本發(fā)明一般涉及微機(jī)電系統(tǒng)(mems)器件，并且更具體地涉及在mems器件中的傳感器的校準(zhǔn)。

背景技術(shù)：

使用各種半導(dǎo)體制造工藝形成mems器件。mems器件可以具有固定的和可移動(dòng)的部分。mems器件可以包括一個(gè)或更多個(gè)mems傳感器。mems傳感器需要針對(duì)一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。mems器件有時(shí)可能會(huì)受到不期望的外部影響。有時(shí)，不期望的外部影響可能使得mems傳感器的校準(zhǔn)不太可靠或者在某些情況下不可用。進(jìn)一步地，外部影響可能基于mems器件所受到的環(huán)境而改變。定期校準(zhǔn)mems器件中的mems傳感器的一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)可能是有益的。

考慮到這些需要，出現(xiàn)了本公開。已經(jīng)提供了該簡(jiǎn)要概述，以便可以迅速地理解本公開的性質(zhì)。通過參考以下結(jié)合附圖對(duì)本公開的各種實(shí)施例的詳細(xì)描述，可以獲得對(duì)本公開的更完整的理解。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種具有mems器件的裝置，該mems器件具有至少一個(gè)傳感器。熱元件鄰近mems器件設(shè)置以選擇性地調(diào)節(jié)mems器件的溫度。

在又一實(shí)施例中，公開了一種方法。該方法包括提供具有至少一個(gè)傳感器的mems器件。熱元件鄰近mems器件設(shè)置。熱元件被選擇性地激勵(lì)以調(diào)節(jié)mems器件的溫度。啟動(dòng)用于傳感器的校準(zhǔn)操作，以基于溫度確定將要應(yīng)用于傳感器測(cè)量的校正值。校正值被存儲(chǔ)。

提供該簡(jiǎn)要概述，以便可以迅速地理解本公開的性質(zhì)。通過參考下面結(jié)合附圖對(duì)本公開的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，可以獲得對(duì)本公開的更完整的理解。

附圖說明

參照附圖描述幾個(gè)實(shí)施例的前述和其它特征。在附圖中，相同的部件具有相同的參考標(biāo)號(hào)。所示實(shí)施例旨在說明而不是限制本發(fā)明。附圖包括以下內(nèi)容：

圖1示出根據(jù)本公開的一個(gè)方面的具有mems器件的示例性裝置；

圖2示出根據(jù)本公開的另一方面的具有mems器件的另一示例性裝置；

圖3示出根據(jù)本公開的又一方面的具有mems器件的又一示例性裝置；

圖4a示出根據(jù)本公開的一個(gè)方面的熱元件的示例性配置；

圖4b示出根據(jù)本公開的一個(gè)方面的熱元件的另一示例性配置；

圖5示出根據(jù)本公開的另一方面的示例性主機(jī)裝置；

圖6示出根據(jù)本公開的一個(gè)方面的示出偏移和溫度之間的關(guān)系的示例性曲線圖；

圖7示出根據(jù)本公開的一個(gè)方面的第一示例性mems器件；以及

圖8示出根據(jù)本公開的一個(gè)方面的示例性流程圖，其用于確定用于mems器件的傳感器的偏移值。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本公開的自適應(yīng)方面，描述了用于mems器件校準(zhǔn)的示例性裝置和方法。參考具有mems器件的示例性裝置描述本公開的用于mems器件校準(zhǔn)的裝置和方法的自適應(yīng)方面的具體結(jié)構(gòu)和操作。

圖1示出具有mems器件102和電路板104的裝置100。粘合劑層106將mems器件102附接到電路板104。mems器件102包括器件層108和ic層110。傳感器(未示出)形成在mems器件102中。在一些示例中，傳感器可以形成在器件層108上。稍后將詳細(xì)描述具有傳感器的示例性mems器件102。

在一個(gè)示例中，熱元件112鄰近mems器件102設(shè)置。當(dāng)被激勵(lì)時(shí)，熱元件112選擇性地經(jīng)配置改變mems器件102的溫度。例如，熱元件112可以選擇性地被激勵(lì)，以調(diào)節(jié)mems器件102的溫度。在一些示例中，熱傳感器(未示出)可以設(shè)置在mems器件102中，以監(jiān)測(cè)mems器件102的溫度，以便將mems器件102的溫度調(diào)節(jié)到預(yù)定的溫度。

在一個(gè)示例中，熱元件112設(shè)置在粘合劑層106中。在一些示例中，器件均熱器(thermalspreader)114可以設(shè)置在mems器件102之上。器件均熱器114可以圍繞mems器件102的頂表面115設(shè)置。器件均熱器114可以是導(dǎo)熱材料。器件均熱器114可以傳導(dǎo)熱量并且基本上維持mems器件102的頂表面周圍的均勻溫度。

在一些示例中，一個(gè)或更多個(gè)板均熱器116可以圍繞電路板104設(shè)置。板均熱器116可以是導(dǎo)熱材料。板均熱器116可以傳導(dǎo)熱量并且基本上維持電路板104周圍的均勻溫度。在一些示例中，電路板104可以是具有多個(gè)層的層壓板。電路板104的一個(gè)或更多個(gè)層可以選擇性地配置為板均熱器116。在一些示例中，至少一對(duì)板均熱器116可以圍繞電路板104設(shè)置。例如，板均熱器中的至少一個(gè)可以設(shè)置成更靠近電路板104的頂表面118，并且板均熱器中的另一個(gè)可以設(shè)置成更靠近電路板104的底表面120。

現(xiàn)在參照?qǐng)D2，示出具有mems器件102的另一示例性裝置100。在該示例中，粘合劑層106將mems器件102附接到電路板104。熱元件112設(shè)置在電路板104內(nèi)。在一些示例中，電路板104可以是具有多個(gè)層的層壓板，并且至少一層經(jīng)配置為熱元件112。在一些示例中，至少一個(gè)板均熱器116可以圍繞電路板104設(shè)置。在一些示例中，至少一對(duì)板均熱器116可以圍繞電路板104設(shè)置。熱元件112可以設(shè)置在該對(duì)板均熱器116之間。在一些示例中，一個(gè)或更多個(gè)通孔122可以將熱元件112熱聯(lián)接到板均熱器116。例如，通孔122可以是導(dǎo)熱的并且可以聯(lián)接到圍繞電路板104的頂表面118設(shè)置的板均熱器116。在一些示例中，通孔122可以選擇性地設(shè)置并聯(lián)接到板均熱器116，以便有助于均勻的熱傳遞到板均熱器116。盡管示出板均熱器116圍繞電路板104的頂表面118和底表面120設(shè)置，但是如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，電路板104內(nèi)的一層或更多層可以經(jīng)配置為板均熱器116。在一些示例中，器件均熱器114可以設(shè)置在mems器件102之上。

現(xiàn)在，參考圖3，示出另一示例性裝置100。在該示例中，熱元件112可以配置為選擇性地加熱和選擇性地冷卻mems器件102。例如，熱元件112可以是珀耳帖(peltier)熱元件，其可以經(jīng)配置選擇性地加熱或選擇性地冷卻mems器件102。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，珀耳帖熱元件112可以具有第一表面124和第二表面126。并且，當(dāng)珀耳帖熱元件112被選擇性地激勵(lì)時(shí)，隨著第一表面124的溫度降低，第二表面126的溫度相應(yīng)地升高。因此，必須要規(guī)定從第二表面126去除或消散熱量。在一些示例中，板均熱器116可以經(jīng)配置從第二表面126消散熱量。在一些示例中，一個(gè)或更多個(gè)通孔(未示出)可以用于將第二表面126熱聯(lián)接到板均熱器116。在一些示例中，珀耳帖熱元件112可以設(shè)置在粘合劑層106中。

現(xiàn)在，參考圖4a，示出熱元件112的一個(gè)示例性配置。在該示例中，熱元件112具有曲折的加熱器圖案。熱元件112可以由鎳和鉻的合金制成。當(dāng)電流通過熱元件112時(shí)，熱元件112產(chǎn)生熱量。

