(57)【要約】  本発明は磁気駆動及び／又はセンスアーキテクチャを用いた誘導慣性センサに関する。実施形態において、並進ジャイロスコープは、磁場の存在下でコイルを通して駆動された時変電流の関数として、第１の次元で振動するように作られた導電性コイルを利用する。センスコイルは第２の次元における角速度の関数として変化するインダクタンスを記録する。実施形態において、角速度の関数として、お互いにずれるように振動しているコイルが第１及び第２の相互インダクタンスをセンスコイルに発生させる。実施形態において、第２の次元における角速度の関数として、一対の蛇行コイルと連動した自己インダクタンスが変化する。実施形態において、パッケージビルドアップ層が誘導慣性センサを作成するために用いられ、モバイルデバイスなどのスモールフォームファクターコンピューティングプラットフォームに有益なパッケージレベルの集積慣性感知を可能にする。
2015509585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を含む基板と、
前記基板上方かつ前記磁石の磁場内に配置される駆動コイルであり、前記駆動コイルを流れる時変電流の関数として、前記基板に対して第１の次元において振動する駆動コイルと、
前記基板上に配置されかつ前記駆動コイルに対して位置づけされ、前記第１の次元に対して直交する第２の次元内の角速度の関数として変化するインダクタンスを記録する少なくとも１つのセンスコイルと、
を含むジャイロスコープ。
【請求項２】
前記少なくとも１つのセンスコイルは、一対のセンスコイルを有し、前記角速度の関数として互いにずれる第１及び第２の相互インダクタンスを記録する、請求項１に記載のジャイロスコープ。
【請求項３】
前記センスコイルは前記駆動コイルに対して配置され、前記第１の次元における前記駆動コイルの変位に応じて記録された相互インダクタンス差異よりも大きい前記第１の次元以外の次元における前記駆動コイルの変位に応じて相互インダクタンスの差異を記録する、請求項２に記載のジャイロスコープ。
【請求項４】
前記駆動コイルは前記基板に対して平行な面で平たく、複数の導電性アンカーを有する４つの実質的に直交なセグメントを含み、少なくとも一対の前記導電性アンカーが端子を提供し、それらの端子を通して前記時変電流が前記駆動コイルに印加される、請求項３に記載のジャイロスコープ。
【請求項５】
前記第１の次元は前記基板の平面に対して平行であり、前記磁場及び前記角速度は前記基板の平面に対して垂直であり、前記センスコイルは前記第１の次元に沿って延伸する前記駆動コイルのセグメントに対して平行に配置される、請求項４に記載のジャイロスコープ。
【請求項６】
前記第１の次元は前記基板の平面に対して垂直であり、前記磁場及び前記角速度は前記基板の平面に対して平行であり、前記センスコイルは第１の面内次元に沿って延伸する前記駆動コイルの反対側にあるセグメントと平行なコイル長を有する第１対のセンスコイルを更に含み、前記第１の面内次元に直交する第２の面内次元における前記駆動コイルの変位に応じて相互インダクタンスの差異を記録する、請求項５に記載のジャイロスコープ。
【請求項７】
前記センスコイルは前記第２の面内次元に沿って延伸する前記駆動コイルの反対側にあるセグメントに平行なコイル長を有する第２対のセンスコイルを更に含み、前記第２対のセンスコイルは前記第１の面内次元において前記駆動コイルの変位に応じて相互インダクタンスの差異を記録する、請求項６に記載のジャイロスコープ。
【請求項８】
前記一対のセンスコイルがそれぞれ少なくとも１つの、
前記基板に平行である同じ平面内に作られた複数の巻き線を有する螺旋と、
前記駆動コイルの長さに沿って配置され、直列に接続される複数のコイルと、
前記基板と平行な平面にはあるが、前記駆動コイルと同じ平面にはない１つ以上の巻き線と、を含み、前記１つ以上の巻き線は前記駆動コイルのセグメント上方に対称的に配置される、
請求項２に記載のジャイロスコープ。
【請求項９】
請求項２に記載のジャイロスコープと、
少なくとも１つの増幅器又は前記センスコイルの下流にある回転計算機と、を含み、前記増幅器は前記一対のセンスコイルにより記録された電圧差異を増幅させ、前記回転計算機は前記一対のセンスコイルにより記録された前記電圧差異に基づいて回転を決定する、
集積慣性センサ。
【請求項１０】
前記増幅器又は前記回転計算機は前記ジャイロスコープと同じパッケージ内に配置された集積回路（ＩＣ）チップ上に回路を含む、請求項９に記載の集積慣性センサ。
【請求項１１】
前記駆動コイル及び前記センスコイルは前記パッケージの有機誘電ビルドアップ層内に配置された少なくとも１つの金属化層を含む、請求項９に記載の集積慣性センサ。
【請求項１２】
パッケージ化された集積回路（ＩＣ）を含むモバイルデバイスの回転の角速度を決定する方法であって、
前記のパッケージ化されたＩＣパッケージ内で第１磁石の第１磁場内に配置された第１コイルを通して時変電流を駆動させ、前記第１磁石は前記第１コイルと共に前記ＩＣパッケージ内に埋め込まれており、前記第１コイルを前記ＩＣパッケージに対して第１の次元において誘電的に振動させる、駆動工程と、
前記第１コイルの変位に応じた相互インダクタンスを介して一対のセンスコイルと共に第１及び第２の時変電圧信号を発生させ、前記第１及び第２の時変電圧信号は前記第１の次元に直交する第２の次元における角速度の関数として互いにずれる、発生工程と、
前記第１及び第２の時変電圧信号に基づいて前記モバイルデバイスの第１のヨー、ピッチ又はロールを決定する工程と、
を含む方法。
【請求項１３】
前記第１磁場に対し直交する第２磁場内に配置された第２コイルを通して時変電流を駆動させ、前記第１の次元で前記第２コイルを振動させる、駆動工程と、
前記第２コイルの変位に応じて相互インダクタンスを通して一対のセンスコイルと共に第３及び第４の時変電圧信号を発生させ、前記第３及び第４の時変電圧信号は前記第２の次元に対し直交する次元における角速度の関数として互いにずれる、発生工程と、
前記第３及び第４の時変電圧信号に基づいて前記モバイルデバイスの第２ヨー、ピッチ又はロールを決定する工程と、
を更に含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１コイルは前記基板の平面に平行な面で平たく、前記第１コイルが複数の導電性アンカーを有する４つの実質的に直交なセグメントを含み、前記時変電流は少なくとも一対の前記導電性アンカーを介して駆動される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記時変電流は第１対の導電性コイルアンカーを通して駆動され、前記センスコイルは第２対の導電性コイルアンカーとその間に配置されたコイルの一部とを含み、前記第２対の導電性コイルアンカーは前記第１の次元に直交する第２の次元における角速度の関数として変化する自己インダクタンスを記録し、共振周波数が前記自己インダクタンスと前記第２対の導電性コイルアンカーに亘って結合された容量との関数として変化する、請求項１に記載のジャイロスコープ。
【請求項１６】
前記第１の次元は前記基板の平面に対し平行であり、前記磁場と前記角速度は前記基板の平面に対し垂直であり、前記第２対の導電性コイルアンカーはばねを含み、自己インダクタンスを変化させる方法で前記第２の次元に沿って伸縮する、請求項１５に記載のジャイロスコープ。
【請求項１７】
前記ばねは前記第１の次元に延伸し、前記第２の次元に延伸する短いセグメントによって一端に結合される少なくとも一対の導体セグメントを有する矩形のばねである、請求項１６に記載のジャイロスコープ。
