传感器的减振制造技术

本发明专利技术涉及传感器的减振。设备（100）包括基板（105）、弹簧结构（130）和第一传感器（110）。第一传感器（110）经由弹簧结构（130）与基板（105）回弹性耦合。弹簧结构（130）被配置为提供第一传感器（110）关于基板（105）的减振。设备（100）还包括第二传感器（120），所述第二传感器（120）被配置为感测弹簧结构（130）的挠度。

【技术实现步骤摘要】
传感器的减振
各种示例涉及一种设备，其包括基板、弹簧结构和第一传感器。第一传感器经由弹簧结构与基板回弹性耦合。弹簧结构被配置为提供第一传感器关于基板的减振（damping）。设备还包括第二传感器，所述第二传感器被配置为感测弹簧结构的挠度（deflection）。
技术介绍
由于微机电系统（MEMS）的紧凑集成能力以及柔性设计选择的可用性，微机电系统（MEMS）对于感测例如环境压力是合期望的。潜在应用是巨大的：导航或定位应用可以获益于使环境压力的改变与在相应设备的抬高中原本检测的改变相关。然而，已知的是，MEMS压力传感器的传感器信号中的改变可能由除环境压力本身中的改变之外的另外的外部影响所引起。这样的外部影响被称为干扰。干扰趋于使测量的准确度降级。一种干扰源是在其上集成传感器的基板的机械应力。存在针对机械应力的不同来源：典型地，包括MEMS压力传感器的设备的设计和实现要求使用多种不同材料。通常，这样的不同材料具有不同的物理性质，包括不同的膨胀系数和伸缩性。然后，环境温度中的改变引发机械应力。这样的热机械应力可能导致显著的干扰，由此增加测量误差。因而，存在减少或者补偿这样的干扰的需要。这典型地通过减振来实现。减振在一定程度上将MEMS压力传感器从基板和周围物体解耦合——例如，机械解耦合。减振使得能够实现对机械应力的吸收。减振可以通过使用粘性聚合物将MEMS压力传感器的外壳附接到基板来实现。聚合物吸收机械应力并且由此将MEMS压力传感器从基板解耦合。由此，外部应力被聚合物吸收。由此，除了减少来自热机械应力的干扰之外，可以提供增加的耐久性和机械稳定性。然而，这样的减振可能并不减少所有干扰源。另外的干扰源是MEMS压力传感器的取向上的改变。取向上的改变可能引起对应传感器信号的改变，即便环境压力保持恒定。因而，为了校正这样的干扰，合期望的是感测MEMS压力传感器的取向和/或加速度。在根据参考实现方式的一个示例中，MEMS压力传感器和单独的第二传感器被布置在公共基板上。第二传感器允许感测加速度。然而，这样的方案面临某些约束和缺点。通过分离地集成MEMS压力传感器和第二传感器，导致增加的空间要求。可替换方案包括MEMS压力传感器以及第二传感器二者在设备的基板上的单片式集成。此处，MEMS压力传感器经由减振结构与基板耦合。然而，这样的方案也面临某些缺点和约束。MEMS压力传感器和第二传感器被分离地集成，这仍然导致基板上增加的空间要求。
技术实现思路
因此，存在针对在基板上集成传感器的高级技术的需要。特别地，存在针对下述技术的需要，所述技术克服或者缓解以上标识的缺点和约束中的至少一些。这种需要通过独立权利要求1的特征来满足。从属权利要求限定实施例。根据示例，设备包括基板、弹簧结构和第一传感器。第一传感器经由弹簧结构与基板回弹性耦合。弹簧结构被配置为提供第一传感器关于基板的减振。设备还包括第二传感器，所述第二传感器被配置为感测弹簧结构的挠度。根据示例，提供了一种方法。该方法包括第一传感器感测物理可观察量。该方法还包括弹簧结构向第一传感器提供减振。该方法还包括第二传感器感测弹簧结构的挠度。以上所述的示例和在此之后描述的示例可以与彼此以及另外的示例组合。附图说明图1示意性图示了根据各种实施例的设备，其包括基板、弹簧结构、第一传感器和第二传感器。图2图示了根据各种实施例的图1的设备的第一传感器的平移运动的自由度。图3图示了根据各种实施例的图1的设备的第一传感器的旋转运动的自由度。图4示意性图示了根据图1的设备的第二传感器的距离可变电容感测。图5示意性图示了根据图1的设备的第二传感器的面积可变电容感测。图6示意性图示了根据图1的包括第一传感器和第二传感器的设备，根据各种实施例，所述设备还包括用于分别从第一传感器和第二传感器接收传感器信号的电路。图7是根据各种实施例的方法的流程图。具体实施方式附图要被视为示意性表示并且在附图中图示的元件不一定按比例绘制。而是，各种元件被表示为使得其功能和一般目的对于本领域技术人员变得明显。在附图中示出或者在本文中描述的功能块、设备、部件或者其它物理或功能单元之间的任何连接或耦合还可以通过间接连接或耦合来实现。部件之间的耦合还可以通过无线连接来建立。功能块可以被实现在硬件、固件、软件或其组合中。在此之后，公开了关于包括第一传感器和第二传感器的设备的各种方面。第一传感器和/或第二传感器可以是基于MEMS的。第一传感器和第二传感器可以被单片式集成在设备的基板上。第一传感器可以输出传感器信号，所述传感器信号指示物理可观察量。可以由第一传感器感测的物理可观察量的示例是环境压力。然而，本文描述的技术不限于压力传感器。例如，在其它示例中，第一传感器的传感器信号可以指示环境温度、湿度等。一些方面涉及提供第一传感器关于基板的减振。减振可以由弹簧结构来实现。弹簧结构可以是基于MEMS的；照此，弹簧结构可以包括一个或多个微机械元件。借助于由弹簧结构提供的减振，可以实现第一传感器关于基板的应力解耦合。由此，因为减少了干扰，所以可以实现借助于第一传感器对相应物理可观察量的更准确感测。根据示例，提供了第二传感器，所述第二传感器被配置为感测弹簧结构的挠度。该技术是基于以下发现：弹簧结构的挠度典型地指示作用于设备（尤其是第一传感器）的加速度或外力。通过感测弹簧结构的挠度，减少了提供单独的加速度传感器的需要。而是，通过感测弹簧结构的挠度，可以基于第二传感器的传感器信号来获得以特别简单的方式指示作用于设备的外力的值。因而，弹簧结构——用于第一传感器的减振——可以被再用于检测第一传感器关于基板的位置。除应力解耦合之外，可能的是感测作用于第一传感器的外力；这可以包括第一传感器关于重力或者（例如，由于对设备的冲击或加速而引起的）存在的其它力的取向。该技术允许减少针对设备的集成所要求的基板面积。基板上的可用面积的高效使用减少了成本以及复杂度和制造。由于集成的减振和力感测，高度精确的测量是可能的。特别地，可以使用第二传感器的传感器信号以便补偿第一传感器关于设备的加速度和/或取向的交叉灵敏度。图1示意性图示了根据示例的设备。设备100包括基板105，例如硅或另一种半导体。设备100还包括第一传感器110和第二传感器120。第一传感器110和第二传感器120示意性地在图1中图示：二者可以包括某些结构，例如基于MEMS的结构（没有在图1中示出）。第一传感器110可以被配置为输出第一传感器信号，所述第一传感器信号指示以下中的至少一个：环境压力；以及环境温度。第一传感器110和第二传感器120可以被布置在形成于基板105中的凹进处中。例如，所述凹进处可以通过蚀刻来形成。第一传感器110以及第二传感器120和设备100的其余元件可以被单片式集成在基板105上。第一传感器110和/或第二传感器120可以是基于MEMS的。设备100还包括弹簧结构130。弹簧结构130耦合在基板105与第一传感器110之间。由此，第一传感器110可以关于基板105进行移动。弹簧结构130被配置为提供第一传感器110关于基板的减振。减振在某种程度上将第一传感器110从基板105机械解耦合。接下来将解释弹簧结构130的减振的运转。包括基板105、弹簧结构130和第一传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备（100），包括：‑ 基板（105），‑ 弹簧结构（130），‑ 第一传感器（110），其经由弹簧结构（130）与基板（105）回弹性耦合，所述弹簧结构（130）被配置为提供第一传感器（110）关于基板（105）的减振，以及‑ 第二传感器（120），其被配置为感测弹簧结构（130）的挠度。

