制造微型系统的方法、这种微型系统、包括这种微型系统的箔堆叠、包括这种微型系统的...的制作方法

专利名称：制造微型系统的方法、这种微型系统、包括这种微型系统的箔堆叠、包括这种微型系统的 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种设有间隔的微型系统的制造方法。本发明还涉及 这种微型系统。本发明也涉及包括根据本发明的微型系统的箔堆。本 发明还涉及包括根据本发明的微型系统的电子设备。本发明也涉及这 种电子设备的用途。
背景技术：
这样的方法和微型系统已见于Ramadoss， R等人的下列出版物 "Fabrication, As.sembly， and Testing of RF MEMS Capacitive Switches Using Flexible'Printed Circuit Technology." IEEE Transactions on Advanced Packaging, 26巻,No. 3, 2003年8月, 页248 - 254。根据已知的方法，设有包铜衬底层。对包铜层进行抛光 以便使其平坦。此后，使用光刻和刻蚀步骤将共面波导限定在所述包 铜层中。然后，给所述衬底提供聚合物层，并随后对其构图，该聚合 物形成底部电极的电介质。此外在已知的方法中设有聚酰亚胺膜，其 上形成铜层。使用光刻和刻蚀步骤对所述铜层进行构图，从而形成顶 部电极。利用激光对所述聚酰亚胺膜进行构图，以便在膜中形成开口。 所述方法还包括提供粘合层以限定底部电极和顶部电极之间的间隔的 步骤。根据已知方法，通过将聚酰亚胺膜堆叠在所述衬底上来获得MEMS 开关，虽然由粘合层将其隔离。利用包括定位销的固定元件对各个层 进行对准。最后，在升高的温度下通过在所述层上施加压力使各个层 互相连接。已知方法的问题在于它是一种比较复杂的方法。 发明内容本发明的目的是提供一种在"介绍，，部分中所描述的更加简化的 方法。根据本发明，该目的是通过制造设有间隔的微型系统而实现的， 所述方法包括下列步骤-提供含有至少两个电绝缘的弹性箔的集合，其中各个箔包括相 同的箔材料，并且其中在至少一个箔的至少一侧上有传导层，而且其中所述传导层适于用作电极或导体；-对所述传导层进行构图，以便形成电极或导体；-以形成开口的方式对至少一个箔进行构图，该开口形成微型系统的间隔；-将所述箔的集合堆叠，从而形成微型系统；以及-将所述箔结合在一起，当两个相邻箔彼此接触时，在两个相邻箔的箔材料之间的至少 一个传导层已经;故除去的位置处，所述箔粘合在一起。使用根据本发明的方法，本领域技术人员将只需要一种箔材料， 通过该箔材料它可以形成任何微型系统。还可以由 一个且相同的辊获 得所述箔。另一方面，根据已知方法，必须针对每一层选择不同的材 料。因此，根据本发明的方法比已知方法更加简化。根据本发明的方法的另 一优点在于它是一种通用方法。这意味着 所述方法是模式化的方法，而且因此，相比于已知方法，它适合于更 多的应用。根据本发明的方法的改进实施例的特征在于提供箔的集合，各个 箔具有基本上相同的厚度。这个方面的优点在于可获得比已知方法更 高的规则程度。例如，如果各层或各间隔的厚度不同于设备中将要实 现的一个箔的厚度，则可以以简单的方式将多个箔堆叠在一起。因此， 并不需要具有不同厚度的箔。这样，在垂直于箔的方向上的所有尺寸 将始终等于一个箔的厚度的整数倍。此外，当使用这个改进的方法时, 使用来自一个且相同辊的箔就足够了。这使得所述方法更加简化，并 因此成本更低。使用具有单一厚度的箔的另 一优点在于可以在包括几个箔的堆叠 中以箔的任何子集来实现设备。例如，如果A是被设计为包括5个箔 的泵，B是被设计为在沟道中包括3个箔的传感器，则对于设计者来说, 在30个箔的堆叠中"^:计A和B可以有多种方法。优选地，本发明的特征在于设有至少三个电绝缘的弹性箔。这在 要形成较复杂结构的情况下(在此情况下两个弹性箔是不够的)尤为 有利。根据本发明的方法的另一实施例的特征在于设有至少四个电绝 缘的弹性箔。当使用至少四个弹性箔时，对于设计者来说有更多的设 计可能。因此，设计者可以形成自由悬挂式翻板(flap),其充当所 述间隔的关闭阀。由于在外部箔之间有两层，因此当箔;故连接在一起 时在翻板与间隔相邻的位置处没有粘合，因此翻板还将被自由悬挂。 通过液体流，或者通过静电致动，可以打开或关闭所述翻板。根据本发明的方法的 一个实施例特征在于在微型系统中由至少一 个箔来形成可移动元件，该可移动元件附于所述微型系统的至少一側， 其中从包括可移动体、可移动阀和可移动薄膜的组中选择所述可移动 元件，并且其中所述可移动元件位于间隔的一侧。这个方面使得可以形成有源微流体设备和MEMS设备。在所述有源微流体设备的情况下， 重要的是在特定方向上阻碍气体或液体流和/或将所述流保持在另一 方向。在MEMS设备的情况下，通常关注的是一个元件的移动转变为电 极上的电信号，或者恰恰相反，关注的是电极上的电信号转变为元件 的移动。根据本发明的方法的另 一 实施例特征在于在微型系统中设有传感 器，该传感器形成在靠近间隔的箔上的传导层中，用于测量所述间隔 中的量。传感器同样也是MEMS设备和微流体设备中重要的构件块。所述方法的上述实施例的第一主要变化特征在于将要制造的所述 微型系统包括MEMS设备。所述方法的第一主要变化的进一步细节特征 在于所制造的微型系统是属于包括MEMS电容器麦克风、MEMS压力传感 器、MEMS加速器的组的微型系统。在较大的电子设备中这些设备是重 要的构件块，通过所述方法可以以成本较低的方式生产这些设备。当 然，其它设备也是可以的。所述方法的上述实施例的第二主要变化特征在于将要制造的所述 微型系统包括微流体设备。所述方法的第二主要变化的进一步细节特 征在于所制造的微型系统是属于包括微型阀、微型泵和n TAS元件的组 的微型系统。在微流体设备中这些设备是重要的构件块，通过所述方 法可以以成本较低的方式生产这些设备。当然，其它设备也是可以的。根据本发明的方法的进一步改进实施例特征在于通过激光进行所 述构图，无论是否结合掩模。这个方面使得可以实现对传导层和/或箔 材料的移除的高度控制。此外，非常有利的是通过有选择地刻蚀牺牲 材料无须清除所述间隔，而这在使用传统方法时是必须的。根据本发明的方法的进一步改进实施例特征在于通过使用从下列 步骤中选择的步骤进行所述构图-保持所述传导层和所述箔完整；-除去所述传导层以便暴露所述箔；-除去所述传导层和部分所述箔，以便留下较薄的箔；以及 -完全除去所述传导层和所述箔，以便形成所述间隔。 上述四个基本步骤实质上提供了四个主要区域，当被組合时，其 可以在箔中提供期望的构图-所述箔和所述传导层都没有^t除去的区域，-只有所述传导层被除去的区域(例如以便形成与相邻箔的连 接)，-所述传导层和部分所述箔被除去的区域(例如以便调节箔的弹 性)，和-所述箔和所述传导层都被除去的区域(例如以便建立间隔)。 如果通过在第一巻轴上缠绕至少一个箔实现箔的所述堆叠，则获得根据本发明的方法的有利实施例。本实施例的主要优点在于当箔被堆叠时箔的对准会更为容易。后面的方法的改进实施例特征在于在缠绕到第一巻轴上时从第二巻轴或辊展开箔的过程中实现所述方法。这个方面的主要优点在于可以在连续的过程中实现所述方法，这使得所迷方法更加易于自动化。 如果在从下列可能性中选择出的至少一个位置处进行对传导层和箔的构图，则获得进一步的改进在第一巻轴上或其附近，在第一和 第二巻轴之间，和在第二巻轴或辊上或其附近。