一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法及装置

摘要

本申请公开了一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法及装置，用以解决现有的MEMS加速度传感器芯片在加工完成后，不能初步判断MEMS加速度传感器芯片是否正常的技术问题。方法包括：将可变直流电压以及将预设频率的交流电压加在MEMS加速度传感器芯片的第一极板与第二极板，以获得第一极板与第二极板之间的基础电容值和加压电容值；基于获得的基础电容值和加压电容值，确定转折电压、电容变化值以及C‑V特性曲线；根据第一极板与第二极板的基础电容值、转折电压、电容变化值以及C‑V特性曲线，判断MEMS加速度传感器芯片是否正常。本申请通过上述方法实现了对加工完成后MEMS加速度传感器芯片的检测，极大的节约了成本。

权利要求

1.一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法，其特征在于，所述方法包括：将可变直流电压加在MEMS加速度传感器芯片的第一极板与第二极板，以使所述第二极板朝着所述第一极板的方向移动；其中，所述第一极板是固定极板，所述第二极板是可动极板；

将预设频率的交流电压加在所述第一极板与所述第二极板，以获得所述第一极板与所述第二极板之间的基础电容值和加压电容值；其中，所述基础电容值为所述直流电压的电压值为零时，所述第一极板与所述第二极板之间的电容值，所述加压电容值为所述直流电压的电压值不为零时，所述第一极板与所述第二极板之间的电容值；

基于获得的所述第一极板与所述第二极板之间的基础电容值和加压电容值，确定所述MEMS加速度传感器芯片第一极板与第二极板之间的电压‑电容特性曲线、转折电压以及电容变化值，具体包括：

根据电压值与电容值对应的关系，绘制所述第一极板与所述第二极板之间的电压‑电容特性曲线；

基于所述第一极板与所述第二极板之间的基础电容与加压电容的差值，确定所述电容变化值；

基于所述电压‑电容特性曲线，确定极板间电容急速变化时对应的电压值为转折电压；

根据所述第一极板与所述第二极板之间的基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑电容特性曲线，判断所述MEMS加速度传感器芯片是否正常；其中，所述根据所述第一极板与所述第二极板之间的基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑电容特性曲线，判断所述MEMS加速度传感器芯片是否正常，具体包括：将当前所述MEMS加速度传感器芯片第一极板与第二极板之间的基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑电容特性曲线，与MEMS加速度传感器芯片第一极板与第二极板之间对应的基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑电容特性曲线的理论设计值，进行对比；

在当前所述基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑电容特性曲线中的任意一项或多项，与对应的基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑电容特性曲线的理论设计值的差值大于预设阈值的情况下，确定所述MEMS加速度传感器芯片不正常。

2.根据权利要求1所述的一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定MEMS加速度传感器芯片第二极板与第三极板之间的基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑电容特性曲线；其中，所述第三极板为固定极板，且所述第三极板的第一表面与所述第二极板的第二表面相对设置；

将所述MEMS加速度传感器芯片第二极板与第三极板之间的基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑电容特性曲线与MEMS加速度传感器芯片第二极板与第三极板之间对应的基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑电容特性曲线的理论设计值进行对比，判断所述MEMS加速度传感器芯片是否正常。

3.根据权利要求1所述的一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法，其特征在于，所述将可变直流电压加在MEMS加速度传感器芯片的第一极板与第二极板，以使所述第二极板朝着所述第一极板的方向移动，具体包括：将可变直流电压加在MEMS加速度传感器芯片的第一极板与第二极板；

基于预设的步进电压值，调整所述直流电压值，以使所述第二极板朝着所述第一极板的方向移动；

其中，所述第二极板的移动距离由当前直流电压值决定。

4.根据权利要求3所述的一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法，其特征在于，所述基于预设的步进电压值，调整所述直流电压的输出电压值，以使所述第二极板朝着所述第一极板的方向移动，具体包括：

基于预设的步进电压值调整直流电压值，以使所述第一极板与所述第二极板之间获得不同的直流电压值，以基于所述不同的直流电压值在所述第一极板与所述第二极板之间产生不同大小的静电力，用以克服基于第二极板移动引起弹性梁形变，所产生的弹性力；其中，所述弹性梁为连接在MEMS加速度传感器芯片第二极板上的组件。

5.根据权利要求1所述的一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法，其特征在于，所述将预设频率的交流电压加在所述第一极板与所述第二极板，以获得所述第一极板与所述的第二极板之间的基础电容值和加压电容值，具体包括：将预设频率的交流电压加在所述MEMS加速度传感器芯片的第一极板与第二极板，以使所述第一极板与所述第二极板之间产生电流；

基于所产生的电流信息，计算所述第一极板与所述第二极板之间的基础电容值和加压电容值；其中，所述电流信息包括电流的幅值及相位。

6.根据权利要求1所述的一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法，其特征在于，所述转折电压为公式 结果等于零的情况，V所对应的电压值；

其中，ε为所述第一极板与所述第二极板间介质的介电常数，A为所述第一极板与所述第二极板的极板面积，V为加在所述第一极板与所述第二极板之间的直流电压值，d为所述第一极板与所述第二极板的极板间距，所述MEMS加速度传感器由质量块、弹性梁与固定框架组成，k为所述弹性梁的弹性系数。

7.根据权利要求1所述的一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法，其特征在于，在直流电压值不为零时，所述交流电压峰值绝对值的预设倍数小于所述直流电压值的绝对值。

8.根据权利要求1所述的一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法，其特征在于，在将可变直流电压加在MEMS加速度传感器芯片的第一极板与第二极板，以使所述第二极板朝着所述第一极板的方向移动之前，所述方法还包括：在所述MEMS加速度传感器芯片的第一极板的第一表面的边缘设置第一限位凸点，以及在第三极板的第一表面的边缘设置第二限位凸点，用以避免在所述直流电压提供的电压值下使得所述第二极板移动过程中与所述第一极板或者所述第三极板接触；其中，所述第三极板为固定极板，且所述第三极板的第一表面与所述第二极板的第二表面相对设置，所述第一极板的第一表面与所述第二极板的第一表面相对设置。

9.一种MEMS加速度传感器芯片的检测装置，其特征在于，所述装置包括：电压输出模块，用于将可变直流电压加在MEMS加速度传感器芯片的第一极板与第二极板，以使所述第二极板朝着所述第一极板的方向移动；其中，所述第一极板是固定极板，所述第二极板是可动极板；

所述电压输出模块，还用于将预设频率的交流电压加在所述第一极板与所述第二极板，以获得所述第一极板与所述第二极板之间的基础电容值和加压电容值；其中，所述基础电容值为所述直流电压的电压值为零时，所述第一极板与所述第二极板之间的电容值，所述加压电容值为所述直流电压的电压值不为零时，所述第一极板与所述第二极板之间的电容值；

确定模块，用于基于获得的所述第一极板与所述第二极板之间的基础电容值和加压电容值，确定所述MEMS加速度传感器芯片第一极板与第二极板之间的电压‑电容特性曲线、转折电压以及电容变化值；具体用于：

根据电压值与电容值对应的关系，绘制所述第一极板与所述第二极板之间的电压‑电容特性曲线；

基于所述第一极板与所述第二极板之间的基础电容与加压电容的差值，确定所述电容变化值；

基于所述电压‑电容特性曲线，确定极板间电容急速变化时对应的电压值为转折电压；

判断模块用于，根据所述第一极板与所述第二极板的基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑电容特性曲线，判断所述MEMS加速度传感器芯片是否正常；其中，所述根据所述第一极板与所述第二极板的基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑电容特性曲线，判断所述MEMS加速度传感器芯片是否正常，具体包括：将当前所述MEMS加速度传感器芯片第一极板与第二极板之间的基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑电容特性曲线，与MEMS加速度传感器芯片第一极板与第二极板之间对应的基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑电容特性曲线的理论设计值，进行对比；

在当前所述基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑电容特性曲线中的任意一项或多项，与对应的基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑电容特性曲线的理论设计值的差值大于预设阈值的情况下，确定所述MEMS加速度传感器芯片不正常。

说明书

一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法及装置

技术领域

[0001] 本申请涉及传感器性能分析技术领域，尤其涉及一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法及装置。

背景技术

[0002] 微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)利用微纳米加工技术，在硅片上实现微型机械结构，大幅缩减了器件体积、降低了能耗并提高了可靠性。由于采用
硅微加工技术和半导体集成电路工艺，易于实现批量生产，成本低。MEMS因其微型化、可集
成、成本低、功耗低等优点广泛应用在消费电子、汽车电子、生物医疗等领域，MEMS加速度传
感器便是其中一种。

[0003] MEMS加速度传感器芯片在设计、加工完成后，需要对其性能进行测试分析，以确定其是否满足设计要求、能否正常工作。由于MEMS芯片封装成本往往占整个MEMS加速度传感
器元件成本的70～80％。因此，在MEMS加速度传感器芯片加工完成后对MEMS加速度传感器
芯片性能进行初步测试，排除不能正常工作的芯片，筛选出性能良好的MEMS加速度传感器
芯片进行封装，成为目前亟待解决的问题。

发明内容

[0004] 本申请实施例提供了一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法及装置，用以解决现有的MEMS加速度传感器芯片在加工完成后，不能初步排除非正常工作的MEMS加速度传感器
芯片而导致成本高的技术问题。

[0005] 一方面，本申请实施例提供了一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法，其特征在于，方法包括：将可变直流电压加在MEMS加速度传感器芯片的第一极板与第二极板，以使第
二极板朝着第一极板的方向移动；其中，第一极板是固定极板，第二极板是可动极板；将预
设频率的交流电压加在第一极板与第二极板，以获得第一极板与第二极板之间的基础电容
值和加压电容值；其中，基础电容值为直流电压的电压值为零时，第一极板与第二极板之间
的电容值，加压电容值为直流电压的电压值不为零时，第一极板与第二极板之间的电容值；
基于获得的第一极板与第二极板之间的基础电容值和加压电容值，确定MEMS加速度传感器
芯片第一极板与第二极板之间的电压‑电容特性曲线、转折电压以及电容变化值；根据第一
极板与第二极板之间的基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑电容特性曲线，判断
MEMS加速度传感器芯片是否正常。

[0006] 本申请实施例提供的一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法，通过测量不同直流电压值下两极板间的电容值得到MEMS加速度传感器芯片的基础电容值、转折电压、电容变
化值。通过得到的基础电容值、转折电压、电容变化值分析MEMS加速度传感器在加工过程中
是否存在问题，以及确定存在哪些操作或工艺方面的问题，以便后续改进。

[0007] 在本申请的一种实现方式中，方法还包括：确定MEMS加速度传感器芯片第二极板与第三极板之间的基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑电容特性曲线；将MEMS加
速度传感器芯片第二极板与第三极板之间的基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑
电容特性曲线与MEMS加速度传感器芯片第二极板与第三极板之间对应的基础电容值、转折
电压、电容变化值以及电压‑电容特性曲线的理论设计值进行对比，判断MEMS加速度传感器
芯片是否正常。

[0008] 在本申请的一种实现方式中，将可变直流电压加在MEMS加速度传感器芯片的第一极板与第二极板，以使第二极板朝着第一极板的方向移动，具体包括：将可变直流电压加在
MEMS加速度传感器芯片的第一极板与第二极板；基于预设的步进电压值，调整直流电压值，
以使第二极板朝着第一极板的方向移动；其中，第二极板的移动距离由当前直流电压值决
定。

[0009] 在本申请的一种实现方式中，基于预设的步进电压值，调整直流电压的输出电压值，以使第二极板朝着第一极板的方向移动，具体包括：基于预设的步进电压值调整直流电
压值，以使第一极板与第二极板之间获得不同的直流电压值，以基于不同的直流电压值在
第一极板与第二极板之间产生不同大小的静电力，用以克服基于第二极板移动引起弹性梁
形变，所产生的弹性力；其中，弹性梁为连接在MEMS加速度传感器芯片第二极板上的组件。

[0010] 在本申请的一种实现方式中，将预设频率的交流电压加在第一极板与第二极板，以获得第一极板与的第二极板之间的基础电容值和加压电容值，具体包括：将预设频率的
交流电压加在MEMS加速度传感器芯片的第一极板与第二极板，以使第一极板与第二极板之
间产生电流；基于所产生的电流信息，计算第一极板与第二极板之间的基础电容值和加压
电容值；其中，电流信息包括电流的幅值及相位。