【技术特征摘要】
2016.06.30 DE 102016112041.31.一种设备（100），包括：-基板（105），-弹簧结构（130），-第一传感器（110），其经由弹簧结构（130）与基板（105）回弹性耦合，所述弹簧结构（130）被配置为提供第一传感器（110）关于基板（105）的减振，以及-第二传感器（120），其被配置为感测弹簧结构（130）的挠度。2.根据权利要求1的设备（100），其中弹簧结构（130）被配置为向第一传感器（110）提供至少两个运动自由度（201，202）。3.根据权利要求2的设备（100），其中弹簧结构（130）包括向第一传感器（110）提供平移运动的第一自由度的至少一个第一微机械元件（131，132），并且还包括向第一传感器（110）提供平移运动的第二自由度的至少一个第二微机械元件（131，132），所述第二自由度不同于所述第一自由度。4.根据权利要求3的设备（100），其中所述至少一个第一微机械元件（131，132）和所述至少一个第二微机械元件（131，132）串联耦合在第一传感器（110）和基板（105）之间。5.根据权利要求3或4的设备（100），其中所述至少一个第一微机械元件（131，132）中的第一个被布置在第一传感器（110）的第一侧（110A，110B）上，其中所述至少一个第一微机械元件（131，132）中的第二个被布置在第一传感器（110）的第二侧（110A，110B）上，所述第二侧（110A，110B）与所述第一侧（110A，110B）相对，其中所述至少一个第二微机械元件（131，132）中的第一个被布置在第一传感器（110）的第一侧（110A，110B）上，其中所述至少一个第二微机械元件（131，132）中的第二个被布置在第一传感器（110）的第二侧（110A，110B）上。6.根据前述权利要求中任一项的设备（100），还包括：-另外的弹簧结构（140），其耦合在第二传感器（120）和基板（105）之间，其中第二传感器（120）经由至少一个另外的弹簧结构（140）与基板（105）回弹性耦合，所述另外的弹簧结构（140）被配置为提供第二传感器（120）关于基板（105）的减振。7.根据前述权利要求中任一项的设备（100），还包括：-另外的弹簧结构（140），其耦合在弹簧结构（130）和基板（105）之间，其中所述弹簧结构（130）经由所述另外的弹簧结构（140）与基板（105）回弹性耦合，所述另外的弹簧结构（140）被配置为提供弹簧...

【专利技术属性】
技术研发人员：M豪博尔德，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE