KR20070095987A - 적어도 2개의 갭 사이즈와 액티브 커패시터 영역 외부에배치된 트레블 스톱을 갖는 ｚ축 가속도계 - Google Patents

적어도 2개의 갭 사이즈와 액티브 커패시터 영역 외부에배치된 트레블 스톱을 갖는 ｚ축 가속도계 Download PDF

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Abstract

가속도계(10)는, 기판(12) 표면 상에 고정되어 실장된 한 쌍의 도전성 플레이트(36, 38)와, 기판 표면에 결합되며 도전성 플레이트들 위에 매달려 있는 구조물과, 기판 표면 상에 실장된 적어도 하나의 보호 쉴드(44, 46)를 포함한다. 구조물은, 각각의 도전성 플레이트 위에 배치되며, 기판에 대하여 법선인 방향으로의 가속화 중에 구조물이 회전하는 굴곡축(26)에 의해 분리된, 실질적으로 토털 모먼트가 다른 2개의 영역(28, 30)을 포함하는데, 각 영역(28, 30)은 실질적으로 평면인 외부면과 그 위에 제1의 골(corrugation)(32, 34)이 형성되어 있는 내부면을 갖는다. 2개의 영역 각각의 경우에, 제1의 골과 대향하는 도전성 플레이트 사이에 내부 갭이 있고, 실질적으로 평면인 외부면과 대향하는 도전성 플레이트 사이에 외부 갭이 있는데, 외부 갭이 내부 갭보다 넓다. 적어도 하나의 보호 쉴드(44, 46)가 도전성 플레이트들(36, 38) 중의 어느 한 쪽으로부터 떨어져서 배치된다.
가속도계, 도전성 플레이트, 구조물, 보호 쉴드

Description

적어도 2개의 갭 사이즈와 액티브 커패시터 영역 외부에 배치된 트레블 스톱을 갖는 Ｚ축 가속도계{Z-AXIS ACCELEROMETER WITH AT LEAST TWO GAP SIZES AND TRAVEL STOPS DISPOSED OUTSIDE AN ACTIVE CAPACITOR AREA}
본 발명은 통상 MEMS(microelectromechanical system) 디바이스에 관한 것으로, 특히 시소 구조물(teer-totter structure)를 갖는 가속도계를 포함하는 MEMS 디바이스에 관한 것이다.
많은 디바이스들 및 시스템들이 다양한 모니터링 및/또는 제어 기능을 하는 다양한 수와 종류의 센서들을 포함한다. 마이크로머시닝, 다른 마이크로 제조 기술 및 관련 프로세스들의 진보로 인해 광범위한 종류의 MEMS 디바이스의 제조가 가능해졌다. 최근, 모니터링 및/또는 제어 기능을 수행하는 데 이용되는 센서들 중 대다수가 MEMS 디바이스로 구현되었다.
다양한 어플리케이션에서 사용되는 하나의 특정한 종류의 MEMS 센서가 가속도계이다. 전형적으로는, MEMS 가속도계는, 다른 구성 요소들 가운데, 하나 이상의 서스펜션 스프링에 의해 탄력 있게 매달려 있는 프루프 매스(proof mass)를 포함한다. MEMS 가속도계가 가속화를 경험할 때 프루프 매스가 이동하게 된다. 그런 다음, 프루프 매스의 모션이 가속도에 비례하는 파라미터 크기(예컨대, 전압, 전류, 주파수 등)를 갖는 전기 신호로 변환될 수 있다.
가속도를 감지하는데 이용되는 또 다른 종류의 MEMS 가속도계를 통상 시소 용량성 가속도 트랜스듀서, 또는 "시소 가속도계"라고 부른다. 전형적인 시소 가속도계는 펄크럼(fulcrum) 또는 다른 축을 이용하여 기판 위에 매달려 있는 언밸런스 프루프 매스를 포함한다. 프루프 매스는 둘 다 기판 상에 형성된 제1 및 제2 도전성 전극을 갖는 제1 및 제2 커패시터를 형성한다. 기판에 대하여 수직인 가속화 동안에, 프루프 매스는 가속도에 비례하는 정도로 기울어지며, 프루프 매스 간의 갭은 축의 일측 상에서 증가하고, 축의 반대측 상에서는 감소한다. 제1 및 제2 커패시터의 용량은 반대 방향으로 변화되고, 용량 변화를 검출하여, 가속도의 방향 및 크기를 결정하는데 사용한다.
