DE102016109328B4

DE102016109328B4 - Z-Achsen-Beschleunigungsmesser-Auslegung mit Offset-Kompensation

Info

Publication number: DE102016109328B4
Application number: DE102016109328.9A
Authority: DE
Inventors: Jianglong Zhang
Original assignee: Analog Devices Inc
Current assignee: Analog Devices Inc
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2021-10-21
Anticipated expiration: 2036-05-21
Also published as: US10078098B2; DE102016109328A1; CN106290984B; CN106290984A; US20160377648A1

Abstract

Wippen-Beschleunigungsmesser, der Folgendes umfasst:- ein Substrat (111);- mindestens eine Verankerung (109), die von dem Substrat (111) gehalten wird;- mindestens eine Plattform (402), die von dem Substrat (111) gehalten wird;- eine Wippen-Testmasse (106), gekoppelt an die mindestens eine Plattform (402) mittels mindestens eines Federelements (403), die so ausgeführt ist, dass sie bei Vorhandensein von Beschleunigungen in einer Normalrichtung zu dem Substrat (111) um eine durch die mindestens eine Verankerung (109) verlaufende Rotationsachse geschwenkt wird, wobei das mindestens eine Federelement (403) außermittig zu der Drehachse der Wippen-Testmasse (106) ausgebildet ist;- eine eine Erfassungselektrode (108), die so positioniert ist, dass sie ein Erfassen eines solchen Schwenkens der Wippen-Testmasse (106) ermöglicht; und- eine eine Plattform-Erfassungselektrode (404), die so positioniert ist, dass sie ein Erfassen der Position der Plattform (402) relativ zu dem Substrat (111) ermöglicht.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG(EN)
Der Gegenstand dieser Patentanmeldung kann sich auf eine oder mehrere der folgenden Patentanmeldungen beziehen:

US-Patentanmeldung Nr. 13/523,101 mit dem Titel Teeter-Totter Type MEMS Accelerometer with Electrodes on Circuit Wafer, eingereicht am 14. Juni 2012 und veröffentlicht als US 2013 / 0 333 471 A1 ;
US-Patentanmeldung Nr. 13/910,755 mit dem Titel MEMS Sensor With Dynamically Variable Reference Capacitance, eingereicht am 5. Juni 2013und veröffentlicht als US 2015 / 0 355 222 A1 ;
US-Patentanmeldung Nr. 13/751,387 mit dem Titel Teeter Totter Accelerometer with Unbalanced Mass, eingereicht am 28. Januar 2013 und veröffentlicht als US 2014 / 0 208 849 A1 ;
US-Patentanmeldung Nr. 13/785,624 mit dem Titel Tilt Mode Accelerometer with Improved Offset and Noise Performance, eingereicht am 5. März 2013 und veröffentlicht als US 2014 / 0 251 011 A1 ;
US-Patentanmeldung Nr. 14/505,928 mit dem Titel MEMS Accelerometer with Z Axis Anchor Tracking, eingereicht am 3. Oktober 2014und veröffentlicht als US 2016 / 0 097 791 A1 .

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft generell Z-Achsen-Beschleunigungsmesser des Typs, der häufig als „Wippen“-Beschleunigungsmesser bezeichnet wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Beschleunigungsmesser ist ein Typ eines Wandlers, der Beschleunigungskräfte in elektronische Signale umwandelt. Beschleunigungsmesser werden in einer großen Vielzahl von Vorrichtungen und für eine große Vielzahl von Anwendungen verwendet. Zum Beispiel sind Beschleunigungsmesser häufig in verschiedenen Fahrzeugsystemen, wie z. B. für die Airbag-Entfaltung und eine Überrolldetektion, enthalten. Beschleunigungsmesser sind ferner häufig in vielen Computervorrichtungen enthalten, wie z. B. für eine bewegungsbasierte Erfassung (z. B. Sturzdetektion) und Steuerung (z. B. bewegungsbasierte Steuerung für Spiele).
Allgemein gesprochen weist ein MEMS- (mikroelektromechanisches System) Beschleunigungsmesser typischerweise unter anderem eine Testmasse und eine oder mehrere Strukturen zum Erfassen einer Bewegung oder Positionsveränderungen der Testmasse, die von externen Beschleunigungen hervorgerufen werden, auf. Beschleunigungsmesser können so ausgeführt sein, dass sie eine, zwei, drei oder sogar noch mehr Beschleunigungsachsen erfassen. Typischerweise ist die Testmasse in einer vorbestimmten Vorrichtungsebene ausgeführt, und die Empfindlichkeitsachsen werden generell mit Bezug auf diese Vorrichtungsebene bezeichnet. Zum Beispiel werden Beschleunigungen, die entlang einer Achse parallel zu der Vorrichtungsebene erfasst werden, typischerweise als X- oder Y-Achsen-Beschleunigungen bezeichnet, während Beschleunigungen, die entlang einer Achse senkrecht zu der Vorrichtungsebene erfasst werden, typischerweise als Z-Achsen-Beschleunigungen bezeichnet werden. Ein Ein-Achsen-Beschleunigungsmesser kann so ausgeführt sein, dass er nur X- oder Y-Achsen-Beschleunigungen oder nur Z-Achsen-Beschleunigungen detektiert. Ein Zwei-Achsen-Beschleunigungsmesser kann so ausgeführt sein, dass er X- und Y-Achsen-Beschleunigungen detektiert, oder kann so ausgeführt sein, dass er X- und Z-Achsen-Beschleunigungen detektiert. Ein Drei-Achsen-Beschleunigungsmesser kann so ausgeführt sein, dass er X-, Y- und Z-Achsen-Beschleunigungen detektiert.
