转速传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据独立权利要求的前序部分所述的微机械结构。
【背景技术】
[0002]微机械结构由现有技术足够已知并且例如用于加速度传感器或者转速传感器。微机械结构通常包括可运动的硅结构，所述硅结构通过蚀刻方法产生，其中沟槽、所谓的开槽以大的宽高比、即沟槽的深度与其横向延展的比例蚀刻到硅层中并且如有必要去除可运动的结构下方的其他层。随后，可运动的结构可以通过由键合方法施加的盖衬底保护防止机械影响。
[0003]在此有问题的是，开槽制造决定地通常不具有直的尤其垂直的壁，而是通过蚀刻工艺的性质不能避免所谓的开槽角。此外，为了保护免于损害和/或外部影响，完成的微机械结构通常安装到壳体中和/或焊接到印制电路板上。由此，微机械结构经受预紧、尤其弯曲，不仅静态预紧而且温度相关的预紧。
[0004]转速传感器同样由现有技术已知。为此，越来越多地应用微机械结构。通常，在转速传感器中将两个质量块驱动成反向平行运动。如果转速垂直于运动方向地作用到质量块上，则所述质量块通过克里奥利力偏转。所述偏转被测量并且由此可以推断出转速。在此，通过质量块的反向平行的偏转可以在线性加速度和转速之间进行区分。已知的是，测量对于位置复位需要的、尤其静电的对应力(闭环调节)或者通过与结构的间距变化所感应的电容变化(开环运行)。
[0005]通过上述制造精确度难以实现精确地与平面平行的运动，因为通过开槽角围绕一个方向的离散也出现垂直于所期望的运动方向的运动分量。这导致摇晃运动，所述摇晃运动在其方面引起误差信号、所谓的正交。
【发明内容】
[0006]根据并列的权利要求所述的根据本发明的微机械结构与现有技术相比具有以下优点:所述微机械结构不具有或者至少具有显著更小的正交并且此外相对于机械和/或温度感应的预紧、尤其弯曲非常不敏感。此外，结构空间紧凑地构造根据本发明的微机械结构，由此节省制造成本和材料成本。此外，根据本发明的微机械结构利用已经已知的和已建立的制造方法，以便可以简单且成本有利地制造所述微机械结构。优选地，第一克里奥利元件和第二克里奥利元件如此强地耦合，使得它们似乎作为刚性体起作用，由此以有利的方式可以特别简单地避免误差信号，因为质量块的运动现在如单个质量块的运动的那样进行并且由此补偿可能的误差。通过第一克里奥利元件和第二克里奥利元件相同地构造、即尤其质量对称地相互构造并且同步运动(其中它们共同的主延伸面始终保持不变)，补偿可能的误差并且因此可以排除误差信号。在开槽角的相对大的离散时，围绕第一轴线的旋转振动能够实现几乎无摇晃的运动自身。附加地，可以非常准确地测量平行于衬底的主延伸面的偏转，从而通过根据本发明的微机械结构能够实现所施加的转速的特别准确的测量。特别优选地，第一和第二偏转元件如此强地耦合，使得它们似乎作为刚性体起作用，尤其第一和第二偏转元件构造为一个共同的偏转元件。由此，有利地进一步改善地补偿误差。完全特别优选地，第一克里奥利元件和第二克里奥利元件基本上在第一轴线附近或者通过布置在所述轴线上的模块、尤其扭转弹簧与衬底连接。由此，能够以特别有利的方式实现自由的且不受干扰影响的运动。
[0007]本发明的有利的构型和扩展方案可以由从属权利要求以及参照附图的描述得出。
[0008]根据一种优选的实施方式，第一轴线包括至少一个单件式或者多件式的扭转弹簧，其中扭转弹簧的长度尤其大于扭转弹簧的高度，其中扭转弹簧的高度大于扭转弹簧的宽度。特别优选地，扭转弹簧平行于第一轴线定向。由此以有利的方式能够实现，第一和第二克里奥利元件的运动和/或第一和第二偏转元件的运动彼此耦合。扭转弹簧可以特别简单且结构空间紧凑地制造为集成到微机械结构中的构件。完全特别优选地，第一轴线具有两部分的扭转弹簧，其中第一部分与第二部分质量对称地构型。由此，能够实现微机械结构恰好相对于由克里奥利力的力作用引起的偏转的更高的对称性，这进一步减小正交。
[0009]根据一种优选实施方式，微机械结构可以通过表面微机械的工艺制造。由此，有利地能够实现，在微机械结构的制造中动用已知的且被证明的方法，这在制造时能够实现低的成本。
