Способ и система для детектирования утечек в электронных устройствах

Способ и система для детектирования утечек в электронных устройствах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Предложенное изобретение относится к микроэлектромеханическим системам (МЭМС), а более конкретно к детектированию утечек в микроэлектромеханических системах (МЭМС).

Предшествующий уровень техники

Микроэлектромеханические системы (МЭМС) включают в себя микромеханические элементы, исполнительные механизмы и электронику. Микромеханические элементы могут быть созданы с использованием осаждения, травления и/или других процессов микрообработки, при осуществлении которых стравливают части подложек и/или осажденных слоев материалов, или добавляют слои для формирования электрических и электромеханических устройств. Один тип устройства на основе МЭМС называют интерферометрическим модулятором. Интерферометрический модулятор может содержать пару электропроводных пластин, причем одна из них или обе они могут быть прозрачными и/или отражающими полностью или частично и выполненными с обеспечением возможности относительного перемещения после приложения соответствующего электрического сигнала. Одна пластина может содержать стационарный слой, осажденный на подложке, другая пластина может содержать металлическую мембрану, отделенную от стационарного слоя воздушным зазором.

Такие устройства имеют широкий диапазон применения, и в данной области техники могло бы оказаться выгодным использование и/или модификация характеристик устройств этих типов таким образом, что возникнет возможность использования их конструктивных особенностей при усовершенствовании существующих изделий и создании новых изделий. При проектировании промышленно выпускаемых изделий с использованием технологии МЭМС процедуры монтажа в корпус разрабатывают с учетом требований стоимости, надежности и технологичности. Устройства на основе МЭМС определенных типов имеют неудовлетворительную работоспособность, если влага в корпус попадает. Чтобы гарантировать, что эти устройства окажутся защищенными в среде, содержащей влагу, необходимы точные и удобные способы испытания корпусов на целостность.

Краткое изложение сущности изобретения

Система, способ и устройства согласно изобретению - все эти объекты имеют несколько аспектов, которые характеризуют неотъемлемые признаки изобретения. Ниже, без ограничения объема притязаний изобретения, приведено краткое описание существенных признаков. После рассмотрения описания и, в частности, после прочтения раздела «Подробное описание некоторых вариантов осуществления», будет понятно, каким образом признаки изобретения обеспечивают преимущества по сравнению с другими известными дисплейными устройствами.

Один вариант осуществления касается способа детектирования утечки в электронном устройстве. В соответствии с этим способом электронное устройство, подлежащее тестированию, имеет внутреннее пространство. Электронное устройство, по существу, не содержит газа для контроля, поэтому устройство размещают в газовой среде, содержащей газ для контроля. После этого электронное устройство размещают в газовой среде, не являющейся контрольной, которая, по существу, не содержит газа для контроля. После этого, в соответствии с предлагаемым способом детектируют газ для контроля, когда электронное устройство находится в газовой среде, не являющейся контрольной.

Согласно другому варианту осуществления заявлен способ детектирования утечки в электронном устройстве. В соответствии с этим способом электронное устройство, подлежащее тестированию, выдерживают в наполняемой камере, содержащей газ для контроля. В это время электронное устройство, по существу, не содержит газа. Затем электронное устройство переносят в камеру контроля, по существу, не содержащую газа для контроля. После этого, в соответствии с предлагаемым способом детектируют газ для контроля, присутствующий в камере контроля, выдерживая электронное устройство в этой камере контроля.

Согласно другому варианту осуществления заявлен другой способ детектирования утечки в электронном устройстве. В соответствии с этим способом электронное устройство размещают в камере. В камеру подают газ для контроля, чтобы создать газовую среду для контроля внутри камеры. После этого газ для контроля вытесняют из камеры, и подают в эту камеру газ, не являющийся контрольным, для формирования в камере газовой среды, не являющейся контрольной. После этого, в соответствии с предлагаемым способом детектируют газ для контроля, присутствующий в газовой среде, не являющейся контрольной.

Согласно еще одному варианту осуществления заявлено электронное устройство, выполненное с возможностью контроля, по меньшей мере, одним из вышеописанных способов детектирования утечки.