시소 가속도계는 통상 단순하고 제조하는데 있어 비용이 효율적이다. 그러나, 프루프 매스는 대향 전극에 대하여 일정한 방식으로 움직이기보다는 기울어지기 때문에, 프루프 매스와 대향 전극 간의 평균 갭 사이즈의 변화가 비교적 작다. 평균 갭 사이즈의 작은 변화는 때로는 특정 목적을 위해 차선적인 용량 변화로 트랜슬레이트된다. 평균 갭 사이즈의 변화는 비교적 작기 때문에, 시소 가속도계가 작은 가속도에 대하여 적절하게 민감하지 않을 수 있다. 또한, 플레이트들을 더 크게 만듦으로써 다이 면적이 커지고, 이에 따라 생산 비용이 높아짐에 따라, 기본 용량(가속도가 제로인 상황하에서의 용량)은 종종 원하는 것보다 더 낮다.
또한, 전술한 MEMS 가속도계들 중 하나와 같은 MEMS 디바이스가 비교적 높은 가속화를 경험하거나, 비교적 큰 힘에 노출되면, 프루프 매스는 원하는 거리 이상 으로 움직일 수 있다. 특정 예에서, 이러한 움직임은 잠재적으로 MEMS 디바이스를 손상시킬 수 있다. 게다가, MEMS 디바이스는, 전압이 공급될 때, 프루프 매스 및/또는 MEMS 디바이스의 다른 부분들이 너무 멀리 이동하면 불안정한 동작을 보일 수 있다. 따라서, 많은 MEMS 디바이스들이 프루프 매스 및/또는 MEMS 디바이스의 다른 부분들의 움직임을 제한하도록 배치된 하나 이상의 종류의 트레블 스톱(travel stop) 또는 모션 리미터를 포함한다.
MEMS 디바이스 컴포넌트들의 이동을 제한하는 현재 알려진 디바이스들 및 방법들이 일반적으로 안전하고, 신뢰성 있고, 견고하더라도, 이들 디바이스들 및 방법들은 어떠한 결점을 갖는다. 예를 들어, 일부 커패시터 구조물들은 액티브 커패시터 영역 내에 내부 트레블 스톱을 포함한다. 몇몇 전형적인 트레블 스톱은, 프루프 매스와 함께 또는 그 위에 형성되며, 프루프 매스와 또 다른 커패시터 플레이트 사이에 핏트되어 2개의 매스가 전기적으로나 기계적으로 접촉하는 것을 방지하도록 형성화된 골(corrugation) 또는 움푹 들어간 곳(dimples)을 포함한다. 다른 일반적인 트레블 스톱은 프루프 매스의 일부가 아니고, 프루프 매스와 커패시터 플레이트 사이의 액티브 영역에 배치된 별도의 구조물이다. 트레블 스톱이 액티브 영역 내에 위치하기 때문에, 이들은 프루프 매스와 접촉하여 프루프 매스 모션을 방해하는 유전체 또는 다른 비도전성 층을 포함한다. 시간이 지남에 따라, 비도전성 층은 프루프 매스와 커패시터 플레이트 사이를 분리할 능력을 갖거나 잃게되어, MEMS 디바이스의 기능적 수명을 단축시킬 수 있다.
이에 따라서, 고도로 민감하고, 기본 용량이 높으며, 또한 최소의 다이 면적 을 소모하는 MEMS 가속도계를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 기능적 컴포넌트를 수반하는 영향으로부터 기인하는 손상을 잘 받지않는 MEMS 가속도계를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 다른 바람직한 피처 및 특징들은, 첨부된 도면 및 전술한 기술 분야 및 배경 기술과 관련하여 취해진, 다음의 상세한 설명 및 첨부된 특허청구범위로부터 명백해질 것이다.
이하, 본 발명을 다음의 도면을 참조하여 설명하는데, 유사한 참조 번호는 유사한 요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 시소 가속도계의 상면도이다.
도 2A는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도전성 영역과 대향하는 액티브 영역들에서 2개의 갭 사이즈를 갖고, 또한 프루프 매스 상의 스톱 및 하부 기판 상의 스톱 쉴드를 갖는 예시적인 시소 가속도계의 측면도이다.
도 2B는 프루프 매스 상의 스톱이 스톱 쉴드와 접촉할 때까지 기울어지는 프루프 매스를 갖는, 도 2A에 도시된 시소 가속도계의 측면도이다.
