TW201920903A - 微機械轉速感測器配置及相應的製造方法 - Google Patents

微機械轉速感測器配置及相應的製造方法 Download PDF

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尼歐斯 菲力克斯 庫曼
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Abstract

本發明係關於一種微機械轉速感測器配置及一種相應的製造方法。該微機械轉速感測器配置包含：第一轉速感測器裝置(100)，其可圍繞第一軸(z)旋轉振盪地驅動，以用於記錄圍繞第二軸(y)之第一外部轉速及圍繞第三軸(x)之第二外部轉速，該等第一、第二及第三軸(z、y、x)垂直於彼此地配置；及第二轉速感測器裝置(200；201；202)，其可沿著該第二軸(y)由驅動裝置(AT；AT'；AT")振盪地線性驅動，以用於記錄圍繞該第一軸(z)之第三外部轉速。該第二轉速感測器裝置(200；201；202)藉助於第一耦合裝置(S1、F5；S2、F6；SA、SB、F12)連接至該第一轉速感測器裝置(100)以用於藉由該驅動裝置(200；201；202)驅動該第一轉速感測器裝置(100)。

Description

微機械轉速感測器配置及相應的製造方法
本發明係關於一種微機械轉速感測器配置及一種相應的製造方法。
儘管可使用任何所希望的微機械組件，但將憑藉用於機動車輛之微機械轉速感測器配置來解釋本發明及其隱含之問題。
儘管使用三軸轉速感測器在消費型電子裝置領域中係習知的，但單軸轉速感測器典型地用於汽車應用。
對於較複雜汽車應用，例如用於自動駕駛或用於衛星輔助導航之慣性導航、基於攝影機或光達(LIDAR)之環境感測器之位置判定，或對於二輪應用，需要穩固的三軸轉速感測器。
DE 10 2010 062 095 A1及WO 96/39615揭示具有兩個轉子裝置之雙軸轉速感測器裝置，該兩個轉子裝置可圍繞第一軸反相振盪地驅動且可圍繞第二軸及第三軸反對稱地傾斜。
DE 10 2010 061 755 A1揭示一種轉速感測器，其具有第一科里奧利(Coriolis)元件、第二科里奧利元件、第三科里奧利元件及第四科里奧利元件，該第一科里奧利元件及該第四科里奧利元件在平行於第二軸之相同方向上 可驅動，該第二軸平行於主範圍平面延伸且垂直於第一軸，該第一科里奧利元件及該第二科里奧利元件在平行於第二軸之相對方向上可驅動，且該第一科里奧利元件及該第三科里奧利元件在平行於第二軸之相對方向上可驅動。
本發明提供一種如技術方案1之微機械轉速感測器配置及一種如技術方案15之方法之相應的製造。
相應的附屬申請專利範圍係關於較佳改進。
本發明之優點
本發明之隱含之概念為藉助於一共同驅動機構連接一單軸及一雙軸轉速感測器。所得三軸轉速感測器關於外部線性及旋轉加速度係穩固的，使得特別滿足了對汽車領域中之安全相關應用的要求。
根據本發明之具有用於全部三個量測軸之共同驅動機構的微機械轉速感測器配置相比於三個個別轉速感測器提供若干優點。由於僅存在一個驅動機構，故有可能節省驅動結構以及連接襯墊及感測器核心中之相關聯佈線。因此，亦可緊湊地建構ASIC，此係由於僅需要提供一個驅動控制迴路。避免各種轉速感測器之不同驅動頻率係特別有利的，使得可避免例如歸因於驅動力之寄生串擾引起的相互影響。此外，封裝更簡單，且藉由根據本發明之轉速感測器配置之設計，排除了個別轉速感測器相對於彼此之可能的誤調整。
可避免了擾動模式，擾動模式可以不同方式導致三軸轉速感測器之寄生信號且可例如歸因於藉助於外力(振動)之(諧振)激發或歸因於機構中之非線性串擾或系統之靜電而出現。另一方面，若使用三個相同的單軸轉速感測器，則所有轉速感測器皆具有相同擾動模式，歸因於製造處於不同頻率，使得在所關注頻率範圍內之擾動模式之數目總體上增至三倍。因此在多軸轉速 感測器中，藉由相同偵測結構分別對不止一個量測軸敏感地組態而仍有可能達成擾動模式減少。
