專利名稱:慣性傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種慣性傳感器,更具體地涉及一種具有優(yōu)異耐沖擊性的慣性傳感器,例如加速度傳感器和回轉(zhuǎn)儀。
背景技術(shù):
近年來,隨著采用MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)的微型制造技術(shù)的發(fā)展,諸如加速度傳感器和回轉(zhuǎn)儀的慣性傳感器已經(jīng)變得更小型化、更加復(fù)雜且價(jià)格更低。在上述背景下,希望作為MEMS裝置的慣性傳感器能用于汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車氣囊控制、避免照相機(jī)或者可攜式攝像機(jī)的晃動(dòng)、移動(dòng)電話、機(jī)器人姿勢(shì)控制、用于游戲的手勢(shì)輸入識(shí)別以及檢測(cè)HDD旋轉(zhuǎn)和施加在HDD上的沖擊。希望慣性傳感器用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的各種裝置中。
有時(shí)不希望的大沖擊施加在檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的裝置上。因此,該大沖擊可能會(huì)施加在安裝于上述裝置上的慣性傳感器上。例如,對(duì)于用于汽車(例如,車輛氣囊)的慣性傳感器,如果汽車變形或者傾覆,則有可能會(huì)施加在正常行駛期間不會(huì)產(chǎn)生的大沖擊。如果移動(dòng)裝置被錯(cuò)誤地停止,則可容易地想象該大沖擊。如果用戶粗暴地操作游戲用游戲操控臺(tái),則會(huì)給游戲操控臺(tái)施加極大的沖擊。上述意外的和不希望的沖擊被認(rèn)為是3000G或5000G,因此安裝在上述裝置上的慣性傳感器需要大的耐沖擊性。普通的慣性傳感器具有包括配重的基本結(jié)構(gòu),所述配重為由梁懸掛的可運(yùn)動(dòng)部分。在意外地向裝置施加大沖擊的情況下,存在一個(gè)已知的問題,即,梁會(huì)被明顯扭曲或者損壞,并且該裝置不再起到傳感器的作用。日本專利申請(qǐng)公開No.2000-187041(以下稱之為文獻(xiàn)1)描述了如何解決上述問題。
在文獻(xiàn)1中披露的電容加速度傳感器包括設(shè)置在絕緣保護(hù)蓋上以?shī)A著可運(yùn)動(dòng)部分的保護(hù)器。如果施加大沖擊并且可運(yùn)動(dòng)部分撞擊絕緣保護(hù)蓋,則可運(yùn)動(dòng)部分被構(gòu)成為不會(huì)被該沖擊損壞。根據(jù)文獻(xiàn)1,如果其上安裝有傳感器的裝置下落,則該保護(hù)器保護(hù)加速度傳感器不會(huì)損壞可運(yùn)動(dòng)部分或者發(fā)生加速度測(cè)量的故障。
但是文獻(xiàn)1披露的加速度傳感器旨在解決具有如下結(jié)構(gòu)的加速度傳感器的這個(gè)問題,其中“質(zhì)量主體4a可以借助梁4c通過玻璃襯底6和7以及硅襯底1之間的界面被平行地支撐并可以移位”(參見文獻(xiàn)1的第0005段)。另外,該加速傳感器具有如下結(jié)構(gòu),其中“支撐質(zhì)量主體4Aa的梁具有與其厚度成比例的窄寬度,并且質(zhì)量主體4Aa被構(gòu)成為難以朝著玻璃襯底6A和7A移位”(參考文獻(xiàn)1的第0026段)??蛇\(yùn)動(dòng)部分的可運(yùn)動(dòng)空間限制于基本與玻璃襯底6和7以及硅襯底1之間的界面平行的二維空間。
另外,“在面對(duì)玻璃襯底6A中的質(zhì)量主體4Aa的凹入部分4Ab的表面上,形成深度大致是15μm的凹入部分6Aa。通過氣相蒸發(fā)來涂布厚度大致為5μm的鋁層8作為抵抗沖擊的保護(hù)器”(參考文獻(xiàn)1的第0027段)。如此獲得的加速器傳感器在其上安裝有該傳感器的設(shè)備下落的情況下,不可能使其可運(yùn)動(dòng)部分受到損害,并且變得不能測(cè)量加速度。即,文獻(xiàn)1所披露的加速度傳感器中設(shè)置的保護(hù)器被設(shè)置在玻璃襯底上,在加速器傳感器正常操作期間其上的可運(yùn)動(dòng)部分不會(huì)移位。這存在一個(gè)問題,即,在文獻(xiàn)1中披露的發(fā)明不能用于這樣的慣性傳感器,當(dāng)可運(yùn)動(dòng)部分在正常操作中三維運(yùn)動(dòng)時(shí)該慣性傳感器提供主要的功能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的基本目的是提供一種諸如加速度傳感器或者回轉(zhuǎn)儀的慣性傳感器,它具有在三維內(nèi)運(yùn)動(dòng)的可運(yùn)動(dòng)部分。
本發(fā)明更具體的目的在于提供一種慣性傳感器,它可以增強(qiáng)其耐沖擊性,并且不會(huì)使得可運(yùn)動(dòng)部分被損壞或者不能測(cè)量加速度。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,優(yōu)選地,提供了一種具有由梁支撐的配重的傳感部分,該配重為可運(yùn)動(dòng)部分;以及限制配重的可運(yùn)動(dòng)范圍的配重止動(dòng)件,該配重止動(dòng)件以給定間距設(shè)置在配重的附近,并成為用于利用MEMS技術(shù)加工的慣性傳感器的襯底的一部分。
利用MEMS技術(shù)加工的配重止動(dòng)件設(shè)置在傳感部分的附近。因此,配重止動(dòng)件能夠限制配重的運(yùn)動(dòng),并防止該配重運(yùn)動(dòng)超過可以由傳感器所感測(cè)的可運(yùn)動(dòng)范圍。此外,即使在意外地向該傳感器施加大沖擊的情況下,配重止動(dòng)件也能夠防止梁明顯地扭曲或者損壞。
以下將參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例,其中圖1A是傳感部分的立體圖;圖1B是圖1A中所示的傳感部分的平面圖;圖1C是安裝在玻璃襯底上的傳感部分的截面圖;圖2A至2D示意性地顯示出配重止動(dòng)件的形狀,它們通過MEMS技術(shù)設(shè)置在SOI襯底的硅膜上;圖3A和3B詳細(xì)顯示了配重止動(dòng)件的結(jié)構(gòu);圖4A至4F顯示了在SOI襯底的硅膜上制造配重止動(dòng)件的過程;圖5A至5E顯示了圖4A至4F所示的過程之后的過程;圖6是顯示間距確定的原理以及配重在沿豎直軸的位移和沿水平軸施加在梁上的負(fù)載之間關(guān)系的圖表;圖7A和7B是裝備有設(shè)置在包裝中蓋罩的內(nèi)表面以及腔室底表面上的配重止動(dòng)件的慣性傳感器的截面圖;圖8A和8B是傳感部分的截面圖,其利用粘合劑固定在硅或者玻璃襯底上并結(jié)合在包裝中;圖9是傳感部分和下止動(dòng)件的截面圖;圖10顯示了設(shè)置在配重止動(dòng)件邊緣上以預(yù)先提供間距的凸起;圖11顯示了設(shè)置在傳感部分周圍的偽凸起(dummy bump);圖12A顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的回轉(zhuǎn)儀的傳感部分;以及圖12B示意性地顯示了具有圖12A所示的傳感部分并且包括在包裝中的回轉(zhuǎn)儀。
具體實(shí)施例方式
以下將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
本發(fā)明的慣性傳感器包括傳感部分,該傳感部分通過MEMS技術(shù)加工硅襯底而成形。該傳感部分安裝在諸如玻璃襯底的固定部件上,并被氣密地密封在包裝中以用作一裝置。
圖1A至1C示意性地顯示了慣性傳感器的主要組成部分。圖1A是傳感部分的立體圖。圖1B是傳感部分的平面圖。圖1C是安裝在玻璃襯底上的傳感部分的截面圖。
參考圖1A至1C,慣性傳感器包括SOI襯底10、壓電電阻器11、配重12、梁13、框架14以及玻璃襯底15。SOI襯底10形成慣性傳感器的傳感部分。壓電電阻器11通過稍后將詳細(xì)描述的過程而形成在SOI襯底10中。配重12是傳感部分的可運(yùn)動(dòng)部分。梁13支撐配重12的運(yùn)動(dòng)??蚣?4支撐梁13,并保持配重12。作為可運(yùn)動(dòng)部分的配重12的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致梁13扭轉(zhuǎn)或者彎曲,并改變?cè)O(shè)置在梁13上的壓電電阻器11的電阻值。可以獲得作為由惠斯登電橋輸出的電信號(hào)的電阻值的改變。附圖標(biāo)記W表示間隙,w表示梁13的寬度,T表示配重12的厚度,而t表示梁13的厚度。
為了改善其中由梁13支撐配重12的慣性傳感器的耐沖擊性,可以考慮幾種方法。例如,提高梁13的強(qiáng)度,或者將梁13所支撐的配重12設(shè)計(jì)為具有更小的重量,以減少施加在梁13上的機(jī)械負(fù)載。
但是通常,耐沖擊性與傳感器靈敏度成反比。耐沖擊性的提高會(huì)降低傳感器的靈敏度。例如,在梁13具有更高的厚度、更大的寬度或者更短的長(zhǎng)度以提高梁的機(jī)械強(qiáng)度的情況下,配重12會(huì)在正常操作中具有不靈敏的運(yùn)動(dòng)。這僅會(huì)導(dǎo)致梁13上所設(shè)置的壓電電阻器11的電阻值的較小的改變,因此降低了傳感器的靈敏度。使用具有較小重量的配重12會(huì)導(dǎo)致類似的問題。
為了避免上述缺陷以及實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)異耐沖擊性的慣性傳感器,慣性傳感器包括配重止動(dòng)件,以將配重12限制在本發(fā)明的給定的可運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)。該止動(dòng)件對(duì)配重12在傳感器的規(guī)定傳感范圍之外的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行限制。因此,可以避免由意外的大振動(dòng)而損壞或者扭轉(zhuǎn)梁以及喪失傳感功能的問題。優(yōu)選地,利用MEMS技術(shù)來制造配重止動(dòng)件,并將其設(shè)置在傳感部分的附近。
以下將描述包括在本發(fā)明慣性傳感器中的配重止動(dòng)件的實(shí)施例。
圖2A至2D示意性地顯示了在利用MEMS技術(shù)將上述配重止動(dòng)件成形為SOI襯底的硅膜的一部分的情況下配重止動(dòng)件的形狀。配重止動(dòng)件16部分地覆蓋在用于支撐梁13的框架14和配重12之間的間隙,并從框架14朝著配重12延伸。配重止動(dòng)件16以給定的間距(例如,5μm)布置在配重12的上方。當(dāng)向配重12施加沖擊并且配重12開始運(yùn)動(dòng)而且超過初始的可運(yùn)動(dòng)范圍時(shí),配重止動(dòng)件16使配重12的運(yùn)動(dòng)停止。需要指出,圖2A至2D顯示了配重止動(dòng)件16的示例性結(jié)構(gòu),它可以考慮關(guān)于MEMS過程的幾個(gè)條件、配重所需限制的運(yùn)動(dòng)等來設(shè)計(jì)。如顯示了圖2A中虛線所標(biāo)出部分的放大視圖的圖2D所示,可以設(shè)置柱狀部分16′以提高配重止動(dòng)件16的某些部分的強(qiáng)度。
圖3A和3B詳細(xì)地顯示了配重止動(dòng)件的結(jié)構(gòu)。更具體地,圖3A是圖2B中所示的配重止動(dòng)件16和配重12的立體圖,而圖3B是沿著圖2B中的A-A線剖取的截面圖。參考圖3A,在配重12面對(duì)配重止動(dòng)件16的部分中設(shè)置有修切部分(trimmed portion)。該修切部分的深度確定了所述間距。圖3B顯示了修切部分所限定的間距。利用MEMS技術(shù)將配重12和框架14一體地形成在諸如結(jié)合的SOI晶片的SOI襯底上。配重止動(dòng)件16從由SOI襯底的上硅晶體層形成的框架14水平延伸,并以間距d覆蓋部分框架。圖2A和2C中所示的配重止動(dòng)件也分別具有類似的間距,這里省略對(duì)圖的描述。
只要配重12在小于與傳感器的動(dòng)態(tài)范圍相對(duì)應(yīng)的間距d的可運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng),則配重止動(dòng)件16就不會(huì)限制配重12的運(yùn)動(dòng)。在向傳感器施加沖擊并且配重12運(yùn)動(dòng)超過了等于或者大于間距d的可運(yùn)動(dòng)范圍的情況下,配重止動(dòng)件16限制配重12的運(yùn)動(dòng)以防止傳感器損壞。
現(xiàn)在,將描述本發(fā)明的慣性傳感器的制造過程的示例。
圖4A至4F以及圖5A至5E顯示了其中通過SOI襯底的硅膜形成配重止動(dòng)件的制造過程。參考圖4A,制備直徑為4英寸的SOI襯底10,它具有Si(15μm)/SiO2(1μm)/Si(500μm)的層結(jié)構(gòu)。如圖4B所示,SOI襯底10的主表面(厚度為15μm的硅膜)被氧化以形成氧化膜21,并且在給定區(qū)域中設(shè)置用于離子植入的開口。氧化膜21和抗蝕劑(未顯示)設(shè)置在氧化膜21上,并用于作為進(jìn)行硼的離子植入的掩模,以提供作為壓電電阻器11的硼擴(kuò)散區(qū)域。然后,將襯底10在800-1300℃進(jìn)行熱處理以再次進(jìn)行熱氧化,從而可以形成比氧化膜21更厚的氧化膜22。
然后如圖4C所示,在氧化膜22中與壓電電阻器11的互連觸點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的區(qū)域中形成開口。然后,通過開口將硼離子植入所述區(qū)域中以補(bǔ)償互連觸點(diǎn)。然后,將襯底10在氮?dú)鈿夥罩性?00-1300℃進(jìn)行退火,以避免壓電電阻器中的泄漏。然后,通過DC磁控管濺射而在整個(gè)表面上生長(zhǎng)Al-Si合金膜。利用5μm的最小特征寬度進(jìn)行等放大的接觸曝光。通過以氯氣進(jìn)行活性離子蝕刻(RIE)來形成圖案而形成互連線(interconnection)24。
參考圖4E,通過CVD利用TEOS作為源材料來沉積氧化膜25,以保護(hù)在互連線24中的Al,并且通過RIE利用CF4氣體形成用于引線接合墊的開口。參考圖4F,在整個(gè)表面上蒸發(fā)Au(300nm)/Ti(150nm)的層合薄膜,并進(jìn)行剝離(lift off),從而形成如此形成圖案的Al墊保護(hù)層26。
以下將參考圖5A,通過使用RIE過程蝕刻10μm的硅表面部分以形成止動(dòng)件,并且通過以方框形狀蝕刻來除去在給定區(qū)域中的SiO2。
參考圖5B,通過蝕刻氧化膜25、作為SOI襯底10的主表面的硅層(15μm)以及SiO2層(1μm),來形成梁13。
參考圖5C,在形成梁之后,在兩側(cè)上進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)曝光,并通過RIE蝕刻大約500μm的硅襯底,以形成垂直度為90±1度的配重12和配重止動(dòng)件16。另外,利用H2SO4以及H2O2的混合溶液在陽(yáng)極接合之前進(jìn)行清潔。
在與硅襯底具有同樣的熱膨脹系數(shù)的玻璃襯底27上沉積厚度為200nm的Cr層28。在玻璃襯底27和傳感部分17之間進(jìn)行陽(yáng)極接合。在陽(yáng)極接合之后,在氮?dú)鈿夥罩袩Y(jié)襯底。因此,在SOI襯底10上獲得如圖5D所示的多個(gè)傳感部分17。
最后,如圖5E所示,通過切割將襯底分成小片,每個(gè)小片具有傳感部分17。然后,將具有傳感部分17的每個(gè)小片裝在包裝18中。設(shè)置在包裝18的外表面上的互連線29通過線30與Al墊保護(hù)層26相連。蓋罩19設(shè)置成氣密地密封包裝18。因此,制造出慣性傳感器。
在配重止動(dòng)件和傳感器部分(配重)之間的窄間隙(間距)提高了耐沖擊性。但是,這會(huì)導(dǎo)致配重12的窄的可運(yùn)動(dòng)范圍,并減少傳感器的動(dòng)態(tài)范圍。與窄間隙相反,寬間隙(間距)加寬了配重12的可運(yùn)動(dòng)范圍。但是,如果可運(yùn)動(dòng)范圍過寬,則配重止動(dòng)件不會(huì)有效地工作,并且不能獲得所希望的耐沖擊性。因此,在配重止動(dòng)件與傳感部分之間的間距被確定為滿足傳感器的動(dòng)態(tài)范圍以及所需要的耐沖擊性。
圖6是顯示間距確定原理以及在配重12(沿著豎直軸)的位移與(沿著水平軸)施加在梁14上的負(fù)載之間關(guān)系的圖表。間距的設(shè)定依賴于傳感器所需的最大動(dòng)態(tài)范圍以及和與耐沖擊性的規(guī)格相對(duì)應(yīng)的配重12的位移。將所述間距設(shè)計(jì)為落在滿足上述兩個(gè)因素的范圍內(nèi)。在上述設(shè)計(jì)的間距中,配重位移等于或者大于最大動(dòng)態(tài)范圍,而耐沖擊性等于或者小于耐沖擊性規(guī)格。優(yōu)選地,將間距設(shè)定為盡可能地窄。如果間距被設(shè)定為比所需的寬,則配重會(huì)由于意外的沖擊而開始運(yùn)動(dòng),并在配重止動(dòng)件限制該運(yùn)動(dòng)之前極大地加速。如果配重撞擊配重止動(dòng)件,則配重會(huì)被損壞。
本發(fā)明旨在改善慣性傳感器的耐沖擊性,并部分地具有與前述文獻(xiàn)1相同的目的。但是,本發(fā)明通過與文獻(xiàn)1中所披露的不同的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)目的,如下所述。
首先,文獻(xiàn)1中披露的裝置旨在減少在一對(duì)絕緣保護(hù)蓋(包裝)撞擊可運(yùn)動(dòng)部分時(shí)的沖擊。相反,本發(fā)明旨在防止配重撞擊包裝。通過限制作為可運(yùn)動(dòng)部分的配重的可運(yùn)動(dòng)范圍來改善耐沖擊性。文獻(xiàn)1中所披露的裝置包括設(shè)置在絕緣保護(hù)層上的保護(hù)器。相反,本發(fā)明除了包括保護(hù)蓋之外還包括配重止動(dòng)件。
第二,文獻(xiàn)1在其0027段描述“在與玻璃襯底6A中質(zhì)量主體4Aa的凸起部分4Ab相對(duì)的表面上,形成深度大致為15μm的凹入部分6Aa。通過氣相蒸發(fā)來涂布厚度大致為5μm的鋁層8,以作為抵抗沖擊的保護(hù)器”。文獻(xiàn)1所披露的裝置包括通過普通方法(例如,氣相蒸發(fā))形成的用于保護(hù)器的鋁層。相反,本發(fā)明包括采用MEMS技術(shù)的配重止動(dòng)件。利用MEMS技術(shù),在配重止動(dòng)件的制造中采用了微制造技術(shù)。這使其能夠通過精細(xì)加工來形成配重止動(dòng)件??梢孕纬膳渲刂箘?dòng)件,以改善具有高精度的耐沖擊性,而不會(huì)損害傳感器的靈敏度。
第三,文獻(xiàn)1在段落0026中描述“支撐質(zhì)量主體4Aa的梁具有與其厚度成比例的窄寬度,并且質(zhì)量主體4Aa具有一種結(jié)構(gòu),其中質(zhì)量主體4Aa難以朝著玻璃襯底6A和7A移位”。文獻(xiàn)1中所披露的裝置涉及一種具有如下機(jī)理的加速度傳感器,其中質(zhì)量主體在與包裝表面相垂直的平面(x-y平面)上移位。起初,加速度傳感器的質(zhì)量主體難以沿著Z方向運(yùn)動(dòng)。但是,當(dāng)施加沖擊時(shí),質(zhì)量主體意外地沿著Z方向運(yùn)動(dòng)。為了提高加速度傳感器的耐沖擊性,將保護(hù)器設(shè)置在沿著Z方向定位的包裝表面上。需要指出,起初,傳感器難以沿Z方向運(yùn)動(dòng)。相反,本發(fā)明涉及一種具有三維移位的配重(質(zhì)量主體)的慣性傳感器。配重止動(dòng)件設(shè)置成允許配重在傳感器的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)三維運(yùn)動(dòng)。