[0011] 在本申请的一种实现方式中，转折电压为公式 结果等于零的情况，V所对应的电压值；其中，ε为第一极板与第二极板间介质的介电常数，A为第一极板与第二极板的
极板面积，V为加在第一极板与第二极板之间的直流电压值，d为第一极板与第二极板的极
板间距，k为弹性梁的弹性系数。

[0012] 在本申请的一种实现方式中，根据第一极板与第二极板的基础电容值、转折电压以及电容变化值，判断MEMS加速度传感器芯片是否正常，具体包括：将当前MEMS加速度传感
器芯片第一极板与第二极板之间的基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑电容特性
曲线，与MEMS加速度传感器芯片第一极板与第二极板之间对应的基础电容值、转折电压、电
容变化值以及电压‑电容特性曲线的理论设计值，进行对比；在当前基础电容值、转折电压、
电容变化值以及电压‑电容特性曲线中的任意一项或多项，与对应的基础电容值、转折电
压、电容变化值以及电压‑电容特性曲线的理论设计值的差值大于预设阈值的情况下，确定
MEMS加速度传感器芯片不正常。

[0013] 在本申请的一种实现方式中，在直流电压值不为零时，交流电压峰值绝对值的预设倍数小于直流电压值的绝对值。

[0014] 在本申请的一种实现方式中，在将可变直流电压加在MEMS加速度传感器芯片的第一极板与第二极板，以使第二极板朝着第一极板的方向移动之前，方法还包括：在MEMS加速
度传感器芯片的第一极板的第一表面的边缘设置第一限位凸点，以及在第三极板的第一表
面的边缘设置第二限位凸点，用以避免在直流电压作用下使得第二极板移动过程中与第一
极板或者第三极板接触。

[0015] 另一方面，本申请实施例还提供了一种MEMS加速度传感器芯片的检测装置，其特征在于，装置包括：电压输出模块，用于将可变直流电压加在MEMS加速度传感器芯片的第一
极板与第二极板，以使第二极板朝着第一极板的方向移动；其中，第一极板是固定极板，第
二极板是可动极板；电压输出模块，还用于将预设频率的交流电压加在第一极板与第二极
板，以获得第一极板与第二极板之间的基础电容值和加压电容值；其中，基础电容值为直流
电压的电压值为零时，第一极板与第二极板之间的电容值，加压电容值为直流电压的电压
值不为零时，第一极板与第二极板之间的电容值；确定模块，用于基于获得的第一极板与第
二极板之间的基础电容值和加压电容值，确定MEMS加速度传感器芯片第一极板与第二极板
之间的电压‑电容特性曲线、转折电压以及电容变化值；判断模块用于，根据第一极板与第
二极板的基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑电容特性曲线，判断MEMS加速度传
感器芯片是否正常。

附图说明

[0016] 此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

[0017] 图1为本申请实施例提供的一种MEMS加速度传感器芯片简易结构示意图；

[0018] 图2为本申请实施例提供的一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法流程图；

[0019] 图3为本申请实施例提供的一种MEMS加速度传感器芯片在直流电压下的位移方向示意图；

[0020] 图4为本申请实施例提供的一种MEMS加速度传感器芯片的物理模型示意图；

[0021] 图5为本申请实施例提供的一种MEMS加速度传感器芯片的电容与电压特性曲线示意图；

[0022] 图6为本申请实施例提供的一种MEMS加速度传感器芯片的限位凸点位置结构示意图；

[0023] 图7为本申请实施例提供的一种MEMS加速度传感器芯片的检测装置结构示意图。

具体实施方式

[0024] 为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一
部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做
出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0025] 图1为本申请实施例提供的一种MEMS加速度传感器芯片简易结构示意图，MEMS加速度传感器芯片由第一极板、第二极板、第三极板三个极板构成。其中，第一极板与第三极
板是固定极板，在外力作用下不会产生运动。第二极板位于第一极板与第三极板的中间位
置，第二极板是可动的，在本申请实施例中也称第二极板为可动极板。第二极板的第一表面
与第一极板的第一表面形成了一个上下极板面积相等的平板电容器，第二极板的第二表面
与第三极板的第一表面同样形成了一个上下极板面积相等的平板电容器。其中，第二极板
的第一表面与第一极板的第一表面相对设置，以使所述第二极板与第一极板形成第一电
容；第二极板的第二表面与第三极板的第一表面相对设置，以使所述第二极板与第三极板
形成第二电容。

[0026] 本申请实施例提供的一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法及装置，通过测量不同电压下两极板间的电容值得到MEMS加速度传感器芯片的基础电容值、转折电压、电容变
化值。如果实测值与相应的理论设计值的误差在合理范围内，则该MEMS加速度传感器芯片
符合设计要求。否则，可以根据其基础电容值、转折电压、电容变化值以及电压‑电容特性曲
线分析MEMS加速度传感器加工过程中在操作或工艺方面存在哪些问题，以便后续改进。

[0027] 下面继续详细的说明。

[0028] 图2为本申请实施例提供的一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法流程图。

[0029] 如图2所示，本申请实施例提供的一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法具体包括以下步骤：

[0030] 步骤101、将可变直流电压的正极和负极分别加在MEMS加速度传感器芯片的第一极板与第二极板，以使第二极板朝着第一极板的方向移动。其中，可变直流电压是电压值可
调节的直流电压，即具有不同电压值的直流电压。

[0031] 由于MEMS加速度传感器芯片第二极板的第一表面与第一极板的第一表面(即第一极板与第二极板相对的两个表面)形成了一个面积相等的平板电容器。因此，由公式
得知，第二极板的第一表面与第一极板的第一表面形成的平板电容器的电容值；其
中，C为第一极板与第二极板间的电容量，ε为第一极板与第二极板间的介电常数，A为第一
极板与第二极板的极板面积，d为第一极板与第二极板的极板间距。

[0032] 为获得MEMS加速度传感器芯片的基础电容值、转折电压、电容变化值，首先需要将可变直流电压加在MEMS加速度传感器芯片的第一极板与第二极板。

[0033] 需要说明的是，在将直流电压加在MEMS加速度传感器芯片的第一极板与第二极板时，可以将直流电压的正极接在MEMS加速度传感器芯片的第一极板，将直流电压的负极接
在MEMS加速度传感器芯片的第二极板；也可以将直流电压的负极接在MEMS加速度传感器芯
片的第一极板，将直流电压的正极接在MEMS加速度传感器芯片的第二极板。

[0034] 在将可变直流电压加在MEMS加速度传感器芯片的第一极板与第二极板之后，基于预设的步进电压值，调整直流电压值，以使第二极板朝着第一极板的方向移动。

[0035] 具体地，基于预设的步进电压值，调整直流电压的输出电压。其中，预设的步进电压值为每次调整直流电压值时，对直流电压的输出改变值。例如，预设的步进电压值为1V，
在每次调整直流电压值时，均使直流电压值增加1V或者减小1V。在MEMS加速度传感器芯片
的第一极板与第二极板获得电压后(即加在MEMS加速度传感器芯片的第一极板与第二极板
上的电压不为零后)，第一极板和第二极板得到充电。

[0036] 需要说明的是，如果直流电压的正极接在MEMS加速度传感器芯片的第一极板，直流电压的负极接在MEMS加速度传感器芯片的第二极板，则第一极板的第一表面充满正电
荷，第二极板的第一表面充满负电荷；如果直流电压的负极接在MEMS加速度传感器芯片的
第一极板，直流电压的正极接在MEMS加速度传感器芯片的第二极板，则第一极板的第一表
面充满负电荷，第二极板的第一表面充满正电荷。

[0037] 由于第一极板是固定极板，第二极板是移动极板，因此，不论是第一极板的第一表面充满正电荷，第二极板的第一表面充满负电荷，还是第一极板的第一表面充满负电荷，第
二极板的第一表面充满正电荷，第二极板均会由于极板间产生的相互吸引的静电力，从而
使第二极板有朝着第一极板方向运动的趋势。

[0038] 图3为本申请实施例提供的一种MEMS加速度传感器芯片在直流电压下的位移方向示意图。

[0039] 如图3所示，在第一极板与第二极板间加上电压值大小为V的电压后，第二极板朝向第一极板移动。另外，由于第一极板与第三极板均为固定极板，假设在第一极板与第二极
板所加的电压值为零的情况下，第一极板与第二极板以及第二极板与第三极板之间的距离
均为d0，在第二极板朝向第一极板移动x的情况下，第一极板与第二极板的极板间距为d0‑x，
第二极板与第三极板的极板间距为d0+x。

[0040] 图4为本申请实施例提供的一种MEMS加速度传感器芯片的物理模型示意图。MEMS加速度传感器由质量块、弹性梁和固定框架组成。固定框架的上表面等效为第一极板或者
第三极板，质量块等效为第二极板，固定框架的下表面等效为第三极板或者第一极板。质量
块通过弹性梁连接到框架中。当质量块发生运动时，会使连接到质量块的弹性梁产生形变，
由此产生弹性力，可以等效为一个弹簧结构。

[0041] 第一极板与第二极板之间产生的静电力，会使第二极板克服弹性梁应变产生的弹性力，并使第二极板最终停在弹性力与极板间静电力相等的位置。

[0042] 其中，第一极板与第二极板之间的静电力为 弹性梁发生形变产生的弹力为F＝kx。其中，d0为第一极板与第二极板之间所加电压的电压值为零时，第一极板
与第二极板距离；x为第二极板朝着第一极板运动的距离；V为加在第一极板与第二极板之
间的直流电压值；k为弹性梁的弹性系数。

[0043] 在本申请的一个实施例中，还可以通过上述步骤101提供的方法将可变直流电压加在MEMS加速度传感器芯片的第二极板与第三极板，以使第二极板朝着第三极板的方向移
动。

[0044] 步骤102、将预设频率的交流电压的正极和负极分别加在第一极板与第二极板，以获得第一极板与第二极板之间的基础电容值和加压电容值。

[0045] 在将直流电压加在MEMS加速度传感器芯片的第一极板与第二极板后，本申请实施例还将预设频率的交流电压加在第一极板与第二极板。通过预设频率的交流电压，测量
MEMS加速度传感器芯片第一极板与第二极板在不同直流电压值下的电容值。

[0046] 具体地，在直流电压的电压值为零时，将预设频率的交流电压的两输出端分别加在MEMS加速度传感器芯片的第一极板与第二极板，以使第一极板与第二极板之间产生电
流，基于所产生的电流信息，计算第一极板与第二极板之间的基础电容值；其中，所述电流
信息包括电流的幅值及相位。

[0047] 在本申请的一个实施例中，电容值的具体计算原理如下：

[0048] 第一极板与第二极板之间的阻抗 其中，Z的模值和辐角分别为： 即R＝|Z|cosθZ,＝
|Z|cosθZ。

[0049] 在本申请的一个实施例中，基于预设的步进电压值，在每次改变直流电压值，并在第二极板稳定后，均通过预设频率的交流电压，测量一次MEMS加速度传感器芯片第一极板
与第二极板在不同直流电压值下的加压电容值。需要说明的是，由于每次改变第一极板和
第二极板间的直流电压值后，第二极板在静电力和弹性力作用下会产生一定距离的运动，
从而引起第一极板与第二极板之间的距离发生变化，由公式 可知，第一极板与第二
极板之间的电容随第一极板与第二极板之间的距离发生变化，因此，第一极板与第二极板
在不同直流电压值下的加压电容值也会随之变化。

[0050] 还需要说明的是，在直流电压值不为零时，交流电压峰值绝对值的预设倍数小于直流电压值的绝对值；其中，预设倍数至少应该大于一百，即直流电压的电压值应该大于交
流电压峰值两个数量级以上，从而避免交流电压过高而使第二极板的位置产生移动，而影
响电容值测量结果的准确性。

[0051] 在本申请的一个实施例中，还可以通过上述步骤102提供的方法将预设频率的交流电压的正极和负极分别加在第二极板与第三极板，以获得第二极板与第三极板之间的基
础电容值和加压电容值。

[0052] 步骤103、基于获得的第一极板与第二极板之间的基础电容值和加压电容值，确定MEMS加速度传感器芯片第一极板与第二极板之间的转折电压及与电容变化值。

[0053] 在获得第一极板与第二极板之间的基础电容值和加压电容值之后，通过电压值与电容值的对应关系，绘制MEMS加速度传感器芯片第一极板与第二极板所对应的电压‑电容
特性曲线(C‑V特性曲线)。

[0054] 图5为本申请实施例提供的一种MEMS加速度传感器芯片的电容与电压特性曲线示意图。

[0055] 如图5所示，直流电压值为0时，所对应的电容值为第一极板与第二极板之间的基础电容值。基于预设的步进电压值，调整后直流电压值所对应的电容值为第一极板与第二
极板之间的加压电容值。需要说明的是，图5中电压所对应的正负半轴为直流电压的正极接
在第一极板，负极接在第二极板，以及直流电压的负极接在第一极板，正极接在第二极板的
两种情况。在本申请的一个实施例中，转折电压为极板间电容开始急速变化时，所对应的电
压值，转折电压的具体计算原理如下：

[0056] 第二极板所受的合力 因此

[0057] 当 时， 此时若第二极板位置发生轻微扰动，如产生δd的微小位移时，在第二极板上所产生的合力和位移是反方向的。因此，可以把第二极板重新拉回到
平衡位置。而当 时， 此时若第二极板位置发生轻微扰动，如产生δd的微
小位移时。在第二极板上所产生的合力和位移是同方向的，因此会进一步将第二极板拉离
平衡位置，从而使极板间距急速变化，对应极板间电容也急速变化。

[0058] 因此， 所对的电压即为转折电压，当 时，有 可以得出此时的 因此有转折电压为

[0059] 在本申请的一个实施例中，为避免第二极板在急速变化向第一极板运动的过程中，与第一极板发生撞击，从而损坏第二极板。因此，本申请实施例在MEMS加速度传感器芯
片的第一极板的第一表面的边缘设置了第一限位凸点，以及在第三极板的第一表面的边缘
设置了第二限位凸点。在第二极板运动碰到限位凸点的情况下，由于限位凸点的限制，第二
极板将无法继续向第一极板的方向运动。此时，如果继续基于步进电压值调整第一极板与
第二极板间的直流电压值，由于第二极板位置不变，因此，第一极板与第二极板间电容值不
发生变化。此时，第一极板与第二极板之间的基础电容值与加压电容值的差值称为电容变
化值。

[0060] 图6为本申请实施例提供的一种MEMS加速度传感器芯片的限位凸点位置结构示意图。

[0061] 如图6所示，限位凸点501设置于第一极板的第一表面以及第三极板第一表面，限位凸点的大小及形状可根据实际检测需求进行调整，本申请在此不做限定。

[0062] 在本申请的一个实施例中，还可以通过上述步骤103提供的方法基于获得的第二极板与第三极板之间的基础电容值和加压电容值，确定MEMS加速度传感器芯片第二极板与
第三极板之间的转折电压及与电容变化值。方法与确定MEMS加速度传感器芯片第一极板与
第二极板之间的转折电压及电容变化值相同，在此不再赘述。

[0063] 步骤104、根据第一极板与第二极板的基础电容值、转折电压以及电容变化值，判断MEMS加速度传感器芯片是否正常。

[0064] 在根据MEMS加速度传感器芯片的C‑V特性曲线，得到MEMS加速度传感器芯片的转折电压和电容变化值之后，判断当前MEMS加速度传感器芯片的基础电容值、转折电压、电容
变化值以及C‑V特性曲线，与对应的对应的基础电容值、转折电压、电容变化值以及C‑V特性
曲线的理论设计值的差值是否大于预设阈值。

[0065] 在当前基础电容值与对应的基础电容值的理论设计值之间的差值大于预设阈值的情况下，确定在加工当前MEMS加速度传感器芯片的过程中存在问题，从而导致MEMS加速
度传感器芯片的结构参数与理论设计值存在差别。

[0066] 在当前转折电压与对应的转折电压的理论设计值之间的差值大于预设阈值的情况下，同样确定在加工当前MEMS加速度传感器芯片的过程中存在问题，从而导致了MEMS加
速度传感器芯片的结构参数与理论设计值存在差别。

[0067] 在当前电容变化值与对应的电容变化值的理论设计值之间的差值大于预设阈值的情况下，确定当前MEMS加速度传感器芯片的第二极板不能正常的按照不同的电压值移动
到相应的位置；此种情况下，说明弹性梁的加工过程可能存在问题，使第二极板无法正常运
动。

[0068] 在当前C‑V特性曲线各直流电压值对应的加压电容值与对应的C‑V特性曲线的理论设计值中各直流电压值对应的加压电容值之间的差值大于预设阈值的情况下，以及在当
前C‑V特性曲线的整体形状与对应的C‑V特性曲线的理论设计值的整体形状之间存在超出
合理范围的误差的情况下，确定在加工当前MEMS加速度传感器芯片的过程中存在问题。

[0069] 在本申请的一个实施例中，还可以通过上述步骤104提供的方法根据第二极板与第三极板的基础电容值、转折电压以及电容变化值，判断MEMS加速度传感器芯片是否正常。
具体方法与通过第一极板与第二极板的基础电容值、转折电压、电容变化值方法相同，在此
不再赘述。

[0070] 需要说明的是，只有第一极板与第二极板之间的基础电容值、转折电压、电容变化值以及C‑V特性曲线和第二极板与第三极板之间的基础电容值、转折电压、电容变化值以及
C‑V特性曲线与对应的理论设计值误差均在合理范围内时，才可以判定MEMS加速度传感器
芯片正常。

[0071] 还需要说明的是，本申请提供的一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法，可以对封装前的MEMS加速度传感器芯片进行检测，也可以对封装后的MEMS加速度传感器芯片进行
检测。为避免对不能正常工作的MEMS加速度传感器芯片进行封装使成本提升，建议在MEMS
加速度传感器芯片封装前对其进行检测。

[0072] 通过本申请实施例提供的一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法，解决了由于MEMS加速度传感器芯片可批量化生产，MEMS加速度传感器芯片封装成本又往往占整个MEMS
加速度传感器芯片生产的70～80％，因此对不能正常工作的MEMS加速度传感器芯片进行封
装使成本提升的问题。本申请实施例提供的一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法，实现
了在封装前对MEMS加速度传感器芯片性能的初步测试，能够排除不能正常工作的芯片，筛
选出性能良好的MEMS加速度传感器芯片进行封装，极大的节约了成本。

[0073] 基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种MEMS加速度传感器芯片的检测装置，其结构示意图如图7所示。

[0074] 图7为本申请实施例提供的一种MEMS加速度传感器芯片的检测装置结构示意图。如图7所示，本申请实施例提供的一种MEMS加速度传感器芯片的检测装置700包括：电压输
出模块701、确定模块702、判断模块703。

[0075] 本领域技术人员可以理解，图7显示出的MEMS加速度传感器芯片的检测装置结构并不构成对MEMS加速度传感器芯片的检测装置的限定，实际上，MEMS加速度传感器芯片的
检测装置可以包括比图7所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同部件的布
置。

[0076] 在本申请的一个实施例中，电压输出模块701，用于将可变直流电压加在MEMS加速度传感器芯片的第一极板与第二极板，以使第二极板朝着第一极板的方向移动；其中，MEMS
加速度传感器芯片是封装前的芯片，第一极板是固定极板，第二极板是移动极板；电压输出
模块701，还用于将预设频率的交流电压加在第一极板与第二极板，以获得第一极板与第二
极板之间的基础电容值和加压电容值；其中，基础电容值为直流电压的电压值为零时，第一
极板与第二极板之间的电容值，加压电容值为直流电压的电压值不为零时，第一极板与第
二极板之间的电容值；确定模块702，用于基于获得的第一极板与第二极板之间的基础电容
值和加压电容值，确定MEMS加速度传感器芯片第一极板与第二极板之间的转折电压及与电
容变化值；判断模块703，用于根据第一极板与第二极板的基础电容值、转折电压以及电容
变化值，判断MEMS加速度传感器芯片是否正常。

[0077] 本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施
例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的
部分说明即可。

[0078] 还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包
括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要
素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要
素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0079] 以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同
替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。