用于微機(jī)電系統(tǒng)器件的有源側(cè)向力粘滯自恢復(fù)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及用于微機(jī)電系統(tǒng)器件的有源側(cè)向力粘滯自恢復(fù)。提供了通過(guò)施加正交于粘滯力的力從MEMS器件中的與粘滯相關(guān)的事件恢復(fù)的機(jī)制。施加正交于粘滯力的矢量的弱力可以比施加平行于粘滯力的矢量的力更容易釋放被阻塞的檢測(cè)質(zhì)量塊。示例實(shí)施例提供了垂直的平行板(510,520)或梳指狀側(cè)向致動(dòng)器(610,620)以施加正交力。另選實(shí)施例提供了第二換能器(710)的檢測(cè)質(zhì)量塊(720)來(lái)碰撞被阻塞的MEMS致動(dòng)器以釋放粘滯。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于微機(jī)電系統(tǒng)器件的有源側(cè)向力粘滯自恢復(fù)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)總體涉及微機(jī)電系統(tǒng)的使用，而且更具體說(shuō)，涉及通過(guò)使用正交于粘滯力(stict1n force)的作用力從MEMS器件中的粘滯事件(stict1n event)中恢復(fù)。
【背景技術(shù)】
[0002]微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件是提供了移動(dòng)部件的器件，所述移動(dòng)部件具有低于100微米尺寸的特征。這些移動(dòng)部件是使用微加工技術(shù)形成的。MEMS器件具有孔、腔、通道、懸臂、薄膜等等。這些器件通常是基于硅材料的并且使用多種技術(shù)以形成適當(dāng)?shù)奈锢斫Y(jié)構(gòu)并且釋放機(jī)械結(jié)構(gòu)以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
[0003]粘滯是靜態(tài)的摩擦力，其是典型的MEMS器件的反復(fù)出現(xiàn)的問(wèn)題。雖然沒(méi)有滑動(dòng)地相互擠壓的任何固態(tài)物體需要一定閾值的力(粘滯)來(lái)克服靜內(nèi)聚力，生成所述力的機(jī)制對(duì)于MEMS器件來(lái)說(shuō)是不同的。當(dāng)面積低于微米級(jí)別的兩個(gè)表面極為接近的時(shí)候，由于靜電和/或范德華力，表面可能粘附在一起。此等級(jí)的粘滯力可能還與與氫鍵結(jié)合或表面上的殘留污染物相關(guān)聯(lián)。
[0004]對(duì)于MEMS器件(例如加速計(jì))，表面(例如超程限位(over-travel stops))在使用期間，在器件設(shè)計(jì)的極限處達(dá)到極為接近或接觸。在這些情況下，粘滯力會(huì)導(dǎo)致MEMS器件部件(例如，蹺蹺板加速計(jì)機(jī)構(gòu))在某個(gè)位置凍結(jié)，并且變得無(wú)法使用。避免這種極為接近的移動(dòng)或接觸的傳統(tǒng)方法包括增加彈簧彈性系數(shù)和增加MEMS器件的部件之間的距離。但以這種方式避免粘滯會(huì)減小器件的靈敏度，并且因此降低MEMS器件的效用。因此，期望提供用于從MEMS器件的與粘滯相關(guān)的相互作用中恢復(fù)，而沒(méi)有減小MEMS器件的靈敏度的機(jī)制。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0005]通過(guò)參考附圖，本發(fā)明可以被更好的理解，并且使得其多個(gè)目的、特征，以及優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是明顯的。
[0006]圖1是示出本領(lǐng)域已知的蹺蹺板加速計(jì)的截面圖的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖。
[0007]圖2是示出在制作階段期間在MEMS加速計(jì)的末端的行程限位區(qū)域(travel stopreg1n)的近攝截面圖的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖。
[0008]圖3是示出在圖2所示的制作階段之后的制作階段期間的行程限位區(qū)域的截面圖的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖。
[0009]圖4是示出了在加速計(jì)的使用期間的行程限位區(qū)域的截面圖的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的蹺蹺板加速計(jì)組件500的平面圖，所述組件包括用于施加正交于粘滯力的靜電力的部件。
[0011]圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的蹺蹺板加速計(jì)組件600的平面圖，所述組件包括用于施加正交于粘滯力的靜電力的另選方法。
[0012]圖7是加速計(jì)組件的平面圖，所述組件包括了用于測(cè)量在Z方向的加速度的蹺蹺板加速計(jì)和用于測(cè)量在XY方向的加速度的電容板加速計(jì)。
[0013]圖8是示出使用結(jié)合了本發(fā)明的實(shí)施例的加速計(jì)的示例的簡(jiǎn)化流程圖。
[0014]除非另有說(shuō)明，不同附圖中使用的相同參考符號(hào)表示相同的物品。附圖不一定按比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明的實(shí)施例提供了通過(guò)施加正交于粘滯力的力從MEMS器件中的與粘滯相關(guān)的事件恢復(fù)的機(jī)制。施加正交于粘滯力的矢量的弱力可以比施加平行于粘滯力的矢量的力更容易釋放被阻塞的檢測(cè)質(zhì)量塊。示例實(shí)施例提供了垂直的平行板或梳指狀側(cè)向致動(dòng)器以施加正交力。另選實(shí)施例提供了第二傳感器的檢測(cè)質(zhì)量塊以碰撞被阻塞的MEMS致動(dòng)器以釋放粘滯。
[0016]圖1是示出本領(lǐng)域已知的蹺蹺板加速計(jì)的截面圖的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖。加速計(jì)100包括具有絕緣層120的基板110?；?10例如可以是硅晶片，以及絕緣層120例如可以是氧化硅或氮化硅。在某些情況下，絕緣層120可從基板110熱生長(zhǎng)或絕緣層120可以被沉積。
[0017]固定電極130和135沿著行程限位區(qū)域140和145形成于絕緣層120的頂部。形成固定電極130和135和行程限位區(qū)域140和145的層通常是多晶硅，并且通過(guò)使用常規(guī)技術(shù)(包括根據(jù)應(yīng)用所需而圖案化所述層)形成。形成固定電極和行程限位區(qū)域的層還可以是無(wú)定形硅、氮化物、含金屬的材料、另一種合適的材料等等，或其任意組合。介電層150被形成為將電極和行程限位區(qū)域與MEMS加速計(jì)的其它元件電隔離。介電層150可以由各種材料，包括，例如，氮化硅、二氧化硅、氮氧化硅等等形成。
[0018]在一定的加速度下，旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊160被配置為以類(lèi)似于蹺蹺板的方式運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量160可以被配置成使得通過(guò)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)165在旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊的側(cè)面170和旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊的側(cè)面175之間不平衡。所述不平衡的量將影響器件對(duì)于加速度的敏感程度。在旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊的側(cè)面170上配置的電極180與固定電極130相關(guān)聯(lián)，而旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊上的電極185與固定電極135相關(guān)聯(lián)。此外，在旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊的側(cè)面170上的行程限位部190與行程限位區(qū)域140相關(guān)聯(lián)，以及在旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊的側(cè)面175上的行程限位部195與行程限位區(qū)域145相關(guān)聯(lián)。旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊160，包括行程限位部190和195，通常是由多晶硅形成的。
[0019]電極180和固定電極130形成了第一可變傳感電容器，同時(shí)電極185和固定電極135形成了第二可變傳感電容器。第一和第二可變傳感電容器中的電容變化可以被組合以從MEMS加速計(jì)100提供差分輸出。
[0020]可以使用已知的MEMS制作工藝執(zhí)行MEMS加速計(jì)100的組件的制作。
[0021]圖2是示出在制作階段期間在MEMS加速計(jì)100的末端175的行程限位區(qū)域的近攝截面圖的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖。正如上面所討論的，基板110設(shè)置有絕緣層120，其中基板110可以是硅晶片，并且絕緣層120可以是氧化硅。第一多晶硅層210形成于絕緣層120上，從而部分地形成了行程限位區(qū)域145。介電層150形成于絕緣層120和多晶硅層210上，例如為了防止絕緣層120的過(guò)度蝕刻。犧牲層220形成于被圖案化的介電層150和多晶硅層210的暴露區(qū)域的頂部。通常使用原硅酸四乙酯(TEOS)氣體來(lái)形成犧牲層220以形成氧化硅犧牲層，或者所述犧牲層220可以由磷硅玻璃(PSG)形成。犧牲層可以被圖案化以為MEMS器件的下一層形成“?！?。第二多晶硅層230可以形成于被圖案化的犧牲層上，以形成旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊160，包括行程限位部195。根據(jù)應(yīng)用所需，被圖案化的層的累積會(huì)繼續(xù)。
[0022]圖3是示出在圖2制作階段之后的制作階段期間的行程限位區(qū)域的截面圖的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖。通常使用對(duì)犧牲層有選擇性的各向同性濕法蝕刻工藝來(lái)移除犧牲層220。蝕刻可以通過(guò)氣相或液相工藝來(lái)執(zhí)行。
[0023]圖4是示出了在加速計(jì)的使用期間的行程限位區(qū)域的截面圖的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖。在旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊160上的與加速度相關(guān)的力AG足以超過(guò)加速計(jì)的設(shè)計(jì)規(guī)范。這導(dǎo)致行程限位部195碰撞行程限位區(qū)域145，從而防止電極185接觸固定電極135。然而，在這種情況下，粘滯力例如范德華力、靜電力和/或氫鍵結(jié)合力可以導(dǎo)致行程限位表面粘到行程限位區(qū)域。一旦發(fā)生這種情況，釋放旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊并且繼續(xù)正常操作可能是困難的。
[0024]已經(jīng)確定的是可以使用力或沖量來(lái)釋放粘滯力，其中所述力或沖量的大小比在平行于粘滯力的方向上施加的釋放力小很多。本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種機(jī)制，通過(guò)所述機(jī)制，所述旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊可以通過(guò)施加正交于粘滯力的力被釋放，其中所述粘滯力使行程限位部195的表面區(qū)域與行程限位區(qū)域145保持接觸。正如在下面將要更充分討論的，正交力可以通過(guò)使用形成于旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊的側(cè)面上的靜電致動(dòng)器被施加，或通過(guò)與在MEMS封裝內(nèi)提供的另一個(gè)檢測(cè)質(zhì)量塊的機(jī)械碰撞被施加。
[0025]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的蹺蹺板加速計(jì)組件500的平面圖，所述組件包括用于施加正交于粘滯力的靜電力的部件。蹺蹺板加速計(jì)是使用類(lèi)似于上面描述的工藝制作的，結(jié)果產(chǎn)生了通過(guò)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)165旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊160。行程限位部190和195被示出位于旋轉(zhuǎn)的檢測(cè)質(zhì)量塊的下方。
[0026]正如上面所討論的，與粘滯力的方向正交的力可以被施加以釋放旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊，其中所述粘滯力將行程限位保持到行程限位區(qū)域。正交力電極510在形成于旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊160上的行程限位部(例如，行程限位部195)的附近區(qū)域。正交力電極510被形成為使得通過(guò)電極施加的靜電力將與保持行程限位部195的粘滯力正交。靜電力可以通過(guò)固定電極520被施加。固定電極520形成于表面530上的接近電極510的區(qū)域內(nèi)。正交力電極510和固定電極520是使用微機(jī)電系統(tǒng)制作領(lǐng)域中已知的技術(shù)形成的，例如上述的那些。
[0027]釋放被粘滯保持的MEMS器件所需的正交作用力的大小可能取決于各種與MEMS器件相關(guān)的因素，包括，例如，彈簧常數(shù)、行程限位部的接觸面積、濕度條件等等。對(duì)于特定的加速計(jì)組件設(shè)計(jì)，可進(jìn)行分析以確定針對(duì)該設(shè)計(jì)的正交作用力的適當(dāng)?shù)拇笮?。該力的大小可以被用于確定正交力電極510和固定電極520的尺寸，以及施加于正交力電極和固定電極的靜電電荷的大小。然而，在某些情況下，正交力的大小可以足夠大以要求正交力電極510和固定電極520對(duì)于旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊的尺寸而言是不切實(shí)際的大。
[0028]圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的蹺蹺板加速計(jì)組件600的平面圖，該組件包括用于施加正交于粘滯力的靜電力的另選部件。蹺蹺板加速計(jì)是使用類(lèi)似于上面所描述的工藝制作的，結(jié)果產(chǎn)生了通過(guò)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)165旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊160。行程限位部190和195被示出為位于旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊的下方。
[0029]對(duì)于用于釋放被粘滯保持的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊160的正交力的大小大得足以以使平板正交力電極(例如，510)不切實(shí)際的應(yīng)用，可以使用梳狀電極配置。正交力梳狀電極610形成于旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量160上的行程限位部195附近的區(qū)域內(nèi)。一組正交力梳狀電極610被形成為使得通過(guò)電極施加的靜電力將與保持行程限位部195的粘滯力正交。靜電力可以通過(guò)相應(yīng)的固定梳狀電極620被施加。固定梳狀電極620形成于表面630上的接近電極610的區(qū)域內(nèi)。正交力梳狀電極610和固定梳狀電極620使用MEMS制作領(lǐng)域中已知的技術(shù)(例如，使用深度反應(yīng)離子蝕刻技術(shù))來(lái)形成。
[0030]通過(guò)使用梳狀電極，例如正交力梳狀電極610和固定梳狀電極620，電極之間的附加電容表面面積可以在類(lèi)似區(qū)域內(nèi)的單一平板電容性電極上實(shí)現(xiàn)。因此，相比于平板電極，在相同的面積內(nèi)，較大的正交力可以通過(guò)施加于梳狀電極的靜電電荷，而被施加于旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊的末端。
[0031]圖7是加速計(jì)組件700的平面圖,所述組件包括了用于測(cè)量在Z方向(在頁(yè)面外的)的加速度的蹺蹺板加速計(jì)和用于測(cè)量在XY方向(在頁(yè)面的平面內(nèi))的加速度的電容板加速計(jì)，其中電容板加速計(jì)被修改成在粘滯事件期間使用正交力或沖量碰撞蹺蹺板加速計(jì)。蹺蹺板加速計(jì)是使用類(lèi)似于上面描述的工藝制作的，結(jié)果產(chǎn)生了通過(guò)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)165旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊160。行程限位部190和195被示出為位于旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊的下方。
[0032]典型的三軸MEMS加速計(jì)不僅包括用于測(cè)量在Z方向的加速度的蹺蹺板組件，而且還包括用于測(cè)量在XY方向的加速度的電容板加速計(jì)。電容板加速計(jì)710包括檢測(cè)質(zhì)量塊720，四組電容板電極區(qū)域730、740、750和760在其上形成。電容板電極被定向成探測(cè)檢測(cè)質(zhì)量塊在X (例如，使用固定電極752、754、756和758連同被放置在檢測(cè)質(zhì)量塊的區(qū)域750內(nèi)部的相應(yīng)的電極(未示出))和Y(例如，使用固定電極732、734、736和738連同被放置在檢測(cè)質(zhì)量塊的區(qū)域730內(nèi)部的相應(yīng)的電極(未示出))兩者方向的位移。檢測(cè)質(zhì)量塊沿著檢測(cè)質(zhì)量塊的邊緣被彎曲元件780耦合于固定支架。在另選實(shí)施例中，位于檢測(cè)質(zhì)量塊區(qū)域內(nèi)的彎曲元件使得檢測(cè)質(zhì)量塊可以移動(dòng)。此外，雖然彎曲元件780被示為板式彈簧，另選例可以包括諸如懸臂、U形彈簧等等的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的實(shí)施例不限于用來(lái)使XY加速計(jì)檢測(cè)質(zhì)量快相對(duì)于加速計(jì)的固定部分移動(dòng)的機(jī)構(gòu)。