現(xiàn)在，參考圖4b，示出熱元件112的另一示例性配置。在該示例中，多個(gè)熱子元件112a-112d形成熱元件112。在該示例中，多個(gè)熱子元件112a-112d關(guān)于x軸和y軸對(duì)稱，其中y軸與x軸正交。熱子元件112a-112d可以具有第一端128和第二端130。在一個(gè)示例中，例如如先前參考圖2所述，熱元件112a-112d可以設(shè)置在電路板內(nèi)。

在一些示例中，熱子元件112a-112d中的每個(gè)的第二端130可以熱聯(lián)接到板均熱器，例如如圖2所示，設(shè)置在電路板104的頂表面118之上的板均熱器116。在一些示例中，多個(gè)導(dǎo)熱通孔122可以將熱子元件112的第二端130熱聯(lián)接到設(shè)置在電路板104的頂表面118之上的板均熱器116，如圖2所示。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，通過將熱子元件112a-112d設(shè)置成對(duì)稱地圍繞x軸和y軸并且將熱子元件112a-112d中的每個(gè)的第二端130聯(lián)接到板均熱器116，板均熱器116可以維持在其表面周圍的基本均勻的溫度。熱元件112a-112d可以由鎳和鉻的合金制成。當(dāng)電流通過熱元件112a-112d時(shí)，熱元件112a-112d產(chǎn)生熱量。在一個(gè)示例中，熱元件112a-112d可以設(shè)置在電路板內(nèi)，例如，如先前參考圖2所述。

現(xiàn)在參考圖5，描述了一個(gè)示例性主機(jī)設(shè)備500。主機(jī)設(shè)備500包括全部通過主機(jī)總線510進(jìn)行通信的顯示器502、應(yīng)用處理器504、應(yīng)用存儲(chǔ)器506和運(yùn)動(dòng)處理單元508(有時(shí)稱為mpu)。應(yīng)用處理器504可以經(jīng)配置執(zhí)行涉及主機(jī)設(shè)備500的一般功能的各種計(jì)算和操作。應(yīng)用存儲(chǔ)器506可以包括利用由mpu508提供的信息的程序、驅(qū)動(dòng)器或其他數(shù)據(jù)。

在一個(gè)示例中，mpu508包括處理器510、一個(gè)或更多個(gè)傳感器512、存儲(chǔ)器514，其全部通過mpu總線516彼此通信。一個(gè)或更多個(gè)外部傳感器518可以通過鏈路520與mpu508通信。傳感器512可以包括一個(gè)或更多個(gè)傳感器，例如加速度計(jì)、陀螺儀、磁力儀、壓力傳感器、濕度傳感器、麥克風(fēng)、溫度傳感器和其它傳感器。外部傳感器518可以包括一個(gè)或更多個(gè)傳感器，例如加速度計(jì)、陀螺儀、磁力儀、壓力傳感器、濕度傳感器、麥克風(fēng)、溫度傳感器和其它傳感器。存儲(chǔ)器514的數(shù)據(jù)524部分可以用于存儲(chǔ)在mpu508的操作期間生成的永久和瞬時(shí)值。例如，與傳感器相關(guān)的信息、定向信息、在操作期間生成的信號(hào)、執(zhí)行的各種操作的時(shí)間戳、偏移值、校正值等可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器514的數(shù)據(jù)524部分中。

在一些示例中，mpu508可以實(shí)施一個(gè)或更多個(gè)功能模塊，例如，系統(tǒng)監(jiān)視器522和校準(zhǔn)邏輯526。在一些示例中，這些功能模塊中的一個(gè)或更多個(gè)可以用硬件、軟件或硬件和軟件的組合來實(shí)施。在一些示例中，這些功能模塊中的一個(gè)或更多個(gè)可以實(shí)施為存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器514中的由處理器510執(zhí)行的軟件功能。在一些示例中，這些功能模塊中的一些可以實(shí)施為存儲(chǔ)在應(yīng)用存儲(chǔ)器506中的由應(yīng)用處理器504執(zhí)行的軟件功能。這些功能的結(jié)果可以被報(bào)告回到mpu508。例如，校準(zhǔn)邏輯526可以在mpu508的外部實(shí)施，并且mpu508可以向處理器504發(fā)送信號(hào)以啟動(dòng)重新校準(zhǔn)。

可以使用關(guān)于傳感器512和外部傳感器518之一或兩者的校準(zhǔn)操作來估計(jì)偏移誤差或靈敏度誤差。這些誤差可以表示要添加到傳感器測(cè)量的校正值或偏移值。校準(zhǔn)操作可以使用處理器510、應(yīng)用處理器504或其任何組合來執(zhí)行。類似地，與校準(zhǔn)操作相關(guān)的指令和校準(zhǔn)操作的結(jié)果可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器514、應(yīng)用存儲(chǔ)器506或外部存儲(chǔ)器530的任何組合中。例如，網(wǎng)絡(luò)模塊532可以經(jīng)配置與外部存儲(chǔ)器530通信，以存儲(chǔ)校準(zhǔn)操作的結(jié)果和相應(yīng)的校正值。網(wǎng)絡(luò)模塊532可以通過有線或無線鏈路與外部存儲(chǔ)器530通信。在一些示例中，外部存儲(chǔ)器530可以是本地計(jì)算設(shè)備或遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備上可用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的一部分，其可以通過有線鏈路、無線鏈路或有線鏈路和無線鏈路的組合來訪問。在一些示例中，校正值或偏移值可以基于傳感器的溫度而改變。在一些示例中，傳感器的溫度可以基本上類似于主機(jī)設(shè)備500的溫度。

器件熱元件528設(shè)置在主機(jī)設(shè)備500中。在一些示例中，器件熱元件528可以設(shè)置在mpu508中。在一些示例中，器件熱元件528可以設(shè)置在mpu508的外部。器件熱元件528可以類似于先前描述的熱元件112。器件熱元件528可以聯(lián)接到mpu總線516。校準(zhǔn)邏輯526可以經(jīng)配置選擇性地激活器件熱元件528以選擇性地改變傳感器512和外部傳感器518的溫度。溫度傳感器(未示出)可以測(cè)量傳感器512和外部傳感器518的溫度。在一個(gè)示例中，測(cè)量的溫度可以被傳達(dá)到校準(zhǔn)邏輯526，使得校準(zhǔn)邏輯526可以基于測(cè)量的溫度來選擇性地激勵(lì)或去激勵(lì)器件熱元件528，以達(dá)到期望的溫度。

系統(tǒng)監(jiān)視器522可以經(jīng)配置從任何可用的來源(包括處理器510、傳感器512、外部傳感器518和/或應(yīng)用處理器504)收集關(guān)于主機(jī)設(shè)備500的狀況的信息。至少部分地基于該信息，校準(zhǔn)邏輯可以然后啟動(dòng)校準(zhǔn)操作。在一方面，關(guān)于主機(jī)設(shè)備500的狀況的信息可以涉及主機(jī)設(shè)備500的物理狀態(tài)。例如，系統(tǒng)監(jiān)視器522可以收集反映主機(jī)設(shè)備500當(dāng)前正在經(jīng)歷的運(yùn)動(dòng)的信息。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，某些運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有助于校準(zhǔn)操作。尤其，可以在靜止?fàn)顟B(tài)下有利地執(zhí)行涉及陀螺儀的校準(zhǔn)。類似地，加速度計(jì)或陀螺儀的校準(zhǔn)可以受益于當(dāng)主機(jī)設(shè)備500經(jīng)歷相對(duì)較小量的線性加速時(shí)被執(zhí)行。因此，系統(tǒng)監(jiān)視器522可以收集指示主機(jī)設(shè)備500的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的信息，并且校準(zhǔn)邏輯526可以響應(yīng)于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而啟動(dòng)校準(zhǔn)操作。如前所述，在啟動(dòng)傳感器的校準(zhǔn)操作之前，校準(zhǔn)邏輯526可以選擇性地激勵(lì)器件熱元件528直到達(dá)到期望的溫度。

現(xiàn)在，參考圖6，示出一個(gè)示例性曲線圖600，其中x軸描繪溫度并且y軸描繪用于傳感器的偏移值。在該示例中，用于傳感器的多個(gè)偏移值測(cè)量可以在各種溫度下執(zhí)行。例如，可以構(gòu)造線602以表示在各種溫度下的偏移值。作為一個(gè)示例，在溫度t1處，對(duì)應(yīng)的偏移值可以是os1。類似地，在溫度t2處，對(duì)應(yīng)的偏移值可以是os2。類似地，在溫度t3處，偏移值可以是os3。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，在該示例中，在溫度t3處的偏移值os3是最低的偏移值。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，傳感器在各種溫度處的偏移值可以選擇性地測(cè)量并存儲(chǔ)在主機(jī)設(shè)備500中。在一個(gè)示例中，在傳感器的正常操作期間，基于測(cè)量的溫度，對(duì)應(yīng)的偏移值可以被添加到測(cè)量的傳感器值。在另一示例中，例如通過選擇性地激勵(lì)器件熱元件，并且通過傳感器將對(duì)應(yīng)于該優(yōu)選溫度的偏移添加到測(cè)量的值，傳感器的溫度可以在正常操作期間維持在一個(gè)優(yōu)選的溫度。在一個(gè)示例中，一個(gè)優(yōu)選溫度可以是主機(jī)設(shè)備通常例如基于主機(jī)設(shè)備操作的環(huán)境所承受的環(huán)境溫度。

現(xiàn)在參考圖7，公開了一個(gè)示例性第一mems器件700。第一mems器件700可以類似于如前所述的mems器件102。第一mems器件700包括處理層702、器件層108和ic層110。在器件層108上形成一個(gè)或更多個(gè)傳感器。融合結(jié)合層(fusionbondlayer)714將處理層702結(jié)合到器件層108，以形成由處理層702的下側(cè)717和器件層108的上側(cè)718所限定的上腔體716。

圖7還示出溝槽圖案720-1和720-2以及致動(dòng)器722。致動(dòng)器722是可移動(dòng)的并且附接到至少一個(gè)彈性元件(spring)(未示出)。通過在器件層108上形成多個(gè)溝槽圖案，例如使用干反應(yīng)離子蝕刻(drie)工藝來創(chuàng)建彈性元件。傳感器724形成在致動(dòng)器722之上。

器件層108包括支架(standoff)732。支架732圍繞形成在器件層108上的一個(gè)或更多個(gè)傳感器。密封環(huán)734設(shè)置在支架732和ic層110的頂表面736之間，以便密封第一mems器件700的傳感器724。

在一些示例中，ic層110可以是cmos襯底。一個(gè)或更多個(gè)電子電路(未示出)可以設(shè)置在ic層110之上。第一端子710和第二端子712可以經(jīng)配置電耦合到設(shè)置在ic層110之上的電子電路。熱傳感器740可以設(shè)置在ic層110之上。

現(xiàn)在，參考圖8，將描述一個(gè)示例性流程圖800。在方框s802中，提供mems器件。例如，提供mems器件102。mems器件102可以參考圖1至圖3來描述。在一些示例中，mems器件102可以類似于參考圖7所述的第一mems器件。

在方框s804中，熱元件鄰近mems器件設(shè)置。熱元件經(jīng)配置選擇性地改變mems器件的溫度。例如，參考圖1至圖3所述的熱元件112可以鄰近mems器件設(shè)置。進(jìn)一步地，如參考圖5所述，熱元件可以選擇性地被激勵(lì)以改變mems器件的溫度。

在方框s806中，熱元件被激勵(lì)以改變mems器件的溫度。例如，如參考圖5所述，可以選擇性地激勵(lì)熱元件以改變mems器件的溫度。

在方框s808中，基于溫度來確定用于傳感器測(cè)量的校正值。例如，如參考圖5所述，確定用于傳感器測(cè)量的校正值。

在方框s810中，基于mems器件的溫度將校正值應(yīng)用到傳感器測(cè)量。例如，如參考圖5和圖6所述，基于mems器件的溫度將校正值應(yīng)用到傳感器測(cè)量。在一些示例中，在主機(jī)設(shè)備的正常操作期間將校正值應(yīng)用到傳感器測(cè)量。

雖然上面參考當(dāng)前被認(rèn)為是其優(yōu)選實(shí)施例的內(nèi)容描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于以上描述。相反，本發(fā)明旨在覆蓋所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效布置。