CN111750905B - 可调整感应电容值的微机电感测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可调整感应电容值的微机电感测装置，其包含特殊应用集成电路芯片以及感测元件。特殊应用集成电路芯片包含上表面、读取电路以及多个电性开关。感测元件用以侦测物理量并且包含固定电极以及可动电极。固定电极包含多个电极单元。可动电极可相对固定电极移动。该些电性开关分别电性耦接至各该些电极单元，用以控制该些电极单元的工作状态，进而可改变可调整感应电容值的微机电感测装置的感应电容值。

Description

可调整感应电容值的微机电感测装置

技术领域

本发明涉及一种微机电感测装置，特别是涉及一种可调整感应电容值的微机电感测装置。

背景技术

微机电感测器是将被测量的物理量变化转换为电容量变化的一种装置。微机电感测器本身就是一种可变电容器，由于这种感测器具有结构简单、体积小、灵敏度高、分辨率高、能实现非接触测量等特点，因而被广泛应用于侦测位移、加速度、振动、压力、压差、液体高度等机械物理量的变化。

传统的电容式微机电感测器包含上下电极，其中一个为固定电极，且另外一个为可动电极。当可动电极受外力作用时，可动电极会发生一定程度的变形而接近固定电极。电容式微机电感测器的电容值会受到固定电极与可动电极之间距离大小的影响。经由两电极之间的距离发生一定的变化量，从而使电容值改变，进而电极之间的电位差发生变化。通过电路分别读取电极变形前以及变形后的电位差，使用者可以推断物理量的变化程度。

由于微量侦测的需求日益增加，电容式微机电感测器需要拥有高灵敏度，以便能够侦测出微小的物理量变化。一般而言，会让微机电感测器的固定电极与可动电极之间的距离有很小的改变就能产生明显的电位差变化，藉此提高微机电感测器的灵敏度。然而，若使用适用于微量侦测的电容式微机电感测器来侦测较大的物理量变化，电容式微机电感测器中的集成电路可能会因为电位差变化过大而烧毁。因此，现有适用于微量侦测的电容式微机电感测器无法兼用于侦测较大的物理量变化。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明公开一种可调整感应电容值的微机电感测装置，其感应电容值可适当调整，而有助于解决现有微机电感测器无法兼顾侦测微小的物理量变化以及较大的物理量变化的问题。

本发明所公开可调整感应电容值的微机电感测装置，包含一特殊应用集成电路芯片以及一感测元件。特殊应用集成电路芯片包含一上表面、一读取电路以及多个电性开关。感测元件用以侦测物理量并且包含一固定电极以及一可动电极。固定电极包含多个电极单元。可动电极可相对固定电极移动。该些电性开关分别电性耦接至各该些电极单元，用以控制该些电极单元的一工作状态，进而可调整微机电感测器的一感应电容值。

本发明另公开可调整感应电容值的微机电感测装置，包含一基板、一特殊应用集成电路芯片、用于侦测第一物理量的一第一感测元件以及用于侦测第二物理量的一第二感测元件。特殊应用集成电路芯片设置于基板，且特殊应用集成电路芯片包含一读取电路、多个第一电性开关以及多个第二电性开关。第一感测元件设置于该基板，且第一感测元件包含一第一固定电极以及一第一可动电极。第一固定电极包含多个第一电极单元。第一可动电极可相对第一固定电极移动。各该些第一电性开关分别电性耦接至各该些第一电极单元，用以控制各该些第一电极单元的工作状态，进而可调整第一固定电极与第一可动电极之间的感应电容值。第二感测元件设置于基板，且第二感测元件包含一第二固定电极以及一第二可动电极。第二固定电极包含多个第二电极单元。第二可动电极可相对第二固定电极移动。各该些第二电性开关分别电性耦接至各该些第二电极单元，用以控制各该些第二电极单元的工作状态，进而可调整第二固定电极与第二可动电极之间的感应电容值。

根据本发明所公开的可调整感应电容值的微机电感测装置，多个电性开关分别电性耦接于多个电极单元而能控制这些电极单元的工作状态。通过独立控制这些电极单元的工作状态，能够调整微机电感测器的感应电容值大小，进而准确测量出待侦测物理量的变化程度并防止特殊应用集成电路芯片失效。当要侦测微量的物理量变化时，可让多数的电极单元处于开启状态(即电性开关导通而有供应电荷给电极单元)。当要侦测较大的物理量变化时，可让少数的电极单元处于开启状态以降低微机电感测器的感应电容值，进而避免特殊应用集成电路芯片中的读取电路失效。

