CN111433563B - 用于传感器的应力隔离框架 - Google Patents

Abstract

一种用于降低传感器的封装应力灵敏度的设备，包括：一个或更多个用于附接到基底的锚定点；刚性框架结构，其被配置为至少部分地支撑传感器；和在每个锚定点和刚性框架结构之间的柔顺元件。还公开了一种用于支撑微机电(MEMS)传感器的设备，该设备包括用于附接到基底的四个锚定点；刚性框架结构，其被配置为支撑MEMS传感器；和在每个锚定点和刚性框架结构之间的蟹脚型悬挂元件，其中蟹脚型悬挂元件是柔顺的。还提供了一种用于降低传感器的封装应力灵敏度的方法。

Description

用于传感器的应力隔离框架

相关申请

本申请要求于2017年12月5日提交的、Senkal等人的题为“STRESS ISOLATIONFRAME FOR MEMS DEVICE”的共同待审的第62/595,015号美国临时专利申请的优先权和权益，其代理人案卷号为IVS-769.PR，并被转让给本申请的受让人，该美国临时专利申请通过引用以其整体并入本文。

本申请还要求于2018年5月21日提交的、Senkal等人的题为“STRESS ISOLATIONFRAME FOR A SENSOR”的共同待审的第15/985,283号专利申请的优先权和权益，其代理人案卷号为IVS-769，并被转让给本申请的受让人，该申请通过引用以其整体并入本文。

背景

传感器是一种设备、模块或子系统，其目的是检测环境中的事件或变化，并将信息发送到其他电子设备，通常是计算机处理器。有多种类型的传感器，包括磁力计、时钟、加速度计、陀螺仪、麦克风(microphones)和压力传感器。本文所关注的是微机电系统(MEMS)，其基于微观设备，特别是那些具有运动部件的设备的技术。MEMS传感器的示例包括时钟、陀螺仪、加速度计、洛伦兹力磁力计和薄膜传感器，例如麦克风和压力传感器。

微机电系统(MEMS)技术已经稳步发展了一段时间，因此，各种MEMS传感器(例如，用于测量线性加速度的加速度计和用于测量角速度的陀螺仪)已经在若干应用中实现。例如，单个加速度计和陀螺仪传感器目前正用于交通工具安全气囊控制、游戏控制台、数码相机、摄像机和移动电话。

附图简述

并入实施方式的描述中并形成实施方式的描述的一部分的附图与实施方式的描述一起阐述了本主题的多个实施例，并且用于解释下面所讨论的主题的原理。除非特别指出，否则在附图简述中提到的附图应该理解为没有按比例绘制。在本文中，相似的项目以相似的项目编号来标记。

图1是包括MEMS传感器的示例性移动电子设备的框图。

图2A-图2C是示出根据一些实施例的用于降低传感器的封装应力灵敏度(packagestress sensitivity)的设备的示意性俯视图的简图。

图3A至图3D是示出根据一些实施例的刚性框架结构的不同形状的示例的简图。图3B是图3A的一部分的放大图。

图4A-图4C各自是示出根据一些实施例的在图2A-图2C中所示的设备中采用的不同蟹脚型柔顺结构(crab-leg compliant structures)的示例的简图。

图5A-图5F各自是示出根据一些实施例的在图2A-图2C中所示的设备中采用的折叠弹簧柔顺结构的示例的简图。

图6是示出了用于降低传感器封装应力灵敏度的方法的一个实施例的流程图。

实施方式的描述

以下实施方式的描述仅以示例的方式提供，而不具有限制性。此外，不意图被在前面的背景或下面的实施方式的描述中提出的任何明示或暗示的理论约束。

现将详细参考本主题的各种实施例，其示例在附图中说明。虽然本文讨论了各种实施例，但是应当理解，它们并不旨在限制这些实施例。相反，所述实施例旨在覆盖可以包括在如所附权利要求所限定的各种实施例的精神和范围内的可选方案、修改及等同物。此外，在实施方式的描述中，阐述了很多特定的细节，以提供对本主题的实施例的彻底理解。然而，实施例可在没有这些特定细节的情况下被实施。在其它实例中，没有详细描述公知的方法、过程、部件和电路，以免不必要地模糊所描述的实施例的方面。

