专利名称：微机械的z传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有灵敏度的微机械z传感器，该传感器具有一扭簧
和一地震动的附加质量块，其中，扭簧具有弹簧宽度，地震动的附加质量 块具有一些有连接条宽度的连接条。
背景技术：
对于具有垂直于晶片面的探测方向的电容式加速度传感器，即所谓z
传感器，经常使用摇摆臂结构。摇摆臂的传感器原理基于弹簧质量块系统， 在该系统中，运动的地震动质量块分别与两个固定在基底上的反电极构成 板式电容器。该地震动质量块通过扭簧与底座相连接。如果质量块结构在 扭簧的两侧大小不同，则在作用一加速度时质量块结构相对于作为转轴的 扭簧转动。这种质量差例如通过相对于扭簧不对称安置的附加质量块引起。 由此，具有较大质量的一侧电极的间距变小而在另一侧变大。由此产生的 电容变化是所作用的加速度的一个量度。该摇摆臂传感器原理例如在欧洲
公开文献EP 0 244 581 Al或者在欧洲公开文献EP 0 773 443 Al中描述。
这种传感器类型的中心元件是其扭簧。该扭簧决定性地确定传感器的 机械灵敏性。由于制造过程中的变化而发生扭簧宽度波动，这些波动大大 影响灵敏度。在根据现有技术的摇摆臂结构中没有对这种灵敏度波动进行 补偿。
发明内容
本发明的任务是，提供一种质量块结构，对于该质量块结构，制造期 间的过程波动的影响对传感器灵敏度的作用不太强。
本发明涉及一种具有灵敏度的微机械的z传感器，该传感器具有一扭 簧和一地震动的附加质量块，其中，扭簧具有弹簧宽度，地震动的附加质 量块具有一些有连接条宽度的连接条。本发明的核心在于，所述连接条宽度选择得小于弹簧宽度。
本发明的一个有利构型规定，连接条宽度选择得比弹簧宽度的一半小 并且比弹簧宽度的四分之一大，优选选择为弹簧宽度的三分之一。也有利 的是，该Z传感器具有一质量块结构，该质量块结构具有一些具有另外的 连接条宽度的另外的连接条并且所述连接条宽度与所述另外的连接条宽度 相互不同。有利的是，设置有一些具有各种不同宽度的连接条并且所述连 接条宽度是平均宽度。
本发明的核心在于与扭簧相关地适当选择的、摇摆臂结构在附加质量 块区域中的结构型式。在此，该附加质量块具有由相互连接的梁元件组成 的、适配于扭簧宽度的结构。该结构导致传感器灵敏度的分散范围减小， 另外这对后置的分析计算电子装置是有利的。
本发明原则上能够用在任意的根据摇摆臂原理构造的加速度传感器 上。本发明可以简单地转换利用并且提供简化必要的分析计算电子装置或 者减小传感器芯片的潜力。这能够导致传感器的成本优势或者更好的性能。
图1以侧视图示出现有技术中的一种z传感器，图2以俯视图示出该 现有技术中的z传感器，图3以俯视图示出一根据本发明的z传感器。
具体实施例方式
图1以侧视图示出现有技术中的z传感器。该图只是示意性的。示出 一具有基底10的表面微机械的传感器，该基底具有在(x; y)平面中的主 要表面。在基底10上方在支撑15上安置一质量块结构30。在质量块结构 30的下方，在基底10上安置有电极20。质量块结构30关于支撑15不对 称安置地具有一附加质量块40。在z传感器以垂直于所述(x; y)平面的 加速度分量50加速运动的运行状态中，具有附加质量块40的质量块结构 30相对于传感器基底10在z方向60上偏转。
图2以俯视图示出现有技术中的z传感器。质量块结构30具有一具有 弹簧宽度105的扭簧100。该扭簧借助处于它下面的支撑15与基底IO连接。 该类型传感器的灵敏度决定性地取决于扭簧100的刚度和摇摆臂结构内部 的质量块分布。在此，高的灵敏度通过"软"的扭簧IOO和域大的附加量块30实现。由于技术原因，运动的摇摆臂结构设置有(穿孔)一些孔120。 对于后面的考察有帮助的是，假想该结构由一些单个的连接条110组合成。 在背景技术部分中提及的制造过程中的变化不仅对扭簧100产生作用，而 且对穿孔的摇摆臂结构产生作用。在此，每个连接条110原则上与扭簧100 承受相同的波动，S卩，弹簧宽度105随着连接条宽度115的减小而减小并 且反之亦然。弹簧宽度105以三次幂代入传感器灵敏度E(偏转除以加速度) 中，而与连接条宽度115相关的附加质量块40线性地代入
'附加质量块
(公式1)
'弹簧
如果扭簧100和附加质量块40的连接条110此时涉及到相同的绝对宽 度波动M，那么对于过程波动所涉及的附加质量块近似地适用
w附加质量块，过程00 6质量块连接条 并且对于波动的弹簧宽度适用
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(公式2)<formula>formula see original document page 5</formula>
(公式3)
'弹簧.
