用于加速度傳感器的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種用于加速度傳感器的微機(jī)械結(jié)構(gòu)(100)，所述微機(jī)械結(jié)構(gòu)具有：振動質(zhì)量(20)，其借助中央連接元件(13)連接到襯底(10)上；布置在所述襯底(10)上的定義數(shù)量的電極(11a，12a)；其中相對于感測軸線在所述連接元件(13)的兩側(cè)分別布置有一個(gè)彈簧元件(21)。
【專利說明】
用于加速度傳感器的微機(jī)械結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于加速度傳感器的微機(jī)械結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及一種用于制造用 于加速度傳感器的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代的用于測量加速度的傳感器通常包括由硅制成的微機(jī)械結(jié)構(gòu)（"傳感器核"） 和分析處理電子部件。
[0003] 用于平面內(nèi)（英語：in-plane)運(yùn)動的加速度傳感器是已知的。所述加速度傳感器 包括可運(yùn)動的（"振動"）質(zhì)量和電極。在質(zhì)量運(yùn)動時(shí)，電極的距離變化，由此可以探測加速 度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種用于加速度傳感器的改進(jìn)的微機(jī)械結(jié)構(gòu)。
[0005] 根據(jù)第一方面，所述任務(wù)通過一種用于加速度傳感器的微機(jī)械結(jié)構(gòu)解決，所述微 機(jī)械結(jié)構(gòu)具有：
[0006] -振動質(zhì)量，其借助中央連接元件連接到襯底上；
[0007]-布置在襯底上的定義數(shù)量的電極;其中
[0008] -相對于感測軸線在連接元件的兩側(cè)上分別布置有一個(gè)彈簧元件。
[0009] 以這種方式，電極布置地更接近感測軸線，由此這種布置可以對襯底垂直于感測 軸線的彎曲更不敏感。由于彈簧元件直接布置在至襯底的連接部上，可以在振動質(zhì)量中為 另外的阻尼結(jié)構(gòu)或彈簧創(chuàng)造空間。
[0010] 根據(jù)另一方面，所述任務(wù)通過一種用于制造用于加速度傳感器的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的方 法解決，所述方法具有以下步驟：
[0011] -構(gòu)造襯底，該襯底具有構(gòu)造在該襯底上的電極；
[0012] -構(gòu)造振云力質(zhì)量；
[0013] -借助中央連接元件將振動質(zhì)量連接到襯底上；以及
[0014] -相對于振動質(zhì)量的感測軸線在連接元件的兩側(cè)構(gòu)造兩個(gè)彈簧元件。
[0015] 所述微機(jī)械結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選的擴(kuò)展方案的特征在于，在所述兩個(gè)彈簧元件之間， 在振動質(zhì)量上布置有至少一個(gè)阻尼元件。以這種方式可以有利地將兩個(gè)彈簧元件之間的可 用空間用于微機(jī)械結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。
[0016] 所述微機(jī)械結(jié)構(gòu)的另一種優(yōu)選的擴(kuò)展方案的特征在于，在兩個(gè)彈簧元件之間，在 襯底上布置有至少一個(gè)另外的電極對。以這種方式也可以有利地充分利用兩個(gè)彈簧元件之 間的可用空間。
[0017] 所述微機(jī)械結(jié)構(gòu)的另一種優(yōu)選的擴(kuò)展方案的特征在于，能夠在第一電極上施加第 一電勢，在第二電極上施加第二電勢并且在連接元件上施加第三電勢。以這種方式合適地 接線用于微機(jī)械加速度傳感器的檢測結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0018] 以下借助多個(gè)附圖以其他特征和優(yōu)點(diǎn)詳細(xì)說明本發(fā)明。相同的或功能相同的元件 具有相同的附圖標(biāo)記。附圖不必然按照真實(shí)比例繪制。
[0019] 在附圖中示出了：