符号和术语

下面的详细描述的一些部分是根据程序、逻辑块、处理和对电气设备内的数据的操作的其他符号表示来呈现的。这些描述和表示是数据处理领域的技术人员用来将他们的工作的实质最有效地传达给本领域其他技术人员的方式。在本申请中，程序、逻辑块、过程等被认为是导致期望结果的一个或更多个自相容的程序或指令。程序是那些需要物理量的物理操纵的程序。通常，然而不是必须的，这些量采取例如感测的线性加速度、角速度磁场和压力的形式。

然而，应当意识到，所有这些和类似的术语将与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的方便的标记。除非特别声明，否则从以下讨论中明显的是，应当理解，在整个实施方式的描述中，利用诸如“提供”、“捕捉”、“结合”、“接收”、“感测”等术语的讨论是指诸如传感器的电子设备的动作和过程。

在附图中，单个块可以被描述为执行一个或更多个功能；然而，在实际实践中，由该块执行的一个或更多个功能可以在单个部件中或跨多个部件执行，和/或可以使用硬件来执行。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，各种说明性的部件、块、模块、逻辑、电路和步骤已经根据它们的功能进行了总体描述。这种功能是否作为硬件实现取决于特定的应用和对整个系统施加的设计约束。本领域技术人员可以针对每个特定应用以不同的方式实现所描述的功能，但是这种实现决策不应被解释为导致脱离本公开的范围。此外，本文描述的示例系统可以包括除了所示部件之外的部件，包括众所周知的部件。

如本文所使用的，陀螺仪是用于测量或保持方位和角速度的传感器。基于MEMS的陀螺仪是存在于电子设备中的小型化陀螺仪。它采用了傅科摆(Foucault pendulum)的概念，并使用了振动元件。

术语“刚性”和“柔顺”是在其习惯定义的背景下使用的。也就是说，应用于结构的“刚性”意味着不能弯曲或被迫变形，不具有柔性，而应用于结构的“柔顺”意味着当施加力时该结构的弹性屈服的能力。

值得注意的是，如在本说明书和所附权利要求书中使用的，单数形式“一(a)”、“一个(an)”以及“该(the)”包括复数引用对象，除非上下文另有明确说明之外。此外，本文中对“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“左”或“右”的任何引用都不旨在作为本文的限制。在本文中，除非另有明确说明，否则术语“大约(about)”在应用于数值时通常意味着在用于产生该数值的设备的公差范围内，或者可以意味着正负10％，或正负5％，或正负1％。此外，如本文所使用的术语“基本上(substantially)”和“大约”是指大多数或几乎全部或全部，或在大约51％至大约100％范围内的量。应当理解，在以下的描述中，阐述了许多具体的细节以提供示例的彻底的理解。然而，应当理解，这些示例可以在不限于这些具体细节的情况下实施。在其它实例中，可能不详细描述公知的方法和结构，以避免不必要地模糊对示例的描述。此外，这些示例可以彼此结合使用。

讨论概述

讨论开始于对示例性移动电子设备的描述，本文描述的各种实施例可以利用该示例性移动电子设备或基于该示例性移动电子设备实现。特别地，移动电子设备包括MEMS传感器，例如陀螺仪。然后提供了对用于MEMS传感器和其他传感器的改进的应力隔离框架的描述。

示例性移动电子设备

现在转向附图，图1是包括MEMS传感器，例如陀螺仪的示例性移动电子设备100的框图。如将理解的，移动电子设备100可以被实现为设备或装置，例如手持移动电子设备。例如，这种移动电子设备可以是但不限于移动电话(例如，智能手机、蜂窝电话、在本地网络上运行的无绳电话或任何其他无绳电话手机)、有线电话(例如，通过线附接的电话)、个人数字助理(PDA)、视频游戏播放器、视频游戏控制器、导航设备、活动或健身跟踪器设备(例如，手镯、夹子、带子或挂件)、智能手表或其他可佩戴设备、移动互联网设备(MID)、个人导航设备(PND)、数码相机、数码摄像机、便携式音乐播放器、便携式视频播放器、便携式多媒体播放器、遥控器或这些设备中的一个或更多个的组合。

