Dreiachsiger Beschleunigungssensor in Oberflächenmikromechanik

Bewegungsvorgänge lassen sich durch den zeitlichen Verlauf des Beschleunigungsvektors beschreiben. Die Bestimmung der drei Richtungskomponenten dieses Beschleunigungsvektors ist deshalb für viele technische Anwendungsgebiete von großer Bedeutung. Das betrifft beispielsweise Fahrdynamiksysteme in der Automobiltechnik oder dreidimensionale Maussteuerungen für Computerspiele. Preiswerte miniaturisierte Beschleunigungssensoren werden inzwischen fast ausschließlich mit den technologischen Verfahren der Silizium-Mikrosystemtechnik hergestellt. Die dort als Ausgangspunkt verwendeten Silizium-Chips bzw. -Wafer besitzen eine im Vergleich zu den lateralen Abmessungen sehr geringe Dicke, so dass sich bisher nur Beschleunigungsaufnehmer realisieren ließen, die eine oder zwei der insgesamt drei Beschleunigungskomponenten messen. Der vorliegende Band 30 der „Dresdner Beiträge zur Sensorik“ behandelt die Grundlagen für dreiachsige kapazitive Beschleunigungssensoren, die mit einem oberflächenmikromechanischen Fertigungsprozess hergestellt werden können. Eine seismische Masse ist durch ein komplexes Federsystem so aufgehangen, dass es sich in den drei Raumrichtungen auslenken lässt. Die Arbeit schildert Aufbau, Entwurf und Auslegung solcher Sensoren. Herstellung und Gestaltungsrichtlinien werden diskutiert. Die Sensoreigenschaften werden experimentell evaluiert und mit den Simulatorergebnissen verglichen.