[發明專利]微機械Z慣性傳感器及其制造方法

在審

• 申請號: 201811330025.2
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109761184A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: R·博森德費爾;J·瓦爾德曼;J·萊茵穆特
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00;B81C1/00;B81B7/02;G01P15/125;G01P15/18;G01P15/097
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 侯鳴慧

本發明涉及一種微機械Z慣性傳感器(100)，其具有：?構造在微機械功能層(20)中的能運動的MEMS結構(21)；?與能運動的所述MEMS結構(21)連接的扭轉彈簧(22)；和?與所述扭轉彈簧(22)連接的彈簧裝置(23,24)，其中，所述彈簧裝置(23,24)構造成用于限定地阻止所述扭轉彈簧(22)正交于所述MEMS結構(21)的敏感方向的偏轉。本發明還涉及一種用于制造微機械Z慣性傳感器的方法。

技術領域

本發明涉及一種微機械Z慣性傳感器。本發明還涉及一種用于制造微機械Z形慣性傳感器的方法。

背景技術

具有MEMS結構的微機械Z慣性傳感器早已公開。這些微機械Z形慣性傳感器可以具有構造在功能層中的雙擺臂結構，該雙擺臂結構通過扭轉彈簧錨固在襯底上。雙擺臂結構的質量分布通常非對稱地構造，其中，在擺臂下方布置有兩個電極面，以便可以電容式地測量雙擺臂結構的偏轉。然而該布置的缺點是，懸掛在扭轉彈簧上的非對稱質量不是僅對沿z方向的加速度作出反應。

發明內容

本發明的任務是，提供一種具有改進的傳感行為的微機械Z慣性傳感器。

根據第一方面，該任務借助微機械Z慣性傳感器來解決，該微機械Z慣性傳感器具有：

-構造在微機械功能層中的可運動的MEMS結構；

-與可運動的MEMS結構連接的扭轉彈簧；和

-與扭轉彈簧連接的彈簧裝置，其中，彈簧裝置構造成用于限定地阻止扭轉彈簧正交于MEMS結構的敏感方向的偏轉。

以該方式，在沿z方向獲得扭轉彈簧的柔性的同時有利地實現扭轉彈簧沿正交于敏感方向的方向(例如沿x方向)的加固。結果，由此支持z慣性傳感器的改進的傳感行為。

根據第二方面，該任務借助用于制造微機械Z慣性傳感器的方法來解決，所述方法具有以下步驟：

-提供構造在微機械功能層中的可運動的MEMS結構；

-提供與可運動的MEMS結構連接的扭轉彈簧；和

-這樣提供與扭轉彈簧連接的彈簧裝置，使得限定地阻止扭轉彈簧正交于MEMS結構的敏感方向的偏轉。

微機械Z慣性傳感器的有利的實施方式是優選擴展方案。

微機械Z慣性傳感器的一個有利擴展方案的特征在于，彈簧裝置的高度約為扭轉彈簧的高度的三分之一、更優選約為十分之一。以該方式提供彈簧裝置的有利幾何尺寸，其中，例如可以借助已知的模擬方法進行合適的設計。

該微機械Z慣性傳感器的另一有利擴展方案的特征在于，彈簧裝置固定在襯底上。由此，實現彈簧裝置在Z慣性傳感器內的穩定布置，其中，在襯底上的附接可以直接進行或借助輔助結構進行。

微機械Z慣性傳感器的另一有利擴展方案的特征在于，彈簧裝置至少部分地布置在可運動的MEMS結構下方。以該方式有利地支持Z慣性傳感器的緊湊、節約資源和面積的結構。

微機械Z慣性傳感器的另一有利擴展方案的特征在于，彈簧裝置構造在構造在襯底與微機械功能層之間的層中。以該方式可以設置將一個層作為彈簧層和作為電極層的多重使用。

微機械Z慣性傳感器的另一有利擴展方案的特征在于，彈簧裝置至少部分地構造在微機械功能層的上方。由此，有利地實現彈簧裝置的替代構造。

微機械Z慣性傳感器的另一有利擴展方案的特征在于，扭轉彈簧的一個端部與基本構造在微機械功能層上方的彈簧裝置的一部分連接，而扭轉彈簧的另一端部與基本構造在微機械功能層下方的彈簧裝置的一部分連接。以該方式可以實現z慣性傳感器相對于橫向負載的更好脫耦，其中，尤其還能更好地抑制扭轉彈簧的翻轉運動。