Bei einer Kategorie von Z-Achsen-Beschleunigungsmessern wird eine Testmasse verwendet, die in einer „Wippen“-, „Schaukel“- oder „Kippmodus“-Konfiguration ausgeführt ist, wobei die Testmasse so auf einem Substrat gehalten wird, dass sich die Testmasse bei einer Z-Achsen-Beschleunigung relativ zu dem Substrat dreht. Erfassungselektroden, die unter (z. B. auf dem darunterliegenden Substrat) oder sowohl über als auch unter der Testmasse platziert sind und die bei vielen Typen von Beschleunigungsmessern kapazitiv mit der Testmasse gekoppelt sind, werden zum Erfassen einer solchen Drehung der Testmasse und dadurch zum Erfassen der Z-Achsen-Beschleunigung verwendet. Weitere elektrische Komponenten, wie z. B. Rückkopplungselektroden, können ebenfalls unter und/oder über der Testmasse vorgesehen sein. In der Patentschrift US 7 610 809 B2 ist ein Beispiel eines Differenzial-Wippen-Z-Achsen-Beschleunigungsmessers dargelegt, der Elektroden sowohl über als auch unter der Testmasse aufweist. In der Patentschrift US 6 841 992 B2 und der Patentschrift US 5 719 336 A sind weitere Beispiele solcher Wippen-Beschleunigungsmesser dargelegt. In der Patentschrift US 8 146 425 B2 ist ein MEMS-Sensor mit einem bewegbaren Z-Achsen-Erfassungselement beschrieben. Jedes dieser Patente ist hier in seiner Gesamtheit durch Verweis einbezogen.
1 zeigt schematisch und konzeptionell eine Querschnittansicht eines Z-Achsen-Wippen-Beschleunigungsmessers der oben diskutierten Typen. Bei diesem Beispiel weist ein Vorrichtungschip 102 einen Z-Achsen-Wippen-Beschleunigungsmesser mit einer Wippen-Testmasse 106 und Elektroden auf, die auf Substraten sowohl über (110) als auch unter (108) der Wippen-Testmasse 106 platziert sind. Der Vorrichtungschip 102 ist mechanisch und elektrisch mit einem Schaltungschip 104 gekoppelt. Die Wippen-Testmasse 106 wird über dem darunterliegenden Substrat gehalten, und zwar von einer oder mehreren Verankerungen 109 mit (einem) Gelenk(en) 107, die es der Wippen-Testmasse 106 ermöglichen, sich so um eine Achse, welche von dem/den Gelenk(en) 107 definiert ist, zu drehen, dass die Enden der Wippen-Testmasse 106 in der Z-Achsen-Richtung bewegbar sind, d. h. sich die Enden der Wippen-Testmasse 106 auf die Elektroden 108A/108B (die manchmal kollektiv oder einzeln als „Elektroden 108“ bezeichnet werden) und 110A/110B (die manchmal kollektiv oder einzeln als „Elektroden 110“ bezeichnet werden) zu oder von diesen weg bewegen können. Die Elektroden 108 und 110 bilden mit der Wippen-Testmasse 106 variable Kondensatoren zum Erfassen einer Drehung der Testmasse 106 und/oder Aufbringen von Kräften auf die Testmasse 106, wie z. B. für eine Operation im geschlossenen Regelkreis und/oder einen Selbsttest. Unter der Annahme, dass sämtliche Elektroden 108 und 110 als Erfassungselektroden zum Erfassen einer Bewegung der Wippen-Testmasse 106 verwendet werden, ist der Ausgang 120 des Beschleunigungsmessers generell eine Kombination der Signale aus den Elektroden 108 und 110, die typischerweise einer Differenzialverarbeitung unterzogen werden, z. B. Ausgang = (C_108A + C_110B) - (C_108B + C_110A), wobei C_108A, C_108B, C_110A, und C_110B Kapazitätsmesswerte aus den jeweiligen Erfassungselektroden sind. Somit ist dann, wenn sich die Wippen-Testmasse 106 in ihrer Nennposition in gleichem Abstand zu allen der Elektroden befindet, der Ausgang gleich null, und wird dann, wenn sich die Wippen-Testmasse 106 aufgrund von externen Beschleunigungen um das/die Gelenk(e) 107 dreht, der Ausgang nicht null und zeigt dadurch das Vorhandensein und/oder den Betrag an Beschleunigung an.
Bei einigen Wippen-Beschleunigungsmessern sind die Erfassungselektroden nur über oder unter der Wippen-Testmasse platziert. Zum Beispiel kann ein alternativer Wippen-Beschleunigungsmesser nur die Elektroden 108 oder nur die Elektroden 110 aufweisen. Auch hier kann der Ausgang des Beschleunigungsmessers eine Kombination der Signale aus den Erfassungselektroden sein, die einer Differenzialverarbeitung unterzogen werden, z. B. Ausgang = (C_108A - C_108B) oder Ausgang = (C_110A - C_110B).
Bei einigen Wippen-Beschleunigungsmessern wird nur eine Erfassungselektrode zum Erfassen einer Bewegung der Wippen-Testmasse verwendet. Zum Beispiel kann eine einzelne Erfassungselektrode in Richtung eines Endes der Wippen-Testmasse positioniert sein.
Bei einigen Wippen-Beschleunigungsmessern ist die Wippen-Testmasse dahingehend „nicht ausbalanciert“, dass sie sich auf einer Seite der Verankerung(en) weiter erstreckt als auf der anderen Seite der Verankerung(en). Bei solchen Beschleunigungsmessern kann eine Erfassungselektrode in Richtung des Endes des sich erstreckenden Teils der Wippen-Testmasse positioniert sein.
Obwohl in dieser schematischen Zeichnung zwei Elektroden sowohl über als auch unter der Testmasse 106 gezeigt sind, sei darauf hingewiesen, dass auch weitere Elektroden (z. B. Rückkopplungselektroden) in den Elektrodenschichten über und/oder unter der Testmasse 106 vorgesehen sein können. Somit kann zum Beispiel jede Elektrodenschicht zwei oder mehr Erfassungselektroden und eine oder mehr Rückkopplungselektroden aufweisen. Verschiedene elektrische und/oder mechanische Verbindungen 112 sind zwischen dem Vorrichtungschip 102 und dem Schaltungsschip 104 ausgebildet, wie z. B. zum elektrischen Koppeln einer Schaltungsanordnung 105 in dem Schaltungschip 104 mit dem oberen und dem unteren Satz von Elektroden 108, 110 (die elektrischen Verbindungen sind als gestrichelte Linien gezeigt) und der Wippen-Testmasse 106 (die elektrische Verbindung ist der Einfachheit halber nicht gezeigt). Der Beschleunigungsmesser kann zum Beispiel im Wesentlichen so betrieben werden, wie in der Patentschrift US 7 610 809 B2 (McNeil) beschrieben ist.
In US 8 146 425 B2 (Zhang) ist ein MEMS-Sensor mit einem bewegbaren Z-Achsen-Erfassungselement offengelegt.
In US 2013 / 0 333 471 A1 (Chien) ist ein Wippen-MEMS-Beschleunigungsmesser mit Elektroden auf dem Schaltungswafer offengelegt.
