包裝級(jí)熱梯度感測(cè)的制作方法
包裝級(jí)熱梯度感測(cè)
背景技術(shù)：
1.諸如智能電話、智能手表、平板電腦、汽車、航空無人機(jī)、電器、飛行器、運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備和游戲控制器之類的眾多物品在其操作期間使用傳感器(例如，運(yùn)動(dòng)傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等)。在商業(yè)應(yīng)用中，微機(jī)電(mems)設(shè)備或傳感器(諸如加速度計(jì)和陀螺儀)捕獲復(fù)雜的移動(dòng)并確定朝向或方向。例如，智能電話配備有加速度計(jì)和陀螺儀，以增強(qiáng)依賴于全球定位系統(tǒng)(gps)信息的導(dǎo)航系統(tǒng)。在另一個(gè)示例中，飛行器基于陀螺儀測(cè)量結(jié)果(例如，橫滾、俯仰和偏航)確定朝向，并且車輛實(shí)現(xiàn)輔助駕駛以提高安全性(例如，識(shí)別打滑或翻車狀況)。
2.mems設(shè)備的每個(gè)最終使用產(chǎn)品都涉及與其它電子組件(諸如顯示器、處理器、存儲(chǔ)器、天線和觸摸屏)相鄰放置。隨著mems設(shè)備在不同制造商的許多不同設(shè)備類型中激增，關(guān)于從其它組件傳遞的熱量的量、熱傳遞的持續(xù)時(shí)間和模式以及熱量傳遞到mems設(shè)備的位置，來自相鄰組件的熱傳遞可能是不可預(yù)測(cè)的。此外，這些眾多不同類型的設(shè)備被用于從簡單的消費(fèi)電子產(chǎn)品到工業(yè)環(huán)境和車輛的許多最終使用應(yīng)用中，進(jìn)一步惡化了mems設(shè)備在操作期間可能承受的眾多熱傳遞剖面。熱傳遞剖面包括在mems設(shè)備的不同部分處的不均勻溫度。mems設(shè)備中的這些熱梯度會(huì)造成mems結(jié)構(gòu)(檢測(cè)質(zhì)塊)的運(yùn)動(dòng)，其與由溫度的均勻改變?cè)斐傻倪\(yùn)動(dòng)分開。這種運(yùn)動(dòng)可能在傳感器性能中表現(xiàn)出來，例如，作為偏移量或靈敏度的改變。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
3.在本公開的實(shí)施例中，用于識(shí)別設(shè)備內(nèi)的熱梯度的系統(tǒng)包括微機(jī)電(mems)設(shè)備，該微機(jī)電(mems)設(shè)備包括多個(gè)層、多個(gè)層內(nèi)的腔體以及mems設(shè)備的平面表面，以及耦合到平面表面的介電材料層，其中一個(gè)或多個(gè)微機(jī)電組件響應(yīng)于外力而在腔體內(nèi)可移動(dòng)。該系統(tǒng)還包括多個(gè)溫度傳感器，其中至少一個(gè)溫度傳感器附接到介電材料層。該系統(tǒng)還可以包括處理電路系統(tǒng)，該處理電路系統(tǒng)被配置為接收來自多個(gè)溫度傳感器的信號(hào)并輸出代表沿著垂直于mems設(shè)備的平面表面的軸的熱梯度的響應(yīng)信號(hào)。
4.在本公開的實(shí)施例中，一種用于識(shí)別設(shè)備內(nèi)的熱梯度的方法包括在處理電路系統(tǒng)處接收來自多個(gè)溫度傳感器的信號(hào)，其中多個(gè)溫度傳感器中的至少一個(gè)附接到介電材料層，并且其中介電材料層耦合到微機(jī)電(mems)設(shè)備的頂部平面表面或mems設(shè)備的底部平面表面。該方法還可以包括由處理電路系統(tǒng)基于來自多個(gè)溫度傳感器中的每一個(gè)的相應(yīng)信號(hào)確定沿著垂直于頂部平面表面和底部平面表面的軸的熱梯度。
5.在本公開的實(shí)施例中，包裝的微機(jī)電(mems)設(shè)備可以包括mems設(shè)備，該設(shè)備包括多個(gè)層、多個(gè)層內(nèi)的腔體以及mems設(shè)備的平面表面，其中一個(gè)或多個(gè)微機(jī)電組件響應(yīng)于外力而在腔體內(nèi)可移動(dòng)。包裝的mems設(shè)備還可以包括耦合到平面表面的介電材料層和多個(gè)溫度傳感器，其中至少一個(gè)溫度傳感器附接到介電材料層。
附圖說明
6.在結(jié)合附圖考慮以下具體實(shí)施方式后，本公開的上述和其它特征、其性質(zhì)和各種優(yōu)點(diǎn)將更加清楚，其中：
7.圖1描繪了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的示例性運(yùn)動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)；
8.圖2描繪了本公開的一些實(shí)施例中的包括熱梯度的示例性mems包裝；
9.圖3描繪了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的包括嵌入式溫度傳感器的示例性mems包裝；
10.圖4描繪了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的包括附接到介電材料層的溫度傳感器的示例性mems包裝；
11.圖5描繪了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的包括附接到包裝層的溫度傳感器的示例性mems包裝；
12.圖6描繪了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的包括附接到兩個(gè)介電材料層的兩個(gè)溫度傳感器的示例性mems包裝；
13.圖7描繪了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的包括折疊包裝層和附接到mems設(shè)備且附接到多層介電材料的溫度傳感器的示例性mems包裝；
14.圖8描繪了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的包括多個(gè)介電材料層、多個(gè)包裝層和多個(gè)溫度傳感器的示例性mems包裝；
15.圖9描繪了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的包括附接到介電材料層的兩個(gè)溫度傳感器的示例性mems包裝；
16.圖10描繪了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的溫度傳感器相對(duì)于包裝層的位置的示例性頂視圖；以及
17.圖11描繪了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的用于處理接收到的溫度傳感器輸出的示例性步驟。
具體實(shí)施方式
18.示例性mems設(shè)備可以具有被制造、圖案化和鍵合在一起的多個(gè)層。mems層可以鍵合在其它層(例如，上層或帽層和下層或基板層)之間，并且可以包括可以響應(yīng)于施加到mems設(shè)備的特定刺激而移動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)微機(jī)械組件。mems設(shè)備的電氣電路系統(tǒng)可以與微機(jī)械組件交互以輸出感興趣的信號(hào)。例如，mems慣性傳感器可以包括懸掛的彈簧-質(zhì)塊系統(tǒng)，該懸掛的彈簧-質(zhì)塊系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為使得懸掛的彈簧-質(zhì)塊系統(tǒng)的部分(例如，懸掛在懸掛的彈簧-質(zhì)塊系統(tǒng)內(nèi)的檢測(cè)質(zhì)塊)響應(yīng)于特定施加的慣性力(諸如沿著測(cè)量軸的線加速度或圍繞測(cè)量軸的角速度)而以特定方式移動(dòng)。對(duì)于另一個(gè)示例，壓力傳感器可以具有與mems層的一個(gè)部分相鄰地氣密密封的腔體和在mems層的另一個(gè)部分處接收氣體的另一個(gè)腔體，從而導(dǎo)致mems層基于相對(duì)壓力和mems層設(shè)計(jì)而移動(dòng)。可以使用mems技術(shù)制造的其它設(shè)備包括磁力計(jì)和超聲傳感器，但是有許多可以使用mems技術(shù)制造的設(shè)備，諸如傳感器和致動(dòng)器。
19.因?yàn)閙ems設(shè)備可以非常小，因此它們被用在眾多電子設(shè)備中，常常靠近作為顯著熱源的組件，或者用在其中環(huán)境包括顯著熱源的最終使用應(yīng)用中。因此，mems設(shè)備可受到各種熱傳遞條件的影響，包括暴露的相對(duì)位置、暴露的時(shí)間、隨時(shí)間的變化率等。因此，mems設(shè)備可不處于均勻的溫度，相反，整個(gè)設(shè)備可經(jīng)歷復(fù)雜的熱梯度。這些熱梯度也可受到mems設(shè)
備本身的設(shè)計(jì)的影響，包括相應(yīng)層的材料、層之間的鍵合材料、可以在各層之間進(jìn)行熱傳遞的鍵合位置的配置、層內(nèi)設(shè)計(jì)(諸如mems層設(shè)計(jì))，以及電子組件的位置和密度(例如，在cmos基板層內(nèi))。
20.熱梯度會(huì)造成傳感器操作的復(fù)雜改變，例如，通過使mems層內(nèi)的組件膨脹或收縮、修改可移動(dòng)組件之間的間隙、改變電氣組件的操作參數(shù)以及在mems設(shè)備的腔體內(nèi)部產(chǎn)生壓力差。因?yàn)闊崽荻瓤赡懿惶幱诜€(wěn)定狀態(tài)，所以在傳感器內(nèi)不同相對(duì)位置處的相似的電氣組件和機(jī)械組件可能不同地經(jīng)歷這些影響。熱梯度會(huì)在粒子在其間傳遞能量的邊界處產(chǎn)生克努森(knudsen)力，從而導(dǎo)致力施加在機(jī)械組件(諸如檢測(cè)質(zhì)塊)上。由于熱梯度引起的所有這些改變都會(huì)以復(fù)雜的方式影響mems設(shè)備和組件，并可能使mems設(shè)備的精度和準(zhǔn)確性劣化。
21.mems設(shè)備的層中的一個(gè)或多個(gè)(例如，cmos基板層)可以連接到介電材料層。在實(shí)施例中，介電材料可以與mems設(shè)備集成并在晶片工藝中制造。此類介電材料的代表性示例包括二氧化硅、氮化硅和光致抗蝕劑。在另一個(gè)實(shí)施例中，介電材料可以在包裝工藝中形成。此類介電材料的代表性示例包括芯片貼裝薄膜(daf)、環(huán)氧樹脂、硅樹脂(例如，室溫硫化硅樹脂[rtv])和阻焊層。在包裝工藝中形成的介電材料可以是包裝基板(諸如平面網(wǎng)格陣列或引線框架)的一部分或耦合到包裝基板，該包裝基板為mems設(shè)備提供物理支撐并促進(jìn)與包括mems設(shè)備的電子設(shè)備內(nèi)的其它組件的物理連接和/或電連接。如所描述的，mems包裝可以包括mems設(shè)備、介電材料層和包裝基板，以及其它結(jié)構(gòu)，諸如模塑料(molding compound)、形成開放腔體的蓋子、焊球或接頭、焊線等。因此，mems包裝可以經(jīng)由介電材料層物理附接或電附接到電子設(shè)備內(nèi)的其它組件，這可以包括物理耦合到外部熱源。
[0022]
溫度傳感器可以位于介電材料層上或介電材料層之內(nèi)，例如，作為位于介電材料層的側(cè)向x-y平面內(nèi)的特定位置處(例如，以捕獲關(guān)于特定熱梯度的信息和熱傳遞圖案)和位于介電材料層的垂直z軸深度處(例如，在附接到mems設(shè)備的表面處，在介電材料層的一層或多層內(nèi)，或在未附接到mems設(shè)備的表面上)的圖案化的熱敏電阻器。多個(gè)溫度傳感器可以位于介電材料層內(nèi)的不同側(cè)向和垂直位置處，并且在一些實(shí)施例中，包括溫度傳感器的介電材料層可以附接到mems設(shè)備的不同表面，諸如在帽層的頂表面和在cmos層的底表面。這種到多個(gè)表面的附接可以通過多個(gè)介電材料層(例如，附接到帽層的上表面的第一介電材料和附接到cmos層的底表面的第二介電材料)、單個(gè)介電材料層(例如，在帽層的頂表面和mems層的底表面之間剛性或柔性地延伸)或其組合來執(zhí)行。在一些實(shí)施例中，溫度傳感器也可以包括在mems設(shè)備內(nèi)。在一些實(shí)施例中，溫度傳感器也可以附接到或包括在包裝基板內(nèi)。
[0023]
熱能在沿著mems設(shè)備外圍的特定位置處從外部施加到mems設(shè)備，諸如頂部(例如，沿著帽層的頂部)、側(cè)面(例如，對(duì)于四邊傳感器是帽層、mems層或cmos層的四個(gè)側(cè)面中的任何一個(gè)，取決于熱源的位置)或底部(例如，經(jīng)由包裝基板和/或介電材料層沿著cmos層的底部)。這些可以是由于暴露于外部環(huán)境、電路板或其它電子元件而可能傳遞熱量的位置。通過將溫度傳感器放置在相對(duì)于介電材料層內(nèi)的這些邊緣的不同位置處，并且在一些實(shí)施例中放置在不同平面內(nèi)或mems設(shè)備的層內(nèi)，可以識(shí)別熱源的位置以及熱傳遞的模式。由于mems設(shè)備本身的電路內(nèi)的功耗，熱能也被施加到mems設(shè)備內(nèi)部。
[0024]
可以基于溫度傳感器類型以及在一個(gè)或多個(gè)介電材料層內(nèi)和mems設(shè)備內(nèi)的布置
來識(shí)別不同類型的熱梯度。例如，溫度傳感器可以位于mems包裝內(nèi)的不同垂直(例如，z軸)位置，諸如在介電材料層內(nèi)、mems設(shè)備的層內(nèi)以及位于不同z軸位置處的其它介電材料層中的不同z軸深度處(例如，在帽層和cmos層處)。溫度傳感器可以類似地位于mems芯片內(nèi)的不同側(cè)向(例如，x-y平面)位置。關(guān)于熱梯度的信息可以根據(jù)從單個(gè)傳感器(例如，當(dāng)前溫度、溫度改變率、溫度模式等)和傳感器的組合(例如，熱傳遞方向、熱源的強(qiáng)度、熱源的類型、熱源的空間分布等)收集的溫度數(shù)據(jù)確定。
[0025]
一旦識(shí)別出熱成分，就可以利用關(guān)于熱梯度的信息來改進(jìn)mems設(shè)備的操作。在一些實(shí)施例中，可以對(duì)測(cè)得的值進(jìn)行調(diào)整，諸如通過改變補(bǔ)償代碼、縮放值、附加補(bǔ)償值、偏移量值、傳感器輸出值、a/d轉(zhuǎn)換閾值、放大器輸入等。也可以對(duì)mems設(shè)備的操作進(jìn)行改變，諸如施加到mems層或mems設(shè)備的電子元件的信號(hào)的量值、相位或頻率。熱梯度的識(shí)別也可以被用于影響其它設(shè)備的操作，諸如通過發(fā)送警報(bào)或警告，這些警報(bào)或警告可以用于調(diào)整與mems設(shè)備相鄰的其它電氣組件的操作，或向另一個(gè)系統(tǒng)提供警告(諸如測(cè)量值可能具有較低的準(zhǔn)確性或允許設(shè)備冷卻)。由于本文描述的溫度感測(cè)系統(tǒng)識(shí)別和精確定位復(fù)雜的熱梯度的能力，操作中的補(bǔ)償或改變可以針對(duì)熱梯度的特定類型和強(qiáng)度進(jìn)行定制。
