[發(fā)明專利]具有電極橋的加速度傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980137969.0
• 申請日: 2009-08-04
• 公開（公告）號: CN102165322A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發(fā)明（設計）人: A·克爾貝爾;L·特伯杰;C·比爾霍夫
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01P15/08
• 分類號: G01P15/08;G01P15/125
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 侯鳴慧

背景技術

電容式橫向加速度傳感器根據(jù)現(xiàn)有技術實現(xiàn)為同時具有電極功能的、可運動的振動質(zhì)量。該振動質(zhì)量通過彈簧可運動地與懸掛裝置連接，懸掛裝置本身與其下方的基底固定連接。存在固定地與位于其下的基底連接的反電極用于電探測，這些反電極與振動質(zhì)量一起形成電極單元。為了抑制不希望的干擾影響，這些電極單元通常關于傳感器的中軸線對稱設置，即在圖1中在懸掛裝置的左邊和右邊。在此在兩側都需要電極之間的可導電的連接。在迄今的傳感器中這些連接或者通過掩埋的硅印制導線進行，或者通過表面上的、傳感器芯之外的硅印制導線進行。

這種傳感器例如在2003年圖賓根大學Maute，Matthias的RB博士論文“表面微機械傳感器作為電測試結構用于描述其制造過程特征”中詳細描述。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及一種電容式微機械加速度傳感器，具有基底和安置在該基底上方的微機械功能層，其中，在該微機械功能層中安置一振動質(zhì)量、一懸掛裝置和一些固定電極。這些固定電極上下疊置地在懸掛裝置的第一和第二側借助掩埋的導線組相互電連接。這些固定電極在懸掛裝置的第一和第二側之間借助微機械功能層中的第一和第二導體相互連接。

本發(fā)明的核心在于，固定電極的在傳感器芯的中心在表面上借助硅印制導線電連接。這些硅印制導線在微機械功能層中延伸。為此懸掛裝置在一個部位上被分開，使得產(chǎn)生一用于電極橋的通道。與迄今的在傳感器芯之外的導體橋相比這是巨大的位置節(jié)省。特別是對于多線纜的加速度傳感器，芯片上的傳感器區(qū)域可以整體縮小，這使得能夠成本有利地制造芯片。

本發(fā)明通過放棄傳感器芯之外的電極橋使得能夠制造與現(xiàn)有技術相比更緊湊的并且由此成本更有利的傳感器芯，特別是對于多線纜的加速度傳感器。

本發(fā)明的有利的構型從從屬權利要求中得出。

附圖說明

圖1示意地示出現(xiàn)有技術的微機械線性加速度傳感器，

圖2示意地示出根據(jù)本發(fā)明的微機械線性加速度傳感器。

具體實施方式

圖1示意地示出現(xiàn)有技術的微機械線性加速度傳感。該圖是從上面看的局部視圖。示出電容式微機械加速度傳感器的一半，該加速度傳感器具有基底10和安置在該基底10上方的微機械功能層。在該微機械功能層中安置一環(huán)形的振動質(zhì)量20(這里部分地示出)，該振動質(zhì)量包圍內(nèi)部區(qū)域25。在該內(nèi)部區(qū)域25中安置一懸掛裝置40，該懸掛裝置固定在基底10上并且借助彈簧裝置70懸掛該環(huán)形的振動質(zhì)量20。在此該環(huán)形的振動質(zhì)量20具有一鏡像對稱軸線100，該鏡像對稱軸線延伸穿過懸掛裝置40。在被振動質(zhì)量20包圍的內(nèi)部區(qū)域25中，在鏡像對稱軸線100的第一側110在微機械功能層中安置第一和第二固定電極30和35，并且在鏡像對稱軸線100的第二側120也在微機械功能層中安置第一和第二固定電極30和35。在此，不僅在第一側110上而且在第二側120上分別使第一固定電極30與第一導線組50連接、第二固定電極35與第二導線組55連接。這里這些導線組是掩埋的硅印制導線。這些導線組安置在自己的層中，該層布置在基底10和微機械功能層之間。在微機械功能層中構造的固定電極30和35通過連接點60與掩埋的硅印制導線并且與基底10連接。該懸掛裝置40與基底10固定連接并且不可運動。設有電極橋501和551，分別用于連接第一和第二側110和120上的印制導線50和55，這些電極橋在環(huán)形的振動質(zhì)量25之外在掩埋的硅印制導線的層中構造。

在這些加速度傳感器中，電容式、即通過電容器電極的間距變化來測量加速度。在此，運動電極與固定電極相對置。為了用彼此反向變化的電容進行差值計算分析，每個運動的電極指需要兩個固定的電極指。為了達到足夠高的電容，將多個固定電極和運動電極相互連線，其中，為了改善干擾敏感性，各個電極單元相對于傳感器中軸線對稱地安置。在此這些電極的電勢如圖1所示由兩個分開的印制導線50和55(掩埋的硅印制導線)導向。在此必須將對稱軸線兩側的印制導線50或55相互連接，這通過導線橋501和551在傳感器芯之外進行。必須為這樣的導線橋提供位置，該位置對于傳感器的整體大小(芯片面積)有影響并且該位置在多線纜的傳感器中增大傳感器芯之間的間距。

圖2示意地示出根據(jù)本發(fā)明的微機械線性加速度傳感器。該圖也是從上面看的局部視圖。示出電容式微機械加速度傳感器的中間區(qū)域。

該局部示出根據(jù)本發(fā)明的、緊湊的印制導線連接可能性。在此，兩個印制導線50或55之間的橋在傳感器的中部無附加位置要求地實現(xiàn)。為此必須將傳感器懸掛裝置40中斷。該傳感器懸掛裝置被構造為中斷的懸掛裝置42，44。現(xiàn)在直接地、即沒有位于其間的懸掛裝置地對置的固定電極分別通過微機械功能層中的一個導線橋相互連接。通過按照圖1或圖2布置第一和第二固定電極，這些固定電極“電勢正確”地相對置并且可以直接相互連接。根據(jù)本發(fā)明，如在圖2中所示，布置在第一側110的第一固定電極30與布置在第二側120的第一固定電極30借助微機械功能層中的第一導體300導電地連接。此外布置在第一側110的第二固定電極35與布置在第二側120的第二固定電極35借助微機械功能層中的第二導體350導電地連接。第一和第二導體300和350形成電極橋。省去了在現(xiàn)有技術中示出的在傳感器芯外部的導線橋。