DE19752439C2

DE19752439C2 - Micromechanical tilt sensor, in particular for motor vehicles

Info

Publication number: DE19752439C2
Application number: DE1997152439
Authority: DE
Inventors: Tim Walde
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1997-11-26
Filing date: 1997-11-26
Publication date: 2001-02-08
Anticipated expiration: 2017-11-27
Also published as: DE19752439A1

Description

Die Erfindung betrifft einen mikromechanischen Neigungssen sor, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Die Neigungsmessung von Maschinen und anderen Geräten ist aus vielerlei Gründen von Bedeutung. Zum einen kann die Schieflage einer Maschine zu Laufschäden führen. Zum anderen kann die Neigung bzw. Schräg lage eines Fahrzeuges ein Indikator dafür sein, daß dieses kurz vor dem Umkippen steht. Mit dem Neigungssensor kann auch der gemessene Füllstand, z. B. von Motor- oder Getriebeöl oder von Kraftstoff in einem Kraftstofftank korrigiert werden. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn es sich um einen thermischen Füllstandssensor handelt, der ungünstig im zu messenden Reservoir angeordnet ist.The invention relates to a micromechanical inclination sensor sor, in particular for motor vehicles. The inclination measurement of Machines and other equipment is of many reasons Importance. For one thing, the misalignment of a machine can Cause running damage. On the other hand, the inclination or inclination position of a vehicle can be an indicator that this is about to tip over. With the inclination sensor, too the measured level, e.g. B. of engine or transmission oil or corrected by fuel in a fuel tank. This is of particular importance when it comes to one thermal level sensor, which is unfavorable to measuring reservoir is arranged.

Zur Neigungsmessung sind verschiedene Sensoren bekannt, die zum Teil derart aufgebaut sind, daß sich eine Flüssigkeit in einer geschlossenen Kammer bewegt. Mit der Änderung der Lage der Flüssigkeit in der Kammer ändert sich je nach Ausfüh rungsform entweder der Widerstand oder die Kapazität zwischen zwei Elektroden. Die Nachteile derartiger Sensoren bestehen darin, daß die Zuverlässigkeit des Sensors von der Stabilität der elektrischen Eigenschaften der Flüssigkeit und der abso luten Dichtheit der Kammer abhängt. Nachteilig ist ferner, daß eine externe Auswerteschaltung notwendig ist, die unter Umständen noch abgeglichen werden muß.Various sensors are known for inclination measurement are partially constructed such that a liquid in moved in a closed chamber. With the change of location the liquid in the chamber changes depending on the version either the resistance or the capacitance between two electrodes. The disadvantages of such sensors exist in that the reliability of the sensor from the stability the electrical properties of the liquid and the abso depends on the tightness of the chamber. Another disadvantage is that an external evaluation circuit is necessary, which under Circumstances still have to be adjusted.

Eine weitere Möglichkeit der Neigungsmessung besteht darin, die Lage eines Sensors relativ zum Erdmagnetfeld auszuwerten. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß äußere magnetische Felder die Messung verfälschen können. Another possibility of inclination measurement is evaluate the position of a sensor relative to the earth's magnetic field. This method has the disadvantage that external magnetic Fields that can falsify the measurement.