도 3은 공통의 원-갭 시소 가속도계와 예시적인 발명적인 시소 가속도계의 민감도를 비교하는 그래프이다.
다음의 상세한 설명은 본래 예시에 불과하고, 이는 본 발명 또는 어플리케이션 및 본 발명의 사용을 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한, 앞의 기술 분야, 배경 기술, 요약 또는 다음의 상세한 설명에 제시되는 어떠한 표현 또는 암시적 이론에 의해서도 경계가 정해지는 것을 의도하는 것이 아니다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 가속도계는 표면이 있는 기판, 기판 표면 상에 고정되어 실장된 한 쌍의 도전성 플레이트, 및 기판 표면에 결합되며, 도전성 플레이트 위에 매달려 있는 구조물, 및 기판 표면 상에 실장된 적어도 하나의 보호 쉴드를 포함한다. 구조물은, 각각이 각 도전성 플레이트 위에 배치되며, 기판에 대하여 법선 방향으로 가속화하는 동안 구조물이 회전하는 굴곡 축(flexure axis)에 의해 분리되는 서로 다른 매스의 제1 및 제2 영역을 갖는다. 적어도 하나의 보호 쉴드가 제1 및 제2 도전성 플레이트 중 어느 하나로부터 떨어져 배치되어, 구조물의 회전을 제한함으로써, 구조물이 도전성 플레이트들 중 하나와 접촉하게 되는 것을 방지한다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 가속도계는, 표면을 갖는 기판, 기판 표면 상에 고정되어 실장된 한 쌍의 도전성 플레이트, 및 기판 표면에 결합되고 도전성 플레이트 위에 매달려 있는 구조물을 포함한다. 구조물은, 각각의 도전성 플레이트 위에 배치되며, 구조물이 기판에 대하여 법선인 방향으로 가속화하는 중에 구조물이 회전하는 굴곡 축에 의해 분리되는 서로 다른 토탈 모먼트를 갖는 제1 및 제2 영역을 포함하며, 각 영역은, 실질적으로 평탄한 외부면과 그 위에 제1 골이 형성되어 있는 내부면을 갖는다. 제1 및 제2 영역에 대하여, 제1의 골과 대향하는 도전성 플레이트 사이에는 내부 갭이 존재하고, 거의 평면인 외부면과 대향하고 있는 도전성 플레이트 사이에는 외부 갭이 존재하는데, 외부 갭은 내부 갭보다 크다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 가속도계는 표면이 있는 기판, 기판 표면 상에 고정되어 실장된 한 쌍의 도전성 플레이트, 제2 실시예를 참조하여 전술한 기판 표면에 결합되며 골 부분을 갖는 구조물, 및 제1 실시예에 대하여 전술한 보호 쉴드를 포함한다.
예시적인 시소 가속도계의 상면도가 도 1에 도시되어 있다. 가속도계(10)는 실장 시스템에 의해 기판(12) 위에 실장되는 이하 프루프 매스(0)로서 지칭되는 이동가능 플레이트를 포함한다. 프루프 매스(20)의 내부 영역이 제거되어 개구부(16)가 형성된다. 실장 시스템은, 개구부(16) 내에 배치되는 페데스탈(18) 및 토션 바(21, 22)를 포함하는데, 토션 바(21, 22)는 페데스탈(pedestal)(18)에서 프루프 매스(20)로의 반대 방향으로 연장된다. 프루프 매스(20), 페데스탈(28), 및 토션 바(21, 22)는 모두 폴리실리콘과 같은 도전성 재료로 제조된다. 토션 바(21, 22)는 프루프 매스(20)가 페데스탈(18) 및 기판(12)에 대하여 회전할 수 있는 굴곡축(26)을 정의한다. 특히, 토션 바(21, 22)는 프루프 매스(20)가 굴곡축(26)에 대하여 회전하게 하는 축 컴플라이언트 서스펜션을 제공한다. 쌍을 이룬 토션 바들은 많은 가능한 서스펜션 메커니즘들 중의 하나일 뿐이다. 프루프 매스(20)와 기판 상부면(24)은 실질적으로 평면이고, 실장 시스템은 상부면(24)에 대하여 법선 방향으로 가속화가 없는 경우에는 프루프 매스(20)를 상부면(24) 위에 공간을 두고 상부면(24)에 대하여 병렬로 배치되도록 실장한다.
