微机械式加速度传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种微机械式加速度传感器，包括：至少一个基体（１）；一个或多个框架（２，２ａ，２ｂ），所述一个或多个框架中至少是第一框架（２，２ｂ）借助至少一个弹性元件（３，３ｂ）直接或间接地悬置在所述基体（１）上并且当至少作用有第一加速度时相对于所述基体（１）偏移；以及至少一个第一振动感应质量块（９，９ａ），所述至少一个第一振动感应质量块借助至少一个弹性元件（７，７ａ）悬置在所述第一框架（２，２ｂ）或一附加的框架（２ａ）上，当作用有尤其是与所述第一加速度不同的加速度时，所述至少一个第一振动感应质量块相对于所述框架（２，２ａ）偏移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的微机械式加速度传感器，一种 根据权利要求14的前序部分所述的用于制造加速度传感器的方法，以及所述加速度传感 器在机动车中的应用。
技术介绍
文献WO 03/104823提出一种用于在多个空间方向上检测加速度的微机械电容 式加速度传感器，所述加速度传感器包括多个扭转悬置的振动感应质量块(seismische Masse)，所述扭转悬置的取向彼此不同，其中这些振动感应质量块在其重心方面皆偏心地 悬置。该加速度传感器较好地适应于检测绝对值较小的加速度，但不那么适合于检测绝对 值较大的加速度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种微机械式加速度传感器，所述加速度传感器能较为精 确地检测至少两个不同的加速度，所述至少两个加速度至少在绝对值方面明显不同，该加 速度传感器尤其是较为经济的。根据本专利技术，所述目的通过根据权利要求1所述的加速度传感器和根据权利要求 14所述的用于制造加速度传感器的方法来实现。本专利技术尤其是基于以下构思，通过下述方式将至少两个不同的子加速度传感器元 件集成为一个微机械式传感器，通过至少一个框架使所述不同的子加速度传感器元件至少 部分地解耦，所述框架有利地是所述子加速度传感器元件中至少一个的一部分。所述加速度传感器有利地构造成能够通过第一框架相对于基体的偏移较为精确 地检测绝对值大于25g的加速度，并且能够通过至少是第一振动感应质量块相对于供该质 量块悬置的框架的偏移较为精确地检测小于IOg的加速度。尤其是，通过第一框架以及间 接地通过固定或悬置在所述第一框架上的构件实现一气囊传感器子元件作为第一子加速 度传感器元件，而通过第一振动感应质量块实现用于电子稳定程序(ESP)的第二子加速度 传感器元件。根据本专利技术的加速度传感器的另外优点是，借助至少一个框架另外能够较为精 确、简单地实现以基本解耦的方式检测不同方向的加速度。基体应理解为加速度传感器的基础体部和/或载体和/或壳体件，其尤其是用于 形成加速度传感器的晶片的基本上不形成结构的部分。特别优选地，基体包括结晶硅或多 晶硅、或者一层或多层半导体材料、和/或金属。基体有利地设计成加速度传感器的外部框架。框架优选应理解为敞开和/或封闭的框架，所述框架特别是至少在三侧包围一个 或多个振动感应质量块或者一附加框架，所述框架特别优选具有基本为矩形的内周和外 周。尤其优选地，所述框架在一平面中至少部分地包围至少一个振动感应质量块。4弹性元件优选理解为扭转弹性元件、弯曲弹性元件或即能弯曲又能扭转的弹性元 件。至少是所述第一振动感应质量块优选借助至少一个扭簧悬置在第一框架或一附 加框架上，其中该扭簧尤其是针对平动偏移是刚性的，由此使振动感应质量块相对于框架 的偏移与框架相对于基体或附加框架的偏移解耦。替代地，优选将所述至少一个振动感应 质量块悬置在弯曲弹簧上。优选地，至少一个框架借助至少一个扭簧悬置在另外的框架或基体上。尤其是，加 速度传感器具有一附加框架，所述附加框架借助至少一个扭簧悬置在第一框架上，其中所 述至少一个振动感应质量块借助至少一个另外的扭簧悬置在该附加框架上。特别优选地， 附加框架以能围绕y轴扭转的方式悬置，而所述至少一个振动感应质量块以能围绕χ轴扭 转的方式悬置。由此，振动感应质量块整体上相对于基体能围绕χ轴转动偏移并且能围绕 y轴转动偏移。尤其优选地，振动感应质量块在其质量块重心方面被偏心悬置，由此能检测 出在χ方向和y方向上的加速度。附加地，加速度传感器为此有利地具有四个电极，所述四 个电极被配属给所述至少一个振动感应质量块。至少所述第一振动感应质量块优选在其重心方面被偏心悬置。