微机械加速度传感器制造技术

本发明专利技术涉及微机械加速度传感器，包括：衬底；第一振动质量，其能够运动地悬置在衬底上并且在沿第一方向作用到衬底上的加速度的情况下可偏转；第一探测单元，用于探测在沿第一方向作用到衬底上的加速度的情况下第一振动质量的偏转；第二振动质量，其能够运动地悬置在衬底上并且在沿第二方向作用到衬底上的加速度的情况下可偏转，第二方向与第一方向垂直；第二探测单元，用于探测在沿第二方向作用到衬底上的加速度的情况下第二振动质量的偏转；第二振动质量还在沿第三方向作用到衬底上的加速度的情况下能够偏转，第三方向与第一方向和第二方向垂直；第三探测单元，用于探测在沿第三方向作用到衬底上的加速度的情况下第二振动质量的偏转。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微机械加速度传感器。
技术介绍
由公开文献DE 197 19 779 Al已知一种加速度传感器，该加速度传感器包括可运动地在衬底上悬置的、基于加速作用可偏转的并且构造为振动质量(seismischen Masse)的振动结构以及用于检测振动结构的、加速度有关的偏转的分析处理装置。振动质量在此仅仅沿一个方向能够偏转，从而仅仅可以探测沿一个唯一的方向的加速度。因此，在已知的加速度传感器中为了加速度的探测而对于每个加速度方向设有一个振动质量。由公开文献DE 10 2008 001 442 Al已知一种微机械构件，该微机械构件包括具有振动质量的衬底。对于作用到衬底上的不同加速度，质量沿不同方向可偏转。因此，一个唯一的振动质量用于沿不同方向的加速度的检测。出于空间原因在已知微机械组件中可能发生:相比于基于沿第二方向的加速度振动质量的偏转，基于沿第一方向的加速度振动质量的偏转可能较不好地被检测。因此也就是说，可以不同程度良好地探测沿不同方向的加速度。
技术实现思路
因此，本专利技术所基于的任务可以在于，提供一种微机械加速度传感器，所述微机械加速度传感器克服了已知缺点。所述任务借助于独立权利要求1的主题解决。本专利技术的有利的构型是从属权利要求的主题。根据一个方面提供一种微机械加速度传感器，包括:衬底；第一振动质量，所述第一振动质量能够运动地悬置在所述衬底上并且在沿第一方向作用到所述衬底上的加速度的情况下能够偏转；第一探测单元，其用于在沿所述第一方向作用到所述衬底上的加速度的情况下所述第一振动质量的偏转的探测；第二振动质量，所述第二振动质量能够运动地悬置在所述衬底上并且在沿第二方向作用到所述衬底上的加速度的情况下能够偏转，其中，所述第二方向与所述第一方向垂直；第二探测单元，其用于探测在沿所述第二方向作用到所述衬底上的加速度的情况下所述第二振动质量的偏转；其中，第二振动质量还在沿第三方向作用到衬底上的加速度的情况下能够偏转，其中，所述第三方向与第一方向和第二方向垂直；第三探测单元，其用于探测在沿所述第三方向作用到所述衬底上的加速度的情况下所述第二振动质量的偏转。通过第一质量仅仅设置用于沿第一方向的加速度的探测并且不附加地用于沿第二和/或第三方向的探测，尤其促成如下技术优点:第一质量及其在衬底上相应的设置可以朝最优的偏转优化，所述最优的偏转由沿第一方向的加速度引起。因为第一质量还不必用于沿第二和第三方向的加速度的检测，所以不必探讨关于设计和设置的折衷以借助于第一质量也还检测这些加速度。为了检测沿第二和第三方向的加速度，设有第二振动质量。因此，第一质量可以有利地补偿第二振动质量沿第一方向的加速度的可能的探测弱点。因此，本专利技术尤其包括如下构思，即设置具有两个振动质量的衬底，其中，第一质量仅仅用于沿第一方向的加速度的探测，其中，另一质量仅仅用于沿第二方向和第三方向的相应加速度的探测。因此，第一质量有利地补偿第二质量的探测弱点。第二质量原则上同样可以用于沿第一方向的加速度的探测。然而根据本专利技术不采取这一点。取而代之地，第二质量仅仅用于沿第二方向和第三方向的加速度的检测。—个唯一的振动质量虽然可能足以能够探测沿三个方向的加速度，如在公开文献DE 10 2008 001 442 Al中所示的那样。但探测可能对于三个方向是不同程度良好的。如果现在对于沿三个不同方向的加速度的探测应用三个加速度传感器，如由公开文献DE 19719 779 Al已知的那样，则在该解决方案中需要许多空间。因为在该解决方案中需要三个振动质量。本专利技术促成了在尽可能小的空间需求与沿三个方向的加速度的高性能探测之间的有利的折衷。因为本专利技术以仅仅两个振动质量足够(比三个振动质量具有更小的空间需求)然而却促成了加速度的灵敏的检测或探测(用于一个方向的第一质量，用于两个其他方向的第二质量)。