Bekannt sind ferner mikromechanische Drucksensoren. In "Hydrostatische Füllstandmessung - intelligente SILOMETER er öffnen neue Einsatzgebiete" von E. Meyer und A. Bächle, mes sen + steuern, Firmenzeitschrift der internationalen Endress + Hauser Gruppe 50/1988, S. 15 ff, ist die Verwendung piezo resistiver Meßaufnehmer mit Siliziumdruckmeßelementen be schrieben. Bei einer derartigen piezoresistiven Meßzelle wirkt der zu messende Druck auf eine Stahlmembran und über eine mit Silikonöl gefüllte Kammer auf ein Siliziumplättchen. Auf das Siliziumplättchen wirkt auch von der anderen Seite der Referenzdruck, der in der Regel der Atmosphärendruck ist. Das Plättchen besteht aus monokristallinem Silizium. Unter einseitiger Druckeinwirkung verformt sich das Plättchen ela stisch und die dabei auftretenden mechanischen Spannungen sind ein Maß für den aufgebrachten Druck. Die sich durch den piezoresistiven Effekt ergebende Widerstandsänderung bewirkt eine proportionale Verstimmung einer vorgesehenen Wider stands-Meßbrücke, die als Signalgeber dient.Micromechanical pressure sensors are also known. In "Hydrostatic level measurement - intelligent SILOMETER open new areas of application "by E. Meyer and A. Bächle, mes sen +steuern, company magazine of the international Endress + Hauser Gruppe 50/1988, p. 15 ff., The use is piezo resistive sensor with silicon pressure measuring elements wrote. With such a piezoresistive measuring cell the pressure to be measured acts on a steel membrane and over a chamber filled with silicone oil on a silicon plate. The other side also acts on the silicon wafer the reference pressure, which is usually atmospheric pressure. The plate is made of monocrystalline silicon. Under One-sided pressure action deforms the plate ela and the mechanical stresses that occur are a measure of the pressure applied. Which is characterized by the change in resistance resulting in piezoresistive effect a proportional detuning of an intended counter level measuring bridge, which serves as a signal transmitter.

Ein ähnlicher piezoresistiver Drucksensor ist auch aus "Lexikon Meß- und Automatisierungstechnik", E. Schrüfer (Hrsg.), VDT-Verlag, Düsseldorf, 1992, Seite 132, bekannt.A similar piezoresistive pressure sensor is also off "Lexicon Measurement and Automation Technology", E. Schrüfer (Ed.), VDT-Verlag, Düsseldorf, 1992, page 132.

Aus der DD 226 067 A1 ist ein Aufnehmer zur Messung der Nei gung von Flächen gegenüber einer ungeneigten Ebene bekannt. Ein derartiger Aufnehmer weist vier um 90° versetzt angeord nete Sensorflächen auf, auf denen über eine Haftschicht ver bunden eine Masseplatte vorgesehen ist. Bei einer Neigung der Masseplatte gegenüber der Horizontalen werden die Sensorflä chen anders belastet. Die Belastung wird in elektrische Si gnale umgesetzt, welche über eine Brückenschaltung außerhalb des Aufnehmers ausgewertet werden. Der bekannte Aufnehmer weist den Nachteil auf, daß er eine Mindestgröße besitzt und nicht ohne weiteres miniaturisiert werden kann. Ferner ist eine außerhalb des Aufnehmers vorgesehene Auswerteeinheit erforderlich, so daß auch in dieser Hinsicht eine Miniaturi sierung nicht möglich ist.DD 226 067 A1 is a transducer for measuring the Nei Known areas against an inclined plane. Such a transducer has four offset by 90 ° nete sensor surfaces on which ver bound a mass plate is provided. If the The mass plate opposite the horizontal will be the sensor surface Chen charged differently. The load is in electrical Si gnale implemented, which via a bridge circuit outside of the transducer can be evaluated. The well-known pickup has the disadvantage that it has a minimum size and cannot be miniaturized easily. Further is an evaluation unit provided outside the transducer required, so that a miniature in this regard too is not possible.

Aus der JP 2-107 914 A ist ein miniaturisierter Neigungssensor bekannt, der eine Siliziumplatte aufweist, welche mit einem im wesentlichen senkrecht zu ihr verlaufenden Massezapfen verbunden ist. In der Umgebung des Zapfens sind in der Sili ziumplatte Dehnmeßstreifen vorgesehen, so daß eine Verdrehung des Massezapfens gegenüber der Siliziumplatte zu elektrischen Signalen in den Dehnmeßstreifen führt. Die bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß sie gegenüber äußeren Einflüssen emp findlich ist, da der Massezapfen leicht beschädigt werden kann bzw. abbrechen kann. Darüber hinaus erfolgt die Auswer tung der Signale außerhalb des Neigungssensors.JP 2-107 914 A is a miniaturized inclination sensor known, which has a silicon plate, which with a essentially perpendicular to its ground pin connected is. In the vicinity of the cone are in the sili Ziumplatte strain gauges provided so that a twist of the earth pin opposite to the silicon plate to electrical Signals in the strain gauges. The well-known arrangement has the disadvantage that it is emp is sensitive because the ground pin is easily damaged can or can break off. In addition, the evaluation takes place direction of the signals outside the inclination sensor.

