通过感测管芯设计实现过度力控制的制作方法

本申请要求richardwade等人提交于2016年8月30日的名称为“通过感测管芯设计实现过度力控制(overforcecontrolthroughsensediedesign)”的美国专利申请序列号15/251，384的优先权，该美国专利申请以引用方式并入本文，就如同将其全文复制在此一样。

关于联邦政府资助的研究或开发的声明

不适用。

缩微平片附件的引用

不适用。

背景技术：

力传感器可用于测量力或压力。可使用各种设计，这些设计可依赖于部件的位移来测量力的存在和/或传感器上存在的力的量。力传感器可经历高于其所设计的操作范围的力(例如，过度力情况)，这可导致力传感器损坏。

技术实现要素：

在一个实施方案中，感测管芯包括具有感测膜片的芯片、由该膜片支撑的一个或多个感测元件、由芯片的第一侧面支撑的一个或多个接合焊盘、设置在芯片的第一侧面上的结构框架、以及延伸穿过结构框架的一个或多个电触点。一个或多个接合焊盘中的每一者电耦合到一个或多个感测元件中的至少一者。结构框架至少部分地围绕膜片设置，并且所述一个或多个电触点电耦合到一个或多个接合焊盘。

在一个实施方案中，制造感测管芯的方法包括提供包括多个感测管芯的晶片；将结构框架材料设置在晶片上，其中结构框架材料具有高度；在每个感测管芯的每个膜片周围形成结构框架；以及切割晶片以形成包括单个膜片的一个或多个感测管芯。所述多个感测管芯中的每个感测管芯包括其上形成有膜片的芯片。

在一个实施方案中，感测管芯包括具有感测膜片的芯片、设置在芯片的第一侧面上的结构框架以及衬底。芯片包括第一侧面和第二侧面，并且结构框架至少部分地围绕膜片设置。芯片耦合到衬底，并且结构框架与衬底的表面接触。芯片的第一侧面上的膜片的表面与面向膜片的衬底的表面之间的高度由结构框架的高度确定。

根据以下具体实施方式并结合附图和权利要求，将更清楚地理解这些特征和其他特征。

附图说明

为了更完整地理解本公开，现在结合附图和具体实施方式参考以下简要描述，其中类似的附图标号表示类似的部分。

图1是感测管芯的实施方案的示意性剖视图。

图2是根据一个实施方案的感测管芯的示意性顶视图，其中结构框架以虚线示出。

图3是根据一个实施方案的感测管芯的另一个示意性顶视图。

图4是以惠斯登电桥构型示出的电阻元件的实施方案的示意性电路图。

图5是根据一个实施方案的设置在衬底上的感测管芯的示意性剖视图。

图6是根据一个实施方案的包括多个感测管芯的晶片的示意性顶视图。

具体实施方式

首先应当理解，尽管以下示出了一个或多个实施方案的示例性实施方式，但是可以使用任何数量的技术(无论是当前己知的还是尚不存在的技术)来实现所公开的系统和方法。本公开决不应当限于下文所示的示例性实施方式、附图和技术，而是可以在所附权利要求书的范围及其等同物的全部范围内进行修改。

以下简短术语定义应适用于整个申请文件：

术语“包括”意指包括但不限于，并且应以在专利上下文中通常使用的方式加以解释；

短语“在一个实施方案中”、“根据一个实施方案”等一般意指跟在该短语后的特定特征、结构或特性可包括在本发明的至少一个实施方案中，并且可包括在本发明的不止一个实施方案中(重要的是，这类短语不一定是指相同实施方案)；

如果说明书将某物描述为“示例性的”或“示例”，则应当理解为是指非排他性的示例；

术语“约”或“大约”等在与数字一起使用时，可意指具体数字，或另选地，如本领域技术人员所理解的接近该具体数字的范围；并且

如果说明书陈述了部件或特征“可以”、“能够”、“能”、“应当”、“将”、“优选地”、“有可能地”、“通常”、“任选地”、“例如”、“经常”或“可能”(或其他此类词语)被包括或具有特性，则特定部件或特征不是必须被包括或具有该特性。这种部件或特征可任选地包括在一些实施方案中，或可排除在外。

大多数力传感器可经历达到其测量范围的倍数的过度力水平。例如，力传感器应能够处理安装力(例如，准备传感器的人手的力)，该安装力可远大于该传感器的实际测量范围。各种过度力保护特征可用于避免在过度力条件的情况下膜片发生损坏，诸如机械膜片止挡件。另外，各种附接机构可用于将感测管芯机械地附接到衬底，诸如焊球、引线接合、粘合剂等。这些机械附接件在某些负载下经受变形。

如本文所公开，感测管芯可具有在感测管芯的一个侧面周围形成的结构框架，该结构框架可用于确定膜片离衬底表面的偏移高度。然后偏移高度的控制可允许衬底充当膜片的机械止挡件以在过度力条件期间避免损坏。可穿过结构框架形成电触点以提供感测管芯与衬底上的触点之间的连接。这可避免对焊球的需求，焊球可在压力(诸如安装力)下变形。通过避免焊球或其他机械连接的变形，可准确地设定偏移高度并且在使用期间保持偏移高度。

结构框架可由绝缘材料形成。在一些情况下，可在可接触衬底的表面的膜片表面上形成保护涂层，以便在膜片挠曲成与衬底的表面接触的情况下保护膜片。结构框架可包括形成在保护涂层之上或在保护涂层位置中的材料，或在一些实施方案中，保护涂层可用于形成结构框架。然后可将感测管芯以倒装芯片的方式安装在衬底上，以使得结构框架支撑感测管芯并且设定偏移高度。在一些实施方案中，结构框架可在晶片级制造工艺时形成以允许结构框架的高度准确地形成并且在多个感测管芯间可重复。

图1至图3示出了根据一些实施方案的感测管芯100的实施方案，该感测管芯可用于检测力(包括压力)。如图所示，感测管芯100可包括减薄部分或膜片102、围绕传感器的第一表面103设置的结构框架104元件、以及延伸穿过结构框架104的一个或多个电触点106。基部侧壁108可形成传感器的第二表面105的一部分。任选的致动元件110可存在于由基部侧壁108形成的腔体112内，并且可用于将力传递到膜片102。在一些实施方案中，任选的涂层114也可存在于第一表面103上。

感测管芯100可由硅或其他半导体材料形成。虽然感测管芯100是针对由硅形成来描述的，但应当理解，也可使用其他材料。在一个实施方案中，感测管芯100可作为硅芯片开始，然后经处理而形成感测管芯100，如本文更详细描述。硅芯片可包括第二侧面105上形成的凹陷部以将膜片102形成为硅管芯的减薄区域。多种微制造技术(包括但不限于平版印刷技术、湿法蚀刻技术和干法蚀刻技术)可用于形成凹陷部。在一些实施方案中，可通过硅管芯的背面蚀刻(例如，利用koh蚀刻技术、深反应离子蚀刻或其他蚀刻技术)在感测管芯100上制造感测膜片102。然而，可以设想，可根据需要使用任何合适的工艺。膜片102具有的高度或厚度可小于感测管芯100的边缘的厚度，从而形成膜片102。

膜片102被配置为响应于所施加的力而挠曲，从而允许确定所施加的力。在一些实施方案中，所施加的力可以以跨膜片的压差的形式存在。在一些实施方案中，任选的致动元件110可与膜片102的第二侧面105接触以将力传递到膜片102。致动元件110可包括外力与膜片102之间的机械耦合。在一些方面，第一致动元件110可包括机械致动元件，该机械致动元件被配置为将力传递到膜片102。在一些实施方案中，致动元件110可包括球形物体(诸如图1所示的球体)、销、扩展器、按钮、任何其他激活设备和/或它们的组合。可以理解，根据替代实施方案，可利用其他类型的致动器，诸如可滑动安装的柱塞或轴、除球形物体之外的点接触型部件、和/或“t”形传递机构。如果需要，致动元件110的外表面的仅一部分可呈球形形状或呈现特定形状。致动元件110可由任何材料制成。例如，致动元件110可由不锈钢、聚合物、陶瓷、宝石、另一种合适的金属和/或另一种合适的材料形成。在一些情况下，致动元件110可包括不锈钢滚珠轴承。然而，可以设想，如果需要，其他大致球形及其他形状的元件可用作致动元件110或用作该致动元件的一部分，包括基于聚合物的物体。

