[发明专利]传感器结构矩阵、加速度传感器以及传感器单元

说明书

本发明涉及传感器结构矩阵、加速度传感器以及传感器单元。其中，传感器结构矩阵包括具有平面结构的传感器单元，其中所述传感器单元被设置在共同的平面中，以检测所述共同的平面中的加速度分量，一对传感器单元被设置为在平面中第一方向上进行检测；一对传感器单元被设置为在平面中第二方向上进行检测，其中，所述平面中第二方向垂直于所述第一方向；以及上述的传感器单元对被定位为在所述传感器结构矩阵的所述共同的平面中提供补偿对称性。

本申请是申请日为2013年1月11日、发明名称为“加速度传感器结构及其使用”的申请号为201380014139.5的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般而言涉及MEMS(micro-electro-mechanical system：微机电系统)，但是更具体地而言涉及如针对MEMS传感器结构的独立权利要求的前序中所表述的加速度传感器结构。本发明还涉及如各个独立权利要求的前序中所表述的传感器结构矩阵、传感器装置和系统。

背景技术

对主体的加速度进行感测从而提供依赖于在作用力的影响下所述主体的动力学状态的信号，是被广泛应用的用于判定主体的位置和/或地点的方法。为了该目的，能够使用各种各样的传感器，但是MEMS结构因为它们的小尺寸所以适合于许多应用。在微电子学中，日益增长的需求已使得可以开发出越来越好的结构以实现在许多领域中遇到的用途，所述许多领域例如涉及车辆、家用电器、衣服、鞋，这里仅仅提及了一些应用领域，在这些应用领域中，专利类别可能会包括与MEMS有关的加速度传感器。

然而，在本专利申请的优先权日，已知的MEMS结构遇到了一些会限制它们在工业中的使用的问题。或者，能够把使用加速度传感器的有关产品做成得充分满足它们的所期望的目的，但是现有技术的MEMS结构的使用可能会需要附加的信号处理、误差校正和/或补偿构件以及解决方案，以便获得能实现其目的的部件。MEMS部件的操作能够通过外部的机电构件而得以改善，但是通常来说这样的构件使得整体结构复杂化且增加了制造成本。它们还会随着外部的相互作用的各方的数量的增加，使该结构对故障很敏感。

在下面的图1至图5B中，展示了公知技术的一些缺点。

图1图示了公知技术的具有X方向和/或Y方向敏感单元的示例性传感器结构，所述敏感单元基于由梳状结构的检测构件进行的电容检测来执行加速度感测。该单元包括具有有效块的可移动框架102。该可移动框架的有效块被布置用于保持着可移动电极103的组合体。利用标记103只表示了一个这样的电极，但是本领域的技术人员知道：在所述可移动电极的组合体中，可以有不止一个的电极。本领域的技术人员还知道：如果在该组合体中有许多可移动电极，那么就需要恰当地考虑它们对有效块的贡献。

利用数字和字符的组合106、107N、107P来表示如下这样的元件：通过这些元件，所述单元可以被锚固到物体的表面。附加的字母“N”表示负电荷和/或负电压，且附加的字母“P”表示正电荷和/或正电压。单纯的数字106可以表示地电位和/或可以表示具有单纯的机械特性。因此，由图1中的符号标志N和P分别表示的静电极105N和104P可以与相互连接的锚固件107N、107P一样具有相应的极性。锚固件结构106、107N、107P可以与地面绝缘，但是该绝缘布置本身在此上下文中不是至关重要的。MEMS结构的领域中的技术人员知道许多的在必要时使MEMS结构中的组成部件绝缘的方法。可移动框架102通过弹簧101而被连接至锚固件结构106。

图1中的现有技术结构是差分结构，即，当利用弹簧101而被悬挂的框架102沿着+X方向移动时，在带P标记的电容增大的同时带N标记的电容减小，反之亦然。该图示出了相对于锚固件106的对称结构，该对称结构在可移动框架102的静置状态下是有效的。

图2和图3的传感器结构图示了现有技术的z方向敏感的加速度传感器结构，其是利用具有正电容电极区域和负电容电极区域的元件而被实施的。在这两幅图中分别用相应的极性标记+和-来表示这些正电容区域和负电容区域。