專利名稱：微機械傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有一個襯底和至少一個設(shè)置在襯底上且相對襯底運動的質(zhì)量塊的微機械傳感器，用于感測基于同時出現(xiàn)的加速力和/或科氏力引起的傳感器運動，其中所述質(zhì)量塊和襯底和/或兩個相互運動的質(zhì)量塊通過至少一個彎曲彈簧裝置相互連接， 所述彎曲彈簧裝置具有一個彈簧臂以及設(shè)置在其上的扭曲(Maeander)，該扭曲具有曲率中心在扭曲內(nèi)側(cè)的曲率圓。
背景技術(shù)：
微機械傳感器用于感測沿三個相互垂直正交的空間軸中的一個軸或圍繞其中至少一個軸的加速度和/或旋轉(zhuǎn)速度。其工作原理原則上在于，作為對傳感器相應(yīng)的加速度或旋轉(zhuǎn)速度的反應(yīng)，傳感器質(zhì)量塊會相對于襯底運動。因此借助于彎曲彈簧裝置，傳感器質(zhì)量塊是可運動地設(shè)置在襯底上，所述彎曲彈簧裝置通常由一個或幾個彎曲彈簧構(gòu)成。彎曲彈簧的結(jié)構(gòu)主要決定了，傳感器質(zhì)量塊在哪個方向是可運動的。為了或多或少地容許不同的彎曲方向，彎曲彈簧的彈簧剛性在各個空間方向上是不同的。該不同的可運動性是受彎曲彈簧的橫截面變化也受彎曲彈簧的空間變化影響的。特別是在彎曲彈簧的扭曲式結(jié)構(gòu)的情況下，能在扭曲面實現(xiàn)相對高的彈性。然而在由撞擊傳感器引起的沖擊影響下，會產(chǎn)生可能導(dǎo)致彎曲彈簧損壞的極端彎曲應(yīng)力。從US6，401，536 Bl已知一種加速器傳感器，其中傳感器質(zhì)量塊借助彎曲彈簧裝置固定在襯底的錨上。所述彎曲彈簧裝置由多個分別固定在錨端的單獨彈簧構(gòu)成。此外彎曲彈簧在其朝向傳感器質(zhì)量塊的端分成兩個叉，每個叉分別設(shè)置在傳感器質(zhì)量塊上。該彎曲彈簧的每個叉彎成扭曲狀，每個單獨段走向各自彼此相互平行。扭曲的扭轉(zhuǎn)為180度的半圓形。視所說明的實施方式不同，每個叉設(shè)有一個或多個扭曲。扭曲的每個扭轉(zhuǎn)是這樣的形式，即彎曲彈簧緊貼的各個曲率圓的曲率中心在各自扭曲的內(nèi)側(cè)。從DE698 22 756 T2中已知一種微機械陀螺儀，其中同樣也是傳感器質(zhì)量塊借助彎曲彈簧裝置固定在襯底的錨上。彎曲彈簧裝置能容許傳感器圍繞錨彈性運動，與前述公開出版物的情況一樣。彎曲彈簧裝置由三個各自彎成扭曲狀的單獨彎曲彈簧組成。扭曲的各個段不是彼此相互平行設(shè)置的。各個彎曲彈簧的彎曲半徑在相應(yīng)段走向小于180度，以便彈簧臂相互伸展開。各個彎曲半徑的中心也位于扭曲內(nèi)側(cè)?，F(xiàn)有技術(shù)的缺點是，在傳感器極端偏轉(zhuǎn)的情況下，相對高的峰值應(yīng)力會出現(xiàn)于彎曲彈簧裝置處。這會導(dǎo)致彈簧損壞以及因此導(dǎo)致整個傳感器損壞。特別是彈簧可能會斷裂或有裂紋，使傳感器的運動受阻或完全抑制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有可運動的傳感器質(zhì)量塊的微機械傳感器，其在運動性上一方面是可控的，另一方面在其彈簧處也能吸收高的彎曲負(fù)荷，不會出現(xiàn)損壞。通過具有權(quán)利要求1的特征的微機械傳感器實現(xiàn)了該目的。