【請求項１８】
請求項１５に記載のジャイロスコープと、
前記センスコイルの下流にある回転計算機と、を含み、前記回転計算機は前記共振周波数に基づいて回転を決める、
集積慣性センサ。
【請求項１９】
前記回転計算機は同じパッケージ内にある前記ジャイロスコープと共に配置される集積回路（ＩＣ）チップ上の回路を含む、請求項１８に記載の集積慣性センサ。
【請求項２０】
前記センスコイルは前記パッケージの有機誘電ビルドアップ層内に配置された少なくとも１つの金属化層を含む、請求項１８に記載の集積慣性センサ。
【請求項２１】
パッケージ化された集積回路（ＩＣ）を含むモバイルデバイスの回転の角速度を決定する方法であって、
第１対の導電性アンカーを介しコイルを通して時変電流を駆動させ、前記コイルは、前記のパッケージ化されたＩＣパッケージ内に前記コイルと共に埋め込んで前記ＩＣパッケージに対し第１の次元において前記コイルを振動させる磁石の磁場内に配置される、駆動工程と、
第２対の導電性コイルアンカーに亘る信号を測定し、前記コイルの一部と前記第２対の導電性コイルアンカーに亘って結合された容量とを含むＬＣループの共振周波数を決定し、前記第２対の導電性コイルアンカーは前記第１の次元に直交する第２の次元における角速度の関数として変化する自己インダクタンスを記録する、測定工程と、
前記共振周波数に基づいて前記モバイルデバイスのヨー、ピッチ又はロールを決定する工程と、
を含む方法。
【請求項２２】
前記のヨー、ピッチ又はロールを決定する工程であって、
前記共振周波数に関連した自己インダクタンスを決定する工程と、
前記第２対の導電性コイルアンカーの１つに接続されたばねの前記第２の次元における伸縮を決定し、前記伸縮は前記の決定された自己インダクタンスに対応する、決定工程と、
を更に含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
集積回路（ＩＣ）チップと、
磁石と、
前記磁石上方及び下方に配置され、前記ジャイロスコープ及び前記ＩＣチップ上方に配置された１つ以上のパッケージビルドアップ層内に形成された空洞内で振動するように動作する導電性コイルを含む誘導ジャイロスコープと、
を含む集積慣性センサ。
【請求項２４】
前記ＩＣチップは前記１つ以上のパッケージビルドアップ層内に埋め込まれた金属化のレベルによって、前記ジャイロスコープの少なくとも１つの導電性コイルに電気的に接続される、請求項２３に記載の集積慣性センサ。
【請求項２５】
前記コイルを前記ＩＣチップに接続させる前記金属化は、前記少なくとも１つの導電性コイルが形成されるレベルと同じレベルでの金属化である、請求項２３に記載の集積慣性センサ。
【請求項２６】
前記空洞上方に配置された導電網を更に含み、再配線層により用いられたものと同じ金属化レベルにおける前記導電網は、前記ＩＣチップとバンプ又はソルダボールのうち少なくとも１つを受け取るように形成されたパッドとの間にある導電性トレースを経路づける、請求項２３に記載の集積慣性センサ。
【請求項２７】
前記磁石が配置された薄い基板を更に含み、前記薄い基板と前記ＩＣチップの裏面とは前記集積慣性センサの平面状の裏面を形成する、請求項２３に記載の集積慣性センサ。
【請求項２８】
前記ＩＣチップは信号プロセッサ、信号増幅器又は回転計算機のうち少なくとも１つを含む、請求項２３に記載の集積慣性センサ。
【請求項２９】
集積慣性センサを形成する方法であって、
ホルダ上にＩＣチップと磁石を配置する工程と、
前記ＩＣチップ及び前記磁石上方に誘電性膜を積層する工程と、
前記誘電性膜に機構をパターン化させる工程と、
前記機構に第１金属化層を堆積し、前記磁石に近接して配置される１つ以上の導電性コイルを形成する、堆積工程と、
前記第１金属化層上方に誘電性膜を積層する工程と、
前記１つ以上の導電性コイルの上方に第２金属化層を堆積する工程と、
前記誘電性膜を選択的に除去し、前記１つ以上の導電性コイルのうち少なくとも１つを解放する、除去工程と、
誘電性膜を前記第２金属化層上方に積層する工程と、
前記ホルダを除去する工程と、
を含む方法。
【請求項３０】
前記第１金属化層を前記機構にめっきする工程は、前記ＩＣチップを前記１つ以上の導電性コイルのうち少なくとも１つと相互接続させ、駆動コイルと前記駆動コイルから物理的に分離された少なくとも一対のセンスコイルとを形成する工程を含み、前記誘電性膜を選択的に除去し、前記１つ以上の導電性コイルのうち少なくとも１つを解放する工程は、前記駆動コイルを解放する工程を更に含む、請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に集積慣性センサに関し、特に、誘導ジャイロスコープに関する。
【背景技術】
【０００２】
慣性センサは消費者向けモバイルデバイス（例えば、スマートフォン、ゲームコントローラなど）といった多くのデバイスにおいて有益である。ジャイロスコープは、角速度や可動体の回転により発生した角加速度のセンサとして使用され、一般に、半導体製造技術を利用するＭＥＭＳ製造工程を用いて作ることができる。ＭＥＭＳジャイロスコープはジャイロスコープ（モバイルデバイス内に配置）が回転するとき、振動質量からのエネルギーを直交（感知される）次元に結合させるコリオリ効果と共に、支持体に対して第１の次元で機械的に振動するために駆動された吊り下げ式プルーフマス（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  ｐｒｏｏｆ  ｍａｓｓ）を含むことができる。次に、回転率（例えば、ｒａｄ／ｓｅｃ）を決定することができる。１つ以上のこのようなジャイロスコープは、モバイルデバイスに埋め込まれると、第３の次元軸（例えば、ヨー、ピッチ、ロール）に対する回転角を特徴づけるために利用することができる。
【０００３】
多くのＭＥＭＳジャイロスコープは、例えば、容量の大きさを電圧に変換することで測定するコリオリの力から生じるプルーフマスと支持体との間の変化に依拠する。このように、プルーフマス表面と支持体表面との間にある物理的空間を最小限にすることで、吊り下げ式プルーフマス（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  ｐｒｏｏｆ  ｍａｓｓ）と支持体との間の容量結合を大きくすることが望ましい。例えば、吊り下げ式プルーフマス（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  ｐｒｏｏｆ  ｍａｓｓ）と支持体の容量結合面の間隔はより高度なセンサ感度のため、約数ナノメータにするのがよい。しかし、このような次元は、高度な薄膜技術（例えば、等平面蒸着（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、異方性プラズマエッチングなど）に依存し、一般に、プロセッサから分離したシリコン（例えば、ＭＥＭＳ）チップ又はモバイルデバイス内の理論機能を制御する集積回路（ＩＣ）チップを用いるディスクリート素子のような慣性センサを製造する必要がある。このように、慣性センサと他のＩＣの集積は概してボードレベルである。
【０００４】
それゆえ、パッケージの厚さをそれより著しく大きくする必要のない方法により、同じパッケージ内でＩＣと集積することができる慣性センサは、特にモバイルデバイスフォームファクターには有益である。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
以下の図を含む添付図面の図に、限定ではなく例として、本発明の実施形態を示す。
