[发明专利]微机械的传感器组件、使用微机械的传感器组件的方法

说明书

本发明提出了一种微机械的传感器组件、尤其是加速度传感器，其具有带有主延伸平面的基底，其中，所述传感器组件包括第一质量和第二质量，其中，所述第一和第二质量分别至少部分可运动地沿垂直方向、即垂直于所述基底的主延伸平面构造，其中，所述第一质量具有止挡结构，其特征在于，所述止挡结构沿所述垂直方向具有与所述第二质量的重叠。

技术领域

本发明涉及一种微机械的传感器组件以及使用微机械的传感器组件的方法。

背景技术

这样的微机械的传感器组件或微机电系统(MEMS)通常是已知的。它们例如在批量生产中制造，用于针对汽车和消费领域中的不同应用测量加速度和/或转速。

作为具有垂直于晶片平面的探测方向(通常称为z方向)的电容式加速度传感器，例如使用所谓的“摆杆”或摆杆结构。这些摆杆的传感器原理基于弹簧-质量系统，在该弹簧-质量系统中在最简单的情况下可运动的非对称震动质量与两个配对电极构成具有电容C1和C2的两个平板电容器。震动质量通过至少一个扭力弹簧(通常更多地是两个扭力弹簧)与底座连接。因为质量结构在扭力弹簧的两侧上是不同大小的，所以质量结构在z加速度作用时相对于作为旋转轴线的扭力弹簧旋转。因此，电极的间距在具有较大质量的一侧上变得更小，而在另一侧上变得更大。所引起的电容变化(其通常被差分地分析评估为C1-C2)是对于作用的加速度的量度。这种加速度传感器例如在EP 0 244 581和EP 0 773 443B1中说明。

在微机械传感器的研发中的一个重要趋势是提高机械鲁棒性(Robustheit)或过载强度。由创新的应用决定地，产生了新的装配位置并且从而也产生了具有对传感器提高的鲁棒性要求的新型负载曲线。例如，可以考虑，惯性传感器可以安装在平板电脑、智能手机或计算机的输入笔中。平板电脑或智能手机仅偶尔遭受硬冲击，但必须考虑，该硬冲击在输入笔中是非常常见的情况。

此外，为了降低制造成本，加速度传感器必须尽可能小地构造，以便能够将尽可能多的芯片放置在晶片上。在传感器芯面积减小的情况下，必须减小传感器的质量和弹簧刚度。然而，当传感器撞击到止挡上时，这也导致弹簧复位力的下降。

两种趋势结合地(即在增加冲击负载同时追求小型化)，导致对于沾粘(Stiction)的显著增加的风险，其中，一旦止挡中的附着力大于弹簧-质量系统的复位力，可运动的传感器质量就保持附着在机械的固定止挡上。

为了减小附着力，经常使用所谓的抗沾粘涂层(ASC)，该抗沾粘涂层在传感器暴露之后布置在其表面上。然而，如果传感器经常碰到止挡上，则可能导致ASC的损坏，使得传感器最后表现出增大的沾粘倾向。

由现有技术已知Z加速度传感器。DE 10 2008 043 753 A1示出具有弹簧弹性(federnd)的止挡的传感器，该止挡在与震动质量相同的功能平面内实现。EP 3 111 232B1示出一种组件，其中，止挡不但可以沿一个方向、而且可以在两侧、即不但在底部电极的方向上而且在传感器罩的方向上起作用。DE 10 2012 207 939 A1示出一种弹簧弹性(federnd)的止挡，该止挡由在较厚的功能层上方或下方的第二薄功能层形成。

即使弹簧弹性(federnd)的止挡在合适的尺寸设计的情况下有助于有效地提高复位力，沾粘对于传感器的和尤其是z加速度传感器的质量仍是一个显著的挑战。

发明内容

因此，本发明的任务是，提供一种微机械的传感器组件，其具有提高的过载强度，其中，尤其可以鲁棒并且有效地降低沾粘风险。