用于芯片上柔性电路的结构和方法技术

本发明专利技术涉及用于芯片上柔性电路的结构和方法。提供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，以及在牺牲材料和衬底的锚定表面上覆盖柔性材料。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的锚定铰链；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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
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。
技术实现思路
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示出了依据本专利技术的多轴传感器的实施例；图2A-2B示出了依据本专利技术的多轴传感器的实施例；图3示出了依据本专利技术用于制备多轴传感器的方法的实施例的流程图；图4A-4N是在依据本专利技术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专利技术相关的特征。遍及图和文本，类似的参考符号指示类似元件。具体实施例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。图1A-1C示出了依据本专利技术的多轴传感器10的实施例。图IA示出了多轴传感器 10的斜视图。图IB示出了多轴传感器10的前视图。图IC示出了多轴传感器10的横截面图。多轴传感器10包括衬底100和通常以220表示的锚定区域，传感器区域210，以及通常以230表示的铰接区域。由覆盖衬底100的柔性材料形成锚定区域220，传感器区域210，以及铰接区域230。在实施例中，传感器被定位在锚定区域220之上，因此锚定区域 220也是传感器区域210。多轴传感器10也包括具有在三个不同方向上被定向的三个相应传感器轴191-193(通过箭头表示)的三个定向传感器元件141-143。衬底100具有至少一个蚀刻表面355和通常以350表示的锚定表面(图1C)。衬底100的蚀刻表面355与锚定表面350共用边缘356。如图1所示，衬底100的至少两个蚀刻表面355与锚定表面350 共用边缘356。柔性材料的锚定区域220被附接至锚定表面350。沿着锚定区域220和邻近的传感器区域210之间的边界，从铰接区域230中的柔性材料图案化和蚀刻铰链235。形成铰链 235以覆盖边缘356和可旋转地附接锚定区域220到传感器区域210。传感器区域210向下折叠于衬底100的蚀刻表面355之上，以使传感器区域210具有与锚定区域220和锚定表面350成角度的定向。传感器区域210支持定向传感器元件140。如图1A-1C所示，传感器区域211-213 分别支持三个定向传感器元件141-143。三个定向传感器元件141-143具有在三个方向上被定向的三个相应的传感器轴191-193。第一定向传感器元件141具有在第一方向上的第一感测轴191。第一定向传感器元件141覆盖柔性材料的第一传感器区域211。柔性材料的第一传感器区域211覆盖蚀刻表面355之一。第二定向传感器元件142具有在第二方向上的第二感测轴192。第二定向传感器元件142覆盖柔性材料的第二传感器区域212。柔性材料的第二传感器区域212覆盖蚀刻表面355中的另一个。 第三定向传感器元件143具有在与Y轴对准的第三方向上的第三感测轴193。第三定向传感器元件143覆盖柔性材料的锚定区域220，所述锚定区域220覆盖锚定表面350。 由于两个蚀刻表面355相对于锚定表面350成角度定向，第一和第二传感器区域211和212 也与锚定区域220且与彼此成角度定向。类似地，第一定向传感器元件141和第二定向传感器元件142也与第三定向传感器元件143且与彼此成角度定向。如图1A-1C所示，第一定向传感器元件141，第二定向传感器元件142和第三定向传感器元件143不位于正交平面中。由于第一传感器轴191，第二传感器轴192和第三传感器轴193在不同的方向上定向，第一定向传感器元件141，第二定向传感器元件142和第三定向传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种制备多轴传感器（１２）的方法，该方法包括：形成覆盖衬底（１００）的牺牲材料（１１０）的图案；在牺牲材料和衬底的锚定表面（１３０）上覆盖柔性材料（１２０），该柔性材料包括传感器区域（２１０），锚定区域（２２０），以及至少一个铰接区域（２３０）；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（１３９）；沿着锚定区域（２２０）和邻近的传感器区域（２１２）之间的边界（２８０），在柔性材料中形成至少一个相应的锚定铰链（２３５）；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，以形成在相同的方向上被定向的相应定向传感器元件（１４０）；蚀刻牺牲材料；以及与锚定表面成一角度地蚀刻衬底。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R·D·霍尔宁，J·A·赖利，B·潘特，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US