[发明专利]在MEMS力传感器中的应变传递堆叠

说明书

本文描述了一种加固型微机电(“MEMS”)力传感器，其包括传感器管芯和应变传递层。MEMS力传感器采用压阻或压电应变计用于应变感测，其中应变通过应变传递层传递，所述应变传递层设置在所述传感器管芯的顶侧或底侧上。在顶侧应变传递层的情况下，MEMS力传感器包括机械锚。在底侧应变传递层的情况下，保护层添加在传感器管芯的顶侧上以用于结合线保护。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年7月19日提交的名称为“STRAIN TRANSFER STACKING IN AMEMS FORCE SENSOR(在MEMS力传感器中的应变传递堆叠)”的美国临时专利申请第62/534,287号的权益，其公开内容以全文引用的方式明确地并入本文中。

技术领域

本公开涉及具有应变传递层的微机电(“MEMS”)力传感器。

背景技术

力感测应用需要介质将力或应变传递到感测元件。在常规系统中，传递介质通常在组装机构上实施但不在传感器自身上实施。当在组装机构上实施传递介质时，在传递介质与传感器之间总是存在对准容差。为了更好的准确性和更紧密的容差，需要将传递介质实施到传感器上。

发明内容

本公开涉及一种包括应变传递层的MEMS力传感器。根据本文中描述的一种实施方式，应变传递层设置在传感器管芯(die)的顶表面上，且所述传感器管芯由在所述传感器管芯的底表面处的机械锚支撑。所述感测元件可以是压阻式或压电式，并且可以电耦合到机械锚。

根据另一种实施方式，所述应变传递层设置在所述传感器管芯的底表面上，且保护层设置于所述传感器管芯的顶表面上。在此解决方案中，所述应变传递层还用作MEMS力传感器的机械支撑，同时MEMS力传感器安装到力敏表面。另外，感测元件可以是压阻式或压电式。

本文中描述了另一示例性MEMS力传感器。所述MEMS力传感器可包括被配置成接收所施加的力的传感器管芯，其中所述传感器管芯限定顶侧和与所述顶侧相对的底侧。所述MEMS力传感器还可包括布置在所述传感器管芯上的至少一个应变感测元件、布置在所述传感器管芯的顶侧上的应变传递层，以及布置在所述传感器管芯的底侧上的至少一个机械锚。所述至少一个应变感测元件可被配置成将应变转换成与应变成比例的模拟电信号。所述应变传递层可被配置成将应变传递到所述传感器管芯。

替代地或另外，所述至少一个机械锚可被配置成直接附接到外表面。这允许应变适当地传递到所述传感器管芯。

替代地或另外，所述至少一个应变感测元件可至少部分地与所述至少一个机械锚重叠。

替代地或另外，所述至少一个机械锚和所述至少一个应变感测元件可电耦合。

替代地或另外，所述应变传递层可完全在所述传感器管芯的顶表面上方延伸并且包裹在所述传感器管芯的边缘周围。

替代地或另外，所述应变传递层可与所述传感器管芯的顶表面共同延伸。

替代地或另外，所述应变传递层可仅部分地在所述传感器管芯的顶表面上方延伸。

替代地或另外，所述应变传递层可由比硅更柔软的材料形成。替代地，所述应变传递层可由比硅更坚硬的材料形成。

替代地或另外，所述至少一个应变感测元件可由压阻材料或压电材料形成。

本文中描述了另一示例性MEMS力传感器。所述MEMS力传感器可包括被配置成接收所施加的力的传感器管芯，其中所述传感器管芯限定顶侧和与所述顶侧相对的底侧。所述MEMS力传感器还可包括布置在所述传感器管芯上的至少一个应变感测元件、布置在所述传感器管芯的底侧上的应变传递层，以及布置在所述传感器管芯的顶侧上的保护层。所述至少一个应变感测元件可被配置成将应变转换成与应变成比例的模拟电信号。所述应变传递层可被配置成将应变传递到所述传感器管芯。