TW201140062A - Method for adjusting acceleration sensor and acceleration sensor - Google Patents

Description

201140062 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於申請專利範圍第1項的引文的一種用於將 加速度感測器調準（Abgleich，英：adjust)的方法。 先前技術 4種方法係一般周知者。舉例而言，在文獻US 5 6 1 8 989A發表了—種電容式加速度感測器，它具有一個可動的 、J 震夤 1 塊（seismischq Masse ,英：seismic mass)，其中 該測震質量塊可受一加速度偏移（auslenken，英：〇砲“）， 且該感測器有至少一可動的電極，它相對於至少一固定電 極认成*7動的方式，且,與後者構成至少一測量電容，其中 至少設有另-固定電極、其中將—電壓施到此另一電極， :-力量施到該測震質量塊。此另一電極用於使加速感測 器作-自身測試，纟中在自身測試時，測震質量塊相對於 基材的偏移並非到用加速度力量達成，而係利用此另一電 極與測震質量塊之間的靜電交暂作用模擬測震質量塊相對 於基材的偏移。用此方式’可將加速度感測器作測試或調 準（Abgieici〇，而不需有實際的加速度力量存在。 【發明内容】 與此先前技術相較’依本發明申#〃 甲。月專利範圍的調準一 加速度感測器的方法以及本發明納4 4… 、 令月的加速度感測器有一優 點·該加速度感測益的調準作案·5Γ雜σσ 果了簡早且廉價得多。特別 201140062 疋相較於先前技術’不需附加的結構以將加速度感測器調 準’且不需附加的端子墊片（Anschlufipad )以和該附加的 構W接觸’因此在本發明的方法可有利地節省晶圓面積及 成本。在本發明的方法中可有利地只使用一些電極將加速 度感測器調準，它們係在二軸式及/或多軸式加速度感測 态的場合已有之。這些優點用以下4式達成：該測震質量 塊的第一偏移（Auslenkung，英：〇ffset)利用第一電極和 卜的第電極產生。此第一電極和另外的第一電極（測 ^質夏塊的#纟電極設在它們4間）$ _種第一差分電容 :“的P刀°亥差分電容裝置用於在加速度感測器的操 、式中將測震質虿塊垂直於第一方向相對於基材的加速 度作微分方式分析。要甚&筮^ 要產生第一偏移，係將該第一電極和 二=第-電極共同切換到一大致相同的電位。如此使 替作用 於與該第—電極和另外的第—電極的靜電交 =用’故沿第-方向受到-偏移力1。在此，該對立電 疋被拉入」第一電極與另外的第一 間* p弓4 m J乐 m極之間的中 a’進去’因此該測震質量塊沿該第 —雷托Z , 電極及另外的第 電極方向相對於基材運動，此 償，它# # ξ,ι β s Μ π用第一補償電壓補 “施到该另外的第二及另外 另外的第-雷;J ± 四電極。在此，該 W弟一電極為该加速度感測器 電容驴罟沾一加\ 布一側上的一第二差分 裝置的一。[W刀，該側有「另外的 電極」，直中扃兮2 第一電極」及「第二 八中在忒另外的第二電極與 有該測震質量垅& #+ A f y第一電極之間又設 J辰負里塊的對立電極，且該 速度感測器的操作模式中# π 〜为電容裝置在加 式中係s又成將測震質量塊沿第一方向 4 201140062 2或反平行的加速度作微分方式分析。類似地’該另外 =電極特別是-第四差分電容裝置的一部分，它係設 立側上且同樣地用於將測震質量塊之平行於第一方向 和與之反平行的加速度作微分方式分析。在此，第二及第 四方向宜垂直於第-方向朝向，此時第一偏移使得該另外 的第一電極與相關的對.立電極之間的距離或該另外的第四 電極與相關的對立電極之間的距離感變大或變小，這種變 大/變小係利用施到另外的第二電極及另外的第四電極上 的第一補償電壓作補償，因此第一補償電壓的量係可用於 將加速度感測器調準。