微机械加速传感器制造技术

一种微机械加速传感器100，其包括弹动地悬挂在固定结构105上的振动的质量体115以及带有作用元件125的止挡结构120。所述止挡结构120与固定结构105或者质量体115固定。所述作用元件125具有弯曲的表面135并且在与质量体115或者固定结构105的接触部155中设计为，使得沿着弯曲的表面135实施相对于质量体115或者固定结构105的侧面的滚动运动。者固定结构105的侧面的滚动运动。者固定结构105的侧面的滚动运动。

【技术实现步骤摘要】
微机械加速传感器


[0001]本专利技术涉及一种微机械加速传感器。

技术介绍

[0002]加速或惰性传感器通常借助于MEMS技术(MEMS：Micro
‑
Electro
‑
Mechanical
‑
Systems，微电子机械系统)制造。所述加速或惰性传感器通常构造为弹簧质量系统并且基于牛顿惯性定律。也就是说，将可运动的结构悬挂在机械弹簧上，并且在贴靠要传感的测量参量时使所述结构偏移并且由此改变其相对于周围的传感器壳体的相对位置。这种机械的偏移能够(例如电容地或者压电地)转换为电信号并且能够借助于合适的评估电路继续处理。在加速传感器中，在外部的加速情况下(例如所谓的振动的质量)作为可运动结构并且使配属的机械弹簧偏移。弹簧的回位力引起所述质量在去掉所述外部的加速的影响后又向初始状态回到静止位置中。在超载的情况下，即尤其在大的加速时(如这例如会出现在事故情形中)，所述偏移能够大到产生在固定结构上(或者必要时也在其它可运动的机构上)的止挡。对于这种情况，通常安装机械固定止挡部，所述机械固定止挡部用于受控的偏移或者说运动限制并且尤其应避免在使用电极(例如探测或测试电极)之间会产生短路。此外，应避免折断机械弹簧的机械固定止挡。这是可行的，因为所述弹簧在超载的情况下会强烈的偏移。
[0003]长久以来尤其在加速传感装置中存在的问题是，在可运动的结构与止挡结构或固定止挡结构之间的接触部会引起所谓的“粘接”。“粘接”理解为：所述结构在机械接触之后不再彼此松脱，因为在所述结构的边界面上产生附着力，所述附着力大于偏移的弹簧的回位力。附着效应即呈现为原子层面的过程，所述过程产生在原子或者说分子之间的化学结合或者说范德瓦尔斯力并且已经会在制造期间(例如晶片切割、引线连接、up
‑
picking等等)或者检查步骤(例如在预测量中的snap
‑
release测试)以及也在场中出现。所述粘接长久保持出现，因此涉及的传感器坏掉。因此，迄今为止粘接效应已经引起非常高的效益损失。
[0004]公开文献DE 44 31 327 A1公开了一种微机械加速传感器的构型，在所述微机械加速传感器中，关注点放在通过结构与粗表面之间大的间距来避免粘接效应上。
[0005]除了包括改变传感器的设计的措施外，也还开发化学的方案，在所述化学的方案中，借助于接触面的抗附着涂层尝试获得结构之间的较少的粘接情形。然而抗附着涂层方案也不能提供完全地避免粘接效应。此外，事实证明不利的是，抗附着涂层磨损，即在反复的结构止挡中出现涂层的损耗。附加地，由于抗附着涂层的方法产生在制造过程中的较高的过程花费和限制，因为仅仅确定的温度范围是可行的，超过所述温度范围会带来抗附着涂层的破坏。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的任务是，提出一种鲁棒的微机械加速传感器，所述微机械加速传感
器具有改善的功能性。
[0007]该任务通过独立权利要求的特征解决。在从属权利要求中给出本专利技术的其它有利的实施方案。
[0008]提出一种微机械加速传感器，其具有弹动地悬挂在固定结构上的振动的质量体和带有作用元件的止挡结构。所述止挡结构与固定结构或者质量体固定。所述作用元件具有弯曲的表面。所述弯曲的表面面向质量体或者固定结构。所述作用元件设计为在质量体偏移时以所述弯曲的表面得到与质量体或者固定结构的接触部，并且在接触中沿着弯曲的表面实施相对于质量体或者固定结构的侧面的滚动运动。由此实现了鲁棒的加速传感器。通过所述侧面的滚动，改善作用元件与质量体或者固定结构之间的接触。例如，能够通过所述侧面的滚动使作用元件在质量体或者固定结构上的粘附变难，尤其避免所述粘附。侧面的滚动运动呈现为弯曲的表面在质量体或者固定结构上的至少区段式的滚动。在此不要求所述弯曲的表面在整个侧面的滚动过程期间贴靠在质量体或者固定结构上。
