[发明专利]应力消除MEMS结构和封装

说明书

公开了可以应用于需要气密密封的MEMS传感器并且可以简单地制造的应力消除结构和方法。所述系统包括具有第一表面和第二表面的传感器，所述第二表面远离所述第一表面布置，所述第二表面还远离封装表面布置并且位于所述第一表面和所述封装表面之间，多个支撑构件，每个支撑构件从所述第二表面延伸到所述封装表面，所述支撑构件布置在所述第二表面的仅一部分上并且操作性地连接到所述部分。所述支撑构件配置成减小由封装‑传感器相互作用产生的应力。

技术领域

本发明总体上涉及MEMS传感器，并且更特别地，涉及用于MEMS传感器中的应力消除的结构。

背景技术

诸如传感器的微机电系统(MEMS)可以广泛地用于诸如汽车，家用电器，建筑通风和一般工业应用的应用中以感测诸如压力，温度或加速度的物理状况，并且提供表示被感测的物理状况的电信号。

大多数传感器除了对感兴趣的被测量敏感之外，还对其物理结构的应力或应变敏感。这样的应力可以由于传感器结构本身在内部产生，或者可以被传感器的壳体或封装在外部生成。诸如热应力的封装应力会影响MEMS传感器的输出。封装-传感器相互作用应力的一个示例是由封装的部件和传感器的部件的热膨胀系数的不匹配导致的应力。以前已公开用于从封装提供热应力消除的不同方法。一些常规方法使用挠性支撑梁来悬挂传感器元件。所有其他常规方法应用封装结合修改，例如通过使用挠性支撑膜片，挠性支撑卡盘，或将应力缓冲材料放置在MEMS器件和封装之间。

常规方法不适合于一些MEMS压力传感器封装。例如，使用挠性支撑梁需要额外的应力消除支撑结构，其不是密封的并且不能承受高的施加压力。其他常规方法需要额外的部件或由于复杂的制造要求导致高成本。

需要应力消除结构和方法，其可以应用于需要气密密封的MEMS传感器并且可以简单地制造。

发明内容

在下文中公开了可以应用于MEMS传感器(包括需要气密密封的MEMS传感器)并且可以简单地制造的应力消除结构和方法。

在一个或多个实施例中，这些教导的系统包括具有第一表面和第二表面的传感器，所述第二表面远离所述第一表面布置，所述第二表面还远离封装表面布置并且位于所述第一表面和所述封装表面之间。所述系统还包括一个或多个支撑构件，每个支撑构件从所述第二表面延伸到所述封装表面。所述支撑构件布置在所述第二表面的仅一部分上并且操作性地连接到所述部分。所述一个或多个支撑构件配置成减小由封装-传感器相互作用产生的应力。

在这些教导的系统的另外的实施例中，来自所述一个或多个支撑构件的第一支撑构件围绕所述第二表面的中心区域，并且来自所述一个或多个支撑构件的第二支撑构件围绕所述第一支撑构件。来自所述一个或多个支撑构件的每个支撑构件包括闭合结构和/或中空圆柱形结构，其中所述圆柱形结构中的闭合曲线不是圆。所述闭合曲线中的每一个包括多个部段，来自所述多个部段的每个部段在一个或多个点处联结到来自所述多个部段的另一部段，在所述一个或多个点中的至少一个处每个部段的斜率不等于另一部段的斜率。