專利名稱：三軸加速度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有設(shè)置在基底平面上方的質(zhì)量的加速度傳感器。
背景技術(shù)：
就在娛樂(lè)和汽車電子裝置中的應(yīng)用而言，三軸加速度傳感器、特別是 微機(jī)械式三軸加速度傳感器是需要的。在此，希望加速度傳感器具有盡可 能緊湊的結(jié)構(gòu)方式。
微機(jī)械式加速度傳感器的基本原理在于，振動(dòng)質(zhì)量借助于懸掛裝置相 對(duì)于固定電極可動(dòng)地支承在基底上。振動(dòng)質(zhì)量和固定電極形成一個(gè)或多個(gè) 電容器。由作用在微機(jī)械式加速度傳感器上的加速度引起的振動(dòng)質(zhì)量偏移 導(dǎo)致這些電容器的電容變化，所述電容變化能被檢測(cè)并作為起作用的加速 度的大小的尺度。為了避免零點(diǎn)偏差，優(yōu)選差動(dòng)地分析計(jì)算所述電容變化。
在現(xiàn)有技術(shù)中，三軸加速度傳感器通過(guò)三個(gè)彼此無(wú)關(guān)的、具有分開(kāi)的 振動(dòng)質(zhì)量的傳感器芯體實(shí)現(xiàn)，這些傳感器芯體并排設(shè)置在一個(gè)共同的芯片 上。這導(dǎo)致高的空間需求和相對(duì)大的加速度傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種改進(jìn)的微機(jī)械式三軸加速度傳感器。該目 的通過(guò)按照本發(fā)明的加速度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
按照本發(fā)明，加速度傳感器包括基底和第一質(zhì)量元件，該第一質(zhì)量元 件如此地與該基底連接，使得第一質(zhì)量元件能繞一軸線旋轉(zhuǎn)，其中第一質(zhì) 量元件如此地與第二質(zhì)量元件連接，使得該第二質(zhì)量元件沿著平行于所述 軸線的第一方向運(yùn)動(dòng)，并且其中，第一質(zhì)量元件如此地與第三質(zhì)量元件連 接，使得該第三質(zhì)量元件能沿著垂直于所述軸線的第二方向運(yùn)動(dòng)。有利地， 該加速度傳感器可構(gòu)造成極其緊湊的。
優(yōu)選地，第一質(zhì)量元件關(guān)于所述軸線非對(duì)稱地構(gòu)造。因此，垂直于基 底平面作用的加速度引起質(zhì)量元件繞該軸線傾斜，這改善了該加速度的可檢測(cè)性。
在加速度傳感器的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，基底是硅基底。由此可以使 用與常規(guī)的硅加工工藝兼容的方法來(lái)制造該加速度傳感器。
加速度傳感器的一種設(shè)計(jì)方案規(guī)定，至少一個(gè)牢固地與基底連接的檢 測(cè)電極與第一質(zhì)量元件對(duì)置，所述檢測(cè)電極允許檢測(cè)第一質(zhì)量元件繞所述 軸線的旋轉(zhuǎn)。在該實(shí)施方式的一種擴(kuò)展方案中，設(shè)置有至少兩個(gè)檢測(cè)電極， 其中，這些檢測(cè)電極允許差動(dòng)地分析計(jì)算第一質(zhì)量元件繞所述軸線的旋轉(zhuǎn)。 通過(guò)該差動(dòng)分析計(jì)算能抑制加速度傳感器的零點(diǎn)偏差。
優(yōu)選地，在所述軸線的兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)檢測(cè)電極，其中，這兩個(gè)檢測(cè) 電極關(guān)于所述軸線彼此對(duì)稱地構(gòu)造。該對(duì)稱帶來(lái)了在加速度傳感器的線性 和偏置穩(wěn)定性方面的優(yōu)點(diǎn)。
在加速度傳感器的一種設(shè)計(jì)方案中，第一質(zhì)量元件具有一框架，其中 第二質(zhì)量元件通過(guò)至少一個(gè)能在第一方向上延展的彎曲彈簧與該框架連 接。在另一種設(shè)計(jì)方案中，第三質(zhì)量元件通過(guò)至少一個(gè)能在第二方向上延 展的彎曲彈簧與該框架連接。這些設(shè)計(jì)方案能實(shí)現(xiàn)加速度傳感器的非常緊 湊的結(jié)構(gòu)。
在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，第二質(zhì)量元件具有第一指形電極，牢固地 與基底連接的第一基底電極與這些第一指形電極對(duì)置，其中，這些第一指 形電極和基底電極允許檢測(cè)第二質(zhì)量元件在第一方向上的偏移。
在另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，第三質(zhì)量元件具有第二指形電極，牢固 地與基底連接的第二基底電極與這些第二指形電極對(duì)置，其中，這些第二 指形電極和基底電極允許檢測(cè)第三質(zhì)量元件在第二方向上的偏移。


圖1示出三軸加速度傳感器的第一實(shí)施方式； 圖2示出三軸加速度傳感器的第二實(shí)施方式。
具體實(shí)施方式
，
圖1示出加速度傳,感器300的第一實(shí)施方式的示意圖，該加速度傳感 器在z軸上設(shè)置在位于'x-y平面內(nèi)的基底322的表面上方。加速度傳感器 300適合于檢測(cè)所有三個(gè)空間方向x、 y、 z上的加速度。加 度傳感器300作為微機(jī)械式部件例如由硅基底制成。
加速度傳感器300包括外框架313，該外框架設(shè)置在x-y平面內(nèi)。該外 框架313具有矩形的基本形狀。外框架313的外棱邊由第一框架件316、第 二框架件317、第三框架件318和第四框架件319構(gòu)成。第一框架件316 和第三框架件318平行于y軸線定向。第二框架件317和第四框架件319 平行于x軸線定向。由第一框架件316、第二框架件317、第三框架件318 和第四框架件319包圍的面積被平行于y軸定向的第五框架件320和第六 框架件321分成三個(gè)在x方向上并排的區(qū)段。第一框架件316相對(duì)于第三 框架件318加寬并構(gòu)成附加質(zhì)量303。
一個(gè)與基底連接的固定點(diǎn)301設(shè)置在由外框架313包圍的三個(gè)面積區(qū) 段中的中間區(qū)段中，該中間區(qū)段在第五框架件320、第二框架件317、第六 框架件321和第四框架件319之間延伸。該固定點(diǎn)301通過(guò)兩個(gè)在y方向 上定向的z彈簧308與外框架313連接。這些z彈簧308被構(gòu)造為扭轉(zhuǎn)彈 簧。第一 z彈簧308連接固定點(diǎn)301與第二框架件317。第二 z彈簧308 連接固定點(diǎn)301與第四框架件319。這些z彈簧308形成在y方向上定向的 旋轉(zhuǎn)軸線，外框架313能繞該旋轉(zhuǎn)軸線傾斜。
由外框架313包圍的第二面積區(qū)段具有基本上正方形的形狀并位于第 一框架件316、第二框架件317、第五框架件320和第四框架件319之間。 在該第二面積區(qū)段內(nèi)部設(shè)置有第一內(nèi)框架304，該第一內(nèi)框架304構(gòu)成一個(gè) 質(zhì)量元件并具有基本上正方形的基本形狀。第一內(nèi)框架304通過(guò)兩個(gè)y彈 簧307與外框架313連接。第一內(nèi)框架304的、最靠近外框架313第二框 架件317的棱邊通過(guò)第一 y彈簧307與第二框架件317連接。第一內(nèi)框架 304的、最靠近外框架313第四框架件319的棱邊通過(guò)第二 y彈簧307與第 四框架件319連接。這兩個(gè)y彈簧307具有曲折形或s形形狀。這些y彈 簧307構(gòu)造成在y方向上是彈性的、在x和z方向上是剛性的。
由外框架313包圍的第三面積區(qū)段具有基本上正方形的基本形狀并且 通過(guò)第六框架件321、第二框架件317、第三框架件318和第四框架件319 限界。該面積區(qū)段基本上通渾第二內(nèi)框架305填滿，該第二內(nèi)框架構(gòu)成一 個(gè)質(zhì)量元件。第二內(nèi)框架305通過(guò)兩個(gè)x彈簧306與外框架313連接。第 二內(nèi)框架305的、最靠近外框架313第六框架件.321的外棱邊通過(guò)第一 x 彈簧306與第六框架件321連接。第二內(nèi)框架305的、最靠近外框架313第三框架件318的外棱邊通過(guò)第二 x彈簧306與第三框架件318連接。這 些x彈簧306構(gòu)造成曲折形或s形的梁式彈簧，并且在x方向上是彈性的、 而在y和z方向上是剛性的。
第一內(nèi)框架304被分成三個(gè)在x方向上并排的矩形面積區(qū)段。第一內(nèi) 框架304的中央面積區(qū)段被構(gòu)造成面狀的并在z方向上設(shè)置在牢固地與基 底連接的第一 z電極311的上方。第一 z電極311在x和y方向上具有與 第一內(nèi)框架304的中央面積區(qū)段基本一樣的延伸尺寸。第一內(nèi)框架304的 中央面積區(qū)段和第一電極311形成一個(gè)電容器，該電容器的電容與第一內(nèi) 框架304的中央面積區(qū)段到第一 z電極311的距離有關(guān)。
第一內(nèi)框架304的、設(shè)置在第一內(nèi)框架304的中央面積單元兩側(cè)的面 元件構(gòu)造成具有在x方向上延伸的格柵桿的格柵，這些格柵桿構(gòu)成多個(gè)y 電極指315。這些y電極指315在z方向上設(shè)置在牢固地與基底連接的y 基底電極310的上方。這些y電極指315和這些y基底電極310構(gòu)成一個(gè) 電容器，該電容器的電容與y電極指315到y(tǒng)基底電極310的距離有關(guān)。
由第二內(nèi)框架305覆蓋的面積被分成三個(gè)大致同樣大的、矩形的、在y 方向上并排的面積區(qū)段。第二內(nèi)框架305的中央面積區(qū)段構(gòu)造成面狀的并 且在z方向上設(shè)置在牢固地與基底連接的第二 z電極312的上方。第二 z 電極312具有在x和y方向上與第二內(nèi)框架305的中央面積區(qū)段基本相等 的延伸尺寸。第二內(nèi)框架305的中央面積區(qū)段和第二 z電極312構(gòu)成一個(gè) 電容器，該電容器的電容與第二內(nèi)框架305的中央面積區(qū)段到第二 z電極 312的距離有關(guān)。
第二內(nèi)框架305的、設(shè)置在第二內(nèi)框架305的中央面積區(qū)段兩側(cè)的面 積區(qū)段構(gòu)造成具有多個(gè)在y方向上延伸的格柵桿的格柵，這些格柵桿構(gòu)成 多個(gè)x電極指314。這些x電極指314設(shè)置在牢固地與基底連接的x基底電 極309的z向上方。這些x電極指314和x基底電極309構(gòu)成多個(gè)電容器， 這些電容器的電容與x電極指314到x基底電極309的距離有關(guān)。
外框架313、 y彈簧307、第一內(nèi)框架304、 x彈簧306和第二內(nèi)框架 305共同構(gòu)成一個(gè)擺動(dòng)質(zhì)量302或者說(shuō)質(zhì)量元件。由于通過(guò)外框架313的第 一框架件316構(gòu)成附加質(zhì)量303，擺動(dòng)質(zhì)量302關(guān)于由z彈簧308構(gòu)成的旋 轉(zhuǎn)軸線非對(duì)稱地構(gòu)造。擺動(dòng)質(zhì)量302在由z彈簧308構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)軸線的一 側(cè)具有比在該旋轉(zhuǎn)軸線的另一側(cè)多出附加質(zhì)量303的質(zhì)量。在x方向上施加到加速度傳感器300上的加速度引起在x方向上作用 在第二內(nèi)框架305上的力。該力導(dǎo)致x彈簧306的彈性變形和第二內(nèi)框架 305相對(duì)于外框架313的偏移。由于第二內(nèi)框架305的偏移，x電極指314 和x基底電極309之間的距離改變，由它們構(gòu)成的電容器的電容由此改變。 這可以借助于與加速度傳感器300連接的電子分析裝置來(lái)檢測(cè)。該電容變 化是施加到加速度傳感器300上的加速度大小的尺度。
在x方向上作用的加速度也在x方向上產(chǎn)生作用在外框架313和第一 內(nèi)框架304上的力。因?yàn)閥彈簧307和z彈簧308在x方向上剛性地構(gòu)造， 所以這些力不引起外框架313或第一內(nèi)框架304的偏移。
在y方向上作用在加速度傳感器300上的加速度導(dǎo)致在y方向上作用 在第一內(nèi)框架304上的力，并使該第一內(nèi)框架由于y彈簧307的彈性變形 而相對(duì)外框架313偏移。在y電極指315和y基底電極310之間的距離由 此而改變，這使由y電極指315和y基底電極310構(gòu)成的電容器的電容變 化，這可以借助于與加速度傳感器300連接的電子分析裝置來(lái)檢測(cè)和量化。 電容變化是在y方向上作用的加速度大小的尺度。因?yàn)閤彈簧306和z彈 簧308在y方向上無(wú)法變形，所以第二內(nèi)框架305和外框架313不發(fā)生偏 移。