文獻(xiàn)1在段落0026中描述“凸出部分4Ab作為止動(dòng)件,以控制朝著玻璃襯底6A側(cè)的位移”。上述止動(dòng)件或者可運(yùn)動(dòng)部分的凸出部分與本發(fā)明的配重止動(dòng)件完全不同。
除了圖2A至2D所示的示例之外,本發(fā)明采用的配重止動(dòng)件16具有變型和修改。
圖7A是慣性傳感器的截面圖,其裝備有設(shè)置在包裝內(nèi)的蓋罩的內(nèi)表面以及腔室的底表面上的配重止動(dòng)件。傳感部分17通過粘合劑20固定在包裝18內(nèi)的腔室的底表面上。蓋罩19覆蓋包裝18。配重止動(dòng)件16可以按照與圖2A至2D相同的方式設(shè)置在包裝內(nèi)蓋罩19的內(nèi)表面上或者腔室的底表面上。
傳感部分17的配重12可以具有平的頂表面和底表面?;蛘?,配重12可以具有如圖7B所示的凸出部分12a。凸出部分12a提供了由凸出部分12a的頂端表面和配重止動(dòng)件的表面之間的間隙所限定的有效間距。具有如下優(yōu)點(diǎn),即,即使該間隙在配重12和配重止動(dòng)件之間較寬的情況下,也能改善耐沖擊性。相反,凸出部分12a可以設(shè)置在配重止動(dòng)件16面對(duì)配重12的表面上。
圖8A是傳感部分的截面圖,該傳感部分利用粘合劑20固定在硅襯底或者玻璃襯底15上,并結(jié)合在包裝內(nèi)。在該結(jié)構(gòu)中,配重止動(dòng)件16可以形成在玻璃襯底15中,該玻璃襯底是傳感部分的固定部件。在這種情況下,凸出部分12a可以設(shè)置在面對(duì)配重12的蓋罩10上、包裝18內(nèi)的腔室的底表面上、或者玻璃襯底15的頂表面或者底表面上。即使在配重止動(dòng)件16和配重12之間該間隙較寬,也能有利地改善耐沖擊性。參考圖8B,通過對(duì)包裝18的底表面和部分玻璃襯底15進(jìn)行雕刻而可以獲得給定的間距。
圖9是傳感部分以及下止動(dòng)件的另一個(gè)版本的截面圖。倒轉(zhuǎn)地形成傳感部分。下止動(dòng)件與由硅制成的傳感器信號(hào)檢測(cè)電路一起形成。傳感部分17設(shè)置在上止動(dòng)件31a和下止動(dòng)件31b之間。傳感部分17利用凸起33通過倒裝法(flip-chip)連接至下止動(dòng)件31b上。下止動(dòng)件31b也作為未顯示的傳感器信號(hào)檢測(cè)電路,它檢測(cè)包括在傳感部分17以及壓電電阻器11中的信號(hào)線32中的變化,作為電信號(hào)。
可以采用幾個(gè)過程來實(shí)現(xiàn)在上述變型中配重12和配重止動(dòng)件16之間的間距的設(shè)計(jì)值。例如,可以蝕刻或者砂磨硅或者玻璃襯底以獲得粗糙表面,用于提供襯底上的凹入部分或者凹痕??梢栽诠杌蛘卟Aбr底上沉積電介質(zhì)或者金屬膜,并通過蝕刻或者剝離可以將該膜形成圖案,以提供凸出部分或者凸起。
包裝的蓋罩的高度可以由用于氣密密封的焊料來控制。凸起的高度可以發(fā)生變化,用于調(diào)節(jié)在以倒裝法安裝傳感部分時(shí)的間距。這些情況難以均勻地布置間距。通過使用邊緣上的墊片34來預(yù)先提供間距,而可以改善這一問題,如圖10所示。如圖11所示,當(dāng)僅利用凸起設(shè)置間隙時(shí),可有效地設(shè)置能提供與規(guī)則間隙相等的間隙的偽凸起。除了所需的電連接之外,偽凸起在傳感部分周圍均勻分開地設(shè)置。
圖12A和12B顯示了根據(jù)本發(fā)明回轉(zhuǎn)儀的基本結(jié)構(gòu)。圖12A顯示了傳感部分。圖12B示意性地顯示了具有包括在包裝內(nèi)的傳感部分的回轉(zhuǎn)儀。回轉(zhuǎn)儀和加速度傳感器在其基本結(jié)構(gòu)上沒有差異。因此,這里省略對(duì)其的描述。傳感部分的基本結(jié)構(gòu)與慣性傳感器的相同。
