KR20050113243A - 초소형 전자기계 시스템(ｍｅｍｓ) 하우징에 게터를장착시키는 방법 및 장치 - Google Patents

초소형 전자기계 시스템(ｍｅｍｓ) 하우징에 게터를장착시키는 방법 및 장치 Download PDF

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KR20050113243A
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할란 엘. 컬티스
로리 에이. 더나웨이
존 비. 드캠프
맥스 씨. 글렌
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허니웰 인터내셔널 인코포레이티드
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Abstract

미세-전자기계 시스템 (micro-electromechanical system, MEMS)장치 내에서 게터링 물질입자가 유리되는 것을 감소시키는 방법이 개시된다.
미세 전자기계 시스템(MEMS) 장치는, 하우징 (102)과 그 하우징용 커버 (202)로 형성되며 상기 커버에 부착되는 게터 기판 (222) 상에 실장된 게터 (220)를 갖는 실질적으로 밀폐된 공동 (cavity) (224)내에 마이크로-머신 (108)을 갖는다. 상기 공동 (cavity)은 상기 커버에 부착되는 게터 기판 (222) 상에 실장된 게터 (220)를 포함한다. 본 발명의 방법은 커버 부위와 게터 기판 부위 사이에 공간 (212)를 제공하는 단계, 상기 공간 내에 게터를 위치시키는 단계; 및 상기 커버에 게터 기판을 부착시키는 단계를 포함한다.

Description

초소형 전자기계 시스템(ＭＥＭＳ) 하우징에 게터를 장착시키는 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR ATTACHING GETTERS INSIDE MEMS DEVICE HOUSING}
본 발명은 초소형 전자기계 시스템(Micro Electromechanical System, MEMS) 제조에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 MEMS 장치에 게터(getter) 기구를 장착시키는 것에 관한 것이다.
MEMS는 마이크로 제조기술을 이용하여 실리콘 기판 같은 하나의 기판상에 전기적 구성요소 및 기계적 구성요소를 일체적으로 설치하는 것이다.
전기적 구성요소들은 집적회로 공정을 이용하여 제조되는, 반면 기계적 구성요소들은 집적회로 공정과 호환가능한 미세가공기술을 이용하여 제조된다.
이러한 조합기술은 표준 제조공정을 이용하여 하나의 칩 상에 전체시스템을 제조할 수 있게 한다.
MEMS 장치의 한가지 일반적인 응용은 센서기구의 설계 및 제조에 있다. 센서장치의 기계적 구성요소는 검출 역량을 제공하는 반면, 센서기구의 전기적 구성요소는 그 기계적 구성요소로부터 수신된 정보를 처리한다. MEMS 장치의 한가지 예가 자이로스코프이다.
MEMS 제조공정의 한 부분은 MEMS 장치에 바람직한 동작환경을 제공하기 위해 밀폐되는 하우징 내에 MEMS 장치의 작동부를 패키징하는 것을 포함한다. 이 패키징 단계에는 흔히 게터(getter)가 사용되어, MEMS 장치의 바람직한 작동환경, 예를 들어, 수증기 및 산소의 제거 등을 제공하기 위해서 하우징에 부착된다.
그러나 게터는 MEMS 장치의 작동을 방해하고 또한 MEMS 장치에 해로울 수 있는 입자를 생성할 수 있다. 예로서, MEMS 자이로스코프, 또는 다른 MEMS에 기반한 관성장치 등은 게터로부터 방출되게 되는 입자의 량을 증대시킬 수 있는 고(高)-G힘에 노출될 수 있다.
본 발명은, 미세 전자기계 시스템(MEMS)장치 내에서 유리된(loose) 게터링 물질 입자의 발생을 저감시키는 방법이 제공된다.
본 발명의 MEMS 장치는 하우징 (102)과 그 하우징용 커버 (202)로 형성되는 실질적으로 밀폐된 공동 (cavity) (224) 내에 마이크로-머신 (108)을 갖고, 상기 공동은 상기 커버에 부착되는 게터 기판 (222) 상에 실장된 게터 (220)를 갖는다.
본 발명의 방법은 상기 커버 부위와 상기 게터 기판 부위 사이에 공간 (212)를 제공하고, 공간 내에 게터를 위치시키고, 커버에 게터 기판을 부착시키는 단계 를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에서, 마이크로-머신, 그 마이크로 머신을 지지하는 하우징, 하우징에 부착되는 커버, 게터 및 게터 기판을 포함하며, 상기 게터 기판상에 게터가 실장(mount)되어 있는 미세 전자기계 시스템장치(MEMS )가 제공된다.
상기 커버와 상기 하우징은 실질적으로 밀폐된 공동을 이루며, 상기 커버는 하부면(underside)을 포함한다.
상기 기판과 커버는 상기 게터기판과 상기 게터를 위치시키는 커버 사이에 공간을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 하우징, 마이크로-머신, 게터, 게터기판 및 커버를 포함하여 이루어지는 미세 전자기계 시스템(MEMS) 자이로스코프(gyroscope)가 제공된다.
상기 마이크로-머신은 하우징에 결합되어 있으며, 마이크로-머신의 최소 일부는 최소 하나의 검출 플레이트, 그 검출 플레이트위에 현수된 최소 하나의 프루프 매스(proof mass), 최소 하나의 모터 구동 컴(motor drive comb) 및 최소 하나의 모터 픽-오프 컴(motor pick-off comb)을 포함하며 구성된다.
상기 커버는 저면과 상면을 포함하여 구성되며, 마이크로 머신과 게터를 위한 실질적으로 밀폐된 공동을 형성하는 하우징에 부착되어 있다. 상기 게터는 상기 게터 기판과 커버 사이에 위치한다.
본 발명의 다른 측면에서, 하우징과 그 하우징에 부착되는 커버에 의해 형성되는 실질적으로 밀폐된 공동 내에서 게터를 실장하는 방법이 제공된다.
상기 하우징은 MEMS 머신을 포함하며, 상기 방법은 상기 커버 내에 리세스를 형성하는 단계와 그 리세스 내에 게터를 실장하는 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, MEMS 머신을 포함하는 하우징에 부착되게 되어 있는 커버에 게터를 부착하는 방법이 제공된다.
이 방법은 게터 기판상에 게터를 실장하는 단계 및 커버에 게터 기판을 부착시키는 단계를 포함하며, 상기 게터는 상기 게터 기판과 커버 사이에 있다.
[도면의 간단한 설명]
도1은 게터를 이용하는 공지의 MEMS 장치의 측면도
도2는 게터가 하우징 커버내의 딤플 내에 역방향으로 실장되어 위치한 MEMS 장치의 측면도
도3은 도2에 도시된 딤플형성 하우징 커버의 평면도
도4는 하우징 커버의 저면상의 만입 공간내에 역방향으로 실장된 게터가 위치한 MEMS 장치의 측면도
도5는 격리애자(standoffs)를 이용하여 하우징 커버에 게터 기판을 부착시켜 게터가 역 방향으로 실장 되는 MEMS 장치의 측면도
도6은 게터 기판을 하우징 커버에 부착시키게 형성함으로서 게터가 역실장 되고 게터가 기판과 커버 사이에 있는 MEMS 장치의 측면도
도7은 도2내지 6에 도시된 하우징, 커버 및 게터를 이용하여 제조될 수 있는 MEMS 자이로스코프의 개략도이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
도1은 공지의 미세 전자기계 시스템(MEMS) (100)의 다이어그램이다.
MEMS (100)은 밀폐 공동을 이루도록 커버 (104)가 부착되어 있는 하우징(종종 칩케리어 라고도 한다)(102)를 포함한다.
전기 리드 (106)은 하우징 (102)에 부착되어 있는 다이(die) (110)을 포함하는 마이크로-머신 (108)에 전기적 접속을 제공한다.
도1에 나타낸 바와 같이, 도시되지 않은 외부기구에 하우징 (102)를 통해 전기 접점 (109)이 제공된다.
예를 들어 MEMS 튜닝 포크 자이로스코프의 경우, 마이크로-머신 (108)은 프루프 매스(proof mass) (114), 모터구동 컴 (116) 및 모터 픽-오프(pick-off) 컴 (118)을 포함한다.
마이크로 머신 (108)은 또한 프루프 매스 (114)와 평행 플레이트 커패시터를 형성하는 검출플레이트 (120)을 포함한다. 일 실시예에서 검출플레이트 (120)은 다이 (110) 상에 침착되어 패턴형성된 금속 박막이다.
다이 (110)은 접촉수단 (124)를 이용하여 하우징 (102)의 저면 (122)에 부착된다.
일 실시예에서 다이 (110), 접촉수단 (124) 및 하우징 (102)의 부착은 열압착 결합공정 (thermocompression bonding process)을 이용하여 성취된다.
마이크로머신 (108)을 하우징 (102)에 부착시키면, 하우징 (102)에 커버 (104)를 부착하여 실질적인 밀폐를 이룬다.
일실시예에서, 공동 (126)은 커버 (104)가 하우징 (102)에 부착될 때 이루어지며, 공동 (126)은 공동내의 수증기를 제거하기 위하여 건조가스로 채워질 수 있다.
다른 실시예에서, 커버 (104)는 진공조건하에 하우징 (102)에 부착되고 공동 (126)내에 진공을 형성할 수도 있다.
공동 (126)은 마이크로-머신 (110)의 성분들이 자유롭게 이동할 수 있게 한다. 예컨데, 프루프 매스 (114)는 마이크로-머신 칩 (108)에 가동적으로 결합될 수 있기 때문에 공동(126)의 진공 내에서 진동할 수 있다.
그러나, 하우징 (102)와 커버 (104) 사이의 밀폐는 전형적으로 절대적인 것은 아니다. 일실시예에서, 도시되지 않은 게터링 물질을 포함하는 게터 (130)은 게터기판 (132)에 부착된다. 그리고 게터기판 (132)는 커버 (104)에 부착된다.
게터 (130)은 종래기술에서 공지된 바와 같이, 공동 (126)내의 수증기나 기타 가스(예를 들어 헬륨)등을 제거하도록 되어있다.
이들 가스들은 시간의 흐름에 따라 하우징 (102)와 커버 (104) 사이의 밀폐를 투과한 것으로 알려져 있으며, 또한 하우징 (102)와 커버 (104)를 이루는 물질에 의해 공동 (126)내로 방출되는 것으로 알려져 있다.
수증기 및 가스의 제거는, 마이크로-머신 (110)의 작동에 최소 부분적으로 관련된 공동 (126)의 환경의 일체성을 유지하는데 도움이 된다.
게터 (130)의 게터링 물질은 전형적으로 입자계이며, 상기한 바와 같이 몇몇 게터링 물질은 게터 (130)로부터 이탈 가능하며 마이크로-머신 (110)의 성분들이 자유롭게 이동하는 것을 방해한다. 이같은 방해는 MEMS 장치 (100)의 작동에 해로운 것이다.
도 2는 게터링 물질이 게터로부터 벗어나는 것과 관련된 문제점을 최초 일부라도 해결할 수 있는 MEMS 장치 (200)의 측면도이다.
도 2에서는 도 1에서 기술된 성분과 같은 성분에 대하여는 동일한 부호를 사용하였다.
도 2를 살펴보면, MEMS 장치 (200)은 진공을 형성하기 위하여 하우징 (102)에 부착하도록 되어 있는 딤플이 형성된 커버 (202)를 포함한다.
딤플 커버 (202)는 융기면 (204)와 경사면 (208)에 의해 연결되어 있는 상면 (206)을 포함한다.
커버 (202)의 저면 (210)은 융기면 (204)의 하면으로서 형성된 만입공간 (212)를 포함한다. 일실시예에서, 딤플커버 (202)는 한가지 이상의 성형공정 및 펀칭공정을 사용하여 형성된다. 일실시예에서 게터링 물질을 포함하는 게터 (220)은 상기 만입 공간 (212)내에 부합되게 형성되어 있다. 도 2에 나타낸 실시예에서, 게터 (220)은 게터기판 (222)상에 실장된다. 게터기판 (222)는 커버 (202)의 저면 (210)에 부착되어있으며, 게터 (220)은 만입공간 (212)내에 맞게 되어있다.
일실시예에서, 게터 (220)과 게터링물질은 게터(130) 및 게터기판 (132)(도 1에 도시됨)에 유사하며, 하우징 (102)에 딤플커버 (202)를 부착시킴으로서 실질적으로 밀폐된 공동 (224)를 형성한다.
도 3은 경사공간 (208)에 의해 연결된 융기 공간 (204)와 상면 (206)을 보여주는 딤플된 커버(202)의 평면도이다.
도 3은 또한 게터기판 (222)상에 실장되고 딤플커버 (202) 하부에 고정된 게터 (220)의 일실시예를 예시한다.
게터 220과 게터 기판 (222)는 게터 (220)의 게터링 물질이 실질적으로 밀폐된 공동 (224)(도 2에 도시됨)의 환경에서 작동할 수 있도록 딤플커버 (202)에 실장된다.
