[发明专利]微机械惯性传感器

说明书

微机械惯性传感器(100)，具有：‑衬底；和‑附接到所述衬底上的振动质量(10)，该振动质量这样构造，使得所述振动质量在第一笛卡尔坐标方向(z；x)上具有约1g的低g加速度的探测能力；其中，‑所述振动质量(10)还构造成，使得所述振动质量在至少一个第二笛卡尔坐标方向(x、y；z)上具有至少约100g的高g加速度的探测能力。

技术领域

本发明涉及一种微机械惯性传感器。本发明还涉及一种用于制造微机械惯性传感器的方法。

背景技术

微机电加速度传感器(MEMS加速度传感器)现今使用在多种应用中，如汽车或消费领域。多种应用要求借助所谓的“低g”传感器实现在几g(重力加速度的倍数)的范围中的精确的加速度测量。所述低g传感器尤其使用在消费应用(智能手机、平板电脑等)中。在汽车领域中，除了例如用于行驶动态调节的低g传感器之外也使用所谓的高g传感器，例如用于探测为了触发安全气囊而出现的在至少100g的范围中的加速度。

传统地设置为，针对所述区域的每个区域分别设计单独的传感器。典型地，低g传感器在偏差或敏感性误差方面以及噪音方面的性能要求非常高，而对于高g传感器的要求稍微降低。高g传感器必须在没有电或机械限幅(clipping)的情况下尤其提供高的动态范围。

MEMS加速度传感器由悬挂在弹簧上的、可运动的质量和用于探测运动的电极组成。按照探测方向，所述运动可以涉及线性(例如x、y)运动或旋转运动(例如沿z方向)。由DE10 2008 001 442A1已知一种传感器，该传感器可以通过单个可运动地悬挂的质量和三个电极对来探测沿所有三个空间方向(x、y、z)的加速度。该发明利用所谓的z摆杆的特性，对于沿所有三个空间方向的加速度以“特定的”运动做出反应：沿x方向的偏移产生线性运动，沿y方向的偏移产生平面内旋转，沿z方向的偏移产生平面外旋转。下面也将该布置称为“单质量振动器”。然而在实践中证明为大的挑战的是，对于所有三个传感方向确保同样好的性能(例如在噪音以及偏差和敏感性误差方面)。为了改善单质量振动器的性能，已经在DE102012 200 740A1和DE 10 2016 207 866A1中提出固定电极的其他悬挂和电布线和特定的制造方法，例如凭借第二微机械层。

发明内容

因此，本发明的任务是，提供一种改善的微机械惯性传感器。

根据第一方面，所述任务通过微机械惯性传感器解决，其具有：

-衬底；和

-附接到衬底上的振动质量，该振动质量这样构造，使得所述振动质量在第一笛卡尔坐标方向上具有约1g的低g加速度的探测能力；其中，

-振动质量还这样构造，使得所述振动质量在至少一个第二笛卡尔坐标方向上具有至少约100g的高g加速度的探测能力。

以该方式，提供一种具有至少一个高g通道和至少一个低g通道的微机械惯性传感器。以该方式，可以将所提到的测量敏感性集成在单个传感器上，这有利地减小用于加速度传感器的生产技术和成本方面的花费。

根据第二方面，所述任务通过用于制造微机械惯性传感器的方法来解决，所述方法具有以下步骤：

-提供衬底；

-提供附接到衬底上的振动质量，该振动质量这样构造，使得所述振动质量在第一笛卡尔坐标方向上具有约1g的低g加速度的探测能力；其中，

-振动质量还这样构造，使得所述振动质量在至少一个第二笛卡尔坐标方向上具有至少约100g的高g加速度的探测能力。

下面描述微机械惯性传感器的优选扩展方案。