FI119307B - Menetelmä mikromekaanisen liikeanturin valmistamiseksi ja mikromekaaninen liikeanturi - Google Patents
Menetelmä mikromekaanisen liikeanturin valmistamiseksi ja mikromekaaninen liikeanturi Download PDFInfo
- Publication number
- FI119307B FI119307B FI20055324A FI20055324A FI119307B FI 119307 B FI119307 B FI 119307B FI 20055324 A FI20055324 A FI 20055324A FI 20055324 A FI20055324 A FI 20055324A FI 119307 B FI119307 B FI 119307B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- motion sensor
- micromechanical
- wafer
- component
- structures
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims description 44
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 4
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 7
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/34—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/18, H10D48/04 and H10D48/07, with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/46—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428
- H01L21/461—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
- G01C3/02—Details
- G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
- G01C3/08—Use of electric radiation detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5642—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
- G01C19/5656—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams the devices involving a micromechanical structure
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/0802—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/125—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49007—Indicating transducer
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
χ 119307
MENETELMÄ MIKROMEKAANISEN LIIKEANTURIN VALMISTAMISEKSI JA MIKROMEKAANINEN LIIKEANTURI
5 Keksinnön ala
Keksintö liittyy fysikaalisten suureiden, kuten kiihtyvyyden, kulmakiihtyvyyden tai kulmanopeuden mittauksessa käytettäviin mittalaitteisiin, ja tarkemmin sanottuna mikrome-10 kaanisiin liikeantureihin. Keksinnön avulla pyritään tarjoamaan parannettu menetelmä mikromekaanisen liikeanturin valmistamiseksi sekä mikromekaaninen liikeanturi, joka soveltuu käytettäväksi erityisesti pienikokoisissa mikromekaanisissa liikeanturiratkaisuissa.
15
Keksinnön taustaa
Mikromekaaniseen liikeanturiin perustuva mittaus on osoittautunut periaatteeltaan yksinkertaiseksi ja luotettavaksi 20 tavaksi fysikaalisten suureiden, kuten kiihtyvyyden, kulmanopeuden tai paineen mittauksessa. Mikromekaanisessa *:1 liikeanturissa mittaus perustuu esimerkiksi kapasitiivi- *··· :1·,· seen periaatteeseen, missä anturin liiketilan muutos · ·1·’: aiheuttaa jousituetun seismisen massan poikkeaman. Massan • ♦ • 25 sijainti voidaan ilmaista elektrodiparin välisestä kapasi-··1 · • 212 tanssista, pintojen välisen kapasitanssin riippuessa nii- «·· · den pinta-alasta sekä pintojen välisestä etäisyydestä.
• · ·
Mikromekaaniseen liikeanturiin perustuvaa mittausta voi-daan käyttää jo varsin pienillä eri fysikaalisten suurei- • · · • · .···, 30 den mittausalueilla.
• · »1· ·· · 2 Pienikokoiset mikromekaaniset liikeanturit perustuvat ··· 2 *···1 yleisesti piille valmistettuihin mikromekaanisiin raken- : teisiin. Bulk-mikromekaniikalla tarkoitetaan paksua, tyy- 35 pillisesti yli 100 pm:n paksuista, mikromekaanista rakennetta, joka on muodostettu etsaamalla kiekkomateriaalia.
2 119307
Bulk-mikromekaanisten antureiden etuihin kuuluu rakenteiden pinta-alaan nähden suuri massa, mikä mahdollistaa erittäin hyvän suorituskyvyn omaavien inertia-anturien valmistamisen.
5
Ammatti- ja kulutuselektroniikan valmistuksessa nykyään käytössä olevat tunnetun tekniikan mukaiset liitos- ja paketointimenetelmät sekä kulutuselektroniikan miniatyrisointi ovat johtaneet tiukkoihin vaatimuksiin komponent-10 tien, kuten mikromekaanisten liikeantureiden, koon ja etenkin korkeuden suhteen. Valitettavasti juuri anturikom-ponentin korkeus kiekon tasoa kohtisuoraan suuntaan on yleensä bulk-mikromekaniikassa suuri sekä vaikeasti kontrolloitava, sillä kiekkotason hermeettisessä suljennassa 15 mekaaninen rakennne on suljettava usein rakennekiekon molemmin puolin. Tällöin sulkevat kiekot kasvattavat antu-rikomponentin korkeutta merkittävästi.