根據(jù)本發(fā)明的微機械傳感器具有一個襯底和至少一個設(shè)置在襯底上并與襯底相對運動的質(zhì)量塊，用于感測傳感器的線性和/或旋轉(zhuǎn)加速度。當(dāng)加速力和/或科氏力對傳感器起作用時，所述質(zhì)量塊一方面以驅(qū)動形式運動-在除去外部加速度的情況下靜止， 另一方面隨感測運動而作出反應(yīng)。該運動的傳感器質(zhì)量塊通過至少一個彎曲彈簧裝置固定在襯底上。另一可選擇的方式是多個相互運動的質(zhì)量塊可通過至少一個彎曲彈簧裝置相互彼此連接和相互相對運動。因此不是在每種情況下，傳感器直接設(shè)置在襯底都是必要的。在本發(fā)明的微機械傳感器的一些設(shè)計中，傳感器質(zhì)量塊也能夠例如固定在驅(qū)動質(zhì)量塊上，與驅(qū)動質(zhì)量塊一同運動作為初級運動，相對驅(qū)動質(zhì)量塊運動只是用于顯示加速力和/或科氏力。傳感器質(zhì)量塊和驅(qū)動質(zhì)量塊通過相應(yīng)的彎曲彈簧裝置相互連接。所述彎曲彈簧裝置具有彈簧臂和設(shè)置在其上的扭曲。所述扭曲具有一個中心在扭曲內(nèi)側(cè)的曲率半徑。借助彎曲彈簧的扭曲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了彎曲彈簧裝置的特別彈性。根據(jù)本發(fā)明，該彎曲彈簧裝置是這樣設(shè)計的所述扭曲除了具有內(nèi)中心的曲率半徑外還有至少另外一個中心在扭曲外側(cè)的曲率半徑。所述的至少另外一個曲率半徑設(shè)置在扭曲和彈簧臂之間。因此減少了在彎曲彈簧裝置上出現(xiàn)的應(yīng)力。由此避免了在傳感器質(zhì)量塊極端偏轉(zhuǎn)情況下彎曲彈簧裝置的損壞或斷裂。此外有助于傳感器質(zhì)量塊的均衡偏轉(zhuǎn)，以便進(jìn)一步減少微機械傳感器的損壞風(fēng)險以及提高在確定加速或旋轉(zhuǎn)運動時的微機械傳感器的準(zhǔn)確度。在本發(fā)明的一個有利的設(shè)計結(jié)構(gòu)中彎曲彈簧裝置具有多個彈簧臂。當(dāng)扭曲設(shè)置在彈簧臂上，由于存在的彎曲，出現(xiàn)在彎曲彈簧裝置上的應(yīng)力是明顯可減少的。因此彈簧臂斷裂或損壞的風(fēng)險減少。如果扭曲是以這樣的形式設(shè)計的，即扭曲以成圓形的方式過渡到其所連接的部件，則由彎曲產(chǎn)生的應(yīng)力變得更均勻且會實現(xiàn)在極端彎曲情況下沒有不可承受的應(yīng)力峰值。該扭曲鄰近的部件特別可能會是一個第一和一個第二彈簧臂、傳感器質(zhì)量塊、襯底本身或用于固定在襯底上的錨。像扭曲能夠成圓形地過渡到所述的鄰近部件一樣，為避免應(yīng)力峰值，當(dāng)彈簧臂同樣成圓形地過渡到所述鄰近部件時，特別是過渡到傳感器或用于固定在襯底上的錨時，這樣是有好處的。通過此方式不僅扭曲區(qū)域的應(yīng)力峰值而且其余的彎曲彈簧裝置中的應(yīng)力峰值均被降低了。