CN109313095A - 用于压力传感器设备的微机械构件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于压力传感器设备的微机械构件，所述微机械构件具有膜片(16)、至少一个第一定子电极(28a)、至少一个第二定子电极(28b)和摆杆结构(22)，所述膜片将参考压力(pr)与外部压力(p)隔离，所述摆杆结构能够围绕旋转轴线(20)翻转并且具有至少一个第一执行器电极(24a)和至少一个第二执行器电极(24b)，其中，所述摆杆结构(22)与所述膜片(16)如此连接，使得在所述外部压力(p)与所述参考压力(pr)之间压力相等的情况下，所述摆杆结构(22)和所述摆杆结构的执行器电极(24a，24b)处于其初始位置中，其中，在所述摆杆结构(22)和所述摆杆结构的执行器电极(24a，24b)处于其初始位置中的情况下，第一电容与第二电容存在偏差，所述第一电容处于所述至少一个第一执行器电极(24a)与所述至少一个第一定子电极(28a)之间，所述第二电容处于所述至少一个第二执行器电极(24b)与所述至少一个第二定子电极(28b)之间。

Description

用于压力传感器设备的微机械构件
技术领域
本发明涉及一种用于压力传感器设备的微机械构件和一种压力传感器设备。本发明同样涉及一种用于制造用于压力传感器设备的微机械构件的方法。此外，本发明涉及一种微机械构件的用于测量与工作压力的压力偏差的应用。
背景技术
在US 2014/0060169 A1中描述一种具有能够围绕旋转轴线翻转的摆杆结构(Wippenstruktur)的压力传感器。该摆杆结构在旋转轴线的第一侧上具有第一执行器电极并且在旋转轴线的第二侧上具有第二执行器电极。此外，该摆杆结构被封闭在气密的壳体中，其中，布置在壳体上的膜片将存在于壳体中的参考压力与存在于壳体的外部容积中的外部压力/测量压力隔离。该壳体也具有被分配给第一执行器电极的第一定子电极和被分配给第二执行器电极的第二定子电极。
发明内容
本发明提供一种具有权利要求1的特征的微机械构件、一种具有权利要求11的特征的压力传感器设备、微机械构件的一种具有权利要求12的特征的用于测量压力偏差的应用以及一种具有权利要求13的特征的用于制造用于压力传感器设备的微机械构件的方法。
本发明提供一种根据易于识别的电容变化/总电容变化来求取压力变化的可能性，该电容变化/总电容变化(至少近似地)与压力变化成线性关系。因此，本发明通过分析处理相对于压力变化的(至少近似的)线性的电容变化/总电容变化使得压力变化的求取更加容易，并且能够实现使用成本有利的且需要少的结构空间的分析处理电子装置用于该过程。因此，本发明有助于降低压力传感器设备的制造成本并且将制造成本最小化。
此外，尽管使用了简单的且需要少的结构空间的分析处理电子装置，借助本发明可以以相对较高的准确度和相对较低的错误率来确定/求取压力变化。附加地，本发明有助于实现如下压力传感器设备：该压力传感器设备可以被简单地调整并且较不敏感地对外部压力做出反应。
优选地，至少一个第一定子电极至处于其初始位置中的至少一个第一执行器电极的第一平均基本距离与至少一个第二定子电极至处于其初始位置中的至少一个第二执行器电极的第二平均基本距离存在偏差。这引起定子电极与处于其初始位置中的执行器电极之间的有利的不同电容。
在另一有利的实施方式中，至少一个第一定子电极的第一电极面的第一面积与至少一个第二定子电极的第二电极面的第二面积存在偏差。作为对此的替代和补充，与至少一个第二定子电极相比，至少一个第一定子电极可以具有附加的绝缘覆盖物。以这种方式，也可以实现定子电极与处于其初始位置中的执行器电极之间的有利的不同电容。
微机械构件尤其可以设计用于测量外部压力与工作压力pw的压力偏差，其方式是：
其中，A1是至少一个第一定子电极的第一电极面的第一面积，A2是至少一个第二定子电极的第二电极面的第二面积，G1是至少一个第一定子电极至处于其初始位置中的至少一个第一执行器电极的第一平均基本距离，G2是至少一个第二定子电极至处于其初始位置中的至少一个第二执行器电极的第二平均基本距离，S1是由至少一个第一执行器电极和至少一个第一定子电极构成的第一电容器的第一灵敏度，并且S2是由至少一个第二执行器电极和至少一个第二定子电极构成的第二电容器的第二灵敏度。如以下更详细列举的那样，这引起电容变化/总电容变化相对于压力变化的有利线性。
