[发明专利]一种具有测频功能的MEMS陀螺在线激光修调系统及方法

权利要求书

1.一种具有测频功能的MEMS陀螺在线激光修调系统，用于进行MEMS陀螺芯片的圆片级激光修调，包括：

修调模块，所述修调模块包括：

可程控的工件平台，待修调MEMS陀螺芯片固定在可程控工件平台上，

输出激光脉冲光束的激光器，

光路系统，光路系统末端的激光加工头位于可程控的工件平台上方，所述光路系统使激光器和对准系统的对准光源在待修调MEMS陀螺芯片上的光点重合，

对准系统，所述对准系统包括对准光源、图像传感器、红外光源、红外图像传感器以及红外物镜，红外光源设置在激光加工头周围，其中图像传感器捕捉对准光源光束在待修调MEMS陀螺芯片上的投影图像，以便进行对准操作，其中红外图像传感器和红外物镜相对于红外光源置于待修调MEMS陀螺芯片的另一侧，用于捕捉红外图像进行对准判断；

测频模块，所述测频模块包括用于与待修调MEMS陀螺芯片的焊盘接触的探针，和用于提供激励信号和输出检测信号的锁相放大器；

控制计算机，用于控制可程控工件平台，接收和显示图像传感器和红外图像传感器的信号，以及控制锁相放大器输出激励信号和接收分析检测信号。

2.按照权利要求1所述的系统，其中所述MEMS陀螺芯片为硅玻璃三明治结构。

3.按照权利要求2所述的系统，其中所述硅玻璃三明治结构的顶层为硼硅玻璃的玻璃电极层，中间结构层为硅谐振结构层，底层为盖板层。

4.按照权利要求3所述的系统，其中所述硼硅玻璃为BF33硼硅玻璃或7740硼硅玻璃，所述盖板层的材料为硼硅玻璃或硅。

5.按照权利要求1所述的系统，其中MEMS陀螺芯片中质量块在修调位置处设有对准标记。

6.按照权利要求5所述的系统，其中所述对准标记为深度在1μm～10μm的盲槽，尺寸为10μm*10μm～200μm*400μm。

7.按照权利要求1所述的系统，其中所述光路系统设置有稳定激光器输出激光功率的功率计。

8.按照权利要求1所述的系统，其中MEMS陀螺芯片以平铺阵列形式，形成MEMS陀螺圆片。

9.按照权利要求1所述的系统，其中所述测频模块频率测试范围为50Hz～1MHz。

10.一种利用按照权利要求1所述的MEMS陀螺在线激光修调系统的MEMS陀螺在线激光修调方法，包括以下步骤：

1.对准

a)校准光路，保证激光修调的激光点与对准光源光点重合，

b)打开对准光源，使光点落在待修调MEMS陀螺芯片硅谐振结构层谐振质量块上表面的对准标记中心处，

c)打开红外光源，调整红外物镜，将红外图像聚焦在硅谐振结构层上表面，

d)打开激光器，调整焦距将修调激光逐渐下移，同时观察红外图像传感器成像，直到红外图像传感器成像出现黑点为止；

2.测频

a)使探针触及MEMS陀螺芯片中的相应焊盘上，确定导通无异常，

b)控制计算机控制锁相放大器输出激励信号到驱动电极焊盘，同时放大检测电极焊盘输出信号，分别测量MEMS陀螺芯片驱动模态频率和检测模态频率，

c)通过扫频获得MEMS陀螺芯片的频率信息，获得初始频率信息；

3.修调

a)激光器输出激光，通过激光加工头进行一个脉冲的修调，

b)进行第二轮测频，获得一组脉冲修调后的频率信息，通过计算差值预估该MEMS陀螺芯片频率与预设值的差距来设定修调脉冲数，

c)按照预设值进行修调，修调完成后，进行第三轮测频获得频率信息，确认频率达到修调目标，完成激光修调。