[0020] 圖1:傳統(tǒng)的用于加速度傳感器的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0021] 圖2:具有電勢標(biāo)示的圖1的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0022] 圖3:根據(jù)本發(fā)明的用于加速度傳感器的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施方式的俯視圖； [0023]圖4:根據(jù)本發(fā)明的方法的一種實(shí)施方式的原理流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]圖1示出傳統(tǒng)的用于加速度傳感器的微機(jī)械結(jié)構(gòu)100的俯視圖，該微機(jī)械結(jié)構(gòu)具有 所謂的"半中央懸掛（HalbzentralaufMngung)"。微機(jī)械結(jié)構(gòu)100包括振動質(zhì)量20，所述振 動質(zhì)量20借助中央布置的連接元件13功能性地連接到布置在振動質(zhì)量20下方的襯底10上。 第一電極11a布置在襯底10上，所述第一電極11a互相連接并且通過連接元件11置于第一電 勢P1上。在襯底10上還布置有第二電極12a，所述第二電極12a互相連接并且通過連接元件 12置于第二電勢P2上。振動質(zhì)量20借助第二彈簧元件21可運(yùn)動地懸掛，其中，彈簧元件21通 過長形構(gòu)造的、穿孔的梁元件或接片元件(Stegelement) 22分別與連接元件13連接。機(jī)械止 擋元件14設(shè)置用于限界振動質(zhì)量20的偏移。
[0025]振動質(zhì)量20以這種方式具有向下至襯底10的兩個(gè)連接元件13,由此振動質(zhì)量20很 大程度上獨(dú)立于襯底翹曲CSubstratvefwdlbimgen ) 0以這種方式，襯底翹曲能夠幾乎不影 響傳感器信號或使傳感器信號失真。所提及的襯底翹曲具有不利的后果:布置在襯底10上 的電極lla、12a隨著襯底10-起轉(zhuǎn)動或一起偏移。由此可能產(chǎn)生電極lla、12a互相之間的相 對運(yùn)動，由此產(chǎn)生加速度誤差信號。
[0026]對于圖1的傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，缺點(diǎn)主要是：電極lla、12a在兩側(cè)放置在穿孔的接片元件 22周圍并且由此相對于襯底10尤其在z方向上的彎曲具有提高的敏感度，其中，所述敏感度 隨著距感測軸線的距離增大而升高，所述感測軸線延伸穿過兩個(gè)止擋元件14和兩個(gè)連接元 件13〇
[0027]圖2示出圖1的結(jié)構(gòu)100，具有電極11 a、12a的和連接元件13的電勢的標(biāo)示。所有第 一電極11a和所有第二電極12a分別互相功能性地電連接并且以這種方式和方法分別具有 相同的電勢P1或P2。連接元件13置于地電勢PM上。能看出，對于電極11a和12a的連接以及對 于電極11a和12a到襯底10上的連接需要相對較多的空間。這主要因?yàn)榇嬖诖┛椎慕悠?22。還能看出，所述電極11a、12a相對于結(jié)構(gòu)100的總尺寸布置地遠(yuǎn)離具有連接元件13的中 央，并且以這種方式對于襯底10的機(jī)械彎曲或翹曲是敏感的，因?yàn)橐r底10的翹曲起的作用 越大，則電極lla、12a離感測軸線就越遠(yuǎn)。
[0028] 提出所述兩個(gè)彈簧元件21的特別的構(gòu)型或布置，從而以這種方式實(shí)現(xiàn)振動質(zhì)量20 的"中央懸掛"。
[0029] 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的用于微機(jī)械加速度傳感器的微機(jī)械結(jié)構(gòu)100的一種實(shí)施方 式的俯視圖。能看出，相對于振動質(zhì)量20的感測軸線在連接元件13的兩側(cè)分別布置一個(gè)彈 簧元件21。以這種方式，傳統(tǒng)的穿孔的接片元件22是多余的，由此對于所述結(jié)構(gòu)100存在額 外的空間可供使用。電極lla、12a相對靠中央地連接到襯底10上，從而對于結(jié)構(gòu)100可以期 待與尤其在z方向上的襯底彎曲或襯底翹曲的更小相關(guān)性。多個(gè)連接接片通過振動質(zhì)量20 的橫向區(qū)域構(gòu)造，由此可以提高振動質(zhì)量20的機(jī)械穩(wěn)健性。
[0030] 在兩個(gè)彈簧元件21之間的被釋放的空間中可以設(shè)有至少一個(gè)另外的電極對11a、 12a(未示出）?？蛇x地，在此也可以設(shè)有用于結(jié)構(gòu)100的優(yōu)化的機(jī)械阻尼的其他結(jié)構(gòu)。
[0031] 圖4示出用于制造用于加速度傳感器的微機(jī)械結(jié)構(gòu)100的方法的一種實(shí)施方式的 原理流程圖。
[0032]在步驟200中構(gòu)造襯底10,該襯底10具有構(gòu)造在該襯底10上的電極lla、12a。
[0033] 在步驟210中構(gòu)造振動質(zhì)量20。
[0034]在步驟220中借助中央連接元件13實(shí)施振動質(zhì)量20到襯底10的連接。