在一些实施方案中，致动元件110可包括力传递材料，诸如凝胶。这可提供感测管芯100的保护和介质隔离，以免受到感测管芯100附近的外部环境的影响。凝胶可将外加力以流体方式传送到感测膜片102。于是可通过凝胶将任何外加力传输到膜片102，其中可基于膜片102的偏转来测量力。在一些实施方案中，凝胶可包括用于通过凝胶将力或压力传递到感测膜片的任何合适的材料，诸如硅胶。

通过所施加的压力和/或通过任选的致动元件110施加于膜片上的力所产生的偏转通常可引起膜片102的偏转。膜片102可被配置为检测主要在垂直于膜片102平面的方向上的偏转。从这个意义上讲，感测管芯100被配置为测量以垂直于感测管芯100平面的方式提供的单轴力。

如图2和图3最佳所示，感测管芯100可具有设置在膜片102之上或附近的一个或多个感测元件120、122、124、126，诸如使用合适的制造或印刷技术形成的压阻感测元件或部件。例如，从硅感测管芯100开始，可使用标准图案、注入、扩散和/或金属互连工艺在硅管芯的表面103，105上形成一个或多个元件120、122、124、126。例如，可在膜片102上形成一个或多个压阻感测元件120、122、124、126。压阻感测元件120、122、124、126可被配置为具有根据所施加的机械应力(例如，膜片102的偏转)而变化的电阻。因此压阻感测元件120、122、124、126可用于将所施加的力或压力转换为电信号。在一些情况下，压阻部件可包括硅压阻材料；然而，也可使用其他非硅材料。

可在硅管芯100的上表面103上及膜片102附近形成一个或多个接合焊盘130、132、134、136。可提供金属、扩散或其他互连件以使所述一个或多个压阻传感器元件120、122、124、126和所述一个或多个接合焊盘130、132、134、136互连。如图2所示，压阻传感器元件120、122、124、126中的一者或多者可电耦合到接合焊盘130、132、134、136中的一者或多者。

在一些实施方案中，可在传感器管芯的第一侧面103上形成任选的保护涂层114。可使用各种半导体制造技术将各种层诸如，氮化物、玻璃、半导体或其他材料的层设置在第一侧面上。保护涂层114可生长到高于最终厚度的高度，并且被蚀刻到所需厚度。该蚀刻可留下传感器管芯的边缘上的高度大于膜片102之上的高度的保护层。此外，可使用蚀刻或其他技术去除接合焊盘之上的任何保护涂层114的至少一部分，以允许穿过保护涂层114形成电连接。

为了提供传感器管芯的第一侧面103与衬底(例如，图6中的衬底602)之间的所需高度140，可在传感器管芯的第一表面103上的膜片102周围形成具有受控高度的结构框架104。如图1和图3所示，结构框架104随后可用于在使用期间控制膜片的第一侧面103与衬底之间的偏移高度140。然后该受控高度可允许衬底用作膜片止挡件或支撑件，以避免膜片102响应于过大的力而过度挠曲，从而防止膜片102发生损坏。高度140可根据特定用途所允许的膜片102的偏转程度而变化。在一些实施方案中，高度140可介于约0.1至约8微米之间，或介于约1微米与约6微米之间。