這種調準作業宜在該加速度感測器 操作時，在使用位置時及/或在建入地點實施。如不用此 方式本發明的方法也可在該加速度感測器製造之時或製 造之後實施。該加速度感測器宜用於在一汽車的安全系統 及/或舒適系統（Komfortsystem)中操作，其中該加速度 特宜包含一種雙軸式加速度感測器，具有只有一個測震質 I塊以核出二種相正交的加速度〔例如用於坡道停住 (hill-hold)功能的汽車縱軸和一 ESp系統的橫軸〕。此加 速度感測器特別包含一微機械式加速度感測器。此基材宜 包含一半導體基材，且特宜包含一矽基材。 本發明的有利的其他設計和進一步特點可由申請專利 範圍附屬項申及配合圖式的說明看出。 依一較佳的進一步特點，該加速度感測器之一與該第 一側對立的第三側上具有固定在基材上的第三電極和其他 第三電極，其十在該第三電極與其他的第三電極之間設有 201140062 該測震質量塊的對立㈣’且其中該加速度感測另外的第 二側上有第二電極而在第四側有第四電極，其中在一第三 步驟將-大致相同的第二激發電壓施加到該第三電極及另 外的第三電極以激發該測震質量塊甲一第三方塊作一第二 ▲ ,、中在一第四步驟中，藉著施加—第二補償電壓到 該第二電極和第四電極而將該第二偏移作補償。此第三方 :特别和第—方向反向平行（反平行），目此可有利地沿 =[方向平行及反平行的二個方向將該加速度感測器 1°亥加速度感測器宜可有利地設計成對稱，使得沿第 —方向的調準可取代沿第三方向的調準。 依另一車交佳的進一步特‘點，在該「第二電極」和「另 =第二電極」之間設有該測震質*塊的對立電極，其中 和第五步驟將一大致相同的第三激發電壓施到該第二極 口另外的第二電極以激發該測震質量塊沿一第二方向作一 偏移其中在—第六步驟藉著施_第三補償電壓到該 償？ f |極和另外的第三電極以將該第三偏移作補 式、1 S向特別垂直於第—方向，因此可用有利的方 ^ 彳向以及垂直於第-方向將加速感測器作調準。 依另較佳的進一步特點，在該「第 外的第四雷朽 /帛四電極」和「另 在—電極」之間設有該測震質量塊的對立電極，其中 電極i s t驟中將—大致相同的第四激發電壓施到該第四 σ另外的第四電極以激發該質量 第四偏銘，甘山 貝里塊化—第四方向作— 第— ’、在一第八步驟藉著施一第四補償電壓到該 極和第三電極將該第四偏移作補償。此第四方向特 201140062 別疋對第二方向成反平行，因此可用有利的方式垂直於第 方向及對第二方向平,行及反平行將該加速度感測器作調 準。 本發明的另一標的為一種用於將一加速度感測調準的 > ’其中，該加速度感測器在其一與第一側對立的第三 側上具有固定在基材上的「第三電極」和「另外的第三電 極」，其中該加速度感測器另外在該第二側上有第二電極 而在第四側上有第四.電極，其中在該「第二電極」與「另 外的第二電極」之間以及在該「第三電極」與「另外的第 三電極」之間以及在該.「第四電極」與「另外的第四電極」 之間設有該測震質量塊對立電極，其中該加速度感測器有 固疋在基材上的平面電極，該平面電極大致平行於基材 的一主延伸平面延伸，且垂直於該主延伸平面與該測震質 量塊至少部分地重疊，以在—第九步驟中將―大致相同 的第五激發電壓施到該第一電極、該另外的第一電極、該 電極及該另外的第三電極，以激發該測震質量塊^ 第五方向作-第五偏移，其中在—第十步料著施加 五補償電壓到該平面雷搞I y & /卞甸電極將S亥第五偏移作補償。因此可用 有利的方式將加速度感測器相對於垂直於主延伸平面的第 方向D周準#中相較於先前技術，不需附加的構造。因 ^發明的方法可用有利的方式使用於「平面内」（m咖〇 L平面二」—叫感測器。在此，該加速度感測器 Γ設計成使第五偏移利用第—電極、另外的第-電極、 第三電極、另外的第三電極的上側和下側Μ對稱而產 201140062 生，因此當施加第五激發電壓時’有一靜電差分力量作用 到負量塊朝向基材方向或由基材離開。