[0010]根据一种优选实施方式，驱动装置具有电极，尤其位于第一轴线附近的具有主延伸面的面电极，所述主延伸面平行于衬底的主延伸面，其中驱动装置与第一轴线的距离优选小于第一和/或第二克里奥利元件沿着第二轴线的延伸的40%、特别优选地小于30%而完全特别优选地小于20%。由此有利地能够实现，结构空间紧凑地构型驱动装置并且保证第一和第二克里奥利元件的尽可能无干扰的驱动。在第一轴线附近的布置有利地能够实现所述结构在衬底上的中央的固定，由此尤其可以避免或者至少最小化由预紧(尤其衬底的弯曲)引起的干扰信号。
[0011]根据一种优选实施方式，探测装置具有电极。特别优选地，探测装置具有以梳状结构布置的第一指形电极，其中第一偏转元件和第二偏转元件具有啮合到第一指形电极中的第二指形电极。由此，以特别有利的方式能够实现非常准确的探测，这引起转速的非常准确的测量。不仅在开环运行中而且在闭环运行中梳状彼此啮合的指形电极具有高的敏感度。完全特别优选地，第一和第二克里奥利元件也具有啮合到探测装置的相应的对应电极中的指形电极。通过克里奥利元件的信号与偏转元件的信号的比较能够实现更准确的测量和误差信号补偿。更优选地设置至少两个、尤其四个或者更多个梳状布置的指形电极，其中所述指形电极尤其如此布置，使得第一克里奥利元件的侧上的各两个梳状结构与第二克里奥利元件的侧上的各两个梳状结构相对置并且克里奥利元件的各两个梳状结构如此设置，使得将所述各两个梳状结构的信号差确定为用于转速的信号。通过布置的高的对称性，微机械结构以特别有利的方式相对于外部施加的干扰、尤其干扰信号更不敏感。
[0012]根据一种优选实施方式，探测装置和/或第一克里奥利元件和第二克里奥利元件和/或尤其第一偏转元件和第二偏转元件基本上全面地围绕至少一个中央的衬底悬挂部布置。这意味着，第一和第二克里奥利元件和/或第一和第二偏转元件构成围绕探测装置的环形结构。因此，各个元件在衬底上的悬挂尤其布置在微机械结构的中央附近、尤其第一轴线的中央附近。由此，以有利的方式能够实现与衬底的中央的连接，由此能够实现相对于预紧、尤其弯曲的特别高的不敏感度。
[0013]根据一种优选实施方式，第一克里奥利元件具有多个区段并且第二克里奥利元件具有多个区段，其中特别地第一克里奥利元件的相邻区段通过扭转弹簧耦合并且第二克里奥利元件的相邻区段通过扭转弹簧耦合。由此以有利的方式能够实现，通过区段的谐振的耦合能够实现第一和第二克里奥利元件的特别强烈的偏转，由此有利地也可以改善地探测小信号。
[0014]根据一种优选实施方式，衬底具有如此的凹槽，使得第一克里奥利元件和第二克里奥利元件比在没有凹部时的情形具有旋转振动的更大的最大偏转角。特别优选地，所述凹部构造为空腔，尤其具有U形横截面。完全特别优选地设置朝第一轴线上升的空腔底部。然而也可以设想，仅仅非常局部地和/或不规则地成形地设置所述凹部，其中所述凹槽始终如此构造，使得第一和第二克里奥利元件具有旋转振动的更大的最大偏转角。由此，使得第一和第二克里奥利元件相对于微机械结构的否则相同的构造有利地能够实现更大的旋转角，这引起驱动运动的更大的振幅并且因此引起改善地信噪比。
[0015]根据一种优选实施方式，第一克里奥利元件和第二克里奥利元件与衬底的耦合相对于围绕第一轴线的旋转振动以及相对于围绕第三轴线的旋转振动软地构造而相对于围绕第二轴线的旋转振动硬地构造，并且第一偏转元件和第二偏转元件与衬底的耦合相对于围绕第三轴线的旋转振动软地构造而相对于围绕第一轴线的旋转振动以及相对于围绕第二轴线的旋转振动硬地构造，并且第一偏转元件与第一克里奥利元件的耦合以及第二偏转元件与第二克里奥利元件的耦合相对于围绕第一轴线的旋转振动软地构造而相对于围绕第二轴线的旋转振动以及相对于围绕第三轴线的旋转振动硬地构造。软地构造的耦合尤其理解为衔接(vermitteln)親合的连接、尤其扭转弹簧或者弯曲弹簧的比硬地构造的親合更小的弹簧常数。特别优选地，在软地构造的耦合和硬地构造的耦合之间的重要的弹性常数至少相差因数2、至少因数5或者至少一个或至少两个数量级。由此有利地能够实现，消除或者至少最小化误差信号，