另一減少彎曲彈簧裝置負(fù)荷的方式可通過本發(fā)明的一有利實施方式實現(xiàn)，成圓形的過渡區(qū)具有在走向中不一樣的曲率半徑。因此不僅扭曲而且彈簧臂，均特別注意到它們的應(yīng)力方面，被連接到鄰近的部件。彎曲的均勻性以及與其相關(guān)聯(lián)的傳感器測量準(zhǔn)確度因而也得以改進(jìn)。特別有利的是，如果成圓形的過渡是橢圓狀，傳感器的損壞和測量準(zhǔn)確度也會因此受到積極影響。本發(fā)明的一個特別有利的設(shè)計中，設(shè)有扭曲和/或支化的彈簧臂過渡到傳感器質(zhì)量塊、襯底和/或用于固定在襯底上的錨。過渡位置的應(yīng)力峰值因此被進(jìn)一步降低。若扭曲和/或彈簧臂具有肚狀凸起，則此作為一種彎曲特征，其應(yīng)力峰值也在極端情況時降低了，比如機械沖擊情況。由此極大地避免了傳感器損壞。本發(fā)明的一個特別有利的實施方式中彎曲彈簧裝置具有多個相互點對稱或軸對稱走向的扭曲。特別是在大的彎曲或預(yù)計高的應(yīng)力情況時，這是有利的，因為整個應(yīng)力能夠分布在所述的多個扭曲上。當(dāng)扭曲的轉(zhuǎn)回區(qū)域緊貼內(nèi)曲率圓環(huán)圍大于180度時，得到一特別弱的內(nèi)曲率。通過由此可能形成的內(nèi)曲率圓的大曲率半徑，再一次以有利方式起作用，使峰值應(yīng)力分布在更大的區(qū)域，并由此可保持較低的峰值應(yīng)力。若本發(fā)明的實施方式設(shè)有多個內(nèi)曲率圓，當(dāng)扭曲緊貼曲率圓環(huán)圍總共大于180 度，是特別有利的。這也與一個單獨內(nèi)曲率圓特別大的環(huán)繞一樣起類似的作用。峰值應(yīng)力保持較低。所述單獨內(nèi)曲率圓是與彈簧的直段或也與彎曲段相連的。為獲得曲率圓的大環(huán)繞，當(dāng)外中心的曲率圓或在多個外曲率圓情況下外中心的曲率圓緊貼扭曲環(huán)圍總共超過90度，這是有利的。由此獲得扭曲的肚狀凹進(jìn)或凸起。本發(fā)明的一個重要方面是，通過由扭曲狀彈簧部分以及在一些實施方式中與一附加的彈簧臂構(gòu)成的彎曲彈簧裝置的彎曲設(shè)計，避免了高表面應(yīng)力區(qū)域。特別是通過具有更大的且更沒有壞處的曲率半徑的肚狀凸起或凹進(jìn)，避免了彎曲時的高應(yīng)力峰值。因此斷裂強度顯著提高，例如在可能引起傳感器脫落的機械沖擊情況時。


本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點通過下面的實施例加以說明。圖1是陀螺儀的俯視圖。圖2是取自圖1的截面圖。圖3a是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的彎曲彈簧結(jié)構(gòu)的示意圖。圖北是根據(jù)本發(fā)明的彎曲彈簧結(jié)構(gòu)的示意圖。0 4-10是根據(jù)本發(fā)明的彎曲彈簧裝置的實例。附圖標(biāo)記清單
1.傳感器2.襯底3.錨4.彈簧5.傳感器質(zhì)量塊6.彎曲彈簧裝置7.驅(qū)動質(zhì)量塊8.電極9.彈簧臂10.扭曲11.過渡K曲率圓MP中心R半徑。