结构框架104可包括绝缘材料，该绝缘材料围绕膜片102设置在传感器管芯的第一表面103上。结构框架104可不覆盖膜片102或以其他方式在该膜片之上延伸。在一些实施方案中，结构框架104可完全环绕膜片102而没有任何中断。在一些实施方案中，结构框架104可部分环绕膜片102，或在膜片102周围的三个或更多个点处形成为不连续导柱或支撑件，从而提供适当间距而不必完全环绕膜片102。可使用各种半导体制造技术诸如，旋涂、平版印刷技术、湿法蚀刻技术和干法蚀刻技术在传感器管芯的第一表面103上形成结构框架104，如本文更详细描述。

在一些实施方案中，可在形成膜片、压阻感测元件120、122、124、126以及所述一个或多个接合焊盘130、132、134、136之后形成结构框架104。然后可在一定温度下使用适用于保护现有结构的技术形成结构框架104。在一个实施方案中，可使用对半导体制造技术有用的任何合适的绝缘材料来形成结构框架104。在一些实施方案中，可由玻璃、陶瓷或聚合物材料(例如，聚合物、弹性体等)形成结构框架104。示例性材料可包括但不限于氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮化铝、类金刚石碳、硼硅酸盐玻璃、旋涂式玻璃、有机硅、聚合酰亚胺、聚对二甲苯、聚合苯并环丁烯、有机硅酸盐电介质、合成材料、固化树脂或它们的任何组合。

在一些实施方案中，保护涂层114可形成结构框架104。在该实施方案中，保护涂层114可生长到所需高度以形成结构框架104，并且用于保护涂层114的材料将为用于形成结构框架104的材料。该实施方案可通过建立用于形成保护涂层114以及结构框架104的单个步骤来简化该形成工艺。

可使用延伸穿过结构框架104的导电材料建立所述一个或多个接合焊盘130、132、134、136与外部电连接之间的电接触。如图1所示，由导电材料形成的电触点106可形成为穿过结构框架材料或在结构框架材料内的导柱、迹线或其他电触点。例如，可使用蚀刻工艺在结构框架材料内形成与所述一个或多个接合焊盘130、132、134、136对齐的腔体。然后可将导电材料沉积在腔体内以形成电触点106。在一些实施方案中，可使用电引出部150或其他导电结构形成延伸穿过结构框架104的电触点106与所述一个或多个接合焊盘130、132、134、136之间的连接，使得所述一个或多个接合焊盘130、132、134、136不与电触点106对齐。这可允许电触点106相对于结构框架104的多种间距和对齐。

在一个实施方案中，电触点106可延伸到结构框架104的表面并且与该表面基本上对齐。在一些实施方案中，形成电触点106的导电材料可在结构框架104的表面上方稍微延伸，并且在传感器管芯安装在衬底上时发生变形而与结构框架的表面对齐。可使用任何合适数量的电触点106以允许传感器管芯耦合到衬底上的对应接合焊盘或其他电连接。

在一些情况下，可以以惠斯登电桥构型(全或半电桥)连接传感器中的压阻感测元件120、122、124、126。图4示出了以全惠斯登电桥布置的感测管芯400的示意性电路图。感测管芯400可表示以惠斯登电桥构型布置的感测管芯100。在一些实施方案中，可仅提供两个压阻感测元件(例如，元件120、124)，它们在一些情况下可以以半电桥或其他构型连接。可在元件120和126之间(例如，节点vn402)以及在元件122和124之间(例如，节点vp404)采取电桥的差分输出。在使用期间，可在元件120和122之间提供电源电压vdd，可直接或通过电阻器r1在元件126和124之间连接基准电压(例如，地电压或另一种基准电压)。

作为一个示例，图4中示出了信号调节电路406。在一些情况下，信号调节电路406也可形成在硅芯片的上表面103之中或之上，或可存在于外部衬底上并且可电耦合到所述一个或多个接合焊盘130、132、134、136。虽然可使用各种信号调节电路406，但在一些方面，信号调节电路406可包括微处理器、微控制器、专用集成电路(“asic”)和/或专用标准产品(“assp”)。信号调节电路406可包括从感测管芯400接收输出信号的电路，并且作为响应，可生成输出信号，该输出信号的量值表示施加于感测管芯400的力的量值。信号调节电路406可调节感测管芯的输出信号以校正可重复的变化，诸如偏移、敏感度、非线性度、温度效应和/或其他变化，和/或放大(例如，将输出信号从毫伏输出转换为电压输出)或转换输出信号(例如，模数转换等)。信号调节电路406可调节输出信号以补偿电特性的随温度的变化和/或考虑电特性的变化与力的量值的对应变化之间的非线性关系。在一些实施方案中，信号调节电路406可包括数模转换器(dac)以提供数字输出。在一些实施方案中，信号调节电路406可包括asic。