至少一个第一定子电极的第一电极面的第一面积例如可以等于至少一个第二定子电极的第二电极面的第二面积，第一灵敏度等于第二灵敏度，并且第一平均基本距离与第二平均基本距离之间的差异如此构造，使得在工作压力的情况下，至少一个第一定子电极至至少一个第一执行器电极的第一平均距离等于至少一个第二定子电极至至少一个第二执行器电极的第二平均距离。
同样地，第一平均基本距离可以等于第二平均基本距离，并且第一灵敏度可以等于第二灵敏度，并且可以适用：
替代地，第一平均基本距离可以等于第二平均基本距离，第一灵敏度不等于第二灵敏度，并且至少一个第一定子电极的第一电极面的第一面积可以不等于至少一个第二定子电极的第二电极面的第二面积，并且可以适用：
优选地，在这种情况下，至少一个第一定子电极具有距旋转轴线的第一平均旋转轴线距离，该第一平均旋转轴线距离不等于至少一个第二定子电极距旋转轴线的第二平均旋转轴线距离。
此外，第一平均基本距离可以等于第二平均基本距离，并且至少一个第一定子电极的第一电极面的第一面积可以等于至少一个第二定子电极的第二电极面的第二面积，并且与至少一个第二定子电极相比，至少一个第一定子电极可以具有附加的绝缘覆盖物。
在具有这种微机械构件的压力传感器设备中，也可以确保以上提及的优点。
而且，相应的微机械构件的用于测量外部压力与工作压力的压力偏差的应用也提供了所描述的优点。
此外，实施用于制造用于压力传感器设备的微机械构件的相应方法也实现了所述优点。根据微机械构件的上述实施方式，可以扩展该方法。
附图说明
以下根据附图阐述本发明的其他的特征和优点。附图示出：
图1a和图1b示出微机械构件的第一实施方式的示意图；
图2示出微机械构件的第二实施方式的示意图；
图3示出微机械构件的第三实施方式的示意图；
图4示出用于阐述用于制造用于压力传感器设备的微机械构件的方法的一种实施方式的流程图。
具体实施方式
有利地，以下描述的微机械构件尤其能够用于压力传感器设备。然而应该指出，该微机械构件的可用性不限于该使用目的。
在图1a和1b中示意性示出的微机械构件具有壳体10，然而为了清楚起见，在图1a和1b中仅示出承载板/衬底12。壳体10气密地封闭内部容积14，其中，壳体10的膜片16将存在于内部容积14中的参考压力pr与存在于外部容积18中的外部压力p隔离。膜片16例如可以气密地封闭通过承载板12构造的开口。优选地，存在于内部容积14中的参考压力pr(几乎)等于零。内部容积14中尤其可以存在真空。
微机械构件也包括能够围绕旋转轴线20翻转/旋转的摆杆结构22，该摆杆结构优选布置在内部容积14中。摆杆结构22构造有处于旋转轴线20的第一侧上的至少一个第一执行器电极24a和处于旋转轴线20的第二侧上的至少一个第二执行器电极24b。此外，摆杆结构22与膜片16如此连接，使得在外部压力p与参考压力pr之间压力相等的情况下，摆杆结构22和摆杆结构的执行器电极24a和24b处于其初始位置中。
图1a示出在外部压力p(大致)等于参考压力pr的情况下的摆杆结构22。相比之下，图1b示出如下情况：其中，存在于外部容积18中的外部压力p等于(偏离于参考压力pr的)工作压力pw。可以看出，外部压力p与参考压力pr之间压力不相等(Druckgleichheit)引起压力26，该压力使膜片16凸出或凹入并且导致在图1b中摆杆结构22从(图1a中所示的)初始位置围绕旋转轴线20旋转地存在。
“工作压力pw”可以理解为外部压力p，该外部压力通常属于微机械构件的应用领域。
图1a和图1b的微机械构件尤其“设计”用于工作压力pw，也就是说，微机械构件构造用于测量外部压力p与工作压力pw的偏差或外部压力p与工作压力pw之间的差。