Tunnettua tekniikkaa selostetaan seuraavassa viitaten esi- 20 merkinomaisesti oheisiin kuviin, joista: kuva 1 esittää tunnetun tekniikan mukaista mikromekaa- ··· nisten liikeantureiden valmistuksessa käytettävää ···· I kiekkorakennetta, • · IV. kuva 2 esittää tunnetun tekniikan mukaista mikromekaa- • · • · : .*. 25 nisten liikeantureiden valmistuksessa käytettä- • · · -Ml · I .·. västä kiekkorakenteesta paloittelusahattua kompo- « i · • · · · .···. nenttia.
• « ··* ,·ϊ·ί Kuvassa 1 on esitetty tunnetun tekniikan mukainen mikro- • · · #··Ι# 30 mekaanisten liikeantureiden valmistuksessa käytettävä kiek- • · *·’ korakenne. Tunnetun tekniikan mukaisessa mikromekaanisten ·· ♦ · ί ** liikeantureiden valmistuksessa keskimmäiselle kiekolle 1 ··· • · ’·.·* muodostetut mikrosysteemit suljetaan liittämällä kaksi hermeettisesti sulkevaa kiekkoa 2, 3 kiekon ylä- ja ala- • m 35 puolelle esimerkiksi anodisella bondauksella.
• · 3 119307
Kuvassa 2 on esitetty tunnetun tekniikan mukainen mikromekaanisten liikeantureiden valmistuksessa käytettävästä kiekkorakenteesta paloittelusahattu komponentti. Tunnetun tekniikan mukainen kiekkorakenteesta paloittelusahattu 5 komponentti tyypillisesti käsittää keskimmäiselle piiele-mentille 4 muodostetun mikromekaanisen liikeanturin liikkuvan elektrodirakenteen, jonka rakenne on molemmilta puoliltaan suljettu mikromekaanisen liikeanturin staattisen elektrodirakenteen muodostavilla kahdella lasi/piielemen-10 tiliä 5, 6. Paloittelusahauksen jälkeen komponentin korkeudesta tulee lähes väistämättä suuri, sillä kiekkopake-tin 1-3 paksuus on tyypillisesti 1,5 - 2,5 mm.
Tunnetun tekniikan mukaisissa liikeanturirakenteissa 15 ongelmana on valmiin anturikomponentin liian suuri korkeus. Anturikomponentin korkeutta voidaan pienentää ohentamalla sulkevia kiekkoja. Ohentamisessakin on kuitenkin rajansa ja se tuo mukanaan uusia ongelmia, kuten esimerkiksi lisääntyneen herkkyyden lämpörasituksille, väännöil-20 le tai ympäristöhäiriöille.
Ammatti- ja kulutuselektroniikan valmistuksessa onkin sei-• -* • · · · .·, : keästi kasvava tarve aiempia ratkaisuja matalammille mikro- • · mekaanisille liikeantureille, jotka soveltuvat käytettä- • · • · : .·. 25 väksi eri fysikaalisten suureiden, kuten kiihtyvyyden, • · • · · · ; .·. kulmanopeuden tai paineen luotettavaan mittaukseen.
• · · ··· · • · • · ·
Keksinnön yhteenveto • · ♦ · · • · · I.! 30 Keksinnön päämääränä on parannettu menetelmä mikromekaanisen Φ · *1* liikeanturin valmistamiseksi sekä parannettu mikromekaaninen • · : ** liikeanturi. Tämän keksinnön avulla säästetään piirilevyjen ··· komponenttikorkeudessa, ja se soveltuu käytettäväksi ♦ ·*·*; erityisesti pienikokoisissa mikromekaanisissa lii- • · :*·.! 35 keanturiratkaisuissa.
• · 4 119307
Keksinnön ensimmäisen piirteen mukaan tarjotaan menetelmä mikromekaanisen liikeanturin valmistamiseksi kiekkoelemen-tistä, jossa menetelmässä mikromekaaninen liikeanturi paloittelusahataan ainakin kahdesta kiekosta liittämällä 5 saadusta kiekkopaketista siten, että liikeanturikomponentin pinta-ala on kiekon pinnan tasossa pienempi kuin liikeanturikomponentin pinta-ala paloittelusahattuna ja 90° käännettynä, ja että liikeanturikomponentin korkeus 90° käännettynä on lii-10 tossuunnassa pienempi kuin liitettyjen kiekkojen muodostaman kiekkopaketin paksuus.
Edullisesti, menetelmässä mikromekaanisen liikeanturin sähköiset laitosalueet kasvatetaan sen paloittelusahatul-15 le, suurimman pinta-alan omaavalle pinnalle.
Edullisesti, menetelmässä: mikromekaaniset liikeanturirakenteet syövytetään yhdelle kiekolle, 20 - vähintään kaksi kiekkoa liitetään yhteen kiekkopaketiksi, kiekkopaketista paloittelusahataan kiekon tasossa kapeita ja pitkiä liikeanturikomponentteja, ···· · - liikeanturikomponentit käännetään toiselle sivulleen 90 Ä ·· • · ··.·. astetta, ja i * ; 25 - liikeanturikomponenttien paloittelusahatulle sivulle * · · metalloidaan liitosalueet.
• · · • · · ··· · ··· • · • · *** Edullisesti, ennen kiekkojen liittämistä vähintään yksi , , kiekoista lasitetaan tai oksidoidaan. Edullisesti, liitet- ♦ · v • · · *,· 30 täviä kiekkoja on kolme, yksi sulkeva kiekko anturirakenteet • · ·" käsittävän kiekon molemmin puolin.
• · • ·· ·♦·
Keksinnön toisen piirteen mukaan tarjotaan ainakin kahdes-ta kiekosta liittämällä saadusta kiekkopaketista paloitte- • « * · .·. : 35 lusahattu mikromekaaninen liikeanturi siten, että • ·· • · 5 119307 liikeanturikomponentin pinta-ala on kiekon pinnan tasossa pienempi kuin liikeanturikomponentin pinta-ala paloittelusahattuna ja 90° käännettynä, ja että liikeanturikomponentin korkeus 90° käännettynä on lii-5 tossuunnassa pienempi kuin liitettyjen kiekkojen muodostaman kiekkopaketin paksuus.
Edullisesti, mikromekaanisen liikeanturin sähköiset lii-tosalueet on kasvatettu sen paloittelusahatulle, suurimman 10 pinta-alan omaavalle, pinnalle.
Edullisesti, liikeanturin seisminen massa on toiselta sivultaan molemmilta puoliltaan tuettu pitkä palkkimainen rakenne. Vaihtoehtoisesti, liikeanturin seisminen massa on 15 keskeltä molemmista sivuistaan tuettu pitkä palkkimainen rakenne. Edelleen vaihtoehtoisesti, liikeanturin seismiset massat ovat tasossa eri sivusuuntiin asennettuja toisista päistään molemmista reunoista tuettuja rakenteita. Edelleen vaihtoehtoisesti, liikeanturin seismiset massat ovat 20 kolmion muotoisia tasossa eri viistosuuntiin asennettuja yhdestä kulmastaan molemmista reunoista tuettuja rakentei-ta.
···· • · • · t • ·♦ • ·
Piirustusten lyhyt selitys • « • · * · 25 • · · ^ ^ • I * *·· » • .·, Seuraavassa keksintöä ja sen edullisia toteutustapoja selostetaan yksityiskohtaisesti viitaten esimerkinomaises- • · ti oheisiin kuviin, joista: .. kuva 1 esittää tunnetun tekniikan mukaista mikromekaa- • * · • · · M 30 nisten liikeantureiden valmistuksessa käytettävää • · k · ”* kiekkorakennetta, ·· : *** kuva 2 esittää tunnetun tekniikan mukaista mikromekaa- • · · :...· nisten liikeantureiden valmistuksessa käytettä- ·*·*. västä kiekkorakenteesta paloittelusahattua kompo- : 35 nenttia, • ·« • · 119307 6 kuva 3 esittää keksinnön mukaista mikromekaanisten lii-keantureiden valmistuksessa käytettävästä kiekko-rakenteesta paloittelusahattua komponenttia, kuva 4 esittää keksinnön mukaisen kiekkorakenteesta 5 paloittelusahatun mikromekaanisen liikeanturikom- ponentin leikkauskuvaa, kuva 5 esittää keksinnön mukaista mikromekaanisen liike-anturikomponentin seismisen massan vaihtoehtoista rakenneratkaisua, 10 kuva 6 esittää keksinnön mukaista mikromekaanisen liike-anturikomponentin seismisten massojen toista vaihtoehtoista rakenneratkaisua, kuva 7 esittää keksinnön mukaista mikromekaanisen liike-anturikomponentin seismisten massojen kolmatta 15 vaihtoehtoista rakenneratkaisua, kuva 8 esittää keksinnön mukaista menetelmää mikromekaanisen liikeanturin valmistamiseksi, ja kuva 9 esittää keksinnön mukaista vaihtoehtoista menetelmää mikromekaanisen liikeanturin valmistami-20 seksi.
*·, Kuvat 1-2 on esitetty edellä. Seuraavassa keksintöä ja sen • · · · ,·. : edullisia toteutustapoja selostetaan viitaten kuviin 3-9.
• ·· • · ·· · • · · • · ; 25 Keksinnön yksityiskohtainen selitys » · t ··· · • # • · · • m s **!.' Keksinnön mukaiselle mikromekaaniselle liikeanturiratkai- • a • · sulle on tunnusmerkillistä se, että liikeanturikomponentit . . paloittelusahataan kiekkorakenteesta siten, että paloitte- • · · • e · 30 lusahatun komponentin pinta-ala on kiekon pinnan tasossa # · • · *** pienempi kuin komponentin pinta-ala paloittelusahattuna ja ·· j *** 90° käännettynä. Keksinnön mukaisen mikromekaanisen liike- Φ·· ·.„· anturin sähköiset laitosalueet on kasvatettu sen paloitte- Ϊ*.·. lusahatulle, suurimman pinta-alan omaavalle pinnalle.
• · : 35 Etenkin keksinnön mukaisen mikromekaanisen liikeanturikom- • ·· • · ponentin korkeus 90° käännettynä on liitossuunnassa pie- 119307 7 nempi kuin liitettyjen kiekkojen muodostaman kiekkopaketin paksuus.
Kuvassa 3 on esitetty keksinnön mukainen mikromekaanisten 5 liikeantureiden valmistuksessa käytettävästä kiekkoraken-teesta paloittelusahattu komponentti. Kuvassa on esitetty useita paloittelusahattuja mikromekaanisia liikeanturikom-ponentteja 7-9, joista yksi mikromekaaninen liikeanturikom-ponentti 8 on käännetty 90 astetta toiselle sivulleen.
10 Paloittelusahatun mikromekaanisen liikeanturikomponentin 8 toiselle paloittelusahatulle sivuseinälle 10 on kasvatettu komponentin liitosalueet 11, 12.
Keksinnön mukaisen mikromekaanisen liikeanturin mekaaninen 15 rakenne on suunniteltu siten että toinen kiekon pinnan suuntainen dimensio saadaan selvästi kiekkopaketin paksuutta pienemmäksi, jopa selvästi alle 1 mm. Keksinnön mukaisessa mikromekaanisten liikeantureiden valmistuksessa kiekkorakenteesta sahataan tavanomaisesta tekniikasta poi-20 keten kiekon tasossa erittäin kapeita ja pitkiä komponentteja 7-9.
*· »Mt ,*, : Keksinnön mukaisessa mikromekaanisten liikeantureiden vai- • ·· • · mistuksessa komponentin liitosalueet kasvatetaan kiekkojen • ♦ • · : .·. 25 liittämisen ja paloittelun jälkeen sen pinta-alaltaan suu- • · · M· · • ,·, rimmalle, paloittelusahatulle sivulle. Paloittelusahauksen i · · ··· · β·—e jälkeen komponentit 7-9 käännetään toiselle sivulleen ja • · komponenttien 7-9 toiselle paloittelusahatulle sivuseinäl- .. le 10 kasvatetaan komponentin liitosalueet 11, 12. Keksin- « · · i · · 30 nön mukaisen ratkaisun avulla komponentista tulee alustaan 9 9 9 9 ’** tai koteloon liitettynä erittäin matala.
• · • · • ** ···
Kuvassa 4 on esitetty keksinnön mukaisen kiekkorakenteesta 9 paloittelusahatun mikromekaanisen liikeanturikomponentin * · .*. : 35 leikkauskuva. Keksinnön mukaisessa mikromekaanisessa lii- • ·· t · keanturissa seisminen massa 13 on toiselta sivultaan molemmilta puoliltaan ohuilla taivutusjousilla tuettu 3 119307 pitkä palkkimainen rakenne 13. Tällainen rakenne voisi toimia esimerkiksi kapasitiivisena kiihtyvyysanturina.
Keksinnön mukaisessa mikromekaanisessa liikeanturissa on 5 tyypillisestä mikromekaniikasta poikkeavat rakenteiden mittasuhteet. Yleensä mikromekaaniset rakenteet ovat kiekon tasossa laajoja kiekkojen paksuuteen verrattuna. Keksinnön mukaisessa rakenteessa kiekosta sahataan kapeita siivuja, jotka 90° käännettyinä ovat liitossuunnassa ohui-10 ta ja laajoja.
Kuvassa 5 on esitetty keksinnön mukainen mikromekaanisen liikeanturikomponentin seismisen massan vaihtoehtoinen rakenneratkaisu. Keksinnön mukaisessa vaihtoehtoisessa 15 mikromekaanisessa liikeanturissa seisminen massa 14 on keskeltä molemmista sivuistaan ohuilla tai kapeilla kier-tojousilla tuettu pitkä palkkimainen rakenne 14. Tällainen rakenne voisi toimia esimerkiksi kapasitiivisena kulma-kiihtyvyysanturina .