如图5所示，感测管芯100可安装在衬底502上。衬底502可包括用于在使用期间保持感测管芯(包括根据需要提供信号调节电路)的结构。例如，衬底502可为附接了感测管芯的印刷电路板(pcb)。衬底502可包括任何合适的材料，诸如陶瓷、玻璃、金属、树脂、聚合物等。

在图5所示的实施方案中(并且还参照图1)，感测管芯100可以以倒装芯片的方式安装到衬底502。如图所示，感测管芯100的第一侧面103(例如，具有感测元件的感测管芯100的侧面)可朝衬底502面向下(例如，“向下”是相对于图5所示的取向而言的)。电触点106可通过直接电连接来电耦合到一个或多个接合焊盘，所述一个或多个接合焊盘设置在衬底502上且具有对应图案。在一些实施方案中，可使用粘合剂(例如，导电粘合剂、非导电粘合剂等)将结构框架104粘结到衬底502，同时允许电触点106与衬底502上的接合焊盘建立电连接。在该实施方案中，延伸穿过结构框架104的电触点106与衬底502上的所述一个或多个接合焊盘或迹线导体之间的电连接可允许感测管芯100安装在衬底502上，而无需引线接合。可使用各种技术诸如，热超声焊接、热压焊接或其他合适的技术来提供电触点106与衬底502上的所述一个或多个对应接合焊盘或导电迹线之间的电连接。

当感测管芯100耦合到衬底时，可将力施加于感测管芯100，使之处于与衬底502接触的地方。在该过程期间，结构框架104可被配置为支撑施加力而不变形(例如，不永久变形)。例如，结构框架104的机械设计和/或强度可足以避免在感测管芯100设置在衬底502上的施加过程期间发生变形。这可提供膜片102与衬底502的表面之间的一致高度，该高度可不受用于将感测管芯100设置在衬底上的力的影响。相比之下，其他施加过程可使诸如焊球的连接变形，这可导致膜片与衬底502的表面之间的高度不一致。

所得结构可提供将与衬底502的表面接触的结构框架104。虽然一些少量的粘合剂或其他材料可存在于结构框架104与衬底502的表面之间，但膜片102与衬底502的表面之间的高度140可由结构框架104的高度140控制。

虽然被示出为以倒装芯片的方式安装，但也可使用其他合适的连接技术，包括联合使用外部接合焊盘和引线接合。在该实施方案中，结构框架可在膜片102与衬底502的表面之间提供在膜片102偏转时支撑该膜片所需的物理间距高度140，同时引线接合提供电连接以便检测膜片102的偏转。

在各种实施方案中，感测管芯100与衬底502之间的空间可被密封，或以其他方式设有受控压力或力。例如，感测管芯100与衬底502之间的空间可被密封以形成基准压力腔体，可针对该基准压力腔体来测量压差。在一些实施方案中，端口或其他开口可存在于衬底502和/或结构框架104中，以允许感测管芯100与衬底502之间的空间处于大约环境压力(例如，大气压力或任何其他环境压力)。然后可使用感测管芯100检测置于膜片102的与衬底502相对的侧面上的力。

在操作中，当电流施加于压阻感测元件(例如，以全或半惠斯登电桥构型布置)时，可生成电输出信号，该电输出信号与膜片102的偏转程度相关，因此与施加于感测管芯100的力相关。膜片102所产生的偏转可改变感测元件的电阻，然后可检测所得输出电压并使之与力相关联或以其他方式联系起来。