[0009]优选地，所述止挡结构弹动地构造。在这个实施方式中，在沿着弯曲的表面的侧面滚动期间，使止挡结构弹动地压到一起。以这种方式，使侧面的滚动变容易。此外，在弯曲的表面与质量体或者固定结构之间的支承压力降低。因此，进一步降低、尤其避免粘附的危险。
[0010]在建议的微机械加速传感器的制造中，以有利的方式不要求附加的用于传感器的分开的涂覆的过程步骤。这一方面加快了制造流程，而另一方面降低了制造花费。上面提到的传感器的固定的和可运动的部件例如能够由半导体材料，尤其由硅制造。此外还能够设想在传感器中使用例如铝等等的材料。
[0011]借助于带有作用元件的止挡结构(所述作用元件具有弯曲的表面)，还能够实现即使在与质量体或者固定结构反复接触的情况下的接触面或者说接触点的较小损耗，因为沿着弯曲的表面相对于质量体或者固定结构的侧面的滚动运动以轻柔的方式进行。在此，不强制地要求所述表面均匀地弯曲。微机械加速传感器还能够灵活地构型并且能够适配于个性化的系统要求，其方式是，止挡结构能够一方面固定在质量体自身上或者在固定结构上。
[0012]在另一实施方式中，作用元件构成具有弯曲的表面的本体，尤其圆柱体。止挡结构具弹簧单元，该弹簧单元具有第一弹簧元件和第二弹簧元件，所述第一弹簧元件和第二弹簧元件分别与所述本体和固定结构或者与质量体和固定结构连接。所述本体和弹簧单元设计为在弯曲的表面与质量体或者与固定结构接触中沿着弯曲的表面实施相对于质量体或者固定结构的侧面滚动运动。
[0013]由弹簧单元与第一和第二弹簧元件以及由本体与弯曲的表面的组合能够在止挡结构与质量体或者固定结构接触的情况下有利地有助于确保(随着同时的沿着弯曲的表面的侧面的滚动运动的)不损伤的弹簧的止挡。以这种方式尤其能够在超载时，即在强烈加速时避免所提到的结构的硬止挡。在用于松脱过程的力侧面地作用在接触面上并且与沿着弯曲的表面的滚动运动组合时(与垂直于粘接面作用的力相比)，上述的部件在粘接情形中也能够更容易地彼此松脱。例如在墙上的粘胶带或者粘接的口香糖能够解释性地作为本专利技术的构思的宏观上的类似情况。所述粘胶带或者粘接的口香糖能够通过侧面的滚动或者剥去来更简单地去除。
[0014]作用元件构成具有弯曲的表面的本体，其中，所述本体优选构造为具有圆盘形的
基面的圆柱体。此外然而也能够设想其它具有弯曲的表面的本体，例如球、椭圆柱体、抛物体等等。此外，具有作用元件(作为具有弯曲的表面的本体)和弹簧单元的止挡结构通过相应的设计构型为，所述止挡结构的弹簧刚性或者弹簧硬度随着增长的偏移“轻柔地”非线性增加，即力
‑
位移关系非线性地构造。这个特性尤其能够是有利的，使得避免质量体与止挡结构或者固定结构在超载情况下的硬止挡并且积极作用于粘接情形(在颗粒形成方面)。
[0015]在另一实施方式中，止挡结构具有带有弯曲的表面的弹性的杠杆臂作为作用元件。所述杠杆臂一方面以第一端部与质量体或者与固定结构连接。所述杠杆臂以相对于第一端部的一间距(尤其在第二自由端部的区域中)具有弯曲的表面。所述杠杆臂设计为沿着弯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微机械加速传感器(100，200，500，600)，其具有弹动地悬挂在固定结构(105)上的振动的质量体(115)和带有作用元件(125，225，325，425，625)的止挡结构(120，220，320，420，520，620)，其中，所述止挡结构(120，220，320，420，520，620)与所述固定结构(105)或者所述质量体(115)固定，其特征在于，所述作用元件(125，225，325，425，625)具有弯曲的表面(135，235，335，435，635)，所述弯曲的表面(135，235，335，435，635)面向所述质量体(115)或者所述固定结构(105)，所述作用元件(125，225，325，425，625)设计为在所述质量体(115)偏移时以所述弯曲的表面(135，235，335，435，635)与所述质量体(115)或者与所述固定结构(105)得到接触部(155)并且在所述接触部(155)中实施沿着所述弯曲的表面(135，235，335，435，635)相对于所述质量体(115)或者所述固定结构(105)的侧面的滚动运动。