該平面電極宜設成 垂直於在基材與測震質量塊之間的主延伸平面。如不用此 方式’該平面電極可包含一扁平的「蓋電極j Deckeiektr〇de) 及/或加速度感測器可包含另一平面電極，呈扁平蓋電極 形式，使該測震質量塊設成垂直於蓋電極與基材間的主延 伸平面。 依另一較佳的進一步特點，在^九步驟更將第五激發 電壓施加到該第二電極，另外的第二電極、第四電極及另 外的第四電極’因此可用有利的方式造成一均勻的第五偏 移，因此，舉例而言’可有效避免力矩發生。 依另一較佳的進一步特點，在第:;一第十一步驟將第一 激發電壓用該第一補償電壓作補償.，及，或將該第二激發 電壓用該第二補償電壓作補償，及/或將該第三激發電壓 用該第三補償電壓作補、賞，及/或蔣該第四激發電壓用气 第四補償電壓作㈣，及/或將該第五激發電壓用該第= 補償電壓作補償。因此可用有利方式將該加速度感測器相 對於第-方向、第二方肖 '第三方向、第四方向、 第五方向的靈敏度量化，以將該加速度感測器的第—方 :、第一方向、第三方肖、第四方向及，或第五方向作調 本發明另-標的為-種加速度感測器，其係 (k〇nflguneren)成用於實施前述的方法者。 本發明的實施例示於2 貝η下於圖式中並在以下的說明中詳細敛 201140062 述。 【實施方式】 因此 在不同的圖中，相同的邻八 w 刀都用相同圖號表示 般只說明一次。 圖1中顯不依本發明望一皆 弟 貫施例的一加速度成測5| (11),其中該加速度感測器ΠΠ1古 35 U1)具有—個有一主延伸平面 (100)的基材（12)及一測震質晉换 辰貧里塊（13)。測震質量塊（13)具有 一大致長方形的構造，平行於 、伸平面（1 00) ’有四個側： 一第一側（10)、一 第二側（20)、_ 、) 第二側（30)及一第四側 (40)。對立電極（14)由測震質量塊（13)的第一、第二、第二 第四側⑽(20)⑽(40)突出，與測震質量塊〇3)牢接。^第 -側⑽上’對立電極（14)與第一電極⑴和另外的第一電極 0’)構成-第-差分電容裝置’其中經常有一對立電極⑽ 設在-第-電極⑴和-另外的第一電極（1，）之間。因此，測 震質量塊（13)如相對於基材⑽沿—垂直於主延伸平面（ 的第二方向（120)運動，則會造成對立電極（14)與第—電極 之間的距離變小，而造成對立電極（14)與另外的第—電極（1，） 之間的距離變大。這種距離的變化作微分式分析，並 、 檢出加速度感測器（1 1)相對於第二方向的加速度。與第—2 分電容裝置相似者’該加速度感測器（11}的第二側（2 一第一差分電容裝置’第三側（30)上有一笸=i、 步二差分電容妒 置’第四側（40)上有一第四差分電容裝置。坌= 、 币二差分電容裝 置同樣地用於檢出加速度感測器（11)相對於楚_ 士 、承一万向（亦即 201140062 對第=方向（120)平行或反平行）的上速度，而該第二及第 四差分電容裝置用於檢出加速度感測器⑴）相對於一個和 第二方向Π20)垂直及和主延伸平面,（1〇〇)平行的第一方向 〇1〇)〔亦即對第二方向（120)平行或皮平行〕的加速度。在 以下利用目1㈣依本發明第__實施例的本發明的方法， 其中在-第一步驟，先將一相同之第一激發電屡施到該第 一電極（1)和另外的第一電極（1，）以激發測震質量塊⑺沿第 方向（110)作第一偏移。如此，相關的對立 電交替作用被拉人第-電極⑴和另外的第— 中間空間。同時在第二步驟’這種第一偏移藉施一第一補 :電壓到該另外的第二電極(2，)及另外的第四電極(4，)補 償。因此將第一激發電壓和所需之第一補償電壓作比較， 可得到加速度感測器（11)相對於沿第一方向（110)的偏移的 靈敏度的值。類似地，在一第三步驟，將一大致相同的第 二激發電壓施到該第三差分電容裝置.