[发明专利]具有对应的电气参数的降低的漂移的MEMS多轴陀螺仪的微机械检测结构

说明书

多轴MEMS陀螺仪(42)设置有微机械检测结构(10)，其具有：基板(12)；驱动块布置(14a‑14b)；具有中心窗口(22)的从动块布置(20)；感测块布置(20；35a‑35b、37a‑37b)，其在存在关于第一水平轴(x)和第二水平轴(x)的角速度的情况下经历感测运动；感测电极布置(29a‑29b、30a‑30b)，其相对于基板固定并且被设置在感测块布置下面；和锚定组件(24)，其被设置在中心窗口(22)内以用于在锚定元件(27)处将从动块布置约束到基板。锚定组件包括刚性结构(25a‑25b)，其悬挂在基板上方、在中心部分处通过弹性连接元件(26a‑26b)弹性地连接到从动块，并且在其端部处通过弹性解耦元件(28)弹性地连接到锚定元件。

技术领域

本发明涉及一种MEMS(微机电系统)多轴陀螺仪的微机械检测结构，其具有在从对应的封装上的外部起作用的各种性质的热变形或应力存在的情况下的对应的电气参数的降低的漂移。

背景技术

特别地，在并不隐含丧失一般性的情况下，以下讨论将明确参考具有经受感测沿着垂直轴z(即，在正交于主延伸部的水平平面和对应的基板的上表面的方向上)的运动的感测块布置的双轴MEMS陀螺仪(此外，可能地能够进一步执行感测相同水平平面中的运动)。

所现知的是，由于例如由于从相同传感器的封装的外部起作用的各种性质的热现象、机械应力(例如，由于对印刷电路板的焊接)或由于湿度的膨胀而造成的对应的半导体材料的基板的变形，具有垂直轴z的MEMS传感器的微机械检测结构通常经受电气参数的漂移。

发明内容

图1示出了具有垂直轴z的MEMS传感器的已知类型的微机械结构1(其还包括未图示的电子读取接口，其电气耦合到相同微机械结构)。

微机械结构1包括：基板2(包括半导体材料，例如，硅)；和感测块3，其具有导电材料(例如，多晶硅)并且被布置在基板2上方、悬挂在离其上表面特定距离处。

感测块3具有水平平面xy的主延伸部以及沿着垂直轴z的基本上较低的尺度，水平平面xy由相互正交并且基本上平行于基板2的上表面(在静息状态中，即在缺少微机械结构1上起作用的外部量的情况下)的第一水平轴x和第二水平轴y而限定，垂直轴z沿着垂直于前述水平平面xy并且与第一和第二水平轴x、y形成一组三个笛卡尔轴xyz。

在中心处，感测块3具有贯穿其厚度穿过其的通口4。该通口4在俯视图中具有基本上矩形形状，其在沿着第一水平轴x的长度上延伸并且被设定在感测块3的质心(或重心)O。通口4因此将感测块3划分为被布置在沿着第二水平轴y关于相同通口4的相对侧的第一部分3a和第二部分3b。

还如图2a中示意性地图示的，微机械结构1还包括导电材料的第一固定电极5a和第二固定电极5b，它们被布置在基板2的上表面上、沿着第二水平轴y关于通口4的相对侧以相应地定位在感测块3的第一部分3a和第二部分3b下方、在分离(或间隙)的相应距离Δz1,Δz2处(其在静息状态中具有基本上相同值)。

第一固定电极5a和第二固定电极5b连同感测块3限定具有平面的平行面的第一感测电容器和第二感测电容器，其由C1、C2指派为整体并且具有静息时的给定的电容值。

感测块3通过由支柱元件构成的中心锚定元件6锚定到基板2，其在通口4内关于通口4中心地从基板2的上表面开始而延伸。中心锚定元件6对应于基板感测块3到基板2的仅有的约束点。

特别地，感测块3通过第一弹性锚定元件8a和第二弹性锚定元件8b机械地连接到中心锚定元件6，第一弹性锚定元件8a和第二弹性锚定元件8b在通口4内与沿着平行于关于中心锚定元件6的相对侧的第一水平轴x的旋转轴A对齐而以基本上直线的延伸来延伸。弹性锚定元件8a、8b被配置为服从关于其延伸的方向的扭矩，因此使能水平平面xy外的感测块3的旋转(响应于待检测的外部量，例如，加速度或角速度)。