以上关于本发明内容的说明及以下实施方式的说明是用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步之解释。

附图说明

图1为根据本发明第一实施例的可调整感应电容值的微机电感测装置的立体示意图。

图2为图1的可调整感应电容值的微机电感测装置中特殊应用集成电路芯片与电极单元的电性连接关系示意图。

图3为图1的可调整感应电容值的微机电感测装置于侦测微小的物理量变化时电极单元的工作状态示意图。

图4为图1的可调整感应电容值的微机电感测装置于侦测较大的物理量变化时电极单元的工作状态示意图。

图5为根据本发明第二实施例的可调整感应电容值的微机电感测装置的立体示意图。

图6为图5的可调整感应电容值的微机电感测装置的上视示意图。

图7为根据本发明第三实施例的可调整感应电容值的微机电感测装置的立体剖切示意图。

图8为根据本发明第四实施例的可调整感应电容值的微机电感测装置的立体剖切示意图。

图9为图8的可调整感应电容值的微机电感测装置的剖切示意图。

图10为根据本发明第五实施例之可调整感应电容值的微机电感测装置的立体示意图。

图11为图10的可调整感应电容值的微机电感测装置中特殊应用集成电路芯片与电极单元的电性连接关系示意图。

符号说明

1、1a、1b、1c、1d 可调整感应电容值的微机电感测装置

2d 基板

21 上表面

10、10d 特殊应用集成电路芯片

110 上表面

120、120d 读取电路

130 电性开关

130d 第一电性开关

130e 第二电性开关

11、11a、11b、11c 感测元件

11d 第一感测元件

11e 第二感测元件

20、20a、20c 固定电极

20d 第一固定电极

20e 第二固定电极

210 电极单元

210a、210d 第一电极单元

211a 第一梳状齿

220a、210e 第二电极单元

221a 第二梳状齿

210c 中央电极单元

220c 环形电极单元

21、22、23、24、25、26、27、28 电极组合

30、30a、30b、30c 可动电极

30d 第一可动电极

30e 第二可动电极

310、310a、310b、310c 固定部

310d 第一固定部

310e 第二固定部

320、320a、320b、320c 可动部

320d 第一可动部

320e 第二可动部

321a 第三梳状齿

321e 电极件

322e 弹性件

330a 挠曲部

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟悉相关技术者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求及附图，任何熟悉相关技术者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。

根据本发明的一实施例，微机电感测器包含一特殊应用集成电路芯片(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、一固定电极以及一可动电极。请参照图1，为根据本发明第一实施例的可调整感应电容值的微机电感测装置的立体示意图。在本实施例中，可调整感应电容值的微机电感测装置1包含一特殊应用集成电路芯片10以及一感测元件11。

特殊应用集成电路芯片10是由特定使用者要求和特定电子系统的需要而设计并且制造。特殊应用集成电路芯片10包含一上表面110。

感测元件11包含一固定电极20以及一可动电极30。固定电极20设置于特殊应用集成电路芯片10的上表面110。固定电极20包含间隔设置的多个电极单元210。电极单元210例如为金属导电垫，其设置于特殊应用集成电路芯片10的上表面110。图1中绘示的电极单元210的数量并非用以限制本发明。

可动电极30可相对固定电极20移动。详细来说，可动电极30包含相连的一固定部310以及一可动部320。固定部310设置于特殊应用集成电路芯片10的上表面110，且可动部320对应于电极单元210。可动电极30之可动部320的一端连接于固定部310，且可动部320的相对另一端悬空设置。当外力施加于可动电极30而使可动部320变形时，可动部320悬空设置的一端可相对固定电极20移动接近或远离电极单元210，而使可动部320悬空设置的一端与电极单元210之间的间距改变，进而可改变可调整感应电容值的微机电感测装置1的感应电容值。

请一并参照图2，为图1之可调整感应电容值的微机电感测装置中特殊应用集成电路芯片与电极单元的电性连接关系示意图。在本实施例中，特殊应用集成电路芯片10还包含一读取电路120以及多个电性开关130。电性开关130的数量对应电极单元210的数量。

读取电路120电性耦接于固定电极20的电极单元210，以便读取固定电极20与可动电极30之间的电位差，进而确认电容式感测器1的电容值。

这些电性开关130分别电性耦接于固定电极20的这些电极单元210，并且电性开关130用以控制对应的电极单元210的一工作状态。在一实施例中，电性开关130为电容式感应开关。在另一实施例中，电性开关130为可恢复式熔断开关。

电极单元210的工作状态包含一开启状态(On state)及一关闭状态(Off state)。当特殊应用集成电路芯片10的电性开关130导通而供应电荷至电极单元210时，此电极单元210的工作状态可定义为开启状态。在开启状态之下，固定电极20与可动电极30之间存在电位差。相对地，当电性开关130不供应电荷至电极单元210时，此电极单元210的工作状态可定义为关闭状态。在关闭状态之下，固定电极20与可动电极30之间没有存在电位差。

电性开关130控制电极单元210之工作状态的具体方式并非用以限制本发明。举例来说，使用者可以手动调整电性开关130是否要导通以供应电荷给电极单元210，或是特殊应用集成电路芯片10根据外部暂存器(未绘示)中的运作指令以自动化控制方式来决定是否要让电性开关130导通以供应电荷给电极单元210。

以下说明使用可调整感应电容值的微机电感测装置1侦测物理量变化的方式。请参照图3和图4。图3为图1的可调整感应电容值的微机电感测装置于侦测微小的物理量变化时电极单元的工作状态示意图。图4为图1的可调整感应电容值的微机电感测装置于侦测较大的物理量变化时电极单元的工作状态示意图。于图3和图4中，被涂黑的电极单元210处于关闭状态，未被涂黑的电极单元210处于开启状态。

根据本发明的一实施例，各个电性开关130分别控制固定电极20的各个电极单元210。进一步来说，固定电极20的电极单元210于特殊应用集成电路芯片10的上表面110上排列而形成一电极阵列。依据电极阵列中每个电极单元210的工作状态，这些电极单元210进一步包含了多个电极组合。图3和图4中绘示4列×4行的电极阵列，但电极阵列的列数与行数并非用以限制本发明。

图3绘示出电极单元210所组成的数个电极组合21、22、23以及24。在此实施例中，每一电极组合21、22、23、24包含多个沿Y轴方向设置的电极单元210。通过特殊应用集成电路芯片10的控制，可使多个电性开关130各自形成电性通路，以供应电荷至电极组合21、22、23中的每一电极单元210，进而使电极组合21、22、23中的每一电极单元210的工作状态处于开启状态。同时地，特殊应用集成电路芯片10可使多个电性开关130各自而形成电性断路，而无法供应电荷至电极组合24中的每一电极单元210，进而使电极组合24中的每一电极单元210的工作状态处于关闭状态。

图4绘示出电极单元210所组成的数个电极组合25、26、27以及28。相同地，通过特殊应用集成电路芯片10的控制，可使多个电性开关130导通而供应电荷至电极组合25中的每一电极单元210，进而使电极组合25中的每一电极单元210的工作状态处于开启状态。同时地，特殊应用集成电路芯片10可使多个电性开关130不导通，而无法供应电荷至电极组合26、27、28中的每一电极单元210，进而使电极组合26、27、28中的每一电极单元210的工作状态处于关闭状态。

电极单元210所组成的电极组合的实施状态并不以图3和图4中绘示的状态为限。在另一实施例中，两相邻的电极组合中的所有电极单元210是处于开启状态，另外两相邻的电极组合中的所有电极单元210是处于关闭状态。又在另一实施例中，可以是所有的电极单元210都处于开启状态。

如上所述，特殊应用集成电路芯片10的部分电性开关130被分别控制而形成电性通路，以分别供应电荷至部分的电极单元210。另一部分电性开关130被分别控制而形成电性断路，而无法供应电荷至另一部分的电极单元210。通过控制电极单元210或是电极组合的工作状态，可改变可调整感应电容值的微机电感测装置1的感应电容值。如此，便能使可调整感应电容值的微机电感测装置1可适用于侦测不同的物理量，而防止特殊应用集成电路芯片10读取到过大的感应电容值而失效。

以下，以可调整感应电容值的微机电感测装置1应用于侦测压力为例子做较具体的说明，但并非用以限制可调整感应电容值的微机电感测装置1所能侦测的物理量。可调整感应电容值的微机电感测装置1也能够侦测位移、加速度、振动、气压等物理量。

先描述使用可调整感应电容值的微机电感测装置1侦测微小的压力变化(例如，100～1000帕斯卡的压力差)的情况。当压力施加于可调整感应电容值的微机电感测装置1的可动电极30上时，可动部320变形而使可动部320与电极单元210之间的间距发生改变。由于施加于可动电极30上的压力较小，因此可动部320与电极单元210之间的间距变化也会较少。此时，可调整感应电容值的微机电感测装置1需要拥有较大的灵敏度，以使特殊应用集成电路芯片10的读取电路120能够成功取得较大的感应电容。如图3所示，三组电性开关130分别控制相对应的三电极组合21、22、23中的电极单元210的工作状态，使这些电极单元210处于开启状态。同时地，另一组电性开关130控制相对应的电极组合24中的电极单元210，使这些电极单元210处于关闭状态。当测量微小的压力变化时，由于多数电极单元210都处于开启状态，可调整感应电容值的微机电感测装置1会产生较高的感应电容值。此时，可动部320与电极单元210之间的间距只需要很少的变化就能产生一定程度的明显电位差变化。如此一来，图3中大部分电极单元210都处于开启状态的可调整感应电容值的微机电感测装置1适合用于侦测微量的压力变化。

然而，图3的可调整感应电容值的微机电感测装置1却不适合侦测较大的压力变化(例如，10⁵帕斯卡以上的压力差)。当较大的压力施加于可动电极30上时，由于可调整感应电容值的微机电感测装置1所产生的感应电容值过大，导致读取电路120有失效的可能。此时，需通过改变电极单元210的工作状态来调整可调整感应电容值的微机电感测装置1的感应电容值。

如图4所示，一组电性开关130控制相对应电极组合25中的多个电极单元210的工作状态，使这些电极单元210处于开启状态。同时地，另外三组电性开关130控制相对应电极组合26、27、28中的电极单元210，使之保持在关闭状态。由于只有少数电极单元210有被供应电荷而处于开启状态，可调整感应电容值的微机电感测装置1会具有较低的感应电容值。此时，即便可动部320与电极单元210之间的间距变化较大，其所产生的电容变化(感应电容值)也不会过大，进而防止读取电路120失效。如此一来，图4中大部分电极单元210都处于关闭状态的微机电感测器1适合用于侦测较大的压力变化。

综上所述，通过多个电性开关130分别控制多个电极单元210的工作状态，能够调整可调整感应电容值的微机电感测装置1的感应电容值大小，进一步可让使用者或是控制系统能够根据待侦测物理量的变化程度来提高或降低可调整感应电容值的微机电感测装置1的感应电容值。当要侦测微量的物理量变化时，让多数的电极单元210处于开启状态以提高可调整感应电容值的微机电感测装置1的感应电容值，而可以在物理量变化较微小的情况下就能成功读取固定电极20与可动电极30之间的电容变化。当要侦测较大的物理量变化时，让少数的电极单元210处于开启状态以降低可调整感应电容值的微机电感测装置1的感应电容值，而可以避免因为物理量变化过大而导致读取电路120毁损。

以下公开本发明的微机电感测器的其他状态。图5为根据本发明第二实施例的可调整感应电容值的微机电感测装置的立体示意图。图6为图5的可调整感应电容值的微机电感测装置的上视示意图。在本实施例中，可调整感应电容值的微机电感测装置1a包含一特殊应用集成电路芯片10以及一感测元件11a。特殊应用集成电路芯片10的进一步说明请参照第一实施例，以下不重复赘述。

特殊应用集成电路芯片10包含上表面110、读取电路以及多个电性开关。感测元件11a包含一固定电极20a以及一可动电极30a。固定电极20a包含间隔设置的多个第一电极单元210a以及间隔设置的多个第二电极单元220a。

第一电极单元210a与第二电极单元220a皆设置于特殊应用集成电路芯片10的上表面110。读取电路电性耦接于第一电极单元210a以及第二电极单元220a，以便读取固定电极20a与可动电极30a之间的电位差。这些电性开关当中的一部分分别电性耦接于这些第一电极单元210a，并且另一部分电性开关分别电性耦接于这些第二电极单元220a。电性开关用以控制对应的第一电极单元210a或是第二电极单元220a的工作状态。第一电极单元210a与第二电极单元220a的数量并非用以限制本发明。

可动电极30a包含相连的一固定部310a、一可动部320a以及一挠曲部330a。固定部310a设置于特殊应用集成电路芯片10的上表面110，并且可动部320a经由挠曲部330a连接于固定部310a。第一电极单元210a与第二电极单元220a分别位于可动部320a的相对两侧。可动电极30a可沿着垂直上表面110的法线的方向相对固定电极20a移动。

在本实施例中，固定电极20a与可动电极30a的配置构成了梳状电极结构。如图6所示，每个第一电极单元210a包含多个第一梳状齿211a，并且每个第二电极单元220a包含多个第二梳状齿221a。可动电极30a的可动部320a包含多个第三梳状齿321a。当可动部320a相对固定电极20a移动时，能改变可调整感应电容值的微机电感测装置1a的电容值。通过特殊应用集成电路芯片10控制各个第一电极单元210a以及第二电极单元220a的工作状态，能够根据待侦测物理量的变化程度来提高或降低可调整感应电容值的微机电感测装置1a的感应电容值。

图7为根据本发明第三实施例之可调整感应电容值的微机电感测装置的立体剖切示意图。在本实施例中，可调整感应电容值的微机电感测装置1b包含一特殊应用集成电路芯片10以及一感测元件11b。特殊应用集成电路芯片10的进一步说明请参照第一实施例，以下不重复赘述。

特殊应用集成电路芯片10包含上表面110、读取电路以及多个电性开关。感测元件11b包含一固定电极20以及一可动电极30b，并且固定电极20包含间隔设置的多个电极单元210。

电极单元210设置于特殊应用集成电路芯片10的上表面110。读取电路电性耦接于电极单元210，以便读取固定电极20与可动电极30b之间的电位差。这些电性开关分别电性耦接于这些电极单元210，用以控制对应的电极单元210的工作状态。

可动电极30b的固定部310b围绕固定电极20的电极单元210。可动电极30b的可动部320b悬置于电极单元210上方。可动电极30b与特殊应用集成电路芯片10接合以形成一气密空间，并且电极单元210容置于此气密空间内。由此，有助于防止电极单元210因为暴露于空气中而沾染到灰尘。

在本实施例中，可调整感应电容值的微机电感测装置1b适用于高度计。可调整感应电容值的微机电感测装置1b用于测量高度的变化时，可利用电性开关使大部分的电极单元210的工作状态处于开启状态。如此，当大气压力因高度变化而产生微小的气压变化时，可调整感应电容值的微机电感测装置1b会产生较大的感应电容，使特殊应用集成电路芯片10能准确计算出高度的变化。

在本实施例中，可调整感应电容值的微机电感测装置1b也适用于气压计。可调整感应电容值的微机电感测装置1b应用于测量高压气体时，可利用电性开关使大部分的电极单元210的工作状态处于关闭状态。如此，当气压计测量容器内的高压气体时，可调整感应电容值的微机电感测装置1b不会产生过大的感应电容，而防止特殊应用集成电路芯片10失效。

请一并参照图8和图9。图8为根据本发明第四实施例的可调整感应电容值的微机电感测装置的立体剖切示意图。图9为图8的可调整感应电容值的微机电感测装置的剖切示意图。在本实施例中，可调整感应电容值的微机电感测装置1c包含一特殊应用集成电路芯片10以及一感测元件11c。特殊应用集成电路芯片10的进一步说明请参照第一实施例，以下不重复赘述。

特殊应用集成电路芯片10包含上表面110、读取电路以及多个电性开关。感测元件11c包含一固定电极20c以及一可动电极30c。

固定电极20c包含间隔设置的一中央电极单元210c以及多个环形电极单元220c，且环形电极单元220c围绕中央电极单元210c。详细来说，这些环形电极单元220c以及中央电极单元210c为中心呈同心圆排列。中央电极单元210c以及环形电极单元220c设置于特殊应用集成电路芯片10的上表面110。读取电路电性耦接于中央电极单元210c以及环形电极单元220c，以便读取固定电极20c与可动电极30c之间的电位差。这些电性开关当中的其中之一电性耦接于中央电极单元210c，并且其余电性开关分别电性耦接于这些环形电极单元220c。电性开关用以控制对应的中央电极单元210c或是环形电极单元220c的工作状态。环形电极单元220c的数量并非用以限制本发明。

可动电极30c的固定部310c围绕固定电极20c的中央电极单元210c以及环形电极单元220c，并且可动电极30c的可动部320c悬置于中央电极单元210c以及环形电极单元220c的上方。

请一并参照图10和图11。图10为根据本发明第五实施例之可调整感应电容值的微机电感测装置的立体示意图。图11为图10的可调整感应电容值的微机电感测装置中特殊应用集成电路芯片与电极单元的电性连接关系示意图。

在本实施例中，可调整感应电容值的微机电感测装置1d包含一基板2d、一特殊应用集成电路芯片10d、一第一感测元件11d以及一第二感测元件11e。

基板2d例如为硅基板，其具有一上表面21。特殊应用集成电路芯片10d、第一感测元件11d以及第二感测元件11e皆设置于基板2d的上表面21。

第一感测元件11d包含一第一固定电极20d以及一第一可动电极30d。第一固定电极20d包含间隔设置的多个第一电极单元210d。第一可动电极30d包含一第一固定部310d以及一第一可动部320d。第一固定部310d设置于基板2d并且围绕这些第一电极单元210d，且第一可动部320d悬置于第一电极单元210d上方。第一可动电极30d与特殊应用集成电路芯片10d接合以形成一气密空间，并且第一电极单元210d容置于此气密空间内。当外力施加于第一可动电极30d而使第一可动部320d变形时，第一可动部320d可相对第一固定电极20d移动，而使第一可动部320d与第一电极单元210d之间的间距改变，进而改变第一固定电极20d与第一可动电极30d之间的感应电容值。

第二感测元件11e包含一第二固定电极20e以及一第二可动电极30e。第二固定电极20e包含间隔设置的多个第二电极单元210e。第二可动电极30e包含多个第二固定部310e以及一第二可动部320e。多个第二固定部310e设置于基板2d，并且第二可动部320e介于多个第二固定部310e之间。第二可动部320e包含一可动质量块321e以及多个弹性件322e。可动质量块321e经由多个弹性件322e而连接于多个第二固定部310e，且可动质量块321e悬置于第二电极单元210e上方。可动质量块321e可相对第二固定电极20e移动而进而改变第二固定电极20e与第二可动电极30e之间的感应电容值。

特殊应用集成电路芯片10d包含一读取电路120d、多个第一电性开关130d以及多个第二电性开关130e。第一电性开关130d的数量对应第一电极单元210d的数量，并且第二电性开关130e的数量对应第二电极单元210e的数量。读取电路120d电性耦接于第一电极单元210d，以便读取第一固定电极20d与第一可动电极30d之间的电位差，进而确认第一感测组件11d的电容值。此外，读取电路120d也电性耦接于第二电极单元210e，以便读取第二固定电极20e与第二可动电极30e之间的电位差，进而确认第二感测组件11e的电容值。

这些第一电性开关130d分别电性耦接于这些第一电极单元210d，并且第一电性开关130d用以控制对应的第一电极单元210d的工作状态。另外，这些第二电性开关130e分别电性耦接于这些第二电极单元210e，并且第二电性开关130e用以控制对应的第二电极单元210e的工作状态。

第一电极单元210d和第二电极单元210e的工作状态包含开启状态及关闭状态。当特殊应用集成电路芯片10d的第一电性开关130d导通而供应电荷至第一电极单元210d时，此第一电极单元210d的工作状态可定义为开启状态。同样地，当特殊应用集成电路芯片10d的第二电性开关130e导通而供应电荷至第二电极单元210e时，此第二电极单元210e的工作状态可定义为开启状态。在开启状态之下，第一固定电极20d与第一可动电极30d之间或是第二固定电极20e与第二可动电极30e之间存在电位差。

相对地，当第一电性开关130d不供应电荷至第一电极单元210d时，此第一电极单元210d的工作状态定义为关闭状态。当特殊应用集成电路芯片10d的第二电性开关130e不供应电荷至第二电极单元210e时，此第二电极单元210e的工作状态可定义为关闭状态。在关闭状态之下，第一固定电极20d与第一可动电极30d之间或是第二固定电极20e与第二可动电极30e之间没有存在电位差。

在本实施例中，第一感测元件11d用以侦测第一物理量，且第二感测元件11e用以侦测与第一物理量相异的第二物理量。进一步来说，第一感测元件11d为气压计，且第二感测元件11e为加速度计。

如图10所示，通过第一电性开关130d分别控制第一电极单元210d，使得部分第一电极单元210d的工作状态处于开启状态，且另一部分第一电极单元210d的工作状态处于关闭状态。当微机电感测器1d周围的气压增加时，第一可动部320d变形而使第一可动部320d与第一电极单元210d之间的间距发生改变。第一可动部320d与第一电极单元210d之间的间距变化使得第一固定电极20d与第一可动电极30d之间产生电位差变化。

此外，通过第二电性开关130e分别控制第二电极单元210e，使得部分第二电极单元210e的工作状态处于开启状态，且另一部分第二电极单元210e的工作状态处于关闭状态。当搭载可调整感应电容值的微机电感测装置1d的载具(例如汽车)的加速度发生变化时，第二可动部320e移动接近其中一个第二固定部310e，使得第二固定电极20e与第二可动电极30e之间产生电位差变化。

在本实施例中，每一第一电极单元210d的面积A1等于每一第二电极单元210e的面积A2。当第一感测元件11d与第二感测元件11e同时进行侦测时，处于开启状态的第一电极单元210d的数量为N1，处于开启状态的第二电极单元210e的数量为N2，且满足下列条件：N1>N2。如此一来，当第一感测元件11d侦测微小的气压变化且第二感测元件11e侦测加速度变化，第二感测元件11e不会产生过大的感应电容，而有助于防止特殊应用集成电路芯片10d失效。在另一实施例中，当第一感测组件11d侦测较大的的第一物理量变化且第二感测组件11e侦测较小的第二物理量变化时，可使每一第一电极单元210d的面积等于每一第二电极单元210e的面积，且让处于开启状态的第一电极单元210d的数量(N1)小于处于开启状态的第二电极单元210e的数量(N2)。

在另一实施例中，当第一感测元件11d与第二感测元件11e同时进行侦测时，处于开启状态的多个第一电极单元210d的面积总和为TA1，处于开启状态的多个第二电极单元210e的面积总和为TA2，且满足下列条件：TA1>TA2。如此一来，当第一感测元件11d侦测微小的气压变化且第二感测元件11e侦测加速度变化，第二感测元件11e不会产生过大的感应电容，而有助于防止特殊应用集成电路芯片10d失效。

在另一实施例中，当第一感测组件11d侦测较大的的第一物理量变化且第二感测组件11e侦测较小的第二物理量变化时，可使处于开启状态的多个第一电极单元210d的面积总和(TA1)小于处于开启状态的多个第二电极单元210e的面积总和(TA2)。

综上所述，本发明所公开的可调整感应电容值的微机电感测装置中，多个电性开关分别电性耦接于多个电极单元而能控制这些电极单元的工作状态。通过独立控制这些电极单元的工作状态，能够调整微机电感测器的感应电容值大小，进而准确测量出待侦测物理量的变化程度并防止特殊应用集成电路芯片失效。当要侦测微量的物理量变化时，可让多数的电极单元处于开启状态(即电性开关导通而有供应电荷给电极单元)。当要侦测较大的物理量变化时，可让少数的电极单元处于开启状态以降低微机电感测器的感应电容值，进而避免特殊应用集成电路芯片中的读取电路失效。

Claims (20)

1.一种可调整感应电容值的微机电感测装置，其特征在于，包含：

特殊应用集成电路芯片，包含：

上表面；

读取电路；以及

多个电性开关；以及

感测元件，包含：

固定电极，包含多个电极单元；以及

可动电极，当侦测一物理量时，该可动电极可相对该固定电极移动并对应该固定电极的该多个电极单元；

其中，各该多个电性开关分别电性耦接至该固定电极的各该多个电极单元，用以根据待侦测的该物理量的变化程度控制各该多个电极单元的一工作状态，进而可改变该感测元件的一感应电容值。

2.如权利要求1所述的可调整感应电容值的微机电感测装置，其中该工作状态包含一开启状态及一关闭状态，当该特殊应用集成电路芯片经由各该多个电性开关供应电荷至各该多个电极单元时，各该多个电极单元的工作状态可定义为该开启状态，当该特殊应用集成电路芯片通过各该多个电性开关不供应电荷至各该多个电极单元时，各该多个电极单元的工作状态可定义为该关闭状态。

3.如权利要求2所述的可调整感应电容值的微机电感测装置，其中一部分该多个电极单元可形成一电极组合，一部分该多个电性开关可使得该电极组合中的该多个电极单元具有相同的该工作状态。

4.如权利要求2所述的可调整感应电容值的微机电感测装置，其中该多个电性开关为电容式感应开关。

5.如权利要求2所述的可调整感应电容值的微机电感测装置，其中该多个电性开关为可恢复式熔断开关。

6.如权利要求1所述的可调整感应电容值的微机电感测装置，其中该多个电极单元设置于该特殊应用集成电路芯片的该上表面。

7.如权利要求1所述的可调整感应电容值的微机电感测装置，另包含基板，其中该多个电极单元及该特殊应用集成电路芯片皆设置于该基板上。

8.如权利要求6所述的可调整感应电容值的微机电感测装置，其中该可动电极包含固定部以及可动部，该固定部设置于该特殊应用集成电路芯片的该上表面，且该可动部对应于该多个电极单元。