微机械构件也具有至少一个第一定子电极28a，其该第一定子电极固定地布置在壳体10上并且被分配给至少一个第一执行器电极24a。相应地，分配给至少一个第二执行器电极24b的至少一个第二定子28b固定地布置在壳体10上。“定子电极28a、28b固定地布置在壳体10上”可以理解为：定子电极28a和28b的位置/状态(与执行器电极24a和24b的位置/状态不同)不受摆杆结构22围绕旋转轴线20的翻转运动的影响。在图1a和图1b的示例中，定子电极28a和28b固定在承载板12的限界内部容积14的表面上，其中，定子电极28a、28b可选地借助至少一个绝缘层30与承载板12绝缘。然而作为对此的替代或补充，(其他的)定子电极也可以固定在壳体10上的摆杆结构22的远离承载板12和/或模片16定向的侧上。
配备有摆杆结构22的压力传感器设备通常也称为差压传感器，该压力传感器设备借助膜片16的弯曲和由此引起的摆杆结构22围绕旋转轴线20的翻转/旋转来测量外部压力p，其方式是：测量由第一电容器的电容C1和第二电容器的电容C2构成的总和的总电容变化ΔC，该第一电容器由至少一个第一执行器电极24a和至少一个第一定子电极28a构成，并且该第二电容器由至少一个第二执行器电极24b和至少一个第二定子电极28b构成。第一电容C1根据等式(Gl.1)定义：
其中，A1是至少一个第一定子电极28a的第一电极面积(第一总电极面积)，并且d1(p)是至少一个第一定子电极28a至至少一个第一执行器电极24a的(与外部压力p相关的)第一平均距离。(第一电极面积/总电极面积A1是至少一个第一定子电极28a的朝向摆杆结构22的至少一个面的面积/总面积。)
相应地，第二电容C2根据等式(Gl.2)定义：
其中，A2是至少一个第二定子电极28b的第二电极面积(第二总电极面积)，并且d2(p)是至少一个第二定子电极28b至至少一个第二执行器电极24b的(与外部压力p相关的)第二平均距离。(第二电极面积/总电极面积A2说明至少一个第二定子电极28b的朝向摆杆结构22的至少一个面的面积/总面积。)
在外部压力p与参考压力pr之间压力相等的情况下，执行器电极24a和24b处于其初始位置中，其中，图1a示出至少一个第一定子电极28a至处于其初始位置中的至少一个第一执行器电极24a的第一平均基本距离G1(＝d1(p＝pr))以及至少一个第二定子电极28b至处于其初始位置中的至少一个第二执行器电极24b的第二平均基本距离G2(＝d2(p＝pr))。在外部压力p与参考压力pr之间压力相等的情况下，至少一个第一致动器电极24a具有从其初始位置的第一平均偏移Δd1(p)并且至少一个第二致动器电极24b具有从其初始位置的第二平均偏移Δd2(p)。因此，第一平均距离d1(p)和第二平均距离d2(p)可以根据等式(Gl.3)和(Gl.4)描述：
d1(p)＝G1-Δd1(p) (Gl.3)
d2(p)＝G2+Δd2(p) (Gl.4)
对于第一电容器(由至少一个第一执行器电极24a和至少一个第一定子电极28a构成)，根据等式(Gl.5)定义第一灵敏度S1：
相应地，等式(Gl.6)适用于(由至少一个第二执行器电极24b和至少一个第二定子电极28b构成的)第二电容器的第二灵敏度S2：
因此，总电容变化ΔC根据等式(Gl.7)给定：
在工作压力pw的情况下，总电容变化ΔC的泰勒展开式根据等式(Gl.8)得出：
泰勒展开式中的引起非线性的第一项与成比例。该项以等式(Gl.9)说明：
当满足等式(Gl.10)的条件时，等于零：
等式(Gl.10)也可以转换成等式(Gl.11)：
其中，Δd1(pw)是至少一个第一执行器电极24a在外部压力p等于工作压力pw的情况下从其初始位置的第一平均偏移，并且Δd2(pw)是至少一个第二执行器电极24b的在外部压力p等于工作压力pw的情况下从其初始位置的第二平均偏移。
如果等式(Gl.10)和/或等式(Gl.11)的条件成立，则总电容变化ΔC对于外部压力p与工作压力pw的压力偏差(几乎)线性地做出反应(如根据泰勒展开式可看出的那样)。然后，等式(Gl.8)简化成等式(Gl.12)：
