Claims (3)
อุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งที่ประกอบด้วย - แผ่นฐาน (3) ที่ประกอบด้วยผิวหน้าที่หนึ่งและสอง โดยแผ่นฐาน (3) ดังกล่าวทำมา จากวัสดุที่เป็นฉนวน - มวลลอย (1) ที่ถูกสร้างอยู่บนผิวหน้าที่หนึ่งของแผ่นฐาน (3) ดังกล่าวโดยมีช่องว่าง อากาศ (7) ซึ่งมีแขนยึด (2) เป็นตัวเชื่อมอย่างน้อยหนึ่งจุด - ชั้นฉนวนชนิดฟิล์มบาง (4) ที่ถูกสร้างอยู่บนมวลลอย (1) ดังกล่าว - ชั้นฟิล์มบางของตัวต้านทานเพียโซ (piezoresistor) (5) ที่ถูกสร้างบนแขนยึด (2) ดัง กล่าวทุกแขน โดยชั้นฟิล์มบางของตัวต้านทางเพียโซ (piezoresistor) (5) ดังกล่าว มีความต้านทานไฟฟ้าเปลี่ยนไปเมื่อมีแรงของการสัมผัสที่ต้องการจะตรวจวัดเข้ามา กระทำ - ขั้วไฟฟ้า (6) อย่างน้อยสองขั้วสำหรับตัวต้านทานเพียโซ (piezoresistor) (5) ดัง กล่าว แต่ละตัว ที่สร้างอยู่บนชั้นตัวต้านทานเพียโซ (piezoresistor) (5) เพื่อทำหน้า ที่เป็นขั้วเอาต์พุตของอุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งดังกล่าว ดังกล่าวและ - โครงสร้างปกป้อง (8) ที่ยึดติดอยู่บนแผ่นฐาน (3) ดังกล่าว ล้อมรอบโครงสร้างมวล ลอยและอื่นๆ ทั้งหมด โดยที่อุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งดังกล่าว มีลักษณะเฉพาะคือ แผ่นฐาน (3) ดังกล่าวมีคุณ สมบัติเป็นวัสดุฉนวนที่ทนความร้อนได้อย่างน้อย 250 องศาเซลเซียส และมีชั้นฟิล์มบางของตัวต้าน ทานเพียโซ (piezoresistor) (5) ที่เป็นวัสดุอินเดียมทินออกไซด์ (indium tin oxide) (lTO) สร้างขึ้น จากกระบวนการ ion-assisted electron beam evaporation และมีลักษณะเฉพาะของโครงสร้าปก ป้อง (8) ที่ทำจากวัสดุยางประเภทซิลิโคน เช่น polydimethysiloxane (PDMS) ที่จะถูกสร้างด้วยวิธี การ plastic molding และ plasma bonding ลงบนซับสเตรตที่เป็นแก้ว และโครงสร้างมวลลอย (1) ดัง กล่าวมีลักษณะเป็นฟิล์มเรียบที่มีความหนาพิเศษตรงกลาง ซึ่งถูกสร้างด้วยกระบวนการเคลือบด้วย ไฟฟ้า (electroplating๗ และมีชั้นของฉนวนไฟฟ้า (4) ดังกล่าวเคลือบทับ 2. อุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งดังกล่าวในข้อถือสิทธิที่ 1 ที่ซึ่งแผ่นฐาน (3) ดังกล่าว ทำจาก แก้ว 3. อุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งดังกล่าวในข้อถือสิทธิที่ 1 ที่ซึ่งแผ่นฐาน (3) ดังกล่าวทำจากซิลิ กา 4. อุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งดังกล่าวในข้อถือสิทธิที่ 2-3 ข้อใดข้อหนึ่ง ที่ซึ่งแผ่นฐาน (3) ดังกล่าวมีขนาดกว้างและยาวอยู่ระหว่าง 1-100 มิลลิเมตรและมีความหนาระหว่าง 0.5-2 มิลลิเมตร 5. อุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งดังกล่าวในข้อถือสิทธิที่ 1 ที่ซึ่งมวลลอย (1) ดังกล่าวทำจาก โลหะทองแดงและมีความหนาในช่วง 1-50 ไมโครเมตร 6. อุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งดังกล่าวในข้อถือสิทธิที่ 1 ที่ซึ่งมวลลอย (1) ดังกล่าวทำจาก โลหะนิเกิ้ลและมีความหนาในช่วง 1-50 ไมโครเมตร 7. อุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งดังกล่าวในข้อถือสิทธิที่ 1 ที่ซึ่งชั้นฉนวนชนิดฟิล์มบาง (4) ดัง กล่าว ทำจาก อลูมิน่า 8. อุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งดังกล่าวในข้อถือสิทธิที่ 1 ที่ซึ่งชั้นฉนวนชนิดฟิล์มบาง (4) ดัง กล่าว ทำจากซิลิกอนไนไตรด์ 9. อุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งดังกล่าวในข้อถือสิทธิที่ 1 ที่ซึ่ง ชั้นฉนวนชนิดฟิล์มบาง (4) ดัง กล่าว ทำจากซิลิกอนไดออกไซด์ 1 0. อุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งดังกล่าวในข้อถือสิทธิที่ 8-10 ข้อใดข้อหนึ่ง ที่ซึ่ง ชั้นฉนวน ชนิดฟิล์มบาง (4) ดังกล่าว มีความหนาระหว่าง 300-2000 นาโนเมตร 1 1. อุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งดังกล่าวในข้อถือสิทธิที่ 