20
Kuvassa 6 on esitetty keksinnön mukainen mikromekaanisen liikeanturikomponentin seismisten massojen toinen vaihtoeh- ·Φ·· ,·. j toinen rakenneratkaisu. Keksinnön mukaisessa toisessa • ·· • i ··,·. vaihtoehtoisessa mikromekaanisessa liikeanturissa seismiset « · • ,·, 25 massat 15-18 ovat tasossa eri sivusuuntiin (0°, 90°, 180°, • · · j'f.| 270°) asennettuja toisista päistään molemmista reunoista • · « *11.' ohuilla tai kapeilla kiertojousilla tuettuja rakenteita • · 15-18. Tällainen rakenne voisi toimia esimerkiksi moniak- . , selisena kiihtyvyysanturina.
♦ · · • · · * * 30 ··· ^u • · • « •J* Kuvassa 7 on esitetty keksinnön mukainen mikromekaanisen ·· •*·· liikeanturikomponentin seismisten massojen kolmas vaihtoeh- ··· *...· toinen rakenneratkaisu. Keksinnön mukaisessa kolmannessa vaihtoehtoisessa mikromekaanisessa liikeanturissa seismiset • · • · .·. : 35 massat 19-22 ovat kolmion muotoisia tasossa eri viisto- *# *· suuntiin (45°, 135°, 225°, 315°) asennettuja yhdestä kulmastaan molemmista reunoista ohuilla tai kapeilla kierto- 9 119307 jousilla tuettuja rakenteita 19-22. Tällainen rakenne voisi toimia esimerkiksi moniakselisena kiihtyvyysanturina.
Kuvassa 8 on esitetty keksinnön mukainen menetelmä mikro-5 mekaanisen liikeanturin valmistamiseksi. Keksinnön mukaisessa menetelmässä ensin anturirakenteet syövytetään 23 ainakin yhdelle kiekolle. Seuraavaksi vähintään kaksi kiekkoa liitetään 24 yhteen esimerkiksi anodisesti- tai fuusio-liittämällä. Liitettäviä kiekkoja voi tyypillisesti olla 10 kolme, yksi sulkeva kiekko anturirakenteet käsittävän kiekon molemmin puolin. Liitetyistä kiekoista saadaan aikaan kiekkopaketti. Liittämisen jälkeen kiekkopaketista paloit-telusahataan 25 kiekon tasossa kapeita ja pitkiä liikeantu-rikomponentteja. Seuraavaksi liikeanturikomponentit käänne-15 tään 26 toiselle sivulleen 90 astetta. Tämän jälkeen liike-anturikomponenttien paloittelusahatulle sivulle metalloidaan 27 liitosalueet.
Kuvassa 9 on esitetty keksinnön mukainen vaihtoehtoinen 20 menetelmä mikromekaanisen liikeanturin valmistamiseksi.
Keksinnön mukaisessa vaihtoehtoisessa menetelmässä vähintään ,·, yksi sulkevista kiekoista esiprosessoidaan esimerkiksi • · lasittamalla tai oksidoimalla 28. Lisäksi anturirakenteet • « » • · · •!t/ syövytetään 23 ainakin yhdelle kiekolle. Seuraavaksi vähin- • · I I 25 tään kaksi kiekkoa liitetään 24 yhteen. Liitettäviä kiekkoja • · · “V voi tyypillisesti olla kolme, yksi sulkeva kiekko antu- • · · • * · *".* rirakenteet käsittävän kiekon molemmin puolin. Liitetyistä • · • · *** kiekoista saadaan aikaan kiekkopaketti. Liittämisen jälkeen kiekkopaketista paloittelusahataan 25 kiekon tasossa kapeita t · · *;]·* 30 ja pitkiä liikeanturikomponentteja. Seuraavaksi liikean- • · *···* turikomponentit käännetään 26 toiselle sivulleen 90 astetta.
«· • **· Tämän jälkeen liikeanturikomponenttien paloittelusahatulle sivulle metalloidaan 27 liitosalueet.
ft·* • • ft ft • ft ft • · j 35 Keksinnön mukaisen menetelmän avulla valmistetussa mikro-• ·· mekaanisessa liikeanturissa ei kiekkojen paksuus rajoita koteloidun ja kontaktoidun komponentin korkeutta. Korkeu- 10 1 1 9307 den määrää yksinomaan valotusmaskien suunnittelu, joka voidaan mitoittaa huomattavasti helpommin komponentin paketoinnin ja liittämisen tarpeiden sekä suorituskykyvaa-timusten mukaan.