在满足等式(Gl.10)的和/或等式(Gl.11)的条件的情况下，在测量到外部压力p与工作压力pw存在压力偏差时，可以将所求取的总容量变化ΔC(或相应的信号)转换成线性的输出信号。因此，为了测量外部压力p与工作压力pw(或当前的外部压力p)的压力偏差，在满足等式(Gl.10)和/或等式(Gl.11)的条件的情况下，可以使用相对简单且成本有利的分析处理电路。此外，尽管使用了相对简单且成本有利的分析处理电路，但是在满足等式(Gl.10)和/或等式(Gl.11)的条件的情况下，可以以相对较高的准确度和相对较低的错误率测量外部压力p与工作压力pw(或当前的外部压力p)的压力偏差。
因此，每个满足等式(Gl.10)和/或等式(Gl.11)的条件的微机械构件被有利地设计用于测量外部压力p与工作压力pw(或当前的外部压力p)的压力偏差。此外，每个满足等式(Gl.10)和/或等式(Gl.11)的条件的微机械构件(由于总电容变化ΔC与外部压力p和工作压力pw的压力偏差之间的线性关系)可以单独地借助测量两个不同的压力值来进行调整。因此，对于满足等式(Gl.10)和/或等式(Gl.11)的条件的微机械构件来说，待实施调整的工作开量相对较少。
图1a和图1b的微机械构件满足等式(Gl.10)和等式(Gl.11)的条件。示例性地，至少一个第一定子电极28a的第一电极面积A1(第一总电极面积)例如等于至少一个第二定子电极28b的第二电极面积A2(第二总电极面积)。此外，第一电容器的第一灵敏度S1等于第二电容器的第二灵敏度S2，因此(至少一个第一执行器电极24a在外部压力p等于工作压力pw的情况下的从其初始位置的)第一平均偏移Δd1(pw)等于(至少一个第二执行器电极24b在外部压力p等于工作压力pw的情况下从其初始位置的)第二平均偏移Δd2(pw)。
(在Al＝A2并且S1＝S2的情况下)等式(Gl.10)和等式(Gl.11)简化成等式(Gl.13)和等式(Gl.14)，其中：
G1-G2＝2*S1*pw (Gl.13)
G1-G2＝2*Δd1(pw) (Gl.14)
平均基本距离G1和G2被有意地如此选择成不同的，使得它们的差相应于(至少一个第一执行器电极24a在外部压力p等于工作压力pw的情况下从其初始位置的)第一平均偏移Δd1(pw)的两倍。
因此，(在Al＝A2并且S1＝S2的情况下)可以由等式(Gl.3)和(Gl.4)推导出等式(Gl.15)和(Gl.16)，其中：
d1(pw)＝G2+2*Δd1(pw)-Δd1(pw)＝G2+Δd1(pw) (Gl.15)
d2(pw)＝G2+2*Δd2(p)＝G2+Δd1(p) (Gl.16)
因此，平均基本距离G1和G2如此确定成不想等的，使得在工作压力pw的情况下，(至少一个第一定子电极28a至至少一个第一执行器电极24a的)第一平均距离d1(pw)等于(至少一个第二定子电极28b至至少一个第二执行器电极24b的)第二平均距离d2(pw)。
借助图1a和图1b的微机械构件实现的压力传感器设备对于从外部施加到壳体10上的压力或力相对不敏感地做出反应。如果承载板12例如弯曲，则弯曲通常导致至少一个第一执行器电极24a与至少一个第一定子电极28a之间的由弯曲导致的第一距离变化，所述第一距离变化(几乎)等于至少一个第二执行器电极24b与至少一个第二定子电极28b之间的由弯曲导致的第二距离变化。因此，由弯曲导致的距离变化的效应相互补偿，并且因此通常几乎不会导致错误信号。
图2示出微机械构件的第二实施方式的示意图。
尽管(至少一个第一定子电极28a至处于其初始位置中的至少一个第一执行器电极24a的)第一平均基本距离G1等于(至少一个第二定子电极28b至处于其初始位置中的至少一个第二执行器电极24b的)第二平均基本距离G2，图2的微机械构件也实现了之前描述的实施方式的优点。然而，至少一个第一定子电极28a的第一电极面积A1(第一总电极面积)和至少一个第二定子电极28b的第二电极面积A2(第二总电极面积)被如此确定成不同的，使得满足等式(Gl.10)和(Gl.11)的条件。