的第三電極（3)及另外 的第二電極（3)以激發測震質量塊（3)沿一第三方向（13〇)的 一第二偏移，其中在一第四步驟，將第二偏移藉著施一第 二補償電壓到第二電極（2)及第四電極（4)作補償，且其中將 第二激發電壓與所需之第二補償電壓作比較，得到該加速 度感測器（11)相對於第三方向（13〇)的偏移的靈敏度的值。此 外在一第五步驟中，將一大致相同的第三激發電壓施到該 第一差为電谷裝置的第二電極（2)和另外的第二電極（2，）以 激發該測震質量塊（1 3)沿一第二方向（120)作一第三偏移，其 中在一第六步驟，將第三偏移藉著施加一第三補償電壓到 10 201140062 °亥另外的第-電極(1’)及另外的第三電極(3，)而作補償。此 外在第七步驟，將一大致相同的第四激發電壓施到第四 差，，容裝置的第四貪極（4)及另外的第四電極（4，）以將測 震質—量塊（3)沿-第四方向（14())激發出—第四偏移，其中在 第八步驟將第四偏移藉著施一第四補償電壓到第一電極 ⑴及第二電極(3)而補償。由第三或第四激發電壓及所需之 第三：償電壓或第四褂償電壓之間作比較，得到該加速度 感測益（11)相冑於第三方向（13〇)或第四方向4〇)的偏移的 靈敏度的值。目此依本:發明第一實施例的本發明的方法可 相對於第一方向贫_七人/ , 门（110)、〈苐一方向（120)、第三方向（13〇)及第 四方向（14 0)作調準。 一圖2"員示依本發明一第二實施例的一加速度感測器 (11)匕大致和圖i所示之加速度感測器⑴）相同，其中該加 速度感測器⑴）有-與基材（12)牢接的平面電極（15)。它垂 直於基材(12)設置，亦即沿一第五方向(15〇)設在基材⑽ 與測震質量塊(13)之間：在一第九步驟〔它特別是依圖】所 述之第、y驟實;〕將一大致相同的第五激發電壓施到該 第一電極⑴、另外的第-電極(η、第二電極⑺、另外的 第二電極（2,)、第三電極⑴、另外的第三電極（3，）、第四電 極⑷、另外的第四電極（4，)以將測震質量塊沿第五方向（15〇) ’發出帛五偏移，其义中在一第十一步驟將第五偏移藉施 加-第五補償電壓到平面電極〇5)而補償。因此加速度感測 益⑼相對於第五方向（15〇)作了調準。如不用此方式，加速 度感測器（11)可包含$ —伞％货4 j j匕3另千面電極（15，），呈一扁平蓋電極形 201140062 式’因此測震質量塊（13)沿第五方向（150)設在基材（12)與另 —平面電極（15)之間，且因此可沿第五方向呈反平行的方式 作調準。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明一第一實施例的一加速度感測器， 圖2係本發明一第二實施例的一，加速度感測器。 【主要元件符號說明】 (1) 第一電極 (2) 第二電極 (3) 第三電極 (4) 第四電極 (1，） 另外的第一電極 (2，） 另外的第二電極 (35) 另外的第三電極 (4，） 另外的第四電極 (10) 〔測震質量塊（13 )的〕 第一側 (20) 〔測震質量塊（1 3)的〕 第二側 (30) 〔測震質量塊（13)的〕 第三側 (40) 〔測震質量塊（13)的〕 第四側 01) 加速度感測器 (12) 基材 (13) 測震質量塊 12 201140062 (14) 對 立 電 極 (15) 平 面 電 極 (100) 主 延 伸 平 (110) ( 和 主 延 伸 (120) C 和 主 延 伸 (130) ( 和 主 延 伸 (140) [ 和 主 延 伸 (150) C 和 主 延 伸 平面（100)平行的〕 平面（100)垂直的〕 平面（100)平行的〕 平面（100)垂直的〕 平面（100)平行的〕 第一方向 第二方向 第三方向 第四方向 第五方向 13

Claims (1)