根據一個較佳改進，可旋轉驅動之第一轉速感測器裝置包含第一轉子裝置及第二轉子裝置，該第一轉子裝置可圍繞第一軸振盪地驅動，且該第二轉子裝置可圍繞第一軸與該第一轉子裝置反相地振盪驅動。該第一轉子裝置可圍繞第二軸以第一外部轉速傾斜且圍繞第三軸(x)以第二外部轉速傾斜，該第二轉子裝置可圍繞第二軸以第一外部轉速傾斜且圍繞第三軸以第二外部轉速傾斜，其反平行於該第一轉子裝置。第一耦合裝置包含第一彈簧裝置，第一轉子裝置及第二轉子裝置藉由該第一彈簧裝置耦合，其方式為使得抑制圍繞第二軸之平行傾斜且啟用圍繞第二軸之反平行傾斜。此外提供：一第二耦合裝置，第一轉子裝置及第二轉子裝置藉助於該第二耦合裝置耦合，其方式為使得抑制圍繞第三軸之平行傾斜且啟用圍繞第三軸之反平行傾斜；一第一記錄裝置，其用於記錄第一及第二轉子裝置圍繞第二軸之反平行傾斜；及一第二記錄裝置，其用於記錄第一及第二轉子裝置圍繞第三軸之反平行傾斜。可穩固地製造此第一轉速感測器裝置。
根據另一較佳改進，可線性驅動之第二轉速感測器裝置包含具有第一框架及第二框架之框架裝置，該第二框架係由該第一框架至少部分地圍封，該第一框架可沿著第二軸振盪地驅動，且該第二框架可與該第一框架反相地沿著第二軸振盪地驅動，且該等第一及第二框架可沿著第三軸反相地圍繞第一軸以第三外部轉速振盪地偏轉。此外提供：一第三耦合裝置，第一框架及第二框架藉助於該第三耦合裝置耦合，其方式為使得抑制第一及第二框架沿著第三軸之同相偏轉且啟用第一及第二框架沿著第三軸之反相偏轉；及一第三記錄裝置，其用於記錄第一及第二框架沿著第三軸之反相偏轉。此第二轉速感測器裝置可良好耦合至第一轉速感測器裝置。
根據另一較佳改進，第一及第二框架藉助於第一耦合裝置連接至第一及第二轉子裝置，以用於第一及第二轉子裝置圍繞第一軸反相振盪地驅動。以此方式，可產生簡單的線性耦合。
根據另一較佳改進，該第二轉速感測器裝置包含用於驅動第一及第二框架之驅動框架裝置，該驅動框架裝置藉助於第四彈簧裝置連接至第一框架且連接至第二框架。以此方式，可使驅動區自偵測區有效地解耦。
根據另一較佳改進，驅動框架裝置藉助於第一耦合裝置連接至第一及第二轉子裝置，以用於第一及第二轉子裝置圍繞第一軸反相振盪地驅動。以此方式，亦使第一轉速感測器裝置自線性偵測移動解耦。
根據另一較佳改進，驅動框架裝置包含配置於第一框架之相對側上的第一驅動框架及第二驅動框架，且包含圍封第二框架且局部第一框架的第三驅動框架，該等第一及第二驅動框架藉助於第五彈簧裝置連接至該第三驅動框架。此允許第一及第二框架之對稱夾持。
根據另一較佳改進，驅動框架裝置包含以U形圍封第一框架及第二框架的第一驅動框架，且包含以叉形插入於第一框架與第二框架之間的第二驅動框架，該等第一及第二驅動框架藉助於第六彈簧裝置連接。此簡化了製造製程。
根據另一較佳改進，第一耦合裝置包含將第一框架連接至第一轉子裝置的第一支柱及第二彈簧裝置，其中該第一耦合裝置包含第二支柱及第三彈簧裝置。以此方式，可達成有效的線性耦合。
根據另一較佳改進，第一耦合裝置包含連接至第一彈簧裝置的第三支柱及第四支柱。以此方式，可達成相對於反對稱行為之有效耦合。
根據另一較佳改進，第二耦合裝置包含藉助於第七彈簧裝置連接至第一及第二轉子裝置的第一搖臂，且包含藉助於第八彈簧裝置連接至第一及 第二轉子裝置的第二搖臂。此進一步改良了轉子裝置之間的耦合。
根據另一較佳改進，第三耦合裝置包含具有多個彈簧之第九彈簧裝置。此類彈簧可容易地製造且可良好地適應於所需性質。
根據另一較佳改進，第一記錄裝置及第二記錄裝置包含相應的多個電容板電極，該等電容板電極配置於第一及第二轉子裝置下方。此確保可靠地偵測轉子裝置之傾斜。
根據另一較佳改進，該第三記錄裝置包含配置於該第一框架及該第二框架內部之多個電容梳狀電極。此等驅動件特別可靠並穩固。
A1‧‧‧第一彈性懸掛件
A2‧‧‧第二彈性懸掛件
A1a‧‧‧第一懸掛裝置
A1b‧‧‧第二懸掛裝置
A'‧‧‧組態
A"‧‧‧組態
A'''‧‧‧第三組態
AB‧‧‧驅動移動
AT‧‧‧驅動裝置
AT'‧‧‧驅動裝置
AT"‧‧‧驅動裝置
B1‧‧‧第一彈性薄支柱
B2‧‧‧第二彈性薄支柱
B3‧‧‧第三彈性薄支柱
B1'‧‧‧第一彈性較薄支柱
B2'‧‧‧第二彈性較薄支柱
B3'‧‧‧第三彈性較薄支柱
CNX‧‧‧第二記錄裝置
CNX'‧‧‧第二記錄裝置
CNY‧‧‧第一記錄裝置
CNY'‧‧‧第一記錄裝置
CPX‧‧‧第二記錄裝置
