力傳感器制造技術

力傳感器，具有：載體，其具有前側和背側；半導體本體，其具有表面和背面和構造在半導體本體的表面上的壓阻元件，其中半導體本體與載體力鎖合地連接；第一翼部，其構造在半導體本體的表面上并且具有上側和下側，其中翼部可基本上沿著半導體本體的表面的法向量彈性運動，翼部與半導體本體力鎖合地連接以及半導體本體在翼部運動時被構造為支座，在翼部上構造有第一力導入區域；其中與第一翼部相對置地設置的第二翼部構造有第二力導入區域，壓阻元件設置在第一翼部與第二翼部之間，設置有與第一力導入區域和第二力導入區域力鎖合地連接的、橋狀構造的力分布裝置，其中力分布裝置具有與半導體本體的表面背離的第一面，該第一面具有第三力導入區域。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的力傳感器。
技術介紹
在DE 41 37 624中公開了一種具有壓阻元件的力傳感器。在此，尤其是公開了一種翼形布置，其中力導入設置在翼部的支座附近。此外，集成電路設置在翼部的外端部上。借助于支座附近的力導入試圖使集成電路盡可能沒有機械應力。
技術實現思路
在所述背景下，本專利技術的任務在于提出一種裝置，所述裝置改進了現有技術。所述任務通過具有權利要求1的特征的力傳感器來解決。本專利技術的有利的擴展方案是從屬權利要求的主題。根據本專利技術的主題公開了一種力傳感器，其具有載體和半導體本體和第一翼部，所述載體具有前側和背側，所述半導體本體具有表面和背面和構造在半導體本體的表面上的壓阻元件，其中半導體本體與載體力鎖合地連接，所述第一翼部構造在半導體本體的表面上并且具有上側和下側，其中翼部可基本上沿著半導體表面的法向量彈性運動，并且翼部與半導體本體力鎖合地連接以及半導體本體在翼部運動時構造為支座，并且在翼部上構造有第一力導入區域，其中與第一翼部相對置地設置的第二翼部構造有第二力導入區域，并且壓阻元件設置在第一翼部與第二翼部之間，并且設置有與第一力導入區域和第二力導入區域力鎖合地連接的、橋狀構造的力分布裝置，其中所述力分布裝置具有與半導體本體的表面背離的第一面，所述第一面具有第三力導入區域。應注意的是，力導入區域設置在第一翼部和第二翼部的外端部上是有利的。外端部在此理解為翼部的與相應翼部的支座相對置地設置的那個端部。應注意的是，在翼部偏轉時由壓阻元件產生電壓。根據本專利技術的裝置的優點是，可以使用由CMOS制造構成的已知工藝步驟用于制造力傳感器。由此可以容易地將力傳感器集成到集成電路的制造過程中。通過借助于橋狀的力分布裝置同時壓到兩個翼部上并且使兩個翼部彈性偏轉以及壓阻元件設置在這兩個翼部之間，所述力傳感器具有比迄今的單翼力傳感器更高的靈敏度。此外，可測量的力范圍擴寬。試驗已經表明所述力傳感器對力分布裝置的調節誤差不敏感，尤其是力分布裝置在翼部的縱軸線的方向上的橫向移動僅僅較小地作用于力傳感器的靈敏度。此外，第三力導入區域可以沿著力分布裝置的縱軸線移動，其中力傳感器的靈敏度僅僅受到較小的影響。在一個實施方式中，至少部分在載體的前側與半導體本體的背面之間存在材料鎖合的連接。優選的是，載體實施為玻璃體或玻璃板。此外優選的是，半導體本體由硅實施。在一個擴展方案中，第三力導入區域居中地構造在第一力導入區域與第二力導入區域之間。由此可以實現力在兩個翼部上非常對稱的分布。在一個有利的實施方式中，力導入區域具有一個用于容納力導入裝置的成形部(Ausformung)。借助優選構造為空腔、最優選地構造為截錐狀的孔的成形部可以預給定第三力導入區域的位置。在一個優選的擴展方案中，力導入裝置球形地構造并且優選由鋼制造。此外優選的是，力分布裝置的抗彎強度大于第一翼部的抗彎強度和第二翼部的抗 彎強度。由此確保了至翼部的最佳力傳遞并且提高了力傳感器的靈敏度。優選地，力分布 裝置具有梁狀構造的區域。借助梁狀的成形部通過簡單的方式提高了剛性。優選地，力分 布裝置包括硅。根據另一實施方式，在力分布裝置與第一力導入區和第二力導入區域之間分別構 造有一個中間件。中間件也可以稱作間隔件。由此，可以調節或提高力分布裝置的中部區 域與壓阻元件的距離。在翼部由于力導入而彎曲時，尤其是可以借助于間隔件來防止力分 布裝置的中部區域在翼部彎曲較大時也觸碰到壓阻元件的表面或半導體表面上。根據一個優選的實施方式，半導體本體的位于第一翼部與第二翼部之間的部分被 構造為無支承的板狀結構并且容納壓阻傳感器。優選的是，板狀結構在兩個彼此對置的側 上與設置在無支承的結構外部的半導體本體連接，并且第一翼部和第二翼部以及無支承的 結構構成十字形布置。為了構造無支承的結構可以在載體的前側上在翼部下方構造空腔。在另一實施方式中，在載體與半導體本體之間插入有間距件，使得用于形成至少 一個空腔的結構化既不在載體的前側上進行也不在半導體本體的背面上進行。根據一個替代的實施方式，第一翼部和第二翼部位于載體上。優點在于，在翼部放 置于載體上時優選可以測量非常大的力。此外優選的是，在此第一翼部和第二翼部材料鎖 合地與載體連接。此外，根據一個特別優選的擴展方案，半導體本體的容納壓阻元件的部分 位于載體上。如果現在借助翼部將力傳遞到載體上，則通過翼部使載體凸地變形并且在壓 阻元件中感應電壓。在另一擴展方案中，第一翼部和第二翼部以及半導體本體是一體地構造的。優點 在于，這種結構可以非常簡單且成本低廉地借助半導體制造的標準工藝來產生。尤其是，干 蝕刻工藝——例如深溝道蝕刻工藝適于在翼部邊緣與半導體本體之間構造溝槽。根據一個優選的實施方式，第一翼部的下側和第二翼部的下側與載體的距離用作 相應的翼部的偏轉限制。可以根據翼部的彈性特性和/或待測量的力范圍來調節所述距 離。由此可以顯著改善力傳感器的可靠性。在一個替代的構型中，在力分布裝置上設置有 成形部。借助于成形部或換言之借助于止擋可以限制第一翼部和第二翼部的偏轉。從預給 定的力起，成形部碰到半導體本體的表面并且阻止第一翼部和第二翼部的進一步偏轉。在一個擴展方案中，在半導體本體的表面上在離開第一翼部的地方和在離開第二 翼部的地方構造有集成電路。在此，集成電路具有與壓阻元件的電有效連接。優點在于，在 集成電路上沒有由外部力引起的機械應力并且集成電路分析處理由壓阻元件產生的電壓。附圖說明以下參照附圖更詳細地闡述本專利技術。在此，同類的部件標有相同的附圖標記。所 示的實施方式是極其示意性的，即距離和橫向伸展和垂直伸展不是合乎比例的并且只要沒 有其他說明則彼此不具有可推導的幾何關系。其中示出圖1 :力傳感器的第一實施方式，圖2 :圖1的力傳感器的分解示圖，圖3 :力傳感器的第二實施方式，圖4 :圖3的力傳感器的分解示圖，圖5 :用于測量大的力的力傳感器，圖6 :圖5的力傳感器的分解示圖，圖7 :在力作用的影響下力傳感器在縱向上的橫截面圖，圖8 :在力作用的影響下力傳感器在縱向上的橫截面圖，具有集成的過載保護的第一實施方式，圖9 :在力作用的影響下力傳感器在縱向上的橫截面圖，具有集成的過載保護的第二實施方式。具體實施例方式圖1的示圖示出根據本專利技術的力傳感器10的一個實施方式，所述力傳感器具有載體20和半導體本體30和構造在半導體本體30的表面35上的壓阻元件40，所述載體具有前側25和背側28，所述半導體本體30具有表面35和背面38，其中半導體本體30與載體20力鎖合地連接。此外，力傳感器10具有第一翼部50，其中第一翼部50構造在半導體本體30的表面35上并且具有上側和下側。第一翼部50可基本上沿著半導體本體30的表面35的法向量彈性運動，其中第一翼部50與半導體本體30力鎖合地連接，并且半導體本體30在翼部運動時被構造為支座。在第一翼部50上構造有第一力導入區域59。此外，力傳感器10具有與第一翼部50相對置地設置的第二翼部60。在第二翼部60的上側上構造有第二力導入區域69。第二翼部60如同第一翼部50那樣可基本上沿著半導體本體30的表面35的法向量彈性運動，并且第二翼部60與半導體本體30力鎖合地連接，使得半導體本體30在第二本文檔來自技高網...