Согласно дополнительному варианту заявлена система для тестирования электронного устройства на утечку. Система содержит наполняемую камеру, камеру контроля и датчик газа для контроля. Наполняемая камера соединена с источником газа для контроля для создания в ней газовой среды. Камера контроля соединена с источником газа, не являющегося контрольным, для создания в ней газовой среды, не являющейся контрольной. Камера контроля не соединена с источником газа для контроля. Датчик газа для контроля соединен с камерой контроля и обеспечивает возможность детектирования газа для контроля, присутствующего в камере контроля или вытекающего из камеры контроля.

Согласно еще одному варианту осуществления заявлена система для тестирования электронного устройства на утечку. Система содержит камеру контроля, источник газа для контроля, источник газа, не являющегося контрольным, и датчик газа для контроля. Источник газа для контроля соединен с камерой контроля и обеспечивает возможность подачи газа для контроля в камеру контроля. Источник газа, не являющегося контрольным, соединен с камерой и обеспечивает возможность подачи газа, не являющегося контрольным, в камеру контроля. Датчик газа для контроля соединен с камерой контроля и обеспечивает возможность газа для контроля, присутствующего в камере контроля или вытекающего из камеры контроля.

В еще одном дополнительном варианте заявлена система для тестирования электронного устройства на утечку. Система содержит средство для создания газовой среды для контроля, которая содержит газ для контроля. Система дополнительно содержит средство для создания газовой среды, не являющейся контрольной, которая, по существу, не содержит газа для контроля. Система дополнительно содержит средство для детектирования газа для контроля, когда тестируемое устройство находится в газовой среде, не являющейся контрольной.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 изображает общий вид части дисплея, содержащего интерферометрические модуляторы, когда перемещаемый отражающий слой первого интерферометрического модулятора находится в невозбужденном состоянии, а перемещаемый отражающий слой второго интерферометрического модулятора находится в возбужденном состоянии, согласно изобретению;

фиг.2 - блок-схему системы, содержащей электронное устройство, включающее дисплей на основе имеющей размер 3×3 матрицы интерферометрических модуляторов, согласно изобретению;

фиг.3 - диаграмму зависимости положения перемещаемого зеркала от приложенного напряжения интерферометрического модулятора согласно изобретению;

фиг.4 - группы напряжений в строках и столбцах, которые можно использовать для возбуждения дисплея на основе интерферометрических модуляторов, согласно изобретению;

фиг.5А и 5В - временную диаграмму сигналов строк и столбцов, которые можно использовать для записи кадра данных изображения в дисплей на основе имеющей размер 3×3 матрицы интерферометрических модуляторов, согласно изобретению;

фиг.6А - поперечное сечение интерферометрического модулятора согласно изобретению;

фиг.6В - поперечное сечение интерферометрического модулятора в альтернативном варианте его осуществления согласно изобретению;

фиг.6С - поперечное сечение интерферометрического модулятора в еще одном альтернативном варианте его осуществления согласно изобретению;

фиг.7 - поперечное сечение интерферометрического модулятора (вид сбоку) МЭМ-устройства в корпусе и пути проникновения воды в корпус согласно изобретению;

фиг.8 - поперечное сечение (вид сбоку) МЭМ-устройства в корпусе с утечками согласно изобретению;

фиг.9 - систему для детектирования утечки согласно изобретению;

фиг.10 - блок-схему последовательности операций способа тестирования с использованием заявленной системы согласно изобретению;

фиг.11-13 - диаграммы профилей парциального давления газа для контроля в устройстве контроля и камере контроля при испытании согласно изобретению;

фиг.14 - систему для детектирования утечки согласно второму варианту осуществления изобретения;

фиг.15 - блок-схему последовательности операций способа тестирования для второго варианта системы согласно изобретению;

фиг.16 - систему для детектирования утечки в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения;

