DE102020210647A1

DE102020210647A1 - Sensorsystem, Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystems

Info

Publication number: DE102020210647A1
Application number: DE102020210647.9A
Authority: DE
Inventors: Wolfram Geiger; Istvan Kadar-Nemet; Johannes Classen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-08-21
Filing date: 2020-08-21
Publication date: 2022-02-24
Also published as: CN114076830A; US20220057423A1

Abstract

Es wird ein Sensorsystem beansprucht, umfassend eine Chip-Anordnung, wobei die Chip-Anordnung einen Sensor und einen Beschleunigungssensor aufweist, wobei das Sensorsystem eine Prozessorschaltung aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessorschaltung derart konfiguriert ist, dass:
-- eine oder mehrere temperaturabhängige Größen und/oder Eigenschaften des Sensors ermittelt werden, und
-- mithilfe der einen oder der mehreren ermittelten temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften des Sensors ein durch einen Temperaturgradienten induzierter Offset eines Signals des Beschleunigungssensors korrigiert wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Sensorsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Mikroelektromechanische Systeme (MEMS), wie mikromechanische Inertialsensoren, beispielsweise zur Messung von Beschleunigung und/oder Drehrate, werden für verschiedene Anwendungen in Massenfertigung hergestellt. So kommen derartige Sensoren unter anderem in einer Vielzahl von Applikationen im Automobil- und Consumer-Bereich zum Einsatz. Für kapazitive Beschleunigungssensoren mit Detektionsrichtung senkrecht zur Waferebene (z-Richtung) werden häufig „Wippen“ genutzt. Das Sensorprinzip dieser Wippen basiert auf einem Feder-Masse-System, in welchem im einfachsten Fall eine bewegliche seismische Masse mit zwei auf dem Substrat fixierten Gegenelektroden zwei Plattenkondensatoren bildet. Die seismische Masse ist über eine oder mehrere Torsionsfedern mit der Unterlage verbunden. Sind die Massestrukturen auf den beiden Seiten der Torsionsfeder unterschiedlich groß (beispielsweise durch eine Zusatzmasse auf einer Seite), so wird sich beim Einwirken einer z-Beschleunigung die Masse relativ zur Torsionsfeder als Drehachse drehen, was zu einer Wippenbewegung führt. Damit wird der Abstand der Elektroden auf der Seite mit der größeren Massenstruktur kleiner und auf der anderen Seite größer. Die Kapazitätsänderung ist ein Maß für die einwirkende Beschleunigung. Derartige Beschleunigungssensoren werden beispielsweise in der EP 0 244 581 A1 und der EP 0 773 443 B1 offenbart. Die Beschleunigungssensoren werden üblicherweise zum Schutz vor Umwelteinflüssen und zur Gewährleistung einer definierten fluidischen Dämpfung, die das Übertragungsverhalten des Sensors mitbestimmt, hermetisch verkapselt, wobei ein definierter Gasdruck in der Sensorkaverne eingeschlossen wird.
Solche Wippen sind weit verbreitet, haben aber einige technische Probleme, die Anwendungen mit sehr hohen Anforderungen an die Offsetstabilität erschweren. Die Offsetstabilität kann zwar durch moderne Konstruktionsformen der Wippen, beispielsweise gemäß der DE 10 2009 000 167 A1 massiv verbessert werden, jedoch steigen auch die Anforderungen an die Offsetstabilität für verschiedene Anwendungen immer weiter. Daher bleibt dieser Parameter ein besonders kritischer Performance-Aspekt.
Ein relevanter Fehlermechanismus bezüglich der Offsetstabilität von Beschleunigungssensoren ist das Auftreten von radiometrischen Kräften, welche sich bei inhomogenen Temperaturverteilungen innerhalb der Sensorkavität ausbilden. Befindet sich der Sensor beispielsweise in der Nähe einer Wärmequelle, z. B. einem Applikationsprozessor auf der Leiterplatte (printed circuit board - PCB) eines Smartphones, kann sich je nach relativer Position des Sensors in Bezug auf die Wärmequelle ein vertikaler oder lateraler Temperaturgradient oder auch eine Kombination davon im Sensormodul ausbilden. Somit bildet sich auch im MEMS-Beschleunigungssensor-Chip selbst ein Temperaturgradient aus. Die Temperaturen der beweglichen Wippe und des MEMS-Substrats sind demnach nicht im thermischen Gleichgewicht. Das MEMS-Substrat mit den Bodenelektroden kann beispielsweise etwas wärmer sein als die Wippenstruktur. Durch solche thermischen Gradienten werden Bewegungen der Gasteilchen in der Sensorkaverne induziert, deren Stöße mit der beweglichen Sensorstruktur zu messbaren parasitären Auslenkungen der Wippen und somit Offsetsignalen führen können. Der Effekt ist in C. Nagel, T. Zoller, F. Ante, J. Classen, M. Putnik and J. Mehner, „Radiometrie effects in MEMS accelerometers,“ 2017 IEEE SENSORS, Glasgow, 2017, pp. 1-3, doi: 10.1109/ICSENS.2017.8233871 beschrieben. Hierin wird der TGO („temperature gradient offset“, also ein durch Temperaturgradienten induzierter Offset) als Kenngröße eingeführt. Die Offsetänderung aufgrund eines Temperaturgradienten hängt empfindlich von der Prozess-Technologie, insbesondere dem Druck und der Sorte des eingeschlossenen Gases, und den Eigenschaften der MEMS-Struktur ab, insbesondere ihrer Symmetrieeigenschaften, aber auch beispielsweise der Anzahl und Größe von Perforationslöchern in der beweglichen Struktur.
Im Stand der Technik werden verschiedene Verfahren beschrieben, die TGO-Effekte für Beschleunigungssensoren zu minimieren. Laterale Temperaturgradienten innerhalb des MEMS-Chips können durch Anordnung von zwei um 180° verdreht angeordnete Wippenstrukturen weitgehend kompensiert werden, wie beispielsweise in der US 2019 0 100 426 A1 beschrieben. Zwar lenken sich beide Wippen leicht aus, jedoch kompensieren sich dank der 180° gedrehten Anordnung die parasitären elektrischen Signale der beiden Wippen gerade wieder, da einmal die leichtere und einmal die schwerere Wippenseite der warmen Seite zugewandt ist.