[0035]最后在步驟230中相對于振動質(zhì)量20的感測軸線在連接元件13的兩側(cè)實(shí)施兩個(gè)彈 簧元件21的構(gòu)造。
[0036]總而言之，以本發(fā)明提出一種用于加速度傳感器的微機(jī)械結(jié)構(gòu)，該微機(jī)械結(jié)構(gòu)有 利地提供對襯底的機(jī)械翹曲（例如由于所述結(jié)構(gòu)在傳感器中的安裝工藝)的更低敏感度。由 于兩個(gè)彈簧直接布置在振動質(zhì)量到襯底的連接元件上，可以以簡單的方式實(shí)現(xiàn)這種效果。 結(jié)果，由此對于微機(jī)械加速度傳感器實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的感測特性。
[0037]有利地，可以將所說明的原理應(yīng)用到其他傳感器技術(shù)上，例如壓阻微機(jī)械加速度 傳感器。
[0038]盡管借助具體的實(shí)施方式說明了本發(fā)明，然而本發(fā)明絕不受限于所述實(shí)施方式。 本領(lǐng)域技術(shù)人員將看出，以上未說明或只部分地說明了的多種多樣的變型方面都是可能 的，而不偏咼本發(fā)明的核心。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于加速度傳感器的微機(jī)械結(jié)構(gòu)（100)，所述微機(jī)械結(jié)構(gòu)具有:振動質(zhì)量(20)， 其借助中央連接元件（13)連接到襯底（10)上；布置在所述襯底（10)上的定義數(shù)量的電極 (11a,12a)； 其中，相對于感測軸線在所述連接元件（13)的兩側(cè)分別布置有一個(gè)彈簧元件(21)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)（100)，其特征在于，在所述兩個(gè)彈簧元件(21)之 間，在所述振動質(zhì)量(20)上布置有至少一個(gè)阻尼元件。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)（100)，其特征在于，在所述兩個(gè)彈簧元件(21) 之間，在所述襯底(1 〇)上布置有至少一個(gè)另外的電極對(11 a，12a)。4. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)（100)，其特征在于，在第一電極 (11a)上能夠施加第一電勢(P1)，在第二電極（12a)上能夠施加第二電勢(P2)并且在所述連 接元件（13)上能夠施加第三電勢(P3)。5. -種加速度傳感器，其具有根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)（100)。6. -種用于制造用于加速度傳感器的微機(jī)械結(jié)構(gòu)（100)的方法，所述方法具有以下步 驟： 構(gòu)造襯底(10)，所述襯底(10)具有構(gòu)造在該襯底(10)上的電極(11a，12a); 構(gòu)造振動質(zhì)量(20); 借助中央連接元件（13)將所述振動質(zhì)量(20)連接到所述襯底(10)上；以及 相對于所述振動質(zhì)量(20)的感測軸線在所述連接元件（13)的兩側(cè)構(gòu)造兩個(gè)彈簧元件 (21)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，將第一電極（11a)置于第一電勢(P1)上，其中，將 第二電極（12a)置于第二電勢(P2)上，其中，將所述連接元件（13)置于第三電勢(P3)上。8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中，在所述兩個(gè)彈簧元件(21)之間，在所述振動質(zhì) 量(20)上布置至少一個(gè)另外的阻尼元件。9. 根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述兩個(gè)彈簧元件(21)之間，在所 述襯底(10)上布置至少兩個(gè)另外的電極(11a，12a)。10. -種根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)（100)的應(yīng)用，用于微機(jī)械加速 度傳感器。
【文檔編號】G01P15/08GK106082105SQ201610269963
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月27日 公開號201610269963.0, CN 106082105 A, CN 106082105A, CN 201610269963, CN-A-106082105, CN106082105 A, CN106082105A, CN201610269963, CN201610269963.0
【發(fā)明人】G·N·C·烏爾希里
【申請人】羅伯特·博世有限公司