作为电阻变化的一个示例，电阻元件120、124径向地安装在膜片102上，并且由膜片102上的更宽焊盘连接。电阻元件122、126沿周向或以垂直于径向线的方式安装，并且由膜片上的更宽焊盘连接。当膜片挠曲时，径向电阻元件120、124的长度增加且宽度减小，从而引起经过这些元件的电阻增加。相比之下，周向电阻元件122、126在膜片102挠曲时可经历宽度增加或不改变，使由此得电阻可减小或保持不变。当以惠斯登电桥布置时，则径向元件120、124中的电阻的增加可用于检测膜片102响应于力或压力的挠曲程度。

如上所讨论，高度140可相对较小并且可用于在使用期间防止膜片的过度偏转。在感测管芯100在正常操作力或压力范围内的操作下，膜片102可偏转，并且可检测所得电压输出以确定膜片102上的力或压力。当将高于阈值的压力或力置于膜片上时，膜片102可偏转成与衬底502的表面接触。膜片102与衬底502之间的接触可防止膜片102的进一步偏转成为破裂性的力或偏转。在一些实施方案中，膜片102可趋于变平而与衬底502的表面接触，并且衬底502可用于在膜片102偏转时支撑该膜片。

结构框架104的高度140确定在膜片接触衬底502的表面之前可供膜片偏转的量。高度140可改变并且可基于膜片的厚度、目标压力或力范围、所使用的致动元件的类型(如果有的话)以及电阻元件的构型。仔细控制膜片102与衬底502之间的高度140的能力可允许感测管芯中的仔细过压控制。

可在制造工艺期间实现对高度140的控制。在一些实施方案中，在将感测管芯切割成单独部件之前，可在晶片级上形成结构框架104和电触点106。晶片级制造技术的使用可允许对具有高度140的结构框架104的仔细控制，使偏差在约0.5微米以内、约0.2微米以内或约0.1微米以内。

在如图6所示的实施方案中，可在单个晶片602上形成多个感测管芯。可形成的感测管芯的数量和布置可改变并且可取决于晶片的尺寸、感测管芯的尺寸以及晶片上的感测管芯的布置。如本文所述，可使用诸如平版印刷技术、湿法蚀刻技术、干法蚀刻技术等多种技术来形成感测管芯，包括膜片、电阻元件、接合焊盘、金属引出部以及任选的保护涂层(当存在时)。当使用保护涂层时，可在晶片级上沉积保护涂层并且使用各种蚀刻技术将保护涂层蚀刻到所需高度和构型。

在一个实施方案中，随后可形成结构框架。由于可在存在其他结构后才形成结构框架104，因此可在可不损坏现有部件的条件下(例如，在合适的温度下且使用合适的化学品来避免损坏现有结构)设置用于形成结构框架104的材料。在一个实施方案中，可跨越晶片设置结构框架材料。例如，可将该材料旋涂在结构材料上。可使用沉积工艺通过将该材料设置到所需最终高度和/或通过后处理(例如，蚀刻、抛光等)获得高于膜片的所需高度140来控制高度。

一旦已形成该材料，就可使用各种平版印刷技术、湿法蚀刻技术、干法蚀刻技术等去除膜片和任何其他所需部分上方(例如，所需电连接位置上方)的材料以形成结构框架104。可在去除膜片上方的结构框架材料之前、期间或之后将电材料施加于结构框架材料内。然后可形成导电材料以提供穿过结构框架104的电连接。之后可切割晶片602以产生所述多个感测管芯100。通过在晶片级上形成结构框架104，可仔细控制高度以在膜片与附接了感测管芯的衬底表面之间提供所需高度。

本文已描述了各种设备、系统和方法，具体实施方案可包括但不限于：

在第一实施方案中，感测管芯包括芯片，该芯片具有感测膜片；一个或多个感测元件，该一个或多个感测元件由膜片支撑；一个或多个接合焊盘，该一个或多个接合焊盘由芯片的第一侧面支撑，该一个或多个接合焊盘中的每一者电耦合到一个或多个感测元件中的至少一者；结构框架，该结构框架设置在芯片的第一侧面上，其中结构框架至少部分地围绕膜片设置；以及一个或多个电触点，该一个或多个电触点延伸穿过结构框架，其中所述一个或多个电触点电耦合到一个或多个接合焊盘。