[0033]XY加速計(jì)和Z加速計(jì)在單一封裝中的這種組合在現(xiàn)有技術(shù)中是可獲得的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，XY加速計(jì)被修改成在檢測(cè)質(zhì)量塊710上包含碰撞點(diǎn)770。碰撞點(diǎn)770在加速計(jì)組件700的以下區(qū)域提供，所述區(qū)域在旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊160的末端附近(例如，行程限位部195附近)。當(dāng)將靜電電荷施加于電容板電極區(qū)域730、740、750和760中的一個(gè)或多個(gè)電容板電極時(shí)，撞擊點(diǎn)770由具有足以碰撞旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊的末端的尺寸形成。在旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊160的粘滯事件期間，靜電電荷可以被應(yīng)用于電容板電極。通過(guò)碰撞點(diǎn)770施加于旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊160的末端的力與通過(guò)行程限位部195生成的粘滯力正交。
[0034]圖8是示出結(jié)合了本發(fā)明實(shí)施例的加速計(jì)的使用的例子的簡(jiǎn)化流程圖。在加速計(jì)的典型操作期間，力被施加于加速計(jì)(例如，通過(guò)移動(dòng)加速計(jì)或者包括加速計(jì)的器件)(810)。在力施加期間，從加速計(jì)測(cè)量信號(hào)。例如，在一種類(lèi)型的蹺蹺板加速計(jì)中，電容值是從電極180和固定電極130和/或電極185以及固定電極135測(cè)量的。電容從靜止值的變化與施加于加速計(jì)的力相關(guān)。
[0035]然后做出粘滯事件是否發(fā)生的判定(830)。例如，如果源自加速計(jì)的信號(hào)等于或大于加速計(jì)的預(yù)定閾值，那么粘滯事件可以被指示(例如，在旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊上的電極和固定電極之間的最大電容值)。另選地，在延長(zhǎng)的時(shí)間段中提供了閾值或者更大值的信號(hào)可以指示粘滯事件。如果判定是沒(méi)有粘滯事件發(fā)生，那么附加的力可以被施加并且被加速計(jì)測(cè)量。如果判定是有粘滯事件發(fā)生，那么正交于粘滯力的力可以被施加于加速計(jì)(840)。這種正交力可以通過(guò)電磁或物理部件通過(guò)例如上述機(jī)制施加。一旦正交力被施加，可以判斷粘滯事件是否繼續(xù)。如果沒(méi)有，那么加速計(jì)的正常操作可以繼續(xù)(810)。如果粘滯事件繼續(xù)，那么正交力可以被重新施加于加速計(jì)，直到粘滯事件被解決(840)。
[0036]提供用于釋放加速計(jì)類(lèi)型MEMS器件中粘滯事件的機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)是改善器件的靈敏度。在傳統(tǒng)MEMS加速計(jì)的一種類(lèi)型中，粘滯力通過(guò)增加器件的彈簧常數(shù)來(lái)對(duì)抗。但增加彈簧常數(shù)減小了 MEMS器件對(duì)微弱的加速度力的靈敏度。在傳統(tǒng)MEMS器件的另一種類(lèi)型中，通過(guò)增加器件的可移動(dòng)部分和器件固定部分之間的距離降低發(fā)生粘滯的機(jī)會(huì)。但是這增加了電容板之間的距離，而且因此會(huì)減小測(cè)量電容的差異。通過(guò)使用本發(fā)明的實(shí)施例提供釋放粘滯事件的機(jī)制允許更低的彈簧常數(shù)和部件之間更小的距離，這兩者都可以提高器件的靈敏度。
[0037]目前應(yīng)該了解的是，提供了從微機(jī)電系統(tǒng)器件中的粘滯事件中恢復(fù)的方法。所述方法包括使MEMS器件受到足以引起所述MEMS器件的移動(dòng)部分和所述MEMS器件的固定部分之間的粘滯的力，以及給所述MEMS器件施加足以釋放所述MEMS器件的所述移動(dòng)部分和所述MEMS器件的所述固定部分之間的粘滯的釋放力。所述釋放力包括正交于與所述粘滯相關(guān)聯(lián)的粘滯力矢量的釋放力矢量。所述施加是由包括所述MEMS器件的封裝內(nèi)的組件執(zhí)行的。
[0038]在上述實(shí)施例的一方面，所述MEMS器件是蹺蹺板加速計(jì)并且所述MEMS器件的所述移動(dòng)部分是旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊。在另一方面，所述釋放力是電磁力。在另一方面，提供電磁力的所述封裝內(nèi)的組件包括形成于所述旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊的末端的側(cè)面上的電極以及形成于接近所述電極(所述電極形成于旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊的末端的側(cè)面上)的固定面上的固定電極。在另一方面，所述施加釋放力包括施加所述電荷到所述固定電極，其中所述電荷足夠大以引起電磁力，并且所述釋放力包括電磁力。