Aus "Micromechanical inclinometer" von U. Mescheder und S. Majer, Sensors and Actuators A 60 (1997) 134-138, ist ein mi kromechanischer Neigungssensor bekannt. Dieser umfaßt eine Masseplatte, die hängend über vier Kontaktstreifen mit einem Trägerrahmen verbunden ist. Die Kontaktstreifen weisen piezo resistive Widerstände auf, so daß eine Neigung der Masseplat te zu verschiedenen elektrischen Signalen in den Widerständen führt. Nachteilig an dem bekannten Neigungssensor ist, daß die frei hängende Masseplatte empfindlich gegenüber mechani schen Einwirkungen von außen ist, da die piezoresistiven Wi derstände leicht Schaden nehmen können. Darüber hinaus ist eine integrierte Auswerteeinheit in dem Neigungssensor nicht vorgesehen.From "Micromechanical inclinometer" by U. Mescheder and S. Majer, Sensors and Actuators A 60 (1997) 134-138, is a mi Cromechanical inclination sensor known. This includes one Ground plate hanging over four contact strips with one Carrier frame is connected. The contact strips have piezo resistive resistors on, so that an inclination of the Masseplat different electrical signals in the resistors leads. A disadvantage of the known tilt sensor is that the freely hanging mass plate sensitive to mechani external influences, since the piezoresistive Wi can easily be damaged. Beyond that an integrated evaluation unit in the inclination sensor is not intended.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mikromechani schen Neigungssensor so auszugestalten, daß eine Neigung mög lichst einfach und kostensparend gemessen und ausgewertet werden kann.The invention has for its object a micromechani to design the tilt sensor so that an inclination is possible Measured and evaluated as simply and cost-effectively as possible can be.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen mikromechani schen Neigungssensor, insbesondere für Kraftfahrzeuge, ge löst, der umfaßt eine Trägerplatte, deren Neigung zur Hori zontalen bestimmt werden soll, mindestens zwei auf der Trä gerplatte integriert vorgesehene Drucksensoreinheiten zur Bestimmung von auf die Trägerplatte dort aufgebrachten Drücken, eine Masseplatte, die mit der Trägerplatte über jede Drucksensoreinheit verbunden ist und eine Auswerteein heit zur Ermittlung der Neigung der Trägerplatte aus Ausga bedaten der Drucksensoreinheiten, wobei die Trägerplatte eine Grundplatte und eine darauf vorgesehene integrierte Schaltung aufweist und die Auswerteeinheit in der inte grierten Schaltung vorgesehen ist.The object is achieved by a micromechani inclination sensor, in particular for motor vehicles, ge triggers, which includes a support plate, the inclination to Hori zontal should be determined, at least two on the Trä integrated pressure sensor units for Determination of applied to the carrier plate there Press a ground plate that is over with the backing plate each pressure sensor unit is connected and an evaluation unit for determining the inclination of the carrier plate from the outlet bedaten the pressure sensor units, the carrier plate a base plate and an integrated integrated thereon Has circuit and the evaluation unit in the inte grated circuit is provided.

