movable layer arrangements 72i and 72z, this can at least influence a course of the generated movement.
  • the movable layer arrangements 72 can be arranged in several groups between the connecting element 68 and the substrate. In FIG. 5a, four groups are provided in four quadrants by way of example in order to enable a symmetrical suspension of the coupling part element 28b.
  • the multiplicity of movable layer arrangements is arranged, at least in groups, in the example of the MEMS 50 to form several axes of symmetry 66 1 and 66 2 , which are arranged, for example, parallel to the x-direction and / or to the y-direction.
  • Another type of symmetry can also be present, for example point symmetry, for example around a geometric center point of the coupling part element 28b in the plane shown.
  • a rotational symmetry or other types of symmetry can also be provided, which can also be set using the actuation directions provided.
  • FIG. 5b shows a schematic plan view of a movable layer arrangement as it can be used in MEMS 50, for example.
  • the movable layer arrangement comprises at least three beams 76i, 76 2 and 76 3 , which are designed to perform a movement or deformation in response to an electrical potential.
  • the bars 76i, 76 2 and 76 3 can for example have electrically conductive materials in correspondence with the electrode elements 46, for example metal materials and / or doped semiconductor materials and can be arranged for electrostatic forces.
  • thermally induced deformations, piezoelectric forces or another type of electrically generated actuation by designing the active structure in such a way that it comprises electrostatic, piezoelectric or thermomechanical electrode structures and / or combinations thereof.
  • the bar 76 3 is arranged between the bars 76 i and 76 3 , for example.
  • the bars 76i, 76 2 and 76 3 are fixed in discrete areas 78i and 78 2 in an electrically insulated manner from one another, for example by means of electrically insulating spacer elements 82i to 82 4 .
  • the electrically insulating spacer elements 82 are shown in such a way that they are arranged in edge regions of the bars 76 1 to 76 3 , they can alternatively or in addition to this also be arranged in a central region or in a region in between.
  • the movable layer arrangement 72 is designed such that, in response to an electrical potential between the beams 76i and 76s on the one hand and / or in response to an electrical potential between the beams 76 2 and 76s on the other hand, a movement along a direction of movement in the MEMS plane 14 2 is executed, with which the coupling element 28, in particular the coupling part element 28b is moved.
  • a movement along a direction of movement in the MEMS plane 14 2 is executed, with which the coupling element 28, in particular the coupling part element 28b is moved.
  • an in-plane-aligned wiping movement of the movable layer arrangement 72 can be obtained, which can be converted into a linear movement of the mechanical coupling part element 28b by means of symmetrical suspension.
  • Other types and forms of movement are easily adjustable.
  • FIG. 5a show.
  • And 5b of a deflectable element 26 are connected to the partial elements of a movable layer arrangement 72i and 72 2 (not shown) and connected to the resistance element 24 via the connecting member 28b, an alternate embodiment.
  • the structure of the deflectable elements or movable layer arrangements can be a structure of at least three electrodes which are separated from one another by insulated spacers.
  • the two outer electrodes receive the same voltage, for example a reference potential or GND
  • the middle electrode can receive a signal voltage, for example in the form of signal 32.
  • the deflectable elements can be deflected. Due to the symmetrical construction of the movable layer arrangements 72i and 72 2 to one another, a linear deflection behavior can be realized.
  • a corresponding structure can be obtained, for example, in accordance with WO 2012/095185 A1.
  • FIG. 6a shows a schematic perspective view of part of a MEMS 60 according to an exemplary embodiment, which can essentially correspond to the explanations in FIG. 2.
  • the layers 12i and 12 4 are not shown by way of example, but can be arranged, as well as other layers.
  • the parts 26a and 26b can each be formed as independent actuators, which are arranged opposite one another and are mechanically coupled to one another and to the interaction structure 24 by means of the coupling part element 28b, the coupling part element being arranged between the actuators 26a and 26b. It can thus be achieved that the active structure 26 is designed to lengthen, based on a first actuation signal for one of the actuators 26a and 26b, in a first region parallel to the actuation direction and to shorten it in the other part thereof. Based on a different actuation signal, a complementary movement can be achieved by reversing the shortening and lengthening / expansion of the respective active structure.
  • the electrode pairs can be arranged in a row.
  • the structure explained in more detail in FIGS. 3a and 3b can have a number of pairs of electrodes arranged parallel to an actuation direction in the MEMS plane 14 2 in order to move the interaction structure along this direction in the MEMS plane 14i to effect.
  • Embodiments optionally provide at least one second row of electrode pairs, which are arranged parallel to a second, different direction, in order to bring about a movement of the interaction structure 24 along a further direction.
  • the respective actuation direction of the active elements can also be deflected by means of suitable mechanical deflection elements such as levers or gears or the like.
  • one or more further partial actuators are arranged at a 90 degree angle to the partial actuators 26a and 26b in order to effect a movement parallel to the x direction in addition to a movement parallel to the y direction.
  • FIG. 6b shows a schematic perspective illustration of a section from FIG. 6a, in particular in the area of the mechanical connection between the coupling part elements 28a and 28b.
  • the active structure 26 is formed, for example, in accordance with the remarks on MEMS 20 and FIGS. 3a and / or 3b, with two opposite actuation devices 26a and 26b being arranged, which change the length of the respective actuation device 26a based on different actuation signals or 26b and by means of the mechanical coupling so that a change in length or deformation in the other actuation part can also cause.
  • an at least almost linear deflection behavior can be obtained through the coupling of two muscles or actuation devices acting against one another, which can also be referred to as balanced behavior, which at least approximates a linear behavior.
  • a first and a second actively deflectable element 26a and 26b are connected to one another via a connecting element 28b.
  • This connection can be rigid in order to advantageously enable a linear behavior of the resulting actively deflectable element, for example at the location of the coupling element.
  • Asymmetrical actuators such as A-NED (asymmetrical nanoscopic electrostatic drive) can be used, which are arranged so that two muscles cause a deflection in opposite directions.
  • Symmetrical actuators such as B. the described balanced NED (BNED) or BA-NED (balanced-asymmetric NED), which are described in connection with further exemplary embodiments, can be used.
  • BNED balanced NED
  • BA-NED balanced-asymmetric NED
  • the gap 34 which is described in connection with FIG. 2 as being at least 1 ⁇ m, is preferably arranged between the active structure 26 and the interaction structure 24, other values also being selectable for this.
  • the respective coupling part element can protrude from the plane of the electrodes or fins.
  • a preferably electrically insulating mechanical connecting layer 84 can set the gap 34 entirely or partially.
  • the connection layer 84 may comprise silicon oxide, silicon nitride, or aluminum oxide, for example.
  • FIG. 7a shows a schematic plan view of the interaction structure 24 of the MEMS 20, which is connected to the substrate of the layer 12 2 via the suspension 44i and 44 2 and is suspended thereon.
  • the suspensions 44i and 44 2 can, for example, spiral spring elements include, by means of which the interaction structure 24 is elastically coupled to the layer structure.
  • a mechanical coupling of the interaction structure to the layer structure can have at most the same rigidity as the rigidity of the interaction structure 24 itself, but is preferably made softer or, alternatively, not implemented.
  • the movable fins 36i to 3620 can each move in partial cavities defined by the surrounding substrate and the rigid partition walls or rigid fins 38, which are arranged in a contactless or low-friction manner with respect to the interaction structure 24.
  • the fin structures 36i to 3620 of the interaction structure can thus be movably arranged in the partial cavities 16a to 16t. 7a shows an undeflected state of the MEMS 20, for example.
  • FIG. 7b shows a schematic plan view of the interaction structure 24 in a state in which the interaction structure 24 is deflected along the positive y-direction, so that a first area 16ai of a partial cavity 16a is enlarged and an associated other part 16a 2 of the partial cavity 16a is reduced what can be causally related to a fluid flow.
  • Fig. 7c shows a schematic plan view of the interaction structure 24 of FIG. 7a, which is deflected as compared to the Fig. 7b along the opposite negative y-direction, thus for example by the movement of the element 36i a change of the volumes involved 16AI and 16a 2 which can also be causally related to the volume flow.
  • FIGS. 7a to 7c show the deflection of the resistance element 24 starting from a rest position in FIG. 7a in a first direction (+ y) in FIG. 7b and in a second direction (-y) in FIG. 7c.
  • the curvature of the suspensions 44i and 44 2 is also shown if.
  • the geometry of the suspension can differ from what is shown.
  • the geometry can be, for example, roof-like, wavy or s- be shaped.
  • the configuration can be selected based on the respective application, but can have a decisive influence on the resulting resonance frequency of the moving system based on stiffness properties or the like.
  • Another exemplary embodiment relates to a resistance element 24 without the suspensions 44i and 44 2 shown .
  • cavities 16a to 16t, 16ai to 16t 2 are formed by the moving fins 36 and rigid fins 38.
  • the length of the moving fins 36 can be dimensioned such that the distance between the free end of the fins 36 and the surrounding substrate 12a is as small as possible. The distance is chosen so that the exchange of fluid between the cavities 16ai and 16a 2 or 16ti and 16t 2 hardly or not take place, which means that fluidic losses are low.
  • an acoustic short circuit can be avoided at this point.
  • FIGS. 7a, 7b and 7c show the interaction structure 24 from FIGS. 7a, 7b and 7c in corresponding states, groups 18a and 18b of openings being additionally shown.
  • a first group 18a of openings can be provided, for example, in a top wafer and another group 18b in a bottom wafer of the MEMS 20, or vice versa.
  • different sub-cavities 16ai to 16L or 16a 2 to 16t 2 can be connected to different sides of the MEMS.
  • fluid can thus be moved out of the openings in group 18b and / or moved in through openings in group 18a, which can also be influenced by the arrangement of valve structures.
  • FIG. 7f an opposite configuration can be seen in which, in accordance with FIG. 7c, the partial cavities, which are indicated with “1”, are reduced so that fluid is moved out of the openings of group 18a.
  • different partial cavity parts for example the partial cavity part 16ai or 16ti compared to partial cavity parts 16a 2 or 16t 2 with different openings, can be fluidically coupled, the openings being coupled individually or in groups to the environment 22 can be or different sides of it.
  • the fin structures can separate partial cavities into different partial cavity parts, this not necessarily meaning hermetically sealed, but rather can bring about a separation while avoiding a fluidic short circuit.
  • the volumes of the partial cavity parts can each be variable in a complementary manner to one another based on the movement of the interaction structure.
  • the openings of groups 18a and 18b can be wholly or partially arranged starting from the partial cavity perpendicular to the plane direction, that is, along the positive or negative z-direction.
  • openings can be provided in the MEMS level 12 2 or the level 14 2 .
  • a lateral outlet from the partial cavity parts is provided, as is shown, for example, in FIG 7f different partial cavity parts are connected to an upper side or underside, wherein a corresponding connection of the partial cavity part, for example the partial cavity part 16ai laterally, can take place within the plane 14i.
  • a lateral outlet or inlet in the layer 12 2 the direction of the fluidic flow can be deflected so that MEMS openings of the groups 18a and 18b with MEMS openings, cover layers, for example Layer 12i or 124 of the layer structure 12 are fluidically connected along a direction perpendicular to the plane direction, ie, along z.
  • cavities can arise through the geometry of the passive element 24; in particular, in the partial cavities defined by the rigid fin structures, partial cavity parts can be defined by the geometry or moving fins of the element 24.
  • the resulting partial cavity parts are separated from one another in the interior of the component in such a way that either no or only a very small fluid exchange can take place between the partial cavity parts.
  • the partial cavity parts can be connected to the outside through openings 18a and 18b in the bottom and cover wafer.
  • the actuation of the resistance element 24 and other passive elements can take place via the deflectable elements 26 of the device level 14 2 .
  • Any deflectable element can be used such as micromuscles or ANED muscles described herein. Since the device level can be designed without passive elements for mechanical fluidic interaction or has a negligible proportion of this, it can be completely filled with active elements. This means that a relatively large number of elements can be placed very densely packed. This makes it possible to adapt the active elements to the necessary mechanical effect, which is then achieved by the resistance element 24.
  • the transmission of the mechanical effect between the active plane and the passive plane takes place via the fixed connection between the device wafer and the handling wafer, the elements 24 and 26, which remains after production or is subsequently produced.
  • FIG. 7g of openings which connect the cavities to the surrounding fluid can be designed in such a way that openings 18'a and 18'b are arranged in the structural wafer in such a way that a connection to the openings 18a and 18b from FIGS. 7b to 7f of the bottom or handling wafer is made possible.
  • the openings can be arranged in the structural wafer in such a way that the openings are fluidically connected to an upper or lower side. This results in a further advantage by separating the functions on two levels.
  • the additional levels create new possibilities for fluid guidance, such as air guidance, which allow the outlet openings of the two chip sides to lie one on top of the other.
  • the actuator parts 26a and 26b can, for example, have more than one of the actuator rows 86 1 to 86 5 , which are arranged next to one another along the x-direction, and possibly mechanically coupled to one another or even form continuous electrodes, as shown, for example, in FIG 3c is shown.
  • 5 rows of actuators 86 1 to 86 5 are provided, with any other number of at least 1, at least 2, at least 3, at least 4, at least 6, approximately 10 or the like being provided can be. It is possible, but not necessary, for the actuator parts 26a and 26b to be formed symmetrically with respect to one another.
  • FIG. 8a a neutral, i.e. That is, the undeflected state of the active structure 26 is shown, while FIG. 8b shows a state in which an expansion of the actuator part 26b is shortened and the actuator part 26a is correspondingly required, for example by the actuator part 26b being activated.
  • FIG. 8b shows a state in which an expansion of the actuator part 26b is shortened and the actuator part 26a is correspondingly required, for example by the actuator part 26b being activated.
  • FIG. 8c shows a state complementary to FIG. 8d, in which the coupling part element 28b is moved in the negative y-direction compared to FIG. 8a, which can be obtained, for example, by actuating the actuator part 26a.
  • the arrangement of fluidic channels 88 1 to 88 n can be provided in the layer 12 3 , which for example and with reference to FIG can connect fluidically.
  • the MEMS can have at least one first actuator for converting a first actuation signal and a second actuator for converting a second actuation signal.
  • FIGS. 8a to 8c it is shown that two deflectable elements 26a and 26b constructed mirror-symmetrically to one another, which can be arranged opposite to a center line, which can implement a balanced muscle. Another possibility of a balanced muscle is the choice of muscle cell geometry. Embodiments described herein relate to actively creating deflectable elements that have a high level of linearity.
  • the geometry of a deflectable active element determines its mode of action and direction. By combining different, at least two, but also more geometries, different directions of action can be implemented within a muscle or deflectable element.
  • FIGS. 8a to 8c show the deflection of the deflectable element 26 consisting of a first and a second deflectable element 26a and 26b.
  • a first time interval which is shown in FIG. 8b
  • the deflection takes place in a first direction (+ y) by reducing the value for h gap from Fig. 3a or 3b in the deformable element 26b.
  • a second time interval which can follow or precede the first time interval
  • the deflection in a second direction (-y) takes place by reducing the value for h gap in deflectable element 26a and consequently increasing h gap in deformable element 26b.
  • FIG. 9a shows a schematic plan view of an interaction structure 24 according to an exemplary embodiment.
  • the interaction structure 24 ‘can be provided as an alternative or in addition to the interaction structure 24 in a MEMS described herein, for example the MEMS 10, 20 and / or 40.
  • FIG. 9b shows a schematic perspective view of the interaction structure 24 'from FIG. 9a.
  • the interaction structure 24 ′ can have a plurality of plate or fin elements which are parallel to one another in the MEMS plane 14i and perpendicular thereto are arranged oriented and are connected to a MEMS substrate in opposite edge regions.
  • plate elements or fin elements 92 can be connected to different actuator parts in groups and alternately in pairs. For example, several actuators of the actuator parts can be provided. Thus, a first group 92a of plate elements 92 can be arranged alternately with plate elements 92 of a second group 92b.
  • Plate elements 92a and 92b of a respective group can be actuated individually or jointly via actuators 94a and 94b, which are shown in simplified form and which in turn can have one or more partial actuators 26a and 26b.
  • at least one of the actuators 94 has the partial actuators 26a and 26b.
  • Several actuators or muscles can in turn drive individually or jointly via connecting webs 96ai, 96a 2 or 96bi, 96b 2 in groups or globally with one another. This allows the arrangement of one or more actuators.
  • the coupling part elements or plate elements 94a 1 to 94ae on the one hand or 94bi to 94be represent a simplified view of the actuators 26a and 26b in some configurations to actuate.
  • This configuration makes it possible to design the interaction structure 24 'in such a way that a multiplicity of fin elements 92 are arranged, which can be arranged parallel to one another in the MEMS plane 14i, at least temporarily in a certain, for example, inactive state.
  • the fin elements can be arranged oriented perpendicular to the MEMS plane 14i.
  • the fin elements 92 can be mechanically coupled to one another in groups by means of connecting elements 94 and / or 96 to form fin groups.
  • the different fin groups 92a and 92b can be deflected relative to one another, which can reduce the stroke required to achieve a minimum distance between fin elements compared to the rigid fins 38.
  • FIGS. 9a and 9b shows a schematic perspective view of a section from FIGS. 9a and 9b, in which it can be seen that the connecting webs 96a are mechanically firmly connected to fin elements of group 92a, while connecting webs 96b are mechanically connected to fin elements of group 92b.
  • the connecting web 96bi is at least partially driven, for example, via the coupling part element 94bs, while the connecting web 96ai is at least partially driven via the coupling part element 94ae, several coupling part elements also being able to be used for the drive, as described. Different levels of the structural elements can be provided for the mechanical connection, so that the corresponding movements can run past one another.
  • the connecting webs 96ai and 96bi are movably arranged with respect to one another.
  • the connecting webs 96ai and 96bi are partially masked out in order to enable a better representation.
  • FIG. 9d shows a schematic plan view of part of the interaction structure 24 '.
  • the connecting webs 96ai, 96bi and 96b2 can be mechanically firmly connected via coupling points 98 to the fin elements 92ai to 92a ⁇ of the group 92a or the fin elements 92bi to 92bs of the fin group 92b.
  • the actuators or groups thereof 94a and 94b are, for example, muscle groups. Such a group corresponds, for example, to the arrangement shown in FIGS. 8a-c: two muscle groups working against one another (balanced) move a coupling element 28.
  • FIGS. 9a-b several of these muscle groups are now shown in simplified form and they pull together the connecting webs 96. In other words, FIGS.
  • FIGS. 9a to 9d show a further exemplary embodiment in which an alternative passive element 24 'is designed as an elastic fins or bars.
  • These fins or bars 92a and 92b, with i1,..., N with N> 2, are connected at one or both ends to the surrounding substrate.
  • the passive element is further connected to the surrounding substrate. This significantly reduces the total cross-section of the acoustic short circuits.
  • the deflectable element can be divided or distributed over several assemblies 94a and 94b and deflects the elements deflectable in the plane or fin elements or plate elements via arranged coupling rods or connecting webs in the positive or negative y-direction.
  • the deflectable elements 94a and 94b disclosed in this exemplary embodiment include, by way of example, the muscle-like deflectable elements or actuators or other actuators described herein, including the movable layer arrangements of the second aspect. Other types of drive are also possible.
  • the deflection of the coupling rods is transferred to the passive elements, the plate elements.
  • the groups A and B can always be deflected against each other in order to compress the fluid between the passive elements with a high to maximum efficiency.
  • connection of the coupling rods 53a and 53b in the plane of the deflectable elements is realized by a non-positive connection to the passive elements of the appropriate group.
  • an additional connection 102 can be provided, the frictional connection being able to be transmitted from the interrupted coupling rod to the passive element.
  • the passive element can transmit the force to the continuation of the respective coupling rod, that is, between the elements 102 and 104 a force can be transmitted via the plate element, so that the coupling rod can be substituted in certain areas. This allows interruptions in the coupling rod in the plane of the deflectable elements.
  • the non-positive connection between the coupling rod and the plate element can be off-center on the passive elements, the plate elements, which results in a translation of a small deflection at the point of force application to a significantly larger deflection of the center of the beam, see FIG. 9d.
  • FIG. 10a shows an exemplary top view of an active structure 26 of a MEMS 100, which includes partial actuators 26a and 26b, as they are explained, for example, in connection with FIG. 2.
  • this movement can be connected to a plurality of coupling elements 28bi and transmitted 28b2, which are designed to deflect in the MEMS layer arranged moving structures 14i, such as fins 36i and 36e, so that the fins 36i to 36 8 in partial cavities , which are at least partially defined by optional rigid structures 38i to 38e, are movable, which will be described in detail in connection with FIGS. 10b and 10c.
  • FIG. 10b shows an enlarged illustration of a section 104 from FIG. 10a, in which it becomes clear that an extension 106i of the interaction structure along the z-direction and / or the y-direction can be significantly larger than an extension IO6 2 of the active one Structure 26.
  • 10b shows a deflected state of the coupling part element 28bi along the positive y-direction, with which the movable elements 36i to 364 suspended from the surrounding substrate, either in one piece or in a form-fitting or force-fitting manner, are moved by a fluid flow through the openings 18ai to 18a 4 to enable.
  • the interaction structure can be mechanically connected to the MEMS substrate in an area facing away from the active structure 26 and formed flexibly in order to deform when the active structure is deflected.
  • flexible is understood to be at most half, a third or a quarter of the rigidity of the surrounding rigid structures.
  • the rigid fins 38i to 38 3 can define partial cavities 16a to 16d as delimiting structures, in which the flexible elements 36 1 to 364 are movably arranged in order to deform in the partial cavities 16a to 16d.
  • the movable elements 36i to 36 4 can divide the partial cavities 16a to 16d into partial cavity parts 16ai and 16a 2 , 16bi and 16b 2 , 16ci and I6C 2 as well as 16di and 16d 2 separate or subdivide.
  • Basie may rend to the movement of the interaction structure and thus of the elements 36i to 36 4 a volume in each case of a partial cavity part can be variable complementary to the volume of the other associated partial cavity part.
  • the partial cavity part 16ai, 16bi, 16ci, 16di is connected to the surroundings of the MEMS 100 by means of openings in the layer 12i.
  • the complementary partial cavity parts 16a 2 , 16b 2 , 16C 2 and / or 16d 2 can be connected to the external environment, although this can optionally, but not necessarily, take place in the cover layer, but a deflection can also be provided which is described, for example, in connection with FIG. 7g.
  • 10c shows a schematic plan view of the part 104 in which, on the basis of the actuation of the actuator parts 26a and 26b, the elements 36i to 364 are deformed in opposite directions.
  • FIGS. 10a to 10c show a further exemplary embodiment of a MEMS assembly 100 for driving and deflecting passive resistance elements 36 in a plane that is independent of the drive plane.
  • a group consisting of four elastic resistance elements 36 is connected via a coupling element 96 with steerable elements 26a and 26b.
  • the deflectable elements can consist of or comprise actuators described in the exemplary embodiments described herein and have, for example, a linear deflection behavior.
  • the group of the elastic resistance elements 36 and the actively deflectable elements 26a / 26b is enclosed, for example, by a border 62 formed from the surrounding substrate. This boundary increases the rigidity of the MEMS component 100 as a whole and includes cavities in which the resistance elements 36 are arranged.
  • the boundary 62 is electrically coupled to the control and serves as a stator.
  • the border 62 can thus synergistically fulfill three functions: it can fulfill an acoustic function and serve as a further wall; which can fulfill an electrical function and conduct the voltage to the actuator; and it can perform a mechanical function by providing a mount for the actuator.
  • the actuator can pull or exert forces from both the shuttle and the stator, but the stator is attached to restrict or prevent its movement.
  • the shuttle is the actively deflectable resistance element, which is why an electrical potential is built up between the loading edge 62 and the deflectable element 26a / 26b.
  • further boundaries 38 are provided, which between the resistance elements 36 are arranged.
  • the borders 38 can have a smaller thickness than the border 62.
  • the resistance elements convey fluid into and out of these cavities through openings in the cover and handling wafer.
  • openings for example 18a in the handling wafer
  • the openings are arranged in such a way that they are not or will not be swept over by the deflectable elements 36 in a plan view, which is shown for example in FIGS. 10b and 10c.
  • the openings can also be arranged in the surrounding substrate, as described for example in connection with FIGS. 6a and 6b.
  • UAC denotes a signal voltage
  • -UDC denotes a first bias voltage
  • + UDC denotes a second bias voltage.
  • the first bias and the second bias can be set as desired and have the same or different amounts. Both bias voltages can likewise have a positive and / or negative voltage value. Only three movable elements 36 1 to 36 3 and two rigid elements 38 i and 38 2 are shown by way of example.
  • FIG. 12 a shows a schematic plan view of part of an active structure 26 of a MEMS 120 which, according to exemplary embodiments, can be used as an active structure of other MEMS described herein.
  • stator electrodes IO8 1 and IO8 2 which are arranged opposite one another and between electrodes IO8 1 and IO8 2 112, have comb electrode structures 114ai and 114a 2 on the one hand and 114b on the other hand, which are designed to be actuated by applying the signals UAC, + UDC and -UDC simultaneously or alternately to trigger a movement of the movable electrode 112 in that the comb electrode structure 114b engages in the comb electrode structures 114ai or 114a 2 .
  • FIG. 12b shows a state that is complementary to FIG. 12a, in which the movable electrode 112 is deflected with respect to a reference state 116 towards the stator electrode IO8 2 .
  • FIGS. 12a and 12b show a top view of a further embodiment of the concept according to the opening.
  • the drive within the drive level follows the stator shuttle principle.
  • the fixed border IO8 1 and IO8 2 of the actuators is equipped with comb-like, deflectable elements 114b, which mesh in comb-like, non-deflectable counter-elements 114ai and 114a 2 connected to the substrate.
  • a first time interval which is shown in FIG. 12a
  • the deflection of the comb-like, deflectable elements takes place in a first direction of movement.
  • a second time interval which is shown in FIG. 12b
  • the movement of the comb-like, deflectable elements takes place in a second direction of movement opposite to the first direction.
  • the deflection takes place in-plane and perpendicular to the extension Rich the resistance element tung or the arranged in a different plane interaction structure 24.
  • the passive and arranged in the displacement plane reflection was elements of the interaction structure 24 may be connected on both sides with the surrounding substrate, such as the layer 12. 2
  • the resistance elements can be expanded into the active device level and driven there.
  • the movement of the actively deflectable elements, i.e. the comb electrode structures arranged in the plane 14 2 can occur due to the resulting force due to the potential difference between the electrode structures 114a / 114a 2 on the one hand and 114b on the other.
  • the length of the deflectable comb-like elements can correspond to about 40 to 80% of the length of the resistance srii.
  • the electrode pairs of the actively deflectable structures can thus be formed as interdigitated electrode comb structures.
  • a third electrode with an electrode comb structure can be assigned to a respective pair of electrodes in order to form a group of three electrodes, which is shown by way of example in FIGS. 12a and 12b.
  • an active structure provides a multiplicity of such cells which, according to the embodiments described herein, can be arranged in one or more rows. The rows can be arranged parallel to one another, for example in order to generate a high force.
  • 12c shows a schematic top view of the active structure 26 of the MEMS 120, in which the comb electrodes that face the stationary electrodes 114ai and 114a 2 are spatially separated from one another along the y-direction to form comb electrode elements 114bi and 114b 2 , which are connected to connectable or electrically conductive to the same potential are connected to each other.
  • This can cause a spatial expansion of the comb electrode drive along the direction of movement y, which can make large amplitudes of movement possible.
  • a bending line of the fin of the interaction structure and / or of the structure suspending the comb elements 114bi and 114b 2 can be set via a number and / or a location connecting structures 115 or 115i and 115 2 , the number of which is at least 1 (see FIG. 12c), may be at least 2 (see Fig. 12d) or higher.
  • FIG. 12e shows a schematic top view of the MEMS 120, in which the MEMS level 14i is in the foreground and the MEMS level 14 2 is in the background and is partially covered by the MEMS level 14i, which in turn is partially not shown to expose MEMS level 14 2 .
  • a border 108 can be a multiple of the stationary electrodes 114a through electrode combs 114ai, ... 114a 4 , ... both multiple times in series and in multiple rows, that is, as at least one-dimensional or at least two-dimensional array with one another .
  • a mechanical connection between different movable comb electrode members 114b via one or more connecting webs be provided 96 to a uniform transmission of motion to the interaction structure 24, such as the movable fin to allow 36i to 363, for which one or more coupling elements 282 to 28 Q can be provided.
  • Other configurations of the electrode combs can also be implemented, for example the enlargements according to FIGS. 12c and 12d.
  • Fig. 12e shows the linkage of the coupling rods with the Kamman drive.
  • the Kamman drive shown moves exclusively parallel to and partially in plane 12 2 or in-plane.
  • Fig. 12f shows a schematic side sectional view of a MEMS 120 ', which can be constructed similarly to other MEMS described herein and, for example, the electrode comb can have drive of the MEMS 120, the additions to the MEMS120 'can easily be used for other types of drive.
  • the drive can be mirrored or doubled on a plane 117, so that instead of the two cam electrode structures 114bi and 114b 2, four comb electrode structures 114bi to 114b4 can be arranged, which are, for example, mechanically and / or electrically coupled to one another directly or indirectly in pairs can which enables a doubling of the actuator pad, while maintaining manufacturing parameters and, in particular, the aspect ratios may be, for example in pairs 114bi / 114b 3 and 1140 2/1140 4.
  • the interaction structure 24 can be mirrored at the plane 117 and are used as interaction structures 24i and 24 2, which enables a further increase in the amount of fluid moving at the same or a comparable surface area requirement of the MEMS.
  • Dimensions 106i of interaction structures 24i and 24 2 and / or dimensions IO6 2 of active structures 114bi / 114ba and 114b 2 / 114b 4 can be the same or different from one another.
  • FIGS. 12g shows a schematic plan view of parts of a MEMS according to an exemplary embodiment, for example MEMS 120, in which the active structure 26, starting from the configuration in FIGS Fig. 12d is described.
  • the active structure 26 is implemented in such a way that one in the shuttle 112a / 112b by means of, for example, electrostatic forces using the fixed comb electrode 114ai to 114a 4 by means of connecting the elements 115i and 115 2 to one in each case associated interaction structure 24i and 24 2 is passed on.
  • elements 119i and 119 2 are shown which, for example, but not necessarily, can be arranged at least partially in the MEMS plane 14i, as can be seen from the schematic side sectional view of FIG MEMS is shown in Figure 12g.
  • the elements 115i and 115 2 can be formed elastic and the movement of the shut TLEs and / or the interaction structure at least different bearing parts in relation to the substrate zen.
  • the comb electrode structures 114bi to 114b 4 can be combined to form pairs 114bi and 1140 3 and 1140 2 and 114b 4 , it being possible for the pairs to be electrically isolated from one another by means of electrical insulation. Although there is also a continuous Isolation layer can be used, offer discrete isolation areas 78i to 78i 2 an advantage in terms of mechanical deformability of the structure.
  • the MEMS can have any number of electrode pairs, for example 1 as in FIGS. 12a-d, which can be supplemented, for example, by a third electrode, but also a higher number of at least two. According to FIG.
  • pairs 12g, 4 pairs are shown by way of example, which enables symmetrical actuation around a minimum distance between the elements 115i and 1162. While pairs mirrored on an axis parallel to the y-axis are constructed identically on elements 115i and 1162, can be understood as a continuation of a respective pair or even as a pair of comb electrodes, in the case of pairs that are, for example, on an axis parallel to the x-axis are arranged opposite one another, for example the pairs 114i and 114 2 or 114a and 114 4 formed in such a way that the movable comb electrodes 114bj of the first comb electrode pair 114i or 114s and of the second comb electrode pair 114 2 or 1144 are mechanically coupled to one another and electrically isolated from one another , for example using the discrete areas 78.
  • these comb electrodes can thereby be acted upon with mutually different electrical potentials + UDC and -UDC.
  • the MEMS can be designed to apply a time-variable potential to the stationary comb electrodes 114ai of the first pair and of the second pair, namely the potential UAC.
  • the comb electrodes 114ai to 114a have the varying potential UAC applied to them, while the comb electrodes 114bi to 114b 4 arranged in between, each in pairs in pairs 114bi and 114ba as well 114b 2 and 114b 4 different potentials + UDC and -UDC can be applied.
  • Voltages that can be used for this purpose can correspond to other exemplary embodiments and, for example, be in a range of 0.1 V and 24 V or less in terms of magnitude, with + UDC and -UDC comparatively static potentials that may have the same magnitude with respect to a reference potential, such as ground or 0 V, are provided with an inverted sign.
  • the alternating potential UAC can have a variable value and, for example, can be switched back and forth between the + UDC and -UDC potentials in order to generate forces alternately.
  • the pairs 114bi and 114b 3 as well as 114b 2 and 114b 4 can each be acted upon electrically separately from one another with the potentials, whereby the elements 115i and 115i can be used for this function synergetically, which are mechanically fixed and electrical with the elements 119i and 119 2 are coupled, but can be electrically isolated from the interaction structures 24i and 24 2 , for example by isolation regions 121 1 and 121 4 shown in FIG. 12h, which can be formed, for example, comprising oxide materials and / or nitride materials.
  • the elements 115i and 115 2 enable the potentials to be easily passed on, for example from different areas 12 2a and 12 2b of a surrounding substrate or other connection options that are formed electrically isolated from one another.
  • the advantage of the configuration shown in FIGS. 12g and 12h is that when the MEMS planes 14i and 14 2 are projected into one another, comparatively large spaces between elements of the interaction structure can be filled with a high element density of the active structure. It can be provided, for example., The interaction structure 24i and 24 2 or elements or fins thereof with another adjacent actuator cells to be connected, in order to obtain a further increase in strength.
  • the elements 115i and / or 115 2 could be extended starting from the central region of the comb electrodes 114a / 114b beyond the interaction structures 24i or 24 2 and connected there to electrically mirrored cells.
  • a spatial relationship of the elements is shown in a side sectional view in FIG. 12h, the comb electrodes 114bi to 114b 4 not being shown.
  • the dimension 106i is selected in a range from 400 ⁇ m to 650 ⁇ m, with other dimensions also being able to be used.
  • the dimension IO6 2 is, for example, at least 30 pm and at most 75 pm, with other values also being able to be implemented here based on the requirements of the application.
  • the rigid fins 38i and 38 2 can be used for dividing the cavity and can contribute to the saving of material and / or two weight along the y-direction to form spaced elements, but which can be easily formed as a common element.
  • the fins 38i and / or 38 2 can optionally be used to mechanically support the comb electrodes 114ai to 114a 4 , for which purpose, for example, electrically insulating insulation areas 121 2 or 121 3 can be provided.
  • 13a shows an exemplary top view of a movable layer arrangement or active structure 130 according to an exemplary embodiment, which can be arranged singly or as a multiple in order, for example, to deflect an interaction structure of a MEMS described herein.
  • this drive concept is not limited to this, but can be used in any MEMS that comprise a layer structure and a cavity arranged in the layer structure.
  • the active structure 130 is a movable layer arrangement comprising three bars 76 i to 76 3 which, for example, can be formed similarly or identically in terms of their structure, as the bars 76 from FIGS. 5 a and 5 b.
  • the bars are also electrically insulated at discrete areas 78ai, 78a 2 , 78bi and 78b 2 and fixed with respect to one another, with discrete areas or insulation elements 78ai and 78a 2 fixing the bar 76i with respect to the bar 76s and discrete areas or insulation elements 78bi and 78b 2 fixing the bar Fix and isolate 76 2 opposite the beam 76a.
  • a number of two discrete areas between two adjacent bars 76i and 76 3 or 76 2 and 76s is exemplary and can have any number of at least 2, for example 2, 3, 4, at least 5, at least 7, at least 10 or more .
  • the movable layer arrangement is designed to execute a movement along a movement direction 122a or 122b in response to an electrical potential between the beams 76i and 76s or in response to an electrical potential between the beams 76 2 and 76s. For example, based on a fixation of the layer structure, a potential between the bars 76i and 76 3 can cause a movement along the direction 122b, while the mentioned electrical potential between the bars 76 2 and 76 3 can cause a movement along the direction 122a.
  • the deflection direction can be kept in both directions 122a and 122b.
  • the applied voltage can determine the direction.
  • the gap between the bars 78ai and 78a 2 can, for example, cause a clockwise torque of the display plane and thus a deflection in the direction 122b when the upper end in the image direction is fixed, for example by being in a region of the discrete area of 78ai Actuator has a connection to a substrate (not shown) (interface corresponding in y-direction).
  • a gap between the bars 78bi and 78b 2 can generate a counterclockwise torque and cause a deflection along direction 122a when the upper end is fixed or with respect to the upper end.
  • the discrete areas for fixing the bars 76i and 76a on the one hand and the bars 762 and 763 on the other hand are arranged offset from one another along an axial course along a direction 124 of the movable layer arrangement 130.
  • This can be understood to mean that, in at least one area along the axial course along the direction 124, the bar 78a is fixed with respect to an adjacent bar 76i or 762, while in this area it has no fixation to the other opposite bar.
  • the directions 122a and 122b can be arranged parallel to the y-direction, while the direction 124 can be arranged perpendicular thereto and parallel to the x-direction, for example in the MEMS 20 from FIG. 2.
  • the corresponding MEMS can be provided with an opening in the layer structure and can be movably arranged in the plane 14 2 in order to create an interaction structure to interact with a fluid in the cavity, to drive, so that a movement of the interaction structure is causally related to a movement of the fluid through the at least one opening.
  • the active structure is then mechanically coupled to the interaction structure and configured so that an electrical signal at an electrical contact of the active structure or the movable layer arrangement is causally related to a deformation of the active structure and the movable layer arrangement, where the deformation of the active structure and the movable layer arrangement is causally related to the movement of the fluid, for example because of direct contact with the fluid or indirect contact, for example via the interaction structure.
  • the movable layer arrangement 130 can be formed with multiple curves in different directions along the axial course parallel to direction 124.
  • each of the bar elements can be bent or curved according to a zigzag pattern and the adjacent bars have a substantially parallel course to one another.
  • the spacers or discrete areas 78ai, 78a 2 , 78bi and 78b 2 can be arranged, for example, on an outside of a change in curvature of the axial course.
  • the movable layer arrangement 130 is curved in the area of the discrete area 78ai in order to then point in the direction 122a, while in an area of the discrete area 78bi there is another change of direction in the direction the direction 122b takes place.
  • the fixation can take place on the respective outside of the movable layer arrangement in the area of the change in curvature.
  • N corresponds to the number M or is different therefrom.
  • a number can be chosen based on a desired overall length of the structure along x.
  • the total length of the actuator i.e. That is, the movable layer structure can be limited when used as an active element by the clearance (distance to the cover / handle wafer) and the associated vertical pull-in (in which the actuator touches the cover or handle layer) .
  • the overall length is limited or influenced by the lateral pull-in in individual cells. Comparatively short actuators can result in a variant that is clamped in on one side, here there are at least only 2 unit cells, which enables a large range of values.
  • the total length of a movable layer structure can, for example, as an actively sound-generating actuator, be in a range of at least 50 ⁇ m and, for example, be at most 5 mm, a range around 2.5 mm and a configuration clamped on both sides is preferred, although other values can also be implemented , for example through additional spacer elements that prevent vertical pull-in.
  • a corresponding limitation can also be less critical in a sensory application.
  • a total length as a drive plane can, for example, be in a range of at least 200 ⁇ m and at most 10 mm, whereby a configuration of the actuator clamped on both sides is preferred and a central connection is implemented, for example in an area 78ci from FIG. 14c. Preferably, lengths in a range between 3 mm -4 mm are implemented. However, a central connection is not always necessary. Further examples of configurations clamped on both sides are shown in FIGS. 14e and 14f. The central connection can be preferred, for example, if the actuator is used as a drive element, as in FIG. 14e.
  • a point-symmetrical actuator As an active sound-generating actuator, longer cells can lead to greater deflections. Therefore, a smaller number of discrete areas are preferred for such an application in such an area.
  • the total length can be greater. However, cells that are too long can limit the voltage. This can be optimized by the number of cells. The number of cells can be chosen depending on the chosen length of the unit cell.
  • a number N or M of at least 2 and at most 100 can be selected, preferably a small number of at most 50, at most 10 or exactly 2.
  • the number of discrete areas can be at least 2 and at most 100, preferably at least 2 and at most 50, at least 2 and at most 10 and particularly preferably at least 2 and at most 4, depending on the overall length and Cell length.
  • An extension or dimension of a discrete area or isolation island along x can be at least 1 ⁇ m and at most 100 ⁇ m, a dimension of 15 ⁇ m is preferred.
  • the length of a unit cell along the x-direction can be viewed as the sum of 2 * length of the slopes + 1 * length of the isolation island.
  • the length (along the diagonal direction) of such a slope (a cathetus in the triangle shown in FIG. 13b) can be at least 10 ⁇ m and at most 1,000 ⁇ m and is preferably approximately 250 ⁇ m.
  • This design can also affect the offset between the discrete areas (length of a slope) and / or the offset of the unit cells, so that with such a configuration they can also be at least 10 pm and at most 1,000 pm.
  • a length of a unit cell ie, a distance between the discrete areas along the x-direction, can be in a range of at least 20 pm and at most 2,200 pm, with values in a range of at least 450 pm and at most 550 pm are preferred.
  • a height or dimension along the y-direction ie, for example, a distance between the discrete areas 78a 2 and 78bi, together with the length of an incline (offset between discrete areas) can result in the angle of a unit cell (angle of an incline to the horizontal direction) . This angle is greater than 0 ° and less than 90 °, preferably 2 °.
  • the height of the discrete area can preferably be 8 pm to 9 pm.
  • the height is preferably selected in a range from greater than 0 to 500 ⁇ m.
  • a geometry of a geometric body of two discrete areas arranged between the same bars 76i / 76s or 762/763 as well as an intermediate section of the bar 76a in the center and / or inflection point of which can optionally be a discrete area that fixes the other pair of bars can be referred to as unit cell 126.
  • a unit cell 126i is formed from an exemplary triangle of the corner points of the discrete areas 78ai, 78a 2 and 78bi
  • a unit cell 128i can be formed from the corner points of another exemplary triangle of the discrete areas 78bi and 78b 2 and 78a 2 .
  • a geometry of the unit cells can be set by means of the positions of the discrete areas and can influence the movement behavior, for example amplitude, linearity and / or force, of the movable layer arrangement 130.
  • FIGS. 13a and 13b show an exemplary embodiment of an alternative deflectable element 130.
  • the connection to the surrounding substrate is not shown here, since this exemplary embodiment in the preferred exemplary embodiment involves a bilateral connection of the bars 76 to the surrounding substrate aims, that is, the movable layer arrangement can be firmly clamped on both sides.
  • the geometry is formed from bars 76i to 763 arranged in a zigzag shape, it also being possible for more than three bars to be arranged.
  • Exemplary embodiments can also have other geometries of the bars 76.
  • a further possible geometry is shown which is based on circular segments. This means that the bars can be straight or curved in sections.
  • the unit cells or unit cells 126 and / or 128 shown denote a segment consisting of discrete areas or isolation islands and bar segments. Different unit cells, such as unit cells 126i and 128i can also have different geometries, as shown, for example, in connection with FIGS. 14a to 14f.
  • Embodiments are not limited to the arrangement of three bars, but can contain a plurality of bars.
  • the discrete areas 78 can also be referred to as isolation islands or isolating spacers.
  • unit cell 128 which can cause a deflection in the direction 122b, segments of the bars 76 2 and 76 3 and two isolation islands, in particular adjacent isolation islands 78bi and 78b 2, are connected to one another. Further unit cells 128 are arranged in a lateral direction, for example along the direction 124, in such a way that adjacent unit cells 128 have a common isolation island 78b, as is shown, for example, for the unit cells 128i and 128 2 . Depending on the orientation of the actively electrostatically activated cell, different directions of deflection can result.
  • the active elements, bars can be provided in pairs or in a higher number and in different numbers to reach the respective direction 122a or 122b.
  • An asymmetry can be compensated by a circuit.
  • FIG. 14b shows a schematic representation of a movable layer arrangement 130 2 , in which the discrete areas 78a and 78b j are arranged on the outside of the radii of curvature of the curved course of the movable layer arrangement along the direction 124, that is, complementary to FIG. 14a and in accordance with the illustration according to FIG. 13a.
  • the deflections shown are exemplary but not restrictive. In FIGS. 14a and 14b, the deflection is selected in order to show the influence of the position of the isolation islands 78 on the deflection and, by way of example, for a constant voltage occupancy. For example, it is assumed in FIG.
  • FIG. 14c shows a schematic plan view of a movable layer arrangement 1303, which can be clamped on one side of the substrate 62.
  • an opposite end 132 can be freely movable.
  • the movable layer arrangement 130a can also be clamped in on both sides.
  • the movable layer arrangement 13Ch can have one or more combinatorial discrete areas 78ci and 78C 2 , at each of which a mechanical fixation of the elements 76i, 76 2 and 76a takes place with one another.
  • the connecting elements or the discrete regions along a direction between the discrete regions can have a variable extent in the MEMS plane 14 2 and parallel to an axial course of the movable layer arrangement.
  • the discrete areas of FIG. 14c perpendicular to the direction 124 and parallel to the plane 14 2 or parallel to the x / y plane have a variable extent along the direction 124, which can be based on a trapezoid, for example. This means that the discrete areas can be trapezoidal.
  • a discrete area can optionally also be provided, which can provide a fastening of the bars 76i, 76 2 and / or 76 3 to one another.
  • FIG. 14d shows a schematic representation of a movable layer arrangement 13U4, which is shortened compared to the movable layer arrangement 13U 3.
  • Alternative exemplary embodiments envisage implementing a longer movable layer arrangement along the direction 124.
  • 14e shows a schematic view of a movable layer arrangement 130 according to an exemplary embodiment, which according to the movable layer arrangements 130 3 and 130 4 is made longer along the direction 124 and, independently of this, is firmly clamped on both sides.
  • 14f shows a schematic view of a movable layer arrangement 130e according to an exemplary embodiment, which is also firmly clamped on both sides.
  • One or more of the layer arrangements can have symmetries.
  • the movable layer arrangement 31s can be formed axially symmetrical to an axis of symmetry 66 perpendicular to the direction 124, for example the movable layer arrangement 130 with respect to the combinatorial discrete area 78ci, which can for example denote a geometric center of the movable layer arrangement, point-symmetrically with respect to the other discrete Areas to be built up. In principle, any type of symmetry is possible.
  • the direction of deflection of a muscle cell can mainly depend on the arrangement of the isolation islands, for example “valley”, as implemented for example by the discrete areas 78ai, 78a 2 and 78bi as well as 78b 2 from FIG. 14a, or “mountain” as it is for example, implement the discrete areas of Figure 14b.
  • a valley can be understood to be arranged on the inside of a corresponding radius of curvature, while a mountain can be understood to be an arrangement on the outside of a change of curvature or direction. This means that muscle cells that are electrically connected in the same way can be laid out with different deflection directions.
  • connection piece with isolation islands in both strands or, for example, a course of valley / mountain / mountain / valley or mountain / valley / valley / mountain or mountain / Valley / mountain / valley / mountain / valley within an actuator clamped on both sides along the direction 124 allows a linear deflection in the middle of the actuator with a balanced circuit, as shown for example for FIG. 14f.
  • the number and geometry of the unit cells used can differ in the exemplary embodiments.
  • a structure described generally offers the possibility of providing a bilaterally clamped deflectable element with a linear characteristic which, in contrast to the BNED, is asymmetrical with respect to the centroid fiber ("balanced asymmetric" NED "-BA-NED).
  • the linearity of the area swept by the deflectable element is given when the swept area of the bending line with the active strand or strands caused by direction 122a corresponds as closely as possible with the swept area caused by the active strand or strands along direction 122b.
  • These displaced areas arise, for example, when the middle and one of the outer electrodes are the same Have electrical potential and the other electrode is grounded, as described, for example, in connection with FIGS. 14a and 14b.
  • the electrical properties such as the operating point voltage or the gradient of the associated AC characteristic curve of the electrical control can be set via the geometry of the unit cells 126 and / or 128. For example, with longer unit cells, larger deflections can be achieved at comparatively lower voltages. A longer unit cell means, for example, a greater distance between the isolation islands along the direction 124. Furthermore, depending on the type of combination of unit cells 126 and 128, an actuator which is mirror-symmetrical about the center of the actuator (see FIG. 14e) or a point-symmetrical actuator (see FIG. 14f) results. The mirror symmetry has the advantage that the moments to the right and left of the connecting piece, for example 78ci in FIG. 14c, are in equilibrium.
  • the individual unit cells 126 or 128 behave similarly.
  • the point-symmetrical arrangement offers the advantage of using longer unit cells with the same overall length and thus increasing the deflection.
  • the displaced areas, each with only one active strand, are the same size for this case. This ensures the linearity of the characteristic.
  • connection of a deflectable element to the surrounding substrate 62 can consist of a fixed or resilient connection between substrate 62 and unit cell 126 or 128 or substrate 62 and isolation island / discrete area.
  • the connecting element to the substrate can have the same or a different rigidity as the electrodes or isolation islands.
  • the resonance frequency of the actuator can be increased by the resulting axial tension at the restraint, compared to the case without axial tension. Such an axial tension can be built up, for example, by combining different materials.
  • an element that is passive for the deflection can be introduced within the actuator in order to set the expansion stiffening.
  • a long connection piece 78c or a section with three straight, parallel electrodes can be introduced within the actuator in order to set the expansion stiffening.
  • BA-NED actuators can be used analogously to FIG. 6a and FIG. 6b for the construction of a muscle / deflectable element 26. Due to the linearity of the characteristic, they are also suitable as elements for direct sound generation analogous to the GEN1 A-NED (asymmetrical NED of the first generation) based loudspeakers written in WO 2018/193 109 A1. Technologically, these actuators offer the advantage that the electrical wiring can be carried out within the actuator level. Also, there will be no partitions required for the electrical signal routing between the actuators. This can increase the packing density of the actuators. In general, a BA-NED can be clamped on one or both sides through the choice of island positions (see Fig. 14c-f).
  • FIGS. 15 and 16 show Several zigzag strands put together in turn result in a BA-NED muscle, as shown in FIGS. 15 and 16, for example. If the same electrical potential difference is applied to the strands as a result of the selection of the wiring, as shown for example in FIG. 17, the cells block each other in their horizontal movement, which can cause a change in length in the horizontal direction.
  • the same electrostatic potential difference is generated on strings with the same topology.
  • a positive and a negative DC bias voltage can be combined with an AC signal or an AC signal can be combined with an inverted signal and a DC bias voltage.
  • one half of the muscle acts in one direction of deflection. This allows the muscle to be actively deflected in both directions.
  • the restoring force is therefore the electrostatic force.
  • the balanced behavior enables a higher linearity of the movement.
  • the movable layer arrangement can be designed to move a free end of the movable layer arrangement, for example end 132 (with or without discrete fixation) along two linearly independent directions, for example directions 122a / 122b on the one hand and direction 124 on the other.
  • the number of voltage signals required can also be reduced by grouping the strings. Further variants are to be selected accordingly as multiples of two strings with the same island offset. The voltage can be selected so that the potential difference, the signal (or the inverted signal) results in the same topology on all strings.
  • muscle areas of the same geometry can also be combined in order to enable a two-dimensional deflection of the muscle.
  • a muscle made from a “brick pattern” with a “brick pattern” rotated by 90 ° enables movement in both the horizontal and axial directions.
  • the resistance element 24 can thus be moved along both axes in the plane below.
  • the at least one fourth bar in the example shown also has a fifth beam 76 4 and 76s.
  • a fifth beam 76 4 and 76s instead of trapezoidal discrete areas, for example, and regardless of the number of bars selected, square cross-sections of the discrete areas can also be selected. A higher number of bars is also possible, for example at least 6, at least 7, at least 8, at least 10, at least 20 or more.
  • the discrete areas 78 of the movable layer arrangement can each be arranged in pairs for pairs of adjacent bars 76 4 and 76i, 76a and 76 2 or 76s and 76 2 differently along an axial course of the movable layer arrangement. This means that between some pairs, about 76 4/76 1 and 76 3/76 2, the positions can coincide while they are different from other pairs of each other.
  • FIG. 16 shows a schematic plan view of a movable layer arrangement 160 according to an exemplary embodiment, which can be structurally identical to the movable layer arrangement 150. Based on a described interconnection and / or discrete fixations 78 2 to 78s at one end 132 of the movable layer arrangement 160, the movable layer arrangement 160 can be shortened or lengthened along or in the opposite direction to the direction 124.
  • FIG. 17 shows a schematic plan view of a movable layer arrangement 170 according to an exemplary embodiment.
  • a movement along the directions 122a and / or 122b can be set by suitable selection of positions of the isolation regions 78.
  • the discrete regions 78 of the movable layer arrangement 170 can each be arranged mirror-symmetrically to a plane of symmetry along a neutral fiber of the movable layer arrangement.
  • the neutral fiber runs through the central bar 763, approximately along its center line.
  • Layer arrangements described herein can form at least part of an actuator 26 of the MEMS described herein, but can also be formed independently thereof.
  • MEMS described herein can be formed, for example, as a loudspeaker, microphone, ultrasound transducer, microdrive or micropump.
  • 18a shows a schematic plan view of a movable layer arrangement 180 1 according to an exemplary embodiment, in which the bars 76 i to 76 3 are arranged in sections so as to be curved with respect to one another.
  • 18b shows a schematic view of a further movable layer arrangement I8O2, in which the bars 76i, 762 and 763 are also curved in sections, but a position of the discrete areas 78 is regulated differently.
  • Embodiments are based on the knowledge that it makes sense for the generation of high sound pressures not to use actively deformable elements for sound generation or only to a small extent, but to provide them with passive elements.
  • This offers the advantage that the deformable elements can be designed in such a way that deformation is ensured and passive elements are optimized in such a way that high sound pressures can be achieved.
  • a muscle-like actuator is provided which is arranged in a drive plane and which is connected to passive elements in a further layer. This increases the sound pressure level compared to known concepts. Further aspects relate to actuators and / or movable layer arrangements that are clamped on both sides, with which gaps to the surrounding substrate at the freely oscillating end of the beam, which can cause fluid losses, are avoided.
  • Another aspect can be used to drive the passive elements of the first aspect as an actuator. Because both aspects have the same task. However, the features of the second aspect can stand on their own without being associated with a passive element.
  • the exemplary embodiments described are distinguished by an increase in the sound pressure level compared to known concepts with a small or minimal chip area. A cost-efficient production of components based on semiconductor materials can thus be obtained together with a high to optimal utilization of the area of the underlying wafer.
  • the object achieved with the present exemplary embodiments is thus to show solutions for how the chip volume can be used to generate a high sound pressure level or to be particularly sensitive.
  • the core of exemplary embodiments is that the drive plane is separated from the sound generation plane. In this way, sound-generating elements can be optimally designed.
  • the drive plane is also characterized in that the actuators have a high packing density and can therefore have a high force over the deflection area. Micromechanical components are required to translate electrical signals into mechanical effect or vice versa.
  • the deformable element is an actuator.
  • such deformable elements can also be used as sensors in that an electrical signal resulting from deformation of the deformable element can be tapped.
  • the deformable elements are bar-shaped actuators and are based on electrostatic, piezoelectric, magnetostrictive and / or thermomechanical operating principles.
  • Components are layer stacks that consist of at least one currency level, a structure level and a cover level.
  • the motto level is characterized in that the actuators necessary to drive the deformable elements are arranged there.
  • the respective layers are connected to one another using material-locking processes, for example bonding. This results in acoustically sealed spaces in the components.
  • the layers have electrically conductive materials, for example doped semiconductor materials and / or metal materials.
  • the active elements of a deformable element are formed by selective removal from the layers of the electrodes. Passive elements are, for example, similar to the passive elements just mentioned, removed from the layer or joined in a materially bonded manner.
  • the actuator level is separated from the fluid interaction level / structure level
  • Actuator level contains deflectable elements
  • deflectable elements are electrodes which are connected to one another via electrically insulating spacers.
  • Deflectable elements are connected to the surrounding substrate
  • Fluid interaction plane contains passive elements connected to the deflectable elements
  • passive elements are comb-like elements.
  • the comb-like resistance elements form cavities together with counter-elements that are firmly connected to the substrate
  • the resistance element can be connected to the substrate via connecting elements.
  • the geometry and topography of the connecting elements can be designed. This allows the resulting frequencies of the oscillating resistance elements to be influenced.
  • Structural level is much larger in its vertical orientation than the Ak tor level
  • the structural level can contain openings for connecting the cavities with openings in the lid and handling wafer, whereby the cavities are connected to the environment.
  • Resistance elements are preferably connected to the substrate on both sides
  • Coupling elements transmit the movement of the actively deflectable to the elastic resistance elements
  • a group consists of e.g. four elastic resistance elements, which are connected to a linearly operated actively deflectable element.
  • the group of elastic resistance elements and actively deflectable elements is enclosed by a border formed from a substrate. This border increases the rigidity of the component as a whole. Furthermore, the border is electrically coupled to the control and serves as a stator. In this exemplary embodiment, the shuttle is the actively deflectable resistance element
  • the resistance elements convey fluid into and out of these cavities through openings in the lid and handling wafer
  • the openings are not arranged in the area of the actively deflectable elements, but to the side of it.
  • the openings can be arranged in the same way as in FIG. 5a.
  • Another aspect is the use of comb-like deflectable elements that are connected to a resistance structure.
  • the principle corresponds to the stator shuttle principle.
  • the surrounding substrate is designed in a comb shape. This area has a length that corresponds to 40-80% of the length of a resistor element.
  • Comb-shaped deflectable elements which are connected to a resistance element engage in the comb-shaped substrate.
  • the deflectable element is formed by stringing together mirror-symmetrical unit cells along a direction of extent of the deflectable element.
  • Unit cells consist of an area of bar-shaped electrodes connected with insulating spacer layers. The unit cells can include insulating layers over the entire length of the electrodes, which are not in direct mechanical or electrical contact with the electrodes.
  • the exemplary embodiment has three electrodes which, in a top view, have a mountain-valley-mountain-valley orientation.
  • the first unit cell is made up of two insulating spacers "mountain” and one insulating spacer “valley"
  • Embodiments have more than three electrodes (Fig. 12)
  • Adjacent electrodes have different potentials, which means that the deflection takes place.
  • the deflection characteristic can be adjusted by the arrangement of the insulating spacers
  • Embodiments also contain deflectable elements connected on one side to the substrate. This can cause a change in length
  • Devices can be used to generate pressure changes in the surrounding fluid (sound, loudspeaker) and to record pressure changes in the surrounding fluid (sound, microphone)
  • Embodiments can also be pumps or micro-drives.

