DE29622968U1 - Mikromechanischer Beschleunigungssensor - Google Patents

Description

Mikromechanischer Beschleunigungssensor Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Beschleunigungssensor und insbesondere auf einen mikromechanischen Beschleunigungssensor.

Die elektrische Erfassung von Beschleunigungen kann grundsätzlich kontinuierlich oder binär, beispielsweise schaltend, erfolgen. Mit feinwerktechnischen Verfahren lassen sich binäre Detektoren deutlich wirtschaftlicher realisieren als kontinuierliche Detektoren. Es ist eine Vielzahl solcher binärer Detektoren bekannt.

Diese bekannten schaltenden Beschleunigungsdetektoren bestehen aus einer seismischen Masse, die gegenüber den beschleunigten Schaltkontakten beweglich gelagert ist. Diese Lagerung kann beispielsweise aus einem elastischen Federelement bestehen, das bei einer Beschleunigung, die auf dasselbe wirkt, ausgelenkt wird und einen Schalter schließt, wodurch eine Beschleunigung angezeigt wird. Ein alternativer Beschleunigungssensor weist ein Gleitlager auf, bei dem sich die seismische Masse frei verschieben und/oder drehen kann. Ein derartiger Beschleunigungsschalter ist bei SCHMIDT Airbag Sicherheitsschalter, St. Georgen: Schmidt Feintechnik GmbH, 1992, Firmenschrift BS1200.DTP/0292, offenbart. Ein alternativer bekannter Beschleunigungssensor verwendet eine leitfähige Flüssigkeit, beispielsweise Quecksilber, als seismische Masse.

Seit einigen Jahren werden zur Herstellung von Beschleunigungsdetektoren ferner Verfahren der Mikrotechnik eingesetzt. Bei diesen Verfahren werden typischerweise komplette Scheiben aus einem Halbleitermaterial, aus Glas oder Keramik durch eine Schichtabscheidung oder ätztechnisch bearbeitet, miteinander zu Mehrscheibenaufbauten verbunden und schließ-

lieh in einzelne Elemente zerteilt. Aus Handhabungsgründen werden daher im allgemeinen zusammenhängende Scheiben bevorzugt, während die zeitaufwendige Montage von Einzelteilen vermieden wird.

Mikromechanische Beschleunigungsdetektoren bestehen typischerweise aus einem Grundkörper, aus dem ein oder mehrere Federelemente ohne Fügevorgänge ätztechnisch herausgearbeitet werden. Das Federelement kann die seismische Masse direkt enthalten. Alternativ kann dieselbe mittels eines geeigneten Verfahrens, beispielsweise einer Schichtabscheidung, auf alle Bauteile einer Scheibe, die eine Vielzahl solcher Federelemente aufweist, parallel aufgebracht werden. Es sind beispielsweise mikromechanische Mehrfach-Beschleunigungsschalter bekannt, die eine Mehrzahl geätzter Federelemente aufweisen, die bei unterschiedlichen Beschleunigungen ansprechen.

Die Minimierung der Bauteilkosten erzwingt die Minimierung aller Strukturabmessungen von mikromechanischen Beschleunigungsdetektoren. Dies führt zu einer erhöhten Steifigkeit des oder der Federelemente und damit zu geringen Verschiebungen der seismischen Masse und folglich zu einem geringen Detektorsignal. Da mittels geeigneter elektronischer Ausleseverfahren, beispielsweise der Messung des Dehnungszustands der Feder über Piezowiderstände oder der kapazitiven Messung der Verschiebung der seismischen Masse, auch kleinste Verschiebungen kontinuierlich detektiert werden können, werden in mikromechanischen Beschleunigungsdetektoren derzeit nahezu ausschließlich derartige Ausleseverfahren verwendet. Der erhöhte elektronische Aufwand, der bei derartigen Ausleseverfahren anfällt, wird teilweise durch verminderte Bauteilabmessungen und eine dadurch erhöhte Ausbeute pro Scheibe, oder Wafer, ausgeglichen.

