JP2022089789A - 内蔵型試験アクチュエータを有するｍｅｍｓ振動ビーム加速度計 - Google Patents

内蔵型試験アクチュエータを有するｍｅｍｓ振動ビーム加速度計 Download PDF

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Abstract

【課題】内蔵型試験アクチュエータを有するＭＥＭＳ振動ビーム加速度計と、その試験方法を提供する。【解決手段】共振器１８Ａ及び１８Ｂを共振周波数で励起し、外部加速度の存在下で、プルーフマス１２は、共振器１８Ａ及び１８Ｂの共振器ビーム１９Ａ及び１９Ｂに軸力を印加する。プルーフマス１２からのこの軸力は、ＭＥＭＳ振動ビーム加速度計１０上の外部加速度を測定するために周波数変化が使用され得るように、駆動された共振周波数の変化を引き起こす。【選択図】図１

Description

本開示は、振動ビーム加速度計に関する。
加速度計は、慣性力下でのプルーフマスの変位を検出することによって機能する。一例では、加速度計は、プルーフマスと支持ベースとの間に接続された共振器の周波数の変化によって、プルーフマスの変位を検出することができる。共振器は、加速下でプルーフマスによって共振器に印加される負荷に比例して周波数を変更するように設計されてもよい。共振器は、その共振周波数で共振器を振動させる発振器、又は他の信号生成回路に電気的に結合されてもよい。
パッケージング前のウエハレベルプローブ試験におけるプルーフマス運動の測定のためのシステム及び技術が記載される。いくつかの例では、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）振動ビーム加速度計（ＶＢＡ）の内蔵型試験アクチュエータが開示される。
一例では、本開示は、プルーフマス、及びプルーフマスに機械的に結合された第１の共振器を備える微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）振動ビーム加速度計（ＶＢＡ）と、プルーフマスに力を印加するように構成された第１の電極とを備えるシステムを記載する。
別の例では、本開示は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）振動ビーム加速度計（ＶＢＡ）の試験の方法であって、第１の電極を介してＭＥＭＳ ＶＢＡのプルーフマスに力を印加することと、第２の電極及び第１の共振器のいずれかによって、印加された力に起因するプルーフマスの運動を検出することであって、第１の共振器はプルーフマスに機械的に結合されている、こととを含む方法を記載する。
別の例では、本開示は、プルーフマス、プルーフマスに機械的に結合された第１の共振器、プルーフマスに機械的に結合された第２の共振器であって、第１の共振器及び第２の共振器は対向するスケール係数で配置されている、第２の共振器を備える微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）振動ビーム加速度計（ＶＢＡ）と、プルーフマスに力を印加するように構成された第１の電極と、プルーフマスの運動を感知し、プルーフマスの感知された運動に対応する信号を出力するように構成された、第２の電極と、処理回路であって、第１の電極に、力をプルーフマスに対して印加させ、第２の電極によって感知された印加された力に応答してプルーフマスの運動に対応する信号を受信し、受信した信号に基づいてプルーフマスの運動を決定するように構成された、処理回路とを備えるシステムを記載する。
１つ以上の例の詳細を添付図面及び以下の明細書に記載する。他の特徴、目的、及び利点は、明細書、図面、及び特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
１つ以上の例の詳細を添付図面及び以下の明細書に記載する。他の特徴、目的、及び利点は、明細書、図面、及び特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
図１は、本開示の１つ以上の技術による、Ｘ方向共振器及びプルーフマスアクチュエータ電極を有するＭＥＭＳ ＶＢＡを示す概念図である。
図２は、本開示の１つ以上の技術による、ＭＥＭＳ ＶＢＡを含むシステムを示す機能ブロック図である。
図３は、本開示の１つ以上の技術による、ＭＥＭＳ ＶＢＡの例示的な試験の方法を示すフロー図である。
図４は、本開示の１つ以上の技術による、ＭＥＭＳ ＶＢＡの別の例示的な試験の方法を示すフロー図である。
本開示は、１つ以上の内蔵型試験アクチュエータを含むＭＥＭＳ ＶＢＡを対象とする。ＶＢＡは、印加された加速度が（１つ又は複数の）振動ビームの共振周波数の変化として測定され得るように、１つ以上の振動ビーム、又は共振器に慣性力を印加するためにプルーフマスを使用することによって機能する。制御エレクトロニクスは、（１つ又は複数の）振動ビームの運動を維持するために、共振器駆動及び感知電極とインターフェースする。典型的には、２つの振動ビームは、差動周波数（ｆ２－ｆ１）が測定された加速度を表すように、ヘルツ／ｇ（Ｈｚ／ｇ、ここでｇは、地面付近の重力に起因する加速度を表す）の対向するスケール係数で配置される。この差動周波数出力は、以下で更に記載されるように、共通モード誤差源を拒絶するのに役立つ。
いくつかの例では、１つ以上の内蔵型試験アクチュエータを含むことで、故障した装置が製造プロセスにおいて早期に、例えばパッケージング前に選別され得るように、ウエハレベルプローブ試験でのプルーフマス運動の測定を可能にする。典型的には、ウエハレベルプローブ試験は２つの共振器が正常に機能していることのみを検証する。通常、プルーフマスの運動を誘発するためにウエハレベルプローブテスタを振盪又は傾斜させることはできない。その後、屈曲の破損又は装置の詰まりなど、プルーフマス運動に関連する故障は、目視検査によって、又は装置が例えば＋／－１ｇで転倒するパッケージングの後にのみ検出されることが可能であり、ここでｇは、地面又はその付近の重力によって生じる加速度に等しい加速度を示す。
いくつかの例では、１つ以上の内蔵型試験アクチュエータを介したプルーフマス運動の測定は、プルーフマス固有周波数に関連する品質係数（Ｑ）のより良い特性評価を可能にすることができる。例えば、典型的な試験設定に必要とされる取り付け具が予想外の機械的共振（ｋＨｚ程度の周波数を有する）を追加することが多いため、振盪機ではＱを正確に測定することは困難であるが、このような機械的共振は、内蔵型試験アクチュエータを介してＱを測定するときには存在しない。
図１は、Ｘ方向共振器及びプルーフマスアクチュエータ電極を有するＭＥＭＳ ＶＢＡを示す概念図である。図１は、支持ベースへのアンカー１４を示すＭＥＭＳ ＶＢＡ １０の上面図であるが、支持ベースは示されていない。
ＭＥＭＳ ＶＢＡ １０は、ヒンジ屈曲２２で剛性共振器接続構造１６に接続された振り子式プルーフマス１２と、共振器１８Ａ及び１８Ｂとを含む。本開示による振り子式ＭＥＭＳ ＶＢＡでは、プルーフマス１２は、支持ベース（図１には図示せず）の平面と平行な平面内を移動することができる。支持ベースは、例えば、ガラス又はシリコンウエハの基板であってもよい。ＭＥＭＳ ＶＢＡ １０の共振器１８Ａ及び１８Ｂは、加速下のプルーフマス１２の慣性力を、駆動された共振周波数の変化に変換する。ＭＥＭＳ ＶＢＡは、加速の量の指標として各共振器の共振周波数の変化を出力する。いくつかの例では、共振器は、てこの作用を通じて増幅されたプルーフマス力を共振器が受信するように、プルーフマスに隣接して配置されてもよい。図１に示される例は２つの共振器を含むが、いくつかの例では、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １０は、より少ないか又は多い共振器、例えば１つの共振器、又は３つ以上の共振器を含んでもよい。
ＭＥＭＳ ＶＢＡ １０は、特定のアンカー領域、例えばアンカー１４で下部及び上部ガラス基板（図１には図示せず）に繋留されたシリコン機械構造体としてＭＥＭＳ ＶＢＡ １０を生成する溶解ウエハプロセスから作製されてもよい。ガラス基板は、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １０の解放領域を画定するために他の領域がエッチングされてもよく、これは、プルーフマス１２などのシリコン部分が基板に対して自由に移動できるようにする空隙を含む。エッチングされない領域は、機械アンカーを画定するために、シリコンに接合される。シリコン機構及びアンカー領域の両方の形状は、フォトリソグラフィによって画定されてもよい。
シリコンＭＥＭＳ ＶＢＡ及びガラス基板を作製するための溶解ウエハプロセスは、本開示のＭＥＭＳ ＶＢＡを作製する技術の単なる一例である。ＭＥＭＳ ＶＢＡ １０の形状を作製するために、他の技術が使用されてもよい。他のいくつかの例は石英（ＳｉＯ２）、圧電材料、及び同様の材料などの材料を含むことができる。他のプロセスは、等方性エッチング、化学エッチング、深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）、及び同様のプロセスを含むことができる。図１の例では、プルーフマス１２、共振器接続構造１６、ヒンジ屈曲２２、共振器１８Ａ、１８Ｂはモノリシック材料で構成されてもよく、その結果、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １０の構成要素は全て同じ熱膨張係数（ＣＴＥ）となる。ＭＥＭＳ ＶＢＡ １０の構成要素は全て、図１に示されるＸ－Ｙ平面と平行な、同じ平面内にある。
プルーフマス１２は、ヒンジ屈曲２２によってアンカー１４で共振器接続構造１６に接続する。ヒンジ屈曲２２がアンカー１４に接続する点は、プルーフマス１２の回転中心である。左右の共振器１８Ａ及び１８Ｂは、剛性共振器接続構造１６によって同じ主要アンカー１４に接続する。共振器１８Ａ及び１８Ｂは、プルーフマス１２の回転中心から距離ｒ１でプルーフマス１２に接続する。プルーフマス１２の重心２４は、プルーフマス１２の回転中心から距離ｒ２である。この結果、プルーフマス１２の慣性力は、ｒ２／ｒ１のてこ率で増幅される。
言い換えると、ヒンジ屈曲２２は、プルーフマス１２を共振器接続構造１６に柔軟に接続するように構成され得る。ヒンジ屈曲２２は、アンカー１４で支持ベース（図１には図示せず）と平行なプルーフマス１２を懸架する。ＭＥＭＳ ＶＢＡ １０の加速に応答して、プルーフマス１２は、Ｘ－Ｙ平面と平行で支持ベース（図１には図示せず）の平面と平行なその平面内で、ヒンジ屈曲２２の周りを回転する。本開示の支持ベースは、上述のエッチングプロセスを使用して基板から形成されてもよい。
図１の例の共振器１８Ａ及び１８Ｂは、固定コームと、解放コームを有する共振器ビームとを含む。共振器１８Ａは、解放コーム及び固定コーム２６Ａ～２６Ｃを有する共振器ビーム１９Ａを含み、共振器１８Ｂは、解放コーム及び固定コーム２０Ａ～２０Ｃを有する共振器ビーム１９Ｂを含む。いくつかの例では、固定コームはステータコームと呼ばれ得る。共振器１８Ａ及び１８Ｂは、振り子式プルーフマス１２を共振器ビーム１９Ａ及び１９Ｂの共振器接続構造１６に柔軟に接続し、ヒンジ屈曲２２の周りのプルーフマス１２の回転に基づいてプルーフマス１２の平面内で屈曲するように構成されている。
２つの共振器１８Ａ及び１８Ｂの各々はそれぞれの共振周波数で共振し、これは、いくつかの例では、ほぼ同じ周波数であってもよい。ＭＥＭＳ ＶＢＡ １０は、ガラス基板（図１には図示せず上に堆積された金属層を含む。これらの金属層は、シリコン電極をボンドパッドに接続する電線を画定する。ボンドパッドは、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １０の外部にあってもよく、例えば電荷を印加することによって、静電駆動を通じて各共振器１８Ａ及び１８Ｂの共振周波数で機械運動を励起及び維持する外部回路に電気的に接続するために使用されてもよい。外部加速度の存在下で、プルーフマス１２は、軸力を偏向し、共振器１８Ａ及び１８Ｂの共振器ビーム１９Ａ及び１９Ｂに印加する。プルーフマス１２からのこの軸力は、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １０上の外部加速度を測定するために周波数変化が使用され得るように、駆動された共振周波数の変化を引き起こす。
共振器ビーム１９Ａ～１９Ｂの解放コーム並びに固定コーム２０Ａ～２０Ｃ及び２６Ａ～２６Ｃの歯は、共振周波数の変化の検出を可能にすることができるが、これは力の量（例えば、力の増加又は減少）として解釈され、更にＭＥＭＳ ＶＢＡ １０上の加速の量として解釈され得る。例えば、較正中、周波数の変化は、共振器ビーム上の力にマッピングされてもよく、これはＭＥＭＳ ＶＢＡ １０上の加速の量に更にマッピングされてもよい。図１の例では、２つの共振器１８Ａ及び１８Ｂは、プルーフマス１２の回転によって２つの共振器ビーム１９Ａ～１９Ｂに力（例えば、圧縮又は引っ張り）がかかったときの周波数の変化からの差動周波数測定結果を可能にする。
ＭＥＭＳ ＶＢＡ １０からの感知信号によって出力された差動周波数測定値は、両方の共振器に共通の誤差の発生源を拒絶するために使用される。一例は、温度変化を含むことができる。つまり、温度変化などの動作条件の変化は、両方の共振器に同じように影響を及ぼす可能性がある。第２の例は、両方の共振器に印加される電圧の任意のシフトである。差動周波数測定値は、共通誤差を減算し、ほぼＭＥＭＳ ＶＢＡ １０の加速によって引き起こされる信号のみを残すことによって、両方の共振器に適用された共通誤差の発生源を減じることができる。その後、差動周波数測定値は最終的に、加速度計の改善されたバイアス再現性をもたらすことができる。
いくつかの例では、共振器は異なる共振周波数を有してもよく、例えば、共振器１８Ａは、共振器１８Ｂとは異なる周波数で共振するように構成されてもよい。いくつかの例では、１つの共振器の質量は、１つ以上の他の共振器とは異なるように構成されてもよい。異なる共振周波数を有する共振器を有するＭＥＭＳ ＶＢＡは利点を提供することができ、例えば、ＭＥＭＳ ＶＢＡがゼロｇ（例えば、実質的にＭＥＭＳ ＶＢＡが受ける加速がない）であるとき、共振器は、全く同じ周波数では共振しない可能性がある。ゼロｇにおける異なる周波数は、ＭＥＭＳ ＶＢＡに意図的なオフセットを引き起こし、検出可能性及び性能の改善をもたらすことができる。
図１の例では、差動周波数測定値を提供するために、２つの共振器が使用される。別の例では、本開示の技術は、より多いか又は少ない共振器を有するＭＥＭＳ ＶＢＡにも適用され得る。別の例では、１つ以上の共振器は、依然として本開示の技術を使用しながら、ｘ及びｙのみならず、いずれの角度に配向されてもよい。図１の例には双音叉（ＤＥＴＦ：double-ended tuning fork）コーム共振器として示されているが、別の例では、共振器１８Ａ及び１８Ｂは、他のタイプの共振器として構成されてもよい。例えば、ＤＥＴＦの代わりに、共振器１８Ａ及び１８Ｂは、単一の共振器ビーム、又はより複雑な共振器形状であってもよい。又、共振器ビーム１９Ａ及び１Ｂは、圧電材料を備えてもよく、櫛歯を含まなくてもよい。
ＭＥＭＳ ＶＢＡ １０の例では、共振器１８Ａ～１８Ｂは、共振器接続構造１６の長軸と実質的に平行な方向に屈曲するように構成されている。共振器接続構造１６の長軸は、図１の例のＸ軸と平行である。共振器１８Ａ～１８Ｂは、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １０の例では、Ｘ軸に沿って配向されている。本開示では、実質的に平行とは、構造又は平面が、製造及び測定公差内で平行であることを意味する。
共振器接続構造１６は、プルーフマス１２が共振器ビームに軸力を加えることを可能にするのに十分な剛性の接続を通じて、共振器１８Ａ～１８Ｂを主要アンカー１４に接続する。共振器接続構造１６は、共振器の軸方向ばね定数よりも堅くなるようなサイズである。共振器接続構造１６及び共振器１８Ａ～１８Ｂの形状は、本開示の技術によれば、アンカー１４の単一の領域によって支持ベースに接続されるように、プルーフマス１２、共振器ビーム１９Ａ～１９Ｂ、及び共振器接続構造１６を構成する。共振器接続構造１６は、ガラス基板（支持ベース）とシリコン機構（例えば、振り子式プルーフマス１２）との間の熱膨張の不一致から生じる可能性のあるバイアス誤差を低減又は防止することができる。言い換えると、シリコン及びガラスマスクの設計は、プルーフマス１２及び共振器１８Ａ～１８Ｂの両方が、主に単一の領域、例えばアンカー１４に固定されるようになっている。
本開示のＭＥＭＳ ＶＢＡの形状の利点は、熱膨張の不一致、並びに基板にかかる他の力が共振器１８Ａ～１８Ｂに到達して共振器ビームを著しく歪ませることを低減又は防止することを含み得る。本開示の形状は、異なる形状を有するＭＥＭＳ ＶＢＡと比較したときに、外部加速度のより正確な測定値を最終的に提供するという利点を有し得る。言い換えると、アンカー１４は、第１の熱膨張が第２の熱膨張とは異なる例において、支持ベースの第１の熱膨張、並びに共振器１８Ａ～１８Ｂ及び共振器接続構造１６のモノリシック材料の第２の熱膨張を可能にするように構成されてもよい。共振器接続構造１６の形状は、支持ベースに印加される他の力が、振り子式プルーフマス１２又は少なくとも２つの共振器のいずれかに伝達するのを実質的に防止するように構成されている。他の力のいくつかの例は、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １０が実装されている、回路基板、又はその他の構造によってＭＥＭＳ ＶＢＡ １０に印加される力を含むことができる。回路基板は、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １０を含む、回路基板上の構成要素に伝達され得る圧迫又は捻れなどの力を受ける可能性がある。
図１の例では、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １０は、ウエハ（図示せず）上の複数のＭＥＭＳ ＶＢＡ １０のうちの１つとして作製され得る。ウエハは、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂを含むことができる。いくつかの例では、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂは、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １０に含まれてもよい。いくつかの例では、ウエハ及び／又はＭＥＭＳ ＶＢＡ １０は、１つのプルーフマスアクチュエータ電極、例えば１つ又はいずれかのプルーフマスアクチュエータ３０Ａ又は３０Ｂを含んでもよい。いくつかの例では、ウエハ及び／又はＭＥＭＳ ＶＢＡ １０は、３つ以上のプルーフマスアクチュエータ電極、例えば３つ以上のプルーフマスアクチュエータ電極を含んでもよい。プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂは、上述のものなど、ボンドパッドに接続されたシリコン電極であってもよく、これは、例えばプルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂに電荷、電流信号、及び／又は電圧信号を印加することによって、静電駆動を通じてプルーフマス１２の１つ以上の所定の周波数で機械運動を励起する外部回路に接続されてもよい。図示される例では、各プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂとプルーフマス１２との間に小さな空隙がある。プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂは、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂの容量変化（ΔＣ）に応答してプルーフマス１２の変位（ｄｘ）を引き起こす平行平板電極として構成されてもよい。いくつかの例では、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂは、プルーフマス１２を所定の距離だけ変位させるように構成されてもよい。
いくつかの例では、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂのどちらかは、プルーフマス１２を駆動するように構成されてもよく、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂの他方は、プルーフマス１２の運動を感知するように構成されてもよく、信号回路を読み出すために接続されてもよい。いくつかの例では、一方のプルーフマスアクチュエータ電極、３０Ａ又は３０Ｂのいずれかが、プルーフマス１２を駆動し、プルーフマス１２の運動を感知するように構成されてもよく、読み出し回路に接続されてもよい。いくつかの例では、両方のプルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂがプルーフマス１２を駆動するように構成されてもよく、共振器１８Ａ及び１８Ｂの一方又は両方が、プルーフマス１２の運動を感知するように構成されてもよく、読み出し回路に接続されてもよい。
いくつかの例では、共振器電極（図示せず）は、閉ループ振動で共振器１８Ａ及び１８Ｂを駆動するように構成されてもよい。静電力を生成するために、直流（ＤＣ）又は低速変動電圧信号が各プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂに印加されてもよく、Ｈｚ／ｇのスケール係数を評価するために、共振器１８Ａ及び１８Ｂの周波数変化が観察されてもよい。閉ループ振動で共振器１８Ａ及び１８Ｂを駆動し、共振器１８Ａ及び１８Ｂの周波数変化を観察することで、期待される周波数シフトを引き起こすためにプルーフマス１２が共振器１８Ａ及び１８Ｂに正しく接続されていることの検証を可能にすることができる。
いくつかの例では、１つ以上のプルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂは、線形容量対変位の関係を有するコームフィンガとして構成されてもよい。いくつかの例では、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂは、プルーフマス１２内に埋め込まれてもよい。２つのプルーフマスアクチュエータ電極が示されているが、より多いか又は少ないプルーフマスアクチュエータ電極が含まれ、及び／又は使用されてもよい。いくつかの例では、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂを使用する暫定試験の後、例えばウエハレベルプローブ試験及びパッケージ試験の間、共振器１８Ａ及び１８Ｂを制御する回路基板（図示せず）は、例えば使用時にプルーフマス１２に対して慣性力のみが作用するように、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂを接地に接続することができる。
図２は、本開示の１つ以上の技術による、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０を含むシステム１００を示す機能ブロック図である。システム１００の機能ブロックは、本開示によるＭＥＭＳ ＶＢＡを含み得るシステムの単なる一例である。別の例では、機能ブロックは組み合わせられてもよく、又は機能は、図２に示されるものとは異なる方法でグループ化されてもよい。いくつかの例では、図２に関して図示及び記載された機能ブロックのいずれか又は全てはＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０に含まれてもよく、例えば、機能ブロックのいずれか又は全てはＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０の一部であってもよい。他の回路１１２は、電源回路、及び様々な機能、例えば慣性航法及び運動感知を実行するためにＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０の出力を使用し得るその他の処理回路を含むことができる。
