[发明专利]用于芯片上柔性电路的结构和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于芯片上柔性电路的结构和方法。

背景技术

具有三个不同优选轴的多轴传感器当前通过形成三个分离的单轴装置而制造，所述单轴装置被正交地装配于载体之上，比如板或块。优选地在单个芯片上同时形成全部三个轴，因此避免了封装和装配三个单独装置的时间和成本。遗憾的是，形成具有三个轴定向在三个正交方向上的传感器的芯片上装置常常是困难的，并且有时是不可能的。例如，磁传感器必须被“训练(train)”以沿着选定的方向定向它的灵敏轴。通过在存在外部施加磁场的情况下退火晶片做到这种“训练”。在昂贵的和耗时的过程期间，该传感器被切成小块，并且单独的传感器被正交布置于载体之上。在训练步骤中，外部磁场在整个晶片之上基本上是相同的。因此，不能以一个定向训练晶片上的一个传感器而以不同的定向训练紧接它的另一个传感器。

发明内容

本申请涉及一种制备多轴传感器的方法。该方法包括形成覆盖衬底的牺牲材料的图案，以及在柔性材料和衬底的锚定表面上覆盖牺牲材料。柔性材料包括传感器区域，锚定区域，以及至少一个铰接区域。该方法进一步包括由覆盖柔性材料的相应传感器区域的可定向传感器材料形成传感器元件；沿着锚定区域和邻近的传感器区域之间的边界，在柔性材料中形成至少一个相应锚定铰链；在柔性材料中形成传感器区域，锚定区域，以及至少一个铰接区域；训练传感器元件，以便形成在相同的方向上被定向的相应定向传感器元件；蚀刻牺牲材料；以及与锚定表面成一角度地蚀刻衬底。

附图说明

图1A-1C示出了依据本发明的多轴传感器的实施例；

图2A-2B示出了依据本发明的多轴传感器的实施例；

图3示出了依据本发明用于制备多轴传感器的方法的实施例的流程图；

图4A-4N是在依据本发明用于制备多轴传感器的处理的各个阶段期间的衬底的视图；

依据通常的实践，各种所述的特征并未按比例画出而是画出来强度本发明相关的特征。遍及图和文本，类似的参考符号指示类似元件。

具体实施方式

许多类型的传感器具有优选的定向或轴。通常，该优选轴是传感器的关键特征。需要定向的传感器的例子包括陀螺仪，加速度计和磁力计。陀螺仪测量围绕轴的旋转速率；加速度计测量沿着轴的线性加速度；磁力计测量给定方向上的磁场强度。实际装置通常在不同定向上使用多个传感器。例如，惯性测量单元利用三个正交定向的陀螺和三个正交定向的加速度计，以便完全表征三维空间中的运动。图像稳定传感器利用加速度计和陀螺来测量照相机的振动和旋转。制动控制传感器利用陀螺的组合来测量用于测量旋转和校正汽车中的制动和滑动。三个正交的磁力计可以完全表征局部磁场。

针对具有三个正交定向的传感器元件的磁阻传感器(例如各向异性磁阻(AMR)传感器，巨型磁阻(GMR)传感器，或隧穿磁阻(TMR)传感器)这里描述了制备多轴传感器的方法的实施例。制备多轴传感器的方法可被应用于其它类型的传感器，包括但不限于基于其他物理原理的方向性灵敏磁力计，陀螺仪，加速度计，气流传感器以及其他方向性传感器。

此处描述的多轴传感器具有在选定的非平行定向上定向的至少两个传感器。此处描述的制备多轴传感器的方法允许制造者同时训练(train)多个覆盖平面衬底的传感器元件具有在相同的方向上定向的感测轴，以形成多个定向传感器元件。训练此处也被称作感测轴训练。制造者然后处理衬底和覆盖衬底的层，从而使得一个或者多个该定向传感器元件相对于彼此按照该多轴传感器所需的操作来定向。其他处理步骤为多轴传感器的操作提供定向传感器元件的感测轴的期望角度对准。

在一些实施例中，训练多个定向传感器元件，并且仅利用处理步骤制备多个多轴传感器。在该情况中，通过由重力帮助的向下折叠过程可操作地定向定向传感器元件。

在一些实施例中，训练多个定向传感器元件，并且利用用于每一个多轴传感器的处理步骤和折叠步骤制备多个多轴传感器。在该情况中，通过向上折叠过程和向下折叠过程可操作地定向定向传感器元件。在该实施例的一个实施方式中，由空气喷射器帮助向上折叠过程。此处所述的实施例中，制造者不需要利用机器和/或载体上的对准特征而对准多个分离的定向传感器元件。

如此处限定的，训练(感测轴训练)是为一个定向传感器元件形成一个感测轴或为了多个定向传感器元件形成多个感测轴。如此处限定的，当两个定向传感器元件被彼此成角度地定向时，定向传感器元件的感测轴彼此成选定的角度。如此处限定的，当两个定向传感器元件被彼此正交定向时，定向传感器元件的感测轴彼此正交。