CPX'‧‧‧第二記錄裝置
CPY‧‧‧第一記錄裝置
CPY'‧‧‧第一記錄裝置
DB‧‧‧偵測移動
EK1‧‧‧電容梳狀電極
EK2‧‧‧電容梳狀電極
EK3‧‧‧電容梳狀電極
F1‧‧‧彈簧裝置
F2‧‧‧彈簧裝置
F3‧‧‧彈簧裝置
F4‧‧‧彈簧裝置
F5‧‧‧彈簧裝置
F6‧‧‧第三彈簧裝置
F11‧‧‧彈簧元件
F12‧‧‧第一彈簧裝置/彈簧元件
F13‧‧‧彈簧元件
F14‧‧‧彈簧元件
F15‧‧‧彈簧元件
F16‧‧‧彈簧元件
F17‧‧‧彈簧元件
F18‧‧‧彈簧元件
F22‧‧‧彈簧
F23‧‧‧彈簧
F24‧‧‧各向異性彈簧
F25‧‧‧各向異性彈簧
F26‧‧‧各向異性彈簧
F27‧‧‧各向異性彈簧
F28‧‧‧彈簧
F29‧‧‧彈簧
F30‧‧‧彈簧
F31‧‧‧彈簧
F32‧‧‧彈簧
F33‧‧‧彈簧
F34‧‧‧彈簧
F35‧‧‧彈簧
K1‧‧‧第二耦合裝置之第一部分
K2‧‧‧第二耦合裝置之第二部分
L1‧‧‧第一摺疊彈簧
L2‧‧‧摺疊彈簧
L3a‧‧‧彈性彈簧
L3b‧‧‧彈性彈簧
L3c‧‧‧彈性彈簧
R‧‧‧剛性寬的框架
R1‧‧‧第一框架
R1'‧‧‧第一框架
R1"‧‧‧第一框架
R2‧‧‧第二框架
R2'‧‧‧第二框架
R2"‧‧‧第二框架
RA1‧‧‧驅動框架裝置/第一驅動框架
RA1"‧‧‧驅動框架裝置/第一驅動框架
RA2‧‧‧驅動框架裝置/第二驅動框架
RA2"‧‧‧驅動框架裝置/第二驅動框架
RA3‧‧‧驅動框架裝置/第三驅動框架
RK1‧‧‧剛性彎曲弧元件
RK2‧‧‧剛性彎曲弧元件
S1‧‧‧第一支柱
S2‧‧‧第二支柱
SA‧‧‧第三支柱
SB‧‧‧第四支柱
SG‧‧‧連接支柱
1a‧‧‧第一轉子裝置
1b‧‧‧第二轉子裝置
3a‧‧‧第一搖臂
3b‧‧‧第二搖臂
4a‧‧‧彈簧
4a'‧‧‧第三耦合裝置/各向異性彈簧
4a"‧‧‧第三耦合裝置/彈簧
4b‧‧‧彈簧
4b'‧‧‧第三耦合裝置/各向異性彈簧
4b"‧‧‧第三耦合裝置/彈簧
4c'‧‧‧第三耦合裝置/各向異性彈簧
4d'‧‧‧第三耦合裝置/各向異性彈簧
5‧‧‧區
5a‧‧‧區
6a‧‧‧各向異性彈簧/第五彈簧裝置
6b‧‧‧各向異性彈簧/第五彈簧裝置
6c‧‧‧各向異性彈簧/第五彈簧裝置
6d‧‧‧各向異性彈簧/第五彈簧裝置
100‧‧‧第一轉速感測器裝置
200‧‧‧可線性驅動之第二轉速感測器裝置
201‧‧‧可線性驅動之第二轉速感測器裝置
202‧‧‧第二轉速感測器裝置
下文將參考諸圖憑藉具體實例來解釋本發明之其他特徵及優點，在諸圖中：圖1展示供解釋根據本發明之第一具體實例的微機械轉速感測器配置之示意性平面表示；圖2展示供解釋根據本發明之第二具體實例的微機械轉速感測器配置之示意性平面表示；圖3之a)至c)展示供解釋用於根據本發明之微機械轉速感測器配置之彈簧耦合裝置的示意性平面表示；圖4之a)至c)展示供解釋用於根據本發明之微機械轉速感測器配置之另一彈簧耦合裝置的示意性平面表示；圖5之a)至c)展示供解釋用於根據本發明之微機械轉速感測器配置之各種彈簧懸掛裝置的示意性平面表示；圖6展示供解釋根據本發明之第三具體實例的微機械轉速感測器配置之示意性平面表示；及 圖7展示供解釋根據本發明之第四具體實例的微機械轉速感測器配置之示意性平面表示。
在諸圖中，相同的參考數字指代相同或在功能上等效的元件。
圖1展示供解釋根據本發明之第一具體實例的微機械轉速感測器配置之示意性平面表示。
在圖1中，參考數字100表示第一轉速感測器裝置，其可圍繞第一軸(z軸)旋轉振盪地驅動，以用於記錄圍繞第二軸(y軸)之第一外部轉速及圍繞第三軸(x軸)之第二外部轉速。第一、第二及第三軸(z,y,x)彼此垂直地配置。
可旋轉驅動之第一轉速感測器裝置100包含第一轉子裝置1a及第二轉子裝置1b，該第一轉子裝置1a可圍繞第一軸(z軸)振盪地驅動，且該第二轉子裝置1b可圍繞第一軸(z軸)與第一轉子裝置1a反相地振盪驅動。
在本第一具體實例中，第一轉子裝置1a及第二轉子裝置1b經組態為成圓盤形，相關聯第一懸掛裝置A1a及第二懸掛裝置A1b分別經配置並錨定於相應的中央凹座中。