Der typische Meßbereich der oben genannten Sensoren liegt in einem Bereich zwischen einem und mehreren hundert g. Solche Sensoren sind zu Preisen zwischen 10 bis 100 DM pro Detektor

kommerziell erhältlich. Dieser Aufwand ist für einfache Ansprüche, bei denen die Wahl zwischen einem binären, feinwerktechnischen und einem mikrotechnischen oder mikromechanischen Detektor besteht, um mindestens eine Größenordnung zu hoch.

Eine Alternative sind schaltende, federnde Elemente in einem mikromechanischen Beschleunigungsschalter. Diese konnten sich jedoch bislang nicht durchsetzen, da ein Schaltvorgang einen bedeutend höheren Schaltweg, im Bereich mehrerer Mikrometer, erfordert, und ferner eine gewisse Schließ- und Trenn-Kraft der Kontakte zusätzlich zu der Federkraft, die zur Auslenkung des Federelements benötigt wird, erforderlich ist. Die zur Erhöhung der Empfindlichkeit notwendige Auslegung entsprechend weicher Federn macht jedoch Bauteilabmessungen notwendig, die ebenfalls zu deutlich höheren Kosten als bei einer feinwerktechnischen Fertigung führen.

Bekannte mikromechanische Beschleunigungsdetektoren sind beispielsweise bei Robinson, C; Warner, R.; Blomguist, T.: PROBLEMS ENCOUNTERED IN THE DEVELOPMENT OF A MICROSCALE G-SWITCH USING THREE DESIGN APPROACHES, in: Transducers '87: The 4th International Conference on Solid-state Sensors and Actuators, Digest of Technical Papers, Tokyo, JP, (1987), offenbart.

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen kostengünstigen mikromechanischen Beschleunigungssensor mit einer gegenüber bekannten mikromechanischen Beschleunigungssensoren erhöhten Empfindlichkeit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch einen mikromechanischen Beschleunigungssensor gemäß Anspruch 1 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft einen mikromechanischen Beschleunigungssensor, bei dem in einem Hohlraum ein leitender Festkörper lose beweglich angeordnet ist, wobei an den

Wänden des Hohlraums zumindest zwei Kontakte angeordnet sind.

Der lose beweglich angeordnete, leitende Festkörper ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Kugel. Der Hohlraum ist vorzugsweise durch zwei Scheiben gebildet, wobei eine Hauptoberfläche der ersten Scheibe fest mit einer Hauptoberfläche der zweiten Scheibe verbunden ist, wobei der Hohlraum in der der zweiten Scheibe zugewandten Oberfläche der ersten Scheibe durch Ätzen gebildet ist.

Der mikromechanische Beschleunigungsdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung weist gegenüber bekannten, mikromechanischen Beschleunigungsdetektoren verringerte Bauteilabmessungen auf, da derselbe keine Federelemente aufweist. Die Verringerung der Bauteilabmessungen hat eine entsprechende Verringerung der Bauteilkosten zur Folge. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß mit derselben, verglichen mit bekannten mikromechanischen Sensoren, weitaus geringere Beschleunigungen erfaßt werden können. Je nach Einsatz des Sensors ist es möglich, zur Detektion geringer Beschleunigungen unter 1 g die Kugel auf der Grundplatte, d.h. der Oberfläche der zweiten Scheibe, rollen zu lassen, so daß die Gewichtskraft der Kugel als Kontaktkraft genutzt werden kann und die detektierte Beschleunigung allein die Kugel bewegt. Die Kontaktkraft ist damit von der Beschleunigung unabhängig. Die Trennkraft ist zwar von der Beschleunigung abhängig, wird jedoch aufgrund der Rollbewegung vergrößert .

