[实用新型]MEMS三轴磁传感器设备和电子装置

说明书

本公开涉及一种具有改进配置的MEMS三轴磁传感器设备和电子装置。例如，一种MEMS三轴磁传感器设备(51)设置有感应结构(2)，该感应结构具有：衬底(6)；外部框架(4)，该外部框架内部地限定窗口(5)并且弹性地耦合至第一锚定件(7)，该第一锚定件借助于第一弹性元件(8)相对于该衬底固定；可移动结构(10)，该可移动结构被安排在悬置在该衬底上方的该窗口中、借助于第二弹性元件(12)弹性地耦合至该外部框架并且承载用于流过电流(I)的导电路径(P)；以及弹性安排(22，24)，该弹性安排操作性地耦合至该可移动结构。

技术领域

本实用新型涉及一种具有改进配置的MEMS三轴磁传感器设备和电子装置。

背景技术

众所周知，当前的微加工技术使得能够从半导体材料层开始制造MEMS(微机电系统)，这些半导体材料层已经沉积(例如，多晶硅层)或者生长(例如，外延层)在牺牲层上，这些牺牲层经由化学蚀刻而被移除。例如，利用这种技术制成的惯性传感器、加速度计和陀螺仪现今广泛地用在例如汽车领域、惯性导航、便携式设备领域或者医学领域中。

具体地，MEMS磁传感器(也定义为“磁力计”)是已知的，其利用洛伦兹力来获得磁场测量结果。

在这些传感器中，使电流循环通过相应感应结构的可移动部分，该可移动部分适当地悬置在衬底上方、通过弹性元件耦合至该衬底。在存在待检测磁场的情况下，由于洛伦兹力，生成了可移动部分的移动；可以例如利用电容技术检测到的此移动的延伸指示磁场值。

传感器的感应结构在此情况下不包括任何磁性材料并且可以通过普通的半导体微加工技术来制造。

具体地，在若干应用中，需要检测在多个感应方向上(例如，在与三个正交笛卡尔轴相对应的三个感应方向上)起作用的磁场。

例如在所谓的“传感器融合”应用中例如针对罗盘或导航设备的要求也是已知的，以便提供传感器设备，这些传感器设备以集成和组合的方式包括加速度计、陀螺仪和三轴磁力计(针对总共九个感应轴)以及相应的电子电路(所谓的ASIC——应用专用集成电路)，以用于检测和读取检测到的加速度信号、角速度信号和磁场信号。

从这个要求中显然地获得尽可能地减小尺寸和消耗的相应要求，因此需要减小上述传感器并且具体为MEMS三轴磁传感器的尺寸。

当前，大多数MEMS三轴磁传感器包括多个感应结构，通常是每个磁场感应轴一个感应结构。此解决方案具有以下优点：使得能够设计出具有针对性并且特定用于对应感应方向上的检测要求的各个感应结构(以及耦合的感应电极以及锚定和悬置结构)。然而，此解决方案不能使能减少面积占用并且通常需要高成本、功耗和制造复杂性。

用于提供MEMS三轴磁传感器的一些已知的解决方案例如在以下文献中加以描述：

J.Kyynarainen、J.Saarilahti、H.Kattelus、A.Karkkainen、T.Meinander、A.Oja、P.Pekko、H.Seppa,M.Suhonen、H.Kuisma、S.Ruotsalainen、M.Tilli，“3D微机械罗盘(A 3Dmicromechanical compass)”，传感器和执行器A物理学期刊(Sens.Actuators A,Phys.)，142，2，561-568，2008年4月；

G.Langfelder、G.Laghi、P.Minotti、A.Tocchio、A.Longoni，“洛伦兹力MEMS磁力计的非谐振低压操作(Off-Resonance Low-Pressure Operation of Lorentz Force MEMSMagnetometers)”，IEEE工业电子学汇刊(IEEE Transactions on IndustrialElectronics)，第61卷，第12期，2014年12月，7124-7130；