第一轉子裝置1a可圍繞第二軸(y軸)以第一外部轉速傾斜且圍繞第三軸(x軸)以第二外部轉速傾斜。第二轉子裝置1b可圍繞第二軸(y軸)以第一外部轉速傾斜且圍繞第三軸(x軸)以第二外部轉速傾斜，其反平行於第一轉子裝置1a。
第一轉子裝置1a及第二轉子裝置1b藉助於第一彈簧裝置F12耦合，其方式為使得抑制圍繞第二軸(y軸)之平行傾斜且啟用圍繞第二軸(y軸)之反平行傾斜，此特別而言係由於各向異性彈簧常數。
此外，彈簧裝置F12為第一耦合裝置之組件，其將第一轉速感測器裝置100連接至第二轉速感測器裝置200，其將在下文予以詳細描述。
此外，提供第二耦合裝置K1、K2，藉助於該第二耦合裝置K1、K2，第一轉子裝置1a及第二轉子裝置1b耦合，其方式為使得抑制圍繞第三軸(x軸)之平行傾斜且啟用圍繞第三軸(x軸)之反平行傾斜，此特定同樣係由於第二耦合裝置K1、K2之各向異性彈簧常數。
第二耦合裝置K1、K2包含第一部分K1，其具有第一搖臂3a，該第一搖臂在兩側上藉助於相應的彈簧裝置F1、F2連接至第一轉子裝置1a及第二轉子裝置1b。第一搖臂3a包含錨定於基板(未示出)上之第一彈性懸掛件A1。
此外，第二耦合裝置K1、K2包含第二部分K2，該第二部分包含第二搖臂3b，該第二搖臂藉助於相應的彈簧裝置F3、F4連接至第一裝置1a及第二裝置1b。第二搖臂3b包含錨定於基板(未示出)上之第二彈性懸掛件A2。
第一記錄裝置CPY、CNY、CPY'、CNY'係用於記錄第一轉子裝置1a及第二轉子裝置1b圍繞第二軸(y軸)之反平行傾斜。第二記錄裝置CPX、CNX、CPX'、CNX'係用於記錄第一轉子裝置1a及第二轉子裝置1b圍繞第三軸(x軸)之反平行傾斜。
第一記錄裝置CPY、CNY、CPY'、CNY'及第二記錄裝置CPX、CNX、CPX'、CNX'包含例如配置於第一轉子裝置1a及第二轉子裝置1b下方的相應多個電容板電極，如圖1中由相應圓圈示意性地所指示。
參考數字200表示第二轉速感測器裝置，其可沿著第二軸(y軸)振盪地線性驅動，用於記錄圍繞第一軸(z軸)之第三外部轉速，該第二轉速感測器裝置藉助於第一耦合裝置S1、F5、S2、F6、SA、SB、F12連接至第一轉速感測器裝置100以用於使第一轉速感測器裝置100圍繞第一軸(z軸)振盪地驅動，該彈簧裝置F12(如上文已經所提及)同時形成第一轉子裝置1與第二轉子 裝置1b之間的耦合裝置。
上文已經所提及之可線性驅動之第二轉速感測器裝置200包含具有第一框架R1及第二框架R2之框架裝置R1、R2，該第二框架R2係由該第一框架R1完全圍封或位於該第一框架R1之凹座中。
藉由驅動裝置(其僅以參考符號AT示意性地指示)，第一框架R1可沿著第二軸(y軸)振盪地驅動，且第二框架R2可與第一框架R1反相地沿著第二軸(y軸)振盪地驅動。參考符號AB之箭頭指示第一框架R1及第二框架R2之相應的驅動移動。此驅動裝置AT例如為本身已知的梳狀電極驅動件。
第一框架R1及第二框架R2可沿著第三軸(x軸)反相地圍繞第一軸(x軸)以第三外部轉速振盪地偏轉，其由參考符號DB之箭頭說明為偵測移動。
第一框架R1及第二框架R2藉助於具有彈簧4a、4b之第三耦合裝置耦合，其方式為使得抑制第一框架R1及第二框架R2沿著第三軸(x軸)之同相偏轉且啟用第一框架R1及第二框架R2沿著第三軸(x軸)之反相偏轉。此等特別彈簧4a、4b同樣具有各向異性彈簧常數，且將在下文更詳細地加以解釋。
如上文已經所提及，第一框架R1及第二框架R2藉助於第一耦合裝置S1、F5、S2、F6、SA、SB、F12連接至第一轉子裝置1a及第二轉子裝置1b，以用於使第一轉子裝置1a及第二轉子裝置1b圍繞第一軸(z軸)反相振盪地驅動，該彈簧裝置F12較佳同樣使第一轉子裝置1a及第二轉子裝置1b圍繞第二軸(y軸)之反平行傾斜係可能的。因此，驅動裝置AT係用作第一轉速感測器裝置100及第二轉速感測器裝置200之共同驅動裝置。
此第一耦合裝置尤其包含將第一框架R1連接至第一轉子裝置1a的第一支柱S1及另一彈簧裝置F5，及將第一框架R1連接至第二轉子裝置1b的第二支柱S2及第三彈簧裝置F6。第一支柱S1及第二支柱S2在此實例中配合於第一框架R1之短側正上方。
