(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小電気機械デバイスであって、
第１の構造層と、
前記第１の構造層に対する一次の面外運動に懸架されている可動質量体と、
前記可動質量体中にエッチングされているカンチレバーの動作制限器構造体と、
前記面外の運動の方向に、前記カンチレバーの動作制限器構造体に対向する、前記第１の構造層上の第１のストッパ要素とを有し、
前記カンチレバーの動作制限器構造体が、細長い要素を含んでおり、
前記細長い要素の一端が、面内のトーションスプリングを提供するトーション要素を用いて前記可動質量体に連結されている
ことを特徴とする、前記微小電気機械デバイス。
【請求項２】
前記細長い要素が、前記可動質量体の２つの内側壁の間に延びていることを特徴とする、請求項１に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項３】
前記細長い要素の外側端が、インパクト要素を形成することを特徴とする、請求項１または２に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項４】
前記トーションスプリングの各々の端部が、前記可動質量体に連結されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項５】
前記細長い要素が、
インパクト要素と、
前記トーション要素を前記インパクト要素に連結する連結ビームとを含む
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項６】
衝撃時において、前記インパクト要素が面内の回転軸の周りに弾力的な回転運動をするように構成されていることを特徴とする、請求項５に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項７】
前記トーション要素が、前記可動質量体において２つの連結点に連結されているトーションバーであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項８】
前記第１のストッパ要素が、前記第１の構造層から局所的に盛り上がった突起部であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項９】
前記一次の面外運動が、回転軸の周りの回転運動であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項１０】
前記第１の構造層上の、前記インパクト要素の投影と前記第１のストッパ要素の投影とが、少なくとも部分的に重なり合うことを特徴とする、請求項３または５に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項１１】
前記インパクト要素の最大幅が、前記連結ビームの幅の少なくとも３倍であることを特徴とする、請求項５に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項１２】
前記インパクト要素の１つの側面が、前記可動質量体の側面と同一の空間にあることを特徴とする、請求項３または５に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項１３】
前記第１のストッパ要素が、前記第１の構造層上の前記可動質量体の投影を超えて延びていることを特徴とする、請求項８に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項１４】
カンチレバーの動作制限器構造体と第１のストッパ要素とを含む要素のペアが、柔軟な制限器を形成することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項１５】
前記柔軟な制限器によって提供される動作制限器段階よりも後に作動する動作制限器段階を提供するように構成されている、堅固な制限器を有することを特徴とする、請求項１４に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項１６】
前記堅固な制限器が、前記第１の構造層から突出している第２のストッパ要素を含んでおり、前記第２のストッパ要素と前記可動質量体との間のギャップが閉じる前に、柔軟な制限器の動作制限器構造体と第１のストッパ要素との間のギャップが閉じるように前記第２のストッパ要素が位置決めされていることを特徴とする、請求項１５に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項１７】
前記一次の面外運動が、回転軸の周りの回転運動であり、かつ、前記堅固な制限器から前記回転軸までの距離が、前記柔軟な制限器から前記回転軸までの距離よりも小さいことを特徴とする、請求項１５または１６に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項１８】