Da der erfindungsgemäße Neigungssensor keine Flüssigkeit ent hält, kann es zu keinen Meßfehlern durch Veränderungen der Flüssigkeit kommen. Auch ist keine Abhängigkeit vom Erdma gnetfeld und von magnetischen Störfeldern gegeben. Der Nei gungssensor läßt sich durch integrierte Schaltungstechnik (z. B. VLSI IC-Technik) miniaturisiert herstellen.Since the inclination sensor according to the invention ent no liquid holds, there can be no measurement errors by changing the Liquid come. Nor is there any dependence on Earth gnetfeld and given by magnetic interference fields. The Nei tion sensor can be integrated circuit technology Manufacture miniaturized (e.g. VLSI IC technology).

Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind in den abhängi gen Ansprüchen wiedergegeben.Advantageous developments of the invention are in the dependent reproduced claims.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung er geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen. Es zeigtFurther features, details and advantages of the invention he result from the following description based on the Drawings. It shows

Fig. 1 einen mikromechanischen Neigungssensor im Querschnitt. Fig. 1 shows a micromechanical tilt sensor in cross section.

Fig. 2 einen mikromechanischen Neigungssensor gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung. FIG. 2 shows a micromechanical inclination sensor according to FIG. 1 in an enlarged representation.

Fig. 3 eine Teil-Draufsicht auf einen Neigungssensor gemäß Fig. 1, Fig. 3 is a partial plan view of an inclination sensor according to FIG. 1,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Neigungssensors in Draufsicht, und Fig. 4 shows a second embodiment of an inclination sensor according to the invention in plan view, and

Fig. 5 eine Neigungssensoranordnung mit Neigungssensoren ge mäß Fig. 1 oder Fig. 4. Fig. 5 is a tilt sensor arrangement ge with tilt sensors Mäss Fig. 1 or Fig. 4.

Fig. 1 zeigt einen mikromechanischen Neigungssensor 1 insbe sondere für Kraftfahrzeuge. Der Neigungssensor 1 weist eine Trägerplatte 2 auf, deren Neigung bestimmt werden soll. Auf der Trägerplatte 2 sind zwei Drucksensoreinheiten 3 inte griert angeordnet. Die Drucksensoreinheiten 3 sind mit der Trägerplatte 2 fest verbunden und erlauben die Ermittlung ei nes Drucks, der von außen auf die Drucksensoreinheiten 3 wirkt. Fig. 1 shows a micromechanical inclination sensor 1 in particular for motor vehicles. The inclination sensor 1 has a carrier plate 2 , the inclination of which is to be determined. On the carrier plate 2 , two pressure sensor units 3 are arranged integrally. The pressure sensor units 3 are firmly connected to the carrier plate 2 and allow the determination of a pressure which acts on the pressure sensor units 3 from the outside.

Eine Masseplatte 4 ist mit der Trägerplatte 2 über die Druck sensoreinheiten 3 verbunden. A ground plate 4 is connected to the support plate 2 via the pressure sensor units 3 .

Eine Auswerteeinheit nimmt die von der Drucksensoreinheit 3 erzeugten Daten auf und ermittelt die Neigung der Trägerplat te 2. Unter Neigung wird die relative Lage zum Schwerefeld der Erde verstanden.An evaluation unit records the data generated by the pressure sensor unit 3 and determines the inclination of the carrier plate 2 . Inclination is understood to mean the position relative to the earth's gravitational field.

Die Masseplatte 4 besteht aus einer Basisplatte 5, die aus Silizium gefertigt ist. Auf der Basisplatte 5 ist mit dieser fest verbunden eine Deckplatte 6 vorgesehen, die aus einem Material mit einer Dichte, die höher ist als die Dichte des Materials der Basisplatte, besteht. Als Material für die Deckplatte kommt ein schwereres Metall in Frage. Dieses wird durch ein- oder mehrschichtiges Aufdampfen oder durch andere in der Halbleitertechnik übliche Verfahren, wie z. B. Epita xie, auf der Basisplatte 5 aufgebracht.The ground plate 4 consists of a base plate 5 , which is made of silicon. On the base plate 5 , a cover plate 6 is provided, which is made of a material with a density that is higher than the density of the material of the base plate. A heavier metal can be used as the material for the cover plate. This is by single or multilayer evaporation or by other methods common in semiconductor technology, such as. B. Epita xie, applied to the base plate 5 .