具體實施例方式
5
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的傳感器1的俯視圖，此處為一個用于感測傳感器1圍繞軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)速度傳感器。在傳感器1的襯底2上設(shè)置錨3，通過4個彈簧4把傳感器質(zhì)量塊 5可旋轉(zhuǎn)地固定在該錨上。傳感器質(zhì)量塊5是通過彎曲彈簧裝置6與驅(qū)動質(zhì)量塊7相連。4 個彎曲彈簧裝置6是均勻分布設(shè)置在傳感器質(zhì)量塊5的周圍。驅(qū)動質(zhì)量塊7與設(shè)置在其上的電極8 —起繞從圖平面伸出的擺動的ζ軸振動處于初級運動中。該初級運動幾乎完全是由驅(qū)動質(zhì)量塊7進(jìn)行的。它不會在傳感器質(zhì)量塊5上繼續(xù)。因此傳感器質(zhì)量塊5不參與驅(qū)動質(zhì)量塊7的初級運動。出現(xiàn)圍繞位于圖平面的χ軸或y軸的襯底2或(和)傳感器1旋轉(zhuǎn)時，就產(chǎn)生了試圖使驅(qū)動質(zhì)量塊7繞χ和(或)Y軸傾斜的科氏力。通過彈簧4和彎曲彈簧裝置6的相應(yīng)控制的剛性使驅(qū)動質(zhì)量塊7與傳感器質(zhì)量塊5 —同運動成為可能。因此彎曲彈簧裝置6是這樣設(shè)計的，其一方面容許在初級振動中驅(qū)動質(zhì)量塊7從傳感器質(zhì)量塊5的振動解耦，即為，在圓周方向上是相對柔性設(shè)計的，在響應(yīng)運動方面，即繞y或χ軸的二級振動，卻是相對剛性設(shè)計的，目的是偏轉(zhuǎn)的驅(qū)動質(zhì)量塊7讓傳感器質(zhì)量塊5參與該運動。基于圓周方向上所必需的彎曲彈簧裝置6的彎曲性以及另一方面繞y或χ軸振動方面的剛性，對彎曲彈簧裝置6產(chǎn)生了不同的要求，一部分要求的結(jié)果是高彎曲應(yīng)力。根據(jù)發(fā)明的傳感器的實施方式具有彎曲彈簧裝置6，其通過針對性的結(jié)構(gòu)設(shè)計避免了在彎曲彈簧裝置6上過高的彎曲應(yīng)力。圖2表示放大的彎曲彈簧裝置6。該彎曲彈簧裝置6由一個彈簧臂9和兩個設(shè)置在其上的扭曲10構(gòu)成。扭曲10位于彈簧臂9的分離或分叉形式處。該扭曲10與彈簧臂 9的長邊基本成直角，朝彈簧臂9的兩側(cè)伸展。彈簧臂9在它的第一末端與成圓形的過渡11設(shè)置在傳感器質(zhì)量塊5處。彈簧臂9 的另一末端也同樣是與成圓形的過渡11設(shè)置在驅(qū)動質(zhì)量塊7處。為避免不利的質(zhì)量塊聚積以及改善連接點處的強度。在過渡11的區(qū)域分別設(shè)有形成彈簧臂9的分叉的槽12，過渡可比如是圓狀的或橢圓狀的。扭曲10是成圓形設(shè)計的，且具有一面有內(nèi)中心和另一面有外中心的曲率半徑。在彈簧臂9處開始，扭曲10由一第一成圓形的部分區(qū)域組成，該區(qū)域具有在扭曲10外側(cè)的曲率中心。該第一曲率形成扭曲10的一肚狀凹進(jìn)。緊接著該第一段是一具有中心在扭曲10 內(nèi)側(cè)的曲率半徑的曲率。