前記第２のストッパ要素の少なくとも一部が、前記第１の構造層上の前記可動質量体の投影を超えて延びていることを特徴とする、請求項１６に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項１９】
前記可動質量体が前記第１の構造層と第２の構造層との間の一次の回転運動において運動するように構成されるように、前記第２の構造層を有することを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項２０】
前記第２の構造層が、少なくとも１つの第１のストッパ要素を含むことを特徴とする、請求項１９に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項２１】
前記第２の構造層が、少なくとも１つの第２のストッパ要素を含むことを特徴とする、請求項１９または２０に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項２２】
前記第２の構造層が、前記第１の構造層に対して、第１と第２のストッパ要素の対応するセットを含むことを特徴とする、請求項２１に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項２３】
前記第１の構造層が基板であり、かつ前記第２の構造層がＭＥＭＳダイのキャップウェハであることを特徴とする、請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の微小電気機械デバイス。
【請求項２４】
動作制限器構造体のインパクト要素と前記第１の構造層の第１のストッパ要素との間のギャップが、動作制限器構造体のインパクト要素と前記第２の構造層の前記第１のストッパ要素との間のギャップよりも大きいことを特徴とする、請求項２３に記載の微小電気機械デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、微小電気機械デバイス、および、特に独立請求項の前文に規定する微小電気機械デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
微小電気機械システム（マイクロエレクトロメカニカルシステム；Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）、即ち、ＭＥＭＳは、小型化された機械的および電気機械的システムであって、少なくともいくつかの要素が機械的機能性を有するもの、と定義できる。ＭＥＭＳデバイスは、物理特性におけるごく僅かな変化の迅速かつ正確な検出のために適用することができる。
【０００３】
動作制限器（ｍｏｔｉｏｎ  ｌｉｍｉｔｔｅｒ）は、ＭＥＭＳデバイスにおいて一般に使用され、デバイス内部の可動構造が変位し得る最大距離を制御する。動作制限器の他の目的は、可動構造が、急激な高加速事象のためにデバイス内のアンカーされた（ａｎｃｈｏｒｅｄ）構造に衝突した場合に、エネルギーを制御された方法で消散させることである。そのような事象は、例えば、製造ラインにおいてデバイスを誤って床に落とした場合に起こり得る。設計限界もまた、要素の試験中危険に曝されている。
【０００４】
衝突において、動作制限器の第１の目的は、構造の壊れ易い部分（例えば、とがった角や細いビーム）が他の表面に接触するのを防止することによって、デバイスを損傷から保護することである。しかし、その動作制限器が十分に堅牢でなければ、それ自体も損傷するおそれがある。動作制限器の堅牢性は、例えば、接触面間の接触面積を増やすことで向上させ得る。しかしながら、これは接触面間の張り付き（ｓｔｉｃｔｉｏｎ）のリスクを増加させる。他の従来のアプローチは、衝撃に対する柔軟性を追加して、これにより、移動する質量体の運動エネルギーが、動作制限器構造体の中でポテンシャルエネルギーに変換されるようにすることである。
【０００５】
効率的な動作制限は、可動質量体が、更なる構造層よりも上でまたはそれらの層の間で、面外の線形または回転運動を受けるように設計されている構造においては、特に複雑である。構成のサイズや複雑度を有意に増加させることなく、真に堅牢な構造を創作するのは困難である。
【発明の概要】
【０００６】
発明の概要
本発明の目的は、その構造層の面外に運動するように設計されている可動質量体を含む微小電気機械デバイスのための、コンパクトで堅牢な動作制限器の構成を提供することである。本発明の目的は、独立請求項の特徴部分に従う微小電気機械デバイスによって達成される。
【０００７】
特許請求の範囲は、第１の構造層と、該第１の構造層に対する一次の面外運動に懸架されている可動質量体とを有する微小電気機械デバイスを規定する。カンチレバーの動作制限器構造体は、可動質量体にエッチングされており、かつ、第１のストッパ要素が、第１の構造層に、カンチレバーの動作制限器構造体に対向して配置されている。
【０００８】