与文献DE 10 2008 001 442 Al的技术原理不同，不采取沿三个不同方向的加速度的借助于一个唯一的振动质量的检测。取而代之地，借助于一个质量检测两个加速度方向，而借助于另一质量检测第三加速度方向。原则上第二质量也可以附加地用于借助于第一质量检测的加速度方向。但例如基于变形可能出现所谓的偏置误差，也就是一个信号，其由变形引起、然而不是由沿该方向的加速度作用引起。如果涉及沿该方向的加速度的测量或检测，则通常第二质量对于这样的偏置误差是灵敏的。但是因为恰恰该加速度作用借助于第一质量检测，所以该偏置灵敏性不再起作用。第二质量的与此相关的弱点通过第一质量补偿。第二振动质量在两个不同加速度方向的情况下分别能够偏转，这例如促成如下技术优点，即第二振动质量相对于变形是较不灵敏的。如果第二振动质量借助于扭转弯曲弹簧悬置在衬底上，尤其是这样的。具有第一探测单元的第一振动质量或者具有第二和第三探测单元的第二振动质量分别形成传感器核(Sensorkern)。尤其可以将如下传感器核称为多质量振动装置，在该传感器核中对于每个传感方向设有一个振动质量，所述传感方向也就是如下方向，即应该沿该方向检测加速度。因为对于沿不同方向的加速度的检测必须使用多个质量。尤其可以将如下传感器核称为单质量振动装置，在该传感器核中一个质量用于多个传感方向。在该传感器核中组合或统一多个传感器核(单质量振动装置)。因此，本专利技术将用于两个传感方向的单质量振动装置与用于一个传感方向的多质量振动装置组合。在一种实施方式中，振动质量(或传感器核)包括由娃构成的微机械结构。由此尤其促成如下技术优点，即可以借助于光刻工艺实施加速度传感器的制造。根据一种实施方式，设有分析处理电子设备用于探测单元(第一和/或第二和/或第三)的信号的分析处理。由此尤其促成如下技术优点，即可以分析处理探测单元的信号，从而基于此可以确定相应于所述方向的加速度。在一种实施方式中设置，第一振动质量仅仅沿第一方向能够平移地偏转。由此例如可以促成如下技术优点，即可以特别简单地探测沿第一方向的加速度。例如可以通过以下方式促成第一振动质量仅仅能够沿第一方向偏转:第一质量沿第一方向软悬置在衬底上而沿与之垂直的方向硬悬置。在另一实施方式中设置，第二振动质量在沿第二方向作用到衬底上的加速度的情况下能够沿第二方向平移地偏转。通过平移的偏转例如促成如下技术优点，即可特别简单地检测偏转。根据另一实施方式设置，第二振动质量在沿第三方向作用到衬底上的加速度的情况下能够绕旋转轴线旋转地偏转，所述旋转轴线与第三方向垂直。由此例如促成如下技术优点，即在沿第三方向加速度的情况下可以特别简单地使振动质量偏转，从而促成了所述加速度的灵敏的探测。例如第二振动质量具有绕旋转轴线非对称的质量分布。由此例如促成如下技术优点，在沿第三方向的加速度的情况下作用到第二振动质量上的总转矩不等于零，这最后导致绕旋转轴线的旋转。在另一实施方式中，第二振动质量借助于弹簧、尤其扭转弯曲弹簧能够运动地悬置在衬底上。旋转轴线尤其相应于弹簧的纵轴线。根据另一实施方式设置，探测单元、也就是第一和/或第二和/或第三探测单元包括电极。第一和/或第二振动质量包括相应于这些电极的对应电极，从而电极和对应电极分别形成一个电容器或多个电容器。由此例如促成如下技术优点，即引起振动质量的偏转的容性检测。第三探测单元例如包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机械加速度传感器(101、201)，其包括：衬底(103)；第一振动质量(105)，所述第一振动质量能够运动地悬置在所述衬底上并且在沿第一方向作用到所述衬底(103)上的加速度的情况下能够偏转；第一探测单元(109)，其用于探测在沿所述第一方向作用到所述衬底(103)上的加速度的情况下所述第一振动质量(105)的偏转；第二振动质量(113)，所述第二振动质量能够运动地悬置在所述衬底(103)上并且在沿第二方向作用到所述衬底(103)上的加速度的情况下能够偏转，其中，所述第二方向与所述第一方向垂直；第二探测单元(115)，其用于探测在沿所述第二方向作用到所述衬底(103)上的加速度的情况下所述第二振动质量(113)的偏转；其中，第二振动质量(113)还在沿第三方向作用到所述衬底(103)上的加速度的情况下能够偏转，其中，所述第三方向与第一方向和第二方向垂直；第三探测单元(121)，其用于探测在沿所述第三方向作用到所述衬底(103)上的加速度的情况下所述第二振动质量(113)的偏转。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GNC·乌尔希里，L·特布耶，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE