KR0137965B1 - 최소의 유전 표류를 가지는 용량성 감지기 - Google Patents
최소의 유전 표류를 가지는 용량성 감지기Info
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Abstract
내용 없음
Description
제 1A 도는 본 발명의 변경으로 본 발명의 양호한 결합 또는 적용을 제공하는 종래기술의 실리콘- 온-실리콘 용량성 압력감지기의 부분 절단 사시도.
제 1 도는 제 1A의 실리콘-온-실리콘 용량성 압력감지기의 개략적인 측면도로서, 본 발명에 보다 관련되는 부분들을 보다 잘 나타내도록 압력포트 전이부가 제거되었으며, 실리콘격막이 그 지지 스페이서벽으로부터 분리되어 있다. 물론, 그 최종적인 조립체에 있어서는 상기 격막이 실리콘베이스와 함께 밀봉체임버를 형성하도록 그 유리 지지 구조체에 결합되어 밀봉한다.
제 2 도는 제 1 도의 것과 유사한 개략적인 측면도로서, 감지기의 유전 표류를 최소화하기 위한 본 발명의 실리콘-온-실리콘 용량성 압력 감지기의 제 1 실시예이며, 유효한 유전체 지지벽의 두께가 에칭에 의해 외측부분을 소정의 양만큼 제거함으로서 감소되어 있다.
제 3 도는 제 1 도의 것과 유사한 개략적인 측면도로서, 감지기의 유전 표류를 최소화하기 위한 본 발명의 실리콘-온-실리콘 용량성 압력 감지기 구조체의 제 2 실시에이며, 2개의 실리콘층 사이의 유효한 주변 수직높이가 상부 실리콘 격막의 주변모서리의 하부를 제거함으로서 증가 되어 있다.
제 4 도는 제 1 도의 것과 유사한 개략적인 측면도로서, 감지기의 유전 표류를 ㅗ최소화하기 위한 본 발명의 실리콘-온-실리콘 용량성 압력감지기 구조체의 제 3 실시에이며, 결합시에 2개의 실리콘층사이의 유효한 주변 수직높이가 하부 실리콘 기재의 주변모서리의 상부를 제거함으로서 증가되어 있다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
11,111,211,311 : 격막
12,112,213,312 : 기재
14,114,214,314 : 공동체임버
16,116,216,316 : 스페이서
본 발명은 용량변화를 이용하여 압력변동을 감지하는 압력감지기에 관한 것으로, 특히 압력의 변화로 인해서 감지기의 용량을 변경하여 작동압력을 나타내는 압력감지기에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 실리콘-그래스-실리콘(Silicon-glass-Silicon)형 감지기 또는 샌드위치(Sandwich)형 변환기에 관한 것으로, 상기 샌드위치형 변환기에 있어서 연장유리벽은 정지 실리콘 기재위에서 병렬로 실리콘 격막을 지지한다. 또한 본 발명은 이러한 감지기에서 발생하는 유전표류를 최소화시키는 것에 관한 것이다.
용량성 압력감지기는 널리 알려져 있으며 이것은 용량변화기, 마이크로폰, 럽쳐디스크(rupture descs), 공진기, 진동기 및 그와 유사한 장치에서 사용된다. 이러한 용량성 압력감지기에 대한 다수의 용도는 상기 감지기가 매우 작아야 되며, 예를들어 약 8mm × 8mm 의 정도 또는 그 이하아어야 할 것을 요건으로 하고 있다.
실리콘 용량성 압력변환기는 본 기술 분야에서 공지되어 있다. 예를들어, 폴리에(polye)의 미합중국 특허 제 3,634,727 호는 중앙에 구멍이 형성된 한쌍의 전도성 실리콘판이 공융금속 접착제에 의해 함께 결합이 되는 한나의 유형을 개시하고 있으며, 상기의 유형에서 실리콘디스크판은 작동 압력에 따라 휘어져서 구멍공간의 용량을 변경하여 압력 크기의 용량성 신호표시를 제공한다. 따라서, 이러한 형태의 압력변환기는 박형 격막의 압력유도 편향에 의존하게 되며, 격막의 편향은 유체압력의 함수로서, 변동을 가변캐패시터의 판을 효과적으로 형성하는 한쌍의 표면사이의 거리로 발생케한다. 이러한 실리콘 압력감지기 또는 변환기의 다른예들은 하기에 기록된 미합중국 특허에 포함된다.
고정밀도를 요하는 다수의 용도에서, 장기간(예를들어 20년 및 그보다 장기간) 표류하는 항공우주용 제품에서와 같이 압력감지 요소가 고온(예를들어 120℃ 및 그보다 높은 온도)에 직면하게 되는 이러한 형태는 달성가능한 전체시스템의 정밀도에 제한을 가한다.
예시적인 종래 기술에서, 본 발명의 개시의 예시적인 근간으로 사용되는 샌드위치형의 실리콘-그래스-실리콘 압력감지기 장치(제 1도 및 제 2도 참조)에 있어서 격막과 베이스사이의, 특히 감지기 작동주변부의 유전체층에 의해서 형성된 상방으로 연장하는 벽지지 영역에서의 유전체 스페이서는 감지요소의 전용량의 대략 50%를 포함한다. 본 발명에 있어서, 통상 붕규산 유리로 제조되고 대체로 Cp로서 표시되는 장치의 주변부에 전형적으로 위치하는 이러한 유전체벽스페이서의 전기적 성질의 경년변화 또는 표류는 감지요소의 표류에 주요한 기여요소로서 식별된다.
제 1A 도 및 제 1 도에서 알수 있는 바와 같이, 예시적인 종래기술의 실리콘-온-실리콘 압력감지기 또는 변환기(10)는 그 외부구조가 대체로 정방형이지만, 제 1 도에서 Cc로 대체로 표시되는 바와 같이 적어도 그 내측 작동하부 구조에 대해 대체로 원형이거나 원통형 형상이 바람직하며, 상기 압력감지기 또는 변환기(10)는 전도성이고 정방형이며 가요성이 있고 적절히 도우핑된 상부 실리콘격막(11)과, 이들사이에 (예를들어, 붕규산 유리로 제조된) 비전도성 유전체층 및 스페이서(13)를 가지는 전도성이고 적절히 도우핑된 하부실리콘 베이스 또는 기재(12)와, 상기 2개의 실리콘층(11)(12)사이에 형성되는 페쇄되고 밀봉된 표준공동, 체임버 또는 공실(14)을 포함한다. 상기 체임버(14)는 진공도가 영 이거나 보다 높은 표준압에서 밀봉될 수 있으며, 이 표준 레벨에서 격막(11)은 상기 실리콘 기재(12)와 평행하며, 상기 격막(11)과 실리콘 기재(12)사이의 간격은 전형적으로 2마이크로미터이다.
예시의 실제적인 목적을 위한 단순화된 도면은 상대적인 비율이 전혀 아니며, 유리벽 또는 스페이서(13) (16)는 단지 높이가 통상 9마이크로미터이고, 이와는 대조적으로 실리콘층(11) 및 (12)의 두께는 예시적으로 50psi에 대하여 각기 0.008인치 및 0.050인치이다.
중앙에 위치되고 통상 원형인 받침대(mesa)(12A)는 전형적을 대체로 원형인 밀폐체임버(14)내로 연장되며, 상기 체임버(14)는 상기 받침대(12A)의 상부를 덮은 박형의 유리절연층(13A) (제 1A 도에는 도시안됨)을 가진다. 상대적으로 높은 벽(16) (통상 9마이크로미터)뒤에 통상 침착되는 전형적으로 단지 1/2마이크로미터의 박층(13A)으로 인하여, 감지기(10)의 어떠한 장기간 표류에 실질적으로 기여하지 못하지만 본 발명이 관련되는 한 장기간(예를들어, 20년)에 걸쳐서 그 변화하는 특성은 무시될 수 있다.
감지기(10)의 외부에 가해지는 외부 주위 압력이 변동할때, 격막(11)은 휘어져서 실리콘층(11) 및 (12)사이의 이격을 발생시켜 용량성판들이 변경되게 하여 감지기의 용량을 변경시킨다. 격막(11)의 외면 또는 상측면(17)에 가해지는 외부압력의 변화의 결과로서 발생하는 용량의 이러한 변경은 압력 및 그 변경의 측정으로서 이용된다.
실리콘층(11) 및 (12)에 대한 전도체 또는전극(18A) 및 (18B) (간결성을 위해 제 1 도에는 도시되지 않음)은, 당해 기술분야에서 다수가 알려져 있으며 그 용량변화를 압력의 함수로서 측정하는 적절한 회로에 변환기 또는 감지기(10)를 접속시키기 위해서 포함된다. 탄성실리콘 격막(11)의 외부감지면(17)에 가해지는 변동압력은 격막을 휘게 하여 하부실리콘 기재(12)의 전극과 격막 사이의 용량값을 변경하며, 이 용량값은 인가된 압력을 측정가능한 전자신호로 변환되게 한다. 상기에 언급된 바와 같이, 감지기가 그 제로압력 또는 표준압력에 있을 경우에 격막(11) 의 내측하부면과 받침대(12A)의 상부면 사이의 간격은 예시적으로 약 2마이크로미터이며, 압력이 증가함에 따라 격막이 받침대(12A)를 향하여 내측으로 휘어지게 한다.
임계응력영역(15)은 가요성 실리콘 격막(11)과 유전체 스페이서(13)의 수직연장주변부(16)에 의해서 형성된 벽사이의 내측모서리 경계면에서 발생하게 되는바, 그 이유는 주위 또는 감지된 압력이 변경될때에 격막이 상기 임계응력영역(15)을 중심으로 휘어지기 때문이다. 벽(16)은 통상 그 수평, 횡방향 또는 방사방향의 두께가, 예를들어 0.036인치이고, 그 높이는, 예를들어 9마이크로미터이며, 반면에 이격되게 설치된 절연 융기 유리층의 두께는 약 0.5마이크로미터이다. 받침대(12A)는 실리콘 기재(12)의 주변으로부터 상방으로 예시적으로 6.5마이크로미터 연장되지만 그 예시적인 직경은 0.150인치이다.
실리콘격막(11)과 실리콘베이스(12)는 전형적으로 정방형으로서, 도시된 바와 같이 모서리가 층과의 전기적 접촉의 접근을 위해 제거되었다. 실릴콘 격막(11)과 실리콘베이스(12)의 수평방향 길이는 모서리에서 예시적으로 0.260인치이며, 스페이서벽(16)의 내경은 예시적으로 0.190인치이다. 스페이서벽(16)의 외측면은 실리콘층의 기본 정방형 구조를 따르거나 외부원형 구조를 가질 수 있다.
제 1A도에서 알수 있는 바와 같이, 전이부(18)는 예시적인 유리층(20)을 통하여 격막(11)의 상측 외면(17)에 접착된다. 전이부(18)는 압력포트(19)를 포함하며, 이 압력포트(19)를 통하여 감지될 압력이 격막에 가해진다. 감지기(10)는 소정의 용도에 사용되도록 적절히 장착된다. 이러한 패키지 개념은 본 발명의 어떠한 부분도 형성하지 않는다.
예시적인 종래기술의 3개의 판의 실리콘-그래스-실리콘(SGS) 장치는 본 출원인에게 양도된 그랜섬(Grantham) 및 스윈달(swindal)의 미합중국 특허 제 4,467,394호에 특히 기술되어 있다. 3개의 판의 상대적인 크기 및 전기적 특성으로 인해, 장치의 외부주변 영역에서 유전체 벽스페이서(16)는 이러한 종래기술 감지기의 전용량의 대략 50%, 즉 1/2로 여겨진다. 이것은 압력을 감지하지 못하기 때문에 이러한 주변 용량은 기생적이고 바람직하지 않는 것으로 고려된다.
본 발명의 구조적인 설계에 의하면, 감지기의 전용량에 대한 주변지지 유전체벽스페이서의 용량 Cp의 기여도는 본 발명에 있어서 종래기술의 약 1/2에서 예를들어 최대 약 1/8, 최소 약 1/10로 감소된다. 즉 본 발명에 있어서 주변지지 유전체벽스페이서의 용량의 기여도는 종래기술의 약 50%에서 예를들어 약 16% 내지 약 10% 또는 그 이하로 감소된다. 따라서, 전 감지기 요소의 표류율은 같은 양만큼 감소된다.
종래기술읠 다른 접근 방법들이 복잡한 리이드-트루우(lead-throughs)를 도입하거나 기존설계의 실리콘 베이스를 절연구조체로 대체함으로서 1/2 이상의 보다 유리한 표류율은 달성할 수도 있었다. 그러나, 이러한 접근 방법들은 이들이 도입하는 구조의 복잡성때문에 가격이 보다 비싸지거나, 이상적으로 일치하지 않는 팽창계수를 가지는 상이한 재질의 전체적인 도입때문에 감지요소의 성능에 조화를 이루도록 해야 한다.
다른 접근 방법은 유전체층을 시릴콘기재속에 위치시키는 것으로 1986년 6월 24일 특허된 레토(Lehto)의 미합중국 특허 제 4,597,027호에 개시되어 있다.
레토의 특허에서, 상기 유전체층은 실리콘기재의 상부면위로 연장되어 있지 않고 더이상 스페이서벽으로서 작용하지 못하므로 이 접근방법은 다소 바람직스럽지 못한 정밀도의 저하 등을 포함한 다수의 문제점을 발생시킨다. 또한, 이 접근방법은 하방으로 연장되는 격막의 주변 모서리가 필연적으로 제 1도 내지 제 4도의 유리벽스페이서(16)의 벽이격기능을 제공하므로 무엇보다도 격막의 휨 현상에 대하여 문제점을 야기시킨다. 이와는 대조적으로 본 발명에 결합되는 SGS 샌드위치 감지기의 격막(11)을 편평하게 할 수 있으며 편평하게 하는 것이 바람직하다. 즉 격막의 두께는 격막 힌지의 폭을 약간 들어가게 할 수 있는 가능성을 제외하고 횡방향 범위에 걸쳐서 균일하다. 용량성 압력감지기 분야에 있어 본 출원인이 소유하고 있는 여러가지의 예시적인 종래기술의 특허는 아래에 기록되어 있다.
특 허 번 호 발명의 명칭 발명자 등록일
4,530,029 저기생성 용량을 가진 씨. 디. 베리스테인 1985. 7. 16
용량성 압력감지기
4,517,622 용량성 압력변환기 비. 메일 1985. 5. 14
신호조정회로
4,513,348 저기생성 용량신호 변환기 디. 에치. 그랜섬 1985. 4. 23
및 부식 중지방법
4,467,394 3판 실리콘-유리-변환기 디. 에치. 그랜섬 1984. 8.21
용량성 압력변환기 제이. 앨. 스윈달
4,463,336 초박형 마이크로 전자식 제이. 에프. 불랙 1984. 7. 31
압력감지기 티. 다불유. 그루
드카우스키
에이. 제이. 디마리아
4,415,948 정전기식 결합형 시릴콘 디. 에치. 그랜섬 1983. 11. 15
용량성 압력변환기 제이. 엘. 스윈달
4,405,970 실리콘-유리-실리콘 제이. 엘. 스윈달 1983. 9. 20
용량성 압력변환기 디. 에치. 그랜섬
따라서, 본 발명에 있어서 압력감지기의 실리콘-온-실리콘 구조체에 있어 스페이서의 전기적 성질의 경년현상 또는 표류는 감지기 또는 변환기 요소의 표류에 기여하는 주요 요소로서 식별된다. 본 발명의 구조적 설계의 접근 방법에 의하면, 감지기의 전용량에 대한 주변 유전체벽 스페이서의 용량의 기여도가, 예를들어, 최대로 전센서 용량의 약 1/4 또는 1/5 로 실질적으로 감소되며, 더욱 전형적으로는 1/8 또는 약 1/10 또는 그 이하로 감소된다. 다시말하면, 감지기의 전용량에 대한 주변 유전체벽 스페이서의 용량의 기여도는 최대로 약 20% 내지 25%감소되며, 전형적으로는 예를들어 약 16% 또는 약 10% 또는 그 이하로 감소된다. 결과적으로, 전감지기 요소의 표류율은 같은 양만큼 예기치 못할 정도로 감소된다.
본 발명은 제 2도 내지 제 4도에 도시된 바와 같이 3가지의 예시적인 접근방버버에 대하여 개시하며, 즉 유전체 벽스페이서층의 외부모서리를 에칭하고, 상기 벽을 그 수평방향 또는 횡방향 크기에 있어 보다 얇게 형성하며(제 2도); 및/또는 실리콘 격막이 유전체벽지지부에 의해서 형성되는 상기 벽과 접촉하는 곳에서 실리콘 격막의 유효한 하부 모서리의 수평방향 또는 횡방향 두께 길이를 감소시키며(제 3도); 및/또는 실리콘베이스 또는 기재가 유전체벽 지지부에 의해서 형성되는 벽과 접촉하는 곳에서 실리콘베이스 또는 기재의 유효한 주변 상부모서리의 수평방향 또는 횡방향 두께 또는 길이를 감소하는(제 4도)접근법에 대하여 개시한다.
이러한 접근 방법들은 모두 비교적 저렴하고 간단하며 제조방법에 있어서 용이하게 실현될 수 있으며 감지기의 장기간 표류를 최소화할 수 있는 명확하고 예기치 않는 효과를 발생시킨다. 또한 이들 접근법은, 예를들어, 이상적으로 일치하지 않은 팽창계수를 가지는 상이한 재질의 어떤 전체적인 도입을 피하면서도 장치의 유전체 표류를 최소화한다.
본 발명의 양호한 구조체의 다른 장점은 (1) 한 실리콘츠응로부터 유전체벽스페이서의 면을 가로지르는 다른 실리콘츠응로의 즉, 예시적으로 9미크론으로부터 650미크론까지, 즉 약 70 또는 그 이상의 계수만큼 어떤 전기적 누설에 대한 보다 긴 통로면을 제공하고, (2) 전 감지요소의 용량이 감소한 결과, 감지도의 증가는 비슷한 두께의 격막을 가지는 당치로서 달성된다.
본 발명의 상기 및 기타의 특징과 장점은 하기의 설명과 도면으로부터 명백해 질 것이다. 도면에 있어서, 유사한 참조부호가 각 도면에 걸쳐서 사용된다.
제 2 내지 제 4 도에는 개선된 감지요소 구조체의 개략적인 또는 단순화된 3가지의 도시가 내표되어 있으며, 이들 도면 모두는 하기에 설명된 것을 제외하고는 비슷한 크기를 가지고 있다. 상기 개선된 감지요소 구조체는 유전체 스페이서의 성능이 감지요소의 전체의 저닉적 표류특성에 미치는 전기적 영향을 최소화하도록 본 발명에 따라서 설계된 것이다. 각각의 실시예는 종래기술에 대비하여 본 발명의 접근법 및 구조체의 차이를 명확하게 도출하도록 제 1A 도 및 제 1 도의 종래의 감지기를 근간으로서 이용한다. 따라서, 하기에 언급되는 유리벽스페이서(16)를 직접적으로 또는 간접적으로 포함하는 감지기의 주변부품에 대한 변경에 대하여 달리 언급되는 것을 제외하고는 구조체들이 다르게 될 수도 있으며 바람직하게는 대체로 동일하다.
제 2 도를 참조하면, 최소화된 유전표류를 갖는 새로운 구조체는 제 1 도에 도시된 기본설계가 채용된 유리벽스페이서(116)의 외부의 주변 모서리부분(116A)을 에칭으로 제거하는 간단한 방법에 의해서 제조된다. 구조적으로, 이러한 설계가 표준진공 공동(114)의 내부유리-실리콘격막의 접촉 임계영역(115)에서 작동응력치를 제 1 도의 종래의 것에 비해 현저히 증가시켜서는 안된다. 그러나, 제 1A도 및 제 1 도의 종래의 구조체에서 0.036인치의 비교적 큰 수평방향 유전체벽 두께에 비해서, 제 2 도의 본 발명의 스페이서 벽(116)의 유효한 두께는 예시적으로 0.026인치의 두께가 에칭에 의해서 제거됨으로서 오직 0.01인치의 두께가 된다. 주변부분(116A)를 제거한 결과, 실리콘격막(111)의 주변 모서리는 스페이서벽(116)의 외벽면(116B)을 횡방향으로 지나서 상당한 거리로, 예를들어 0.026인치 연장된다.
그러나, 스페이서벽(116)의 다소 상당한 두께가 물론 유지되어 체임버(114)의 양측을 효과적으로 밀페해야 되며, 또한 상기 스페이서벽(116)은 충분한 두께를 가져서 격막(111)이 그 상부면(117)에서 감지되는 변동 압력하에서 접촉부를 중심으로 하여 체임버속으로 휘어질때 시릴콘-유리지지체 접촉부에서 높은 응력을 야기시키지 않도록 해야 한다.
제 2 도의 구조체는 감지기(110)에 대한 주변 유전체 스페이서(116)의 용량의 유효기여도의 양을 감소하는 것 이외에, 또한 감지요소의 전체 용량에 대한 보다 정확한 제어를 제공하게 되는데, 그 이유는 외부유전체 모서리(116B)가 제 1A 도 및 제 1 도의 설계의 경우에서와 같이, 예를들어 다이싱(dicing) 방법에 의해서 톱니모양의 모서리가 형성되는 것 보다는 사진평판의 방법에 의해서 형성되기 때문이다. 사진평판의 방법의 다른 잇점은 톱니 모양에서 발생하는 작은 균열이 제거된다는 것이다.
제 3 도 및 제 4 도에는 다른 변형예들이 도시되어 있으며, 이 변형예들은 제조시에 부가적인 제조단계가 필요하지만 감지기의 전체 용량에 대한 주변 유리 유전체의 기여도를 더욱 감소시키게 되므로 장기간의 표류를 최소화하며, 또한 보다 내구성이 있는외부모서리 구조체를 제공한다.
제 3 도의 접근법에 있어서, 실리콘 격막의 유효한 주변 하부모서리의 수평방향 두께는 유전체층(213)에 의해서 형성되는 벽(216)에 접촉하는 곳에서 감소되며, 반면에, 제 4 도의 접근법에 있어서 실리콘베이스 또는 기재의 유효한 주변 상부모서리의 수평방향 두께는 유전체층에 의해서 형성되는 벽에 접촉하는 곳에서 감소된다.
제 3 도의 감지기 구조체에서, 실리콘층(211) 및 (212)의 외부 모서리사이의 유요한 주변 모서리 이격거리는 제 1 도의 구조체의 단지 예시적인 9미크론으로부터 예시적으로 0.002인치가 부가되어 증가한다. 또한, 실리콘격막(211)과 유전체벽(216)사이의 실리콘과 그래스의 접촉영역(218)은 0.036인치의 감소되는바, 이것은 감지기(210)의 주변부 둘레에서 주변부분(211A)이 0.026 제거되기 때문이다.
제 4 도의 접근법에 있어서, 2개의 실리콘층(311) 및 (312)사이의 유효한 주변 수직높이는 스페이서벽(312A)에 제공되는 9마이크로미터의 통상 또는 종래 기술의 이격에 대향되는 바와 같이 하부 실리콘기재(312)의 주변 모서리의 상측 외부모서리(312A)를 예시적으로 50마이크로의 깊이만큼 제거함으로서 증가된다. 외부 모서리부분(312A)을 제거한 결과, 실리콘기재(312)는 내측부분(312B)보다 낮은 주변 영역을 가지며, 상기 내측부분(312B)은 스페이서벽 아래에 배치되어서 기재위의 격막(311)을 실제적으로 지지한다. 이것은 격막(311)과 기재(312)사이의 직접적인 접촉영역을 유효하게 감소하며, 기재(312)는 이들사이의 선내에서 직접적으로 유전체벽층(316)을 가진다.
상기에서 언급된 바와 같이, 특히 제 4 도의 실시예에 대하여 도면은 상대적인 비율로 도시된 것이 아니며, 실제로 실리콘기재(312)의 주변부를 따라 제거된 부분(312A)의 두께 또는 깊이는 주변부(312A)가 제거된 후에 실리콘기재(312)상에 설치되는 스페이서벽(316)의 높이(예시적으로 50마이크로미터 대 9마이크로미터)보다 대략 예시적으로 5.5배 크다.
제 4 도의 설계에 의한 장치를 제작하여 시험하였다. 그결과, 8의 계수만큼 전체의 유전 감소를 얻을 수 있었고, 실험적으로 감지요소의 표류가 부수적으로 감소되는 것을 관찰하였다.
본 발명의 다른 접근방법이 있을 수 있는데, 이것은 지지벽 스페이서의 높이를 증가시키고 부수적으로 받침대를 표준 공동체임버내로 증가시키는 것이다. 그렇지만 제로 또는 표준압력치에서 격막의 하부와 기재의 상부사이의 이격을 예시적으로 2 마이크로미터 유지한다.
제 2 도 내지 제 4 도의 3가지 예시적인 접근법뿐아니라 다른 접근법을 소망에 따라 선택적으로 또는 결합하여 사용할 수 있다. 잘 알려져 있는 바와 같이, 캐패시터판, 즉 실리콘층 사이의 유효한 이격거리, 스페이서벽 재질의 투과성, 관련되는 수평방향 접촉 또는 병령배치된 유효한 용량성판의 면적등을 포함하여 다수의 요소가 그래스 스페이서벽(16)-(316)과 결합하여 발생되는 주변용량에 영향을 미친다.
상기에서 언급한 바와 같이, 개시의 목적을 위해서 본 발명의 3가지 실시예(제 2도 내지 제 4도)가 제 1A 도 및 제 1 도의 종래기술의 실시예를 근간으로서 이용하였다. 그러나, 일반적인 상업적인 사용에 있어서, 본 발명의 원리에 따라서 최소화된 유전표류를 가지는 감지기를 기능적인 근거내에서 감지기의 전용량에 대한 유전체 스페이서벽의 용량 기여도를 최소화하는 소망을 가지고 처음부터 설계할 수 있을 것이며, 유전체층의 기여도는 단지 전용량의 20% 내지 25%이며, 보다 바람직하게는 전용량의 약 16% 또는 그 미만이다. 처음부터 이처럼 설계할 경우에, 그 외관은 제 2 도 내지 제 4 도에 도시된 것과 상당히 다를수도 있다. 또한 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 알려진 바와 같이 감지기의 전용량에 대한 유전체층의 기여도를 최소화하는 다른 접근 방법도 또한 가능하며, 상술한 3가지 실시예는 단지 예시적일 뿐이다.
또한, 위의 또는 아래의 또는 수직으로 또는 수평으로의 용어를 사용함에 있어서, 이들 용어는 도면에 도시된 바와 같이 예시적이며 상대적인 의미로 사용되었다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 예를들어 특정 용도에서 실제로 실리콘기재를 당연히 격막의 아래에 위치시킬 수 있으며, 실리콘층들을 수평으로 배치하고 스페이서벽을 수직으로 위치시키는 것과는 달리 실리콘층들을 수직으로 배치하거나 또는 수평방향에 대해 예각으로 배치하고 유전체층을 이들에 대하여 적절히 위치시킬 수 있다.
본 발명은 예시적인 실시예들에 대하여 도시되고 상세히 설명되었다 하더라도, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자는 본 발명의 사상과 범위를 이탈하는 일업싱 형상, 세부사항, 방법론 및/또는 접근방법에 있어서 여러가지 변경이 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다.
Claims (16)
- 압력변경과 같은 물리적 변화를 감지하도록 사용되는 실리콘-유전체-실리콘형의 용량성 감지기에 있어서 :전도성 시릴콘기재와 ;감지되는 물리적 변동으로 인해서 휨이동이 가능하며, 외측부를 갖는 전도성이고 탄성이 있는 가요성 실리콘 격막과 ;상기 실리콘기재와 상기 실리콘격막사이에 있으며, 상기 실리콘기재위로 대체로 연장되어 상기 실리콘기재와 상기 실리콘격막을 함께 연결하는 주변벽을 제공하는 비전도성 유전체벽 스페이서층과 ;상기 실리콘기재와 상기 실리콘격막사이에 형성되며, 상기 실리콘기재와 상기 실리콘격막사이의 상기 유전체층에 의해 형성된 상기 벽에 의해서 상기 기재위의 양측에서 폐쇄되는 밀봉 폐쇄된 공동체임버를 포함하며 ;감지되는 물리적 변동으로 인해서 발생하는 상기 시릴콘격막의 휨이동은 감지기의 용량을 번경케하며 ;상기 감지기의 전용량에 대한 상기 유전체층의 용량 기여도는 단지 감지기의 전용량의 약 20% 내지 25%인 용량성 감지기.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체층의 횡방향 벽 두께는 대체로 0.036인치 미만인 용량성 감지기.
- 제 2 항에 있어서,상기 횡방향 벽 두께는 단지 0.010인치인 용량성 감지기.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체층과 상기 격막사이에 방사방향 주변 접촉영역이 있으며, 상기 유전체층과 상기 격막사이의 상기 반사방향 주변접촉 영역이 단지 0.010인치이며, 상기 격막이 상기 벽을 상당량 지나서 횡방향 외측으로 연장되는 용량성 감지기.
- 제 1 항에 있어서,상기 실리콘격막은 그 중앙부에서보다는 상기 스페이서벽과 접촉하는 그 주변모서리에서 더 두껍지 않는 용량성 감지기.
- 제 5 항에 있어서,상기 격막은 그 횡방향 범위를 가로질러서 균일한 두께로 되어 있는 용량성 감지기.
- 상기 퍼센테이지는 단지 전체 용량의 약 16%인 용량성 감지기.
- 제 1 항에 있어서,상기 격막은 그의 최하부가 상기 스페이서벽위로 이격되는 주변영역을 가지는 용량성 감지기.
- 제 1 항에 있어서,상기 실리콘 기재는 상기 스페이서벽 아래에 위치되는 내측부보다 낮은 주변부를 가지는 용량성 감지기.
- 전도성 실리콘기재와 ;감지되는 물리적 변동으로 인해서 휨이동이 가능하며, 외측부를 갖는 전도성이고 탄성이 있는 가요성 실리콘 격막과 ;상기 실리콘기재와 상기 실리콘격막사이에 있으며, 상기 실리콘기재위로 대체로 연장되어 상기 실리콘기재와 상기 실리콘격막을 함께 연결하는 주변 벽을 제공하는 비전도성 유전체벽 스페이서층과 ;상기 실리콘기재와 상기 실리콘격막사이에 형성되며, 상기 실리콘기재와 상기 실리콘격막사이의 상기 유전체층에 의해 형성된 상기 벽에 의해서 상기 기재위의 양측에서 폐쇄되는 밀봉 폐쇄된 공동체임버를 포함하며 ;감지되는 물리적 변동으로 인해서 발생하는 상기 실리콘 격막의 휨이동은 감지기의 용량을 변경케하는 감지기로서, 압력변경과 같은 물리적 변동을 감지하도록 사용되는 용량성 실리콘-유전체-실리콘 감지기의 유전표류를 최소화하는 방법에 있어서 :감지기의 전용량에 대한 상기 유전체벽스페이서층의 용량성 기여도를 단지 감지기의 전용량의 약 20% 내지 25%로 제한하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 유전체 지지벽층의 벽 두께를 대체로 0.036인치 미만으로 제한하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 유전체 지지벽 층의 벽 두께를 단지 약 0.010인치로 제한하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 격막이 상기 유전체벽을 상당량 지나서 횡방향 외측으로 연장되게 하고 상기 유전체 벽층과 상기 격막사이의 상기 방사방향 주변 접촉영역을 단지 약 0.010인치로 제한하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 감지기를 제조하는 공정에 있어서 상기 유전체벽스페이서의 외측부분을 에칭에 의해서 제거하여 그 횡방향 두께를 상당히 감소시키는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 격막의 주변모서리 부분을 제거하여 상기 격막과 그 지지 유전체 벽 층사이의 접촉영역의 양을 감소시키는 단계를 더 포함하는 방법
- 제 10 항에 있어서,상기 기재의 상부 주변 모서리 부분을 제거하는 단계와, 상기 기재의 주변모서리 부분과 상기 격막사이의 유효한 이격거리를 증가시키는 단계와, 상기 스페이서 벽층 아래에 있는 상기 기재의 내측부분보다 작은 두께를 갖는 영역을 생성하는 단계와, 상기 격막과 이들사이의 선내에 직접적으로 상기 유전체 벽층을 가지는 상기 기재사이의 접촉영역을 감소시키는 단계를 포함하는 방법.
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Legal Events
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| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20030123 Year of fee payment: 6 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |