公开(公告)号：US08610222B2

公开(公告)日：2013-12-17

申请号：US13088579

申请日：2011-04-18

申请人： Yizhen Lin ,  Gary G. Li ,  Andrew C. McNeil ,  Todd F. Miller ,  Lisa Z. Zhang

发明人： Yizhen Lin ,  Gary G. Li ,  Andrew C. McNeil ,  Todd F. Miller ,  Lisa Z. Zhang

IPC分类号： H01L27/14

CPC分类号： B81B3/0072 ,  B81B2203/0136 ,  B81B2203/0307

摘要： A MEMS device (20) includes a proof mass (32) coupled to and surrounding an immovable structure (30). The immovable structure (30) includes fixed fingers (36, 38) extending outwardly from a body (34) of the structure (30). The proof mass (32) includes movable fingers (60), each of which is disposed between a pair (62) of the fixed fingers (36, 38). A central area (42) of the body (34) is coupled to an underlying substrate (24), with the remainder of the immovable structure (30) and the proof mass (32) being suspended above the substrate (24) to largely isolate the MEMS device (20) from package stress, Additionally, the MEMS device (20) includes isolation trenches (80) and interconnects (46, 50, 64) so that the fixed fingers (36), the fixed fingers (38), and the movable fingers (60) are electrically isolated from one another to yield a differential device configuration.

摘要翻译： MEMS装置（20）包括联接到并围绕不可移动结构（30）的检验质量块（32）。 不动结构（30）包括从结构（30）的主体（34）向外延伸的固定指状物（36,38）。 检测质量块（32）包括可动指状物（60），每个指状物设置在固定指状物（36,38）的一对（62）之间。 主体（34）的中心区域（42）联接到下面的基板（24），其中不可移动的结构（30）的其余部分和证明质量块（32）悬挂在基板（24）上方以大大隔离 另外，MEMS器件（20）包括隔离沟槽（80）和互连（46,50,64），使得固定指状物（36），固定指状物（38）和 可动指状物（60）彼此电隔离以产生差分装置构型。

公开(公告)号：US07610809B2

公开(公告)日：2009-11-03

申请号：US11655557

申请日：2007-01-18

申请人： Andrew C. McNeil ,  Yizhen Lin ,  Todd F. Miller

发明人： Andrew C. McNeil ,  Yizhen Lin ,  Todd F. Miller

IPC分类号： G01P15/125

CPC分类号： G01P15/125 ,  G01P2015/0831

摘要： A differential capacitive sensor (50) includes a movable element (56) pivotable about a rotational axis (60). The movable element (56) includes first and second sections (94, 96). The first section (94) has an extended portion (98) distal from the rotational axis (60). A static layer (52) is spaced away from a first surface (104) of the moveable element (56), and includes a first actuation electrode (74), a first sensing electrode (64), and a third sensing electrode (66). A static layer (62) is spaced away from a second surface (106) of the moveable element (56) and includes a second actuation electrode (74), a second sensing electrode (70), and a fourth sensing electrode (72). The first and second electrodes (64, 70) oppose the first section (94), the third and fourth electrodes (66, 72) oppose the second section (96), and the first and second electrodes (68, 74) oppose the extended portion (98).

摘要翻译： 差分电容传感器（50）包括可围绕旋转轴线（60）枢转的可移动元件（56）。 可移动元件（56）包括第一和第二部分（94,96）。 第一部分（94）具有远离旋转轴线（60）的延伸部分（98）。 静电层（52）与可移动元件（56）的第一表面（104）间隔开，并且包括第一致动电极（74），第一感测电极（64）和第三感测电极（66） 。 静电层（62）与可移动元件（56）的第二表面（106）间隔开并且包括第二致动电极（74），第二感测电极（70）和第四感测电极（72）。 第一和第二电极（64,70）与第一部分（94）相对，第三和第四电极（66,72）与第二部分（96）相对，并且第一和第二电极（68,74）与延伸的 部分（98）。

公开(公告)号：US20080173091A1

公开(公告)日：2008-07-24

申请号：US11655557

申请日：2007-01-18

申请人： Andrew C. McNeil ,  Yizhen Lin ,  Todd F. Miller

发明人： Andrew C. McNeil ,  Yizhen Lin ,  Todd F. Miller

IPC分类号： G01P15/125

CPC分类号： G01P15/125 ,  G01P2015/0831

摘要： A differential capacitive sensor (50) includes a movable element (56) pivotable about a rotational axis (60). The movable element (56) includes first and second sections (94, 96). The first section (94) has an extended portion (98) distal from the rotational axis (60). A static layer (52) is spaced away from a first surface (104) of the moveable element (56), and includes a first actuation electrode (74), a first sensing electrode (64), and a third sensing electrode (66). A static layer (62) is spaced away from a second surface (106) of the moveable element (56) and includes a second actuation electrode (74), a second sensing electrode (70), and a fourth sensing electrode (72). The first and second electrodes (64, 70) oppose the first section (94), the third and fourth electrodes (66, 72) oppose the second section (96), and the first and second electrodes (68, 74) oppose the extended portion (98).

摘要翻译： 差分电容传感器（50）包括可围绕旋转轴线（60）枢转的可移动元件（56）。 可移动元件（56）包括第一和第二部分（94,96）。 第一部分（94）具有远离旋转轴线（60）的延伸部分（98）。 静电层（52）与可移动元件（56）的第一表面（104）间隔开，并且包括第一致动电极（74），第一感测电极（64）和第三感测电极（66） 。 静电层（62）与可移动元件（56）的第二表面（106）间隔开并且包括第二致动电极（74），第二感测电极（70）和第四感测电极（72）。 第一和第二电极（64,70）与第一部分（94）相对，第三和第四电极（66,72）与第二部分（96）相对，并且第一和第二电极（68,74）与延伸的 部分（98）。

公开(公告)号：US20120262026A1

公开(公告)日：2012-10-18

申请号：US13088579

申请日：2011-04-18

申请人： Yizhen Lin ,  Gary G. Li ,  Andrew C. McNeil ,  Lisa Z. Zhang ,  Todd F. Miller

发明人： Yizhen Lin ,  Gary G. Li ,  Andrew C. McNeil ,  Lisa Z. Zhang ,  Todd F. Miller

IPC分类号： H02N11/00

CPC分类号： B81B3/0072 ,  B81B2203/0136 ,  B81B2203/0307

摘要： A MEMS device (20) includes a proof mass (32) coupled to and surrounding an immovable structure (30). The immovable structure (30) includes fixed fingers (36, 38) extending outwardly from a body (34) of the structure (30). The proof mass (32) includes movable fingers (60), each of which is disposed between a pair (62) of the fixed fingers (36, 38). A central area (42) of the body (34) is coupled to an underlying substrate (24), with the remainder of the immovable structure (30) and the proof mass (32) being suspended above the substrate (24) to largely isolate the MEMS device (20) from package stress, Additionally, the MEMS device (20) includes isolation trenches (80) and interconnects (46, 50, 64) so that the fixed fingers (36), the fixed fingers (38), and the movable fingers (60) are electrically isolated from one another to yield a differential device configuration.

摘要翻译： MEMS装置（20）包括联接到并围绕不可移动结构（30）的检验质量块（32）。 不动结构（30）包括从结构（30）的主体（34）向外延伸的固定指状物（36,38）。 检测质量块（32）包括可动指状物（60），每个指状物设置在固定指状物（36,38）的一对（62）之间。 主体（34）的中心区域（42）联接到下面的基板（24），其中不可移动的结构（30）的其余部分和证明质量块（32）悬挂在基板（24）上方以大大隔离 另外，MEMS器件（20）包括隔离沟槽（80）和互连（46,50,64），使得固定指状物（36），固定指状物（38）和 可动指状物（60）彼此电隔离以产生差分装置构型。

公开(公告)号：US08925384B2

公开(公告)日：2015-01-06

申请号：US13482332

申请日：2012-05-29

申请人： Andrew C. McNeil ,  Gary G. Li ,  Lisa Z. Zhang ,  Yizhen Lin

发明人： Andrew C. McNeil ,  Gary G. Li ,  Lisa Z. Zhang ,  Yizhen Lin

IPC分类号： G01P15/125

CPC分类号： G01P15/125 ,  G01P15/0802 ,  G01P15/18 ,  G01P2015/0831

摘要： A MEMS sensor (20, 86) includes a support structure (26) suspended above a surface (28) of a substrate (24) and connected to the substrate (24) via spring elements (30, 32, 34). A proof mass (36) is suspended above the substrate (24) and is connected to the support structure (26) via torsional elements (38). Electrodes (42, 44), spaced apart from the proof mass (36), are connected to the support structure (26) and are suspended above the substrate (24). Suspension of the electrodes (42, 44) and proof mass (36) above the surface (28) of the substrate (24) via the support structure (26) substantially physically isolates the elements from deformation of the underlying substrate (24). Additionally, connection via the spring elements (30, 32, 34) result in the MEMS sensor (22, 86) being less susceptible to movement of the support structure (26) due to this deformation.

摘要翻译： MEMS传感器（20,86）包括悬挂在基板（24）的表面（28）上方并通过弹簧元件（30,32,34）连接到基板（24）的支撑结构（26）。 证明物质（36）悬挂在基底（24）上方，并通过扭转元件（38）连接到支撑结构（26）。 与证明物质（36）间隔开的电极（42,44）连接到支撑结构（26）并悬挂在基底（24）上方。 通过支撑结构（26）将基片（24）的表面（28）上方的电极（42,44）和检验质量块（36）悬挂在基本上物理上隔离下面的基底（24）的变形。 此外，通过弹簧元件（30,32,34）的连接导致MEMS传感器（22,86）由于这种变形而不易受支撑结构（26）的移动的影响。

公开(公告)号：US20130104651A1

公开(公告)日：2013-05-02

申请号：US13282192

申请日：2011-10-26

申请人： Gary G. Li ,  Yizhen Lin ,  Andrew C. McNeil ,  Lisa Z. Zhang

发明人： Gary G. Li ,  Yizhen Lin ,  Andrew C. McNeil ,  Lisa Z. Zhang

IPC分类号： G01C19/56

CPC分类号： G01C19/5747 ,  G01C19/5762

摘要： An inertial sensor (20) includes a drive mass (30) configured to undergo oscillatory motion and a sense mass (32) linked to the drive mass (30). On-axis torsion springs (58) are coupled to the sense mass (32), the on-axis torsion springs (58) being co-located with an axis of rotation (22). The inertial sensor (20) further includes an off-axis spring system (60). The off-axis spring system (60) includes off-axis springs (68, 70, 72, 74), each having a connection interface (76) coupled to the sense mass (32) at a location on the sense mass (32) that is displaced away from the axis of rotation (22). Together, the on-axis torsion springs (58) and the off-axis spring system (60) enable the sense mass (32) to oscillate out of plane about the axis of rotation (22) at a sense frequency that substantially matches a drive frequency of the drive mass (30).

摘要翻译： 惯性传感器（20）包括构造成经历振荡运动的驱动质量块（30）和与驱动质量块（30）连接的感测质量块（32）。 轴上扭转弹簧（58）联接到感测质量块（32），所述轴上扭转弹簧（58）与旋转轴线（22）共同定位。 惯性传感器（20）还包括离轴弹簧系统（60）。 离轴弹簧系统（60）包括离轴弹簧（68,70,72,74），每个离轴弹簧具有在感测质量块（32）上的位置处耦合到感测质量块（32）的连接界面（76） 其远离旋转轴线（22）移位。 一起，轴上扭转弹簧（58）和离轴弹簧系统（60）使得感测质量（32）能够以基本匹配驱动器的感测频率围绕旋转轴线（22）摆动离开平面 驱动质量（30）的频率。

公开(公告)号：US20100107763A1

公开(公告)日：2010-05-06

申请号：US12262042

申请日：2008-10-30

申请人： Yizhen Lin ,  Andrew C. McNeil

发明人： Yizhen Lin ,  Andrew C. McNeil

IPC分类号： G01P15/18

CPC分类号： G01P15/125 ,  G01P15/18 ,  G01P2015/0814 ,  G01P2015/082 ,  G01P2015/0831

摘要： A microelectromechanical systems (MEMS) transducer (90) is adapted to sense acceleration in mutually orthogonal directions (92, 94, 96). The MEMS transducer (90) includes a proof mass (100) suspended above a substrate (98) by an anchor system (116). The anchor system (116) pivotally couples the proof mass (100) to the substrate (98) at a rotational axis (132) to enable the proof mass (100) to rotate about the rotational axis (132) in response to acceleration in a direction (96). The proof mass (100) has an opening (112) extending through it. Another proof mass (148) resides in the opening (112), and another anchor system (152) suspends the proof mass (148) above the surface (104) of the substrate (98). The anchor system (152) enables the proof mass (148) to move substantially parallel to the surface (104) of the substrate (98) in response to acceleration in at least another direction (92, 94).

摘要翻译： 微机电系统（MEMS）传感器（90）适于感测相互正交的方向上的加速度（92,94,96）。 MEMS换能器（90）包括通过锚系统（116）悬挂在基板（98）上方的检验质量块（100）。 锚定系统（116）在旋转轴线（132）处将证明物质（100）枢转地联接到基底（98），以使得证明物质（100）能够响应于旋转轴线（132）中的加速而围绕旋转轴线（132）旋转 方向（96）。 证明物质（100）具有延伸通过其的开口（112）。 另一个检验质量块（148）位于开口（112）中，另一个锚定系统（152）将校准物质（148）悬挂在衬底（98）的表面（104）上方。 锚系统（152）使得证明物质（148）响应于至少另一方向（92,94）上的加速，基本上平行于衬底（98）的表面（104）移动。

公开(公告)号：US20090293616A1

公开(公告)日：2009-12-03

申请号：US12129548

申请日：2008-05-29

申请人： Yizhen Lin ,  Andrew C. McNeil

发明人： Yizhen Lin ,  Andrew C. McNeil

IPC分类号： G01P15/125

CPC分类号： H01L27/1203 ,  G01P15/125 ,  G01P21/00 ,  G01P2015/0831 ,  H01L28/40 ,  H01L28/60 ,  Y10T29/49002

摘要： A microelectromechanical systems (MEMS) capacitive sensor (52) includes a movable element (56) pivotable about a rotational axis (68) offset between ends (80, 84) thereof. A static conductive layer (58) is spaced away from the movable element (56) and includes electrode elements (62, 64). The movable element (56) includes a section (74) between the rotational axis (68) and one end (80) that exhibits a length (78). The movable element (56) further includes a section (76) between the rotational axis (68) and the other end (84) that exhibits a length (82) that is less than the length (78) of the section (74). The section (74) includes slots (88) extending through movable element (56) from the end (80) toward the rotational axis (68). The slots (88) provide stress relief in section (74) that compensates for package stress to improve sensor performance.

摘要翻译： 微电子机械系统（MEMS）电容传感器（52）包括可围绕其端部（80,84）之间偏移的旋转轴线（68）枢转的可移动元件（56）。 静电导电层（58）与可动元件（56）间隔开并且包括电极元件（62,64）。 可移动元件（56）包括在旋转轴线（68）和呈现长度（78）的一端（80）之间的部分（74）。 可移动元件（56）还包括在旋转轴线（68）和另一端（84）之间的部分（76），该部分具有小于部分（74）的长度（78）的长度（82）。 部分（74）包括从端部（80）朝向旋转轴线（68）延伸穿过可移动元件（56）的槽（88）。 槽（88）在部分（74）中提供应力释放，其补偿包装应力以改善传感器性能。

公开(公告)号：US08739627B2

公开(公告)日：2014-06-03

申请号：US13282192

申请日：2011-10-26

申请人： Gary G. Li ,  Yizhen Lin ,  Andrew C. McNeil ,  Lisa Z. Zhang

发明人： Gary G. Li ,  Yizhen Lin ,  Andrew C. McNeil ,  Lisa Z. Zhang

IPC分类号： G01C19/56

CPC分类号： G01C19/5747 ,  G01C19/5762

摘要： An inertial sensor (20) includes a drive mass (30) configured to undergo oscillatory motion and a sense mass (32) linked to the drive mass (30). On-axis torsion springs (58) are coupled to the sense mass (32), the on-axis torsion springs (58) being co-located with an axis of rotation (22). The inertial sensor (20) further includes an off-axis spring system (60). The off-axis spring system (60) includes off-axis springs (68, 70, 72, 74), each having a connection interface (76) coupled to the sense mass (32) at a location on the sense mass (32) that is displaced away from the axis of rotation (22). Together, the on-axis torsion springs (58) and the off-axis spring system (60) enable the sense mass (32) to oscillate out of plane about the axis of rotation (22) at a sense frequency that substantially matches a drive frequency of the drive mass (30).

摘要翻译： 惯性传感器（20）包括构造成经历振荡运动的驱动质量块（30）和与驱动质量块（30）连接的感测质量块（32）。 轴上扭转弹簧（58）联接到感测质量块（32），所述轴上扭转弹簧（58）与旋转轴线（22）共同定位。 惯性传感器（20）还包括离轴弹簧系统（60）。 离轴弹簧系统（60）包括离轴弹簧（68,70,72,74），每个离轴弹簧具有在感测质量块（32）上的位置处耦合到感测质量块（32）的连接界面（76） 其远离旋转轴线（22）移位。 一起，轴上扭转弹簧（58）和离轴弹簧系统（60）使得感测质量（32）能够以基本匹配驱动器的感测频率围绕旋转轴线（22）摆动离开平面 驱动质量（30）的频率。

公开(公告)号：US20130319117A1

公开(公告)日：2013-12-05

申请号：US13482332

申请日：2012-05-29

申请人： Andrew C. McNeil ,  Gary G. Li ,  Lisa Z. Zhang ,  Yizhen Lin

发明人： Andrew C. McNeil ,  Gary G. Li ,  Lisa Z. Zhang ,  Yizhen Lin

IPC分类号： G01P15/125 ,  H01R43/00

CPC分类号： G01P15/125 ,  G01P15/0802 ,  G01P15/18 ,  G01P2015/0831

摘要： A MEMS sensor (20, 86) includes a support structure (26) suspended above a surface (28) of a substrate (24) and connected to the substrate (24) via spring elements (30, 32, 34). A proof mass (36) is suspended above the substrate (24) and is connected to the support structure (26) via torsional elements (38). Electrodes (42, 44), spaced apart from the proof mass (36), are connected to the support structure (26) and are suspended above the substrate (24). Suspension of the electrodes (42, 44) and proof mass (36) above the surface (28) of the substrate (24) via the support structure (26) substantially physically isolates the elements from deformation of the underlying substrate (24). Additionally, connection via the spring elements (30, 32, 34) result in the MEMS sensor (22, 86) being less susceptible to movement of the support structure (26) due to this deformation.

摘要翻译： MEMS传感器（20,86）包括悬挂在基板（24）的表面（28）上方并通过弹簧元件（30,32,34）连接到基板（24）的支撑结构（26）。 证明物质（36）悬挂在基底（24）上方，并通过扭转元件（38）连接到支撑结构（26）。 与证明物质（36）间隔开的电极（42,44）连接到支撑结构（26）并悬挂在基底（24）上方。 通过支撑结构（26）将基片（24）的表面（28）上方的电极（42,44）和检验质量块（36）悬挂在基本上物理上隔离下面的基底（24）的变形。 此外，通过弹簧元件（30,32,34）的连接导致MEMS传感器（22,86）由于这种变形而不易受支撑结构（26）的移动的影响。