多传感检测器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微电子行业，其覆盖微电子技术以及纳电子技术。更具体地，本发明涉 及一种用于微机电系统（MEMS)或纳机电系统（NEMS)的多传感检测器。
【背景技术】
[0002] 多传感检测器，诸如三轴加速计、三轴磁力计、三轴陀螺仪和压力检测器类型的消 费者市场的方向通常是朝着部件的较小尺寸以实现有竞争力的成本。
[0003] 因此，对于九轴检测器来说，其包括微机电系统（MEMS)类型的硅芯片，其信号 处理的电子件包括针对应用程序的集成电路（"应用程序专用集成电路"，首字母缩写为 "ASIC"）和封装包，这种九轴检测器的一般尺寸为4X4mm 2(mm=毫米），且很快将达到 3X3mm2。这样的尺寸要求下，单独的硅芯片的尺寸为约4mm 2。在空间非常局限的情况下，如 果MEMS的结构包括6个、9个、或甚至是10个测量轴（或者被测量对象），并且需要重要数 目的焊盘（pad)来与每个轴的读取电子件交互，这种MEMS结构在某些情况下不可能制成。 事实上，这种情况下部件的尺寸将大于放置MEMS结构所需的空间，因而需要过高的制造成 本。
[0004] 通常，被认为敏感的元件占据硅芯片的总大小的25%以下。大部分表面的导线用 于将信号（供电、检测）路由至焊盘，该焊盘将芯片连接至外部部件（ASIC)，还用于将信号 路由至密封串接附加基板以形成保护盖。
[0005] 例如，在六轴测量检测器（例如，包括三轴加速计和三轴陀螺仪的检测器）中，每 个轴通过惠斯通电桥（Wheatstone bridge)来检测。加速计所需的三个惠斯通电桥连接至 不同的电源；陀螺仪所需的三个惠斯通电桥也是如此。为了消除电桥外部的寄生偶极子的 影响，在每个电桥的端子处测量电压。为每个陀螺仪添加用于致动和控制惯性质量的两个 焊盘，并且为加速计添加自测焊盘。这样的系统需要最少4个焊盘用于供电，12个焊盘用于 测量向每个电桥的端子供应的电压，12个焊盘用于测量每个电桥的不平衡，6个焊盘用于 致动和控制陀螺仪的惯性质量，1个焊盘用于加速计的自测。因此达到了 35个焊盘的最小 总数，由于生产约束，这些焊盘通常分布在芯片的两侧。对于200微米（μπι=微米=KT6 米），这个焊盘之间的典型节距来说，芯片的尺寸中最小的为3. 6毫米。对于大约1. 5毫米 至2毫米的另一方向上的最小尺寸，芯片的最小尺寸为5. 4mm2至7. 2mm 2,而具有电容类型 的检测的当前可用产品的尺寸已经小于5mm2并且趋势是朝着甚至更小的尺寸。焊盘的生 产因此成为降低MEMS部件大小的限制因素。
[0006] 还需要限制耗电量，耗电量在使用惠斯通电桥的当前装备中很高。
[0007] 本发明的目的是提供一种多传感检测器，以优化连接并且具体地以限制部件的大 小。
[0008] 尤其有利地，本发明还旨在降低这样的检测器的能耗。
【发明内容】
[0009] 本发明涉及一种用于多传感检测器的测量电路，其包括：
[0010] 并联安装的多个检测支路，每个检测支路包括至少两个串联安装的偶极子；以及
[0011] 至少一个参照支路，所述参照之路包括极化源以及至少两个串联安装的偶极子， 所述参照支路并联连接至所述多个检测支路中的至少两个检测支路，从而与所述至少两个 检测支路的每一个形成惠斯顿通电桥。
[0012] 本发明还涉及一种包括至少一个根据本发明的测量电路的多传感检测器。
[0013] 本发明实施所谓的多电桥安装，将参照支路连接至多个检测支路以便共享相同的 极化源（polarizing source)，并且从而降低能耗。
[0014] 本发明所提出的安装方案还提出了降低微机电系统上存在的焊盘（pads)数目的 解决方案。焊盘是能够测量偶极子的阻抗变化的访问装置。这样的解决方案依赖于不同检 测支路对访问焊盘的共享，不同检测支路包括偶极子（每个偶极子包括一个被测量对象）。 优选地，对包括MEMS类型或者NEMS类型的系统的基板执行检测支路的互连。
【附图说明】
[0015] 根据通过以下附图图示的实施例，以及之后的详细描述，将更好地揭示本发明的 其他特征、目的和优点，附图中：
[0016] 图1是根据现有技术的多传感检测器的示意图，其需要与被测量对象一样多的极 化源。每个检测支路包括偶极子，其阻抗根据被测量对象的演变而变化。
[0017] 图2是根据现有技术的多传感检测器的示意图，其需要与被测量对象一样多的极 化源。每个检测支路包括两个偶极子，其阻抗根据被测量对象的演变而变化。
[0018] 图3是根据本发明的多传感检测器的示意图，其需要用于多个被测量对象的极化 源。被测量对象与每个检测支路关联。
[0019] 图4至图6示出了根据本发明的多传感检测器的示意图，其需要用于多个被测量 对象极化源。被测量和测量焊盘与每个检测支路关联。
[0020] 图7是根据本发明的多传感检测器的示意图，其需要用于多个被测量对象的极化 源。在这样的实施例中，附加测量（或者访问）焊盘位于附加基板上。
[0021] 图8是具有两个被测量对象多传感检测器。在这一情况下，五个焊盘位于附加基 板上。
[0022] 本文中给出的附图作为示例，而非限制本发明。这些是示意图，意在便于理解本发 明，并不是现实应用中必不可少的。
【具体实施方式】
[0023] 在进行本发明的实施例的详细论述之前，先列出可以结合或作为替代性解决方案 使用的可选特征。
[0024] 有利地，电路包括具有可变阻抗的至少一个偶极子，该阻抗随着被测量对象的演 变而变化。
[0025] 参照支路直接地或者通过第一焊盘和第二极化焊盘连接至检测支路。
[0026] 尤其有利地，每个检测支路在检测支路的中点处连接至位于所述检测支路的偶极 子之间的至少一个中央测量焊盘。
[0027] 两个附加测量焊盘优选地并联安装并且被配置成控制检测支路的极化电压。
[0028] 多传感检测器尤其有利地至少包括测量电路。
[0029] 有利地，测量电路至少部分形成在第一基板和第二基板上，所述基板被组装以形 成腔体。
[0030] 在参照支路借助于第一焊盘和第二极化焊盘并联连接至检测支路时，所述测量焊 盘、中央测量焊盘和附加测量焊盘中的至少一个测量焊盘有利地位于第一基板和/或第二 基板上。
[0031] 有利地，参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] 优选地，每个检测支路至少部分位于第一基板上。
[0033] 有利地，每个检测支路连接至至少一个中央检测焊盘，所述测量焊盘位于第二基 板或第一基板上。
[0034] 根据具体有利的实施例，检测器包括微机电系统和/或纳机电系统。
[0035] 有利地，微机电系统和/或纳机电系统位于腔体内。
[0036] 优选地，微机电系统和/或纳机电系统包括至少一个移动存储（mass)。
[0037] 根据一个优选实施例，微机电系统和/或纳机电系统在第一基板上制造。
[0038] 有利地，第一基板和/或第二基板包括互连导线。
[0039] 图1示出了传统的与检测器相关的电路，该检测器具有两个被测量对象。被测量 对象是一种输入物理量，其被变换成另一输出物理量或电信号。这种物理量的类型可以是， 例如机械的（位移、力、质量、流）、热量的（温度、热容量、热流）、电的（电流、电压、电荷、 阻抗、电介质）、磁的（磁场）、辐射的（可见光、X射线、微波），或者（生物）化学的（湿 度、气体）。根据这样的实施例，测量电路包括若干参照支路100。每个参照支路100包括 极化源10以及串联安装的至少两个偶极子25。电路还包括检测支路200。每个检测支路 200包括串联安装的至少两个偶极子25。对于每个被测量对象，参照支路100与检测支路 200关联以形成惠斯通电桥。
[0040] 在这一情况下，检测支路200的偶极子25中的每个偶极子代表无源换能器，即具 有可变阻抗的偶极子，可变阻抗可以是电阻式的、电容式的或者电感式的。每个被测量对象 实施的焊盘55的数目为两个：第一焊盘55被配置成注入极化电流，而第二焊盘55被配置 成提取极化电流。
[0041] 在这一情况下，如果是η个被测量对象，则读取每个优选的无源换能器25所需的 焊盘55的数目等于2Χη个。例如，对于具有10个轴（即10个被测量对象）的检测器来 说，其需要20个连接焊盘55。
[0042] 可以使用惠斯通电桥安装方式来从Vm输出电压读取偶极子25。生成参照电势的 参照支路100在这样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 机电系统（微机电系统的首字母缩写为MEMS)类型的芯片。只有一半的检测支路200展现 在基板300上。
[0043] 图2图示包括检测器的电路，其中，每个检测支路200的优选的无源换能器25用 于相对的被测量对象。这一不同检测策略通常是优选的，因为其使得能够有利地使用惠