Bei vertikalen Temperaturgradienten hilft die Doppelanordnung jedoch nicht, da sich bei beiden Wippen die schweren Wippenseiten gleichsinnig auslenken. Dies entspricht aber gerade der Bewegung der beiden Wippen bei einer Beschleunigung in z-Richtung, so dass das parasitäre TGO-Signal nicht von einer echten Beschleunigung unterscheidbar ist.
In der US 2020 0 039 818 A1 ist ein Kompensationsverfahren vorgeschlagen, bei dem über zusätzliche Bonddrähte, die auf der Außenseite des MEMS-Chips angeordnet werden, mindestens ein Thermoelement realisiert wird, um die lokale Temperatur auf der MEMS-Rückseite mit der ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung)-Temperatur zu vergleichen und abgeleitet aus dem ermittelten Temperaturunterschied einen Korrekturwert für den Offset des Beschleunigungssensors anzuwenden. Das Verfahren ist allerdings technisch aufwändig, da zum einen zusätzliche Bonddrähte benötigt werden, welche auch die minimal erreichbare Package-Dicke limitieren, und zum anderen zum Auslesen der Thermoelemente Zusatzfläche im Analogteil des Auswerte-ASICs benötigt wird.
Bisher wurden Temperaturgradienten im Zusammenhang mit z-Beschleunigungssensoren diskutiert. Es können jedoch auch bei lateralen Beschleunigungssensoren (bzw. x-/y-Sensoren), also Sensoren mit Detektionsrichtung parallel zur Substratoberfläche des MEMS-Chips, TGO-Effekte auftreten.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sensorsystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystems bereitzustellen, mit denen die Performance eines Beschleunigungssensors, insbesondere eine Offsetstabilität des Beschleunigungssensors, effizient verbessert werden kann.
Das erfindungsgemäße Sensorsystem gemäß dem Hauptanspruch hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass mithilfe eines Sensors ein durch einen Temperaturgradienten induzierter Offset eines Signals eines Beschleunigungssensors korrigiert werden kann. Hierdurch wird eine kosteneffiziente und hochwertige Offsetkorrektur für den Beschleunigungssensor möglich, die in vorteilhafter Weise ohne umfangreiche zusätzliche technologische oder fertigungstechnische Implikationen erreicht werden kann. Erfindungsgemäß ist es somit möglich, parasitäre TGO-Effekte in einem Beschleunigungssensor innerhalb eines Sensorsystem, beispielsweise einer IMU (Inertial Measurement Unit), die einen Sensor und einen mindestens einachsigen Beschleunigungssensor umfasst, effizient zu korrigieren.
Die Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindungsmeldung sind auf z-Beschleunigungssensoren, aber auch auf laterale Beschleunigungssensoren oder auf kombinierte Beschleunigungssensoren, mit einer Detektionsachse in z-Richtung und mindestens einer lateralen Detektionsachse, anwendbar.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass ASIC-Auswertechips bzw. ASIC-Strukturen von Inertialsensoren integrierte Temperatursensoren aufweisen können, um beispielsweise Offset- und/oder Sensitivitätsfehler über die Temperatur korrigieren zu können. Beispielsweise können solche Temperatursensoren verwendet werden, um die mit steigender Temperatur resultierende leichte Zunahme der Empfindlichkeit von MEMS-Beschleunigungssensoren aufgrund der Erweichung der Silizium-Federn (der Temperaturkoeffizient des E-Moduls von Silizium liegt im Bereich von 60 bis 70 ppm/K) zu kompensieren. Mit einem im ASIC integrierten Temperatursensor alleine kann jedoch kein Temperaturgradient ermittelt werden, um den TGO des Beschleunigungssensors zu kompensieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist hingegen die Korrektur bzw. Kompensation eines durch einen Temperaturgradienten induzierten Offsets eines Signals eines Beschleunigungssensors möglich. Hierfür werden erfindungsgemäß eine oder mehrere temperaturabhängige Größen und/oder Eigenschaften eines Sensors ermittelt. Mithilfe der einen oder der mehreren ermittelten temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften des Sensors wird ein durch den Temperaturgradienten induzierter Offset des Signals des Beschleunigungssensors korrigiert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
Dadurch, dass gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Chip-Anordnung eine MEMS-Chip-Anordnung umfasst, wobei die MEMS-Chip-Anordnung mindestens einen den Beschleunigungssensor aufweisenden MEMS-Chip umfasst, ist es vorteilhafterweise möglich, die Temperatur in der MEMS-Funktionsschicht des Beschleunigungssensors abzuschätzen, insbesondere mithilfe des Sensors. Der Sensor ist dabei vorzugsweise ebenfalls Teil der MEMS-Chip-Anordnung. Es ist denkbar, dass der Sensor im gleichen MEMS-Chip ausgebildet ist wie der Beschleunigungssensor. In diesem Fall ist es denkbar, dass die MEMS-Chip-Anordnung nur einen Chip umfasst, den gemeinsamen MEMS-Chip. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Sensor in einem weiteren MEMS-Chip der MEMS-Anordnung ausgebildet ist, so dass die MEMS-Chip-Anordnung mindestens zwei Chips, den MEMS-Chip und den weiteren MEMS-Chip umfasst.
Dadurch, dass gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der durch den Temperaturgradienten induzierte Offset des Signals des Beschleunigungssensors durch einen Temperaturgradienten in eine senkrechte Richtung, senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des den Beschleunigungssensor aufweisenden MEMS-Chips, bedingt ist, wobei bevorzugt der den Beschleunigungssensor aufweisende MEMS-Chip den Temperaturgradienten in die senkrechte Richtung aufweist, besonders bevorzugt zwischen einem Substrat und einer Kappe des MEMS-Chips, ist es möglich, TGO-Effekte, die durch vertikale Temperaturgradienten verursacht sind, zu korrigieren bzw. zu kompensieren.
Dadurch, dass gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Chip-Anordnung eine ASIC-Struktur umfasst, wobei bevorzugt die MEMS-Chip-Anordnung und die ASIC-Struktur in die senkrechte Richtung versetzt angeordnet sind, wobei die Prozessorschaltung derart ausgebildet ist, dass der durch den Temperaturgradienten induzierte Offset des Signals des Beschleunigungssensors derart korrigiert wird,