第二曲率走向繞扭曲的轉(zhuǎn)折點。本發(fā)明實施例中，該第二曲率段緊貼其曲率圓環(huán)圍大于180度，為平衡第一個向內(nèi)凸出的肚狀曲率。作為第三段接著又一個向內(nèi)凸出的曲率。此處存在的曲率圓的中心也位于扭曲10的外側(cè)。扭曲10最后再向彈簧臂9彎曲。該曲率也逐步與彈簧臂相連，且連有一成圓形過渡。這兩個扭曲10是互相為鏡像的。然而視彎曲彈簧裝置6要求不同，這兩個扭曲也可是不對稱的，這表示，可能只有一個扭曲10存在，或這兩個扭曲是不同設(shè)計的。通過此設(shè)計原理，可避免在扭曲外側(cè)的末端，在其轉(zhuǎn)回區(qū)域，形成高曲率區(qū)域，即小的曲率半徑。在高曲率區(qū)域，彎曲彈簧裝置6負(fù)荷情況下，大多可能會出現(xiàn)高的應(yīng)力峰值，在不利情況下該值可能會超過材料的斷裂極限值。圖3a，3b說明了根據(jù)發(fā)明的彎曲彈簧裝置6的設(shè)計原理。圖3a表示一扭曲10，不具有本發(fā)明意義改進(jìn)幾何形狀的外觀。扭曲的轉(zhuǎn)折緊貼具有半徑r和中心MP的曲率圓K。 由于彈簧臂之間的距離小，所以曲率半徑小，相應(yīng)的曲率高。如果位于圖平面內(nèi)的力負(fù)荷作用于此結(jié)構(gòu)，形成同樣也處于圖平面內(nèi)的一變形狀態(tài)。與此同時出現(xiàn)的峰值應(yīng)力總是位于最小曲率半徑的區(qū)域里，在所述情況下，即在曲率圓K區(qū)域內(nèi)。
在圖北中峰值應(yīng)力區(qū)被化解，因此曲率變小，相對的是曲率半徑r變大。結(jié)果是扭曲的轉(zhuǎn)回區(qū)域緊貼曲率圓Kl環(huán)圍大于180度。此外為獲得在內(nèi)側(cè)準(zhǔn)平行的扭曲臂之間的小距離-在結(jié)構(gòu)上可取的，彈簧必須以這樣的方式往回彎曲，它緊貼曲率圓1(2和1(3，曲率圓1(2和1(3的中心-與內(nèi)曲率圓K1相反-位于扭曲外側(cè)。在此也需注意，保持曲率半徑r2和r3盡可能大，以盡可能避免高曲率區(qū)域以及由此產(chǎn)生的高峰值應(yīng)力。通過扭曲10的彎曲結(jié)構(gòu)在彎曲彈簧裝置6和(或)扭曲10偏轉(zhuǎn)情況下保持如此低的峰值應(yīng)力，以使傳感器在正常工作時以及在極端工作條件下，比如沖擊的情況，避免了彎曲彈簧裝置6或曲率10的損壞。彎曲應(yīng)力比在按圖3a現(xiàn)有技術(shù)的沒有這種變化的曲率半徑的彎曲彈簧裝置上的應(yīng)力要明顯地低。圖4-10中介紹了根據(jù)本發(fā)明的扭曲的不同實施方式。這些實施例不是固定的，按本發(fā)明原理設(shè)計的多種其它彎曲彈簧裝置均是可能的。圖4表示根據(jù)本發(fā)明具有扭曲10的彎曲彈簧裝置6，扭曲10在其第一段具有兩個在外區(qū)域的彎曲半徑。從彎曲彈簧裝置6的直線走向引出具有曲率圓K4的扭曲10。扭曲10基本上垂直于從第一部件處出發(fā)的第一直線走向進(jìn)行伸展。隨后設(shè)有另外一小曲率圓K5，具有曲率圓K5的彎曲彈簧走向又幾乎沿反方向。