In US 2014 / 0 208 849 A1 (Zhang) ist ein Wippen-Beschleunigungsmesser mit einer nicht ausbalancierten Masse offengelegt.
In US 2014 / 0 251 011 A1 (Zhang) ist ein Kippmodus-Beschleunigungsmesser mit einem verbesserten Offset und einer verbesserten Rauschleistung offengelegt.
Bestimmte Bedingungen (z. B. mechanische Belastungen, Temperaturschwankungen und andere mechanische Effekte, durch die sich die Position der Wippen-Testmasse relativ zu einer oder mehreren Erfassungselektroden verändert, wie z. B. durch Verformung des Substrats/der Packung) können ein Phänomen hervorrufen, das häufig als „Offsetdrift“ bezeichnet wird, bei dem der Beschleunigungsmesser Signale ausgeben kann, die einen fehlerhaften Betrag an Beschleunigung anzeigen. Zum Beispiel kann der Beschleunigungsmesser Signale ausgeben, die das Vorhandensein einer Beschleunigung anzeigen, wenn keine Beschleunigung vorhanden ist, Signale ausgeben, die das Nichtvorhandensein einer Beschleunigung anzeigen, wenn eine Beschleunigung vorhanden ist, oder Signale ausgeben, die einen falschen Betrag an Beschleunigung anzeigen.
2 ist eine schematische Darstellung eines ersten Typs von Bedingung, bei der Offsetfehler erzeugt werden können, wobei Belastungen in dem Substrat 111, das unter der Wippen-Testmasse 106 liegt und mit dem die das/die Gelenk(e) 107 aufweisende(n) Verankerung(en) 109 verbunden ist/sind, zu einer Verformung des Substrats führen, die bewirkt, dass die Elektrode 108B so nach oben in Richtung der Wippen-Testmasse 106 ausgelenkt wird, dass sie nominell näher an der Wippen-Testmasse 106 liegt als die Elektrode 108A. In dieser Situation kann der Beschleunigungsmesser ein nicht null betragendes Ausgangssignal erzeugen, wenn sich die Wippen-Testmasse 106 in ihrer Nennposition befindet (z. B. wenn es keine Beschleunigung gibt) und bei Vorhandensein von Beschleunigungen verzerrte Ausgänge erzeugen.
3 ist eine schematische Darstellung eines zweiten Typs von Bedingung, die Offsetfehler hervorrufen kann, wobei Belastungen in dem Substrat 111 und/oder der Verankerung 109 in einem Kippen der Verankerung 109 resultieren, das bewirkt, dass sich die Wippen-Testmasse 106 nominell stärker in Richtung der Elektrode 108B als der Elektrode 108A neigt. In dieser Situation kann der Beschleunigungsmesser ein nicht null betragendes Ausgangssignal erzeugen, wenn sich die Wippen-Testmasse 106 in ihrer Nennposition befindet (z. B. wenn es keine Beschleunigung gibt) und bei Vorhandensein von Beschleunigungen verzerrte Ausgänge erzeugen.
Es sei darauf hingewiesen, dass aus Gründen der Einfachheit 2 und 3 nur unten liegende Elektroden 108 zeigen. Bei Beschleunigungsmessern, die oben liegende Elektroden 110 aufweisen, kann durch Veränderungen der Nennabstände zwischen den Elektroden 110 und der Wippen-Testmasse z. B. aufgrund von Belastungen in dem darüberliegenden Substrat, das die Elektroden 110 hält, eine Offsetdrift hervorgerufen werden.
Einige Versuche beim Stand der Technik zum Behandeln einer aus solchen Bedingungen resultierenden Offsetdrift umfassen ein mechanisches und/oder elektronisches Auslenken des/der Verankerung(en), Gelenks (Gelenke) oder der Wippen-Testmasse selbst, um Verformungen des Substrats oder der Verankerung(en) entgegenzuwirken.
KURZFASSUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Wippen-Beschleunigungsmesser ein Substrat; mindestens eine Verankerung, die von dem Substrat gehalten wird; mindestens eine Plattform, die von dem Substrat gehalten wird; eine Wippen-Testmasse, die so ausgeführt ist, dass sie bei Vorhandensein von Beschleunigungen in einer Normalrichtung zu dem Substrat um die mindestens eine Verankerung geschwenkt wird; mindestens eine Erfassungselektrode, die so positioniert ist, dass sie ein Erfassen eines solchen Schwenkens der Wippen-Testmasse ermöglicht; und mindestens eine Plattform-Erfassungselektrode, die so positioniert ist, dass sie ein Erfassen der Position der Plattform relativ zu dem Substrat ermöglicht.
Bei verschiedenen alternativen Ausführungsformen kann die mindestens eine Plattform fest mit der mindestens einen Verankerung verbunden sein, so an der mindestens einen Verankerung befestigt sein, dass die mindestens eine Plattform in der Lage ist, um die mindestens eine Verankerung geschwenkt zu werden, oder fest mit dem Substrat verbunden sein. Die Wippen-Testmasse kann an der mindestens einen Plattform oder an der mindestens einen Verankerung befestigt sein. Einige Ausführungsformen weisen eine einzelne Verankerung auf, während andere Ausführungsformen zwei oder mehr Verankerungen aufweisen. Einige Ausführungsformen weisen eine einzelne Plattform auf, während andere Ausführungsformen zwei oder mehr Plattformen aufweisen. Die mindestens eine Plattform-Erfassungselektrode kann eine erste Plattform-Erfassungselektrode, die auf einer ersten Seite der mindestens einen Verankerung positioniert ist, und eine zweite Plattform-Erfassungselektrode aufweisen, die auf einer zweiten Seite der mindestens einen Verankerung gegenüber der ersten Seite positioniert ist. Die Wippen-Testmasse kann eine nicht ausbalancierte Wippen-Testmasse sein.