取决于箔的两侧是否 有传导层的问题，本领域技术人员可以选择他希望在那里进行所述构 图。优选地，根据本发明的方法特征在于在升高的温度下通过在所述 堆叠的箔上施加压力使各个箔互相连接，所述压力施加方向垂直于所 述荡。其结果是，所述箔将熔合在一起，而且所述设备将取它的定型。后面的方法的另 一 详述实施例特征在于，通过在该结构的间隔中 施加增加的压力，来获得与所述间隔相邻的箔上所需的压力。这个方 面的优点在于在邻接间隔的位置处箔被施压以与相邻箔进行更佳的邻 接，从而所述箔实现更好的粘合。根据本发明的方法的优选实施例特征在于在所述箔的堆叠中形成 开口 ，以便提供从微型系统的一側到与微型系统的电极连接的传导层 的入口。以此方式按原样提供接触区域，用于电连接电极。根据本发明的方法的另一详述实施例特征在于在箔已经熔合之后 将所述微型系统与所述堆叠分离。从而所获得的分离设备具有这样的 优点，即它可以被买卖或者合成在产品中。根据本发明的方法的另 一实施例特征在于用于传导层的材料是从 包括铝、柏、银、金、铜、铟锡氧化物和磁性材料的组中选出的。这 些材料非常适于用作电极和/或导体。而且铟锡氧化物具有光透的优 点，这在用于微流体设备中时是有利的。优选地，根据本发明的方法特征在于所述箔材料是从包括聚苯硫化物(PPS)和聚对苯二甲酸乙烯酯(PET)的组中选出的。这些材料 非常适于用作电绝缘箔材料。本发明的优选实施例的特征在于所使用的箔的厚度在1 M m到5 )u ra之间。使用在这个厚度范围内的箔的优点在于获得箔的合理的弹性 度，以及合理的准确度，根据该准确度可以在垂直于所述箔的方向上 固定设备的尺寸。本发明还涉及由至少两个电绝缘的弹性箔构建的微型系统，所述 弹性箔一个堆叠在另一个上面，其中各个箔包括相同的箔材料，其中 至少一个箔设有已构图的传导层，其被设置为电极，并且其中至少一 个箔设有间隔。根据本发明的微型系统的优点在于在堆叠箔集合时产 生很少的(例如由于温度效应)扭力，因为层具有相同的性质。根据本发明的微型系统的一个改进实施例特征在于各个箔具有基 本上相同的厚度。这个方面的主要优点在于所述微型系统实现比已知 方法更高的规则程度。在垂直于箔的方向上的所有尺寸将始终等于一 个箔的厚度的整数倍。因此，所述微型系统更加简化，并因此成本更 低。根据本发明的微型系统的上述实施例的另一改进特征在于至少所 述微型系统包括三个电绝缘的弹性箔。这在微型系统具有较复杂结构 的情况下尤为有利，在此情况下通过两个弹性箔无法实现。根据本发 明的方法的另 一实施例的特征在于它包括至少四个电绝缘的弹性箔。 当使用至少四个弹性箔时，可以获得更多种不同的微型系统。因此， 所述微型系统可以包括自由悬挂的翻板，例如，其充当所述间隔的关 闭阀。当翻板位置与间隔相邻时，它可以部分自由悬挂。通过液体流， 或通过静电致动可以打开或关闭所迷翻板。根据本发明的微型系统的一个实施例特征在于所述微型系统包括 可移动元件，所述可移动元件包括至少一个箔，该可移动元件附于所 述^:型系统的至少一侧，其中从包括可移动体、可移动阀和可移动薄 膜的组中选择所述可移动元件，并且其中所述可移动元件位于间隔的 一侧。在有源微流体设备和MEMS设备中需要这样的可移动元件。在所 述有源微流体设备的情况下，重要的是在特定方向阻碍气体或液体流 和/或在另一方向开始所述流。在MEMS设备的情况下，通常关注的是 一个元件的移动转变为电极上的电信号，或者恰恰相反，关注的是电 极上的电信号转变为元件的移动的。根据本发明的微型系统的 一个实施例特征在于在微型系统中设有 传感器，该传感器形成在靠近间隔的箔上的传导层中，用于测量所述间隔中的量。传感器同样也是MEMS设备和微流体设备中的重要构件块。 根据本发明的方法的 一 个实施例的特征在于将要制造的所述微型 系统包括MEMS电容器麦克风。这样的MEMS电容器麦克风比硅技术中 的传统MEMS电容器麦克风成本低。另 一个优点是与传统MEMS电容器 麦克风相比，它表现出改进的电操作性。毕竟，所述箔材料是电绝缘 的(不同于传统MEMS电容器麦克风所使用的硅衬底)，因此寄生电容 较小。该微型系统的另一详述实施例特征在于所述箔集合包括至少三个 箔，微型系统中有间隔，该间隔在其第一侧上设有第一箔，第一荡被 设置为接收声波的薄膜,以及所述间隔在其笫二侧上设有第二箔，第 二箔4皮设置为背板，该第二箔包括用于到自由间隔的压力波所经过的 开口，所述间隔具有在垂直于箔的方向上测量的至少一个箔的厚度， 所述微型系统的特征还在于所述薄膜和背板也设有传导层，所述传导 层产生电连接所述微型系统的区域。由于筒化性，这样的微型系统的 设计具有吸引力。该设计的主要优点在于薄膜的表面区域可以正好和 背板的表面区域一样大。这与硅技术中的微型系统相反，硅技术中需 要间隔的各向异性刻蚀，产生坡度(所述坡度为54.7°,例如，如果在 〈100〉硅晶片中通过K0H溶液进行所述刻蚀)。除了其它出版物，硅技 术中这样的方案可见于Udo Klein, Matthias M ti 1 lenborn和Pr imin Romback的文章, "The advent of silicon microphones in high-volume applications" , MST news 02/1， 40—41页。微型系统的随后实施例的非常吸引人的变化特征在于薄膜和背板 的箔在两侧都设有传导层。其优点在于薄膜和背板的箔两侧具有传导 层可防止箔可能发生的变形。如果薄膜的箔包括这样的区域，其边缘比其余薄膜的箔更薄，则 获得所述微型系统的又一改进。这个方面的优点在于它使得薄膜具有 改进的挠曲形状。在硅技术中很难实现这样的方面，然而这在箔技术 中通过部分除去箔(例如通过激光)却很容易实现。根据本发明的微型系统的又一 实施例特征在于它包括MEMS压力传 感器。这样的MEMS压力传感器比硅技术中的传统MEMS压力传感器成 本低。另一个优点是，这样的MEMS压力传感器表现出比传统MEMS压 力传感器更佳的电操作性。毕竟，箔材料是电绝缘的(与传统MEMS压 力传感器使用的硅衬底相反)，因此寄生电容较小。该微型系统的又一详述实施例特征在于所述箔集合包括至少三个 箔，第一间隔在所述微型系统中，该间隔在其笫一侧上设有可移动薄膜，可移动薄膜包括充当第一电极的传导层，所述薄膜的另一侧与另 一间隔相邻，在该另一间隔中有待测量的压力，其中第一间隔在其第 二侧上设有第二电极，在箔上的传导层中实现所述第二电极，其中当 在平行于箔的平面上投影时所述第一电极和笫二电极重叠，从而所述 第一电极和第二电极共同形成电容，该电容取决于所述第一间隔和所 述另一间隔之间的压力差，该压力差使得薄膜变形，所述微型系统进 一步特征在于第一间隔具有在垂直于箔的方向上测量的至少一个箔的 厚度，并且所述微型系统特征还在于电极的传导层产生与微型系统电 连接的区域。由于简化性，这样的微型系统的设计具有吸引力。根据本发明的微型系统的又一 实施例特征在于它包括MEMS加速 器。这样的MEMS加速器比硅技术中的传统MEMS加速器成本低。另一 个优点是，这样的MEMS加速器表现出比传统MEMS加速器更佳的电操 作性。毕竟，箔材料是电绝缘的(不同于传统MEMS电加速器所使用的 硅衬底)，因此寄生电容较小。