Ein- und mehrlagige vertikale Comb-Drive-Strukturen zur kapazitiven, niederfrequenten Energiegewinnung
Konferenz: Mikrosystemtechnik 2013 - Von Bauelementen zu Systemen
14.10.2013 - 16.10.2013 in Aachen, Deutschland
Tagungsband: Mikrosystemtechnik 2013
Seiten: 4Sprache: DeutschTyp: PDF
Persönliche VDE-Mitglieder erhalten auf diesen Artikel 10% Rabatt
Autoren:
Hampl, S. (IMMS Institut für Mikroelektronik und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, Ehrenbergstr. 27, 98693 Ilmenau, Deutschland )
Leistritz, B.; Saft, B.; Hennig, E. (IMMS Institut für Mikroelektronik und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, Ehrenbergstr. 27, 98693 Ilmenau, Deutschland)
Hoffmann, M. (TU Ilmenau, IMN MacroNano®, FG Mikromechanische Systeme, PF 100565, 98684 Ilmenau, Deutschland)
Inhalt:
Die Entwicklung mikromechanischer Energy Harvester eröffnet innovative Versorgungsoptionen für vernetzte, energieautarke, multimodale Sensorknoten. Im vorliegenden Beitrag wird eine neuartige Umsetzung des kapazitiven Prinzips im Grundtyp vertikaler Flächenschwinger in Aufbaukonzept, topologischen Anordnungen und Mikrofabrikation einlagiger MEMS-Teststrukturen vorgestellt. Dieser Ansatz bietet die zur Leistungsmaximierung geforderten hohen kapazitiven Flächendichten (Cmax im dreistelligen pF-Bereich bei Chipfläche = 15x15 mm2), vertikale Auslenkungsamplituden bis 100 µm sowie auslenkungsabhängig große Kapazitätshübe Cmax/Cmin. Technologische Schwerpunkte bilden das anisotrope Tiefenätzen von Elektrodenkämmen mit hohem Aspektverhältnis (Spaltbreite =3 µm bei Ätztiefen =100 µm) sowie die Herstellung einer quersteifen Federführung hoher z-Nachgiebigkeit. Eine Weiterentwicklung zum mehrlagigen Flächenschwinger mit vertikal getrennten Statorebenen verspricht eine zusätzliche Erhöhung der Leistungsdichte und soll zur mittelbaren, kontinuierlichen Gewinnung von Kleinstenergiemengen aus ambienten, niederfrequenten Vibrationen genutzt werden.