2.根据权利要求1所述的微机械加速传感器，其中，所述止挡结构(120，220，320，420，520，620)弹动地构造，其中，所述止挡结构(120，220，320，420，520，620)设计为，在所述弯曲的表面(135，235，335，435，635)与所述质量体(115)或者与所述固定结构(105)的接触时，在所述侧面的滚动运动期间弹动地压在一起。3.根据权利要求2所述的微机械加速传感器，其中，所述作用元件(125)构成具有弯曲的表面(135)的本体(130)，尤其构成圆柱体，其中，所述止挡结构(120)具有弹簧单元(140)，所述弹簧单元具有第一弹簧元件(145)和第二弹簧元件(150)，所述第一弹簧元件和第二弹簧元件分别与所述本体(130)和所述固定结构(105)或者与所述质量体(115)和所述固定结构(105)连接，并且其中，所述本体(130)和所述弹簧单元(140)设计为在所述弯曲的表面(135，235，335，435，635)与所述质量体(115)或者与所述固定结构(105)的接触部(155)中沿着所述弯曲的表面(135)实施相对于所述质量体(115)或者所述固定结构(105)的所述侧面的滚动运动。4.根据权利要求1或2所述的微机械加速传感器，其中，所述止挡结构(220，320，420，520)具有带有所述弯曲的表面(235，335，435)的弹性的杠杆臂(230，330，430)作为作用元件(225，325，425)，其中，所述杠杆臂(230，330，430)一方面以第一端部与所述质量体(115)或者与所述固定结构(105)连接，其中，所述杠杆臂(230，330，430)以相对于所述第一端部的一间距、尤其在第二自由端部的区域内具有所述弯曲的表面(235，335，435)，其中，所述杠杆臂(230，330，430)设计为沿着所述弯曲的表面(235，335，435)实施相对于所述质量体(115)或者所述固定结构(105)的所述侧面的滚动运动。5.根据权利要求4所述的微机械加速传感器，其中，所述止挡结构(220，320，420，520)包括弹簧单元(240，340，440)，其中，所述杠杆臂(230，330，430)一方面固定在所述弹簧单元(240，340，440)上，并且所述弹簧单元(240，340，440)与所述固定结构(105)或者所述质量体(115)连接，并且其中，所述杠杆臂(230，330，430)设计为，沿着所述弯曲的表面(235，335，435)实施相对于所述质量体(115)或者所述固定结构(105)的所述侧面的滚动运动。6.根据权利要求5所述的微机械加速传感器，其中，所述弹簧单元(240)具有至少一个单侧成曲形的形状，尤其U形、L形、S形或者M
形。7.根据权利要求5或6所述的微机械加速传感器，其中，所述弹簧单元(240)具有第一区段(245)、连接元件(255)和第二区段(250)，其中，所述连接元件(255)尤其具有U形，所述U形具有基本元件(260)、第一腿元件(265)和第二腿元件(270)，其中，所述弹簧单元(240)的所述第一区段(245)与所述杠杆臂(230)和所述连接元件(255)的所述第一腿元件(265)固定，其中，所述弹簧单元(240)的所述第一区段(245)基本上垂直于所述质量体(115)的下侧定向，并且所述第一腿元件(265)基本上平行于所述质量体(115)的所述下侧(285)定向，其中，所述第一腿元件(265)与所述基本元件(260)连接，并且所述基本元件(260)基本上垂直于所述质量体(115)的所述下侧定向，其中，所述基本元件(260)与所述第二腿元件(270)连接，并且所述第二腿元件(270)基本上平行于所述质量体(115)的所述下侧(285)定向，其中，所述弹簧单元(240)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：OA，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：