第二实施方案可包括第一实施方案所述的感测管芯，其中一个或多个电触点与结构框架的表面齐平。

第三实施方案可包括第一实施方案或第二实施方案所述的感测管芯，还包括保护涂层，该保护涂层设置在芯片的第一侧面上。

第四实施方案可包括第一实施方案至第三实施方案中任一项所述的感测管芯，其中结构框架由电绝缘材料形成。

第五实施方案可包括第一实施方案至第四实施方案中任一项所述的感测管芯，其中结构框架由选自以下项的材料形成：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮化铝、类金刚石碳、硼硅酸盐玻璃、旋涂式玻璃、有机硅、聚合酰亚胺、聚对二甲苯、聚合苯并环丁烯、有机硅酸盐电介质、合成材料、固化树脂以及它们的任何组合。

第六实施方案可包括第一实施方案至第五实施方案中任一项所述的感测管芯，还包括：侧壁，该侧壁从芯片的第二侧面延伸；和致动元件，该致动元件与侧壁内的膜片保持接触。

第七实施方案可包括第一实施方案至第六实施方案中任一项所述的感测管芯，其中结构框架具有的高于第一侧面上的膜片的表面的高度介于约0.1微米和约8微米之间。

第八实施方案可包括第一实施方案至第七实施方案中任一项所述的感测管芯，还包括信号调节电路，其中信号调节电路与所述一个或多个感测元件进行信号通信，并且其中信号调节电路被配置为提供膜片上的力或压力的指示。

在第九实施方案中，制造感测管芯的方法包括：提供包括多个感测管芯的晶片，其中所述多个感测管芯中的每个感测管芯包括其上形成有膜片的芯片；将结构框架材料设置在晶片上，其中结构框架材料具有高度；在每个感测管芯的每个膜片周围形成结构框架；以及切割晶片以形成包括单个膜片的一个或多个感测管芯。

第十实施方案可包括第九实施方案所述的方法，还包括形成穿过结构框架的一个或多个电触点，其中所述电触点与由膜片支撑的一个或多个感测元件电接触。

第十一实施方案可包括第十实施方案所述的方法，其中所述一个或多个电触点的表面与结构框架的表面齐平。

第十二实施方案可包括第九实施方案至第十一实施方案中任一项所述的方法，其中晶片包括保护涂层，该保护涂层位于至少膜片之上。

第十三实施方案可包括第九实施方案至第十二实施方案中任一项所述的方法，还包括将所述一个或多个感测管芯中的感测管芯耦合到衬底，其中膜片的表面与衬底的表面之间的高度由结构框架的高度来确定。

第十四实施方案可包括第十三实施方案所述的方法，其中膜片的表面与衬底的表面之间的高度介于约0.1微米和约8微米之间。

第十五实施方案可包括第九实施方案至第十四实施方案中任一项所述的方法，其中结构框架材料包括选自以下项的材料：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮化铝、类金刚石碳、硼硅酸盐玻璃、旋涂式玻璃、有机硅、聚合酰亚胺、聚对二甲苯、聚合苯并环丁烯、有机硅酸盐电介质、合成材料、固化树脂，以及它们的任何组合。

在第十六实施方案中，感测管芯包括：芯片，该芯片具有感测膜片，其中芯片包括第一侧面和第二侧面；结构框架，该结构框架设置在芯片的第一侧面上，其中结构框架至少部分地围绕膜片设置；以及衬底，其中芯片耦合到衬底，其中结构框架与衬底的表面接触，并且其中芯片的第一侧面上的膜片的表面与面向膜片的衬底的表面之间的高度由结构框架的高度确定。

