微机械元件、具有微机械元件的部件和用于制造部件的方法
【专利摘要】本发明涉及一种微机械元件(123a)、一种具有微机械元件(123a)的部件(100)和一种用于制造部件(100)的方法。在此，微机械元件(123a)具有多个单独传感器元件(1'a、2'a、3'a、23a)，其中，通过第一单独传感器元件(1'a、2'a、3'a、23a)能够测量第一物理测量参数，并且通过第二单独传感器元件(1'a、2'a、3'a、23a)能够测量第二物理测量参数。
【专利说明】微机械元件、具有微机械元件的部件和用于制造部件的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微机械元件、一种具有微机械元件的部件和一种用于制造部件的方法。
【背景技术】
[0002]在现代汽车中的主动和被动的安全系统中需要很多传感器信息，如车轮转速、转向偏角(Lenkwinkeleinschlag)、加速度和旋转速度。因此例如气囊功能使用沿车辆的纵轴和横轴的加速度信息，其测量范围可达500-1000m/s2。相对地，对于电子稳定性程序而言，除了围绕车辆的竖轴的旋转速度测量之外，还需要在可达20m/s2的范围内的加速度传感器信息。在此，通常使用单独的传感器测量不同测量范围的加速度。
[0003]另一种处理方法建议，把多个传感器集成为一个单元。已经已知了具有在一个单独的芯片上的传感器-集成结构的装置。在EP2081030A2中描述了一种加速度传感器与旋转速率传感器的组合。W02008/026331A1描述了一种具有经扩展的测量范围的加速度传感器。
[0004]然而迄今为止成问题的是，通过一个单独的微机械元件对不同的测量参数、如旋转速度和加速度进行测量。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是，建议一种解决方案，使得能够通过一个单独的装置提供不同的物理测量参数。
[0006]该目的通过独立权利要求的特征实现。本发明的优选的改进方案是从属权利要求的主题。
[0007]本发明基于这样的构思,提供一种微机械兀件、一种具有微机械兀件的部件和一种用于制造部件的方法。在此，可以是部件的一部分的微机械元件具有多个单独传感器元件，其中，微机械元件的至少两个单独传感器元件布置在部件的壳体中。
[0008]单独传感器元件可以设计为例如是转速传感器和加速度传感器的传感器。通过根据本发明的微机械元件可以提供用于测量旋转速度和加速度的传感器且该传感器具有经扩展的测量范围。通过把多个单独传感器元件集成在一个微机械元件内，可以在一段时间内测量不同的物理测量参数，如加速度、速度、旋转速率、压力、温度和角度，如倾斜角。
[0009]能够采集或记录不同范围的物理测量参数的单独传感器元件的组合，例如作为加速度传感器单元，同样适合于布置在根据本发明的微机械元件内。这种微机械元件扩展了单独传感器元件的测量范围。这特别在测量车辆加速度时是有利的。在此，可以借助部件内单个的微机械元件以类似的精度测量低加速度值以及高加速度值。同样布置在部件中的调节单元或调节电子单元可以进一步处理所检测的测量值。
[0010]因此，可以通过单个的部件或传感器以扩展的测量范围测量旋转速度和加速度。在单个的电子机械元件或芯片上集成元件例如可以通过以下方式实现:在不同的气体压力的情况下在芯片上集成不同的微机械结构，以便执行不同的测量任务。在此可能的是，借助不同的能够调节的压力在芯片中提供不同的必要条件。
[0011]也可以把根据本发明的传感器用于在低测量范围和高测量范围中测量车辆的纵向加速度和横向加速度，以及检测围绕车辆的竖轴的旋转速度。可以通过在部件中集成传感器来节省空间和成本。
[0012]此外有利的是，在一单元上把旋转速率传感器和加速度传感器相互组合，以便单个的部件能用于不同的测量任务。这是可实现的，因为可以基于类似的物理原理测量转速和加速度，这使得能够把所有传感器集成在单个的微机械元件中。
[0013]还有利的是，加速度传感器和旋转速率传感器的制造过程设计为类似的，因此通过使制造两种传感器类型的过程或方法步骤相协调，可以采用同样的技术平台。
[0014]此外有利的是，集成能够实现降低用于构造技术和连接技术的成本，因为需要被处理的元件变少了。也可以成本更低廉地制造组合的微机械元件，因为结构、例如框架可以被省去。最后，单个的元件的空间需求与具有多个元件的配置结构相比较小。