(由至少一个第一执行器电极24a和至少一个第一定子电极28a构成的第一电容器的)第一灵敏度S1可以等于(由至少一个第二执行器电极24b和至少一个第二定子电极28b构成的第二电容器的)第二灵敏度S2。(在G1＝G2并且S1＝S2的情况下)等式(Gl.10)和(Gl.11)简化成等式(Gl.17)和(Gl.18)，其中：
替代地，除了电极面积A1和A2以外，也可以将灵敏度S1和S2确定成不同的。尤其可以借助将灵敏度S1和S2确定成不相等的而将第一电容C1与第二电容C2之间的差保持得低。这能够通过如下方式得以确保：在(与第一电极面积A1相比)第二电极面积A2更大的情况下，(与第一灵敏度S1相比)降低第二灵敏度S2，并且在(与第二电极面积A2相比)第一电极面积A1更大的情况下，(与第二灵敏度S2相比)降低第一灵敏度S1。
在图2的实施方式中，至少一个第一定子电极28具有(与第二电极面积A2相比)更大的第一电极面积A1，然而，第一定子电极布置在距旋转轴线20(或旋转轴线20承载板12的装配有定子电极28a和28b的表面上的投影)第一平均旋转轴线距离t1处，所述第一平均旋转轴线距离大于至少一个第二定子电极28b距旋转轴线20(或旋转轴线20在装配有定子电极28a和28b的表面上的投影)的第二平均旋转轴线距离t2。因此，(与第二灵敏度S2相比)第一灵敏度S1降低。由于灵敏度S1与S2之间的这种有利关系(尽管电极面积A1和A2不相等)，第一电容C1与第二电容C2之间的差在图2的微机械构件的运行期间被保持得相对较低。因此对于图2的微机械构件来说，也可以使用仅设计用于第一电容C1与第二电容C2之间的相对较小的差的分析处理电路。
(在保持总电容变化ΔC和外部压力p与工作压力pw的压力偏差之间的线性的情况下)图2的微机械构件也具有相对较低的压力灵敏度。如果承载面12例如弯曲，则第一电容C1的第一部分电容变化可以借助第二电容C2的第二部分电容变化进行补偿，所述第一部分电容基于由弯曲导致的(至少一个第一执行器电极24a与至少一个第一定子电极28a之间的)第一距离变化，所述第二部分电容基于由弯曲导致的(至少一个第二执行器电极24b与至少一个第二定子电极28b之间的)第二距离变化。
图3示出微机械构件的第三实施方式的示意图。
图3的实施方式也满足等式(Gl.10)和/或等式(Gl.11)的条件，并且因此提供了之前描述的优点。
这通过如下方式得以确保：在基本距离G1和G2相等以及电极面积/总电极面积A1和A2相等的情况下，灵敏度S1和S2被如此确定成不同的，使得满足等式(Gl.10)和(Gl.11)的以上说明的条件。在图3的实施方式中，平均旋转轴线距离t1和t2也相等。然而，与至少一个第二定子电极28b相比，至少一个第一定子电极28a(至少部分地)具有附加的绝缘覆盖物32。优选地，附加的绝缘覆盖物32存在于至少一个第一定子电极28a的朝向摆杆结构22的至少一个面上。也可以将附加的绝缘覆盖物32解释为仅在至少一个第一定子电极28a上局部存在的电介质。(在一种替代的实施方式中，与至少一个第一定子电极28a相比，至少一个第二定子电极28b可以相应地具有附加的绝缘覆盖物32。)
(在G1＝G2并且A1＝A2的情况下)等式(Gl.10)和(Gl.11)简化成等式(Gl.19)和(Gl.20)，其中：
(附加地，Δd2(pw)可以等于Δd1(pw)。)
以上描述的所有实施方式也可以是它们的特征的组合。也应该指出，能够借助微机械构件实现的压力传感器可以作为模块与加速度传感器和转速传感器良好地一起制造并且共同作用。
图4示出用于阐述用于制造用于压力传感器设备的微机械构件的方法的一种实施方式的流程图。
以下描述的方法例如可以实施用于制造之前阐述的微机械构件。然而应该指出，以下描述的方法的可实施性不限制于制造这些微机械构件中的一个。