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Abstract

The invention relates to a MEMS with a layer structure, comprising a cavity which is provided in the layer structure and which is fluidically coupled to the outer surroundings of the layer structure by at least one opening in the layer structure. The MEMS comprises an interaction structure which is arranged on a first MEMS plane and in the cavity such that it can move along a plane direction and which is designed to interact with a fluid in the cavity, a movement of the interaction structure being causally dependent on a movement of the fluid through the at least one opening. The MEMS additionally comprises an active structure which is arranged on a second MEMS plane arranged perpendicularly to the plane direction and which is mechanically coupled to the interaction structure and is configured such that an electrical signal at an electrical contact of the active structure is causally dependent on a deformation of the active structure, wherein the deformation of the active structure is causally dependent on the movement of the fluid.

Description

MEMS zum hocheffizienten Interagieren mit einem Volumenstrom MEMS for highly efficient interaction with a volume flow

Beschreibung description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf mikroelektromechanische Systeme (MEMS), bei denen eine beweglich angeordnete Interaktionsstruktur zum Interagieren mit einem Fluid und eine aktive Struktur, bei der ein elektrisches Signal mit einer Verformung der aktiven Struktur kausal zusammenhängt, die wiederum mit der Bewegung des Fluids kausal zusammenhängt, in unterschiedlichen MEMS-Ebenen angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf MEMS mit einer beweglich angeordneten Schichtanordnung, die einen ersten, zweiten und dritten an diskreten Bereichen elektrisch isoliert fixierte Balken umfasst, wobei die diskreten Bereiche zwischen den Balken versetzt zueinander ange ordnet sind. Die vorliegende Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf einen MEMS- Wandler zum Interagieren mit einem Volumenstrom eines Fluids, etwa ein MEMS- Lautsprecher, ein MEMS-Mikrofon oder eine MEMS-Pumpe. The present invention relates to microelectromechanical systems (MEMS) in which a movably arranged interaction structure for interacting with a fluid and an active structure in which an electrical signal is causally related to a deformation of the active structure, which in turn is causally related to the movement of the fluid related, are arranged in different MEMS levels. The present invention also relates to MEMS with a movably arranged layer arrangement which comprises a first, second and third bar fixed in an electrically insulated manner on discrete areas, the discrete areas between the bars being arranged offset from one another. The present invention also relates to a MEMS converter for interacting with a volume flow of a fluid, for example a MEMS loudspeaker, a MEMS microphone or a MEMS pump.

Das Prinzip der NED (Nanoscopic Electrostatic Drive, nanoskopischer elektrostatischer An trieb) ist in WO 2012/095185 A1 beschrieben. NED ist ein neuartiges MEMS-Aktuator- Prinzip (MEMS = mikroelektromechanisches System). Hierbei wird aus einem Siliziumwerk stoff ein bewegliches Element herausgebildet, das mindestens zwei zueinander beabstan- dete Elektroden aufweist. Die Länge der Elektroden ist dabei sehr viel größer als die Dicke der Elektroden und auch die Höhe der Elektroden, das bedeutet, die Abmessung entlang der Tiefenrichtung des Siliziumwerkstoffs. Diese balkenförmigen Elektroden sind zueinan der beabstandet und lokal elektrisch voneinander isoliert und fixiert. Durch Anbringen eines elektrischen Potenzials wird ein elektrisches Feld zwischen diesen Elektroden erzeugt, wodurch Anziehungs- oder Abstoßungskräfte zwischen den Elektroden und damit Spannungen im Werkstoff der Elektroden resultieren. Der Werkstoff ist bestrebt, diese Spannungen zu homogenisieren, indem er einen möglichen spannungsarmen Zustand einzunehmen versucht, was in einer Bewegung resultiert. Durch eine bestimmte Geometrie und Topografie der Elektroden kann auf diese Bewegung so Einfluss genommen werden, dass sich die Elektroden in ihrer Länge verändern und so eine laterale Bewegung des auslenkbaren Elements erfolgt. In JP-H5252760 A ist ein Aktuator gezeigt, der aus vielen kleinen zylinderförmigen oder wellenartigen Antriebseinheiten besteht, die aus zwei wellenartig geformten und isolierten Elektroden bestehen. Beide Enden der isolierten Elektroden sind miteinander verbunden, wobei die Antriebseinheit einen engen Spalt für Verformungen durch elektrostatische Kräfte aufweist. Die Bewegung derartiger Aktoren ist aber an geometrische Rahmenbedingungen geknüpft. Beispielsweise stoppt die Verformung des Aktors dann, wenn die elektrostatische Kraft mit der Steifigkeit der Struktur im Gleichgewicht ist. Nachteilig ist auch, dass die resultierenden Aktoren ein Verbundwerkstoff aus metallischen Elektrodenwerkstoffen und polymeren Isolatoren sind. Dadurch ist eine kostengünstige Fertigung in CMOS-Technologie (CMOS = Complementary Metal Oxide Semiconductor, komplementärer Metalloxidhalbleiter) nicht möglich, was einen erheblichen Wettbewerbsnachteil darstellt. The principle of the NED (Nanoscopic Electrostatic Drive, nanoscopic electrostatic drive) is described in WO 2012/095185 A1. NED is a new kind of MEMS actuator principle (MEMS = microelectromechanical system). Here, a movable element is formed from a silicon material, which element has at least two electrodes that are spaced apart from one another. The length of the electrodes is very much greater than the thickness of the electrodes and also the height of the electrodes, that is, the dimension along the depth direction of the silicon material. These bar-shaped electrodes are spaced apart from one another and electrically isolated and fixed locally from one another. By applying an electrical potential, an electrical field is generated between these electrodes, which results in forces of attraction or repulsion between the electrodes and thus tensions in the material of the electrodes. The material strives to homogenize these stresses by trying to assume a possible low-stress state, which results in movement. A certain geometry and topography of the electrodes can influence this movement in such a way that the length of the electrodes changes and the deflectable element moves laterally. In JP-H5252760 A, an actuator is shown, which consists of many small cylindrical or wave-like drive units, which consist of two wave-like shaped and insulated electrodes. Both ends of the insulated electrodes are connected to one another, the drive unit having a narrow gap for deformations caused by electrostatic forces. The movement of such actuators is, however, linked to geometrical framework conditions. For example, the deformation of the actuator stops when the electrostatic force is in equilibrium with the rigidity of the structure. It is also disadvantageous that the resulting actuators are a composite material of metallic electrode materials and polymeric insulators. As a result, inexpensive production in CMOS technology (CMOS = Complementary Metal Oxide Semiconductor) is not possible, which represents a considerable competitive disadvantage.

Für die Integration von MEMS-Bauteilen in Geräte und Systeme ist es wünschenswert, MEMS, die für die Interaktion mit einem Fluid ausgerichtet sind, bauraumeffizient auszugestalten, das bedeutet, dass eine hohe Sensitivität bei Fluidbewegungen erhalten wird und/oder dass hohe Mengen an Fluid bewegt werden können, was beispielsweise zu hohen Schalldrücken führt. For the integration of MEMS components in devices and systems, it is desirable to design MEMS that are designed for interaction with a fluid to be space-efficient, which means that a high level of sensitivity is obtained for fluid movements and / or that large amounts of fluid are moved which leads, for example, to high sound pressures.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein bauraumeffizientes MEMS zu schaffen. The object of the present invention is therefore to create a space-efficient MEMS.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. This object is achieved by the subject matter of the independent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt wurde erkannt, dass durch Anordnung einer Interaktionsstruk tur zum Interagieren mit einem Fluid in einer ersten MEMS-Ebene und durch Anordnen einer mit der Interaktionsstruktur mechanisch gekoppelten aktiven Struktur in einer zweiten MEMS-Ebene eine hohe Effizienz eines MEMS erhalten werden kann, da eine jeweilige Teil-Aufgabe, Interagieren mit dem Fluid sowie Erzeugen/Verarbeiten eines elektrischen Signals, vorrangig in der jeweiligen MEMS-Ebene erfolgen kann, so dass sich dort auf die jeweilige Teil-Aufgabe konzentriert werden kann. According to a first aspect, it was recognized that by arranging an interaction structure for interacting with a fluid in a first MEMS level and by arranging an active structure mechanically coupled to the interaction structure in a second MEMS level, a high efficiency of a MEMS can be obtained, since a respective sub-task, interacting with the fluid and generating / processing an electrical signal, can take place primarily in the respective MEMS level, so that there can be concentrated on the respective sub-task.

Gemäß einem zweiten Aspekt wurde erkannt, dass durch Versetzen diskreter Bereiche, an denen eine Folge von zumindest drei Balkenelektroden zueinander elektrisch isoliert ist, dergestalt, dass eine erste äußere Elektrode mit einer mittleren Elektrode an anderen Stel len elektrisch isoliert fixiert ist, als eine zweite äußere Elektrode mit der mittleren Elektrode eine hocheffiziente Auslenkung der beweglichen Schichtstruktur durch ein angelegtes elektrisches Signal bzw. durch ein wirkendes Fluid erhalten werden kann. According to a second aspect, it was recognized that by offsetting discrete areas in which a sequence of at least three bar electrodes is electrically insulated from one another, in such a way that a first outer electrode with a central electrode is fixed in an electrically insulated manner at other locations than a second outer one Electrode with the middle electrode a highly efficient deflection of the movable layer structure can be obtained by an applied electrical signal or by an acting fluid.

Beide Konzepte sind miteinander kombinierbar, können jedoch auch unabhängig voneinander implementiert werden. Both concepts can be combined with one another, but can also be implemented independently of one another.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts weist ein MEMS eine Schichtstruk tur auf. In der Schichtstruktur ist eine Kavität angeordnet, die durch zumindest eine Öffnung in der Schichtstruktur mit einer äußeren Umgebung der Schichtstruktur fluidisch gekoppelt ist. In einer ersten MEMS-Ebene und in der Kavität ist eine Interaktionsstruktur angeordnet, die entlang einer Ebenenrichtung, d. h., in-plane, beweglich ist. Die Interaktionsstruktur ist ausgebildet, um mit einem Fluid in der Kavität zu interagieren, wobei eine Bewegung der Interaktionsstruktur mit einer Bewegung des Fluids durch die zumindest eine Öffnung kausal zusammenhängt. In einer zweiten, senkrecht zu der Ebenenrichtung angeordneten MEMS-Ebene ist eine aktive Struktur angeordnet, die mit der Interaktionsstruktur mechanisch gekoppelt ist und die konfiguriert ist, dass ein elektrisches Signal an einem elektrischen Kontakt der aktiven Struktur mit einer Verformung der aktiven Struktur kausal zusam menhängt. Die Verformung der aktiven Struktur hängt wiederum mit der Bewegung des Fluids kausal zusammen. According to an exemplary embodiment of the first aspect, a MEMS has a layer structure. A cavity is arranged in the layer structure and is fluidically coupled to an external environment of the layer structure through at least one opening in the layer structure. An interaction structure is arranged in a first MEMS plane and in the cavity, which is arranged along a plane direction, i. i.e., in-plane, is movable. The interaction structure is designed to interact with a fluid in the cavity, a movement of the interaction structure being causally related to a movement of the fluid through the at least one opening. In a second MEMS plane arranged perpendicular to the plane direction, an active structure is arranged which is mechanically coupled to the interaction structure and which is configured so that an electrical signal at an electrical contact of the active structure is causally related to a deformation of the active structure . The deformation of the active structure is in turn causally related to the movement of the fluid.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts weist ein MEMS eine Schichtstruktur und eine in der Schichtstruktur angeordnete Kavität auf. In der Kavität ist eine bewegliche Schichtanordnung vorgesehen, die einen ersten Balken, einen zweiten Balken und einen zwischen dem ersten Balken und dem zweiten Balken angeordneten und von demselben an diskreten Bereichen elektrisch isoliert fixiert angeordneten dritten Balken aufweist. Die bewegliche Schichtanordnung ist ausgebildet, um ansprechend auf ein elekt risches Potenzial zwischen dem ersten Balken und dem dritten Balken oder um anspre chend auf ein elektrisches Potenzial zwischen dem zweiten Balken und dem dritten Balken eine Bewegung entlang einer Bewegungsrichtung in einer Substratebene auszuführen, das bedeutet, in einer Ebenenrichtung. Die diskreten Bereiche zum Fixieren des ersten Balkens und des dritten Balkens einerseits und des zweiten Balkens und des dritten Balkens ande rerseits sind entlang eines axialen Verlaufs der beweglichen Schichtanordnung versetzt zu einander angeordnet. According to an exemplary embodiment of the second aspect, a MEMS has a layer structure and a cavity arranged in the layer structure. A movable layer arrangement is provided in the cavity, which has a first bar, a second bar and a third bar arranged between the first bar and the second bar and arranged electrically insulated from the same in discrete areas. The movable layer arrangement is designed to perform a movement along a direction of movement in a substrate plane in response to an electrical potential between the first beam and the third beam or in response to an electrical potential between the second beam and the third beam, that is, in one plane direction. The discrete areas for fixing the first beam and the third beam on the one hand and the second beam and the third beam on the other hand are arranged offset to one another along an axial course of the movable layer arrangement.

Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Further exemplary embodiments are defined in the dependent claims. Preferred exemplary embodiments of the present invention are explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines MEMS gemäß einem Aus führungsbeispiel des ersten Aspekts; 1 shows a schematic perspective view of a MEMS according to an exemplary embodiment of the first aspect;

Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht eines MEMS gemäß einem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts; 2 shows a schematic perspective view of a MEMS in accordance with an exemplary embodiment of the first aspect;

Fig. 3a eine schematische Aufsicht auf einen Teil einer aktiven Struktur eines MEMS gemäß einem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts; 3a shows a schematic plan view of part of an active structure of a MEMS in accordance with an exemplary embodiment of the first aspect;

Fig. 3b eine schematische Aussicht auf einen Teil einer aktiven Struktur gemäß einem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts, bei dem zusätzlich Isolationsschichten vorgesehen sind; 3b shows a schematic view of part of an active structure in accordance with an exemplary embodiment of the first aspect, in which insulation layers are additionally provided;

Fig. 3c eine schematische Aufsicht auf einen Teil einer aktiven Struktur gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das die Ausgestaltung der Fig. 3a weiterführt; 3c shows a schematic plan view of part of an active structure in accordance with a further exemplary embodiment which continues the configuration of FIG. 3a;

Fig. 3d eine schematische Aufsicht auf einen Teil einer aktiven Struktur gemäß einem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts, bei dem eine form der Isolationsschicht an eine Elektrodenform angepasst ist; 3d shows a schematic plan view of part of an active structure in accordance with an exemplary embodiment of the first aspect, in which a shape of the insulation layer is adapted to an electrode shape;

Fig. 3e eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme sowie eine schematische Aufsicht auf einen Teil der aktiven Struktur gemäß einem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts; 3e shows a scanning electron microscope image and a schematic plan view of part of the active structure in accordance with an exemplary embodiment of the first aspect;

Fig. 4a eine schematische Aufsicht auf eine Interaktionsstruktur gemäß einem Aus führungsbeispiel des ersten Aspekts; 4a shows a schematic plan view of an interaction structure according to an exemplary embodiment of the first aspect;

Fig. 4b eine schematische perspektivische Ansicht der Interaktionsstruktur aus Fig. 4a; FIG. 4b shows a schematic perspective view of the interaction structure from FIG. 4a; FIG.

Fig. 5a eine schematische Aufsicht auf eine weitere aktive Struktur eines MEMS ge mäß einem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts; Fig. 5b eine schematische Aufsicht auf eine bewegliche Schichtanordnung, wie sie beispielsweise i MEMS der Fig. 5a verwendet werden kann, gemäß einem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts; 5a shows a schematic plan view of a further active structure of a MEMS according to an exemplary embodiment of the first aspect; FIG. 5b shows a schematic plan view of a movable layer arrangement, as it can be used, for example, in the MEMS of FIG. 5a, according to an exemplary embodiment of the first aspect; FIG.

Fig. 6a eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils eines weiteren MEMS gemäß einem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts; 6a shows a schematic perspective view of part of a further MEMS in accordance with an exemplary embodiment of the first aspect;

Fig. 6b eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausschnitts aus Fig. 6a; FIG. 6b shows a schematic perspective illustration of a section from FIG. 6a; FIG.

Fig. 7a eine schematische Aufsicht auf die Interaktionsstruktur des MEMS aus Fig. 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts; 7a shows a schematic plan view of the interaction structure of the MEMS from FIG. 2 in accordance with an exemplary embodiment of the first aspect;

Fig. 7b eine schematische Aufsicht auf die Interaktionsstruktur aus Fig. 7a, die entlang positiver y-Richtung ausgelenkt ist; FIG. 7b shows a schematic plan view of the interaction structure from FIG. 7a, which is deflected along the positive y-direction; FIG.

Fig. 7c eine schematische Aufsicht auf die Interaktionsstruktur aus Fig. 7a, die im Vergleich zur Fig. 7b entlang der gegenüberliegenden negativen y-Richtung ausgelenkt ist; FIG. 7c shows a schematic plan view of the interaction structure from FIG. 7a, which, compared to FIG. 7b, is deflected along the opposite negative y-direction;

Fig. 7d-7f schematische Ansichten der Interaktionsstruktur aus Fig. 7a, wobei zusätzlich Gruppen von Öffnungen der Kavität gemäß einem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts dargestellt sind; 7d-7f show schematic views of the interaction structure from FIG. 7a, groups of openings of the cavity according to an exemplary embodiment of the first aspect additionally being shown;

Fig. 7g eine schematische Ansicht einer alternative Ausführungsform von Öffnungen gemäß einem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts; 7g shows a schematic view of an alternative embodiment of openings according to an embodiment of the first aspect;

Fig. 8a-c schematische perspektivische Aufsichten auf das MEMS aus Fig. 2 in einer Ebene der aktiven Struktur und gemäß einem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts; 8a-c show schematic perspective top views of the MEMS from FIG. 2 in a plane of the active structure and according to an exemplary embodiment of the first aspect;

Fig. 9a eine schematische Aufsicht auf eine weitere Interaktionsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts; 9a shows a schematic plan view of a further interaction structure according to an exemplary embodiment of the first aspect;

Fig. 9b eine schematische perspektivische Ansicht der Interaktionsstruktur aus Fig. 9a; Fig. 9c eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausschnitts aus Fig. 9a und 9b; FIG. 9b shows a schematic perspective view of the interaction structure from FIG. 9a; FIG. 9c shows a schematic perspective view of a detail from FIGS. 9a and 9b;

Fig. 9d eine detailliertere schematische Aufsicht auf einen Teil der Interaktionsstruktur aus Fig. 9a; FIG. 9d shows a more detailed schematic plan view of part of the interaction structure from FIG. 9a; FIG.

Fig. 10a eine beispielhafte Draufsicht auf eine aktive Struktur eines MEMS gemäß ei nem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts, das Teilaktuatoren umfasst; 10a shows an exemplary top view of an active structure of a MEMS in accordance with an exemplary embodiment of the first aspect, which includes partial actuators;

Fig. 10b eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts aus Fig. 10a; FIG. 10b shows an enlarged illustration of a detail from FIG. 10a; FIG.

Fig. 10c eine schematische Aufsicht auf den Teil aus Fig. 10b, bei dem anhand derFIG. 10c shows a schematic plan view of the part from FIG. 10b, in which on the basis of FIG

Aktuierung der Aktuatorteile eine gegenläufige Verformung von Elementen erfolgt; Actuation of the actuator parts, an opposing deformation of elements takes place;

Fig. 11 in einer vereinfachten Draufsicht eine elektrische Ankopplung des MEMS aus Fig. 10a-c gemäß einem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts; 11 shows, in a simplified plan view, an electrical coupling of the MEMS from FIGS. 10a-c according to an exemplary embodiment of the first aspect;

Fig. 12a eine schematische Aufsicht auf einen Teil einer aktiven Struktur in einem ers ten Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts; 12a shows a schematic plan view of part of an active structure in a first state according to an exemplary embodiment of the first aspect;

Fig. 12b einen zu Fig. 12a komplementären Zustand der aktiven Struktur; FIG. 12b shows a state of the active structure that is complementary to FIG. 12a; FIG.

Fig. 12c-d schematische Aufsichten von Ausführungsbeispielen der aktiven Struktur des MEMS, bei denen Kammelektroden, die feststehenden Elektroden zugewandt sind, räumlich voneinander entlang der y-Richtung getrennt sind; 12c-d schematic top views of exemplary embodiments of the active structure of the MEMS, in which comb electrodes facing the stationary electrodes are spatially separated from one another along the y-direction;

Fig. 12e eine schematische Aufsicht des MEMS aus Fig. 12a-b, bei der eine erste MEMS-Ebene im Vordergrund und eine zweite MEMS-Ebene im Hintergrund und teilweise verdeckt durch die erste MEMS-Ebene dargestellt ist; 12e shows a schematic top view of the MEMS from FIGS. 12a-b, in which a first MEMS plane is shown in the foreground and a second MEMS plane is shown in the background and is partially covered by the first MEMS plane;

Fig. 12f eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem die aktive Struktur und/oder die Interaktionsstruktur symmetrisch gespiegelt ist; Fig. 12g eine schematische Aufsicht auf Teile eines MEMS gemäß einem Ausfüh rungsbeispiel, bei in einer Kammelektrodenstruktur innere, bewegliche Kam melektroden mit einem Wechselpotential und äußere Kammelektroden mit unterschiedlichen statischen Potentialen beaufschlagt werden; 12f shows a schematic side sectional view of a MEMS according to an exemplary embodiment, in which the active structure and / or the interaction structure is mirrored symmetrically; 12g shows a schematic plan view of parts of a MEMS according to an exemplary embodiment in which, in a comb electrode structure, inner, movable cam electrodes are acted upon with an alternating potential and outer comb electrodes with different static potentials;

Fig. 12h eine schematische Seitenschnittansicht des MEMS aus Fig. 12g; Fig. 13a eine beispielhafte Aufsicht auf eine bewegliche Schichtanordnung gemäß ei nem Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts; FIG. 12h shows a schematic side sectional view of the MEMS from FIG. 12g; FIG. 13a shows an exemplary plan view of a movable layer arrangement according to an exemplary embodiment of the second aspect;

Fig. 13b eine schematische Aufsicht auf eine bewegliche Schichtanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts, bei der entlang des axialen Verlaufs parallel zu Richtung eine Vielzahl von N diskreten Bereichen zwi schen Balken der beweglichen Schichtanordnung angeordnet sind; 13b shows a schematic plan view of a movable layer arrangement according to an exemplary embodiment of the second aspect, in which a plurality of N discrete areas between bars of the movable layer arrangement are arranged along the axial course parallel to the direction;

Fig. 14a-f schematische Aufsichten auf unterschiedliche Ausgestaltungen aktiver beweglicher Schichtanordnungen gemäß Ausführungsbeispielen des zweiten Aspekts; 14a-f show schematic plan views of different configurations of active movable layer arrangements in accordance with exemplary embodiments of the second aspect;

Fig. 15 eine schematische Ansicht einer beweglichen Schichtanordnung gemäß ei nem Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts, die zumindest einen vierten Balkenaufweist; Fig. 15 is a schematic view of a movable layer arrangement according to an embodiment of the second aspect, having at least one fourth beam;

Fig. 16 eine schematische Aufsicht auf eine bewegliche Schichtanordnung gemäß ei nem Ausführungsbeispiel, die eine diskrete Fixierungen an einem Ende der beweglichen Schichtanordnung aufweist, gemäß einem Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts; 16 shows a schematic plan view of a movable layer arrangement according to an exemplary embodiment, which has a discrete fixation at one end of the movable layer arrangement, according to an exemplary embodiment of the second aspect;

Fig. 17 eine schematische Ansicht einer beweglichen Schichtanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts; und 17 shows a schematic view of a movable layer arrangement according to a further exemplary embodiment of the second aspect; and

Fig. 18a-b schematische Ansichten beweglicher Schichtanordnungen gemäß Ausfüh rungsbeispielen des zweiten Aspekts, bei denen die Balken abschnittsweise gekrümmt zueinander angeordnet sind. Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktions gleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann. 18a-b show schematic views of movable layer arrangements according to exemplary embodiments of the second aspect, in which the bars are arranged in sections in a curved manner with respect to one another. Before exemplary embodiments of the present invention are explained in more detail below with reference to the drawings, it is pointed out that identical, functionally identical or identically acting elements, objects and / or structures in the different figures are provided with the same reference symbols, so that in different exemplary embodiments The description of these elements shown is interchangeable or can be applied to one another.

Nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiele werden im Zusammenhang mit einer Vielzahl von Details beschrieben. Ausführungsbeispiele können jedoch auch ohne diese detaillierten Merkmale implementiert werden. Des Weiteren werden Ausführungsbeispiele der Verständlichkeit wegen unter Verwendung von Blockschaltbildern als Ersatz einer De taildarstellung beschrieben. Ferner können Details und/oder Merkmale einzelner Ausführungsbeispiele ohne Weiteres mit einander kombiniert werden, solange es nicht explizit gegenteilig beschrieben ist. Exemplary embodiments described below are described in connection with a large number of details. However, exemplary embodiments can also be implemented without these detailed features. Furthermore, for the sake of clarity, exemplary embodiments are described using block diagrams as a substitute for a detailed representation. Furthermore, details and / or features of individual exemplary embodiments can easily be combined with one another, as long as it is not explicitly described to the contrary.

Nachfolgende Ausführungsbeispiele beziehen sich auf mikroelektromechanische Systeme (MEMS). Manche der hierin beschriebenen MEMS können mehrschichtige Schichtstrukturen sein. Derartige MEMS können beispielsweise durch Prozessieren von Halbleitermate rialien auf Wafer-Level erfolgen, was auch eine Kombination mehrerer Wafer oder die Abscheidung von Schichten auf Wafer-Ebene beinhalten kann. Manche der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele gehen auf MEMS-Ebenen ein. Als eine MEMS-Ebene wird eine nicht notwendigerweise zweidimensionale oder ungekrümmte Ebene verstanden, die sich im Wesentlichen parallel zu einem prozessierten Wafer erstreckt, etwa parallel zu einer Hauptseite des Wafers bzw. des späteren MEMS. Eine Ebenenrichtung kann als eine Rich tung innerhalb dieser Ebene verstanden werden, was auch mit dem englischen Begriff „in plane“ bezeichnet wird. Eine Richtung senkrecht hierzu, das bedeutet, senkreicht zu einer Ebenenrichtung kann vereinfacht als Dickenrichtung bezeichnet werden, wobei der Begriff der Dicke keine Limitierung im Sinne einer Orientierung dieser Richtung im Raum entfaltet. Es versteht sich, dass hierin verwendete Begriffe wie Länge, Breite, Höhe, oben, unten, links, rechts und dergleichen lediglich zur Illustration hierin beschriebener Ausführungsbei spiele herangezogen werden, da ihre Lage im Raum beliebig veränderbar ist. The following exemplary embodiments relate to microelectromechanical systems (MEMS). Some of the MEMS described herein can be multilayered layer structures. Such MEMS can for example be done by processing semiconductor materials at the wafer level, which can also include a combination of several wafers or the deposition of layers at the wafer level. Some of the exemplary embodiments described herein deal with MEMS levels. A MEMS plane is understood to be a plane that is not necessarily two-dimensional or uncurved and extends essentially parallel to a processed wafer, for example parallel to a main side of the wafer or the later MEMS. A plane direction can be understood as a direction within this plane, which is also referred to by the English term “in plane”. A direction perpendicular to this, that is, perpendicular to a plane direction, can be referred to in simplified terms as the thickness direction, the term thickness not developing any limitation in the sense of an orientation of this direction in space. It goes without saying that terms used herein such as length, width, height, top, bottom, left, right and the like are only used to illustrate the exemplary embodiments described here, since their position in space can be changed as desired.

Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines MEMS 10 gemäß einem Aus führungsbeispiels des ersten Aspekts. Das MEMS 10 umfasst eine Schichtstruktur 12 mit zwei oder mehreren Schichten 12i, 122 und/oder 123, wobei eine Anzahl der Schichten be- liebig sein kann und zumindest 1 beträgt. Eine beispielhafte Anzahl von Schichten ist dem zufolge 1 , 2, 3, zumindest 4, zumindest 5, zumindest 8 oder mehr. Die Schichten der Schichtstruktur können unterschiedliche Materialien und/oder Materialkombinationen umfassen, insbesondere Schichten, die mit Halbleiterprozessen kompatibel sind, etwa Silizium, Galliumarsenid oder dergleichen, wobei zumindest lokal Dotierungen implementiert sein können und/oder zusätzliche Materialien angeordnet sein können, etwa leitfähige Ma terialien wie Metalle. Alternativ oder zusätzlich können auch elektrisch isolierende Materia lien zumindest Teile einer Schicht bilden, etwa Nitrid- und/oder Oxidmaterialien. 1 shows a schematic perspective view of a MEMS 10 according to an exemplary embodiment of the first aspect. The MEMS 10 comprises a layer structure 12 with two or more layers 12i, 12 2 and / or 123, a number of the layers being can be lovable and is at least 1. An exemplary number of layers is accordingly 1, 2, 3, at least 4, at least 5, at least 8 or more. The layers of the layer structure can include different materials and / or material combinations, in particular layers that are compatible with semiconductor processes, such as silicon, gallium arsenide or the like, wherein at least local doping can be implemented and / or additional materials can be arranged, for example conductive materials such as Metals. Alternatively or additionally, electrically insulating materials can also form at least parts of a layer, for example nitride and / or oxide materials.

Ausführungsbeispiele beziehen sich darauf, unterschiedliche Elemente in unterschiedli chen MEMS-Ebenen 14i und 142 vorzusehen, die beispielsweise parallel zu einer x/y- Ebene angeordnet sind. Die Ebenen 14i und 142 sowie die x/y-Ebene kann parallel zu einer Wafer-Hauptseite angeordnet sein und somit In-plane-Ebenen definieren oder beschreiben. Die x-Richtung, die y-Richtung sowie Kombinationen hieraus können insofern als Ebenenrichtung verstanden werden. Eine Richtung senkrecht hierzu, beispielsweise z, kann als Dickenrichtung bezeichnet werden. Embodiments relate to providing different elements in different MEMS planes 14i and 14 2 , which are arranged, for example, parallel to an x / y plane. The planes 14i and 14 2 and the x / y plane can be arranged parallel to a main side of the wafer and thus define or describe in-plane planes. The x-direction, the y-direction and combinations thereof can be understood as a plane direction. A direction perpendicular to this, for example z, can be referred to as the thickness direction.

Die Ebenen 14i und 142 können entlang der z-Richtung versetzt zueinander angeordnet sein, wobei es hierzu unerheblich ist, ob die Ebenen 14i und 142 in Bereichen angeordnet sind, in denen die Schichtstruktur 12 eine gemeinsame Schicht 12i, 122 oder 123 aufweist oder in verschiedenen Schichten 12i und 123. Zwar ermöglicht das Anordnen von unterschiedlichen Elementen durch unterschiedliche Schichten 12i und 123 mit möglicherweise unterschiedlichen Materialien einfache Herstellungsprozesse, es ist jedoch auch möglich, unterschiedliche Strukturen in unterschiedlichen Ebenen 14i und 142 heraus zu formen, die aus demselben Material bzw. einer selben Schicht bestehen. The planes 14i and 14 2 can be arranged offset to one another along the z-direction, it being irrelevant for this purpose whether the planes 14i and 14 2 are arranged in areas in which the layer structure 12 has a common layer 12i, 12 2 or 12 3 or in different layers 12i and 12 3 . The arrangement of different elements through different layers 12i and 12 3 with possibly different materials enables simple manufacturing processes, but it is also possible to shape different structures in different planes 14i and 14 2 , which consist of the same material or the same layer .

Bodenschichten und Deckelschichten, die eine in der Schichtstruktur 12 angeordnete Ka vität 16 mit begrenzen können, sind in der Fig. 1 nicht dargestellt. Anstelle dessen ist eine Öffnung 18 in der Schichtstruktur 12 dargestellt, die eine äußere Umgebung 22 der Schichtstruktur 12 mit der Kavität 16 fluidisch koppelt, das bedeutet, es ist ein Fluidfluss von der äußeren Umgebung 22 in die Kavität 16 und/oder von der Kavität 16 hin zur äuße ren Umgebung 22 möglich. Dabei können in der Öffnung 18 zusätzliche Strukturen, etwa Ventile oder Filter vorgesehen sein. Bottom layers and cover layers, which can also limit a Ka vity 16 arranged in the layer structure 12, are not shown in FIG. 1. Instead, an opening 18 is shown in the layer structure 12, which fluidically couples an outer environment 22 of the layer structure 12 to the cavity 16, that is, there is a fluid flow from the outer environment 22 into the cavity 16 and / or from the cavity 16 towards the outer environment 22 possible. Additional structures, such as valves or filters, can be provided in the opening 18.

Die fluidische Kopplung durch die Öffnung 18 kann beispielsweise auch ganz oder teilweise durch ein Weglassen und/oder Öffnen des nicht-dargestellten Deckelwafers/Deckelschicht und/oder Bodenwafers/Bodenschicht implementiert werden, das bedeutet, die Öffnung 18 kann in einer Seitenwandstruktur angeordnet sein, kann sich jedoch auch an anderer Stelle befinden. Ausführungsbeispiele sehen ferner mehrere Öffnungen vor, die sich an unter schiedlichen Stellen der Schichtstruktur 12, insbesondere in Seitenwandstrukturen und/o der Deckel- bzw. Bodenschichten befinden können. As eine Seitenwandstruktur kann eine laterale Begrenzung der Kavität in-plane verstanden werden. The fluidic coupling through the opening 18 can, for example, also be wholly or partially by omitting and / or opening the cover wafer / cover layer (not shown) and / or bottom wafer / bottom layer can be implemented, that is, the opening 18 can be arranged in a side wall structure, but can also be located elsewhere. Embodiments also provide a plurality of openings that can be located at different points of the layer structure 12, in particular in side wall structures and / o the top or bottom layers. A lateral delimitation of the cavity in-plane can be understood as a side wall structure.

Eine Interaktionsstruktur 24 ist in der MEMS-Ebene 14i angeordnet. Die Interaktionsstruk tur 24 ist ausgebildet, um mit einem in der Kavität 16 angeordneten Fluid, etwa ein Gas oder eine Flüssigkeit, insbesondere Luft, zu interagieren. Eine Bewegung der Interaktionsstruktur 24 hängt mit einer Bewegung des Fluids durch die Öffnung 18 kausal zusammen. Das bedeutet, dass eine Bewegung der Interaktionsstruktur 24 einen Fluidfluss durch die Öffnung 18 bewirken kann und/oder dass ein Fluidfluss durch die Öffnung 18 eine Bewegung der Interaktionsstruktur 24 bewirken kann, etwa indem das Fluid mit der Interaktionsstruktur 24 in Kontakt tritt bzw. interagiert. Manche Ausführungsbeispiele ermöglichen einen Betrieb oder eine Implementierung des MEMS als Sensor, indem eine Bewegung des Flu ids zu einer Bewegung der Interaktionsstruktur 24 führt. Manche Ausführungsbeispiele ermöglichen einen Betrieb oder eine Implementierung des MEMS als Aktuator, indem eine aktiv erzeugte Bewegung der Interaktionsstruktur 24 auf das Fluid übertragen wird, wie es bspw. für Lautsprecher nutzbar ist. An interaction structure 24 is arranged in the MEMS level 14i. The interaction structure 24 is designed to interact with a fluid arranged in the cavity 16, for example a gas or a liquid, in particular air. A movement of the interaction structure 24 is causally related to a movement of the fluid through the opening 18. This means that a movement of the interaction structure 24 can bring about a fluid flow through the opening 18 and / or that a fluid flow through the opening 18 can bring about a movement of the interaction structure 24, for example by the fluid coming into contact with or interacting with the interaction structure 24. Some exemplary embodiments enable the MEMS to be operated or implemented as a sensor in that a movement of the fluid leads to a movement of the interaction structure 24. Some exemplary embodiments enable the MEMS to be operated or implemented as an actuator in that an actively generated movement of the interaction structure 24 is transmitted to the fluid, such as can be used for loudspeakers, for example.