システム１００は、処理回路１０２、共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂ、プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂ、並びにＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０を含むことができる。ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０は、図１に関連して上述された振り子式プルーフマスＭＥＭＳ ＶＢＡを含む、任意のＶＢＡを含むことができる。
図２の例では、共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂは、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０に動作可能に接続されており、共振器駆動信号１０６Ａ及び１０６ＢをＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０に送信すると共に、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０から共振器感知信号１０８Ａ及び１０８Ｂを受信することができる。図２の例では、共振器駆動回路１０４Ａは、１つの共振器、例えば図１に示される共振器１８Ａに結合されてもよく、共振器駆動回路１０４Ｂは、第２の共振器、例えば共振器１８Ｂに結合されてもよい。共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂは、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０の共振器を共振器の各々のそれぞれの共振周波数で振動させる信号を出力するように構成されてもよい。いくつかの例では、振動は、静電駆動を通じて各共振器の機械運動を励起及び維持することを意味する。いくつかの例では、共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂは、１つ以上の発振器回路を含むことができる。いくつかの例では、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０への信号波、加速度計の支持ベースに沿った、又はこの中の導電経路に沿って移動することができる。共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂからの信号は、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０の共振器に共振を維持させるために、パターン化電界を提供することができる。
共振器駆動回路１０４Ａは、共振器駆動回路１０４Ｂからの駆動信号１０６Ｂとは異なる周波数で駆動信号１０６Ａを出力することができる。図２の例は、共振器感知信号１０８Ａ及び１０８Ｂに基づいて作動周波数信号を決定するように構成されてもよい。共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂは、例えば共振器をそれぞれの共振周波数で維持するために、共振器感知信号１０８Ａ及び１０８Ｂからのフィードバックループに基づいて、共振器駆動信号１０６Ａ及び１０６Ｂからの出力を調整することができる。上述のように、本開示によるＭＥＭＳ ＶＢＡは、１つの共振器、又は３つ以上の共振器を含んでもよく、より少ないか又は追加の共振器駆動回路を含んでもよい。
図１に関連して上述されたように、例えば、プルーフマスの平面と実質的に平行な、振り子式質量ＭＥＭＳ ＶＢＡの加速は、プルーフマスの平面と平行なヒンジ屈曲の周りの振り子式プルーフマスの回転を引き起こすことができる。ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０の共振器は、力が少なくとも１つの共振器の共振周波数のそれぞれの変化を引き起こすように、プルーフマスの回転に応答して、力を受けるように構成されてもよい。
処理回路１０２は、共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂと通信し得る。処理回路１０２は、フィルタリング、増幅、及びアナログデジタル変換（ＡＤＣ）など、様々な信号処理機能を含むことができる。フィルタリング機能は、ハイパス、バンドパス、又はその他のタイプの信号フィルタリングを含むことができる。いくつかの例では、共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂも又、増幅及びフィルタリングなどの信号処理機能を含むことができる。処理回路１０２は、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０から受信した処理済み信号を、アナログ又はデジタル信号として他の回路１１２に出力することができる。処理回路１０２は又、コマンド信号、較正信号、及び同様の信号など、他の回路１１２から信号を受信することもできる。
処理回路１０２は、例えば共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂを介して、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０に動作可能に接続され得る。処理回路１０２は、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０から信号を受信するように構成されてもよく、これは、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０の少なくとも１つの共振器の共振周波数のそれぞれの変化を示すことができる。共振周波数のそれぞれの変化に基づいて、処理回路１０２は、加速度測定値を決定してもよく、又はプルーフマス１２の運動及び／又は変位を別途決定してもよい。別の例（図２には図示せず）では、処理回路１０２は、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０からのフィードバックループの一部であってもよく、共振器をそれらの共振周波数で維持するように共振器駆動信号１０６Ａ及び１０６Ｂを制御してもよい。
図２の例では、電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂは、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０と動作可能に接続されてもよく、プルーフマスアクチュエータ電極駆動信号１１６Ａ及び１１６ＢをＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０に送信すると共に、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０からプルーフマスアクチュエータ電極感知信号１１８Ａ及び１１８Ｂを受信してもよい。図２の例では、プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ａは、１つの電極、例えば図１に示されるプルーフマスアクチュエータ電極３０Ａに結合されてもよく、プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ｂは、第２の電極、例えばプルーフマスアクチュエータ電極３０Ｂに結合されてもよい。或いは、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０は、複数の加速度計を含むウエハの一部として作製されてもよく、プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂは、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０ではなくウエハに含まれ得るプルーフマス電極３０Ａ及び３０Ｂなど、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０が取り付けられ得るウエハの構成要素に動作可能に接続されてもよい。プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂは、１つ以上のプルーフマスアクチュエータ電極に力をプルーフマスに対して印加させる信号を出力するように構成されてもよく、これによりプルーフマスを加速、変位、振動、及び／又は別途動かす。いくつかの例では、振動は、静電駆動を通じてプルーフマスの機械運動を励起及び維持することを意味する。いくつかの例では、プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂは、１つ以上の発振器回路を含むことができる。いくつかの例では、プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂからの信号は、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０のプルーフマス１２に共振を維持させるためのパターン化電界を提供することができる。
いくつかの例では、プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂは、例えば、プルーフマス１２を共振周波数で維持するために、プルーフマスアクチュエータ電極感知信号１１８Ａ及び１１８Ｂからのフィードバックループに基づいて、プルーフマスアクチュエータ電極駆動信号１１６Ａ及び１１６Ｂの出力を調整するように構成されてもよい。ＭＥＭＳ ＶＢＡ、及び／又は本開示による複数のＭＥＭＳ ＶＢＡを含むウエハは、１つのプルーフマスアクチュエータ電極、又は３つ以上のプルーフマスアクチュエータ電極を含んでもよく、より少ないか又は追加のプルーフマスアクチュエータ電極駆動回路を含んでもよい。
図１に関連して上述されたように、１つ以上のプルーフマスアクチュエータ電極は、ＭＥＭＳ ＶＢＡのプルーフマスに、プルーフマスの平面と実質的に平行な方向に加速、変位、振動、及び／又は別途動かすことができ、プルーフマスの平面と平行なヒンジ屈曲の周りの振り子式プルーフマスの回転を引き起こすことができる。１つ以上のプルーフマスアクチュエータ電極は、プルーフマスの加速、変位、振動、及び／又は運動を感知するように構成されてもよい。追加的又は代替的に、プルーフマスに結合された１つ以上の共振器は、上述のように、プルーフマスの加速、変位、振動、及び／又は運動を感知するように構成されてもよく、例えばプルーフマスは、慣性又は他の力ではなく、１つ以上のプルーフマスアクチュエータ電極によって駆動される。
例えば、プルーフマスアクチュエータ電極、例えばプルーフマスアクチュエータ電極３０Ａは、プルーフマスを感知するように構成されてもよく、１つ以上の他のプルーフマスアクチュエータ電極、例えばプルーフマスアクチュエータ電極３０Ｂは、プルーフマスの運動を感知するように構成されてもよい。いくつかの例では、プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ａは、１つ以上の周波数を含む正弦波電圧駆動信号などの振動駆動信号を出力することができる。プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ａは、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａに正弦振動力をプルーフマス１２に対して印加させる正弦振動プルーフマスアクチュエータ電極駆動信号１１６Ａを出力するように構成されてもよい。正弦振動力は、プルーフマス１２を発振及び／又は振動させることができ、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ｂは、例えば、電界におけるプルーフマス１２の運動に比例するプルーフマスアクチュエータ電極３０Ｂの誘導電流を介して、プルーフマス１２の発振及び／又は振動を感知することができる。
プルーフマス電極駆動回路１１４Ａは、複数の周波数で発信するプルーフマスアクチュエータ電極駆動信号１１６Ａを出力するように構成されてもよい。いくつかの例では、複数の周波数が同時に印加されてもよく、例えば、電極に印加されるプルーフマスアクチュエータ電極駆動信号１１８Ａは、複数の周波数成分を含むことができる。別の例では、ある期間、例えば周波数掃引駆動信号にわたって、複数の周波数が印加されてもよい。プルーフマス１２に対する結果的な静電力は、プルーフマスアクチュエータ電極駆動信号に対応する複数の周波数を含むことができ、プルーフマス１２は、複数の周波数を含む印加された振動静電力に応答して、運動及び／又は振動することができる。いくつかの例では、プルーフマス１２は、複数の周波数のうちの１つ以上と共振して運動及び／又は振動してもよく、例えばプルーフマス１２は、１つ以上の共振周波数、例えば１つ以上のプルーフマス固有周波数で振幅を増加させて振動してもよい。
いくつかの例では、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ｂは、プルーフマス１２の感知された運動に比例するプルーフマスアクチュエータ電極感知信号１１８Ｂを出力することができる。プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ｂ及び処理回路１０２の一方又は両方は、プルーフマスアクチュエータ電極感知信号１１８Ｂを受信し、プルーフマス１２の運動を決定するように構成されてもよい。いくつかの例では、プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ｂは、プルーフマス１２を駆動するように構成されてもよく、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａは、プルーフマス１２の運動を感知するように構成されてもよい。
いくつかの例では、プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂ並びに処理回路１０２のいずれか又は全ては、感知されたプルーフマス固有周波数に関連する品質係数（Ｑ）を決定するように構成されてもよい。
いくつかの例では、共振器駆動回路１０４ａ及び１０４Ｂ、及び／又は処理回路１０２は、共振器感知信号１０８Ａ及び１０８Ｂの一方又は両方に基づいてプルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂの一方又は両方によって引き起こされるプルーフマス１２の加速、変位、及び／又は運動を決定するように構成されてもよい。
例えば、プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂの一方又は両方は、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂの一方又は両方にプルーフマス１２に対する静電力を生成させる低速変動及び／又はＤＣ信号を出力するように構成されてもよい。プルーフマス１２は、印加された静電力に応答して変位してもよく、差動周波数測定値は、例えば、共振器感知信号１０８Ａ及び１０８Ｂに基づいて共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂ並びに処理回路１０２のいずれかによって、決定されてもよい。追加的又は代替的に、Ｈｚ／ｇのスケール係数を決定するために、共振器１８Ａ及び１８Ｂの一方又は両方の周波数変化が観察されてもよい。例えば、共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂ並びに処理回路１０２のいずれかは、共振器１８Ａ及び１８Ｂの一方又は両方において、共振器感知信号１０８Ａ及び１０８Ｂに基づいて、周波数変化を決定してもよく、共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂ並びに処理回路１０２のいずれかは、決定された周波数変化に基づいてスケール係数を決定してもよい。
