[發明專利]微機械的傳感器組件、使用微機械的傳感器組件的方法

在審

• 申請號: 202110478505.9
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113607974A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: J·克拉森
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01P15/18
• 分類號: G01P15/18;G01P15/125;B81B7/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 侯鳴慧

本發明提出了一種微機械的傳感器組件、尤其是加速度傳感器，其具有帶有主延伸平面的基底，其中，所述傳感器組件包括第一質量和第二質量，其中，所述第一和第二質量分別至少部分可運動地沿垂直方向、即垂直于所述基底的主延伸平面構造，其中，所述第一質量具有止擋結構，其特征在于，所述止擋結構沿所述垂直方向具有與所述第二質量的重疊。

技術領域

本發明涉及一種微機械的傳感器組件以及使用微機械的傳感器組件的方法。

背景技術

這樣的微機械的傳感器組件或微機電系統(MEMS)通常是已知的。它們例如在批量生產中制造，用于針對汽車和消費領域中的不同應用測量加速度和/或轉速。

作為具有垂直于晶片平面的探測方向(通常稱為z方向)的電容式加速度傳感器，例如使用所謂的“擺桿”或擺桿結構。這些擺桿的傳感器原理基于彈簧-質量系統，在該彈簧-質量系統中在最簡單的情況下可運動的非對稱震動質量與兩個配對電極構成具有電容C1和C2的兩個平板電容器。震動質量通過至少一個扭力彈簧(通常更多地是兩個扭力彈簧)與底座連接。因為質量結構在扭力彈簧的兩側上是不同大小的，所以質量結構在z加速度作用時相對于作為旋轉軸線的扭力彈簧旋轉。因此，電極的間距在具有較大質量的一側上變得更小，而在另一側上變得更大。所引起的電容變化(其通常被差分地分析評估為C1-C2)是對于作用的加速度的量度。這種加速度傳感器例如在EP 0 244 581和EP 0 773 443B1中說明。

在微機械傳感器的研發中的一個重要趨勢是提高機械魯棒性(Robustheit)或過載強度。由創新的應用決定地，產生了新的裝配位置并且從而也產生了具有對傳感器提高的魯棒性要求的新型負載曲線。例如，可以考慮，慣性傳感器可以安裝在平板電腦、智能手機或計算機的輸入筆中。平板電腦或智能手機僅偶爾遭受硬沖擊，但必須考慮，該硬沖擊在輸入筆中是非常常見的情況。

此外，為了降低制造成本，加速度傳感器必須盡可能小地構造，以便能夠將盡可能多的芯片放置在晶片上。在傳感器芯面積減小的情況下，必須減小傳感器的質量和彈簧剛度。然而，當傳感器撞擊到止擋上時，這也導致彈簧復位力的下降。

兩種趨勢結合地(即在增加沖擊負載同時追求小型化)，導致對于沾粘(Stiction)的顯著增加的風險，其中，一旦止擋中的附著力大于彈簧-質量系統的復位力，可運動的傳感器質量就保持附著在機械的固定止擋上。

為了減小附著力，經常使用所謂的抗沾粘涂層(ASC)，該抗沾粘涂層在傳感器暴露之后布置在其表面上。然而，如果傳感器經常碰到止擋上，則可能導致ASC的損壞，使得傳感器最后表現出增大的沾粘傾向。

由現有技術已知Z加速度傳感器。DE 10 2008 043 753 A1示出具有彈簧彈性(federnd)的止擋的傳感器，該止擋在與震動質量相同的功能平面內實現。EP 3 111 232B1示出一種組件，其中，止擋不但可以沿一個方向、而且可以在兩側、即不但在底部電極的方向上而且在傳感器罩的方向上起作用。DE 10 2012 207 939 A1示出一種彈簧彈性(federnd)的止擋，該止擋由在較厚的功能層上方或下方的第二薄功能層形成。

即使彈簧彈性(federnd)的止擋在合適的尺寸設計的情況下有助于有效地提高復位力，沾粘對于傳感器的和尤其是z加速度傳感器的質量仍是一個顯著的挑戰。

發明內容

因此，本發明的任務是，提供一種微機械的傳感器組件，其具有提高的過載強度，其中，尤其可以魯棒并且有效地降低沾粘風險。