9.如权利要求8所述的可调整感应电容值的微机电感测装置，其中该可动电极的该可动部的一端连接该固定部，该可动部的相对另一端悬空设置。

10.如权利要求8所述的可调整感应电容值的微机电感测装置，其中该可动电极的该固定部围绕该多个电极单元。

11.如权利要求8所述的可调整感应电容值的微机电感测装置，其中该固定电极的该多个电极单元包含中央电极单元以及至少一环形电极单元，且该至少一环形电极单元围绕该中央电极单元。

12.如权利要求8所述的可调整感应电容值的微机电感测装置，其中且该可动电极可沿着垂直该上表面的法线的方向相对该固定电极移动。

13.如权利要求12所述的可调整感应电容值的微机电感测装置，其中该固定电极的该多个电极单元包含至少一第一电极单元以及至少一第二电极单元，该可动电极包含固定部、挠曲部以及可动部，该可动部经由该挠曲部连接于该固定部，且该至少一第一电极单元与该至少一第二电极单元分别位于该可动部的相对两侧。

14.一种可调整感应电容值的微机电感测装置，其特征在于，包含：

基板；

特殊应用集成电路芯片，设置于该基板，且该特殊应用集成电路芯片包含读取电路、多个第一电性开关以及多个第二电性开关；

第一感测元件，设置于该基板，该第一感测元件包含：

第一固定电极，包含多个第一电极单元；以及

第一可动电极，当侦测一第一物理量时，该第一可动电极可相对该第一固定电极移动并对应该第一固定电极的该多个第一电极单元，各该多个第一电性开关分别电性耦接至该第一固定电极的各该多个第一电极单元，用以根据待侦测的该第一物理量的变化程度控制各该多个第一电极单元的工作状态，进而可改变该第一感测元件的感应电容值；以及

第二感测元件，设置于该基板，该第二感测元件，包含：

第二固定电极，包含多个第二电极单元；以及

第二可动电极，当侦测一第二物理量时，该第二可动电极可相对该第二固定电极移动并对应该第二固定电极的该多个第二电极单元，各该多个第二电性开关分别电性耦接至该第二固定电极的各该多个第二电极单元，用以根据待侦测的该第二物理量的变化程度控制各该多个第二电极单元的工作状态，进而可改变该第二感测元件的感应电容值。

15.如权利要求14所述的可调整感测电容值的微机电感装置，其中该第一可动电极包含第一固定部以及第一可动部，该第一固定部设置于该基板并且围绕该多个第一电极单元，且该第一可动部悬置于该多个第一电极单元上方。

16.如权利要求15所述的可调整感应电容值的微机电感测装置，其中该第二可动电极包含多个第二固定部以及一第二可动部，该多个第二固定部设置于该基板，该第二可动部介于该多个第二固定部之间，该第二可动部包含可动质量块以及多个弹性件，各该多个弹性件分别连接该可动质量块及各该多个第二固定部，该可动质量块悬置于该多个第二电极单元上方。

17.如权利要求16所述的可调整感应电容值的微机电感测装置，其中该第一物理量为气压，且该第二物理量为加速度。

18.如权利要求14所述的可调整感应电容值的微机电感测装置，其中，

当该特殊应用集成电路芯片经由各该多个第一电性开关供应电荷至各该多个第一电极单元时，各该多个第一电极单元的工作状态定义为开启状态，当该特殊应用集成电路芯片通过各该多个第一电性开关不供应电荷至各该多个第一电极单元时，各该多个第一电极单元的工作状态定义为关闭状态，

当该特殊应用集成电路芯片经由各该多个第二电性开关供应电荷至各该多个第二电极单元时，各该多个第二电极单元的工作状态定义为开启状态，当该特殊应用集成电路芯片通过各该多个第二电性开关不供应电荷至各该多个第二电极单元时，各该多个第二电极单元的工作状态定义为关闭状态，且

处于开启状态的该多个第一电极单元的面积总和不等于处于开启状态的该多个第二电极单元的面积总和。

19.如权利要求18所述的可调整感应电容值的微机电感测装置，其中处于开启状态的该多个第一电极单元的面积总和大于处于开启状态的该多个第二电极单元的面积总和。

20.如权利要求19所述的可调整感应电容值的微机电感测装置，其中每一该多个第一电极单元的面积等于每一该多个第二电极单元的面积，并且处于开启状态的该多个第一电极单元的数量大于处于开启状态的该多个第二电极单元的数量。

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