[發明專利]傳感器結構矩陣、加速度傳感器以及傳感器單元

有效

• 申請號: 201710099644.4
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN107102170B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 維勒-佩卡·呂特克寧;列夫·羅舍爾;安斯·布盧姆奎斯特
• 申請（專利權）人: 村田電子有限公司
• 主分類號: G01P15/125
• 分類號: G01P15/125;G01P15/18
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 衛李賢;曹正建

本發明涉及傳感器結構矩陣、加速度傳感器以及傳感器單元。其中，傳感器結構矩陣包括具有平面結構的傳感器單元，其中所述傳感器單元被設置在共同的平面中，以檢測所述共同的平面中的加速度分量，一對傳感器單元被設置為在平面中第一方向上進行檢測；一對傳感器單元被設置為在平面中第二方向上進行檢測，其中，所述平面中第二方向垂直于所述第一方向；以及上述的傳感器單元對被定位為在所述傳感器結構矩陣的所述共同的平面中提供補償對稱性。

本申請是申請日為2013年1月11日、發明名稱為“加速度傳感器結構及其使用”的申請號為201380014139.5的專利申請的分案申請。

技術領域

本發明一般而言涉及MEMS(micro-electro-mechanical system：微機電系統)，但是更具體地而言涉及如針對MEMS傳感器結構的獨立權利要求的前序中所表述的加速度傳感器結構。本發明還涉及如各個獨立權利要求的前序中所表述的傳感器結構矩陣、傳感器裝置和系統。

背景技術

對主體的加速度進行感測從而提供依賴于在作用力的影響下所述主體的動力學狀態的信號，是被廣泛應用的用于判定主體的位置和/或地點的方法。為了該目的，能夠使用各種各樣的傳感器，但是MEMS結構因為它們的小尺寸所以適合于許多應用。在微電子學中，日益增長的需求已使得可以開發出越來越好的結構以實現在許多領域中遇到的用途，所述許多領域例如涉及車輛、家用電器、衣服、鞋，這里僅僅提及了一些應用領域，在這些應用領域中，專利類別可能會包括與MEMS有關的加速度傳感器。

然而，在本專利申請的優先權日，已知的MEMS結構遇到了一些會限制它們在工業中的使用的問題。或者，能夠把使用加速度傳感器的有關產品做成得充分滿足它們的所期望的目的，但是現有技術的MEMS結構的使用可能會需要附加的信號處理、誤差校正和/或補償構件以及解決方案，以便獲得能實現其目的的部件。MEMS部件的操作能夠通過外部的機電構件而得以改善，但是通常來說這樣的構件使得整體結構復雜化且增加了制造成本。它們還會隨著外部的相互作用的各方的數量的增加，使該結構對故障很敏感。

在下面的圖1至圖5B中，展示了公知技術的一些缺點。

圖1圖示了公知技術的具有X方向和/或Y方向敏感單元的示例性傳感器結構，所述敏感單元基于由梳狀結構的檢測構件進行的電容檢測來執行加速度感測。該單元包括具有有效塊的可移動框架102。該可移動框架的有效塊被布置用于保持著可移動電極103的組合體。利用標記103只表示了一個這樣的電極，但是本領域的技術人員知道：在所述可移動電極的組合體中，可以有不止一個的電極。本領域的技術人員還知道：如果在該組合體中有許多可移動電極，那么就需要恰當地考慮它們對有效塊的貢獻。

利用數字和字符的組合106、107N、107P來表示如下這樣的元件：通過這些元件，所述單元可以被錨固到物體的表面。附加的字母“N”表示負電荷和/或負電壓，且附加的字母“P”表示正電荷和/或正電壓。單純的數字106可以表示地電位和/或可以表示具有單純的機械特性。因此，由圖1中的符號標志N和P分別表示的靜電極105N和104P可以與相互連接的錨固件107N、107P一樣具有相應的極性。錨固件結構106、107N、107P可以與地面絕緣，但是該絕緣布置本身在此上下文中不是至關重要的。MEMS結構的領域中的技術人員知道許多的在必要時使MEMS結構中的組成部件絕緣的方法。可移動框架102通過彈簧101而被連接至錨固件結構106。

圖1中的現有技術結構是差分結構，即，當利用彈簧101而被懸掛的框架102沿著+X方向移動時，在帶P標記的電容增大的同時帶N標記的電容減小，反之亦然。該圖示出了相對于錨固件106的對稱結構，該對稱結構在可移動框架102的靜置狀態下是有效的。

圖2和圖3的傳感器結構圖示了現有技術的z方向敏感的加速度傳感器結構，其是利用具有正電容電極區域和負電容電極區域的元件而被實施的。在這兩幅圖中分別用相應的極性標記+和-來表示這些正電容區域和負電容區域。