Bei bestimmten Ausführungsformen weist der Wippen-Beschleunigungsmesser ferner eine Beschleunigungsmesser-Ausgangsschaltung auf, die so ausgeführt ist, dass sie ein Beschleunigungsmesser-Ausgangssignal auf der Basis von Signalen erzeugt, die aus der mindestens einen Erfassungselektrode und der mindestens einen Plattform-Erfassungselektrode empfangen werden. Bei einigen Ausführungsformen befinden sich die mechanischen Komponenten, einschließlich des Substrats, der mindestens einen Verankerung, der mindestens einen Plattform, der Wippen-Testmasse, der mindestens einen Erfassungselektrode und der mindestens einen Plattform-Erfassungselektrode in einem Vorrichtungschip, während sich die Beschleunigungsmesser-Ausgangsschaltung in einem Schaltungschip befindet, der mit dem Vorrichtungschip verbunden ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Beschleunigungsmesser-Ausgangsschaltung für einen Wippen-Beschleunigungsmesser der oben beschriebenen Typen so ausgeführt, dass sie Signale aus der mindestens einen Erfassungselektrode und der mindestens einen Plattform-Erfassungselektrode empfängt und ein Beschleunigungsmesser-Ausgangssignal auf der Basis der Signale erzeugt, die aus der mindestens einen Erfassungselektrode und der mindestens einen Plattform-Erfassungselektrode empfangen werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Schaltungschip für einen Wippen-Beschleunigungsmesser der oben beschriebenen Typen eine Beschleunigungsmesser-Ausgangsschaltung, die so ausgeführt ist, dass sie Signale aus der mindestens einen Erfassungselektrode und der mindestens einen Plattform-Erfassungselektrode empfängt und auf der Basis der Signale, die aus der mindestens einen Erfassungselektrode und der mindestens einen Plattform-Erfassungselektrode empfangen werden, ein Beschleunigungsmesser-Ausgangssignal erzeugt.
Bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen kann die mindestens eine Plattform-Erfassungselektrode eine erste Plattform-Erfassungselektrode, die auf einer ersten Seite der mindestens einen Verankerung positioniert ist, und eine zweite Plattform-Erfassungselektrode aufweisen, die auf einer zweiten Seite der mindestens einen Verankerung gegenüber der ersten Seite positioniert ist, und in diesem Fall kann die Beschleunigungsmesser-Ausgangsschaltung so ausgeführt sein, dass sie Signale aus der ersten und der zweiten Plattform-Erfassungselektrode empfängt und das Beschleunigungsmesser-Ausgangssignal auf der Basis einer Differenz zwischen den Signalen erzeugt, die aus der ersten und der zweiten Plattform-Erfassungselektrode empfangen werden.
Weitere Ausführungsformen können offengelegt und beansprucht werden.
Figurenliste
Die vorstehenden Merkmale der Ausführungsformen werden durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, in denen:

1 schematisch und konzeptionell eine Querschnittansicht eines Z-Achsen-Wippen-Beschleunigungsmessersystems gemäß dem Stand der Technik zeigt;
2 eine schematische Darstellung eines ersten Typs einer Bedingung ist, bei der Offsetfehler in einem Beschleunigungsmesser des in 1 gezeigten Typs erzeugt werden können;
3 eine schematische Darstellung eines zweiten Typs einer Bedingung ist, bei der Offsetfehler in einem Beschleunigungsmesser des in 1 gezeigten Typs erzeugt werden können;
4 schematisch und konzeptionell eine Querschnittansicht eines Z-Achsen-Wippen-Beschleunigungsmessers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 schematisch und konzeptionell eine Draufsicht des Beschleunigungsmessers von 4 zeigt;
6 eine schematische Darstellung eines ersten Typs einer Bedingung ist, bei der Offsetfehler in einem Beschleunigungsmesser des in 4 gezeigten Typs erzeugt werden können;
7 eine schematische Darstellung eines zweiten Typs einer Bedingung ist, bei der Offsetfehler in einem Beschleunigungsmesser des in 4 gezeigten Typs erzeugt werden können;
8 schematisch und konzeptionell eine Querschnittansicht eines Z-Achsen-Wippen-Beschleunigungsmessersystems gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt;
9-10 eine erste dem Stand der Technik entsprechende Beschleunigungsmesservorrichtungs-Konfiguration und eine entsprechende Elektrodenkonfiguration zeigen;
11-12 eine zweite dem Stand der Technik entsprechende Beschleunigungsmesser-Vorrichtungskonfiguration und eine entsprechende Elektrodenkonfiguration zeigen;
13-14 eine erste beispielhafte Ausführungsform einer Plattform- und Verankerungskonfiguration und eine entsprechende Elektrodenkonfiguration zeigen; und
15-16 eine zweite beispielhafte Ausführungsform einer Plattform- und Verankerungskonfiguration und eine entsprechende Elektrodenkonfiguration zeigen.

Es sei darauf hingewiesen, dass die vorgenannten Figuren und die darin gezeigten Elemente nicht notwendigerweise konsequent maßstabgetreu oder überhaupt maßstabgetreu gezeichnet sind. Sofern der Kontext nichts anderes nahelegt, sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG SPEZIFISCHER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist der Beschleunigungsmesser eine oder mehrere Plattformen auf, die so ausgeführt sind, dass sie sich proportional zu einer Verformung des Substrats und/oder der Verankerung(en) bewegen. Die Plattform(en) kann/können sich in einer festen Position relativ zu dem Substrat befinden, z. B. dadurch, dass sie fest mit der/den Verankerung(en) verbunden ist/sind, oder dadurch, dass sie fest mit dem Substrat verbunden ist/sind, oder die Plattform(en) kann/können relativ zu dem Substrat bewegbar sein, z. B. dadurch, dass sie so an der/den Verankerung(en) befestigt ist/sind, dass die Plattform(en) relativ zu der/den Verankerung(en) geschwenkt werden kann/können. Elektroden sind zum Erfassen der Position der Plattform(en) relativ zu dem darunterliegenden Substrat auf dem Substrat platziert, das sich unter der/den Plattform(en) befindet, wobei sich die Position zum Beispiel aufgrund einer Verformung des Substrats, wie in 2 gezeigt ist, oder aufgrund eines Kippens der Verankerung, wie in 3 gezeigt ist, verändern kann. Die Wippen-Testmasse ist so ausgeführt, dass sie sich relativ zu der/den Plattform(en) drehen kann, z. B. dadurch, dass sie an der/den Plattform(en) befestigt ist oder dass sie an einer oder mehreren Verankerungen getrennt von der/den Plattform(en) befestigt ist. Die Plattform(en) ist/sind ausreichend steif, so dass sie bei Vorhandensein eines Beschleunigungseingangs ihre Position nicht verändert/verändern (z. B. Verformung). Der Ausgang des Beschleunigungsmessers wird auf der Basis von Signalen aus diesen Plattform-Erfassungselektroden eingestellt, um eine Offsetdrift zu verringern oder zu eliminieren.
