TW200907345A - Motion sensor, accelerometer, inclination sensor, pressure sensor, and tactile controller - Google Patents
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Description
200907345 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上係關於一種可用以偵測諸如加速度、傾斜 及角速度之物理量的移動感測器，一種使用該移動感測器 之加速度計，一種使用該移動感測器之傾斜感測器，一種 使用β亥移動感測器之壓力感測器及一種使用該移動感測器 的觸覺控制器。 主張於2007年1月24曰申請之曰本專利申請案第2〇〇7_ 14334號之優先權，該專利申請案之内容以引用方式併入 本文中。 【先前技術】 以下將在本申請案中引用或識別之所有專利、專利申請 案、專利公開案、科技論文及類似物之全文將以引用方式 被併入，以便更全面描述本發明所屬之技術的狀態。 移動感測器可用以偵測諸如加速度、傾斜及角速度之物 理量。移動感測器可用來偵測諸如汽車之車輛的碰撞或撞 擊，偵測HDD落下且實現遊戲機。典型類型的移動感測器 可包括（但不限於）壓阻移動感測器、電容性移動感測器及 壓電移動感測器。壓阻移動感測器及電容性移動感測器已 商業化為使用MEMS技術的小型感測器。 一般而言，壓阻移動感測器經設計以感測表示加速度之 量值之電阻之變化的量值。壓阻移動感測器亦經設計以將 電阻轉換為電壓且自表示加速度之量值之感測到之電阻的 變化之量值產生輸出信號。壓阻移動感測器需要用於將電 124463.doc 200907345 阻轉換為電壓的電路。 :般而^ ’ f純移動m經設計㈣測表示加速度 :置值之靜電電容之變化的量值。電容性移動感測器亦經 设計以將靜電電容轉換為 电变1自表不加速度之量值之感 測到之靜電電容的變化 文1里值產生輸出信號。電容性移動 感測器亦需要用於將靜電電容轉換為電壓的電路。 壓電移動感測器經設計以感測加速度量值且產生表示經 Ο
感測之加速度量值的電壓。壓電移動感測器不需要任何電 壓轉換電路。 日本未審查專利中請案（首次公開）第8-1 66243號揭示作 為壓電角速度感測器之兩軸角速度感測器。該兩軸角速度 感測。=具有作為杯之金屬板及具有複數個電極圖案之壓 電陶究。陶究藉由黏著劑黏著至作為桿之金屬板。壓 電陶瓷使桿振盪且偵測科氏力（c〇ri〇Hs f〇rce)。 曰本未審查專利申請案（首次公開）第8_2〇1〇67揭示另一 壓電角速度感測器。重物附著至桿之中心以改良敏感性。 曰本專利第3585980號揭示作為壓電角速度感測器之三 軸角速度感測器，其經设計以允許重物展示旋轉移動從而 在三個軸上感測角速度。 曰本未審查專利申請案（首次公開）第2001_124562揭示又 塵電角速度感測器。壓電薄膜不僅用作為麼電感測器而 且還用作為桿。在壓電薄膜上方及下方提供重物以改良感 測器之信雜比。 上述感測器具有由陶瓷製成之壓電薄膜。向陶瓷壓電薄 124463.doc 200907345 膜施加機械衝擊可使陶竞壓電薄膜變形，使得陶究壓電薄 膜斷裂或破裂。陶竟壓電薄膜之敏感性與需要之敏感性相 比為相對較低的。實際上難以微處理壓電陶瓷。亦難以改 良壓電㈣之對準精度。另夕卜，難以改良組裝屢電移動感 測器之精度。 由於以上内容’熟習此項技術者將自本揭示案顯而易 見，存在對於改良之移動感測器、使用該移動感測器之加 速度計、使用移動感測器之傾斜感測器、使用移動感測器 的壓力感測器及使用移動感測器之觸覺控制器的需要。本 發明解決此項技術中之此需要以及其他需要丨自本揭示 案對於熟習此項技術者將變得顯而易見。 【發明内容】 因此，提供一種移動感測器為本發明之主要目標。 提供一種加速度計為本發明之另一目標。 提供一種傾斜感測器為本發明之又一目標。 提供一種壓力感測器為本發明之再一目標。 提供一種觸覺控制器為本發明之又一目標。 根據本發明之第一態樣，移動感測器可包括（但不限於） 一基板、一桿、一重物、一壓電薄膜及一第一電極。該桿 藉由該基板支撐。桿為彈性可變形的。該重物附著至桿。 該麼電薄膜遵循且沿桿之至少一部分延伸。該麼電薄膜可 包括（但不限於）有機壓電薄膜。該第一電極配置於該壓電 薄膜上。 將有機材料用於壓電薄膜可改良移動感測器之抗衝擊 124463.doc 200907345 性。 在某些狀況下，移動感測器可進一步包括桿上方一么 緣薄膜及絕緣溥膜上方的一第二電極。第二電極藉由絕緣 薄膜與桿電性分離。第二電極在壓電薄膜下方延伸。壓電 薄膜介在於第一電極與第二電極之間。 在其他狀況下，桿可由導電材料製成，使得桿充當第二 電極，其中壓電薄膜介在於第一電極與第二電極之間。 在典型狀況下’有機壓電薄膜可包括聚脲。壓電薄膜可 藉由為乾式處理之氣相沈積聚合處理來形成。此處理可使 得易於減小壓電薄膜之厚度。此處理亦可使得易於控制壓 電薄膜之厚度。此處理亦可使得易於定義壓電薄臈之形狀 或圖案。此處理可允許製造實質上與壓阻移動感測器或電 容性移動感測器之大小相同的壓電移動感測器。 在某些狀況下，桿可在其一側處藉由基板支撐以便允許 移動感測器充當單軸加速度計。 在其他狀況下，桿可在其兩側處藉由基板支撐以便允許 移動感測器充當三軸加速度計。 在桿在兩側處被支撐之狀況下，重物可附著至桿之中心 區。第一電極可包括圍繞重物配置之複數個電極圖案。 根據本發明之第二態樣，加速度計可包括（但不限於）一 移動感測器及一輸出偵測單元。該移動感測器可包括（但 不限於）一基板、一桿、一重物、一壓電薄膜及一第—電 極°該桿在其兩側處藉由該基板支撐。桿為彈性可變形 的。該重物附著至桿之中心區。該壓電薄膜遵循且沿桿之 124463.doc 200907345 至少一部分延伸。壓電薄 膜。兮楚_ 、匕括或可包含一有機壓電薄 媒该第一電極配置於麼電薄膜上。第 白本m AA Xt 電極可包括或可 已3圍繞重物配置之複數 接至電極圖案中之至小雨“圖案該輪出制單元連 宰中之至/丨、兩去 v 。輸出偵測單元偵測自電極圖 案中之”兩者的輸出。輸出 m^7t > j匕括一加速度偵 早凡田加速度施加至重物時 電極圖幸中夕S 4、二心 疋沒谓測早兀基於在 士' '兩者處顯現的輸出而偵測加速度。 根據本發明之第三態樣，傾 一蒋動咸.目,卜 計m可包括(但不限於） 移動感心、一激勵電壓施加單元及一輪出伯測單元。 该移動感測器可包括(但不限於)-基板、一桿'、」重物、 一壓電薄膜及一第一雷 ^ . θ ^ ^ 撐。3亥杯在其兩側處藉由該基板支 ::干為彈性可變形的。該重物附著至桿之 電薄膜遵循且沿該桿之至少一邛八证柚^ 刀延伸。壓電薄膜可包括 …有機壓電薄膜。該第-電極配置於壓電薄膜 上。第一電極可包括或可包含圍繞 、 圖案”亥激勵電壓施加單元連接至電極圖案中之至少兩 mr:單元對電極圖案中之至少兩者施加激勵 〜偵測早7L連接至其他電極圖案。輪出谓測單元 偵測自其他電極圖案的輸出。輸出偵測單元可包括或可包 =傾斜偵測單元，其基於譜振頻率之改變而偵測傾斜感 測器的傾斜角。重物之傾斜引起諸振頻率之改變。〜 一根據本發明之第四態樣’壓力感測器可包括(但不限於） :移動感測器、一激勵電壓施加單元及一輸出偵測單元。 該移動感測器可包括(但不限於)一基板、一桿、—重物、 124463.doc •10- 200907345 -壓電薄膜及一第一電極。該桿在其兩側處藉 撐。桿為彈性可變形的。該重 〇 雪-¾暄、宣μ 〇 有主杯之中心區。該壓 …ί:沿該桿之至少一部分延伸。塵電薄膜可包括 上Γ;Γ壓電薄膜。該第一電極配置於壓電薄膜 圖荦” Γ包括或可包含圍繞重物配置之複數個電極 …激勵電塵施加單元連接至電極圖案中之至少兩 者。激勵電壓施加單元對電極圖案中之至 電壓。輸出偵測單元連 纟施加激勵 心丨白m /、他1極圖案。輪出偵測單元 電極圖案的輸出，㈣測單元可包括或可包 二=，其基於譜振頻率之改變而偵測施加至 础振頻車K外部㈣。藉由對重物施加外部麼力而引起 β白振頻率之改變。 根據本發明之第五態樣， -觸覺㈣, ㈣控制器可包括（但不限於） -觸覺控制單元。”…、， 一輸出摘測單元及 板、一 r :二 可包括(但不限於)-基 : 一壓電薄膜及-第-電極。該桿在苴 兩側處藉由該基板支撐 ，、 至桿之φ、「 卜㈣性可變形的。該重物附著 袖1 該麼電薄膜遵循且沿該桿之至少-部分延 壓電薄獏可包括或可包含一— 極配置於麼電薄膜上。第二冑機屋電缚膜。該第-電 g&f^ 、第一電極可包括或可包含圍繞重物 配置之複數個電極圖案。 圖宰中之至小U 、〃激勵電屢施加單元連接至電極 国呆甲之至少兩者。激- 少兩者施加激勵電屢。輸出:加早7L對電極謝之至 案。輸出伯測單元㈣自；Λ 連接至其他電極圖 、^自其他電極圖案的輸出。觸覺控制 124463.doc 200907345 早兀•連接於激勵電壓施加單元與輸出偵測單元之間。觸覺 控制單元基於在碰觸重物時引起之諧振頻率之改變而控制 激勵電壓。 本發明之此等及其他目標、特徵、態樣及優點將自結合 說明本發明之實施狀隨附圖式進行的以下詳細描述對於 熟習此項技術者變得顯而易見。 【實施方式】 現參考形成本原創揭示内容之部分的隨附圖式。 現將參看圖式描述本發明之所選擇實施例。熟f此項技 術者根據本揭示案將顯而易1，僅為了說明且並非為了限 制如藉由隨附申請專利範圍及其等效物定義之本發明而提 供本發明之實施例的以下描述。 第一實施例： [移動感測器之結構] 圖1為說明根據本發明之第一實施例之移動感測器的示 思！·生透視圖。圖2為沿圖丨之χ軸獲得之移動感測器的橫截 ，正視圖。移動感測…可用於三軸加速度計。移動感測 益1可包括一基板2、一桿3、—重物4、—壓電薄膜5及電 極6Α、6Β、6C及6D。桿3可藉由由基板2支撐之整平桿 (Planer beam)來實現。重物4可配置於移動感測器i之中心 區重物4可附著至桿3之中心部分。