第十七实施方案可包括第十六实施方案所述的感测管芯，还包括：一个或多个电触点，该一个或多个电触点延伸穿过结构框架，其中所述一个或多个电触点电耦合到芯片上的第一多个接合焊盘，其中衬底包括第二多个接合焊盘，并且其中所述一个或多个电触点将第一多个接合焊盘直接电耦合到第二多个接合焊盘。

第十八实施方案可包括第十七实施方案所述的感测管芯，其中所述一个或多个电触点与结构框架的表面齐平。

第十九实施方案可包括第十六实施方案至第十八实施方案中任一项所述的感测管芯，其中芯片的第一侧面上的膜片的表面与面向膜片的衬底的表面之间的高度介于约0.1微米和约8微米之间。

第二十实施方案可包括第十六实施方案至第十九实施方案中任一项所述的感测管芯，还包括：侧壁，该侧壁从芯片的第二侧面延伸；和致动元件与侧壁内的膜片保持接触。

尽管上文已经示出和描述了根据本文所公开的原理的各种实施方案，但在不脱离本公开的实质和教导的情况下，本领域的技术人员可以对其做出修改。本文所述的实施方案仅是代表性的而并非意在进行限制。许多变化、组合和修改都是可能的，且在本公开的范围之内。由于合并、整合和/或省略一个或多个实施方案的特征而得到的替代实施方案也在本公开的范围之内。因此，保护范围不受上面给出的描述的限制，而是由以下的权利要求限定，该范围包括权利要求书的主题的所有等价物。每一项权利要求作为进一步的公开内容并入说明书中，且权利要求书为一个或多个本发明的一个或多个实施方案。此外，任何上述优点和特征可涉及特定实施方案，但不应将这些公布的权利要求书的应用限制为实现任何或所有以上优点或具有任何或所有以上特征的方法和结构。

另外，本文所使用的章节标题是为了与37c.f.r.1.77的建议一致或者提供组织线索。这些标题不应限制或表征可以从本公开公布的任何权利要求书中所阐述的一个或多个发明。具体地并且以举例的方式，尽管标题可能是指“技术领域”，但权利要求书不应被该标题下所选择的语言限制为描述所谓的领域。此外，“背景技术”中的技术的描述不应被解读为承认某项技术是本公开中的任何一个或多个发明的现有技术。“发明内容”也不应被认为是在公布的权利要求中所阐述的一个或多个发明的限制性表征。此外，本公开中对单数的“发明”的任何提及不应被用于证明在本公开中仅有一个新颖点。根据从本公开公布的多个权利要求的限制，可以阐述多个发明，并且这些权利要求相应地限定了由其保护的一个或多个发明及其等同形式。在所有情况下，这些权利要求的范围应根据本公开按照权利要求自身的优点来考虑，而不应受到本文所陈述的标题的限制。

应当理解，使用广义的术语如“包含”、“包括”和“具有”提供对狭义的术语如“由…组成”、“基本上由…组成”和“基本上由…构成”的支持。针对实施方案的任何元件使用术语“任选地”、“可”、“可能”、“有可能地”等意指该元件是不需要的，或另选地，该元件是需要的，两种替代方案均在一个或多个实施方案的范围之内。另外，对示例的提及仅仅用于说明目的，并非意在是排他性的。

尽管本公开中提供了若干实施方案，但应当理解，在不脱离本公开的实质或范围的情况下可以通过许多其他具体形式来体现所公开的系统和方法。本发明示例应被认为是例示性的而非限制性的，并且本发明并非局限于本文中给出的细节。例如，可以将各种元件或部件结合或集成到另一个系统中，或者可以省略或不实现某些特征。

此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以将在各个实施方案中被描述和示出为分立或独立的技术、系统、子系统和方法与其他系统、模块、技术或方法结合或集成。被示出或讨论为彼此直接耦合或通信的其他项可以通过一些接口、设备或中间部件间接耦合或通信，而不论是通过电、机械还是其他方式进行这种耦合或通信。本领域技术人员可确定并且在不脱离本文所公开的实质和范围的情况下可以做出变化、替换和变更的其他示例。