Die Trägerplatte 2 besteht aus einer Grundplatte 7 bzw. Bulk, auf der eine integrierte Schaltung 8 angeordnet ist. Die Drucksensoreinheiten 3 sind auf der integrierten Schaltung 8 bzw. benachbart zu dieser vorgesehen.The carrier plate 2 consists of a base plate 7 or bulk, on which an integrated circuit 8 is arranged. The pressure sensor units 3 are provided on the integrated circuit 8 or adjacent to it.

Die Drucksensoreinheiten 3 umfassen einen in die integrierte Schaltung 8 eingebetteten, ebenfalls integrierten Drucksensor 9 und einen sich von der Trägerplatte 2 erhebenden Stutzen 10, der sowohl mit der Masseplatte 4 als auch mit der Träger platte 2 verbunden ist. Die Masseplatte 4 und Trägerplatte 2 sind im wesentlichen parallel zueinander mit einem Zwischen raum 11 vorgesehen und lediglich über die Stutzen 10 mitein ander verbunden. Es ist jedoch auch möglich, unterhalb der Masseplatte 4 an weiteren nicht gezeigten Stellen Überdruck stützen vorzusehen, die fest auf der Trägerplatte 2 montiert sind, um bei hohen Drücken die auf die Drucksensoreinheiten 3 wirkenden Kräfte zu begrenzen. Dies ist als Überdruckschutz bei piezoresitiven Drucksensoren von Vorteil. Die Masse platte 4 legt sich dabei ab einem bestimmten Druck auf die Überdruckstützen auf.The pressure sensor units 3 include an embedded in the integrated circuit 8 , also integrated pressure sensor 9 and a rising from the support plate 2 nozzle 10 , which is connected to both the ground plate 4 and the support plate 2 . The ground plate 4 and support plate 2 are substantially parallel to each other with an intermediate space 11 and only mitein connected via the nozzle 10 other. However, it is also possible to provide excess pressure below the mass plate 4 at further points, not shown, which are fixedly mounted on the carrier plate 2 in order to limit the forces acting on the pressure sensor units 3 at high pressures. This is advantageous as overpressure protection for piezoresistive pressure sensors. The mass plate 4 lies down from a certain pressure on the pressure supports.

Als Drucksensoren 9 werden piezoresistive Druckaufnehmer der oben beschriebenen Art verwendet. Es können jedoch auch be liebige andere Drucksensoren verwendet werden, die sich in die vorgegebene Anordnung integrieren lassen. Ferner ist es möglich, die Drucksensoren 9 als druckabhängige Kapazitäten auszugestalten, die vorteilhafterweise in Oberflächen-µ- Mechanik hergestellt werden, da eine in dieser Technologie aufgebaute Druckmeßzelle unkritisch auf Überdrücke reagiert, wobei dann lediglich das Meßsignal auf Endwert geht und keine Zerstörung der Zelle eintritt. Mit derartigen Drucksensoren 9 ist die Messung negativer Drücke möglich, d. h. wenn auf die Masseplatte 4 eine Kraft wirkt, deren Normalkomponente bezo gen auf die durch die Trägerplatte 2 gebildete Ebene von der Trägerplatte 2 weg in Richtung der Masseplatte 4 wirkt.Piezoresistive pressure transducers of the type described above are used as pressure sensors 9 . However, any other pressure sensors that can be integrated into the specified arrangement can also be used. Furthermore, it is possible to design the pressure sensors 9 as pressure-dependent capacitances, which are advantageously produced in surface-µ mechanics, since a pressure measuring cell constructed in this technology reacts uncritically to excess pressures, in which case only the measuring signal goes to the end value and the cell is not destroyed . With such pressure sensors 9, the measurement of negative pressures is possible, that is, when a force acting on the mass disk 4, the normal component bezo gene on the formed through the support plate 2 plane of the support plate 2 acts in the direction away of the ground plate. 4