麼電薄膜5可提供於 杯3上。在某些狀況下，壓電薄膜5可提供於除桿3之中心 區之外的桿3之幾乎整個表面上。電極6A、6B、6(：及6〇可 提供於壓電薄膜5上。在某些狀況下，電極6A、6B、及 124463.doc •12· 200907345 6D可圍繞重物4且在壓電薄膜5上配置。通常，電極 6B、6C及6D可經配置以相對於移動感測器i之中心為對稱 的。 在某些狀況下，基板2可由（但不限於）棚石夕酸鹽玻璃製 成。基板2形成一正方形框架支撐物，該支撐物在其中心 處具有開口 7。 在某些狀況下，桿3可成形於一具有與基板2之尺寸相同 之尺寸的正方形板中，使得桿3具有與基板2之外邊緣對準 的外邊緣。在某些狀況下，桿3可具有5微米之厚度。桿3 可緊固至基板2，使得桿3不僅覆蓋基板2而且覆蓋開口 7。 在某些狀況下，桿3可由（但不限於）州或恥 職)製成。 ^ 在某些狀況下，重物4可包括（但不限於）頂部重物4八及 底部重物4B。頂部重物4Αχ緊固至桿3之頂部表面的中心 區。底部重物4Β可緊固至桿3之底部表面的中心區。桿3之 中％部分可夾於頂部重物4 Α與底部重物4Β之間。在此狀 況下，頂部重物4Α與底部重物4Β的質量可彼此不同。如 圖2中所示，由頂部重物4Α及底部重物4Β構成之重物4可 具有定位於桿3下方之重心G。在某些狀況下，頂部重物 4Α與底部重物4Β可在材料或三維尺寸方面或在材料與三 :尺寸兩個方面不同於彼此，使得其在質量方面彼此不 =在某些狀況下，頂部重物4A可由（但不限於）與桿3相 同之材料（例如，川或犯合金（諸如，NiFe))製成。底部重 物4B可由（但不限於）與基板2之材料相同的材料（例如，硼 I24463.doc 200907345 石夕酸鹽玻璃）製成。頂部重物4A在平面圖中具有正方形形 2。三個軸(X轴、γ軸及2軸)之原點定仅於頂部重/ 中心。 磨電薄膜5可為有機壓電薄膜。通常，有機屋電薄膜可 由(但不限於)聚脲製成。壓電薄膜5之厚度之典型實例可 (但不限於）約1微米。 句 電極6A、6B、6Q6D可在壓電薄膜5之頂部表面上且圍 繞頂部重物4A而配置。電極6A、 OD 6C&6D具有相對於 頂部重物4 A之中心的點斜魅太& . 的點對稱布局。在某些狀況下，電極 …、叱及60中之每-者可具有經修改之矩形形狀。 可在平行於.之方向上隔開。電祕政 可在平行於X軸之方向上^位於頂部重物4α之相反兩侧。 電⑽及6D可在平行於Υ軸之方向上隔開。電祕㈣ 可在平行於Υ軸之方向上定位於頂部重物4α之相反兩側。 電極6A、6B、6C及6D由導電材料製成。電極6A、6B、6C 及犯之典型實例可包括（但不_)Ai^m =⑸。電極6A、6B、6(：及60之厚度可通常為（但不限 於）1 ο ο 〇埃。 [用於形成移動感測器之過程] 用於述用於形成移動感測器1之過程。圖3至圖18為說明 的遠墻及圖2中之移動感測器之過程中涉及 的連續步驟之局部橫截面正視圖。 如圖3中所示，製備基板2。 如圖4中所示，將抗姓劑薄臈塗覆於基板2之頂部表面 124463.doc 200907345 上。進行光微影處理以在基板2上 11。 t成第一光阻圖案 如圖5中所示，藉由使用第一光 藉此選擇性靖板2，使、：具 。刀及由凹陷部分12包圍的凸起部㈣。凸起部分 由傾斜壁而與凹陷部公〗 藉 ”⑽邛刀12接界。凹陷部分12將變為開口 7。“凸起部分U將變為底部重_。舉例而言，银 可措由使用CF4氣體之反應式離子蝕刻處理而實現。反應 式離子蝕刻處理為各向異性蝕刻處理中的一者。舉例而 °蝕刻冰度可设定為200微米。凹陷部分12的寬度隨著 深度變深而減小。 如圖6中所不，藉由有機溶劑自基板2移除第一光阻圖案 11。 八 如圖7中所不，將第一電鍍種子層14形成於基板2上，使 得第一電鍍種子層14在凹陷部分12之表面及凸起部分13之 表面上延伸。舉例而言，第一電鍍種子層14可為一可藉由 Cu濺鍍處理形成之Cu層。第一電鍍種子層14之厚度可為 (但不限於）3000埃。 如圖8中所示’將犧牲層15形成於第一電鑛種子層14 上。犧牲層15可由Cu製成。犧牲層15可藉由電解質電鍍處 理（electrolyte plating process)形成。犧牲層15之厚度可為 (但不限於）300微米。 如圖9中所示，可進行磨削處理及研磨處理中之至少一 者以自基板2選擇性移除犧牲層15及第一電鍍種子層14， 124463.doc 15 200907345 之凹陷部分12内留下犧牲層15及第-電鍍種 子層〗4。結果’暴露基板2之頂部表面。 〗5:二：所示’第二電錢種子層3形成於基板2、犧牲層 電鍍種子層14的經暴露表面上 3將變為桿3。在竿此狀m Φ 线種子層 _ 呆二狀況下第二電鍍種子層3可由州製 :_電鍍種子層3可藉由(但不限於)Ni濺鍍處理來形 #。第二電鍍種子層3之厚度可為（但不限於）5微米。第二 2子層3之材料之典型實例可包括（但不限於师及Μ合 金（諸如’ NiFe)。第二電鍍種子層3充當桿3。 Π 如圖11中所示，可進行磨削處理及研磨處理中之至少一 、於在第一電鍍種子層3配置之側的相反側磨削及/或 1 土板2使侍第一電鍍種子層14被暴露。結果，凸起 部分13變為底部重物4Β。在某些狀況下，亦 削處理及研磨處理中之至少一者直到犧牲層㈣暴露為 止0 如圖12中所示，將光阻薄膜塗覆於第二電鍍種子層3 上。進行光微影處理以在第二電㈣子層3上方形成第二 先阻圖案16。第二光阻圖案16具有一到達第二電鑛種子層 3之中心部分的開口。第二電鍍種子層3之中心部分定位於 底部重物4Β的上方。 如圖13中所示，頂部重物4Α選擇性地形成於第二光阻圖 案16之開口中及第二電鑛種子層3之中心部分上。頂部重 物4Α由第二光阻圖案16之開口界^。頂部重物μ緊固至 第二電鍍種子層3。第二電鑛種子層3構成桿3。頂部重物 124463.doc 200907345 4A可由Ni製成。頂部重物4A之材料之典型 不限靖⑽合細如，狗。頂部重物4a之厚声二― 為（但不限於）50微米。 如圖14中所不’藉由使用有機溶劑自桿3移除第二光阻 圖案16。 布元阻 如圖15中所示，壓電薄膜5形成於桿3及頂部重物从上 方。壓電薄膜5可由聚脲製成。可藉由氣相沈積聚合處理
而？成由聚脲製成之壓電薄膜5。由聚腺製成之壓電薄膜5 之厚度可為（但不限於）1微米。 如圖16中所示，電極層17形成於壓電薄膜5上。電極層 17可由諸如八丨之導電材料製成。電極層17之材料之典型實 例可包括（但不限於）八卜Cu ' Au、pt、。電極層 P之厚度可為（但不限於）1〇〇〇埃。 如圖1 7中所示，將抗蝕劑薄膜塗覆於電極層丨了上。進行 光微影處理以在電極層17上形成第三抗蝕劑圖案18。 如圖1 8中所示，使用第三抗蝕劑圖案1 8作為遮罩進行各 向異性蝕刻處理，以選擇性移除電極層17，藉此在壓電薄 膜5上形成電極6A、6B、6C及6D。亦即，電極層17經選擇 性蝕刻且被分為充當電極6A、6B、6(：及61)的四個獨立圖 案。移除犧牲層15、第一電鍍種子層丨4及第三抗蝕劑圖案 18，藉此形成開口 7及底部重物4B。底部重物化定位於桿 3之底部表面的中心區上。如圖18中所示，壓電薄膜5仍覆 蓋頂邛重物4 A，其不同於圖1中所示。桿3之中心部分夾於 頂部重物4A與底部重物4B之間。 124463.doc 17 200907345 可她加電場及較高溫度以極化壓電薄膜5。舉例而言， 引線19可、、座由導電膏20連接至電極6A、6B、6C及6D。將 之電壓經·由引線19施加至電極6A、6B、6C及6D，同 時將壓電薄膜5加熱至高達·。C，#此使壓電薄膜5極 化。 本實把例之壓電移動感測器不需要電容性移動感測器需 要之任何斤動電極結構。本實施例之壓電移動感測器可簡 化MEMS處理，藉此減小製造成本。 在某些狀況下，桿3可由諸如別之導電材料製成。由導 電材料製成之桿3可充當壓電薄膜5之底部電極。 在其他狀況下，作為修改，桿3可能由諸如聚醯亞胺樹 脂之絕緣材料製成。在此狀況下，在桿3上額外提供底部 電極層，i 冑薄膜5提供於底部電極U，使得底部電 極層夾於桿3與壓電薄膜5之間。 — 在某些狀況下’底部重物4B可具有諸如寬度隨著位置靠 近桿3而減小的錐形形狀。在其他狀況下，底部重物断 具有一具恆定寬度的非錐形形狀。 在某些狀況下’頂部重物4A及底部重物4b 们之中心區上方與下方。在其他狀況下，作為修改了重 …可成僅由底部重物4B構成。亦即，作為修改，可能僅 提供在桿3之中心區下方的底部重物4B。 [用於形成聚脲壓電薄膜之過程] 以下描述將集中於用以形成聚脲壓電薄臈之過程，在用 於形成本實施例之移動感測器之順序過程t涉及該過程。 124463,doc -18- 200907345 曰由氣相沈積聚合方法而沈積由聚脲製成之壓電 薄膜。芳旅--从， ^ 、—几胺（4,4’-二胺基二苯醚（ODA))及芳族二異 氰酸酯（4,4'_ -絮A田h —本基曱烷二異氰酸酯（MDI))在真空中經加熱 及蒸發。
以下化學式1表示01)八與MDI之間的縮合聚合反應。聚 腺為募聚物形式’就在進行氣相沈積聚合處理之後，寡聚 物中之每一者由若干單體或數十個單體構成。寡聚物經加 熱，同時向募聚物施加電場。募聚物之聚合反應在約8(rc 之/m度起始。在向寡聚物施加電場時在loot下加熱寡聚 物歷時幾分鐘可幾乎完成募聚物之聚合，藉此形成顯現壓 電效應之具有固定定向的聚合物薄膜。化學式1 :