фиг.17 - блок-схему последовательности операций способа тестирования для третьего варианта системы согласно изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Ниже подробно описаны некоторые варианты осуществления изобретения. Из нижеследующего описания ясно, что изобретение можно воплотить в любом устройстве, конфигурированном для отображения изображения, либо в движении (например, видеоизображения), либо в статике (например, фотографического изображения). Предполагается, что изобретение можно воплотить в совокупности электронных устройств или связать с совокупностью электронных устройств, например, но не в ограничительном смысле, таких как мобильные телефоны, радиоустройства, персональные цифровые секретари (ПЦС), карманные или портативные компьютеры, приемники и/или навигаторы Глобальной системы позиционирования (ГСП), съемочные камеры, плееры стандарта МР3, видеомагнитофонные камеры, игровые консоли, наручные часы, будильники, калькуляторы, телевизионные мониторы, дисплеи с плоскими экранами, мониторы компьютеров, автомобильные дисплеи (например, дисплеи счетчиков пройденного пути и т.д.), органы управления и/или дисплеи кабин пилотов, дисплей кадров съемочной камеры (например, дисплей съемочной камеры заднего обзора в транспортном средстве), электронные фотоаппараты, электронные рекламные щиты или дорожные знаки, проекционные аппараты, архитектурные сооружения, средства монтажа в корпус и средства достижения эстетических впечатлений (например, отображения изображений на ювелирном изделии). Устройства на основе микроэлектромеханических систем (МЭМС), которые по конструкции аналогичны описываемым здесь, можно также использовать в приложениях, не связанных с индикацией или отображением, например, в электронных коммутирующих устройствах.

Различные варианты осуществления изобретения касаются детектирования для обнаружения утечек в электронных устройствах, заключенных в корпуса. В процессе тестирования обеспечивают диффузию газа для контроля в электронное устройство при условии отсутствия разрушения, например, ни в вакууме, ни под высоким давлением. Затем обеспечивают диффузию газа для контроля из электронного устройства при условии отсутствия разрушения и детектируют газ для контроля снаружи электронного устройства. В альтернативном варианте можно детектировать газ для контроля внутри электронного устройства. Этим способом можно обнаружить утечку, не разрушая электронного устройства или его часть. Детектирование для обнаружения утечки можно использовать для аттестации процесса монтажа в корпус и исследования любых отказов. Кроме того, детектирование для обнаружения утечки можно использовать для управления качеством.

Вариант осуществления дисплея на основе интерферометрических модуляторов, содержащего интерферометрический элемент дисплея на основе МЭМС, изображен на фиг.1. В устройстве элементы изображения находятся либо в освещенном, либо в затемненном состоянии. В освещенном («включенном» или «открытом») состоянии, элемент дисплея отражает большую часть падающего видимого света по направлению к пользователю. Находясь в затемненном («выключенном» или «закрытом») состоянии, дисплейный элемент отражает мало падающего света по направлению к пользователю. В зависимости от варианта осуществления, светоотражательные свойства во «включенном» и «выключенном» состояниях могут меняться местами. Элементы изображения на основе МЭМС можно конфигурировать с обеспечением возможности доминирующего отражения на длинах волн выбранных цветов, что позволяет создать цветной дисплей, а не только черно-белый.

На фиг.1 представлены два последовательных элемента изображения в ряду элементов изображения визуального дисплея, при этом каждый элемент изображения включает в себя интерферометрический модулятор на основе МЭМС. В некоторых вариантах осуществления дисплей на основе интерферометрических модуляторов включает в себя матрицу строк и столбцов интерферометрических модуляторов. Каждый интерферометрический модулятор содержит пару отражающих слоев, расположенных на изменяемом и регулируемом расстоянии друг от друга, для формирования резонансной оптической полости, по меньшей мере один размер которой является изменяемым. Один из отражающих слоев может перемещаться между двумя положениями. В первом положении, являющимся невозбужденным положением, перемещаемый слой расположен на относительно большом расстоянии от фиксированного частично отражающего слоя. Во втором положении перемещаемый слой расположен ближе к частично отражающему слою и находится рядом с ним. Падающий свет, который отражается от обоих слоев, интерферирует конструктивно или деструктивно, в зависимости от положения перемещаемого отражающего слоя, вследствие чего каждый элемент изображения имеет либо полностью отражающее, либо неотражающее состояние.

Часть матрицы элементов изображения (фиг.1) содержит два соседних интерферометрических модулятора 12а и 12b. В интерферометрическом модуляторе 12а, показанном слева, перемещаемый и высокоотражающий слой 14а изображен в невозбужденном положении на заданном расстоянии от фиксированного частично отражающего слоя 16а. В интерферометрическом модуляторе 12b, показанном справа, перемещаемый сильно высокоотражающий слой 14b изображен в возбужденном положении рядом с фиксированным частично отражающим слоем 16b.

Фиксированные слои 16а, 16b являются электропроводными, частично прозрачными и частично отражающими, и могут быть изготовлены, например, путем осаждения одного или более слоев, каждый из которых содержит хром и оксид индия-олова, на прозрачную подложку 20. В этих слоях сформированы рисунки с получением параллельных полос, которые могут образовывать электроды строк в дисплейном устройстве, что подробнее описывается ниже. Перемещаемые слои 14а, 14b могут быть выполнены в виде серии параллельных полос осажденного слоя металла или осажденных слоев металла (перпендикулярных электродам 16а, 16b строк), которые осаждены поверх столбиков 18, и промежуточного удаляемого материала, осажденного между столбиками 18. Когда удаляемый материал вытравливают, деформируемые слои металла оказываются отделенными от фиксированных слоев металла ограниченным воздушным зазором 19. Для деформируемых слоев можно использовать материал с высокой электрической проводимостью и высокой отражательной способностью, например алюминий, а эти полосы могут образовывать электроды столбцов в дисплейном устройстве.

При отсутствии приложенного напряжения полость между слоями 14а, 16а сохраняется, а деформируемый слой находится в механически ненапряженном состоянии, что иллюстрируется элементом 12а изображения на фиг.1. Вместе с тем, когда к выбранным строке и столбцу приложена разность потенциалов, конденсатор, образующийся на пересечении электродов строки и столбца в соответствующем элементе изображения, становится заряженным, и электростатические силы притягивают электроды друг к другу. Если напряжение является достаточно высоким, перемещаемый слой деформируется и принудительно подводится к фиксированному слою. На фиксированном слое можно осадить диэлектрический материал (не показан), для предотвращения короткого замыкания и управления разделительным расстоянием, что иллюстрируется элементом 12b изображения, показанным справа на фиг.1. Поведение не зависит от полярности приложенной разности потенциалов. Таким образом, возбуждение строки и столбца, которое может обеспечить управление отражающими и неотражающими состояниями отражающих элементов изображения, оказывается во многом аналогичным тому, которое имеет место в технологиях производства обычных ЖКД и других дисплеев.

На фиг.2-5 представлены возможный способ и система для использования матрицы интерферометрических модуляторов для дисплея. Электронное устройство содержит процессор 21, который может быть любым одно- или многокристальным микропроцессором общего назначения, таким как ARM, Pentium^®, Pentium II^®, Pentium III^®, Pentium IV^®, Pentium^® Pro, 8051, MIPS^®, Power PC^®, ALPHA^®, или любым микропроцессором специального назначения, таким как процессор цифровых сигналов, микроконтроллер или программируемая вентильная матрица. Как принято в данной области техники, процессор 21 может быть конфигурирован с возможностью выполнения одного или более модулей программного обеспечения. В дополнение к воплощению операционной системы процессор может быть конфигурирован с возможностью выполнения одного или более приложений программного обеспечения, включая web-браузер, телефонное приложение, программу электронной почты или любое другое приложение программного обеспечения.

Процессор 21 также конфигурирован с обеспечением возможности связи с контроллером 22 матрицы, который содержит схему 24 управления строк и схему 26 управления столбцов, которые выдают сигналы в матрицу 30 элементов изображения. Поперечное сечение матрицы показано линиями 1-1 на фиг.2. Протокол возбуждения строк и/или столбцов для интерферометрических модуляторов на основе МЭМС может обладать преимуществом наличия гистерезиса у этих устройств, что показано на фиг.3. Например, может потребоваться разность потенциалов 10 вольт, чтобы заставить перемещаемый слой деформироваться с переходом из невозбужденного состояния в возбужденное состояние. Однако когда напряжение становится меньше этой величины, перемещаемый слой остается в прежнем состоянии при падении напряжения ниже 10 вольт. В другом возможном варианте осуществления (фиг.3) перемещаемый слой не разряжается до тех пор, пока напряжение не упадет ниже 2 вольт. Таким образом, существует диапазон напряжения, составляющий примерно от 3 до 7 вольт, в котором есть интервал прикладываемого напряжения, в пределах которого устройство устойчиво в любом возбужденном или невозбужденном состоянии. Этот интервал именуется далее «интервалом гистерезиса» или «интервалом устойчивости». Для матрицы дисплея, имеющей характеристики гистерезиса (фиг.3), протокол возбуждения строк и/или столбцов можно разработать так, чтобы во время стробирования строк на те элементы изображения в стробируемой строке, которые должны быть возбуждены, подавалось напряжение около 10 вольт, а на элементы изображения, которые должны остаться невозбужденными, подавалось напряжение, близкое к нулю вольт. После подачи строб-импульса на элементы изображения подается разность потенциалов установившегося состояния, составляющая около 5 вольт, так что они остаются в том состоянии, в которое переводит их строб-импульс строки. После записи каждый элемент изображения «видит» разность потенциалов в «интервале устойчивости», размер которого в этом примере составляет 3-7 вольт. Этот признак обеспечивает устойчивость элемента изображения в одинаковых условиях приложенного напряжения, как в возбужденном, так и в невозбужденном ранее существовавшем состоянии. Поскольку каждый элемент изображения интерферометрического модулятора - в возбужденном или невозбужденном состоянии - по существу, представляет собой конденсатор, образованный фиксированным и перемещаемым отражающими слоями, это устойчивое состояние можно поддерживать при напряжении, находящемся в пределах интервала гистерезиса, почти без рассеяния мощности. Если приложенный потенциал фиксирован, ток в элемент изображения почти не протекает.