[0039]在上述實(shí)施例的另一方面，所述MEMS器件是蹺蹺板加速計(jì)，所述MEMS器件的移動(dòng)部分是旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊，并且施加所述釋放力包括用機(jī)械力碰撞所述旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊的側(cè)面，其中所述釋放力包括所述機(jī)械力。在另一方面，所述組件包括位于所述MEMS器件附近的第二 MEMS器件。在另一方面，所述第二 MEMS器件包括電容板X(qián)Y加速計(jì)，并且所述電容板X(qián)Y加速計(jì)包括位于所述MEMS器件附近的碰撞特征部。
[0040]上述實(shí)施例的另一方面包括探測(cè)所述MEMS器件內(nèi)的粘滯事件的存在以及響應(yīng)于所述探測(cè)執(zhí)行施加釋放力。
[0041]另一個(gè)實(shí)施例提供了一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件，所述微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件包括受到第一檢測(cè)質(zhì)量塊和所述MEMS器件的固定部分之間的粘滯力的第一檢測(cè)質(zhì)量塊；以及用于響應(yīng)于所述粘滯力將釋放力施加于所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊的部件。所述釋放力足以釋放所述粘滯力，并且包括正交于與所述粘滯力相關(guān)聯(lián)的粘滯力矢量的釋放力矢量。
[0042]在上述實(shí)施例的一方面，施加釋放力的部件包括用于施加電磁力的部件。在另一方面，用于施加電磁力的部件包括形成于所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊的一部分的側(cè)面上的電極；以及形成于與所述電極(所述電極形成于所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊的所述部分的側(cè)面上)接近的固定表面上的所述固定電極。所述第一檢測(cè)質(zhì)量的所述部分包括在粘滯力下接觸所述MEMS器件的所述固定部分的位置。在另一方面，所述固定電極被配置成施加足夠大的電荷以與位于所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊的所述側(cè)面上的電極生成電磁力，以及所述釋放力包括所述電磁力。
[0043]在上述實(shí)施例的另一方面，用于施加釋放力的部件包括用于施加機(jī)械力的部件。在另一方面，用于施加機(jī)械力的部件包括位于所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊附近的第二 MEMS器件。所述第二 MEMS器件被配置成響應(yīng)于所述粘滯力碰撞所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊。在另一方面，蹺蹺板加速計(jì)包括所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊，所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊是旋轉(zhuǎn)檢測(cè)質(zhì)量塊，電容板X(qián)Y加速計(jì)包括所述第二 MEMS器件，以及所述電容板X(qián)Y加速計(jì)包括被配置成碰撞所述MEMS器件的碰撞特征部。在另一方面，所述電容板X(qián)Y加速計(jì)進(jìn)一步包括電容板對(duì)，其被配置成響應(yīng)于所述粘滯力，移動(dòng)所述電容板X(qián)Y加速計(jì)的第二檢測(cè)質(zhì)量塊去碰撞所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊。在另一方面，所述電容板對(duì)被進(jìn)一步配置成響應(yīng)于在所述電容板加速計(jì)的X軸或者Y軸方向的移動(dòng)以提供電容信號(hào)。
[0044]另一個(gè)實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件封裝，其具有包括第一檢測(cè)質(zhì)量塊的Z軸加速計(jì)，并且進(jìn)一步具有包括第二檢測(cè)質(zhì)量塊的電容板X(qián)Y軸加速計(jì)。當(dāng)所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊的一部分接觸固定面的時(shí)候，所述Z軸加速計(jì)受到粘滯力。所述第二檢測(cè)質(zhì)量塊的一部分被配置成響應(yīng)于所述粘滯力去碰撞所述第一檢測(cè)質(zhì)量的所述部分。在上述實(shí)施例的一方面，所述半導(dǎo)體器件封裝進(jìn)一步包括被通信地耦合于所述Z軸加速計(jì)和所述電容板X(qián)Y軸加速計(jì)的邏輯部。所述邏輯部被配置成從所述Z軸加速計(jì)接收第一信號(hào)，其中所述第一信號(hào)指示所述粘滯力的出現(xiàn)。所述邏輯部被進(jìn)一步配置成響應(yīng)所述第一信號(hào)，給所述電容板X(qián)Y軸加速計(jì)提供第二信號(hào)。所述第二檢測(cè)質(zhì)量塊的所述部分響應(yīng)于所述第二信號(hào)，碰撞所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊的所述部分。