如图1所示，移动电子设备100可以包括主处理器110、主总线120、主存储器130、显示器140和传感器处理单元(SPU)170。移动电子设备100的一些实施例还可以包括接口150、收发器160(全部以虚线示出)和/或其他部件中的一个或更多个。在各种实施例中，在未被主动充电时，移动电子设备100的电力由移动电源，诸如电池(未示出)提供。

主处理器110可以是一个或更多个微处理器、中央处理单元(CPU)、DSP、通用微处理器、ASIC、ASIP、FPGA或运行可以存储在主存储器130中的与移动电子设备100的功能和能力相关联的软件程序或应用程序的其他处理器。

主总线120可以是任何合适的总线或接口，包括但不限于外围装置互连高速(peripheral component interconnect express)(PCIe)总线、通用串行总线(USB)、通用异步接收器/发送器(UART)串行总线、合适的高级微控制器总线体系结构(AMBA)接口、内部集成电路(I2C)总线、串行数字输入输出(SDIO)总线、串行外设接口(SPI)或其他等同物。在所示实施例中，移动电子设备100的主处理器110、主存储器130、显示器140、接口150、收发器160、传感器处理单元170和其他部件可以通过主总线120通信联接，以便交换命令和数据。根据体系结构，可以根据需要采用不同的总线配置。例如，可以使用附加总线来联接移动电子设备100的各种部件，例如通过使用主处理器110和主存储器130之间的专用总线。

主存储器130可以是任何合适类型的存储器，包括但不限于电子存储器(例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器或其他电子存储器)、硬盘、光盘或其某种组合。多层软件可以存储在主存储器130中，以用于与主处理器110一起使用/基于主处理器110操作。例如，可以为移动电子设备100提供操作系统层，以实时控制和管理系统资源，启用应用软件和其他层的功能，并将应用程序与移动电子设备100的其他软件和功能对接。类似地，用户体验系统层可以基于操作系统操作，或者由操作系统促进。用户体验系统可以包括一个或更多个软件应用程序，例如菜单导航软件、游戏、设备功能控制、手势识别、图像处理或调整、语音识别、导航软件、通信软件(例如电话或无线局域网(WLAN)软件)，和/或可以提供用于与用户交互的多种其他软件和功能接口中的任何一种。在一些实施例中，可以在单个移动电子设备100上提供多个不同的应用，并且在这些实施例中的一些实施例中，多个应用可以作为用户体验系统的一部分同时运行。在一些实施例中，用户体验系统、操作系统和/或主处理器110可以在低功率模式(例如，睡眠模式)下操作，在该模式下处理非常少的指令。这种低功率模式可以仅利用主处理器110的全功率模式(例如，唤醒模式)的处理功率的一小部分。

显示器140可以是液晶设备、(有机)发光二极管设备，或者适于创建和可视地描绘用户可识别的图形图像和/或字母数字字符的其他显示设备。显示器140可以被配置为输出用户可观看的图像，并且可以附加地或替代地用作照相机的取景器。

接口150(当包括时)可以是向用户提供输入和/或输出的各种不同设备中的任何一种，例如音频扬声器、触摸屏、真实或虚拟按钮、操纵杆、滑块、旋钮、打印机、扫描仪、计算机网络I/O设备、其他连接的外围设备等。

收发器160(当包括时)可以是有线或无线收发器中的一个或更多个，其便于在移动电子设备100处从外部传输源接收数据以及将来自移动电子设备100的数据传输至外部接收者。作为示例而非限制性的，在各种实施例中，收发器160包括以下中的一个或更多个：蜂窝收发器、无线局域网收发器(例如，符合用于无线局域网通信的一个或更多个电气和电子工程师协会(IEEE)802.11规范的收发器)、无线个人局域网收发器(例如，符合用于无线个人局域网通信的一个或更多个IEEE 802.15规范的收发器)和有线串行收发器(例如，用于有线通信的通用串行总线)。

移动电子设备100还包括以集成SPU 170形式的通用传感器组件，其包括传感器处理器172、存储器176、传感器178和用于促进SPU 170的这些和其他部件之间的通信的总线174。在一些实施例中，SPU 170可以包括通信地联接到总线174的至少一个额外的传感器180(显示为传感器180-1、180-2...180-n)。在一个实施例中，传感器之一(例如传感器180-1)可以是MEMS传感器，例如陀螺仪。在一些实施例中，SPU 170中示出的所有部件可以在单个集成电路上实施。应当理解，SPU 170可以被制造为独立单元(例如，集成电路)，其可以与较大的电子设备分开存在。

传感器处理器172可以是一个或更多个微处理器、CPU、DSP、通用微处理器、ASIC、ASIP、FPGA或运行可以存储在存储器176中的与SPU170的功能和能力相关联的软件程序的其他处理器。

总线174可以是任何合适的总线或接口，包括但不限于外围装置互连高速(PCIe)总线、通用串行总线(USB)、通用异步接收器/发送器(UART)串行总线、合适的高级微控制器总线体系结构(AMBA)接口、内部集成电路(I2C)总线、串行数字输入输出(SDIO)总线、串行外设接口(SPI)或其他等同物。根据体系结构，可以根据需要采用不同的总线配置。在所示的实施例中，SPU 170的传感器处理器172、存储器176、传感器178和其他部件可以通过总线174通信联接，以便交换数据。

存储器176可以是任何合适类型的存储器，包括但不限于电子存储器(例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器或其他电子存储器)。存储器176可以存储用于处理从传感器178和/或一个或更多个传感器180接收的数据的算法或例行程序或其他指令以及以其原始形式或在一些处理之后接收的数据，例如，传感器178可以是超声波传感器。这种算法和例行程序可以由传感器处理器172和/或由包含在传感器178和/或传感器180中的逻辑或处理能力来实现。

传感器180可以包括但不限于：温度传感器、湿度传感器、大气压力传感器、红外传感器、射频传感器、导航卫星系统传感器(例如全球定位系统接收器)、声学传感器(例如麦克风)、用于测量传感器在空间中的方位或运动的惯性或运动传感器(例如陀螺仪、加速度计或磁力计)，或者用于测量其他物理或环境量的其他类型的传感器。在一个示例中，传感器180-1可以包括陀螺仪，传感器180-2可以包括声学传感器，并且传感器180-n可以包括运动传感器。

在一些实施例中，传感器178和/或一个或更多个传感器180可以使用与传感器处理器172和SPU 170的一个或更多个其他部件一起集成在单芯片或封装中的微机电系统(MEMS)来实现。尽管被描述为包括在SPU 170内，但是在各种实施例中，传感器178和/或一个或更多个传感器180中的一个、一些或全部可以设置在SPU 170的外部。

示例性应力隔离框架

许多传感器(如MEMS传感器)对外力敏感，外力会对传感产生不利影响，并导致不准确的结果。封装应力是MEMS陀螺仪中偏移位移的主要来源之一。例如，在包括应力隔离框架和悬挂在框架中的机械元件的陀螺仪中，拉伸/压缩和弯曲可导致应力隔离框架和机械元件变形。封装应力通常还会对其他MEMS传感器和其他传感器的感测能力产生负面影响。对于更薄和更紧凑的移动设备的驱动需要具有更薄/更小封装的部件，导致对封装应力的灵敏度增加。这种趋势在未来几年可能会持续，从而产生对用于降低MEMS传感器和其他传感器对封装应力的灵敏度的方法和设备的需求。这种封装应力也存在于其他MEMS传感器(例如加速度计、洛伦兹力磁力计、薄膜传感器和其他MEMS换能器)以及非MEMS传感器(例如磁力计、时钟和压力传感器)。

本文描述的实施例提供用于降低MEMS传感器(例如，陀螺仪、加速度计、振荡器等)以及非MEMS传感器的封装灵敏度。本文描述的实施例提供了MEMS传感器或传感器与封装的改进的机械隔离，允许改善封装/PCB应力对MEMS传感器的/非MEMS传感器的机械元件的影响的抑制。

本发明的实施例包括刚性应力隔离框架，以防止MEMS传感器或其他传感器的机械元件变形，和在锚与应力隔离框架或刚性框架结构之间的柔顺悬架(例如蟹脚型悬架或折叠弹簧悬架)，以防止封装应变传播到MEMS传感器上。

图2A示出了用于降低传感器210的封装应力灵敏度的设备200的示意性俯视平面图。设备200包括用于附接到基底230的一部分的一个或更多个锚定点220。设备200还包括刚性框架结构240，该刚性框架结构被配置为至少部分地支撑传感器210。最后，设备200包括在每个锚定点220和刚性框架结构240之间的柔顺元件250。在图2A所示的设备200中，描绘了四个锚定点220，并且描绘了四个柔顺元件250，每个柔顺元件250设置在锚定点和刚性框架结构240之间。然而，应当理解，可以有不少于一个的任何数量的柔顺元件250，所示实施例是其中的一个示例。

传感器210可以是微机电系统(MEMS)传感器或非MEMS传感器之一，例如磁力计、时钟或压力传感器。MEMS传感器可以是陀螺仪、加速度计和薄膜传感器中的一种。MEMS和非MEMS传感器的其他示例在上面的背景部分中列出。

传感器210可以部分或全部悬挂于刚性框架结构240。在图2A所示的设备200中，传感器210显示为完全悬挂于刚性框架结构240。

每个锚定点220可以是嵌入基底230中的直线形构件。每个柔顺元件250可以包括连接到锚定点220的一个连接件252(或者在一些实施例中，两个连接件252)和连接到刚性框架结构240的多个连接件254。柔顺元件250的至少一个“支腿”252可以固定地附接到锚定点220，并且至少一个“支腿”254可以固定地附接到刚性框架结构240，以提供从锚定点220到柔顺元件250到刚性框架结构240的刚性-柔顺-刚性连接。

刚性框架结构240可以是支撑和保护传感器210的任何形状。刚性框架结构240在所有侧面完全包围传感器210。然而，应当理解，刚性框架结构可以具有用于支撑传感器210的不同形状，例如，如图3C和图3D所示。

设备200包括用于附接到基底230的四个锚定点220。设备200还包括被配置为支撑传感器210的刚性框架结构240。最后，设备200包括四个蟹脚型悬挂元件250，在每个锚定点220和刚性框架结构240之间有一个蟹脚型悬挂元件。蟹脚型悬挂元件是柔顺的。

图2B示出了用于降低传感器210的封装应力灵敏度的设备202的示意性俯视平面图。设备202包括用于附接到基底230的一部分的一个或更多个锚定点220、被配置为至少部分地支撑传感器210的刚性框架结构242、以及在每个锚定点220和刚性框架结构242之间的柔顺元件250。刚性框架结构242在三个侧面包围传感器210。

在图2B所示的设备202中，描绘了四个锚定点220，并且描绘了四个柔顺元件250，每个柔顺元件250设置在锚定点和刚性框架结构242之间。然而，应当理解，可以有不少于两个的任何数量的柔顺元件250，所示实施例是其中一个示例。

图2C示出了用于降低传感器210的封装应力灵敏度的设备204的示意性俯视平面图。设备204包括用于附接到基底230的一部分的一个或更多个锚定点220、被配置为至少部分地支撑传感器210的刚性框架结构244、以及在每个锚定点220和刚性框架结构244之间的柔顺元件250。刚性框架结构244是L形的，并且在两个侧面包围传感器210。

在图2C所示的设备204中，描绘了四个锚定点220，并且描绘了四个柔顺元件250，每个柔顺元件250设置在锚定点和刚性框架结构244之间。然而，应当理解，可以有不少于两个的任何数量的柔顺元件250，所示实施例是其中一个示例。

图3A-图3D示出了刚性框架结构240的不同形状的示例，并且包括描绘了附接到基底230的一部分的锚定点220以及附接到刚性框架结构240的柔顺元件250的放大部分300。刚性框架结构240、242、244，在一些实施例中，可以是全框架(图3A和3B，240)，在其他实施例中，可以是半框架(图3C，242)，且在其他实施例中，可以是L形框架(图3D，244)。在一些实施例中，刚性框架结构240可以是T形的。在其他实施例中，传感器元件的至少一侧上的直边可用于形成刚性框架结构240，例如图3A中框架的底边246。此外，刚性框架结构240可以在传感器210的每一侧包括几个直边，这些直边可以通过一些连接件连接在一起。换句话说，例如，可以使用几个直边，每个直边引起一些隔离，但不是形成L形的框架所必需的。刚性框架结构240、242、244可以包括选自硅、氮化硅、氧化硅(玻璃)、金属和合金(如铝、钛、钢、铜、金)和塑料组成的组的材料。

柔顺元件250比刚性框架结构240更柔顺。柔顺元件材料的示例可以从上面为刚性框架结构240列出的同一组材料中选择。在一些实施例中，刚性框架结构240和柔顺元件250可以是相同的材料，例如硅。例如，柔顺性的差异可以通过物理尺寸的改变，例如通过使柔顺元件250比刚性框架结构240更薄来实现。在一些实施例中，传感器210、刚性框架结构240和柔顺元件250可以在相同的工艺步骤中由相同的层/材料制成。

柔顺元件250是悬挂元件，并且可以是蟹脚型结构、直梁和折叠弹簧中的一种。蟹脚型悬挂元件250在图2A-图2C和图3A中示出。

蟹脚型柔顺结构250的示例在图4A-图4C中示出，但是本公开的权利要求不限于图4A-图4C中示出的特定结构。相反，结构250仅仅是可以在本文公开的实施例的实施中使用的各种蟹脚型结构的示例。在图4A中示出了“H”蟹脚型结构250，而在图4B-图4C中示出了倒置的“Y”蟹脚型结构250。在图4B中示出的结构250与在图2A-图2C和图3A中示出的相同，但是所述权利要求不应被解释为限于该特定结构。

图5A-5F中示出了折叠弹簧式柔顺结构250的示例，但是本公开的权利要求不限于图5A-5F中示出的特定结构。相反，这些结构仅仅是可以在本文公开的实施例的实施中使用的各种折叠弹簧的示例。

图6描绘了用于降低传感器210的封装应力灵敏度的方法600。方法600包括提供605基底230。该方法600还包括提供610用于附接到基底230的一个或更多个锚定点220。该方法600还包括提供615至少部分地支撑传感器210的刚性框架结构240。该方法还包括通过相应的柔顺元件250将刚性框架结构240附接620到锚定点220。

用于柔顺元件250的材料的示例可以从上面为刚性框架结构240列出的同一组材料中选择。例如，刚性框架结构240到传感器210的附接或柔顺元件250到基底230的附接可以通过熔融结合、共晶结合、等离子结合、焊接和粘合剂结合中的任何一种来实现。此外，刚性框架结构240、柔顺元件250和传感器210可以由相同的材料/层整体制造。这种整体工艺不需要附接或粘合。

例如，刚性框架结构240和柔顺元件250的制造可以通过作为制造框架和柔顺元件的方式的蚀刻、图案化、压花和机械加工中的任何一种来实现。

总之，应该理解的是，MEMS传感器或非MEMS传感器可以完全或部分地附接到应力隔离结构上。在各种实施例中，传感器可以是陀螺仪、加速度计、洛伦兹力磁力计或一些其他MEMS换能器或非MEMS传感器。应当理解，应力隔离结构可以有一个或更多个锚定点。应当理解，柔顺(例如悬挂)元件可以是蟹脚型悬挂结构或一些其他柔顺结构。

本发明的实施例使用刚性应力隔离框架和内置于应力隔离框架中的柔顺悬架，而不是尝试将柔顺性构建于应力隔离框架本身(刚性应力隔离框架+柔顺悬架对比柔顺隔离框架+刚性悬架)。

应当理解，在以上的描述中，阐述了许多具体的细节以提供示例的彻底的理解。然而，应当理解，这些示例可以在不限于这些具体细节的情况下实施。在其它实例中，可能不详细描述公知的方法和结构，以避免不必要地模糊对示例的描述。此外，这些示例可以彼此结合使用。

虽然已经公开了有限数量的示例，但是应当理解，其中存在许多修改和变化。在附图中相似或相等的元件可以用相同的数字表示。

作为简短的总结，本文揭示了以下广泛的概念：

概念1.一种用于降低传感器的封装应力灵敏度的设备，包括：

用于附接到基底的至少一个锚定点；

刚性框架结构，其被配置为至少部分地支撑传感器；和

在每个锚定点和所述刚性框架结构之间的柔顺元件。

概念2.根据概念1所述的设备，其中，传感器是磁力计、时钟、加速度计、陀螺仪、麦克风和压力传感器中的一种。

概念3.根据概念1所述的设备，其中，传感器部分或全部悬挂于刚性框架结构。

概念4.根据概念1所述的设备，其中，每个柔顺元件包括至少一个连接到锚定点的连接件和多个连接到刚性框架结构的连接件。

概念5.根据概念1所述的设备，其中，刚性框架结构通过四个锚定点和四个相应的柔顺元件附接到基底。

概念6.根据概念1所述的设备，其中，刚性框架结构是全框架、半框架、L形框架、在至少一侧上为直边和T形框架中的一种。

概念7.根据概念6所述的设备，其中，刚性框架结构和柔顺元件各自包括选自由硅、氮化硅、氧化硅、铝、钛、钢、铜、金和塑料组成的组的材料。

概念8.根据概念7所述的设备，其中，构成刚性框架结构的材料与构成柔顺元件的材料相同或不同。

概念9.根据概念8所述的设备，其中，柔顺元件比刚性框架结构更柔顺。

概念10.根据概念1所述的设备，其中，柔顺元件是悬挂元件，所述悬挂元件是蟹脚型结构、直梁或折叠弹簧中的一种。

概念11.一种用于支撑微机电(MEMS)传感器的设备，所述设备包括：

用于附接到基底的四个锚定点；

刚性框架结构，其被配置为支撑MEMS传感器；和

在每个锚定点和所述刚性框架结构之间的蟹脚型悬挂元件，其中所述蟹脚型悬挂元件是柔顺的。

概念12.根据概念11所述的设备，其中，MEMS传感器是磁力计、时钟、加速度计、陀螺仪、麦克风和压力传感器中的一种。

概念13.根据概念11所述的设备，其中，每个蟹脚型悬挂元件包括一个连接到锚定点的连接件和多个连接到刚性框架结构的连接件。

概念14.根据概念11所述的设备，其中，刚性框架结构是全框架、半框架、L形框架、在至少一侧上为直边和T形框架中的一种。

概念15.根据概念14所述的设备，其中，刚性框架结构和蟹脚型悬挂元件各自包括选自由硅、氮化硅、氧化硅、铝、钛、钢、铜、金和塑料组成的组的材料。

概念16.根据概念15所述的设备，其中，构成刚性框架结构的材料与构成蟹脚型悬挂元件的材料相同。

概念17.根据概念16所述的设备，其中，蟹脚型悬挂元件比刚性框架结构更柔顺。

概念18.一种用于降低传感器的封装应力灵敏度的方法，包括：

提供基底；

提供用于附接到基底的一个或更多个锚定点；

提供至少部分支撑所述传感器的刚性框架结构；和

通过相应的柔顺元件将所述刚性框架结构附接到所述锚定点。

概念19.根据概念18所述的方法，其中，传感器是磁力计、时钟、加速度计、陀螺仪、麦克风和压力传感器中的一种。

概念20.根据概念18所述的方法，其中，柔顺元件比刚性框架结构更柔顺。

概念21.根据概念18所述的方法，其中，通过熔融结合、共晶结合、等离子结合、焊接和粘合剂结合中的任一种，锚定点被附接到基底，或者柔顺元件附接到锚定点，或者刚性框架结构附接到柔顺元件。

概念22.根据概念18所述的方法，其中刚性框架结构和柔顺元件通过蚀刻、图案化、压花和机械加工中的任一种来制造。

概念23.根据概念18所述的方法，其中，刚性框架结构、柔顺元件和传感器使用相同的材料在相同的工艺步骤中整体制造。

Claims (23)

1.一种用于降低传感器的封装应力灵敏度的设备，包括：

用于附接到基底的至少一个锚定点；

刚性框架结构，其被配置为至少部分地支撑所述传感器，其中所述传感器包括机械元件，其中所述传感器直接附接到所述刚性框架结构，其中所述刚性框架结构和所述传感器在相同的层中，使得所述传感器与所述基底机械隔离以用于防止封装应力传播到所述传感器的所述机械元件；和

多个柔顺元件，其中在每个锚定点和所述刚性框架结构之间连接有所述多个柔顺元件中的一个柔顺元件，其中所述多个柔顺元件和所述刚性框架结构在所述相同的层中。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述传感器是磁力计、时钟、加速度计、陀螺仪、麦克风和压力传感器中的一种。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述传感器部分或全部悬挂于所述刚性框架结构。