[0026]
圖1描繪了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的示例性運(yùn)動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)10。雖然在圖1中描繪了特定組件，但是將理解的是，傳感器、處理組件、存儲(chǔ)器和其它電路系統(tǒng)的其它合適組合可以根據(jù)不同應(yīng)用和系統(tǒng)的需要來使用。在如本文所述的實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)可以至少包括mems設(shè)備12和支持電路系統(tǒng)，諸如處理電路系統(tǒng)14和存儲(chǔ)器16。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)其它mems設(shè)備18(例如，mems陀螺儀、mems加速度計(jì)、mems麥克風(fēng)、mems壓力傳感器和磁力計(jì))可以包括在運(yùn)動(dòng)處理系統(tǒng)10內(nèi)以提供集成的運(yùn)動(dòng)處理單元(“mpu”)(例如，包括mems陀螺儀感測(cè)的3個(gè)軸、mems加速度計(jì)感測(cè)的3個(gè)軸、麥克風(fēng)、壓力傳感器和指南針)。
[0027]
處理電路系統(tǒng)14可以包括基于運(yùn)動(dòng)處理系統(tǒng)10的要求提供必要處理的一個(gè)或多個(gè)組件。在一些實(shí)施例中，處理電路系統(tǒng)14可以包括硬件控制邏輯，該硬件控制邏輯可以集成在傳感器的芯片內(nèi)(例如，在mems設(shè)備12或其它mems設(shè)備18的基板或帽上，或者在芯片的與mems陀螺儀12或其它mems設(shè)備18的相鄰部分上)以控制mems設(shè)備12或其它mems設(shè)備18的操作并執(zhí)行mems設(shè)備12或其它mems設(shè)備18的處理方面。在一些實(shí)施例中，處理電路系統(tǒng)14還可以包括處理器(諸如微處理器)，其執(zhí)行例如存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器16中的軟件指令。微處理器可以通過與硬件控制邏輯交互來控制mems設(shè)備12的操作，并且處理從mems設(shè)備12接收的信號(hào)。微處理器可以以相似的方式與其它mems設(shè)備交互。
[0028]
雖然在一些實(shí)施例中(圖1中未描繪)mems設(shè)備12或其它mems設(shè)備18可以直接與外部電路系統(tǒng)通信(例如，經(jīng)由串行總線或直接連接到傳感器輸出端和控制輸入端)，但是在實(shí)施例中，處理電路系統(tǒng)14可以處理從mems設(shè)備12和其它mems設(shè)備18接收的數(shù)據(jù)，并經(jīng)由通信接口20與外部組件通信。處理電路系統(tǒng)14可以將從mems設(shè)備12和其它mems設(shè)備18接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換到適當(dāng)?shù)臏y(cè)量單元(例如，基于由通過通信總線20通信的其它計(jì)算單元提供的設(shè)置)并執(zhí)行更復(fù)雜的處理以確定測(cè)量結(jié)果(諸如朝向或歐拉(euler)角)，并且在一些實(shí)施例中，根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)確定是否正在發(fā)生特定活動(dòng)(例如，步行、跑步、制動(dòng)、打滑、滾動(dòng)等)。
[0029]
在一些實(shí)施例中，可以基于來自多個(gè)mems設(shè)備的數(shù)據(jù)在可以被稱為傳感器融合的過程中確定某些類型的信息。通過組合來自各種傳感器的信息，可以準(zhǔn)確地確定在各種應(yīng)用中有用的信息，各種應(yīng)用諸如圖像穩(wěn)定、導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車控制和安全、航位推算、遠(yuǎn)程控制
和游戲設(shè)備、活動(dòng)傳感器、3維相機(jī)、工業(yè)自動(dòng)化和眾多其它應(yīng)用。
[0030]
現(xiàn)在參考圖2，mems包裝200包括mems設(shè)備201，其可以與mems設(shè)備12或其它mems設(shè)備18中的任何一個(gè)對(duì)應(yīng)。示例性mems設(shè)備201可以附接到一個(gè)或多個(gè)包裝層208，例如，在mems設(shè)備的帽層的頂表面和/或基板層的底表面，但是到包裝層的附接可以發(fā)生在mems設(shè)備的不同位置，諸如附接到mems設(shè)備的多個(gè)層。如本文描述的包裝層可以是執(zhí)行包裝層的必要功能(諸如促進(jìn)到電子設(shè)備的其它組件(包括mems芯片)的物理連接和/或電連接)的任何合適基板(諸如印刷布線板)或金屬-電解質(zhì)組合物(例如，引線框架)。在一些實(shí)施例中，這些物理連接和/或電連接可以提供用于傳入或傳出mems芯片的熱傳遞的路線，例如，在包裝層的焊料、通孔和芯片焊盤連接處。
[0031]
圖2描繪了本公開的一些實(shí)施例中的包括熱梯度的示例性mems包裝200。雖然將理解mems包裝可以包括不同配置的多種組件和層，但是在圖2的示例性實(shí)施例中，mems包裝200可以包括mems設(shè)備201和包裝層208。
[0032]
示例性mems設(shè)備201可以包括多個(gè)層，諸如帽層202、mems層204和基板層206，但是將理解的是，mems設(shè)備可以包括多種不同的層或配置。例如，除了上述層之外，mems設(shè)備還可以包括包含電子電路的附加層。例如，層202、204和206中的每一個(gè)可以是硅管芯或其一部分。這些層可以通過介電層(未描繪)彼此附接。mems層可以包括mems檢測(cè)質(zhì)塊210，以促進(jìn)響應(yīng)于要感測(cè)的力(諸如線加速度、角速度、磁場(chǎng)、壓力等)的特定類型的移動(dòng)。mems檢測(cè)質(zhì)塊210的運(yùn)動(dòng)可以由mems層204(未示出)和/或其它層(例如，帽層202或基板層204)內(nèi)的其它(例如，固定的)組件感測(cè)。在一些實(shí)施例中，處理電路系統(tǒng)可以包括在帽層202和基板層206(例如，cmos基板層)之一或兩者上，以基于mems檢測(cè)質(zhì)塊210的移動(dòng)來執(zhí)行信號(hào)處理和感興趣參數(shù)的計(jì)算。
[0033]
示例性包裝層208可以附接到mems設(shè)備201的表面中的一個(gè)或多個(gè)。雖然在圖2中被描繪為附接到基板層206的底表面，但是將理解的是，包裝層208可以附接到mems設(shè)備201的任何表面，并且還可以附接到mems設(shè)備201的多個(gè)表面。在一些實(shí)施例中，多個(gè)包裝層208可以附接到mems設(shè)備的不同部分。包裝層208與mems設(shè)備201的附接促進(jìn)mems設(shè)備201與mems設(shè)備在其中操作的電子系統(tǒng)的其它組件的物理連接和/或電連接。雖然包裝層208被示為在基板層206的側(cè)向邊界之外延伸，但在一些實(shí)施例中，(一個(gè)或多個(gè))包裝層208中的一個(gè)或多個(gè)可以具有與基板層206相比相同或較小的剖面。在一些實(shí)施例中(未在圖2或本文的其它圖中描繪)，還可以應(yīng)用模制層或中空蓋以圍繞或基本覆蓋mems包裝200(例如，應(yīng)用在包裝層208和mems設(shè)備201之上)。
[0034]
如本文所述，基于熱源的不同類型和位置，在mems設(shè)備(例如，mems設(shè)備201)內(nèi)可經(jīng)歷熱梯度，從而產(chǎn)生可更改mems設(shè)備201的輸出的多種效應(yīng)。熱源可位于mems設(shè)備201內(nèi)或與mems設(shè)備201直接相鄰，或者可經(jīng)由其它組件(例如，經(jīng)由包裝層208)傳遞。mems設(shè)備201內(nèi)的熱傳遞的模式取決于熱源的性質(zhì)(例如，點(diǎn)式或分布式)、施加熱量的位置、mems設(shè)備的各個(gè)部分的材料特性、腔體和設(shè)備組件的設(shè)計(jì)，以及如本文描述的其它因素。為簡化演示，本討論將參考具有沿著平面外z軸的分量和x-y平面內(nèi)的分量的熱梯度。但是，將認(rèn)識(shí)到的是，在一些情況下，可以在mems設(shè)備的不同部分施加多個(gè)顯著的熱源，從而在整個(gè)mems設(shè)備中導(dǎo)致具有不同方向的梯度的復(fù)雜的溫度分布(例如，至少直到在長時(shí)間暴露于多個(gè)顯著熱源之后達(dá)到穩(wěn)態(tài)溫度)。
within a microelectromechanical device”的美國專利申請(qǐng)no.16/531,990中進(jìn)行了描述，該專利申請(qǐng)通過引用整體并入本文。溫度感測(cè)電路(諸如cmos溫度傳感器)可以附接到或嵌入在包裝層208或mems包裝200的其它部分中。
[0041]
溫度傳感器402和404中的每一個(gè)可以輸出與相應(yīng)溫度傳感器位置處的溫度對(duì)應(yīng)的信號(hào)。這些輸出信號(hào)可以被一起處理(例如，通過如本文描述的處理電路系統(tǒng))以便確定關(guān)于mems設(shè)備內(nèi)的熱梯度的信息。在圖4的示例性實(shí)施例中，溫度傳感器的相應(yīng)位置允許基于溫度傳感器402和404的相應(yīng)位置直接測(cè)量基板層206內(nèi)的z軸熱梯度。雖然本文僅描繪了溫度傳感器402和404，但多個(gè)附加傳感器可以位于溫度傳感器402和404的x-y平面內(nèi)，例如，以識(shí)別x軸和y軸熱梯度和/或提供z軸熱梯度的局部測(cè)量。在實(shí)施例中，溫度傳感器的網(wǎng)格可以為mems設(shè)備內(nèi)的熱梯度提供綜合數(shù)據(jù)。此外，來自溫度傳感器402和404的輸出信息也可以與關(guān)于mems設(shè)備的其它信息(例如，操作條件等)和/或來自外部設(shè)備的信息(諸如關(guān)于熱源的附加溫度信息或數(shù)據(jù))相結(jié)合。
[0042]
圖5描繪了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的示例性mems包裝200，其包括附接到包裝層的溫度傳感器。在圖4的示例性實(shí)施例中，溫度傳感器402位于mems設(shè)備201的基板層206內(nèi)，而附加的溫度傳感器502在包裝層208的一部分內(nèi)被圖案化。雖然在圖5的示例性實(shí)施例中溫度傳感器504被描繪為在包裝層208的下部內(nèi)被圖案化，但溫度傳感器可以附接到包裝層208上或包裝層208之內(nèi)的其它位置，諸如包裝層208的上表面或下表面上或包裝層208內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)平面上。
[0043]
可以在包裝層208上或包裝層208之內(nèi)圖案化各種溫度感測(cè)材料和/或組件，諸如電阻溫度檢測(cè)器(rtd)、熱敏電阻或熱電偶。溫度感測(cè)電路(諸如cmos溫度傳感器)可以附接到或嵌入在包裝層208或mems包裝200的其它部分中。
[0044]
溫度傳感器402和502中的每一個(gè)可以輸出與相應(yīng)溫度傳感器位置處的溫度對(duì)應(yīng)的信號(hào)。這些輸出信號(hào)可以被一起處理(例如，通過如本文描述的處理電路系統(tǒng))以便確定關(guān)于mems設(shè)備內(nèi)的熱梯度的信息。在圖5的示例性實(shí)施例中，溫度傳感器的相應(yīng)位置允許基于溫度傳感器402和502的相應(yīng)位置直接測(cè)量包裝層208的底部和基板層206的頂表面之間的z軸熱梯度。雖然本文僅描繪了溫度傳感器402和502，但多個(gè)附加傳感器可以位于溫度傳感器402和502的x-y平面內(nèi)，例如，以識(shí)別x軸和y軸熱梯度和/或提供z軸熱梯度的局部測(cè)量。如本文所述，溫度傳感器還可以位于mems設(shè)備的其它層內(nèi)或mems設(shè)備的層內(nèi)的平面內(nèi)。在實(shí)施例中，溫度傳感器的網(wǎng)格可以提供mems包裝(即，包括包裝層208)內(nèi)的熱梯度的綜合數(shù)據(jù)。此外，來自溫度傳感器402和502的輸出信息也可以與關(guān)于mems設(shè)備的其它信息(例如，操作條件等)和/或來自外部設(shè)備的信息(諸如關(guān)于熱源的附加溫度信息或數(shù)據(jù))相結(jié)合。
[0045]
圖6描繪了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的示例性mems包裝，其包括附接到兩個(gè)介電材料層的兩個(gè)溫度傳感器。在圖6的示例性實(shí)施例中，除了附接在基板層206和包裝層208之間的介電材料層406之外，第二介電材料層608還附接到帽層202。介電材料層406和608中的每一個(gè)具有附接到其的相應(yīng)溫度傳感器606和602。溫度傳感器604也位于基板206內(nèi)。溫度傳感器602、604和606的位置可以促進(jìn)感興趣的溫度信息的測(cè)量，諸如mems設(shè)備201的不同層之間的z軸溫度梯度。可以添加附加的傳感器并且可以如本文所述改變位置以測(cè)量附加的熱梯度信息。在圖6的示例性實(shí)施例中，介電材料層608和包裝層208附接到相應(yīng)的靜電屏
蔽層610和612。靜電屏蔽層610和612可以以限制來自其它電子組件或系統(tǒng)的對(duì)mems設(shè)備201以及溫度傳感器602、604和606的電磁干擾的方式被定位和圖案化。在一些實(shí)施例中，靜電屏蔽層610和612可以是使熱量跨mems設(shè)備201分布的導(dǎo)熱材料(例如，銅)。
[0046]
圖7描繪了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的示例性mems包裝，其包括折疊的包裝層。在圖7的示例性實(shí)施例中，包裝層208可以被“折疊”，使得它經(jīng)由多個(gè)位置處的介電材料層(諸如基板層206的底面經(jīng)由介電材料層406，以及帽層202的頂表面經(jīng)由介電材料層710)附接(例如，通過鍵合或其它合適技術(shù))到mems設(shè)備201。包裝層208的第一部分208a可以附接到介電材料層406，包裝層208的第二部分208b可以在mems設(shè)備201周圍和上方延伸，并且包裝層208的第三部分208c可以附接到介電材料層710。溫度傳感器702和706位于介電材料層上或介電材料層之內(nèi)，但位于不同位置以促進(jìn)特定的熱梯度測(cè)量。如圖7中所描繪的，溫度傳感器702和706可以被定位成使得mems設(shè)備201的整個(gè)z軸高度位于溫度傳感器702和706之間。附加的溫度傳感器704可以位于mems設(shè)備201的層(諸如基板層206)內(nèi)。
[0047]
溫度傳感器702、704和706中的每一個(gè)可以輸出與相應(yīng)溫度傳感器位置處的溫度對(duì)應(yīng)的信號(hào)。這些輸出信號(hào)可以被一起處理(例如，通過如本文描述的處理電路系統(tǒng))以便確定關(guān)于mems設(shè)備內(nèi)的熱梯度的信息。在圖7的示例性實(shí)施例中，溫度傳感器的相應(yīng)位置允許基于溫度傳感器702和706的相應(yīng)位置直接測(cè)量基板層206的底部到帽層202的頂部之間的z軸熱梯度，以及基于溫度傳感器704測(cè)量這些層與基板層206的平面之間的z軸熱梯度。雖然本文僅描述了溫度傳感器702、704和706，但多個(gè)附加傳感器可以位于溫度傳感器702、704和706的x-y平面內(nèi)，例如，以識(shí)別x軸和y軸熱梯度和/或提供z軸熱梯度的局部測(cè)量。如本文所描述的，溫度傳感器還可以位于mems設(shè)備的其它層內(nèi)或mems設(shè)備的層內(nèi)的平面內(nèi)。在實(shí)施例中，溫度傳感器的網(wǎng)格可以為mems設(shè)備內(nèi)的熱梯度提供綜合數(shù)據(jù)。此外，來自溫度傳感器702、704和706的輸出信息也可以與關(guān)于mems設(shè)備的其它信息(例如，操作條件等)和/或來自外部設(shè)備的信息(諸如關(guān)于熱源的附加溫度信息或數(shù)據(jù))相結(jié)合。
[0048]
在本公開的一些實(shí)施例中，介電材料層406和710和/或包裝層208還可以促進(jìn)其它組件的添加，諸如靜電屏蔽層708。靜電屏蔽層708可以以限制來自其它電子組件或系統(tǒng)的對(duì)mems設(shè)備201和溫度傳感器702的電磁干擾的方式被定位和圖案化。在一些實(shí)施例中，靜電屏蔽層708可以是促進(jìn)包裝層部分208a和208c內(nèi)與包裝層部分208a和208c之間的導(dǎo)熱并降低跨mems設(shè)備201的溫度梯度的導(dǎo)熱材料(例如，銅)。雖然在實(shí)施例中靜電屏蔽層708被描述為導(dǎo)熱的，但是導(dǎo)熱可以在介電材料層上的多個(gè)位置處并且利用多種材料執(zhí)行，而不考慮是否發(fā)生靜電屏蔽(例如，基于相應(yīng)的熱傳遞系數(shù))。
[0049]
圖8描繪了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的示例性mems包裝，其包括多個(gè)介電材料層和多個(gè)包裝層。在圖8的示例性實(shí)施例中，介電材料層406位于基板層206和包裝層208之間，并且介電材料層808位于帽層202和包裝層810之間。溫度傳感器802和806位于介電材料層上或介電材料層之內(nèi)，但位于不同位置以促進(jìn)特定的熱梯度測(cè)量。如圖8中所示，溫度傳感器802和806可以被定位成使得mems設(shè)備201的整個(gè)z軸高度位于溫度傳感器802和806之間。附加的溫度傳感器804可以位于mems設(shè)備201的層(諸如基板層206)內(nèi)。
[0050]
溫度傳感器802、804和806中的每一個(gè)可以輸出與相應(yīng)溫度傳感器位置處的溫度對(duì)應(yīng)的信號(hào)。這些輸出信號(hào)可以被一起處理(例如，通過如本文描述的處理電路系統(tǒng))以便確定關(guān)于mems設(shè)備內(nèi)的熱梯度的信息。在圖8的示例性實(shí)施例中，溫度傳感器的相應(yīng)位置允
許基于溫度傳感器802和806的相應(yīng)位置直接測(cè)量基板層206的底部和帽層202的頂部之間的z軸熱梯度，以及基于溫度傳感器804測(cè)量這些層與基板層206的平面之間的z軸熱梯度。雖然本文僅描述了溫度傳感器802、804和806，但例如多個(gè)附加傳感器可以位于溫度傳感器802、804和806的x-y平面內(nèi)，以識(shí)別x軸熱梯度和y軸熱梯度和/或提供z軸熱梯度的局部測(cè)量。如本文所描述的，溫度傳感器還可以位于mems設(shè)備的其它層內(nèi)或mems設(shè)備的層內(nèi)的平面內(nèi)。在實(shí)施例中，溫度傳感器的網(wǎng)格可以為mems包裝(即，包括包裝層208)內(nèi)的熱梯度提供綜合數(shù)據(jù)。此外，來自溫度傳感器802、804和806的輸出信息也可以與關(guān)于mems設(shè)備的其它信息(例如，操作條件等)和/或來自外部設(shè)備的信息(諸如關(guān)于熱源的附加溫度信息或數(shù)據(jù))相結(jié)合。
[0051]
在本公開的一些實(shí)施例中，包裝層208和810還可以促進(jìn)其它組件(諸如靜電屏蔽層812)的添加。靜電屏蔽層812可以以限制來自其它電子組件或系統(tǒng)的對(duì)mems設(shè)備201和溫度傳感器802的電磁干擾的方式被定位和圖案化。在一些實(shí)施例中，靜電屏蔽層812可以是使熱量跨mems設(shè)備201分布的導(dǎo)熱材料(例如，銅)。雖然在實(shí)施例中靜電屏蔽層812被描述為導(dǎo)熱的，但是導(dǎo)熱可以在介電材料層上的多個(gè)位置處并且利用多種材料執(zhí)行，而不考慮是否發(fā)生靜電屏蔽(例如，基于相應(yīng)的熱傳遞系數(shù))。
[0052]
圖9描繪了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的示例性mems包裝，其包括附接到介電材料層的兩個(gè)溫度傳感器。在圖9的實(shí)施例中，兩個(gè)溫度傳感器904和906被描繪為附接到單個(gè)介電材料層406。溫度傳感器902也位于基板206內(nèi)。溫度傳感器902、904和906的位置可以促進(jìn)感興趣的溫度信息的測(cè)量，諸如mems設(shè)備201的基板層206內(nèi)的z軸溫度梯度(例如，基于溫度傳感器904/906和溫度傳感器902之間的z軸距離)以及x軸溫度梯度和y軸溫度梯度(例如，基于溫度傳感器的相對(duì)x-y平面位置)。可以添加附加的傳感器并且可以如本文所述改變位置以測(cè)量附加的熱梯度信息，并且在一些實(shí)施例中，可以將導(dǎo)熱材料層添加到包裝層208或mems設(shè)備201的層(圖9中未描繪)。
[0053]
圖10描繪了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的溫度傳感器相對(duì)于包裝層的位置的示例性頂視圖。在圖10的示例性實(shí)施例中，溫度傳感器1004和1006在包裝層208上方的介電材料層406(未描繪)的下表面上被圖案化，與鍵合焊盤1002相對(duì)，鍵合焊盤1002將包裝層208附接到在其中運(yùn)行mems包裝200的最終使用系統(tǒng)或設(shè)備的其它組件。如本文所述，將理解的是，鍵合焊盤1002在包裝層和其它部件之間傳遞熱量，溫度傳感器到介電材料層406的附接可以在介電材料層406上或介電材料層406之內(nèi)的其它位置處，和/或者溫度傳感器可以在包裝層208上或包裝層208之內(nèi)形成。另外，溫度傳感器1004和1006的特定x-y平面位置、尺寸、布局、數(shù)量和配置僅僅是示例性的，并且將理解的是，可以根據(jù)本公開修改這些參數(shù)。
[0054]
在圖10的示例性實(shí)施例中，溫度傳感器1004和1006中的每一個(gè)都包括rtd溫度傳感器，選擇rtd材料的材料、形狀、位置和厚度以提供與mems設(shè)備201的操作條件對(duì)應(yīng)的合適功耗、溫度測(cè)量的范圍、信號(hào)量值、準(zhǔn)確性和線性度。例如，如圖10中所描繪的，rtd跡線可以在感興趣的區(qū)域中緊鄰地折疊以用于溫度測(cè)量，但是在其它實(shí)施例中可以使用其它配置和圖案，諸如螺旋形。其它傳感器類型(例如，基于半導(dǎo)體的、熱電偶、熱敏電阻)可以在其它實(shí)施例中使用，或者在一些實(shí)施例中，可以在單個(gè)mems包裝上使用多種不同的傳感器類型，例如，以實(shí)現(xiàn)不同的響應(yīng)特點(diǎn)(例如，響應(yīng)時(shí)間、準(zhǔn)確性等)。
[0055]
返回到圖1，溫度傳感器的輸出可以提供給處理電路系統(tǒng)14用于附加處理。溫度傳
感器輸出可以通過任何合適的傳輸形式提供給處理電路系統(tǒng)，諸如經(jīng)由引線鍵合、通孔或其它合適的電傳輸路徑。在一些實(shí)施例中，用于初始處理溫度傳感器輸出的處理電路系統(tǒng)中的一些或全部可以包括在mems設(shè)備12/201內(nèi)，而在一些實(shí)施例中，處理中的一些或全部可以由經(jīng)由有線或無線數(shù)據(jù)路徑接收數(shù)據(jù)的外部電路系統(tǒng)(諸如微處理器)執(zhí)行。在圖2-9的示例性實(shí)施例中，處理電路系統(tǒng)可以包括在cmos基板層206中，具有經(jīng)由內(nèi)部電連接(未描繪)被處理的、來自cmos基板層206內(nèi)的傳感器的溫度傳感器輸出和經(jīng)由電連接(諸如到cmos基板層206(未描繪)的引線鍵合)提供給處理電路系統(tǒng)的其它溫度傳感器輸出。
[0056]
處理電路系統(tǒng)可以分析溫度傳感器輸出以識(shí)別感興趣的熱梯度。如本文所描述的，溫度傳感器輸出的絕對(duì)值、溫度傳感器輸出之間的差和溫度傳感器輸出的改變率可以提供關(guān)于熱源的位置的詳細(xì)信息(例如，施加于mems設(shè)備的哪一層，施加于mems設(shè)備的哪一側(cè)，以及熱源和mems設(shè)備之間的重疊程度)、熱源的強(qiáng)度(例如，基于相對(duì)溫度傳感器輸出、靠近熱源的輸出的改變率等)和施加的模式(例如，以周期性方式、作為脈沖或以其它模式施加的熱源，相對(duì)于具有最小變化的熱源)。在一些實(shí)施例中，相應(yīng)的溫度傳感器輸出(例如，沿著x-y平面內(nèi)的軸以識(shí)別側(cè)向熱梯度、在不同深度/平面處以識(shí)別垂直和/或側(cè)向熱梯度，或在相對(duì)于特定組件的相對(duì)位置處以拒絕某些熱梯度而測(cè)量其它熱梯度)可以耦合為橋，橋包括任何合適數(shù)量的元件和配置，諸如：惠斯通(wheatstone)橋、半橋(分配器(divider))(例如，溫度傳感器作為其中一個(gè)或多個(gè)電阻)、串聯(lián)電壓，或者電流和配置或電流差配置，使得溫度傳感器輸出的相對(duì)差可以通過單個(gè)輸出值快速確定。在一些實(shí)施例中，相應(yīng)的溫度傳感器輸出可以以多路復(fù)用的方式連接到單個(gè)感測(cè)電路。在一些實(shí)施例中，溫度傳感器的不同子集可以具有不同類型，例如，具有不同的準(zhǔn)確性或響應(yīng)時(shí)間。
[0057]
在一些實(shí)施例中，處理電路系統(tǒng)還可以接收與熱源相關(guān)的附加外部數(shù)據(jù)。例如，處理電路系統(tǒng)可以與其它電路系統(tǒng)(諸如外部處理器、電池、顯示器、應(yīng)答器、電源管理電路或其中結(jié)合了mems設(shè)備的最終使用設(shè)備的其它溫度測(cè)量電路系統(tǒng))通信。關(guān)于這些組件的操作的信息可以提供給處理電路系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，這種信息可以與mems設(shè)備的溫度傳感器測(cè)量相關(guān)聯(lián)，以識(shí)別來自最終使用設(shè)備的其它組件和系統(tǒng)的熱傳遞的模式。這種信息可以被用于主動(dòng)執(zhí)行補(bǔ)償，諸如通過在來自熱源的熱能實(shí)際影響mems設(shè)備的輸出之前修改mems設(shè)備的操作。來自mems設(shè)備的信息也可以提供給mems設(shè)備的其它組件和系統(tǒng)，例如，以更好地識(shí)別最終使用設(shè)備內(nèi)的熱傳遞的模式并適當(dāng)修改最終使用設(shè)備的操作(例如，修改操作電壓、處理負(fù)載、進(jìn)入低功耗或睡眠模式等)。
[0058]
一旦已經(jīng)接收到溫度傳感器輸出和其它相關(guān)值(例如，基于橋電路的組合輸出等)，處理電路系統(tǒng)就可以對(duì)測(cè)得的溫度信息做出響應(yīng)。一種示例性響應(yīng)可以是通過將補(bǔ)償項(xiàng)添加到mems設(shè)備輸出來補(bǔ)償熱梯度，例如偏移量補(bǔ)償。可以在制造期間執(zhí)行或在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行的校準(zhǔn)測(cè)試可以基于不同的熱梯度(例如，位置、度數(shù)、圖案)確定mems設(shè)備輸出的改變。這個(gè)信息可以被存儲(chǔ)(例如，在存儲(chǔ)于mems設(shè)備處的查表中)，使得可以修改值以在熱梯度存在的情況下維持正確的輸出值(例如，線加速度、角速度、壓力、磁場(chǎng)等)。另一個(gè)示例性響應(yīng)可以是修改mems設(shè)備的操作。所施加的信號(hào)(諸如造成mems組件的移動(dòng)的信號(hào)(例如，mems陀螺儀的驅(qū)動(dòng)信號(hào)))可以基于例如基于校準(zhǔn)例程確定的已知的溫度效應(yīng)而被修改(例如，增加或抑制懸掛的彈簧-質(zhì)塊系統(tǒng)的組件的移動(dòng))。輸出信號(hào)(例如，mems加速度計(jì)或壓力傳感器的感測(cè)信號(hào))同樣可以基于已知的溫度效應(yīng)而被修改。另一個(gè)示例性響應(yīng)可以是
修改整個(gè)mems設(shè)備的操作，例如，通過將傳感器置于臨時(shí)睡眠模式、修改用于mems設(shè)備的電源的參數(shù)或以其它方式改變mems設(shè)備的整體使用情況。另一個(gè)示例性響應(yīng)可以是激活mems設(shè)備中的熱源，以通過向mems檢測(cè)質(zhì)塊施加力來抵消外部施加的溫度梯度的影響。
[0059]
圖11描繪了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的用于處理接收到的溫度傳感器輸出的示例性步驟。雖然在本公開的上下文中描述了圖11，但是將理解的是，圖11中描述的方法和步驟可以應(yīng)用于各種mems設(shè)備設(shè)計(jì)、溫度傳感器類型、處理電路系統(tǒng)和補(bǔ)償技術(shù)。雖然在圖11中描繪了特定的步驟次序和流程，但是將理解的是，在一些實(shí)施例中，可以修改、移動(dòng)、移除或添加一個(gè)或多個(gè)步驟，并且可以修改圖11中描繪的流程。
[0060]
在步驟1102處，可以從位于mems包裝的一層或多層上和/或之內(nèi)的溫度傳感器接收溫度傳感器輸出(例如，通過mems設(shè)備的處理電路系統(tǒng))。可以隨時(shí)間接收溫度傳感器輸出，使得可以識(shí)別溫度的模式和改變。在一些實(shí)施例中，可以以組合形式接收溫度傳感器輸出，例如，由連接為分配器或以其它合適配置連接的傳感器計(jì)算的和或差。在一些實(shí)施例中，可以在傳感器操作的特定階段獲得溫度傳感器輸出，諸如在加電時(shí)獲得、發(fā)起測(cè)量時(shí)獲得、在mems設(shè)備操作期間周期性地獲得以及在停機(jī)之前獲得。在一些實(shí)施例中(圖11中未描繪)，還可以獲取來自其它設(shè)備、組件和傳感器的信息(例如，與相鄰組件的操作、外部溫度測(cè)量、功耗等有關(guān))。一旦接收到溫度傳感器輸出，處理就可以繼續(xù)到步驟1104。
[0061]
在步驟1104處，可以處理溫度傳感器輸出。溫度傳感器輸出可以被單獨(dú)處理，例如，利用用于去除溫度傳感器輸出中的噪聲的濾波器、放大器、a/d轉(zhuǎn)換器和其它合適的組件，以便為進(jìn)一步分析提供適當(dāng)?shù)目s放。一旦溫度傳感器輸出被處理以供進(jìn)一步分析，處理就可以繼續(xù)到步驟1106。
[0062]
在步驟1106處，可以基于接收到的值計(jì)算熱梯度。如本文所述，通過在相對(duì)于熱源的特定位置處以及在一些實(shí)施例中在mems包裝的層內(nèi)的不同層或不同深度處具有多個(gè)溫度傳感器，可以識(shí)別特定位置處的絕對(duì)溫度或不同位置之間的溫度差。還可以基于隨時(shí)間的熱梯度信息來確定熱梯度的改變率。一旦已經(jīng)計(jì)算出熱梯度，處理就可以繼續(xù)到步驟1108。
[0063]
在步驟1108處，可以分析熱梯度以確定是否應(yīng)當(dāng)采取某種形式的動(dòng)作。在一些實(shí)施例中，容限可以與特定位置處的絕對(duì)溫度、識(shí)別到高于閾值的絕對(duì)溫度的溫度傳感器的數(shù)量、特定溫度傳感器位置之間的溫度差、超過閾值的溫度差的數(shù)量以及絕對(duì)溫度值和/或溫差值(例如0.1開爾文)的改變率相關(guān)聯(lián)。在一些實(shí)施例中，可以基于熱梯度信息來識(shí)別熱源，例如，通過識(shí)別熱源的位置和施加的模式。這種熱源識(shí)別可以與已知的熱源位置和模式以及從其它源接收的數(shù)據(jù)(例如，外部溫度傳感器數(shù)據(jù)或關(guān)于其它組件或設(shè)備的操作的信息)進(jìn)行比較。一旦分析了熱梯度，處理就可以繼續(xù)到步驟1110。
[0064]
在步驟1110處，可以(例如，由處理電路系統(tǒng))確定是否已經(jīng)識(shí)別出要求附加動(dòng)作的錯(cuò)誤。如果不要求附加動(dòng)作，那么處理可以返回到步驟1102以接收附加的溫度傳感器輸出。如果要求附加動(dòng)作，那么可以基于識(shí)別出的錯(cuò)誤的類型和嚴(yán)重性來識(shí)別附加動(dòng)作。然后處理可以繼續(xù)到步驟1112。
[0065]
在步驟1112處，可以確定mems設(shè)備是否可以繼續(xù)操作而不管錯(cuò)誤。在一些實(shí)施例中，指示錯(cuò)誤但具有低于某些閾值的特點(diǎn)(例如，絕對(duì)溫度、溫度差、改變率)的熱梯度可能只要求通知或修改mems設(shè)備的操作，而更嚴(yán)重的錯(cuò)誤可能要求mems設(shè)備部分或完全停機(jī)。
如果mems設(shè)備可以繼續(xù)操作，那么處理可以繼續(xù)到步驟1114。如果mems設(shè)備不能繼續(xù)操作，那么處理可以結(jié)束。
[0066]
在步驟1114處，可以采取動(dòng)作來修改mems設(shè)備的輸出。這種修改可以包括添加附加補(bǔ)償項(xiàng)或修改縮放因子，或激活mems設(shè)備中的熱源。
[0067]
而且在步驟1114處，可以提供通知。通知可以在mems設(shè)備內(nèi)部和/或可以提供給外部組件和設(shè)備，并且可以提供有關(guān)錯(cuò)誤的性質(zhì)和嚴(yán)重性的信息，以及由mems設(shè)備采取的或要由其它組件和設(shè)備采取的任何校正性動(dòng)作(例如，修改mems設(shè)備的輸出的準(zhǔn)確性)。對(duì)mems設(shè)備的操作的修改可以包括如本文描述的各種修改，諸如縮放因子的修改、補(bǔ)償值的添加、測(cè)得的參數(shù)的計(jì)算的改變以及mems設(shè)備的操作參數(shù)(例如，驅(qū)動(dòng)電壓，檢測(cè)電壓等)的修改。一旦已提供通知和/或已修改傳感器的操作，處理就可以返回到步驟1102以接收附加的溫度傳感器輸出。
[0068]
前述描述包括根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例。提供這些示例僅用于說明目的，而不是用于限制目的。將理解的是，本公開可以以不同于本文明確描述和描繪的形式來實(shí)現(xiàn)，并且本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以實(shí)現(xiàn)與以下權(quán)利要求一致的各種修改、優(yōu)化和變化。
技術(shù)特征：
1.一種用于識(shí)別設(shè)備內(nèi)的熱梯度的系統(tǒng)，包括：微機(jī)電mems設(shè)備，包括：多個(gè)層；所述多個(gè)層內(nèi)的腔體，其中一個(gè)或多個(gè)微機(jī)電組件能夠響應(yīng)于外力而在腔體內(nèi)移動(dòng)；mems設(shè)備的平面表面；介電材料層，耦合到平面表面；多個(gè)溫度傳感器，其中至少一個(gè)溫度傳感器附接到介電材料層；處理電路系統(tǒng)，被配置為接收來自所述多個(gè)溫度傳感器的信號(hào)并輸出代表沿著垂直于mems設(shè)備的平面表面的軸的熱梯度的響應(yīng)信號(hào)。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中介電材料層包括多個(gè)層，包括介電層和圖案化的導(dǎo)電層。3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中處理電路系統(tǒng)還被配置為確定基于所述一個(gè)或多個(gè)微機(jī)電組件響應(yīng)于外力的移動(dòng)的值并且基于熱梯度來修改所述值。4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中外力包括線加速度、角速度、磁場(chǎng)、聲壓或氣壓。5.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，為了修改所述值，處理電路系統(tǒng)被配置為計(jì)算添加補(bǔ)償項(xiàng)并將其加到所述值。6.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，為了修改所述值，處理電路系統(tǒng)被配置為修改用于將所述值轉(zhuǎn)換成外力的測(cè)量結(jié)果的縮放因子。7.