MEMS器件检测方法技术

公开了一种MEMS器件检测方法，所述MEMS器件由膜片和背板形成，所述方法包括：向所述MEMS器件的膜片和背板施加以第一频率变化的输入电压；检测所述MEMS器件的输出电压；根据如下公式获取与之对应的静电力；根据所述静电力和输出电压获取所述MEMS器件的检测参数。本发明专利技术的MEMS器件检测方法通过施加连续变化的电压模拟真实的MEMS麦克风来测试MEMS特性，提高了MEMS检测参数的准确度，省去了记录大量测试点的繁琐工作，提高了测试效率。

Detection method of MEMS device

Disclosed is an MEMS device detection method, the MEMS device is formed by the diaphragm and the back plate, the method includes: to the MEMS device and the input voltage applied to the diaphragm plate first frequency change detection; the output voltage of the MEMS device; according to the following formula to obtain the static electricity and the corresponding according to the detection; the parameters of the static electricity and the output voltage of the MEMS device access. MEMS device, the detecting method of the invention is to test the MEMS characteristics of MEMS through the microphone voltage simulation of continuous changes in real, improve the MEMS detection accuracy parameters, tedious work records of a large number of test points is omitted, and improves the testing efficiency.

【技术实现步骤摘要】
MEMS器件检测方法
本专利技术涉及微机电领域，具体涉及一种MEMS器件检测方法。
技术介绍
微机电(MEMSmicro-electro-mechanicalsystem)器件具有体积小、寿命长、能耗低、易于集成以及成本低廉等特点，因而在工业、信息、航空航天、国防等领域得到了广泛的应用。根据检测方法的不同，MEMS器件可以分为压阻式、压电式、电容式、热电偶式、光纤式、电磁式、谐振式等，其中，压阻式、压电式和电容式是目前的主流方向，而电容式MEMS器件因具有测量范围大、灵敏度高、动态响应快、稳定性好等突出优点，得到了最为广泛的应用，成为国内外各大公司和科研机构的研究重点。电容式MEMS器件体积小的特点决定了其敏感电容的电容值非常小，一般为pF量级，而由待测物理量引起的电容变化量则更加微小，一般为fF量级甚至更小。如此小的待测量决定了电容检测方法的重要性，其灵敏度和抗干扰能力对于电容式MEMS器件的性能具有决定性的作用。在一个MEMS器件中，内部干扰一般是远大于外部干扰的。通过消灭传感器内部的干扰源，获得更高的性能，远比屏蔽它外部的干扰重要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种提高MEMS检测参数的准确度的MEMS器件检测方法。根据本专利技术的一方面，提供一种MEMS器件检测方法，所述MEMS器件由膜片和背板形成，所述方法包括：向所述MEMS器件的膜片和背板施加以第一频率变化的输入电压；检测所述MEMS器件的输出电压；根据如下公式获取与之对应的静电力；根据所述静电力和输出电压获取所述MEMS器件的检测参数。优选地，所述输入电压包括直流项和交流项，其中，所述交流项以第一频率变化。优选地，所述检测参数为灵敏度、频率响应、声压级。优选地，所述静电力包括第一分量、第二分量和第三分量，其中，第一分量表征电学信号，第二分量表征电学信号和力学信号，第三分量表征力学信号。优选地，所述静电力的第三分量以第二频率变化。优选地，所述输出电压包括第一分量、第二分量和第三分量，其中，第一分量表征电学信号，第二分量表征电学信号和力学信号，第三分量表征力学信号。优选地，所述输出电压的第三分量以第二频率变化。优选地，根据所述静电力和输出电压获取所述MEMS器件的检测参数包括：将所述静电力的第一分量和第二分量过滤；将所述输出电压的第一分量和第二分量过滤；根据所述静电力的第三分量和所述输出电压的第三分量获取所述MEMS器件的检测参数。本专利技术的MEMS器件检测方法通过施加连续变化的电压模拟真实的MEMS麦克风来测试MEMS特性，提高了MEMS检测参数的准确度，省去了记录大量测试点的繁琐工作，提高了测试效率。