Die Auswerteeinheit ist in der integrierten Schaltung 8 vor gesehen. Ferner sind in dieser gängige, digitale Schnittstel len, wie CAN, SPI etc. mit integriert. Auch ist eine Schal tung zum elektrischen Abgleich des Neigungssensors 1 auf der Schaltung 8 mit integriert. Die Auswerteeinheit nimmt die Si gnale der verschiedenen Drucksensoreinheiten 3 auf, verarbei tet diese unter Berücksichtigung des Neigungswinkels der Aus gangsanordnung und produziert als Ergebnis die Neigung des Neigungssensors 1 im Raum.The evaluation unit is seen in the integrated circuit 8 . Furthermore, common digital interfaces such as CAN, SPI etc. are integrated in this. Also a scarf device for electrical adjustment of the inclination sensor 1 on the circuit 8 is integrated. The evaluation unit records the signals from the various pressure sensor units 3 , processes them taking into account the angle of inclination of the output arrangement, and produces the inclination of the inclination sensor 1 in space as a result.

Befindet sich die Trägerplatte 2 in der horizontalen Lage, so ist die Normalkraft, die die Drucksensoren 9 belastet, gleich der Gewichtskraft der Masseplatte 4. Wird die Trägerplatte 2 geneigt, so teilt sich die Gewichtskraft der Masseplatte 4 in zwei Komponenten auf. Die Normalkraft, die dabei auf den Drucksensoren 9 lastet, ändert sich für die beiden Drucksen soren 9 mit steigendem Neigungswinkel der Trägerplatte 2 ge genüber der Horizontalen. Wird der gesamte Neigungssensor 1 um 180° gedreht, so werden die Drucksensoren 9 auf Zug bela stet. Sind die Drucksensoren 9, wie oben beschrieben, als Ka pazitäten ausgelegt, ist auch dieser Zustand meßbar. Wird das Differenzsignal der beiden Drucksensoren 9 ausgewertet, so wird das Meßergebnis vom Umgebungsdruck unabhängig, da dieser für beide Drucksensoren 9 der gleiche ist. Alterungseffekte des Neigungssensors 1 werden dadurch minimiert, daß die auf einer integrierten Schaltung hergestellten Drucksensoren 9 ein nahezu identisches Alterungsverhalten aufweisen, welches sich zwischen den verschiedenen Drucksensoren 9 aufhebt.If the carrier plate 2 is in the horizontal position, the normal force which loads the pressure sensors 9 is equal to the weight of the mass plate 4 . If the support plate 2 is inclined, the weight of the mass plate 4 is divided into two components. The normal force that loads on the pressure sensors 9 changes for the two Drucksen sensors 9 with increasing angle of inclination of the support plate 2 ge compared to the horizontal. If the entire inclination sensor 1 is rotated by 180 °, the pressure sensors 9 are loaded in tension. If the pressure sensors 9 , as described above, are designed as capacities, this state can also be measured. If the difference signal of the two pressure sensors 9 is evaluated, the measurement result becomes independent of the ambient pressure, since this is the same for both pressure sensors 9 . Aging effects of the inclination sensor 1 are minimized in that the pressure sensors 9 produced on an integrated circuit have an almost identical aging behavior, which cancels out between the different pressure sensors 9 .

Die Empfindlichkeit des Neigungssensors 1 ist abhängig vom Neigungswinkel der Trägerplatte 2 gegenüber der Horizontalen. Für kleine Winkel zur Horizontalen ist die Empfindlichkeit geringer als für große Winkel. Deshalb kann in einer bevor zugten Ausführungsform der Neigungssensor 1 geneigt in ein nicht gezeigtes Gerät eingebaut werden und diese Lage als Nullneigungslage definiert werden.The sensitivity of the inclination sensor 1 depends on the inclination angle of the carrier plate 2 with respect to the horizontal. The sensitivity is smaller for small angles to the horizontal than for large angles. Therefore, in a preferred embodiment, the inclination sensor 1 can be installed inclined in a device, not shown, and this position can be defined as a zero inclination position.