本発明の有利な実施態様は、従属請求項に開示される。本発明の解決法は、改良された機械的堅牢性とともに、要素スペースの最適な利用を提供する。
【０００９】
本発明のさらなる利点を以下の実施態様とともに詳述する。
【００１０】
図面の簡単な説明
以下に、好ましい実施態様に関連して、添付の図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、面外の運動を適用する微小電気機械の構造体を示す。図１Ａおよび図１Ｂは、微小電気機械デバイスの例示的な構造を示す。
【図２】図２は、微小電気機械デバイスにおいて適用し得る例示的な動作制限器構造体を示す。
【図３】図３は、他の例示的な動作制限器構造体を示す。
【図４】図４は、更なる例示的な動作制限器構造体を示す。
【図５】図５Ａは、動作制限器を含む例示的な微小電気機械デバイスの側面図を示す。図５Ｂは、動作制限器を含む例示的な微小電気機械デバイスの上面図を示す。
【図６】図６は、動作制限器構造体と第１のストッパ要素との位置決めの例を示す。
【図７】図７は、第２のストッパ要素の位置決めの例を示す。
【図８】図８は、例示的な２段階の動作制限構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
いくつかの実施態様の詳細な説明
下記の各実施態様は例示である。明細書中において「或る」、「１つの」または「いくつかの」実施態様ということがあるが、これは、必ずしもこれらの語による言及が同じ実施態様を意味したり、１つの実施態様にのみ適用される特徴を意味したりするものではない。異なる実施態様の特徴を１つずつ組み合わせて更なる実施態様を提供してもよい。
【００１３】
以下、本発明の様々な実施態様を実施しうるデバイス構成の単純な実施例を用いて本発明の特徴を説明するが、実施態様の描写に関係のある要素のみを詳細に説明する。微小電気機械デバイスの様々な実装においては、一般的に当業者に知られている要素やここに具体的に記載しない要素を有することがある。
【００１４】
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明に従う微小電気機械デバイスの例示的な構造を示す。本明細書において、「微小電気機械デバイス」は、平面状の固体層またはパターン層で形成される層状構造を指す。したがって、本明細書において、用語「面内（ｉｎ−ｐｌａｎｅ）」および「面外（ｏｕｔ−ｏｆ  ｐｌａｎｅ）」は、それぞれ、構造層の平面に位置合わせされた方向、または構造層の平面に位置合わせされていない方向を指す。
【００１５】
微小電気機械デバイス１００は、少なくとも１つの構造層と、これに懸架されている可動質量体とを含む。図１Ｂは、第１の構造層１０２と、第２の構造層１０４と、第３の構造層１０６とを含む構成を示す。第１の構造層１０２は、例えば、基板またはハンドルウェハであってもよい。第２の構造層１０４は、例えば、微小電気機械デバイスの被覆するキャップウェハのダイであってもよい。なお、本明細書において使用される構造的な区別（例えば、ハンドルウェハ、キャップウェハ等）は、概念的なものに過ぎない。当業者にとって、各構造層は、個別にパターン形成されていてもよく、あるいは、例えば、層状のシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板との組み合わせであってもよいことは明らかである。
【００１６】
第３の構造層１０６は、可動質量体１２０として適用されてもよい。可動質量体１２０は、第１の構造層１０２上に懸架されて、これにより、可動質量体１２０が、少なくとも第１の構造層１０２との関係で面外の運動を受け得るようにしてもよい。図１Ａおよび図１Ｂの構成において、面外の運動は、第１の構造層１０２と第２の構造層１０４との間の面内の回転軸１１０の周りの回転運動である。ただし、本発明は、回転運動のみに限定されない。また、本発明の特徴は、下位の層または被覆する層に関する面外の線形運動にも適用され得る。
【００１７】
図１Ａおよび図１Ｂは、バイアス電荷や外部の加速力が加えられていないときの、ニュートラル位置にある要素を示す。作動時、可動質量体１２０は、例えば、外部のｚ方向の加速に応答して、面内の回転軸１１０の周りにシーソー型の回転運動で運動してもよい。可動質量体１２０は、回転軸から反対方向に平面状に広がっていてもよい。前記の回転運動の間、可動質量体１２０は、回転軸の周りを回転して、これにより、可動質量体の一端が懸架する構造層から遠ざかってゆく運動をし、かつ、可動質量体の他端が懸架する構造層に向かってゆく運動をするようにしてもよい。可動質量体の運動は、下層または被覆する層に配置されている電極１０８を用いて誘導及び／または検出されてもよい。図１Ａおよび図１Ｂは、可動質量体が１つの例示的な構成を有する実施態様を示す。ただし、本発明は、１以上の可動質量体を有する構成や、運動が振動回転運動または線形の面外の運動を含む構成にも、それらに応じて適用し得るものである。
【００１８】