5
Keksinnön mukainen mikromekaaninen liikeanturiratkaisu mahdollistaa siis erittäin matalan mikromekaanisen anturin suorituskyvyn maksimoimisen, sillä komponentin sulkevat kiekot eivät kasvata sen korkeutta. Keksinnön mukaisen 10 ratkaisun avulla lähes koko komponentin pinta-ala kiekon tasossa voidaan hyödyntää liikeanturin massana. Keksinnön mukaisen liikeanturin reunoille tarvitaan ainoastaan kiekkojen liittämiseen ja hermeettiseen sulkemiseen tarvittava kehysalue, joka on leveydeltään tyypillisesti noin 100-200 15 pm.
··· • M·· f * • · · • ·· » · ·· · « · · • · • t • · • · · • * ·
Ml I
• · • « · • · *
Ml ·
Ml f · • · ' «·« Φ · • · « • · · • · ··· • ·
• I
·· • · • ··
• M
• · ♦ ·
• M
·· · • · · • · • · Φ · • I ·
• M
• I
Claims (11)
1. Menetelmä piimikromekaanisen liikeanturin valmistamiseksi kiekkoelementistä, jossa menetelmässä piimikromekaa- 5 ninen liikeanturi paloittelusahataan ainakin kahdesta kiekosta liittämällä saadusta kiekkopaketista, tunnet-t u siitä, että piimikromekaaninen liikeanturi paloittelusahataan siten, että liikeanturikomponentin pinta-ala on kiekon pinnan 10 tasossa pienempi kuin liikeanturikomponentin pinta-ala paloittelusahattuna ja 90° käännettynä, ja että liikeanturikomponentin korkeus 90° käännettynä on lii-tossuunnassa pienempi kuin liitettyjen kiekkojen muodostaman kiekkopaketin paksuus. 15
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että piimikromekaanisen liikeanturin sähköiset liitosalueet kasvatetaan sen paloittelusahatul-le, suurimman pinta-alan omaavalle pinnalle. 20
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä: ···· ,·. j - piimikromekaaniset liikeanturirakenteet syövytetään (23) • M • · yhdelle kiekolle, • · • · 25. vähintään kaksi kiekkoa liitetään (24) yhteen kiekkopa- • · · ··· · . . _ • · ketiksi# • 9 · S·! · ···* - kiekkopaketista paloittelusahataan (25) kiekon tasossa • « kapeita ja pitkiä liikeanturikomponentteja, . , - liikeanturikomponentit käännetään (26) toiselle sivulleen • et 30 90 astetta, ja • · • · *** - liikeanturikomponenttien paloittelusahatulle sivulle • f j *·· metalloidaan (27) liitosalueet. • M V · t » ··· •V.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, t u n - • · r • .·» ! 35 n e t t u siitä, että ennen kiekkojen liittämistä vähin- • ’ ·· • · tään yksi kiekoista lasitetaan tai oksidoidaan (28). 12 1 1 9307
5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liitettäviä kiekkoja on kolme, yksi sulkeva kiekko anturirakenteet käsittävän kiekon molemmin puolin. 5
6. Ainakin kahdesta kiekosta liittämällä saadusta kiekko-paketista paloittelusahattu piimikromekaaninen liikeanturi, tunnettu siitä, että liikeanturikomponentin pinta-ala on kiekon pinnan 10 tasossa pienempi kuin liikeanturikomponentin pinta-ala paloittelusahattuna ja 90° käännettynä, ja että liikeanturikomponentin korkeus 90° käännettynä on lii-tossuunnassa pienempi kuin liitettyjen kiekkojen muodostaman kiekkopaketin paksuus. 15
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen liikeanturi, tunnettu siitä, että piimikromekaanisen liikeanturin sähköiset liitosalueet on kasvatettu sen paloittelusaha-tulle, suurimman pinta-alan omaavalle, pinnalle. 20
8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen liikeanturi, tunnettu siitä, että liikeanturin seisminen massa 9 φ.φ*. (13) on toiselta sivultaan molemmilta puoliltaan tuettu • ·» pitkä palkkimainen rakenne (13) . S f 25 * · · • » ( I**.*
9. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen liikeanturi, • * · I · · ***,* tunnettu siitä, että liikeanturin seisminen massa • * • « “* (14) on keskeltä molemmista sivuistaan tuettu pitkä palk kimainen rakenne (14) . • · t * · · -111 • · 30