-- dass mithilfe der einen oder der mehreren ermittelten temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften des Sensors eine Temperaturdifferenz zwischen der ASIC-Struktur und dem Sensor ermittelt und/oder abgeschätzt wird, und
-- dass der durch den Temperaturgradienten induzierte Offset des Signals des Beschleunigungssensors mithilfe der ermittelten und/oder abgeschätzten Temperaturdifferenz korrigiert wird, ist es möglich, dass über die ermittelten temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften des Sensors eine Temperatur des Sensors bzw. eine Temperatur einer Funktionsschicht des Sensors bestimmt wird, die mit einer ASIC-Temperatur vergleichen wird. Die ASIC-Struktur ist dabei vorzugsweise zumindest in die senkrechte Richtung, also vertikal, von der MEMS-Chip-Anordnung und somit dem Sensor und dem Beschleunigungssensor versetzt. Somit kann eine Temperaturdifferenz zwischen der MEMS-Chip-Anordnung und der ASIC-Struktur ermittelt werden. Hieraus kann ein Temperaturgradient in die senkrechte Richtung, der im MEMS-Chip vorliegt, abgeschätzt werden.

Dadurch, dass gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die ASIC-Struktur einen integrierten Temperatursensor aufweist oder der ASIC-Struktur ein Temperatursensor zugeordnet ist, wobei der Temperatursensor derart konfiguriert ist, dass mithilfe des Temperatursensors eine Temperatur der ASIC-Struktur ermittelt wird, wobei die Prozessorschaltung derart konfiguriert ist, dass die Temperaturdifferenz zwischen der ASIC-Struktur und dem Sensor mithilfe der einen oder der mehreren ermittelten temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften des Sensors und zusätzlich mithilfe der ermittelten Temperatur der ASIC-Struktur ermittelt und/oder abgeschätzt wird, ist es möglich, dass die Temperatur der ASIC-Struktur über einen Temperatursensor gemessen bzw. bestimmt werden kann. Diese gemessene Temperatur der ASIC-Struktur kann dann gemeinsam mit der Temperatur des Sensors, die über die eine oder die mehreren temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften des Sensors ermittelt werden kann, verwendet werden, um die Temperaturdifferenz zwischen der ASIC-Struktur und dem Sensor zu ermitteln. Die so ermittelte Temperaturdifferenz kann dann zur Kompensation des durch den Temperaturgradienten induzierten Offsets des Beschleunigungssensors verwendet werden.
Dadurch, dass gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Prozessorschaltung derart ausgebildet ist, dass der durch den Temperaturgradienten induzierte Offset des Signals des Beschleunigungssensors mithilfe des folgenden Zusammenhangs korrigiert wird: ${Offset}_{korrigiert} = {Offset}_{gemessen} - {const}_{TGO} * dT,$

wobei Offset_korrigiert der korrigierte Offset des Signals des Beschleunigungssensors ist,
wobei Offset_gemessen ein gemessener Offset des Signals des Beschleunigungssensors ist,
wobei const_TGO ein konstanter Faktor ist,
wobei dT die Temperaturdifferenz zwischen der ASIC-Struktur und dem Sensor ist,

_TGO

Dadurch, dass gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Signal des Beschleunigungssensors ein Signal einer ersten Achse des Beschleunigungssensors ist, wobei der Beschleunigungssensor mindestens eine zweite Achse aufweist, wobei die Prozessorschaltung derart konfiguriert ist, dass mithilfe der einen oder der mehreren ermittelten temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften des Sensors ein durch einen Temperaturgradienten induzierter Offset eines weiteren Signals der zweiten Achse des Beschleunigungssensors korrigiert wird, ist es möglich, TGO-Effekte für einen mehrachsigen Beschleunigungssensor zu korrigieren. Auf entsprechende Weise kann auch ein durch den Temperaturgradienten induzierter Offset für eine dritte Achse des Beschleunigungssensors korrigiert werden.
Dadurch, dass gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Sensor ein Drehratensensor ist, ist es vorteilhafterweise möglich, die Korrekturmethoden gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für ein Sensorsystem zu verwenden, das einen Beschleunigungssensor und einen Drehratensensor umfasst. Es können somit lokale Temperaturgradienten innerhalb eines kombinierten Drehraten- und Beschleunigungssensors durch temperaturabhängige Größen und/oder Eigenschaften des Drehratensensors abgeschätzt werden und die daraus gewonnene Information zur Korrektur des Offsetsignals des Beschleunigungssensors verwendet werden. Der Drehratensensor kann eine oder mehrere Detektionsachsen aufweisen.
Im Allgemeinen verursacht ein Temperaturgradient innerhalb des MEMS-Chips, in dem der Drehratensensor angeordnet ist, in dem Drehratensensor keine signifikanten Signaländerungen, weder bezüglich Sensitivität noch bezüglich Offset oder Rauschen. In einer IMU (Inertial Measurement Unit), in der ein Beschleunigungssensor und ein Drehratensensor im gleichen Gehäuse angeordnet sind, sind demnach nur die Beschleunigungskanäle durch den Temperaturgradienten beeinflusst. Auch aus diesem Grund, kann der Drehratensensor besonders vorteilhaft verwendet werden, um die Temperatur der MEMS-Funktionsschicht zu ermitteln.
Dadurch, dass gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die eine oder die mehreren temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften eine oder mehrere der folgenden Größen und/oder Eigenschaften umfassen:

-- eine Antriebsfrequenz des Drehratensensors,
-- eine Antriebsgüte einer Antriebsschwingung des Drehratensensors,
-- eine zum Erhalten einer festen Schwingamplitude einer Antriebsschwingung des Drehratensensors erforderliche Antriebsspannung,
-- eine Quadratur des Drehratensensors, ist es vorteilhafterweise möglich, temperaturabhängige Größen und/oder Eigenschaften des Drehratensensors zu verwenden, mithilfe derer eine Temperatur in einer Funktionsschicht des Drehratensensors selbst gemessen werden kann und die in vielen Fällen ohnehin ausgelesen werden bzw. zumindest ohne größeren Aufwand ausgelesen werden können. Es werden daher in besonders vorteilhafter Weise keine zusätzlichen technischen Vorkehrungen (beispielsweise zusätzliche Bonddrähte und/oder zusätzliche analoge Auswerteschaltungen) benötigt.