有利には、微小電気機械デバイスの動作制限器の少なくとも１つは、接触した際に奏される機械力に応答する、何らかの形の弾力のある変位を容易にする、柔軟な動作制限器である。図２は、図１Ａおよび図１Ｂの微小電気機械デバイスにおいて適用し得る例示的な動作制限器構造体２００を示す。図２の微小電気機械デバイスは、可動質量体の体積材料を局所的に取り除くことによって可動質量体１２０にエッチングされている、少なくとも１つの動作制限器構造体を含んでいる。したがって、動作制限器構造体の要素部分は、可動質量体から少なくとも部分的に分離されているが、ニュートラル位置において、それと同一の空間体積を共有する。エッチング線を適切に選択することによって、可動質量体内に、図２に示すように、可動質量体への機械的接続を維持する、カンチレバーの動作制限器構造体を提供することが可能である。
【００１９】
図２のカンチレバーの動作制限器構造体は、簡素な細長い要素２０２を含んでいる。この文脈において、「細長い（ｅｌｏｎｇａｔｅ）」とは、要素の面上の長さが、要素の面上の最大幅の少なくとも２倍であることを意味する。細長い要素の一端は、可動質量体１２０に固定されており、かつ、他端は自由である。固定されている一端は、後述するように、支持体にアンカーされていてもよく、または中間構造を経由して支持体に連結されていてもよい。可動質量体にエッチングされている開口２０６は、可動質量体の平面内を延びているが、可動質量体の面を貫通交差する（ｐｌａｎａｒｌｙ  ｃｒｏｓｓ  ｔｈｒｏｕｇｈ）のではなく、可動質量体に内側壁を形成する。図２の細長い要素２０２は、可動質量体の２つの内側壁の間を延び、かつ、その細長い要素２０２の一端２０４は、可動質量体１２０に機械的に連結されている。微小電気機械デバイスにおいては、細長い要素は、可動質量体とともに運動し、かつ、該細長い要素の外側端は、該可動質量体の運動が制御される必要のあるときに、他の要素と接触するように配置されている。したがって、細長いビームの外側端は、インパクト（衝撃）要素２０８を形成していると考えてもよい。インパクト要素への接触が起こるとき、細長い要素は、可動質量体内の支持体に力を伝達し、そこでモーメントとせん断応力によって押し付けられている。衝撃時には、インパクト要素は、面内の回転軸であって、細長い要素と可動質量体との連結点と同一の空間にある該回転軸の周りに、弾力的な回転運動を受けるように構成されている。
【００２０】
図３は、代替的な動作制限器構造体３００を示す。図３の動作制限器構造体は、ここでも、可動質量体の２つの内側壁の間を延びる細長い要素３０２を含んでいる。細長い要素３０２の一端３０４は、可動質量体に機械的に連結されている。細長い要素３０２の外側端は、インパクト要素３０８を含んでいる。図３の構成において、インパクト要素３０８は、細長い要素３０２とは異なる面内幅を有する成形区画（ｆｏｒｍｅｄ  ｓｅｃｔｉｏｎ）である。可動質量体層の厚さは一定であるが、細長い要素のバネ定数またはこわさ（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）は、細長い要素の面上の長さと幅に明らかに依存していることが理解される。図３は、細長い要素の、スプリングレート（バネ定数）、ひいては柔軟性が、細長い要素の面上の寸法を調整することによって調整し得ることを示している。また、微小電気機械デバイスの寿命の間、構造層の寸法またはこれらの相互の位置決めは、例えば、温度変化によって変化し得る。図３に示すように、位置決めに公差を許容するために、インパクト要素の面内の最大幅は、細長い要素の他の部分の幅よりも大きく（例えば、３倍以上）なるように調整されていてもよい。
【００２１】
図４は、更なる代替的な動作制限器構造体４００を示す。図４の動作制限器構造体は、ここでも、可動質量体の２つの内側壁の間を延びる細長い要素４０２を含んでいる。細長い要素４０２の一端は、可動質量体に機械的に連結されている。細長い要素４０２は、インパクト要素４０８と、トーション要素４１０と、連結ビーム４１２とを含んでいる。インパクト要素４０８は、ここでも、可動質量体の運動の制限を要する時の接触点を提供するように構成されている、動作制限器構造体の区画を表す。図４の構成において、インパクト要素４０８は、連結ビーム４１２とは異なる面内幅を有する成形区画である。インパクト要素は、第１の構造層における設計上の接触点に対向して配置される動作制限器構造体４００の区画である。図４は、矩形のインパクト要素を示しているが、インパクト要素はどのような形状を有していてもよい。インパクト要素４０８は、可動質量体の任意の点に配置されていてもよいが、有利には、動作制限器構造体の側面の１つが、可動質量体の側面と同一の空間にある。
【００２２】