1 ที่ซึ่งชั้นของวัสดุประเภทรีซิสทีฟ เพียโซ (piezoresistive) (5) คืออินเดียมทินออกไซด์ (lndium Tin Oxide) (lTO) เคลือบอยู่ใน บริเวณแขนยึดทุกแขน 1 2. อุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งดังกล่าวในข้อถือสิทธิที่ 1 ที่ซึ่งขั้วไฟฟ้าของฟิล์มบางของตัว ต้านทานเพียโซ (piezoresistive) (5) ดังกล่าวมีลวดลายแบบขดลวดตัวยู 1 3. อุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งดังกล่าวในข้อถือสิทธิที่ 12 ที่ซึ่งขั้วไฟฟ้าของฟิล์มบางของ โลหะ (6) ดังกล่าว ประกอบรวมด้วยชั้นโครเมี่ยมในชั้นแรกที่มีความหนาระหว่าง 20-40 นา โนเมตรและชั้นทองแดงที่มีความหนาระหว่าง 500-1000 นาโนเมตรในชั้นถัดไป 1 4. อุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งดังกล่าวในข้อถือสิทธิที่ 1 มีโครงสร้างปกป้อง (8) ที่เป็นแผ่น ยางประเภทซิลิโคน ได้แก่ polydimethysiloxane (PDMS) ที่ยึดติดอยู่บนแผ่นฐาน (3) ล้อม รอบโครงสร้างมวลลอยและอื่นๆ ทั้งหมดดังกล่าว 1 5. กระบวนการผลิตอุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งประกอบด้วย - การจัดให้มีแผ่นฐาน (3) ที่ประกอบด้วยผิวหน้าที่หนึ่งและสอง - การจัดให้มีมวลลอย (1) ที่ถูกสร้างจากโลหะและมีส่วนหนึ่งลอยอยู่เหนือผิวหน้าที่ หนึ่งของแผ่นฐาน (3) ดังกล่าว โดยมีช่องว่าง (7) อยู่ระหว่างนั้น โดยที่มวลลอย (1) ดังกล่าวยังประกอบด้วยแถบยึด (2) อย่างน้อยสองจุดเพื่อการยึดมวลลอย (1) ดัง กล่าวให้ติดกับแผ่นฐาน (3) ดังกล่าว - การจัดให้มีชั้นฉนวนชนิดฟิล์มบาง (4) ที่ถูกสร้างอยู่บนมวลลอย (1) ดังกล่าว เพื่อ เป็นฉนวนไฟฟ้า - การจัดให้มีชั้นฟิล์มบางของเพียโซซิสเตอร์ (piezoresistor) (5) ที่ถูกสร้างบนแขน ยึด (2) ดังกล่าวทุกแขน - การจัดให้มีขั้วไฟฟ้า (6) อย่างน้อยสองขั้วสำหรับเพียโซรีซิสเตอร์ (piezoresistor) (5) แต่ละตัว ที่สร้างอยู่บนชั้นเพียโซรีซิสเตอร์ (piezoresistor) (5) ดังกล่าวเพื่อทำ หน้าที่เป็นขั้วเอาต์พุตของอุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งดังกล่าว และ - การจัดให้มีโครงสร้างปกป้อง (8) ที่ยึดติดอยู่บนแผ่นฐาน (3) ดังกล่าว ล้อมรอบ โครงสร้างมวลลอยและอื่นๆ ทั้งหมดดังกล่าวไว้ โดยที่กระบวนการผลิตอุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งดังกล่าว มีลักษณะเฉพาะคือ ในขั้นตอน การจัดให้มีมวลลอย (1) ดังกล่าว ประกอบด้วยขั้นตอนของ - การเคลือบชั้นฟิล์มบางของโลหะเพื่อเป็นฐานของแถบยึด (2) บนแผ่นฐาน (3) ด้วย กระบวนการ evaporation หรือ sputtering ร่วมกับการสร้างลวดลายด้วยกระบวน การถ่ายแบบด้วยแสง (photolithography) - การสร้างชั้นของโฟโตรีซิส (photoresist) (9) โดยกระบวนการถ่ายแบบด้วยแสง (photolithography) เป็นช่องเปิดอย่างน้อยสองช่องสำหรับการสร้างแถบยึด (2) ดัง กล่าว - การสร้างแขนยึด (2) ในช่องเปิดดังกล่าวของชั้นโฟโตรีซิส (photoresist) (9) ดัง กล่าว ด้วยกระบวนการ electroplating โดยที่แถบยึด (2) ดังกล่าวจะเป็นโลหะชนิด เดียวกับฟิล์มบางของโลหะที่เป็นฐานของแถบยึด (2) ดังกล่าว และ - การสร้างมวลลอย (1) ดังกล่าวให้มีความหนาและโครงสร้างแบบหนาตรงกลางด้วย กระบวนการ electroplating ซึ่งจะเชื่อมต่อทางโครงสร้างแขนยึด (2) อย่างน้อยหนึ่ง ชิ้น - การกำจัดชั้นโฟโตรีซิส (photoresist) (9) ดังกล่าวออกไป เพื่อทำให้เกิดช่องว่าง (7) ดังกล่าวระหว่างมวลลอย (1) ดังกล่าวกับชั้นฐาน (3) ดังกล่าว และ - การสร้างโครงสร้างปกป้อง (8) ด้วยวิธีการ plastic molding โดยมีการสร้างแม่พิมพ์ เป็นชั้นสี่เหลี่ยมที่มีขนาดที่เหมาะสมบนฐานแผ่นเรียบ แล้วจึงทำการหล่อ (casting) ของยางเหลวของ PDMS ลงบนแม่พิมพ์ (mold) อย่างง่ายนี้ ซึ่งจะมีการอบที่อุณหภูมิ ประมาณ 80 ํC เป็นเวลา 2 ชั่วโมงเพื่อให้ PDMS แห้งสนิทแล้วจึงลอก PDMS ออกจากแม่พิมพ์ - การทำให้โครงสร้างปกป้อง (8) ยึดติดกับแผ่นฐาน (3) ด้วยกระบวนการ plasma bonding 1 6. กระบวนการผลิตอุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งในข้อถือสิทธิที่ 15 ที่ซึ่งชั้นฟิล์มโลหะบาง ของมวลลอย (1) ดังกล่าวมีความหนาเริ่มต้นอยู่ระหว่าง 100-200 นาโนเมตร 1 7. กระบวนการผลิตอุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งในข้อถือสิทธิที่ 15 โดยที่ขั้นตอนของการ สร้างชั้นฉนวนชนิดฟิล์มบาง (4) ดังกล่าวกระทำด้วยกระบวนการ evaporation 1 8. กระบวนการผลิตอุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งในข้อถือสิทธิที่ 15 โดยที่ขั้นตอนของการสร้าง ชั้นฉนวนชนิดฟิล์มบาง (4) ดังกล่าวกระทำด้วยกระบวนการ sputtering 1 9. กระบวนการผลิตอุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งในข้อถือสิทธิที่ 15 โดยที่ขั้นตอนมีการสร้าง ชั้นฟิล์มบางของเพียโซรีซิสเตอร์ (piezoresistor) (5) ดังกล่าวกระทำด้วยกระบวนการ ion- assisted electron beam evaporation 2 0. กระบวนการผลิตอุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งในข้อถือสิทธิที่ 15 โดยที่ขั้นตอนการสร้างขั้ว ไฟฟ้า (6) ของฟิล์มบางของเพียโซรีซิสเตอร์ (piezoresistor) (5) อย่างน้อยสองขั้ว บนชั้น ฟิล์มบางของเพียโซรีซิสเตอร์ (piezoresistor) (5) ดังกล่าวด้วยโลหะกระทำด้วยกระบวน การ evaporation 2 An acceleration sensor device comprising: - a base plate (3) consisting of a first and second surface, wherein said base plate (3) is made of an insulating material; - a floating mass (1) formed on one surface of said base plate (3) with an air gap (7) to which at least one mounting arm (2) is connected; - a thin film insulating layer (4) formed on said floating mass (1); - a thin film piezoresistor layer (5) formed on each of said mounting arms (2), such that the electrical resistance of the thin film piezoresistor layer (5) changes when a contact force to be measured is applied; - at least two electrodes (6) for each said piezoresistor (5) formed on the piezoresistor layer. (piezoresistor) (5) to act as the output terminal of said acceleration sensor device, and - a protective structure (8) mounted on a base plate (3) surrounding the floating mass structure and all others, wherein said acceleration sensor device has the characteristics of said base plate (3) having the properties of an insulating material that can withstand a heat of at least 250 °C and having a thin film layer of piezoresistor (5) which is indium tin oxide (lTO) material fabricated by ion-assisted electron beam evaporation process and having the characteristics of a protective structure (8) made of a silicone rubber material such as polydimethysiloxane (PDMS) to be fabricated by plastic molding and plasma bonding on a glass substrate, and said floating mass structure (1) having the characteristics of a smooth film with an extra thick center fabricated by electroplating process and having the said insulating layer (4) coated on top. 2. The acceleration sensor device of claim 1, wherein said base plate (3) is made of glass. 3. The acceleration sensor device of claim 1, wherein said base plate (3) is made of silica. 4. The acceleration sensor device of any one of claims 2-3, wherein said base plate (3) has a width and length between 1 and 100 millimeters and a thickness between 0.5 and 2 millimeters. 