[发明专利]基于谐振器的真空度检测方法、系统及装置

说明书

本公开提供一种基于谐振器的真空度检测方法，包括：发出激励信号；接收所述激励信号并在所述激励信号的作用下生成输出信号；将所述输出信号转换为数字信号；控制调整所述激励信号使得其与所述谐振器固有频率发生共振，并对所述数字信号进行处理后得到谐振器实时真空度下对应的振动幅值；以及将所述振动幅值处理为实时真空度值并显示。本公开还提供一种基于谐振器的真空度检测系统及基于谐振器的真空度检测装置。

技术领域

本公开涉及检测技术领域，尤其涉及一种基于谐振器的真空度检测方法、系统及装置。

背景技术

MEMS(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System，微电子机械系统)一般是指在微米量级，融合硅微加工和精密机械加工等多种微加工技术制造，适合低成本大批量生产的系统。封装作为MEME器件工艺制造中的最后一道工序，一方面能够实现与外部的联系和隔离，另一方面能够提高芯片的性能，如芯片寿命和可靠性。除此之外，只有进行封装后的芯片，才能成为实际应用的产品。封装对于MEMS器件的成熟化和产品化具有重要的作用。封装按照使用封装材料的不同，分为金属封装、陶瓷封装与塑料封装三种；按照气密性要求来划分，有非气密性封装、气密性封装与真空封装。由于真空封装可以隔热、隔空气阻尼，可以有效提高器件的品质因数，降低系统消耗的能量，提高器件的性能，一些MEMS器件如微加速度计、微陀螺仪、流量计、微型色谱仪等常常采用真空封装。目前常用的MEMS圆片级真空封装技术主要有阳极键合、硅硅熔融键合、粘接剂键合、玻璃焊料烧结粘合、共晶键合、多晶硅薄膜沉积封装等，不同真空封装方式提供的真空环境差异较大。真空环境下的气体压力常用真空度表征，器件腔体真空度的高低和维持的时间决定了真空封装的MEMS器件能否正常工作，故腔体内真空度的检测以及实时监测对于真空封装的MEMS器件非常重要。

由于MEMS器件体积小，常规的真空规无法对小型或者微型的真空腔内的真空度进行真空度测量，目前常用的MEMS器件真空度检测方法主要有惰性气体氦气检测法、谐振器Q值检测法和微型皮拉尼计。其中利用氦气检测方法制造的氦气检漏仪价格很高，测试精度较低，不能实时检测腔体内真空度变化。Q值检测法通过测量真空封装腔内MEMS谐振器的Q值，其测量误差较大。微型皮拉尼计受薄膜材料电阻温度系数的限制，灵敏度较低。

因此，寻找新的真空度检测方法来解决上述难题是一个亟需解决的技术课题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了一种基于谐振器的真空度检测方法、系统及装置，以缓解现有技术中MEMS器件真空度检测方法测试精度较低、灵敏度较低、成本高等技术问题。

(二)技术方案

本公开的一个方面，提供一种基于谐振器的真空度检测方法，包括：发出激励信号；接收所述激励信号并在所述激励信号的作用下生成输出信号；将所述输出信号转换为数字信号；控制调整所述激励信号使得其与所述谐振器固有频率发生共振，并对所述数字信号进行处理后得到谐振器实时真空度下对应的振动幅值；以及将所述振动幅值处理为实时真空度值并显示。

在本公开实施例中，所述发出激励信号为通过正弦波发生器产生恒定幅值而频率连续变化的正弦激励信号。

在本公开实施例中，将所述输出信号转换为数字信号包括将所述输出信号经增益放大电路和滤波电路作用，再经模数转换器采样后，转换得到数字信号。

在本公开实施例中，当待测腔体中的真空度发生变化时，谐振器由于受到空气阻尼，发生共振时的振动幅度会发生变化，相应的输出信号电压值也会相应的发生变化。

在本公开实施例中，所述真空度值P为：

P＝F^-1(x)；

其中，P为待测真空腔室内的压力，x为振动幅值，F为标定实验得到的振动幅值x与待测值P的函数关系式。