多傳感檢測器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微電子行業(yè)，其覆蓋微電子技術(shù)以及納電子技術(shù)。更具體地，本發(fā)明涉 及一種用于微機電系統(tǒng)（MEMS)或納機電系統(tǒng)（NEMS)的多傳感檢測器。
【背景技術(shù)】
[0002] 多傳感檢測器，諸如三軸加速計、三軸磁力計、三軸陀螺儀和壓力檢測器類型的消 費者市場的方向通常是朝著部件的較小尺寸以實現(xiàn)有競爭力的成本。
[0003] 因此，對于九軸檢測器來說，其包括微機電系統(tǒng)（MEMS)類型的硅芯片，其信號 處理的電子件包括針對應(yīng)用程序的集成電路（"應(yīng)用程序?qū)Ｓ眉呻娐?，首字母縮寫為 "ASIC"）和封裝包，這種九軸檢測器的一般尺寸為4X4mm 2(mm=毫米），且很快將達到 3X3mm2。這樣的尺寸要求下，單獨的硅芯片的尺寸為約4mm 2。在空間非常局限的情況下，如 果MEMS的結(jié)構(gòu)包括6個、9個、或甚至是10個測量軸（或者被測量對象），并且需要重要數(shù) 目的焊盤（pad)來與每個軸的讀取電子件交互，這種MEMS結(jié)構(gòu)在某些情況下不可能制成。 事實上，這種情況下部件的尺寸將大于放置MEMS結(jié)構(gòu)所需的空間，因而需要過高的制造成 本。
[0004] 通常，被認為敏感的元件占據(jù)硅芯片的總大小的25%以下。大部分表面的導線用 于將信號（供電、檢測）路由至焊盤，該焊盤將芯片連接至外部部件（ASIC)，還用于將信號 路由至密封串接附加基板以形成保護蓋。
[0005] 例如，在六軸測量檢測器（例如，包括三軸加速計和三軸陀螺儀的檢測器）中，每 個軸通過惠斯通電橋（Wheatstone bridge)來檢測。加速計所需的三個惠斯通電橋連接至 不同的電源；陀螺儀所需的三個惠斯通電橋也是如此。為了消除電橋外部的寄生偶極子的 影響，在每個電橋的端子處測量電壓。為每個陀螺儀添加用于致動和控制慣性質(zhì)量的兩個 焊盤，并且為加速計添加自測焊盤。這樣的系統(tǒng)需要最少4個焊盤用于供電，12個焊盤用于 測量向每個電橋的端子供應(yīng)的電壓，12個焊盤用于測量每個電橋的不平衡，6個焊盤用于 致動和控制陀螺儀的慣性質(zhì)量，1個焊盤用于加速計的自測。因此達到了 35個焊盤的最小 總數(shù)，由于生產(chǎn)約束，這些焊盤通常分布在芯片的兩側(cè)。對于200微米（μπι=微米=KT6 米），這個焊盤之間的典型節(jié)距來說，芯片的尺寸中最小的為3. 6毫米。對于大約1. 5毫米 至2毫米的另一方向上的最小尺寸，芯片的最小尺寸為5. 4mm2至7. 2mm 2,而具有電容類型 的檢測的當前可用產(chǎn)品的尺寸已經(jīng)小于5mm2并且趨勢是朝著甚至更小的尺寸。焊盤的生 產(chǎn)因此成為降低MEMS部件大小的限制因素。
[0006] 還需要限制耗電量，耗電量在使用惠斯通電橋的當前裝備中很高。
[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種多傳感檢測器，以優(yōu)化連接并且具體地以限制部件的大 小。
[0008] 尤其有利地，本發(fā)明還旨在降低這樣的檢測器的能耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明涉及一種用于多傳感檢測器的測量電路，其包括：
[0010] 并聯(lián)安裝的多個檢測支路，每個檢測支路包括至少兩個串聯(lián)安裝的偶極子；以及
[0011] 至少一個參照支路，所述參照之路包括極化源以及至少兩個串聯(lián)安裝的偶極子， 所述參照支路并聯(lián)連接至所述多個檢測支路中的至少兩個檢測支路，從而與所述至少兩個 檢測支路的每一個形成惠斯頓通電橋。
[0012] 本發(fā)明還涉及一種包括至少一個根據(jù)本發(fā)明的測量電路的多傳感檢測器。
[0013] 本發(fā)明實施所謂的多電橋安裝，將參照支路連接至多個檢測支路以便共享相同的 極化源（polarizing source)，并且從而降低能耗。
[0014] 本發(fā)明所提出的安裝方案還提出了降低微機電系統(tǒng)上存在的焊盤（pads)數(shù)目的 解決方案。焊盤是能夠測量偶極子的阻抗變化的訪問裝置。這樣的解決方案依賴于不同檢 測支路對訪問焊盤的共享，不同檢測支路包括偶極子（每個偶極子包括一個被測量對象）。 優(yōu)選地，對包括MEMS類型或者NEMS類型的系統(tǒng)的基板執(zhí)行檢測支路的互連。
【附圖說明】
[0015] 根據(jù)通過以下附圖圖示的實施例，以及之后的詳細描述，將更好地揭示本發(fā)明的 其他特征、目的和優(yōu)點，附圖中：
[0016] 圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的多傳感檢測器的示意圖，其需要與被測量對象一樣多的極 化源。每個檢測支路包括偶極子，其阻抗根據(jù)被測量對象的演變而變化。
[0017] 圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的多傳感檢測器的示意圖，其需要與被測量對象一樣多的極 化源。每個檢測支路包括兩個偶極子，其阻抗根據(jù)被測量對象的演變而變化。
[0018] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的多傳感檢測器的示意圖，其需要用于多個被測量對象的極化 源。被測量對象與每個檢測支路關(guān)聯(lián)。
[0019] 圖4至圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的多傳感檢測器的示意圖，其需要用于多個被測量 對象極化源。被測量和測量焊盤與每個檢測支路關(guān)聯(lián)。
[0020] 圖7是根據(jù)本發(fā)明的多傳感檢測器的示意圖，其需要用于多個被測量對象的極化 源。在這樣的實施例中，附加測量（或者訪問）焊盤位于附加基板上。
[0021] 圖8是具有兩個被測量對象多傳感檢測器。在這一情況下，五個焊盤位于附加基 板上。
[0022] 本文中給出的附圖作為示例，而非限制本發(fā)明。這些是示意圖，意在便于理解本發(fā) 明，并不是現(xiàn)實應(yīng)用中必不可少的。
【具體實施方式】
[0023] 在進行本發(fā)明的實施例的詳細論述之前，先列出可以結(jié)合或作為替代性解決方案 使用的可選特征。
[0024] 有利地，電路包括具有可變阻抗的至少一個偶極子，該阻抗隨著被測量對象的演 變而變化。
[0025] 參照支路直接地或者通過第一焊盤和第二極化焊盤連接至檢測支路。
[0026] 尤其有利地，每個檢測支路在檢測支路的中點處連接至位于所述檢測支路的偶極 子之間的至少一個中央測量焊盤。
[0027] 兩個附加測量焊盤優(yōu)選地并聯(lián)安裝并且被配置成控制檢測支路的極化電壓。
[0028] 多傳感檢測器尤其有利地至少包括測量電路。
[0029] 有利地，測量電路至少部分形成在第一基板和第二基板上，所述基板被組裝以形 成腔體。
[0030] 在參照支路借助于第一焊盤和第二極化焊盤并聯(lián)連接至檢測支路時，所述測量焊 盤、中央測量焊盤和附加測量焊盤中的至少一個測量焊盤有利地位于第一基板和/或第二 基板上。
[0031] 有利地，參照支路至少部分位于第一基板上和/或至少部分位于第二基板上。
[0032] 優(yōu)選地，每個檢測支路至少部分位于第一基板上。
[0033] 有利地，每個檢測支路連接至至少一個中央檢測焊盤，所述測量焊盤位于第二基 板或第一基板上。
[0034] 根據(jù)具體有利的實施例，檢測器包括微機電系統(tǒng)和/或納機電系統(tǒng)。
[0035] 有利地，微機電系統(tǒng)和/或納機電系統(tǒng)位于腔體內(nèi)。
[0036] 優(yōu)選地，微機電系統(tǒng)和/或納機電系統(tǒng)包括至少一個移動存儲（mass)。
[0037] 根據(jù)一個優(yōu)選實施例，微機電系統(tǒng)和/或納機電系統(tǒng)在第一基板上制造。
[0038] 有利地，第一基板和/或第二基板包括互連導線。
[0039] 圖1示出了傳統(tǒng)的與檢測器相關(guān)的電路，該檢測器具有兩個被測量對象。被測量 對象是一種輸入物理量，其被變換成另一輸出物理量或電信號。這種物理量的類型可以是， 例如機械的（位移、力、質(zhì)量、流）、熱量的（溫度、熱容量、熱流）、電的（電流、電壓、電荷、 阻抗、電介質(zhì)）、磁的（磁場）、輻射的（可見光、X射線、微波），或者（生物）化學的（濕 度、氣體）。根據(jù)這樣的實施例，測量電路包括若干參照支路100。每個參照支路100包括 極化源10以及串聯(lián)安裝的至少兩個偶極子25。電路還包括檢測支路200。每個檢測支路 200包括串聯(lián)安裝的至少兩個偶極子25。對于每個被測量對象，參照支路100與檢測支路 200關(guān)聯(lián)以形成惠斯通電橋。
[0040] 在這一情況下，檢測支路200的偶極子25中的每個偶極子代表無源換能器，即具 有可變阻抗的偶極子，可變阻抗可以是電阻式的、電容式的或者電感式的。每個被測量對象 實施的焊盤55的數(shù)目為兩個：第一焊盤55被配置成注入極化電流，而第二焊盤55被配置 成提取極化電流。
[0041] 在這一情況下，如果是η個被測量對象，則讀取每個優(yōu)選的無源換能器25所需的 焊盤55的數(shù)目等于2Χη個。例如，對于具有10個軸（即10個被測量對象）的檢測器來 說，其需要20個連接焊盤55。
[0042] 可以使用惠斯通電橋安裝方式來從Vm輸出電壓讀取偶極子25。生成參照電勢的 參照支路100在這樣的示例性配置中完全制造在基板300外部。有利地，基板300包括微 機電系統(tǒng)（微機電系統(tǒng)的首字母縮寫為MEMS)類型的芯片。只有一半的檢測支路200展現(xiàn) 在基板300上。
[0043] 圖2圖示包括檢測器的電路，其中，每個檢測支路200的優(yōu)選的無源換能器25用 于相對的被測量對象。這一不同檢測策略通常是優(yōu)選的，因為其使得能夠有利地使用惠