굴곡 축(26)은 프루프 매스(20)를 굴곡 축(26)의 일측 상의 제1 섹션(28)과 굴곡 축(26)의 반대측 상의 제2 섹션(30)으로 분할한다. 프루프 매스(20)는 굴곡 축(26)에 대한 제1 섹션(28)의 토털 모먼트(매스 타임즈 모먼트 아암)가 굴곡 축(26)에 대한 제2 섹션(30)의 토털 모먼트보다 작게 되도록 구현된다. 이러한 토털 모먼트 차이를 제공하는 한 가지 방법은, 굴곡 축(26)으로부터 프루프 매스(20)의 매스 중심을 오프셋시키는 것이다. 따라서, 상부면(24)에 대하여 법선인 방향으로의 가속화에 응답하여, 프루프 매스(20)는 가속도 크기와 대략 비례하는 정도의 회전과, 가속도 방향에 대응하는 회전 방향으로 굴곡 축(26)에 대하여 회전하는 경향이 있다.
기판(12)은 하나 이상의 도시되지 않은 절연층에 의해 커버되는 도시되지 않은 반도체층을 포함한다. 반도체층은 통상, 그 위에, 가속도계(10)와 관련된 전자 기기들이 또한, 몇몇 경우, 종래의 제조 기술을 이용하여 제조될 수 있는 실리콘 웨이퍼이다. 절연층은 글래스, 실리콘 다이옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 또는 임의의 다른 적합한 재료를 포함할 수 있다.
도전성 전극 또는 고정 플레이트(36)가 반도체 층 내에 형성되며, 프루프 매스의 제1 섹션(28)의 일부 아래에 배치된다. 도전성 고정 플레이트(38)가 또한 반도체층 내에 형성되며, 프루프 매스의 제2 섹션(30)의 일부 아래에 있다. 고정 플레이트(36, 38)는 그 사이즈와 형태가 서로 동일한 것이 바람직하며, 굴곡축(26)에 대하여 대칭적으로 배치되는 것이 바람직하다.
도시되지 않은 도전체들이 기판에 형성되어 별도의 전기 접속을 고정 플레이트(36, 38) 및 프루프 매스(20)에 제공한다. 고정 플레이트(26, 28)는 폴리실리콘 등의 도전성 재료로 형성되며, 이러한 컴포넌트들에 대하여 동일한 재료가 선택되 면 각각의 도전체들과 동시에 형성될 수 있다. 이하에서 상세히 설명하겠지만, 고정 플레이트(36)와 프루프 매스의 제1 섹션(28)의 쌍이 제1 커패시터를 형성하고, 고정 플레이트(38)와 프루프 매스의 제2 섹션(30)의 쌍이 제2 커패시터를 형성한다. 프루프 매스(20)가 가속화에 응답하여 굴곡축(26)에 대하여 회전하면, 제1 및 제2 커패시터의 용량은 반대 방향으로 변하고, 용량 전하들이 검출되어, 가속도의 방향과 크기를 결정하는데 사용된다.
가속도계의 민감도는 프루프 매스(20)의 지오메트리를 변화시켜, 그 매스와 굴곡축(26)에 대한 제1 및 제2 섹션(28, 30)의 모먼트 아암을 변화하게 함으로써 광범위하게 조정 가능하다. 민감도는 또한 토션 바(20,22)의 치수, 따라서 스프링의 강도(spring constants)를 조정함으로써 변화될 수도 있다. 또한, 굴곡축(26)의 면에서의 관성 질량의 중심을 구함으로써, 가속도계는 상부면(24)과 평행한 가속도에 대하여 사실상 무감각할 수 있다.
용량을 측정하기 위해, 커패시터 플레이트들 간에 전압차가 인가된다. 인가된 전압은 플레이트들 간에 정전기적 인력을 야기시킨다. 이 인력이 용량의 변화를 야기시키는 편향을 유발하면, 용량을 측정하기 위한 프로세스가 용량 값의 측정을 방해한다. 인가된 전압이 충분히 크고 커패시터 스페이싱이 충분히 작으면, 최종적인 힘은 실장 시스템의 저항력을 능가하여, 커패시터 플레이트들이 서로 당겨져서 디바이스가 동작하지 못하게 된다. 이것은 성취될 수 있는 민감도에 대한 상한을 설정할 수 있는 한가지의 고려사항이다. 시소 디자인은 측정 전압에 의해 야기되는 어떠한 섭동 편향(perturbing deflections)도 감소시키거나 제거하는 캔슬 링 효과를 갖는다. 특히, 고정 플레이트들(36, 38)은 고정 플레이트(36)에 인가된 전압에 의해 야기되는 굴곡축(26) 주위에서 토크가 고정 플레이트(38)에 대한 전압에 의해 생성되는 토크를 캔슬시키는 경향이 있도록 배열된다. 굴곡축의 양측에 위치한 2개의 가변 커패시터를 갖는 시소의 또 다른 혜택은 차동 용량이 단일의 가변 커패시터 및 고정 커패시터를 이용한 디바이스에 비해 2배로 민감한 출력을 제공한다는 것이다. 또한, 각 커패시터가 폴리실리콘과 같은 동일한 조성으로 형성되는 플레이트들로 구성되는 일 실시예에서는, 커패시터들의 열 계수들이 주로 동일하게 되어, 온도 민감도를 실질적으로 제거한다.
앞서 언급한 바와 같이, 프루프 매스(20)가 대향하는 고정 플레이트들(36, 38)에 대하여 일정치 않은 방식으로 움직이기보다는 기울어지기 때문에, 프루프 매스(20)와 고정 플레이트들(36, 38) 간의 평균 갭 사이즈의 변화는 비교적 작다. 평균 갭 사이즈의 작은 변화는 몇몇 목적을 위해서는 차선적인 민감도로 트랜슬레이트될 수 있다. 도 2A 및 도 2B에 도시된 예시적인 시소 구성은 가속화 동안의 증가된 기본 용량과 증가된 용량 변화를 제공하며, 또한 굴곡축(26)에 근접한 영역들에서 갭 사이즈를 감소시킴으로써 커패시터 민감도를 증가시킨다. 골(32, 34)은 고정 플레이트들(36, 38)의 (굴곡(26)에 더 가까운) "인보드" 영역에 더 작은 갭을 생성한다. 프루프 매스(20)와 고정 플레이트들(36, 38) 간의 더 큰 갭은 작은 갭에 비하여 바깥쪽으로 (굴곡(26)으로부터 더 멀리) 배치된다. 도 2A는 기판의 상부면(24)과 평행한 프루프 매스(26)를 갖는 예시적인 시소 구성의 측면도이고, 도 2B는 기판 상부면(24)에 대하여 법선인 방향으로의 가속화로 인해 기울어진 프루프 매스를 갖는 시소 가속도계를 도시한다. 더 작은 갭은, 일정한 갭 사이즈를 갖는 종래의 시소 가속도계와 비교할 때, 가속화 중에 프루프 매스 굴곡축(26) 부근에서 갭 사이즈의 더 큰 비례 변화를 가져온다. 또한, 프루프 매스 굴곡축(26) 부근의 갭 사이즈의 더 큰 비례 변화는 가속화 중의 갭 사이즈의 더 큰 전체적이 변화로 트랜슬레이트된다. 더 작은 갭을 이용함으로써도 더 높은 기본 용량 값을 생성한다.
도 2A 및 도 2B에 도시된 가속도계가 투-갭 구성을 나타내지만, 추가의 갭 레벨을 이용하여 시소 가속도계의 각 커패시터 양단에 걸쳐 보다 일정한 갭 사이즈 변화를 얻을 수 있다. 프루프 매스(20)의 외부 에지를 향하여 점점 더 작은 골을 추가함으로써, 가속화 중의 비례 갭 변화는 프루프 매스(20)에 걸쳐 더욱 일정하게 된다. 도 3은 가속화 동안의 초기 갭 사이즈의 퍼센티지로서의 프루프 매스 편향도 대 굴곡축으로부터의 프루프 매스 거리의 그래프이다. 수평 라인 D는 전체 프루프 매스에 걸친 이상적인 일정한 편향도를 나타낸다. 그러나, 편향도는 시소 가속도계와 같이, 피봇팅 프루프 매스를 갖는 가속도계의 경우 완전하게 일정할 수는 없다. 커브 A와 B는 종래의 초기 갭 사이즈와 더 작은 초기 갭 사이즈를 각각 갖는 프루프 매스에 대하여 대략 선형적인 [편향도 %]/[굴곡축으로부터의 거리] 관계를 나타낸다. 커브 C는 프루프 매스의 외부 부분 상의 종래의 초기 갭 사이즈와, 프루프 매스의 내부 부분 상의 더 작은 초기 갭 사이즈 둘 다를 갖는 가속도계 구성으로 인해 커브 A와 B의 하이브리드를 도시한다. 비선형 커브 C로부터, 프루프 매스의 굴곡축으로부터의 거리가 증가함에 따라 초기 갭 사이즈가 증가하는 2개 이 상의 초기 갭 사이즈가 수평 라인 D에 접근하는 커브를 생성하고, 프루프 매스를 따라 편향도가 프루프 매스의 점점 더 작은 골에 의해 형성된 각각이 추가적인 갭에 의해 더욱 일정해지는 것을 알 수 있다. 결과적으로, 예시적인 구성은 굴곡축(26)의 각 측면 상의 고정 플레이트들(36, 38)과 프루프 매스(20) 간의 2개의 이상이 갭 사이즈를 포함한다.
도 2A 및 도 2B로 되돌아가서, 프루프 매스 트레블 스톱 특징에 대해 설명한다. 쉴드(4, 46)가 기판 상부면(24)에 형성되고, 액티브 커패시터 영역의 외부에 배치된다. 쉴드(44, 46)가 고정 플레이트들(36, 38)로부터 떨어져서 형성되기 때문에, 쉴드(44, 46)는 기본 용량 또는 디바이스 민감도에 영향을 주지 않는다. 쉴드(44, 46)는 가속화가 쉴드(44, 46) 중 하나와 접촉하는 지점까지 프루프 매스를 회전시키기에 충분히 큰 경우에는 프루프 매스의 더 이상의 회전을 정지시키도록 배치된다. 프루프 매스는 고정 플레이트들(36, 38) 중 하나가 프루프 매스와 접촉하기 전에 정지된다.
쉴드(44, 46)는 폴리실리콘과 같은 도전성 재료로부터 형성된다. 예시적인 프로세싱 방법 중에, 쉴드는 고정 플레이트(36, 38)와 동일한 재료로 형성된다. 이러한 방법은, 쉴드와 플레이트 재료가 기판 위에 직접 피착되고, 후속하여 선택적인 에칭에 의해 쉴드(44, 46)와 고정 플레이트(36, 38)를 동시에 패터닝하기 때문에 유익하다.
하나의 예시적인 실시예에서는, 쉴드(44, 46)가 프루프 매스 외부 에지에 고정 플레이트(36, 38)보다 더 가깝게 배치되고, 프루프 매스(20)가 고정 플레이 트(36, 38) 중 하나와 접촉하여 단락을 일으키기 전에 쉴드(44, 46) 중 하나와 자연적으로 접촉하게 될 만큼 충분히 키가 크다. 또 다른 예시적인 실시예에서는, 프루프 매스가 스톱(40, 42)을 포함하는데, 이 각각의 스톱은 각각의 쉴드(44, 46)를 향하여 대향 및 돌출하여 단락이 발생하지 않도록 해준다. 쉴드(44, 46)는 고정 플레이트(36, 38)로부터 떨어져서 배치되기 때문에, 스톱(40, 42)도 마찬가지로 어떠한 액티브 커패시터 영역으로부터도 외부에 배치되어, 프루프 매스(20)가 회전할 때 쉴드(44, 46)와 접촉하게 된다.
스톱(40, 42)은 골(32, 34)을 포함하는 프루프 매스(20)의 나머지 부분과 동일한 도전성 재료로 형성된다. 예시적인 프로세싱 방법 동안에, 이전에 형성된 프루프 매스(20) 위에 스톱 재료와 골 재료를 피착한 다음, 선택적인 에칭에 의해 쉴드 스톱(40, 42)과 골(32, 34)을 동시에 패터닝함으로써 스톱(40, 42)이 골(32, 34)과 동일한 재료로 형성된다. 따라서, 스톱(40, 42)과 골(32, 34)을 동일한 길이로 형성하는 것이 편리하다.
프루프 매스(20)와 쉴드들(44, 46) 중의 하나 간의 각 갭은, 프루프 매스(20)가 고정 플레이트들(36, 38) 중 하나와 접촉하기 전에, 도 2B에 도시된 바와 같이, 가깝게 되도록 조정된다. 예를 들면, 가속도계(10)가 고정 플레이트(36)와 매우 근접하여 프루프 매스(20)와 접촉하도록 배치된 쉴드들(44) 중 하나로 구성되면, 쉴드(44)와 프루프 매스(20) 간의 갭은 비교적 작게 될 것이다. 그러나, 쉴드(44)와 프루프 매스(20) 간의 갭이, 쉴드(44)와 프루프 매스(20) 간의 컨택트 포인트가 고정 플레이트(36)로부터 더 멀어지고 프루프 매스 외부 부분에 더 가까워 짐에 따라 증가할 수 있고, 여전히 프루프 매스(20)가 가속화 중에 고정 플레이트(36)와 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 전체 트레블 스톱 어셈블리가, 액티브 커패시터 영역에 대한 충돌 관련 손상을 방지함으로써, 가속도계의 기능적 수명을 보존하도록 구성된다.