In der MEMS-Ebene 142 ist eine aktive Struktur 26 angeordnet. Die aktive Struktur 26 ist mit der Interaktionsstruktur 24 mechanisch gekoppelt, das bedeutet, mit einer mechanischen Verbindung aneinander befestigt. Hierfür kann ein mechanisches Koppelelement 28 vorgesehen sein, welches die mechanische Verbindung zwischen der Interaktionsstruktur 24 und der aktiven Struktur 26 zumindest teilweise bereitstellt. Das mechanische Koppelelement 28 kann eine mechanisch steife Verbindung bereitstellen, wobei dies so zu verstehen ist, dass eine gewisse Elastizität im Sinne mechanischer Bruchfestigkeit durchaus wünschenswert sein kann. Allerdings kann mittels des mechanischen Koppelelements 28 eine zu hohe Elastizität vermieden werden, welche zu einer ungewollten Relativauslenkung zwischen der Interaktionsstruktur 24 und der aktiven Struktur 26 führen könnte, was im aktiven Betrieb des MEMS 10 einen Kraftverlust und/oder im sensorischen Betrieb des MEMS 10 einen Sensitivitätsverlust bedeuten könnte. Die aktive Struktur 26 ist konfiguriert, dass ein elektrisches Signal oder Potenzial 32 an einem elektrischen Kontakt der aktiven Struktur 26 mit einer Verformung der aktiven Struk tur 26 kausal zusammenhängt. Die Verformung der aktiven Struktur 26 hängt wiederum mit der Bewegung des Fluids kausal zusammen, etwa indem die Interaktionsstruktur 24 mittels der aktiven Struktur 24 angetrieben wird, um das Fluid zu bewegen oder indem das Fluid die Interaktionsstruktur 24 bewegt, was mittels der aktiven Struktur 26 erfasst werden kann. Ein Anlegen des elektrischen Signals 32 kann bspw. zu einem Antreiben der aktiven Struktur 26 und mithin der Interaktionsstruktur 24 führen. Ein Abgreifen oder Messen des elektrischen Signals 32 (was ein Anlegen eines Referenzpotentials mit umfassen kann) kann genutzt werden, um die Bewegung der Interaktionsstruktur zu erfassen. An active structure 26 is arranged in the MEMS level 14 2. The active structure 26 is mechanically coupled to the interaction structure 24, that is to say fastened to one another with a mechanical connection. For this purpose, a mechanical coupling element 28 can be provided which at least partially provides the mechanical connection between the interaction structure 24 and the active structure 26. The mechanical coupling element 28 can provide a mechanically rigid connection, this being understood to mean that a certain elasticity in the sense of mechanical breaking strength can be quite desirable. However, too high elasticity can be avoided by means of the mechanical coupling element 28, which could lead to an undesired relative deflection between the interaction structure 24 and the active structure 26, which in the active operation of the MEMS 10 leads to a loss of force and / or in the sensory operation of the MEMS 10 Could mean loss of sensitivity. The active structure 26 is configured such that an electrical signal or potential 32 at an electrical contact of the active structure 26 is causally related to a deformation of the active structure 26. The deformation of the active structure 26 is in turn causally related to the movement of the fluid, for example in that the interaction structure 24 is driven by means of the active structure 24 in order to move the fluid or in that the fluid moves the interaction structure 24, which is detected by the active structure 26 can be. Applying the electrical signal 32 can, for example, lead to the active structure 26 and consequently the interaction structure 24 being driven. Tapping off or measuring the electrical signal 32 (which may include applying a reference potential) can be used to detect the movement of the interaction structure.

So kann beispielsweise in einem sensorische Betrieb des MEMS 10 das Fluid die Interaktionsstruktur 24 auslenken. Diese Auslenkung kann mittels des mechanischen Koppelelements 28 an die aktive Struktur 26 übertragen werden, so dass diese ebenfalls ausgelenkt wird. Die Auslenkung der aktiven Struktur 26 kann beispielsweise mittels des Signals 32 detektierbar und/oder auswertbar sein, etwa mittels eines integrierten Schaltkreises (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), eines Prozessors oder Mikrocontrollers oder sonstiger geeigneter Einrichtungen. For example, in a sensor-based operation of the MEMS 10, the fluid can deflect the interaction structure 24. This deflection can be transmitted to the active structure 26 by means of the mechanical coupling element 28, so that it is also deflected. The deflection of the active structure 26 can for example be detectable and / or evaluable by means of the signal 32, for example by means of an integrated circuit (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), a processor or microcontroller or other suitable devices.

In einem Aktuatorbetrieb des MEMS 10 kann beispielsweise das Signal 32 bewirken, dass die aktive Struktur 26 ausgelenkt wird, wobei diese Auslenkung mittels des mechanischen Koppelelements 28 an die Interaktionsstruktur 24 weitergegeben wird, um so die Bewegung des Fluids zu bewirken. In an actuator operation of the MEMS 10, the signal 32 can, for example, cause the active structure 26 to be deflected, this deflection being passed on to the interaction structure 24 by means of the mechanical coupling element 28 in order to bring about the movement of the fluid.

Die Interaktionsstruktur 24 und die aktive Struktur 26 befinden sich dabei in unterschiedli chen MEMS-Ebenen 14i und 142, insbesondere in voneinander verschiedenen Ebenen. Ausführungsbeispiele sehen dabei vor, dass ein Erstrecken der Interaktionsstruktur 24 in die Ebene 142 der aktiven Struktur 26 und umgekehrt vermieden ist, so dass funktionsmäßig eine Separation zwischen der Funktionsebene der Interaktionsstruktur 24 und der aktiven Struktur 26 vorgesehen ist. Dies ermöglicht eine räumliche Trennung beider Funktionalitä ten, nämlich des Interagierens mit dem Fluid einerseits und der Anordnung der aktiven Struktur andererseits. Diese räumliche Trennung erlaubt es, beide Strukturen sehr bau raumeffizient zu gestalten und damit ein insgesamt bauraumeffizientes MEMS zu erzeugen. Beispielsweise aber nicht notwendigerweise sind dabei die aktive Struktur 26, das mecha nische Koppelelement 28 und/oder die Interaktionsstruktur 24 ganz oder teilweise aus einem Material umliegender Strukturen derselben jeweiligen Schicht 12i, 122 und/oder 123 gebildet. So kann beispielsweise zur elektrischen Isolation der Interaktionsstruktur 24 von der aktiven Struktur 26 eine Zwischenschicht 122 vorgesehen sein, die elektrisch isolierende Materialien umfasst, beispielsweise Siliziumoxid und/oder Siliziumnitrid. Dies ermöglicht es, auch das mechanische Koppelelement 28 aus entsprechenden Materialien zu bilden. Es sei jedoch angemerkt, dass das mechanische Koppelelement 28 sowohl beliebige Materialien als auch eine beliebige geometrische Form aufweisen kann, die ausgelegt ist, um die Interaktionsstruktur 24 mit der aktiven Struktur 26 mechanisch zu koppeln. The interaction structure 24 and the active structure 26 are located in different MEMS levels 14i and 14 2 , in particular in levels different from one another. Embodiments provide that an extension of the interaction structure 24 into the plane 14 2 of the active structure 26 and vice versa is avoided, so that a functional separation between the functional plane of the interaction structure 24 and the active structure 26 is provided. This enables a spatial separation of the two functionalities, namely the interaction with the fluid on the one hand and the arrangement of the active structure on the other. This spatial separation makes it possible to design both structures in a very space-efficient manner and thus to create an overall space-efficient MEMS. For example, but not necessarily, the active structure 26, the mechanical coupling element 28 and / or the interaction structure 24 are entirely or partially formed from a material of surrounding structures of the same respective layer 12i, 12 2 and / or 12 3 . For example, for the electrical insulation of the interaction structure 24 from the active structure 26, an intermediate layer 12 2 can be provided which comprises electrically insulating materials, for example silicon oxide and / or silicon nitride. This also makes it possible to form the mechanical coupling element 28 from appropriate materials. It should be noted, however, that the mechanical coupling element 28 can have any materials as well as any geometric shape that is designed to mechanically couple the interaction structure 24 to the active structure 26.

Die Interaktionsstruktur 24 kann mittels des mechanischen Koppelelements 28 in dem MEMS 10 aufgehängt und/oder befestigt bzw. mit der aktiven Struktur 26 gekoppelt sein. Optional können weitere Stützelemente, etwa Federelemente oder dergleichen vorgesehen sein, die eine Bewegung der Interaktionsstruktur 24 abstützen können. Während das mechanische Koppelelement 28 eine mechanisch Kopplung zwischen Interaktionsstruktur 24 und aktiver Struktur 26 ermöglichen kann, können optionale zusätzliche Stützelemente eine Abstützung der Interaktionsstruktur 24 an einem umgebenden Substrat ermöglichen. The interaction structure 24 can be suspended and / or fastened or coupled to the active structure 26 by means of the mechanical coupling element 28 in the MEMS 10. Optionally, further support elements, for example spring elements or the like, can be provided which can support a movement of the interaction structure 24. While the mechanical coupling element 28 can enable a mechanical coupling between the interaction structure 24 and the active structure 26, optional additional support elements can enable the interaction structure 24 to be supported on a surrounding substrate.

Obwohl das MEMS 10 so dargestellt ist, dass die aktive Struktur 26 und die Interaktions struktur 24 entlang der z-Richtung eine in etwa gleiche Abmessung aufweisen, ermöglicht es das zugrundeliegende Konzept, die Interaktionsstruktur 24 entlang der z-Richtung ungleich größer auszugestalten als die aktive Struktur 26. Damit kann erreicht werden, dass die Interaktion mit dem Fluid überwiegend, d. h., zumindest 90%, zumindest 95% oder zumindest 98% oder gar vollständig durch die Interaktionsstruktur 24 erfolgt, während funktional die aktive Struktur 26 darauf ausgelegt ist, um die Bewegung der Interaktionsstruktur 24 zu erzeugen und/oder zu sensieren und an der Interaktion mit dem Fluid in einem gerin gen Ausmaß oder eventuell nicht teilnimmt. Die Schichtdicken der Interaktionsstruktur 24 und der aktiven Struktur 26 können beliebig an einander und/oder an einen Einsatzzweck angepasst werden. Beispielsweise aber nicht notwendigerweise kann die Schichtdicke der Interaktionsstruktur 24 größer sein als eine Schichtdicke der aktiven Struktur 26. In beispielhaften Ausgestaltungen ist die Schichtdicke der Interaktionsstruktur 24 senkrecht zu der Ebenenrichtung x bzw. y zumindest ein 1 ,1 -Faches, zumindest ein 1,5-Faches, zumindest ein 2-Faches, zumindest ein 5-Faches, zumindest ein 10-Faches, zumindest ein 15-Faches oder zumindest ein 20-Faches einer Schichtdicke der aktiven Struktur 26. Hierbei handelt es sich um bevorzugte Beispiele. Andere MEMS in Übereinstimmung mit diesen Aspekten können andere Verhältnisse der Schichtdicken aufweisen. Although the MEMS 10 is shown in such a way that the active structure 26 and the interaction structure 24 have approximately the same dimensions along the z-direction, the underlying concept makes it possible to design the interaction structure 24 along the z-direction much larger than the active one Structure 26. It can thus be achieved that the interaction with the fluid takes place predominantly, ie, at least 90%, at least 95% or at least 98% or even completely through the interaction structure 24, while the active structure 26 is functionally designed to accommodate the To generate movement of the interaction structure 24 and / or to sense and participate in the interaction with the fluid to a small extent or possibly not. The layer thicknesses of the interaction structure 24 and the active structure 26 can be adapted as desired to one another and / or to an intended use. For example, but not necessarily, the layer thickness of the interaction structure 24 can be greater than a layer thickness of the active structure 26. In exemplary configurations, the layer thickness of the interaction structure 24 perpendicular to the plane direction x or y is at least 1.1 times, at least 1.5 times -Fold, at least a 2-fold, at least a 5-fold, at least a 10-fold, at least a 15-fold or at least a 20-fold of a layer thickness of the active structure 26. This is these are preferred examples. Other MEMS in accordance with these aspects may have different layer thickness ratios.

Nachfolgende Ausführungsbeispiele werden im Zusammenhang mit einer aktiven Ausge staltung von MEMS beschrieben, dergestalt, dass ein aktuatorischer Betrieb des MEMS implementiert ist, etwa als Lautsprecher. Ausführungsbeispiele sind jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern beziehen sich ebenfalls darauf, das jeweilige MEMS als Sensor zu verwenden, was kombinatorisch oder alternativ zu einer Ausgestaltung als Aktuator möglich ist. The following exemplary embodiments are described in connection with an active configuration of MEMS in such a way that an actuator-based operation of the MEMS is implemented, for example as a loudspeaker. However, exemplary embodiments are not restricted to this, but also relate to using the respective MEMS as a sensor, which is possible in combination or as an alternative to an embodiment as an actuator.

Bei einem entsprechenden aktuatorischen Betrieb ist die aktive Struktur so gebildet, dass sie eine Aktuatorstruktur umfasst, die ausgebildet ist, um bei Anlegen des elektrischen Signals 32 an den Anschluss eine Verformung der aktiven Struktur 26 zu bewirken, die eine Bewegung der Interaktionsstruktur 24 und die Bewegung des Fluids bewirkt. In the case of a corresponding actuator-based operation, the active structure is formed such that it comprises an actuator structure which is designed to bring about a deformation of the active structure 26, the movement of the interaction structure 24 and the movement when the electrical signal 32 is applied to the connection of the fluid causes.

Fig. 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines MEMS 20 gemäß einem Aus führungsbeispiel, bei dem die aktive Struktur 26 in einer Schicht 123 angeordnet ist und die Interaktionsstruktur 24 in einer benachbarten Schicht 122 eines Schichtstapels der Schichtstruktur 12 angeordnet ist, die ferner eine Bodenschicht 12i und eine Deckelschicht 124 aufweist. Öffnungen 18i bis 18e können in der Bodenschicht 12i angeordnet sein. Al ternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere Öffnungen 187 bis 1817 in der Deckel schicht 124 angeordnet sein. 2 shows a schematic perspective view of a MEMS 20 according to an exemplary embodiment, in which the active structure 26 is arranged in a layer 12 3 and the interaction structure 24 is arranged in an adjacent layer 12 2 of a layer stack of the layer structure 12, which also has a Has bottom layer 12i and a top layer 124. Openings 18i to 18e can be arranged in the bottom layer 12i. Alternatively or additionally, one or more openings 18 7 to 18 17 in the cover layer 12 4 can be arranged.

Die mechanische Kopplung zwischen aktiver Struktur 26 und Interaktionsstruktur 24 kann mittels Koppelteilelemente 28a und 28b erfolgen, etwa vergleichsweise steife örtliche Be reiche in der Interaktionsstruktur 24 und/oder der aktiven Struktur 26, die miteinander mechanisch fest verbunden sind. Teile der Interaktionsstruktur 24 können gegenüber einer der aktiven Struktur 26 zugewandten Oberfläche des Koppelteilements 28a in negative z-Rich- tung zurückgesetzt sein und/oder es können Teile der aktiven Struktur 26 entlang positiver z-Richtung gegenüber dem Koppelteilement 28b bzw. einer der Interaktionsstruktur 24 zu gewandten Oberfläche desselben zurückgesetzt sein, so dass zwischen den entsprechen den Bereichen der Interaktionsstruktur 24 und der aktiven Struktur 26 ein Abstand oder Spalt 34 entstehen kann, der eine Relativbewegung einzelner Teile der Interaktionsstruktur 24 und der aktiven Struktur 26 zueinander zulässt. Alternativ oder zusätzlich können auch zusätzliche Elemente zwischen den Koppelteilelementen 28a und 28b angeordnet werden, um den Spalt 34 zu erhalten. Während beispielsweise Teile der aktiven Struktur 26 beweg lich oder deformierbar sein können, kann die Interaktionsstruktur 24 vergleichsweise steif oder unbeweglich gebildet sein. Die entsprechende Relativbewegung zwischen defomier- baren Teilen der aktiven Struktur 26 und den Elementen der Interaktionsstruktur 24 bei einer Auslenkung oder Deformation der aktiven Struktur 26 kann dadurch verbessert werden, indem der Spalt 34 vorgesehen ist. Der Spalt 34 kann ein Hohlraum sein, kann aber beispielsweise auch durch eine mechanische Struktur befüllt sein, beispielsweise eine Trennschicht, Gleitschicht oder dergleichen. Diese Schicht kann fluidisch zumindest teilweise abgedichtet sein, wobei beispielsweise Bewegungsräume für eine Bewegung der Koppelteilemente 28a und/oder 28b vorgesehen sein können. The mechanical coupling between the active structure 26 and the interaction structure 24 can take place by means of coupling sub-elements 28a and 28b, for example comparatively rigid local areas in the interaction structure 24 and / or the active structure 26, which are mechanically firmly connected to one another. Parts of the interaction structure 24 can be set back in the negative z-direction with respect to a surface of the partial coupling element 28a facing the active structure 26 and / or parts of the active structure 26 can be set back in the positive z-direction with respect to the partial coupling element 28b or one of the interaction structure 24 be set back to the facing surface of the same, so that between the corresponding areas of the interaction structure 24 and the active structure 26 a distance or gap 34 can arise, which allows a relative movement of individual parts of the interaction structure 24 and the active structure 26 to each other. Alternatively or additionally, additional elements can also be arranged between the coupling part elements 28a and 28b, to get the gap 34. While, for example, parts of the active structure 26 can be movable or deformable, the interaction structure 24 can be made comparatively rigid or immovable. The corresponding relative movement between deformable parts of the active structure 26 and the elements of the interaction structure 24 in the event of a deflection or deformation of the active structure 26 can be improved by providing the gap 34. The gap 34 can be a cavity, but can also be filled, for example, by a mechanical structure, for example a separating layer, sliding layer or the like. This layer can be at least partially sealed fluidically, wherein, for example, movement spaces can be provided for a movement of the coupling part elements 28a and / or 28b.

Das bedeutet, das Koppelelement 28 kann die aktive Struktur 26 mit der Interaktionsstruktur 24 mechanisch fest verbinden und einen Abstand zwischen der Aktivstruktur und der Interaktionsstruktur einstellen. Der Abstand beträgt bzw. der Spalt misst entlang z zumindest 0,05 pm und höchstens 20 pm, zumindest 0,3 pm und höchstens 10 pm oder zumindest 0,8 pm und höchstens 1,5 pm, bevorzugt 1 pm. In einem Bereich des Abstands kann ein elektrisch isolierendes Material angeordnet sein, das bedeutet, das Koppelelement 28 kann zumindest bereichsweise elektrisch isolierendes Material umfassen. Eine mechanische Steifigkeit des Koppelelements kann einer mechanischen Steifigkeit der aktiven Struktur 26 und/oder der Widerstandsstruktur 24 entlang der ebenen Richtung entsprechen oder gerin ger sein als die mechanische Steifigkeit der aktiven Struktur und/oder der Widerstandstruk tur. This means that the coupling element 28 can mechanically firmly connect the active structure 26 to the interaction structure 24 and set a distance between the active structure and the interaction structure. The distance is or the gap measures along z at least 0.05 pm and at most 20 pm, at least 0.3 pm and at most 10 pm or at least 0.8 pm and at most 1.5 pm, preferably 1 pm. An electrically insulating material can be arranged in a region of the spacing, which means that the coupling element 28 can comprise electrically insulating material at least in regions. A mechanical rigidity of the coupling element can correspond to a mechanical rigidity of the active structure 26 and / or the resistance structure 24 along the planar direction or be lower than the mechanical rigidity of the active structure and / or the resistance structure.

Während das MEMS 20 beispielsweise eine fluidische Durchströmung von der Bodenschicht 12i zu der Deckelschicht 12 oder umgekehrt vorsehen kann, kann bei einer Ausführung des MEMS 20 ohne Öffnungen in der Deckelschicht 124 auf eine fluidische Durch strömung des Spalts 34 ebenfalls verzichtet werden. Weitere Ausgestaltungen sehen vor, Öffnungen in der Deckelschicht 124 bspw. mit fluidischen Kanälen zu verbinden, die an der aktiven Struktur 26 vorbei laufen. While the MEMS 20 can for example provide a fluidic flow from the bottom layer 12i to the cover layer 12 or vice versa, if the MEMS 20 is designed without openings in the cover layer 12 4 , a fluid flow through the gap 34 can also be dispensed with. Further refinements provide for openings in the cover layer 12 4 to be connected, for example, to fluidic channels that run past the active structure 26.

Die Interaktionsstruktur 24 kann durch die aktive Struktur 26 entlang einer oder mehrerer Richtungen bewegt werden. Beispielsweise kann eine Aktuierung mittels des Signals 32 zu einer Expansion oder Kontraktion eines Teils 26a oder 26b der aktiven Struktur 26 genutzt werden. Bei einer Wegnahme des Signals 32 oder einer Rückkehr zu einem Bezugspoten zial kann eine mechanische Steifigkeit eines Materials der aktiven Struktur 26 und/oder zusätzlicher Elemente genutzt werden, um die aktive Struktur 26 und mithin die Interaktionsstruktur 24 wieder zurückzubewegen. Es ist darüber hinaus aber ebenfalls möglich, diese gegenläufige Bewegung mittels eines zweiten elektrischen Signals zu unterstützen oder zu erzeugen, so dass beispielsweise abwechselnd eine Komprimierung eines derTeile 26a und Teils 26b und eine Expansion des anderen Teils 26b bzw. 26a entlang positiver bzw. negativer y-Richtung erfolgt. So kann beispielsweise in einem ersten Zeitintervall mit tels Komprimierung des Teils 26a eine Bewegung des mechanischen Koppelelements 28b in negative y-Richtung erfolgen und in einem darauffolgenden Zeitintervall mittels Komprimierung des Teils 26b der aktiven Struktur eine Bewegung des Koppelteilelements 28b in positive y-Richtung erfolgen. The interaction structure 24 can be moved along one or more directions by the active structure 26. For example, actuation by means of the signal 32 can be used to expand or contract a part 26a or 26b of the active structure 26. With a removal of the signal 32 or a return to a reference potential, a mechanical rigidity of a material of the active structure 26 and / or Additional elements are used to move the active structure 26 and thus the interaction structure 24 back again. However, it is also possible to support or generate this opposite movement by means of a second electrical signal, so that, for example, compression of one of parts 26a and part 26b and expansion of the other part 26b or 26a along positive or negative y -Direction takes place. For example, a movement of the mechanical coupling element 28b in the negative y-direction can take place in a first time interval by means of compression of the part 26a and a movement of the coupling part element 28b in the positive y-direction in a subsequent time interval by means of compression of the part 26b of the active structure.

In Fig. 2 weist das MEMS 20 die aktive Struktur 26 dergestalt aus, dass zwei entgegengesetzt zueinander angeordnete Aktuierungseinrichtungen 26a und 26b vorgesehen sind, die ausgebildet sind, um basierend auf einem ersten Aktuierungssignal eine Bewegung entlang einer Aktuierungsrichtung (beispielsweise -y) auszuführen und um basierend auf einem weiteren Aktuierungssignal eine hierzu komplementäre Bewegung (beispielsweise +y) entgegengesetzt zu der ersten Aktuierungs-Richtung bereitzustellen. Dies kann dazu genutzt werden, um eine Art Hin-und-Herbewegung entlang einer Achse zu erzeugen. Weitere Aus führungsbeispiele sehen eine mehrachsige Bewegung der Interaktionsstruktur 24 vor, wo bei beispielsweise unterschiedliche oder zusätzliche Teile der aktiven Struktur 26 in einem Winkel von ungleich 0° und/oder ungleich 180° zueinander gedreht sein können. Die Teile 26a und 26b können als jeweilige Teilaktuatoren bzw. Aktuierungseinrichtungen gebildet sein und bspw. über ein zugeordnetes Aktuatorsignal, ähnlich oder gleich dem Signal 32 angesteuert werden. In FIG. 2, the MEMS 20 has the active structure 26 in such a way that two actuation devices 26a and 26b arranged opposite one another are provided, which are designed to execute a movement along an actuation direction (for example -y) based on a first actuation signal and around to provide a complementary movement (for example + y) opposite to the first actuation direction based on a further actuation signal. This can be used to create a kind of to-and-fro movement along an axis. Further exemplary embodiments provide a multi-axis movement of the interaction structure 24, where, for example, different or additional parts of the active structure 26 can be rotated to one another at an angle of unequal 0 ° and / or unequal 180 °. The parts 26a and 26b can be formed as respective partial actuators or actuation devices and can be controlled, for example, via an assigned actuator signal, similar to or in the same way as the signal 32.

Die Interaktionsstruktur 24 kann eine oder mehrere Flächen oder Strukturen aufweisen, die zur Interaktion mit dem Fluid vorgesehen sind. In einer bevorzugten Konfiguration weist die Interaktionsstruktur 24 mehrere im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Platten strukturen oder Finnenstrukturen 36 auf. The interaction structure 24 can have one or more surfaces or structures which are provided for interaction with the fluid. In a preferred configuration, the interaction structure 24 has a plurality of plate structures or fin structures 36 that run essentially parallel to one another.

Zwischen benachbarten bewegten Finnenstrukturen 36 können optional Elemente vorgesehen sein, die die Kavität 16 in Teilkavitäten unterteilen. Diese bevorzugt starren Elemente oder Finnen 38 können paarweise oder in Kombination mit einem umgebenden Substrat jeweils Teilkavitäten der Kavität der Schichtstruktur 12 definieren. Zumindest eine der im nachfolgenden als Finnen bezeichneten Strukturteile der Interaktionsstruktur, die eine beliebige Geometrie, bevorzugt aber eine massenarme steife Ausgestaltung aufweisen, ist in zumindest einer der Teilkavitäten angeordnet. Die jeweilige bewegliche Finne 36 kann somit in einerTeilkavität hin und her bewegbar angeordnet sein. Eine gemeinsame Bewegung mehrerer oder aller bewegter Finnen 36 kann dabei über eine mechanische Kopplung der bewegten Finnen 36 untereinander ermöglicht werden, etwa durch ein Verbindungselement 42, welches die bewegten Finnen 36 untereinander mechanisch verbindet und mit dem Koppelteilelement 28a verbunden sein kann, so dass hierüber die Bewegung der aktiven Struktur 26 an die bewegten Finnen 36 weitergegeben wird. Between adjacent moving fin structures 36, elements can optionally be provided which subdivide the cavity 16 into partial cavities. These preferably rigid elements or fins 38 can each define partial cavities of the cavity of the layer structure 12 in pairs or in combination with a surrounding substrate. At least one of the structural parts of the interaction structure, referred to below as fins, which have any geometry, but preferably a low-mass, stiff configuration, is shown in FIG arranged at least one of the partial cavities. The respective movable fin 36 can thus be arranged so as to be movable to and fro in a partial cavity. A common movement of several or all of the moving fins 36 can be made possible via a mechanical coupling of the moving fins 36 to one another, for example by a connecting element 42 which mechanically connects the moving fins 36 to one another and can be connected to the coupling part element 28a, so that the Movement of the active structure 26 is passed on to the moving fins 36.

Eine oder mehrere Aufhängungen 44 können das Verbindungselement 42 und/oder die bewegten Finnen 36 beziehungsweise die Interaktionsstruktur 24 mit dem umliegenden Substrat, etwa der Schicht 122 verbinden. Die starren Finnen 38 können ebenfalls in dieser oder einer anderen Schicht mit dem Substrat verbunden sein. One or more suspensions 44 can connect the connecting element 42 and / or the moving fins 36 or the interaction structure 24 to the surrounding substrate, for example the layer 12 2 . The rigid fins 38 can also be connected to the substrate in this or another layer.

In anderen Worten kann die Ebene mit den passiven Elementen der Interaktionsstruktur 24 dafür genutzt werden, um die mechanische Wirkung mit einer hohen Effektivität zu erzeugen. Die Effektivität kann durch die vergrößerte Packungsdichte und die von der aktiven Schicht unabhängige Ebenenhöhe oder Schichtdicke der Schicht 122 verbessert werden. Das Wegfallen der aktiven Elemente in der Strukturebene 122 reduziert den Platzbedarf zumindest im Hinblick auf die benötigte Chipoberfläche und ermöglicht unterschiedliche und angepasste Herstellungsverfahren der unterschiedlichen Ebenen. Es besteht die Möglichkeit, die passiven Elemente der Strukturebene 122 als ein elastisch aufgehängtes oder alternativ unaufgehängtes, freies Widerstandselement 42 auszuführen. Alternativ können sich auch mehrere elastische Balken oder andere Strukturen, etwa zur Schallwellenzeu gung, in der Strukturebene 122 befinden. In other words, the plane with the passive elements of the interaction structure 24 can be used to generate the mechanical effect with a high degree of effectiveness. The effectiveness can be improved by the increased packing density and the level height or layer thickness of the layer 12 2 , which is independent of the active layer. The omission of the active elements in the structure level 12 2 reduces the space requirement at least with regard to the required chip surface and enables different and adapted production methods for the different levels. There is the possibility of designing the passive elements of the structural level 12 2 as an elastically suspended or, alternatively, unsuspended, free resistance element 42. Alternatively, a plurality of elastic bars or other structures, for example for generating sound waves, can also be located in the structure plane 12 2 .

Die beschriebene Aufteilung der Funktionsebenen ist insbesondere vorteilhaft, da beispiels weise zur Erzeugung hoher Kräfte oder hoher Sensitivitäten eine große aktive Fläche zu sammen mit einem geringen Abstand zwischen Elektroden oder sonstigen aktiven Elemen ten der aktiven Struktur 26 wünschenswert sein kann, also bspw. ein großes Aspektverhält nis. In den Herstellungsprozessen kann solch ein Aspektverhältnis, das bedeutet, eine Di cke entlang der z-Richtung bei gewünschter Beabstandung in x/y limitiert sein. Gleichzeitig kann für eine Interaktion mit dem Fluid eine große Interaktionsfläche wünschenswert sein, die jedoch nicht notwendigerweise derart dicht gepackt sein müssen wie es für die aktive Struktur angestrebt ist. Anders ausgedrückt bestehen in Herstellungsprozessen Limitierun gen. Eine mögliche Limitierung ergibt sich bspw. durch den Herstellungsprozess. Um aus reichend hohe Stellkräfte zu ermöglichen, wird angestrebt, geringe Elektrodenabstände der klassischen NED zu realisieren. Geringe Elektrodenabstände sind bei großen Aktordicken (die genügend Fluid verdrängen) nicht mehr oder nur mit hohem ggf. ungerechtfertigtem Aufwand realisierbar. Dadurch ergibt sich ein Widerspruch zwischen der notwendigen Höhe der Elektroden und dem notwendigen Elektrodenabstand. The described division of the functional levels is particularly advantageous because, for example, to generate high forces or high sensitivities, a large active area together with a small distance between electrodes or other active elements of the active structure 26 can be desirable, for example a large aspect ratio nis. In the manufacturing processes, such an aspect ratio, that is to say, a thickness along the z-direction with the desired spacing in x / y, can be limited. At the same time, a large interaction surface can be desirable for an interaction with the fluid, which, however, does not necessarily have to be as tightly packed as is intended for the active structure. In other words, there are limitations in manufacturing processes. A possible limitation results, for example, from the manufacturing process. In order to enable sufficiently high actuating forces, the aim is to keep the electrode spacing small to realize classic NED. In the case of large actuator thicknesses (which displace sufficient fluid), small electrode spacings can no longer be achieved, or only with great, possibly unjustified effort. This results in a contradiction between the necessary height of the electrodes and the necessary electrode spacing.

Die Entkopplung der aktiven Struktur von der Interaktionsstruktur 24 und das möglicherweise fehlende oder unkritischere Erfordernis der geringen Abstände in der Interaktionsstruktur 24 ermöglichen es, die Aspektverhältnisse in der aktiven Struktur 26 einzuhalten, da eine geringe Ausdehnung entlang z für die gewünschten Kräfte genügt. Für die fluidische Wirkung kann eine höhere Ausdehnung entlang z für die Interaktionsstruktur 24 gewählt werden, was unproblematisch oder weniger problematisch sein kann, da hier die Abstände zwischen den einzelnen Strukturen größer sein können. The decoupling of the active structure from the interaction structure 24 and the possibly missing or less critical requirement of the small distances in the interaction structure 24 make it possible to maintain the aspect ratios in the active structure 26, since a small extension along z is sufficient for the desired forces. For the fluidic effect, a higher extension along z can be selected for the interaction structure 24, which can be unproblematic or less problematic, since the distances between the individual structures can be greater here.

Fig. 3a zeigt eine schematische Aufsicht auf einen Teil der aktiven Struktur 26. Die aktive Struktur 26 kann eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Elektrodenelementen 461 bis 406 umfassen, wobei eine Gesamtanzahl der Elektrodenelemente größer 2, größer 4, größer 6, größer 8, größer 10 oder auch größer 20, größer 30, größer 50 oder höher sein kann. Die Elektroden können als plattenartige Strukturen gebildet sein, die in einem, möglicherweise theoretischen, Referenzzustand in etwa parallel zu einander sind, so dass die Hauptseiten der Elektroden einander zugewandt sind. Als Hauptseite wird eine Seite verstanden, die gegenüber zwei Hauptseiten verbindenden Nebenseiten eine vergleichsweise große Flächenausdehnung aufweist. Aus diesem Referenzzustand können die Elektroden gemäß manchen Ausführungsbeispielen vorausgelenkt sein, wie es bspw. in Fig., 3a gezeigt ist. 3a shows a schematic plan view of part of the active structure 26. The active structure 26 can comprise a plurality of electrode elements 46 1 to 40 6 arranged next to one another, with a total number of electrode elements greater than 2, greater than 4, greater than 6, greater than 8, greater than 10 or greater than 20, greater than 30, greater than 50 or higher. The electrodes can be formed as plate-like structures which, in a possibly theoretical reference state, are approximately parallel to one another, so that the main sides of the electrodes face one another. A main page is understood to be a page that has a comparatively large surface area compared to the secondary pages connecting two main pages. According to some exemplary embodiments, the electrodes can be steered in advance from this reference state, as is shown, for example, in FIG. 3 a.

Auch Hauptseiten benachbarter Elektrodenpaare, etwa 48i und 482, 482 und 483 oder 483 und 484 können einander zugewandt angeordnet sein. Ein jeweiliges Elektrodenpaar 48i bis 484 kann so ausgestaltet sein, dass bei Anlegen eines elektrischen Potenzials, etwa mittels des Signals 32, ein Abstand hgap zwischen den Elektroden zumindest lokal reduziert wird, um zumindest einen Teil eines Aktuator-Hubs bereitzustellen. Durch serielles Hinter einanderschalten mehrerer Paare kann ein hoher Gesamthub der aktiven Struktur 26 er halten werden. Also, the main sides of adjacent electrode pairs, such as 48i, and 48 2, 48 2 and 48 3 or 48 3 and 484 may be disposed facing each other. A respective pair of electrodes 48i to 484 can be designed such that when an electrical potential is applied, for example by means of signal 32, a distance h gap between the electrodes is at least locally reduced in order to provide at least part of an actuator hub. By connecting several pairs in series, a high total stroke of the active structure 26 can be obtained.

In Mittenbereichen 52i bis 52a der Elektroden kann ein jeweiliges Elektrodenpaar mit einem benachbarten Elektrodenpaar beziehungsweise dem umgebenden Substrat oder einer tra genden Struktur verbunden sein. Hierzu können Abstandselemente 54i bis 546 angeordnet werden, die optional auch elektrisch isolierend gebildet sein können, um eine elektrische Isolierung benachbarter Elektroden bereitzustellen. Alternativ kann eine elektrische Isolie rung als auch Beschichtung an den Elektrodenelementen vorgesehen sein und/oder durch elektrische Isolierung von Elektroden desselben Elektrodenpaares 48 zueinander, etwa durch Abstandselemente 56i bis 56s. Die Abstandselemente 56i bis 56s können jedoch alternativ oder zusätzlich auch mittels des umgebenden Substrats, etwa der Schicht 123 realisiert werden. So kann eine elektrische Isolierung anstelle der Abstandselemente 56i bis 568 auch über das umgebende Medium (oder Vakuum) im Zusammenspiel mit dem Substrat bereitgestellt werden. Es besteht ferner die Möglichkeit, benachbarte Elektroden unterschiedlicher Paare mit einem selben Potenzial zu beaufschlagen, womit im Bedarfsfall auf eine elektrische Isolierung diesen Orts für diese Elektroden auch verzichtet werden kann. In central regions 52i to 52a of the electrodes, a respective pair of electrodes can be connected to an adjacent pair of electrodes or the surrounding substrate or a supporting structure. For this purpose, spacers 54i can be arranged to 54 6 which can optionally also be formed in an electrically insulating manner in order to provide electrical insulation of adjacent electrodes. Alternatively, electrical insulation and coating can be provided on the electrode elements and / or by electrical insulation of electrodes of the same electrode pair 48 from one another, for example by means of spacer elements 56i to 56s. The spacer elements 56i to 56s can, however, alternatively or additionally also be implemented by means of the surrounding substrate, for example the layer 12 3 . Thus, electrical insulation, instead of the spacer elements 56i to 56 8 via the surrounding medium (or vacuum) may be provided in conjunction with the substrate. There is also the possibility of applying the same potential to adjacent electrodes of different pairs, which means that electrical insulation at this location for these electrodes can be dispensed with if necessary.

Das bedeutet, die Elektrodenelemente eines Elektrodenpaares können sowohl durch dis krete äußere Abstandselemente 56 in einem Randbereich der Elektrodenelemente mecha nisch fixiert sein und/oder die Elektrodenelemente können in einem Randbereich derselben mit der Schichtstruktur mechanisch fixiert sein, um einen Abstand h« zwischen den Elektrodenelementen einzustellen, der ansonsten über die Abstandselemente 56 einstellbar ist. This means that the electrode elements of an electrode pair can be mechanically fixed by discrete outer spacer elements 56 in an edge area of the electrode elements and / or the electrode elements can be mechanically fixed in an edge area of the same with the layer structure in order to set a distance h «between the electrode elements , which is otherwise adjustable via the spacer elements 56.

Im Randbereich kann der Abstand hti gering gehalten werden, etwa in einem Bereich von 0,01 pm bis 200 pm, bevorzugt von 0,3 pm bis 3 pm und besonders bevorzugt in einem Bereich von 1 ,3 pm. In the edge area, the distance h ti can be kept small, for example in a range from 0.01 pm to 200 pm, preferably from 0.3 pm to 3 pm and particularly preferably in a range from 1.3 pm.

Mittels der inneren Abstandselemente 52i bis 52e kann zwischen den Elektrodenpaaren ein vergleichbarer oder gleicher Abstand eingestellt werden, wie zwischen einzelnen Elektro den, die mittels der äußeren Abstandselemente 56 erhalten werden. By means of the inner spacer elements 52i to 52e, a comparable or the same distance can be set between the electrode pairs as between individual electrodes obtained by means of the outer spacer elements 56.

Durch Anlegen eines elektrischen Potenzials zwischen Elektrodenelementen eines Elekt rodenpaares 48 kann entlang einer Richtung innerhalb der MEMS Ebene 142, beispiels weise entlang y, eine Längenänderung des Elektrodenpaares und somit ein Hub der aktiven Struktur 26 bewirkt werden, die an die Interaktionsstruktur 24 übertragen werden kann. By applying an electrical potential between electrode elements of an electrode pair 48, a change in length of the electrode pair and thus a stroke of the active structure 26 can be brought about along a direction within the MEMS plane 14 2, for example along y, which can be transmitted to the interaction structure 24 .

Aufgrund der Anordnung der zumindest in Teilen optionalen Abstandselemente 54 in Mit tenbereichen 52 können diese als innere Abstandselemente bezeichnet werden. Die optio nalen Abstandselemente 56 im äußeren Bereich oder Randbereichen können als Abstand selemente bezeichnet werden. Die aktive Struktur 26 kann eine Vielzahl von Elektrodenpaaren 48 aufweisen, die jeweils in einem Mittenbereich mit Elektrodenelementen benachbarter Elektrodenpaare an disktre ten Stellen mechanisch fest verbunden sind, etwa durch die inneren Abstandselemente 52. Due to the arrangement of the at least partially optional spacer elements 54 in central areas 52, these can be referred to as inner spacer elements. The optional spacer elements 56 in the outer area or edge areas can be referred to as spacer elements. The active structure 26 can have a multiplicity of electrode pairs 48, each of which is mechanically firmly connected in a central region to electrode elements of adjacent electrode pairs at discrete points, for example by the inner spacer elements 52.

In anderen Worten zeigt Fig. 3a einen Teil eines auslenkbaren Elements der aktiven Struk tur 26, die auch als Mikromuskel bezeichnet werden kann und die eine Vielzahl zueinander in einem diskreten Abstand angeordneter leitfähiger Balken/Elektroden 46 umfassen kann. Diese Balken sind in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein dotiertes Halbleitermaterial und stellen jeweils zumindest eine Elektrode dar, beispielsweise aus Metall oder Silizium, vorzugsweise aber Silizium. Gegenüberliegende Balken sind über ein elektrisch nicht- leitendes Medium miteinander verbunden. Das nichtleitende Medium kann auch eine iso lierende Abstandshalterschicht sein, in die in einer ersten und einer zweiten Erstreckungs richtung des auslenkbaren Elements segmentiert ist. Das bedeutet, die Balken können durch einen isolierenden Abstandshalter 54 und/oder 56 miteinander verbunden sein. Wei tere Ausführungsbeispiele beinhalten gasförmige, flüssige oder feste nichtleitende Medien. Im Falle von gasförmigen und flüssigen Abstandshalterschichten können die auslenkbaren Elemente zusätzlich am Substrat befestigt werden. Bei einem festen nichtleitenden Medium ist die Elastizität bevorzugt kleiner als die Elastizität des festen leitenden Mediums. Die Balken werden mit einer elektrischen Spannung versorgt, so dass zwischen zwei benach barten auslenkbaren Elementen eines Elektrodenpaares, etwa 46i und 462, ein Potenzial unterschied besteht. Dieser Potenzialunterschied erzeugt eine elektrostatische Kraft und die Balken werden zueinander angezogen. Die Elastizität des nichtleitenden Mediums oder der segmentierten, isolierenden Abstandshaltschichten 54 und/oder 56 kann eine Rück stellkraft zur Verfügung stellen. Es kann auch eine Rückstellkraft aus der Elastizität der leitenden Balken 46 gewonnen werden. Dafür können isolierende Festkörper, die den isolierenden Abstandshaltern 56 entsprechen, zwischen den leitenden Festkörpern angeordnet werden, etwa indem die Abstandshalter 54 implementiert werden. Eine mögliche An ordnung der Abstandshalterelemente 54 und 56 ist beispielsweise ein sogenanntes „Ziegelsteinmuster“, wodurch die Stützstellen zwischen den leitenden Medien von Reihe zu Reihe alternieren, so dass die nächste Stützstelle immer zwischen zwei Stützstellen der benachbarten Reihe ist. Die entsprechende Struktur ist eine periodische Struktur aus sich wiederholenden Einzelzellen 48, was jedoch nicht zwingend notwendig ist. Beim Erzeugen eines Potenzialunterschiedes zwischen den benachbarten leitenden Festkörpern kann die Gesamtstruktur deformiert werden. In Fig. 3a bezeichnet lCeii eine Dimension einer Muskelzelle entlang der x-Richtung, 1« eine Dimensionierung einer Stützstelle entlang der x-Richtung, h« eine Dimensionierung einer Stützstelle entlang der y-Richtung, heiec eine Dimensionierung einer Elektrode entlang der y-Richtung und hgap einen Abstand zwischen zwei Elektroden entlang der y-Richtung. Die genannten Parameter können jeweils einzeln und unabhängig implementiert werden, können aber auch an einander angepasst werden. Jeder dieser Parameter kann bspw. innerhalb eines Bereichs von zumindest 0.01 pm und höchstens 200 pm liegen, Lceii bspw. auch bis 1500 pm. Besonders bevorzugt für eine spezielle Implementierung sind bspw. lceii = 124 pm, Iti = 4 pm, hgap (in einem Referenzzustand minimaler bzw. maximaler Aktua- torauslenkung) = 1 ,3 pm, t = 1 pm und/oder hti = 1 pm, jeweils abänderbar und/oder in nerhalb gewisser Toleranzen. In other words, FIG. 3 a shows part of a deflectable element of the active structure 26, which can also be referred to as a micromuscle and which can comprise a multiplicity of conductive bars / electrodes 46 arranged at a discrete distance from one another. In a preferred exemplary embodiment, these bars are a doped semiconductor material and each represent at least one electrode, for example made of metal or silicon, but preferably silicon. Opposite bars are connected to one another via an electrically non-conductive medium. The non-conductive medium can also be an insulating spacer layer into which the deflectable element is segmented in a first and a second extension direction. This means that the beams can be connected to one another by an insulating spacer 54 and / or 56. Further embodiments include gaseous, liquid or solid non-conductive media. In the case of gaseous and liquid spacer layers, the deflectable elements can also be attached to the substrate. In the case of a solid, non-conductive medium, the elasticity is preferably less than the elasticity of the solid, conductive medium. The bars are supplied with an electrical voltage so that there is a potential difference between two adjacent deflectable elements of an electrode pair, such as 46i and 462. This potential difference creates an electrostatic force and the bars are attracted to each other. The elasticity of the non-conductive medium or of the segmented, insulating spacer layers 54 and / or 56 can provide a restoring force. A restoring force can also be obtained from the elasticity of the conductive beams 46. For this purpose, insulating solid bodies, which correspond to the insulating spacers 56, can be arranged between the conductive solid bodies, for example by implementing the spacers 54. One possible arrangement of the spacer elements 54 and 56 is, for example, a so-called “brick pattern”, whereby the support points between the conductive media alternate from row to row, so that the next support point is always between two support points of the adjacent row. The corresponding structure is a periodic structure made up of repeating individual cells 48, which, however, is not absolutely necessary. If a potential difference is generated between the adjacent conductive solids, the overall structure can be deformed. In Fig. 3a l C denotes eii a dimension of a muscle cell along the x direction, 1 "a dimensioning of a reference point along the x direction, h" dimensioning of a reference point along the y-direction, h e IEC dimensioning an electrode along the y-direction and h gap is a distance between two electrodes along the y-direction. The parameters mentioned can each be implemented individually and independently, but can also be adapted to one another. Each of these parameters can, for example, be within a range of at least 0.01 pm and at most 200 pm, L ceii, for example, also up to 1500 pm. Particularly preferred for a special implementation are, for example, lceii = 124 pm, I ti = 4 pm, h gap (in a reference state of minimum or maximum actuator deflection) = 1.3 pm, t = 1 pm and / or h ti = 1 pm, each changeable and / or within certain tolerances.

