[發明專利]用于微機電傳感器的溫度補償的方法以及微機電傳感器

在審

• 申請號: 202210485851.4
• 申請日: 2022-05-06
• 公開（公告）號: CN115308438A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: A·葉米利;J·賴因穆特;D·拉多維奇;R·舍本;S·貝克爾
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01P15/125
• 分類號: G01P15/125;G01D3/036
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 郭毅

提出用于MEMS傳感器的溫度補償的方法：在調整步驟中，通過熱元件產生溫度梯度并在第一和第二溫度測量點處確定第一和第二溫度，測量可運動的結構的由溫度梯度產生的偏移并根據第一和第二溫度及偏移求取補償值；在測量步驟中，通過可運動的結構的偏移測量物理刺激并在第一和第二溫度測量點處確定第三和第四溫度；在補償步驟中，根據測量的偏移、第三和第四溫度及補償值求取物理刺激的測量值。還提出具有以下步驟的方法：在調節步驟中確定在第一和第二溫度測量點之間的溫差，對由熱元件產生的溫度升高的調節如此進行，使得最小化在第一和第二溫度測量點之間的溫差；在測量步驟中，通過可運動的結構的偏移測量物理刺激。還提出一種微機電傳感器。

技術領域

本發明從一種用于微機電傳感器的溫度補償的方法出發。

背景技術

在各種實施方式中從現有技術中已知微機電系統(MEMS)，所述微機電系統作為傳感器用于測量諸如加速度、轉速或壓力的物理參量。尤其是在娛樂和消費電子器件的領域中所使用的傳感器中，該領域中的技術發展在很大程度上由日益小型化和不斷提高的精度要求這兩個因素決定。MEMS傳感器通常與另外的組件一起布置在印刷電路板上，其中，其他組件在運行時會釋放熱并且由此對印刷電路板并且因此對傳感器施加相對強的溫度梯度。因此，例如通過印刷電路板和周圍環境之間的溫差產生傳感器中的豎直溫度梯度，通過沿著印刷電路板的溫差產生水平梯度，并且在隨時間的溫度波動的情況下，由于熱容量和導熱性而產生主要沿豎直方向走向、然而同時也具有水平分量的溫度梯度。

諸如慣性傳感器的微機電傳感器大多具有可運動的質量(Masse)，通過所述質量的偏移(Auslenkung)來測量待確定的物理參量。通常，可運動的結構為此被封裝在兩個襯底之間的空腔內，使得實現了限定的氣體環境，利用該氣體環境產生高精度的傳感器所必需的、可運動的質量的阻尼。然而，這種布置的缺點是：通過該氣體，在傳感器上存在溫度梯度時附加的力可出現在可運動的質量上。典型地，這些力無法與實際測量參量的作用區分開來，并且因此導致有時相當大的誤差信號。這種不需要的力作用的可能原因是表面與氣體的接觸，該氣體具有比表面本身更高或更低的溫度。在這些情況下，當氣體粒子在該表面處反射時發生以下能量和動量傳遞：如果該氣體具有比該表面更高的溫度，則在統計平均上動能從粒子傳遞到表面上，即所述粒子在接觸之后具有比先前更低的速度。因此，在接觸時，與在表面和氣體具有同一溫度的情況下相比(平均而言)更少的動量釋放到表面上。因此，氣體將略微降低的壓力施加到較冷的表面上。相反，即當表面具有更高的溫度時，該表面平均而言失去更多的動量給粒子并且作用到表面上的壓力相應地升高。

此類效應導致：在具有可運動的結構的傳感器中產生附加的力，所述附加的力會使測量結果失真。隨著可運動的結構的尺寸變得越來越小，即使小的力也可能導致大的誤差信號。為了減少這種影響，例如可以降低空腔中的氣體壓力，然而由此同時也會降低阻尼并且因此降低傳感器性能。

發明內容

在此背景下，本發明的任務是：提供一種方法和一種傳感器，借此，在傳感器上存在溫度梯度的情況下也可以執行精確的測量。