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Sensoranordnung und Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung

Sensor especially an acceleration, inclination, vibration or rotational speed sensor useful in automobiles, robotics, medicine, measurement and control or machine construction.
 
: Faul, R.

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DE 1998-19825298 A: 19980605
DE 1998-19825298 A: 19980605
DE 19825298 C2: 20030213
G01P0015
German
Patent, Electronic Publication
Fraunhofer IZM ()

Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorelement zur Erfassung der Beschleunigung oder von Messgroessen, die sich auf die Beschleunigung zurueckfuehren lassen (z. B. Neigung, Vibration, Drehrate), und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sensorelements. Das erfindungsgemaesse Sensorelement beruht auf dem optoelektronischen Nachweis der auftretenden Beschleunigung und umfasst ein erstes Substrat (2) mit einer auf dem Substrat zumindest teilweise angebrachten Halbleiterschicht (1), aus der eine seismische Masse (6) herausstrukturiert ist, wobei die seismische Masse (6) aufgrund einer Kraft oder Beschleunigung beweglich ist und die Anordnung aus Halbleiterschicht (1) und seismischer Masse (6) mindestens eine Aussparung (7) senkrecht zur Ebene der auftretenden Beschleunigung aufweist, und mindestens eine auf dem ersten Substrat (2) angeordnete Lichtnachweiseinrichtung (3), welche geeignet ist, Licht (8), das senkrecht zur Ebene der auftretenden Beschleunigung durch die mindestens eine Aussparung (7) der seismischen Masse (6) durchgegangen ist, nachzuweisen. Dadurch wird ein Beschleunigungssensorelement bereitgestellt, das im Vergleich zu den bekannten feinmechanischen Loesungen eine geringere Masse aufweist und dessen Herstellung deutlich vereinfacht ist.

 

DE 19825298 A UPAB: 20000209 NOVELTY - A sensor structure has light detectors for detecting light passage through openings in a structured semiconductor layer. DETAILED DESCRIPTION - A sensor structure for measuring acceleration or related parameters has a seismic mass which is structured in a semiconductor layer (1) on a substrate (2) and which is moved by force or acceleration, the combination of the semiconductor layer and the seismic mass having openings perpendicular to the plane of the acceleration. The novelty is that light detectors are provided on the substrate for detecting light which passes perpendicular to the acceleration plane through the openings. An INDEPENDENT CLAIM is also included for production of the above sensor structure. Preferred Features: The substrate is a silicon substrate and the semiconductor layer consists of single crystal silicon. Each light detector (3) is an electronic device integrated in the substrate and has a light sensitive region with an impedance which varies in accordance with the incident light. The openings form a stripe structure and have an aspect (height/width) ratio of greater than 3. The semiconductor layer is formed by wafer bonding of a second substrate. The seismic mass is designed such that the light detectors emit a maximum or minimum signal. A deflection limiting element is provided for limiting the maximum deflection of the seismic mass and comprises a bending beam which allows two-stage deflection limiting. USE - Especially as an acceleration sensor, inclination sensor, vibration sensor or rotational speed sensor useful in automobiles, robotics, medicine, measurement and control or machine construction. ADVANTAGE - Since the seismic mass is made of semiconductor material, the light passage openings, the seismic mass and its micromechanical mobile suspension can be produced by the same semiconductor etching processes. Additionally, since the substrate also consists of semiconductor material, the sensor can be produced by simplified micromechanical and semiconductor technology and has less weight than conventional sensors.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/PX-63380.html