该微型系统的又一详述实施例特征在于所述集合包括至少三个 荡，在微型系统中有具有至少一个箔厚度的间隔，所述间隔在其第一 侧上设有可移动体上的第一电极，所述可移动体由包括至少一个箔的 堆叠形成，并且所述可移动体经由弹性连接与微型系统连接，并且所 述间隔的相对側上有笫二电极，其中在传导层或箔中实现所述第一电 极和所述第二电极，其中当在平行于箔的平面上投影时所述第一电极 和笫二电极重叠，/人而所述第一电极和第二电极共同形成电容，该电 容取决于施加在所述可移动体上的加速力，该加速力使所述可移动体 相对于微型系统产生相对移动，并且因此使两个电极之间的间隔厚度 产生变化，所述微型系统特征还在于电极的传导层产生与微型系统电 连接的区域。由于简化性，这样的微型系统的设计具有吸引力。可以 以简单的方式实现弹性连接，例如以薄化箔的形式(在此情况下，所 述传导层已经被完全除去而箔材料已经被部分除去)。还可以局部地 除去整个箔而留下几条箔带，充当弹性连接。此外，在此实施例中使 用电容平行板结构。根据本发明的微型系统的又一实施例特征在于它包括微型阀。这 样的微型阀可以用在微流体系统中，并且比硅技术中的传统微型阀成 本低。另一优点是它比传统微型阀工作得更好。所述阀比硅技术中制 成的传统微型阀更富弹性。该微型阀的另一优点在于它是光透的(如 杲传导层已经被除去)。这使得可以使用光检测方法并进行光检验。 这对于硅技术中的微型阀是不可能的。该微型系统的又一详述实施例特征在于所述箔的集合包括至少四 个箔，微型系统中具有包括入口和出口的间隔，其中至少出口可以通 过附于所述微型系统的可移动阀来关闭，所述阀包括设有限定第 一 电 极的传导层的箔，并且其中所述间隔在其第一侧上设有第二电极，而 在相对侧上有第三电极，其中所述第二电极和第三电极二者在箔上的 电传导层中实现，其中当在平行于箔的平面上投影时所有电极重叠， 因此所述第二电极和第三电极可以用于电容驱动所述可移动阀，所述 微型系统的特征还在于具有在垂直于箔的方向上测量的至少一个箔的 厚度，所述微型系统特征还在于电极的传导层产生与微型系统电连接 的区域。由于简化性，这样的微型系统的设计具有吸引力。在此实施 例中，所述可移动阀可以是悬臂阀，因为它与所述间隔相邻，从而不 在局部经受在高温熔合箔的制造步骤过程中充分增强的压力和在箔堆 叠上增强的压力，因此它不与重叠的荡粘合。根据本发明的微型系统的又 一 实施例特征在于它包括微型泵。这 样的微型泵可以用在微流体系统中，并且比硅技术中的传统微型泵成 本低。另一优点是它与传统微型泵相比表现出更佳的操作性。所述阀 比硅技术中制成的传统微型阀更富弹性。该微型泵的另一优点在于它 是光透的(如果传导层已经被除去)。这使得可以使用光检测方法并 进行光检验。这对于硅技术中的微型泵是不可能的。该微型系统的又一详述实施例特征在于所述集合包括至少六个 箔，微型系统中具有包括入口和出口的间隔，其中入口和出口可以通 过包括附于所述微型系统的箔的可移动阀而被关闭，并且其中所述第 一间隔在其第一侧上设有可移动薄膜，所述可移动薄膜包括限定第一 电极的电传导层，所述可移动薄膜在其相对侧与第二间隔相邻，所述 第二间隔在其相对侧设有箔，所述箔包括充当第二电极的电传导层， 并且当在平行于箔的平面上投影时所述第一电极和所述第二电极重 叠，因此所述笫二电极可以用于电容驱动所述可移动薄膜，所述微型 系统的特征还在于具有在垂直于箔的方向上测量的至少一个箔的厚 度，所述微型系统特征还在于电极的传导层产生与微型系统电连接的 区域。由于简化性，这样的微型系统的设计具有吸引力。所述薄膜可 以被设定为以多种方式移动。在第一种情况下，这可以通过静电方法 实现。在该情况下，薄膜中第二电极相对于第一电极的电压将使得包 括第一电极的薄膜在第二电极的方向上移动，其结杲是第二间隔的体 积将减小而第一间隔的体积将增大，从而在后者中产生负压，使得液 体或气体可以经由入口被吸入。在此情况下，受到压力差的影响入口处的可移动阀将打开。在第二种情况下，可以使用电阻加热。在此情 况下，这样构建电极以便形成电阻器。经过所述电阻的电流将使得所 述电阻器加热，从而使环境加热。当在被弹性薄膜屏蔽的间隔中放置 电阻器时，所述体积的加热将使得薄膜膨胀。其结果是，笫二间隔的 体积将减小而第 一间隔的体积将增大，从而在所述间隔中产生负压， 使得液体或气体可以经由入口被吸入。在此情况下，受到压力差的影 响入口处的可移动阀将打开。优选地，后面的实施例的特征在于所述微型系统在第 一 间隔的第 二侧上的箔上还设有另一传导层，所述传导层限定第三电极，其中当 在平行于箔的平面上投影时所述第一电极和所述第二电极重叠，因此 所述第三电极也可以用于电容驱动所述可移动箔，所述微型系统特征 还在于该电极的传导层还产生与微型系统电连接的区域。所述第三电 极的优点在于它也可以用于电驱动所述薄膜。例如，如果相对于第一 电极向第三电极供给电压，而且该电压的极性与第一电极上的电压相 反，则薄膜被按原样从第三电极推开。因为电力较强，因此更易于移 动薄膜。根据本发明的微型系统的 一个可能的实施例特征在于它包括MTAS元件。这样的MTAS元件可以用在微流体系统中，并且比硅技术中 的传统n TAS元件成本低。该M TAS元件的另 一优点在于它是光透的(如 果传导层已经被除去)。这使得可以使用光检测方法并进行光检验。 这对于硅技术中的luTAS元件是不可能的。这样的pTAS元件的其它优点在于-箔粘合良好，从而存在极少泄漏的机会；-箔隔水，因此在jLiTAS元件中后来不会留有液体剩余，根据该优 点在此情况下无须例如根据硅技术中iuTAS元件的隔水涂层；并且 -所述元件不排异。该微型系统的又一详述实施例特征在于所述集合包括至少三个 箔，具有包括用于微型系统中存在的其它或液体经过的入口和出口的 沟道，其中所述沟道具有在垂直于箔的方向上测量的至少一个箔的厚 度，并且其中所述沟道在其一侧设有传感器或致动器。由于简化性， 这样的微型系统的设计具有吸引力。优选地，后面的实施例的特征在于所述传感器或致动器形成在与 沟道相邻的箔的传导层中。这些实施例的第 一变化特征在于它包括流传感器。这些实施例的 第二变化特征在于它包括电导率传感器。这样的传感器的实现使得可以测量间隔中的量值，例如流速、温度、电导率等等。后面两个实施例的进一步改进特征在于它还包括传感器或致动 器，其位于与沟道的相对侧相邻的箔的传导层中。因此该实施例在沟 道的底部和沟道的上侧都包括传感器结构。事实上可以在箔两侧设有 传导层。实际上，这在硅技术中大约是不可能的。在此实施例中，例 如设计者可以与传导传感器相对地设置加热元件。加热和测量是传感 器-致动器组合，其可以提供关于液体的有用信息。优选地，根据本发明的微型系统特征在于传导层的材料包括来自 包括铝、铂、银、金、铜、铟锡氧化物和磁性材料的组的金属。从该 组中选择何种材料在某种程度上取决于形成微型系统的要求。优选地，根据本发明的微型系统特征在于箔的材料包括从包括聚苯硫化物(pps)和聚对苯二甲酸乙烯酯(pet)的组中选出的物质。优选地，根据本发明的微型系统特征在于箔的厚度在1 m m到5卩m 之间。本发明还涉及包括根据本发明的设备的箔的堆叠。所述堆叠也可 以是被缠绕或巻起的形式。本发明还涉及包括根据本发明的mems设备的电子设备。所述电子 设备的一个实施例的特征在于它还包括用于读取或驱动来自微型系统 的信号的集成电路。 、、，，统设有凹部，其中容纳集成电路，使得微型系统实际上形成集成电路 的部分封装，所述集成电路与微型系统相连接。由于这个方面，所述 集成电路不需要传统封装，其结果是更加简化而且成本更低。此外， 在这种方式设置集成电路对微型系统的电操作有有利的影响。微型系 统和集成电路之间的间距相对较小，因此减少了微型系统和集成电路 之间的连接中的电容和电感干扰。本发明还涉及这种电子设备的用途，特征在于所述微型系统包括 用于记录声音的mems电容器麦克风，其中所述mems电容器麦克风对 电极施以电压x,并且所述电压x由集成电路读取。使用者在使用这样 的电子设备时将感受到很小的噪音。