在扭曲10的轉(zhuǎn)折點區(qū)域第三曲率圓 K6設(shè)在扭曲10的內(nèi)側(cè)，彎曲彈簧緊貼該曲率圓。在一短直線段之后彎曲彈簧再次以相同彎曲半徑K6，K5和K4在最后的直線段彎回，到第二個彈性放置的部件結(jié)束。兩個設(shè)置在彎曲彈簧裝置6左側(cè)和右側(cè)的部件，例如可能是傳感器質(zhì)量塊5和驅(qū)動質(zhì)量塊7或也可能是錨 3和傳感器質(zhì)量塊5或驅(qū)動質(zhì)量塊7，與彎曲彈簧裝置6 —起相互彈性連接。通過曲率圓相應(yīng)的-盡可能大的-半徑，彎曲彈簧裝置6或彎曲彈簧緊貼該曲率圓，實現(xiàn)了該獨立段非常柔和及光滑的過渡，因此能夠保持峰值應(yīng)力低。圖如表示相對于圖4實施方式的優(yōu)化的彎曲彈簧裝置6。曲率圓K4和K5融合在一起成為一個單獨的曲率圓K4,5。由于曲率圓K4,5的半徑相對于曲率圓K4和K5半徑的更大，因此形成曲率圓K4,5更小的曲率(曲率=1/半徑)。彎曲彈簧的應(yīng)力因此更小，隨之損壞風(fēng)險降低。圖5表示根據(jù)發(fā)明的扭曲10，其具有兩個設(shè)置在外側(cè)的曲率圓和一個設(shè)置在內(nèi)側(cè)的曲率圓。在第二個部件處的彎回以兩個也設(shè)置在外側(cè)的曲率圓方式對稱完成的。到各個彈性放置的部件的過渡11是與彎曲彈簧的一種分叉形式一起形成的。到需相連部件的彎曲彈簧裝置6的過渡11也是以特別合適的方式實現(xiàn)的。所述兩個位于外側(cè)的曲率半徑是這樣的，其在曲率圓處具有總弧度超過90度的曲率線，以便彎曲彈簧超過90度偏轉(zhuǎn)。與圖 4的實施方式相對的是此處只設(shè)有一個單獨的內(nèi)曲率圓。彎曲彈簧的彎曲弧度超過180度。圖fe再次表示相對于圖5的改進(jìn)的實施方式。各自的兩個外曲率圓集合在一起成為緊貼曲率圓的彎曲彈簧的一個具有小曲率的大曲率圓。根據(jù)發(fā)明的彎曲彈簧的強曲率比弱曲率更差，相對于圖4和如的實施方式，該實施方式也有優(yōu)點，因為內(nèi)曲率圓是盡可能大的形成的且轉(zhuǎn)折不是分布在兩個或更多個小的曲率圓處。圖6是一個外曲率圓K7和三個內(nèi)曲率圓K8 (兩次)和K9。彎曲彈簧裝置6的彎曲彈簧緊貼曲率圓K7，K8和K9,由此形成了一特別好的過渡。內(nèi)曲率圓K8和K9環(huán)圍總度數(shù)大于180度，每個外曲率圓K7環(huán)圍大于90度。每個曲率圓的連接可通過直的或彎的彈簧段實現(xiàn)。
7
圖7的彎曲彈簧裝置6是相對于圖6的實施方式優(yōu)化的彎曲彈簧裝置6。其也緊貼兩個外曲率圓Kltl和一個大內(nèi)曲率圓Kn。外曲率圓Kltl設(shè)置在內(nèi)曲率圓K11的突出內(nèi)，由此形成一彎曲彈簧的肚狀凸起。由此獲得彎曲彈簧裝置6的特別大的彈性和應(yīng)力少的結(jié)構(gòu)。 曲率圓Kltl比曲率圓K11小，在一另外的實施方式中，也可能情況是相反的。理想情況下，所有參與的曲率圓大體同樣大，因此通常試圖最大化曲率圓半徑。圖8表示具有一雙重扭曲10的彎曲彈簧裝置6。這兩扭曲10是彼此對稱設(shè)計的， 大概分別對應(yīng)圖7中的扭曲10。