이전의 상세한 설명에서 적어도 하나의 예시적인 실시예를 제시하였지만, 광범위한 변형이 존재한다는 것을 이해해야 한다. 또한, 예시적인 실시예 또는 예시적인 실시예들은 단지 예일 뿐, 본 발명의 범주, 적용성 또는 구성을 어떠한 방식으로든 제한하고자 하는 것은 아니다. 오히려, 전술한 상세한 설명은 예시적인 실시예 또는 예시적인 실시예들을 구현하기 위한 편리한 로드맵을 당업자에게 제공할 것이다. 다양한 변화들이, 첨부된 특허청구범위 및 그 합법적인 등가물에 개시된 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소들의 기능 및 구성에 있어서 다양한 변화가 있을 수 있다는 것을 이해해야 한다.

Claims (19)

  1. 표면을 갖는 기판;
    상기 기판 표면 상에 고정 실장된 한 쌍의 도전성 플레이트;
    상기 기판 표면에 결합되고, 상기 도전성 플레이트 위에 매달려 있는 구조물 -상기 구조물은 각각의 상기 도전성 플레이트 위에 각각 배치되며, 상기 기판에 대하여 법선 방향으로 가속화하는 동안 상기 구조물이 회전하는 굴곡축(flexure axis)에 의해 분리되는 서로 다른 매스의 제1 및 제2 영역을 가짐-; 및
    상기 기판 표면 상에 실장되며, 상기 제1 및 제2 도전성 플레이트 중 어느 하나로부터 떨어져 배치되어, 상기 구조물의 회전을 제한함으로써, 상기 구조물이 상기 도전성 플레이트들 중 하나와 접촉하는 것을 방지하는 적어도 하나의 보호 쉴드
    를 포함하는 가속도계.
  2. 제1항에 있어서, 한 쌍의 상기 보호 쉴드가 상기 기판 표면 상에 실장되며, 상기 쌍 중에서 제1 보호 쉴드는 상기 구조물의 제1 영역에 대향하여 배치되고, 상기 쌍 중에서 제2 보호 쉴드는 상기 구조물의 제2 영역에 대향하여 배치되는 가속도계.
  3. 제1항에 있어서, 상기 구조물은 상기 보호 쉴드를 향해 대향하고, 돌출된 적 어도 하나의 스톱을 더 포함하는 가속도계.
  4. 제2항에 있어서, 상기 구조물은 상기 제1 보호 쉴드를 향해 대향하고, 돌출된 제1 스톱과, 상기 제2 보호 쉴드를 향해 대향하고, 돌출된 제2 스톱을 더 포함하는 가속도계.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보호 쉴드와 상기 한 쌍의 도전성 플레이트는 동일한 재료로 형성되는 가속도계.
  6. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보호 쉴드와 상기 한 쌍의 도전성 플레이트는 상기 기판 표면 상에 직접 형성되는 가속도계.
  7. 표면을 갖는 기판;
    상기 기판 표면 상에 고정 실장된 한 쌍의 도전성 플레이트; 및
    상기 기판 표면에 결합되고, 상기 도전성 플레이트 위에 매달려 있는 구조물
    을 포함하며, 상기 구조물은,
    각각의 상기 도전성 플레이트 위에 배치되며, 상기 기판에 대하여 법선인 방향으로 가속화하는 동안 상기 구조물이 회전하는 굴곡축에 의해 분리되는 서로 다른 토탈 모먼트의 제1 및 제2 영역 -각각의 상기 제1 및 제2 영역은 실질적으로 평탄한 외부면과 그 위에 제1 골(corrugation)이 형성되어 있는 내부면을 가짐-을 포 함하고,
    이에 의해, 각각의 상기 제1 및 제2 영역에 대하여, 상기 제1 골과 대향하는 상기 도전성 플레이트 사이에 내부 갭이 존재하고, 상기 실질적으로 평탄한 외부면과 대향하는 상기 도전성 플레이트 간에 외부 갭이 존재하며, 상기 외부 갭은 상기 내부 갭보다 큰 가속도계.
