判断微机电系统装置是否气密的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种判断一微机电系统装置是否气密的方法。该方法包含有施加至少三电压差于该微机电系统装置的一可动元件与一感应电极间，以量测至少三等效电容值；根据该至少三等效电容值，计算该微机电系统装置一电容值对电压曲线及一偏移电压；以及判断该偏移电压是否落在一预设范围内，以判断该微机电系统装置为是否为气密。

【技术实现步骤摘要】
判断微机电系统装置是否气密的方法
本专利技术涉及一种判断微机电系统装置是否气密的方法，尤其涉及一种施加多个电压差于可动元件与感应电极间，量测微机电系统装置多个等效电容值，借此评估微机电系统装置的电容值对电压曲线对称状态，以侦测微机电系统装置气密性的方法。
技术介绍
微机电系统(MicroElectroMechanicalSystem，MEMS)装置是一种特殊类型的集成电路(integrated-circuit，IC)，其通过侦测可动元件的移动行为来推知电子装置移动时的加速度或角速度，因此可作为加速度计(Accelerometer)或陀螺仪(Gyroscope)。为提高微机电系统装置的灵敏度及精准度，可动元件会设置在一密闭腔体内，以防止杂质、水气等外在污染影响可动元件的移动行为。根据不同设计及应用需求，腔体内会充入惰性气体，或将腔体抽至真空，以建立具有不同腔体压力的气密系统，进而达到所需的元件特性。同时，气密系统也可确保微机电系统装置的可靠性及耐久性，例如防水或防止腔体内部元件氧化而损坏。因此，当微机电系统装置的气密性遭受破坏时，必须有适当且具高灵敏度的警示指标。现有技术大多是通过量测微机电系统装置的电性特性来侦测气密性是否完善。例如，通过量测漏电流的大小来判断微机电系统装置的气密性是否完善。此外，气密性会影响微机电系统装置的Q系数(Qfactor)相关的频率响应，如此也可作为判断气密性是否完善的方式。然而，上述两种方式难以执行且灵敏度不佳，因此现有技术实有改进的必要。
技术实现思路
因此，本专利技术的主要目的即在于提供一种判断微机电系统装置是否气密的方法，通过量测微机电系统装置的多个等效电容值，借此评估微机电系统装置的电容值对电压曲线对称状态，以侦测微机电系统装置是否气密。本专利技术公开一种判断微机电系统装置是否气密的方法。该方法包含有施加一第一电压差及一第二电压差于该微机电系统装置的一可动元件与一感应电极间，以量测一第一等效电容值及一第二等效电容值；根据该第一等效电容值及该第二等效电容值，计算一等效电容差异值；以及判断该等效电容差异值是否落在一预设范围内，以判断该微机电系统装置为是否为气密。本专利技术另公开一种判断微机电系统装置是否气密的方法。该方法包含有施加一第一电压差、一第二电压差及一第三电压差于该微机电系统装置的一可动元件与一感应电极间，以量测一第一等效电容值、一第二等效电容值及一第三等效电容值；根据该第一等效电容值、该第二等效电容值及该第三等效电容值，计算该微机电系统装置一电容值对电压曲线及一偏移电压；以及判断该偏移电压是否落在一预设范围内，以判断该微机电系统装置为是否为气密。附图说明图1为一梳驱动式微机电系统装置的上视结构图。图2A及图2B分别为一扭杆式微机电系统装置的上视结构图及剖面结构图。图3绘示本专利技术实施例一微机电系统装置的电容值对电压曲线。图4绘示本专利技术实施例一微机电系统装置的气密性与偏移电压之间的相关性。图5为本专利技术实施例一侦测气密性方法的流程图。图6为本专利技术实施例另一侦测气密性方法的流程图。其中，附图标记说明如下：1、2微机电系统装置10、20可动元件11、13弹簧12、14固定元件15底座E11、E12、E21、E22感应电极D11、D12、D21、D22距离21底座支柱22基板23扭杆V_offset偏移电压+V、－V电压C+V、C－V、C0等效电容值R_hermetic预设范围X、Y、Z方向50、60流程500～506、600～606步骤具体实施方式图1为一梳式微机电系统装置1的上视结构范例图。根据不同应用需求，梳式微机电系统装置存有不同结构变化设计，而不限于图1的结构。梳式微机电系统装置1可用于侦测共面(in-plane，即X-Y平面)加速度，其包含一可动元件10、二弹簧11及13、二固定元件(anchor)12及14、二固定感应电极E11及E12以及一底座15。其中固定元件12、14及固定感应电极E11、E12为固定在底座15上的不可动件，而悬空的可动元件10通过同样悬空的弹簧11、12与固定元件12、14相链接。当微机电系统装置1受外力而位移时，固定于底座15上的固定元件12、14及感应电极E11、E12也随之位移，可动元件10则因惯性力而倾向停留在原地，在此情况下，弹簧11、13也会受到外力作用而被压缩或延长，最终使得可动元件10与感应电极E11、E12间的相对位置改变，进而产生相对应的感应电容值变化。