此外，第一耦合裝置包含藉助於彈簧裝置F12將第二框架R2連接至第一轉子裝置1a及第二轉子裝置1b的第三支柱SA及第四支柱SB。
由於第二框架R2由第一框架R1完全圍封，故至少在由參考數字5表示之區中的兩個支柱SA、SB必須在比第一框架R1及第二搖臂3b更深的平面中延伸。此可例如藉由相應的經蝕刻凹座來達成。
最後，第三記錄裝置EK1、EK2、EK3被設置於第二轉速感測器裝置200上，以用於記錄第一框架R1及第二框架R2沿著第三軸(x軸)之反相偏轉(偵測移動DB)。
在本第一具體實例中，第三記錄裝置EK1、EK2、EK3包含第一多個電容梳狀電極EK1、第二多個電容梳狀電極EK2及第三多個電容梳狀電極EK3。
第一多個電容梳狀電極EK1及第二多個電容梳狀電極EK2在此狀況下配置於第一框架R1之相對應凹入之區中，具體而言配置於第一框架R1之相對邊緣區中，第三多個電容梳狀電極EK3配置於第二框架R2之凹座內部。出於簡化表示之原因，圖中並未示出錨定於基板(未示出)中之相應的電容性反電極。
方便地，第一框架R1與第二框架R2之質量大小相等，且由於共質心而使幾何形狀相對於第二軸(y軸)與第三軸(x軸)係軸對稱的。運用此設計，微機械轉速感測器配置相對於外部線性及旋轉加速度極其穩固，亦即線性或旋轉加速度並不遞送偵測信號。
圖2展示供解釋根據本發明之第二具體實例的微機械轉速感測器配置之示意性平面表示。
在第二具體實例中，第一轉速感測器裝置100以與上述第一具體實例相似之方式予以建構，但第二轉速感測器裝置201不同於第一具體實例之已 經描述之轉速感測器裝置200。
可線性驅動之第二轉速感測器裝置201同樣包含第一框架R1'及第二框架R2'，該第一框架R1'及該第二框架R2'以與上述第一框架R1及第二框架R2相似之方式予以建構。
與第一具體實例形成對比，第三耦合裝置4a'至4d'(第一框架R1'與第二框架R2'藉助於該第三耦合裝置耦合)包含四個各向異性彈簧4a'、4b'、4c'、4d'，該等彈簧(如已經所提及)較佳使得第一框架R1'及第二框架R2'之不對稱偏轉係可能的。
除了第一具體實例之外，在第二具體實例中亦提供用於反相線性驅動第一框架R1'及第二框架R2'的驅動框架裝置RA1、RA2、RA3，該驅動框架裝置藉助於具有彈簧元件F11至F18之第四彈簧裝置連接至第一框架R1'及第二框架R2'。
驅動框架裝置RA1、RA2、RA3可僅在驅動移動AB之方向上移動，而第一框架R1'及第二框架R2'可在驅動移動AB之方向上及在偵測移動DB之方向上皆可移動。用於驅動框架裝置RA1、RA2、RA3之驅動裝置AT'僅由參考符號AT'示意性地表示，且可(如上文所提及)例如使用靜電驅動梳來製造。
詳言之，驅動框架裝置RA1、RA2、RA3包含第一驅動框架RA1、第二驅動框架RA2及第三驅動框架RA3。第一驅動框架RA1及第三驅動框架RA3以U形配置於第一框架R1'之相對較窄側上。第三驅動框架RA3圍封第二框架R2'且在由5a表示之區中局部越過第一框架R1'。第一驅動框架RA1及第三驅動框架RA3藉助於具有各向異性彈簧6a、6b、6c、6d之第五彈簧裝置6a至6d連接至第二驅動框架RA2。
與以上所描述之第一具體實例形成對比，在該第二具體實例中，驅動框架裝置RA1、RA2、RA3藉助於第一耦合裝置S1、F5、S2、F6、SA、SB、 F12連接至第一轉子裝置1a及第二轉子裝置1b，以用於使第一轉子裝置1a及第二轉子裝置1b圍繞第一軸(z軸)反相振盪地驅動。
在此狀況下，支柱S2、S1分別連接至第一驅動框架RA1及第三驅動框架RA3，而支柱SA、SB連接至第二驅動框架RA2。
圖3之a)至c)為供解釋用於根據本發明之微機械轉速感測器配置之彈簧耦合裝置的示意性平面表示。
詳言之，圖3之a)至圖3之c)展示根據圖2之第三耦合裝置之各向異性彈簧4a'至4d'的放大表示。
彈簧4a'至4d'包含第一彈性薄支柱B1、第二彈性薄支柱B2及第三彈性薄支柱B3，以及剛性較寬的連接支柱SG。第一支柱B1連接至第一框架R1'，而第三支柱B3連接至第二框架R2'。第二支柱B2錨定於基板(未示出)上。圖3之a)展示未偏轉狀態，而圖3之b)展示具有驅動移動AB之偏轉狀態，且圖3之c)展示具有偵測移動DB之偏轉狀態。