1. 201140062 七、申請專利範圍： 1. 一種用於將一加速度感測器調準的方法，該加速度感 測器（11)有一基材（12)和一測震質量塊（13)，其中該加速度 感測器（11)的第一側（10)具有固定在基材（12)上的第一電極 (1)及另外的第一電極（1，），其中在該第一電極（1)和另一第 一電極（1 ’）之間設有測震質量塊（13)的對立電極句，其中 該加速度感測器（1丨）的一第二側（2〇)上有另外的第二電極 (2 )，而在其與第二側（2〇)對立的第四側（4〇)上有另外的第 四電極（4’），其特徵在： 在一第一步驟中將一股大致相同的第一激發電壓施加 到該第一電極（1)及另外的第一電極以激發該測震質量 塊（U)沿-第—方向⑴G)作—第—偏移，其中在—第二步驟 中藉著施一第一補償電壓到該另外的第二電極（2，）和另外 的第四電極（4，）將該第一偏移作補償。 2.如申請專利範圍第1項之方法，其中： 該加速度感測器（1 1)之一與該第一側（1〇)對立的第三側 (30)上具有固定在基材（12)上的第三電極和其他第三電 極（3，），丨中在該第三電極（3)與其他“三電極（3，）之^設 ㈣測震質量塊（13)的對立電極（14)，且其中該加速度感二 益⑴另外的第二側（20)上有第二電極⑺而在第四側⑽）有 第四電極（4)，其中在-第三步驟將—大致相同的第二激發 電壓施加到該第三電極(3)及另外的第三電極(3，)以激發該 測震質量塊（13)沿-第三方塊作—第二偏移，其中在—第四 步驟中，藉著施加-第二補償電壓到該第二電極(2)和第四 201140062 電極（4)而將該第二偏移作補償。 3.如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中： 在該第二電極（2)和另外的第二電極（2，）之間設有該測 震質量塊（13)的對立電極（14)，其中在一第五步驟將一大致 相同的第三激發電壓施到該第二電極（2)和另外的第二電極 (2，）以激發該測震質量塊（13)沿一第二方向（12〇)作一第三 偏移’其中在一第六步驟藉著施一第三補償電壓到該另外 的第-電極〇’)和另外的第三電極(3，)以將該第三偏移作補 償。 4. 如申請專利範圍第丨或第2項之方法，其中： 在該第四電極⑷和另外的第四電極（4，）之間設有該測 震質量塊（13)的對立電極（14)，其中在—第七步驟中將一大 致相同的第四激發電壓施到該第四電極⑷和另外的第四電 極以激發該質量塊⑽沿-第四方向⑽）作一第四偏移，其 中在-第八步驟藉著施一第四補償電壓到該第一電極⑴和 第二電極（3)將該第四偏移作補償。 5. 一種用於將-加速度感測器調準的方法，1特徵在. 該加速度感測器⑴）在其—與第—側⑽對立的第三側 =上具有固定在基材⑽上的第三電極(3)和另外的二 二3二=“速度感測器(1)另外在該第二側(2°)上有 ，)上有第四電極(4)，“在該第 7電極⑺與另外的第二電極(2，)之間以及在該 與另外的第三電極(3’)之間 ：“） 第四雷炻^，、 你"乐四電極（4)與另外的 °()之間設有該測震質量塊叫的對立電極（14)， 15 201140062

   塊沿第五方向（1 5 0 )作一第五偏移 施加一第五補償電壓到該平面電極（15)將該第五偏移作補 第三電極（3.，）’以激發該測震質量 第五偏移，其中在一第十步驟藉著 6·如申請專利範圍第5項之方法.，其中： 極（4，）。 在第九步驟更將該第五激發電壓施加到該第二電極 (2)、另外的第二電極（2’）、第四電極（4)、及另外的第四電 7.如申請專利範圍第5或第6項f之方法，其中： 在一第十一步驟， 將該第一激發電壓用該第一補償電壓作補償， 及/或將該第二激發電壓用該第,二補償電壓作補償， 及/或將該第三激發電壓用該第三補償電壓作補償， 及/或將該第四激發電壓用該第四補償電壓作補償， 及/或將該第五激發電壓用該第五補償電壓作補償。 8.—種加速度感測器（11) 請專利範圍任一項的方法者。 其係組構成用於實施前述申