  8. 제7항에 있어서, 상기 구조물의 제1 및 제2 구조물 영역 각각은 또한 상기 제1 골과 상기 외부면 사이에 형성된 적어도 하나의 추가의 골을 더 포함하고, 이에 의해 각각의 추가의 골과 대향하는 상기 도전성 플레이트 사이에는, 중간 갭이 존재하고, 각 중간 갭은 상기 내부 갭보다 크고 상기 외부 갭보다는 작은 가속도계.
  9. 제8항에 있어서, 상기 내부 갭으로부터 상기 외부 갭으로, 각 연속적인 중간 갭의 사이즈가 증가하는 가속도계.
  10. 제7항에 있어서, 상기 구조물은 그 위에 도전성 플레이트가 형성되어 있지 않은 기판 표면 영역을 돌출하는 적어도 하나의 스톱을 더 포함하는 가속도계.
  11. 제7항에 있어서, 상기 구조물은 그 위에 도전성 플레이트가 형성되어 있는 각각의 기판 표면을 향하여 돌출하는 제1 및 제2 스톱을 더 포함하는 가속도계.
  12. 표면을 갖는 기판;
    상기 기판 표면 상에 고정 실장된 한 쌍의 도전성 플레이트;
    상기 기판 표면에 결합되고, 상기 도전성 플레이트 위에 매달려 있는 구조물; 및
    상기 기판 표면 상에 실장되며, 상기 제1 및 제2 도전성 플레이트 중 어느 하나와 떨어져 배치되어, 상기 구조물의 회전을 제한함으로써, 상기 구조물이 상기 도전성 플레이트들 중 하나와 접촉하는 것을 방지하는 적어도 하나의 보호 쉴드를 포함하며,
    상기 구조물은, 각각의 상기 도전성 플레이트 위에 배치되며, 상기 기판에 대하여 법선인 방향으로 가속화하는 동안 상기 구조물이 회전하는 굴곡축에 의해 분리되는 서로 다른 토탈 모먼트의 제1 및 제2 영역 -각각의 상기 제1 및 제2 영역은 실질적으로 평탄한 외부면과 그 위에 제1 골(corrugation)이 형성되어 있는 내부면을 가짐-을 포함하고,
    이에 의해, 각각의 상기 제1 및 제2 영역에 대하여, 상기 제1 골과 대향하는 상기 도전성 플레이트 사이에 내부 갭이 존재하고, 상기 실질적으로 평탄한 외부면과 대향하는 상기 도전성 플레이트 간에 외부 갭이 존재하며, 상기 외부 갭은 상기 내부 갭보다 큰 가속도계.
  13. 제12항에 있어서, 한 쌍의 보호 쉴드가 상기 기판 표면 상에 실장되며, 상기 쌍 중에서 제1 보호 쉴드는 상기 구조물의 제1 영역에 대향하여 배치되고, 상기 쌍 중에서 상기 제2 보호 쉴드는 상기 구조물 제2 영역에 대향하여 배치되는 가속도계.
  14. 제12항에 있어서, 상기 구조물은 상기 보호 쉴드에 대향하고,상기 보호 쉴드를 향하여 돌출되는 적어도 하나의 스톱을 더 포함하는 가속도계.
  15. 제12항에 있어서, 상기 구조물은 상기 제1 보호 쉴드에 대향하고, 상기 보호 쉴드를 향하여 돌출하는 제1 스톱과, 상기 제2 보호 쉴드에 대향하고, 상기 보호 쉴드를 향하여 돌출하는 제2 스톱을 더 포함하는 가속도계.
  16. 제12항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보호 쉴드와 상기 도전성 플레이트 쌍은 동일한 재료로 형성되는 가속도계.
  17. 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보호 쉴드와 상기 도전성 플레이트 쌍은 상기 기판 표면 위에 직접 형성되는 가속도계.
  18. 제8항에 있어서, 상기 구조물의 제1 및 제2 영역 각각은, 상기 제1 골과 상기 외부면 사이에 형성되는 적어도 하나의 추가의 골을 더 포함하여, 각각의 추가의 골과 대향하는 상기 도전성 플레이트 사이에, 중간 갭이 존재하고, 각 중간갭은 상기 내부 갭보다는 크고 상기 외부 갭보다는 작은 가속도계.
  19. 제8항에 있어서, 상기 내부 갭으로부터 상기 외부 갭으로, 각각의 연속하는 중간 갭의 사이즈가 증가하는 가속도계.
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