Da die Empfindlichkeit des Neigungssensors 1 sowohl von der Masse der Masseplatte 4 als auch von der Größe der Kraftauf trittsfläche der Drucksensoren 9 abhängig ist, ist es vor teilhaft, die Kraftauftrittsfläche der Drucksensoren 9 mög lichst klein und die Fläche bzw. das Volumen der Masseplatte 4 möglichst groß auszuführen. Wie bereits oben erwähnt kann die Masse der Masseplatte 4 durch Aufbringen einer Metall schicht eines Metalls mit hoher spezifischer Dichte weiter erhöht werden.Since the sensitivity of the inclination sensor 1 is dependent both on the mass of the ground plate 4 and on the size of the Kraftauf tread surface of the pressure sensors 9 , it is geous before, the force tread surface of the pressure sensors 9 as small as possible and the area or volume of the ground plate 4th as large as possible. As already mentioned above, the mass of the mass plate 4 can be further increased by applying a metal layer of a metal with a high specific density.

Als Material der Basisplatte 5 können andere geeignete Halb leitermaterialien als Silizium verwendet werden. Bei der Her stellung eines Neigungssensors 1 kann die gesamte Anordnung durch IC-Technik miniaturisiert produziert werden. Suitable semiconductor materials other than silicon can be used as the material of the base plate 5 . In the manufacture of an inclination sensor 1 , the entire arrangement can be miniaturized by IC technology.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung sind auf der Trägerplatte 2 vier Drucksensoreinheiten 3 angeordnet, die mit einer in Fig. 4 nicht gezeigten Masseplatte 4 verbun den sind. Die vier Drucksensoreinheiten 3 liegen auf den Schenkeln zweier sich im wesentlichen senkrecht schneidender Linien. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung der Drucksen soreinheiten 3 auf den Ecken einer Raute. Durch die vier Drucksensoreinheiten 3 kann die Neigung der Trägerplatte 2 in nicht nur einer Richtung, sondern in zwei Richtungen bestimmt werden. Hierfür müssen die Signale der verschiedenen Druck sensoreinheiten 3 in der Auswerteeinheit geeignet zueinander in Bezug gesetzt werden.According to a second embodiment of the invention 2, four pressure sensor units 3 are arranged on the carrier plate which is all in a not shown in Fig. 4 mass plate 4 are the. The four pressure sensor units 3 lie on the legs of two essentially perpendicular lines. The arrangement of the pressure sensor units 3 on the corners of a diamond is particularly advantageous. The inclination of the carrier plate 2 can be determined in not only one direction, but in two directions by the four pressure sensor units 3 . For this purpose, the signals from the various pressure sensor units 3 in the evaluation unit must be suitably related to one another.

Gemäß einer dritten in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform weist eine Neigungssensoranordnung 12 zwei Neigungssensoren 1 auf, die auf einer Leiterplatte 13 angeordnet sind, die auch als Hybrid ausgebildet sein kann. Die Neigungssensoren 1 liegen entlang zweier in der Ebene der Leiterplatte 13 verlaufender Achsen 14, 15. Die Achsen 14, 15 nehmen in einer bevorzugten Ausführungsform einen Winkel von 90° zueinander ein. Die Nei gungssensoren 1 sind entlang der Achsen 14, 15 derart ange ordnet, daß sie eine Verschwenkung um diese Achsen detektie ren können. Die Neigungssensoranordnung 12 ermöglicht es, die Neigung der Anordnung in zwei Ebenen, und damit im Raum zu bestimmen.According to a third embodiment shown in FIG. 5, an inclination sensor arrangement 12 has two inclination sensors 1 , which are arranged on a printed circuit board 13 , which can also be designed as a hybrid. The inclination sensors 1 lie along two axes 14 , 15 running in the plane of the printed circuit board 13 . In a preferred embodiment, the axes 14 , 15 form an angle of 90 ° to one another. The inclination sensors 1 are arranged along the axes 14 , 15 in such a way that they can detect a pivoting about these axes. The inclination sensor arrangement 12 makes it possible to determine the inclination of the arrangement in two planes, and thus in space.