4 zeigt schematisch und konzeptionell eine Querschnittansicht eines Z-Achsen-Wippen-Beschleunigungsmessers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 5 zeigt schematisch und konzeptionell eine Draufsicht des Beschleunigungsmessers von 4. Insbesondere zeigt 5(A) eine Plattform 402, die fest mit der/den Verankerung(en) 109 verbunden ist, wobei die Wippen-Testmasse 106 über Befestigungsmittel 403 an der Plattform 402 befestigt ist (der Einfachheit halber sind die Befestigungsmittel 403 in 5 nicht bezeichnet, und es sei darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf einen bestimmten Typ oder eine bestimmte Anzahl von Befestigungsmittel beschränkt sind). Weitere Elektroden 404A und 404B (die manchmal kollektiv oder einzeln als „Elektroden 404“ bezeichnet werden) sind auf dem Substrat 111 unter der Plattform 402 vorgesehen. Die Elektroden 404 sind relativ zu der Drehachse symmetrisch unter der Plattform 402 platziert. 5(B) zeigt die relativen Positionen der Elektroden 108A/108B und der Elektroden 404A/404B relativ zu der Plattform 402 und der Wippen-Testmasse 106 - die Elektroden 108A/108B und 404A/404B sind durch gestrichelte Linien dargestellt, da sie sich unter der Plattform 402 und der Wippen-Testmasse 106 befinden. In 5 ist der Standort der Verankerung 109 durch einen Kreis mit einem darin befindlichen „x“ dargestellt. Die Elektroden 404A und 404B werden zum Erfassen der Position der Plattform 402 relativ zu dem darunterliegenden Substrat 111 verwendet, wobei sich die Position zum Beispiel auf die oben mit Bezug auf 2 beschriebene Weise aufgrund einer Verformung des Substrats, wie in 6 gezeigt ist, oder aufgrund des Kippens der Verankerung, wie in 7 gezeigt ist, auf die oben mit Bezug auf 3 beschriebene Weise verändern kann. Der Ausgang des Beschleunigungsmessers wird auf der Basis von Signalen aus diesen Plattform-Erfassungselektroden 404 eingestellt, um eine Offsetdrift zu verringern oder zu eliminieren, z. B. Ausgang = (C_108A - C_108B) + k * (C_404B - C_404A), wobei C_404A und C_404B Kapazitätsmesswerte aus den jeweiligen Plattform-Erfassungselektroden 404 sind und k ein optionaler Einstellfaktor zum Kompensieren der relativen Veränderungen des Abstands (und daher der Kapazität) der Plattform-Erfassungselektroden 404 im Vergleich zu den Erfassungselektroden 108 ist, wenn sich die Plattform 402 nicht auf der gleichen Ebene wie das Substrat 111 befindet, zum Beispiel aufgrund einer Verformung des Substrats, wie in 6 gezeigt ist, oder aufgrund des Kippens der Verankerung, wie in 7 gezeigt ist. Somit wird zum Beispiel dann, wenn die Verankerung(en) in eine Richtung gekippt ist/sind, wodurch bewirkt wird, dass die Wippen-Testmasse nominell in diese Richtung kippt, der Betrag an Kippen effektiv aus dem Beschleunigungsmesser-Ausgangssignal entfernt, um die Offsetdrift zu verringern oder zu eliminieren.
Es sei darauf hingewiesen, dass weitere Ausführungsformen zusätzlich oder alternativ Plattform-Erfassungselektroden über der Plattform 402, d. h. auf dem Substrat, das die Elektroden 110 hält, aufweisen können.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass die Wippen-Testmasse 106, die Plattform 402 und die Befestigungsmittel 403 aus einer unitären Materialschicht z. B. unter Anwendung von MEMS-Fertigungsprozessen ausgebildet werden können. Die unitäre Materialschicht kann aus jedem geeigneten Material bestehen, wie zum Beispiel Polysilizium, Wolfram etc.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass die Plattform 402 und die Verankerung(en) 109 aus dem gleichen Material oder aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein können. Die Plattform 402 kann dadurch, dass sie einstückig mit der/den Verankerung(en) 109 ausgebildet ist, oder dadurch, dass sie eine separate Struktur ist, die mit der/den Verankerung(en) 109 verbondet ist, fest mit der/den Verankerung(en) 109 verbunden sein.
8 zeigt schematisch und konzeptionell eine Querschnittansicht eines Z-Achsen-Wippen-Beschleunigungsmessers der oben diskutierten Typen. Bei diesem Beispiel weist ein Vorrichtungschip 102 einen Z-Achsen-Wippen-Beschleunigungsmesser mit einer Wippen-Testmasse 106 und Elektroden auf, die auf dem Substrat sowohl über (110) als auch unter (108) der Wippen-Testmasse 106 platziert sind. Der Vorrichtungschip 102 ist mechanisch und elektrisch mit einem Schaltungschip 104 gekoppelt. Die Wippen-Testmasse 106 wird von einer oder mehreren Verankerungen 109 über dem darunterliegenden Substrat gehalten, wobei eine Plattform 402 und Befestigungsmittel 403 ermöglichen, dass sich die Wippen-Testmasse 106 um eine Achse dreht, die von der Plattform 402 und den Befestigungsmitteln 403 definiert ist, so dass die Enden der Wippen-Testmasse 106 in der Z-Achsen-Richtung bewegbar sind, d. h. die Enden der Wippen-Testmasse 106 können sich auf die Elektroden 108A/108B und 110A/110B zu und von diesen weg bewegen. Die Plattform-Erfassungselektroden 404A und 404B sind zum Erfassen der Position der Plattform 402 relativ zu dem darunterliegenden Substrat vorgesehen. Verschiedene elektrische und/oder mechanische Verbindungen 112 sind zwischen dem Vorrichtungschip 102 und dem Schaltungschip 104 ausgebildet, wie z. B. zum elektrischen Koppeln der Schaltungsanordnung 105 in dem Schaltungschip 104 mit den Elektroden 108, 110 und 404 (die elektrischen Verbindungen sind mit gestrichelten Linien gezeigt) und der Wippen-Testmasse 106 (die elektrische Verbindung ist der Einfachheit halber nicht gezeigt). Die Schaltungsanordnung 105 ist so ausgeführt, dass sie ein Beschleunigungsmesser-Ausgangssignal 120 auf der Basis von Signalen aus den Elektroden 108 und/oder den Elektroden 110 und den Elektroden 404 erzeugt, z. B. Ausgang = (C_108A + C_110B) - (C_108B + C_110A) + k * (C_404B - C_404A).