[0015]如果检测到在较低的加速度范围内发生的剧烈的和突然的制动，则可以提前检测碰撞情况并且执行气囊触发方法。由于在分开工作的、在物理上彼此独立的加速度传感器之间的信号渡越时间差和相差，可能在配置激活方法时产生缺点。现在，可以借助所建议的配置结构来克服该缺点。
[0016]该方法的改进方案可以是合理地实现了根据从属权利要求所述的部件的特征的方法步骤。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]结合下面的实施例说明联系附图，对本发明的上述特性、特征和优点以及如何实现这些特性、特征和优点的方式和方法加以详细说明。图中示出:
[0018]图1示出部件的传统的配置结构；
[0019]图2示出根据本发明的配置结构的第一个实施例；和
[0020]图3示出根据本发明的配置结构的第二个实施例。
[0021 ] 在此，相同或类似的元件在图中使用相同的附图标记。
【具体实施方式】
[0022]图1示出部件101、102、103的传统的配置结构。在微机械传感器的情况下，在此通常把微机械旋转速率传感器Ia和调节电子单元Ib共同布置在一共同的壳体Ic中。同样地，把低测量范围的加速度传感器元件2a和高测量范围的加速度传感器3a以及相应的低测量范围的调节电子装置2b和高测量范围的调节电子装置3b封装在一起并且分别布置在一共同的壳体2c或3c中。因此，对于三个测量任务、也就是测量低加速度、高加速度和旋转速率而言采用了三个单独的部件101、102、103，微机械元件la、Ib或2a、2b或3a、3b分别位于这三个单独的部件中。
[0023]图2示出部件100的根据本发明的配置结构的第一个实施例。在此，单个的微机械元件123a，在此是芯片中的传感器元件，具有多个单独元件I’ a、2’ a、3’ a。单独元件I’ a、2’a、3’a在此可以占据共同的芯片123a内的彼此密封分隔的区域，这些区域可以包含不同的压力。各调节电子装置布置在分离的单元I’ b、2’ b、3’ b上并且和传感器元件123a布置在一共同的壳体123c中。通过这种方式可以涵盖既有低的加速度值也有高的加速度值的大测量范围的加速度测量，例如从大约lm/s2至大约lOOOm/s2。单个的元件也可以通过如在图3和4中所示地提供速度传感器单元23a涵盖这种测量范围。
[0024]图3示出根据本发明的配置结构的第二个实施例。图3示出微机械元件123a，其具有旋转速率传感器I’ a和组合的加速度传感器单元23a。单独元件I’ a和23a在此可以占据在共同的芯片123a内的彼此密封分隔的区域，所述区域包含有不同的压力。各调节电子装置位于分开的单元I’ b、23b上并且与传感器元件123a —起布置在共同的壳体123c中。
[0025]图4示出根据本发明的配置结构的第三个实施例。部件100具有旋转速率传感器I’ a和组合的加速度传感器单元23a的组合，例如用于在一个单元中测量高的加速度值和低的加速度值的组合23a。单独元件I’a和23a在此可以占据在共同的芯片123a内的彼此密封分隔的区域，所述区域包含有不同的压力，以便通过这样的方式提供不同的响应特性曲线。用于所有单独元件23a、l’ a的调节电子装置位于唯一一个单元123b上并且与传感器元件123a —起布置在部件100的共同的壳体123c中。
[0026]在图2、图3和4中，在部件100的壳体123c内分别布置至少一个微机械元件123a和至少一个调节装置l’b、2’b、3’b、23b、123b。微机械元件123a具有至少两个单独传感器元件l’a、2’a、3’a、23a。每个单独传感器元件I’a、2’a、3’a、23a可以分别分配有调节电子单元l’b、2’b、3’b、23b、123b。在此，提供用于至少两个测量任务的微机械元件123a，因此至少一个调节装置l’b、2’b、3’b、23b、123b与微机械元件123a相连。
[0027]微机械元件123a和调节装置I’ b、2’ b、3’ b、23b、123b分别通过第一连接几何结构11相互电连接。调节装置l’b、2’b、3’b、23b、123b分别具有第二连接几何结构12，该第二连接几何结构与部件100的第三连接几何结构13电连接。部件100可以第三连接几何结构13与外部的电线接触。