PDA °CN CH2h0- NCO + H2N-^〇>-NH2 聚脲 Η Η Η Η_ --C-N-^-CH2-<〇>-N-C-N^0-〇^Q^n-- 0 ό Jn 圖19為說明經設計以在不破壞真空情況下順序沈積聚脲 薄膜及電極薄膜之沈積系統之組態的示意圖。沈積系統2 1 可藉由雙腔室沈積系統而實現，該雙腔室沈積系統包括一 聚脲沈積腔室22及一電極沈積腔室23。雙腔室沈積系統經 設計以順序沈積聚脲薄膜及電極薄膜。 在聚脲沈積腔室22中’ ODA及MDI經獨立加熱並蒸發以 形成ODA及MDI的氣體。隨著蒸發，ODA及MDI接著沈積 於基板2上。已確認，較佳地可以1:1之莫耳比供應〇da與 124463.doc -19- 200907345 MDI於基板2上以便形成聚脲壓電薄膜。亦確認，分別在 62°C與122°C下加熱ODA與MDI可以1:1之莫耳比供應oda 與MDI於基板2上。可藉由帕耳帖（peitier)器件24將基板2 之溫度控制於15t：至18。(：之範圍内，當基板2置放於聚脲 沈積腔室22中時，該帕耳帖器件24配置於基板2上方。 在電極沈積腔室23中，照射電子束以蒸發鋁且將經蒸發 之紹沈積於基板2上之聚脲壓電薄膜上。 在聚脲沈積腔室22中，可使用遮罩25進行聚脲薄膜之選 擇性沈積。當在聚脲沈積腔室22中設置基板2時，遮罩25 定位於基板2下方。聚脲薄膜之形狀或圖案視遮罩25之形 狀或圖案而定。 在電極沈積腔室23中，可使用遮罩26進行鋁薄膜之選擇 性沈積。當在電極沈積腔室23中設置基板2時，遮罩“定 位於基板2下方。鋁薄膜之形狀或圖案視遮罩％之形狀或 圖案而定。 可藉由任何市售監視器監視沈積速率。監視器之典型實 例可為（但不限於）石英振盛器類型之沈積控制器，例如， 可購自ULVAC Ine•的CRTM_! _。聚脲薄膜之沈積速率可 控制於2埃/秒至3埃/秒之範圍内。㈣膜之沈積速率可控 制於5埃/秒至10埃/秒之範圍内。沈積系統2ι可經設計以允 许基板2在聚脲沈積腔室22與電極沈積腔室23之間移動而 :破壞彼等腔室22與23中的真空。沈積系統2ι可經設計以 订從而順序沈積聚脲薄臈及電極薄膜而不破壞真空。 如圖19中所示，在聚脲沈積腔室。及電極沈積腔室。中 124463.doc •20· 200907345 在遮罩25及26下方分別提供石英微量天平27。在聚脲沈積 腔室以電極沈積腔室23中進—步提供用於傳送基板：之 傳运器28。傳送器28可藉由帶傳送器來實現。沈積系統21 進步包括一用於載出及載入基板2的加載腔室29。 沈積系統21進-步包括第一擋板及第二擋板3〇。第一擋 板30提供於聚脲沈積腔室22與電極沈積腔㈣之間。在聚 α積腔室22中進行聚脲沈積處理時，第—檔板將聚腺 、 °積腔室22隔絕於電極沈積腔室23°在電極沈積腔室23中 $行電極沈積處理時，第-擋板30亦將電極沈積腔室23隔 絕於聚脲沈積腔室22。第二撐板3〇提供於電極沈積腔室23 -加載腔至29之間。在電極沈積腔室23中進行電極沈積處 if時’第—播板3G將電極沈積腔室23隔絕於加載腔室29。 δ將基板2載人或載出加載腔室29時，第二擋板3〇亦將加 載腔室29隔絕於電極沈積腔室23。 以濕式處理形成諸如聚二氟乙稀（pvDF)之具有壓電效應 #其他有機材料。難以精確界定pvDF薄膜之形狀。 薄膜並不適於批量處理。 相反，聚脲為具有壓電效應之有機材料中的一者。聚脲 薄膜可藉由被稱為氣相沈積聚合方法之乾式處理來形成。 聚脲薄膜適於減小其厚度。聚脲薄膜亦適於精確地控制其 厚度。聚脲薄臈亦適於精確地界定其形狀。使用聚脈薄膜 可允許製造f質上與壓阻移㈣㈣@《電容性移動感測器 之大小相同的壓電移動感測器。 使用聚腺薄膜作為壓電薄膜之移動感測器具有高敏感 124463.doc •21 - 200907345 I·生聚脲之壓電吊數g"為280E-3 [Vm/N]，其比陶瓷壓電 薄膜PZT-4之壓電常數”g”大至少_數位。
[偵測加速度之原理;J 如上所述之移動感測器丨包括桿3及基板2。桿3具有側部 分及中心部分。桿3具有機械可撓性。桿3之部分藉由基板 2支撐。桿3之中心部分鄰近於基板2之開口 7。桿3之中心 部分與頂部重物4A及底部重物4B附著。基板2機械地支撐 桿3，使得桿3之侧部分被固定，同時具有頂部重物4a及底 部重物4B之中心部分為上下可移動並移位的。亦即，基板 2機械地支撐桿3以便允許桿3為可彎曲的。 圖20 A為說明具有壓電薄膜5及電極薄膜6之桿3的橫截面 正視圖，δ亥壓電薄膜5及電極薄膜6經彎曲以向壓電薄膜5 施加壓縮應力。當桿3經彎曲使得桿3之中心部分向下移位 時，向在桿3上方延伸之壓電薄膜5施加壓縮應力。向壓電 薄膜5施加壓縮應力在電極6處產生正電壓。 圖20B為說明具有壓電薄膜5及電極薄膜6之桿3的橫截面 正視圖，壓電薄膜5及電極薄膜6經彎曲以向壓電薄膜5施 加拉伸應力。當桿3經彎曲使得桿3之中心部分向上移位 時，向在桿3上方延伸之壓電薄膜5施加拉伸應力。向壓電 薄膜5施加拉伸應力在電極6處產生負電壓。 將描述基於桿3之變形而偵測三軸加速度的原理。如圖】 中所示，向移動感測器1設定X軸、γ軸及2軸。三個軸（乂 軸、Y轴及Z軸）之原點定位於頂部重物‘a的中心。底部重 物4B具有大於頂部重物4A之質量的質量。重心〇定位於桿 124463.doc -22- 200907345 重心G定位於底部重 3之中心下方。亦即，如®2中所示 物4Β上。 圖21Α為說明在X灿 ㈣橫…. 加速度時的移動感測 的板截面正視圖。圖⑽為展示如圖21Α中所示在乂細方 感測11施加以加速度時1極與在電極處顯現的 輸出的關係之表。 桿3包括中心部分及第一至第四部分。桿3之中心位置介 η
在於頂部重物4Α與底部重物4Β之間。桿3之第一部分定位 於電極6 Α下方。桿3之第二部分定位於電極沾下方。桿3 之第三部分定位於電極6C下方。桿3之第四部分定位於干電 極6D下方。 、 壓電薄膜5包括中心部分及第一至第四部分。麼電薄膜$ 之中心部分定位於頂部重物4A下方。$電薄膜5之第—部 分定位於電極6A下方。壓電薄膜5之第二部分定位於電極 6B下方。壓電薄膜5之第三部分定位於電極6C下方。壓電 薄膜5之第四部分定位於電極6D下方。 當在X軸正方向上向加速之重物4人及40施加加速度時， 桿3如圖21A中所示而變形。重心G朝向與向重物4八及施 加加速度之X軸正方向相反的X軸負方向移動。頂部重物 4A朝向X軸正方向傾斜，而底部重物4B朝向X軸負方向傾 斜。 、 桿3之第一部分經彎曲，使得第一部分之中心向下移 動其中梓3之第一部分定位於電極6A下方。桿3之第二邱 分經彎曲’使得第三部分之中心向上移動，其中桿3之第 124463.doc •23- 200907345 =刀疋位於電極6C下方。桿3之第二部分及第四部分並 不管曲。向墨電薄膜5之第一部分施加壓縮應力，而向壓 電薄臈5之第三部分施加拉伸應力。幾乎無應力施加至壓 電薄膜5之第二部分及第四部分。向壓電薄膜5之第一部分 施加壓縮應力在電極6A處產生正電荷。向壓電薄臈5之第 二部分施加拉伸應力在電極6C處產生負電荷。無應力施加 至壓f薄臈5之第二部分及第四部分在電極6B&6D處不產 生電荷。如圖21B中所示，在電極从處顯現之輸出電壓為 正。在f極6B處顯現之輸出電壓為零。在電極…處顯現 之輸出電壓為負。在電極6D處顯現之輸出電壓為零。 田在Y軸正方向上向加速之重物4八及扣施加加速度時， 才干3變形。重心G朝向與向重物4a&4b施加加速度之γ軸正 方向相反的Y軸負方向移動。頂部重物4A朝向γ軸正方向 傾斜，而底部重物4B朝向γ軸負方向傾斜。 桿3之第二部分經彎曲，使得第二部分之令心向下移 動’其中桿3之第二部分定位於電極6Β下方。桿3之第四部 分經彎曲，使得第四部分之中心向上移動，其中桿3之第 四部分定位於電極6D下方。桿3之第-部分及第三部分並 不弯曲。向|電薄膜5之第二部分施加壓縮應力而向壓 電薄膜5之第四部分施加拉伸應力。幾乎無應力施加至壓 電溥膜5之第一部分及第三部分。向壓電薄臈$之第二部分 施加壓縮應力在電極6B處產生正電荷。向壓電薄膜5之第 四部分施加拉伸應力在電極6D處產生負電荷。無應力施加 至壓電薄膜5之第一部分及第三部分在電極从及…處不產 124463.doc -24- 200907345 生電荷。在電極6A處顯現之輸出電壓為零。在電極6B處 顯現之輸出電壓為正。在電極6C處顯現之輸出電壓為零。 在電極6D處顯現之輸出電壓為負。 圖22A為說明在Z軸方向上施加以加速度時的移動感測 器的橫截面正視圖。圖22B為展示如圖22A中所示在Z轴方 向對移動感測器施加以加速度時電極與在電極處顯現的輸 出的關係之表。 當在Z軸正方向上向加速之重物4A及4B施加加速度時， 桿3如圖22 A中所示而變形。桿3之中心及重物4A及4B向下 移動或在與向重物4A及4B施加加速度之z軸正方向相反的 Z軸負方向上移動。頂部重物4A及底部重物4B並不傾斜。 桿3之第一部分至第四部分經彎曲，使得第一部分至第 四部分之中心向下移動，其中桿3之第一部分至第四部分 分別定位於電極6A、6B、6C及6D下方。將壓縮應力施加 至壓電薄膜5之第一部分至第四部分中的每一者。向壓電 薄膜5之第一部分至第四部分施加壓縮應力在電極6a、 6B、6C及6D處產生正電荷。如圖22B中所示，在電極 6A、6B、6C及6D處顯現之輸出電壓為正。 當在Z軸負方向上向加速之重物4A及4B施加加速度時， 桿3變形。桿3之中心及重物4A及4B向上移動或在與向重 物4A及4B施加加速度之Z軸負方向相反的z軸正方向上移 動。頂部重物4A及底部重物4B並不傾斜。 桿3之第一部分至第四部分經彎曲，使得第一部分至第 四部分之中心向上移動’其中桿3之第一部分至第四部分 124463.doc -25· 200907345 分別定位於電極6八、6B、6€及61)下方。將拉伸應力施加 至壓電薄膜5之第一部分至第四部分中的每一者。向壓電 薄膜5之第一部分至第四部分施加拉伸應力在電極6八、 、6C及6D處產生負電荷。在電極6A、6B、6匸及6D處顯 現之輸出電壓為負。 可藉由彳貞測桿3之變形之方向及量值而偵測三軸加速 度。 [三軸加速度計] 圖23為說明偵測三軸加速度之加速度計的示意圖。圖23 之加速度計3 1可包括（但不限於）圖1之移動感測器i及一輸 出偵測器38。輸出偵測器38可經組態以獨立偵測X軸加速 度、Y軸加速度及Z軸加速度。 輸出偵測器3 8可包括（但不限於）差動電路3 2及3 4、一加 法器36、一 X軸加速度偵測單元33、一 γ軸加速度偵測單 元35及一 Z軸加速度偵測單元37。X轴加速度偵測單元33 連接至差動電路32之輸出。