在方法步骤St1中，构造摆杆结构，该摆杆结构在微机械构件运行时能够围绕后续的旋转轴线翻转，其中，在摆杆结构上，将至少一个第一执行器电极构造在后续的旋转轴线的第一侧上，并且将至少一个第二执行器电极构造在后续的旋转轴线的第二侧上。在方法步骤St2中，构造壳体，该壳体气密地构造有封闭内部容积。构造如下壳体：该壳体具有至少一个第一定子电极和至少一个第二定子电极，该至少一个第一定子电极固定地布置在壳体上并且被分配给至少一个第一执行器电极，该至少一个第二定子电极固定地布置在壳体上并且被分配给至少一个第二执行器电极。此外，借助膜片将存在于内部容积中的参考压力与存在于壳体的外部容积中的外部压力隔离，并且将摆杆结构与膜片如此连接，使得在微机械构件运行时，在外部压力与参考压力之间压力相等时，摆杆结构和摆杆结构的执行器电极处于其初始位置中，并且在外部压力与参考压力之间压力不相等时，将摆杆结构从其初始位置围绕旋转轴线旋转。
构造至少一个第一定子电极，该至少一个第一定子电极具有第一电极面积、至处于其初始位置中的至少一个第一执行器电极的第一平均基本距离和/或与至少一个第二定子电极相比附加的绝缘覆盖物，所述第一电极面积大于或小于至少一个第二定子电极的第二电极面积，所述第一平均基本距离与至处于其初始位置中的至少一个第二执行器电极的第二平均基本距离不同。因此，在此描述的方法也提供了以上已经列出的优点。
微机械构件例如设计用于测量外部压力与工作压力pw的压力偏差，其方式是确定：满足等式(Gl.10)和(Gl.11)的上述条件。尤其可以确定第一电极面积等于第二电极面积，并且第一灵敏度等于第二灵敏度。优选地，在这种情况下，如此构造第一平均基本距离与第二平均基本距离之间的差，使得在工作压力的情况下，至少一个第一定子电极至至少一个第一执行器电极的第一平均距离等于至少一个第二定子电极至至少一个第二执行器电极的第二平均距离。
为了实现第一平均基本距离与第二平均基本距离之间的有利的差，可以首先在壳体的至少一部分上构造唯一的第一定子电极或第一定子电极中的至少一个以及唯一的第二定子电极或第二定子电极中的至少一个。优选地，接下来(在真正的牺牲层沉积之前)将第一牺牲层沉积到构造在壳体部分上的所有定子电极上，并且要么将唯一的第一定子电极上的或第一定子电极中的至少一个上的第一牺牲层移除，要么将唯一的第二定子电极上的或第二定子电极中的至少一个上的第一牺牲层移除。只有这样，才将第二牺牲层和后续的执行器电极的至少一种材料(作为真正的牺牲层沉积)沉积到构造在壳体部分上的所有定子电极上。即使是用于形成第一牺牲层的简单的沉积方法就能允许非常准确地确定第一牺牲层的层厚度，并且因此允许非常准确地确定第一平均基本距离与第二平均基本距离之间的差。因此，借助在此描述的过程能够调整两个基本距离之间的非常准确定义的且易于重复的距离差。
替代地，也可以将(唯一的)牺牲层沉积到构造在壳体部分上的所有定子电极上，并且在将后续的执行器电极的至少一种材料沉积到构造在壳体部分上的所有定子电极上之前，可以要么将唯一的第一定子电极上的或第一定子电极中的至少一个上的牺牲层重新减薄，要么将唯一的第二定子电极上的或第二定子电极中的至少一个上的牺牲层重新减薄。这种工艺的工作开销较低。
在此描述的工艺也可以彼此组合。借助在此描述的方法，也可以有利地确定至布置在摆杆结构的远离膜片的侧上的定子电极的基本距离。也可以多次地应用之前描述的工艺，以便对于基本距离中的至少一个产生阶梯形状。在此，目标再次是：在工作压力的情况下实现尽可能相等的平均距离。

Claims (15)

1.一种用于压力传感器设备的微机械构件，所述微机械构件具有：
壳体(10)，所述壳体气密地封闭内部容积(14)，所述壳体具有膜片(16)，所述膜片将存在于所述内部容积(14)中的参考压力(pr)与存在于所述壳体(10)的外部容积(18)中的外部压力(p)隔离；
摆杆结构(22)，所述摆杆结构能够围绕旋转轴线(20)翻转，所述摆杆结构具有至少一个第一执行器电极(24a)和至少一个第二执行器电极(24b)，所述第一执行器电极构造在所述摆杆结构(22)上、构造在所述旋转轴线(20)的第一侧上，所述第二执行器电极构造在所述摆杆结构(22)上、构造在所述旋转轴线(20)的第二侧上，其中，所述摆杆结构(22)与所述膜片(16)如此连接，使得在所述外部压力(p)与所述参考压力(pr)之间压力相等的情况下，所述摆杆结构(22)和所述摆杆结构的执行器电极(24a，24b)处于其初始位置中，并且在所述外部压力(p)与所述参考压力(pr)之间压力不相等的情况下，所述摆杆结构(22)从其初始位置围绕所述旋转轴线(20)旋转地存在；