5. The acceleration sensor device of claim 1, wherein said floating mass (1) is made of copper metal and has a thickness in the range of 1 and 50 micrometers. 6. The acceleration sensor device of claim 1, wherein said floating mass (1) is made of Nickel metal and having a thickness in the range of 1-50 micrometers. 7. The acceleration sensor device in claim 1, wherein said thin film insulating layer (4) is made of alumina. 8. The acceleration sensor device in claim 1, wherein said thin film insulating layer (4) is made of silicon nitride. 9. The acceleration sensor device of claim 1, wherein said thin film insulating layer (4) is made of silicon dioxide. 1 0. The acceleration sensor device of any one of claims 8-10, wherein said thin film insulating layer (4) has a thickness of 300-2000 nm. 1 1. The acceleration sensor device of claim 1, wherein a layer of piezoresistive material (5), namely lndium tin oxide (lTO), is coated on each arm. 1 2. The acceleration sensor device of claim 1, wherein said thin film insulating layer (4) is made of silicon dioxide. (piezoresistive) (5) said having a U-shaped coil pattern 1 3. The acceleration sensor device according to claim 12, wherein said thin metal film electrodes (6) comprise a first chromium layer having a thickness of 20-40 nanometers and a subsequent copper layer having a thickness of 500-1000 nanometers 1 4. The acceleration sensor device according to claim 1 has a protective structure (8) consisting of a sheet of silicone rubber, namely polydimethysiloxane (PDMS), attached to a base plate (3), surrounding a floating mass structure, and all the other things said 1 5. The manufacturing process for the acceleration sensor device comprises: - providing a base plate (3) comprising a first and second face; - providing a floating mass (1) made of metal and partly floating above the surface; one of said base plates (3), having a space (7) in between, wherein said floating mass (1) further comprises at least two fastening strips (2) for fixing said floating mass (1) to said base plate (3); - providing a thin film insulating layer (4) formed on said floating mass (1) for electrical insulation; - providing a thin film layer of piezoresistor (5) formed on each of said mounting arms (2); - providing at least two terminals (6) for each piezoresistor (5) formed on said piezoresistor (5) to serve as the output terminals of said acceleration sensor device; and - providing a protective structure (8) fixed on said base plate (3) surrounding said floating mass structure, etc., wherein the manufacturing process of said acceleration sensor device It is characterized by the process of providing the said flotation mass (1) comprising the steps of - depositing a thin metal film as a base for the said retaining strip (2) on the base plate (3) by evaporation or sputtering process in combination with patterning by photolithography process; - creating a photoresist layer (9) by photolithography process with at least two openings for the formation of said retaining strip (2); - creating a retaining arm (2) in the said openings of the said photoresist layer (9) by electroplating process, where the said