[发明专利]高灵敏度硅压阻式力传感器

说明书

本发明涉及高灵敏度硅压阻式力传感器，实施例涉及用于通过使用感测管芯来感测力的系统和方法。管芯可以包括：芯片，所述芯片包括板；致动元件，所述致动元件配置为在所述板的中心处或者附近与所述板接触，并且配置为将力施加至所述板；以及一个或者多个感测元件，所述一个或者多个感测元件由所述板支撑，其中，所述板的宽度与所述一个或者多个感测元件之间的距离的比率是至少2/1。方法可以包括：提供包括芯片的感测管芯，所述芯片上形成在有板；将力施加至所述感测管芯的所述板；以及经由附接至所述板的一个或者多个感测元件确定施加至所述板的所述力的大小，其中，所述板的宽度与所述感测元件之间的距离的比率大于2/1。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年12月22日提交的标题为“HIGH SENSITIVITY SILICONPIEZORESISTOR FORCE SENSOR”的美国专利申请的第15/388,483号的优先权，该申请以引用的方式并入如同复现其全部内容。

关于联邦资助的研究或发展的声明

不适用。

缩微平片附件的引用

不适用。

背景技术

在许多工业领域中，有必要精确地测量力的大小。可以使用力传感器来测量力或者压力。各种设计可以被使用并且可以依赖于组件的位移或者施加至应力敏感元件或者组件的应力场以测量存在力和/或存在于传感器上的力的大小。力传感器可能会承受在其设计工作范围（例如，最大承受压力情况）以上的力，这可能导致力传感器损坏。

发明内容

在实施例中，感测管芯（die）可以包括：芯片（chip），该芯片包括板（slab，或板坯）；一个或者多个感测元件，该一个或者多个感测元件由板支撑，其中，板的宽度与一个或者多个感测元件之间的距离的比率是至少2/1；一个或者多个接合盘（bond pad，或接合焊盘），该一个或者多个接合盘由芯片的第一侧支撑，一个或者多个接合盘中的每一个都电耦合至一个或者多个感测元件中的至少一个感测元件；结构框架，该结构框架设置在芯片的第一侧上，其中，结构框架设置为至少部分地围绕板；以及一个或者多个电触头，该一个或者多个电触头延伸通过结构框架，其中，一个或者多个电触头电耦合至一个或者多个接合盘。

在实施例中，通过使用感测管芯来感测力的方法可以包括：提供包括芯片的感测管芯，该芯片上形成在有板；将力施加至感测管芯的板；以及经由附接至板的一个或者多个感测元件确定施加至板的力的大小，其中，板的宽度与一个或者多个感测元件之间的距离的比率大于约2/1。

在实施例中，感测管芯可以包括：芯片，该芯片包括板；致动元件，该致动元件配置为在板的中心处或者附近与板接触，并且配置为将力施加至板；以及一个或者多个感测元件，该一个或者多个感测元件由板支撑，其中，板的宽度与一个或者多个感测元件之间的距离的比率大于约2/1，以及其中，感测元件之间的距离以致动元件与板的接触点为中心。

附图说明

为了更全面地理解本公开，现在参考以下结合附图和详细描述进行的简要描述，其中，相同的元件符号表示相同的部分。

图1图示了根据本公开实施例的感测管芯的示意截面。

图2A至图2C图示了根据本公开实施例的感测管芯的另一截面。

图3A至图3C图示了根据本公开实施例的感测管芯的表面的应力图。

图4A至图4B图示了根据本公开实施例的在感测管芯上的载荷、感测元件的位置、和传感器输出之间的关系。

图5图示了根据本公开实施例的在接触半径与感测管芯之间的关系。

图6A至图6B图示了感测管芯的剖视图，该剖视图图示了根据本公开实施例的在接触半径与感测管芯上的载荷之间的关系。

具体实施方式