処理回路１０２は、プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂと通信することができる。処理回路１０２は、フィルタリング、増幅、及びアナログデジタル変換（ＡＤＣ）など、様々な信号処理機能を含むことができる。フィルタリング機能は、ハイパス、バンドパス、又はその他のタイプの信号フィルタリングを含むことができる。いくつかの例では、プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂも又、増幅及びフィルタリングなどの信号処理機能を含むことができる。処理回路１０２は、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０及び／又はプルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂから受信した処理済み信号を、アナログ又はデジタル信号として他の回路１１２に出力することができる。処理回路１０２は又、コマンド信号、較正信号、及び同様の信号など、他の回路１１２から信号を受信することもできる。
処理回路１０２は、例えばプルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂを介して、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０、及び／又は複数のＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０を含むウエハに動作可能に接続することができる。処理回路１０２は、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０、及び／又は複数のＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０を含むウエハから信号を受信するように構成されてもよく、これは、少なくとも１つのＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０の少なくとも１つのプルーフマスの加速、運動、固有周波数、及び／又はＱを示すことができ、加速に起因する期待される周波数シフトを引き起こすために、少なくとも１つのＭＥＭＳ ＶＢＡの少なくとも１つのプルーフマスが正しく機能しているか、及び／又は共振器に正しく接続されているかを示すことができる。
いくつかの例では、電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂ、共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂ、並びに処理回路１０２のいずれか又は全ては、プルーフマスアクチュエータ電極感知信号１１８Ａ及び１１８Ｂ並びに共振器感知信号１０８Ａ及び１０８Ｂのいずれか又は全てに基づいて、プルーフマス１２が詰まっているか又は正しく機能しているか、及びプルーフマス１２が共振器、例えば共振器１８Ａ及び１８Ｂに正しく接続されているかを判定するように構成されてもよい。いくつかの例では、電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂ、共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂ、並びに処理回路１０２のいずれか又は全ては、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び／又は３０Ｂに周波数掃引駆動信号を印加することによって、プルーフマス特性、例えば１つ以上のプルーフマス共振及び／又は固有周波数を決定するように構成されてもよい。
いくつかの例では、電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂ、共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂ、並びに処理回路１０２のいずれか又は全ては、パワーオン時、又は動作中の任意の時点でＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０を較正するように構成されてもよい。例えば、電極駆動回路１１４Ａ及び／又は１１４Ｂは、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び／又は３０Ｂにそれぞれ、プルーフマス１２に力を印加させてプルーフマス１２を動かす信号を出力してもよい。プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び／又は３０Ｂ並びに共振器１８Ａ及び／又は１８Ｂは、プルーフマス１２の運動を感知し、プルーフマスアクチュエータ電極感知信号１１８Ａ及び／又は１１８Ｂ、及び／又は共振器感知信号１０８Ａ及び／又は１０８Ｂをそれぞれ出力する。次いで、電極駆動回路１１４Ａ及び／又は１１４Ｂ、又は共振器駆動回路１０４Ａ及び／又は１０４Ｂ、若しくは処理回路１０２は、必要に応じて、共振器１８Ａ及び／又は１８Ｂのバイアス及び／又はスケール係数、及び／又はＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０の１つ以上の較正パラメータを決定することができる。別の例では、電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂ、共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂ、並びに処理回路１０２のいずれか又は全ては、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び／又は３０Ｂに印加された周波数掃引駆動信号を介してＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０を較正するように構成されてもよい。いくつかの例では、電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂ、共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂ、並びに処理回路１０２のいずれか又は全ては、定期的に及び／又は連続的にＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０を較正するように構成されてもよい。
いくつかの例では、電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂ、共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂ、並びに処理回路１０２のいずれか又は全ては、動作のリバランス又は力対リバランスモードを強制するように構成されてもよい。例えば、電極駆動回路１１４Ａ及び／又は１１４Ｂは、例えば、デフォルト位置からのプルーフマス１２の運動に抵抗し、これにより、デフォルト位置からプルーフマス１２を変位及び／又は移動させるのに必要な力を大きくする（例えば、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０の加速に起因して）力を、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び／又は３０Ｂを介して印加することによって、プルーフマス１２をデフォルト位置に戻すため、及び／又はプルーフマス１２をデフォルト位置に「保持」するために、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び／又は３０Ｂに力をプルーフマス１２に対して印加させるＤＣ又は低速変動バイアス電圧信号をプルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び／又は３０Ｂに印加するように構成されてもよい。いくつかの例では、システム１００は、閉ループ及び／又はフィードバックループモードで動作してもよい。例えば、力はプルーフマス１２を加速、変位、振動、又は別途動かすことができ、共振器１８Ａ及び／又は１８Ｂ、及び／又はプルーフマス電極３０Ａ及び／又は３０Ｂは、プルーフマス１２の運動を感知することができる。電極駆動回路１１４Ａ及び／又は１１４Ｂ、若しくは共振器駆動回路１０４Ａ及び／又は１０４Ｂ、若しくは処理回路１０２のいずれかは、デフォルト位置、例えばゼロｇ又はゼロ外力位置にプルーフマス１２を戻すためにプルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び／又は３０Ｂに印加する信号を決定することができ、電極駆動回路１１４Ａ及び／又は１１４Ｂに、この信号をプルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂに対して印加させることができる。いくつかの例では、共振器駆動回路１０４Ａ及び／又は１０４Ｂ、若しくは処理回路１０２は、共振器１８Ａ及び１８Ｂの差周波数、共振器１８Ａ及び１８Ｂの重み付け及び／又はスケーリングされた差周波数、共振器１８Ａ及び１８Ｂの二乗重み付け及びスケーリングされた差周波数などに基づいて、デフォルト位置にプルーフマス１２を戻すプルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び／又は３０Ｂに印加される信号を決定することができる。いくつかの例では、力リバランス又は力対リバランスは、システム１００及び／又はＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０の動作を改善することができ、例えばシステム１００は、別途プルーフマス１２を変位限界に到達させ、及び／又は共振器１８Ａ及び／又は１８Ｂ、及び／又はプルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び／又は３０Ｂを感知限界に到達させることができるより大きな力を感知するために、向上した感度及び／又は拡張されたダイナミックレンジを有することができる。
図３は、本開示の１つ以上の技術による、ＭＥＭＳ ＶＢＡを試験する例示的な方法３００を示すフロー図である。方法３００は、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０、及び／又は複数のＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０及び電極３０Ａ及び３０Ｂを含むウエハを参照して記載されるが、方法３００は、他のセンサと共に使用されてもよい。
プルーフマスアクチュエータ電極は、１つ以上の周波数を含む駆動信号を用いてプルーフマスに力を印加することができる（３０２）。いくつかの例では、ＭＥＭＳ ＶＢＡのプルーフマスは、ＭＥＭＳ ＶＢＡに含まれる、又はＭＥＭＳ ＶＢＡを含むウエハに含まれるプルーフマスアクチュエータ電極によって駆動されてもよい。例えば、プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ａは、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａに正弦振動力をプルーフマス１２に対して印加させる１つ以上の周波数を含む正弦波駆動信号などのプルーフマスアクチュエータ電極駆動信号１１６Ａを出力してもよい。いくつかの例では、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａは、複数の周波数を含む力をプルーフマス１２に同時に印加してもよく、例えば、プルーフマスアクチュエータ電極駆動信号１１８Ａは複数の周波数成分を含むことができる。別の例では、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａは、ある期間、例えば周波数掃引駆動信号にわたって、複数の周波数を含む力をプルーフマス１２に同時に印加してもよい。プルーフマス１２に対する結果的な静電力は、プルーフマスアクチュエータ電極駆動信号に対応する複数の周波数を含むことができ、プルーフマス１２は、複数の周波数を含む印加された振動静電力に応答して、運動及び／又は振動することができる。いくつかの例では、プルーフマス１２は、複数の周波数のうちの１つ以上と共振して運動及び／又は振動してもよく、及び／又はプルーフマス１２は、１つ以上の共振周波数、例えば１つ以上のプルーフマス固有周波数で振幅を増加させて振動してもよい。
プルーフマスアクチュエータ電極は、駆動力に応答してプルーフマスの運動を感知及び／又は検出することができる（３０４）。例えば、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ｂは、プルーフマス１２の発振及び／又は振動を感知することができる。いくつかの例では、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ｂは、プルーフマス１２の感知された運動に比例するプルーフマスアクチュエータ電極感知信号１１８Ｂを出力することができる。プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ｂ及び処理回路１０２の一方又は両方は、プルーフマスアクチュエータ電極感知信号１１８Ｂを受信し、プルーフマス１２の運動を決定するように構成されてもよい。いくつかの例では、プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ｂは、プルーフマス１２を駆動するように構成されてもよく、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａは、プルーフマス１２の運動を感知するように構成されてもよい。
いくつかの例では、プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂ並びに処理回路１０２のいずれか又は全ては、感知されたプルーフマス固有周波数に関連する品質係数（Ｑ）を決定するように構成されてもよい。
１つ以上のプルーフマスアクチュエータ電極は、接地に接続されてもよい（３０６）。例えば、プルーフマスアクチュエータ電極は、ウエハレベルプローブ試験及びパッケージ試験などの暫定試験の間のみの使用を意図してもよい。例えば、電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂ、共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂ、処理回路１０２、並びに他の処理回路１１２のいずれか又は全てを含む回路基板（図示せず）は、プルーフマスに対して慣性力のみが作用するように、試験の後に、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂを接地に接続してもよい。言い換えると、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０が試験後に使用されるとき、電極３０Ａ及び３０Ｂは接地され、プルーフマス１２に対して作用すること又は力を印加することが防止され得る。
図４は、本開示の１つ以上の技術による、ＭＥＭＳ ＶＢＡを試験する別の例示的な方法４００を示すフロー図である。方法４００は、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０、及び／又は複数のＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０及び電極３０Ａ及び３０Ｂを含むウエハを参照して記載されるが、方法４００は、他のセンサと共に使用されてもよい。