9 zeigt eine erste dem Stand der Technik entsprechende Beschleunigungsmesservorrichtungs-Konfiguration, und 10 zeigt eine entsprechende Elektrodenkonfiguration. Wie in 9 gezeigt ist, ist die Wippen-Testmasse 106 (von der der Einfachheit halber nur ein Teil gezeigt ist) an einer einzelnen Verankerung (die von dem mit einem „X“ markierten Kästchen angezeigt ist) befestigt. Die in 10 gezeigte Anordnung der Elektroden ist so auf dem darunterliegenden Substrat positioniert, dass sie unter den in 9 gezeigten Strukturen liegt, wobei die Elektrode 108A unter dem Vorrichtungsabschnitt 902 liegt, die Elektrode 108B unter dem Vorrichtungsabschnitt 904 liegt und die Elektrode 912 unter dem Vorrichtungsabschnitt 906 liegt. Die Elektroden 108A und 108B (die als „zneg“ bzw. „zpos“ bezeichnet sind) werden zum Erfassen der relativen Position der Wippen-Testmasse 106 verwendet, während die Elektrode 912 (die als „pzp“ bezeichnet ist) zum Selbsttesten und/oder Erfassen verwendet werden kann.
11 zeigt eine zweite dem Stand der Technik entsprechende Beschleunigungsmesser-Vorrichtungskonfiguration, und 12 zeigt eine entsprechende Elektrodenkonfiguration. Wie in 11 gezeigt ist, ist die Wippen-Testmasse 106 (von der der Einfachheit halber nur ein Teil gezeigt ist) an zwei Verankerungen (die von den mit einem „X“ markierten Kästchen angezeigt sind) befestigt. Die in 12 gezeigte Anordnung der Elektroden ist so auf dem darunterliegenden Substrat positioniert, dass sie unter den in 11 gezeigten Strukturen liegt, wobei die Elektrode 108A unter dem Vorrichtungsabschnitt 1002 liegt, die Elektrode 108B unter dem Vorrichtungsabschnitt 1004 liegt und die Elektrode 1012 unter dem Vorrichtungsabschnitt 1006 liegt. Die Elektroden 108A und 108B (die als „zneg“ bzw. „zpos“ bezeichnet sind) werden zum Erfassen der relativen Position der Wippen-Testmasse 106 verwendet, während die Elektrode 1012 (die als „pzp“ bezeichnet ist) zum Selbsttesten und/oder Erfassen verwendet werden kann.
13 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform einer Plattform- und Verankerungskonfiguration, und 14 zeigt eine entsprechende Elektrodenkonfiguration. Wie in 13 gezeigt ist, weist die Vorrichtung zwei Plattformen 1120A und 1120B auf, die von einer einzelnen Verankerung (die von dem mit einem „X“ markierten Kästchen angezeigt ist) gehalten wird, wobei die Wippen-Testmasse 106 (von der der Einfachheit halber nur ein Teil gezeigt ist) so an der Verankerung befestigt ist, dass sie um die Verankerung schwenkbar ist. Die in 14 gezeigte Anordnung der Elektroden ist so auf dem darunterliegenden Substrat positioniert, dass sie unter den in 13 gezeigten Strukturen liegt, wobei der Elektrodenabschnitt 1108 unter dem Vorrichtungsabschnitt 1102 liegt, der Elektrodenabschnitt 1110 unter dem Vorrichtungsabschnitt 1104 liegt und der Elektrodenabschnitt 1112 unter dem Vorrichtungsabschnitt 1106 liegt. Die Elektroden 108A und 108B (die als „zneg“ bzw. „zpos“ bezeichnet sind) werden zum Erfassen der relativen Position der Wippen-Testmasse 106 verwendet, die Elektroden 404A und 404B (die als „zpos_comp“ bzw. „zneg_comp“ bezeichnet sind) werden zum Erfassen einer Verschiebung der Plattformen 1120A bzw. 1120B verwendet, und die Elektrode, die als „pzp“ bezeichnet ist, kann zum Selbsttesten und/oder Erfassen verwendet werden.
15 zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform einer Plattform- und Verankerungskonfiguration, und 16 zeigt eine entsprechende Elektrodenkonfiguration. Wie in 15 gezeigt ist, weist die Vorrichtung zwei Plattformen 1320A und 1320B auf, die von zwei Verankerungen (die von den mit einem „X“ markierten Kästchen angezeigt sind) gehalten wird, wobei die Wippen-Testmasse 106 (von der der Einfachheit halber nur ein Teil gezeigt ist) so an den Verankerungen befestigt ist, dass sie um die Verankerungen schwenkbar ist. Die in 16 gezeigte Anordnung der Elektroden ist so auf dem darunterliegenden Substrat positioniert, dass sie unter den in 15 gezeigten Strukturen liegt, wobei der Elektrodenabschnitt 1308 unter dem Vorrichtungsabschnitt 1302 liegt, der Elektrodenabschnitt 1310 unter dem Vorrichtungsabschnitt 1304 liegt und der Elektrodenabschnitt 1312 unter dem Vorrichtungsabschnitt 1306 liegt. Die Elektroden 108A und 108B (die als „zneg“ bzw. „zpos“ bezeichnet sind) werden zum Erfassen der relativen Position der Wippen-Testmasse 106 verwendet, die Elektroden 404A und 404B (die als „zpos_comp“ bzw. „zneg_comp“ bezeichnet sind) werden zum Erfassen jeglicher Verschiebung der Plattformen 1320A bzw. 1320B verwendet, und die Elektrode, die als „pzp“ bezeichnet ist, kann zum Selbsttesten und/oder Erfassen verwendet werden.
Bei den in 13-16 gezeigten Beschleunigungsmessern würde der Beschleunigungsmesser-Ausgang mittels eines Faktors von ((zpos - zneg) + (zneg_comp - zpos_comp)) eingestellt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Plattformen in 13 und 15 von Grenzlinien hervorgehoben sind, die die generelle Ausgestaltung und den Perimeterort dieser Strukturen zeigen, obwohl darauf hingewiesen sei, dass, da die Vorrichtungsschicht, die diese Strukturen enthält, generell aus einer unitären Materialschicht gebildet ist, sich die tatsächlichen Grenzen der verschiedenen Strukturen von den gezeigten unterscheiden können. In jedem Fall ist die Wippen-Testmasse 106 so ausgeführt, dass sie in der Lage ist, sich relativ zu den Plattformen zu bewegen.