由此，灵敏方向，亦 即能检测出加速度的方向与该振动感应质量块的偏移方向不同。有利地，所述至少第一振动感应质量块、尤其是全部振动感应质量块的重心在ζ 方向上位于由相关框架张成的平面外和/或该直六面体外。特别优选地，第一振动感应质 量块或每个振动感应质量块的一侧，尤其优选下侧关于ζ方向设计成凸起的。替代地或附 加地，至少所述第一振动感应质量块尤其是设计成立方体形、或直六面体形、或截圆锥体 形、或截棱椎体形。第一框架被悬置成，使得由所述第一加速度引起的偏移的方向与所述至少第一振 动感应质量块的扭转悬置部的扭转轴线基本平行。优选地，基体的基面平行于笛卡尔坐标系的X-y平面，所述第一框架以能在χ方向 或y方向上偏移的方式悬置在所述基体上，其中所述第一振动感应质量块以至少能在ζ方 向上偏移的方式悬置在所述第一框架或一附加框架上，所述加速度传感器具有至少两个电 极，所述电极特别是基本呈现板状、设置成基本平行于χ-y平面、并且作为读取装置配属于 所述第一振动感应质量块。所述电极特别优选在ζ方向上设置在第一振动感应质量块的上 方和/或下方。尤其优选地，其中一个电极在χ-y平面中设置在扭转轴线的一侧，而另一电 极设置在另一侧。由此能检测出反向的电容变化，由此不需要考虑可能随时间改变的绝对 电容。因此能以求差的形式实施信号处理。有利地，所述电极中的至少一个在ζ方向上设置在所述振动感应质量块上方，至 少一个其它的所述电极在ζ方向上设置在所述振动感应质量块下方。通过这种设计方案， 不仅能以求差的方式检测出振动感应质量块的偏移，而且尤其是在χ-y平面中能够在较小 的面积上形成加速度传感器或加速度传感器的电极。加速度传感器有利地具有至少一个作为读取装置的梳状结构，所述读取装置被配 属给第一框架并与该第一框架相连接。加速度传感器优选包括至少一对振动感应质量块，所述至少一对振动感应质量块 的偏移方向或偏移取向彼此相反、或者彼此相同。在此，所述偏移尤其是转动偏移或扭转偏移。有利地，所述至少第一振动感应质量块和第二振动感应质量块分别悬置在第一框 架或一附加框架上。加速度传感器优选包括第一框架，所述第一框架在所述基体上悬置成能在χ方向 上、尤其是基本上仅能在X方向上偏移；其中所述加速度传感器附加地具有第二框架，所述 第二框架设置在所述第一框架的内部区域中并且在所述第一框架上悬置成能在y方向上、 尤其是基本上仅能在y方向上偏移；其中在所述第二框架的内部区域中设置至少一个振动 感应质量块，所述至少一个振动感应质量块借助至少一个扭簧悬置在所述第二框架上并能 在ζ方向上、尤其是基本上仅能在ζ方向上转动地偏移。通过这种设计方案，加速度传感器 在两个方向上对较大的加速度敏感并且在至少一个方向上对较小的加速度敏感。这种设计 方式尤其适合于集成的、组合式ESP-气囊加速度传感器。加速度传感器特别优选具有四个 振动感应质量块，所述四个振动感应质量块均悬置在所述第二框架上；其中所述第二框架 包括外框架段和内框架段，所述外框架段和内框架段特别是彼此连接成一体，其中两个振 动感应质量块悬置成扭转轴线基本上与χ轴平行，而其中两个振动感应质量块悬置成扭转 轴线基本上与y轴平行。优选地，至少所述第一振动感应质量块至少在其与电极对置的表面上具有沟槽， 所述沟槽尤其是设计成均基本上彼此平行。通过这些沟槽的确定的几何设计方案，特别优 选地通过这些沟槽的数量和宽度，能够设定对振动感应质量块的偏移的确定阻尼。至少一个用于悬置振动感应质量块或框架的弹性元件和/或至少一个用于悬置 振动感应质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机械式加速度传感器，包括：至少一个基体（１）；一个或多个框架（２，２ａ，２ｂ），所述一个或多个框架中至少是第一框架（２，２ｂ）借助至少一个弹性元件（３，３ｂ）直接或间接地悬置在所述基体（１）上并且当至少作用有第一加速度时相对于所述基体（１）偏移；以及至少一个第一振动感应质量块（９，９ａ），所述至少一个第一振动感应质量块借助至少一个弹性元件（７，７ａ）悬置在所述第一框架（２，２ｂ）或一附加的框架（２ａ）上，当作用有一－－尤其是与所述第一加速度不同的－－加速度时，所述至少一个第一振动感应质量块相对于所述框架（２，２ａ）偏移。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R布格哈特，R希尔谢尔，B施密德，V阿尔布里奇特，D特欧巴尔德，
申请(专利权)人：大陆特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[]