В типичных случаях рамку дисплея можно создавать, используя набор электродов столбцов в соответствии с желаемым набором возбуждаемых элементов изображения в первой строке. Затем к электроду строки 1 прикладывают импульс строки, возбуждающий элементы изображения, соответствующие назначенным шинам столбцов. Затем назначенный набор электродов столбцов изменяют в соответствии с желаемым набором возбуждаемых элементов изображения во второй строке. Затем к электроду строки 2 прикладывают импульс строки, возбуждающий элементы изображения в строке 2 в соответствии с назначенными электродами столбцов. Импульс строки 2 не влияет на элементы изображения строки 1, так что они остаются в том состоянии, в котором они находились во время действия импульса строки 1. Этот процесс можно последовательно повторить для всей серии строк, чтобы получить кадр. Вообще говоря, кадры регенерируют и/или обновляют новыми данными дисплея путем постоянного повторения этого процесса с получением некоторого желательного количества кадров в секунду. Также известно и может быть использовано совместно с настоящим изобретением широкое множество протоколов возбуждения электродов строк и столбцов матриц элементов изображения, предназначенных для получения кадров дисплея.

На фиг.4 и 5 показан один возможный протокол возбуждения для формирования рамки дисплея на матрице, имеющей размер 3×3. На фиг.4 показан возможный набор уровней напряжений столбцов и строк, который можно использовать для элементов изображения, обладающих кривыми гистерезиса, согласно фиг.3. Возбуждение элементов изображения обуславливает установление напряжения -V_{смещения} для соответствующего столбца и установление напряжения +ΔV для соответствующей строки, которые могут составлять -5 вольт и +5 вольт соответственно. Снятие возбуждения с элемента изображения достигается путем установления напряжения

+V_{смещения} для соответствующего столбца и установления того же напряжения +ΔV для соответствующей строки, что приводит к нулевой разности потенциалов на этом элементе изображения. В тех строках, где напряжение строки поддерживается на уровне нуля вольт, элементы изображения оказываются устойчивыми, в каком бы состоянии они сначала не находились и безотносительно того, под каким напряжением - +V_{смещения} или -V_{смещения} - находится столбец.

На фиг.5В представлена временная диаграмма, изображающая последовательность сигналов рядов и строк применительно к имеющей размер 3×3 матрице согласно фиг.2, причем диаграмма обуславливает компоновку дисплея, показанную на фиг.5А, где возбужденные элементы изображения оказываются неотражающими. Перед записью кадра элементы изображения могут находиться в любом состоянии, и в этом примере все строки находятся под напряжением 0 вольт, а все столбцы - под напряжением +5 вольт. Если приложены такие напряжения, то все элементы изображения устойчивы в своих существующих возбужденных или невозбужденных состояниях.