Bekannte mikromechanische Beschleunigungssensoren, die ein oder mehrere Federelemente aufweisen, weisen einen eingeschränkten Winkelbereich auf, in dem dieselben Beschleunigungen erfassen können. Vor allem Beschleunigungen, die beispielsweise im Fall einer Zugfeder in einem bestimmten Winkelbereich um etwa die Längsachse der Feder angreifen, können mit derartigen Beschleunigungssensoren nicht erfaßt werden. Dieser Bereich wird unterer Totbereich genannt. Auf-

grund der Steifigkeit der Federelemente existiert . jedoch auch ein oberer Totbereich, der dem unteren Totbereich gegenüberliegt, und in dem der Detektor nicht anspricht. Bei dem erfindungsgemäßen Detektor tritt vorteilhafterweise keiner von beiden Totbereichen auf, da Kugelpositionen exakt auf der Bauteil-Mittelachse energetisch nicht bevorzugt sind. Durch eine entsprechende Ausgestaltung des Detektors, beispielsweise durch eine Einsenkung in der Oberfläche der zweiten Platte, auf der die Kugel rollt, im Bereich der Mittelachse, lassen sich jedoch Ruhepunkte mit einem definierten Schwellwert absichtlich realisieren.

Bei einem mikromechanischen Beschleunigungssensor gemäß der vorliegenden Erfindung muß folglich zur Erfassung einer Beschleunigung keine Federkraft eines fest angebrachten Federelements überwunden werden, wodurch kleinere Beschleunigungen als bei bekannten mikromechanischen Beschleunigungsdetektoren erfaßbar sind.

Bevorzugte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. IA eine Querschnittansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Beschleunigungssensors gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. IB eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' von Fig. IA;

Fig. 2A eine Querschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Beschleunigungssensors gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2B eine Schnittansicht entlang der Linie B-B' von

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Fig. 2 A;

Fig. 3 eine Querschnittansicht eines erfindungsgemäßen Beschleunigungssensors, der aus drei Schichten gebildet ist; und

Fig. 4 eine perspektivische Schnittansicht, die eine alternative Möglichkeit zum Kontaktieren von in einem Hohlraum angeordneten Kontakten zeigt.

Nachfolgend wird bezugnehmend auf die Fig. IA und IB ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Der Beschleunigungssensor gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist einen Hohlraum 10 auf, der durch zwei miteinander verbundene Scheiben 12 und 14 gebildet ist, wobei in die erste 12 der beiden Scheiben der Hohlraum 10 geätzt ist. Die erste Scheibe 12 besteht vorzugsweise aus einem Halbleitermaterial, beispielsweise Silizium. Die zweite Scheibe 14 besteht beispielsweise aus Glas, kann jedoch auch aus dem gleichen Material wie die erste Scheibe 12 oder einem beliebigen anderen Material bestehen. In dem Hohlraum 10 ist bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Kugel 16 aus einem leitfähigen Material frei beweglich als seismische Masse angeordnet .

An den Wänden des Hohlraums 10 sind mehrere, zumindest jedoch zwei Kontakte angeordnet. Der Ausdruck Wand, wie er hierin verwendet ist, schließt sowohl die Seitenwände des Hohlraums als auch die denselben nach unten und nach oben abschließenden Wände ein. An den Seitenwänden des Hohlraums ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Kontakt 18 angebracht. Ferner ist auf der Oberseite der zweiten Platte 14 ein Kontakt 20 angeordnet, auf dem die Kugel 16 rollt, wenn der Detektor in der Stellung ist, die in Fig. IA dargestellt ist. Ferner ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an der den Hohlraum 10 nach oben begrenzenden Fläche ein Kontakt 22 angeordnet. Der Kontakt 18 endet in einem

Ausläufer 24, der auf die der zweiten Platte 14 zugewandte Oberfläche der ersten Platte 12 verlängert ist. Der Kontakt 22 endet in einem Ausläufer 26, der ebenfalls auf die der zweiten Platte 14 zugewandten Oberfläche der ersten Platte 12 verlängert ist. Die Oberfläche der zweiten Platte 14 weist Verbindungsstrukturen zu metallisierten Bereichen (in den Zeichnungen nicht dargestellt) auf, die eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Ausläufern 24 und 26 und den metallisierten Bereichen ermöglichen. Dabei ist jeweils ein metallisierter Bereich auf der Oberfläche der zweiten Platte 14 mit einem der Kontakte 18, 20 und 22 elektrisch leitend verbunden.