【図１Ａ】本発明の一実施形態に従った誘導ジャイロスコープの概略平面図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態に従った誘導ジャイロスコープの概略平面図である。
【図１Ｃ】本発明の一実施形態に従った誘導ジャイロスコープの概略平面図である。
【図１Ｄ】本発明の一実施形態に従った図１Ｃにある誘導ジャイロスコープの断面図である。
【図１Ｅ】本発明の実施形態に従った例示的な誘導ジャイロスコープセンスコイルアーキテクチャの概略平面図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に従った誘導ジャイロスコープの概略平面図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に従った図２Ａにおける誘導ジャイロスコープにあるコイルのアンカー内のばねセグメント拡大図である。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態に従った図２Ａにおける誘導ジャイロスコープのためのコイルの例示的な並列多軸ばねアンカー（ｍｕｌｔｉ−ｓｐｒｉｎｇ  ａｎｃｈｏｒ）の概略平面図である。
【図３】本発明の実施形態に従ったＩＣパッケージビルドアップ層内に誘導ジャイロスコープを作成する方法を例示するフロー図である。
【図４Ａ】一実施形態に従った図３に説明する方法に倣う慣性センサがＩＣと集積するときの構造の概略断面図である。
【図４Ｂ】一実施形態に従った図３に説明する方法に倣う慣性センサがＩＣと集積するときの構造の概略断面図である。
【図４Ｃ】一実施形態に従った図３に説明する方法に倣う慣性センサがＩＣと集積するときの構造の概略断面図である。
【図４Ｄ】一実施形態に従った図３に説明する方法に倣う慣性センサがＩＣと集積するときの構造の概略断面図である。
【図４Ｅ】一実施形態に従った図３に説明する方法に倣う慣性センサがＩＣと集積するときの構造の概略断面図である。
【図４Ｆ】一実施形態に従った図３に説明する方法に倣う慣性センサがＩＣと集積するときの構造の概略断面図である。
【図４Ｇ】一実施形態に従った図３に説明する方法に倣う慣性センサがＩＣと集積するときの構造の概略断面図である。
【図４Ｈ】一実施形態に従った図３に説明する方法に倣う慣性センサがＩＣと集積するときの構造の概略断面図である。
【図４Ｉ】一実施形態に従った図３に説明する方法に倣う慣性センサがＩＣと集積するときの構造の概略断面図である。
【図５】本発明の実施形態に従った誘導ジャイロスコープとの回転の角速度を決定する方法を例示するフロー図である。
【図６】本発明の実施形態に従った誘導ジャイロスコープとの回転の角速度を決定する方法を説明するフロー図である。
【図７】一実施形態に従った誘導慣性センサを含むモバイルコンピューティングプラットフォームの等角図及び拡大図である。
【図８】本発明の一実施例に従ったコンピューティングデバイスを説明する図である。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書で説明するのは、パッケージビルドアップ層に作成できる磁気駆動及び／又はセンスアーキテクチャを用いた誘導ジャイロスコープの実施形態である。以下において、多数の具体的な詳細事項が説明されるが、当業者に明らかなように、本発明は、これらの具体的な詳細事項を用いずに実施されてもよい。例えば、本発明を不明瞭にすることがないよう周知の方法やデバイスは説明事項ではなくブロック図で示される。本明細書の全体を通して、“実施形態”又は“一実施形態”への言及は、その実施形態に関連して説明される特定の機構、構造、機能又は特徴が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。故に、本明細書全体の様々な箇所で“一実施形態において”という言い回しが現れることは、必ずしも本発明の同一の実施形態又は一実施形態のみに言及しているわけではない。また、それら特定の機構、構造、機能又は特徴は、１つ以上の実施形態において好適に組み合わされ得る。例えば、第１の実施形態と第２の実施形態はいかなる場においても、特に互いに排他的であるように示されることなく組み合され得る。
【０００７】
用語“結合される”は、本発明ではコンポーネント間の機構的及び構造的関係を記述するために使用され得る。“結合される”は、２つ以上の要素が、機械的、音響的、光学的あるいは電気的に、直接的あるいは間接的（それらの間又は媒体全体に他の介在要素を有する）の何れかで相互にコンタクトしていること、及び／又は２つ以上の要素が相互に協働あるいはインタラクトする（例えば、原因と結果の関係においてのように）ことを指し示すために使用されることがある。
【０００８】
アセンブリ又は微細に積み重ねられた材料層におけるコンテクストで、このような物理的関係が機械部品にとって、特筆すべきである他のコンポーネント又は層に対し、本発明で使用される用語“上方”、“下方”、“間”及び“表面上”は１つのコンポーネント又は材料層の相対的な位置を言及するものである。他の層（コンポーネント）の上方あるいは下方に配置された１つの層（コンポーネント）は、該他の層（コンポーネント）と直接的に接触していてもよいし、１つ以上の介在層（コンポーネント）を有していてもよい。更に、２つの層（コンポーネント）の間に配置された１つの層（コンポーネント）は該２つの層（コンポーネント）と直接コンタクトしていてもよいし、１つ以上の介在層（コンポーネント）を有していてもよい。対称的に、第２の層（コンポーネント）の“表面上”にある第１の層（コンポーネント）は、該第２の層（コンポーネント）と接触している。
【０００９】
特に明記しない限り、下記詳細から明らかなように、本明細書全体を通して“処理”、“コンピューティング”、“計算”、“決定”などといった用語を用いる議論では、コンピュータシステムのレジスタ及び／又はメモリ内の物理的（電子的）質量として示されるデータをコンピュータシステムのメモリ、レジスタ又は他の情報記憶デバイス、変換デバイス、あるいは表示デバイス内の物理的質量として同様に示される他のデータに操作及び変換するコンピュータ又はコンピュータシステム、あるいは同様の電子コンピューティングデバイスの作用及び／又は処理に言及する。
【００１０】
本明細書で説明するジャイロスコープの実施形態は、容量駆動及び／又はセンスアーキテクチャを用いるジャイロスコープ特有のサブミクロン形状を必要としない磁気駆動及び／又はセンスアーキテクチャを用いる。本明細書で使用されるように、磁場を通してコイル内の電流が通過することで起こる主要コイルの制御方向性振動を可能にするように、固定されている主要コイル内で、“磁気駆動”は時変電流を引き起こす。“磁気感知”は角速度によって誘起されるコイル変位の結果に従って変化する相互又は自己インダクタンスの感知を引き起こす。このように、主要コイルは可動プルーフマスとして機能すると共に、１つ以上の磁場を通して１つ以上の時変電流を流す追加的機能も果たす。
【００１１】
多くの消費者向け製品にとって十分な回転測定感度を達成しながら、誘導慣性センサアーキテクチャが容量駆動／感知設計に必要なものよりも著しく大きく重要な形状で実施できることが発明者たちにより見出された。このように、容量センサ／駆動システムでは不可能なウルトラコンパクトフォームファクターを達成するために、パッケージレベルでＩＣと集積することができるよう、例えば、ＩＣチップ（例えば、有機誘電ビルドアップ層）のパッケージに用いられる技術などがあり、これに限らない製造技術をセンサの製造に用いてもよい。更に、本明細書で説明する誘導ジャイロスコープの実施形態では、ごくわずかな電力が必要とされることが分かっている。例えば、一実施形態において、主要コイルは約１−１０ｍＡの電流を消費者向けモバイルデバイスに一般的に供給される程度の駆動電圧で駆動することができる（例えば、１．５−３．３Ｖ）。
【００１２】
図１Ａは、本発明の一実施形態に従った誘導ジャイロスコープ１０１の概略平面図である。図示するように、駆動コイル１０５は基板１０４の上方に配置される。駆動コイル１０５は金属化層（例えば、Ｃｕ）などの導電性材料であり、導電性アンカー１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃ及び１０８Ｄ（例えば、Ｃｕビア）により基板１０４に固定される。図示する実施形態において、駆動コイル１０５は基板１０４の平面と実質的に平行である。基板１０４は、例えば、薄膜シリコン、ガラス、エポキシ、金属、誘電体膜又は有機膜などがあり、これらに限定されず、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）やマイクロエレクトロニクスパッケージング技術におけるあらゆる材料でよい。例示的な実施形態において、駆動コイル１０５は基板１０４の面と平行である面と実質的に平行である。例示的な駆動コイル１０５は１つの連続的な導電性トレースループ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｔｒａｃｅ  ｌｏｏｐ）を形成する実質的に直交なセグメント１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃ及び１０５Ｄを含む。
【００１３】
駆動コイル１０５は、磁石１１０の磁場（Ｂ）１１１内に存在するように磁石１１０の上方に配置される。例示的な実施形態において、磁石１１０は基板１０４の上方に配置された永久磁石である。例示的な実施形態において、磁石１１０は、例えばＣｏ合金があり、これに限定されず、個別的な、バルク磁性材料である。誘導ジャイロスコープ１０１では、図示するように、Ｎ極及びＳ極それぞれにおいて、磁場１１１が基板１０４から出て基板１０４に戻り、基板１０４の平面と垂直であるように磁石１１０がある。
【００１４】
駆動信号発生器１２０が図１Ａにおいて破線で描かれ、該駆動信号発生器１２０は基板１０４上に配置されても、されなくてもよいという認識である。一例として、駆動信号発生器１２０は第２基板上に配置されたＩＣで設けられてもよいが、本明細書の他の箇所において更に説明するように、誘導ジャイロスコープ１０１を形成するために用いられるパッケージ層内に包含されていてもよい。駆動信号発生器１２０は少なくとも一対の導電性アンカー１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃ及び１０８Ｄを介し駆動コイル１０５を通して時変電流（例えば、正弦波）を駆動させる。実施形態で図示するように、第１の次元に対応する第１対の導電性アンカー（例えば、１０８Ａ、１０８Ｄ）は駆動信号発生器１２０の２つの端子に結合される。第２の次元つまり直交する次元に対応する第２対の導電性アンカー（例えば１０８Ｂ、１０８Ｃ）が、同様に構成され第１対の導電性アンカーと平行となる。
【００１５】
動作において、駆動コイル１０５は時変電流を（例えば、駆動コイルセグメント１０５Ａ及び１０５Ｃに沿って）流し、時変電流は磁場１１１中を通過し、駆動コイル１０５を基板１０４に対して第１の次元（つまりｙの次元）において振動させる磁力１１２を発生させる。好適な実施形態において、所定の駆動力における最大のコリオリ効果（力）の共振周波数に近い周波数の電流により駆動コイル１０５を駆動する。駆動コイル１０５が振動している第１の次元に垂直である第２の次元に沿った回転軸の周りに外角回転が起こると、コリオリの力は振動している駆動コイルを、第３の次元、つまり第１の次元及び第２の次元に対して直交する次元に沿って変位させる。このように、振動が基板１０４に対して（面内次元ｙに沿って）平行である例示的な誘導ジャイロスコープ１０１において、基板１０４の平面に垂直な軸に対する外方回転（つまり、角速度Ωがｚの次元にある回転）が、駆動コイル１０５をｘ軸内で移動させるコリオリの力１３０を誘起する。
【００１６】
実施形態において、１つ以上のセンスコイルが駆動コイル１０５の変位により誘起された相互インダクタンスを記録（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）するために用いられる。図１Ａに示すように、第１対のセンスコイル１２５Ａ及び１２５Ｂは駆動コイル１０５の反対側に配置される（例えば、駆動コイルセグメント１０５Ｂ及び１０５Ｄに対しそれぞれ平行に配置）。センスコイル１２５Ａ及び１２５Ｂも金属化トレース（ｍｅｔａｌｌｉｚｅｄ  ｔｒａｃｅ）（例えば、Ｃｕ）を引き起こし、駆動コイル１０５と平面状でよいが、基板１０４又はその上（つまり、解放されていない構造）に貼りつけられているため振動しない。図１Ａに図示される例示的な実施形態において、センスコイル１２５Ａ及び１２５Ｂは駆動コイル１０５と同一平面に存在する（つまり、金属化の同じレベル）。
【００１７】
センスコイル１２５Ａ及び１２５Ｂが、駆動コイルセグメント１０５Ｂ及び１０５Ｄそれぞれに対し実質的に平行であるセグメントを有し、センスコイル１２５Ａ及び１２５Ｂ内の相互インダクタンスはｘの次元及びｙの次元で駆動コイルの変位の関数として変化することができる。駆動コイル１０５に対してセンスコイル１２５Ａ及び１２５Ｂがｙの次元で対称的であるため（例えば、同じｙの次元のコイル長、外方回転がない場合での駆動コイル及びセンスコイル間にある同一のｘの次元の空間）、センスコイル１２５Ａ及び１２５Ｂの両方はｙの次元での駆動コイルの変位の関数として、ほぼ同一の相互インダクタンス変動を記録（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）する。しかし、ｘの次元における駆動コイル１０５の変位のため、センスコイル１２５Ａ及び１２５Ｂは角速度の関数として互いにずれる第１及び第２の相互インダクタンスをそれぞれ記録（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）する。このように、ｘの次元における駆動コイルの変位に応じて記録（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）されたセンスコイル１２５Ａ及び１２５Ｂ内の相互インダクタンスは、駆動コイルのｙ変位に反応してセンスコイル１２５Ａ及び１２５Ｂにより記録（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）されたごくわずかな相互インダクタンス差異よりも大きい。角速度Ωとの外方回転から生じるｘの次元でのコイルの変位はセンスコイル１２５Ａ及び１２５Ｂに亘る時間依存フラックス（ｔｉｍｅ  ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｆｌｕｘ）を生じさせる。これは同じく、角速度Ωと相互に関連する各センスコイル１２５Ａ及び１２５Ｂに亘る電圧を誘起させる。信号処理を通して、各センスコイル１２５Ａ及び１２５Ｂにより記録（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）された電圧信号から派生した差動信号（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｓｉｇｎａｌ）は、角速度Ωの感知及び定量化のために調整される。
【００１８】
図１Ａに更に示すように、追加的なセンスコイル１２５Ｃ及び１２５Ｄは、駆動コイルセグメント１０５Ａ及び１０５Ｂに実質的に平行して配置される。駆動コイルセグメント１０５Ａ及び１０５Ｂを通して磁石１１０の配向が磁力１１２を生じさせる場合、センスコイル１２５Ａ及び１２５Ｂは、コリオリ効果に反応して非対称性をもたらす。しかし、異なる磁石の配向を伴う実施形態において、図１Ｂに更に示すように、第２対のセンスコイル１２５Ｃ及び１２５Ｄはセンスコイル１２５Ａ及び１２５Ｂの対と組み合わせて、あるいは代わるものとして利用することができる。
【００１９】
図１Ｂは、本発明の一実施形態に従った誘導ジャイロスコープ１０２の概略平面図である。ジャイロスコープ１０２において、ジャイロスコープ１０１と同じ参照番号を有する構造機構は、図１Ａに関連して導入された同一のコンポーネント又は機構を表す。一般にジャイロスコープ１０２は直交並進ジャイロスコープ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ  ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ）１０１を説明したものと同じ原理に基づいて動作するトランポリンジャイロスコープ（ｔｒａｍｐｏｌｉｎｅ  ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ）である。ジャイロスコープ１０１及び１０２のアーキテクチャは、図１Ｂに図示するように、磁石１５０がＮ−Ｓ極を有するように配向されること以外、実質的に同じである。そして磁場１１１は基板１０４の平面と平行する。
【００２０】
ｙの次元に沿って配向された磁場１１１で、動作中に駆動コイル１０５に印加された正弦波駆動電流（例えば、駆動コイルセグメント１０５Ａに亘るアンカー１０８Ｄ及び１０８Ａの間、及び同様に駆動コイルセグメント１０５Ｃに亘るアンカー１０８Ｃ及び１０８Ｂの間の正弦波駆動電流）は基板１０４（平面外）に対して垂直で、基板１０４の平面に対して垂直な駆動コイル１０５（つまり、ｚの次元におけるトランポリンモーション（ｔｒａｍｐｏｌｉｎｅ  ｍｏｔｉｏｎ）を振動させる磁力１１２をもたらす。本実施形態に対しても、駆動コイル１０５の共振周波数における、あるいはその付近における駆動コイル１０５の振動は有益である。
【００２１】
ｚの次元での変位が全センスコイルに対して対称である一方で、ｙの次元での変位はセンスコイル１２５Ａ及び１２５Ｂに対して対称ではあるが、センスコイル１２５Ｃ及び１２５Ｄに対して非対称であり、ｘの次元における変位はセンスコイル１２５Ｃ及び１２５Ｄに対して対称ではあるが、センスコイル１２５Ａ及び１２５Ｂに対して非対称である。このように、ジャイロスコープ１０２はｙの次元及びｘの次元の両方（つまり、面内次元）での角速度に対して敏感である。例えば、図１Ｂに示すように、ｙの次元での角速度（Ωｙ）は対応するコリオリの力１３０Ａを誘起するが、この場合、相互インダクタンス差異はセンスコイル１２５Ａ及び１２５Ｂの間で記録（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）される。同様に、ｘの次元における角速度（Ωｘ、明確にするため図示しない）は、対応するコリオリの力１３０Ｂを誘起するが、この場合、相互インダクタンス差異はセンスコイル１２５Ｃ及び１２５Ｄの間で記録（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）される。従って、ジャイロスコープ１０２では、二対のセンスコイルが直交面内角速度（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｉｎ−ｐｌａｎｅ  ａｎｇｕｌａｒ  ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ）を決定するための基準をもたらし、同じ基板１０４上でジャイロスコープ１０１と組み合わせる場合、図１Ａ及び１Ｂに説明するように、全ての３つの次元の周りでの回転／角速度が感知され数値化される。
【００２２】
ジャイロスコープ１０１及び１０２が多くの応用に十分な測定感度（例えば、少なくとも０．５ｒａｄｓ／ｓｅｃ）をもたらす一方で、図１Ａ及び１Ｂに図示するセンスコイルにより発生した信号をより大きな感度（例えば、〜３ｘ）に対し、さまざまな方法で強化することができる。例示的な技術を図１Ｃ−１Ｅで説明する。図１Ｃは本発明の一実施形態に従った誘導ジャイロスコープ１０３の概略平面図である。一般に、センスコイルが駆動コイル１０５の平面外に配置されていることを除き、ジャイロスコープ１０３はジャイロスコープ１０１と実質的に同一のものである（同様の部材にも全体を通して同じ参照番号を用いる）。この機構を図１Ｄで更に説明するが、これは本発明の一実施例に従った図１Ｃに示される線Ａ−Ａ’における誘導ジャイロスコープ１０３の断面図である。図１Ｃ及び１Ｄに示すように、センスコイル１６５Ａ及び１６４Ｂの平面上方に配置された駆動コイル１０５（例えば、セグメント１０５Ｂ及び１０５Ｄ）とセンスコイル１６５Ａ及び１６５Ｂは、基板１０４に直接配置される。基板１０４に平行である平面にはあるが、駆動コイル１０５と同じ平面にはない１つ以上の巻き線を有するセンスコイルと共に、センスコイルはｘの次元及びｙの次元での駆動コイル下方（あるいは上方）で中心に置くことができる。このように、駆動コイルの両側にある誘導磁束は等しく、かつ、向かい合うべきであり、これによって角速度が存在しない場合に対称解に誘導された正味のＥＭＦがないものに対し、駆動コイルの片側にある正極の誘導ＥＭＦが駆動コイルの反対側にある負極の誘導ＥＭＦを相殺することができる。角速度の存在が駆動コイルを変位させ、対称性を破壊させ、これにより感知できる正味のＥＭＦが生じる。このように、感知信号は角速度のより強度な機構となる。これらの実施形態にとって、感知信号の処理は簡略化でき、より大きな測定感度を達成することができる。特に、ジャイロスコープ１０３は直交並進（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）に関連したこの技術を例示するが、トランポリンジャイロスコープ（例えば、ジャイロスコープ１０２）にも同様に応用できる。
【００２３】
図１Ｅは、本発明の実施形態に従った例示的な誘導ジャイロスコープセンスコイルアーキテクチャの概略平面図である。センスコイル構造は本明細書中のあらゆる誘導ジャイロスコープの実施形態に応用できる（例えば、図１Ａ−１Ｄ）。本明細書中の他の箇所に記載の通り、駆動コイル１０５は基板１０４に対して実質的に平行な平面内に配置される。図１Ｅに示す実施形態において、センスコイルは複数の巻き線を有する。複数の巻き線と共に、センスコイルに誘起される電圧を上げるように巻数比が作用する。例示的な螺旋状コイルの実施形態において、３つの巻き線が単一の金属化レベル（平面）で得られる。次に、第２金属化レベル１７６が螺旋状コイルの上方（下方）を通るためだけに用いられる。更なる実施形態において、駆動コイルのセグメントに対し平行なセンスコイルセグメントの長さは延伸する（最長にする）ことができる。例えば、センスコイル１７５Ａは駆動コイル１０５のｙの次元長Ｌ１の少なくとも９０％であるｙの次元長Ｌ２を有する。図１Ｅで説明する他の実施形態では、より小さな次元（例えば、Ｌ３）の複数のセンスコイル（例えば、１７５Ｂ１、１７５Ｂ２及び１７５Ｂ３）が駆動コイル１０５の長さ（例えば、Ｌ１）に沿って配置される。次に、センスコイル１７５Ｂ１、１７５Ｂ２及び１７５Ｂ３が直列に接続される。特に、図１Ｃ−１Ｅに関連して説明する２つ以上のアーキテクチャを組み合わせることができる。例えば、ルーティングジャンパー（ｒｏｕｔｉｎｇ  ｊｕｍｐｅｒ）だけが駆動コイルと同じ平面にあるように、螺旋状のセンスコイルを駆動コイルの平面から外れて配置させることができる。