[0028]附图标记列表:
[0029]la、2a、3a微机械元件
[0030]lb、2b、3b微机械元件
[0031]I’ a、2’ a、3’ a、23a、123a 微机械元件
[0032]l’b、2’b、3’b、23b、123b 调节电子单元
[0033]lc、2c、3c、123c 壳体
[0034]11第一连接几何结构
[0035]12第二连接几何结构
[0036]13第三连接几何结构
[0037]100、101、102、103 部件
【权利要求】
1.一种微机械元件(123a)，其具有多个单独传感器元件(l’a、2’a、3’a、23a)，其中，通过第一单独传感器元件(l’a、2’a、3’a、23a)能够测量第一物理测量参数，通过第二单独传感器元件(l’a、2’a、3’a、23a)能够测量第二物理测量参数。
2.根据权利要求1所述的微机械元件(123a)，其中，所述第一物理测量参数和所述第二物理测量参数彼此不同。
3.根据权利要求1或2所述的微机械元件(123a)，其中，物理测量参数是源于测量参数组的至少一个物理测量参数，该测量参数组包括加速度、速度、旋转速率、压力、温度和角度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的微机械元件(123a)，其中，所述第一单独传感器元件(l’a)布置在微机械元件(123a)的第一区域中，所述第二单独传感器元件(2’a)布置在微机械元件(123a)的第二区域中，其中，第一区域和第二区域被彼此密封地分隔开。
5.根据权利要求4所述的微机械元件(123a)，其中，第一区域具有第一压力，第二区域具有第二压力，第一压力和第二压力不同。
6.一种用于测量至少两个物理测量参数的部件(100)，该部件包括: -微机械元件(123a)，该微机械元件具有多个单独传感器元件(l’a、2’a、3’a、23a)，其中，通过第一单独传感器元件(l’a、2’a、3’a、23a)能够测量第一物理测量参数，通过第二单独传感器元件(I’ a、2’ a、3’ a、23a)能够测量第二物理测量参数； -至少一个调节电子单元(I’ b、2’ b、3’ b)，该调节电子单元能够与所述微机械元件(123a)电连接； -其中，所述微机械元件(123a)和所述调节电子单元(l’b、2’b、3’b)布置在一共同的壳体(123c)中。
7.根据权利要求6所述的部件(100)，其中，至少一个单独传感器元件(l’a、2’a、3’a)通过第一连接几何结构(11)与所述壳体(123c)内的调节电子单元(l’b、2’b、3’b)电连接。
8.根据权利要求7所述的部件(100)，其中，所述调节电子单元(l’b、2’b、3’b)具有第二连接几何结构(12)，该第二连接几何结构与部件(100)的第三连接几何结构(13)电连接。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的部件(100)，其中，所述微机械元件(123a)布置在第一调节电子单元(l’b、2’b、3’b)与第二调节电子单元(l’b、2’b、3’b)之间的几何中心上。
10.一种用于制造部件(100)的方法，该方法包括以下步骤: -提供包括微机械元件(123a)的部件(100)，该微机械元件具有多个单独传感器元件0- a、2’ a、3’ a、23a),其中，通过第一单独传感器元件0- a、2’ a、3’ a、23a)能够测量第一物理测量参数，通过第二单独传感器元件(l’a、2’a、3’a、23a)能够测量第二物理测量参数； -提供至少一个调节电子单元(l’b、2’b、3’b)； -把所述微机械元件(123a)与所述调节电子单元(l’b、2’b、3’b)电连接；和-把所述微机械元件(123a)和所述调节电子单元0- b、2’ b、3’ b)布置在一共同的壳体(123c)中。
【文档编号】G01D5/12GK104024144SQ201280065850
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2012年11月2日 优先权日:2011年11月3日
【发明者】S·甘特奈尔, B·施密德 申请人:大陆-特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司