Über den metallisierten Bereichen auf der Oberfläche der zweiten Platte 14 sind Durchkontaktxerungen 28, 30, 32 durch die erste Platte 12 vorgesehen, die bis zur der zweiten Platte 14 abgewandten Oberfläche der ersten Platte 12 reichen.

Zur Herstellung des oben beschriebenen Beschleunigungssensors wird zuerst der Hohlraum 10 in die erste Scheibe 12, die vorzugsweise aus Silizium besteht, geätzt. Dabei wird vorzugsweise eine Vielzahl derartiger Hohlräume in einen Siliziumwafer geätzt. Wie am besten in Fig. IA zu sehen ist, weist der Hohlraum bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen trapezförmigen Querschnitt auf. Die erste Platte 12 und die zweite Platte 14 werden nachfolgend derart verbunden, daß Durchbrüche in der ersten Platte 12 über metallisierten Bereichen auf der Oberfläche der zweiten Platte 14 zu liegen kommen. Diese Durchbrüche werden nachfolgend galvanisch bis zu der von der zweiten Platte 14 abgewandten Oberfläche der ersten Platte 12 aufgefüllt, um die Durchkontaktierungen 28, 30, 32 zu bilden.

Da für die oben genannte Galvanisierung eine leitende Verbindung zwischen allen Kontakten erforderlich ist, wird bei der Verbindung der Wafer, aus denen die späteren Beschleunigungssensoren gewonnen werden, ein schmaler metallisierter

Streifen entlang der Bauteilkanten der einzelnen Sensorelemente auf der zweiten Platte 14 vorgesehen. Dieser Streifen kann schmaler als das bei der Vereinzelung verwendete Sägeblatt sein, beispielsweise 30 &mgr;&pgr;&igr;, so daß diese Verbindung beim abschließenden Trennen der Bauteile entfernt wird. Die Verbindung zwischen den Ausläufern 24 und 26 und den zugehörigen Verbindungsstrukturen auf der Oberfläche der zweiten Platte 14 und die Verbindung zwischen den Durchkontaktierungen 28, 30 und 32 und den metallisierten Bereichen auf der Oberfläche der zweiten Platte 14 erfolgt durch Pressung. Ein elektrischer Anschluß an externe Schaltungen erfolgt vorteilhaft durch Löten oder Bonden auf der Oberfläche der Durchkontaktierungen 28, 30, 32, die durch das in die Durchbrüche eingebrachte Metall gebildet sind. Auf der der zweiten Platte 14 abgewandten Oberfläche der ersten Platte 12 können diese Durchkontaktierungen 28, 30, 32 gegebenenfalls mit einem dünnen Überzug aus Edelmetall versehen sein.

Vor dem Verbinden der zwei Wafer wird bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel in jeden Hohlraum 10, der in dem ersten Wafer gebildet ist, eine Kugel eingelegt. Der dabei entstehende Montageaufwand ist nicht sehr hoch, da die einzulegenden Kugeln nicht individuell eingesetzt werden müssen, sondern in einer größeren Menge über dem Wafer ausgeschüttet werden können und sich selbst in den geätzten Vertiefungen anordnen. Auf eine ähnliche Art und Weise, jedoch unter einem etwas höheren Aufwand, wurden früher Magnetkernspeicher montiert. Daraufhin wird eine Abdeckung, beispielsweise die Scheibe 14 auf die Hohlräume aufgebracht, derart, daß der Beschleunigungskörper in einem geschlossenen Hohlraum angeordnet ist. Nachfolgend wird der Wafer vereinzelt, um einzelne Beschleunigungssensoren zu erzeugen.