【００２４】
実施形態において、相互インダクタンスよりはむしろ、自己インダクタンスが角速度を決定するために利用される。図２Ａは、本発明の一実施形態に従った誘導ジャイロスコープ２０１の概略平面図である。図２Ａに示すように、導電性コイル２０５は導電性アンカー２０８Ａ、２０８Ｂ、２０８Ｃ及び２０８Ｄによって基板１０４に固定されている。導電性コイル２０５の形状は実質的に駆動コイル１０５に説明される通りでよい。基板の平面と再び垂直である磁場と共に、導電性コイル２０５は実質的にジャイロスコープ１０１の説明にあるように磁石１１０の上方に配置される（コイルセグメント２０５Ａに近接する平面外、かつ、コイルセグメント２０５Ｃに近接する平面内に配置）。正弦波駆動信号（例えば、発生器２２０により供給）が導電性コイル２０５と関連する駆動回路の端子を明確にする第１対のアンカー２０８Ｃ及び２０８Ｄを通して印加される。駆動信号はｙの次元に磁力１１２をもたらし、ｙの次元で導電性コイル２０５を振動させる。
【００２５】
ジャイロスコープ１０１及び１０２に関し、第２コイルを用いる代わりに、ジャイロスコープ２０１では、アンカー２０８Ａ及び２０８Ｂの間に配置された導電性コイル２０５の一部を更に含むセンス回路内で、アンカー２０８Ａ及び２０８Ｂに接続された第２対の導電性コイルがコイルとして用いられる（例えば、図２Ａの間隔の離れた斜線により識別されたセグメント２０５Ｂの大部分）。
【００２６】
導電性コイル２０５から外れたタップであるアンカー２０８Ａ及び２０８Ｂは、コリオリの力２３０によるコイルの伸縮を促進するために、細長い長方形のばね領域に接続される。実施例では、コリオリの力のようにｚの次元（Ω）の角速度に反応してｘの次元で伸縮が起こる。図示するように、ばねはｘの次元で幅Ｗである第３セグメントにより接続されたｙの次元で長さＬの少なくとも２つのセグメントを有する。従って、ばねはそれ自体、自己インダクタンスを記録（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）することが可能なコイルである。コリオリの力２３０による導電性コイル２０５の変位を調整するため、細長い長方形のばね領域が伸縮すると、コイル形状の変化の関数としてこれらの自己インダクタンスが変化する。ばねの変形が図２Ｂに更に描かれている。これは、本発明の一実施形態に従ったアンカー２０８Ｂに接続されたばねセグメントの拡張図である。このように、センス回路コイルの自己インダクタンスはｚの次元における角速度の関数として変化する。
【００２７】
図２Ａに更に示すように、容量２８０はアンカー２０８Ａ及び２０８Ｂに接続され、ばねと共に、自己インダクタンスの関数として変化する共振周波数を有するＬＣループを形成する。所定値（例えば、おおよそのｌｎＦ）の容量２８０で、端子２０８Ａ及び２０８Ｂに信号が発生し、ＬＣ回路の共振周波数を決定するために感知することができる。これは、ばね領域の伸縮による自己インダクタンスの変化に直接関連する。
【００２８】
図１Ｅに示す多重巻きセンスコイルと同様に、ジャイロスコープ２０１内の他のアンカーコイルは複数の平行なばねセグメントを有してよい。例えば、図２Ｃは本発明の一実施形態に従った例示的な並列多軸ばねアンカー（ｍｕｌｔｉ−ｓｐｒｉｎｇ  ａｎｃｈｏｒ）２０９の概略平面図である。並列多軸ばねアンカー（ｍｕｌｔｉ−ｓｐｒｉｎｇ  ａｎｃｈｏｒ）２０９はジャイロスコープ２０１の実施形態において、例えば、インダクタンスと部材２０９Ａ及び２０９Ｂの張りに関連したΔｄとの間の改善されたリニアリティに用いることができる（図２Ｂに示す通り）。
【００２９】
一般に、図１Ａ−２Ｅに関連して説明するジャイロスコープの実施形態はナノリソグラフィーといったフロントエンド半導体処理及び薄膜蒸着などを含む従来のマイクロエレクトロニクス処理技術を用いて製造することができる。このような技術はＭＥＭＳ技術において随所で目にするものであり、高感度センサのサブミクロン機構の次元（例えば、コイル間にある隙間）を許可する一方で、例示的な実施形態において、膜張り合わせやめっき化などのバックエンドバッケージ処理が利用される。ビルドアップ技術は例えば感知信号プロセッサ、及び／又は感知信号増幅器、及び／又は駆動信号発生器があり、これらに限らないホストＩＣのパッケージにジャイロスコープを有益に集積することを可能にする。説明する実施形態に例示された磁気駆動／センスアーキテクチャは、容量性ジャイロスコープアーキテクチャを可能にするよりも大きな距離間隔を持つコイルと動作可能なので、バックエンドパッケージ処理が利用可能である一方、容量設計はフロントエンド半導体チップ処理で可能な間隔の次元で製造されるときだけ、感度を提供する。有益な実施形態において、例えば本明細書の他の箇所で詳細に説明されたものがあり、それらに限らない誘導ジャイロスコープは、バンプレスビルドアップフィルム（ＢＢＵＬ）又は一般の基板処理技術で製造することができる。ＢＢＵＬ及び基板処理技術は電気めっきした銅平面の間に電気めっきした銅平面と共に積層される味の素（登録商標）ビルドアップフィルム（ＡＢＦ）層（あるいは、他の同様な有機誘電性材料）を一般的に用いる。ＢＢＵＬ埋め込みパッケージ技術は、パッケージ（Ｓｉチップによるｚ高さ予算消費（ｂｕｄｇｅｔ  ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）を減少させるパッケージ）内のＢＢＵＬディエンベディング特質に起因して最小形状因子が求められる他の適用と共に、モバイルチップパッケージ技術にとって特に有益である。このように、本明細書で説明する例示的なアプローチで、ＢＢＵＬの超薄型形状因子を維持することができ、別途製造し、組み立てられた内部センサに関わる費用を節減することができる。
【００３０】
図３は、本発明に関する実施形態に従ったＩＣパッケージビルドアップ層内の誘導ジャイロスコープを製造するためのＢＢＵＬの方法３０１を示すフロー図である。図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ、４Ｇ、４Ｈ及び４Ｉは一実施形態に従った誘導ジャイロスコープを方法３０１に倣ってＩＣに集積する構造の概略断面図である。
【００３１】
方法３０１は動作３０５でＩＣチップを受け取ることから始まる。ＩＣチップは１つ以上の：慣性感知信号（例えば、一対のセンスコイルにより発生した差動電圧信号）を増幅させる回路；慣性感知信号を別に処理する回路（例えば、ＰＬＬ回路、ＡＤＣ回路など）；駆動信号を発生させる回路（例えば、ＡＣ参照発生器など）；慣性感知信号に基づき回転を計算する回路（例えば、ヨー、ピッチ及びロールのうち少なくとも１つに関するオイラー角を計算するように構成された論理プロセッサ）を含むことができる。
【００３２】
動作３１０では、ＩＣチップが積層中に支持体として適するホルダに取り付けられ、例えば、図４ＡではＩＣチップ４０５がホルダ４０７に取り付けられる。一般的に、ホルダ４０７は一時的な手段であり、例えばＣｕがあり、これに限らず、金属でよい。ＩＣチップ４０５は当技術分野で周知であるいずれかの方法でホルダ４０７に固定することができる（例えば、粘着剤など）。また動作３１０において、ＩＣチップ４０５の上面と基板４０９上に配置された構造を平坦化するように機能する厚さにまで薄層化された薄型基板４０９が、例えばシリコン基板があり、これに限らず、ホルダ４０７上に配置される。次に、磁石４１０が基板４０９上に配置される。あるいは、磁石４１０をあらかじめ基板４０９上に取り付けてもよい。