由此对于经过制造过程之后的灵敏度产生
质量块连接条
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'质量块连接条乂
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(公式4)
对于:
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'质量块连接条<formula>formula see original document page 5</formula>
(公式5)
即当质量块连接条宽度115相当于弹簧宽度105的三分之一时，出现 对过程波动的补偿。括弧中的表达式则约去并且灵敏度变得首要地与结构 宽度的波动Ab无关。
因此，为了与参数Ab相关的灵敏度补偿，必须按照公式5进行质量块 结构与扭簧100的宽度105的适配。相应的结构在图3中示出。
图3以俯视图示出一个根据本发明的z传感器。根据本发明，在附加 质量块40的区域中，对于连接条IIO，连接条宽度115是扭簧100的弹簧宽度105的三分之一。如果由于技术原因不可能使质量块连接条构造得足 够窄，则为连接条宽度选择一个值，该值尽可能接近公式5。与不考虑公式 5相比，产生不完全的、但改进了的补偿。
摇摆臂的其余质量块结构30可以具有任意的穿孔，也可以与附加质量 块40相同。
权利要求
1、具有灵敏度的微机械的z传感器，该传感器具有一扭簧(100)和一地震动的附加质量块(40)，其中，扭簧(100)具有弹簧宽度(105)，地震动的附加质量块(40)具有一些具有连接条宽度(115)的连接条(110)，其特征在于，所述连接条宽度(115)选择得小于所述弹簧宽度(105)。
2、 根据权利要求1的微机械的z传感器，其特征在于，连接条宽度(115) 选择得小于弹簧宽度(105)的一半并且大于弹簧宽度(105)的四分之一， 优选选择为弹簧宽度(105)的三分之一。
3、 根据以上权利要求中一项的微机械的z传感器，其特征在于，该z 传感器具有一质量块结构(30)，该质量块结构(30)具有一些具有另外的 连接条宽度的另外的连接条，所述连接条宽度(115)与所述另外的连接条 宽度相互不同。
4、 根据以上权利要求中一项的微机械的z传感器，其特征在于，设置 有一些具有各种不同宽度的连接条(110)，所述连接条宽度(115)是平均 宽度。
全文摘要
本发明涉及一种具有灵敏度的微机械的z传感器，该传感器具有一扭簧(100)和一地震动的附加质量块(40)，其中，扭簧(100)具有弹簧宽度(105)，地震动的附加质量块(40)具有一些具有连接条宽度(115)的连接条(110)。本发明的核心在于，所述连接条宽度(115)选择得小于所述弹簧宽度(105)。
文档编号G01P15/125GK101558316SQ200780045820
公开日2009年10月14日 申请日期2007年10月15日 优先权日2006年12月12日
发明者J·克拉森, L·特布杰 申请人:罗伯特·博世有限公司