Bei einer Aktuierung kann eine Änderung des Werts hgap (beispielsweise eine Verkürzung) entlang der y-Richtung erfolgen und je nach der geometrischen Ausführung eine Veränderung des Werts lceii entlang der x-Richtung. Je nachdem, wie die Ankopplung an das Widerstandselement beziehungsweise Koppelteilelement 28a in Fig. 2 realisiert ist, wird eine der Verformungsrichtungen x oder y auf das Koppelteilelement 28b in Fig. 2 übertragen. Durch die Anreihung der weiteren Zellen nebeneinander entlang der y-Richtung und/oder der x- Richtung kann die Verschiebung der Richtung beziehungsweise die Kraft der einzelnen Zelle mit der Anzahl der Zellen erfüllt oder multipliziert werden. In the case of an actuation, a change in the value h gap (for example a shortening) can take place along the y direction and, depending on the geometric design, a change in the value l ceii along the x direction. Depending on how the coupling to the resistance element or coupling part element 28a in FIG. 2 is implemented, one of the deformation directions x or y is transferred to the coupling part element 28b in FIG. 2. By arranging the further cells next to one another along the y-direction and / or the x-direction, the shift in the direction or the force of the individual cell can be fulfilled or multiplied by the number of cells.

Die Geometrie des auslenkbaren Elements 26 (in anderen Worten die Muskelzelle oder der Mikromuskel) kann dabei genutzt werden, gezielt die Steifigkeit in x-Richtung und/oder y- Richtung einzustellen. Außerdem kann die Kraft pro Auslenkung angepasst oder optimiert werden, beispielsweise an eine „Stress-Strain-Curve“ (Zug-Druck-Kurve). Bei der Schaller zeugung ist zunächst für die Ausgangssituation viel Auslenkung mit relativ wenig Kraft er forderlich. Wenn das verdrängte Volumen zunimmt, erhöht sich die Rückstellkraft des Fluids (beispielsweise Luft) auf den Muskel. Dann ist es nötig, mehr Kraft für Auslenkung zu ge nerieren. Die Wahl der Zellgeometrie erlaubte die Kraftänderung während des Auslenkvor gangs einzustellen. Weiterhin kann das Verhältnis aus Längenänderung in y- zu x-Richtung (effektive Poissonzahl der Struktur) über die Zellgeometrie angepasst werden. Durch die passende Wahl der Zellgeometrie können Muskeln mit einer effektiven Poissonzahl kleiner 0 designt werden. Solchen Strukturen, die als auxetische Strukturen bezeichnet werden, können ganz besondere Eigenschaften bei einer Verkrümmung zeigen. Diese Eigenschaf ten bieten Potential für Verbesserungen des Muskels hinsichtlich des vertikalen Pull- In. Fig. 3b zeigt eine schematische Aufsicht auf einen Teil der aktiven Struktur 26 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gegenüber der Fig. 3a können die gleichen Elemente vorgesehen sein und zusätzlich kann zwischen benachbarten Elektroden 461 und 462, 463 und 464, 46s und 46e und/oder 467 und 46e eine elektrisch isolierende Schicht 58i, 682, 683 beziehungs weise 584 vorgesehen sein. Die isolierenden Schichten 58 können elektrisch isolierende Materialien, etwa Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder andere isolierende Materialien umfassen, insbesondere AI2O3. The geometry of the deflectable element 26 (in other words the muscle cell or the micro-muscle) can be used to set the rigidity in the x-direction and / or y-direction in a targeted manner. In addition, the force per deflection can be adjusted or optimized, for example to a "stress-strain curve" (tension-compression curve). In the case of Schaller generation, a lot of deflection with relatively little force is initially required for the initial situation. When the displaced volume increases, the restoring force of the fluid (for example air) on the muscle increases. Then it is necessary to generate more force for deflection. The choice of cell geometry made it possible to adjust the change in force during the deflection process. Furthermore, the ratio of the change in length in the y- to the x-direction (effective Poisson's number of the structure) can be adapted via the cell geometry. With the right choice of cell geometry, muscles can be designed with an effective Poisson's number less than 0. Such structures, which are called auxetic structures, can show very special properties when bent. These properties offer potential for muscle improvements in terms of vertical pull-in. FIG. 3b shows a schematic plan view of part of the active structure 26 according to an exemplary embodiment. Compared to FIG. 3a, the same elements can be provided and, in addition, an electrically insulating layer 58i, 68 2 , 68 3 can be provided between adjacent electrodes 46 1 and 46 2 , 46 3 and 46 4 , 46s and 46e and / or 46 7 and 46e or 58 4 may be provided. The insulating layers 58 can comprise electrically insulating materials, for example silicon oxide, silicon nitride or other insulating materials, in particular Al2O 3 .

Obwohl die elektrisch isolierenden Schichten 58i bis 684 so dargestellt sind, dass sie eine Abmessung entlang der y-Richtung aufweisen, die gegenüber den äußeren Abstandshaltern 56 dünner ausgeführt ist, können sie alternativ auch eine gleiche oder größere Di cke/Ausdehnung aufweisen, womit beispielsweise eine Endposition während der Aktuie- rung einstellbar oder beeinflussbar ist. Die Dicke kann gleichmäßig oder entlang der x-Rich- tung variabel sein. Although the electrically insulating layers are shown 58i and 68 4 so that they have a dimension along the y-direction which is made thinner relative to the outer spacers 56, they may alternatively also blocks an equal or greater Di / comprise expansion, which, for example, an end position can be set or influenced during actuation. The thickness can be uniform or variable along the x-direction.

Die elektrisch isolierenden Schichten 58i bis 584 können zwischen den äußeren Abstand selementen aufgehängt sein, die in einem Randbereich der Elektroden des Elektrodenpaares 48i bis 484 angeordnet sind, um die Elektroden mechanisch zu fixieren. Alternativ kann eine Anordnung der isolierenden Schichten 58i bis 584 auch an dem Substrat oder anderen feststehenden Strukturen erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann eine entsprechende Konfiguration auch erhalten werden, indem die äußeren Abstandselemente 56 als eine durchgängige, ggf. lokal ausgedünnte Schicht zwischen den Elektroden angeordnet wer den. The electrically insulating layers 58i to 58 4 may be suspended between the outer spacer selementen that the pair of electrodes are arranged 48i 4 to 48 in an edge region of the electrodes to the electrodes to be fixed mechanically. Alternatively, an arrangement of the insulating layers 58i can also be done to the substrate or other fixed structures to 58. 4 Alternatively or additionally, a corresponding configuration can also be obtained by arranging the outer spacer elements 56 as a continuous, possibly locally thinned layer between the electrodes.

In anderen Worten zeigt Fig. 3b ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer isolierenden Abstandshalterschicht. Der dargestellte alternative Abstandshalter 58 stellt eine Verbin dung zwischen den Abstandshaltern 56 dar und ist beispielsweise stoffschlüssig mit diesen verbunden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Abstandshalter 56 und 58 aus demselben Material. Vorteilhaft wird dadurch die dielektrische Konstante im Spalt ver größert. Daneben ergibt sich auch eine Verbesserung bezüglich der Steifigkeit der auslenk baren Elemente in deren Dickenrichtung. Ebenfalls können Kurzschlüsse zwischen den Elektroden vermieden werden, etwa beim lateralen Pull-In. Ferner kann die Zuverlässigkeit der aktiven Struktur 26 verbessert werden, weil die sogenannte kalte Anodisierung reduziert beziehungsweise vermieden werden kann. Fig. 3c zeigt eine schematische Aufsicht auf einen Teil der aktiven Struktur 26 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das die Ausgestaltung der Fig. 3a weiterführt. In einem Bereich der im Zusammenhang mit Fig. 3a als innere Abstandhalter 52 bezeichneten Elemente können weitere Elektroden, etwa die Elektrode 467 angeordnet werden, die mit einem oder mehreren Elektroden oder Abschnitten hiervon ein weiteres Elektrodenpaar 48s bilden, etwa indem unterschiedliche Potentiale angelegt werden. Anders ausgedrückt kann durch entsprechende Beabstandung und Fixierung mittels Elektroden unterschiedlicher Elektrodenpaare ein weiteres Elektrodenpaar definiert werden. Es kann eine Art Waben muster erhalten werden, was hohe Kräfte bei gleichzeitig hoher Stabilität bietet. In other words, FIG. 3b shows a further exemplary embodiment with an insulating spacer layer. The illustrated alternative spacer 58 represents a connec tion between the spacers 56 and is, for example, cohesively connected to them. In a preferred embodiment, spacers 56 and 58 are made from the same material. This advantageously increases the dielectric constant in the gap. In addition, there is also an improvement in terms of the rigidity of the deflectable elements in their thickness direction. Short circuits between the electrodes can also be avoided, for example during lateral pull-in. Furthermore, the reliability of the active structure 26 can be improved because the so-called cold anodization can be reduced or avoided. FIG. 3c shows a schematic plan view of part of the active structure 26 according to a further exemplary embodiment, which continues the configuration of FIG. 3a. In a region of the elements referred to as inner spacers 52 in connection with FIG. 3a, further electrodes, for example the electrode 46 7 , can be arranged which, with one or more electrodes or sections thereof, form a further pair of electrodes 48s, for example by applying different potentials. In other words, a further pair of electrodes can be defined by appropriate spacing and fixing by means of electrodes of different electrode pairs. A kind of honeycomb pattern can be obtained, which offers high forces with high stability at the same time.

Fig. 3d zeigt eine schematische Aufsicht auf einen Teil der aktiven Struktur 26 beziehungsweise ein Elektrodenpaar 48 hiervon. Im Unterschied zu vorangehend beschriebenen Erläuterungen sind die Elektroden 461 und 462 gegenübereinander mittels eines Substratmaterials 62 voneinander gehaltert, fixiert und beabstandet, etwa im Material der Schicht 123 des MEMS 20. Die Elektroden 461 und 462 können hin zum Mitten bereich 52 einen zuneh menden Abstand zueinander aufweisen, etwa durch eine einander abgewandte Krümmung und/oder durch entsprechende Fixierungen in dem Mittenbereich 52, was auch abschnittsweise gerade Elektrodenformen umfassen kann, wie sie beispielsweise in den Fig. 3a und 3b dargestellt sind. Hierdurch kann eine Anpassung an eine aktive Erzeugung anziehender Kräfte erfolgen. FIG. 3d shows a schematic plan view of part of the active structure 26 or a pair of electrodes 48 thereof. In contrast to the above described explanations, the electrodes are mounted 46 1 and 46 2 opposed to each other by means of a substrate material 62 from each other, fixed and spaced about the material of the layer 12 3 of the MEMS 20. The electrodes 46 1 and 46 2 may toward the middle portion 52 have an increasing distance from one another, for example through a curvature facing away from one another and / or through corresponding fixations in the central region 52, which can also include straight electrode shapes in sections, as shown for example in FIGS. 3a and 3b. This allows adaptation to an active generation of attractive forces.

Anstelle einer einzelnen Isolationsschicht, die in Fig. 3b dargestellt ist, können auch zwei Isolationsschichten 58a und 58b zwischen den Elektroden 461 und 462 angeordnet sein, wobei ersichtlich ist, dass anstelle der Fixierung der Isolationsschichten 58a und 58b und/o der der Elektroden 46i und 462 an dem Substratmaterial 62 auch eine Fixierung gegen übereinander mittels der äußeren Abstandselemente 56 erfolgen kann. Alternativ kann auch lediglich eine der Isolationsschichten 58a oder 58b angeordnet sein. Eine Form der isolierenden Schicht 58a und/oder 58b kann an eine in einem passiven Zustand des MEMS vorausgelenkte Form der Elektroden 461 beziehungsweise 462 des Elektrodenpaares 48 angepasst sein. Beispielsweise ist die isolierende Schicht 58a zumindest innerhalb eines Toleranzbereichs gemäß einer Krümmung der Elektrode 461 gekrümmt. Ebenso ist die Iso lationsschicht 58b zumindest ähnlich der Elektrode 462 gekrümmt. Instead of a single insulating layer, which is shown in Fig. 3b, two insulating layers may be arranged 58a and 58b between the electrodes 46 1 and 46 2, where it can be seen that instead of fixing the insulating layers 58a and 58b and / o of the electrode 46i and 46 2 on the substrate material 62 can also be fixed relative to one another by means of the outer spacer elements 56. Alternatively, only one of the insulation layers 58a or 58b can also be arranged. A shape of the insulating layer 58a and / or 58b can be adapted to a shape of the electrodes 46 1 and / or 46 2 of the electrode pair 48 which is deflected in advance in a passive state of the MEMS. For example, the insulating layer 58a is curved at least within a tolerance range in accordance with a curvature of the electrode 46 1. Likewise, the insulation layer 58b is curved at least similar to the electrode 46 2.

Insofern können die Schichten 58a und 58b als Teilschichten der Isolationsschicht 58 verstanden werden, bei denen jede Teilschicht einer vorausgelenkten Form der Elektrode 461 beziehungsweise 462 folgt. Ein Abstand zwischen einander abgewandten Hauptoberflä chen der Teilschichten 58a und 58b (beispielsweise die Hauptoberflächen, die der jeweili gen Elektrode 46i beziehungsweise 462 zugewandt sind) entlang eines Elektrodenverlaufs, etwa entlang der x-Richtung in der MEMS-Ebene der aktiven Struktur zwischen den Befes tigungsbereichen an dem Substratmaterial 62 kann insofern veränderlich sein. Vorteilhaft an einer derartigen Ausgestaltung ist, dass die isolierende Schicht 58a und/oder 58b sich entsprechend der Elektroden 461 und 462 entlang der x-Richtung vergleichsweise einfach verlängern oder ausdehnen kann, wenn die Elektroden sich aufeinander zubewegen. Das kann insofern eine Materialspannung in der isolierenden Schicht 58a und/oder 58b verringern oder vermeiden, was sowohl für das Auslenkverhalten des Aktuators vorteilhaft ist als auch für die Materialbeanspruchung der isolierenden Schicht. In this respect, the layers 58a and 58b can be understood as partial layers of the insulation layer 58, in which each partial layer has a pre-deflected shape of the electrode 46 1 or 46 2 follows. A distance between opposite main surfaces of the sub-layers 58a and 58b (for example the main surfaces facing the respective electrode 46i and 46 2 ) along an electrode course, for example along the x-direction in the MEMS plane of the active structure between the bevels In this respect, the areas of inclination on the substrate material 62 can be variable. The advantage of such a configuration is that the insulating layer 58a and / or 58b, corresponding to the electrodes 46 1 and 46 2, can lengthen or expand comparatively easily along the x-direction when the electrodes move towards one another. To this extent, this can reduce or avoid material stress in the insulating layer 58a and / or 58b, which is advantageous both for the deflection behavior of the actuator and for the material stress on the insulating layer.

In anderen Worten zeigt Fig. 3d wie die isolierende Schicht 58a/58b zwischen den Elektroden 46i und 462 der Form der Elektroden folgt. Das hat zum Vorteil, dass die Steifigkeit der auslenkbaren Elemente in x-Richtung deutlich erhöht ist, weil ein höherer Anteil der isolie renden Abstandshalterschicht, etwa umfassend AI2O3 verwendet wird. In other words, FIG. 3d shows how the insulating layer 58a / 58b between the electrodes 46i and 46 2 follows the shape of the electrodes. This has the advantage that the rigidity of the deflectable elements in the x direction is significantly increased because a higher proportion of the insulating spacer layer, for example comprising Al 2 O 3 , is used.

Fig. 3e zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme sowie eine schematische Aufsicht auf einen Teil der aktiven Struktur 26. Dargestellt ist der Ort eines Fluids beziehungs weise Hohlraums 64 zwischen Isolationsstrukturen und Insolationsschichten. Fig. 3e shows a scanning electron micrograph and a schematic plan view of part of the active structure 26. The location of a fluid or cavity 64 between insulation structures and insulation layers is shown.

In anderen Worten zeigt Fig. 3e in einer rasterelektronenmikroskopischen Aufnahme pilzförmige Abstandshalter 56, bestehend aus AI2O3, die dann zum Einsatz kommen, wenn Kurzschlüsse bei einem vertikalen Pull-In verhindert werden sollen. Damit ist es diesen Pil zen nicht mehr möglich, dass beispielsweise die aktive Struktur 26 mit der Interaktionsstruktur 24 in Kontakt kommt und ein elektrischer Kurzschluss erfolgt. Die wegen ihrer prinzipiell beliebig einstellbaren Form als Pilze referenziellen Abstandshalter 56 können aus der dar gestellten Bildebene herausragen und einen elektrischen Kurzschluss zwischen der aktiven Struktur 26 und der Interaktionsstruktur 24 verhindern. Somit können Abstandhalter zwi schen der Interaktionsstruktur 24 und der aktiven Struktur 26 verteilt über die gesamte Bau teilausdehnung geschaffen werden. In other words, FIG. 3e shows, in a scanning electron microscope image, mushroom-shaped spacers 56, consisting of Al 2 O 3 , which are used when short circuits are to be prevented in the event of a vertical pull-in. It is therefore no longer possible for these fungi for example for the active structure 26 to come into contact with the interaction structure 24 and for an electrical short circuit to occur. The spacers 56, which are referential as mushrooms because of their shape, which can in principle be freely adjusted, can protrude from the image plane and prevent an electrical short circuit between the active structure 26 and the interaction structure 24. Thus, spacers between the interaction structure 24 and the active structure 26 can be created distributed over the entire construction part extension.

Fig. 4a zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Interaktionsstruktur gemäß einem Aus führungsbeispiel, die beispielsweise in dem MEMS 10 und/oder 20 zum Einsatz kommen kann. Die Interaktionsstruktur 24 kann beispielsweise symmetrisch zu einer Symmetrieachse 66, die in dem MEMS 10 oder 20 beispielsweise parallel zu einer y-Richtung angeordnet sein kann, ausgebildet sein, wobei dies nicht erforderlich ist. 4a shows a schematic plan view of an interaction structure according to an exemplary embodiment that can be used in MEMS 10 and / or 20, for example. The interaction structure 24 can, for example, be designed symmetrically to an axis of symmetry 66, which can be arranged in the MEMS 10 or 20, for example, parallel to a y-direction, this not being necessary.

An dem Verbindungselement 42 können entlang der y-Richtung mehrere Widerstandsele mente beziehungsweise Finnen 36i bis 36io angeordnet sein, wobei eine Anzahl, eine Größe und/oder eine Geometrie an den jeweiligen Bedarfsfall anpassbar sind. An gegen überliegenden Enden kann die Interaktionsstruktur 24 über bevorzugt elastische Aufhän gungen 44i und 442 mit einem umliegenden Substrat verbunden sein. Zwar sind die Auf hängungen 44i und 442 vorteilhaft in Bezug auf die Führung der Bewegung der Interaktionsstruktur 24, es kann jedoch bereits ausreichend sein, eine Aufhängung mittels des Koppelteilelements 28a vorzusehen. Alternativ oder zusätzlich können auch andere Arten der Bewegungsführung und/oder Aufhängung vorgesehen sein. Ausführungsbeispiele schaffen Finnen 36,, die abweichende Querschnitte aufweisen. Beispielsweise können die Finnen 36i ausgehend von einer Mitte spitz zulaufen. Im Bereich der Verbindung mit 42 sind die Breiten oder Materialausdehnungen oder Materialstärken der Finnen 36, bspw. groß und am frei schwingenden Ende klein. Das hat den Vorteil, dass mögliche Spannungen im Be reich der Verbindung werkstoffgerecht minimiert werden können. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Finnen 36, innen hohl zu gestalten. Dies bietet insbesondere im Bereich der Verbindung zu 42, wo ein hohes Massen-Einsparpotential liegt, ein hohes Leichtbau potential. A plurality of resistance elements or fins 36i to 36io can be arranged on the connecting element 42 along the y-direction, with a number, a size and / or a geometry being adaptable to the respective requirement. At opposite ends, the interaction structure 24 can be connected to a surrounding substrate via preferably elastic suspensions 44i and 44 2. Although the suspensions 44i and 44 2 are advantageous in terms of guiding the movement of the interaction structure 24, it may already be sufficient to provide a suspension by means of the coupling part element 28a. As an alternative or in addition, other types of motion control and / or suspension can also be provided. Exemplary embodiments create fins 36 which have different cross-sections. For example, the fins 36i can taper to a point starting from a center. In the area of the connection with 42, the widths or material expansions or material thicknesses of the fins 36 are, for example, large and small at the freely oscillating end. This has the advantage that possible stresses in the area of the connection can be minimized in accordance with the material. Alternatively or in addition, it is possible to make the fins 36 hollow on the inside. This offers a high potential for lightweight construction in particular in the area of the connection to 42, where there is a high potential for mass savings.

Fig. 4b zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der Interaktionsstruktur 24 aus Fig. 4a. Die Widerstandsstruktur 24 kann, wie es im Zusammenhang mit der Fig. 2 beschrieben ist, hin und her bewegt werden, weshalb die Interaktionsstruktur 24 auch als Shuttle be zeichnet werden kann. Die Interaktionsstruktur 24 kann ebenso wie andere bewegte Strukturen in der Strukturebene 14i als passives Element betrachtet werden. Elastische Aufhängungen 44i und 442 können über Elemente erfolgen, die eine geringere Steifigkeit aufwei sen als die passiven oder aktiven Elemente und/oder als ein federndes Element ausgebildet sind. Die elastische Aufhängung 44i und/oder 442 ermöglicht es, die Eigenfrequenzen des Shuttles einzustellen, ohne die aktive Schicht verändern zu müssen. Dazu können von den Fig. 4a und 4b abweichende Geometrien eingesetzt werden. Zusätzlich kann durch eine geeignete Wahl der Steifigkeitsverteilung eine elastische Führung des Widerstandsele ments beziehungsweise der Interaktionsstruktur 24 realisiert werden. Eine solche Führung kann so ausgestaltet werden, dass das Widerstandselement nur in die dafür vorgesehene Richtung eine Beweglichkeit aufweist oder zumindest eine bevorzugte Beweglichkeit auf weist. FIG. 4b shows a schematic perspective view of the interaction structure 24 from FIG. 4a. The resistance structure 24 can, as described in connection with FIG. 2, be moved back and forth, which is why the interaction structure 24 can also be referred to as a shuttle. The interaction structure 24, like other moving structures in the structure level 14i, can be viewed as a passive element. Elastic suspensions 44i and 44 2 can be implemented via elements which have a lower rigidity than the passive or active elements and / or are designed as a resilient element. The elastic suspension 44i and / or 44 2 makes it possible to adjust the natural frequencies of the shuttle without having to change the active layer. For this purpose, geometries differing from FIGS. 4a and 4b can be used. In addition, through a suitable choice of the stiffness distribution, elastic guidance of the resistance element or of the interaction structure 24 can be realized. Such a guide can be designed so that the resistance element is only in the intended Direction has a mobility or at least has a preferred mobility.

Verglichen mit der mechanischen Kopplung durch das Koppelelement 28 beziehungsweise die Koppelteilelemente 28a und 28b kann die Steifigkeit der Aufhängung 44i und 442 gerin ger sein, so dass beispielsweise die mechanische Kopplung des Koppelelements 28 eine mechanische Steifigkeit aufweist, die um einen Faktor von zumindest 3 größer ist als eine mechanische Kopplung der Interaktionsstruktur 24 mit der Schichtstruktur mittels der Auf hängungen 44i und 442 oder anderer Verbindungen. Compared to the mechanical coupling by the coupling element 28 or the coupling sub-elements 28a and 28b, the rigidity of the suspension 44i and 44 2 can be lower, so that, for example, the mechanical coupling of the coupling element 28 has a mechanical rigidity that is greater by a factor of at least 3 is as a mechanical coupling of the interaction structure 24 with the layer structure by means of the suspensions 44i and 44 2 or other connections.

Weitere Ausführungsbeispiele weisen MEMS mit einem Widerstandselement beziehungs weise Interaktionsstruktur auf, die ohne zusätzliche Aufhängungen 44i und 442 ausgeführt sind. Das bedeutet, dass die Interaktionsstruktur 24 abgesehen von der mechanischen Kopplung 28a/28b zur aktiven Struktur aufhängungslos angeordnet sein kann. In der Dar stellung gemäß den Fig. 4a und 4b ist die Widerstandsstruktur 24 einerseits auf mindestens einer Seite mit dem (nicht dargestellten) umgebenden Substrat verbunden, andererseits ist es mit den Aktoren, also den Mikromuskeln oder auslenkbaren Elementen 26 der Antriebsebene 142 verbunden. Diese Verbindung ist bevorzugt steif ausgebildet. Hier kommen bspw. formschlüssige, kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindungen in Betracht. Das das Verbindungselement/Koppelelement 28 ist in einem bevorzugten Ausführungsbei spiel stoffschlüssig mit der Interaktionsstruktur 24 (passives Element) und der aktiven Struk tur 26 (aktives Element) verbunden und weist eine Steifigkeit auf, die dem aktiven und dem passiven Element entspricht. Andere Ausführungsbeispiele beinhalten ein Verbindungsele ment 28, das eine geringere Steifigkeit aufweist als die aktiven und passiven Elemente. In anderen Worten ist es in alternativen Ausführungsbeispielen als Federelement ausgeführt. Eine der beiden Verbindungselemente 28a oder 28b ragen um zumindest 1 pm aus der jeweiligen Ebene heraus, so dass sichergestellt werden kann, dass die Verbindung tatsächlich nur über das Verbindungselement 28a und das Verbindungselement 28b erfolgt. Das bedeutet, der in Fig. 2 dargestellte Spalt 34 kann eine Ausdehnung von beispielsweise 1 pm aufweisen. Other embodiments include MEMS with a resistance element relationship as interaction structure, which are carried out without additional suspensions 44i and 44 second This means that, apart from the mechanical coupling 28a / 28b to the active structure, the interaction structure 24 can be arranged without a suspension. 4a and 4b, the resistance structure 24 is connected on at least one side to the surrounding substrate (not shown), and on the other hand it is connected to the actuators, i.e. the micro-muscles or deflectable elements 26 of the drive plane 14 2 . This connection is preferably made rigid. Here, for example, form-fit, force-fit and / or material-fit connections come into consideration. In a preferred embodiment, the connecting element / coupling element 28 is materially connected to the interaction structure 24 (passive element) and the active structure 26 (active element) and has a rigidity that corresponds to the active and passive element. Other embodiments include a connecting element 28 that is less rigid than the active and passive elements. In other words, it is designed as a spring element in alternative exemplary embodiments. One of the two connecting elements 28a or 28b protrude from the respective plane by at least 1 μm, so that it can be ensured that the connection actually only takes place via the connecting element 28a and the connecting element 28b. This means that the gap 34 shown in FIG. 2 can have an extension of, for example, 1 μm.

Fig. 5a zeigt eine schematische Aufsicht auf eine aktive Struktur 26 eines MEMS 50 gemäß einem Ausführungsbeispiel, das ohne Weiteres mit Interaktionsstrukturen aus dem MEMS 10 und/oder 20 sowie weiteren Strukturelementen hierin beschriebener Ausführungsbeispiele kombinierbar ist. Das Teilelement 28b ist mit einem Verbindungselement 68 mechanisch verbunden oder einstückig geformt, an welchen mehrere Elektrodenanordnungen 72 angeordnet sind. Bei spielhaft sind die Elektrodenanordnungen seriell hintereinandergeschaltet, so dass bei spielsweise Elektrodenanordnungen 72^ und 722 seriell hintereinandergeschaltet zwischen dem Substrat in der Schicht 123 und dem Verbindungselement 68 angeordnet sind. Jede der Elektrodenanordnungen 72 kann eine bewegliche Schichtanordnung bilden, die im Zu sammenhang mit Fig. 5b näher beschrieben ist. Die beweglichen Schichtanordnungen können mit einem Krümmungsradius gekrümmt sein, wobei weiterhin optional Krümmungsgra dienten hintereinander geschalteter beweglicher Schichtanordnungen 72, etwa der beweglichen Schichtanordnungen 721 und 722 alternierende Vorzeichen aufweisen können. Dies kann beispielsweise bei gleichzeitiger oder abwechselnder Aktuierung der beweglichen Schichtanordnungen 72i und 72z einen Verlauf der erzeugten Bewegung zumindest beein flussen. 5a shows a schematic plan view of an active structure 26 of a MEMS 50 according to an exemplary embodiment, which can easily be combined with interaction structures from MEMS 10 and / or 20 and further structural elements of the exemplary embodiments described herein. The sub-element 28b is mechanically connected to a connecting element 68 or is formed in one piece, on which a plurality of electrode arrangements 72 are arranged. For example, the electrode arrangements are connected in series so that, for example, electrode arrangements 72 1 and 72 2 are arranged in series between the substrate in the layer 12 3 and the connecting element 68. Each of the electrode arrangements 72 can form a movable layer arrangement which is described in more detail in connection with FIG. 5b. The movable layer arrangements can be curved with a radius of curvature, wherein furthermore, optional degrees of curvature used movable layer arrangements 72 connected one behind the other, for example the movable layer arrangements 721 and 72 2 , can have alternating signs. With simultaneous or alternating actuation of the movable layer arrangements 72i and 72z, this can at least influence a course of the generated movement.

Die beweglichen Schichtanordnungen 72 können in mehreren Gruppen zwischen dem Ver bindungselement 68 und dem Substrat angeordnet sein. In der Fig. 5a sind beispielhaft vier Gruppen in vier Quadranten vorgesehen, um eine symmetrische Aufhängung des Koppelteilelements 28b zu ermöglichen. The movable layer arrangements 72 can be arranged in several groups between the connecting element 68 and the substrate. In FIG. 5a, four groups are provided in four quadrants by way of example in order to enable a symmetrical suspension of the coupling part element 28b.

Die Vielzahl beweglicher Schichtanordnungen ist dabei, zumindest in Gruppen, im Beispiel des MEMS 50 zu mehreren Symmetrieachsen 661 und 662 angeordnet, die beispielsweise parallel zur x-Richtung und/oder zur y-Richtung angeordnet sind. Es kann ferner auch eine andere Art der Symmetrie vorliegen, beispielsweise eine Punktsymmetrie, etwa um einen geometrischen Mittelpunkt des Koppelteilelements 28b in der dargestellten Ebene. Es kön nen auch eine Rotationssymmetrie oder andere Arten der Symmetrie vorgesehen sein, was auch anhand der vorgesehenen Aktuierungsrichtungen einstellbar ist. The multiplicity of movable layer arrangements is arranged, at least in groups, in the example of the MEMS 50 to form several axes of symmetry 66 1 and 66 2 , which are arranged, for example, parallel to the x-direction and / or to the y-direction. Another type of symmetry can also be present, for example point symmetry, for example around a geometric center point of the coupling part element 28b in the plane shown. A rotational symmetry or other types of symmetry can also be provided, which can also be set using the actuation directions provided.

Fig. 5b zeigt eine schematische Aufsicht auf eine bewegliche Schichtanordnung, wie sie beispielsweise im MEMS 50 verwendet werden kann. Die bewegliche Schichtanordnung umfasst zumindest drei Balken 76i, 762 und 763, die ausgelegt sind, um ansprechend auf ein elektrisches Potenzial eine Bewegung bzw. Verformung auszuführen. Die Balken 76i, 762 und 763 können beispielsweise in Übereinstimmung mit den Elektrodenelementen 46 elektrisch leitfähige Materialien aufweisen, etwa Metallmaterialien und/oder dotierte Halb leitermaterialien und für elektrostatische Kräfte angeordnet sein. Es ist jedoch ebenfalls möglich, thermisch induzierte Verformungen, piezoelektrische Kräfte oder eine andere Art von elektrisch erzeugter Aktuierung zu implementieren, indem die aktive Struktur so aus gestaltet wird, dass sie elektrostatische, piezoelektrische oder thermomechanische Elekt rodenstrukturen und/oder Kombinationen hieraus umfasst. Der Balken 763 ist aber bei spielsweise zwischen den Balken 76i und 763 angeordnet. Die Balken 76i, 762 und 763 sind dabei an diskreten Bereichen 78i und 782 elektrisch isoliert voneinander fixiert, beispiels weise mittels elektrisch isolierender Abstandselemente 82i bis 824. Obwohl die elektrisch isolierenden Abstandselemente 82 so dargestellt sind, dass sie in Randbereichen der Bal ken 76i bis 763 angeordnet sind, können sie alternativ oder zusätzlich hierzu auch in einem Mittenbereich oder in einem Bereich dazwischen angeordnet sein. Die bewegliche Schicht anordnung 72 ist so ausgestaltet, dass ansprechend auf ein elektrisches Potenzial zwischen den Balken 76i, und 76s einerseits und/oder ansprechend auf ein elektrisches Potenzial zwischen den Balken 762 und 76s andererseits eine Bewegung entlang einer Bewegungsrichtung in der MEMS-Ebene 142 ausgeführt wird, womit das Koppelelement 28, ins besondere das Koppelteilelement 28b bewegt wird. Beispielsweise kann basierend auf ei ner Einspannung der beweglichen Schichtanordnung 72 eine in-plane-ausgerichtete Wischbewegung der beweglichen Schichtanordnung 72 erhalten werden, die mittels sym metrischer Aufhängung in eine lineare Bewegung des mechanischen Koppelteilelements 28b umgewandelt werden kann. Andere Arten und Formen der Bewegung sind ohne wei teres einstellbar. FIG. 5b shows a schematic plan view of a movable layer arrangement as it can be used in MEMS 50, for example. The movable layer arrangement comprises at least three beams 76i, 76 2 and 76 3 , which are designed to perform a movement or deformation in response to an electrical potential. The bars 76i, 76 2 and 76 3 can for example have electrically conductive materials in correspondence with the electrode elements 46, for example metal materials and / or doped semiconductor materials and can be arranged for electrostatic forces. However, it is also possible to use thermally induced deformations, piezoelectric forces or another type of electrically generated actuation by designing the active structure in such a way that it comprises electrostatic, piezoelectric or thermomechanical electrode structures and / or combinations thereof. The bar 76 3 is arranged between the bars 76 i and 76 3 , for example. The bars 76i, 76 2 and 76 3 are fixed in discrete areas 78i and 78 2 in an electrically insulated manner from one another, for example by means of electrically insulating spacer elements 82i to 82 4 . Although the electrically insulating spacer elements 82 are shown in such a way that they are arranged in edge regions of the bars 76 1 to 76 3 , they can alternatively or in addition to this also be arranged in a central region or in a region in between. The movable layer arrangement 72 is designed such that, in response to an electrical potential between the beams 76i and 76s on the one hand and / or in response to an electrical potential between the beams 76 2 and 76s on the other hand, a movement along a direction of movement in the MEMS plane 14 2 is executed, with which the coupling element 28, in particular the coupling part element 28b is moved. For example, based on a clamping of the movable layer arrangement 72, an in-plane-aligned wiping movement of the movable layer arrangement 72 can be obtained, which can be converted into a linear movement of the mechanical coupling part element 28b by means of symmetrical suspension. Other types and forms of movement are easily adjustable.

In anderen Worten zeigen die Fig. 5a und 5b ein alternatives Ausführungsbeispiel eines auslenkbaren Elements 26 mit den Teilelementen einer beweglichen Schichtanordnung 72i und 722, die miteinander und mit dem Widerstandselement 24 (nicht dargestellt) über das Verbindungselement 28b verbunden sind. Die Struktur der auslenkbaren Elemente bzw. beweglichen Schichtanordnungen kann ein Aufbau aus zumindest drei Elektroden sein, die voneinander durch isolierte Abstandshalter getrennt sind. Die beiden äußeren Elektroden erhalten dieselbe Spannung, beispielsweise ein Referenzpotenzial oder GND, die mittlere Elektrode kann eine Signalspannung erhalten, etwa in Form des Signals 32. Infolgedessen kann eine Auslenkung der auslenkbaren Elemente erfolgen. Durch den symmetrischen Auf bau der beweglichen Schichtanordnungen 72i und 722 zueinander kann ein lineares Aus lenkungsverhalten realisiert werden. Ein entsprechender Aufbau kann beispielsweise in Übereinstimmung mit WO 2012/095185 A1 erhalten werden. In other words, the Figure 5a show. And 5b of a deflectable element 26 are connected to the partial elements of a movable layer arrangement 72i and 72 2 (not shown) and connected to the resistance element 24 via the connecting member 28b, an alternate embodiment. The structure of the deflectable elements or movable layer arrangements can be a structure of at least three electrodes which are separated from one another by insulated spacers. The two outer electrodes receive the same voltage, for example a reference potential or GND, the middle electrode can receive a signal voltage, for example in the form of signal 32. As a result, the deflectable elements can be deflected. Due to the symmetrical construction of the movable layer arrangements 72i and 72 2 to one another, a linear deflection behavior can be realized. A corresponding structure can be obtained, for example, in accordance with WO 2012/095185 A1.

Fig. 6a zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils eines MEMS 60 gemäß einem Ausführungsbeispiel, das im Wesentlichen mit den Ausführungen in Fig. 2 überein stimmen kann. Die Schichten 12i und 124 sind exemplarisch nicht dargestellt, können aber angeordnet sein, ebenso wie weitere Schichten. Die Teile 26a und 26b können jeweils als eigenständiger Aktuator gebildet sein, die entgegengesetzt zueinander angeordnet sind und mittels des Koppelteilelements 28b mechanisch miteinander und mit der Interaktionsstruktur 24 gekoppelt sind, wobei das Koppelteilelement zwischen den Aktuatoren 26a und 26b angeordnet ist. So kann erreicht werden, dass die aktive Struktur 26 ausgebildet ist, um sich basierend auf einem ersten Aktuisierungssignal für einen der Aktuatoren 26a und 26b in einem ersten Bereich parallel zu der Aktuierungsrichtung zu längen und in dem an deren Teil zu verkürzen. Basierend auf einem anderen Aktuierungssignal kann eine kom plementäre Bewegung erreicht werden, indem Verkürzung und Verlängung/Ausdehnung der jeweiligen aktiven Struktur umgekehrt ist. FIG. 6a shows a schematic perspective view of part of a MEMS 60 according to an exemplary embodiment, which can essentially correspond to the explanations in FIG. 2. The layers 12i and 12 4 are not shown by way of example, but can be arranged, as well as other layers. The parts 26a and 26b can each be formed as independent actuators, which are arranged opposite one another and are mechanically coupled to one another and to the interaction structure 24 by means of the coupling part element 28b, the coupling part element being arranged between the actuators 26a and 26b. It can thus be achieved that the active structure 26 is designed to lengthen, based on a first actuation signal for one of the actuators 26a and 26b, in a first region parallel to the actuation direction and to shorten it in the other part thereof. Based on a different actuation signal, a complementary movement can be achieved by reversing the shortening and lengthening / expansion of the respective active structure.

Unter Verweis auf die aktive Struktur 26 der Fig. 2, 3a, 3b, 6a und 6b können die Elektrodenpaare ebenso wie beispielsweise die beweglichen Schichtanordnungen aus Fig. 4 in einer Reihe angeordnet sein. So kann beispielsweise die in den Fig. 3a und 3b näher er läuterte Struktur eine Reihe von parallel zu einer Aktuierungsrichtung in der MEMS-Ebene 142 angeordnete Anzahl von Elektrodenpaaren aufweisen, um eine Bewegung der Interak tionsstruktur entlang dieser Richtung in der MEMS-Ebene 14i zu bewirken. Ausführungsbeispiele sehen dabei optional zumindest eine zweite Reihe von Elektrodenpaaren vor, die parallel zu einer zweiten, hiervon verschiedenen Richtung angeordnet sind, um eine Bewe gung der Interaktionsstruktur 24 entlang einer weiteren Richtung zu bewirken. Es wird da rauf hingewiesen, dass die jeweilige Aktuierungsrichtung der aktiven Elemente mittels ge eigneter mechanischer Umlenkelemente, etwa Hebel oder Getriebe oder dergleichen auch umgelenkt werden kann. With reference to the active structure 26 of FIGS. 2, 3a, 3b, 6a and 6b, the electrode pairs, as well as, for example, the movable layer arrangements from FIG. 4, can be arranged in a row. For example, the structure explained in more detail in FIGS. 3a and 3b can have a number of pairs of electrodes arranged parallel to an actuation direction in the MEMS plane 14 2 in order to move the interaction structure along this direction in the MEMS plane 14i to effect. Embodiments optionally provide at least one second row of electrode pairs, which are arranged parallel to a second, different direction, in order to bring about a movement of the interaction structure 24 along a further direction. It is pointed out that the respective actuation direction of the active elements can also be deflected by means of suitable mechanical deflection elements such as levers or gears or the like.

So ist beispielsweise vorstellbar, dass ein oder mehrere weitere Teilaktuatoren in einem 90-Grad-Winkel zu den Teilaktuatoren 26a und 26b angeordnet sind, um zusätzlich zu einer Bewegung parallel zury-Richtung auch eine Bewegung parallel zurx-Richtung zu bewirken. For example, it is conceivable that one or more further partial actuators are arranged at a 90 degree angle to the partial actuators 26a and 26b in order to effect a movement parallel to the x direction in addition to a movement parallel to the y direction.

Fig. 6b zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausschnitts aus Fig. 6a, insbesondere im Bereich der mechanischen Verbindung zwischen den Koppelteilelemen ten 28a und 28b. Die aktive Struktur 26 ist beispielsweise in Übereinstimmung mit den Aus führungen zum MEMS 20 und den Figuren 3a und/oder 3b gebildet, wobei beispielhaft zwei gegenüberliegende Aktuierungseinrichtungen 26a und 26b angeordnet sind, die basierend auf unterschiedlichen Aktuierungssignalen eine Längenänderung in der jeweiligen Aktuie- rungseinrichtung 26a oder 26b bewirken können und mittels der mechanischen Kopplung damit auch eine Längenänderung oder Deformation in dem anderen Aktuierungsteil bewir ken können. FIG. 6b shows a schematic perspective illustration of a section from FIG. 6a, in particular in the area of the mechanical connection between the coupling part elements 28a and 28b. The active structure 26 is formed, for example, in accordance with the remarks on MEMS 20 and FIGS. 3a and / or 3b, with two opposite actuation devices 26a and 26b being arranged, which change the length of the respective actuation device 26a based on different actuation signals or 26b and by means of the mechanical coupling so that a change in length or deformation in the other actuation part can also cause.

Hierdurch kann ein zumindest nahezu lineares Auslenkungsverhalten durch die Verkopp lung von zwei gegeneinander wirkenden Muskeln bzw. Aktuierungseinrichtungen erhalten werden, was auch als ausgeglichenes (balanced) Verhalten bezeichnet werden kann, was ein lineares Verhalten zumindest annähert. In anderen Worten sind ein erstes und ein zwei tes aktiv auslenkbares Element 26a und 26b über ein Verbindungselement 28b miteinander verbunden. Diese Verbindung kann starr sein, um vorteilhaft ein lineares Verhalten des resultierenden aktiv auslenkbaren Elements, etwa am Ort des Koppelelements, zu ermöglichen. As a result, an at least almost linear deflection behavior can be obtained through the coupling of two muscles or actuation devices acting against one another, which can also be referred to as balanced behavior, which at least approximates a linear behavior. In other words, a first and a second actively deflectable element 26a and 26b are connected to one another via a connecting element 28b. This connection can be rigid in order to advantageously enable a linear behavior of the resulting actively deflectable element, for example at the location of the coupling element.

Eine derartige Konfiguration kann das nicht lineare Spannungs-Verschiebungs- Verhalten reduzieren oder vermindern, welches durch die elektrostatische Betätigung entsteht. Die ses Prinzip kann auch auf beliebige andere Aktuatoren angewandt werden. Es können asymmetrische Aktuatoren, etwa A-NED (asymmetrischer nanoskopischer elektrostati scher Drive/Antrieb) verwendet werden, die so angeordnet werden, dass zwei Muskeln eine Auslenkung in entgegengesetzte Richtungen bewirken. Auch symmetrische Aktoren, wie z. B. die beschriebenen balanced NED (BNED) oder BA-NED (balanced-asymmetric NED), die im Zusammenhang mit weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben werden, können genutzt werden. Für BNED kann beispielsweise die Spannung an den äußeren Elektroden in den beiden Muskeln umgekehrt gewählt werden. Das Gleiche funktioniert für einen BA- NED. Alternativ kann die Lage der Isolationsinseln in BA-NED verschieden gewählt werden, um die Auslenkungsrichtung des Aktors vorzugeben. Such a configuration can reduce or lessen the non-linear voltage-displacement behavior that results from electrostatic actuation. This principle can also be applied to any other actuators. Asymmetrical actuators such as A-NED (asymmetrical nanoscopic electrostatic drive) can be used, which are arranged so that two muscles cause a deflection in opposite directions. Symmetrical actuators such as B. the described balanced NED (BNED) or BA-NED (balanced-asymmetric NED), which are described in connection with further exemplary embodiments, can be used. For BNED, for example, the voltage on the external electrodes in the two muscles can be chosen to be reversed. The same works for a BA-NED. Alternatively, the position of the isolation islands in BA-NED can be selected differently in order to specify the direction of deflection of the actuator.

Zwischen der aktiven Struktur 26 und der Interaktionsstruktur 24 ist bevorzugt der Spalt 34 angeordnet, der im Zusammenhang mit der Fig. 2 als zumindest 1 pm betragend beschrie ben ist, wobei auch andere Werte hierfür wählbar sind. Beispielsweise kann das jeweilige Koppelteilelement aus der Ebene der Elektroden bzw. Finnen herausragen. Alternativ oder teilweise kann eine bevorzugt elektrisch isolierende mechanische Verbindungsschicht 84 den Spalt 34 ganz oder teilweise einstellen. Die Verbindungsschicht 84 kann beispielsweise Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid umfassen. The gap 34, which is described in connection with FIG. 2 as being at least 1 μm, is preferably arranged between the active structure 26 and the interaction structure 24, other values also being selectable for this. For example, the respective coupling part element can protrude from the plane of the electrodes or fins. Alternatively or partially, a preferably electrically insulating mechanical connecting layer 84 can set the gap 34 entirely or partially. The connection layer 84 may comprise silicon oxide, silicon nitride, or aluminum oxide, for example.

Fig. 7a zeigt eine schematische Aufsicht auf die Interaktionsstruktur 24 des MEMS 20, die über die Aufhängung 44i und 442 mit dem Substrat der Schicht 122 verbunden und daran aufgehängt ist. Die Aufhängungen 44i und 442 können beispielsweise Biegefederelemente umfassen, mittels derer die Interaktionsstruktur 24 elastisch mit der Schichtstruktur gekoppelt ist. Eine mechanische Kopplung der Interaktionsstruktur mit der Schichtstruktur kann höchstens eine gleiche Steifigkeit aufweisen wie die Steifigkeit der Interaktionsstruktur 24 selbst, ist bevorzugt jedoch weicher oder alternativ nicht ausgeführt. 7a shows a schematic plan view of the interaction structure 24 of the MEMS 20, which is connected to the substrate of the layer 12 2 via the suspension 44i and 44 2 and is suspended thereon. The suspensions 44i and 44 2 can, for example, spiral spring elements include, by means of which the interaction structure 24 is elastically coupled to the layer structure. A mechanical coupling of the interaction structure to the layer structure can have at most the same rigidity as the rigidity of the interaction structure 24 itself, but is preferably made softer or, alternatively, not implemented.

