微機(jī)械元件、具有微機(jī)械元件的部件和用于制造部件的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微機(jī)械元件(123a)、一種具有微機(jī)械元件(123a)的部件(100)和一種用于制造部件(100)的方法。在此，微機(jī)械元件(123a)具有多個(gè)單獨(dú)傳感器元件(1'a、2'a、3'a、23a)，其中，通過第一單獨(dú)傳感器元件(1'a、2'a、3'a、23a)能夠測量第一物理測量參數(shù)，并且通過第二單獨(dú)傳感器元件(1'a、2'a、3'a、23a)能夠測量第二物理測量參數(shù)。
【專利說明】微機(jī)械元件、具有微機(jī)械元件的部件和用于制造部件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微機(jī)械元件、一種具有微機(jī)械元件的部件和一種用于制造部件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代汽車中的主動(dòng)和被動(dòng)的安全系統(tǒng)中需要很多傳感器信息，如車輪轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向偏角(Lenkwinkeleinschlag)、加速度和旋轉(zhuǎn)速度。因此例如氣囊功能使用沿車輛的縱軸和橫軸的加速度信息，其測量范圍可達(dá)500-1000m/s2。相對地，對于電子穩(wěn)定性程序而言，除了圍繞車輛的豎軸的旋轉(zhuǎn)速度測量之外，還需要在可達(dá)20m/s2的范圍內(nèi)的加速度傳感器信息。在此，通常使用單獨(dú)的傳感器測量不同測量范圍的加速度。
[0003]另一種處理方法建議，把多個(gè)傳感器集成為一個(gè)單元。已經(jīng)已知了具有在一個(gè)單獨(dú)的芯片上的傳感器-集成結(jié)構(gòu)的裝置。在EP2081030A2中描述了一種加速度傳感器與旋轉(zhuǎn)速率傳感器的組合。W02008/026331A1描述了一種具有經(jīng)擴(kuò)展的測量范圍的加速度傳感器。
[0004]然而迄今為止成問題的是，通過一個(gè)單獨(dú)的微機(jī)械元件對不同的測量參數(shù)、如旋轉(zhuǎn)速度和加速度進(jìn)行測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是，建議一種解決方案，使得能夠通過一個(gè)單獨(dú)的裝置提供不同的物理測量參數(shù)。
[0006]該目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)選的改進(jìn)方案是從屬權(quán)利要求的主題。
[0007]本發(fā)明基于這樣的構(gòu)思,提供一種微機(jī)械兀件、一種具有微機(jī)械兀件的部件和一種用于制造部件的方法。在此，可以是部件的一部分的微機(jī)械元件具有多個(gè)單獨(dú)傳感器元件，其中，微機(jī)械元件的至少兩個(gè)單獨(dú)傳感器元件布置在部件的殼體中。
[0008]單獨(dú)傳感器元件可以設(shè)計(jì)為例如是轉(zhuǎn)速傳感器和加速度傳感器的傳感器。通過根據(jù)本發(fā)明的微機(jī)械元件可以提供用于測量旋轉(zhuǎn)速度和加速度的傳感器且該傳感器具有經(jīng)擴(kuò)展的測量范圍。通過把多個(gè)單獨(dú)傳感器元件集成在一個(gè)微機(jī)械元件內(nèi)，可以在一段時(shí)間內(nèi)測量不同的物理測量參數(shù)，如加速度、速度、旋轉(zhuǎn)速率、壓力、溫度和角度，如傾斜角。
[0009]能夠采集或記錄不同范圍的物理測量參數(shù)的單獨(dú)傳感器元件的組合，例如作為加速度傳感器單元，同樣適合于布置在根據(jù)本發(fā)明的微機(jī)械元件內(nèi)。這種微機(jī)械元件擴(kuò)展了單獨(dú)傳感器元件的測量范圍。這特別在測量車輛加速度時(shí)是有利的。在此，可以借助部件內(nèi)單個(gè)的微機(jī)械元件以類似的精度測量低加速度值以及高加速度值。同樣布置在部件中的調(diào)節(jié)單元或調(diào)節(jié)電子單元可以進(jìn)一步處理所檢測的測量值。
[0010]因此，可以通過單個(gè)的部件或傳感器以擴(kuò)展的測量范圍測量旋轉(zhuǎn)速度和加速度。在單個(gè)的電子機(jī)械元件或芯片上集成元件例如可以通過以下方式實(shí)現(xiàn):在不同的氣體壓力的情況下在芯片上集成不同的微機(jī)械結(jié)構(gòu)，以便執(zhí)行不同的測量任務(wù)。在此可能的是，借助不同的能夠調(diào)節(jié)的壓力在芯片中提供不同的必要條件。
[0011]也可以把根據(jù)本發(fā)明的傳感器用于在低測量范圍和高測量范圍中測量車輛的縱向加速度和橫向加速度，以及檢測圍繞車輛的豎軸的旋轉(zhuǎn)速度?？梢酝ㄟ^在部件中集成傳感器來節(jié)省空間和成本。
[0012]此外有利的是，在一單元上把旋轉(zhuǎn)速率傳感器和加速度傳感器相互組合，以便單個(gè)的部件能用于不同的測量任務(wù)。這是可實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)榭梢曰陬愃频奈锢碓頊y量轉(zhuǎn)速和加速度，這使得能夠把所有傳感器集成在單個(gè)的微機(jī)械元件中。
[0013]還有利的是，加速度傳感器和旋轉(zhuǎn)速率傳感器的制造過程設(shè)計(jì)為類似的，因此通過使制造兩種傳感器類型的過程或方法步驟相協(xié)調(diào)，可以采用同樣的技術(shù)平臺(tái)。
[0014]此外有利的是，集成能夠?qū)崿F(xiàn)降低用于構(gòu)造技術(shù)和連接技術(shù)的成本，因?yàn)樾枰惶幚淼脑兩倭恕Ｒ部梢猿杀靖土刂圃旖M合的微機(jī)械元件，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)、例如框架可以被省去。最后，單個(gè)的元件的空間需求與具有多個(gè)元件的配置結(jié)構(gòu)相比較小。
[0015]如果檢測到在較低的加速度范圍內(nèi)發(fā)生的劇烈的和突然的制動(dòng)，則可以提前檢測碰撞情況并且執(zhí)行氣囊觸發(fā)方法。由于在分開工作的、在物理上彼此獨(dú)立的加速度傳感器之間的信號渡越時(shí)間差和相差，可能在配置激活方法時(shí)產(chǎn)生缺點(diǎn)?，F(xiàn)在，可以借助所建議的配置結(jié)構(gòu)來克服該缺點(diǎn)。
[0016]該方法的改進(jìn)方案可以是合理地實(shí)現(xiàn)了根據(jù)從屬權(quán)利要求所述的部件的特征的方法步驟。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]結(jié)合下面的實(shí)施例說明聯(lián)系附圖，對本發(fā)明的上述特性、特征和優(yōu)點(diǎn)以及如何實(shí)現(xiàn)這些特性、特征和優(yōu)點(diǎn)的方式和方法加以詳細(xì)說明。圖中示出:
[0018]圖1示出部件的傳統(tǒng)的配置結(jié)構(gòu)；
[0019]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的配置結(jié)構(gòu)的第一個(gè)實(shí)施例；和
[0020]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的配置結(jié)構(gòu)的第二個(gè)實(shí)施例。
[0021 ] 在此，相同或類似的元件在圖中使用相同的附圖標(biāo)記。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1示出部件101、102、103的傳統(tǒng)的配置結(jié)構(gòu)。在微機(jī)械傳感器的情況下，在此通常把微機(jī)械旋轉(zhuǎn)速率傳感器Ia和調(diào)節(jié)電子單元Ib共同布置在一共同的殼體Ic中。同樣地，把低測量范圍的加速度傳感器元件2a和高測量范圍的加速度傳感器3a以及相應(yīng)的低測量范圍的調(diào)節(jié)電子裝置2b和高測量范圍的調(diào)節(jié)電子裝置3b封裝在一起并且分別布置在一共同的殼體2c或3c中。因此，對于三個(gè)測量任務(wù)、也就是測量低加速度、高加速度和旋轉(zhuǎn)速率而言采用了三個(gè)單獨(dú)的部件101、102、103，微機(jī)械元件la、Ib或2a、2b或3a、3b分別位于這三個(gè)單獨(dú)的部件中。
[0023]圖2示出部件100的根據(jù)本發(fā)明的配置結(jié)構(gòu)的第一個(gè)實(shí)施例。在此，單個(gè)的微機(jī)械元件123a，在此是芯片中的傳感器元件，具有多個(gè)單獨(dú)元件I’ a、2’ a、3’ a。單獨(dú)元件I’ a、2’a、3’a在此可以占據(jù)共同的芯片123a內(nèi)的彼此密封分隔的區(qū)域，這些區(qū)域可以包含不同的壓力。各調(diào)節(jié)電子裝置布置在分離的單元I’ b、2’ b、3’ b上并且和傳感器元件123a布置在一共同的殼體123c中。通過這種方式可以涵蓋既有低的加速度值也有高的加速度值的大測量范圍的加速度測量，例如從大約lm/s2至大約lOOOm/s2。單個(gè)的元件也可以通過如在圖3和4中所示地提供速度傳感器單元23a涵蓋這種測量范圍。
[0024]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的配置結(jié)構(gòu)的第二個(gè)實(shí)施例。圖3示出微機(jī)械元件123a，其具有旋轉(zhuǎn)速率傳感器I’ a和組合的加速度傳感器單元23a。單獨(dú)元件I’ a和23a在此可以占據(jù)在共同的芯片123a內(nèi)的彼此密封分隔的區(qū)域，所述區(qū)域包含有不同的壓力。各調(diào)節(jié)電子裝置位于分開的單元I’ b、23b上并且與傳感器元件123a —起布置在共同的殼體123c中。
[0025]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的配置結(jié)構(gòu)的第三個(gè)實(shí)施例。部件100具有旋轉(zhuǎn)速率傳感器I’ a和組合的加速度傳感器單元23a的組合，例如用于在一個(gè)單元中測量高的加速度值和低的加速度值的組合23a。單獨(dú)元件I’a和23a在此可以占據(jù)在共同的芯片123a內(nèi)的彼此密封分隔的區(qū)域，所述區(qū)域包含有不同的壓力，以便通過這樣的方式提供不同的響應(yīng)特性曲線。用于所有單獨(dú)元件23a、l’ a的調(diào)節(jié)電子裝置位于唯一一個(gè)單元123b上并且與傳感器元件123a —起布置在部件100的共同的殼體123c中。
[0026]在圖2、圖3和4中，在部件100的殼體123c內(nèi)分別布置至少一個(gè)微機(jī)械元件123a和至少一個(gè)調(diào)節(jié)裝置l’b、2’b、3’b、23b、123b。微機(jī)械元件123a具有至少兩個(gè)單獨(dú)傳感器元件l’a、2’a、3’a、23a。每個(gè)單獨(dú)傳感器元件I’a、2’a、3’a、23a可以分別分配有調(diào)節(jié)電子單元l’b、2’b、3’b、23b、123b。在此，提供用于至少兩個(gè)測量任務(wù)的微機(jī)械元件123a，因此至少一個(gè)調(diào)節(jié)裝置l’b、2’b、3’b、23b、123b與微機(jī)械元件123a相連。
[0027]微機(jī)械元件123a和調(diào)節(jié)裝置I’ b、2’ b、3’ b、23b、123b分別通過第一連接幾何結(jié)構(gòu)11相互電連接。調(diào)節(jié)裝置l’b、2’b、3’b、23b、123b分別具有第二連接幾何結(jié)構(gòu)12，該第二連接幾何結(jié)構(gòu)與部件100的第三連接幾何結(jié)構(gòu)13電連接。部件100可以第三連接幾何結(jié)構(gòu)13與外部的電線接觸。
[0028]附圖標(biāo)記列表:
[0029]la、2a、3a微機(jī)械元件
[0030]lb、2b、3b微機(jī)械元件
[0031]I’ a、2’ a、3’ a、23a、123a 微機(jī)械元件
[0032]l’b、2’b、3’b、23b、123b 調(diào)節(jié)電子單元
[0033]lc、2c、3c、123c 殼體
[0034]11第一連接幾何結(jié)構(gòu)
[0035]12第二連接幾何結(jié)構(gòu)
[0036]13第三連接幾何結(jié)構(gòu)
[0037]100、101、102、103 部件
【權(quán)利要求】