圖4之a)至c)為供解釋用於根據本發明之微機械轉速感測器配置之另一彈簧耦合裝置的示意性平面表示。
詳言之，各向異性彈簧40包含剛性寬的框架R，第一彈性較薄支柱B1'、第二彈性較薄支柱B2'及第三彈性較薄支柱B3'耦合至該剛性寬的框架R。第一彈性支柱B1'連接至第一框架R1'、第二彈性支柱B2'連接至基板(未示出)及框架R之內部，且第三彈性支柱B3'連接至第二框架R2'。與圖3之b)、c)類似地，圖4之b)、圖4之c)分別展示具有驅動移動AB及具有偵測移動DB之偏轉狀態。
圖5之a)至c)為供解釋用於根據本發明之微機械轉速感測器配置之各種彈簧懸掛裝置的示意性平面表示。
詳言之，在圖5之a)至c)中，展示了第一轉子裝置1a及第二轉子裝置1b之第一懸掛裝置A1a及第二懸掛裝置A1b的三個不同組態A'、A"及A"。
第一組態包含第一摺疊彈簧L1，其可圍繞第一軸(z軸)旋轉且可圍繞第二軸(y軸)及第三軸(x軸)傾斜。
第二組態包含具有相同機械性質的不同摺疊彈簧L2。
第三組態AT'''包含彈性彈簧L3a、L3b、L3c之組合，該等彈性彈簧藉助於剛性彎曲弧元件RK1、RK2彼此連接。
第三組態AT'''亦可圍繞第一軸(z軸)旋轉且圍繞第二軸(y軸)及第三軸(x軸)傾斜。
懸掛裝置A'、A"及A'''在每一狀況下居中地錨定於基板(未示出)上。
圖6展示供解釋根據本發明之第三具體實例的微機械轉速感測器配置之示意性平面表示。
在第三具體實例中，與在第二具體實例中一樣，僅第二轉速感測器裝置202不同於已經描述之第二轉速感測器裝置200、201。
第一轉速感測器裝置100如在第一及第二具體實例中一樣經組態。
詳言之，根據第三具體實例之第二轉速感測器裝置202包含第一框架R1"及第二框架R2"，該第一框架R1"及該第二框架R2"藉助於第三耦合裝置4a"、4b"(參看圖3之a)至c))彼此連接。
第一框架R1"係以U形組態，且第二框架R2"藉助於第三耦合裝置之彈簧4a"、4b"懸浮於U形凹座中。該等框架R1"、R2"在驅動移動AB之方向上及在偵測移動DB之方向上皆可移動。
提供驅動框架裝置RA1"、RA2"，其包含第一驅動框架RA1"，該第一驅動框架以U形圍封第一框架R1"及第二框架R2"。此外，提供第二驅動框架RA2"，其以叉形插入於第一框架R1"與第二框架R2"之間，該第一驅動框架RA1" 及該第二驅動框架RA2"藉助於各向異性彈簧F20、F21彼此連接。
第一驅動框架RA1"另外藉助於各向異性彈簧F24、F25、F26、F27連接至基板(未示出)。第二驅動框架RA2"另外藉助於彈簧F22、F23連接至基板(未示出)。用於第一驅動框架RA1"及第二驅動框架RA2"之驅動裝置AT"再次出於清晰之原因僅被示意性地表示。
第一驅動框架RA1"藉助於彈簧F28、F29、F30、F31連接至第一框架R1"，且第二驅動框架RA2"藉助於彈簧F32、F33、F34、F35連接至第二框架R2"。
在此具體實例中，支柱S1、S2連接至第一驅動框架RA1"，而支柱SA、SB連接至第二驅動框架RA2"。
在第三具體實例中，第一框架R1"及第一驅動框架RA1"呈U形，且因此沒有必要為支柱SA、SB提供下方經過之區(參看上方之區5)，此簡化了製造。
下方經過之區5僅需要被設置於支柱SA、SB與第二搖臂3b之間。
在其他方面，第三具體實例之功能及結構與上述第一及第二具體實例相似。
圖7展示供解釋根據本發明之第四具體實例的微機械轉速感測器配置之示意性平面表示。
在第四具體實例中，省略了具有懸掛件A2及彈簧F3、F4之第二搖臂3b，使得在此區中亦可省略下方經過之區5。
此第四具體實例之優點為無需下方經過或交叉，且因此可避免一個機械層。
然而，在第四具體實例中，降低了旋轉加速度穩固性。然而，在相互嚙合振盪子單元之狀況下對旋轉加速度之敏感度比在振盪子單元置放為緊 接於彼此的狀況下小，此係由於塊狀物與共質心之距離減小。
儘管已藉助於較佳例示性具體實例來描述本發明，但本發明不限於此。詳言之，所提及之材料及拓樸結構僅為例示性的，而不限於所解釋之實例。
在尚未示出之其他具體實例中，同樣可省略錨定及連接至旋度塊狀物之第一搖臂或轉子裝置之間的耦合彈簧裝置。