在z方向上施加到加速度傳感器300上的加速度引起在z方向上作用 在擺動(dòng)質(zhì)量302上的力，該力由于在由z彈簧308形成的旋轉(zhuǎn)軸線一側(cè)的 附加質(zhì)量303而導(dǎo)致施加到擺動(dòng)質(zhì)量302上的轉(zhuǎn)矩并導(dǎo)致擺動(dòng)質(zhì)量302繞 由z彈簧308構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜。作用在擺動(dòng)質(zhì)量302上的加速度越大， 傾斜角就越大。由于擺動(dòng)質(zhì)量302的傾斜，第一內(nèi)框架304和第一z電極 311之間的距離以及第二內(nèi)框架305和第二 z電極312之間的距離改變。根 據(jù)擺動(dòng)質(zhì)量302的傾斜方向的不同，所述距離之一增大，而另一個(gè)減小。 由第一內(nèi)框框304和第一 z電極311構(gòu)成的或者由第二內(nèi)框架305和第二 z 電極312構(gòu)成的電容器的電容由此改變。這借助于電子分析裝置檢測(cè)。兩 個(gè)電容的相反變化允許差動(dòng)地分析計(jì)算電容變化，這提供了輸出信號(hào)和輸 入加速度之間的線性化關(guān)系。
因?yàn)閥彈簧307和x彈簧306不能在z方向上變形，所以第一內(nèi)框架 304和第二內(nèi)框架305不會(huì)相對(duì)^外框架313偏移。
在圖2中依據(jù)加速度傳感器400示出本發(fā)明的第二實(shí)施方式。加速度傳感器400在z方向上設(shè)置在位于x-y平面內(nèi)的基底422的上方。基底422 可例如是硅基底。加速度傳感器400可以例如用半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)化的方法制 造。
加速度傳感器400具有帶有第一框架件416、第二框架件417、第三框 架件418和第四框架件419的外^1架413，這些框架件如一個(gè)矩形的各側(cè)邊 那樣布置。第一框架件416和第三框架件418平行于y軸定向。第二框架 件417和第四框架件419平行于x軸定向。第一框架件416構(gòu)造得比第三 框架件418寬并由此構(gòu)成附加質(zhì)量403。
由外框架413包圍的面被平行于y軸在第二框架件417和第四框架件 419之間延伸的第五框架件420和第六框架件421分成三個(gè)在x方向上并排 設(shè)置的面積區(qū)段。在由第五框架件420、第二框架件417、第六框架件421 和第四框架件419限界的中央面積區(qū)段中，設(shè)有一個(gè)牢固地與基底連接的 固定點(diǎn)401。外框架413通過(guò)兩個(gè)在y方向上定向的z彈簧408與固定點(diǎn) 401連接。第一z彈簧408從固定點(diǎn)401延伸到第二框架件413。第二 z彈 簧408從固定點(diǎn)401延伸到第四框架件419。 z彈簧408實(shí)施成梁狀的扭轉(zhuǎn) 彈簧并構(gòu)成平行于y軸的旋轉(zhuǎn)軸線，外框架413能繞該旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于位 于x-y平面內(nèi)的基底傾斜。
由第一框架件416、第二框架件417、第五框架件420和第四框架件419 限界的面積區(qū)段基本上通過(guò)正方形的第一內(nèi)框架404填滿，該第一內(nèi)框架 404構(gòu)成一個(gè)質(zhì)量元件。第一內(nèi)框架404的平行于第二框架件417的側(cè)邊通 過(guò)第一 y彈簧407與第二框架件417連接。第一內(nèi)框架404的最靠近第四 框架件419的側(cè)邊通過(guò)第二 y彈簧407與第四框架件419連接。y彈簧407 在y方向上是能彈性變形的，而在x和z方向上是剛性的。y彈簧407構(gòu)造 成曲折形或s形的梁式彈簧。y彈簧407允許第一內(nèi)框架404相對(duì)外框架 413偏移。
由第六框架件421、第二框架件417 、第三框架件418和第四框架件 419限界的面積區(qū)段基本上由第二內(nèi)框架405填滿，該第二內(nèi)框架405構(gòu)成 一個(gè)質(zhì)量元件并具有正方形的基本形狀。第二內(nèi)框架405的最靠近第六框 架件421的外棱邊通過(guò)第一 x彈簧406與第六框架件421連接。第二內(nèi)框 架405的最靠近第三框架件418的外棱邊借助第二 x彈簧406與第三框架 件418連接。x彈簧406構(gòu)造成曲折形或s形的梁式彈簧并且在x方向上是能彈性變形的，而在y和z方向上是剛性的。x彈簧406允許第二內(nèi)框架 405相對(duì)外框架413偏移。
第一內(nèi)框架404具有一個(gè)面狀構(gòu)造的、正方形的中央?yún)^(qū)域，該區(qū)域在z 方向上設(shè)置在牢固地與基底連接的第一 z電極411的上方。第一內(nèi)框架404 的面狀構(gòu)成的該區(qū)域和第一 z電極411共同構(gòu)成一個(gè)電容器，該電容器的 電容與第一內(nèi)框架404到第一z電極411的距離有關(guān)。第一內(nèi)框架404的、 包圍第一內(nèi)框架404的中央面的區(qū)域通過(guò)兩個(gè)在x方向上并排的格柵區(qū)段 構(gòu)成。第一內(nèi)框架404的這些格柵區(qū)段具有在x方向上定向的格柵桿，這 些格柵桿形成y電極指415，這些y電極指位于多個(gè)牢固地與基底連接的y 基底電極410的z方上方。在x方向上定向的y電極指415分別從框架404 的棱邊達(dá)到第一內(nèi)框架404的中央的、面狀構(gòu)造的區(qū)域，或者說(shuō)達(dá)到框架 404的、分隔這兩個(gè)格柵區(qū)段的一個(gè)梁上。因此，鄰接在第一內(nèi)框架404的 中央的面狀構(gòu)造的區(qū)域上的y電極指415比鄰接在框架404的分隔這兩個(gè) 格柵區(qū)段的所述梁上的y電極指415短。y電極指415和y基底電極410 形成電容器，這些電容器的電容與y電極指415到y(tǒng)基底電極410的距離 有關(guān)。
第二內(nèi)框架405具有中央的、面狀構(gòu)成的正方形區(qū)段，該區(qū)段在z方 向上設(shè)置在牢固地與基底連接的z電極412的上方。第二內(nèi)框架405的面 狀區(qū)段和第二 z電極構(gòu)成一個(gè)電容器，該電容器的電容與第二內(nèi)框架405 的面狀區(qū)段到第二電極412的距離有關(guān)。第二內(nèi)框架405的該面狀區(qū)段被 第二內(nèi)框架405的兩個(gè)格柵區(qū)段包圍，這兩個(gè)格柵區(qū)段沿y方向并排且具 有多個(gè)在y方向上定向的格柵桿，這些格柵桿構(gòu)成多個(gè)x電極指414。在y 方向上定向的x電極指414分別從框架405的棱邊達(dá)到第二內(nèi)框架405的 中央的、面狀構(gòu)造的區(qū)域或者達(dá)到框架405的分隔這兩個(gè)格柵區(qū)段的一個(gè) 梁上。因此，鄰接在第二內(nèi)框架405的面狀構(gòu)造的中央?yún)^(qū)域上的x電極指 414比鄰接在框架405的分隔這兩個(gè)格柵區(qū)段的所述梁上的x電極指414 短。x電極指414在z方向上設(shè)置在多個(gè)牢固地與基底連接的x基底電極 409的上方并與它們構(gòu)成多個(gè)電容器，這些電容器的電容與x電極指414 到x基底電極409的距離有關(guān)。
外框架413、 y彈簧407、第一內(nèi)框架404、 x彈簧406和第二內(nèi)框架 405共同構(gòu)成一個(gè)擺動(dòng)質(zhì)量402或者說(shuō)一個(gè)質(zhì)量元件。擺動(dòng)質(zhì)量402關(guān)于由z彈簧408構(gòu)成的軸線是非對(duì)稱的。擺動(dòng)質(zhì)量402的包括第一框架件416 的部分相對(duì)于擺動(dòng)質(zhì)量402的其他部分具有附加質(zhì)量403。
在x方向上作用在加速度傳感器400上的加速度引起在x方向上作用 在第二內(nèi)框架405上的力，并在x彈簧406彈性變形的情況下使第二內(nèi)框 架405相對(duì)外框架413偏移。x電極指414和x基底電極409之間的距離由 此改變，這致使由它們構(gòu)成的電容器的電容變化。作用在加速度傳感器400 上的加速度越大，該偏移以及電容變化就越大。所述電容變化可借助于電 子分析裝置檢測(cè)。y彈簧407和z彈簧408在x方向上是剛性的，因而在x 方向上作用的加速度不會(huì)導(dǎo)致外框架413或第一內(nèi)框架404偏移。