In den Fig. IA und IB ist die Kugel 16 in einer Ruhelage dargestellt. Die Kugel ist dabei nur mit dem Kontakt 20 auf der Unterseite des Hohlraums elektrisch leitend verbunden. Wirkt nun eine Beschleunigungskraft auf den dargestellten Beschleunigungssensor, bewegt sich die Kugel 16 je nach

Richtung der Beschleunigung in dem Hohlraum 10, beispielsweise in eine Stellung 34 oder in eine Stellung 36. Befindet sich die Kugel in der Stellung 34 oder 36, so schließt sie den auf der Innenseite des Hohlraums 10 angebrachten Kontakt 18 und den auf der Oberfläche der zweiten Platte 14 angebrachten Kontakt 20. Dieses Schließen der Kontakte und somit das Auftreten einer Beschleunigung kann über die Durchkontaktierungen erfaßt werden. Befindet sich der Sensor in einer um 180° gedrehten Lage, so ist die Kugel 16 von dem auf der zweiten Platte 14 angeordneten Kontakt 20 abgehoben und liegt stattdessen auf dem Kontakt 22 auf. Wird in dieser um 180° gedrehten Lage des Beschleunigungssensors eine Beschleunigungskraft auf denselben ausgeübt, so stellt die Kugel 16 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kontakt 22 und dem an der Seitenwand des Hohlraums 10 befindlichen Kontakt 18 her.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf den Seitenwänden des Hohlraums 10 nur ein Kontakt 18 dargestellt. Alternativ ist es möglich, daß auf den Seitenwänden des Hohlraums 10 mehrere voneinander isolierte Kontakte angeordnet sind. Beispielsweise könnte auf jeder der vier Seitenwände des Hohlraums 10 ein einzelner isolierter Kontakt angeordnet sein. Jeder dieser isolierten Kontakte müßte dann eine elektrische Verbindung zu einer externen Schaltung aufweisen, die beispielsweise durch Durchkontaktierungen, wie sie bezüglich der Fig. IA und IB erläutert wurden, eingerichtet sein könnten. Mittels derartiger, voneinander isolierter Kontakte auf den Seitenwänden des Hohlraums 10 wäre es mittels des erfindungsgemäßen Beschleunigungssensors ferner möglich, die Richtung einer Beschleunigung zu erfassen. Alternativ könnten auf der Grundfläche des Hohlraums 10, d.h. auf der der ersten Scheibe 12 zugewandten Oberfläche der zweiten Scheibe 14 mehrere voneinander isolierte Kontakte angeordnet sein, während auf der Seitenwand nur ein Kontakt angebracht ist.

In den Fig. 2A und 2B ist ein alternatives Ausführungsbei-

spiel eines Beschleunigungssensors gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Beschleunigungssensor ist wiederum aus zwei verbundenen Scheiben 52 und 54 gebildet. Die Scheiben können beispielsweise aus dem gleichen Material wie bei dem in den Fig. IA und IB dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen. Wiederum ist durch die beiden Scheiben 52 und 54 ein Hohlraum 55 gebildet. In dem Hohlraum ist als frei beweglicher seismischer Körper eine Pyramide 56, bei diesem Ausführungsbeispiel eine vierseitige Pyramide, angeordnet. Der Körper kann alternativ eine geeignete andere Form aufweisen.

Der Hohlraum 55 ist derart in die erste Scheibe 52 geätzt, daß er bei der in der Fig. 2A dargestellten Stellung des Beschleunigungssensors einen nach" unten spitz zulaufenden Querschnitt aufweist. Die den nach unten spitz zulaufenden Querschnitt bildenden Seitenflächen des Hohlraums schließen einen Winkel ein, der größer ist als der Winkel der Pyramidenspitze, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 60°. Dadurch ist gewährleistet, daß die Pyramide 56 in dem Hohlraum 55 frei beweglich ist, wenn sie auf die Art und Weise in dem Hohlraum gelagert ist, wie es in Fig. 2A dargestellt ist. Der Hohlraum ist in gleicher Weise wie der Hohlraum des Ausführungsbeispiels, das gemäß den Fig. IA und IB beschrieben wurde, mit einer Mehrzahl, zumindest aber zwei, Elektroden versehen. Bei einer anderen Ausgestaltung des frei beweglichen Körpers muß der Hohlraum stets eine solche Form aufweisen, daß der Körper in demselben frei beweglich bleibt.