以上具體實例中所展示之第一及第二轉速感測器裝置的幾何形狀及對稱性亦僅為例示性的，且可在必要時發生變化。

Claims (15)

  1. 一種微機械轉速感測器配置，其包含：第一轉速感測器裝置(100)，其可圍繞第一軸(z)旋轉振盪地驅動，以用於記錄圍繞第二軸(y)之第一外部轉速及圍繞第三軸(x)之第二外部轉速，該第一軸、該第二軸及該第三軸(z、y、x)垂直於彼此地配置；及第二轉速感測器裝置(200；201；202)，其可沿著該第二軸(y)由驅動裝置(AT；AT'；AT")振盪地線性驅動，以用於記錄圍繞該第一軸(z)之第三外部轉速；其中該第二轉速感測器裝置(200；201；202)藉助於第一耦合裝置(S1、F5；S2、F6；SA、SB、F12)連接至該第一轉速感測器裝置(100)以用於藉由該驅動裝置(200；201；202)驅動該第一轉速感測器裝置(100)。
  2. 如請求項1所述之微機械轉速感測器配置，其中可旋轉驅動之該第一轉速感測器裝置(100)包含：第一轉子裝置(1a)，其可圍繞該第一軸(z)振盪地驅動；第二轉子裝置(1b)，其可圍繞該第一軸(z)與該第一轉子裝置(1a)反相振盪地驅動；其中該第一轉子裝置(1a)可圍繞該第二軸(y)以該第一外部轉速傾斜且圍繞該第三軸(x)以該第二外部轉速傾斜，且其中該第二轉子裝置(1b)可反平行於該第一轉子裝置(1a)圍繞該第二軸(y)以該第一外部轉速傾斜且圍繞該第三軸(x)以該第二外部轉速傾斜；其中該第一耦合裝置(S1、F5；S2、F6；SA、SB、F12)包含第一彈簧裝置(F12)，該第一轉子裝置(1a)及該第二轉子裝置(1b)藉助於該第一彈簧裝置耦合，以抑制圍繞該第二軸(y)之平行傾斜且啟用圍繞該第二軸(y)之反平行傾斜； 第二耦合裝置(K1、K2)，該第一轉子裝置(1a)及該第二轉子裝置(1b)藉助於該第二耦合裝置耦合，以抑制圍繞該第三軸(x)之平行傾斜且啟用圍繞該第三軸(x)之反平行傾斜；第一記錄裝置(CPY、CNY；CPY'、CNY')，其用於記錄該第一轉子裝置及該第二轉子裝置(1a；1b)圍繞該第二軸(y)之反平行傾斜；及第二記錄裝置(CPX、CNX；CPX'、CNX')，其用於記錄該第一轉子裝置及該第二轉子裝置(1a；1b)圍繞該第三軸(x)之反平行傾斜。
  3. 如請求項2所述之微機械轉速感測器配置，其中可線性驅動之該第二轉速感測器裝置(200；201；202)包含：框架裝置(R1、R2；R1'、R2'；R1"、R2")，其具有第一框架(R1；R1'；R1")及第二框架(R2；R2'；R2")；其中該第二框架(R2；R2'；R2")由該第一框架(R1；R1'；R1")至少部分地圍封；其中該第一框架(R1；R1'；R1")可沿著該第二軸(y)振盪地驅動，且其中該第二框架(R2；R2'；R2")可與該第一框架(R1；R1'；R1")反相地沿著該第二軸(y)振盪地驅動；其中該第一框架及該第二框架(R1、R2；R1'、R2'；R1"、R2")可沿著該第三軸(x)反相地圍繞該第一軸(z)以該第三外部轉速振盪地偏轉；第三耦合裝置(4a、4b；4a'至4d'；4a"、4b")，該第一框架(R1；R1'；R1")及該第二框架(R2；R2'；R2")藉助於該第三耦合裝置耦合，以抑制該第一框架及該第二框架(R1、R2；R1'、R2'；R1"、R2")沿著該第三軸(x)之同相偏轉且啟用該第一框架及該第二框架(R1、R2；R1'、R2'；R1"、R2")沿著該第三軸(x)之反相偏轉；及第三記錄裝置(EK1、EK2、EK3)，其用於記錄該第一框架及該第二框架 (R1、R2；R1'、R2'；R1"、R2")沿著該第三軸(x)之反相偏轉。
  4. 如請求項3所述之微機械轉速感測器配置，其中該第一框架及該第二框架(R1、R2)藉助於該第一耦合裝置(S1、F5；S2、F6；SA、SB、F12)連接至該第一及第二轉子裝置(1a；1b)，以用於該第一轉子裝置及該第二轉子裝置(1a；1b)圍繞該第一軸(z)反相振盪地驅動。
  5. 如請求項3所述之微機械轉速感測器配置，其包含用於驅動該第一框架及該第二框架(R1、R2；R1'、R2'；R1"、R2")之驅動框架裝置(RA1、RA2、RA3；RA1"、RA2")，該驅動框架裝置藉助於第四彈簧裝置(F11至F18；F28至F35)連接至該第一框架(R1；R1'；R1")且連接至該第二框架(R2；R2'；R2")。