至少一个第一定子电极(28a)和至少一个第二定子电极(28b)，所述至少一个第一定子电极固定地布置在所述壳体(10)上并且被分配给所述至少一个第一执行器电极(24a)，并且所述至少一个第二定子电极固定地布置在所述壳体(10)上并且被分配给所述至少一个第二执行器电极(24b)；
其特征在于，
在所述摆杆结构(22)和所述摆杆结构的执行器电极(24a，24b)处于其初始位置中的情况下，第一电容与第二电容之间存在偏差，所述第一电容处于所述至少一个第一执行器电极(24a)与所述至少一个第一定子电极(28a)之间，所述第二电容处于所述至少一个第二执行器电极(24b)与所述至少一个第二定子电极(28b)之间。
2.根据权利要求1所述的微机械构件，其中，所述至少一个第一定子电极(28a)至处于其初始位置中的至少一个第一执行器电极(24a)的第一平均基本距离(G1)与所述至少一个第二定子电极(28b)至处于其初始位置中的至少一个第二执行器电极(24b)的第二平均基本距离(G2)存在偏差。
3.根据权利要求1或2所述的微机械构件，其中，所述至少一个第一定子电极(28a)的第一电极面的第一面积(A1)与所述至少一个第二定子电极(28b)的第二电极面的第二面积(A2)存在偏差。
4.根据以上权利要求中任一项所述的微机械构件，其中，与所述至少一个第二定子电极(28b)相比，所述至少一个第一定子电极(28a)具有附加的绝缘覆盖物(32)。
5.根据以上权利要求中任一项所述的微机械构件，其中，所述微机械构件设计用于测量所述外部压力(p)与工作压力pw的压力偏差，其方式是：
其中，A1是所述至少一个第一定子电极(28a)的第一电极面的第一面积，A2是所述至少一个第二定子电极(28b)的第二电极面的第二面积，G1是所述至少一个第一定子电极(28a)至处于其初始位置中的至少一个第一执行器电极(24a)的第一平均基本距离，G2是所述至少一个第二定子电极(28b)至处于其初始位置中的至少一个第二执行器电极(24b)的第二平均基本距离，S1是由所述至少一个第一执行器电极(24a)和所述至少一个第一定子电极(28a)构成的第一电容器的第一灵敏度，S2是由所述至少一个第二执行器电极(24b)和所述至少一个第二定子电极(28b)构成的第二电容器的第二灵敏度。
6.根据权利要求5所述的微机械构件，其中，所述至少一个第一定子电极(28a)的第一电极面的第一面积(A1)等于所述至少一个第二定子电极(28b)的第二电极面的第二面积(A2)，所述第一灵敏度(S1)等于所述第二灵敏度(S2)，并且所述第一平均基本距离(G1)与所述第二平均基本距离(G2)之间的差如此构造，使得在所述工作压力(pw)的情况下，所述至少一个第一定子电极(28a)至所述至少一个第一执行器电极(24a)的第一平均距离(d1(pw))等于所述至少一个第二定子电极(28b)至所述至少一个第二执行器电极(24b)的第二平均距离(d2(pw))。
7.根据权利要求5所述的微机械构件，其中，所述第一平均基本距离(G1)等于所述第二平均基本距离(G2)，并且所述第一灵敏度(S1)等于所述第二灵敏度(S2)，并且适用：
8.根据权利要求5所述的微机械构件，其中，所述第一平均基本距离(G1)等于所述第二平均基本距离(G2)，所述第一灵敏度(S1)不等于所述第二灵敏度(S2)，所述至少一个第一定子电极(28a)的第一电极面的第一面积(A1)不等于所述至少一个第二定子电极(28b)的第二电极面的第二面积(A2)，并且适用：
9.根据权利要求8所述的微机械构件，其中，所述至少一个第一定子电极(28a)具有距所述旋转轴线(20)的第一平均旋转轴线距离(t1)，所述第一平均旋转轴线距离不等于所述至少一个第二定子电极(28b)距所述旋转轴线(20)的第二平均旋转轴线距离(t2)。