4.根据权利要求1所述的设备，其中每个柔顺元件包括至少一个连接到锚定点的连接件和多个连接到所述刚性框架结构的连接件。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述刚性框架结构通过四个锚定点和四个相应的柔顺元件附接到所述基底。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述刚性框架结构是全框架、半框架、L形框架、在至少一侧上为直边和T形框架中的一种。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述刚性框架结构和所述柔顺元件各自包括选自由硅、氮化硅、氧化硅、铝、钛、钢、铜、金和塑料组成的组的材料。

8.根据权利要求7所述的设备，其中构成所述刚性框架结构的材料与构成所述柔顺元件的材料相同或不同。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述柔顺元件比所述刚性框架结构更柔顺。

10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述柔顺元件是悬挂元件，所述悬挂元件是蟹脚型结构、直梁或折叠弹簧中的一种。

11.一种用于支撑微机电MEMS传感器的设备，所述设备包括：

用于附接到基底的四个锚定点；

刚性框架结构，其被配置为支撑所述MEMS传感器，其中所述MEMS传感器直接附接到所述刚性框架结构，并且其中所述刚性框架结构和所述MEMS传感器在相同的层中，使得所述传感器与所述基底机械隔离以用于防止封装应力传播到所述MEMS传感器；和

连接在每个锚定点和所述刚性框架结构之间的蟹脚型悬挂元件，并且所述蟹脚型悬挂元件与所述MEMS传感器和所述刚性框架结构在所述相同的层中，其中所述蟹脚型悬挂元件是柔顺的，使得所述蟹脚型悬挂元件能够弹性屈服，使得所述刚性框架结构能够响应于所述封装应力而移动，以防止所述封装应力传播到所述MEMS传感器。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述MEMS传感器是磁力计、时钟、加速度计、陀螺仪、麦克风和压力传感器中的一种。

13.根据权利要求11所述的设备，其中每个蟹脚型悬挂元件包括一个连接到锚定点的连接件和多个连接到所述刚性框架结构的连接件。

14.根据权利要求11所述的设备，其中所述刚性框架结构是全框架、半框架、L形框架、在至少一侧上为直边和T形框架中的一种。

15.根据权利要求14所述的设备，其中所述刚性框架结构和所述蟹脚型悬挂元件各自包括选自由硅、氮化硅、氧化硅、铝、钛、钢、铜、金和塑料组成的组的材料。

16.根据权利要求15所述的设备，其中构成所述刚性框架结构的材料与构成所述蟹脚型悬挂元件的材料相同。

17.根据权利要求16所述的设备，其中所述蟹脚型悬挂元件比所述刚性框架结构更柔顺。

18.一种用于降低传感器的封装应力灵敏度的方法，包括：

提供基底；

提供一个或更多个锚定点，所述锚定点用于附接到所述基底；

提供刚性框架结构，所述刚性框架结构至少部分地支撑所述传感器；

将所述传感器直接附接到所述刚性框架结构，其中所述刚性框架结构和所述传感器在相同的层中，使得所述传感器与所述基底机械隔离以用于防止封装应力传播到所述传感器；

通过相应的柔顺元件将所述刚性框架结构附接到所述锚定点，其中所述相应的柔顺元件、所述传感器和所述刚性框架结构在所述相同的层中；以及

将所述锚定点附接到所述基底。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述传感器是磁力计、时钟、加速度计、陀螺仪、麦克风和压力传感器中的一种。

20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述柔顺元件比所述刚性框架结构更柔顺。

21.根据权利要求18所述的方法，其中通过熔融结合、共晶结合、等离子结合、焊接和粘合剂结合中的任一种，所述锚定点被附接到所述基底，或者所述柔顺元件附接到所述锚定点，或者所述刚性框架结构附接到所述柔顺元件。

22.根据权利要求18所述的方法，其中所述刚性框架结构和所述柔顺元件通过蚀刻、图案化、压花和机械加工中的任一种来制造。

23.根据权利要求18所述的方法，其中，所述刚性框架结构、所述柔顺元件和所述传感器使用相同的材料在相同的工艺步骤中整体制造。