差動電路3 2之輸入連接至電極 6 A及6C。提供X軸加速度偵測單元3 3及差動電路3 2以彳貞測 X軸加速度。Y軸加速度偵測單元35連接至差動電路34之 輸出。差動電路34之輸入連接至電極6B及6D。提供γ軸加 速度偵測單元3 5及差動電路34以偵測Y軸加速度。z軸加 速度4貞測单元37連接至加法器36之輸出。加法器36之輸入 連接至電極6A、6B、6C及6D。 圖24為展示三軸加速度與在移動感測器之電極6A、 6B、6C及6D處顯現的輸出電壓之間的關係之表。當在又轴 124463.doc -26- 200907345 正方向上向移動感測器丨施加加速度時，正電壓輪出顯現 於電極6A處，零電壓輸出顯現於電極⑽處，負電壓輪出 顯現於電極6C處，且零電壓輸出顯現於電極61)處。當在X 軸負方向上向移動感測器丨施加加速度時，負電壓輸出顯 現於電極6A處，零電壓輸出顯現於電極6B處，正電壓輸 出顯現於電極6C處，且零電壓輸出顯現於電極6〇處。去 在Y軸正方向上向移動感測器丨施加加速度時，零電壓輪出 顯現於電極6A處，正電壓輸出顯現於電極犯處，零電壓 輸出顯現於電極6C處，且負電壓輸出顯現於電極6D處。 菖在Y軸負方向上向移動感測器1施加加速度時，零電壓輸 出顯現於電極6A處，負電壓輸出顯現於電極犯處，零電 壓輸出顯現於電極6C處，且正電壓輸出顯現於電極6D 處。當在Z軸正方向上向移動感測器丨施加加速度時，正電 壓輸出顯現於電極6A、6B、6C及6D處。當在Z軸負方向上 向移動感測器1施加加速度時，負電壓輸出顯現於電極 6A、6B、6C及 6D處。 第二實施例： [移動感測器之結構] 圖25為說明根據本發明之第二實施例之移動感測器的側 視圖。圖26為說明圖25之移動感測器的平面圖。移動感測 器41可經设s十以偵測單軸加速度。移動感測器* 1可包括 (但不限於）一基板42、一桿43、一絕緣薄膜48、一底部電 極49、一壓電薄膜44及一頂部電極45。桿43藉由基板42機 械支撐。絕緣薄膜48配置於桿43及基板42之一部分上。底 124463.doc -27- 200907345 部電極49配置於絕緣薄臈48上方。壓電薄膜44在底部電極 49及絕緣薄錢之-部分上方延伸。頂部電極仰壓電薄 膜44及絕緣薄膜48之一部分上方延伸。頂部電極45及底部 電極49藉由壓電薄膜44分離。壓電薄膜料夾於頂部電極μ 與底部電極4 9之間。 桿43具有相反之第一侧及第二侧。桿杓之第一側藉由基 板42支撐。桿43之第二側為自由的。亦即，單軸加速度計 41具有桿43之一側藉由基板42支撐的支撐結構。三軸加速 度計1具有桿3之相反側藉由基板2支撐的不同支撐結構。 基板42可藉由一包圍開口 47之具有四個側之框架46構 成。杯43自框架46之一侧延伸至開口 47。桿43具有與框架 46之一側聯合的第一側，使得桿43之第一側藉由基板支 撐。桿43具有與第一側相反的第二側。桿43之第二側為自 由的样43之第一側靠近與框架46之一侧相反的側而定位 且與該側分離。絕緣薄膜48在桿43及框架46之一侧上延 伸。絕緣薄膜48具有寬於桿43之寬度。桿43具有鄰近於為 自由之第二側的突出部分43a。突出部分43a充當重物。絕 緣薄膜48覆蓋除突出部分43a外的桿43。絕緣薄膜料可由 聚醯亞胺薄膜形成。 底部電極49藉由絕緣薄膜48自桿43分離。壓電薄臈44可 由有機材料製成。壓電薄膜44可較佳由聚脲製成。壓電薄 膜44提供於底部電極49上方。頂部電極45提供於壓電薄膜 44上方。 如圖26中所示，桿43具有突出部分43a。突出部分43a並 124463.doc •28· 200907345 未由絕緣薄膜48覆蓋。突出部分433充當重物。亦即，桿 43在第二側上具有重物’第二側為自由的且與其中藉由基 板42支撐桿43的第一側相反。當在垂直方向上向移動感測 器41施加加速度時，桿43之第二側在垂直方向為可移動 的。桿43之第二側之垂直移動使桿43及壓電薄膜44彎曲。 才干43之第二側之向下移動向壓電薄膜44施加拉伸應力。桿 43之第二側之向上移動向壓電薄膜44施加壓縮應力。移動 感測器41經設計以偵測垂直加速度分量。壓電薄膜44可寬 於桿43。底部電極49窄於桿43。壓電薄膜44可具有與絕緣 薄膜48相同的寬度。 在此實施例中，突出部分433充當重物。作為修改，可 旎在除第一側外的桿43上提供額外重物，使得當在垂直方 向向重物施加加速度時，桿43之第二側在垂直方向為可移 動的。額外重量可提供於桿43上方及/或下方。 作為修改，桿43不具有突出部分且將替代性重物提供於 除第一側外的桿43上為可能的，使得當在垂直方向向替代 性重物施加加速度時，桿43之第二側在垂直方向為可移動 的。替代性重物可提供於桿43上方及/或下方。 [用於形成移動感測器之過程] 將描述用於形成移動感測器41之過程。移動感測器41可 如下形成。將底部電極49堆疊於作為絕緣薄膜之聚醯亞胺 薄膜48上。將壓電薄膜44堆疊於底部電極49及聚醯亞胺薄 膜48之一部分上方。將頂部電極45堆疊於壓電薄膜料上， 藉此形成元件50。元件5〇包括絕緣薄膜48、底部電極49、 124463.doc 29· 200907345 壓電薄膜44及頂部電極45。元件5〇附著至具有桿43的基板 42 〇 舉例而言，製備具有25微米厚度之聚醯亞胺薄膜48。將 具有0.1微米厚度之由A1製成的底部電極49選擇性沈積於 聚醯亞胺薄膜48上。將具有3.5微米厚度之聚脲之壓電薄 膜44選擇性形成於底部電極49及聚醯亞胺薄膜銘上方。將 具有1微米厚度之由A1製成的頂部電極45選擇性沈積於壓 電薄膜44上。聚脲薄膜具有夾於頂部電極化與底部電極49 之間的一受夾部分。聚脲薄膜之受夾部分充當壓電薄膜。 製備具有桿43之基板42。結果，使包括絕緣薄膜48 '底部 電極49、壓電薄膜44及頂部電極45之元件50附著至桿43及 基板42。桿43具有可撓性或彈性。桿43充當彈簧板。桿 可由（但不限於）鈹銅製成。可藉由駐極體方法進行聚脲壓 電薄膜之極化。 圖27為說明可用來極化圖25及圖26之移動感測器41之元 件5 0的聚脲壓電薄膜44之極化系統之組態的一實例之示意 圖。將形成之元件50置放於絕緣碑52上。將高壓Dc電源 53用以在頂部電極45與底部電極49之間施加80V/及m的 D.C.電壓。可藉由可購自Agilent techn〇i〇gies Inc之高電 阻計（4339A)來實現高壓d.C.電源53。熱電偶54經置放以 與絕緣碑52接觸。熱電偶54連接至溫度控制器55。藉由溫 度控制器55來控制極化溫度。藉由考慮聚脲及聚醯亞胺之 耐熱/m度分別為200 c與400°C而可將極化溫度控制於丨8〇 °C歷時10分鐘。 124463.doc -30- 200907345 [移動感測器之操作校驗] 向移動感測器41提供加速度，藉此使桿43及壓電薄膜44 變形。桿43及壓電薄膜43之變形向壓電薄膜44施加拉伸應 力或壓縮應力。在頂部電極45與底部電極49之間產生電 壓。進行以下實驗。 圖28為說明用於進行對展示於圖25及圖26中之單軸移動 感測器41之操作校驗的量測系統之示意圖。將單軸移動感 測器41固定於展示於圖28中之量測系統61上。量測系統61 向單轴移動感測器41施加衝擊加速度。單軸移動感測器4 1 夾於一對夾具62之間。振動產生器63可用以使固持單軸移 動感測器41之該對夾具62振動。振盪器64經由放大器66連 接至振動產生器63。振盪器64產生正弦波。放大器66放大 正弦波。將經放大之正弦波供應至振動產生器63 ^振動產 生器63可藉由可購自EMIC Inc.之512_D/A來實現。振蘯器 64可藉由可購自Nf lnc.之WF1966來實現。雷射都蔔勒 (D〇Ppler)振動計65可用以量測固持移動感測器4丨之該對夾 具62的振動速度。雷射都卜勒振動計65可藉由可購自 Polytech lnc·之CLV丨000來實現。可自所量測之該對夾具 62的振動速度而計算振動加速度。示波器67可用以監視振 動加速度。振盪器64及放大器66之輸出經調整，使得所施 加之振動加速度在1 g(9.8 m/s2)處變得恆定。 圖29為說明在z軸方向施加以衝擊加速度時來自移動感 測器41的輸出電壓隨時間之變化的圖表。"A"表示如施加 至移動感測器41的衝擊加速度。回應於如施加至移動感測 124463.doc •31 - 200907345 器M衝擊加速度而自移動感測器41獲得電壓輸出。觀察 到經阻尼的振盪。此意謂’移動感測器川貞測取軸方向 的加速度。 圖30為說明展示於圖29中之輸出電壓之經阻 速傅立葉變換分析的結果之圖表。向展示於圖Μ中之决 電壓之⑽秒至⑽1秒範圍之經阻尼振i施加快速傅立葉 變換分析。機械諧振頻率為約32〇 Hz。 、圖為說明移動m、41之㈣純之圖表。諸振頻率 為313 Hz，其靠近如藉由快速傅立葉變換分析獲得之約 320 Hz的機械諧振頻率。輸出㈣在非諧振 mV/g。 7 j 第三實施例： [移動感測器之結構] _說明根據本發明之第三實施例之移動感測器的橫 截面正視圖。圖33為說明圖32之移動感測器的平面圖。移 動感測器7】可經設計以偵測單軸加速度。移動感測器^ 包括（但不限於）一基板72、一桿73、—重物Μ、一塵電薄 臈75及一頂部電極76。桿73藉由基板”機械支擇。桿取 有彼此相反之第一側及第二側。桿73之第一側藉由基板 支撐。桿73之第二側為自由的。桿乃可由導電材料製成。 重物74配置於鄰近於第二側之第二侧部分上方。桿73之第 一側部分在垂直方向為可移動的。廢電薄膜乃沿桿^之第 二側部分延伸。塵電薄膜75至少在桿”之第二側部分上方 延伸。頂部電極76配置於壓電薄膜75上。 124463.doc -32- 200907345 基板72具有經修改之板形狀。基板72具有—側框架部分 及一藉由側框架部分包圍之中心凹陷部分77。基板U之側 框架部分具有四個側。桿73具有鄰近於第一側的第一侧部 分。桿73之第一側部分附著至基板72之側框架部分的一 側。