Obwohl die oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen Plattform-Erfassungselektroden aufweisen, die unter beiden Seiten der Plattform, d. h. auf beiden Seiten der Verankerung(en), liegen, sei darauf hingewiesen, dass bestimmte alternative Ausführungsformen eine Plattform-Erfassungselektrode nur auf einer Seite der Plattform aufweisen, wobei die Plattform-Erfassungselektrode immer noch in der Lage ist, die relative Position der Plattform zu erfassen.
Es sei darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen die mechanischen Komponenten des Beschleunigungsmessers enthaltenden Vorrichtungschip getrennt von dem Schaltungschip aufweisen können, einen die Beschleunigungsmesser-Ausgangsschaltungsanordnung enthaltenden Schaltungschip getrennt von dem Vorrichtungschip aufweisen können oder eine integrierte Vorrichtung, die den Vorrichtungschip und den Schaltungschip umfasst, aufweisen können. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass die Beschleunigungsmesser-Ausgangsschaltungsanordnung, die einen Beschleunigungsmesser-Ausgang auf der Basis der Erfassungselektrode(n) und der Plattform-Erfassungselektrode(n) bereitstellt, zusammen mit den mechanischen Komponenten des Beschleunigungsmessers in dem Vorrichtungschip vorgesehen sein kann.
Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen ausgeführt sein, ohne dass dadurch vom wahren Schutzumfang der Erfindung abgewichen wird, und es sind zahlreiche Variationen und Modifikationen für Fachleute auf dem Sachgebiet auf der Basis der hier dargelegten Lehren offensichtlich. Jede Bezugnahme auf die „Erfindung“ ist eine Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung und darf nicht als Bezugnahme auf sämtliche Ausführungsformen der Erfindung verstanden werden, sofern der Kontext nicht etwas anderes erfordert. Die beschriebenen Ausführungsformen dürfen in jeder Hinsicht nur als veranschaulichend und nicht als einschränkend verstanden werden.

Claims

Wippen-Beschleunigungsmesser, der Folgendes umfasst: - ein Substrat (111); - mindestens eine Verankerung (109), die von dem Substrat (111) gehalten wird; - mindestens eine Plattform (402), die von dem Substrat (111) gehalten wird; - eine Wippen-Testmasse (106), gekoppelt an die mindestens eine Plattform (402) mittels mindestens eines Federelements (403), die so ausgeführt ist, dass sie bei Vorhandensein von Beschleunigungen in einer Normalrichtung zu dem Substrat (111) um eine durch die mindestens eine Verankerung (109) verlaufende Rotationsachse geschwenkt wird, wobei das mindestens eine Federelement (403) außermittig zu der Drehachse der Wippen-Testmasse (106) ausgebildet ist; - eine eine Erfassungselektrode (108), die so positioniert ist, dass sie ein Erfassen eines solchen Schwenkens der Wippen-Testmasse (106) ermöglicht; und - eine eine Plattform-Erfassungselektrode (404), die so positioniert ist, dass sie ein Erfassen der Position der Plattform (402) relativ zu dem Substrat (111) ermöglicht.
Wippen-Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Plattform (402) fest mit der mindestens einen Verankerung (109) verbunden ist.
Wippen-Beschleunigungsmesser nach Anspruch 2, wobei die mindestens eine Plattform (402) einstückig mit der mindestens einen Verankerung (109) ausgebildet ist.
Wippen-Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Plattform (402) sich in einer Öffnung der Wippen-Testmasse (106) befindet.
Wippen-Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Plattform (402) fest mit dem Substrat (111) verbunden ist.
Wippen-Beschleunigungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Wippen-Testmasse (106) an der mindestens einen Plattform (402) befestigt ist.
Wippen-Beschleunigungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Wippen-Testmasse (106) an der mindestens einen Verankerung (109) befestigt ist.
Wippen-Beschleunigungsmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Plattform (402) eine Vielzahl von Plattformen umfasst.
Wippen-Beschleunigungsmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Verankerung (109) eine Vielzahl von Verankerungen umfasst.
Wippen-Beschleunigungsmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Plattform-Erfassungselektrode (404) Folgendes umfasst: - eine erste Plattform-Erfassungselektrode (404A), die auf einer ersten Seite der mindestens einen Verankerung (109) positioniert ist; und - eine zweite Plattform-Erfassungselektrode (404B), die auf einer zweiten Seite der mindestens einen Verankerung (109) gegenüber der ersten Seite positioniert ist.
Wippen-Beschleunigungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die mindestens eine Plattform-Erfassungselektrode (404) Folgendes umfasst: - ein erstes Paar von Plattform-Erfassungselektroden (404A, 404B), das auf einer ersten Seite der mindestens einen Verankerung (109) positioniert ist; und - ein zweites Paar von Plattform-Erfassungselektroden (404A, 404B), das auf einer zweiten Seite der mindestens einen Verankerung (109) gegenüber der ersten Seite positioniert ist.
Wippen-Beschleunigungsmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wippen-Testmasse (106) eine nicht ausbalancierte Wippen-Testmasse (106) ist.
Wippen-Beschleunigungsmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner Folgendes umfasst: - eine Beschleunigungsmesser-Ausgangsschaltung, die so ausgeführt ist, dass sie auf der Basis von Signalen, die aus der mindestens einen Erfassungselektrode (108) und der mindestens einen Plattform-Erfassungselektrode (404) empfangen werden, ein Beschleunigungsmesser-Ausgangssignal erzeugt.
Wippen-Beschleunigungsmesser nach Anspruch 13, wobei sich das Substrat (111), die mindestens eine Verankerung (109), die mindestens eine Plattform (402), die Wippen-Testmasse (106), die mindestens eine Erfassungselektrode (108) und die mindestens eine Plattform-Erfassungselektrode (404) in einem Vorrichtungschip befinden und wobei sich die Beschleunigungs-Ausgangsschaltung in einem Schaltungschip befindet, der mit dem Vorrichtungschip verbunden ist.