[0045]由于實(shí)施本發(fā)明的裝置大部分是由本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員所熟知的電子元件以及電路組成，為了對(duì)于本發(fā)明根本概念的理解以及認(rèn)識(shí)并且為了不混淆或偏離本發(fā)明的教導(dǎo)，電路的細(xì)節(jié)不會(huì)以比上述認(rèn)為有必要的程度的任何更大的程度進(jìn)行解釋。
[0046]此外，在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中的術(shù)語(yǔ)“前面”、“后面”、“頂部”、“底部”、“上面”、“下面”等等，如果有的話(huà)，是用于描述性的目的并且不一定用于描述永久性的相對(duì)位置。應(yīng)該了解的是，如此使用的術(shù)語(yǔ)在適當(dāng)?shù)那闆r下是可以互換的，從而此處描述的本發(fā)明的實(shí)施例，例如，能夠在其它方向進(jìn)行操作，而不是本發(fā)明所示出的或者另外描述的方向。
[0047]應(yīng)了解本發(fā)明描述的架構(gòu)僅僅是示范的，并且事實(shí)上實(shí)現(xiàn)相同功能的很多其它架構(gòu)可以被實(shí)施。從抽象的但仍明確的意義上來(lái)說(shuō)，達(dá)到相同功能的元件的任意排布是有效地“關(guān)聯(lián)”的，以便實(shí)現(xiàn)所需功能。因此，本發(fā)明中為實(shí)現(xiàn)特定功能而結(jié)合的任意兩個(gè)組件可以被看作彼此“互相關(guān)聯(lián)”以便實(shí)現(xiàn)所需功能，而不論架構(gòu)或中間組件如何。同樣地，如此關(guān)聯(lián)的任意兩個(gè)組件也可以被看作是“可操地性連接”或“可操作地耦合”到彼此以實(shí)現(xiàn)所需功能。
[0048]此外，本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到上述的操作的功能之間的界限只是說(shuō)明性的。多個(gè)操作的功能可以組合成單一的操作，和/或單一的操作功能可以分布在附加的操作中。而且，另選實(shí)施例可以包括特定操作的多個(gè)實(shí)例，并且操作的順序在各種其它實(shí)施例中可以改變。
[0049]雖然本發(fā)明參照具體實(shí)施例進(jìn)行描述，正如以下權(quán)利要求所陳述的，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以進(jìn)行各種修改以及變化。例如，本發(fā)明的實(shí)施例的描述涉及蹺蹺板類(lèi)型的加速計(jì)。本發(fā)明的實(shí)施例不限于蹺蹺板類(lèi)型的加速計(jì)，但可以包括具有被彈簧懸掛的質(zhì)量塊的加速計(jì)，或其它MEMS器件，所述其它MEMS器件在操作或制作期間，組件有可能彼此接觸。因此，說(shuō)明書(shū)以及附圖被認(rèn)為是說(shuō)明性的而不是限制性的，并且所有這些修改旨在列入本發(fā)明范圍內(nèi)。關(guān)于具體實(shí)施例，本發(fā)明所描述的任何好處、優(yōu)點(diǎn)或?qū)?wèn)題的解決方案都不旨在被解釋為任何或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵的、必需的、或本質(zhì)的特征或元素。
[0050]本發(fā)明所用的術(shù)語(yǔ)“耦合”不旨限定為直接耦合或機(jī)械耦合。
[0051]此外，本發(fā)明所用的術(shù)語(yǔ)“一”或“一個(gè)”被定義為一個(gè)或多個(gè)。并且，在權(quán)利要求中所用的引入性短語(yǔ)，如“至少一個(gè)”以及“一個(gè)或多個(gè)”不應(yīng)該被解釋為暗示:通過(guò)不定冠詞“一”或“一個(gè)”引入的其它權(quán)利要求元素限定任何包括這樣引入的權(quán)利要求元素的特定權(quán)利要求到僅包含一個(gè)所引入的權(quán)利要求元素的發(fā)明，即使當(dāng)同一權(quán)利要求中包括引入性短語(yǔ)“一個(gè)或多個(gè)”或“至少一個(gè)”以及不定冠詞，例如“一個(gè)”或“一”。使用定冠詞也是如此。