Die beweglichen Finnen 36i bis 3620 können sich dabei jeweils in durch das umliegende Substrat und die starren, gegenüber der Interaktionsstruktur 24 kontaktlos oder reibungs arm angeordneten Trennwände oder starren Finnen 38 definierten Teilkavitäten bewegen. Die Finnenstrukturen 36i bis 3620 der Interaktionsstruktur können somit in den Teilkavitäten 16a bis 16t beweglich angeordnet sein. Fig. 7a zeigt beispielsweise einen unausgelenkten Zustand des MEMS 20. The movable fins 36i to 3620 can each move in partial cavities defined by the surrounding substrate and the rigid partition walls or rigid fins 38, which are arranged in a contactless or low-friction manner with respect to the interaction structure 24. The fin structures 36i to 3620 of the interaction structure can thus be movably arranged in the partial cavities 16a to 16t. 7a shows an undeflected state of the MEMS 20, for example.

Fig. 7b zeigt eine schematische Aufsicht auf die Interaktionsstruktur 24 in einem Zustand, in welchem die Interaktionsstruktur 24 entlang positiver y-Richtung ausgelenkt ist, so dass ein erster Bereich 16ai einer Teilkavität 16a vergrößert und ein zugehöriger anderer Teil 16a2 der Teilkavität 16a verkleinert ist, was mit einem Fluidstrom kausal Zusammenhängen kann. 7b shows a schematic plan view of the interaction structure 24 in a state in which the interaction structure 24 is deflected along the positive y-direction, so that a first area 16ai of a partial cavity 16a is enlarged and an associated other part 16a 2 of the partial cavity 16a is reduced what can be causally related to a fluid flow.

Fig. 7c zeigt eine schematische Aufsicht auf die Interaktionsstruktur 24 aus Fig. 7a, die im Vergleich zur Fig. 7b entlang der gegenüberliegenden negativen y-Richtung ausgelenkt ist, womit beispielsweise durch die Bewegung des Elements 36i eine Veränderung der Volu mina 16ai und 16a2 bewirkt wird, die ebenfalls mit dem Volumenstrom kausal Zusammen hängen kann. Fig. 7c shows a schematic plan view of the interaction structure 24 of FIG. 7a, which is deflected as compared to the Fig. 7b along the opposite negative y-direction, thus for example by the movement of the element 36i a change of the volumes involved 16AI and 16a 2 which can also be causally related to the volume flow.

Durch Koppeln der Elemente 36 untereinander mittels des Verbindungselements 42 kann eine gleichmäßige Veränderung in den Teilkavitäten unter Berücksichtigung der gleich oder voneinander verschieden eingestellten Größen der Teilkavitäten, welche durch Positionierung der Elemente 36 einerseits und der Elemente 38 andererseits gewählt werden kann, erhalten. By coupling the elements 36 to one another by means of the connecting element 42, a uniform change in the sub-cavities can be obtained, taking into account the sizes of the sub-cavities set to be the same or different from one another, which can be selected by positioning the elements 36 on the one hand and the elements 38 on the other.

In anderen Worten zeigen die Fig. 7a bis 7c die Auslenkung des Widerstandselements 24 ausgehend von einer Ruhelage in Fig. 7a in eine erste Richtung (+y) in Fig. 7b und in eine zweite Richtung (-y) in Fig. 7c. Die Verkrümmung der Aufhängungen 44i und 442 ist eben falls dargestellt. In Ausführungsbeispielen kann die Geometrie der Aufhängung von dem Gezeigten abweichen. Die Geometrie kann beispielsweise dachartig, wellenförmig oder s- förmig sein. Die Ausgestaltung kann basierend auf der jeweiligen Anwendung gewählt werden, kann aber basierend auf Steifigkeitseigenschaften oder dergleichen einen entscheidenden Einfluss auf die resultierende Resonanzfrequenz des bewegten Systems haben. Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Widerstandselement 24 ohne die gezeigten Aufhängungen 44i und 442. Die Fig. 7a und 7c zeigen weiterhin, dass durch die bewegten Finnen 36 und starre Finnen 38 Kavitäten 16a bis 16t, 16ai bis 16t2 gebildet sind. Die Länge der bewegten Finnen 36 kann so bemessen sein, dass der Abstand zwischen dem freien Ende der Finnen 36 und dem umgebenden Substrat 12a möglichst gering ist. Der Abstand ist dabei so gewählt, dass der Austausch von Fluid zwischen den Kavitäten 16ai und 16a2 oder 16ti und 16t2 kaum oder nicht stattfinden, das bedeutet, dass fluidische Verluste gering sind. In anderen Worten und im Zusammenhang mit dem Ausführungsbei spiel eines MEMS-Lautsprechers, das mittels der hierin gezeigten MEMS implementiert wird, kann an dieser Stelle ein akustischer Kurzschluss vermieden werden. In other words, FIGS. 7a to 7c show the deflection of the resistance element 24 starting from a rest position in FIG. 7a in a first direction (+ y) in FIG. 7b and in a second direction (-y) in FIG. 7c. The curvature of the suspensions 44i and 44 2 is also shown if. In exemplary embodiments, the geometry of the suspension can differ from what is shown. The geometry can be, for example, roof-like, wavy or s- be shaped. The configuration can be selected based on the respective application, but can have a decisive influence on the resulting resonance frequency of the moving system based on stiffness properties or the like. Another exemplary embodiment relates to a resistance element 24 without the suspensions 44i and 44 2 shown . FIGS. 7a and 7c further show that cavities 16a to 16t, 16ai to 16t 2 are formed by the moving fins 36 and rigid fins 38. The length of the moving fins 36 can be dimensioned such that the distance between the free end of the fins 36 and the surrounding substrate 12a is as small as possible. The distance is chosen so that the exchange of fluid between the cavities 16ai and 16a 2 or 16ti and 16t 2 hardly or not take place, which means that fluidic losses are low. In other words and in connection with the exemplary embodiment of a MEMS loudspeaker that is implemented by means of the MEMS shown here, an acoustic short circuit can be avoided at this point.

Die Fig. 7d bis 7f zeigen die Interaktionsstruktur 24 aus den Fig. 7a, 7b und 7c in korrespondierenden Zuständen, wobei zusätzlich Gruppen 18a und 18b von Öffnungen dargestellt sind. Eine erste Gruppe 18a von Öffnungen kann beispielsweise in einem Deckelwafer und eine andere Gruppe 18b in einem Bodenwafer des MEMS 20 vorgesehen sein oder andersherum. Hierdurch können unterschiedliche Teilkavitäten 16ai bis 16L bzw. 16a2 bis 16t2mit unterschiedlichen Seiten des MEMS verbunden sein. 7d to 7f show the interaction structure 24 from FIGS. 7a, 7b and 7c in corresponding states, groups 18a and 18b of openings being additionally shown. A first group 18a of openings can be provided, for example, in a top wafer and another group 18b in a bottom wafer of the MEMS 20, or vice versa. As a result, different sub-cavities 16ai to 16L or 16a 2 to 16t 2 can be connected to different sides of the MEMS.

In der in Fig. 7e dargestellten und mit Fig. 7b übereinstimmenden Positionierung kann somit Fluid aus den Öffnungen der Gruppe 18b herausbewegt werden und/oder durch Öffnungen der Gruppe 18a hineinbewegt werden, was auch durch die Anordnung von Ventilstrukturen beeinflusst werden kann. In the positioning shown in FIG. 7e and corresponding to FIG. 7b, fluid can thus be moved out of the openings in group 18b and / or moved in through openings in group 18a, which can also be influenced by the arrangement of valve structures.

In Fig. 7f ist eine gegenläufige Konfiguration zu sehen, in der in Übereinstimmung mit der Fig. 7c die Teilkavitäten, welche mit „1“ indiziert sind, verkleinert sind, so dass Fluid aus den Öffnungen der Gruppe 18a herausbewegt wird. In FIG. 7f, an opposite configuration can be seen in which, in accordance with FIG. 7c, the partial cavities, which are indicated with “1”, are reduced so that fluid is moved out of the openings of group 18a.

Wie es anhand der Fig. 7b bis 7f gezeigt ist, können unterschiedliche Teilkavitätsteile, etwa der Teilkavitätsteil 16ai oder 16ti verglichen mit Teilkavitätsteilen 16a2 oder 16t2 mit unterschiedlichen Öffnungen fluidisch gekoppelt sein, wobei die Öffnungen einzeln oder in Grup pen mit der Umgebung 22 gekoppelt sein können bzw. unterschiedlichen Seiten hiervon. Die Finnenstrukturen können Teilkavitäten in unterschiedliche Teilkavitätsteile trennen, wobei dies nicht notwendigerweise hermetisch dicht bedeutet, sondern unter Vermeidung eines fluidischen Kurzschlusses eine Separierung bewirken kann. Die Volumina der Teilkavitätsteile können jeweils komplementär zueinander basierend auf der Bewegung der Interaktionsstruktur veränderlich sein. As shown with reference to FIGS. 7b to 7f, different partial cavity parts, for example the partial cavity part 16ai or 16ti compared to partial cavity parts 16a 2 or 16t 2 with different openings, can be fluidically coupled, the openings being coupled individually or in groups to the environment 22 can be or different sides of it. The fin structures can separate partial cavities into different partial cavity parts, this not necessarily meaning hermetically sealed, but rather can bring about a separation while avoiding a fluidic short circuit. The volumes of the partial cavity parts can each be variable in a complementary manner to one another based on the movement of the interaction structure.

Die Öffnungen der Gruppen 18a und 18b können ganz oder teilweise ausgehend von der Teilkavität senkrecht zu der Ebenenrichtung, das bedeutet, entlang positiver oder negativer z-Richtung angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können Öffnungen in der MEMS- Ebene 122 bzw. der Ebene 142 vorgesehen sein. The openings of groups 18a and 18b can be wholly or partially arranged starting from the partial cavity perpendicular to the plane direction, that is, along the positive or negative z-direction. As an alternative or in addition, openings can be provided in the MEMS level 12 2 or the level 14 2 .

Es sind ebenfalls Kombinationen vorstellbar, gemäß derer ein seitlicher Auslass aus den Teilkavitätsteilen vorgesehen ist, wie es beispielsweise in Fig. 7g dargestellt ist und diese seitlichen Auslässe in unterschiedliche Richtungen entlang der z-Achse gelenkt werden, so dass analog zu den Fig. 7d bis 7f unterschiedliche Teilkavitätsteile mit einer Oberseite oder Unterseite verbunden sind, wobei eine entsprechende Verbindung des Teilkavitätsteils, etwa des Teilkavitätsteils 16ai seitlich, innerhalb der Ebene 14i erfolgen kann. Das bedeu tet, nach einem seitlichen Auslass oder Einlass in der Schicht 122 kann eine Richtungsum- lenkung der fluidischen Strömung erfolgen, so dass in der MEMS-Ebene 14i angeordnete MEMS-Öffnungen der Gruppen 18a und 18b mit MEMS-Öffnungen, Deckelschichten, etwa Schicht 12i oder 124 der Schichtstruktur 12 entlang einer Richtung senkrecht zu der Ebe nenrichtung, d. h., entlang z, fluidisch verbunden sind. Combinations are also conceivable, according to which a lateral outlet from the partial cavity parts is provided, as is shown, for example, in FIG 7f different partial cavity parts are connected to an upper side or underside, wherein a corresponding connection of the partial cavity part, for example the partial cavity part 16ai laterally, can take place within the plane 14i. This means that after a lateral outlet or inlet in the layer 12 2 , the direction of the fluidic flow can be deflected so that MEMS openings of the groups 18a and 18b with MEMS openings, cover layers, for example Layer 12i or 124 of the layer structure 12 are fluidically connected along a direction perpendicular to the plane direction, ie, along z.

In anderen Worten können durch die Geometrie des passiven Elements 24 Kavitäten entstehen, insbesondere können in den durch die starren Finnenstrukturen definierten Teilkavitäten Teilkavitätsteile durch die Geometrie oder bewegten Finnen des Elements 24 de finiert werden. Die entstehenden Teilkavitätsteile sind im Inneren des Bauelements so von einander getrennt, dass entweder kein oder nur ein sehr geringer Fluidaustausch zwischen den Teilkavitätsteilen stattfinden kann. Die Teilkavitätsteile können durch Öffnungen 18a und 18b in dem Boden- und Deckelwafer nach außen verbunden werden. Wenn das pas sive Element 24 verschoben wird, wird ein Fluid durch Öffnungen auf einer Seite in die Kavität befördert und auf der anderen Seite herausbefördert. In einem Ausführungsbeispiel, dem eines Lautsprechers, wird durch diese Bewegung des passiven Elements ein Schalldruck erzeugt. Es ist ebenso vorstellbar, eine Pumpenwirkung zu erzeugen. Die Aktuierung des Widerstandselements 24 und anderer passiver Elemente kann über die auslenkbaren Elemente 26 der Device-Ebene 142 erfolgen. Es können beliebige auslenkbare Elemente verwendet werden, wie beispielsweise hierin beschriebene Mikromuskeln oder ANED- Muskeln. Da die Device-Ebene ohne passive Elemente zur mechanischen fluidischen In teraktion ausgeführt werden kann oder einen vernachlässigbaren Anteil hierzu aufweist, kann diese vollständig mit aktiven Elementen gefüllt werden. Somit können relativ viel Ele mente sehr dicht gepackt platziert werden. Dies ermöglicht das Anpassen der aktiven Ele mente auf die notwendige mechanische Wirkung, welche dann durch das Widerstandsele ment 24 erreicht wird. Die Übertragung der mechanischen Wirkung zwischen der aktiven Ebene und der passiven Ebene erfolgt über die feste Verbindung zwischen dem Device wafer und dem Handlingwafer, den Elementen 24 und 26, die nach der Fertigung bestehen bleibt oder nachträglich gefertigt wird. In other words, cavities can arise through the geometry of the passive element 24; in particular, in the partial cavities defined by the rigid fin structures, partial cavity parts can be defined by the geometry or moving fins of the element 24. The resulting partial cavity parts are separated from one another in the interior of the component in such a way that either no or only a very small fluid exchange can take place between the partial cavity parts. The partial cavity parts can be connected to the outside through openings 18a and 18b in the bottom and cover wafer. When the passive element 24 is displaced, a fluid is conveyed through openings on one side into the cavity and conveyed out on the other side. In one embodiment, that of a loudspeaker, this movement of the passive element generates a sound pressure. It is also conceivable to create a pumping effect. The actuation of the resistance element 24 and other passive elements can take place via the deflectable elements 26 of the device level 14 2 . Any deflectable element can be used such as micromuscles or ANED muscles described herein. Since the device level can be designed without passive elements for mechanical fluidic interaction or has a negligible proportion of this, it can be completely filled with active elements. This means that a relatively large number of elements can be placed very densely packed. This makes it possible to adapt the active elements to the necessary mechanical effect, which is then achieved by the resistance element 24. The transmission of the mechanical effect between the active plane and the passive plane takes place via the fixed connection between the device wafer and the handling wafer, the elements 24 and 26, which remains after production or is subsequently produced.

Die in Fig. 7g dargestellte alternative Ausführungsform von Öffnungen, die die Kavitäten mit dem umgebenen Fluid verbinden, kann dabei so ausgeführt werden, dass Öffnungen 18'a und 18’b so im Strukturwafer angeordnet werden, dass eine Verbindung zu den Öff nungen 18a und 18b aus den Fig. 7b bis 7f des Boden- oder Handlingwafers ermöglicht ist. Die Öffnungen können insofern so im Strukturwafer angeordnet sein, dass die Öffnungen mit einer Ober- oder Unterseite fluidisch verbunden sind. Daraus ergibt sich ein weiterer Vorteil durch die Trennung der Funktionen in zwei Ebenen. Durch die zusätzlichen Ebenen entstehen neue Möglichkeiten der Fluidführung, etwa Luftführung, die ein Übereinanderliegen der Auslassöffnungen der beiden Chipseiten erlauben. Für diesen Zweck können kurze Kanäle, die Öffnungen 18’a und 18’b, in der die Deviceebene in der Strukturebene so gelegt werden, die den Fluidstrom zu den Auslassöffnungen führen (in diesem Fall Luft). Dies führt dazu, dass die Auslassöffnungen dichter gepackt werden können, da die Auslassöffnungen ein begrenzender Faktor der Packungsdichte der passiven schallerzeugenden Elemente sein können, so dass durch diesen Ansatz eine Erhöhung der Packungsdichte der schall erzeugenden Elemente erreicht werden kann. The alternative embodiment shown in FIG. 7g of openings which connect the cavities to the surrounding fluid can be designed in such a way that openings 18'a and 18'b are arranged in the structural wafer in such a way that a connection to the openings 18a and 18b from FIGS. 7b to 7f of the bottom or handling wafer is made possible. The openings can be arranged in the structural wafer in such a way that the openings are fluidically connected to an upper or lower side. This results in a further advantage by separating the functions on two levels. The additional levels create new possibilities for fluid guidance, such as air guidance, which allow the outlet openings of the two chip sides to lie one on top of the other. For this purpose, short channels, openings 18’a and 18’b, in which the device level are placed in the structural level, can lead the fluid flow to the outlet openings (in this case air). This means that the outlet openings can be packed more densely, since the outlet openings can be a limiting factor in the packing density of the passive sound-generating elements, so that this approach can achieve an increase in the packing density of the sound-generating elements.

Die Fig. 8a bis 8c zeigen eine schematische perspektivische Aufsicht auf das MEMS 20 in der Ebene 142, so dass die Schicht 12a und die aktive Struktur 26 exemplarisch dargestellt ist. Die Aktuatorteile 26a und 26b können beispielsweise mit mehr als einer der Aktuator- Reihen 861 bis 865, die nebeneinander entlang der x-Richtung angeordnet sind, und mög licherweise mechanisch miteinander gekoppelt sind oder sogar durchgehende Elektroden bilden, wie es bspw. in Fig. 3c dargestellt ist, ausgeführt sein. Beispielhaft sind 5 Aktuator reihen 861 bis 865 vorgesehen, wobei eine andere beliebige Anzahl von zumindest 1 , zu mindest 2, zumindest 3, zumindest 4, zumindest 6, etwa 10 oder dergleichen vorgesehen sein kann. Es ist möglich, jedoch nicht notwendig, dass die Aktuatorteile 26a und 26b sym metrisch zueinander gebildet sind. 8a to 8c show a schematic perspective top view of the MEMS 20 in the plane 14 2 , so that the layer 12a and the active structure 26 are shown by way of example. The actuator parts 26a and 26b can, for example, have more than one of the actuator rows 86 1 to 86 5 , which are arranged next to one another along the x-direction, and possibly mechanically coupled to one another or even form continuous electrodes, as shown, for example, in FIG 3c is shown. By way of example, 5 rows of actuators 86 1 to 86 5 are provided, with any other number of at least 1, at least 2, at least 3, at least 4, at least 6, approximately 10 or the like being provided can be. It is possible, but not necessary, for the actuator parts 26a and 26b to be formed symmetrically with respect to one another.

In Fig. 8a ist ein neutraler, d. h., unausgelenkter Zustand der aktiven Struktur 26 gezeigt, während Fig. 8b einen Zustand zeigt, in welchem eine Ausdehnung des Aktuatorteils 26b verkürzt ist und korrespondierend der Aktuatorteil 26a verlangt ist, etwa, indem der Aktua torteil 26b aktiviert ist. Hierdurch kann eine Bewegung des Koppelteilelements 28b entlang positiver y-Richtung erhalten werden. In Fig. 8a a neutral, i.e. That is, the undeflected state of the active structure 26 is shown, while FIG. 8b shows a state in which an expansion of the actuator part 26b is shortened and the actuator part 26a is correspondingly required, for example by the actuator part 26b being activated. As a result, a movement of the coupling part element 28b along the positive y-direction can be obtained.

Fig. 8c zeigt einen zu Fig. 8d komplementären Zustand, in welchem das Koppelteilelement 28b gegenüber der Fig. 8a in negative y-Richtung bewegt ist, was beispielsweise durch Aktuierung des Aktuatorteils 26a erhalten werden kann. Unabhängig hiervon kann in der Schicht 123 die Anordnung von fluidischen Kanälen 881 bis 88n vorgesehen sein, die bei spielsweise und unter Bezugnahme auf die Fig. 7g die Öffnungen 18a und/oder 18b mit den Öffnungen 18’a bzw. 18’b fluidisch verbinden können. FIG. 8c shows a state complementary to FIG. 8d, in which the coupling part element 28b is moved in the negative y-direction compared to FIG. 8a, which can be obtained, for example, by actuating the actuator part 26a. Independently of this, the arrangement of fluidic channels 88 1 to 88 n can be provided in the layer 12 3 , which for example and with reference to FIG can connect fluidically.

Auch in der Ausgestaltung gemäß den Fig. 8a bis 8c kann das MEMS zumindest einen ersten Aktuator zum Umsetzen eines ersten Aktuierungssignals und einen zweiten Aktuator zum Umsetzen eines zweiten Aktuisierungssignals aufweisen. In the embodiment according to FIGS. 8a to 8c, too, the MEMS can have at least one first actuator for converting a first actuation signal and a second actuator for converting a second actuation signal.

In den Fig. 8a bis 8c ist dargestellt, dass zwei zueinander spiegelsymmetrisch aufgebaute auslenkbare Elemente 26a und 26b, die gegenüber einer Mittellinie gegenüberliegend an geordnet sein können, was einen balancierten oder ausgeglichenen (balanced) Muskel im plementieren kann. Eine weitere Möglichkeit eines balanced Muskels bietet die Wahl der Muskelzellgeometrie. Hierin beschriebene Ausführungsbeispiele beziehen sich darauf, ak tiv auslenkbare Elemente zu schaffen, die eine hohe Linearität aufweisen. In FIGS. 8a to 8c it is shown that two deflectable elements 26a and 26b constructed mirror-symmetrically to one another, which can be arranged opposite to a center line, which can implement a balanced muscle. Another possibility of a balanced muscle is the choice of muscle cell geometry. Embodiments described herein relate to actively creating deflectable elements that have a high level of linearity.

Die Geometrie eines auslenkbaren aktiven Elements bestimmt seine Wirkungsweise und - richtung. Durch die Kombination von verschiedenen, mindestens zwei, aber auch mehr Ge ometrien können verschiedene Wirkungsrichtungen innerhalb eines Muskels oder auslenk baren Elements implementiert werden. The geometry of a deflectable active element determines its mode of action and direction. By combining different, at least two, but also more geometries, different directions of action can be implemented within a muscle or deflectable element.

In anderen Worten zeigen die Fig. 8a bis 8c die Auslenkung des auslenkbaren Elements 26 bestehend aus einem ersten und einem zweiten auslenkbaren Element 26a und 26b. In einem ersten Zeitintervall, welches in Fig. 8b dargestellt ist, erfolgt die Auslenkung in eine erste Richtung (+y) durch Verkleinerung des Werts für hgap aus Fig. 3a oder 3b im verform baren Element 26b. In einem zweiten Zeitintervall, das dem ersten Zeitintervall folgen oder vorangehen kann, erfolgt die Auslenkung in eine zweite Richtung (-y) durch Verkleinerung des Werts für hgap im auslenkbaren Element 26a und infolgedessen eine Vergrößerung für hgap im verformbaren Element 26b. In other words, FIGS. 8a to 8c show the deflection of the deflectable element 26 consisting of a first and a second deflectable element 26a and 26b. In a first time interval, which is shown in FIG. 8b, the deflection takes place in a first direction (+ y) by reducing the value for h gap from Fig. 3a or 3b in the deformable element 26b. In a second time interval, which can follow or precede the first time interval, the deflection in a second direction (-y) takes place by reducing the value for h gap in deflectable element 26a and consequently increasing h gap in deformable element 26b.

Fig. 9a zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Interaktionsstruktur 24‘ gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Interaktionsstruktur 24‘ kann alternativ oder zusätzlich zur Inter aktionsstruktur 24 in einem hierin beschriebenen MEMS vorgesehen sein, etwa die MEMS 10, 20 und/oder 40. 9a shows a schematic plan view of an interaction structure 24 according to an exemplary embodiment. The interaction structure 24 ‘can be provided as an alternative or in addition to the interaction structure 24 in a MEMS described herein, for example the MEMS 10, 20 and / or 40.

Fig. 9b zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der Interaktionsstruktur 24' aus Fig. 9a. FIG. 9b shows a schematic perspective view of the interaction structure 24 'from FIG. 9a.

Während andere Interaktionsstrukturen so beschrieben sind, dass feste Finnen mit dem Substrat verbunden sind, gegen die sich die Interaktionsstruktur bewegt, kann die Interak tionsstruktur 24‘ eine Vielzahl von Platten- oder Finnenelementen aufweisen, die parallel zueinander in der MEMS-Ebene 14i und senkrecht hierzu orientiert angeordnet sind und in gegenüberliegenden Randbereichen mit einem MEMS-Substrat verbunden sind. Alternativ können Plattenelemente oder Finnenelemente 92 gruppenweise und paarweise alternie rend mit unterschiedlichen Aktuatorteilen verbunden sein. So können beispielsweise meh rere Aktuatoren der Aktuatorteile vorgesehen sein. So kann eine erste Gruppe 92a von Plattenelementen 92 abwechselnd mit Plattenelementen 92 einer zweiten Gruppe 92b an geordnet sein. Plattenelemente 92a und 92b einer jeweiligen Gruppe können einzeln oder gemeinsam über vereinfacht dargestellte Aktuatoren 94a bzw. 94b aktuiert werden, welche wiederum einen oder mehrere Teilaktuatoren 26a und 26b aufweisen können. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist zumindest einer der Aktuatoren 94 die Teilaktuatoren 26a und 26b auf. Mehrere Aktuatoren oder Muskel können wiederum einzeln oder gemein sam über Verbindungsstege 96ai, 96a2 bzw. 96bi, 96b2 gruppenweise oder global mitei nander antreiben. Dies erlaubt die Anordnung einer oder mehrerer Aktuatoren. Die Kop pelteilelemente oder Plattenelemente 94a 1 bis 94ae einerseits oder 94bi bis 94be stellen in manchen Ausgestaltungen eine vereinfachte Ansicht der Aktoren 26a und 26b dar. Die be schriebenen Plattenelemente können somit Aktoren bereitstellen, die ausgebildet sing, um die Finnengruppen 92a/92b über Koppelstangen 96 zu aktuieren. Diese Konfiguration ermöglicht es, die Interaktionsstruktur 24' so auszugestalten, dass eine Vielzahl von Finnenelementen 92 angeordnet ist, die parallel zueinander in der MEMS- Ebene 14i angeordnet sein können, zumindest zeitweise in einem bestimmten, etwa unak- tuierten Zustand. Die Finnenelemente können senkrecht zu der MEMS-Ebene 14i orientiert angeordnet sein. Die Finnenelemente 92 können gruppenweise mittels Verbindungselemente 94 und/oder 96 mechanisch miteinander zu Finnengruppen gekoppelt sein. While other interaction structures are described in such a way that fixed fins are connected to the substrate, against which the interaction structure moves, the interaction structure 24 ′ can have a plurality of plate or fin elements which are parallel to one another in the MEMS plane 14i and perpendicular thereto are arranged oriented and are connected to a MEMS substrate in opposite edge regions. Alternatively, plate elements or fin elements 92 can be connected to different actuator parts in groups and alternately in pairs. For example, several actuators of the actuator parts can be provided. Thus, a first group 92a of plate elements 92 can be arranged alternately with plate elements 92 of a second group 92b. Plate elements 92a and 92b of a respective group can be actuated individually or jointly via actuators 94a and 94b, which are shown in simplified form and which in turn can have one or more partial actuators 26a and 26b. In the exemplary embodiment shown, at least one of the actuators 94 has the partial actuators 26a and 26b. Several actuators or muscles can in turn drive individually or jointly via connecting webs 96ai, 96a 2 or 96bi, 96b 2 in groups or globally with one another. This allows the arrangement of one or more actuators. The coupling part elements or plate elements 94a 1 to 94ae on the one hand or 94bi to 94be represent a simplified view of the actuators 26a and 26b in some configurations to actuate. This configuration makes it possible to design the interaction structure 24 'in such a way that a multiplicity of fin elements 92 are arranged, which can be arranged parallel to one another in the MEMS plane 14i, at least temporarily in a certain, for example, inactive state. The fin elements can be arranged oriented perpendicular to the MEMS plane 14i. The fin elements 92 can be mechanically coupled to one another in groups by means of connecting elements 94 and / or 96 to form fin groups.

Die unterschiedlichen Finnengruppen 92a und 92b können relativ zueinander auslenkbar sein, was den erforderlichen Hub zum Erreichen eines Mindestabstands zwischen Finnen elementen gegenüber den starren Finnen 38 reduzieren kann. The different fin groups 92a and 92b can be deflected relative to one another, which can reduce the stroke required to achieve a minimum distance between fin elements compared to the rigid fins 38.

So kann beispielsweise vorgesehen sein, um Finnenelemente der Finnengruppe 92a und Finnenelemente der Finnengruppe 92b, deren Elemente benachbart zueinander und alternierend angeordnet sein können, gegenläufig zueinander auszulenken. For example, provision can be made to deflect fin elements of fin group 92a and fin elements of fin group 92b, the elements of which can be arranged adjacent to one another and alternately, in opposite directions.

Fig. 9c zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausschnitts aus Fig. 9a und 9b, in welchem erkennbar ist, dass die Verbindungsstege 96a mit Finnenelementen der Gruppe 92a mechanisch fest verbunden sind, während Verbindungsstege 96b mit Finnen elementen der Gruppe 92b mechanisch verbunden sind. Der Verbindungssteg 96bi wird beispielsweise über das Koppelteilelement 94bs zumindest teilweise angetrieben, während der Verbindungssteg 96ai über das Koppelteilelement 94ae zumindest teilweise angetrie ben wird, wobei auch mehrere Koppelteilelemente für den Antrieb eingesetzt werden kön nen, wie es beschrieben ist. Für die mechanische Verbindung können unterschiedliche Ebenen der Strukturelemente vorgesehen sein, so dass die entsprechenden Bewegungen aneinander vorbeilaufen können. Insbesondere sind die Verbindungsstege 96ai und 96bi beweglich zueinander angeordnet. Die Verbindungsstege 96ai und 96bi sind teilweise aus geblendet, um eine bessere Darstellung zu ermöglichen. 9c shows a schematic perspective view of a section from FIGS. 9a and 9b, in which it can be seen that the connecting webs 96a are mechanically firmly connected to fin elements of group 92a, while connecting webs 96b are mechanically connected to fin elements of group 92b. The connecting web 96bi is at least partially driven, for example, via the coupling part element 94bs, while the connecting web 96ai is at least partially driven via the coupling part element 94ae, several coupling part elements also being able to be used for the drive, as described. Different levels of the structural elements can be provided for the mechanical connection, so that the corresponding movements can run past one another. In particular, the connecting webs 96ai and 96bi are movably arranged with respect to one another. The connecting webs 96ai and 96bi are partially masked out in order to enable a better representation.

Fig. 9d zeigt eine schematische Aufsicht auf einen Teil der Interaktionsstruktur 24‘. Die Verbindungsstege 96ai, 96bi und 96 b2 können über Koppelstellen 98 mit den Finnenelemen ten 92ai bis 92a§ der Gruppe 92a oder den Finnenelementen 92bi bis 92bs der Finnen gruppe 92b mechanisch fest verbunden sein. Die Aktuatoren oder Gruppen hiervon 94a und 94b sind bspw. Muskelgruppen. Eine solche Gruppe entspricht bspw. der der in der Fig. 8a-c dargestellten Anordnung: zwei gegeneinander arbeitende Muskelgruppen (balan- ced) bewegen ein Koppelelement 28. In Fig. 9a-b sind nun mehrere dieser Muskelgruppen vereinfacht dargestellt und diese ziehen gemeinsam an den Verbindungsstegen 96. In anderen Worten zeigen Fig. 9a bis 9d ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein alternatives passives Element 24‘ als elastische Finnen oder Balken ausgeführt ist. Dabei sind diese Finnen oder Balken 92a, und 92b, mit i1 ,... , N mit N>2, an einem oder beiden Enden mit dem umgebenden Substrat verbunden. In einem besonders bevorzugten Aus führungsbeispiel ist das passive Element weiter mit dem umgebenden Substrat verbunden. Dadurch wird der Summenquerschnitt der akustischen Kurzschlüsse wesentlich reduziert. Das auslenkbare Element kann auf mehrere Baugruppen 94a und 94b aufgeteilt bezie hungsweise verteilt werden und lenkt die in der Ebene auslenkbaren Elemente beziehungs weise Finnenelemente oder Plattenelemente über angeordnete Koppelstangen beziehungsweise Verbindungsstege in die positive oder negative y-Richtung aus. Die in diesem Ausführungsbeispiel offenbarten auslenkbaren Elemente 94a beziehungsweise 94b umfassen beispielhaft die hierin beschriebenen muskelartigen auslenkbaren Elemente oder Ak tuatoren oder andere hierin beschriebene Aktuatoren, wozu auch die beweglichen Schicht anordnungen des zweiten Aspekts gehören. Andere Antriebsarten sind ebenfalls möglich. Die Auslenkung der Koppelstangen wird auf die passiven Elemente, die Plattenelemente, übertragen. Es existieren jeweils zwei Gruppen von auslenkbaren Elementen (Aktuatoren) von passiven Elementen (Plattenelemente) und von Koppelstangen (Verbindungsstege), die beispielhaft mit dem Buchstaben a für eine Gruppe A und dem Buchstaben b für eine Gruppe B bezeichnet sind. Die Gruppen A und B können stets gegeneinander ausgelenkt werden, um das Fluid zwischen den passiven Elementen mit einer hohen bis maximalen Effizienz zu komprimieren. Wenn Gruppe A sich in die positive y-Richtung verschiebt, lenkt sich die Gruppe B in die negative y-Richtung aus. Die Verbindung der Koppelstangen 53a und 53b in der Ebene der auslenkbaren Elemente wird durch eine kraftschlüssige Verbin dung zu den passiven Elementen der passenden Gruppe realisiert. An manchen Stellen kann eine zusätzliche Verbindung 102 (siehe Fig. 9c) vorgesehen sein, wobei der Kraft schluss von der unterbrochenen Koppelstange auf das passive Element übertragen werden kann. Das passive Element kann die Kraft auf die Fortsetzung der jeweiligen Koppelstange übertragen, das bedeutet, zwischen den Elementen 102 und 104 kann eine Kraftübertragung über das Plattenelement erfolgen, so dass die Koppelstange bereichsweise substitu iert werden kann. Damit können Unterbrechungen der Koppelstange in der Ebene der auslenkbaren Elemente ermöglicht werden. Außerdem kann sich die kraftschlüssige Verbindung zwischen Koppelstange und Plattenelement außermittig auf den passiven Elementen, den Plattenelementen, befinden, was in einer Übersetzung einer geringen Auslenkung am Kraftangriffspunkt zu einer wesentlich größeren Auslenkung der Balkenmitte resultiert, siehe Fig. 9d. Im Nachfolgenden wird auf eine alternativen Antriebsauslenkung einer Interaktionsstruktur Bezug genommen, die auf dem sogenannten Stator-Shuttle-Prinzip beruht. 9d shows a schematic plan view of part of the interaction structure 24 '. The connecting webs 96ai, 96bi and 96b2 can be mechanically firmly connected via coupling points 98 to the fin elements 92ai to 92a§ of the group 92a or the fin elements 92bi to 92bs of the fin group 92b. The actuators or groups thereof 94a and 94b are, for example, muscle groups. Such a group corresponds, for example, to the arrangement shown in FIGS. 8a-c: two muscle groups working against one another (balanced) move a coupling element 28. In FIGS. 9a-b, several of these muscle groups are now shown in simplified form and they pull together the connecting webs 96. In other words, FIGS. 9a to 9d show a further exemplary embodiment in which an alternative passive element 24 'is designed as an elastic fins or bars. These fins or bars 92a and 92b, with i1,..., N with N> 2, are connected at one or both ends to the surrounding substrate. In a particularly preferred exemplary embodiment, the passive element is further connected to the surrounding substrate. This significantly reduces the total cross-section of the acoustic short circuits. The deflectable element can be divided or distributed over several assemblies 94a and 94b and deflects the elements deflectable in the plane or fin elements or plate elements via arranged coupling rods or connecting webs in the positive or negative y-direction. The deflectable elements 94a and 94b disclosed in this exemplary embodiment include, by way of example, the muscle-like deflectable elements or actuators or other actuators described herein, including the movable layer arrangements of the second aspect. Other types of drive are also possible. The deflection of the coupling rods is transferred to the passive elements, the plate elements. There are two groups of deflectable elements (actuators) of passive elements (plate elements) and of coupling rods (connecting webs), which are designated by way of example with the letter a for a group A and the letter b for a group B. The groups A and B can always be deflected against each other in order to compress the fluid between the passive elements with a high to maximum efficiency. When group A moves in the positive y-direction, group B moves in the negative y-direction. The connection of the coupling rods 53a and 53b in the plane of the deflectable elements is realized by a non-positive connection to the passive elements of the appropriate group. At some points, an additional connection 102 (see FIG. 9c) can be provided, the frictional connection being able to be transmitted from the interrupted coupling rod to the passive element. The passive element can transmit the force to the continuation of the respective coupling rod, that is, between the elements 102 and 104 a force can be transmitted via the plate element, so that the coupling rod can be substituted in certain areas. This allows interruptions in the coupling rod in the plane of the deflectable elements. In addition, the non-positive connection between the coupling rod and the plate element can be off-center on the passive elements, the plate elements, which results in a translation of a small deflection at the point of force application to a significantly larger deflection of the center of the beam, see FIG. 9d. In the following, reference is made to an alternative drive deflection of an interaction structure based on the so-called stator shuttle principle.

In Fig. 10a ist eine beispielhafte Draufsicht auf eine aktive Struktur 26 eines MEMS 100 dargestellt, die Teilaktuatoren 26a und 26b umfasst, wie sie beispielsweise im Zusammenhang mit der Fig. 2 erläutert sind. FIG. 10a shows an exemplary top view of an active structure 26 of a MEMS 100, which includes partial actuators 26a and 26b, as they are explained, for example, in connection with FIG. 2.

In der Ebene 142 kann diese Bewegung an mehrere Koppelelemente 28bi und 28b2 übertragen werden, welche ausgelegt sind, um in der MEMS-Ebene 14i angeordnete bewegte Strukturen, etwa die Finnen 36i bis 36e auszulenken, so dass die Finnen 36i bis 368 in Teilkavitäten, die durch optionale starre Strukturen 38i bis 38e zumindest teilweise definiert werden, beweglich sind, was im Zusammenhang mit den Fig. 10b und 10c detailliert be schrieben wird. In the plane 14 2, this movement can be connected to a plurality of coupling elements 28bi and transmitted 28b2, which are designed to deflect in the MEMS layer arranged moving structures 14i, such as fins 36i and 36e, so that the fins 36i to 36 8 in partial cavities , which are at least partially defined by optional rigid structures 38i to 38e, are movable, which will be described in detail in connection with FIGS. 10b and 10c.

Fig. 10b zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts 104 aus Fig. 10a, bei dem deutlich wird, dass eine Ausdehnung 106i der Interaktionsstruktur entlang der z-Richtung und/oder der y-Richtung wesentlich größer sein kann, als eine Ausdehnung IO62 der aktiven Struktur 26. FIG. 10b shows an enlarged illustration of a section 104 from FIG. 10a, in which it becomes clear that an extension 106i of the interaction structure along the z-direction and / or the y-direction can be significantly larger than an extension IO6 2 of the active one Structure 26.

Fig. 10b zeigt einen ausgelenkten Zustand des Koppelteilelements 28bi entlang positiver y-Richtung, womit die an dem umgebenden Substrat fest, entweder einstückig oder form schlüssig oder kraftschlüssig, aufgehängten beweglichen Elemente 36i bis 364 bewegt wer den, um einen Fluidstrom durch die Öffnungen 18ai bis 18a4 zu ermöglichen. Das bedeutet, die Interaktionsstruktur kann an einem der aktiven Struktur 26 abgewandten Bereich me chanisch mit dem MEMS-Substrat verbunden und flexibel gebildet sein, um sich bei einer Auslenkung der aktiven Struktur zu deformieren. Als flexibel wird hierbei verstanden, eine höchstens halbe, ein Drittel oder ein Viertel der Steifigkeit aufzuweisen wie die umgebenden starren Strukturen. Die starren Finnen 38i bis 383 können als Begrenzungsstrukturen Teil kavitäten 16a bis 16d definieren, in denen die flexiblen Elemente 361 bis 364 beweglich angeordnet sind, um sich in den Teilkavitäten 16a bis 16d zu deformieren. Wie es beispiels weise im Zusammenhang mit den Fig. 7a bis 7g beschrieben wurde, können die bewegli chen Elemente 36i bis 364 die Teilkavitäten 16a bis 16d dabei in Teilkavitätsteile 16ai und 16a2, 16bi und 16b2, 16ci und I6C2 sowie 16di und 16d2 trennen oder unterteilen. Basie rend auf der Bewegung der Interaktionsstruktur und mithin der Elemente 36i bis 364 kann ein Volumen jeweils eines Teilkavitätsteils komplementär zum Volumen des anderen zugehörigen Teilkavitätsteil veränderlich sein. 10b shows a deflected state of the coupling part element 28bi along the positive y-direction, with which the movable elements 36i to 364 suspended from the surrounding substrate, either in one piece or in a form-fitting or force-fitting manner, are moved by a fluid flow through the openings 18ai to 18a 4 to enable. This means that the interaction structure can be mechanically connected to the MEMS substrate in an area facing away from the active structure 26 and formed flexibly in order to deform when the active structure is deflected. Here, flexible is understood to be at most half, a third or a quarter of the rigidity of the surrounding rigid structures. The rigid fins 38i to 38 3 can define partial cavities 16a to 16d as delimiting structures, in which the flexible elements 36 1 to 364 are movably arranged in order to deform in the partial cavities 16a to 16d. As has been described, for example, in connection with FIGS. 7a to 7g, the movable elements 36i to 36 4 can divide the partial cavities 16a to 16d into partial cavity parts 16ai and 16a 2 , 16bi and 16b 2 , 16ci and I6C 2 as well as 16di and 16d 2 separate or subdivide. Basie may rend to the movement of the interaction structure and thus of the elements 36i to 36 4 a volume in each case of a partial cavity part can be variable complementary to the volume of the other associated partial cavity part.

In der Ausgestaltung der Fig. 10a bis 10c ist dabei jeweils der Teilkavitätsteil 16ai, 16bi 16ci 16di mittels Öffnungen in der Schicht 12i mit der Umgebung des MEMS 100 verbunden. In der nicht dargestellten Schicht 124 können beispielsweise die komplementären Teilkavitätsteile 16a2, 16b2, 16C2 und/oder 16d2 mit der äußeren Umgebung verbunden sein, wobei dies optional aber nicht notwendigerweise in der Deckelschicht erfolgen kann, sondern auch eine Umlenkung vorgesehen sein kann, die beispielsweise im Zusammenhang mit der Fig. 7g beschrieben ist. In the embodiment of FIGS. 10a to 10c, the partial cavity part 16ai, 16bi, 16ci, 16di is connected to the surroundings of the MEMS 100 by means of openings in the layer 12i. In the layer 124 (not shown), for example, the complementary partial cavity parts 16a 2 , 16b 2 , 16C 2 and / or 16d 2 can be connected to the external environment, although this can optionally, but not necessarily, take place in the cover layer, but a deflection can also be provided which is described, for example, in connection with FIG. 7g.

Fig. 10c zeigt eine schematische Aufsicht auf den Teil 104, bei dem anhand der Aktuierung der Aktuatorteile 26a und 26b eine gegenläufige Verformung der Elemente 36i bis 364 erfolgt. 10c shows a schematic plan view of the part 104 in which, on the basis of the actuation of the actuator parts 26a and 26b, the elements 36i to 364 are deformed in opposite directions.

In anderen Worten zeigen die Fig. 10a bis 10c ein weiteres Ausführungsbeispiel einer MEMS-Baugruppe 100 zum Antrieb und zur Auslenkung von passiven Widerstandselemen ten 36 in einer von der Antriebsebene unabhängigen Ebene. Hierbei ist eine Gruppe, be stehend aus vier elastischen Widerstandselementen 36 über ein Koppelelement 96 mit aus lenkbaren Elementen 26a und 26b verbunden. Die auslenkbaren Elemente können aus in hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Aktuatoren bestehen oder diese umfassen und weisen beispielsweise ein lineares Auslenkverhalten auf. Die Gruppe der elastischen Widerstandselemente 36 und der aktiv auslenkbaren Elemente 26a/26b ist beispielsweise durch eine aus dem umgebenden Substrat gebildete Berandung 62 eingefasst. Diese Berandung erhöht die Steifigkeit des MEMS-Bauteils 100 insgesamt und umfasst Kavitäten in denen die Widerstandselemente 36 angeordnet sind. Weiterhin ist die Berandung 62 elektrisch mit der Ansteuerung gekoppelt und dient als Stator. So kann die Berandung 62 drei Funktionen synergetisch erfüllen: Sie kann eine akustische Funktion erfüllen und als weitere Wand dienen; die kann eine elektrische Funktion erfüllen und die Spannung zum Aktuator leiten; und die kann eine mechanische Funktion erfüllen, indem eine Befestigung für den Aktuator bereitgestellt wird. Der Aktuator kann sowohl den Shuttle als auch den Stator ziehen oder Kräfte hieraus ausüben, aber der Stator wird befestigt, damit dessen Bewegung eingeschränkt oder verhindert wird. In diesem Ausführungsbei spiel ist der Shuttle das aktiv auslenkbare Widerstandselement, weshalb zwischen der Be randung 62 und dem auslenkbaren Element 26a/26b ein elektrisches Potenzial aufgebaut ist. Zur Ausbildung von Kavitäten sind weitere Berandungen 38 vorgesehen, die zwischen den Widerstandselementen 36 angeordnet sind. Die Berandungen 38 können eine gerin gere Dicke aufweisen als die Berandung 62. Die Widerstandselemente befördern Fluid in diese Kavitäten durch Öffnungen im Deckel- und Handling Wafer hinein und hinaus. Zum Ein- und Austritt von Fluid in die Kavitäten sind sowohl im Deckel - als auch im Handling Wafer Öffnungen (beispielsweise 18a im Handling Wafer) vorgesehen. Die Öffnungen sind so angeordnet, dass sie in einer Draufsicht, die beispielsweise in den Fig. 10b und 10c gezeigt ist, nicht von den auslenkbaren Elementen 36 überstrichen sind oder werden. Alternativ können die Öffnungen auch im umgebenden Substrat angeordnet sein, wie es bei spielsweise im Zusammenhang mit den Fig. 6a und 6b beschrieben ist. In other words, FIGS. 10a to 10c show a further exemplary embodiment of a MEMS assembly 100 for driving and deflecting passive resistance elements 36 in a plane that is independent of the drive plane. Here, a group consisting of four elastic resistance elements 36 is connected via a coupling element 96 with steerable elements 26a and 26b. The deflectable elements can consist of or comprise actuators described in the exemplary embodiments described herein and have, for example, a linear deflection behavior. The group of the elastic resistance elements 36 and the actively deflectable elements 26a / 26b is enclosed, for example, by a border 62 formed from the surrounding substrate. This boundary increases the rigidity of the MEMS component 100 as a whole and includes cavities in which the resistance elements 36 are arranged. Furthermore, the boundary 62 is electrically coupled to the control and serves as a stator. The border 62 can thus synergistically fulfill three functions: it can fulfill an acoustic function and serve as a further wall; which can fulfill an electrical function and conduct the voltage to the actuator; and it can perform a mechanical function by providing a mount for the actuator. The actuator can pull or exert forces from both the shuttle and the stator, but the stator is attached to restrict or prevent its movement. In this game Ausführungsbei the shuttle is the actively deflectable resistance element, which is why an electrical potential is built up between the loading edge 62 and the deflectable element 26a / 26b. To form cavities, further boundaries 38 are provided, which between the resistance elements 36 are arranged. The borders 38 can have a smaller thickness than the border 62. The resistance elements convey fluid into and out of these cavities through openings in the cover and handling wafer. For the entry and exit of fluid into the cavities, openings (for example 18a in the handling wafer) are provided both in the cover and in the handling wafer. The openings are arranged in such a way that they are not or will not be swept over by the deflectable elements 36 in a plan view, which is shown for example in FIGS. 10b and 10c. Alternatively, the openings can also be arranged in the surrounding substrate, as described for example in connection with FIGS. 6a and 6b.