··* • · ’···* 10. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen liikeanturi, * · ·*·. tunnettu siitä, että liikeanturin seismiset massat i” i (15)-(18) ovat tasossa eri sivusuuntiin asennettuja toi- *·.·, sista päistään molemmista reunoista tuettuja rakenteita • · !·.*; 35 (15)-(18). « »i • * 119307 13
11. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen liikeanturi, tunnettu siitä, että liikeanturin seismiset massat (19)-(22) ovat kolmion muotoisia tasossa eri viistosuun-tiin asennettuja yhdestä kulmastaan molemmista reunoista 5 tuettuja rakenteita (19)-(22). ··* * ···· • · • · · • *· • * ·* * • · · • · « · • · · · • ♦ · ··* * • · » · t « · « • M · ·«· * · • · ·«· • · • · f • · · 9 · • •9 • · • 9 • f* • 99 • 9 • 99 9 9 9 9 f • · Ml 9 M * • · · • 9 • 9 9 • · · • 99 • 9 119307 14
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20055324A FI119307B (fi) | 2005-06-17 | 2005-06-17 | Menetelmä mikromekaanisen liikeanturin valmistamiseksi ja mikromekaaninen liikeanturi |
| CNA2006800217799A CN101199047A (zh) | 2005-06-17 | 2006-06-13 | 微机械运动传感器的制造方法以及微机械运动传感器 |
| PCT/FI2006/050258 WO2006134233A1 (en) | 2005-06-17 | 2006-06-13 | Method for manufacturing a micromechanical motion sensor, and a micromechanical motion sensor |
| EP06764497A EP1891668A1 (en) | 2005-06-17 | 2006-06-13 | Method for manufacturing a micromechanical motion sensor, and a micromechanical motion sensor |
| CA002612283A CA2612283A1 (en) | 2005-06-17 | 2006-06-13 | Method for manufacturing a micromechanical motion sensor, and a micromechanical motion sensor |
| KR1020087001143A KR20080031282A (ko) | 2005-06-17 | 2006-06-13 | 초소형 기계식 운동 센서 제조 방법 및 초소형 기계식 운동센서 |
| JP2008516360A JP2008544513A (ja) | 2005-06-17 | 2006-06-13 | 微小機械モーションセンサーを製造する方法、および、微小機械モーションセンサー |
| US11/453,914 US7682861B2 (en) | 2005-06-17 | 2006-06-16 | Method for manufacturing a micromechanical motion sensor, and a micromechanical motion sensor |
| IL187939A IL187939A0 (en) | 2005-06-17 | 2007-12-06 | Method of manufacturing a micromechanical motion sensor and a micromechanical motion sensor |
| NO20080337A NO20080337L (no) | 2005-06-17 | 2008-01-16 | Metode for a fremstille en mikromekanisk bevegelsessensor, og en mikromekanisk bevelgelsessensor |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20055324 | 2005-06-17 | ||
| FI20055324A FI119307B (fi) | 2005-06-17 | 2005-06-17 | Menetelmä mikromekaanisen liikeanturin valmistamiseksi ja mikromekaaninen liikeanturi |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20055324A0 FI20055324A0 (fi) | 2005-06-17 |
| FI20055324A FI20055324A (fi) | 2007-03-01 |
| FI119307B true FI119307B (fi) | 2008-09-30 |
Family
ID=34778460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20055324A FI119307B (fi) | 2005-06-17 | 2005-06-17 | Menetelmä mikromekaanisen liikeanturin valmistamiseksi ja mikromekaaninen liikeanturi |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7682861B2 (fi) |
| EP (1) | EP1891668A1 (fi) |
| JP (1) | JP2008544513A (fi) |
| KR (1) | KR20080031282A (fi) |
| CN (1) | CN101199047A (fi) |
| CA (1) | CA2612283A1 (fi) |
| FI (1) | FI119307B (fi) |
| IL (1) | IL187939A0 (fi) |
| NO (1) | NO20080337L (fi) |
| WO (1) | WO2006134233A1 (fi) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8322216B2 (en) * | 2009-09-22 | 2012-12-04 | Duli Yu | Micromachined accelerometer with monolithic electrodes and method of making the same |
| CN109634036B (zh) * | 2017-10-09 | 2022-02-18 | 中强光电股份有限公司 | 投影装置及其照明系统 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4758824A (en) * | 1985-08-22 | 1988-07-19 | Heinz Jurgen Bernhard Fechner | Alarm for a blind |
| GB2198231B (en) * | 1986-11-28 | 1990-06-06 | Stc Plc | Rotational motion sensor |
| US4926695A (en) * | 1987-09-15 | 1990-05-22 | Rosemount Inc. | Rocking beam vortex sensor |