【００３３】
方法３０１に続き、動作３１５では、ＡＢＦなどの誘電ビルドアップ層又はＡＢＦのような有機誘電性膜が磁石及びＩＣチップ上方に積層される。図４Ｂに更に示すように、ＡＢＦ４１５が磁石４１０及びＩＣチップ４０５上方に積層され、両方を埋め込む。方法３０１は機構が誘電ビルドアップ層にパターン化される動作３２０に続く。例えば、当技術分野で周知である従来のＢＢＵＬ技術を用いてビア開口部がパターン化される。例えばＣｕがあり、これに限らない第１の金属化層が、例えば電気めっきがあり、これに限らない従来の成膜技術を用いてビアに堆積される。図４Ｃに更に示すように、再配線層（ＲＤＬ）トレース（ｔｒａｃｅ）４２０Ｄと共に、金属化層４２０はコイル構造４２０Ａ、アンカー４２０Ｂとしてのビア、アンカー４２０Ｂ及びＩＣ４０５の間にある配線４２０Ｃを含む。
【００３４】
図３に戻り、方法３０１は動作３２５において、第１金属化層の上方に他の誘電ビルドアップ層を積層する。図４Ｄに示す例示的な実施形態において、ＡＢＦ４２５が再配線層（ＲＤＬ）トレース（ｔｒａｃｅ）４２０Ｄと共に、コイル構造４２０Ａ、アンカー４２０Ｂ、アンカー４２０Ｂ及びＩＣ４０５の間にある配線４２０Ｃのそれぞれ上方に積層される。動作３３０における方法３０１に続き、保護金属化構造がコイル構造の上方でめっきされる。図４Ｅに更に示すように、金属化の第２レベルが（コイル構造４２０Ａにより占有されていない多くの箇所で固定されている）保護網４３０を形成するために利用される。同じ金属化がバンプ又はＲＤＬトレース（ｔｒａｃｅ）４２０Ｄに接続されたソルダボールパッド（ｓｏｌｄｅｒ  ｂａｌ  ｐａｄ）を形成する。
【００３５】
次に動作３３５において、レジスト層が塗布され、保護金属化（及びコイル）領域を露出させるためにパターン化され（例えば、マスクを使用）、そして図４Ｆで更に示されるように、レジスト層４３５は保護網４３０の上方で開口される。次に、動作３４０において少なくとも一つのコイル構造を解放するために、例えば、酸素系プラズマエッチング（灰化）があり、これに限らないエッチング処理が用いられる（例えば、駆動コイル周辺に空洞を形成）。図４Ｇには更にコイル構造４２０Ａ、アンカー４２０Ｂ及び磁石４１０全てが選択的エッチング動作３４０により露出されることを図示する。次に、図４Ｈに示すように、レジストが剥離され、方法３０１は動作３５０を進める。動作３５０では、保護金属化と共に、誘電性膜４５０が解放されたコイルの上方に積層され、コイル構造４２０Ａ、アンカー４２０Ｂ、磁石４１０などの周りに確実に空洞４５５を形成させるようにする。ＩＣチップ４０５及び誘導ジャイロスコープコンポーネントの両方がビルドアップ層に完全に埋め込まれ、図４Ｉに更に示すように、ホルダを動作３６０において除去できる。次に、集積慣性センサの組み立てを完成させるため、方法３０１を従来の処理（例えば、ソルダボール付着処理（ｓｏｌｄｅｒ  ｂａｌｌ  ａｔｔａｃｈ  ｐｒｏｃｅｓｓ）など）で続けてもよい。
【００３６】
本発明の実施形態は誘導ジャイロスコープの動作を含む。図５及び６は、誘導ジャイロスコープとの回転の角速度を決定する方法５０１及び方法６０１を説明する本発明の実施形態に従ったフロー図である。特定の実施形態において、方法５０１及び６０１の動作は少なくとも１つのＩＣチップと誘導ジャイロスコープを有する集積慣性センサにより実行される。更なる実施形態において、本明細書の他の箇所に記載するように、集積慣性センサを１つのＢＢＵＬパッケージ内に設けることができる。
【００３７】
方法５０１において、動作５０５ではコイルが配置されたＩＣパッケージに対し第１の次元で振動するような方法で磁石の上方に配置されたコイルを通して時変電流が駆動され、その基板から放電される。駆動電流の電源がコイルと同じＩＣパッケージ内のＩＣからでもよいし、例えばコイルが配置されているＩＣパッケージ内のＲＤＬを介してコイルに送られる外部電源により提供されてもよい。動作５１０において、第１及び第２の時変電圧信号が相互誘導を介して一対のセンスコイルと共に振動しているコイルから発生する。第１及び第２のコイルは振動しているコイルと同じＩＣパッケージと共に配置され、例えば、図１Ａ−１Ｂで説明されるような方法で振動しているコイルに対して更に位置づけられ、ＩＣパッケージによる角速度の関数として時変信号が互いにずれる（例えば、第１の次元に直交する第２の次元で）。動作５１５において、パッケージ化されたＩＣのヨー、ピッチ又はロールのうち少なくとも１つ（そして、それゆえパッケージ化されたＩＣが配置されたモバイルデバイス）が第１及び第２コイルから出力された時変電圧信号に基づき決定される。実施形態において、ヨー、ピッチ又はロールを決定する回転計算回路は振動しているコイルのＩＣパッケージと同じＩＣパッケージ内にあるＩＣ上に配置される。
【００３８】
方法５０１は、本明細書に記載の通り、パッケージ化されたＩＣは、追加の一対のコイルと第２の次元において配向する第２磁石を更に有する第３及び第４の時変信号に基づき、第２のヨー、ピッチ又はロールを決定する工程を更に含む。同様に、方法５０１は、本明細書に記載の通り、パッケージ化されたＩＣが追加の一対のコイルと第１及び第２の磁石に対して配向する第３磁石とを更に有する第５及び第６の時変信号に基づき、第３のヨー、ピッチ又はロールを決定する工程を更に含む。
【００３９】
図６を参照すると、方法６０１は動作６０５において始まり、これは動作５０５のように、コイルが配置されたＩＣパッケージに対し第１の次元で振動するような方法で磁石の上方に配置され、かつ、基板から除去されたコイルを通して時変電流が駆動される。駆動電流の電源がコイルと同じＩＣパッケージ内のＩＣでもよいし、例えばコイルが配置されているＩＣパッケージ内のＲＤＬを介してコイルに送られる外部電源により提供されてもよい。動作６１０において、例えば図２Ａに記載の通り、振動しているコイルの一部と第２対のコイルアンカーに亘って取り付けられた容量により形成されたＬＣループ内の第２対の導電性コイルアンカーに亘って信号が発生する。この信号が感知され、その周波数はＬＣ回路の共振周波数を決定するために測定される。動作６１５において、第２対のコイルアンカー内にあるばねの自己インダクタンス（又はその変化）が共振周波数により決定され、動作６２０では、角速度は自己インダクタンスの決定から決められる。一実施形態において、自己インダクタンスの決定及び角速度の決定は振動しているコイルと同じＩＣパッケージ内に配置されたＩＣにより行われる。自己インダクタンスの決定から、所定の自己インダクタンスに対応する第２アンカー内にあるばねの伸縮を更に決定することができる。次に、角速度はばねの伸縮量から決定することができる。方法６０１は、１つ以上の共振周波数、及び／又はばね伸縮、及び／又は角速度に基づくパッケージ化されたＩＣ（従って、パッケージ化されたＩＣが配置されたモバイルデバイス）のヨー、ピッチ又はロールの少なくとも１つの決定を更に含む。
【００４０】
図７は、本発明の一実施例に従ったコンピューティングデバイスプラットフォーム７００の等角図及びマイクロエレクトロニクスデバイス７１０の概略図７２１を示す図である。コンピューティングデバイスプラットフォーム７００は、各電子データ表示、電子データ処理そして無線電子データ伝送用に構成されるあらゆるポータブルデバイスでよい。例示的なモバイル実施形態にとって、コンピューティングデバイスプラットフォーム７００はあらゆるタブレット、スマートフォン、ラップトップ又はウルトラブックコンピュータなどであってよく、タッチスクリーンとなる表示画面７０５（容量型、誘導型、抵抗型など）、チップレベル（ＳｏＣ）又はパッケージレベルの集積マイクロエレクトロニクスデバイス７１０そしてバッテリー７１３を含むことができる。