기술된 바와 같은 실장게터 (220)은 게터링물질의 각 입자들이 MEMS 장치(200)(도 2에서 도시)의 작동을 방해하지 않으면서 공동 (224)의 일체성을 유지할 수 있도록 게터링 물질을 효과적으로 함유한다.
만입공간 (212)의 형성은 게터 (220)이 만입부 (212)와 대향하도록 게터 (220)이 역배향으로 실장되는 리세스(recess)를 제공한다.
이같은 배열은 게터링 물질입자의 최소일부가 공동 (224)내에서 유리되어 MEMS 장치 200의 동작에 영향을 주는 것을 못하게 한다.
도 4는 게터링 기구를 역실장하는 MEMS 장치(300)의 다른 실시예를 나타낸 것이다.
도 1에 대한 것과 동일하게 기술되어 있는 도 4에서의 구성요소들은 도 1에 사용한 부호와 같은 부호를 사용하고 있다.
도 4를 참조하면, MEMS 기구(300)은 공동(304) 내에 진공을 형성하고 유지하는 부분으로서 하우징 (102)에 부착되는 (기계) 가공된 커버(302)를 포함한다.
가공커버(302)는 커버(302)의 하면(308)에 형성된 리세스(recess)(306)을 포함한다.
일반적으로 가공커버로 불리지만, 리세스(306)은 가공 및 에칭 공정 중에서 하나 이상 공정을 이용하여 커버(302)내에 형성된다.
일실시예에서, 게터링물질을 포함하는 게터(310)은 리세스(306)내기 부합되는 형상으로 되어있다.
일실시예에서 게터 (310)은 게터기판 (312)상에 실장된다.
게터기판 (312)는 커버(302)의 하면 (308)에 부착되며 게터(310)는 리세스(306) 내에 부합된다.
일실시예에서 게터 (310)과 게터기판 (312)는 게터 (130)과 게터기판 (132)(도 1에 도시됨)와 유사하며 하우징 (102) 커버 (302)를 부착함으로써 실질적으로 밀폐된 공동 (304)이 형성된다.
딤플된 커버 (202)(도 3)와 유사하게, 리세스 (306)을 갖는 가공커버 (302)는 게터 (310)이 게터기판 (312) 상에 실장되고 커버 (302)하부에 고정될 수 있게 한다.
게터 (310)과 게터링기판 (312)는 게터 (310)의 게터링 물질이 실질적으로 밀폐된 공동 (304)의 환경상에서 동작할 수 있도록 커버 (302)에 실장된다. 커버(302)에 관련하여 기술된 바와 같은 게터 (310)은 게터링 물질의 각 입자들이 MEMS 장치(300)의 동작을 방해하지 않으면서도 공동(304)의 일체성을 유지하기 위해 계속 게터링하게 하도록 게터링 물질을 함유한다.
리세스 (306)의 형성은 게터 (310)가 리세스 (306)와 대향하도록 게터 (310)을 역 배향으로 놓일 수 있는 공간을 제공한다.
이같은 배열은 게터링 물질입자의 최소일부가 공동 (304)내에서 유리되어 MEMS 장치 (300)의 동작에 영향을 주지 않도록 한다.
도 5는 게터링 기구를 역방향으로 실장 하는 MEMS 장치 (400)의 일실시예를 나타낸다.
도 5의 성분중 도 1에 기술된 것과 같은 성분들은 동일부호로 나타내었다.
도 5를 참조하면, MEMS 장치 (400)은 공동 (404)내에 진공을 형성하고 유지하는 부분으로서 하우징 (102)에 부착되게 배열되는 커버 (402)를 포함한다.
게터 기판 (406)은 상부에 실장되고, 게터링 물질을 포함하는 게터 (408)을 갖는다.
게터 기판 (406)은 복수의 접촉요소(412) 또는 지지대를 이용하여 커버 (402)의 하면 (410)에 부착되어있다.
일실시예에서, 접촉요소 (412)는 도 1에서 기술된 접촉요소 (124)와 비슷하며, 게터 기판 (406)은 역압착 접합공정을 이용하여 접촉요소 (412)를 통해 커버 (402)에 부착된다.
다른 실시예에서, 접촉요소 (412)는 중공이며 공간자(spacer)로서 이용된다.
예를 들어 부착기구(미도시됨), 스크류같은 나선부재 등이 접촉부재 (412)를 통해 게터 기판 (406)을 커버 (402)에 부착시키는데 사용될 수 있다. 이같은 실시예에서, 상기 나선 부재는 게터기판 (406)내의 천공(미도시됨)을 통해, 접촉부재 (412)를 통해 커버 (402)의 나선부(미도시됨) 내로 관통한다.
게터 (408)과 게터기판 (406)은 도 1의 게터 (130) 및 게터기판 (132)와 유사하며, 커버 (402)를 하우징 (102)에 부착시킴으로서 실질적으로 밀폐된 공동 (404)를 형성한다.
딤플커버 (202)(도3)과 마찬가지로, 커버 (402)와 접촉부재 (412)로 커버 (402)에 실장된 게터 기판 (406)은 게터 기판 (406) 실장되고 커버 (402)하부에 고정된 게터 (408)의 일실시예를 이루게 한다.
게터 (408)과 게터 기판 (406)은 게터 (408)의 게터링 물질이 실질적으로 밀폐된 공동 (404)의 환경상에서 작동할 수 있는 방법으로 커버 (402)에 역실장된다.
커버 (402)에 대하여 기술된 바와 같이 실장 게터 (408)은 게터링 물질의 각 입자들이 MEMS 장치 (400)의 동작을 방해하지 않으면서 공동 (404)의 일체성을 유지하기 위해 게터링하게 하도록 게터링 물질을 효과적으로 함유한다.
접촉부재 (412)의 사용은 게터 (408)이 마이크로-머신 (108) 보다 커버 (402)와 대향하도록 게터 (408)이 역배향으로 위치할 수 있게 하는 공간을 제공한다.
이같은 배열은 게터링 물질입자의 최소일부가 공동 (404)내에서 유리되어 MEMS 장치 (400)의 작동에 영향을 미치는 것을 막아준다.
도 6은 게터 기구의 역 실장을 위한 MEMS 장치 (500)의 다른 실시예를 도시하고 있다.
도 6의 구성요소에 있어서 도 1과 대응되는 요소는 도 1과 동일한 참조번호로 기재한다.
도 6에 있어서, MEMS 장치 (500)은 공동 (504) 내부의 진공을 형성하고 유지시키는 부품으로 동작하는 하우싱 (102)에 부착되도록 구성되는 커버(502)를 포함한다.
게터링 물질을 포함하는 게터 (506)은 게터 기판(508) 위에 실장된다. 게터 기판 (508)은 일 실시예에서 만곡부(510)로 형성되어, 커버(502)와 접촉하면서, 게터(506)의 역 실장을 가능하게 한다.
그리고나서, 게터 기판(508)은 공지의 본딩 기술을 사용하여 커버(502)에 본딩된다.
다른 실시예에 있어서는, 예를들어 외부 기구(미도시)에 의해서 제공되는 압력을 사용하여, 커버(502)에 부착되는 동안 게터 기판(508)은 변형되어 만곡부(510)를 형성하게 된다.
게터 기판(508)은, 도시된 바와 같이, 게터 기판(508)의 만곡부(510)에 의해서 커버(502)의 하면(512)에 부착되어 게터 (506)의 공간(514)을 형성한다.
게터(506)와 게터 기판(508)은 게터(130)과 게터 기판(132)(도 1에 도시된)과 유사하고, 하우싱(102)에 커버(502)를 부착하는 것은 실질적으로 밀폐된 공동 (504)를 형성한다.
딤플된 커버(202)(도 3에 도시된)와 유사하게, 커버(502) 및 만곡부(510)를 갖는 게터 기판(508)은 게터 기판(508) 위에 실장되고 커버 (502)의 하부에 부착된 게터 (506)의 실시예를 동작가능하게 한다.
게터 기판(508)은 게터 (506)의 게터링 물질이 실질적으로 밀폐 공동(508)의 분위기에서 동작할 수 있도록 게터 (502)에 실장된다.
만곡부(510)를 갖는 게터 기판(504)을 사용하여, 커버(502)에 대해서 설명한 바와 같이, 실장 게터(506)는 게터링 물질을 효과적으로 포함하여, 게터링이 공동 (504)의 일체성을 계속하여 유지하면서, 게터링 물질의 개별적인 입자들이 MEMS 장치(600)의 동작을 방해하지 않도록 한다.
게터 기판(508)의 만곡부(510)를 형성하는 것에 의해서, 역 방향으로 게터(506)를 위치하게 하여, 게터(506)이, 마이크로 머신(108)이 아니고, 커버(502)와 면하게 한다.
그러한 구성에 의해서 공동(504) 내부에서 적어도 게터링 물질의 입자가 점점 유리되어 MEMS 장치(500)에 영향을 미치는 것을 억제한다.
MEMS 장치 (100, 200, 300, 400 및 500)은 위에서 설명한 것보다 더 많거나 더 적은 수의 부품을 갖는다.
예를 들어, 2개의 전기적 접촉 (106)이 설명되는 경우에 있어서, 본 기술분야의 통상이 지식을 가진 자는 MEMS 장치는 2 개 이상의 접촉점 및/또는 압출 핀을 포함한다는 것을 인식한다.
위에서 기술한 부품 이외에 더 많거나 더 적은 수의 부품이 MEMS 장치 (100, 200, 300, 400 및 500)에 있다.
더욱이 MEMS 장치 (100, 200, 300, 400 및 500)의 부품은 다중 동작을 한다.
MEMS 장치(200)의 딤플된 커버(202), MEMS 장치(300)의 커버(302), MEMS 장치(400)의 커버(402), MEMS 장치(500)의 커버(502)는 금속, 플라스틱, 실리콘, 유리 또는 세라믹과 같은 물질로 이루어진다.
마이크로-머신(110)은 MEMS 및 MEMS를 기반으로 한 장치에 따라서 사용되는 전기기계 장치이다.
또한, 다른 패키지가 사용되어 MEMS 장치 (100, 200, 300, 400 및 500)에 대해서 하우징을 제공한다.
본 발명의 도면의 설명은 특정의 MEMS 장치에 대한 설명을 하는 것이 아니고, MEMS 장치의 내부에서 게터를 역 실장하기 위한 여러 가지의 실시예를 설명하기 위한 것이다.
도 7은, 도 2에 도시된 딤플된 커버(202), 도 4에 도시된 커버(302), 도 5에 도시된 커버(402), 도 6에 도시된 커버(502) 중에서 하나가 자이로스코프(600)와 결합되어 MEMS 자이로스코프(600)를 구성하는 도시하는 설명서이다.
일 실시예에서, MEMS 자이로스코프 (600)은, 내부에 튜닝 포크 자이로스코프(TFG, 604)를 갖는 하우징(602)(도 1, 2,4,5, 및 6에 도시된 하우징(102)와 유사한)를 갖는다.
하우징(602)는 딤플된 커버(202), 머신 커버(302), 커버(402), 및 커버(502) 중에서 적어도 하나로 밀폐되도록 구성된다.
하우징(602)는 일반적으로는 플라스틱 패키지, 소형 아우트라인 집적회로 (SOIC) 패키지, 플라스틱 리드 칩 캐리어 (PLCC) 패키지, 쿼드 플랫 패키지(Quad Flat package; QFP), 또는 본 기술분야에서 공지된 하우징 중에서 하나로 구성된다.
하우징(602)은 그 내부에서 서로 가까운 거리에 인접하여 TFG (604)와 다른 구성요소들이 같은 공간에 있도록 하는 구조를 제공한다.
일 실시예에 있어서, TFG(604)는 커버(202, 302, 402, 502) 중에서 하나가 하우징(602)에 본딩되어 형성되는 실질적으로 밀폐 공동(606) 내부에 위치한다.
일 실시예에서, TFG(604)는 프루프 매스(proof masses; 114), 모터 구동 컴(motor drive combs), 모터 픽-오프 컴(118), 웨이퍼로 구성되는 검출 플레이트(120)를 포함한다. 프리-엠프(610)은 하우징(602)의 내부에 포함되고, 프루프 매스(114) 및 검출 플레이트(120)의 조합체의 각각에 전기적으로 연결되거나 또는 결합된다.
일 실시예에서, 프리-엠프(610) 및 TFG(604)는 공통 기판 상에 형성되고, 일 실시예에서는 전기적으로 결합된다.
다른 실시예에 있어서는, 프리-엠프(610)은 프루프 매스(114)에 전기적으로 연결된다.
프리-엠프(610)의 출력은 검출 회로부(612)에 보내지고, 또는 선택적으로, 프리-엠프(610)는 검출 회로부(612) 내부에 구성된다.
또한, 모터 픽업 컴(118)의 출력(614)은 피드백 모니터(616)에 전달된다. 피드백 모니터(616)는, 모터 구동 컴(116)에 전원을 공급하는 구동 회로부(620)에 출력신호(618)를 제공한다.
선택적으로, 피드백 모니터(616)는 구동 회로부(620) 내부에 구성된다.
MEMS 자이로스코프(600)은 설명의 편의를 위해서 도 7에 도시하지 않은 시스템 파워 소스 및 다른 동작부를 포함한다.
모터 구동 컴(116)은 프루프 매스(114)의 단자에 전압을 인가하므로서 정전기력를 사용하여 프루프 매스(114)를 여기한다.
모터 픽-오프 컴(118)은 프루프 매스(114)의 단자의 전압 신호를 모니터링하는 것에 의해서 프루프 매스(114)의 여기 또는 발진을 모니터한다.
모터 픽-오프 컴(118)는 피드백 모니터(616)에 피드백 신호를 출력한다. 피드백 모니터(616)는 구동 회로부(620)의 입력인 출력(618)을 제공한다.
프루프 매스(114)가 너무 빠르거나, 너무 늦게 발진하는 경우, 구동 회로부(620)는 프루프 매스(114)가 공진 주파수로 진동하도록 발진 주파수를 조절한다. 그러한 주파수에서의 여기는 더 큰 진폭의 출력 신호가 발생할 수 있도록 한다.
자이로스코프(600)의 동작이 위에서 설명되었지만, 그 동작은, 예를 들어 위에서 설명한 바와 같이, 게터링 물질의 입자가 공동 (606) 내에서 유리되는 경우에는, 위험하게 된다.
설명한 바와 같이, 유리된 게터링 물질이 존재하는 경우, 적어도 어떤 경우에는, 바람직하지 않도록 자이로스코프(600)에 영향을 미칠만큼 심각하게 된다.
커버(202; 도 2에 도시됨), 커버(302; 도 4에 도시됨), 커버(402; 도 5에 도시됨), 커버(502; 도 6에 도시됨)를 각각 역 방향 게터(220, 310, 408 및 506)와 함께 사용하는 것에 의해서 게터링 물질 입자가 공동(606) 내부에서 유리될 가능성을 훨씬 저하시키도록 실질적으로 밀폐된 공동(606)의 모양을 유지하도록 게터링의 장점을 제공한다.
그러한 커버 및 역 방향 게터는 위에서 설명한 바와 같이, 다른 센서 기반 기구에서 사용될 수 있다.
본 발명에서 개시된 역 게터 방향 방법은, MEMS 관성 측정 장치, 자이로스코프, 압력 검출기, 온도 검출기, 공진기, 유체 흐름 검출부 및 가속도계 등에 한정되지 않지만, 그와 같은 다양한 MEMS 장치에서 사용될 수 있다.
본 발명은 여러가지의 특정한 실시예를 사용하여 개시되어 있지만, 본 발명은, 본 발명의 기술분야의 통상인이 본 발명의 청구범위의 범위 내에서 변형되게 실시할 수 있다는 것을 인식한다.

Claims (18)

  1. 하우징 (102)과 그 하우징용 커버 (202)로 형성되는 실질적으로 밀폐된 공동 (cavity) (224) 내에, 마이크로-머신 (108)을 갖는 미세-전자기계 시스템 (micro-electromechanical system, MEMS)장치 내에서, 게터링 물질 입자가 유리(loose)되는 것을 감소시키는 방법으로서, 여기서, 상기 공동은 상기 커버에 부착되는 게터 기판 (222) 상에 실장된 게터 (220)를 갖고, 상기 방법은,
    상기 커버 부위와 상기 게터 기판 부위 사이에 공간 (212)를 제공하는 단계;
    상기 공간 내에 게터를 위치시키는 단계; 및
    상기 커버에 게터 기판을 부착시키는 단계; 를
    포함함을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 공간 제공단계는 상기 커버 내에 리세스 (306)을 형성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 커버 (302)내에 리세스 (306)를 형성하는 단계는 상기 게터가 상기 리세스 내에 부합되도록 상기 리세스를 성형시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 커버 (202)내에 리세스를 형성하는 단계는 상기 커버의 저면 (210)에 만입 공간(indented area)(212)를 형성시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 커버 (202)내에 리세스를 형성하는 단계는 상기 커버의 저면 (210)에 만입 공간 (212)를 성형(molding) 또는 펀칭(punching)중 최소 한가지 수행 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 커버 (202)내에 리세스 (306)을 형성하는 단계는 상기 커버의 하면 (308)내로 리세스를 가공 및 에칭 단계 중 최소 한가지 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 게터 기판 (406)과 커버 (402)사이에 접촉부재 (412)를 위치시키는 단계를 포함하는 공간을 제공하는 단계,
    상기 접촉 부재를 이용하여 상기 커버에 상기 게터 기판을 부착시키는 단계를 포함하는 커버에의 게터 기판 부착단계,
    를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 공간 (514) 제공단계는 게터 기판 (508)에 만곡부(curved portions) (510)를 형성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  9. 마이크로-머신 (108);
    상기 마이크로-머신을 지지하는 하우징 (102);
    상기 하우징에 부착되며, 상기 하우징과 함께 실질적으로 밀폐된 공동 (224)를 형성하며, 하면 (210)을 갖는 커버 (202);
    게터 (220); 및
    게터 기판(222)을 포함하고,
    상기 게터는 상기 게터 기판 상에 실장되고, 상기 게터 기판과 상기 커버는 상기 게터 기판과 상기 커버 사이에 상기 게터를 위치시키는 공간을 제공하는 것을 특징으로 하는 미세 전자기계 시스템(MEMS) 장치 (200).
  10. 제 9항에 있어서, 상기 커버는 상기 게터 기판 (222)과 상기 커버 사이에 공간을 제공하기 위해 상기 커버 (202)의 상기 하면 (210)에 형성된 만입 공간(indented area) (212)을 포함함을 특징으로 하는 MEMS 장치 (200).
  11. 제 10항에 있어서, 상기 게터 기판 (222)는 상기 커버 (202)의 하면 (210)에 부착되어 있으며, 상기 게터 기판이 상기 커버에 부착시 상기 게터 (220)은 상기 만입공간 (212)에 부합됨을 특징으로 하는 MEMS 장치 (200).
  12. 제 10항에 있어서 상기 만입공간은 상기 커버 (302)내에 가공된 리세스 (306), 상기 커버 내에 에칭된 리세스, 상기 커버 내로 성형된 만입공간 (212) 및 상기 커버 내로 펀치된 만입 공간 중에서 최소 하나를 포함함을 특징으로 하는 MEMS 장치 (300).
  13. 제 9항에 있어서, 상기 MEMS 장치는 자이로스코프, 가속도계, 관성측정장치, 압력센서, 공진기(resonator), 공기 흐름 센서 및 온도센서 중 하나임을 특징으로 하는 MEMS 장치 (200).
  14. 제 9항에 있어서, 복수의 접촉부재 (412)를 포함하며, 상기 접촉부재는 상기 기판 (406)을 상기 커버 (402)에 부착시키고, 상기 게터 기판과 상기 커버 사이에 공간을 제공하도록 사용됨을 특징으로 하는 MEMS 장치 (400).
  15. 제 9항에 있어서, 상기 게터 기판 (508)은 만곡부(curved portions) (510)을 포함하며, 상기 만곡부는 상기 게터 기판과 상기 커버 (502) 사이에 공간 (514)를 제공하며 상기 게터 기판이 상기 커버에 부착되게 함을 특징으로 하는 MEMS 장치 (500).
  16. 미세 전자기계 시스템(MEMS) 머신 (108)을 함유한 하우징 (102)과 그 하우징에 부착되는 커버 (202)로 형성되는 실질적으로 밀폐된 공동 (224)내에 게터 (220)을 실장하는 방법으로서, 상기 방법은,
    상기 커버 내에 리세스 (212)를 형성하는 단계; 및
    상기 리세스 내에 게터를 실장하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 커버 (302)내에 리세스 (306)을 형성하는 단계는, 리세스를 갖는 커버를 성형하는 단계, 상기 커버 내에 리세스를 펀칭하는 단계, 상기 커버 내에 리세스를 에칭하는 단계, 및 상기 커버 내로 상기 리세스를 기계 가공하는 단계 중 어느 한가지 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 리세스 (306) 내에 상기 게터 (312)를 실장하는 단계는,
    게터 기판 (312)에 게터를 부착시키는 단계; 및
    상기 게터가 상기 리세스내에 위치하도록 상기 커버 (303)에 상기 게터 기판을 부착시키는 단계;
    를 포함함을 특징으로 하는 방법.
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