通過該對稱結(jié)構(gòu)使本質(zhì)上同樣的朝彎曲彈簧裝置6兩個方向的彎曲特征得到保證。圖9中圖8的彎曲彈簧裝置6是依次雙重設(shè)置的?？偣?個扭曲10形成一個特別有彈性的彎曲彈簧裝置6，其峰值應(yīng)力保持特別低且獲得了穩(wěn)定的長效的彎曲彈簧裝置 6。圖10表示源于圖9的彎曲彈簧裝置6的變化形式。在相互連接的部件區(qū)域以及在扭曲對10之間的彈簧臂9是分成兩份的。一個這樣的彎曲彈簧裝置，其彈性和負(fù)荷能力再次提高了。所說明的實施例只是用于微機械傳感器的彎曲彈簧裝置的很少幾個根據(jù)發(fā)明的可能結(jié)構(gòu)。構(gòu)成所述彎曲彈簧裝置和扭曲的曲率圓的各種形式和大小以及曲率圓的數(shù)量不同均是可能的。術(shù)語“圓”也是常規(guī)理解。也可能是一個自由走向的曲率。本質(zhì)的是，曲率中心在彎曲彈簧的所描述的各個側(cè)。在此也可能采用過渡到彼此的圓弧方式。重要的是， 設(shè)置在扭曲內(nèi)側(cè)以及在扭曲外側(cè)處的曲率圓，其在特別有利的實施方式中會形成扭曲的肚狀凸起一與此相關(guān)的弱曲率區(qū)域以及因此變小的峰值應(yīng)力。因此實現(xiàn)了彎曲彈簧的矢量方向均勻和逐步過渡的變化，特別是在彎曲彈簧裝置極端負(fù)荷情況下峰值應(yīng)力保持較低，從而很大程度上避免了彎曲彈簧損壞。
權(quán)利要求
1.一種微機械傳感器具有一個襯底(2 )和至少一個設(shè)置在襯底(2 )上且相對襯底(2 ) 運動的質(zhì)量塊，用于感測基于同時所出現(xiàn)的加速力或科氏力引起的傳感器(1)運動，其中所述質(zhì)量塊(5)和襯底(2)和/或兩個相互相對運動的質(zhì)量塊(5，7)通過至少一個彎曲彈簧裝置(6)相互連接，以及所述彎曲彈簧裝置(6)具有彈簧臂(9)以及設(shè)置在其上的扭曲 (10)，該扭曲具有在扭曲內(nèi)側(cè)的曲率中心(MP1 ；MP6 ；MP8 ；MP9 ；MP11)和曲率半徑(巧；r6 ;r8 ； r9 ；rn)的曲率圓(K1 ；K6 ;Κ8 ;Κ9 ；Κη)，其特征在于，為減少出現(xiàn)的應(yīng)力，扭曲(10)除具有內(nèi)曲率中心(MP1 ；MP6 ；MP8 ；MP9 ；MP11)的曲率半徑(巧；r6 ;r8 ;r9 ；rn)外，還具有至少另外一個在扭曲(10)外側(cè)的曲率中心(MP2 ；MP3 ；MP4 ；MP5 ；MP7 ；MP10)的曲率半徑(r2 ；r3 ；r4 ;r5 ;r7 ；r10)， 所述至少另外一個曲率半徑(r2 ；r3 ;r4 ;r5 ;r7 ;r10)設(shè)置在所述扭曲(10)和所述彈簧臂(9) 之間。
2.如前述權(quán)利要求的一項或多項的傳感器，其特征在于，所述扭曲(10)成圓形的過渡到所述第一和第二彈簧臂(9)和/或所述質(zhì)量塊(5，7)和/或所述襯底(2)和/或用于固定在所述襯底(2)上的錨(3)。
3.如前述權(quán)利要求的一項或多項的傳感器，其特征在于，所述彈簧臂(9)成圓形的過渡到所述質(zhì)量塊(5，7)和/或所述用于固定在所述襯底(2)上的錨(3)。
4.如前述權(quán)利要求的一項或多項的傳感器，其特征在于，所述成圓形的過渡(11)具有一個在走向中不一樣形式的曲率半徑。
5.如前述權(quán)利要求的一項或多項的傳感器，其特征在于，所述成圓形的過渡(11)是橢圓狀的。
6.如前述權(quán)利要求的一項或多項的傳感器，其特征在于，所述扭曲(10)和/或支化的彈簧臂(9)過渡到所述質(zhì)量塊(5，7)，所述襯底(2)和/或所述用于固定在所述襯底上的錨 (3)。
7.如前述權(quán)利要求的一項或多項的傳感器，其特征在于，所述扭曲(10)和/或彈簧臂 (9)具有肚狀凸起。
8.如前述權(quán)利要求的一項或多項的傳感器，其特征在于，所述扭曲(10)和/或彈簧臂 (9)具有橢圓狀彎曲。
9.如前述權(quán)利要求的一項或多項的傳感器，其特征在于，所述彎曲彈簧裝置(6)具有多個相互點或軸對稱走向的扭曲(10)。
10.如前述權(quán)利要求的一項或多項的傳感器，其特征在于，所述扭曲(10)緊貼具有內(nèi)中心(MP1 ； MP11)的內(nèi)曲率圓(K1 ；K11)環(huán)圍大于180度。
11.如前述權(quán)利要求的一項或多項的傳感器，其特征在于，在多個內(nèi)曲率圓(K6;Κ8 ;Κ9) 條件下所述扭曲(10)緊貼曲率圓(K6 ;Κ8 ;Κ9)環(huán)圍總共大于180度。
12.如前述權(quán)利要求的一項或多項的傳感器，其特征在于，所述扭曲(10)緊貼具有外中心(MP7; MPltl)的曲率圓(K7 ;K1Q)環(huán)圍大于90度或，在多個外曲率圓(K4 ;Κ5)條件下緊貼具有外中心(MP4 ； MP5)的所述曲率圓(K4 ;Κ5)環(huán)圍大于90度。
全文摘要
一種具有一個襯底(2)和至少一個設(shè)置在襯底(2)上且相對襯底(2)運動的質(zhì)量塊的微機械傳感器(1)，用于感測基于同時所出現(xiàn)的加速力或科氏力引起的傳感器(1)運動。所述質(zhì)量塊和襯底和/或兩個相互運動的質(zhì)量塊通過至少一個彎曲彈簧裝置(6)相互連接。該彎曲彈簧裝置(6)具有彈簧臂(9)以及設(shè)置在其上的扭曲(Maeander)(10)，該扭曲具有在扭曲內(nèi)側(cè)的曲率中心(MP1；MP6；MP8；MP9；MP11)和曲率半徑(r1；r6；r8；r9；r11)的曲率圓(K1；K6；K8；K9；K11)。為減少出現(xiàn)的應(yīng)力，所述扭曲(10)除具有內(nèi)曲率中心(MP1；MP6；MP8；MP9；MP11)的曲率半徑(r1；r6；r8；r9；r11)外，還有至少另外一個在扭曲(10)外側(cè)的曲率中心(MP2；MP3；MP4；MP5；MP7；MP10)的曲率半徑(r2；r3；r4；r5；r7；r10)。所述的至少另外一個曲率半徑(r2；r3；r4；r5；r7；r10)設(shè)置在扭曲(10)和彈簧臂(9)之間。
文檔編號G01C19/56GK102428348SQ201080018949
公開日2012年4月25日 申請日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日
發(fā)明者H·哈默 申請人:感應(yīng)動力股份公司