retaining strip (2) is of the same metal as the metal thin film as the base of said retaining strip (2); and - creating a flotation mass (1) with a thickness and a thick structure in the center by electroplating process, which will be connected through at least one retaining arm (2) structure; - removing the said photoresist layer (9). to create the said gap (7) between said floating mass (1) and said base layer (3), and - creating a protective structure (8) by means of plastic molding, whereby a suitable sized rectangular mold is made on a flat base plate, and then the PDMS liquid rubber is casted onto this simple mold, which is baked at a temperature of approximately 80 °C for 2 hours to allow the PDMS to dry completely, and then the PDMS is peeled off from the mold; - bonding the protective structure (8) to the base plate (3) by a plasma bonding process. 1 6. The manufacturing process for the acceleration sensor device of claim 15, wherein the thin metal film layer of said floating mass (1) has an initial thickness of 100-200 nm. 1 7. The manufacturing process for the acceleration sensor device of claim 15, wherein the step of creating said thin film insulating layer (4) is performed by an evaporation process. 1 8. The process of manufacturing the acceleration sensor device of claim 15, wherein the step of fabricating said thin film insulating layer (4) is performed by the sputtering process 1. 9. The process of manufacturing the acceleration sensor device of claim 15, wherein the step of fabricating said thin film of piezoresistor (5) is performed by the ion-assisted electron beam evaporation process 2. 0. The process of manufacturing the acceleration sensor device of claim 15, wherein the step of fabricating at least two electrodes (6) of said thin film of piezoresistor (5) on said thin film of piezoresistor (5) with metal is performed by the evaporation process 2.
1. กระบวนการผลิตอุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งในข้อถือสิทธิที่ 15 โดยที่ขั้นตอนการสร้างขั้ว ไฟฟ้า (6) ของฟิล์มบางของเพียโซรีซิสเตอร์ (piezoresistor) (5) อย่างน้อยสองขั้ว บนชั้น ฟิล์มบางของเพียโซรีซิสเตอร์ (piezoresistor) (5) ดังกล่าวด้วยโลหะกระทำด้วยกระบวน การ sputtering 21. The process of manufacturing the acceleration sensor device of claim 15, wherein the step of forming at least two electrodes (6) of a thin film of piezoresistor (5) on said thin film of piezoresistor (5) with metal is performed by a sputtering process 2.
2. กระบวนการผลิตอุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งในข้อถือสิทธิที่ 15 โดยที่ขั้นตอนการสร้าง โครงสร้างปกป้อง (8) ดังกล่าวกระทำด้วยกระบวนการ plastic molding 22. The process for manufacturing the acceleration sensor device of claim 15, wherein the process for fabricating said protective structure (8) is performed by the plastic molding process 2.
3. กระบวนการผลิตอุปกรณ์เซนเซอร์วัดความเร่งในข้อถือสิทธิที่ 15 โดยที่ขั้นตอนการยึดโครง สร้างปกป้อง (8) ดังกล่าวบนแผ่นฐาน (3) กระทำด้วยกระบวนการ plasma bonding3. The process for manufacturing the acceleration sensor device of claim 15, wherein the step of securing said protective structure (8) to the base plate (3) is performed by a plasma bonding process.