现在将参考附图解释根据本发明的方法和设备的上述和其它方 面，附图中图l是一部分方法的示意性表示，其示出在其上具有传导层的箔上建立四个不同区域的方式；图2示'出可以对箔进行自动化对准和构图的方式；图3是用于实现根据本发明的方法的一部分配置的示意性表示；图4示出用于实现所述方法的实际配置；图5示出形成MEMS电容器麦克风结构的8个箔的堆叠；图6示出根据本发明的微型系统的第一实施例，即粘合图5的箔之后的MEMS电容器麦克风；图7示出依照根据本发明方法的一个方面已经在某些地方被薄化的MEMS电容器麦克风的薄膜；图8示出根据本发明的微型系统的第二实施例，即MEMS压力传感器,图9示出根据本发明的微型系统的第三实施例，即MEMS加速器； 图10示出根据本发明的微型系统的笫四实施例，即静电驱动微型阀；图11是图10的静电驱动微型阀的放大三维示图；图12示出根据本发明的微型系统的第五实施例，即静电驱动微型泵；图13是图12的静电驱动微型泵的放大三维示图； 图14示出根据本发明的微型系统的第六实施例，即mTAS元件； 图15是图14的yTAS元件的放大三维示图； 图16示出充当集成电路的部分封装的MEMS压力传感器，其中使 用焊线来在MEMS压力传感器和集成电路之间进4亍连接；图17示出也充当集成电路的部分封装的MEMS压力传感器，其中使用覆晶技术。
具体实施方式
下面将对本发明进行详细描述。如前所述，本发明既涉及制造凝 型系统的方法也涉及这样的微型系统本身。根据本发明的微型系统可 以有非常多的实施方式，这些实施方式各式各样。然而，所有这些实 施方式有共同之处，即它们是由预处理过的电绝缘箔的连接起来的堆 叠所建立的，所述箔在其至少一侧设有传导层。生产微型系统的方法包括几个子步骤-给箔的至少一侧提供传导层(两侧也可以，而且在一些情况下 甚至是优选的)； -预处理箔；-堆叠所述箔，从而形成微型系统；-粘合所述箔；以及-将微型系统与箔的堆叠分离。所述箔的预处理包括从下列步骤中选择出的步骤-保持所述传导层和所述箔完整；-除去所述传导层以便暴露所述箔；-除去所迷传导层和部分所述箔，以便留下较薄的箔；以及 -完全除去所述传导层和所述箔。上述步骤的组合可以在传导层和箔中实现大量不同的图案，这使 得设计者可以构建许多不同的结构。优选地，利用激光(例如准分子 激光)实现上述步骤中的对材料的除去。使用激光的主要优点在于与 例如刻蚀的除去相比，所述除去可以在无尘室外面进行。关于所述连 接，本领域技术人员可以想到许多可能。本领域技术人员可以使用宽 平行激光束与掩模结合，或者他可以利用单激光束扫描箔的表面并且 同时调制激光束的强度。在此情况下，本领域技术人员可以在是调节 一系列简光(brief light)脉冲的强度还是调节其占空比之中再次进 行选择。图1示出利用校准激光束和掩模实现所述预处理的方式。该图示 出三个激光束50、 52、 54，每个激光束具有不同的强度(在这个例子 中从左到右逐渐变强)。掩模20部分地阻挡激光束50、 52、 54。掩模 20下面的是箔10,在这个例子中其两侧设有传导层lla、 llb。当然， 也可以只使用一个传导层lla。优选地，所述传导层lla、 llb包括铝、 铂、银、金、铜、铟锡氧化物和磁性材料。在区域A中，所述掩模20屏蔽箔10,使得低能量束50不能到达 箔IO。箔10保持不变。在区域B中，光束50到达了箔，但是光束50 的能量只使得传导层lla被除去(并且可能还有箔材料的一薄层，但 是在任何情况下都只是到可忽略的程度)。当能量级进一步增加时， 相当一部分箔材料IO将被除去，从而构建了包括更薄箔的区域C。最 终，利用高能量激光束54在箔10中形成孔。在图中所述孔示于区域D。 在前面的描述中，提到增加激光束的能量级，这可以理解为增加激光 脉冲的强度或持续时间。归根结底，材料被除去的程度仅仅取决于所 供给的能量大小。对此，控制脉冲激光束的占空比要比控制激光束的 光强简单。在对箔IO进行预处理之后，可以进行堆叠。优选地，这通过在巻 轴上缠绕箔来实现。图2中示出这样的配置。在此情况下，预处理过的箔10实际上被包含在一个且相同的带中。当箔材料由聚酯薄膜组成 时，以厚度为ljum宽度为2cm的巻起带形式是特别有用的。所述箔上 (在一侧或两侧上)也可以具有20nm厚的铝层，该层适于用作微型系 统中的传导层。然而，在本说明书中，只讨论单独的箔IO。在此配置 中，可以预处理箔10的前侧和后侧。而且在此情况下，这可以利用例 如在位置L1、 L2的激光束而实现。所述箔IO在所述缠绕过程中在X 方向上移动，沿着旋转R的方向被缠绕在巻轴70 (在此例中其具有两 个平面侧)上。在位置L1将第一激光束引向巻轴70上的箔，以便在 荡10的后侧14预处理箔10。在位置L2将第二激光束引向不在巻轴 70上的箔，以便在箔10的前侧预处理箔10。箔10的两侧12、 14上 都设有传导层是不必要的，因此不必在两侧l2、 H上预处理箔IO。然 而，这在一些应用中是有用的，如此后在对一些微型系统的实施例的 讨论中会越发明显。将荡10缠绕在巻轴70上的主要优点在于这使得将箔IO对准更为 容易。预处理过的箔IO的堆叠(这可以通过或不通过将箔IO缠绕在 巻轴70上实现)可以构建间隔、悬臂(cantilever )和薄膜。通常在 例如MEMS设备和微流体的微型系统中需要这种元件。在堆叠所述箔IO之后，使用增加的压力和升高的温度可以将它们 粘合在一起。当通过缠绕在巻轴70上堆叠所述箔10时，在箔10缠绕 在巻轴70上的同时简单地进行所述粘合。事实上，当粘合箔的堆叠时 有三种可能-一个箔的箔材料与其它箔的箔材料直接接触，导致强粘合； -一个箔的箔材料与其它箔的传导层直接接触，导致弱粘合； -一个箔的传导层与其它箔的传导层直接接触，在此情况下无法 粘合。如果不施以压力，则箔IO将不会粘合在一起。这个效应可以用于 制造阀。在实践中，当箔10邻近间隔时,由于箔的弹性它将不经受压 力。实际上箔IO将继续自由悬桂。这个方面将在此后对根据本发明微 型系统的实施例的讨论中再次论述。然而当期望邻近间隔的箔粘合时，例如通过在所述间隔中使用增 加的压力来实现。所述压力可以是气压或液压。图3是用于实现所述方法的一部分可能配置的示意性表示。图4 示出用于实现所述方法的实际配置。在如图所示的配置中，从巻轴80 将箔IO展开，并且同时经由辅助辊90将箔IO缠绕到前述巻轴70。所 述图还示出激光束L1、 L2的可能位置。图5和图6示出根据本发明的微型系统的笫一实施例。两个图示 出MEMS电容器麦克风MI,其由预处理过的箔的堆叠S所构成。在图5 中，放大示出在箔的粘合之前的MEMS麦克风MI。在图6中所述箔;陂粘 合在一起。所述箔堆叠S被放置在衬底上，以使得整体更易于管理。 MEMS麦克风MI包括邻近间隔110的可移动薄膜100，在一些区域105 中该薄膜100被锚定。从附图局部来看，所迷区域似乎分离，但是优 选地所述区域105完全围绕间隔110。所述薄膜在两侧IOI、 102上设有传导层。实际上，在一侧只需要 一个传导层(在此例中是底侧102),来在薄膜100中形成电极，但是 在另一侧101上使用第二传导层的优点在于薄膜IOO很难发生扭曲。 在所迷间隔中，离薄膜100—定距离的是背板120，其两侧121、 122 上同样设有传导层。实际上，在一侧只需要一个传导层(在此例中是 上侧121)，以在背板120中形成电极，但是在此情况下，在另一侧 122上使用第二传导层的优点在于背板120很难发生扭曲。薄膜100 和背板120的电极组合形成电容器。在此例中，电容器板之间的距离 相当于五个箔。当使用厚度为ljLim的箔时，所述距离为5jum。如果 MEMS麦克风MI的表面面积为2 x 2mm2,则薄膜100的表面区域AB可能 接近该值(图中尺寸不按比例)。也就是说，比已知的MEMS麦克风， 根据本发明的MEMS麦克风MI的表面面积可以#皮更有效地利用，已知 的MEMS麦克风例如已见于Udo Klein, Matthias Miillenborn和 Primin Romback的文章,"7"力e a"e/ /" ^///'co刀历/cro; 力anes // 力/g力，/麵卿//"〃麵"，MST画s 02/1, 40-41页。当使用宽 度为2cm的聚酯薄膜带时，可以在几乎无限的行数(只由巻轴上带的 长度决定)中并排产生IO个MEMS麦克风。优选地，背板120设有开口 125，用于緩解在由声波造成的薄膜 100的振动期间在间隔110中增加的气压差。接下来是MEMS麦克风的 操作。声波使得薄膜100运动(薄膜将开始振动)。其结果是，薄膜 IOO和背板120之间的间隔也将开始振荡，这导致电容器(由薄膜100 和背板120上的传导层形成)的电容振荡。这些电容变化可以被电测 量，并且同时是关于薄膜IOO上声波的量度。MEMS麦克风MI设有接触孔130、 135,它们的作用是提供到薄膜 100和背板120的电容器板(电极)的通道。薄膜IOO上的上电极部分 位于箔l上，部分位于箔2上。以此方式，可以从上侧经由接触孔135 到达电极。在图5和图6的例子中，MEMS麦克风MI包括八个箔1、 2、 3、 4、5、 6、 7、 8的堆叠S。然而，也可以是不同数量的箔。这尤其取决于 所期望的垂直尺寸和麦克风的间隔值。其适用于本说明书中所讨论的 根据本发明的微型系统的所有实施例。
在薄膜100的张应力不足，导致薄膜的挠曲形状不理想的的情况 下，设计者可以选择将薄膜100的边缘处变薄。其示于图7中。两个 薄膜100都在区域105中净支锚定。图中上薄膜100不包括任何较薄的 区域，并且由于声音压力其在中心弯曲最严重。另一方面，图中下薄 膜200在边缘处包括较薄的区域208，其结果是薄膜200在相对大的区 域AD中表现出相同的弯曲程度。这个方面的结杲是可以利用相同的声 音压力测量MEMS麦克风MI的电容器(由薄膜100和背板120上的传 导层形成)上的较大电信号。对此(例如通过激光部分除去箔)，使 用根据本发明的方法形成这样的较薄区域208是相当简单的，然而这 在硅技术中十分困难。
图8示出根据本发明的微型系统的第二实施例。该图示出由预处 理过的箔的堆叠S构成的MEMS压力传感器PS。实际上，这样的压力传 感器PS是特殊的麦克风。因此，它表现出许多与MEMS麦克风MI的相 似之处。MEMS压力传感器PS包括可移动薄膜300,其将间隔310密封 在MEMS压力传感器中。在上侧301,所述薄膜设有用于形成电极的传 导层。第二电极321以传导层位于密封背板320上的方式位于间隔310 的另一侧上。同时这是与麦克风的特征区别，MEMS压力传感器PS的间 隔净皮密封，而MEMS麦克风MI的间隔则与周围大气连通。
在此例中，背板320包括几个箔。这样的优点在于与可移动薄膜 300相比，背板320将相对固定。但是，荡的数目可以变化。设计者可 以自由选择该数目。例如，如果设计者选择在衬底上放置箔堆叠S,则 可以降低背板320的箔数目。
下面是关于MEMS压力传感器的操作。薄膜300上的力F (其是关 于间隔310和薄膜300上的自由间隔之间的压力差的量度)将使得薄 膜弯曲。这造成薄膜300和背板320之间的距离变化，其结果是电容 器(由薄膜300和背板320上的传导层形成)的电容也将改变。该电 容变化可以被电测量，并且同时是关于薄膜300上的力F(从而是压力) 的量度。
MEMS压力传感器PS设有接触孔330、 335,其作用是提供到薄膜 300和背板320的电容器板(电极)的通道。
图9示出根据本发明的微型系统的第三实施例。该图示出由预处 理过的箔的堆叠S构成的MEMS加速器AC。加速器可以由弹性元件505上的振动块500形成。块500的运动可以作为平行板505、 521 (其间 有间隔510)的电容变化而被测量。图9中示出一可能的实施例。在 MEMS加速器AC的制造过程中(特别是在当箔还保留在带上时对箔进行 预处理的过程中)不可以将一块箔与余下的箔完全分离。 一种方案是 以在箔中局部变薄部分505的方式在质量块500的所有箔中使用薄锚 定。在此例中，块500由箔1-13构成。在制造过程中，由于间隔510 的存在，所述荡将很少粘合(如果不提供压力则不能粘合)。 一种方 案是在间隔510的两侧上设置传导层，以此方式，它们;陂彼此相对而 设。其结果是，邻近间隔510的箔无论如何将不再粘合。但是，可以 使用化学软加热器，其以传导层彼此接触而其它层经受压力的方式对 所有层施压,使得它们粘合。在箔的所述粘合之后，弹性元件505使 块500弹回其原始位置。MEMS加速器AC设有接触孔530、 535,它们 的作用是提供到电极502、 521的通道。上电极502部分位于箔13上， 部分位于箔14上。以此方式，可以从上侧到达电极502，实现连接。 下面是关于MEMS加速器AC的操作。当加速器经受与箔垂直的加 速力时，振动块500将向上或向下移动，因此，电极502、 521之间的 间隔将改变。所述变化导致所述电极间的电容发生变化，后者变化可 以净皮电检测到。
图IO和图11示出根据本发明的微型系统的第四实施例。这些图 示出由预处理过的箔的堆叠S构成的微型阀MV。在图10中，所述箔堆 叠S已经粘合，图11示出^:型阀MV的放大图。；微型阀MV设有具有入 口 750和出口 760的间隔710。在此例中，出口 76(H殳有可移动阀770， 其为在一侧被锚定的箔。以传导层771的形式位于可移动阀770上的 是电极。在间隔710的上侧，第一电极701位于与所述间隔710相邻 的箔700中。第一电极用于打开阀770。在间隔710的下侧，第二电极 722位于与所述间隔710相邻的箔720中。
所述阀为悬臂阀，如与间隔710相邻，其结果是它在箔结合时不 经受任何压力。所述微型阀MV可以使用气体也可以使用液体。关于图 10的一个疑问是为什么前三个箔1、 2、 3粘合。然而根据图ll，它变 得明显，即只关注与间隔710相邻的较小区域。因此，围绕间隔710 的区域将充分粘合。所述微型阀MV设有接触孔730、 735、 740，它们 的作用是提供到电极701、 771、 722的通道。
所述微型阀MV如下进行操作。当在接触孔730 (第一电极701) 和740 (电极771 )之间施加电压时，所述阀将朝着上电极701被静电 牵拉，使其打开。当在接触孔735 (第二电极722 )和740 (电极771 )之间施加电压时，所述阀770将朝着下电极722被静电牵拉，使其关 闭。
图12和图13示出根据本发明的微型系统的第五实施例。这些图 示出由预处理过的箔的堆叠S构成的微型泵MP。在图12中，所述箔堆 叠S已经粘合，图13示出微型泵MP的放大图。微型泵MP设有具有入 口 950和出口 960的第一间隔910。所述第一间隔910在入口 950处设 有净皮动阀955,在出口 960处设有被动阀965,这样设置所述阀使得它 们只打开一侧以流过气体或液体。在上侧，第一间隔910以箔上具有 第一电极901的方式设有可移动薄膜900。在下侧，第一间隔910设有 第二电极922,其位于与第一电极901相邻的箔的底側。薄膜900上的 是第二间隔915,优选的是将其密封。在所述第二间隔915的上侧，第 三电极927位于与所述第二间隔915相邻的箔925上。图13中，为了 清楚起见，将电极927画在箔4的上侧，但是实际上它位于底側。微 型泵MP设有接触孔930、 935、 940，它们的作用是提供到电极901、 922、 927的通道。
所述微型泵MP如下进行操作。当在第三电极927(经由接触孔940 ) 和第一电极901 (经由接触孔930 )之间施加电压时，所述薄膜900将 朝着第三电极927被静电牵拉，使得第二间隔915体积变小。其结果 是，第一间隔910体积增大，从而在第一间隔910中产生抽空。这使 得间隔的入口 950处的阀955打开，并且气体或液体^皮吸入间隔910。 当在第二电极922(经由接触孔935 )和第一电极901(经由接触孔930 ) 之间施加电压时，薄膜900将朝着笫二电极9"被静电牵拉，使得笫 二间隔915体积变大而第一间隔910体积变小，结果在第一间隔910 中产生过压。这使得出口 962处的阀965打开，并且气体或液体从间 隔910中排出。第二电极922是可选的。在第三电极927上没有电压 时，薄膜900将自动返回原始位置。第二间隔915周围的电极也可以 被配置为或用作电阻器，使得经由电阻加热让第二间隔915扩大。
除了微型泵和微型阀之外，也可以在根据本发明的微型系统中形 成传感器。这使得可以产生所谓的ILiTAS元件(微型总分析系统)。图 14和图15示出根据本发明的微型系统的第六实施例。这些图示出由预 处理过的箔的堆叠S构成的/iTAS元件MT。图14中，所述箔堆叠S已 经粘合，并且图15示出mTAS元件MT的放大困。pTAS元件MT设有 具有入口 1150和出口 1160的第一间隔1110。在此例中，两个不同的 传感器，即流传感器1170和电导率传感器1180,与间隔1110相邻。 所述传感器位于与间隔相邻的箔上的传导层中。在此例中，流传感器1170包括三个串联电阻曲折结构， 一个曲折结构1176用于加热，另两 个曲折结构1172、 1174用于测量所述曲折结构的电阻，因此它们被用 作温度传感器。
在此实施例中，电导率传感器1180也被设置为与间隔1U0相邻。 所述电导率传感器1180包括两个梳状结构1182、 1184。在一个实施例 中，两个;f危状结构1182、 1184之间测得的阻抗是关于间隔1110中存 在的带电粒子量的量度，在液体中，它表示离子浓度。所述mTAS元件 MT设有接触孔1130,它的作用是提供到传感器1170、 1180的电极的 通道。
原则上，通常这样的流传感器(加热元件1174和两个温度传感器 1172、 1174的组合)和电导率传感器1180是已知的，但是它们可以通 过使用根据本发明的方法以非常简单的方式制造出来。如果m TAS元件 用于具有高pH值的液体，则在箔上使用纯铝不是最佳选择，因为铝易 受侵蚀。为了使传感器更加不活跃，传感器可以^皮镀上例如铜(Cu)、 银(Ag)或金(Au)。也可以从开始就使用镀金带。
图16和图17示出本发明微型系统的另一重要优点。实际上，也 可以以形成集成电路IC (其可能与微型系统连接或不连接)的部分封 装PA的方式制造根据本发明的微型系统。图16和图17举例示出在箔 堆叠S中具有开口 1205的电容压力传感器PS。当然也可以使用不同的 微型系统，例如MEMS麦克风。开口 1205中具有集成电路IC。在此例 中，所述集成电路IC连接至压力传感器PS的电极。所述连接由图16 中的金属线1200 (例如金或铜)和图17中的焊接球形成。第二种可能 也可以被成为倒装芯片技术。在图16和图17中，所述微型系统PS都 设在衬底1300上。但是也可以不使用衬底l300，而是使用例如相当薄 的箔堆叠S。
从本公开中的例子可以总结出本发明可以用于以低成本的方式制 造例如MEMS设备和微流体设备的微型系统。实施例的列举无法穷尽。 通过使用本发明获得的产品既可以用于消费者电子应用也可以用于医 学应用，其中电子设备与环境之间的合作是必要的。这些产品的成本 如此低，以至于它们可用作一次性产品。下面列出本发明的一些具体 应用
-移动电话和PDA的MEMS麦克风； -在医学分析系统中的微型泵和流体处理；以及 -轮中的压力传感器。
关于箔材料的选择，可以使用许多材料，例如聚氯乙烯(PVC)、聚酰亚胺(PI)、聚(对苯二甲酸乙烯酯)(PET)、聚(2， 6-萘二 甲酸乙二酯)(PEN)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、 聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯(PU)、玻璃纸、聚酯、聚对二甲苯。事实 上，它相当于可以使用的符合多个标准的任何材料。应当注意 -箔的厚度确定垂直分辨率；
-作为基础材料，箔必须可管理，优选地设在辊上；
-箔能够用金属处理；
-金属化的箔能够优选地;故激光预处理；
-箔在堆叠后可以被粘合，优选地通过使用热和压力；
-材料可以在"低，，温(<300度)熔化；以及
-在堆叠和粘合后，箔堆叠拥有微型系统所要求的特性。
该连接中重要之处在于箔的粘合优选地发生在仅低于箔材料的熔 点的温度。例如，如果聚对苯二甲酸乙烯酯(PET)被用作箔材料(熔 点为255°C),例如将使用温度220。C。
更特别地，必须基于正考虑的应用所要求的特性来选择箔材料， 即温度稳定性、形状稳定性、压力阻抗、光和化学特性。
最后，可以使用无机的、绝缘箔，例如云母。
本说明书中的所有附图只是示意性表示，并没有按比例绘制。它 们旨在对本发明的实施例进行说明，并提供技术背景。实际上，边界 面形状可以不同于图中示出的边界面形状。在那些使用"一(个)" 的地方，当然可以使用一个以上的数字。有理由相信本领域技术人员 可以对本发明设计出新实施方式。但是，这样的新实施方式均落入权 利要求的范围中。
对根据本发明的方法的可能的变化是同时缠绕两个箔。例如，所 述箔可以来自或不来自两个不同的辊。而且，所述箔可以已经被粘合。 此外，箔可以已经被构图。根据另一变化，箔不具有相同的厚度。此 外，可以缠绕两个以上箔。
在本说明书中，详细地讲述了缠绕箔的例子。当然也可以堆叠独 立的箔。在那样的情况下，也可以堆叠具有不同厚度的箔。
此外，这里已经描述的微型系统的所有实施例可以包括与这里提 交的数目不同的箔数。这部分地取决于设计者的要求。
权利要求
1、一种制造设有间隔(110、310、510、710、910、1110)的微型系统(MI、PS、AC、MV、MP、MT)的方法，所述方法包括下列步骤-提供含有至少两个电绝缘的弹性箔的集合(S)，其中各个箔包括相同的箔材料，并且其中在至少一个箔的至少一侧上有传导层，而且其中所述传导层适于用作电极或导体；-对所述传导层进行构图，以便形成电极或导体；-以形成开口的方式对至少一个箔进行构图，该开口形成微型系统的间隔；-将箔的所述集合(S)堆叠，从而形成微型系统；以及-将所述箔结合在一起，当两个相邻箔彼此接触时，在两个相邻箔的箔材料之间的至少一个传导层已经被除去的位置处，所述箔粘合在一起。
2、 如权利要求l所述的方法，特征在于提供箔的集合(S),各 个箔具有基本上相同的厚度。
3、 如前述任一权利要求所述的方法，特征在于设有至少三个电绝 缘的弹性箔。
4、 如前述任一权利要求所述的方法，特征在于在微型系统中由至 少一个箔来形成可移动元件，该可移动元件附于所述微型系统的至少 一侧，其中从包括可移动体(500 )、可移动阀(770、 955、 965 )和 可移动薄膜(100、 200、 300、 900 )的组中选择所述可移动元件，并 且其中所述可移动元件位于间隔的 一侧。
5、 如前述任一权利要求所述的方法，特征在于微型系统设有传感 器(1170、 1180),该传感器形成在靠近间隔的箔上的传导层中，用 于测量所述间隔中的量。
6、 如前述任一权利要求所述的方法，特征在于将要制造的所述微 型系统包括MEMS设备。
7、 如权利要求6所述的方法，特征在于所制造的微型系统是属于 包括MEMS电容器麦克风(MI) 、 MEMS压力传感器(PS ) 、 MEMS力口速 器(AC)的组的微型系统。
8、 如前述任一权利要求所述的方法，特征在于将要制造的所述微 型系统包括微流体设备。
9、 如权利要求7所述的方法，特征在于所制造的微型系统是属于 包括微型阀(MV)、微型泵(MP)和pTAS元件(MT)的组的微型系统。
10、 如前述任一权利要求所述的方法，特征在于通过激光(L1、L2),或者与掩模(20)相结合，或者不与掩模U0)相结合，来进 行所述构图。
11、 如权利要求IO所述的方法，特征在于通过使用从下列步骤中 选择的步骤进行所述构图-保持所述传导层Ula)和所述箔(10)完整(A); -除去所述传导层(lla)以便暴露所述箔(10) (B); -除去所迷传导层(lla)和部分所述箔(10),以便留下较薄的 箔(C);以及-完全除去所述传导层(lla、 lib)和所述箔以便形成所述间隔 (D)。
12、 如前述任一权利要求所述的方法，特征在于通过在第一巻轴 (70)上缠绕至少一个箔(10)实现箔的所述堆叠。
13、 如权利要求12所述的方法，特征在于在箔缠绕到第一巻轴(70) 上时从第二巻轴或辊(80)展开箔的过程中实现所述方法。
14、 如权利要求13所述的方法，在从下列可能性中选择出的至少 一个位置处进行对传导层(lla)和第(10)的构图在第一巻轴上或 其附近，在第一和第二巻轴之间，和在第二巻轴或辊上或其附近。
15、 如前述任一权利要求所述的方法，特征在于在升高的温度下 通过在所述层上施加压力使各个层互相连接，所述压力施加方向垂直 于所述箔。
16、 如权利要求15所述的方法，特征在于通过在所述间隔中应用 增加的压力来获得所述结构中与间隔相邻的箔上所需的压力。
17、 如前述任一权利要求所述的方法，特征在于在所述箔的堆叠 中形成开口 (130、 135),以便提供从微型系统的一侧到与微型系统 的电极连接的传导层(121)的通道。
18、 如前述任一权利要求所述的方法，特征在于在箔已经熔合之 后将所述微型系统与所述堆叠分离。
19、 如前述任一权利要求所述的方法，特征在于用于传导层的材 料是从包括铝、铂、银、金、铜、铟锡氧化物和磁性材料的组中选出 的。
20、 如前述任一权利要求所述的方法，特征在于所述箔材料是从 包括聚笨^ 克化物(PPS)和聚对苯二甲酸乙烯酯(PET)的组中选出的。
21、 如前述任一权利要求所述的方法，特征在于所使用的箔的厚 度在1 y m到5 jli m之间。
22、 一种由包含至少两个的电绝缘的弹性荡的集合(S)构建的微型系统(MI、 PS、 AC、 MV、 MP、 MT)，所述弹性箔彼此堆叠，其中各 个箔包括相同的箔材料，其中至少一个箔设有已构图的传导层，其被 设置为电极，并且其中至少一个箔设有间隔(110、 310、 510、 710、 910、 1110)。
23、 如权利要求22所述的微型系统，特征在于各个箔具有基本上 相同的厚度。
24、 如权利要求22或23所述的微型系统，特征在于所述微型系 统包括至少三个电绝缘的弹性箔。
25、 如权利要求22 - 24中任一权利要求所述的微型系统，特征在 于所述微型系统包括可移动元件，所述可移动元件包括至少 一个箔， 该可移动元件附于所述微型系统的至少 一側，其中从包括可移动体(500 )、可移动阀(770、 955、 965 )和可移动薄膜(100、 200、 300、 900 )的组中选择所述可移动元件，并且其中所述可移动元件位于间隔 的一侧。
26、 如权利要求22 - 25中任一权利要求所述的微型系统，特征在 于在微型系统中设有传感器(1170、 1180),该传感器形成在靠近间 隔的荡上的传导层中，用于测量所述间隔中的量。
27、 如权利要求25所述的微型系统，特征在于所述微型系统包括 MEMS电容器麦克风(MI)。
28、 如权利要求27所述的微型系统，特征在于箔的所述集合(S) 包括至少三个箔，微型系统中有间隔(110),该间隔(110)在其笫 一侧上设有第一箔(100),所述第一箔(100)被设置为接收声波的 薄膜，以及所述间隔(110)在其第二侧上设有第二箔(120),所述 第二箔(120)被设置为背板，该第二箔包括用于到自由间隔的压力波 所经过的开口 (125)，所述间隔(110)具有在垂直于箔的方向上测 量的至少一个箔的厚度，所述微型系统的特征还在于所迷薄膜(100) 和背板(120)也设有传导层(102、 121)，所述传导层(102、 121) 产生电连接所述微型系统的区域(130、 135)。
29、 如权利要求28所述的微型系统，特征在于薄膜(100)或背 板(120)的箔两侧设有传导层(101、 102、 121、 122)。
30、 如权利要求28或29所述的微型系统，薄膜(200 )的箔包括 这样的区域(208 )，其边缘比薄膜的箔的其余部分薄。
31、 如权利要求25所述的微型系统，特征在于所述微型系统包括 MEMS压力传感器。
32、 如权利要求31所述的微型系统，特征在于箔的所述集合(S)包括至少三个箔，第一间隔(310)在所述微型系统中在该间隔(310) 的第一侧上设有可移动薄膜(300 )，所述可移动薄膜(300 )包括充 当第一电极的传导层(301)，所述薄膜(300 )的另一侧与另一间隔 相邻，在该间隔中有待测量的压力，其中第一间隔(310)在其另一侧 上设有第二电极，在箔(320 )上的传导层(321)中实现所述第二电 极，其中当在平行于箔的平面上投影时所述第一电极和第二电极重叠， 从而所述第一电极和第二电极共同形成电容，该电容取决于所述第一 间隔(310)和所述另一间隔之间的压力差(F)，该压力差使得薄膜(300 )变形，所述微型系统的特征进一步在于第一间隔(310)具有 在垂直于箔的方向上测量的至少一个箔的厚度，并且所迷微型系统的 特征还在于电极的传导层(301、 321)产生与微型系统电连接的区域(330、 335 )。