在y方向上施加到加速度傳感器400上的加速度引起在y方向上作用 在第一內(nèi)框架404上的力，并在y彈簧407彈性變形的情況下使該第一內(nèi) 框架404相對(duì)外框架413偏移。y電極指415和y基底電極410之間的距離 由此改變，這導(dǎo)致由y電極指415和y基底電極410構(gòu)成的電容器的電容 變化能借助電子分析裝置檢測(cè)。作用在加速度傳感器上的加速度越大，該 偏移以及電容變化就越大。x彈簧406和z彈簧408在y方向上是剛性的， 因而第二內(nèi)框架405或外框架413不發(fā)生偏移。
在z方向上作用在加速度傳感器400上的加速度導(dǎo)致在z方向上作用 在擺動(dòng)質(zhì)量402上的力，并且由于附加質(zhì)量403而產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩 引起擺動(dòng)質(zhì)量402繞由z彈簧408構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜。作用在加速度傳 感器4O0上的力越大，傾斜角就越大。由于擺動(dòng)質(zhì)量402的傾斜，在第一 內(nèi)框架404和第一 z電極411或者在第二內(nèi)框架405和第二 z彈簧412之 間的距離改變，這導(dǎo)致由第一內(nèi)框架404和第一 z電極411構(gòu)成的電容器 或者由第二內(nèi)框架405和第二 z電極412構(gòu)成的電容器的電容變化能借助 于電子分析裝置檢測(cè)。因?yàn)檫@些電容變化具有相反的符號(hào)，所以差動(dòng)分析 計(jì)算是可行的，通過(guò)差動(dòng)分析計(jì)算能抑制零點(diǎn)偏差。由于x彈簧406和y 彈簧407在z方向上是剛性的，第一內(nèi)框架404或第二內(nèi)框架405不會(huì)相 對(duì)于外框架413偏移。
在圖2中示出的加速度傳感器400相對(duì)于在圖1中示出的加速度傳感 器300具有如下優(yōu)點(diǎn)第一內(nèi)框架404和第二內(nèi)框架405的面狀構(gòu)造的中 央?yún)^(qū)段與第一 z電極411和第二 z電極412彼此對(duì)稱地構(gòu)造，這帶來(lái)了在 線性和偏置穩(wěn)定性方面的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，在加速度傳感器300中，第一內(nèi)框架304和第二內(nèi)框架305的面得到更好的利用，這增大了用于檢測(cè)z 加速度的電容器的基本電容，并因而提高了其靈敏度。
在圖1和2書示出的加速度傳感器300、 400的x基底電極309和409 以及y基底電極310和410也可以選彈性地如此構(gòu)造成，使得由加速度引 起的第一內(nèi)框架304、 404和第二內(nèi)框架305、 405的偏移導(dǎo)致電容變化， 這些電容變化能被差動(dòng)地分析計(jì)算。其技術(shù)細(xì)節(jié)對(duì)于技術(shù)人員來(lái)說(shuō)已由現(xiàn) 有技術(shù)公開(kāi)。
權(quán)利要求
1.一種加速度傳感器(300，400)，具有基底(322，422)和第一質(zhì)量元件(302，402)，該第一質(zhì)量元件如此地與基底(322，422)連接，使得第一質(zhì)量元件(302，402)能繞一軸線旋轉(zhuǎn)，其中，第一質(zhì)量元件(302，402)如此地與第二質(zhì)量元件(304，404)連接，使得第二質(zhì)量元件(304，404)能沿著平行于所述軸線的第一方向運(yùn)動(dòng)，第一質(zhì)量元件(302，402)如此地與第三質(zhì)量元件(305，405)連接，使得第三質(zhì)量元件(305，405)能沿著垂直于所述軸線的第二方向運(yùn)動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速度傳感器(300， 400)，其中，第一質(zhì) 量元件(302， 402)關(guān)于所述軸線非對(duì)稱地構(gòu)造。
3. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的加速度傳感器(300， 400)，其中， 所述基底(322， 422)是硅基底。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的加速度傳感器(300， 400)，其中， 至少一個(gè)牢固地與基底(322， 422)連接的檢測(cè)電極(311、 312, 411、 412) 與所述第一質(zhì)量元件(302， 402)對(duì)置，所述檢測(cè)電極允許檢測(cè)第一質(zhì)量 元件(302， 402)繞所述軸線的旋轉(zhuǎn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的加速度傳感器(300， 400)，其中，設(shè)置有 至少兩個(gè)檢測(cè)電極(311、 312， 411、 412)，其中所述檢測(cè)電極(311、 312， 411、 412)允許差動(dòng)地分析計(jì)算第一質(zhì)量元件(302， 402)繞所述軸線的 旋轉(zhuǎn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的加速度傳感器(300， 400)，其中，在所述 軸線的兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)檢測(cè)電極(311、 312， 411、 412)，其中，這兩個(gè) 檢測(cè)電極(311、 312， 411、 412)關(guān)于所述軸線彼此對(duì)稱地構(gòu)造。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的加速度傳感器(300， 400)，其中， 第一質(zhì)量元件(302， 402)具有框架(313， 413)，第二質(zhì)量元件(304，404) 通過(guò)至少一個(gè)能在第一方向上延展的彎曲彈簧(307， 407)與所述框 架(313， 413)連接。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的加速度傳感器(300， 400)，其中， 第一質(zhì)量元件(302， 402)具有框架(313， 413)，第三質(zhì)量元件(305，405) 通過(guò)至少一個(gè)能在第二方向上延展的彎曲彈簧(306， 406)與所述框架(313， 413)連接。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的加速度傳感器(300， 400)，其中， 第二質(zhì)量元件(304、 404)具有第一指形電極(315， 415)，牢固地與基底 連接的第一基底電極(310， 410)與第一指形電極(315， 415)對(duì)置，第 一指形電極(315， 415)和第一基底電極(310， 410)允許檢測(cè)第二質(zhì)量 元件(304， 404)在第一方向上的偏移。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的加速度傳感器(300、 400)，其中， 第三質(zhì)量元件(305， 405)具有第二指形電極(314， 414)，牢固地與基底 連接的第二基底電極(309， 409)與第二指形電極(314， 414)對(duì)置，第 二指形電極(314， 414)和第二基底電極(309， 409)允許檢測(cè)第三質(zhì)量 元件(305， 405)在第二方向上的偏移。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種加速度傳感器，尤其是三軸加速度傳感器，該加速度傳感器包括基底和第一質(zhì)量元件，該第一質(zhì)量元件如此地與基底連接，使得第一質(zhì)量元件能繞一軸線旋轉(zhuǎn)，其中，第一質(zhì)量元件如此地與第二質(zhì)量元件連接，使得該第二質(zhì)量元件能沿著平行于所述軸線的第一方向運(yùn)動(dòng)，并且第一質(zhì)量元件如此地與第三質(zhì)量元件連接，使得該第三質(zhì)量元件能沿著垂直于所述軸線的第二方向運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)G01P15/18GK101639487SQ20091016540
公開(kāi)日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月30日
發(fā)明者J·克拉森, L·特夫耶 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司