举例来说，假设在微机电系统装置1静止的情况下，可动元件10与感应电极E11及E12间的距离分别是D11及D12。当微机电系统装置1受到外力而朝X方向位移时，固定元件12、14同时朝X方向位移，而可动元件10倾向停留在原地，使得弹簧11、13分别被压缩及延长。于此同时，固定感应电极E11、E12也朝X方向位移，使得可动元件10与感应电极E11间的距离D11增加，并与感应电极E12间的距离D12缩短，最终造成可动元件10与感应电极E11间的感应电容值下降及可动元件10与感应电极E12间的感应电容值上升。换言之，施加外力于微机电系统装置1可使距离D11及D12的大小改变，根据距离D11及D12的变化量所造成的感应电容值变化量，可进一步推算外力所产生的加速大小及方向。因此，通过上述操作，微机电系统装置1即可实现共面加速度计功能。图2A及图2B分别为一扭杆式(torsionbar)微机电系统装置2的上视结构图及剖面结构图。根据不同应用需求，扭杆式微机电系统装置存有不同结构变化设计，而不限于图2A及图2B的结构。扭杆式微机电系统装置2可用于侦测非共面(out-of-plane，即Z方向)加速度，其包含一可动元件(可动电容板)20、一底座支柱21、一基板22、一扭杆23以及二固定感应电极E21及E22(二者为面积相等的电容板)。微机电系统装置2是以扭杆23为轴心而呈现非平衡翘翘板结构，如图2A所示，扭杆23的位置偏离可动元件20的重心而较接近可动元件20的左边，让可动元件20在静止情况下朝质量较重的一方倾斜。举例来说，假设在微机电系统装置2静止的情况下，可动元件20与感应电极E21及E22间的距离分别是D21及D22。当重力为－Z方向时，以扭杆23为分界点的情况下，可动元件20右半部的质量较大而左半部的质量较小，故如图2B所示，可动元件20呈现朝向感应电极E21倾斜的非平衡翘翘板结构，因此距离D21小于距离D22。当微机电系统装置2受外力时，可动元件20产生扭转，导致可动元件20与固定感应电极E21、E22的个别距离D21、D22产生变化，因此根据可动元件20分别与感应电极E21及E22之间的感应电容值变化，可得知可动元件20倾斜的方向及加速度大小。具体而言，当微机电系统装置2受到朝向－Z方向的外力而位移时，固定于基板22上的底座支柱21、扭杆23及感应电极E21、E22也朝－Z方向位移，可动元件20左半部的质量较小而倾向往－Z方向位移，而可动元件20右半部的质量较大而倾向停留在原地。在此情况下，可动元件20产生逆时针方向的扭转，使得可动元件20与感应电极E21间的距离D21增加，并与感应电极E22间的距离D22缩短，最终造成感应电极E21感测到的感应电容变小，且感应电极E22感测到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种判断一微机电系统装置是否气密的方法，包含有：施加至少三相异电压差于该微机电系统装置的一第一感应电极及一可动元件间，以量测至少三等效电容值；根据该至少三等效电容值，计算该微机电系统装置的一电容值对电压曲线及一偏移电压；以及判断该偏移电压是否落在一预设范围内，以判断该微机电系统装置为是否为气密。

【技术特征摘要】
2016.02.04 TW 1051036641.一种判断一微机电系统装置是否气密的方法，包含有：施加至少三相异电压差于该微机电系统装置的一第一感应电极及一可动元件间，以量测至少三等效电容值；根据该至少三等效电容值，计算该微机电系统装置的一电容值对电压曲线及一偏移电压；以及判断该偏移电压是否落在一预设范围内，以判断该微机电系统装置为是否为气密。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，判断该偏移电压是否落在该预设范围内，以判断该微机电系统装置为是否为气密的步骤包含有：若该偏移电压落在该预设范围内，产生一第一信号以指示该微机电系统装置为气密；以及若该偏移电压落在该预设范围外，产生一第二信号以指示该微机电系统装置为非气密。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该至少三等效电容值是该第一感应电极与该可动元件间的感应电容值。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该微机电系统装置另包含一第二感应电极，该至少三等效电容值是该第二感应电极与该可动元件间的感应电容值。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该预设范围是根据该微机电系统装置的一目标电容值对电压曲线及一目标偏移电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鑫泓，欧威扬，陈弘森，
申请(专利权)人：昇佳电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71