Dadurch, dass gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Prozessorschaltung einen Mikrokontroller umfasst oder als Mikrokontroller ausgebildet ist, ist es möglich, eine vorteilhafte Prozessorschaltung zu implementieren, die das Auslesen der Signale und die Signalkorrektur des Offsets des Signals des Beschleunigungssensors durchführen kann.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

-- wobei in einem Ermittlungsschritt eine oder mehrere temperaturabhängige Größen und/oder Eigenschaften des Sensors ermittelt werden, und
-- wobei in einem Korrekturschritt mithilfe der einen oder der mehreren ermittelten temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften des Sensors ein durch einen Temperaturgradienten induzierter Offset eines Signals des Beschleunigungssensors korrigiert wird.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, insbesondere des Verfahrens, ist es möglich, dass die Chip-Anordnung eine ASIC-Struktur umfasst, wobei die ASIC-Struktur einen integrierten Temperatursensor aufweist oder wobei der ASIC-Struktur ein Temperatursensor zugeordnet ist,

-- wobei in einem ASIC-Temperatur-Ermittlungsschritt mithilfe des Temperatursensors eine Temperatur der ASIC-Struktur ermittelt wird,
-- wobei in einem Temperaturdifferenz-Ermittlungsschritt mithilfe der Prozessorschaltung eine Temperaturdifferenz zwischen der ASIC-Struktur und dem Sensor mithilfe der einen oder der mehreren ermittelten temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften des Sensors und mithilfe der ermittelten Temperatur der ASIC-Struktur ermittelt und/oder abgeschätzt wird,
-- wobei in dem Korrekturschritt mithilfe der Prozessorschaltung die Korrektur des durch den Temperaturgradienten induzierten Offsets des Signals des Beschleunigungssensors in Abhängigkeit der im Temperaturdifferenz-Ermittlungsschritt ermittelten und/oder abgeschätzten Temperaturdifferenz durchgeführt wird, ist es vorteilhafterweise möglich, eine effiziente Korrektur des durch den Temperaturgradienten induzierten Offsets des Signals eines Beschleunigungssensors zu implementieren. Bei dem Sensor handelt es sich dabei vorzugsweise um einen Drehratensensor.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere möglich, dass durch die temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften des Drehratensensors die Temperatur in der MEMS-Funktionsschicht des Drehratensensors ermittelt werden kann. Die temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften (bzw. Parameter) des Drehratensensors können von der Prozessorschaltung, vorzugsweise von dem Mikrocontroller, ausgelesen werden. Zusätzlich kann von der Prozessorschaltung die ASIC-Temperatur ausgewertet werden. Stimmen beide Temperaturen überein, wie es im thermischen Gleichgewicht zwischen ASIC- und MEMS-Chip der Fall ist, werden die Signale des Beschleunigungssensors unverändert ausgegeben und insbesondere nicht korrigiert. Beim Vorhandensein eines Temperaturunterschieds zwischen ASIC-Struktur und Drehratensensor wird hingegen über die Prozessorschaltung der Temperaturgradient innerhalb des MEMS-Chips abgeschätzt, und die Offsetsignale der Beschleunigungssensorkanäle werden mit einer geeigneten Korrektur ausgegeben, die die TGO-bedingten Fehlersignale gerade ausgleicht. Die temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften des Drehratensensors können insbesondere die Antriebsfrequenz des Drehratensensors, und/oder die Antriebsgüte des Drehratensensors, und/oder
die zum Erhalt einer festen Schwingamplitude erforderliche Antriebsspannung des Drehratensensors, und/oder die Quadratur des Drehratensensors (insbesondere wenn die Quadratur des Drehratensensors temperaturabhängig ist) sein
Für das Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystems können dabei die Vorteile und Ausgestaltungen Anwendung finden, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Sensorsystem oder im Zusammenhang mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensorsystems beschrieben worden sind.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Wärmequelle, die einen Temperaturgradienten verursacht;
2a und 2b zeigen schematische Darstellungen von Chip-Anordnungen gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt schematisch ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt schematisch eine Ermittlung einer Temperaturdifferenz gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5a, 5b und 5c zeigen schematische Darstellungen eines Sensorsystems gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
In 1 ist eine schematische Darstellung einer Wärmequelle 103 gezeigt, die einen Temperaturgradienten in einem Sensor bzw. einer Chip-Anordnung 100 verursachen kann. Die Chip-Anordnung 100 befindet sich in der Nähe der Wärmequelle 103, beispielsweise in der Nähe eines Applikationsprozessors 103 auf der Leiterplatte 104 (printed circuit board, PCB) eines Smartphones. Je nach relativer Position der Chip-Anordnung 100 in Bezug auf die Wärmequelle 103 wird sich ein vertikaler oder lateraler Temperaturgradient oder auch oder eine Kombination davon im Sensormodul ausbilden. Beispielsweise ergibt sich für den Fall, dass die Chip-Anordnung 100 an einer ersten Position 101 gemäß 1 angeordnet ist, ein vertikaler Temperaturgradient innerhalb des MEMS-Chips 100, symbolisiert durch den Blockpfeil 101'. Für den Fall, dass die Chip-Anordnung 100 an einer zweiten Position 102 gemäß 1 angeordnet ist, ergibt sich ein lateraler Temperaturgradient innerhalb des MEMS-Chips 100, symbolisiert durch den Blockpfeil 102'. Hierbei ist mit der Chip-Anordnung 100 der Gesamtsensor bzw. die Gesamtsensoren inklusive MEMS-Chip, Auswerte-ASIC und Umverpackung, beispielsweise LGA-Substrat und Moldmasse, gemeint. Somit bildet sich auch im MEMS-Chip 13, der den Beschleunigungssensor 11 aufweist, und der Teil der Chip-Anordnung 100 ist, ein Temperaturgradient aus. Die Temperaturen einer beweglichen Struktur des Beschleunigungssensors (beispielsweise einer Wippenstruktur) und des Substrats 13' des MEMS-Chips 13 sind demnach nicht im thermischen Gleichgewicht. Das Substrat 13' mit den Bodenelektroden kann beispielsweise etwas wärmer sein als die bewegliche Struktur des Beschleunigungssensors 11. Durch die thermischen Gradienten werden Bewegungen der Gasteilchen in der Sensorkaverne induziert, deren Stöße mit der beweglichen Sensorstruktur zu messbaren parasitären Auslenkungen der beweglichen Sensorstruktur (beispielsweise der Wippe) und somit zu Offsetsignalen führen können.
In 2a ist eine schematische Darstellung einer Chip-Anordnung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. 2a zeigt hierbei eine MEMS-Chip-Anordnung 10 eines als Drehratensensor 12' ausgebildeten Sensors 12 und eines Beschleunigungssensors 11. Der Drehratensensor 12' und der Beschleunigungssensor 11 sind hierbei auf dem gleichen MEMS-Chip 13 angeordnet. Die Chip-Anordnung 1 bzw. die MEMS-Chip-Anordnung 10 umfasst also nur einen einzigen MEMS-Chip 13, der wiederum die Sensoren 11, 12' aufweist. Der MEMS-Chip 13 umfasst ein Substrat 13' und eine Kappe 13", mit deren Hilfe Kavernen für die Sensoren 11, 12' ausgebildet sind. Der MEMS-Chip 13 ist mechanisch, beispielsweise über einen Kleber, und elektrisch, beispielsweise über im Bild nicht dargestellte Bonddrähte oder alternativ Lötbälle, mit einer Auswerte-ASIC-Struktur 20 verbunden. Die ASIC-Struktur 20 ist in eine senkrechte Richtung 200, senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene 210 des MEMS-Chips 13 (bzw. senkrecht zu einer Substratebene), unterhalb des MEMS-Chips 13 angeordnet. Die ASIC-Struktur 20 ist über eine weitere Kleberschicht 22 mechanisch an das Substrat 21 des LGA-Gehäuses angebunden. MEMS-Chip 13 und ASIC-Struktur 20 werden zum mechanischen Schutz mit einer Moldmasse 25 vergossen. Über Lötkontakte 26 des LGA-Substrats 21 sind die Sensoren 11, 12' mechanisch und elektrisch mit der Leiterplatte 204 verbunden. Die ASIC-Struktur 20 umfasst einen integrierten Temperatursensor 20', mit dem eine Temperatur der ASIC-Struktur 20 ermittelt bzw. gemessen werden kann.
In 2b ist eine schematische Darstellung einer Chip-Anordnung 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die weitere Ausführungsform gemäß 2b unterscheidet sich von der in 2a gezeigten Ausführungsform dadurch, dass der als Drehratensensor 12' ausgebildete Sensor 12 und der Beschleunigungssensor 11 in jeweils eigenen MEMS-Chips 13, 14 angeordnet sind. Die Chip-Anordnung 1 umfasst somit eine MEMS-Chip-Anordnung 10, die einen MEMS-Chip 13 mit dem Beschleunigungssensor 11 und einen weiteren MEMS-Chip 14 mit dem Drehratensensor 12' aufweist. Die Chip-Anordnung 1 bzw. die MEMS-Chip-Anordnung 10 umfasst somit zwei separate MEMS-Chips 13, 14, die benachbart zueinander angeordnet sind. Die beiden MEMS-Chips 13, 14 sind gemeinsam mit der Moldmasse 25 vergossen.
In 3 ist schematisch ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, mit dem es möglich ist, den TGO des Beschleunigungssensors 11 zu kompensieren bzw. zu korrigieren.
In einem ASIC-Temperatur-Ermittlungsschritt 301 wird mithilfe des Temperatursensors 20' eine Temperatur der ASIC-Struktur 20 ermittelt und von einer Prozessorschaltung 40 (beispielsweise einem Mikrocontroller) ausgelesen.
In einem Ermittlungsschritt 302, vor, während und/oder nach dem ASIC-Temperatur-Ermittlungsschritt 301, werden eine oder mehrere temperaturabhängige Größen und/oder Eigenschaften des Drehratensensors 12' ermittelt bzw. von der Prozessorschaltung 40 ausgelesen. Bei der einen oder den mehreren temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften kann es sich beispielsweise um eine Antriebsfrequenz des Drehratensensors 12' handeln. Das folgende Ausführungsbeispiel wird anhand der Antriebsfrequenz des Drehratensensors 12' erläutert. Es ist jedoch alternativ oder zusätzlich auch die Verwendung anderer temperaturabhängiger Größen und/oder Eigenschaften des Drehratensensors 12' möglich.
Aus der Antriebsfrequenz des Drehratensensors 12' ermittelt die Prozessorschaltung 40 in einem Temperaturdifferenz-Ermittlungsschritt 303 mithilfe eines hinterlegten Algorithmus die lokale Temperatur im Bereich der MEMS-Funktionsschicht des Drehratensensors 12' bzw. die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der MEMS-Funktionsschicht (T_MEMS) des Drehratensensors 12' und der Temperatur der ASIC-Struktur (T_ASIC).
Die entsprechende Berechnung kann beispielsweise wie folgt aussehen: ${dT=T}_{M E M S} - T_{A S I C} = \frac{Freq (T + dT) - Freq (T)}{\frac{dFreq (T)}{dT}} .$
Hierbei ist:

- Freq(T+dT) die aktuell von der Prozessorschaltung 40 ausgelesene Antriebsfrequenz,
- Freq(T) die Antriebsfrequenz, die der Drehratensensor 12' im thermischen Gleichgewicht (ASIC-Temperatur = MEMS-Temperatur) bei Temperatur T hat, und
- dFreq(T)/dT die Temperaturabhängigkeit der Antriebsfrequenz im thermischen Gleichgewicht. Diese ist bei einem Silizium-basierten MEMS-Drehratensensor 12' dominant über die oben genannte Temperaturabhängigkeit des Elastizitätskoeffizienten, E, von Silizium bestimmt und liegt daher (wegen des Zusammenhangs Freq ~ E^0.5) im Bereich von -30 bis 35 ppm/K.

Aufgrund der Anordnung des Drehratensensors 12' und des Beschleunigungssensors 11 auf dem gleichen MEMS-Chip 13 oder auf verschiedenen MEMS-Chips 13, 14 der gleichen MEMS-Chip-Anordnung 10 weist die MEMS-Funktionsschicht des Beschleunigungssensors 11 eine ähnliche Temperatur auf wie die MEMS-Funktionsschicht des Drehratensensors 12', so dass aus der ermittelten lokalen Temperatur des Drehratensensors 12' auch auf die lokale Temperatur des Beschleunigungssensors 11 zurückgeschlossen werden kann.
In einem Korrekturschritt 304 wird nun in der Prozessorschaltung 40 aus der ermittelten Temperaturdifferenz dT bzw. dem ermittelten Temperaturunterschied zwischen dem Drehratensensor 12' und der ASIC-Struktur 20 ein korrigierter Offset des Beschleunigungssensors 11 berechnet, bevorzugt eine bezüglich der ermittelten Temperaturdifferenz proportionale Korrektur gemäß ${Offset}_{korrigiert, i} = {Offset}_{gemessen, i} - {const}_{TGO, i} * dT,$

wobei Offset_korrigiert,i der korrigierte Offset des Signals des Beschleunigungssensors ist,
wobei Offset_gemessen,i ein gemessener Offset des Signals des Beschleunigungssensors ist,
wobei const_TGO,i ein insbesondere sensortyp- und/oder sensorkanalspezifischer konstanter Faktor ist,
wobei dT die Temperaturdifferenz T_MEMS - T_ASIC zwischen der ASIC-Struktur 20 und dem Drehratensensor 12' ist. Der Faktor const_TGO,i kann in einer Qualifikationsphase und/oder Hochlaufphase des Sensorsystems bestimmt werden. Der Index i in obiger Formel bezeichnet die möglichen Detektionsachsen bzw. Sensierrichtungen x, y, z. Jeder Kanal des Beschleunigungssensors 11 benötigt im Allgemeinen einen eigenen Korrekturkoeffizienten.

Die Schritte 301, 302, 303, 304 können vorzugsweise durch bzw. mithilfe einer als Mikrocontroller ausgebildeten Prozessorschaltung 40 durchgeführt werden.
In 4 ist eine Ermittlung einer Temperaturdifferenz dT zwischen dem Drehratensensor 12' und der ASIC-Struktur 20 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung graphisch dargestellt. Auf der x-Achse ist dabei die Temperatur der ASIC-Struktur und auf der y-Achse ist die Antriebsfrequenz des Drehratensensors 12' aufgetragen. Im thermischen Gleichgewicht (Drehratensensor 12' und ASIC-Struktur 20 weisen eine identische Temperatur auf) folgt die Antriebsfrequenz des Drehratensensors 12' der Kennlinie 401. Wird für die Temperatur der ASIC-Struktur der Wert T₁ gemessen, so müsste die Antriebsfrequenz des Drehratensensors 12' somit beim Punkt 411 liegen. Wird nun tatsächlich eine höhere Antriebsfrequenz des Drehratensensors 12' am Punkt 412 gemessen/ermittelt, so deutet dies darauf hin, dass die lokale Temperatur in der MEMS-Funktionsschicht des Drehratensensors 12' niedriger ist als der gemessene Temperaturwert T₁ der ASIC-Struktur. Im thermischen Gleichgewicht zwischen MEMS und ASIC würde sich die gemessene Antriebsfrequenz bei einer niedrigeren ASIC-Temperatur T₂ einstellen (Punkt 413 auf der Kennlinie 401). Die Temperaturdifferenz dT = T₂ - T₁ entspricht somit der Temperaturdifferenz zwischen MEMS-Funktionsschicht des Drehratensensors 12' und der ASIC-Struktur 20 und ist aufgrund der vertikal (also in die senkrechte Richtung 200) gestapelten Anordnung von ASIC-Struktur 20 und MEMS-Chip-Anordnung 10 auch ein Maß für den lokalen Temperaturgradienten innerhalb des den Beschleunigungssensor 11 aufweisenden MEMS-Chips 13, welcher für die Größe der parasitären TGO-Effekte verantwortlich ist.
Idealerweise ist es denkbar, dass die Korrekturkoeffizienten bzw. Faktoren im Verlauf der Massenfertigung für alle Exemplare des gleichen Sensors bzw. Sensortyps identisch sind. Ändern sich allerdings grundlegende Eigenschaften im Aufbau des Sensors, welche Einfluss auf die Temperaturverteilung im Sensor haben können, z. B. die Dicken der ASIC-Struktur 20, des MEMS-Substrats oder der Moldmasse oberhalb des MEMS-Chips 13, 14, ist eine Neubestimmung der Korrekturkoeffizienten im Allgemeinen nötig oder zumindest vorteilhaft.
Zur präzisen direkten Messung der Antriebsfrequenz des Drehratensensors kann es vorteilhaft sein, dass die Prozessorschaltung 40 bzw. der Mikrocontroller neben ASIC-internen Größen zusätzlich noch Signale eines externen Taktgebers, beispielsweise eines frequenzstabilisierten Oszillators abgreift und mit dem ASIC-internen Signal vergleicht. Ein solcher Oszillator wäre typischerweise nicht im Sensormodul selbst integriert.
Im Zuge der 3 und 4 wurde eine Ausführungsform des Verfahrens beschrieben, bei der als temperaturabhängige Größe bzw. Eigenschaft des Drehratensensors 12' die Antriebsfrequenz des Drehratensensors 12' verwendet wurde. Es sind jedoch alternativ oder zusätzlich zur Antriebsfrequenz auch andere Größen eines Sensors 12 bzw. eines Drehratensensors 12' verwendbar. Alternative Größen bzw. Eigenschaften des Drehratensensors 12' zur Bestimmung der lokalen MEMS-Temperatur können beispielsweise die Antriebsgüte bzw. Antriebsspannung des Drehratensensors 12' sein. In einer abgeschlossenen Kaverne variiert die Güte eines mechanischen Resonators (also auch speziell eines Drehratensensors 12') proportional zu 1/Wurzel(T) mit der Temperatur T. Die Antriebsspannung des Sensors wird bei Temperaturänderungen im Allgemeinen so nachgeführt, dass die Schwingamplitude konstant bleibt, damit die mechanische und elektrische Empfindlichkeit des Sensors unverändert bleibt. Die Antriebsspannung variiert in diesem Fall gemäß T^0.25, da die Antriebskraft proportional zum Quadrat der Antriebsspannung ist. Durch eine präzise Messung der erforderlichen Antriebsspannung kann daher ebenfalls auf die lokale Temperatur der MEMS-Funktionsschicht des Sensors zurückgeschlossen werden. Bei manchen Drehratensensoren variiert die Quadratur (ein um 90° zum Nutzsignal phasenverschobenes Störsignal) mit der Temperatur. Ist der Zusammenhang zwischen Quadratur und Temperatur bekannt, kann auch aus der Messung der Quadratur (oder der zur Kompensation der Quadratur erforderlichen Spannungen oder Signale) auf die lokale Temperatur des Drehratensensors 12' zurückgeschlossen werden.
Bei Verwendung anderer Messgrößen als der Antriebsfrequenz werden die obigen Formeln entsprechend angepasst und andere oder neue Korrekturkoeffizienten bzw. Faktoren typspezifisch ermittelt.
Somit kann ein Sensorsystem, umfassend eine Chip-Anordnung 1 realisiert werden, wobei die Chip-Anordnung 1 einen Sensor 12 und einen Beschleunigungssensor 11 aufweist, wobei das Sensorsystem eine Prozessorschaltung 40 aufweist, so dass die Prozessorschaltung 40 derart konfiguriert ist, dass:

-- eine oder mehrere temperaturabhängige Größen und/oder Eigenschaften des Sensors 12 ermittelt werden, und
-- mithilfe der einen oder der mehreren ermittelten temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften des Sensors 12 ein durch einen Temperaturgradienten induzierter Offset eines Signals des Beschleunigungssensors 11 korrigiert wird.

In den 5a, 5b und 5c sind schematische Darstellungen eines Sensorsystems 1 gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung jeweils in einer Aufsicht auf die Haupterstreckungsebene 210 gezeigt. Die Prozessorschaltung 40 ist dabei jeweils als Mikrocontroller ausgebildet.
In 5a befindet sich der Mikrocontroller zur Datenkorrektur außerhalb der Chip-Anordnung 1, die die MEMS-Chip-Anordnung 10 mit dem Sensor 12 und dem Beschleunigungssensor 11 umfasst. Der Mikrocontroller ist als getrenntes Bauelement 500 auf der Applikationsleiterplatte 30 montiert. Bei dem getrennten Bauelement 500, also der Prozessorschaltung 40, kann es sich beispielsweise um den Applikationsprozessor eines Smartphones handeln.
In 5b befindet sich der Mikrocontroller zur Datenkorrektur gemeinsam mit dem Sensor 12 (bzw. Drehratensensor 12') und dem Beschleunigungssensor 11 im selben Sensormodul. Insbesondere kann der Mikrocontroller in der ASIC-Struktur 20 bzw. dem ASIC-Auswertechip integriert sein oder mit der ASIC-Struktur 20 verbunden sein. Das Sensormodul enthielte dann beispielsweise drei Chips, 13, 14, 20.
In 5c ist eine weitere alternative Anordnung dargestellt. Der Mikrocontroller ist als eigener Chip 520 getrennt von der ASIC-Struktur 20 bzw. dem ASIC Auswertechip in das gleiche Sensormodul integriert. Das Sensormodul enthält dann vier Chips 13, 14, 20, 520. Alternativ zu den in den 5b und 5c gezeigten Beispielen ist es jeweils auch möglich, den Beschleunigungssensor 11 und den Sensor 12 auf einem gemeinsamen MEMS-Chip 13 zu integrieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0244581 A1 [0002]
EP 0773443 B1 [0002]
DE 102009000167 A1 [0003]
US 20190100426 A1 [0005]
US 20200039818 A1 [0007]

Claims

Sensorsystem, umfassend eine Chip-Anordnung (1), wobei die Chip-Anordnung (1) einen Sensor (12) und einen Beschleunigungssensor (11) aufweist, wobei das Sensorsystem eine Prozessorschaltung (40) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessorschaltung (40) derart konfiguriert ist, dass: -- eine oder mehrere temperaturabhängige Größen und/oder Eigenschaften des Sensors (12) ermittelt werden, und -- mithilfe der einen oder der mehreren ermittelten temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften des Sensors (12) ein durch einen Temperaturgradienten induzierter Offset eines Signals des Beschleunigungssensors (11) korrigiert wird.
Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Chip-Anordnung (1) eine MEMS-Chip-Anordnung (10) umfasst, wobei die MEMS-Chip-Anordnung (10) mindestens einen den Beschleunigungssensor (11) aufweisenden MEMS-Chip (13) umfasst.
Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch den Temperaturgradienten induzierte Offset des Signals des Beschleunigungssensors (11) durch einen Temperaturgradienten in eine senkrechte Richtung (200), senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene (210) des den Beschleunigungssensor (11) aufweisenden MEMS-Chips (13), bedingt ist, wobei bevorzugt der den Beschleunigungssensor (11) aufweisende MEMS-Chip (13) den Temperaturgradienten in die senkrechte Richtung (200) aufweist, besonders bevorzugt zwischen einem Substrat (13') und einer Kappe (13") des MEMS-Chips (13).
Sensorsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Chip-Anordnung (1) eine ASIC-Struktur (20) umfasst, wobei bevorzugt die MEMS-Chip-Anordnung (1) und die ASIC-Struktur (20) in die senkrechte Richtung (200) versetzt angeordnet sind, wobei die Prozessorschaltung (40) derart ausgebildet ist, dass der durch den Temperaturgradienten induzierte Offset des Signals des Beschleunigungssensors (11) derart korrigiert wird, -- dass mithilfe der einen oder der mehreren ermittelten temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften des Sensors (12) eine Temperaturdifferenz zwischen der ASIC-Struktur (20) und dem Sensor (12) ermittelt und/oder abgeschätzt wird, und -- dass der durch den Temperaturgradienten induzierte Offset des Signals des Beschleunigungssensors (11) mithilfe der ermittelten und/oder abgeschätzten Temperaturdifferenz korrigiert wird.
Sensorsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ASIC-Struktur (20) einen integrierten Temperatursensor (20') aufweist oder dass der ASIC-Struktur (20) ein Temperatursensor (20') zugeordnet ist, wobei der Temperatursensor (20') derart konfiguriert ist, dass mithilfe des Temperatursensors (20') eine Temperatur der ASIC-Struktur (20) ermittelt wird, wobei die Prozessorschaltung derart konfiguriert ist, dass die Temperaturdifferenz zwischen der ASIC-Struktur (20) und dem Sensor (12) mithilfe der einen oder der mehreren ermittelten temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften des Sensors (12) und zusätzlich mithilfe der ermittelten Temperatur der ASIC-Struktur (20) ermittelt und/oder abgeschätzt wird.
Sensorsystem nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessorschaltung (40) derart ausgebildet ist, dass der durch den Temperaturgradienten induzierte Offset des Signals des Beschleunigungssensors (11) mithilfe des folgenden Zusammenhangs korrigiert wird: ${Offset}_{korrigiert} = {Offset}_{gemessen} - {const}_{TGO} * dT,$
wobei Offset_korrigiert der korrigierte Offset des Signals des Beschleunigungssensors ist, wobei Offset_gemessen ein gemessener Offset des Signals des Beschleunigungssensors ist, wobei const_TGO ein konstanter Faktor ist, wobei dT die Temperaturdifferenz zwischen der ASIC-Struktur (20) und dem Sensor (12) ist, wobei const_TGO insbesondere ein sensortyp- und/oder sensorkanalspezifischer Faktor ist, wobei const_TGO bevorzugt in einer Qualifikationsphase und/oder Hochlaufphase des Sensorsystems ermittelbar ist.
Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal des Beschleunigungssensors (11) ein Signal einer ersten Achse des Beschleunigungssensors (11) ist, wobei der Beschleunigungssensor (11) mindestens eine zweite Achse aufweist, wobei die Prozessorschaltung (40) derart konfiguriert ist, dass mithilfe der einen oder der mehreren ermittelten temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften des Sensors (12) ein durch einen Temperaturgradienten induzierter Offset eines weiteren Signals der zweiten Achse des Beschleunigungssensors (11) korrigiert wird.
Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (12) ein Drehratensensor (12') ist.
Sensorsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften eine oder mehrere der folgenden Größen und/oder Eigenschaften umfassen: -- eine Antriebsfrequenz des Drehratensensors (12'), -- eine Antriebsgüte einer Antriebsschwingung des Drehratensensors (12'), -- eine zum Erhalten einer festen Schwingamplitude einer Antriebsschwingung des Drehratensensors (12') erforderliche Antriebsspannung, -- eine Quadratur des Drehratensensors (12').
Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessorschaltung (40) einen Mikrokontroller umfasst oder als Mikrokontroller ausgebildet ist.
Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, -- wobei in einem Ermittlungsschritt (302) eine oder mehrere temperaturabhängige Größen und/oder Eigenschaften des Sensors (12) ermittelt werden, und -- wobei in einem Korrekturschritt (304) mithilfe der einen oder der mehreren ermittelten temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften des Sensors (12) ein durch einen Temperaturgradienten induzierter Offset eines Signals des Beschleunigungssensors (11) korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Chip-Anordnung (1) eine ASIC-Struktur (20) umfasst, wobei die ASIC-Struktur (20) einen integrierten Temperatursensor (20') aufweist oder wobei der ASIC-Struktur (20) ein Temperatursensor (29') zugeordnet ist, -- wobei in einem ASIC-Temperatur-Ermittlungsschritt (301) mithilfe des Temperatursensors (20') eine Temperatur der ASIC-Struktur (20) ermittelt wird, -- wobei in einem Temperaturdifferenz-Ermittlungsschritt (303) mithilfe der Prozessorschaltung (40) eine Temperaturdifferenz zwischen der ASIC-Struktur (20) und dem Sensor (12) mithilfe der einen oder der mehreren ermittelten temperaturabhängigen Größen und/oder Eigenschaften des Sensors (12) und mithilfe der ermittelten Temperatur der ASIC-Struktur (20) ermittelt und/oder abgeschätzt wird, -- wobei in dem Korrekturschritt (304) mithilfe der Prozessorschaltung (40) die Korrektur des durch den Temperaturgradienten induzierten Offsets des Signals des Beschleunigungssensors (11) in Abhängigkeit der im Temperaturdifferenz-Ermittlungsschritt (303) ermittelten und/oder abgeschätzten Temperaturdifferenz durchgeführt wird.