| US5022269A (en) * | 1989-12-26 | 1991-06-11 | Lew Hyok S | Resonance frequency position sensor |
| JPH06331649A (ja) * | 1993-05-18 | 1994-12-02 | Murata Mfg Co Ltd | 加速度センサおよびその製造方法 |
| DE19541388A1 (de) * | 1995-11-07 | 1997-05-15 | Telefunken Microelectron | Mikromechanischer Beschleunigungssensor |
| AU2001286711A1 (en) * | 2000-09-13 | 2002-03-26 | Applied Materials, Inc. | Micromachined silicon block vias for transferring electrical signals to the backside of a silicon wafer |
| JP2002286746A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-10-03 | Tdk Corp | 圧電センサの製造方法 |
| US6956268B2 (en) * | 2001-05-18 | 2005-10-18 | Reveo, Inc. | MEMS and method of manufacturing MEMS |
| KR100452818B1 (ko) * | 2002-03-18 | 2004-10-15 | 삼성전기주식회사 | 칩 패키지 및 그 제조방법 |
| US6829937B2 (en) * | 2002-06-17 | 2004-12-14 | Vti Holding Oy | Monolithic silicon acceleration sensor |
-
2005
- 2005-06-17 FI FI20055324A patent/FI119307B/fi not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-06-13 JP JP2008516360A patent/JP2008544513A/ja active Pending
- 2006-06-13 CA CA002612283A patent/CA2612283A1/en not_active Abandoned
- 2006-06-13 WO PCT/FI2006/050258 patent/WO2006134233A1/en active Application Filing
- 2006-06-13 EP EP06764497A patent/EP1891668A1/en not_active Withdrawn
- 2006-06-13 KR KR1020087001143A patent/KR20080031282A/ko not_active Application Discontinuation
- 2006-06-13 CN CNA2006800217799A patent/CN101199047A/zh active Pending
- 2006-06-16 US US11/453,914 patent/US7682861B2/en active Active
-
2007
- 2007-12-06 IL IL187939A patent/IL187939A0/en unknown
-
2008
- 2008-01-16 NO NO20080337A patent/NO20080337L/no not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2006134233A9 (en) | 2007-10-25 |
| FI20055324A0 (fi) | 2005-06-17 |
| WO2006134233A1 (en) | 2006-12-21 |
| FI20055324A (fi) | 2007-03-01 |
| NO20080337L (no) | 2008-03-14 |
| CA2612283A1 (en) | 2006-12-21 |
| US7682861B2 (en) | 2010-03-23 |
| JP2008544513A (ja) | 2008-12-04 |
| CN101199047A (zh) | 2008-06-11 |
| EP1891668A1 (en) | 2008-02-27 |
| US20070012108A1 (en) | 2007-01-18 |
| KR20080031282A (ko) | 2008-04-08 |
| IL187939A0 (en) | 2008-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7238999B2 (en) | High performance MEMS packaging architecture | |
| US8978475B2 (en) | MEMS proof mass with split z-axis portions | |
| EP0693690B1 (en) | Accelerometer and method of manufacture | |
| CN103090887B (zh) | 物理量检测装置、物理量检测器及电子设备 | |
| US6634231B2 (en) | Accelerometer strain isolator | |
| CA1332883C (en) | Rectilinearly deflectable element fabricated from a single wafer | |
| CN117486166A (zh) | 具有容差沟槽的加固的晶圆级mems力传感器 | |
| JP2005249454A (ja) | 容量型加速度センサ | |
| CN102408089A (zh) | 可同时量测加速度及压力的微机电传感器 | |
| JP2016095236A (ja) | 慣性センサーの製造方法および慣性センサー | |
| JP2009241164A (ja) | 半導体センサー装置およびその製造方法 | |
| FI119307B (fi) | Menetelmä mikromekaanisen liikeanturin valmistamiseksi ja mikromekaaninen liikeanturi | |
| US9731958B2 (en) | Microelectromechanical system and fabricating process having decoupling structure that includes attaching element for fastening to carrier | |
| JP6926099B2 (ja) | センサ | |
| JP2007127607A (ja) | センサブロック | |
| CN110082563B (zh) | 振动梁式加速度计 | |
| JPH11337571A (ja) | 慣性センサ | |
| JP2008224525A (ja) | ３軸加速度センサー | |
| JP2008309731A (ja) | 加速度検知ユニット及び加速度センサ | |
| EP3951342A1 (en) | Force sensor package and fabrication method | |
| JP2008261839A (ja) | 加速度検知ユニットの製造方法 | |
| US20220219971A1 (en) | Multiply encapsulated micro electrical mechanical systems device | |
| CN117699731A (zh) | 一种mems谐振式传感器 | |
| JP2007178374A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP5776184B2 (ja) | センサ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: MURATA ELECTRONICS OY |
|
| MM | Patent lapsed |