【技術保護點】
力傳感器（10），具有：載體（20），其具有前側（25）和背側（28），半導體本體（30），其具有表面（35）和背面（38）和構造在所述半導體本體（30）的所述表面（35）上的壓阻元件（40），其中，所述半導體本體（30）與所述載體（20）力鎖合地連接，第一翼部（50），其構造在所述半導體本體（30）的表面上并且具有上側（35）和下側（38），其中，所述第一翼部（50）能夠基本上沿著所述半導體本體（30）的所述表面（35）的法向量彈性運動，并且所述第一翼部（50）與所述半導體本體（30）力鎖合地連接以及所述半導體本體（30）在所述第一翼部（50）運動時被構造為支座，并且在所述第一翼部（50）上構造有第一力導入區域（59），其特征在于，與所述第一翼部（50）相對置地設置的第二翼部（60）構造有第二力導入區域（69），并且所述壓阻元件（40）設置在所述第一翼部（50）與所述第二翼部（60）之間，并且設置有與所述第一力導入區域（59）和所述第二力導入區域（69）力鎖合地連接的、橋狀構造的力分布裝置（70），其中，所述力分布裝置（70）具有與所述半導體本體（30）的所述表面（35）背離的第一面，所述第一面具有第三力導入區域（79）。...

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：M·鮑曼，A·彼得，P·魯特，O·保羅，
申請(專利權)人：邁克納斯公司，
類型：發明
國別省市：