電鍍種子層78形成於桿73之底部表面±。亦即，電鑛 種子層78在桿73下方延伸。桿73之第二側部分在基㈣之又 中心凹陷部分77上方延伸。重物74固定至桿乃之第二側部 分的-部分上。壓電薄膜75至少在桿”之第二側部分上方 且在重物74上方延伸。麼電薄臈75可由有機材料製成。壓 電薄膜75可較佳由聚脲製成。頂部電極％形成於壓電 75上方。 桿73之第一側部分在如圖3 T所不之千面圖中具有經修 改的V形形狀。亦即，桿73第 心罘側部分具有第一分開部 分73a及第二分開部分73b。 v 件/·3之第一分開部分73a並未 由頂部電極76覆蓋。桿73之篦_八 第一刀開部分7 3 b由頂部電極 76覆蓋。桿73之第一分開部分W及頂部電極％分別經由 引線1 9及導電β 20連接至外部傾測電路。桿”由導電材料 製成。與電鍍種子層78結合之浐π古片阿咕 σ 干73充當壓電薄膜75之底部 電極。 - [用於形成移動感測器之過程 將描述用於形成移動感剩 如下形成。圖34至圖37為說 33中之移動感測器之過程中 正視圖。圖38為說明展示於 器71之過程。移動感測器7 1可 明在用於形成展示於圖32及圖 涉及的連續步驟之局部橫戴面 圖37中之步驟的平面圖。圖39 124463.doc -33. 200907345 S圖41為說明在用於形成展示於圖32及圖η中之移動感測 器之過程中涉及的在圖37及圖3 8之步驟之後的連續步驟之 局°卩杈截面正視圖。圖42為說明展示於圖41中之步驟的平 面圖圖43至圖45為說明在用於形成展示於圖”及圖”中 之移動感测器之過程中涉及的在圖4 i及圖42之步驟之後的 連續步驟之局部橫載面正視圖。圖46為說明展示於圖45中 之步驟的平面圖。圖47及圖48為說明在用於形成展示於圖 圖中之移動感測器之過程中涉及的在圖45及圖46之 :驟之後的連續步驟之局部橫截面正視圖。圖49為說明展 示於圖48中之步驟的平面圖。圖㈣說明在用於形成展示 於圖32及圖33中之μ 洽'、B|租 移動感/則器之過程中涉及的在圖48及圖 49之步驟之後的連續步 一 邱i局0卩杈截面正視圖。圖51為說 明展示於圖50中之井&工m 步驟的千面圖。圖52為說明在用於形成 展示於圖32及圖33Φ夕、. 移動感測器之過程中涉及的在圖5〇 及圖51之步驟之後的連續步 乂鄉之局部橫截面正視圖。圖53 為說明展不於圖52中之舟软从τ 〒之步驟的平面圖。圖54為說明在用於 形成展示於圖32及圖33中之弒紅、， _ J甲之移動感測器之過程中涉及的在 圖52及圖53之步驟之後的遠蟢 交的運續步驟之局部橫截面正視圖。 圖55為說明展示於圖54中之步驟的平面圖。 如圖34中所示，製備基板72。 ^&板72可由玻璃陶瓷製 成。基板7 2經選擇性移除，祐 ^ 除使侍凹陷部分77形成於基板72 中。基板72具有凹陷部分77 部分。 及包圍凹陷部分77的側框架 如圖35中所示，第一電鏟葙 电鍍種子層81形成於基板72之表面 124463.doc 34 200907345 上。第：電鍍種子層81覆蓋基板72之框架部分及凹陷部分 77之頂部表面。可藉由濺鍍Cu㈣而進行濺鑛處理從而在 土板72上方沈積Cu電鑛種子層8丨。Cu電鑛種子層Μ之厚 度可為（但不限於）3〇〇〇埃。 作為修改，在第—電鑛種子層81形成於黏著層上之前將 黏著層形成於基板72之表面上為可能的。黏著層可由（但 不限於）Cr製成。黏著層之厚度可為（但不限於）500埃。 如圖36中所示，犧牲層82形成於第一電鍍種子層81上。 犧牲層82可由Cu製成。犧牲層82可藉由電解質電鍍處理形 成。犧牲層82之厚度可為（但不限於）3〇〇微米。 如圖37及圖38中所示，可進行磨削處理及研磨處理中之 至少一者以自基板72選擇性移除犧牲層82及第一電鍍種子 層81，以便在基板72之凹陷部分77内留下犧牲層82及第一 電鍍種子層81。結果，暴露基板72之頂部表面。 如圖39中所示，第二電鍍種子層83形成於基板72、犧牲 層82及第—電鐘種子層81的經暴露表面上。在某些狀況 下第—電鍍種子層83可由Ni製成。第二電鍍種子層83可 藉由（但不限於）Ni濺鍍處理來形成。第二電鍍種子層83之 厚度可為（但不限於）5微米。第二電鍍種子層83之材料之典 型實例可包括（但不限於）Ni&Ni合金（諸如，NiFe)。 如圖40中所示，將光阻薄膜塗覆於第二電鍍種子層83 上。進行光微影處理以在第二電鍍種子層83上方形成第一 光阻圖案84。第一光阻圖案84具有到達第二電鍍種子層83 的開口。 124463.doc -35· 200907345 π不，將桿73選擇性形成 案84之開口内及第二電 圖 電鍍種子層83上，同時使用第一 圖案84作為遮罩。可兹山技m妨 布尤丨丑 皁了藉由使用第-光阻圖案84作 將桿73電鍍於第二電舻 ^ ^ 電鍍種子層83上。桿73可藉由電 鍍處理形成。捍73之厚度可為(但不限於)50微米。桿73之 材料之典型實例可々紅,y U 了包括（但不限於）州及州合金
NiFe)。桿73具有第—邻八 ' 邛刀及第一部分。桿73之第一部分 在基板72之側框架部分上方延伸 72之凹陷部分77中 第―刀在基板 Y的犧牲層82上方延伸。桿73之
分在如圖42中所示之平而同士 Η W 面圖中具有經修改的V形形狀。亦 即，桿73之第一側部分且 八„加、 兀 部分73b。 刀”有第-分開部分…及第二分開 如圖43中所示，藉由使用有機溶劑自桿73移除第一光阻 圖案84。 如圓44令所示，將抗敍劑薄膜塗覆於桿73及第二電鑛種 子層83上。進行光微影處理以在桿73及第二電制子層83 二成第：抗敍劑圖案85。第二抗钮劑圖案85具有一定位 ^73之^ 一部分之所選擇區上方的開口。所選擇區鄰近 於杯73之第二側。 以^ 45及圖46中所示，使用第二抗敍劑圖案85作為遮罩 摆 抗敍劑圖案85之開口内及桿73之第二部分的所選 擇區上選擇性形成重物74。重物74可藉由電解質電鑛方法 料重物74之厚度以（但不限於）观米。重物74之材 科之典型實例可包括(但不限於_及犯合金(諸如， I24463.doc -36 - 200907345
NiFe)。 如圖47中所示，藉由使用有機溶劑自基板72移除第二抗 蝕劑圖案85。 & 作為修改，可能省略如參看圖44至圖47所述之用於形成 重物74的連續步驟。 乂 如圖48及圖49中所示，使用桿73及重物74作為組合遮罩 以選擇性移除第二電鑛種子層83，藉此形成在桿73下方延 伸的電鍍種子層78。 如圖50及圖51中所示，進行濕式姑刻處理以用於自基板 72之凹陷部分77移除犧牲層82及第-電鑛種子層81，使得 具有電鑛種子層78及重物74之桿73在凹陷部分77上方延 伸。亦即，桿73具有第一部分及第二部分。桿73之第一部 分藉由基板72之侧框架部分支撐。桿73之重物7认第二部 分在垂直方向為可移動的。基板72之側框架部分的至少二 側為支撑桿73所必需。因此，作為修改，可能部分切判基 板Μ以留下基板72之側框架部分之至少一側從而允許基板 72的剩餘部分支樓桿73。分割機可用以切割基板72。 如圖52及圖53中所示’形成選擇性覆蓋桿73之苐一分開 部的遮罩86。使用遮罩86選擇性形錢電薄膜〜 :仟：電薄膜75覆蓋至少桿73及重物74。壓電薄膜乃可由 X脲裝成。由聚脲製成之麼電薄膜75可藉由氣相沈積聚合 方法由“製成之壓電薄㈣之厚度可為（但不限 於）1微米。當使用氣相沈積人 積t 3方法時，壓電薄膜75不僅 形成於桿73及重物74上方，而且形成於基板72的經暴露上 124463.doc •37- 200907345 表面上方。 如圖 54 及圖 55Φέί·- t 0 τ所不，電極層76形成於壓電薄膜μ上 電極層76可由諸如^之導電材料製成。電極㈣之 典型實例可包括(但不限於)A卜Cu ' Au、Pt、^及八⑻ 電極層76之厚度可為（但不限於）i〇〇〇埃。 ” 如圖32及圖33 +所示，遮罩86經移除，使得桿乃之 分開部分73a暴露。险楚 八\ 除第一刀開部分73a之外的桿乃之 部分藉由電極層76覆蓋。 、 可施加電場及較高溫度以極化壓電薄膜75。舉例而丄 引㈣可經由導電膏㈣接至桿73之第一分開部分7域 電極層76。將8〇 v夕帝两.^ . 電墊、！由引線1 9施加至桿73之第一分 開部分73a及電極層76，時 刀 ^ U吋肘I電溥膜75加熱至高達18〇 C，精此使壓電薄膜75極化。 壓電薄臈75與桿73自料ί隹 ^ ^ „ 自對卓。電極層76亦與桿73自對準。 為乎不存在使得麗電薄膜75泠愈权 … 寻腰/5及電極層76相對於桿73未對準 的機率。 在已自基板72之凹陷部分77移除犧牲層82及第一電鍵種 子㈣使得具有電鑛種子層78及重物74之桿73在凹陷部分 77上方延伸之後，不進 ★ 士 ，”、式處理而是進行乾式處理。濕 式處理無法避免桿73之任何轡飛。、H 4 士 7父也濕式處理可導致液體流 使才干73變形。濕式處理亦 J導致毛細現象，其可導致黏 附。 γ , 電極薄膜76寬度大於壓雷镇胺7c ^ 拍 €，專膜75。壓電薄膜75寬度大於 桿73。 124463.doc -38- 200907345 [旋轉速度感測器] 當具有質量Μ之物件以速度V及角速率Ω旋轉移動時，科 氏力Fc在垂直於速度ν之方向的方向上作用於物件上。向 正在一平面中擺動之富可（Foucault)擺施加外部旋轉會在 垂直於擺動方向之方向上向擺施加科氏力Fc，藉此改變擺 動平面的方向。科氏力FC藉由Fc = 2MVQ給出。 圖56為說明利用科氏力之旋轉速度感測器的示意性透視 圖。旋轉速度感測器91可包括（但不限於）參看圖1及圖2所 述之移動感測器1。移動感測器1具有電極6a、6B、6C及 6D ° %轉速度感測器91可進一步包括一 ac電源92及一輸 出偵測單元93。輸出偵測單元93亦可包括（但不限於）差動 電路94及旋轉速度偵測單元95。電極6八及6(：在又軸方向隔 開且對準。電極6B及6d在γ軸方向隔開且對準。Ac電源 連接至電極6A及6C以在電極6A與6C之間施加激勵電 壓°輸出偵測單元93連接至電極6B及6D。差動電路94之 兩個輸入連接至電極印及6D。旋轉速度偵測單元％連接 至差動電路94之輸出。因此，旋轉速度偵測單元95經由差 動電路94連接至電極6B及6D。 圖57A為說明當將AC電壓施加至電極6八及叱時具有重 物之桿在X軸方向之振盪的橫截面正視圖。圖57B為展示 如圖57A中所示之電極與至電極6A及60的八(：電壓輸入的 關係之表。 壓電薄膜5包括φ心、却八s @ c咕 &、 匕枯甲〜邛刀及第一至第四部分。壓電薄膜$ 之中心部分定位於頂部重物4Α下方。壓電薄膜5之第一部 124463.doc -39· 200907345 分定位於電極6A下方。壓電薄膜5之第二部分定位於電極 *下方壓電薄臈5之第二部分定位於電極下方。壓電 溥膜5之第四部分定位於電極6D下方。 將輸入S施加至電極6A及6Γ。者X兩γ 及0e虽正電壓施加至電極6A且 負電壓施加至電極叱時，桿3之第一部分經弯曲，使得第 -部分之中心向下移動，其中桿3之第一部分定位於電極 6A下；5r。杯3之第三部分經.彎曲，使得第三部分之中心向 上移動其中梓3之第三部分定位於電極6c下方。桿3之第 二部分及第四部分並不彎曲。頂部重物4a朝向χ軸正方向 傾斜。底部重物4B朝向X軸負方向傾斜。桿3之此變形及 重物4A及4B之傾斜在圖57A中藉由實線展示。 將輸入τ施加至電極6八及6〇。當負電壓施加至電極6入且 正電壓施加至電極6C時，桿3之第一部分經彎曲，使得第 邛刀之中〜向上移動。桿3之第三部分經彎曲，使得第 三部分之中心向下移動。桿3之第二部分及第四部分並不 4曲。頂部重物4A朝向χ軸負方向傾斜。底部重物化朝 向X軸正方向傾斜。桿3之此變形及重物4八及46之傾斜在 圖57A中藉由虛線展示。 向電極6A及6C施加AC電壓導致重物4A及4B在如藉由箭 頭標5己A所不之χ軸方向上的擺動或振盪及桿3之交替變 t將圍繞Z轴之旋轉力或角向力施加至旋轉速度感測器 91 ’藉此使旋轉速度感測器91以旋轉速率Ωζ圍繞χ軸旋 轉。當將圍繞Ζ軸之旋轉力&角向力施加至旋轉速度感測 益91同時AC電壓施加至電極6八及6(：時科氏力被施加至 124463.doc 200907345 旋轉速度感測器91，藉此導 ..,A „ 如精由前碩標記”B"所示之 重物4A及仙在丫軸方向上 所不之 J力振盪。所施加之科氏六菇 由Fc = 2ΜνΩ給出。如μ由並-S4e 氏力藉 如碏由則碩標記，，B，，所 4B在Y軸方向上的振 垔物4A及 盟導致扣3之第二部分及第四部分以 及壓電薄膜5的交替變形。塵 电涛膜5之父替變形產生在雷 和B及6D處顯現的交替電屢。 ▲ ^ 所產生之父替電壓可藉由 Γ偵測單元％制到。可藉由侦測由輸出㈣單元93輸 之所產生之交替電壓而偵測到施加至旋轉速度感測器以 之科氏力。可藉由量測施加至旋轉速度感測器91之科氏力 而偵測到旋轉速率或角速率。 作為修改，AC電源92連接至電極6B及6D且輸出侦測單 凡93連接至電極6錢6(：為可能的。在此狀況下，施加至 旋轉速度感測器，之科氏力可藉由偵測由輸出偵測單元93 輸出之所產生之交替電壓而谓測到。可藉由量測施加至旋 轉速度感測器91之科氏力而偵測旋轉速率或角速率。 [雙向傾斜感測器] 圖5 8為說明利用移動感測器之雙向傾斜感測器的示意性 透視圖。雙向傾斜感測器1〇1可包括(但*限於)自參看^ 及圖2所述之移動感測器丨修改得的移動感測器1〇2。移動 感’則器102具有在X軸方向對準之電極1〇3A、1〇3B、 及103D。電極i〇3A、1〇3B、1〇3C&1〇3D以及重物4在χ軸 方向對準。舉例而言’電極l〇3A、103B提供於重物4之第 側，且電極l〇3C、103D提供於重物4之第二側，其中第 側與第二側彼此相反。電極丨03B配置於電極1 〇3 A與重 124463.doc ‘41 - 200907345 物4之間。重物4配置於電極103B與103C之間。電極103C 配置於重物4與電極i〇3D之間。 雙向傾斜感測器101可進一步包括一 AC電源92及一輸出 偵測單元104。輸出偵測單元1〇4亦可包括（但不限於）一差 動電路105及一傾斜偵測單元1〇6。AC電源92連接至電極 103A及103D以在電極ι〇3Α與103D之間施加激勵電壓。輸 出偵測單元104連接至電極103B及103C。差動電路1〇5之 兩個輸入連接至電極1〇3B及l〇3C。傾斜偵測單元1〇6連接 至差動電路105之輸出。因此，傾斜偵測單元1〇6經由差動 電路105連接至電極ι〇3Β及103C。 向電極103A及103D施加AC電壓可導致頂部重物4A及底 部重物4B在X軸方向的振盪或擺動。振盪或擺動視由頂部 重物4 A及底部重物4 B構成之重物4的旋轉慣量及重物4附 著至之桿3之彈性而定。 圖59為說明當將AC電壓施加至電極1〇3A及103D時重物 在X軸方向之振盪或擺動的橫截面正視圖。圖6〇為說明圖 58之雙向傾斜感測器101之諧振頻率特性的圖表。 當使基板2朝向X軸正方向傾斜時，則如圖59中所示，振 盈中心上之軸Η自Z軸朝向X軸正方向傾斜e，藉此向桿3、 壓電薄膜5及電極1〇3八及1031)施加偏置應力。偏置應力之 施加改變桿3、壓電薄膜5及電極103八及1030之彈性，藉 此如圖60中所示將諧振頻率自Ε改變至F。諧振頻率之改變 視軸Η自Z轴朝向X轴正方向的傾斜角0而定。可藉由偵測 來自電極103Β及103C之差動輸出而偵測諧振頻率之改 124463.doc -42· 200907345 變。亦即，可藉由偵測來自電極1〇3Β及103C之差動輸出 而偵測軸Η自Z軸朝向χ轴正方向的傾斜角θ。亦即，雙向 傾斜感測器ΗΠ經組態以偵測χ軸方向的傾斜。 圖61為說明利用移動感測器之另一雙向傾斜感測器的示 生透視圖。雙向傾斜感測器1〇7可包括（但不限於）自參看 圖及圖2所述之移動感測器1修改得的移動感測器102。移 動感測器1〇2具有在γ軸方向對準之電極ι〇3Α、_、 3C及103D。電極1〇3A、1〇3B、1〇3c及⑻d以及重物* 在Y軸方向對準。舉例而言電極i〇3a、i〇3B提供於重物 4之第一側，且電極1〇3c、1〇3D提供於重物4之第二側， 其中第一側與第二側彼此相反。電極丨〇3B配置於電極 103A與重物4之間。重物4配置於電極1〇3丑與1〇3〇之間。 電極103C配置於重物4與電極i〇3D之間。 雙向傾斜感測器1 07可進一步包括一 Ac電源92及一輸出 4貞測單元104。輸出偵測單元1 〇4亦可包括（但不限於）一差 動電路1 05及一傾斜偵測單元丨〇6。AC電源92連接至電極 103A及103D以在電極103八與i〇3D之間施加激勵電壓。輸 出價測單元104連接至電極i〇3B及103C。差動電路1〇5之 兩個輸入連接至電極103B及103C。傾斜偵測單元106連接 至差動電路105之輸出。因此，傾斜偵測單元1〇6經由差動 電路105連接至電極103B及103C。 向電極103A及103D施加AC電壓可導致頂部重物4A及底 部重物4B在Y軸方向的振盪或擺動。振盪或擺動視由頂部 重物4 A及底部重物4B構成之重物4的旋轉慣量及重物4附 124463.doc -43- 200907345 著至之桿3之彈性而定。 當使基板2朝向Y軸正方向傾斜時，則振盪中心上之軸η 自Ζ軸朝向γ軸正方向傾斜，藉此向桿3、壓電薄膜5及電 極103Α及103D施加偏置應力。偏置應力之施加改變桿3、 壓電薄膜5及電極i〇3AA103D之彈性，藉此改變諧振頻 率。諧振頻率之改變視軸H|z軸朝向γ軸正方向的傾斜角 而定。諧振頻率之改變可藉由偵測來自電極1〇沾及1〇% 之差動輸出而偵測。亦即，可藉由偵測來自電極1〇翅及 1 〇 3 C之差動輸出而偵測軸H自z軸朝向γ軸正方向的傾斜 角。亦即，雙向傾斜感測器101經組態以偵測γ軸方向的傾 斜。 、 [壓力感測器] 圖6 2為說明包括移動感測器之壓力感測器的示意性透視 圖。壓力感測器1 11具有除輸出偵❹元外與如參看圖％ 所述之旋轉速度感測器91相同的組態。壓力感測器ui可 包括（但不限於）參看圖丨及圖2所述之移動感測器丨。移動感 測器1具有電極6A、6B、6C及6D。壓力感測器ln可進一 步包括一AC電源92及一輸出谓測單元112。輸出偵測單元 Π2亦可包括（但不限於）一差動電路94及一壓力偵測單元 。電極6八及6(：：在乂軸方向隔開且對準。電極印及仍在 γ軸方向隔開且對準。AC電源92連接至電極_6C以在 電極6A與6C之間施加激勵電壓。輸出偵測單元112連接至 電極6B及6D。差動電路94之兩個輸入連接至電極及 6D。壓力偵測單元113連接至差動電路％之輸出。因此， 124463.doc •44· 200907345 壓力偵測單元113經由差動電路94連接至電極6B及6D。 圖63為說明圖62之壓力感測器111之諧振頻率特性的圖 表。
當AC電源92在電極6A與電極6C之間施加AC電壓時，具 有重物4之桿3在壓力感測器11 1具有藉由圖63中之實線表 示的諧振特性E之處振盪。雖然具有重物4之桿3振盥，但 碰觸重物4可將諧振電流E減小至諧振電流j且亦可改變譜 振頻率E至諧振頻率F。諳振頻率及諧振電流之改變視施加 至重物之壓力而定，亦即，視所施加壓力的方向及量值而 定。諸振頻率及諧振電流之改變可藉由偵測來自電極1〇3B 及1 03D之差動輸出而偵測。亦即，施加至重物之壓力方向 及量值可藉由偵測來自電極103]3及1〇31；)之差動輸出而偵 測。 圖64為說明包括移動感測器陣列之另一壓力感測器的示 意性透視圖。壓力感測器115包括一移動感測器陣列丨丨“ 每一移動感測器具有與上述移動感測器丨之組態大體相同 的組態。壓力感測器115可包括（但不限於）基板2、基板2上 方之壓電薄膜5及壓電薄膜5上方的單元陣列。每一單元可 每一單元亦連接至如 包括重物4及電極6a、6B、6C及6D。 ，但說明在圖64中被省 上所述之AC電源及輸出偵測單元 向 略C力感測器11 5可不僅偵測施加至重物*之壓力之方 及董值，而且偵測在壓力感測器】15上的壓力分布。 [觸覺控制器] 根據圖62及圖64中所 不之壓力感測器1 1丨及丨丨5，碰觸正 124463.doc -45- 200907345 在振盪之重物4可提供不同於碰觸未振盪之重物時的觸覺 之觸覺。碰觸正在振盪之重物4之觸覺或感覺可視輸入電 壓之振盪頻率及強度而定。碰觸正在振盪之重物4之觸覺 或感覺可藉由改變輸入AC電壓之振盪頻率及強度而改 變。 圖65為說明觸覺控制器之示意性透視圖。觸覺控制器 121除作為額外元件之控制單元112外具有與壓力感測器 111相同的組態。觸覺控制器121可包括（但不限於）參看圖丄 及圖2所述之移動感測器i。移動感測器i具有電極、 6B、6C及6D。觸覺控制器121可進一步包括一 ac電源 92 輸出偵測單元1 12及控制單元1 22。輸出偵測單元 11 2亦可包括（但不限於）一差動電路9 4及一壓力偵測單元 113。電極6A及6C在X軸方向隔開且對準。電極奶及61)在 Y軸方向隔開且對準。AC電源92連接至電極6八及6(：以在 電極6A與6C之間施加激勵電壓。輸出偵測單元112連接至 電極6B及6D。差動電路94之兩個輸入連接至電極沾及 6D。壓力偵測單元113連接至差動電路94之輸出。因此， 壓力偵測單元113經由差動電路94連接至電極6b&6d。 控制單元122連接於AC電源92與壓力偵測單元} 13之 間。控制單元122自壓力偵測單元丨13接收偵測到之壓力信 號。控制單元122基於偵測到之壓力信號產生控制信號。 控制單元122向AC電源92供應控制信號以控制輪入至電極 6A及6_AC電壓。控制單元122經組態以基於來自|力福 測單元Π3之偵測到之壓力信號而控制輸入Ac電壓的振動 124463.doc -46- 200907345 頻率及強度。控制輸入AC電壓之振盪頻率及強度可控制 碰觸正在振盪之重物4的觸覺或感覺。
作為修改’觸覺控制器121可能包括如圖64中所示之移 動感測器陣列116。每一移動感測器具有與上述移動感測 器1之組態大體相同的組態。觸覺控制器121可包括（但不 限於）基板2、基板2上方之壓電薄膜5及壓電薄膜5上方的 單元陣列。如圖65中所示，每一單元可包括重物4及電極 6A、6B、6C及6D。如圖65中所示，每一單元亦連接至AC 電源及輸出偵測單元。可實現兩維觸覺控制器。兩維觸覺 &制器可適用於點字顯示（braiHe diSpiay)。 作為另一修改，亦可能組合在沿χ軸及γ軸之方向上的 兩個振盪分量以使重物4橢圓形地振盪。碰觸橢圓形地振 盪之重物4提供碰觸之不同觸覺或感覺。 修改： 移動感測器、加速度計、傾斜感測器、壓力感測器及觸 覺控制H不應限於以上作為實施例所描述者。 基板可由絕緣體、導體或半導體製成。用於基板之絕緣 體之典型實例可包括(但不限於)蝴石夕酸鹽玻璃、水晶玻 ^曰石英、氧化銘、氮化石夕（SiN)、玻璃陶究、氧化錯' :及藍寶石。用於基板之導體之典型實 日於）金屬及合金。用於基板之半導體之典型實例可包^ (不限於）石夕⑻）及碳化石夕（SiC)。 士口上所述，塵雷，笼胳1 1 之有機材料μ 有機材料製成。用㈣電薄臈 實例可包括（但不限於）聚脲、壓電聚合物（諸 124463.doc -47- 200907345 如，聚二氟乙烯（PVDF))及壓電陶瓷（諸如，AIN及ΖηΟ)。 有機壓電薄膜可包括以下各物中之至少任一者：聚二氟乙 烯（PVDF)、p(VDF/TrFE)=VDF(偏二氟乙烯）與 TrFE(三氣 乙烯）之共聚物、P(VDF/TeFE)=VDF(偏二氟乙烯）與TeFE (四取*乙稀）之共聚物以及P(VDCN/VAc)=VDCN(亞乙稀美 氰化物）與VAc(乙酸乙烯酯）的交替共聚物。
/. κ.. 如上所述之移動感測器適於減小其大小、減小其製造成 本且改良其抗衝擊性。如上所述之移動感測器適用於偵測 諸如車輛、樂器、蜂巢式電話、遊戲機及遠端控制器之物 件的姿態及移動。 如本文中所使用，以下方向術語”向前、向後、在…上 方、向下、垂直、水平、在...下方及橫向"以及任何其他 類似方向術語指代裝備有本發明之裝置的彼等方向。因 此，應關於裝備有本發明之裝置而理解用以描述本發明之 此等術語。 術語經組態"用以描述包括硬體及/或軟 -------〜于八肢心孬1干 構及/或程式化以進行所要功能的組件、區段或部分。 此外，在申請專利範圍中表達為”裝置附加功能, 包括可用以進行本發明之部分之功能的任何結構。〜 如本文令使用之諸如"士 大體上、”約”及，，大約”之程度術 語思謂所修飾術語之合 顯著改變。舉例而言，若==差’使得最終結果並未被 含義，則此等術語可理：=將不否定其修飾之詞語的 數的偏差。了理解為包括經修飾術語之至少±5百分 124463.doc *48- 200907345 雖然μ上已描述且說明本發明之較佳實施例，但應理 解，此等實施例例示本發明且不應理解為限制本發明。可 進^添加、省略、取代及其他修改而不背離本發明之精神 ,範疇。因此’本發明不應被理解為由先前描述限制，而 是僅由隨附申請專利範圍之範疇來限制。 【圖式簡單說明】 圖1為說明根據本發明之第一實施例之移動感測器的示 意性透視圖； 圖2為沿圖丨之X軸獲得之移動感測器的橫截面正視圖； 圖3為說明在用於形成展示於圖}及圖2中之移動感測器 之過程中涉及的步驟之局部橫截面正視圖； 圖4為說明在用於形成展示於圖1及圖2中之移動感測器 之過程中涉及的圖3之步驟之後的步驟之局部橫截面正 圖； 圖5為說明在用於形成展示於圖】及圖2中之移動感測器 之過程中涉及的圖4之步驟之後的步驟之局部橫截面正視 圖； 圖6為說明在用於形成展示於圖1及圖2中之移動感測器 之過程中涉及的圖5之步驟之後的步驟之局部橫截面正視 圖； 圖7為說明在用於形成展示於圖1及圖2中之移動感測器 之過程中涉及的圖6之步驟之後的步驟之局部橫截面正 圖； 不見 圖8為說明在用於形成展示於圖1及圖2中之 、移動感測器 124463.doc -49- 200907345 之過程中涉及的圖7之步驟之後的步驟之月 〜匈。Μ頁截面正視 圖； 圖9為說明在用於形成展示於圖1及圖2中 γ之移動感測器 之過程中涉及的圖8之步驟之後的步驟之局Α 〜句。卩橫截面正視 圖； 圖10為說明在用於形成展示於圖1及圖2中 τ <移動感測器 之過程中涉及的圖9之步驟之後的步驟之局部橫截面正視 fgi · 圖， 圖π為說明在用於形成展示於圖1及圖2中之移動咸測器 之過程中涉及的圖10之步驟之後的步驟之局部撗截面正視 圖； 圖12為說明在用於形成展示於圖1及圖2中之移動感測器 之過程中涉及的圖11之步驟之後的步驟之局部橫截面正視 圖； 圖13為說明在用於形成展示於圖1及圖2中之移動感測器 之過程中涉及的圖12之步驟之後的步驟之局部橫戴面正視 圖； 圖14為說明在用於形成展示於圖丨及圖2中之移動感測器 之過程中涉及的圖13之步驟之後的步驟之局部橫截面正視 圖； 圖丨5為說明在用於形成展示於圖1及圖2中之移動感測器 之過程中涉及的圖14之步驟之後的步驟之局部橫戴面正視 圖； 圖丨6為說明在用於形成展示於圖1及圖2中之移動感測器 124463.doc •50- 200907345 之過程中涉及的圖15之步驟之後的步驟之局部橫載面正視 面 · 圍， 圖π為說明在用於形成展示於圖1及圖2中之移動感測器 之過程中涉及的圖16之步驟之後的步驟之局部橫截面正視 圖， 圖18為說明圖17之步驟之後的步驟之局部橫截面正視 圖； 圖1 9為說明經設計以沈積聚脲薄膜及電極薄膜之沈積系 統之組態的示意圖； 圖20A為說明具有一壓電薄膜及一電極薄膜之桿的橫截 面正視圖，該壓電薄膜及該電極薄膜經彎曲以向壓電薄膜 施加壓縮應力； 圖20B為說明具有一壓電薄膜及一電極薄膜之桿的橫截 面正視圖，該壓電薄膜及該電極薄膜經彎曲以向壓電薄膜 施加拉伸應力； 圖2 1A為說明在X轴方向施加以加速度時的移動感測器 的橫截面正視圖； 圖21B為展示當移動感測器如圖21八中所示在X軸方向被 施加以加速度時電極與在電極處顯現的輸出之間的關係之 表； 圖22A為說明在z軸方向施加以加速度時的移動感測器 的橫截面正視圖； 圖22B為展示當移動感測器如圖22a中所示在z軸方向被 施加以加速度時電極與在電極處顯現的輸出之間的關係之 124463.doc 51 200907345 表； 圖23為說明债測三軸加速度之加速度計的示意圖； 圖4為展不二軸加速度與在圖丨之移動感測器之電極處 顯現的輸出電壓之間的關係之表；
圖25為說明根據本發明之第二實施例之移動感 視圖； J 圖26為說明圖25之移動感測器的平面圖； 圖27為說明可用來極化圖25及圖26之移動感測器之元件 的聚脲壓電薄膜之極化系統之一組態的一實例之示意圖； 圖28為說明用於進行對展示於圖乃及 感測器以操作校驗的量測系統之示意圖；早轴移動 圖29為說明當施加以2軸方向的衝擊加速度時展示於圖 圖2 6中之移動感測器41的輸出電壓隨時間之變化的圖 表； 圖30為說明展示於圖29中之輸出電壓之經阻尼振盪之快 速傅立葉變換分析的結果之圖表； 圖3 1為說明移動感測器之頻率特性之圖表； 圖32為說明根據本發明之第三實施例之移動感測器的橫 截面正視圖； 圖33為說明圖32之移動感測器的平面圖； 圖34為說明在用於形成展示於圖32及圖33中之移動感測 器之過程中涉及的步驟之局部橫截面正視圖； 圖35為說明在用於形成展示於圖32及圖33中之移動感測 器之過程中涉及的圖34之步驟之後的步驟之局部橫截面正 124463. doc •52- 200907345 視圖； 圖36為說明在用於形成展示於圖32及圖33中之移動感測 益之過程中涉及的圖3 5之步驟之後的步驟之局部橫截面正 視圖； 圖37為說明在用於形成展示於圖32及圖33中之移動感測 器之過程中涉及的圖36之步驟之後的步驟之局部橫截面正 視圖； 圖38為說明展示於圖37中之步驟的平面圖； 圖39為說明在用於形成展示於圖32及圖33中之移動感測 器之過程中涉及的圖3 6及圖37之步驟之後的步驟之局部橫 截面正視圖； 圖40為說明在用於形成展示於圖32及圖33中之移動感測 器之過程中涉及的圖39之步驟之後的步驟之局部橫截面正 視圖； 圖4 1為說明在用於形成展示於圖32及圖33中之移動感測 器之過程中涉及的圖40之步驟之後的步驟之局部橫截面正 視圖； 圖42為說明展示於圖41中之步驟的平面圖； 圖43為說明在用於形成展示於圖32及圖33中之移動感測 器之過程中涉及的圖41及圖42之步驟之後的步驟之局部橫 截面正視圖； 圖44為說明在用於形成展示於圖32及圖33中之移動感測 器之過程中涉及的圖43之步驟之後的步驟之局部橫截面正 視圖； 124463.doc -53- 200907345 圖45為說明在用於形成展示於圖32及圖33 _ <移動感測 盗之過程中涉及的圖44之步驟之後的步驟之局部橫截面正 視圖； ' 圖46為說明展示於圖中之步驟的平面圖； 圖47為說明在用於形成展示於圖32及圖33中之移動感則 器之過程中涉及的圖45及圖46之步驟之後的步驟之局部橫 截面正視圖； 圖48為說明在用於形成展示於圖32及圖33中之移動感測 益之過程中涉及的圖47之步驟之後的步驟之局部橫截面正 視圖； 圖49為說明展示於圖48中之步驟的平面圖； 圖50為說明在用於形成展示於圖32及圖33中之移動感測 器之過程中涉及的在圖48及圖49之步驟之後的連續步驟之 局部橫截面正視圖； 圖51為說明展示於圖5〇中之步驟的平面圖； 圖52為說明在用於形成展示於圖32及圖33中之移動感測 之過程中涉及的在圖5〇及圖51之步驟之後的連續步驟之 局部橫截面正視圖； 圖53為說明展示於圖52中之步驟的平面圖； 圖54為說明在用於形成展示於圖32及圖33中之移動感測 器之過程中涉及的在圖52及圖53之步驟之後的連續步驟之 局部橫截面正視圖； 圖55為說明展示於圖54中之步驟的平面圖； 圖56為說明利用科氏力之旋轉速度感測器的示意性透視 124463.doc -54- 200907345 圖57A為說明在八(：電壓施加至展示於圖％中之旋轉速度 感測器之電極時具有重物之桿在χ軸方向之振盈的橫截面 正視圖； 圖57B為展示圖57A中所示電極與至旋轉速度感測器之 電極的AC電壓輸入之間的關係之表； 圖58為說明利用移動感測器之雙向傾斜感測器的示意性 透視圖； ' 圖59為說明在AC電壓施加至圖58之雙向傾斜感測器之 電極時重物之X軸方向振盪或擺動的橫截面正視圖； 圖60為說明圖58之雙向傾斜感測器之諧振頻率特性的圖 表； 圖61為說明利用移動感測器之另一雙向傾斜感測器的示 意性透視圖； 圖62為說明包括移動感測器之壓力感測器的示意性透視 圖； 圖63為說明圖62之壓力感測器之諧振頻率特性的圖表. 圖64為說明包括移動感測器陣列之另一壓力感測器的示 意性透視圖；及 圖65為說明觸覺控制器之示意性透視圖。 【主要元件符號說明】 1 移動感測器 2 基板 3 第二電鍍種子層/桿 124463.doc -55- 200907345 4 重物 4A 頂部重物 4B 底部重物 5 壓電薄膜 6A 電極 6B 電極 6C 電極 6D 電極 7 開口 11 第一光阻圖案 12 凹陷部分 13 凸起部分 14 第一電鍍種子層 15 犧牲層 16 第二光阻圖案 17 電極層 18 第三抗蝕劑圖案 19 引線 20 導電膏 21 沈積系統 22 聚脲沈積腔室 23 電極沈積腔室 24 帕耳帖器件 25 遮罩 124463.doc -56- 200907345 26 遮罩 27 石英微量天平 28 傳送器 29 加載腔室 30 第一擋板/第二擋板 31 加速度計 32 差動電路 33 X軸加速度偵測單元 34 差動電路 35 Y軸加速度偵測單元 36 加法器 37 Z軸加速度偵測單元 38 輸出偵測器 41 移動感測器 42 基板 43 桿 43a 突出部分 44 壓電薄膜 45 頂部電極 46 框架 47 開口 48 絕緣薄膜/聚醯亞胺薄膜 49 底部電極 50 元件 124463.doc -57- 200907345 51 移動感測器 52 絕緣磚 53 高壓D.C.電源 54 熱電偶 55 溫度控制器 61 量測系統 62 夾具 63 振動產生器 64 振盪器 65 雷射都卜勒振動計 66 放大器 67 示波器 71 移動感測器 72 基板 73 桿 73a 第一分開部分 73b 第二分開部分 74 重物 75 壓電薄膜 76 頂部電極 77 中心凹陷部分 78 電鍍種子層 81 第一電鍍種子層/Cu電鍍種子層 82 犧牲層 124463.doc -58- 200907345 83 第二電鍍種子層 84 第一光阻圖案 85 第二抗蝕劑圖案 86 遮罩 91 旋轉速度感測器 92 AC電源 93 輸出偵測單元/差動電路 94 差動電路 95 旋轉速度偵測單元 101 雙向傾斜感測器 102 移動感測器 103A 電極 103B 電極 103C 電極 103D 電極 104 輸出偵測單元 105 差動電路 106 傾斜偵測單元 107 雙向傾斜感測器 111 壓力感測器 112 輸出偵測單元/控制單元 113 壓力偵測單元 115 壓力感測器 116 移動感測器陣列 124463.doc •59. 200907345
121 122 A B E F G 觸覺控制器 控制單元 箭頭標記 箭頭標記 諧振特性/諧振頻率/諧振電流 諧振頻率 重心 Η 軸 J 諧振電流 S 輸入 Τ 輸入 Θ 傾斜角 Ωζ 旋轉速率 124463.doc -60-
Claims (1)
- 200907345 十、申請專利範圍： 1 · 一種移動感測器，其包含： 一基板； 一藉由該基板切之桿，該桿㈣性可變形的； 一附著至該桿之重物； 遵循且/σ該桿之至少—部分延伸之壓電薄膜，該壓 電薄膜包含—有機壓電薄膜；及 該壓電薄膜上的一第—電極。 2_如請求項1之移動感測器，其進一步包含： 該桿上方之一絕緣薄膜；及 邑緣核上方之H極，該第：電極藉由該絕 膜與該桿電性分離，該第二電極在該壓電薄膜下 方’ 、 中4壓電薄膜介在於該第_電極與 間。 电炫I 3.如請求項!之移動感測器’其中該桿由一導電材料製 成且忒#充當一第二電極，使得該壓電薄臈介在於該 第一電極與該第二電極之間。 脈月长項1之移動感測器，其中該有機壓電薄膜包含聚 5.如清求項1之移動感測器，直中 基板切。 在其-側處藉由該 6_如清求項1之移動感測器，豆中哕俨/让 基板支律。 ”中料在其兩側處藉由該 I24463.doc 200907345 7. 如=求項6之移動感測器，其中該重物附著至該桿之中 二宰= 亥第—電極包含複數個電極圖案，該複數個電 極圖案圍繞該重物配置。 8. —種加速度計，其包含： 一移動感測器，其包含： 一基板； 該桿為彈 一桿，該桿在其兩側處藉由該基板支撐 性可變形的；一附著至該桿之中心區的重物； -m沿該桿之至少_部分延伸之壓電薄膜，該 壓電薄膜包含一有機壓電薄膜；及 «電薄膜上之-第—電極，該第—電極包含複數 個電極圖案，该複數個電極圖案圍繞該重物配置；及 一連接至該等電極圖案中之至少兩者的輸出偵測單 凡，該輸出偵測單元偵測來自該等電極圖案中之該至少 兩者之輸出，且該輸出偵測單元包含一加速度偵測單 元，當一加速度施加至該重物時，該加速度偵測單元基 於在該等電極圖案中之該至少兩者處顯現的該等輸出而 偵測加速度。 9. 一種傾斜感測器，其包含： 一移動感測器，其包含： 一基板； 一桿，該桿在其兩側處藉由該基板支撐’該桿為彈 性可變形的； 124463.doc 200907345 一附著至該桿之中心區的重物； 遵循且^口該杯之至少一部分延伸之壓電薄膜該 壓電薄膜包含一有機壓電薄臈；及 該壓電薄膜上之一第一 電極 β玄第一電極包含複數 個電極圖案，該複數個電極圖案圍繞該重物配置； -連接至該等電極圖案中之至少兩者的激勵電壓施加 ^ ’該激勵電壓施加單元該等電極圖案中之該至少兩 者施加一激勵電壓；及 /連接至其他電極圖案之輸出偵測單元，該輸出偵測 早兀偵測來自該等其他電極圖案之輸出，且該輸出偵測 單元包含一傾斜偵測單元’該傾斜偵測單元基於一譜振 頻率之改變而價測該傾斜感測器之一傾斜角度，該諧振 頻率之該改變係由該重物之一傾斜引起。 ίο. 一種壓力感測器，其包含： 一移動感測器，其包含： 一基板； 样，該杯在其兩側處藉由該基板支撐，該桿為彈 性可變形的； 一附著至該桿之中心區的重物； -遵循且沿該桿之至少一部分延伸之壓電薄膜，該 壓電薄膜包含一有機壓電薄臈；及 該壓電薄臈上之一第一電極，該第一電極包含複數 個電極圖案，該複數個電極圖案圍繞該重物配置； -連接至該等電極圖案中之至少兩者的激勵電壓施加 124463.doc 200907345 D° 土 x激勵電壓施加單元對該等電極圖案中之該至少 兩者施加一激勵電壓；及 …連接至其他電極圖案之輸出偵測單元，該輸出偵測 00 、】來自°玄等其他電極圖案之輸出，且該輸出偵測 早疋包含—壓力谓測單元，該壓力债測單元基於-諸振 頻率之改變而偵測施加至該傾斜感測器之一外部壓力， 该言皆振頻率之該改變係藉由對該重物施加— 引起。 11. 一種觸覺控制器，其包含： 一移動感測器，其包含： 一基板； 一桿，該桿在其兩側處藉由該基板支擇，該桿為彈 性可變形的； 一附著至該桿之中心區的重物； 遵循且該杯之至少一部分延伸之壓電薄膜，該 壓電薄膜包含一有機壓電薄臈；及 該壓電薄膜上之一第—雷朽—哲 乐電極，s亥第一電極包含複數 個電極圖案’該複數個電極圖案圍繞該重物配置； 印-連接至該等電極圖案中之至少兩者的激勵電壓施加 早兀’該激勵電壓施加單元對該等電極圖案中之該至少 兩者施加一激勵電壓； /連接至其他電極圖案之輸出偵測單元，該輸出侦測 單70偵測來自該等其他電極圖案的輸出；及 -連接於該激勵電麼施加單元與該輸出偵測單元之間 124463.doc 200907345 的觸覺控制單元，該觸覺控制單元基於在碰觸該重物時 所引起之諧振頻率之改變而控制該激勵電壓。 124463.doc
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