[發明專利]用于微機械Z傳感器的擺桿裝置

在審

• 申請號: 201510224116.8
• 申請日: 2015-02-15
• 公開（公告）號: CN104849493A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: A·朔伊爾勒;G-N-C·烏爾希里;M·海茨;A·奧爾托
• 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;B81B3/00;B81B7/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 郭毅

技術領域

本發明涉及一種用于微機械Z傳感器的擺桿裝置。本發明還涉及一種用于制造微機械Z傳感器的擺桿裝置的方法。

背景技術

用于測量物理加速度的傳統傳感器通常具有由硅制成的微機械結構(傳感器核)和分析處理電子器件。能夠實現在垂直于傳感器核的主平面的方向上測量加速度的傳感器核稱作Z傳感器。這種傳感器用于機動車領域——例如ESP系統中或移動電話領域中。

例如，在博士論文《-Sensor?als?elektrische?Teststrukturen?zur?Charakterisierung?ihrer?Herstellungsprozesse》(Maute，Matthias；圖賓根大學；2003年)的第六章中進一步描述了所述的傳感器原理。

EP?0?244?581?A1公開了一種用于自動觸發乘員保護裝置的微機械傳感器。

EP?0?773?443?B1公開了一種微機械加速度傳感器。

在例如在DE?10?2007?060?878?A1和DE?10?2009?000?167?A1中公開的所謂的“FP功能化”的范疇內，對于微機械加速度傳感器構造擺桿(Wippe)，所述擺桿不僅由單個緊湊層結構化而且在兩個不同的硅層中結構化。因此，可以構成可運動的“皿狀”結構。

在操作加速度傳感器時，在突然過負荷的情況下(例如當具有加速度傳感器的控制設備掉到地面上時)，質量(Masse)和(因此)彈簧可能在垂直方向上(即向平面外)偏移。在此，FP功能層的質量可能損壞上方的電極或者也可能破壞FP功能層自身。

為了防止以上所述情況，提出例如在DE?10?116?931?A1中描述的機械止擋。在其中公開的止擋在約7μm至約10μm之后才阻止擺桿。然而，因為在所述的具有FP功能化的技術中擺桿位于兩個電極之間并且所述兩個電極小于約2μm地彼此遠離，所以所述傳統的過負荷保護不再足夠。因此，開發了附加結構，其能夠使擺桿在止擋之前停止。在DE?10?2009?029?095?A1和US?8?124?895?B2中公開了這種機械止擋。

發明內容

本發明的任務是，提供一種具有增大的止擋加速度的微機械Z傳感器。

根據第一方面，所述任務借助用于微機械Z傳感器的擺桿裝置解決，所述擺桿裝置：

具有兩個可圍繞扭轉軸線支承的、皿狀構造的擺桿臂，其中擺桿裝置相對于扭轉軸線非對稱地構造；

對于每個擺桿臂具有一個止擋區域，所述止擋區域具有至少一個第一止擋元件，其中在每一個擺桿臂上所述止擋區域相對于擺桿裝置的傳感區域限定地增高地構造。

借助擺桿臂的增高的區域，可以提供更多的運動自由度并且因此提供用于具有根據本發明的擺桿裝置的Z傳感器的增大的止擋加速度。通過這種方式，可以有利地提高微機械Z傳感器的功能。

根據第二方面，所述任務借助用于制造微機械Z傳感器的擺桿裝置的方法解決，所述方法具有以下步驟：

提供兩個非對稱地皿狀構造的擺桿臂；

如此構造每個擺桿臂的各一個區域，使得所述區域具有至少一個第一

止擋元件并且相對于擺桿裝置的傳感區域限定地增高地構造。

從屬權利要求的主題是根據本發明的擺桿裝置的和根據本發明的方法的優選實施方式。

擺桿裝置的一種有利擴展方案的特征在于，擺桿裝置在止擋區域中的增高的程度基本上相應于第一止擋元件的高度。通過這種方式，可以在考慮擺桿裝置的機械給定條件的情況下優化擺桿臂的運動間隙，使得由此最大程度地增大止擋加速度。

擺桿裝置的一種有利擴展方案的特征在于，在擺桿裝置的下側上對于每個擺桿臂在第一止擋元件和扭轉軸線之間附加地設置有至少一個第二止擋元件。通過這種方式，整個擺桿裝置的或者整個微機械Z傳感器的耐摔強度可以有利地增大。由此，尤其保護擺桿臂的增高的區域和擺桿裝置的傳感區域之間的敏感過渡區域免受損壞或者斷裂。

擺桿裝置的有利擴展方案設置，將擺桿裝置的穿孔構造為具有倒圓的角的開口或構造為具有倒圓的角的縫隙狀開口。由此，可以實現擺桿裝置的擺桿臂的增大的機械穩健性，因為機械應力均勻地分布到材料上。其結果是，提供更大的物理質量，其能夠接收更多的機械能量。此外，通過這種方式可以有利地提供增大的電容，其可以改善Z傳感器的傳感特性。