Fig. 11 zeigt in einer vereinfachten Draufsicht eine elektrische Ankopplung des MEMS 100 und damit der aktiven auslenkbaren Elemente beziehungsweise aktiven Strukturen 26a und 26b. Dabei bezeichnet UAC eine Signalspannung, -UDC eine erste Vorspannung und +UDC eine zweite Vorspannung. Die erste Vorspannung und die zweite Vorspannung können dabei beliebig eingestellt werden und einen gleichen oder voneinander verschiedene Betrags werte aufweisen. Ebenfalls können beide Vorspannungen einen positiven und/oder negati ven Spannungswert aufweisen. Beispielhaft sind lediglich drei bewegliche Elemente 361 bis 363 dargestellt sowie zwei starre Elemente 38i und 382. 11 shows, in a simplified plan view, an electrical coupling of the MEMS 100 and thus the active deflectable elements or active structures 26a and 26b. UAC denotes a signal voltage, -UDC denotes a first bias voltage and + UDC denotes a second bias voltage. The first bias and the second bias can be set as desired and have the same or different amounts. Both bias voltages can likewise have a positive and / or negative voltage value. Only three movable elements 36 1 to 36 3 and two rigid elements 38 i and 38 2 are shown by way of example.

Fig. 12a zeigt eine schematische Aufsicht auf einen Teil einer aktiven Struktur 26 eines MEMS 120, die gemäß Ausführungsbeispielen als aktive Struktur anderer hierin beschriebenen MEMS eingesetzt werden kann. So weisen Statorelektroden IO81 und IO82, die gegenüberliegend zueinander angeordnet sind und eine zwischen Elektroden IO81 und IO82 112 Kammelektrodenstrukturen 114ai und 114a2 einerseits sowie 114b andererseits auf, die ausgelegt sind, um mittels Aktuierung durch Anlegen der Signale UAC, +UDC und -UDC gleichzeitig oder im Wechsel, eine Bewegung der beweglichen Elektrode 112 auszulösen, indem die Kammelektrodenstruktur 114b in die Kammelektrodenstrukturen 114ai oder 114a2 greift. FIG. 12 a shows a schematic plan view of part of an active structure 26 of a MEMS 120 which, according to exemplary embodiments, can be used as an active structure of other MEMS described herein. Thus, stator electrodes IO8 1 and IO8 2 , which are arranged opposite one another and between electrodes IO8 1 and IO8 2 112, have comb electrode structures 114ai and 114a 2 on the one hand and 114b on the other hand, which are designed to be actuated by applying the signals UAC, + UDC and -UDC simultaneously or alternately to trigger a movement of the movable electrode 112 in that the comb electrode structure 114b engages in the comb electrode structures 114ai or 114a 2 .

In Fig. 12b ist ein zu Fig. 12a komplementärer Zustand gezeigt, bei dem die bewegliche Elektrode 112 gegenüber einem Referenzzustand 116 hin zur Statorelektrode IO82 ausge lenkt ist. FIG. 12b shows a state that is complementary to FIG. 12a, in which the movable electrode 112 is deflected with respect to a reference state 116 towards the stator electrode IO8 2 .

In anderen Worten stellen Fig. 12a und 12b in einer Draufsicht eine weitere Ausführungs form des öffnungsgemäßen Konzepts vor. Hierbei folgt der Antrieb innerhalb der Antriebsebene dem Stator-Shuttle-Prinzip. Die feststehende Umrandung IO81 und IO82 der Aktoren ist mit kammartigen, auslenkbaren Elementen 114b ausgestattet, die in kammartige, mit dem Substrat verbundene und nichtauslenkbare Gegenelemente 114ai und 114a2 ineinan- dergreifen. In einem ersten Zeitintervall, welches in Fig. 12a dargestellt ist, erfolgt die Auslenkung der kammartigen, auslenkbaren Elemente in eine erste Bewegungsrichtung. In einem zweiten Zeitintervall, welches in Fig. 12b dargestellt ist, erfolgt die Bewegung der kammartigen, auslenkbaren Elemente in eine zur ersten Richtung entgegengesetzte zweite Bewegungsrichtung. Die Auslenkung erfolgt in-plane und senkrecht zur Erstreckungsrich tung des Widerstandselements beziehungsweise der in einer anderen Ebene angeordneten Interaktionsstruktur 24. Die passiven und in der Verdrängungsebene angeordneten Wider standselemente der Interaktionsstruktur 24 können beidseitig mit dem umgebenden Substrat, etwa der Schicht 122 verbunden sein. Die Widerstandselemente können in die aktive Device-Ebene erweitert werden und dort angetrieben werden. Die Bewegung der aktiv auslenkbaren Elemente, das heißt, der in der Ebene 142 angeordneten Kammelektrodenstrukturen kann aufgrund der resultierenden Kraft infolge der Potenzialdifferenz zwischen den E I e ktrode n stru ktu re n 114ai/114a2 einerseits und 114b andererseits erfolgen. Die Länge der auslenkbaren kammartigen Elemente kann in etwa 40 bis 80% der Länge der Widerstand selemente entsprechen. In other words, FIGS. 12a and 12b show a top view of a further embodiment of the concept according to the opening. The drive within the drive level follows the stator shuttle principle. The fixed border IO8 1 and IO8 2 of the actuators is equipped with comb-like, deflectable elements 114b, which mesh in comb-like, non-deflectable counter-elements 114ai and 114a 2 connected to the substrate. In a first time interval, which is shown in FIG. 12a, the deflection of the comb-like, deflectable elements takes place in a first direction of movement. In a second time interval, which is shown in FIG. 12b, the movement of the comb-like, deflectable elements takes place in a second direction of movement opposite to the first direction. The deflection takes place in-plane and perpendicular to the extension Rich the resistance element tung or the arranged in a different plane interaction structure 24. The passive and arranged in the displacement plane reflection was elements of the interaction structure 24 may be connected on both sides with the surrounding substrate, such as the layer 12. 2 The resistance elements can be expanded into the active device level and driven there. The movement of the actively deflectable elements, i.e. the comb electrode structures arranged in the plane 14 2 , can occur due to the resulting force due to the potential difference between the electrode structures 114a / 114a 2 on the one hand and 114b on the other. The length of the deflectable comb-like elements can correspond to about 40 to 80% of the length of the resistance selemente.

Die Elektrodenpaare der aktiv auslenkbaren Strukturen können somit als ineinandergrei- fende Elektrodenkammstrukturen gebildet sein. Hierzu kann einem jeweiligen Elektroden paar eine dritte Elektrode mit einer Elektrodenkammstruktur zugeordnet sein, um eine Gruppe von drei Elektroden zu bilden, die beispielhaft in den Fig. 12a und 12b dargestellt ist. Gemäß Ausführungsbeispielen sieht eine aktive Struktur eine Vielzahl von derartigen Zellen vor, die gemäß den hierin beschriebenen Ausführungen in einer oder mehreren Rei hen angeordnet sein können. Die Reihen können parallel zueinander angeordnet sein, um beispielsweise eine hohe Kraft zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, Reihen geneigt zueinander anzuordnen, um eine zumindest zweidimensionale Bewegung der Interaktionsstruktur zu erzeugen oder anders ausgedrückt kann durch die geneigte, nichtparallele Anordnung der Reihen von Aktuatoren eine 2D-Bewegung der Interaktionsstruktur erhalten werden. Die mittlere der drei Elektroden kann basierend auf einer alternierenden Beaufschlagung der äußeren Elektroden in unterschiedliche Richtungen auslenkbar sein. The electrode pairs of the actively deflectable structures can thus be formed as interdigitated electrode comb structures. For this purpose, a third electrode with an electrode comb structure can be assigned to a respective pair of electrodes in order to form a group of three electrodes, which is shown by way of example in FIGS. 12a and 12b. According to exemplary embodiments, an active structure provides a multiplicity of such cells which, according to the embodiments described herein, can be arranged in one or more rows. The rows can be arranged parallel to one another, for example in order to generate a high force. Alternatively or additionally, it is possible to arrange rows inclined to one another in order to generate an at least two-dimensional movement of the interaction structure or, in other words, a 2D movement of the interaction structure can be obtained through the inclined, non-parallel arrangement of the rows of actuators. The middle of the three electrodes can be deflected in different directions based on an alternating action on the outer electrodes.

Fig. 12c zeigt eine schematische Aufsicht der aktiven Struktur 26 des MEMS 120, bei dem die Kammelektroden, die den feststehenden Elektroden 114ai bzw. 114a2 zugewandt sind, räumlich voneinander entlang der y-Richtung getrennt sind zu Kammelektrodenelementen 114bi und 114b2, die mit einem gleichen Potential verbindbar bzw. elektrisch leitfähig mit einander verbunden sind. Dies kann eine räumliche Ausdehnung des Kammelektrodenan triebs entlang der Bewegungsrichtung y bewirken, was große Bewegungsamplituden er möglichen kann. 12c shows a schematic top view of the active structure 26 of the MEMS 120, in which the comb electrodes that face the stationary electrodes 114ai and 114a 2 are spatially separated from one another along the y-direction to form comb electrode elements 114bi and 114b 2 , which are connected to connectable or electrically conductive to the same potential are connected to each other. This can cause a spatial expansion of the comb electrode drive along the direction of movement y, which can make large amplitudes of movement possible.

Eine Biegelinie der Finne der Interaktionsstruktur und/oder der die Kammelemente 114bi und 114b2 aufhängenden Struktur kann über eine Anzahl und/oder einen Ort verbindender Strukturen 115 bzw. 115i und 1152 eingestellt werden, deren Anzahl zumindest 1 (siehe Fig. 12c), zumindest 2 (siehe Fig. 12d) oder höher liegen kann. A bending line of the fin of the interaction structure and / or of the structure suspending the comb elements 114bi and 114b 2 can be set via a number and / or a location connecting structures 115 or 115i and 115 2 , the number of which is at least 1 (see FIG. 12c), may be at least 2 (see Fig. 12d) or higher.

In Fig. 12e ist eine schematische Aufsicht des MEMS 120 gezeigt, bei der die MEMS-Ebene 14i im Vordergrund und die MEMS-Ebene 142 im Hintergrund und teilweise verdeckt durch die MEMS-Ebene 14i ist, welche wiederrum teilweise nicht dargestellt ist, um die MEMS- Ebene 142 freizulegen. 12e shows a schematic top view of the MEMS 120, in which the MEMS level 14i is in the foreground and the MEMS level 14 2 is in the background and is partially covered by the MEMS level 14i, which in turn is partially not shown to expose MEMS level 14 2 .

Eine Umrandung 108 kann ein Mehrfaches der feststehenden Elektroden 114a durch Elekt rodenkämme 114ai, .... 114a4, ... sowohl mehrfach in Reihe hintereinander als auch in mehrere Reihen, das bedeutet, als zumindest eindimensionales oder zumindest zweidimensionales Array mit einander verschaltet sein. Die Elektrodenkämme 114ai, .... 114a4,... können dabei je nach Auslegung einzeln, gruppenweise oder global mit elektrischen Potentialen beaufschlagt oder voneinander isoliert sein. A border 108 can be a multiple of the stationary electrodes 114a through electrode combs 114ai, ... 114a 4 , ... both multiple times in series and in multiple rows, that is, as at least one-dimensional or at least two-dimensional array with one another . The electrode combs 114ai,... 114a4,.

In der Ebene 142 kann eine mechanische Verbindung unterschiedlicher beweglicher Kammelektrodenelemente 114b mittels eines oder mehrerer Verbindungsstege 96 vorgesehen sein, um eine gleichmäßige Weitergabe der Bewegung an die Interaktionsstruktur 24, etwa die beweglichen Finnen 36i bis 363 zu ermöglichen, wofür ein oder mehrere Kopplungselemente 282 bis 28Q vorgesehen sein können. Es können auch andere Ausgestaltungen der Elektrodenkämme implementiert werden, etwa die Vergrößerungen gemäß Fig. 12c und Fig. 12d. In the plane 14 2, a mechanical connection between different movable comb electrode members 114b via one or more connecting webs be provided 96 to a uniform transmission of motion to the interaction structure 24, such as the movable fin to allow 36i to 363, for which one or more coupling elements 282 to 28 Q can be provided. Other configurations of the electrode combs can also be implemented, for example the enlargements according to FIGS. 12c and 12d.

In anderen Worten zeigt Fig. 12e die Verknüpfung der Koppelstangen mit dem Kamman trieb. Im Gegensatz zu bekannten Kammantrieben, bewegt sich der dargestellte Kamman trieb ausschließlich parallel zurund teilweise in der Ebene 122 bzw. in-plane. In other words, Fig. 12e shows the linkage of the coupling rods with the Kamman drive. In contrast to known comb drives, the Kamman drive shown moves exclusively parallel to and partially in plane 12 2 or in-plane.

Fig. 12f zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS 120‘, das ähnlich aufge baut sein kann wie andere hierin beschriebene MEMS und bspw. den Elektrodenkamman- trieb des MEMS 120 aufweisen kann, wobei die Ergänzungen des MEMS120' auf für andere Antriebsarten ohne weiteres einsetzbar sind. So kann strukturell eine Spiegelung oder Doppelung des Antriebs an einer Ebene 117 erfolgen, so dass anstelle der beiden Kam melektrodenstrukturen 114bi und 114b2 vier Kammelektrodenstrukturen 114bi bis 114b4 angeordnet sein können, die bspw. mechanisch und/oder elektrisch paarweise mit einander direkt oder indirekt gekoppelt sein können, etwa zu Paaren 114bi/114b3 und 11402/11404, was unter Beibehaltung von Fertigungsparametern und insbesondere der Aspektverhältnisse eine Verdoppelung der Aktuatorfläche ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Interaktionsstruktur 24 an der Ebene 117 gespiegelt werden und als Interaktionsstrukturen 24i und 242 eingesetzt werden, was bei gleichem oder vergleichbarem Flächenbedarf des MEMS eine weitere Erhöhung der bewegten Fluidmenge ermöglicht. Fig. 12f shows a schematic side sectional view of a MEMS 120 ', which can be constructed similarly to other MEMS described herein and, for example, the electrode comb can have drive of the MEMS 120, the additions to the MEMS120 'can easily be used for other types of drive. Structurally, the drive can be mirrored or doubled on a plane 117, so that instead of the two cam electrode structures 114bi and 114b 2, four comb electrode structures 114bi to 114b4 can be arranged, which are, for example, mechanically and / or electrically coupled to one another directly or indirectly in pairs can which enables a doubling of the actuator pad, while maintaining manufacturing parameters and, in particular, the aspect ratios may be, for example in pairs 114bi / 114b 3 and 1140 2/1140 4. Alternatively or additionally, the interaction structure 24 can be mirrored at the plane 117 and are used as interaction structures 24i and 24 2, which enables a further increase in the amount of fluid moving at the same or a comparable surface area requirement of the MEMS.

Abmessungen 106i der Interaktionsstrukturen 24i und 242 und/oder Abmessungen IO62 der aktiven Strukturen 114bi/114ba und 114b2/114b4, können dabei gleich oder von einan der verschieden sein. Dimensions 106i of interaction structures 24i and 24 2 and / or dimensions IO6 2 of active structures 114bi / 114ba and 114b 2 / 114b 4 can be the same or different from one another.

Fig. 12g zeigt eine schematische Aufsicht auf Teile eines MEMS gemäß einem Ausführungsbeispiel, etwa des MEMS 120, bei dem die aktive Struktur 26 ausgehend von der Konfiguration in den Fig. 12a und 12b ähnlich erweitert ist, wie es im Zusammenhang mit Fig. 12c und Fig. 12d beschrieben ist. Alternativ zu den Fig. 12a-d ist die aktive Struktur 26 jedoch so implementiert, dass eine in dem Shuttle 112a/112b mittels bspw. elektrostatischer Kräfte unter Verwendung der ortsfesten Kammelektrode 114ai bis 114a4 mittels verbinden der Elemente 115i und 1152 an eine jeweils zugeordnete Interaktionsstruktur 24i und 242 weitergegeben wird. In der Darstellungsebene sind anstelle der Interaktionsstrukturen 24i und 242 Elemente 119i und 1192 dargestellt, die bspw. aber nicht notwendigerweise zumin dest teilweise in der MEMS-Ebene 14i angeordnet sein können, wie es aus der in der Fig. 12h dargestellten schematischen Seitenschnittansicht des MEMS aus Fig. 12g hervor geht. 12g shows a schematic plan view of parts of a MEMS according to an exemplary embodiment, for example MEMS 120, in which the active structure 26, starting from the configuration in FIGS Fig. 12d is described. As an alternative to FIGS. 12a-d, however, the active structure 26 is implemented in such a way that one in the shuttle 112a / 112b by means of, for example, electrostatic forces using the fixed comb electrode 114ai to 114a 4 by means of connecting the elements 115i and 115 2 to one in each case associated interaction structure 24i and 24 2 is passed on. In the representation plane, instead of the interaction structures 24i and 24 2, elements 119i and 119 2 are shown which, for example, but not necessarily, can be arranged at least partially in the MEMS plane 14i, as can be seen from the schematic side sectional view of FIG MEMS is shown in Figure 12g.

Die Elemente 115i und 1152 können elastische gebildet sein und die Bewegung des Shut tles und/oder der Interaktionsstruktur zumindest in Teilen gegenüber dem Substrat abstüt zen. The elements 115i and 115 2 can be formed elastic and the movement of the shut TLEs and / or the interaction structure at least different bearing parts in relation to the substrate zen.

Die Kammelektrodenstrukturen 114bi bis 114b4 können zu Paaren 114bi und 11403 sowie 11402 und 114b4 kombiniert werden, wobei die Paare von einander mittels elektrischer Iso lation elektrisch voneinander isoliert sein können. Obwohl hierzu auch eine durchgehende Isolationsschicht verwendet werden kann, bieten diskrete Isolationsbereiche 78i bis 78i2 einen Vorteil im Hinblick auf eine mechanische Verformbarkeit der Struktur. The comb electrode structures 114bi to 114b 4 can be combined to form pairs 114bi and 1140 3 and 1140 2 and 114b 4 , it being possible for the pairs to be electrically isolated from one another by means of electrical insulation. Although there is also a continuous Isolation layer can be used, offer discrete isolation areas 78i to 78i 2 an advantage in terms of mechanical deformability of the structure.

Anders formuliert können die Kammelektroden 114ai bis 114a4 einerseits und 114bi bis 114b4 andererseits jeweils zu Paaren 114i bis 1144 gebildet oder gruppiert werden, von denen jedes Elektrodenpaar ein eine ortsfeste Kammelektrode 114ai mit i = 1.4 und eine beweglich zur ortsfesten Kammelektrode 114a, angeordnete bewegliche Kammelektrode 114bj aufweist. Das MEMS kann eine beliebige Anzahl von Elektrodenpaaren aufweisen, etwa 1 wie in Fig. 12a-d, das bspw. durch eine dritte Elektrode ergänzt werden kann, aber auch eine höhere Anzahl von zumindest zwei. Gemäß Fig. 12g sind beispielhaft 4 Paare gezeigt, was eine symmetrische Aktuierung um einen Bereich minimalen Abstands der Ele mente 115i und 1162 ermöglicht. Während an den Elementen 115i und 1162 an einer Achse parallel zur y-Achse gespiegelte Paare gleich aufgebaut, eine Fortsetzung eines jeweiligen Pa res oder gar als ein Kammelektrodenpaar aufgefasst werden können, sind bei Paaren, die bspw. an einer Achse parallel zur x-Achse gegenüberliegend angeordnet sind, etwa die Paare 114i und 1142 oder 114a und 1144 so gebildet, dass die beweglichen Kammelektro den 114bj des ersten Kammelektrodenpaares 114i bzw. 114s und des zweiten Kammelektrodenpaares 1142 bzw. 1144 mechanisch mit einander gekoppelt und elektrisch isoliert voneinander sind, etwa unter Verwendung der diskreten Bereiche 78. Zu einem Zeitpunkt können diese Kammelektroden dadurch mit voneinander verschiedenen elektrischen Potenti alen +UDC und -UDC beaufschlagt zu werden. Das MEMS kann ausgebildet sein, um die ortfesten Kammelektroden 114ai des ersten Paares und des zweiten Paares mit einem zeit veränderlichen Potential zu beaufschlagen, nämlich dem Potential UAC. In other words, the comb electrodes 114ai to 114a 4 on the one hand and 114bi to 114b 4 on the other hand can each be formed or grouped into pairs 114i to 114 4 , of which each pair of electrodes has a fixed comb electrode 114ai with i = 1.4 and one that is movable relative to the fixed comb electrode 114a having movable comb electrode 114bj. The MEMS can have any number of electrode pairs, for example 1 as in FIGS. 12a-d, which can be supplemented, for example, by a third electrode, but also a higher number of at least two. According to FIG. 12g, 4 pairs are shown by way of example, which enables symmetrical actuation around a minimum distance between the elements 115i and 1162. While pairs mirrored on an axis parallel to the y-axis are constructed identically on elements 115i and 1162, can be understood as a continuation of a respective pair or even as a pair of comb electrodes, in the case of pairs that are, for example, on an axis parallel to the x-axis are arranged opposite one another, for example the pairs 114i and 114 2 or 114a and 114 4 formed in such a way that the movable comb electrodes 114bj of the first comb electrode pair 114i or 114s and of the second comb electrode pair 114 2 or 1144 are mechanically coupled to one another and electrically isolated from one another , for example using the discrete areas 78. At one point in time, these comb electrodes can thereby be acted upon with mutually different electrical potentials + UDC and -UDC. The MEMS can be designed to apply a time-variable potential to the stationary comb electrodes 114ai of the first pair and of the second pair, namely the potential UAC.

Unabhängig von anderen in diesem Zusammenhang beschriebenen Einzelheiten können die Kammelektroden 114ai bis 114a4 anders als in Fig. 12a-d mit dem variierenden Poten tial UAC beaufschlagt werden, während die dazwischen angeordneten Kammelektroden 114bi bis 114b4 mit jeweils paarweise in Paaren 114bi und 114ba sowie 114b2 und 114b4 verschiedenen Potentialen +UDC und -UDC beaufschlagt werden können. Spannungen, die hierzu verwendet werden können, können mit anderen Ausführungsbeispielen korrespon dieren und bspw. in einem Bereich von betragsmäßig 0,1 V und 24 V oder weniger liegen, wobei mit +UDC und -UDC vergleichsweise statische Potentiale bezeichnet werden können, die möglicherweise betragsgleich gegenüber einem Bezugspotential, etwa Masse oder 0 V sind aber vorzeicheninvertiert bereitgestellt werden. Das Wechselpotential UAC kann einen veränderlichen Wert aufweisen und bspw. zwischen den Potentialen +UDC und -UDC hin und her geschaltet werden, um wechselweise Kräfte zu erzeugen. Die Paare 114bi und 114b3 sowie 114b2 und 114b4 können jeweils elektrisch getrennt von einander mit den Potentialen beaufschlagt werden, wobei hierfür funktionssynergetisch die Elemente 115i bzw. 115i verwendet werden können, die mit den Elementen 119i bzw. 1192 mechanisch fest und elektrisch gekoppelt sind, von den Interaktionsstrukturen 24i und 242 jedoch elektrisch isoliert sein können, etwa durch in Fig. 12h dargestellte Isolationsbereiche 1211 und 1214, die bspw. umfassend Oxidmaterialen und/oder Nitridmaterialien gebildet sein können. Die Elemente 115i und 1152 ermöglichen eine einfache Weiterleitung der Potentiale, etwa von unterschiedlichen und elektrisch isoliert voneinander gebildeten Berei chen 122a und 122b eines umgebenden Substrats oder sonstiger Anschlussmöglichkeiten. Regardless of other details described in this context, the comb electrodes 114ai to 114a 4, differently than in Fig. 12a-d, have the varying potential UAC applied to them, while the comb electrodes 114bi to 114b 4 arranged in between, each in pairs in pairs 114bi and 114ba as well 114b 2 and 114b 4 different potentials + UDC and -UDC can be applied. Voltages that can be used for this purpose can correspond to other exemplary embodiments and, for example, be in a range of 0.1 V and 24 V or less in terms of magnitude, with + UDC and -UDC comparatively static potentials that may have the same magnitude with respect to a reference potential, such as ground or 0 V, are provided with an inverted sign. The alternating potential UAC can have a variable value and, for example, can be switched back and forth between the + UDC and -UDC potentials in order to generate forces alternately. The pairs 114bi and 114b 3 as well as 114b 2 and 114b 4 can each be acted upon electrically separately from one another with the potentials, whereby the elements 115i and 115i can be used for this function synergetically, which are mechanically fixed and electrical with the elements 119i and 119 2 are coupled, but can be electrically isolated from the interaction structures 24i and 24 2 , for example by isolation regions 121 1 and 121 4 shown in FIG. 12h, which can be formed, for example, comprising oxide materials and / or nitride materials. The elements 115i and 115 2 enable the potentials to be easily passed on, for example from different areas 12 2a and 12 2b of a surrounding substrate or other connection options that are formed electrically isolated from one another.

Vorteilhaft an der in Fig. 12g und Fig. 12h dargestellten Konfiguration ist, dass bei einer Projektion der MEMS-Ebenen 14i und 142 in einander vergleichsweise große Zwischenräume zwischen Elementen der Interaktionsstruktur mit einer großen Elementedichte der aktiven Struktur befüllt werden kann. Es kann vorgesehen sein, bspw. die Interaktionsstruktur 24i und 242 bzw. Elemente oder Finnen hiervon mit weiteren, benachbarten Aktuatorzellen zu verbinden, um eine weitere Kraftsteigerung zu erhalten. So könnten bspw. die Elemente 115i und/oder 1152 ausgehend von dem Mittenbereich der Kammelektroden 114a/114b über die Interaktionsstrukturen 24i bzw. 242 hinausgehend verlängert werden und dort mit elektrisch gespiegelten Zellen verbunden sein. The advantage of the configuration shown in FIGS. 12g and 12h is that when the MEMS planes 14i and 14 2 are projected into one another, comparatively large spaces between elements of the interaction structure can be filled with a high element density of the active structure. It can be provided, for example., The interaction structure 24i and 24 2 or elements or fins thereof with another adjacent actuator cells to be connected, in order to obtain a further increase in strength. For example, the elements 115i and / or 115 2 could be extended starting from the central region of the comb electrodes 114a / 114b beyond the interaction structures 24i or 24 2 and connected there to electrically mirrored cells.

In Fig. 12h ist eine Ortsbeziehung der Elemente in einer Seitenschnittansicht gezeigt, wobei auf eine Darstellung der Kammelektroden 114bi bis 114b4 verzichtet wird. Beispielhaft sind die Abmessung 106i in einem Bereich von 400 pm bis 650 pm gewählt, wobei auch andere Abmessungen verwendet werden können. Alternativ oder zusätzlich beträgt die Abmes sung IO62 bspw. zumindest 30 pm und höchstens 75 pm, wobei auch hier basierend auf Anforderungen der Anwendung andere Werte implementiert werden können. Die starren Finnen 38i und 382 können zur Unterteilung der Kavität genutzt werden und können zur Einsparung von Material und/oder Gewicht zwei entlang der y-Richtung beabstandete Elemente bilden, die ohne Weiteres jedoch auch als ein gemeinsames Element gebildet werden können. Optional können die Finnen 38i und/oder 382 zur mechanischen Abstützung der Kammelektroden 114ai bis 114a4 genutzt werden, wozu hierzu bspw. elektrisch isolierende Isolationsbereiche 1212 bzw. 1213 vorgesehen werden können. Fig. 13a zeigt eine beispielhafte Aufsicht auf eine bewegliche Schichtanordnung oder aktive Struktur 130 gemäß einem Ausführungsbeispiel, die einfach oder als Mehrfaches angeord net sein kann, um beispielsweise eine Interaktionsstruktur eines hierin beschriebenen MEMS auszulenken. Jedoch ist dieses Antriebskonzept nicht hierauf beschränkt, sondern in beliebigen MEMS einsetzbar, die eine Schichtstruktur umfassen und eine in der Schichtstruktur angeordnete Kavität. Die aktive Struktur 130 ist eine bewegliche Schichtan ordnung umfassend drei Balken 76i bis 763, die beispielsweise in ihrer Struktur ähnlich oder gleich gebildet sein können, wie die Balken 76 aus den Fig. 5a und 5b. Die Balken sind ebenfalls an diskreten Bereichen 78ai, 78a2, 78bi und 78b2 elektrisch isoliert und fixiert gegenübereinander, wobei diskrete Bereiche oder Isolationselemente 78ai und 78a2 den Balken 76i gegenüber dem Balken 76s fixieren und diskrete Bereiche oder Isolationselemente 78bi und 78b2 den Balken 762 gegenüber dem Balken 76a fixieren und isolieren. Eine Anzahl von jeweils zwei diskreten Bereichen zwischen zwei benachbarten Balken 76i und 763 beziehungsweise 762 und 76s ist dabei beispielhaft und kann eine beliebige Anzahl von zumindest 2 aufweisen, beispielsweise 2, 3, 4, zumindest 5, zumindest 7, zumindest 10 oder mehr. A spatial relationship of the elements is shown in a side sectional view in FIG. 12h, the comb electrodes 114bi to 114b 4 not being shown. By way of example, the dimension 106i is selected in a range from 400 μm to 650 μm, with other dimensions also being able to be used. As an alternative or in addition, the dimension IO6 2 is, for example, at least 30 pm and at most 75 pm, with other values also being able to be implemented here based on the requirements of the application. The rigid fins 38i and 38 2 can be used for dividing the cavity and can contribute to the saving of material and / or two weight along the y-direction to form spaced elements, but which can be easily formed as a common element. The fins 38i and / or 38 2 can optionally be used to mechanically support the comb electrodes 114ai to 114a 4 , for which purpose, for example, electrically insulating insulation areas 121 2 or 121 3 can be provided. 13a shows an exemplary top view of a movable layer arrangement or active structure 130 according to an exemplary embodiment, which can be arranged singly or as a multiple in order, for example, to deflect an interaction structure of a MEMS described herein. However, this drive concept is not limited to this, but can be used in any MEMS that comprise a layer structure and a cavity arranged in the layer structure. The active structure 130 is a movable layer arrangement comprising three bars 76 i to 76 3 which, for example, can be formed similarly or identically in terms of their structure, as the bars 76 from FIGS. 5 a and 5 b. The bars are also electrically insulated at discrete areas 78ai, 78a 2 , 78bi and 78b 2 and fixed with respect to one another, with discrete areas or insulation elements 78ai and 78a 2 fixing the bar 76i with respect to the bar 76s and discrete areas or insulation elements 78bi and 78b 2 fixing the bar Fix and isolate 76 2 opposite the beam 76a. A number of two discrete areas between two adjacent bars 76i and 76 3 or 76 2 and 76s is exemplary and can have any number of at least 2, for example 2, 3, 4, at least 5, at least 7, at least 10 or more .

Die bewegliche Schichtanordnung ist ausgebildet, um ansprechend auf ein elektrisches Potenzial zwischen den Balken 76i und 76s oder um ansprechend auf ein elektrisches Potenzial zwischen den Balken 762 und 76s eine Bewegung entlang einer Bewegungsrichtung 122a oder 122b auszuführen. So kann basierend auf einer Fixierung der Schichtstruktur beispielsweise ein Potenzial zwischen den Balken 76i und 763 eine Bewegung entlang der Richtung 122b bewirken, während das erwähnte elektrische Potenzial zwischen den Balken 762 und 763 eine Bewegung entlang der Richtung 122a bewirken kann. The movable layer arrangement is designed to execute a movement along a movement direction 122a or 122b in response to an electrical potential between the beams 76i and 76s or in response to an electrical potential between the beams 76 2 and 76s. For example, based on a fixation of the layer structure, a potential between the bars 76i and 76 3 can cause a movement along the direction 122b, while the mentioned electrical potential between the bars 76 2 and 76 3 can cause a movement along the direction 122a.

Anders ausgedrückt kann die Auslenkungsrichtung in beide Richtungen 122a und 122b er halten werden. Die Angelegte Spannung kann dabei die Richtung vorgeben. Der Spalt zwi schen den Balken 78ai und 78a2 kann bspw. ein Drehmoment im Uhrzeigersinn der Dar stellungsebene verursachen und so eine Auslenkung in die Richtung 122b, wenn das in Bildrichtung obere Ende fixiert wird, etwa indem in einem Bereich des diskreten Bereichs von 78ai der Aktor eine Verbindung zu einem nicht dargestellten Substrat (Grenzfläche entsprechend in y-Richtung) aufweist.. Ein Spalt zwischen den Balken 78bi und 78b2 kann dahingegen ein Drehmoment entgegen dem Uhrzeigersinn erzeugen und eine Auslenkung entlang Richtung 122a bewirken, wenn das obere Ende fixiert ist bzw. in Bezug auf das obere Ende. Die diskreten Bereiche zum Fixieren der Balken 76i und 76a einerseits und der Balken 762 und 763 andererseits sind entlang eines axialen Verlaufs entlang einer Richtung 124 der beweglichen Schichtanordnung 130 versetzt zueinander angeordnet. Das kann so verstanden werden, dass an zumindest einem Bereich entlang des axialen Verlaufs entlang der Richtung 124 der Balken 78a gegenüber einem benachbarten Balken 76i oder 762 fixiert ist, während er in diesem Bereich zum anderen gegenüberliegenden Balken keine Fixierung aufweist. In other words, the deflection direction can be kept in both directions 122a and 122b. The applied voltage can determine the direction. The gap between the bars 78ai and 78a 2 can, for example, cause a clockwise torque of the display plane and thus a deflection in the direction 122b when the upper end in the image direction is fixed, for example by being in a region of the discrete area of 78ai Actuator has a connection to a substrate (not shown) (interface corresponding in y-direction). A gap between the bars 78bi and 78b 2 , on the other hand, can generate a counterclockwise torque and cause a deflection along direction 122a when the upper end is fixed or with respect to the upper end. The discrete areas for fixing the bars 76i and 76a on the one hand and the bars 762 and 763 on the other hand are arranged offset from one another along an axial course along a direction 124 of the movable layer arrangement 130. This can be understood to mean that, in at least one area along the axial course along the direction 124, the bar 78a is fixed with respect to an adjacent bar 76i or 762, while in this area it has no fixation to the other opposite bar.

Lediglich exemplarisch können die Richtungen 122a und 122b parallel zur y-Richtung an geordnet sein, während die Richtung 124 senkrecht hierzu und parallel zurx-Richtung, etwa im MEMS 20 aus Fig. 2 angeordnet sein. Wird die tägliche Schichtanordnung 130 zumindest als Teil der aktiven Struktur 26 eines hierin beschriebenen MEMS eingesetzt, so kann das entsprechende MEMS mit einer Öffnung in der Schichtstruktur versehen sein und in der Ebene 142 beweglich angeordnet sein, um eine Interaktionsstruktur, die ausgebildet ist, um mit einem Fluid in der Kavität zu interagieren, anzutreiben, so dass eine Bewegung der Interaktionsstruktur mit einer Bewegung des Fluids durch die zumindest eine Öffnung kausal zusammenhängt. Die aktive Struktur ist dann mit der Interaktionsstruktur mechanisch gekoppelt und konfiguriert, dass ein elektrisches Signal an einem elektrischen Kontakt der aktiven Struktur beziehungsweise der beweglichen Schichtanordnung kausal mit einer Ver formung der aktiven Struktur und der beweglichen Schichtanordnung zusammenhängt, wo bei die Verformung der aktiven Struktur und der beweglichen Schichtanordnung mit der Bewegung des Fluids kausal zusammenhängt, etwa wegen direkten Kontakts mit dem Fluid oder indirektem Kontakt, etwa über die Interaktionsstruktur. By way of example only, the directions 122a and 122b can be arranged parallel to the y-direction, while the direction 124 can be arranged perpendicular thereto and parallel to the x-direction, for example in the MEMS 20 from FIG. 2. If the daily layer arrangement 130 is used at least as part of the active structure 26 of a MEMS described herein, the corresponding MEMS can be provided with an opening in the layer structure and can be movably arranged in the plane 14 2 in order to create an interaction structure to interact with a fluid in the cavity, to drive, so that a movement of the interaction structure is causally related to a movement of the fluid through the at least one opening. The active structure is then mechanically coupled to the interaction structure and configured so that an electrical signal at an electrical contact of the active structure or the movable layer arrangement is causally related to a deformation of the active structure and the movable layer arrangement, where the deformation of the active structure and the movable layer arrangement is causally related to the movement of the fluid, for example because of direct contact with the fluid or indirect contact, for example via the interaction structure.

Wie es in Fig. 13a gezeigt ist, kann die bewegliche Schichtanordnung 130 entlang des axi alen Verlaufs parallel zu Richtung 124 in unterschiedliche Richtungen mehrfach gekrümmt gebildet sein. So kann beispielsweise jedes der Balkenelemente gemäß einem Zickzack- Muster geknickt oder gekrümmt gebildet sein und die benachbarten Balken einen im Wesentlichen parallelen Verlauf zueinander aufweisen. As shown in FIG. 13a, the movable layer arrangement 130 can be formed with multiple curves in different directions along the axial course parallel to direction 124. For example, each of the bar elements can be bent or curved according to a zigzag pattern and the adjacent bars have a substantially parallel course to one another.

Die Abstandshalter beziehungsweise diskreten Bereiche 78ai, 78a2, 78bi und 78b2 können beispielsweise an einer Außenseite eines Krümmungswechsels des axialen Verlaufs angeordnet sein. So ist beispielsweise die bewegliche Schichtanordnung 130 im Bereich des diskreten Bereichs 78ai gekrümmt, um anschließend in Richtung 122a zu weisen, während in einem Bereich des diskreten Bereichs 78bi ein erneuter Richtungswechsel in Richtung der Richtung 122b erfolgt. An der jeweiligen Außenseite der beweglichen Schichtanordnung kann im Bereich des Krümmungswechsels die Fixierung erfolgen. The spacers or discrete areas 78ai, 78a 2 , 78bi and 78b 2 can be arranged, for example, on an outside of a change in curvature of the axial course. For example, the movable layer arrangement 130 is curved in the area of the discrete area 78ai in order to then point in the direction 122a, while in an area of the discrete area 78bi there is another change of direction in the direction the direction 122b takes place. The fixation can take place on the respective outside of the movable layer arrangement in the area of the change in curvature.

Fig. 13b zeigt eine schematische Aufsicht, bei der entlang des axialen Verlaufs parallel zu Richtung 124 eine Vielzahl von N diskreten Bereichen zwischen den Balken 76i und 76a und eine Vielzahl von M diskreten Bereichen zwischen den Balken 762 und 76a vorgesehen ist. Möglicherweise aber nicht notwendigerweise entspricht dabei N der Anzahl M oder ist hiervon verschieden. Eine Anzahl kann basierend auf einer gewünschten Gesamtlänge der Struktur entlang x gewählt werden. 13b shows a schematic plan view in which a plurality of N discrete areas between the bars 76i and 76a and a plurality of M discrete areas between the bars 76 2 and 76a are provided along the axial course parallel to the direction 124. Possibly, but not necessarily, N corresponds to the number M or is different therefrom. A number can be chosen based on a desired overall length of the structure along x.

Die Gesamtlänge des Aktuators, d. h., der beweglichen Schichtstruktur kann bei der Verwendung als aktives Element durch die Clearance (Abstand zum Deckel/Handle-Wafer) und den damit verbundenen vertikalen Pull-in (bei dem der Aktuator die Deckel- bzw. Handle-Schicht berührt) limitiert sein. Als aktiver Antrieb ist die Gesamtlänge durch den lateralen Pull-in in einzelnen Zellen begrenzt oder beeinflusst. Vergleichsweise kurze Aktu atoren können dabei bei einer einseitig eingespannten Variante resultieren, hier gibt es mi nimal nur 2 Einheitszellen, was einen großen Wertebereich ermöglicht. The total length of the actuator, i.e. That is, the movable layer structure can be limited when used as an active element by the clearance (distance to the cover / handle wafer) and the associated vertical pull-in (in which the actuator touches the cover or handle layer) . As an active drive, the overall length is limited or influenced by the lateral pull-in in individual cells. Comparatively short actuators can result in a variant that is clamped in on one side, here there are at least only 2 unit cells, which enables a large range of values.

Die Gesamtlänge einer beweglichen Schichtstruktur kann bspw. als aktiv schallerzeugender Aktuator in einem Bereich von zumindest 50 pm liegen und bspw. höchstens 5 mm betragen, bevorzugt ist bspw. ein Bereich um 2.5 mm und eine beidseitig eingespannte Konfiguration, wobei auch andere Werte implementiert werden können, bspw. durch zu sätzliche Abstandselemente, die den vertikalen Pull-In verhindern. Auch kann eine entspre chende Limitierung bei einer sensorischen Anwendung weniger kritisch sein. The total length of a movable layer structure can, for example, as an actively sound-generating actuator, be in a range of at least 50 μm and, for example, be at most 5 mm, a range around 2.5 mm and a configuration clamped on both sides is preferred, although other values can also be implemented , for example through additional spacer elements that prevent vertical pull-in. A corresponding limitation can also be less critical in a sensory application.

Eine Gesamtlänge als Antriebsebene kann bspw. in einem Bereich von zumindest 200 pm und höchstens 10 mm liegen, wobei hier bevorzugt eine beidseitig eingespannter Konfigu ration des Aktuators in Betracht kommt und eine mittige Verbindung implementiert wird, etwa in einem Bereich 78ci aus Fig. 14c. Bevorzugt werden Längen in einem Bereich zwi schen 3 mm -4 mm implementiert. Eine mittige Verbindung ist jedoch nicht immer nötig. Weitere Beispiele für eine beidseitig eingespannten Konfigurationen sind in den Fig. 14e und Fig. 14f dargestellt. Die mittige Verbindung kann bspw. bevorzugt sein, wenn der Aktor als Antriebselement genutzt wird wie in Fig. 14e. Wenn er selbst als aktives Element zur Schallerzeugung verwendet wird, also einen direkten Kontakt zum Fluid bereitstellt, dann kann es bevorzugt sein, einen punktsymmetrischen Aktor zu wählen, wie in Fig. 14f darge stellt. Als aktiv schallerzeugender Aktor können längere Zellen zu größeren Auslenkungen füh ren. Daher sind für einen solchen Anwendungsfall in einem derartigen Bereich eine geringere Anzahl diskreter Bereiche bevorzugt. Als Antriebselement kann die Gesamtlänge größer sein. Zu lange Zellen können jedoch die Spannung limitieren. Das kann durch die Anzahl der Zellen optimiert werden. Die Anzahl der Zellen kann in Abhängigkeit von der ge wählten Länge der Elementarzelle gewählt werden. A total length as a drive plane can, for example, be in a range of at least 200 μm and at most 10 mm, whereby a configuration of the actuator clamped on both sides is preferred and a central connection is implemented, for example in an area 78ci from FIG. 14c. Preferably, lengths in a range between 3 mm -4 mm are implemented. However, a central connection is not always necessary. Further examples of configurations clamped on both sides are shown in FIGS. 14e and 14f. The central connection can be preferred, for example, if the actuator is used as a drive element, as in FIG. 14e. If it is used itself as an active element for generating sound, that is to say provides direct contact with the fluid, then it may be preferable to choose a point-symmetrical actuator, as shown in FIG. 14f. As an active sound-generating actuator, longer cells can lead to greater deflections. Therefore, a smaller number of discrete areas are preferred for such an application in such an area. As a drive element, the total length can be greater. However, cells that are too long can limit the voltage. This can be optimized by the number of cells. The number of cells can be chosen depending on the chosen length of the unit cell.

Bei einem Einsatz der aktiven Schichtstruktur als aktiv schallerzeugender Aktuator, etwa direkt mit dem Fluid interagierender Aktuator kann eine Anzahl N oder M von zumindest 2 und höchstens 100 gewählt werden, bevorzugt eine geringe Anzahl von höchstens 50, höchstens 10 oder exakt 2. When the active layer structure is used as an actively sound-generating actuator, for example an actuator that interacts directly with the fluid, a number N or M of at least 2 and at most 100 can be selected, preferably a small number of at most 50, at most 10 or exactly 2.

Bei einem Einsatz als Antriebselement, etwa für eine hierin beschriebene Interaktionsstruktur kann die Anzahl der diskreten Bereiche zumindest 2 und höchstens 100 betragen, bevorzugt zumindest 2 und höchstens 50, zumindest 2 und höchstens 10 und besonders bevorzugt zumindest 2 und höchstens 4, je nach Gesamtlänge und Zelllänge. When used as a drive element, for example for an interaction structure described here, the number of discrete areas can be at least 2 and at most 100, preferably at least 2 and at most 50, at least 2 and at most 10 and particularly preferably at least 2 and at most 4, depending on the overall length and Cell length.

Eine Ausdehnung oder Abmessung eines diskreten Bereichen oder Isolationsinseln ent lang x kann dabei zumindest 1 pm und höchstens 100 pm betragen, bevorzugt ist eine Ab messung von 15 pm. An extension or dimension of a discrete area or isolation island along x can be at least 1 μm and at most 100 μm, a dimension of 15 μm is preferred.

Die Länge einer Einheitszelle entlang der x-Richtung kann als Summe aus 2*Länge der Schrägen + 1*Länge der Isolationsinsel betrachtet werden. Die Länge (entlang der Diagonalrichtung) einer solchen Schräge (einer Kathete in dem in Fig. 13b dargestellten Dreieck) kann zumindest 10 pm und höchstens 1.000 pm betragen und liegt bevorzugt bei in etwa 250 pmm. Diese Auslegung kann sich auch auf den Versatz zwischen den diskreten Berei chen (-Länge einer Schräge) und/oder den Versatz der Einheitszellen auswirken, so dass diese bei einer derartigen Konfiguration ebenfalls zumindest 10 pm und höchstens 1.000 pm betragen können. The length of a unit cell along the x-direction can be viewed as the sum of 2 * length of the slopes + 1 * length of the isolation island. The length (along the diagonal direction) of such a slope (a cathetus in the triangle shown in FIG. 13b) can be at least 10 μm and at most 1,000 μm and is preferably approximately 250 μm. This design can also affect the offset between the discrete areas (length of a slope) and / or the offset of the unit cells, so that with such a configuration they can also be at least 10 pm and at most 1,000 pm.

Eine Länge einer Einheitszelle, d. h., ein Abstand zwischen den diskreten Bereichen ent lang der x-Richtung kann hierbei bspw. in einem Bereich von zumindest 20 pm und höchs tens 2.200 pm liegen, wobei Werte in einem Bereich von zumindest 450 pm und höchstens 550 pm bevorzugt sind. Eine Höhe bzw. Abmessung entlang dery-Richtung, d. h., bspw. ein Abstand zwischen den diskreten Bereichen 78a2 und 78bi kann zusammen mit der Länge einer Schräge (Versatz zwischen diskreten Bereichen) den Winkel einer Elementarzelle (Winkel einer Schräge zur horizontalen Richtung) ergeben. Dieser Winkel ist größer 0° und kleiner 90°, bevorzugt 2°. Für den Bevorzugten Versatz der diskreten Bereiche von 250 pm, kann die Höhe des dis kreten Bereichs bevorzugt 8 pm bis 9 pm betragen. Die Höhe ist dabei bevorzugt in einem Bereich von größer 0 bis 500 pm gewählt. A length of a unit cell, ie, a distance between the discrete areas along the x-direction, can be in a range of at least 20 pm and at most 2,200 pm, with values in a range of at least 450 pm and at most 550 pm are preferred. A height or dimension along the y-direction, ie, for example, a distance between the discrete areas 78a 2 and 78bi, together with the length of an incline (offset between discrete areas) can result in the angle of a unit cell (angle of an incline to the horizontal direction) . This angle is greater than 0 ° and less than 90 °, preferably 2 °. For the preferred offset of the discrete areas of 250 pm, the height of the discrete area can preferably be 8 pm to 9 pm. The height is preferably selected in a range from greater than 0 to 500 μm.

Eine Geometrie eines geometrischen Körpers zweier zwischen denselben Balken 76i/76s oder 762/763 angeordneter diskreter Bereiche sowie eines dazwischenliegenden Abschnitts des Balkens 76a in dessen Mitte und/oder Knickpunkt optional ein diskreter Bereich ange ordnet sein kann, der das jeweils andere Balkenpaar fixiert, kann als Einheitszelle 126 be zeichnet werden. So wird beispielsweise eine Einheitszelle 126i aus einem exemplarischen Dreieck der Eckpunkte der diskreten Bereiche 78ai, 78a2 und 78bi gebildet, während eine Einheitszelle 128i aus den Eckpunkten eines anderen exemplarischen Dreiecks der diskre ten Bereiche 78bi und 78b2 sowie 78a2 gebildet werden kann. Eine Geometrie der Einheits zellen ist mittels der Positionen der diskreten Bereiche einstellbar und kann Einfluss auf das Bewegungsverhalten, etwa Amplitude, Linearität und/oder Kraft, der beweglichen Schichtanordnung 130 nehmen. A geometry of a geometric body of two discrete areas arranged between the same bars 76i / 76s or 762/763 as well as an intermediate section of the bar 76a in the center and / or inflection point of which can optionally be a discrete area that fixes the other pair of bars can be referred to as unit cell 126. For example, a unit cell 126i is formed from an exemplary triangle of the corner points of the discrete areas 78ai, 78a 2 and 78bi, while a unit cell 128i can be formed from the corner points of another exemplary triangle of the discrete areas 78bi and 78b 2 and 78a 2 . A geometry of the unit cells can be set by means of the positions of the discrete areas and can influence the movement behavior, for example amplitude, linearity and / or force, of the movable layer arrangement 130.

In anderen Worten zeigen die Fig. 13a und 13b ein Ausführungsbeispiel eines alternativen auslenkbaren Elements 130. Auf die Darstellung der Verbindung zum umgebenen Substrat wird an dieser Stelle verzichtet, da dieses Ausführungsbeispiel im bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel auf eine beidseitige Verbindung der Balken 76 mit dem umgebenden Substrat abzielt, das bedeutet, die bewegliche Schichtanordnung kann beidseitig fest eingespannt sein. In other words, FIGS. 13a and 13b show an exemplary embodiment of an alternative deflectable element 130. The connection to the surrounding substrate is not shown here, since this exemplary embodiment in the preferred exemplary embodiment involves a bilateral connection of the bars 76 to the surrounding substrate aims, that is, the movable layer arrangement can be firmly clamped on both sides.

Beispielhaft ist die Geometrie aus zick-zack-förmig angeordneten Balken 76i bis 763 gebil det, wobei auch mehr als drei Balken angeordnet sein können. Ausführungsbeispiele kön nen auch andere Geometrien der Balken 76 aufweisen. So ist beispielsweise im Zusam menhang mit den Fig. 18a und 18b eine weitere mögliche Geometrie gezeigt, die an Kreis segmente angelehnt ist. Das bedeutet, die Balken können abschnittsweise gerade oder gekrümmt sein. Die gezeigten Einheitszellen oder Elementarzellen 126 und/oder 128 be zeichnen ein Segment, bestehend aus diskreten Bereichen oder Isolationsinseln und Bal kensegmenten. Unterschiedliche Elementarzellen, etwa die Elementarzellen 126i und 128i können auch verschiedene Geometrien aufweisen, wie es beispielsweise im Zusammen hang mit den Fig. 14a bis 14f gezeigt ist. Ausführungsbeispiele sind nicht auf die Anordnung von drei Balken beschränkt, sondern können eine Vielzahl von Balken enthalten. Die diskreten Bereiche 78 können auch als Isolationsinseln oder isolierende Abstandshalter be zeichnet werden. By way of example, the geometry is formed from bars 76i to 763 arranged in a zigzag shape, it also being possible for more than three bars to be arranged. Exemplary embodiments can also have other geometries of the bars 76. For example, in connection with FIGS. 18a and 18b, a further possible geometry is shown which is based on circular segments. This means that the bars can be straight or curved in sections. The unit cells or unit cells 126 and / or 128 shown denote a segment consisting of discrete areas or isolation islands and bar segments. Different unit cells, such as unit cells 126i and 128i can also have different geometries, as shown, for example, in connection with FIGS. 14a to 14f. Embodiments are not limited to the arrangement of three bars, but can contain a plurality of bars. The discrete areas 78 can also be referred to as isolation islands or isolating spacers.

Für eine Elementarzelle 128, die eine Auslenkung in Richtung 122b bewirken kann, sind Segmente der Balken 762 und 763 sowie zwei Isolationsinseln, insbesondere benachbarte Isolationsinseln 78bi und 78b2 miteinander verbunden. Weitere Elementarzellen 128 sind in einer lateralen Richtung, etwa entlang der Richtung 124, so angeordnet, dass benachbarte Elementarzellen 128 eine gemeinsame Isolationsinsel 78b aufweisen, wie es beispielsweise für die Einheitszellen 128i und 1282 gezeigt ist. Je nach Orientierung der aktiv elektrostatisch aktuierten Zelle können unterschiedliche Auslenkungsrichtungen resultie ren. For a unit cell 128 which can cause a deflection in the direction 122b, segments of the bars 76 2 and 76 3 and two isolation islands, in particular adjacent isolation islands 78bi and 78b 2, are connected to one another. Further unit cells 128 are arranged in a lateral direction, for example along the direction 124, in such a way that adjacent unit cells 128 have a common isolation island 78b, as is shown, for example, for the unit cells 128i and 128 2 . Depending on the orientation of the actively electrostatically activated cell, different directions of deflection can result.

Die aktiven Elemente, Balken, können paarweise oder auch in einer höheren Anzahl sowie zur Erreichung der jeweiligen Richtung 122a oder 122b in unterschiedlichen Anzahlen vorgesehen sein. Eine Asymmetrie kann über eine Beschaltung ausgeglichen werden. The active elements, bars, can be provided in pairs or in a higher number and in different numbers to reach the respective direction 122a or 122b. An asymmetry can be compensated by a circuit.

Fig. 14a zeigt eine schematische Aufsicht auf eine bewegliche Schichtanordnung 130 ge mäß einem Ausführungsbeispiel, die gegenüber der beweglichen Schichtanordnung aus Fig. 13a die Isolationsinseln 78a, mit i=1 ,..., I und 78bj mit j=1 , J jeweils an Innenseiten der Krümmungsradien aufweist. FIG. 14a is a schematic plan view of a movable layer assembly 130 accelerator as claimed embodiment, the, ..., I and 78b j opposite to the movable layer arrangement of Fig. 13a, the isolation islands 78a, with i = 1 j = 1, each J having on the inner sides of the radii of curvature.

Fig. 14b zeigt eine schematische Darstellung einer beweglichen Schichtanordnung 1302, bei der die diskreten Bereiche 78a, und 78bj an Außenseiten der Krümmungsradien des gekrümmten Verlaufs der beweglichen Schichtanordnung entlang der Richtung 124 angeordnet sind, also komplementär zu Fig. 14a und in Übereinstimmung mit der Darstellung gemäß Fig. 13a. Die dargestellten Auslenkungen sind dabei beispielhaft aber nicht ein schränkend. Bei den Fig. 14a und 14b ist die Auslenkung gewählt, um den Einfluss der Position der Isolationsinseln 78 auf die Auslenkung und exemplarisch für eine konstante Spannungsbelegung darzustellen. So wird bspw. in Fig. 14a angenommen, dass der Bla ken 76i mit +DC beaufschlagt wird, und der Blaken 762 mit -DC beaufschlagt wird, während der dazwischenliegende Balken 76a mit einem Steuerungssignal AC beaufschlagt wird, das exemplarisch ebenfalls -DC ist. Damit kann erreicht werden, dass nur der Spalt zwischen 76i und 763 aktiv ist. Dieser gibt je nach Anordnung der Isolationsinseln die Bewegungs richtung bzw. das erzeugte Biegemoment vor. Da bei einer derartigen exemplarischen An steuerung nur eine Hälfte aktiv ist, ist die Auslenkung nur in eine Richtung 122a (Fig. 14a) bzw. 122b (Fig. 14b, wo die Beschaltung komplementär angenommen ist, d. h., das AC- Signal ist +DC) dargestellt. Durch andere Potentiale oder Signale kann eine andere Form der Bewegung erreicht werden. 14b shows a schematic representation of a movable layer arrangement 130 2 , in which the discrete areas 78a and 78b j are arranged on the outside of the radii of curvature of the curved course of the movable layer arrangement along the direction 124, that is, complementary to FIG. 14a and in accordance with the illustration according to FIG. 13a. The deflections shown are exemplary but not restrictive. In FIGS. 14a and 14b, the deflection is selected in order to show the influence of the position of the isolation islands 78 on the deflection and, by way of example, for a constant voltage occupancy. For example, it is assumed in FIG. 14a that + DC is applied to blaken 76i and -DC is applied to blaken 76 2 , while a control signal AC is applied to the intermediate bar 76a, which is also -DC by way of example . This can be achieved that only the gap between 76i and 76 3 is active. Depending on the arrangement of the isolation islands, this specifies the direction of movement or the bending moment generated. Since only one half is active in such an exemplary control, the deflection is only in one direction 122a (FIG. 14a) or 122b (FIG. 14b, where the wiring is assumed to be complementary, ie the AC signal is + DC ) shown. Another form of movement can be achieved through other potentials or signals.

Fig. 14c zeigt eine schematische Aufsicht auf eine bewegliche Schichtanordnung 1303, die einseitig an dem Substrat 62 eingespannt sein kann. Optional kann ein gegenüberliegendes Ende 132 frei beweglich sein. Alternativ kann die bewegliche Schichtanordnung 130a auch beidseitig eingespannt sein. 14c shows a schematic plan view of a movable layer arrangement 1303, which can be clamped on one side of the substrate 62. Optionally, an opposite end 132 can be freely movable. Alternatively, the movable layer arrangement 130a can also be clamped in on both sides.

Die bewegliche Schichtanordnung 13Ch kann ein oder mehrere kombinatorische diskrete Bereiche 78ci und 78C2 aufweisen, an denen jeweils eine mechanische Fixierung der bei den 76i, 762 und 76a miteinander erfolgt. The movable layer arrangement 13Ch can have one or more combinatorial discrete areas 78ci and 78C 2 , at each of which a mechanical fixation of the elements 76i, 76 2 and 76a takes place with one another.

Optional können die Verbindungselemente beziehungsweise die diskreten Bereiche ent lang einer Richtung zwischen den diskreten Bereichen, beispielsweise entlang der Richtung 124, eine veränderliche Ausdehnung in der MEMS-Ebene 142 und parallel zu einem axialen Verlauf der beweglichen Schichtanordnung aufweisen. So weisen beispielsweise die dis kreten Bereiche der Fig. 14c senkrecht zur Richtung 124 und parallel zur Ebene 142 bezie hungsweise parallel zur x/y-Ebene eine veränderliche Ausdehnung entlang der Richtung 124 auf, die beispielsweise an ein Trapez angelehnt sein kann. Das bedeutet, die diskreten Bereiche können trapezförmig gebildet sein. An dem Ende 132 kann optional ebenfalls ein diskreter Bereich vorgesehen sein, der eine Befestigung der Balken 76i, 762 und/oder 763 untereinander bereitstellen kann. Optionally, the connecting elements or the discrete regions along a direction between the discrete regions, for example along the direction 124, can have a variable extent in the MEMS plane 14 2 and parallel to an axial course of the movable layer arrangement. For example, the discrete areas of FIG. 14c perpendicular to the direction 124 and parallel to the plane 14 2 or parallel to the x / y plane have a variable extent along the direction 124, which can be based on a trapezoid, for example. This means that the discrete areas can be trapezoidal. At the end 132, a discrete area can optionally also be provided, which can provide a fastening of the bars 76i, 76 2 and / or 76 3 to one another.

Fig. 14d zeigt eine schematische Darstellung einer beweglichen Schichtanordnung 1 3Ü4, die gegenüber der beweglichen Schichtanordnung 13Ü3 verkürzt ist. Alternative Ausfüh rungsbeispiele sehen vor, eine längere bewegliche Schichtanordnung entlang der Richtung 124 zu implementieren. 14d shows a schematic representation of a movable layer arrangement 13U4, which is shortened compared to the movable layer arrangement 13U 3. Alternative exemplary embodiments envisage implementing a longer movable layer arrangement along the direction 124.

Fig. 14e zeigt eine schematische Ansicht einer beweglichen Schichtanordnung 130 gemäß einem Ausführungsbeispiel, die gemäß den beweglichen Schichtanordnungen 1303 und 1304 entlang der Richtung 124 länger ausgeführt ist und, unabhängig hiervon, beidseitig fest eingespannt ist. Fig. 14f zeigt eine schematische Ansicht einer beweglichen Schichtanordnung 130e gemäß einem Ausführungsbeispiel, die ebenfalls beidseitig fest eingespannt ist. 14e shows a schematic view of a movable layer arrangement 130 according to an exemplary embodiment, which according to the movable layer arrangements 130 3 and 130 4 is made longer along the direction 124 and, independently of this, is firmly clamped on both sides. 14f shows a schematic view of a movable layer arrangement 130e according to an exemplary embodiment, which is also firmly clamped on both sides.

Eine oder mehrere der Schichtanordnungen können Symmetrien aufweisen. Während beispielsweise die bewegliche Schichtanordnung 31s achssymmetrisch zu einer Symmetrieachse 66 senkrecht zur Richtung 124 gebildet sein kann, kann beispielsweise die bewegli che Schichtanordnung 130 bezüglich des kombinatorischen diskreten Bereichs 78ci, der beispielsweise einen geometrischen Mittelpunkt der beweglichen Schichtanordnung be zeichnen kann, punktsymmetrisch bezüglich der anderen diskreten Bereiche aufgebaut sein. Prinzipiell sind beliebige Arten von Symmetrien möglich. One or more of the layer arrangements can have symmetries. For example, while the movable layer arrangement 31s can be formed axially symmetrical to an axis of symmetry 66 perpendicular to the direction 124, for example the movable layer arrangement 130 with respect to the combinatorial discrete area 78ci, which can for example denote a geometric center of the movable layer arrangement, point-symmetrically with respect to the other discrete Areas to be built up. In principle, any type of symmetry is possible.

In anderen Worten kann die Auslenkrichtung einer Muskelzelle hauptsächlich von der Anordnung der Isolationsinseln abhängen, beispielsweise „Tal“, wie Sie beispielsweise durch die diskreten Bereiche 78ai, 78a2 und 78bi sowie 78b2 aus Fig. 14a implementiert sind oder „Berg“, wie es beispielsweise die diskreten Bereiche der Fig. 14b implementieren. Als Tal kann verstanden werden, auf der Innenseite eines entsprechenden Krümmungsradius an geordnet zu sein, während als Berg eine Anordnung auf einer Außenseite eines Krüm mungswechsels oder Richtungswechsels verstanden werden kann. Somit können elektrisch gleich beschaltete Muskelzellen mit unterschiedlichen Auslenkrichtungen ausge legt werden. Die Kombination aus den beiden möglichen Positionen über ein Verbindungs stück mit Isolationsinseln in beiden Strängen (kombinatorische diskrete Bereiche 78c, beispielsweise in Fig. 14c) oder beispielsweise ein Verlauf von Tal/Berg/Berg/Tal oder Berg/Tal/Tal/Berg oder Berg/Tal/Berg/Tal/Berg/Tal innerhalb eines entlang der Richtung 124 beidseitig eingespannten Aktuators erlaubt eine lineare Auslenkung in der Aktuatormitte bei einer Balanced-Beschaltung, wie es beispielsweise für die Fig. 14f dargestellt ist. Die Anzahl sowie die Geometrie der verwendeten Elementarzellen kann sich in Ausfüh rungsbeispielen unterscheiden. Ein beschriebener Aufbau bietet generell die Möglichkeit, für ein beidseitig eingespanntes auslenkbares Element mit linearer Kennlinie zu sorgen, welches im Gegensatz zum BNED asymmetrisch bezüglich der Flächenschwerpunktfaser ist („balanced asymmetric“ NED“-BA-NED). Die Linearität der vom auslenkbaren Element überstrichenen Fläche ist gegeben, wenn die überstrichene Fläche der Biegelinie mit dem aktiven Strang beziehungsweise Stränge, der Richtung 122a verursacht, mit der überstrichenen Fläche durch den aktiven Strang beziehungsweise der Stränge, entlang der Richtung 122b verursacht, möglichst übereinstimmt. Diese verdrängten Flächen ergeben sich beispielsweise, wenn die mittlere und jeweils eine der äußeren Elektroden das gleiche elektrische Potenzial haben und die jeweils andere Elektrode auf Masse ist, wie es beispielsweise im Zusammenhang mit den Fig. 14a und 14b beschrieben ist. Die elektrischen Eigenschaften wie die Arbeitspunktspannung oder die Steigung der zugehörigen AC- Kennlinie der elektrischen Ansteuerung lassen sich über die Geometrie der Elementarzellen 126 und/oder 128 einstellen. Beispielsweise können mit längeren Elementarzellen größere Auslenkungen bei vergleichsweise niedrigeren Spannungen erreicht werden. Eine längere Elementarzelle bedeutet bspw. einen größeren Abstand zwischen den Isolationsinseln entlang der Richtung 124. Weiterhin ergibt sich je nach Kombinationsart von Elementarzellen 126 und 128 ein um die Aktuatormitte spiegelsymmetrischer (siehe Fig. 14e) oder punktsymmetrischer Aktuator (siehe Fig. 14f). Die Spiegelsymmetrie hat den Vorteil, dass die Momente rechts und links des Verbindungsstücks, etwa 78ci in Fig. 14c, im Gleichgewicht sind. Dadurch verhalten sich die einzelnen Elementarzellen 126 oder 128 ähnlich. Die punktsymmetrische Anordnung bietet den Vorteil, bei gleicher Gesamtlänge längere Elementarzellen zu nutzen und so die Auslenkung zu erhöhen. Weiterhin sind die verdrängten Flächen mit jeweils nur einem aktiven Strang für diesen Fall gleich groß. Dadurch ist die Linearität der Kennlinie sichergestellt. In other words, the direction of deflection of a muscle cell can mainly depend on the arrangement of the isolation islands, for example “valley”, as implemented for example by the discrete areas 78ai, 78a 2 and 78bi as well as 78b 2 from FIG. 14a, or “mountain” as it is for example, implement the discrete areas of Figure 14b. A valley can be understood to be arranged on the inside of a corresponding radius of curvature, while a mountain can be understood to be an arrangement on the outside of a change of curvature or direction. This means that muscle cells that are electrically connected in the same way can be laid out with different deflection directions. The combination of the two possible positions via a connection piece with isolation islands in both strands (combinatorial discrete areas 78c, for example in FIG. 14c) or, for example, a course of valley / mountain / mountain / valley or mountain / valley / valley / mountain or mountain / Valley / mountain / valley / mountain / valley within an actuator clamped on both sides along the direction 124 allows a linear deflection in the middle of the actuator with a balanced circuit, as shown for example for FIG. 14f. The number and geometry of the unit cells used can differ in the exemplary embodiments. A structure described generally offers the possibility of providing a bilaterally clamped deflectable element with a linear characteristic which, in contrast to the BNED, is asymmetrical with respect to the centroid fiber ("balanced asymmetric" NED "-BA-NED). The linearity of the area swept by the deflectable element is given when the swept area of the bending line with the active strand or strands caused by direction 122a corresponds as closely as possible with the swept area caused by the active strand or strands along direction 122b. These displaced areas arise, for example, when the middle and one of the outer electrodes are the same Have electrical potential and the other electrode is grounded, as described, for example, in connection with FIGS. 14a and 14b. The electrical properties such as the operating point voltage or the gradient of the associated AC characteristic curve of the electrical control can be set via the geometry of the unit cells 126 and / or 128. For example, with longer unit cells, larger deflections can be achieved at comparatively lower voltages. A longer unit cell means, for example, a greater distance between the isolation islands along the direction 124. Furthermore, depending on the type of combination of unit cells 126 and 128, an actuator which is mirror-symmetrical about the center of the actuator (see FIG. 14e) or a point-symmetrical actuator (see FIG. 14f) results. The mirror symmetry has the advantage that the moments to the right and left of the connecting piece, for example 78ci in FIG. 14c, are in equilibrium. As a result, the individual unit cells 126 or 128 behave similarly. The point-symmetrical arrangement offers the advantage of using longer unit cells with the same overall length and thus increasing the deflection. Furthermore, the displaced areas, each with only one active strand, are the same size for this case. This ensures the linearity of the characteristic.

Die Verbindung eines auslenkbaren Elements mit dem umgebenden Substrat 62 kann dabei aus einer festen oder federnden Verbindung zwischen Substrat 62 und Elementarzelle 126 oder 128 oder Substrat 62 und Isolationsinsel/diskreter Bereich bestehen. Das Verbin dungselement zum Substrat kann die gleiche oder eine andere Steifigkeit wie die Elektroden beziehungsweise Isolationsinseln aufweisen. Die Resonanzfrequenz des Aktors kann durch die entstehende axiale Spannung an der Einspannung erhöht werden, im Vergleich zum Fall ohne axiale Verspannung. Eine derartige axiale Spannung kann beispielsweise durch die Kombination verschiedener Materialien aufgebaut werden. The connection of a deflectable element to the surrounding substrate 62 can consist of a fixed or resilient connection between substrate 62 and unit cell 126 or 128 or substrate 62 and isolation island / discrete area. The connecting element to the substrate can have the same or a different rigidity as the electrodes or isolation islands. The resonance frequency of the actuator can be increased by the resulting axial tension at the restraint, compared to the case without axial tension. Such an axial tension can be built up, for example, by combining different materials.

Des Weiteren kann innerhalb des Aktors ein für die Auslenkung passives Element einge bracht werden, um die Dehnungsversteifung einzustellen. Beispielsweise ein langes Ver bindungsstück 78c oder ein Teilabschnitt mit drei geraden, parallelen Elektroden. Furthermore, an element that is passive for the deflection can be introduced within the actuator in order to set the expansion stiffening. For example, a long connection piece 78c or a section with three straight, parallel electrodes.

BA-NED Aktoren können analog zur Fig. 6a und zur Fig. 6b für den Aufbau eines Muskels/auslenkbaren Elements 26 dienen. Durch die Linearität der Kennlinie eignen sie sich ebenfalls als Elemente zur direkten Schallerzeugung analog zu den in WO 2018/193 109 A1 geschriebenen GEN1 A-NED (asymmetrische NED der ersten Generation) basierten Lautsprechern. Technologisch bieten diese Aktoren den Vorteil, dass die elektrische Be schaltung innerhalb der Aktor-Ebene erfolgen kann. Außerdem werden keine Trennwände für die elektrische Signalführung zwischen den Aktoren benötigt. Dadurch kann die Packungsdichte der Aktoren erhöht werden. Generell kann ein BA-NED durch die Wahl der Inselpositionen einseitig oder beidseitig eingespannt sein (siehe Fig. 14c-f). Mehrere Zick- Zack-Stränge aneinandergesetzt ergeben wiederum einen BA-NED-Muskel, wie er bei spielsweise in den Fig. 15 und 16 dargestellt ist. Wenn an den Strängen durch die Wahl der Beschaltung die gleiche elektrische Potenzialdifferenz anliegt, wie es beispielsweise in der Fig. 17 dargestellt ist, blockieren sich die Zellen in ihrer horizontalen Bewegung gegenseitig, was eine Längenänderung in horizontaler Richtung verursachen kann. BA-NED actuators can be used analogously to FIG. 6a and FIG. 6b for the construction of a muscle / deflectable element 26. Due to the linearity of the characteristic, they are also suitable as elements for direct sound generation analogous to the GEN1 A-NED (asymmetrical NED of the first generation) based loudspeakers written in WO 2018/193 109 A1. Technologically, these actuators offer the advantage that the electrical wiring can be carried out within the actuator level. Also, there will be no partitions required for the electrical signal routing between the actuators. This can increase the packing density of the actuators. In general, a BA-NED can be clamped on one or both sides through the choice of island positions (see Fig. 14c-f). Several zigzag strands put together in turn result in a BA-NED muscle, as shown in FIGS. 15 and 16, for example. If the same electrical potential difference is applied to the strands as a result of the selection of the wiring, as shown for example in FIG. 17, the cells block each other in their horizontal movement, which can cause a change in length in the horizontal direction.

Für einen Balanced-Betrieb, also einen linearen Betrieb, wird an Strängen gleicher Topologie die gleiche elektrostatische Potenzialdifferenz erzeugt. Dafür kann beispielsweise eine positive und eine negative DC-Vorspannung mit einem AC-Signal kombiniert werden oder ein AC-Signal mit einem invertierten Signal und einer DC-Vorspannung. Dadurch wirkt je eine Muskelhälfte (Stränge mit gleicher Zelltopologie) in eine Auslenkungsrichtung. Damit kann der Muskel aktiv in beide Richtungen ausgelenkt werden. Rückstellende Kraft ist damit die elektrostatische Kraft. Das Balanced-Verhalten ermöglicht dabei eine höhere Linearität der Bewegung. Das bedeutet, die bewegliche Schichtanordnung kann ausgebildet sein, um ein freies Ende der beweglichen Schichtanordnung, etwa das Ende 132 (mit oder ohne diskreter Fixierung) entlang zweier linear unabhängiger Richtungen zu bewegen, beispielsweise die Richtungen 122a/122b einerseits und die Richtung 124 andererseits. For balanced operation, i.e. linear operation, the same electrostatic potential difference is generated on strings with the same topology. For this purpose, for example, a positive and a negative DC bias voltage can be combined with an AC signal or an AC signal can be combined with an inverted signal and a DC bias voltage. As a result, one half of the muscle (strands with the same cell topology) acts in one direction of deflection. This allows the muscle to be actively deflected in both directions. The restoring force is therefore the electrostatic force. The balanced behavior enables a higher linearity of the movement. This means that the movable layer arrangement can be designed to move a free end of the movable layer arrangement, for example end 132 (with or without discrete fixation) along two linearly independent directions, for example directions 122a / 122b on the one hand and direction 124 on the other.

Die Anzahl der benötigten Spannungssignale kann weiterhin durch die Gruppierung der Stränge reduziert werden. Weitere Varianten sind entsprechend als Vielfache von zwei Strängen mit einem gleichen Inselversatz zu wählen. Die Spannung kann so gewählt wer den, dass die Potenzialdifferenz, das Signal (beziehungsweise das invertierte Signal) an allen Strängen gleicher Topologie ergibt. The number of voltage signals required can also be reduced by grouping the strings. Further variants are to be selected accordingly as multiples of two strings with the same island offset. The voltage can be selected so that the potential difference, the signal (or the inverted signal) results in the same topology on all strings.

Es können auch andere Muskelbereiche gleicher Geometrie kombiniert werden, um eine zweidimensionale Auslenkung des Muskels zu ermöglichen. Zum Beispiel ermöglicht ein Muskel aus einem „Ziegelsteinmuster“ mit einem um 90° gedrehten „Ziegelsteinmuster“ die Bewegung in horizontaler sowie axialer Richtung. Damit kann das Widerstandselement 24 entlang beider Achsen in der Ebene darunter verfahren werden. Derartige Ausgestaltungen gelten für sämtliche hierin beschriebene Ausführungsbeispiele. Other muscle areas of the same geometry can also be combined in order to enable a two-dimensional deflection of the muscle. For example, a muscle made from a “brick pattern” with a “brick pattern” rotated by 90 ° enables movement in both the horizontal and axial directions. The resistance element 24 can thus be moved along both axes in the plane below. Such configurations apply to all of the exemplary embodiments described herein.

Fig. 15 zeigt eine schematische Ansicht einer beweglichen Schichtanordnung 150 gemäß einem Ausführungsbeispiel, die zumindest einen vierten Balken, im dargestellten Beispiel auch einen fünften Balken 764 und 76s aufweist. Anstelle trapezförmiger diskreter Bereiche können beispielsweise und unabhängig von der Anzahl der gewählten Balkenanzahl auch quadratische Querschnitte der diskreten Bereiche gewählt werden. Eine höhere Anzahl von Balken ist ebenfalls möglich, etwa zumindest 6, zumindest 7, zumindest 8, zumindest 10, zumindest 20 oder mehr. 15 shows a schematic view of a movable layer arrangement 150 according to an exemplary embodiment, the at least one fourth bar, in the example shown also has a fifth beam 76 4 and 76s. Instead of trapezoidal discrete areas, for example, and regardless of the number of bars selected, square cross-sections of the discrete areas can also be selected. A higher number of bars is also possible, for example at least 6, at least 7, at least 8, at least 10, at least 20 or more.

Die diskreten Bereiche 78 der beweglichen Schichtanordnung können jeweils paarweise für Paare benachbarter Balken 764 und 76i, 76a und 762 oder 76s und 762 unterschiedlich entlang eines axialen Verlaufs der beweglichen Schichtanordnung angeordnet sein. Das bedeutet, zwischen manchen Paaren, etwa 764/761 und 763/762 können die Positionen über einstimmen, während sie zu anderen Paaren voneinander verschieden sind. The discrete areas 78 of the movable layer arrangement can each be arranged in pairs for pairs of adjacent bars 76 4 and 76i, 76a and 76 2 or 76s and 76 2 differently along an axial course of the movable layer arrangement. This means that between some pairs, about 76 4/76 1 and 76 3/76 2, the positions can coincide while they are different from other pairs of each other.

Fig. 16 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine bewegliche Schichtanordnung 160 gemäß einem Ausführungsbeispiel, die strukturell mit der beweglichen Schichtanordnung 150 übereinstimmen kann. Basierend auf einer beschriebenen Verschaltung und/oder diskreten Fixierungen 782 bis 78s an einem Ende 132 der beweglichen Schichtanordnung 160 kann eine Verkürzung oder Verlängerung der beweglichen Schichtanordnung 160 entlang oder entgegengesetzt der Richtung 124 erfolgen. 16 shows a schematic plan view of a movable layer arrangement 160 according to an exemplary embodiment, which can be structurally identical to the movable layer arrangement 150. Based on a described interconnection and / or discrete fixations 78 2 to 78s at one end 132 of the movable layer arrangement 160, the movable layer arrangement 160 can be shortened or lengthened along or in the opposite direction to the direction 124.

Fig. 17 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine bewegliche Schichtanordnung 170 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Durch geeignete Wahl von Positionen der Isolationsbereiche 78 kann eine Bewegung entlang der Richtungen 122a und/oder 122b eingestellt werden. 17 shows a schematic plan view of a movable layer arrangement 170 according to an exemplary embodiment. A movement along the directions 122a and / or 122b can be set by suitable selection of positions of the isolation regions 78.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel können die diskreten Bereiche 78 der beweglichen Schichtanordnung 170 jeweils spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene entlang einer neutralen Faser der beweglichen Schichtanordnung angeordnet sein. Die neutrale Faser verläuft beispielsweise durch den zentralen Balken 763, etwa entlang seiner Mittellinie. Hierin beschriebene Schichtanordnungen können zumindest einen Teil eines Ak tuators 26 von hierin beschriebenen MEMS bilden, aber auch unabhängig hiervon gebildet sein. Hierin beschriebene MEMS können beispielsweise als Lautsprecher, Mikrofon, Ultra schallwandler, Mikroantrieb oder Mikropumpe gebildet sein. According to the exemplary embodiment shown, the discrete regions 78 of the movable layer arrangement 170 can each be arranged mirror-symmetrically to a plane of symmetry along a neutral fiber of the movable layer arrangement. For example, the neutral fiber runs through the central bar 763, approximately along its center line. Layer arrangements described herein can form at least part of an actuator 26 of the MEMS described herein, but can also be formed independently thereof. MEMS described herein can be formed, for example, as a loudspeaker, microphone, ultrasound transducer, microdrive or micropump.

Fig. 18a zeigt eine schematische Aufsicht auf eine bewegliche Schichtanordnung I8O1 gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei der die Balken 76i bis 763 abschnittsweise gekrümmt zueinander angeordnet sind. Fig. 18b zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren beweglichen Schichtanordnung I8O2, bei der die Balken 76i, 762 und 763 ebenfalls abschnittsweise gekrümmt sind, eine Position der diskreten Bereiche 78 jedoch anders geregelt ist. 18a shows a schematic plan view of a movable layer arrangement 180 1 according to an exemplary embodiment, in which the bars 76 i to 76 3 are arranged in sections so as to be curved with respect to one another. 18b shows a schematic view of a further movable layer arrangement I8O2, in which the bars 76i, 762 and 763 are also curved in sections, but a position of the discrete areas 78 is regulated differently.

Ausführungsbeispiele beruhen auf der Erkenntnis, dass es für die Erzeugung von hohen Schalldrücken sinnvoll ist, aktiv verformbare Elemente nicht zur Schallerzeugung zu verwenden oder lediglich in einem geringen Umfang, sondern diese mit passiven Elementen zu versehen. Das bietet den Vorteil, dass die verformbaren Elemente so ausgebildet sein können, dass eine Verformung gewährleistet wird und passive Elemente derart optimiert sind, dass hohe Schalldrücke erreicht werden können. Gemäß einem ersten Aspekt wird ein muskelartiger Aktor geschaffen, der in einer Antriebsebene angeordnet ist und der mit passiven Elementen in einerweiteren Schicht verbunden ist. Hierdurch wird eine Erhöhung des Schalldruckpegels gegenüber bekannten Konzepten erreicht. Weitere Aspekte beziehen sich auf Aktuatoren und/oder bewegliche Schichtanordnungen, die beidseitig eingespannt sind, womit Spalte zum umgebenen Substrat am frei schwingenden Ende des Balkens vermieden werden, der fluidische Verluste verursachen kann. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Bewegung des Balkens frei bleibt und nicht eingeschränkt wird. Derartiges ist beispielsweise für die hierin beschriebenen beweglichen Schichtanordnungen beschrie ben und auch in den Fig. 5a und 5b gezeigt. Ein weiterer Aspekt kann genutzt werden, um als Aktuator die passiven Elemente des ersten Aspekts anzutreiben. Denn beide Aspekte haben dieselbe Aufgabe inne. Jedoch können die Merkmale des zweiten Aspekts für sich alleine stehen, ohne mit einem passiven Element verbunden zu sein. Embodiments are based on the knowledge that it makes sense for the generation of high sound pressures not to use actively deformable elements for sound generation or only to a small extent, but to provide them with passive elements. This offers the advantage that the deformable elements can be designed in such a way that deformation is ensured and passive elements are optimized in such a way that high sound pressures can be achieved. According to a first aspect, a muscle-like actuator is provided which is arranged in a drive plane and which is connected to passive elements in a further layer. This increases the sound pressure level compared to known concepts. Further aspects relate to actuators and / or movable layer arrangements that are clamped on both sides, with which gaps to the surrounding substrate at the freely oscillating end of the beam, which can cause fluid losses, are avoided. In this way it can be achieved that the movement of the bar remains free and is not restricted. Such is described, for example, for the movable layer arrangements described herein and also shown in FIGS. 5a and 5b. Another aspect can be used to drive the passive elements of the first aspect as an actuator. Because both aspects have the same task. However, the features of the second aspect can stand on their own without being associated with a passive element.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele zeichnen sich durch eine gegenüber bekannten Konzepten erzielte Steigerung des Schalldruckpegels bei geringer oder minimaler Chipfläche aus. Eine kosteneffiziente Fertigung von Bauteilen, basierend auf Halbleiterwerkstof fen, kann somit zusammen mit einer hohen bis optimalen Flächenausnutzung des zugrundeliegenden Wafers erhalten werden. Die mit den vorliegenden Ausführungsbeispielen gelöste Aufgabe ist es somit Lösungen dafür aufzuzeigen, wie das Chipvolumen ausgenutzt werden kann, um einen hohen Schalldruckpegel zu erzeugen oder besonders sensitiv zu sein. Kern von Ausführungsbeispielen ist es, dass die Antriebsebene von der Schallerzeugungsebene getrennt wird. Somit können schallerzeugende Elemente optimal ausgelegt werden. Gleichermaßen ist die Antriebsebene dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren eine hohe Packungsdichte aufweisen und somit über den Auslenkungsbereich eine hohe Kraft aufweisen können. Mikromechanische Bauelemente werden dazu benötigt, elektrische Signale in mechani sche Wirkung zu übersetzen oder umgekehrt. Im Falle der vorliegenden verformbaren Ele mente resultiert eine Verformung des Elements auf einem elektrischen Eingangssignal. In diesem Fall ist das verformbare Element ein Aktor. Gleichermaßen können derartige ver formbare Elemente auch als Sensoren verwendet werden, indem ein elektrisches Signal, das aus einer Verformung des verformbaren Elementes resultiert, abgegriffen werden kann. The exemplary embodiments described are distinguished by an increase in the sound pressure level compared to known concepts with a small or minimal chip area. A cost-efficient production of components based on semiconductor materials can thus be obtained together with a high to optimal utilization of the area of the underlying wafer. The object achieved with the present exemplary embodiments is thus to show solutions for how the chip volume can be used to generate a high sound pressure level or to be particularly sensitive. The core of exemplary embodiments is that the drive plane is separated from the sound generation plane. In this way, sound-generating elements can be optimally designed. The drive plane is also characterized in that the actuators have a high packing density and can therefore have a high force over the deflection area. Micromechanical components are required to translate electrical signals into mechanical effect or vice versa. In the case of the present deformable elements, a deformation of the element results on an electrical input signal. In this case the deformable element is an actuator. Equally, such deformable elements can also be used as sensors in that an electrical signal resulting from deformation of the deformable element can be tapped.

Die verformbaren Elemente sind balkenförmig ausgebildete Aktoren und basieren auf elekt rostatischen, piezoelektrischen, magnetostriktiven und/oder thermomechanischen Wirk prinzipien. The deformable elements are bar-shaped actuators and are based on electrostatic, piezoelectric, magnetostrictive and / or thermomechanical operating principles.

Bauelemente sind Schichtstapel, die aus mindestens einer Deviseebene, einer Struktur ebene und einer Deckelebene bestehen. Die Deviseebene ist dadurch gekennzeichnet, dass die zum Antrieb der verformbaren Elemente notwendigen Aktoren dort angeordnet sind. Die jeweiligen Schichten sind mit stoffschlüssigen Verfahren, beispielsweise Bonden miteinander verbunden. Dadurch ergeben sich akustisch abgedichtete Zwischenräume in den Bauelementen. Die Schichten weisen elektrisch leitfähige Materialen auf, beispielsweise dotierte Halbleitermaterialien und/oder Metallmaterialien. Die Ausbildung der aktiven Elemente eines verformbaren Elements erfolgt durch selektives Herauslösen aus den Schichten der Elektroden. Passive Elementen werden beispielsweise vergleichbar zu dem eben genannten passiv aus der Schicht herausgelöst oder stoffschlüssig gefügt. Components are layer stacks that consist of at least one currency level, a structure level and a cover level. The motto level is characterized in that the actuators necessary to drive the deformable elements are arranged there. The respective layers are connected to one another using material-locking processes, for example bonding. This results in acoustically sealed spaces in the components. The layers have electrically conductive materials, for example doped semiconductor materials and / or metal materials. The active elements of a deformable element are formed by selective removal from the layers of the electrodes. Passive elements are, for example, similar to the passive elements just mentioned, removed from the layer or joined in a materially bonded manner.

Ausführungsbeispiele der hierin beschriebenen Aspekte beziehen sich auf: Embodiments of the aspects described herein relate to:

1. Vorrichtung 1. Device

1.1. Aktorebene ist von der Fluid-Interaktionsebene/ Strukturebene abgetrennt1.1. The actuator level is separated from the fluid interaction level / structure level

1.1.1. Vorteil: höhere Packungsdichte in Aktorebene, dadurch kann in der Aktorebene eine höhere Kraft aufgebracht werden als bisher. 1.1.1. Advantage: higher packing density in the actuator level, which means that a higher force can be applied in the actuator level than before.

1.1.2. Höhere Packungsdichte in der Interaktionsebene weil keine Aktorik vorgesehen ist, dadurch kann mehr Fluid pro Fläche verdrängt werden 1.1.2. Higher packing density in the interaction level because no actuators are provided, which means that more fluid can be displaced per area

1 .2. Aktorebene enthält auslenkbare Elemente 1 .2. Actuator level contains deflectable elements

1.3. Auslenkbare Elemente sind im bevorzugten Ausführungsbeispiel Elektroden, die miteinander über elektrisch isolierende Abstandhalter miteinander verbunden sind. 1.3. In the preferred exemplary embodiment, deflectable elements are electrodes which are connected to one another via electrically insulating spacers.

1.4. Auslenkbare Elemente sind mit dem umgebenden Substrat verbunden 1.4. Deflectable elements are connected to the surrounding substrate

1.5. Benachbarte Elektroden werden mit unterschiedlichen Potenzialen beaufschlagt, sodass sie sich aufeinander zu- oder voneinander weg bewegen. 1.5.1. Einstellbare Kraft und Auslenkung über die Elektrodengeometrie und Anzahl1.5. Adjacent electrodes are exposed to different potentials so that they move towards or away from one another. 1.5.1. Adjustable force and deflection via the electrode geometry and number

1.6. Bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die Anordnung der auslenkbaren Elemente er möglicht ein nahezu lineares Auslenkungsverhalten 1.6. The preferred exemplary embodiment for the arrangement of the deflectable elements enables an almost linear deflection behavior

1.6.1. zwei auslenkbare Elemente sind symmetrisch mit einem Verbindungsglied verbun den (Fig.1 ) 1.6.1. two deflectable elements are symmetrically connected with a connecting link (Fig. 1)

1.7. Fluid-Interaktionsebene enthält passive Elemente, die mit den auslenkbaren Ele menten verbunden sind 1.7. Fluid interaction plane contains passive elements connected to the deflectable elements

1.8. Elemente in der Fluid-Interaktionsebene interagieren mit einem Fluid und erzeugen Volumenstrom 1.8. Elements in the fluid interaction plane interact with a fluid and generate volume flow

1.9. Passive Elemente sind in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kammartige Elemente. 1.9. In a preferred embodiment, passive elements are comb-like elements.

1.10. Die kammartigen Widerstandselemente bilden zusammen mit Gegenelementen, die fest mit dem Substrat verbunden sind Kavitäten 1.10. The comb-like resistance elements form cavities together with counter-elements that are firmly connected to the substrate

1.11. Die Bewegung der Widerstandselemente gegenüber den Gegenelementen erzeugt einen Volumenstrom eines Fluids. 1.11. The movement of the resistance elements with respect to the counter-elements generates a volume flow of a fluid.

1.12. Das Fluid wird über untere und obere Auslassöffnungen im Handling- und Deckel wafer aus den Kavitäten hinein- und hinausbefördert 1.12. The fluid is conveyed in and out of the cavities through the lower and upper outlet openings in the handling and lid wafer

1.13. Das Widerstandelemente kann in Ausführungsbeispielen mit dem Substrat über Verbindungselemente verbunden sein. 1.13. In exemplary embodiments, the resistance element can be connected to the substrate via connecting elements.

1.13.1. Die Geometrie und Topografie der Verbindungselemente kann ausgelegt werden. Dadurch kann auf die resultierenden Frequenzen des schwingenden Widerstandse lemente Einfluss genommen werden. 1.13.1. The geometry and topography of the connecting elements can be designed. This allows the resulting frequencies of the oscillating resistance elements to be influenced.

1.14. Strukturebene ist in seiner vertikalen Ausrichtung sehr viel größer als die Ak torebene 1.14. Structural level is much larger in its vertical orientation than the Ak tor level

1.15. Die Strukturebene kann Öffnungen zur Verbindung der Kavitäten mit Öffnungen im Deckel- und Handlingwafer enthalten, wodurch die Kavitäten mit der Umgebung ver bunden sind. 1.15. The structural level can contain openings for connecting the cavities with openings in the lid and handling wafer, whereby the cavities are connected to the environment.

1.16. Weiterer Aspekt ist die Verwendung von Koppelementen zur Ansteuerung elasti scher Widerstandselemente 1.16. Another aspect is the use of coupling elements to control elastic resistance elements

1.16.1. Widerstandselemente sind bevorzugt beidseitig mit dem Substrat verbunden1.16.1. Resistance elements are preferably connected to the substrate on both sides

1.16.2. Koppelemente übertragen die Bewegung der aktiv auslenkbaren auf die elastischen Widerstandselemente 1.16.2. Coupling elements transmit the movement of the actively deflectable to the elastic resistance elements

1.16.3. Es existieren zwei Gruppen von auslenkbaren Elementen, Koppelementen und Wi derstandselementen, die gegensinnig betrieben werden. In anderen Worten bewe gen sie sich in einem ersten Zeitintervall aufeinander zu und in einem darauffolgen den zweiten Zeitintervall aufeinander weg. 1.17. Weiterer Aspekt ist die Verwendung von Koppelelementen, die im Gegensatz zu 1.16 auch in Gruppen aufgeteilt sind. Das Grundprinzip ist eine Stator-Shuttle An ordnung. 1.16.3. There are two groups of deflectable elements, coupling elements and resistance elements, which are operated in opposite directions. In other words, they move towards one another in a first time interval and away from one another in a subsequent second time interval. 1.17. Another aspect is the use of coupling elements, which, in contrast to 1.16, are also divided into groups. The basic principle is a stator shuttle arrangement.