  6. 如請求項5所述之微機械轉速感測器配置，其中該驅動框架裝置(RA1、RA2、RA3；RA1"、RA2")藉助於該第一耦合裝置(S1、F5；S2、F6；SA、SB、F12)連接至該第一轉子裝置及該第二轉子裝置(1a；1b)，以用於該第一轉子裝置及該第二轉子裝置(1a；1b)圍繞該第一軸(z)反相振盪地驅動。
  7. 如請求項5或6所述之微機械轉速感測器配置，其中該驅動框架裝置(RA1、RA2、RA3；RA1"、RA2")包含配置於該第一框架(R1')之相對側上的第一驅動框架(RA1)及第二驅動框架(RA2)，且包含圍封該第二框架(R2')且局部越過該第一框架(R1')的第三驅動框架(RA3)，該第一驅動框架及該第二驅動框架(RA1、RA2)藉助於第五彈簧裝置(6a至6d)連接至該第三驅動框架(RA3)。
  8. 如請求項5或6所述之微機械轉速感測器配置，其中該驅動框架裝置(RA1"、RA2")包含以U形圍封該第一框架(R1")及該第二框架(R2")的第一驅動框架(RA1")，且包含以叉形插入於該第一框架(R1")與該第二框架 (R2")之間的第二驅動框架(RA2")，該第一驅動框架及該第二驅動框架(RA1"、RA2")藉助於第六彈簧裝置(F20、F21)連接。
  9. 如請求項4至8中任一項所述之微機械轉速感測器配置，其中該第一耦合裝置(S1、F5；S2、F6；SA、SB、F12)包含將該第一框架(R1；R1'；R1")連接至該第一轉子裝置(1a)的第一支柱(S1)及第二彈簧裝置(F5)，且其中該第一耦合裝置(S1、F5；S2、F6；SA、SB、F12)包含第二支柱(S2)及第三彈簧裝置(F6)。
  10. 如請求項9所述之微機械轉速感測器配置，其中該第一耦合裝置(S1、F5；S2、F6；SA、SB、F12)包含連接至該第一彈簧裝置(F12)的第三支柱(SA)及第四支柱(SB)。
  11. 如請求項2至10中任一項所述之微機械轉速感測器配置，其中該第二耦合裝置(K1、K2)包含藉助於第七彈簧裝置(F1、F2)連接至該第一轉子裝置及該第二轉子裝置(1a、1b)的第一搖臂(3a)，且包含藉助於第八彈簧裝置(F3、F4)連接至該第一轉子裝置及該第二轉子裝置(1a、1b)的第二搖臂(3b)。
  12. 如請求項2至11中任一項所述之微機械轉速感測器配置，其中該第三耦合裝置(4a、4b；4a'至4d'；4a"、4b")包含具有多個彈簧之第九彈簧裝置(4a、4b；4a'至4d'；4a"、4b")。
  13. 如請求項2至12中任一項所述之微機械轉速感測器配置，其中該第一記錄裝置(CPY、CNY；CPY'、CNY')及該第二記錄裝置(CPX、CNX；CPX'、CNX')包含相應的多個電容板電極，該電容板電極配置於該第一轉子裝置及該第二轉子裝置(1a、1b)下方。
  14. 如請求項3至13中任一項所述之微機械轉速感測器配置，其中該第三記錄裝置(EK1、EK2、EK3)包含多個電容梳狀電極，該電容梳狀電極配 置於該第一框架及該第二框架(R1、R2；R1'、R2'；R1"、R2")內部。
  15. 一種用於微機械轉速感測器配置之製造方法，其包含以下步驟：形成第一轉速感測器裝置(100)，該第一轉速感測器裝置可圍繞第一軸(z)旋轉振盪地驅動，以用於記錄圍繞第二軸(y)之第一外部轉速及圍繞第三軸(x)之第二外部轉速，該第一軸、該第二軸及該第三軸(z、y、x)垂直於彼此地配置；形成第二轉速感測器裝置(200；201；202)，該第二轉速感測器裝置可沿著該第二軸(y)振盪地線性驅動，以用於記錄圍繞該第一軸(z)之第三外部轉速；及藉助於第一耦合裝置(S1、F5；S2、F6；SA、SB、F12)將該第二轉速感測器裝置(200；201；202)連接至該第一轉速感測器裝置(100)以用於圍繞該第一軸(z)振盪地驅動該第一轉速感測器裝置(100)。
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