Wirkt nun eine Beschleunigungskraft auf den in den Fig. 2A und 2B dargestellten Beschleunigungssensor gemäß der vorliegenden Erfindung, schwenkt sich die Pyramide 56 um die Spitze derselben, die in dem Hohlraum 55 in dem nach unten spitz zulaufenden Querschnitt aufliegt entsprechend der Richtung der Beschleunigung. Dadurch wird ein in dem PyramidenaufIagebereich angebrachter Kontakt mit einem an einer Seitenwand des Hohlraums 55 angebrachten Kontakt leitend verbunden. Al-

ternativ ist es möglich, daß der bewegliche Körper, 56, zwei an beliebigen anderen Stellen des Hohlraums, z.B. auf der der Scheibe 52 zugewandten Oberfläche der Scheibe 54 befindliche Kontakte elektrisch schließt.

Alternativ zu den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen könnte der in einem Hohlraum frei bewegliche leitende Körper aus einem beliebig geformten Körper bestehen, solange eine reibungsarme Bewegung des Körpers oder ein reibungsarmes Schwenken des Körpers um einen Punkt in dem Hohlraum gewährleistet ist. Beispielsweise könnte der Körper eine Walze sein.

Ferner kann der Beschleunigungssensor alternativ zu den verwendeten zwei Scheiben aus einer größeren Anzahl von Scheiben gebildet sein, beispielsweise drei, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Hierbei bilden zwei äußere Scheiben 102, 104 eine untere bzw. obere Abgrenzung des Hohlraums. In einer dritten Scheibe 106 ist eine die Scheibe 106 durchdringende Ausnehmung vorgesehen, die die Seitenwände des Hohlraums definiert. Die Scheiben können dabei mittels einer beliebigen Verbindungstechnik miteinander verbunden werden.

In Fig. 4 ist eine weitere Möglichkeit einer Verbindung der in dem Hohlraum befindlichen Kontakte mit externen Anschlüssen dargestellt. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, ist ein Kontakt 120 an der Grenzfläche der den Hohlraum definierenden Scheiben parallel zu der Grenzfläche zu einem exponierten Kontakt herausgeführt. In gleicher Weise ist ein auf den Seitenwänden des Hohlraums befindlicher Kontakt separat von dem anderen Kontakt parallel zu der Grenzfläche zu einem exponierten Kontakt herausgeführt.

Die vorliegende Erfindung schafft somit einen mikromechanischen Beschleunigungssensor, dessen aktives Element frei beweglich ist. Durch den erfindungsgemäßen mikromechanischen Detektor ist der Bedarf nach einem komplizierten elektronischen Ausleseverfahren und gleichzeitig auf ein die Abmes-

sungen erhöhendes Federelement beseitigt. Die Anordnung der zu schaltenden Kontakte ist vorzugsweise in einer Ebene parallel zu den zu detektierenden Beschleunigungen, wobei jedoch auch andere Winkel möglich sind. Mehrere derartige Schaltelemente können in einem gemeinsamen Aufbau angeordnet sein, um z.B. mehrere Schwellwerte der Beschleunigung zu detektieren. Um definierte Schwellwerte absichtlich zu realisieren, kann die Oberfläche des Hohlraums, auf der das aktive Element frei beweglich ist, mit Einsenkungen oder Erhöhungen versehen sein. Auf diese Weise ist es durch eine geeignete Formgebung der Oberflächen des Hohlraums auch möglich, zwei oder mehr Schwellwerte, bei deren Überschreiten ein Kontakt geöffnet oder geschlossen wird, zu realisieren.

Als eine günstige Möglichkeit zum Einlegen eines derartigen Beschleunigungskörpers, insbesondere eines nicht-kugelförmigen Beschleunigungskörpers ist es möglich, eine Trägerplatte, auf der eine Vielzahl der genannten Beschleunigungskörper an definierten Orten befestigt ist, beispielsweise einen bearbeiteten Siliziumwafer, in eine definierte Lage zu, beispielsweise in einem Siliziumwafer angeordneten, Vertiefungen zu bringen und die einzelnen Beschleunigungskörper durch Trennen von der Trägerplatte in die Hohlräume einzubringen.