1.17.1. Eine Gruppe besteht aus z.B. vier elastischen Widerstandselementen, die mit einem linear betriebenen aktiv auslenkbaren Element verbunden sind. 1.17.1. A group consists of e.g. four elastic resistance elements, which are connected to a linearly operated actively deflectable element.

1.17.2. Die Gruppe der elastischen Widerstandselemente und aktiv auslenkbaren Elemente ist durch eine aus Substrat gebildete Berandung eingefasst. Diese Berandung erhöht die Steifigkeit des Bauteils insgesamt. Weiterhin ist die Berandung elektrisch mit der Ansteuerung gekoppelt und dient als Stator. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Shuttle das aktiv auslenkbare Widerstandselement 1.17.2. The group of elastic resistance elements and actively deflectable elements is enclosed by a border formed from a substrate. This border increases the rigidity of the component as a whole. Furthermore, the border is electrically coupled to the control and serves as a stator. In this exemplary embodiment, the shuttle is the actively deflectable resistance element

1.17.3. zur Ausbildung von Kavitäten sind weitere Berandungen vorgesehen, die zwischen den Widerstandselementen angeordnet sind. 1.17.3. To form cavities, further boundaries are provided, which are arranged between the resistance elements.

1.17.4. Die Widerstandselemente befördern Fluid in diese Kavitäten durch Öffnungen im Deckel- und Handlingwafer hinein und hinaus 1.17.4. The resistance elements convey fluid into and out of these cavities through openings in the lid and handling wafer

1.17.4.1. Die Öffnungen sind nicht im Bereich der aktiv auslenkbaren Elemente ange ordnet, sondern seitlich davon. 1.17.4.1. The openings are not arranged in the area of the actively deflectable elements, but to the side of it.

1.17.4.2. Die Öffnungen können genauso wie in Fig. 5a angeordnet sein. 1.17.4.2. The openings can be arranged in the same way as in FIG. 5a.

1.18. Weiterer Aspekt ist die Verwendung von kammartigen auslenkbaren Elementen, die mit einer Widerstandsstruktur verbunden sind. Das Prinzip entspricht dem Stator- Shuttle Prinzip. 1.18. Another aspect is the use of comb-like deflectable elements that are connected to a resistance structure. The principle corresponds to the stator shuttle principle.

1.18.1. Das umgebende Substrat ist kammförmig ausgebildet. Dieser Bereich hat eine Länge, die 40-80% der Länge eines Widerstandselements entspricht. 1.18.1. The surrounding substrate is designed in a comb shape. This area has a length that corresponds to 40-80% of the length of a resistor element.

1.18.2. In das kammförmig ausgebildete Substrat greifen kammförmig auslenkbare Ele mente ein, die mit einem Widerstandelement verbunden sind. 1.18.2. Comb-shaped deflectable elements which are connected to a resistance element engage in the comb-shaped substrate.

2. Vorrichtung als alternatives auslenkbares Element 2. Device as an alternative deflectable element

2.1. Auslenkbares Element mit linearem Auslenkungsverhalten 2.1. Deflectable element with linear deflection behavior

2.1.1. kann eigenständig mit einem Fluid interagieren, 2.1.1. can interact independently with a fluid,

2.1.2. kann aber auch als Antrieb für die Widerstandstruktur genutzt werden 2.1.2. but can also be used as a drive for the resistance structure

2.2. in Ausführungsbeispielen beidseitig mit dem umgebenden Substrat verbunden2.2. in embodiments connected on both sides to the surrounding substrate

2.2.1. Verbesserung zur Anmeldung PCT/EP2018/078298 ist, dass ein beidseitig einge spannter Aktor keine akustischen Kurzschlüsse aufweist, so wie es am frei beweg lichen Ende des einseitig eingespannten Aktors 2.2.1. The improvement to the application PCT / EP2018 / 078298 is that an actuator clamped on both sides does not have any acoustic short circuits, as is the case at the freely movable end of the actuator clamped on one side

2.3. Auslenkbares Element ist gebildet durch die Aneinanderreihung von spiegelsym metrischen Elementarzellen entlang einer Erstreckungsrichtung des auslenkbaren Elements. 2.4. Elementarzellen bestehen aus einem Bereich von balkenförmigen Elektroden, die mit isolierenden Abstandhalterschichten verbunden sind. Die Elementarzellen kön nen Isolierschichten über die Ganze Länge der Elektroden beinhalten, die nicht in direktem mechanischen oder elektrischen Kontakt mit den Elektroden sind. 2.3. The deflectable element is formed by stringing together mirror-symmetrical unit cells along a direction of extent of the deflectable element. 2.4. Unit cells consist of an area of bar-shaped electrodes connected with insulating spacer layers. The unit cells can include insulating layers over the entire length of the electrodes, which are not in direct mechanical or electrical contact with the electrodes.

2.5. Ausführungsbeispiel weißt drei Elektroden auf, die in einer Draufsicht eine Berg-Tal- Berg-Tal Ausrichtung aufweisen. 2.5. The exemplary embodiment has three electrodes which, in a top view, have a mountain-valley-mountain-valley orientation.

2.5.1. Erste Elementarzelle ist gebildet aus zwei isolierenden Abstandhaltern „Berg“ und einem isolierendem Abstandhalter „Tal“ 2.5.1. The first unit cell is made up of two insulating spacers "mountain" and one insulating spacer "valley"

2.5.2. Zweite, benachbarte Elementarzelle entsprechend spiegelbildlich angeordnet2.5.2. Second, adjacent unit cell arranged in a mirror-inverted manner

2.6. Ausführungsbeispiele weisen mehr als drei Elektroden auf (Fig.12) 2.6. Embodiments have more than three electrodes (Fig. 12)

2.7. Benachbarte Elektroden weisen unterschiedliche Potenziale auf, dadurch erfolgt die Auslenkung. 2.7. Adjacent electrodes have different potentials, which means that the deflection takes place.

2.8. Auslenkungscharakteristik kann durch die Anordnung der isolierenden Abstandhalter eingestellt werden 2.8. The deflection characteristic can be adjusted by the arrangement of the insulating spacers

2.9. Ausführungsbeispiele enthalten auch einseitig mit dem Substrat verbundene auslenkbare Elemente. Dadurch kann eine Längenänderung erzeugt werden 2.9. Embodiments also contain deflectable elements connected on one side to the substrate. This can cause a change in length

3. Verfahren/ Methode zur Verdrängung eines Fluids mit Hilfe der oben genannten Vorrichtungen 3. Process / method for displacing a fluid with the aid of the devices mentioned above

3.1. Vorrichtungen können dazu genutzt werden um eine Druckänderungen im umge benden Fluid zu erzeugen (Schall, Lautsprecher) und Druckänderungen des umgebenden Fluids zu erfassen (Schall, Mikrofon) 3.1. Devices can be used to generate pressure changes in the surrounding fluid (sound, loudspeaker) and to record pressure changes in the surrounding fluid (sound, microphone)

4. Ausführungsbeispiele können auch Pumpen oder Mikroantriebe sein. 4. Embodiments can also be pumps or micro-drives.

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfah rens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein ent sprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrens schritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Although some aspects have been described in connection with a device, it goes without saying that these aspects also represent a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step . Analogously to this, aspects that were described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or details or features of a corresponding device.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Vari ationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten ein leuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutz umfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsen tiert wurden, beschränkt sei. The above-described embodiments are merely illustrative of the principles of the present invention. It is to be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will occur to other persons skilled in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited by the scope of the following claims and not by the specific details, which were presented herein based on the description and the explanation of the exemplary embodiments, is limited.

Claims

Patentansprüche Claims 1. MEMS mit einer Schichtstruktur (12), umfassend; eine in der Schichtstruktur (12) angeordneten Kavität (16), die durch zumindest eine Öffnung in der Schichtstruktur (12) mit einer äußeren Umgebung der Schichtstruktur (12) fluidisch gekoppelt ist; eine in einer ersten MEMS-Ebene und in der Kavität (16) entlang einer Ebenenrich tung beweglich angeordneten Interaktionsstruktur (24), die ausgebildet ist, um mit ei nem Fluid in der Kavität (16) zu interagieren, wobei eine Bewegung der Interaktionsstruktur (24) mit einer Bewegung des Fluids durch die zumindest eine Öffnung kausal zusammenhängt; eine in einer zweiten, senkrecht zu der Ebenenrichtung angeordneten MEMS-Ebene angeordnete aktive Struktur (26), die mit der Interaktionsstruktur (24) mechanisch gekoppelt ist; und konfiguriert ist, dass ein elektrisches Signal (32) an einem elektrischen Kontakt der aktiven Struktur mit einer Verformung der aktiven Struktur (26) kausal zusammenhängt; wobei die Verformung der aktiven Struktur (26) mit der Bewegung des Fluids kausal zusammenhängt. 1. MEMS having a layer structure (12) comprising; a cavity (16) arranged in the layer structure (12) which is fluidically coupled to an external environment of the layer structure (12) through at least one opening in the layer structure (12); an interaction structure (24) which is arranged movably along a plane direction in a first MEMS plane and in the cavity (16) and is designed to interact with a fluid in the cavity (16), wherein a movement of the interaction structure (24 ) is causally related to a movement of the fluid through the at least one opening; an active structure (26) arranged in a second MEMS plane arranged perpendicular to the plane direction, which is mechanically coupled to the interaction structure (24); and it is configured that an electrical signal (32) at an electrical contact of the active structure is causally related to a deformation of the active structure (26); wherein the deformation of the active structure (26) is causally related to the movement of the fluid. 2. MEMS gemäß Anspruch 1 , bei dem die aktive Struktur (26) eine Aktuatorstruktur umfasst, die ausgebildet ist, um bei Anlegen eines elektrischen Signals an den Anschluss eine Verformung der aktiven Struktur (26) zu bewirken, die eine Bewegung der Interaktionsstruktur (24) und die Bewegung des Fluids bewirkt. 2. MEMS according to claim 1, wherein the active structure (26) comprises an actuator structure which is designed to cause a deformation of the active structure (26) when an electrical signal is applied to the connection, which causes a movement of the interaction structure (24 ) and causes the movement of the fluid. 3. MEMS gemäß Anspruch 2, bei dem die aktive Struktur (26) elektrostatische, piezoe lektrische oder thermomechanische Elektrodenstrukturen umfasst. 3. MEMS according to claim 2, wherein the active structure (26) comprises electrostatic, piezoe lectric or thermomechanical electrode structures. 4. MEMS gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die aktive Struktur (26) zwei entgegengesetzt zu einander angeordnete Aktuierungsrichtungen (26a, 26b) aufweist und ausgebildet ist, um basierend auf einem ersten Aktuierungssignal eine Bewegung entlang einer Aktuierungs-Richtung in der zweiten MEMS-Ebene auszu- führen und um basierend auf einem zweiten Aktuierungssignal eine hierzu komple mentäre Bewegung entgegengesetzt zu der Aktuierungs-Richtung in der zweiten MEMS-Ebene auszuführen. 4. MEMS according to one of the preceding claims, in which the active structure (26) has two actuation directions (26a, 26b) arranged opposite one another and is designed to move along an actuation direction in the second MEMS based on a first actuation signal -Level to- lead and based on a second actuation signal to execute a complementary movement opposite to the actuation direction in the second MEMS level. 5. MEMS gemäß Anspruch 4, bei dem die aktive Struktur (26) einen ersten Aktuator (26a) zum Umsetzen des ersten Aktuierungssignals und einen zweiten Aktuator (26b) zum Umsetzen des zweiten Aktuierungssignals aufweist. 5. MEMS according to claim 4, wherein the active structure (26) has a first actuator (26a) for converting the first actuation signal and a second actuator (26b) for converting the second actuation signal. 6. MEMS gemäß Anspruch 5, bei dem der erste Aktuator (26a) und der zweite Aktuator (26b) entgegengesetzt zu einander angeordnet sind, und ein Koppelelement zum Be reitstellen einer mechanischen Kopplung (28) mit der Interaktionsstruktur (24) zwi schen dem ersten Aktuator und dem zweiten Aktuator angeordnet ist. 6. MEMS according to claim 5, wherein the first actuator (26a) and the second actuator (26b) are arranged opposite one another, and a coupling element for providing a mechanical coupling (28) with the interaction structure (24) between tween the first Actuator and the second actuator is arranged. 7. MEMS gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem die aktive Struktur (26) ausgebildet ist, um sich basierend auf dem ersten Aktuierungssignal in einem ersten Bereich parallel zu der Aktuierungsrichtung zu längen und in einem zweiten Teilbereich zu verkürzen; und um sich basierend auf dem zweiten Aktuierungssignal in dem ers ten Bereich parallel zu der Aktuierungsrichtung zu verkürzen und in dem zweiten Teil bereich zu längen. 7. MEMS according to one of claims 4 to 6, in which the active structure (26) is designed to lengthen based on the first actuation signal in a first area parallel to the actuation direction and to shorten in a second partial area; and based on the second actuation signal to shorten in the first area parallel to the actuation direction and to lengthen in the second partial area. 8. MEMS gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die aktive Struktur (26) eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten und zu Elektrodenpaaren gruppierten Elektrodenelementen (46) aufweist, wobei Hauptseiten benachbarter Elektroden paare einander zugewandt angeordnet sind und in einem Mittenbereich (52) der Elektrodenelemente an diskreten Stellen durch innere Abstandselemente (54) ver bunden sind. 8. MEMS according to one of the preceding claims, in which the active structure (26) has a plurality of electrode elements (46) arranged next to one another and grouped into electrode pairs, main sides of adjacent electrodes being arranged in pairs facing one another and in a central region (52) of the electrode elements are connected ver at discrete places by inner spacers (54). 9. MEMS gemäß Anspruch 8, bei der die aktive Struktur (26) ausgebildet ist, um basierend auf einem angelegten Potential zwischen Elektrodenelementen (46) eines Elektrodenpaares entlang einer Richtung innerhalb der zweiten MEMS-Ebene eine Län genänderung zu bewirken, die an die Interaktionsstruktur (24) übertragen wird. 9. MEMS according to claim 8, wherein the active structure (26) is designed to bring about a change in length based on an applied potential between electrode elements (46) of an electrode pair along a direction within the second MEMS plane, which is applied to the interaction structure (24) is transmitted. 10. MEMS gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die aktive Struktur (26) eine Vielzahl Elektrodenpaaren (48) mit jeweils einem ersten und einem zweiten Elektrodenelement (46) aufweist; und benachbarte Elektrodenpaare (48) in einem Mittenbereich der Elektrodenelemente (52) an diskreten Stellen durch innere Abstandselemente (54) verbunden sind. 10. MEMS according to one of the preceding claims, wherein the active structure (26) has a plurality of electrode pairs (48) each having a first and a second electrode element (46); and adjacent pairs of electrodes (48) in one Central area of the electrode elements (52) are connected at discrete points by inner spacer elements (54). 11. MEMS gemäß Anspruch 10, bei dem das erste Elektrodenelement und das zweite Elektrodenelement eines Elektrodenpaares durch diskrete äußere Abstandselemente (56) in einem Randbereich der Elektrodenelemente mechanisch fixiert sind; oder bei dem das erste Elektrodenelement und das zweite Elektrodenelement eines Elektrodenpaares an einem Randbereich mit der Schichtstruktur (12) mechanisch fixiert sind; um einen Abstand zwischen dem ersten Elektrodenelement und dem zweiten Elektrodenelement einzustellen. 11. MEMS according to claim 10, wherein the first electrode element and the second electrode element of an electrode pair are mechanically fixed by discrete outer spacer elements (56) in an edge region of the electrode elements; or in which the first electrode element and the second electrode element of an electrode pair are mechanically fixed to an edge region with the layer structure (12); to adjust a distance between the first electrode element and the second electrode element. 12. MEMS gemäß Anspruch 10 oder 11, bei dem das erste Elektrodenelement und das zweite Elektrodenelement zu einem Abstand von zumindest 0.01 pm und höchstens 200 pm fixiert sind. 12. MEMS according to claim 10 or 11, in which the first electrode element and the second electrode element are fixed at a distance of at least 0.01 pm and at most 200 pm. 13. MEMS gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem ein durch die inneren Abstand selemente eingestellter Abstand einen Wert von zumindest 0.01 pm und höchstens 200 pm aufweist. 13. MEMS according to one of claims 8 to 12, in which a distance set by the inner distance selemente has a value of at least 0.01 pm and at most 200 pm. 14. MEMS gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13, bei dem zwischen benachbarten Elektroden eines Elektrodenpaares eine elektrisch isolierende Schicht (58) angeordnet ist. 14. MEMS according to one of claims 8 to 13, in which an electrically insulating layer (58) is arranged between adjacent electrodes of an electrode pair. 15. MEMS gemäß Anspruch 14, bei dem eine elektrisch isolierende Schicht (58) zwischen äußeren Abstandselementen (56) aufgehängt ist, wobei die äußeren Abstandselemente (56) in einem Randbereich der Elektroden des Elektrodenpaares angeord net sind, um die Elektroden mechanisch zu fixieren. 15. MEMS according to claim 14, in which an electrically insulating layer (58) is suspended between outer spacer elements (56), the outer spacer elements (56) being arranged in an edge region of the electrodes of the electrode pair in order to mechanically fix the electrodes. 16. MEMS gemäß Anspruch 14 oder 15, bei dem eine Form der isolierenden Schicht (58) an eine in einem passiven Zustand des MEMS vorausgelenkte Form der Elektroden des Elektrodenpaares angepasst ist. 16. MEMS according to claim 14 or 15, in which a shape of the insulating layer (58) is adapted to a shape of the electrodes of the electrode pair which is deflected in advance in a passive state of the MEMS. 17. MEMS gemäß Anspruch 16, bei dem eine erste Teilschicht (58a) der isolierenden Schicht der vorausgelenkten Form einer ersten Elektrode (46i) des Elektrodenpaares folgt und eine zweite Teilschicht (58b) der isolierenden Schicht der vorausgelenkten Form einer zweiten Elektrode (462) des Elektrodenpaares folgt; wobei ein Abstand zwischen einander abgewandten Hauptoberflächen der ersten Teilschicht und der zweiten Teilschicht entlang eines Elektrodenverlaufs in der zweiten MEMS-Ebene von einem ersten Befestigungsbereich der Teilschichten hin zu einem zweiten Befestigungsbereich der Teilschichten veränderlich ist. 17. MEMS according to claim 16, wherein a first sub-layer (58a) of the insulating layer follows the pre-deflected shape of a first electrode (46i) of the electrode pair and a second sub-layer (58b) of the insulating layer follows the pre-deflected shape of a second electrode (462) of the Pair of electrodes follows; being a distance is variable between opposite main surfaces of the first partial layer and the second partial layer along an electrode course in the second MEMS plane from a first fastening area of the partial layers to a second fastening area of the partial layers. 18. MEMS gemäß einem der Ansprüche 8 bis 17, bei dem Elektrodenpaare der aktiven Struktur (26) in zumindest einer Reihe (86) oder in zumindest zwei parallel zueinander verlaufenden Reihen angeordnet sind. 18. MEMS according to one of claims 8 to 17, in which electrode pairs of the active structure (26) are arranged in at least one row (86) or in at least two rows running parallel to one another. 19. MEMS gemäß einem der Ansprüche 8 bis 18, bei dem erste Elektrodenpaare in einer ersten Reihe parallel zu einer ersten Richtung in der zweiten MEMS-Ebene angeordnet sind, um eine Bewegung der Interaktionsstruktur (24) entlang einer ersten Richtung in der ersten MEMS-Ebene zu bewirken; und bei dem zweite Elektrodenpaare in einer zweiten Reihe parallel zu einer zweiten Richtung in der zweiten MEMS-Ebene angeordnet sind, um eine Bewegung der Interaktionsstruktur (24) entlang einer zweiten Richtung in der ersten MEMS-Ebene zu bewirken. 19. MEMS according to one of claims 8 to 18, wherein the first electrode pairs are arranged in a first row parallel to a first direction in the second MEMS plane in order to move the interaction structure (24) along a first direction in the first MEMS Effect level; and wherein second pairs of electrodes are arranged in a second row parallel to a second direction in the second MEMS plane to cause movement of the interaction structure (24) along a second direction in the first MEMS plane. 20. MEMS gemäß einem der Ansprüche 8 bis 19, bei dem die Elektrodenpaare als in einander greifende Elektrodenkammstrukturen gebildet sind. 20. MEMS according to one of claims 8 to 19, in which the electrode pairs are formed as intermeshing electrode comb structures. 21. MEMS gemäß Anspruch 20, bei dem dem Elektrodenpaar eine dritte Elektrode mit einer Elektrodenkammstruktur (114) zugeordnet ist, um eine Gruppe von drei Elekt roden zu bilden, wobei eine mittlere der Elektroden basierend auf einer alternierenden Beaufschlagung äußerer Elektroden der drei Elektroden in unterschiedliche Richtun gen auslenkbar ist. 21. MEMS according to claim 20, wherein the pair of electrodes is assigned a third electrode with an electrode comb structure (114) to form a group of three electrodes, a middle one of the electrodes based on an alternating application of outer electrodes of the three electrodes in different ones Direction is deflectable conditions. 22. MEMS gemäß Anspruch 20, bei dem das Elektrodenpaar eine ortsfeste Kammelekt rode und eine beweglich zur ortsfesten Kammelektrode angeordnete bewegliche Kammelektrode aufweist und ein erstes Kammelektrodenpaar ist; wobei das MEMS zumindest ein zweites Kammelektrodenpaar aufweist; wobei die beweglichen Kammelektroden des ersten Kammelektrodenpaares und des zweiten Kammelektrodenpaares mechanisch mit einander gekoppelt und elektrisch isoliert voneinander sind und ausgebildet sind, um zu einem Zeitpunkt mit voneinander verschiedenen elektri schen Potentialen beaufschlagt zu werden; wobei das MEMS ausgebildet ist, um die ortfesten Kammelektroden des ersten Paares und des zweiten Paares mit einem zeit veränderlichen Potential zu beaufschlagen 22. MEMS according to claim 20, wherein the pair of electrodes has a fixed comb electrode and a movable comb electrode arranged to be movable relative to the fixed comb electrode and is a first pair of comb electrodes; wherein the MEMS has at least a second pair of comb electrodes; wherein the movable comb electrodes of the first pair of comb electrodes and of the second pair of comb electrodes are mechanically coupled to one another and electrically isolated from one another and are designed to be acted upon at one point in time with mutually different electrical potentials; wherein the MEMS is designed to apply a time-variable potential to the stationary comb electrodes of the first pair and the second pair 23. MEMS gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die aktive Struktur (26) eine Vielzahl von beweglichen Schichtanordnungen aufweist, die mechanisch zwischen ein MEMS-Substrat und ein Koppelelement (28), das mit der Interaktionsstruktur (24) mechanisch fixiert ist, geschalten ist; wobei jede bewegliche Schichtanordnung einen ersten Balken (76i), einen zweiten Balken (762) und einen zwischen dem ersten Balken und zweiten Balken angeordne ten und von denselben an diskreten Bereichen elektrisch isoliert fixierten dritten Bal ken (763) aufweist, und ausgebildet ist, um ansprechend auf ein elektrisches Potential zwischen dem ersten Balken und dem dritten Balken oder um ansprechend auf ein elektrisches Potential zwischen dem zweiten Balken und dem dritten Balken eine Bewegung entlang einer Bewegungsrichtung in der zweiten MEMS-Ebene auszuführen, um das Koppelelement zu bewegen. 23. MEMS according to one of claims 1 to 3, in which the active structure (26) has a plurality of movable layer arrangements which are mechanically fixed between a MEMS substrate and a coupling element (28) which is mechanically fixed to the interaction structure (24) , is switched; wherein each movable layer arrangement comprises a first bar (76i), a second beam (76 2) and an integrally arrange between the first beam and second beam th and discrete from the same at regions is electrically insulated fixed third Bal ken (76 3), and formed in order to execute a movement along a movement direction in the second MEMS plane in response to an electrical potential between the first beam and the third beam or in response to an electrical potential between the second beam and the third beam in order to move the coupling element. 24. MEMS gemäß Anspruch 23, bei dem zwischen dem Koppelement und dem Substrat zumindest eine erste bewegliche Schichtanordnung und eine zweite bewegliche Schichtanordnung mechanisch seriell verschaltet sind, wobei Gradienten eines Krüm mungsverlaus der ersten und der zweiten beweglichen Schichtanordnung alternie rende Vorzeichen aufweisen. 24. MEMS according to claim 23, in which between the coupling element and the substrate at least a first movable layer arrangement and a second movable layer arrangement are mechanically connected in series, gradients of a curvature change of the first and the second movable layer arrangement having alternating signs. 25. MEMS gemäß Anspruch 23 oder 24, bei dem die Vielzahl von beweglichen Schicht anordnung symmetrisch in der zweiten MEMS-Ebene angeordnet ist. 25. MEMS according to claim 23 or 24, wherein the plurality of movable layer arrangement is arranged symmetrically in the second MEMS plane. 26. MEMS gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die aktive Struktur (26) eine bewegliche Schichtanordnung aufweist, die mechanisch zwischen ein MEMS- Substrat und ein Koppelelement, das mit der Interaktionsstruktur (24) mechanisch fixiert ist, geschalten ist; wobei die bewegliche Schichtanordnung einen ersten Balken (76i), einen zweiten Balken (762) und einen zwischen dem ersten Balken und zweiten Balken angeordne ten und von denselben an diskreten Bereichen elektrisch isoliert fixierten dritten Balken (763)aufweist, und ausgebildet ist, um ansprechend auf ein elektrisches Potential zwischen dem ersten Balken und dem dritten Balken oder um ansprechend auf ein elektrisches Potential zwischen dem zweiten Balken und dem dritten Balken eine Be wegung entlang einer Bewegungsrichtung in der zweiten MEMS-Ebene auszuführen, um das Koppelelement zu bewegen, wobei die diskreten Bereiche (78) zum Fixieren des ersten Balken und des dritten Balken einerseits und des zweiten Balkens und des dritten Balkens andererseits entlang eines axialen Verlaufs der beweglichen Schicht- anordnung in der zweiten MEMS-Ebene versetzt zueinander angeordnet sind. 26. MEMS according to one of claims 1 to 3, in which the active structure (26) has a movable layer arrangement which is mechanically connected between a MEMS substrate and a coupling element which is mechanically fixed to the interaction structure (24); wherein the movable layer arrangement has a first beam (76i), a second beam (76 2 ) and a third beam (76 3 ) which is arranged between the first beam and the second beam and is fixed electrically insulated from the same in discrete areas, and is formed, in order to execute a movement along a movement direction in the second MEMS plane in response to an electrical potential between the first beam and the third beam or in response to an electrical potential between the second beam and the third beam, to move the coupling element, the discrete areas (78) for fixing the first bar and the third bar on the one hand and the second bar and the third bar on the other hand being offset from one another along an axial course of the movable layer arrangement in the second MEMS plane are. 27. MEMS gemäß Anspruch 26, bei dem die bewegliche Schichtanordnung entlang des axialen Verlaufs mehrfach in unterschiedliche Richtungen gekrümmt gebildet ist. 27. MEMS according to claim 26, in which the movable layer arrangement is formed curved several times in different directions along the axial course. 28. MEMS gemäß Anspruch 27, bei dem die diskreten Bereiche an einer Außenseite eines Krümmungswechsels angeordnet sind. 28. MEMS according to claim 27, in which the discrete regions are arranged on an outside of a change in curvature. 29. MEMS gemäß einem der Ansprüche 26 bis 28, bei dem die jede der beweglichen Schichtanordnungen beidseitig fest eingespannt ist. 29. MEMS according to one of claims 26 to 28, in which each of the movable layer arrangements is firmly clamped on both sides. 30. MEMS gemäß einem der Ansprüche 26 bis 29, bei dem der erste Balken mit dem zweiten Balken und dem dritten Balken zusätzlich an einem kombinatorischen diskreten Bereich (78c) verbunden sind. 30. MEMS according to one of claims 26 to 29, wherein the first bar with the second bar and the third bar are additionally connected to a combinatorial discrete area (78c). 31. MEMS gemäß einem der Ansprüche 25 bis 29, bei dem ein diskreter Bereich entlang einer Richtung zwischen diskreten Bereichen benachbarter Balken eine veränderliche Ausdehnung in der zweiten MEMS-Ebene und parallel zum einem axialen Verlauf der beweglichen Schichtanordnung aufweist. 31. MEMS according to one of claims 25 to 29, in which a discrete area along a direction between discrete areas of adjacent bars has a variable extent in the second MEMS plane and parallel to an axial course of the movable layer arrangement. 32. MEMS gemäß einem der Ansprüche 26 bis 31 , bei dem die diskreten Bereiche punktsymmetrisch zu einem geometrischen Mittelpunkt der beweglichen Schichtanordnung oder achssymmetrisch zu einer Symmetrieachse, die senkrecht zu einem axialen Verlauf der beweglichen Schichtanordnung in der zweiten MEMS-Ebene verläuft und den geometrischen Mittelpunkt schneidet, angeordnet sind. 32. MEMS according to one of claims 26 to 31, in which the discrete areas point-symmetrically to a geometric center point of the movable layer arrangement or axially symmetrically to an axis of symmetry which runs perpendicular to an axial course of the movable layer arrangement in the second MEMS plane and the geometric center point cuts, are arranged. 33. MEMS gemäß einem der Ansprüche 26 bis 32, bei dem die bewegliche Schichtanordnung zumindest einen vierten Balken (764) aufweist. 33. MEMS according to one of claims 26 to 32, in which the movable layer arrangement has at least one fourth beam (764). 34. MEMS gemäß Anspruch 33, bei dem die diskreten Bereiche der beweglichen Schichtanordnung jeweils paarweise für Paare benachbarter Balken unterschiedlich entlang eines axialen Verlaufs der beweglichen Schichtanordnung angeordnet sind. 34. MEMS according to claim 33, in which the discrete areas of the movable layer arrangement are each arranged in pairs for pairs of adjacent bars differently along an axial course of the movable layer arrangement. 35. MEMS gemäß Anspruch 33, bei dem die diskreten Bereiche der beweglichen Schichtanordnung jeweils spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene entlang einer neut ralen Faser der beweglichen Schichtanordnung angeordnet sind. 35. MEMS according to claim 33, in which the discrete areas of the movable layer arrangement are each arranged mirror-symmetrically to a plane of symmetry along a neutral fiber of the movable layer arrangement. 36. MEMS gemäß einem der Ansprüche 26 bis 35, bei dem die Balken in Abschnitten zwischen zwei aufeinanderfolgenden diskreten Bereichen abschnittsweise gekrümmt gebildet sind. 36. MEMS according to one of claims 26 to 35, in which the bars are curved in sections in sections between two successive discrete regions. 37. MEMS gemäß einem der Ansprüche 26 bis 35, bei dem erste bewegliche Schichtstrukturen in einer ersten Reihe parallel zu einer ersten Richtung in der zwei ten MEMS-Ebene angeordnet sind, um eine Bewegung der Interaktionsstruktur (24) entlang einer ersten Richtung in der ersten MEMS-Ebene zu bewirken; und bei dem zweite bewegliche Schichtstrukturen in einer zweiten Reihe parallel zu einer zweiten Richtung in der zweiten MEMS-Ebene angeordnet sind, um eine Bewegung der Interaktionsstruktur (24) entlang einer zweiten Richtung in der ersten MEMS-Ebene zu bewirken. 37. MEMS according to one of claims 26 to 35, wherein the first movable layer structures are arranged in a first row parallel to a first direction in the second MEMS plane in order to move the interaction structure (24) along a first direction in the first Effect MEMS level; and wherein the second movable layer structures are arranged in a second row parallel to a second direction in the second MEMS plane, in order to bring about a movement of the interaction structure (24) along a second direction in the first MEMS plane. 38. MEMS gemäß einem der Ansprüche 26 bis 28, bei dem die bewegliche Schichtan ordnung ausgebildet ist, um ein freies Ende (132) der beweglichen Schichtanordnung basierend auf einer Ansteuerung der ersten, zweiten und dritten Balken entlang zweier linear unabhängiger Richtungen zu bewegen. 38. MEMS according to one of claims 26 to 28, wherein the movable layer arrangement is designed to move a free end (132) of the movable layer arrangement based on a control of the first, second and third bars along two linearly independent directions. 39. MEMS gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Interaktionsstruktur (24) elektrisch passiv gebildet ist. 39. MEMS according to one of the preceding claims, in which the interaction structure (24) is formed in an electrically passive manner. 40. MEMS gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine mechanische Kopplung (28) der Interaktionsstruktur (24) mit der Schichtstruktur (12) eine höchs tens gleiche Steifigkeit aufweist wie eine Steifigkeit der Interaktionsstruktur (24). 40. MEMS according to one of the preceding claims, in which a mechanical coupling (28) of the interaction structure (24) with the layer structure (12) has at most the same rigidity as a rigidity of the interaction structure (24). 41. MEMS gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Interaktionsstruktur (24) elastisch durch Biegefederelemente (44) mit der Schichtstruktur (12) gekoppelt ist. 41. MEMS according to one of the preceding claims, in which the interaction structure (24) is elastically coupled to the layer structure (12) by means of spiral spring elements (44). 42. MEMS gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Interaktionsstruktur (24) abgesehen von einer mechanischen Kopplung zur aktiven Struktur (26) aufhän gungslos angeordnet ist. 42. MEMS according to one of the preceding claims, in which the interaction structure (24) is arranged without a suspension apart from a mechanical coupling to the active structure (26). 43. MEMS gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem in der ersten MEMS- Ebene eine Begrenzungsstruktur angeordnet ist, die Teilkavitäten (16a-16t) in der Ka vität (16) definiert, wobei Finnenstrukturen der Interaktionsstruktur (24) in den Teil kavitäten (16a-16t) beweglich angeordnet sind. 43. MEMS according to one of the preceding claims, in which a delimiting structure is arranged in the first MEMS level, which defines partial cavities (16a-16t) in the cavities (16), with fin structures of the interaction structure (24) in the partial cavities ( 16a-16t) are movably arranged. 44. MEMS gemäß Anspruch 43, bei dem eine Finnenstruktur in einer Teilkavität (16a-16t) in einen ersten Teilkavitätsteil (16ai-16t2) und ein einen zweiten Teilkavitätsteil (16ar 16t2) zumindest teilweise trennt wobei basierend auf der Bewegung der Interaktions struktur (24) ein Volumen des ersten Teilkavitätsteil (16ai-1 t ) komplementär zu einem Volumen des zweiten Teilkavitätsteil (16a 16t2) veränderlich ist. 44. MEMS according to claim 43, in which a fin structure in a partial cavity (16a-16t ) at least partially separates a first partial cavity part (16ai-16t 2 ) and a second partial cavity part (16ar 16t 2 ), based on the movement of the interaction structure (24) a volume of the first partial cavity part (16ai-1 t) is variable complementary to a volume of the second partial cavity part (16a 16t 2 ). 45. MEMS gemäß Anspruch 44, bei dem der erste Teilkavitätsteil (16ai-16t2) mit einer ersten Öffnung fluidisch gekoppelt ist und der zweite Teilkavitätsteil (16ai-1 t ) mit einer zweiten Öffnung fluidisch gekoppelt ist. 45. MEMS according to claim 44, in which the first partial cavity part (16ai-16t 2 ) is fluidically coupled to a first opening and the second partial cavity part (16ai-1 t) is fluidically coupled to a second opening. 46. MEMS gemäß Anspruch 45, bei dem die erste Öffnung und die zweite Öffnung aus gehend von der Teilkavität (16a-16t) senkrecht zu der Ebenenrichtung oder in der ersten MEMS-Ebene angeordnet sind. 46. MEMS according to claim 45, wherein the first opening and the second opening are arranged starting from the partial cavity (16a-16t) perpendicular to the plane direction or in the first MEMS plane. 47. MEMS gemäß Anspruch 46, bei dem die erste Öffnung und die zweite Öffnung in der ersten MEMS-Ebene angeordnet sind und mit MEMS-Öffnungen in Deckelschichten der Schichtstruktur (12) entlang einer Richtung senkrecht zu der Ebenenrichtung flu idisch verbunden sind. 47. MEMS according to claim 46, wherein the first opening and the second opening are arranged in the first MEMS plane and are fluidically connected to MEMS openings in cover layers of the layer structure (12) along a direction perpendicular to the plane direction. 48. MEMS gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Interaktionsstruktur (24) eine Vielzahl von Plattenelementen (36, 92) aufweist, die parallel zu einander in der ersten MEMS-Ebene und senkrecht zu der ersten MEMS-Ebene orientiert ange ordnet sind und in gegenüberliegenden Randbereichen mit einem MEMS-Substrat verbunden sind. 48. MEMS according to one of the preceding claims, wherein the interaction structure (24) has a plurality of plate elements (36, 92) which are oriented parallel to one another in the first MEMS plane and perpendicular to the first MEMS plane and are arranged are connected to a MEMS substrate in opposite edge areas. 49. MEMS gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Interaktionsstruktur (24) eine Vielzahl von Plattenelementen (36, 92) aufweist, die parallel zu einander in der ersten MEMS-Ebene und senkrecht zu der ersten MEMS-Ebene orientiert ange ordnet sind, wobei die Plattenelemente gruppenweise mittels Verbindungselementen (5201 a/b) mechanisch mit einander zu Plattengruppen gekoppelt sind. 49. MEMS according to one of the preceding claims, in which the interaction structure (24) has a plurality of plate elements (36, 92) which are oriented parallel to one another in the first MEMS plane and perpendicular to the first MEMS plane, wherein the plate elements are mechanically coupled to one another to form plate groups in groups by means of connecting elements (5201 a / b). 50. MEMS gemäß Anspruch 49, bei dem unterschiedliche Plattengruppen mit relativ zu einander auslenkbar sind. 50. MEMS according to claim 49, in which the different plate groups can be deflected relative to one another. 51. MEMS gemäß Anspruch 49 oder 50, der ausgebildet ist, um Plattenelemente einer ersten Plattengruppe und Plattenelemente einer zweiten Plattengruppe, deren Plat tenelemente benachbart zu einander und alternierend angeordnet sind, gegenläufig auszulenken. 51. MEMS according to claim 49 or 50, which is designed to deflect in opposite directions plate elements of a first plate group and plate elements of a second plate group, the plate elements of which are arranged adjacent to one another and alternately. 52. MEMS gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Interaktionsstruktur (24) an einem der aktiven Struktur (26) abgewandten Bereich mechanisch fest mit einem MEMS-Substrat verbunden ist und flexibel gebildet ist, um sich bei einer Aus lenkung der aktiven Struktur (26) zu deformieren. 52. MEMS according to one of the preceding claims, in which the interaction structure (24) is mechanically firmly connected to a MEMS substrate in an area facing away from the active structure (26) and is formed flexibly in order to be able to move in the event of a deflection of the active structure ( 26) to deform. 53. MEMS gemäß Anspruch 52, bei dem in der ersten MEMS-Ebene eine Begrenzungs struktur angeordnet ist, die Teilkavitäten (16a-16t) in der Kavität (16) definiert, wobei flexible Elemente der Interaktionsstruktur (24) in den Teilkavitäten (16a-16t) beweglich angeordnet sind, um sich in den Teilkavitäten ( 16a-16t) zu deformieren. 53. MEMS according to claim 52, in which a delimitation structure is arranged in the first MEMS level which defines partial cavities (16a-16t) in the cavity (16), flexible elements of the interaction structure (24) in the partial cavities (16a) 16t) are movably arranged in order to deform in the partial cavities (16a-16t). 54. MEMS gemäß Anspruch 53, bei dem ein flexibles Element in einer Teilkavität (16a- 16t) in einen ersten Teilkavitätsteil (16ai-16t2) und ein einen zweiten Teilkavitätsteil (16ai-16t2) zumindest teilweise trennt; wobei basierend auf der Bewegung der Inter aktionsstruktur (24) ein Volumen des ersten Teilkavitätsteil (16aH6t2) komplementär zu einem Volumen des zweiten Teilkavitätsteil (16ai-16t2) veränderlich ist. 54. MEMS according to claim 53, in which a flexible element in a partial cavity (16a-16t) at least partially separates a first partial cavity part (16ai-16t 2 ) and a second partial cavity part (16ai-16t 2); wherein, based on the movement of the interaction structure (24), a volume of the first partial cavity part (16aH6t 2 ) is variable complementary to a volume of the second partial cavity part (16ai-16t 2 ). 55. MEMS gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Interaktionsstruktur (24) durch eine mechanische Kopplung mit der aktiven Struktur (26) gekoppelt ist, die entlang der Ebenenrichtung eine mechanische Steifigkeit aufweist, die um einen Fak tor von zumindest 3 größer ist, als eine mechanische Kopplung der Interaktionsstruk tur (24) mit der Schichtstruktur (12). 55. MEMS according to one of the preceding claims, in which the interaction structure (24) is coupled to the active structure (26) by a mechanical coupling which, along the plane direction, has a mechanical rigidity which is greater by a factor of at least 3, as a mechanical coupling of the interaction structure (24) with the layer structure (12). 56. MEMS gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein Kopplungselement die aktive Struktur (26) mit der Interaktionsstruktur (24) mechanisch fest verbindet und einen Abstand (34) zwischen der aktiven Struktur (26) und der Interaktionsstruk tur (24) einstellt. 56. MEMS according to one of the preceding claims, in which a coupling element mechanically firmly connects the active structure (26) to the interaction structure (24) and sets a distance (34) between the active structure (26) and the interaction structure (24). 57. MEMS gemäß Anspruch 56, bei dem der Abstand (34) zumindest 0,1 pm und höchs tens 20 pm beträgt. 57. MEMS according to claim 56, in which the distance (34) is at least 0.1 pm and at most 20 pm. 58. MEMS gemäß Anspruch 56 oder 57, bei dem in einem Bereich des Abstands ein elektrisch isolierendes Material angeordnet ist. 58. MEMS according to claim 56 or 57, in which an electrically insulating material is arranged in a region of the spacing. 59. MEMS gemäß einem der Ansprüche 56 bis 58, bei dem eine mechanische Steifigkeit des Kopplungselementes einer mechanischen Steifigkeit der aktiven Struktur (26) und/oder der Interaktionsstruktur (24) entlang der Ebenenrichtung entspricht; oder geringer ist als die mechanische Steifigkeit der aktiven Struktur (26) und/oder der Interaktionsstruktur (24). 59. MEMS according to one of claims 56 to 58, in which a mechanical rigidity of the coupling element corresponds to a mechanical rigidity of the active structure (26) and / or the interaction structure (24) along the plane direction; or is less than the mechanical rigidity of the active structure (26) and / or the interaction structure (24). 60. MEMS gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, das als Lautsprecher, Mikro phon, Ultraschallwandler, ein Mikroantrieb oder Mikropumpe gebildet ist. 60. MEMS according to one of the preceding claims, which is formed as a loudspeaker, microphone, ultrasonic transducer, a micro-drive or micro-pump. 61. MEMS mit einer Schichtstruktur (12), umfassend: eine in der Schichtstruktur (12) angeordneten Kavität (16); eine in der Kavität (16) angeordnete bewegliche Schichtanordnung umfassend einen ersten Balken, einen zweiten Balken und einen zwischen dem ersten Balken und zweiten Balken angeordneten und von denselben an diskreten Bereichen elektrisch isoliert fixierten dritten Balken; wobei die bewegliche Schichtanordnung ausgebildet ist, um ansprechend auf ein elektrisches Potential zwischen dem ersten Balken und dem dritten Balken oder um ansprechend auf ein elektrisches Potential zwischen dem zweiten Balken und dem dritten Balken eine Bewegung entlang einer Bewegungsrichtung in einer Substrat ebene auszuführen; wobei die diskreten Bereiche zum Fixieren des ersten Balkens und des dritten Bal kens einerseits und des zweiten Balkens und des dritten Balkens andererseits entlang eines axialen Verlaufs der beweglichen Schichtanordnung versetzt zueinander ange ordnet sind. 61. MEMS with a layer structure (12), comprising: a cavity (16) arranged in the layer structure (12); a movable layer arrangement arranged in the cavity (16) comprising a first bar, a second bar and a third bar which is arranged between the first bar and the second bar and is fixed electrically insulated therefrom in discrete regions; wherein the movable layer arrangement is designed to perform a movement along a direction of movement in a substrate plane in response to an electrical potential between the first beam and the third beam or in response to an electrical potential between the second beam and the third beam; wherein the discrete areas for fixing the first bar and the third bar on the one hand and the second bar and the third bar on the other hand are arranged offset to one another along an axial course of the movable layer arrangement. 62. MEMS gemäß Anspruch 61, bei dem die Kavität (16) durch zumindest eine Öffnung in der Schichtstruktur (12) mit einer äußeren Umgebung der Schichtstruktur (12) 61 gekoppelt ist, und das ferner aufweist: eine in einer ersten MEMS-Ebene und in der Kavität (16) entlang einer Ebenenrich tung beweglich angeordneten Interaktionsstruktur (24), die ausgebildet ist, um mit ei nem Fluid in der Kavität (16) zu interagieren, wobei eine Bewegung der Interaktionsstruktur (24) mit einer Bewegung des Fluids durch die zumindest eine Öffnung kausal zusammenhängt; wobei die bewegliche Schichtanordnung Teil einer aktiven Struktur (26) ist, die in einer zweiten MEMS-Ebene senkrecht zu der Ebenenrichtung angeordnet ist, wobei die aktive Struktur (26) mit der Interaktionsstruktur (24) mechanisch gekoppelt ist; und konfiguriert ist, dass ein elektrisches Signal an einem elektrischen Kontakt der aktiven Struktur (26) mit einer Verformung der aktiven Struktur (26) und der beweglichen62. MEMS according to claim 61, wherein the cavity (16) is coupled to an external environment of the layer structure (12) 61 through at least one opening in the layer structure (12), and which further comprises: one in a first MEMS plane and in the cavity (16) along a plane direction movably arranged interaction structure (24), which is designed to interact with a fluid in the cavity (16), a movement of the interaction structure (24) with a movement of the fluid through the at least one opening is causally related; wherein the movable layer arrangement is part of an active structure (26) which is arranged in a second MEMS plane perpendicular to the plane direction, the active structure (26) being mechanically coupled to the interaction structure (24); and is configured that an electrical signal at an electrical contact of the active structure (26) with a deformation of the active structure (26) and the movable Schichtanordnung kausal zusammenhängt; wobei die Verformung der aktiven Struk tur (26) und der beweglichen Schichtanordnung mit der Bewegung des Fluids kausal zusammenhängt. Layer arrangement is causally related; wherein the deformation of the active structure (26) and the movable layer arrangement is causally related to the movement of the fluid. 63. Verfahren zum Verdrängen eines Fluids mit folgendem Schritt: 63. A method for displacing a fluid comprising the following step: Betreiben eines MEMS gemäß einem der vorangehenden Ansprüche. Operating a MEMS according to one of the preceding claims.
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