【００４１】
拡張図７２１において集積デバイス７１０を更に説明する。例示的な実施形態において、デバイス７１０は少なくとも１つのメモリチップと少なくとも１つのプロセッサチップを含む（例えば、マルチコアマイクロプロセッサ及び／又はグラフィックスプロセッサコア７３０、７３１）。実施形態において、例えば、本明細書の他の箇所により詳細に記載する通り（例えば、図１Ａ、１Ｂ、２Ａなど）、誘導ジャイロスコープを含む集積慣性センサ７３２はデバイス７１０に集積されている。１つ以上の電源管理用集積回路（ＰＭＩＣ）７１５、広帯域ＲＦ（無線）送信機及び／又は受信機を含むＲＦ（無線）集積回路（ＲＦＩＣ）７２５（例えば、デジタル広帯域と送信パス上の電力増幅器と受信パス上の低雑音増幅器とを更に含むアナログフロントエンドモジュールを含む）及びそのコントローラ７１１と共に、デバイス７１０はボード、基板又はインターポーザ５００に更に結合されている。機能上、ＰＭＩＣ７１５はバッテリー電力調整やＤＣ／ＤＣ変換などを行い、バッテリー７１３に結合された入力及び他の機能モジュール全てに電流供給を行う出力を有する。更に図示するように、例示的な実施形態において、ＲＦＩＣ７２５はアンテナに結合された出力を有し、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ及びその他として設計されたその他あらゆる無線プロトコルと共に、例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１ファミリー）、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６ファミリー）、ＩＥＥＥ８０２．２０、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、Ｅｖ−ＤＯ、ＨＳＰＡ＋、ＨＳＤＰＡ＋、ＨＳＵＰＡ＋、ＥＤＧＥ、ＧＳＭ（登録商標）、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＤＥＣＴ、ブルートゥースそしてそれらの派生物があり、これらに限らず、あらゆる無線規格又はプロトコルを実行する。実施例において、各モジュールはＳｏＣとしての１つのチップ上に、パッケージ化デバイス７１０のパッケージ基板に結合された個別ＩＣ上に、あるいはボードレベルで集積することができる。
【００４２】
図８は本発明の一実施形態に従ったコンピューティングデバイス１０００の機能的ブロック図である。コンピューティングデバイス１０００は、例えば、プラットフォーム７００内部で見つけることができ、プロセッサ１００４（例えば、応用プロセッサ）及び少なくとも１つの通信チップ１００６があり、これらに限らず、多くのコンポーネントを提供するボード１００２を更に含む。実施形態において、少なくともプロセッサ１００４は本明細書の他の箇所に記載された実施形態に従った慣性センサに集積（例えば、インパッケージ）される。プロセッサ１００４は物理的かつ電気的にボード１００２に結合される。プロセッサ１００４はプロセッサ内にパッケージ化された集積回路ダイを含む。ここで、“プロセッサ”という用語は、その電子データをレジスタ及び／又はメモリに格納することができる他の電子データに変換するために、レジスタ及び／又はメモリからの電子データを処理するあらゆるデバイスあるいはその一部を言及することができる。
【００４３】
ある実施例において、少なくとも１つの通信チップ１００６もまた物理的かつ電子的にボード１００２に結合される。更なる実施例において、通信チップ１００６はプロセッサ１００４の一部である。その応用によって、コンピューティングデバイス１０００はボード１００２に物理的かつ電子的に結合できる、あるいは結合できない他のコンポーネントを含むことができる。これら他のコンポーネントは以下に限らず、例えば、揮発性メモリ（例えば、ＤＲＡＭ）、フラッシュメモリ又はＳＴＴＭなどの形の不揮発性メモリ（例えば、ＲＡＭ又はＲＯＭ）、グラフィックプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、クリプトプロセッサ、チップセット、アンテナ、タッチスクリーンディスプレイ、タッチスクリーンコントローラ、バッテリー、音声コード、映像コード、電力増幅器、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）デバイス、集積慣性センサ、加速度計、スピーカー、カメラそして大容量記憶デバイス（例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）など）を含む。
【００４４】
少なくとも１つの通信チップ１００６がコンピューティングデバイス１０００へ、そしてコンピューティングデバイス１０００から無線通信のデータ送信を可能にする。“無線”という用語及びその派生語は、非固体媒体を介する変調電磁放射（ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ）を使用してデータを通信することができる回路、デバイス、システム、方法、技術、通信チャネルなどを説明するために使用することができる。ある実施形態において、関連デバイスが配線を用いていなくても、用語“無線”は、関連デバイスがいかなる配線も含まないということを意味するのではない。通信チップ１００６は本明細書の別の箇所で記載されたことを含み、それらに限らず、多くの無線規格又はプロトコルを実行することができる。コンピューティングデバイス１０００は複数の通信チップ１００６を有することができる。例えば、第１通信チップ１００６はＷｉ−Ｆｉ及びブルートゥースなどの短距離無線通信に専門的に使用され、第２通信チップ１００６はＧＰＳ、ＥＤＧＥ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ、Ｅｖ−Ｄｏ及びその他の長距離無線に専門的に使用される。
【００４５】
当然のことながら、以上の説明は、例示を意図したものであって、限定を意図したものではない。例えば、図面中のフロー図は、本発明の特定の実施形態によって実行される特定の順序の処理を示しているが、当然のことながら、そのような順序は必ずしも必要であるものではない（例えば、他の実施形態は、それらの処理を異なる順序で実行したり、特定の処理を組み合わせたり、特定の処理を重ね合わせたり、などしてもよい）。また、以上の説明を読んで理解することで、その他の数多くの実施形態が当業者に明らかになる。本発明は特定の代表的な実施形態を参照して説明されているが、認識されるように、本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、添付の請求項の精神及び範囲の中で変更あるいは改変して実施されることができるものである。故に、本発明の範囲は、添付の請求項を参照して、それら請求項に与えられるものと均等な範囲全体を伴って決定されるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図４Ｉ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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