1.一種微機(jī)械元件(123a)，其具有多個(gè)單獨(dú)傳感器元件(l’a、2’a、3’a、23a)，其中，通過第一單獨(dú)傳感器元件(l’a、2’a、3’a、23a)能夠測量第一物理測量參數(shù)，通過第二單獨(dú)傳感器元件(l’a、2’a、3’a、23a)能夠測量第二物理測量參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)械元件(123a)，其中，所述第一物理測量參數(shù)和所述第二物理測量參數(shù)彼此不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微機(jī)械元件(123a)，其中，物理測量參數(shù)是源于測量參數(shù)組的至少一個(gè)物理測量參數(shù)，該測量參數(shù)組包括加速度、速度、旋轉(zhuǎn)速率、壓力、溫度和角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的微機(jī)械元件(123a)，其中，所述第一單獨(dú)傳感器元件(l’a)布置在微機(jī)械元件(123a)的第一區(qū)域中，所述第二單獨(dú)傳感器元件(2’a)布置在微機(jī)械元件(123a)的第二區(qū)域中，其中，第一區(qū)域和第二區(qū)域被彼此密封地分隔開。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微機(jī)械元件(123a)，其中，第一區(qū)域具有第一壓力，第二區(qū)域具有第二壓力，第一壓力和第二壓力不同。
6.一種用于測量至少兩個(gè)物理測量參數(shù)的部件(100)，該部件包括: -微機(jī)械元件(123a)，該微機(jī)械元件具有多個(gè)單獨(dú)傳感器元件(l’a、2’a、3’a、23a)，其中，通過第一單獨(dú)傳感器元件(l’a、2’a、3’a、23a)能夠測量第一物理測量參數(shù)，通過第二單獨(dú)傳感器元件(I’ a、2’ a、3’ a、23a)能夠測量第二物理測量參數(shù)； -至少一個(gè)調(diào)節(jié)電子單元(I’ b、2’ b、3’ b)，該調(diào)節(jié)電子單元能夠與所述微機(jī)械元件(123a)電連接； -其中，所述微機(jī)械元件(123a)和所述調(diào)節(jié)電子單元(l’b、2’b、3’b)布置在一共同的殼體(123c)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的部件(100)，其中，至少一個(gè)單獨(dú)傳感器元件(l’a、2’a、3’a)通過第一連接幾何結(jié)構(gòu)(11)與所述殼體(123c)內(nèi)的調(diào)節(jié)電子單元(l’b、2’b、3’b)電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的部件(100)，其中，所述調(diào)節(jié)電子單元(l’b、2’b、3’b)具有第二連接幾何結(jié)構(gòu)(12)，該第二連接幾何結(jié)構(gòu)與部件(100)的第三連接幾何結(jié)構(gòu)(13)電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的部件(100)，其中，所述微機(jī)械元件(123a)布置在第一調(diào)節(jié)電子單元(l’b、2’b、3’b)與第二調(diào)節(jié)電子單元(l’b、2’b、3’b)之間的幾何中心上。
10.一種用于制造部件(100)的方法，該方法包括以下步驟: -提供包括微機(jī)械元件(123a)的部件(100)，該微機(jī)械元件具有多個(gè)單獨(dú)傳感器元件0- a、2’ a、3’ a、23a),其中，通過第一單獨(dú)傳感器元件0- a、2’ a、3’ a、23a)能夠測量第一物理測量參數(shù)，通過第二單獨(dú)傳感器元件(l’a、2’a、3’a、23a)能夠測量第二物理測量參數(shù)； -提供至少一個(gè)調(diào)節(jié)電子單元(l’b、2’b、3’b)； -把所述微機(jī)械元件(123a)與所述調(diào)節(jié)電子單元(l’b、2’b、3’b)電連接；和-把所述微機(jī)械元件(123a)和所述調(diào)節(jié)電子單元0- b、2’ b、3’ b)布置在一共同的殼體(123c)中。
【文檔編號】G01D5/12GK104024144SQ201280065850
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月3日
【發(fā)明者】S·甘特奈爾, B·施密德 申請人:大陸-特韋斯貿(mào)易合伙股份公司及兩合公司