10.根据权利要求5所述的微机械构件，其中，所述第一平均基本距离(G1)等于所述第二平均基本距离(G2)，所述至少一个第一定子电极(28a)的第一电极面的第一面积(A1)等于所述至少一个第二定子电极(28b)的第二电极面的第二面积(A2)，并且与所述至少一个第二定子电极(28b)相比，所述至少一个第一定子电极(28a)可以具有附加的绝缘覆盖物(32)。
11.一种压力传感器设备，所述压力传感器设备具有根据以上权利要求中任一项所述的微机械构件。
12.一种根据权利要求5至10中任一项所述的微机械构件的应用，用于测量所述外部压力(p)与所述工作压力(pw)的压力偏差。
13.一种用于制造用于压力传感器设备的微机械构件的方法，所述方法具有如下步骤：
构造(St1)摆杆结构(22)，所述摆杆结构在所述微机械构件运行时能够围绕后续的旋转轴线(20)翻转，其中，在所述摆杆结构(22)上，将至少一个第一执行器电极(24a)构造在后续的旋转轴线(20)的第一侧上，并且将至少一个第二执行器电极(24b)构造在后续的旋转轴线(20)的第二侧上；
构造(St2)壳体(10)，所述壳体气密地封闭内部容积(14)，所述壳体具有至少一个第一定子电极(28a)和至少一个第二定子电极(28b)，所述至少一个第一定子电极固定地布置在所述壳体(10)上并且被分配给所述至少一个第一执行器电极(24a)，所述至少一个第二定子电极固定地布置在所述壳体(10)上并且被分配给所述至少一个第二执行器电极(24b)，其中，借助膜片(16)将存在于所述内部容积(14)中的参考压力(pr)与存在于所述壳体(10)的外部容积(18)中的外部压力(p)隔离，并且将所述摆杆结构(22)与所述膜片(16)如此连接，使得在微机械构件运行时，在所述外部压力(p)与所述参考压力(pr)之间压力相等时，所述摆杆结构(22)和所述摆杆结构的执行器电极(24a，24b)处于其初始位置中，并且在所述外部压力(p)与所述参考压力(pr)之间压力不相等时，所述摆杆结构(22)从其初始位置围绕所述旋转轴线(20)旋转；
其特征在于，
确定：在所述摆杆结构(22)和所述摆杆结构的执行器电极(24a，24b)处于其初始位置中的情况下，第一电容与第二电容存在偏差，所述第一电容处于所述至少一个第一执行器电极(24a)与所述至少一个第一定子电极(28a)之间，所述第二电容处于所述至少一个第二执行器电极(24b)与所述至少一个第二定子电极(28b)之间。
14.根据权利要求13所述的方法，所述方法具有以下步骤中的至少一个：
构造所述至少一个第一定子电极(28a)至处于其初始位置中的至少一个第一执行器电极(24a)的第一平均基本距离(G1)，所述第一平均基本距离与所述至少一个第二定子电极(28b)至处于其初始位置中的至少一个第二执行器电极(24b)的第二平均基本距离(G2)存在偏差；
构造至少一个第一定子电极(28a)，所述至少一个第一定子电极的第一电极面具有第一面积(A1)，所述第一面积与所述至少一个第二定子电极(28b)的第二电极面的第二面积(A2)存在偏差；和/或
构造至少一个第一定子电极(28a)，与所述至少一个第二定子电极(28b)相比，所述至少一个第一定子电极具有附加的绝缘覆盖物(32)。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述微机械构件设计用于测量所述外部压力(p)与工作压力pw的压力偏差，其方式是确定：
其中，A1是所述至少一个第一定子电极(28a)的第一电极面的第一面积，A2是所述至少一个第二定子电极(28b)的第二电极面的第二面积，G1是所述至少一个第一定子电极(28a)至处于其初始位置中的至少一个第一执行器电极(24a)的第一平均基本距离，G2是所述至少一个第二定子电极(28b)至处于其初始位置中的至少一个第二执行器电极(24b)的第二平均基本距离，S1是由所述至少一个第一执行器电极(24a)和所述至少一个第一定子电极(28a)构成的第一电容器的第一灵敏度，S2是由所述至少一个第二执行器电极(24b)和所述至少一个第二定子电极(28b)构成的第二电容器的第二灵敏度。
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