[發明專利]一種MEMS芯片微腔內部殘余壓力測量系統及方法

有效

• 申請號: 201310631974.5
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103616124A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 江俊峰;劉鐵根;尹金德;劉琨;王雙;鄒盛亮;秦尊琪;吳振海
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01L11/02
• 分類號: G01L11/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

1.一種MEMS芯片微腔內部殘余壓力測量方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

通過氣壓控制系統氣壓變化，使加在處于密封狀態的待測MEMS芯片的微腔上的外界壓力（4）得到壓力掃描曲線，對所述待測MEMS芯片的第一測量位置和第二測量位置這兩個不同位置利用反射光進行腔長測量；所得到的腔長測量數據互為參考，對這兩組測量數據進行線性擬合，在測量數據交點區域看到兩組數據的交點，即得到膜片平坦位置（30），此時對應的外界壓力（4）即為待測的殘余壓力（5）。

2.如權利要求1所述的一種MEMS芯片微腔內部殘余壓力測量方法，其特征在于，對于微腔（8）內部殘余壓力很低的情況下殘余壓力（5）處于外界壓力（4）掃描范圍；此時所測得的腔長結果不會存在交點位置。在這種情況下，分別將兩組腔長測量數據的線性擬合曲線延長，延長線的交點表示膜片平坦位置（30）。

3.一種MEMS芯片微腔內部殘余壓力測量系統，其特征在于，該系統包括低相干光源（16）、3dB耦合器（17）、光纖（18）、2×1光開關（19）、腔長解調儀（20）、數據采集卡（21）和計算機（23）、具有微腔（28）的待測MEMS芯片、空氣壓力艙（22）、壓力控制系統，其中：

所述低相干光源（16）發出的光耦合到光纖（18），經過一個3dB耦合器（17）后，入射到待測MEMS芯片；采用2×1光開關（19）將低相干光分別導入第一光纖（15）和第二光纖（14），兩光纖輸入的反射光信號包含待測MEMS芯片第一測量位置和第二測量位置這兩個位置處對應的腔長信息，并重新耦合回對應的光纖；反射光經過2×1光開關（19）和3dB耦合器（17）后，進入腔長解調儀（20），腔長解調結果通過數據采集卡（21）輸入到計算機（23）進行進一步數據處理；

所述微腔（28）置于空氣壓力艙（22）內，并將其密封；空氣壓力艙（22）通過壓力控制系統控制其壓力的變化，得到關于外界壓力（4）的壓力變化掃描結果；所述壓力控制系統由壓力控制儀（24），真空泵（25）和空氣壓縮機（26）構成，各部件之間通過氣管（28聯接；整個系統通過計算機（23）用于控制整個測量系統；外界壓力（4）掃描的同時，對微腔（28）兩個位置對應的腔長進行解調；解調結果是第一測量位置和第二測量位置的腔長測量數據；對兩組測量數據進行線性擬合，在測量數據交點區域看到兩組數據的交點，即得到膜片平坦位置（30），此時對應的外界壓力（4）即為待測的殘余壓力（5）。

4.如權利要求3所述的一種MEMS芯片微腔內部殘余壓力測量系統，其特征在于，所述微腔（8）內部殘余壓力很低的情況下，分別將所述第一測量位置和第二測量位置的兩組腔長測量數據的線性擬合曲線延長，延長線的交點表示膜片平坦位置（30）。