Claims

1. Micromechanical inclination sensor, in particular for motor vehicles, comprising

a) a support plate ( 2 ), the inclination of which is to be determined to the horizontal,
b) at least two pressure sensor units ( 3 ) integrated on the carrier plate ( 2 ) for determining pressures applied there to the carrier plate ( 2 ),
c) a ground plate ( 4 ) which is connected to the carrier plate ( 2 ) via each pressure sensor unit ( 3 ) and
d) an evaluation unit for determining the inclination of the carrier plate ( 2 ) from output data of the pressure sensor units ( 3 ), wherein
e) the carrier plate ( 2 ) has a base plate ( 7 ) and an integrated circuit ( 8 ) provided thereon and
f) the evaluation unit is seen in the integrated circuit ( 8 ).

2. Micromechanical inclination sensor according to claim 1, characterized in that the ground plate ( 4 ) ei ne base plate ( 5 ), preferably made of silicon, which is connected to each pressure sensor unit ( 3 ), and thereon a cover plate ( 6 ).

3. Micromechanical tilt sensor according to claim 2, characterized in that the cover plate ( 6 ) has one or more layers of a vapor-deposited or epitaxially applied substance, in particular metal, the specific weight of which is greater than that of the substance of the base plate ( 5 ).

4. Micromechanical inclination sensor according to one of the preceding claims, characterized in that each pressure sensor unit ( 3 ) has a pressure sensor ( 9 ) which is integrated in the carrier plate ( 2 ), and a connecting piece ( 10 ), on the one hand, with the pressure sensor ( 9 ) and on the other hand connected to the ground plate ( 4 ).

5. Micromechanical inclination sensor according to claim 4, characterized in that each pressure sensor ( 9 ) is designed as a piezoresistive pressure sensor.

6. Micromechanical inclination sensor according to claims 4 or 5, characterized in that each pressure sensor ( 9 ) is designed as a pressure-dependent capacitance.

7. Micromechanical tilt sensor according to claim 6, because characterized in that the pressure-dependent Kapa is built up in surface µ mechanics.

8. A micromechanical tilt sensor according to claim 1, characterized in that a common digital interface is provided with the integrated circuit ( 8 ).

9. Micromechanical inclination sensor according to claim 1, characterized in that a circuit for elec trical adjustment of the pressure sensors ( 9 ) with on the inte grated circuit ( 8 ) is provided.

10. Micromechanical inclination sensor according to one of the preceding claims, characterized in that four pressure sensor units ( 3 ) are provided.

11. A micromechanical inclination sensor according to claim 10, characterized in that the pressure sensor units ( 3 ) are arranged on two essentially perpendicular lines Li.

12. Micromechanical inclination sensor according to one of the preceding claims, characterized in that on the carrier plate ( 2 ) connected to this at least one overpressure support is provided, on which the mass plate ( 4 ) can be supported at high pressures.

13. inclination sensor arrangement comprising at least two inclination sensors ( 1 ) according to one of the preceding claims.

14. Inclination sensor arrangement according to claim 13, characterized in that the inclination sensors ( 1 ) are arranged such that their axes ( 14 , 15 ) of the inclination sensitivity are substantially perpendicular to each other.

15. Tilt sensor arrangement according to claim 13 or 14, characterized in that each tilt sensor ( 1 ) is provided on a common circuit board ( 13 ) or hybrid circuit.

16. Inclination sensor arrangement according to one of claims 13 to 15, characterized in that the inclination sensors ( 1 ) are arranged such that an inclination measurement is possible in two different planes.