Beschleunigungsmesser-Ausgangsschaltung für einen Wippen-Beschleunigungsmesser mit einem Substrat (111), mindestens einer Verankerung (109), die von dem Substrat (111) gehalten wird, einer Plattform (402), die mit der mindestens einen Verankerung (109) verbunden ist, einer Wippen-Testmasse (106), die so an die Plattform (402) mittels mindestens eines Federelements (403) gekoppelt ist, dass die Wippen-Testmasse (106) in der Lage ist, bei Vorhandensein von Beschleunigungen in einer Normalrichtung zu dem Substrat (111) um eine durch die mindestens eine Verankerung (109) verlaufende Rotationsache geschwenkt zu werden, wobei das mindestens eine Federelement (403) außermittig zu der Drehachse der Wippen-Testmasse (106) ausgebildet ist, mindestens einer Erfassungselektrode (108), die so positioniert ist, dass sie ein Erfassen eines solchen Schwenkens der Wippen-Testmasse (106) ermöglicht, und mindestens einer Plattform-Erfassungselektrode (404), die so positioniert ist, dass sie ein Erfassen der Position der Plattform relativ zu dem Substrat (111) ermöglicht, wobei die Beschleunigungsmesser-Ausgangsschaltung so ausgeführt ist, dass sie Signale aus der mindestens einen Erfassungselektrode (108) und der mindestens einen Plattform-Erfassungselektrode (404) empfängt und ein Beschleunigungsmesser-Ausgangssignal auf der Basis der Signale erzeugt, die aus der mindestens einen Erfassungselektrode (108) und der mindestens einen Plattform-Erfassungselektrode (404) empfangen werden.
Beschleunigungsmesser-Ausgangsschaltung nach Anspruch 15, wobei die mindestens eine Plattform-Erfassungselektrode (404) eine erste Plattform-Erfassungselektrode (404A), die auf einer ersten Seite der mindestens einen Verankerung (109) positioniert ist, und eine zweite Plattform-Erfassungselektrode (404B) umfasst, die auf einer zweiten Seite der mindestens einen Verankerung (109) gegenüber der ersten Seite positioniert ist, und wobei die Beschleunigungsmesser-Ausgangsschaltung so ausgeführt ist, dass sie Signale aus der ersten und der zweiten Plattform-Erfassungselektrode (404A, 404B) empfängt und das Beschleunigungsmesser-Ausgangssignal auf der Basis einer Differenz zwischen den Signalen erzeugt, die aus der ersten und der zweiten Plattform-Erfassungselektrode (404A, 404B) empfangen werden.
Beschleunigungsmesser-Ausgangsschaltung nach Anspruch 15, wobei die mindestens eine Plattform-Erfassungselektrode (404) ein erstes Paar von Plattform-Erfassungselektroden (404A, 404B), das auf einer ersten Seite der mindestens einen Verankerung (109) positioniert ist, und ein zweites Paar von Plattform-Erfassungselektroden (404A, 404B) umfasst, das auf einer zweiten Seite der mindestens einen Verankerung (109) gegenüber der ersten Seite positioniert ist, und wobei die Beschleunigungsmesser-Ausgangsschaltung so ausgeführt ist, dass sie Signale aus dem ersten und dem zweiten Paar von Plattform-Erfassungselektroden (404A, 404B) empfängt und das Beschleunigungsmesser-Ausgangssignal auf der Basis einer Differenz zwischen den Signalen erzeugt, die aus dem ersten und dem zweiten Paar von Plattform-Erfassungselektroden (404A, 404B) empfangen werden.
Schaltungschip für einen Wippen-Beschleunigungsmesser mit einem Substrat (111), mindestens einer Verankerung (109), die von dem Substrat (111) gehalten wird, einer Plattform (402), die mit der mindestens einen Verankerung (109) verbunden ist, einer Wippen-Testmasse (106), die so an die Plattform (402) mittels mindestens eines Federelements (403) gekoppelt ist, dass die Wippen-Testmasse (106) in der Lage ist, bei Vorhandensein von Beschleunigungen in einer Normalrichtung zu dem Substrat (111) um eine durch die mindestens eine Verankerung (109) verlaufende Rotationsachse geschwenkt zu werden, wobei das mindestens eine Federelement (403) außermittig zu der Drehachse der Wippen-Testmasse (106) ausgebildet ist, mindestens einer Erfassungselektrode (108), die so positioniert ist, dass sie ein Erfassen eines solchen Schwenkens der Wippen-Testmasse (106) ermöglicht, und mindestens einer Plattform-Erfassungselektrode (404), die so positioniert ist, dass sie ein Erfassen der Position der Plattform (402) relativ zu dem Substrat (111) ermöglicht, wobei der Schaltungschip eine Beschleunigungsmesser-Ausgangsschaltung umfasst, die so ausgeführt ist, dass sie Signale aus der mindestens einen Erfassungselektrode (108) und der mindestens einen Plattform-Erfassungselektrode (404) empfängt und ein Beschleunigungsmesser-Ausgangssignal auf der Basis der Signale erzeugt, die aus der mindestens einen Erfassungselektrode (108) und der mindestens einen Plattform-Erfassungselektrode (404) empfangen werden.
Schaltungschip nach Anspruch 18, wobei die mindestens eine Plattform-Erfassungselektrode (404) eine erste Plattform-Erfassungselektrode (404A), die auf einer ersten Seite der mindestens einen Verankerung (109) positioniert ist, und eine zweite Plattform-Erfassungselektrode (404B) umfasst, die auf einer zweiten Seite der mindestens einen Verankerung (109) gegenüber der ersten Seite positioniert ist, und wobei die Beschleunigungsmesser-Ausgangsschaltung so ausgeführt ist, dass sie Signale aus der ersten und der zweiten Plattform-Erfassungselektrode (404A, 404B) empfängt und das Beschleunigungsmesser-Ausgangssignal auf der Basis einer Differenz zwischen den Signalen erzeugt, die aus der ersten und der zweiten Plattform-Erfassungselektrode (404A, 404B) empfangen werden.
Schaltungschip nach Anspruch 18, wobei die mindestens eine Plattform-Erfassungselektrode (404) ein erstes Paar von Plattform-Erfassungselektroden (404A, 404B), das auf einer ersten Seite der mindestens einen Verankerung (109) positioniert ist, und ein zweites Paar von Plattform-Erfassungselektroden (404A, 404B) umfasst, das auf einer zweiten Seite der mindestens einen Verankerung (109) gegenüber der ersten Seite positioniert ist, und wobei die Beschleunigungsmesser-Ausgangsschaltung so ausgeführt ist, dass sie Signale aus dem ersten und dem zweiten Paar von Plattform-Erfassungselektroden (404A, 404B) empfängt und das Beschleunigungsmesser-Ausgangssignal auf der Basis einer Differenz zwischen den Signalen erzeugt, die aus dem ersten und dem zweiten Paar von Plattform-Erfassungselektroden (404A, 404B) empfangen werden.