プルーフマスアクチュエータ電極は、ＤＣ、低速変動、駆動信号を用いてプルーフマスに力を印加することができる（４０２）。いくつかの例では、ＭＥＭＳ ＶＢＡのプルーフマスは、ＭＥＭＳ ＶＢＡに含まれる、又はＭＥＭＳ ＶＢＡを含むウエハに含まれるプルーフマスアクチュエータ電極によって駆動されてもよい。例えば、プルーフマスアクチュエータ電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂは、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂの一方又は両方にプルーフマス１２に対する静電力を生成させるプルーフマスアクチュエータ電極駆動信号１１６Ａ及び１１６Ｂ、低速変動、及び／又はＤＣ電圧信号を出力してもよい。プルーフマス１２は、印加された静電力に応答して、加速、変位、又は別途移動することができる。いくつかの例では、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂの一方又は両方は、プルーフマス１２に対する静電力を生成することによって、プルーフマス１２を所定の距離だけ変位させることができる。
共振器は、駆動力に応答して、プルーフマスの加速、変位、及び／又は運動を感知及び／又は検出することができる（４０４）。例えば、共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂ並びに処理回路１０２のいずれかは、共振器感知信号１０８Ａ及び１０８Ｂに基づいて差動周波数を決定することができる。追加的又は代替的に、共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂ並びに処理回路１０２のいずれかは、共振器１８Ａ及び１８Ｂの一方又は両方の周波数変化を決定し、周波数変化に基づいてＨｚ／ｇのスケール係数を決定してもよい。
１つ以上のプルーフマスアクチュエータ電極は、例えば、上述の（３０６）と同様に、接地に接続されてもよい（４０６）。例えば、プルーフマスアクチュエータ電極は、ウエハレベルプローブ試験及びパッケージ試験などの暫定試験の間のみの使用を意図してもよい。例えば、電極駆動回路１１４Ａ及び１１４Ｂ、共振器駆動回路１０４Ａ及び１０４Ｂ、処理回路１０２、並びに他の処理回路１１２のいずれか又は全てを含む回路基板（図示せず）は、プルーフマスに対して慣性力のみが作用するように、試験の後に、プルーフマスアクチュエータ電極３０Ａ及び３０Ｂを接地に接続してもよい。言い換えると、ＭＥＭＳ ＶＢＡ １１０が試験後に使用されるとき、電極３０Ａ及び３０Ｂは接地され、プルーフマス１２に対して作用すること又は力を印加することが防止され得る。
本開示に記載される技術は、少なくとも部分的に、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの任意の組み合わせで実行され得る。例えば、記載される技術の様々な態様は、１つ以上のマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、又は任意の他の等価な集積若しくは個別の論理回路、並びにこのような構成要素の任意の組み合わせを含む、１つ以上のプロセッサ内で実行され得る。用語「プロセッサ」又は「処理回路」は、一般に、前述の論理回路のうちのいずれかを単独で、又は他の論理回路と組み合わせて、又は任意の他の等価回路を指すことができる。ハードウェアを含む制御ユニットも、本開示の技術のうちの１つ以上を実施することができる。
このようなハードウェア、ソフトウェア、及びファームウェアは、本開示に記載される様々な技術をサポートするために、同じデバイス内又は別個のデバイス内に実装されてもよい。加えて、記載されたユニット、モジュール、又は構成要素のいずれも、個別であるが相互運用可能な論理デバイスとして、一緒に又は別個に実装されてもよい。モジュール又はユニットとしての異なる特徴の描写は、異なる機能的態様を強調することを意図しており、そのようなモジュール又はユニットが別個のハードウェア、ファームウェア、又はソフトウェアの構成要素によって実現されなければならないことを必ずしも意味するものではない。むしろ、１つ以上のモジュール又はユニットと関連付けられた機能は、別個のハードウェア、ファームウェア、若しくはソフトウェアの構成要素によって実施されてもよく、又は共通の若しくは別個のハードウェア、ファームウェア、若しくはソフトウェアの構成要素内に統合されてもよい。
本開示に記載の技術は又、命令で符号化されたコンピュータ可読記憶媒体を含む製品において具現化又は符号化されてもよい。コンピュータ可読記憶媒体を含む製品に埋め込まれた又は符号化された命令は、例えば、コンピュータ可読記憶媒体に含まれるか又は符号化された命令が１つ以上のプロセッサによって実行されるときなどに、１つ以上のプログラム可能なプロセッサ又は他のプロセッサに、本明細書に記載の技術のうちの１つ以上を実行させることができる。コンピュータ可読記憶媒体としては、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラム可能読み取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電子的消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ハードディスク、コンパクトディスクＲＯＭ（ＣＤ－ＲＯＭ）、フロッピーディスク、カセット、磁気媒体、光学媒体、又は他のコンピュータ可読媒体を挙げることができる。いくつかの例では、製品は、１つ以上のコンピュータ可読記憶媒体を含み得る。
いくつかの例では、コンピュータ可読記憶媒体は、非一時的媒体を含み得る。用語「非一時的」は、記憶媒体が搬送波又は伝播信号で具現化されていないことを示してもよい。いくつかの実施例では、非一時的記憶媒体は、経時的に（例えば、ＲＡＭ又はキャッシュ内で）変化することができるデータを記憶してもよい。
様々な実施例が記載されている。これら及び他の実施例は、以下の特許請求の範囲の範疇内である。

Claims (3)

  1. システムであって、
    プルーフマス、
    前記プルーフマスに機械的に結合された第１の共振器、
    前記プルーフマスに機械的に結合された第２の共振器であって、前記第１の共振器及び前記第２の共振器は対向するスケール係数で配置されている、第２の共振器
    を備える微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）振動ビーム加速度計（ＶＢＡ）と、
    前記プルーフマスに力を印加するように構成された第１の電極と、
    前記プルーフマスの運動を感知し、前記プルーフマスの前記感知された運動に対応する信号を出力するように構成された、第２の電極と、
    処理回路であって、
    前記第１の電極に、前記力を前記プルーフマスに対して印加させ、
    前記第２の電極によって感知された前記印加された力に応答して前記プルーフマスの運動に対応する信号を受信し、
    前記受信した信号に基づいて前記プルーフマスの運動を決定する
    ように構成された、処理回路と
    を備えるシステム。
  2. 前記処理回路は、
    複数の周波数の正弦波力を前記プルーフマスに印加するために、前記複数の周波数の正弦波電圧信号を前記第１の電極に対して印加させ、
    前記受信した信号に基づいて、前記プルーフマスの１つ以上の共振周波数を決定する
    ように更に構成されている、請求項１に記載のシステム。
  3. 微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）振動ビーム加速度計（ＶＢＡ）の試験の方法であって、
    第１の電極を介してＭＥＭＳ ＶＢＡのプルーフマスに力を印加することと、
    第２の電極及び第１の共振器のいずれかによって、前記印加された力に起因するプルーフマスの運動を検出することであって、前記第１の共振器は前記プルーフマスに機械的に結合されている、ことと
    を備える方法。
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