[0052]除非另有說(shuō)明，使用例如“第一”以及“第二”的術(shù)語(yǔ)是用于任意區(qū)分這些術(shù)語(yǔ)描述的元素的。因此，這些術(shù)語(yǔ)不一定旨在表示這些元素的時(shí)間或其它優(yōu)先次序。
【權(quán)利要求】
1.一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件,包括: 第一檢測(cè)質(zhì)量塊，受到所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊和所述MEMS器件的固定部分之間的粘滯力； 用于響應(yīng)于所述粘滯力將釋放力施加于所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊的部件，其中 所述釋放力足以釋放所述粘滯力，并且 所述釋放力包括正交于與所述粘滯力相關(guān)聯(lián)的粘滯力矢量的釋放力矢量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件，其中用于施加釋放力的部件包括用于施加電磁力的部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MEMS器件，其中用于施加電磁力的部件包括: 形成于所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊的一部分的側(cè)面上的電極；以及 固定電極，在與形成于所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊的所述部分的側(cè)面上的電極接近的固定表面上形成，其中 所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊的所述部分包括在所述粘滯力下與所述 MEMS器件的固定部分接觸的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的MEMS器件，其中 所述固定電極被配置成施加足夠大小的電荷以與位于所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊的所述側(cè)面上的電極生成電磁力，以及所述釋放力包括所述電磁力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件，其中用于施加釋放力的部件包括用于施加機(jī)械力的部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的MEMS器件，其中用于施加機(jī)械力的部件包括: 位于所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊附近的第二 MEMS器件，其中所述第二 MEMS器件被配置成響應(yīng)于所述粘滯力碰撞所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的MEMS器件，其中 蹺蹺板加速計(jì)包括所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊， 所述第一檢測(cè)質(zhì)量是旋轉(zhuǎn)的檢測(cè)質(zhì)量塊， 電容板X(qián)Y加速計(jì)包括所述第二 MEMS器件，以及 所述電容板X(qián)Y加速計(jì)包括被配置成碰撞所述MEMS器件的碰撞特征部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的MEMS器件，其中所述電容板X(qián)Y加速計(jì)還包括: 電容板對(duì)，被配置成響應(yīng)于所述粘滯力移動(dòng)所述電容板X(qián)Y加速計(jì)的第二檢測(cè)質(zhì)量塊以碰撞所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的MEMS器件，其中所述電容板對(duì)被進(jìn)一步配置成響應(yīng)于所述電容板X(qián)Y加速計(jì)的X軸或Y軸方向的移動(dòng)提供電容信號(hào)。
10.一種半導(dǎo)體器件封裝，包括: 包括第一檢測(cè)質(zhì)量塊的Z軸加速計(jì)，其中當(dāng)所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊的一部分接觸固定表面時(shí)所述Z軸加速計(jì)受到粘滯力；以及 包括第二檢測(cè)質(zhì)量塊的電容板X(qián)Y加速計(jì)，其中所述第二檢測(cè)質(zhì)量塊的一部分被配置成響應(yīng)于所述粘滯力碰撞所述第一檢測(cè)質(zhì)量塊的所述部分。
【文檔編號(hào)】B81B7/00GK104176697SQ201410164571
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月23日
【發(fā)明者】賈克妙, P·T·瓊斯 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司