專利名稱：振蕩器器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如可以使用MEMS技術(shù)來實現(xiàn)的振蕩器器件。
背景技術(shù)：
許多研究小組正在深入研究MEMS振蕩器，并且最近已經(jīng)發(fā)布了一些第一代產(chǎn)品。 這種類型的器件提供高Q因子、小尺寸、高級別的集成以及潛在的低成本。期望用這些器件來代替高精度振蕩器中的大體積石英晶體。這樣的振蕩器廣泛使用在計時和頻率參考應(yīng)用中，例如，移動電話中的RF模塊、 包含藍(lán)牙模塊的設(shè)備以及其他數(shù)字和通信設(shè)備。由于震蕩頻率可以取決于質(zhì)量、溫度、加速度或磁場，因此振蕩器還用作極敏感傳感器。在

圖1中示意性示出了傳統(tǒng)的基于MEMS的振蕩器?；旧?，該傳統(tǒng)的基于MEMS的振蕩器由MEMS諧振器10和外部放大器電路12組成。MEMS諧振器10由可以受激進(jìn)入機(jī)械諧振的硅質(zhì)量彈簧系統(tǒng)和用于感測這種振動并將這種振動轉(zhuǎn)換成電信號的裝置組成。將電信號饋送到放大器電路12中。該電路基本上由增益放大器14和相移器16組成。將放大器的輸出反饋到諧振器的致動側(cè)。如果總回路增益大于1，并且回路相移為0，則可以在回路中保持振蕩。有幾種感測信號并致動諧振器的方式。在多數(shù)MEMS諧振器中，通過靜電致動來進(jìn)行激勵，并且通過電容或壓阻方法來進(jìn)行感測。在一些情況下，可以通過壓電或熱膨脹來進(jìn)行致動?；贛EMS諧振器和外部電路的傳統(tǒng)振蕩器存在許多問題。最顯著地，器件必須根據(jù)以下兩個分離的部分來構(gòu)建:MEMS諧振器器件和(基于晶體管的)放大器電路。這兩個部分通常構(gòu)建在分離的管芯上，或者最終可以集成在單個Si管芯上，但是針對兩個部分的技術(shù)和工藝實質(zhì)上是不同的。除非將放大器電路與諧振器放置在同一區(qū)域上，否則組合的器件將比單獨(dú)的諧振器大。因此存在其他問題，例如，放大器和其他電路模塊(例如，為諧振器產(chǎn)生DC偏置電壓的相移器、緩沖器、電荷泵)所需的大功率。這些附加電路導(dǎo)致由于焊線所引起的寄生電容的出現(xiàn)，并且焊盤引起額外不期望的相移和/或回路損耗。多數(shù)MEMS諧振器使用靜電致動。這種致動的效率可以由機(jī)電耦合效率η來表示
權(quán)利要求
1.一種振蕩器器件，包括諧振器質(zhì)量塊(m)，通過彈簧裝置(60、6幻連接至基板；以及反饋元件(62)，用于控制諧振器質(zhì)量塊的振蕩，所述反饋元件包括連接至諧振器質(zhì)量塊(m)的壓阻元件，所述反饋元件被布置為使得壓阻元件的應(yīng)變響應(yīng)于諧振器質(zhì)量塊(m) 的移動而變化，并且壓阻元件應(yīng)變的變化引起電阻的變化；以及用于驅(qū)動電流通過反饋元件(62)的裝置，其中，用于控制振蕩的致動裝置包括用于驅(qū)動電流通過反饋元件(62)的端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩器器件，其中，用于驅(qū)動電流的裝置包括用于向壓阻元件(6 提供電流或電壓的電流或電壓源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振蕩器器件，其中，諧振器質(zhì)量塊(m)通過至少兩個臂 (60,62)連接至基板，所述至少兩個臂(60、62) —起形成所述彈簧裝置，其中第一臂(62)包括所述壓阻元件，第二臂(60)包括針對所述壓阻元件的電流返回路徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的振蕩器器件，包括通過所述至少兩個臂(60、62)耦合在一起的兩個諧振器質(zhì)量塊(70、72)，其中，每個臂的中間點(diǎn)耦合至基板。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的振蕩器器件，其中，第一壓阻元件臂(62)是以第一摻雜級摻雜的，第二臂(60)是以更高的第二摻雜級摻雜的。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的振蕩器器件，其中，第一壓阻元件臂(62)的橫截面小于第二臂(60)的橫截面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振蕩器器件，包括通過第一臂形式的反饋元件(134) 耦合在一起的兩個諧振器質(zhì)量塊(130、132)，其中，每個諧振器質(zhì)量塊具有相應(yīng)的第二臂 (136)，一個第二臂(136)包括電流輸入臂，另一個第二臂(136)包括電流輸出臂。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振蕩器器件，其中，諧振器質(zhì)量塊(m)具有旋轉(zhuǎn)對稱性， 其中臂(140、142)形式的至少第一和第二反饋元件以圍繞諧振器質(zhì)量塊(m)的不同角位置將諧振器質(zhì)量塊連接至基板。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的振蕩器器件，其中，反饋元件包括至少兩個臂。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的振蕩器器件，還包括從諧振器質(zhì)量塊伸出并用于提供輸出電壓的至少一個輸出臂。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振蕩器器件，其中，反饋元件包括被布置為彎曲的單個臂，其中所述臂的對邊(170)限定壓阻元件對。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的振蕩器器件，其中，諧振器質(zhì)量塊(m)和反饋元件包括單個體。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的振蕩器器件，其中，諧振器質(zhì)量塊(m)和彈簧裝置包括單個體。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的振蕩器器件，其中，諧振器質(zhì)量塊(m)包括硅體。
15.一種產(chǎn)生振蕩信號的方法，包括使用端子來驅(qū)動電流通過壓阻元件(62)，所述端子起到用于控制振蕩的致動裝置的作用；使用壓阻元件(6 來控制諧振器質(zhì)量塊(m)的振蕩，所述壓阻元件(6 被布置為，使得壓阻元件(62)的應(yīng)變響應(yīng)于諧振器質(zhì)量塊的移動而變化，并且壓阻元件應(yīng)變的變化引起電阻的變化；以及感測諧振器質(zhì)量塊(m)的移動，以得到振蕩信號。
全文摘要
一種振蕩器器件，包括諧振器質(zhì)量塊，通過彈簧裝置連接至基板；以及反饋元件，用于控制諧振器質(zhì)量塊的振蕩，反饋元件包括連接在諧振器質(zhì)量塊與基板之間的壓阻元件。本發(fā)明提供了一種振蕩器器件，其中，將兩個部分(諧振器和用于閉合振蕩回路的電路)組合在一個單個振蕩器器件內(nèi)部，該單個振蕩器器件可以是MEMS器件。
文檔編號G01C19/56GK102177654SQ200980139876
公開日2011年9月7日 申請日期2009年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月8日
發(fā)明者皮特·杰勒德·斯蒂內(nèi)肯, 約瑟夫·托馬斯·馬丁內(nèi)斯·范貝克, 金·范樂 申請人:Nxp股份有限公司