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，為了修改所述值，處理電路被配置為訪問來自轉(zhuǎn)換表的轉(zhuǎn)換因子并且基于該轉(zhuǎn)換因子修改所述值，其中轉(zhuǎn)換表將多個(gè)熱梯度中的每個(gè)熱梯度與相應(yīng)的轉(zhuǎn)換因子相關(guān)聯(lián)，并且其中每個(gè)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換因子與由于熱梯度引起的外力的改變對(duì)應(yīng)。8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，為了計(jì)算熱梯度，處理電路系統(tǒng)被配置為拒絕平面表面內(nèi)的側(cè)向熱梯度。9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中響應(yīng)信號(hào)與來自所述多個(gè)溫度傳感器的信號(hào)之間的差成比例。10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)溫度傳感器以分配器或半橋配置耦合。11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)溫度傳感器包括四個(gè)溫度傳感器并且以惠斯通橋配置耦合。12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)還包括：mems設(shè)備的第二平面表面，與第一平面表面相對(duì)；第二介電材料層，耦合到第二平面表面；以及一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器，附接到第二介電材料層或包含在第二介電材料層內(nèi)。13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)還包括mems設(shè)備的與第一平面表面相對(duì)的第二平面表面，還包括：第二介電材料層，耦合到第二平面表面；以及包裝層，其中包裝層彎曲以耦合到第一介電材料層和第二介電材料層兩者。14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中第二介電材料層包括介電材料層的一部分。15.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括：
包裝層，耦合到介電材料層；以及導(dǎo)熱材料，附接到包裝層，其中：導(dǎo)熱材料的第一熱傳遞系數(shù)大于包裝層的第二熱傳遞系數(shù)；所述多個(gè)溫度傳感器中的第一溫度傳感器沿著軸位于導(dǎo)熱材料和平面表面之間；以及所述多個(gè)傳感器中的第二溫度傳感器不沿著軸位于導(dǎo)熱材料和平面表面之間。16.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)溫度傳感器中的附接到介電材料層的所述至少一個(gè)溫度傳感器包括電阻溫度檢測(cè)器(rtd)、熱敏電阻或熱電偶。17.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)溫度傳感器中的附接到介電材料層的所述至少一個(gè)溫度傳感器在介電材料層的平面上被圖案化。18.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)溫度傳感器中的附接到介電材料層的所述至少一個(gè)溫度傳感器在介電材料層的上平面和介電材料層的下平面之間在介電材料層內(nèi)被圖案化。19.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)溫度傳感器中的至少一個(gè)溫度傳感器在多個(gè)半導(dǎo)體管芯內(nèi)被圖案化，其中所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯位于mems設(shè)備的底部平面表面和介電材料層的上平面之間。20.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括位于mems設(shè)備的所述多個(gè)層之一內(nèi)的附加溫度傳感器，其中處理電路系統(tǒng)被配置為基于來自所述多個(gè)溫度傳感器的相應(yīng)信號(hào)和來自附加溫度傳感器的附加信號(hào)確定熱梯度。21.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中介電材料層是二氧化硅、氮化硅、有機(jī)聚合物或硅基聚合物。22.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括加熱器，該加熱器能夠配置為基于響應(yīng)信號(hào)而供應(yīng)熱量。23.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括包裝層，其中所述多個(gè)溫度傳感器中的至少一個(gè)溫度傳感器附接到包裝層。24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中包裝層的第一平面表面附接到介電材料層，并且其中所述多個(gè)溫度傳感器中的附接到包裝層的所述至少一個(gè)溫度傳感器附接到定位為與包裝層的第一平面表面相對(duì)的包裝層的第二平面表面。25.一種用于識(shí)別系統(tǒng)內(nèi)的熱梯度的方法，包括：在處理電路系統(tǒng)處接收來自多個(gè)溫度傳感器的信號(hào)，其中所述多個(gè)溫度傳感器中的至少一個(gè)溫度傳感器附接到介電材料層，其中介電材料層耦合到微機(jī)電mems設(shè)備的頂部平面表面或mems設(shè)備的底部平面表面；以及由處理電路系統(tǒng)基于來自所述多個(gè)溫度傳感器中的每個(gè)溫度傳感器的相應(yīng)信號(hào)確定沿著垂直于頂部平面表面和底部平面表面的軸的熱梯度。26.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括：由處理電路系統(tǒng)確定基于mems設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)微機(jī)電組件響應(yīng)于造成微機(jī)電組件的移動(dòng)的外力的移動(dòng)的值；以及由處理電路系統(tǒng)基于熱梯度修改所述值。27.一種包裝的微機(jī)電mems設(shè)備，包括：mems設(shè)備，包括：
多個(gè)層；所述多個(gè)層內(nèi)的腔體，其中一個(gè)或多個(gè)微機(jī)電組件能夠響應(yīng)于外力而在腔體內(nèi)移動(dòng)；mems設(shè)備的平面表面；介電材料層，耦合到平面表面；多個(gè)溫度傳感器，其中至少一個(gè)溫度傳感器附接到介電材料層。
技術(shù)總結(jié)
微機(jī)電(MEMS)設(shè)備可以在MEMS設(shè)備的上平面表面或下平面表面處耦合到介電材料。一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器可以附接到介電材料層。來自所述一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器的信號(hào)可以被用于確定沿著垂直于上平面表面和下平面表面的軸的熱梯度。熱梯度可以被用于補(bǔ)償由MEMS設(shè)備測(cè)得的值。的值。的值。