衝撃時、インパクト要素４０８は、面内の回転軸の周りに弾力的な回転運動を受けるように構成されている。運動は、連結ビーム４１２によって、これに従ってねじれる面内トーション要素４１０に伝達される。ねじり時、トーション要素４１０は、運動の機械エネルギーを保存し、反対方向において増大する力を発揮するが、これは、該要素がねじられる量に比例する。トーション要素４１０は、可動質量体に連結して、これにより、インパクト要素の回転運動のための面内のトーションスプリングを提供する。
【００２３】
軸４１４は、可動質量体における２つの連結点４１６、４１８を通り、第１の方向である、インパクト要素の面内の回転軸の方向を規定する。単純で、かつ、それゆえ有利な実施態様において、図４に示すように、トーション要素は、トーションバー（可動質量体において２つの連結点４１６、４１８の間で、第１の方向に延びる線形の細長い要素）として実装されていてもよい。曲がりくねった形状のスプリングのような、他の対応するスプリング形状を、トーション要素において適用してもよい。トーション要素は、その両端と、該両端の間の連結ビームへの接続点とにかかるトルクによって、面内の回転軸の周りにねじりを受けている。有利には、第１の方向は、可動質量体の側面または端面に位置合わせされている。可動質量体が回転運動のために構成されている場合は、第１の方向は、有利には、可動質量体の回転軸に対して平行または垂直になるように位置合わせされている。
【００２４】
本明細書において、「連結ビーム４１２」は、インパクト要素の面外の衝撃に起因する機械力のための、「レバーアーム（ｌｅｖｅｒ  ａｒｍ）」として作用する要素を指す。連結ビーム４１２は、線形のバーであってもよいが、インパクト要素４０８とトーション要素４１０とを軸のように連結する他の構造的形状が技術的範囲内で適用されてもよい。トーション要素４１０との接触点４０４は、有利には、連結点４１６、４１８の間にあり、より具体的には、トーション要素４１０の中央部にある。
【００２５】
開示される構成は、面外の運動を制限する、均衡のとれた、効率的なねじり力を提供する。トーションスプリングを用いることで、面外の方向における柔軟性は、トーション要素４１０のスプリングのこわさと連結ビーム４１２のレバーアームの長さとによって最適化され得る。その一方で、他の方向においては、構造は非常に剛体であって、かつ、それゆえ安定している。さらに、ＭＥＭＳデバイスの寸法において、各スプリングが十分な幅を有する場合であっても、トーションスプリングを用いればコンパクトなスプリング設計が可能となることが分かった。
【００２６】
また、微小電気機械デバイスは、動作制限器構造体のインパクト要素に対向して、少なくとも１つの第１のストッパ要素も第１の構造層上に含んでいる。図５Ａは、図２〜図４のいずれかの動作制限器構造体を含む例示的な微小電気機械デバイスの側面図であり、図５Ｂは、その上面図である。図１Ｂと同様に、図５Ａは、第１の構造層５０２と、第２の構造層５０４と、面内の回転軸５１０の周りに一次回転をするように構成されている可動質量体５２０とを含む微小電気機械デバイスを示している。この実施例において、第１の構造層５０２は基板であり、第２の構造層５０４はキャップウェハであり、そして可動質量体５２０はそれらの間の構造ウェハ状の要素である。
【００２７】
基本的に、第１のストッパ要素は、動作制限器構造体の真下の第１の構造層５０２の領域または動作制限器構造体の上の第２の構造層の領域によって提供され得る。しかし、有利には、第１のストッパ要素は、その構造層から局所的に盛り上がって、したがって、構造層の表面よりも更に可動質量体５２０に向かって延びる、少なくとも１つの突起部５３０を含んでいる。最低限、第１のストッパ要素は、１つの構造面上に１つの突起部を含んでいればよいが、この実施例において、可動質量体は、２つの構造層の間を運動し、かつ、第１のストッパ要素は、２つの突起部、即ち、第１の構造層５０２上の１つの突起部５３０と、第２の構造層５０４上の他の突起部５３２とを含んでいる。図５Ｂは、第２の構造層上の突起部５３２、５４２の位置を示す。
【００２８】
動作制限器構造体のインパクト要素と、第１のストッパ要素とを対向に位置決めすることは、第１の構造層上の、インパクト要素の投影と第１のストッパ要素の投影とが、少なくとも部分的に重なり合うと解釈されてもよい。図６は、図４の動作制限器構造体４００と、図５Ａおよび図５Ｂの構造層上の第１のストッパ要素５３０、５３２との位置決めの例を示している。図６は、上面図における、動作制限器構造体と、第１のストッパ要素の底部５３０と、第１のストッパ要素の上部５３２との投影を示している。図から分かるように、第１のストッパ要素の部分５３０、５３２は、互いに重なり合ってもよく、かつ、動作制限器構造体４００のインパクト要素４０８と実際に重なり合う。有利には、要素は、軸方向に対称的であり、かつ、要素の対称軸は、動作制限器構造体の連結ビームに位置合わせされている。有利には、第１のストッパ要素の少なくとも１つの部分は、第１の構造層上の可動質量体の投影を超えて延びている。これは、小さな位置合わせの誤りに対するこの配置の感度を下げる。
【００２９】
トーション要素によって提供される弾力性のために、動作制限器構造体と少なくとも（ａｔ  ｌａｓｔ）１つのストッパ要素とを含む要素のペアは、柔軟な制限器として考えられてもよい。微小電気機械デバイスは、その構造の異なる部分において、１以上のそのような柔軟な制限器を含んでいてもよい。柔軟な制限器の柔軟性は、細長い要素のこわさに容易に調整し得る。例えば、図４の動作制限器構造体において、この調整は、トーション要素のトーションスプリングと連結ビームによって提供されるレベルアーム（ｌｅｖｅｌ  ａｒｍ）の長さとを用いてなし得る。この調整は、動作制限器構造体と第１のストッパ要素との接触時に起こり得る、張り付き（ａｄｈｅｒｅｎｃｅ）を克服するための曲げ強度（ｆｌｅｘｕｒａｌ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を提供するように構成されてもよい。
【００３０】
再び図５Ａおよび図５Ｂに戻って、微小電気機械デバイスは、１以上の堅固な制限器も含んでいてもよい。該堅固な制限器の役割は、柔軟な制限器によって提供される動作制限段階よりも後に作動される、より強い動作制限段階を提供することである。単純な構成において、堅固な制限器は、１つの第２のストッパ要素を必要としてもよい。第２のストッパ要素は、その構造層から局所的に盛り上がって、したがって、構造層の表面よりも更に可動質量体に向かって延びる、少なくとも１つの突起部５４０を含んでいてもよい。最低限、第２のストッパ要素は、１つの構造面上に１つの突起部を含んでいればよいが、この実施例において、第２のストッパ要素もまた、２つの突起部、即ち、第１の構造層５０２上の１つの突起部５４０と、第２の構造層５０４上の他の突起部５４２とを含んでいる。正しい接触の順序を達成するために、動作制限器構造体と柔軟な制限器の第１のストッパ要素５３０との間のギャップは、第２のストッパ要素５４０と可動質量体５２０との間のギャップが閉じる前に閉じるように構成されている。
【００３１】
第２のストッパ要素は、可動質量体の投影内に延びていてもよく、または、第２のストッパ要素の少なくとも一部は、可動質量体の投影を超えて延びていてもよい。図７は、図５Ａの構造層上の第２のストッパ要素の位置決めの例を示している。図７は、上面図における、可動質量体５２０における第２のストッパ要素のための想定される衝撃区画と、第２のストッパ要素の底部５４０と、第２のストッパ要素の上部５４２の投影とを示している。図から分かるように、第２のストッパ要素の部分５４０、５４２は、可動質量体の設計上の衝撃領域と少なくとも重なり合う。例示的な堅固な要素のこわさは、要素のタイプによって変化し得る。図７に示すように、堅固な制限器は、高い曲げ強度を有する柔軟な要素であってもよく、または、剛体の要素であってもよい。図７の剛体の要素の運動制限の強度は、第２のストッパ要素の接触面積、より具体的には、可動質量体と最初に接触する部分の接触面積に依存する。
【００３２】
１以上の柔軟な制限器と、１以上の堅固な制限器との組み合わせを用いて、異なる強度の動作制限を備えた多段階の動作制限器を作成してもよい。例えば、多段階の動作制限器は、柔軟な制限器が、通常運転中またはテスト中のオーバーロード状態において可動質量体の運動を制限するように調整されている第１の段階と、堅固な（剛体の）制限器が、機械的衝撃を受けている間の可動質量体の運動を制限するように調整されている第２の段階とを含んでいてもよい。更なる段階の組み合わせが、技術的範囲内で適用されてもよい。柔軟な制限器の動作制限器構造体の曲げ強度は、接触後に可動質量体を第２のストッパ要素から離す復元力を提供するのに十分な強度に調節されていてもよい。
【００３３】
図８は、図５Ａおよび図５Ｂの、２段階の動作制限器構造体とストッパ要素のための例示的な構成を示している。図８は、２つの可動質量体８００、８０２を含む構造層の上面図を示す。可動質量体が、軸８０４の周りの逆位相の一次回転運動のために懸架されていてもよい。図８に示すように、可動質量体８００、８０２の両端は、柔軟な制限器８１０、８１２、８１４、８１６を含んでいてもよい。
【００３４】
また、構成は、１以上の堅固な制限器８２０、８２２、８２４、８２６も含んでいてもよい。図８の例示的な構成において、正しい順序の接触を確実にするために、堅固な制限器から回転軸までの距離は、柔軟な制限器から回転軸までの距離よりも小さくなるように調節されている。ただし、制限器間の接触の順序は、一次運動のタイプと接触点間のギャップの寸法とに依存することが留意される。
【００３５】
技術の進歩に従い、本発明の基本概念が様々な方法で実施し得ることは、当業者に自明である。従って、本発明およびその実施態様は、上記の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の適用範囲内で変化しうるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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