33、 如权利要求25所述的微型系统，特征在于所述微型系统包括 MEMS力口速器(AC)。
34、 如权利要求23所述的微型系统，特征在于所述集合(S)包 括至少三个箔，在微型系统中包括具有至少一个箔厚度的间隔(510), 所述间隔(510)在其第一侧上设有可移动体(500 )上的第一电极(502 )， 所述可移动体(500 )由包括至少一个箔的堆叠形成，并且所述可移动 体(500 )经由弹性连接(505 )与微型系统连接，并且所述间隔(510) 的相对侧上有第二电极(521),其中在传导层或箔中实现所述第一电 极(502 )和所述第二电极(521),其中当在平行于箔的平面上投影 时所述第一电极(502 )和第二电极(521)重叠，从而所述第一电极(502 )和第二电极(521)共同形成电容，该电容取决于施加在所述 可移动体(500 )上的加速力，该加速力使所述可移动体(500 )相对 于微型系统产生相对移动，并且因此使在两个电极之间的间隔(510) 的厚度上产生变化，所述微型系统特征还在于电极的传导层(502、 521 ) 产生与微型系统电连接的区域(530、 535 )。
35、 如权利要求25所述的微型系统，特征在于它包括微型阀(MV )。
36、 如权利要求35所述的微型系统，特征在于所述集合(S)包 括至少四个箔，微型系统中包括具有入口 ( 750 )和出口 ( 760 )的间 隔(710),其中至少出口 ( 760 )可以通过附于所迷微型系统的可移 动阀(770 )而被关闭，所述阀(770 )包括设有限定第一电极(771) 的传导层的箔，并且其中所述间隔(710)其第一侧上设有第二电极(701)，而在相对侧上设有第三电极(722 )，其中所述第二电极(701) 和第三电极(722 ) 二者在箔(700、 720 )上的电传导层中实现，其中当在平行于箔的平面上投影时所有电极(701、 7"、 771)重叠，因此 所述第二电极(701)和第三电极("2)可以用于电容驱动所述可移 动阀(770 ),所述微型系统的特征还在于所述间隔(710)具有在垂 直于箔的方向上测量的至少一个箔的厚度，所述微型系统特征还在于 电极的传导层(701、 722、 771)产生与微型系统电连接的区域(730、 735、 740)。
37、 如权利要求25所述的微型系统，特征在于它包括微型泵(MP )。
38、 如权利要求37所述的微型系统，特征在于所述集合(S)包 括至少六个箔，微型系统中包括具有入口 ( 950 )和出口 ( 960 )的第 一间隔(910),其中入口 ( 950 )和出口 ( 960 )可以通过包括附于所 述微型系统的箔的可移动阀(955、 965 )而被关闭，并且其中所述第 一间隔(910)在其第一侧上设有可移动薄膜(900 ),所述可移动薄 膜(900 )包括限定第一电极的电传导层(901),所述可移动薄膜在 其相对侧与第二间隔(915)相邻，所述第二间隔(915)在其相对侧 设有箔(925 ),所述箔(925 )包括充当第二电极的电传导层(927 )， 并且当在平行于箔的平面上投影时所述第一电极(901)和所述第二电 极(927 )重叠，因此所述第二电极(927 )可以用于电容驱动所述可 移动薄膜(900 )，所述微型系统的特征还在于所述间隔(910、 915) 具有在垂直于箔的方向上测量的至少一个箔的厚度，所迷微型系统特 征还在于电极的传导层(901、 927 )产生与微型系统电连接的区域(930、 940 )。
39、 如权利要求38所迷的微型系统，特征在于所述微型系统在第 一间隔(910)的第二侧上的箔(920 )上还设有另一传导层(922 ), 所述传导层(922 )限定第三电极，其中当在平行于箔的平面上投影时 所述第一电极OOl )和所述第三电极(9")重叠，因此所述第三电 极(922 )也可以用于电容驱动所述可移动箔(900 ),所迷微型系统 特征还在于该电极的传导层(922 )还产生与微型系统电连接的区域(935 )。
40、 如权利要求26所述的微型系统，特征在于它包括mTAS元件 (MT)。
41、 如权利要求40所述的微型系统，特征在于所迷集合(S)包 括至少三个箔，微型系统中包括具有入口 (1150)和出口 (1160)、 用于气体或液体流经的沟道(1110),其中所述沟道(1110)具有在 垂直于箔的方向上测量的至少一个箔的厚度，并且其中所述沟道(1110)在其一側设有传感器或致动器(1170、 1180)。
42、 如权利要求41所述的微型系统，特征在于所迷传感器或致动 器形成在与沟道相邻的箔的传导层中。
43、 如权利要求42所述的微型系统，特征在于所迷^:型系统包括 流传感器(1170)。
44、 如权利要求42或43所述的微型系统，特征在于所述微型系 统包括电导率传感器(1180)。
45、 如权利要求42 - 44中任一权利要求所述的微型系统，特征在 于所述微型系统还包括传感器或致动器，其位于与沟道(1110)的相 对侧相邻的箔的传导层中。
46、 如权利要求22 - 45中任一权利要求所述的微型系统，传导层 的材料包括来自包括铝、铂、银、金、铜、铟锡氧化物和磁性材料的 组的金属。
47、 如权利要求22 - 46中任一权利要求所述的微型系统，特征在 于所述箔材料包括从包括聚苯硫化物(PPS)和聚对苯二甲酸乙烯酯(PET)的组中选出的物质。
48、 如权利要求22 - 47中任一权利要求所述的微型系统，特征在 于箔的厚度在ljum到5jum之间。
49、 包括如权利要求27 - 34中任一权利要求所述的微型系统的电 绝缘的弹性箔的堆叠(S)。
50、 包括如权利要求27 - 34中任一权利要求所述的微型系统的电 子设备。
51、 如权利要求50所述的电子设备，特征在于它还包括用于读取 或驱动来自微型系统的信号的集成电路(IC)。
52、 如权利要求51所述的电子设备，特征在于所述微型系统设有 凹部(1205 ),其中容纳集成电路(IC),使得微型系统实际上形成 集成电路(IC)的部分封装，所述集成电路(IC)与微型系统相连接。
53、 使用如权利要求50 - 52中任一权利要求所述的电子设备，特 征在于所述微型系统包括用于记录声音的MEMS电容器麦克风(MI), 其中所述MEMS电容器麦克风在电极上施以电压X，并且所述电压X由 集成电路(IC)读取。
全文摘要
本发明涉及一种制造微型系统的方法以及这样的微型系统。利用所述方法，可以通过堆叠预处理过的箔(10)来制造微型系统，所述箔的至少一侧上具有传导层(11a、11b)。在堆叠之后，使用压力和热将箔(10)粘合。最后将所述微型系统与堆叠(S)分离。箔的所述预处理(优选地利用激光束实现)包括对下列步骤的选择(A)保持箔完整，(B)局部地除去传导层，(C)除去传导层并部分地蒸发箔(10)，以及(D)将传导层和箔(10)都除去，从而在箔(10)中形成孔。与所述堆叠相结合，可以构建洞、自由悬挂翻板和薄膜。这获得了制造各种微型系统的可能，如MEMS设备和微流体系统。
文档编号B81C1/00GK101258102SQ200680032943
公开日2008年9月3日 申请日期2006年8月24日 优先权日2005年9月9日
发明者G·朗格赖斯, J·B·吉斯伯斯, J·W·维坎普 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司