Die vorliegende Erfindung schafft somit einen mikromechanischen Beschleunigungssensor, der in der Lage ist, verglichen mit bekannten mikromechanischen Beschleunigungssensoren kleine Beschleunigungen zu erfassen, da keine Federkraft durch die Beschleunigung überwunden werden muß.

Claims (13)

Schutzansprüche

1. Mikromechanischer Beschleunigungssensor mit
einem Hohlraum (10; 55);

mindestens zwei an den Wänden des Hohlraums (10; 55) angeordneten Kontakten (18, 20, 22); und

einem in dem Hohlraum (10; 55) lose beweglich angeordneten, leitenden Festkörper (16; 56).

2. Mikromechanischer Beschleunigungssensor gemäß Anspruch 1, bei dem der Körper eine Kugel (16) ist.

3. Mikromechanischer Beschleunigungssensor gemäß Anspruch 1, bei dem der Körper eine Walze ist.

4. Mikromechanischer Beschleunigungssensor gemäß Anspruch 1, bei dem der Körper eine Pyramide (56) ist.

5. Mikromechanischer Beschleunigungssensor gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der Hohlraum (10; 55) durch zwei Scheiben (12, 14; 52, 54) gebildet ist, wobei eine Hauptoberfläche der ersten Scheibe (12; 52) fest mit einer Hauptoberfläche der zweiten Scheibe (14; 54) verbunden ist, wobei der Hohlraum (10; 55) in der der zweiten Scheibe (14; 54) zugewandten Oberfläche der ersten Scheibe (12; 52) durch Ätzen gebildet ist.

6. Mikromechanischer Beschleunigungssensor gemäß Anspruch

5, bei dem der Hohlraum (10; 55) eine Mehrzahl von Seitenwänden, eine obere Wand und eine untere Wand aufweist.

7. Mikromechanischer Beschleunigungssensor gemäß Anspruch

6, bei dem an jeder der Seitenwände und an der oberen und/oder der unteren Wand des Hohlraums (10; 55) je-

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weils voneinander isolierte Kontakte (18, 20, 22) angebracht sind, um eine Beschleunigungserfassung in unterschiedliche Richtungen zu ermöglichen.

8. Mikromechanischer Beschleunigungssensor gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem die Kontakte (18, 20, 22) über Durchgangslöcher durch die erste Scheibe (12; 52) für eine elektrische Kontaktierung auf die der zweiten Scheibe (14; 54) abgewandte Oberfläche der ersten Scheibe (12; 52) herausgeführt sind.

9. Mikromechanischer Beschleunigungssensor gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem die Kontakte (120, 122) parallel zu der Grenzfläche der den Hohlraum bildenen Scheiben zu exponierten Kontakten herausgeführt sind.

10. Mikromechanischer Beschleunigungssensor gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, bei dem der Hohlraum (10) senkrecht zu den verbundenen Oberflächen der ersten und der zweiten Scheibe (12, 14) einen trapezförmigen Querschnitt aufweist, wobei die durch die längere Seite des trapezförmigen Querschnitts definierte Wand des Hohlraums (10) durch die Oberfläche der zweiten Scheibe (14) gebildet ist.

11. Mikromechanischer Beschleunigungssensor gemäß Anspruch 4, bei dem der lose beweglich angeordnete, leitende, pyramidenförmige Festkörper (56) mit einer Spitze desselben in einer durch den Hohlraum (55) gebildeten, nach unten spitz zulaufenden Ausnehmung gelagert ist.

12. Mikromechanischer Beschleunigungssensor gemäß einem der Ansprüche 5 bis 11, bei dem die erste Scheibe (12; 52) aus Silizium besteht.

13. Mikromechanischer Beschleunigungssensor gemäß einem der Ansprüche 5 bis 12, bei dem die zweite Scheibe (14; 54) aus Glas besteht.