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1是一种能实现本专利技术所述检测方法的基本结构及原理示意图；图2是根据本专利技术实施例提供的MEMS器件检测方法的流程图；图3是图2中步骤S204的流程图。具体实施方式以下基于实施例对本专利技术进行描述，但是本专利技术并不仅仅限于这些实施例。在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。为了避免混淆本专利技术的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。MEMS麦克风中的MEMS是一种微型的传感器，其原理是利用声音变化产生的压力梯度使电容式微麦克风的声学振膜受声压干扰而产生形变，进而改变声学振膜与硅背极板之间的电容值。该电容值的变化由电容电压转化电路转化为电压值的输出变化，在经过放大电路将MEMS传感器产生得到电压放大输出，从而将声压信号转化成电压信号。图1是一种能实现本专利技术所述检测方法的基本结构及原理示意图。如图1所示，所述MEMS器件10由膜片101和背板102形成，所述MEMS器件上通过电源模块20施加输入电压Vin，该输入电压Vin可由恒压源201与交流电压源202提供。通过测试装置30测量MEMS器件的电容变化，进而得到输出电压Vout变化。根据输入的电压变化Vin获取其表征的静电力F，根据输出电压Vout以及静电力F获取麦克风的灵敏度。图2是根据本专利技术实施例提供的MEMS器件检测方法的流程图。所述MEMS器件检测方法包括以下步骤。在步骤S201中，向所述MEMS器件的膜片和背板施加以第一频率变化的输入电压。在本实施例中，在MEMS器件的膜片和背板上施加一输入电压Vin，所述输入电压Vin以第一频率变化，表达式如下：Vin＝Vin1+Vin2＝V+asinωt(1)由上式可知，输入电压Vin包括直流项Vin1和交流项Vin2，直流项Vin1为一常量，可由一恒压源201提供，交流项Vin2以2π/ω的频率变化，其最大幅值为a，可由一交流电压源202提供。在步骤S202中，检测所述MEMS器件的输出电压。在本实施例中，在MEMS器件的两端可以连接IC芯片来检测所述MEMS器件的输出电压Vout。该输出电压Vout的变化可以表征MEMS器件的电容变化。在步骤S203中，根据如下公式获取与之对应的静电力。在本实施例中，可以把MEMS器件本身就是一个电容，因此根据电容的计算公式获得MEMS所受到的力和能量之间的关系将公式(4)代入公式(3)后，在对公式(3)进行求导，得到静电力F将输入电压的公式(1)代入公式(5)得到静电力F的公式(2)。由公式(2)可知，所述静电力F包括第一分量F1、第二分量F2和第三分量F3，其中，第一分量F1表征电学信号，第二分量F2表征电学信号和力学信号，第三分量F3表征力学信号。其中，第一分量F1可以看做单独的一个直流项，很容易引入干扰，第二分量F2可以看做包含直流项和交流项两项的电压，因为电容无法隔绝交流项，所以如果MEMS采集第二分量F2的电压的话，会是一个直流项和交流项在一块的电压，无法将它们分开分析。第三分量F3可以看做一个单独的交流项，其以π/ω的频率变化，没有直流项的问题，而且也容易分析，所以很容易反应出这一项的力最终体现在电压上的变化是多少。按照上面的公式可以知道，当输入电压Vin变化时，会引起静电力F的变化，进而引起MEMS膜片与背板间距离d的变化。这里需要说明一下，因为MEMS膜片与背板间距离d的变化速度远远大于输入电压Vin的变化速度，所以可以认为在在输入电压Vin变化的每一个时间点上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS器件检测方法，所述MEMS器件由膜片和背板形成，所述方法包括：向所述MEMS器件的膜片和背板施加以第一频率变化的输入电压；检测所述MEMS器件的输出电压；根据如下公式获取与之对应的静电力；

【技术特征摘要】
1.一种MEMS器件检测方法，所述MEMS器件由膜片和背板形成，所述方法包括：向所述MEMS器件的膜片和背板施加以第一频率变化的输入电压；检测所述MEMS器件的输出电压；根据如下公式获取与之对应的静电力；根据所述静电力和输出电压获取所述MEMS器件的检测参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输入电压包括直流项和交流项，其中，所述交流项以第一频率变化。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检测参数为灵敏度、频率响应、声压级。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述静电力包括第一分量、第二分量和第三分量，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志翔，朱佳辉，
申请(专利权)人：北京卓锐微技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11