參考圖12A,傳感部分安裝在包裝上,從而圍繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)。包裝包括檢測(cè)電極35和驅(qū)動(dòng)電極36。
根據(jù)本發(fā)明,可以提供具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和優(yōu)異耐沖擊性的加速度傳感器或者回轉(zhuǎn)儀。
本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例,而且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以作出其它實(shí)施例、變型以及改進(jìn)。
本發(fā)明基于在2004年3月30日提交的日本專利申請(qǐng)No.2004-099161,所述申請(qǐng)全文結(jié)合于此作為參考。
權(quán)利要求
1.一種慣性傳感器,包括傳感部分,其具有由梁支撐的配重,該配重是可運(yùn)動(dòng)部分;以及配重止動(dòng)件,其限制配重的可運(yùn)動(dòng)范圍,該配重止動(dòng)件以給定間距設(shè)置在配重的附近,并成為利用MEMS技術(shù)所加工的慣性傳感器的襯底的一部分。
2.如權(quán)利要求1所述的慣性傳感器,其特征在于,所述配重止動(dòng)件從支撐梁的框架朝著配重延伸,并部分地覆蓋在配重和框架之間的間隙。
3.如權(quán)利要求1所述的慣性傳感器,其特征在于,所述配重止動(dòng)件具有柱狀部分,用于增強(qiáng)配重止動(dòng)件的強(qiáng)度。
4.如權(quán)利要求1所述的慣性傳感器,其特征在于,所述襯底由硅制成。
5.如權(quán)利要求4所述的慣性傳感器,其特征在于,所述襯底是SOI襯底;并且所述配重止動(dòng)件是SOI襯底的硅膜的一部分。
6.如權(quán)利要求1所述的慣性傳感器,其特征在于,所述配重止動(dòng)件設(shè)置在容納傳感部分的包裝中的腔室底表面和覆蓋傳感部分的蓋罩內(nèi)表面中的至少一個(gè)上。
7.如權(quán)利要求6所述的慣性傳感器,其特征在于,還包括墊片,其設(shè)置在配重止動(dòng)件的邊緣處,以控制所述間距。
8.如權(quán)利要求6所述的慣性傳感器,其特征在于,還包括設(shè)置在傳感部分的框架中的凸起,以控制所述間距。
9.如權(quán)利要求1所述的慣性傳感器,其特征在于,還包括設(shè)置在配重止動(dòng)件面對(duì)配重的表面以及配重面對(duì)配重止動(dòng)件的表面中的至少一個(gè)上的凸起,以控制該間距。
10.如權(quán)利要求1所述的慣性傳感器,其特征在于,所述間距等于或者大于與慣性傳感器的動(dòng)態(tài)范圍相對(duì)應(yīng)的配重的可運(yùn)動(dòng)范圍。
11.如權(quán)利要求1所述的慣性傳感器,其特征在于,還包括包裝,傳感部分以倒裝法安裝在該包裝上。
全文摘要
一種慣性傳感器,包括傳感部分,其具有由梁支撐的配重,該配重是可運(yùn)動(dòng)部分;以及限制配重的可運(yùn)動(dòng)范圍的配重止動(dòng)件,該配重止動(dòng)件以給定間距設(shè)置在配重的附近,并成為利用MEMS技術(shù)所加工的慣性傳感器的襯底的一部分。
文檔編號(hào)G01P9/04GK1677056SQ20051005970
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2005年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者石川寬, 中村義孝, 德永博司, 永田憲治 申請(qǐng)人:富士通媒體部品株式會(huì)社, 富士通株式會(huì)社