На фиг.5А элементы изображения (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) и (3,3) показаны возбужденными. Чтобы достичь этого, в течение «времени включения шины» для строки 1 устанавливают напряжение -5 вольт для столбцов 1 и 2 и напряжение +5 вольт для столбца 3. Это не изменяет состояние каких-либо элементов изображения, потому что все элементы изображения остаются в интервале устойчивости, составляющем 3-7 вольт. Затем строку 1 стробируют импульсом, который сначала обуславливает скачок от 0 до 5 вольт, а затем обратный скачок до 0 вольт. Это обеспечивает возбуждение элементов (1,1) и (1,2) изображения и снятие возбуждения с элемента (1,3) изображения. Ни на какие другие элементы изображения влияние не оказывается. Чтобы установить строку 2 в желаемое состояние, для столбца 2 устанавливают напряжение -5 вольт, а для столбцов 1 и 3 устанавливают напряжение +5 вольт. Такой же строб-импульс, прикладываемый затем к строке 2, возбудит элемент (2,2) изображения и снимет возбуждение с элементов (2,1) и (2,3) изображения. И опять, ни на никакие другие элементы изображения в матрице влияние не оказывается. Установку строки 3 осуществляют точно так же, устанавливая для столбцов 2 и 3 напряжение -5 вольт, а для столбца 1 - напряжение +5 вольт. Строб-импульс строки 3 устанавливает элементы изображения строки 3 так, как показано на фиг.5А. После записи рамки потенциалы строк становятся нулевыми, а потенциалы столбцов могут остаться на любом из уровней +5 или -5 вольт, после чего дисплей оказывается устойчивым в компоновке согласно фиг.5А. Следует понять, что ту же процедуру можно использовать для матриц, содержащих десятки или сотни строк и столбцов. Синхронизация, последовательность приложения и уровни напряжений, используемые для возбуждения строк и столбцов, можно изменять в широких пределах, а вышеописанный пример является иллюстративным, можно использовать любой способ приложения напряжений возбуждения.

Конструкция интерферометрических модуляторов, которые работают в соответствии с принципами, изложенными выше, изменяется в широких пределах. Например, на фиг.6А-6С представлены три разных варианта осуществления конструкции перемещаемых зеркал. На фиг.6В показано, что перемещаемый отражающий материал 14 прикреплен к поддерживающим элементам только в углах на привязях 32. На фиг.6С показано, что перемещаемый отражающий материал 14 свисает с деформируемого слоя 34. Этот вариант осуществления имеет преимущества, заключающиеся в том, что структурную компоновку и выбор материалов, используемых в качестве отражающего материала 14, можно оптимизировать по оптическим свойствам, а структурную компоновку и выбор материалов, используемых в качестве деформируемого слоя 34, можно оптимизировать по желательным механическим свойствам. Производство интерферометрических устройств различных типов описано в множестве опубликованных документов, например в выложенной заявке 2004/0051929, поданной в США. Для изготовления вышеописанных конструкций можно использовать огромное множество хорошо известных способов, предусматривающих этапы осаждения материала, формирования рисунка и травления.

Технология МЭМС не обязывает соблюдать условие отсутствия влаги. Так, корпуса устройств на основе МЭМС необязательно должны предусматривать создание условий отсутствия влаги внутри корпуса или создание влагонепроницаемого слоя. Кроме того, технология устройств на основе МЭМС не требует наличия специального газа, заполняющего корпуса, или вакуумной среды для гарантии надежности работы устройств на основе МЭМС.

В свете вышеизложенного, корпуса устройств на основе МЭМС могут быть герметически уплотнены, и это означает, что водяной пар, по существу, не может попасть в устройства на основе МЭМС, заключенные в корпуса. В качестве альтернативы отметим, что более практичный монтаж устройств на основе МЭМС предусматривает уплотнение устройства с обеспечением возможности проникновения некоторого количества водяного пара через уплотнение, при котором норма проникновения не должна повлиять на надежность работы дисплея в течение желательного срока службы устройства. Этот подход, предусматривающий наличие проницаемого уплотнения, можно сочетать с поглощением водяного пара за счет использования осушающего вещества внутри корпуса.

На фиг.7 представлено поперечное сечение известного корпуса устройства 700 на основе МЭМС. На подложке 703 расположено некоторое количество интерферометрических модуляторных элементов, образующих матрицу 701 МЭМС. Подложка 703 соответствует прозрачному устройству 20, показанному на фиг.1. Интерферометрические модуляторные элементы представляют собой интерферометрические модуляторы 12а и 12b, показанные на фиг.1. Каждый интерферометрический модуляторный элемент включает в себя два зеркала, обращенные друг к другу и образующие между собой интерферометрическую полость, как описано выше. Одно из двух зеркал обеспечивает возможность управления отображением окрашенного света на поверхности 705 подложки 703 посредством интерферометрической модуляции.

Над МЭМ-матрицей 701 находится объединительная пластина 707. Объединительная пластина 707 и подложка 703 соединены друг с другом уплотнением 709, которое расположено между подложкой 703 и объединительной пластиной 707 вдоль их периферии. В еще одном варианте осуществления объединительная пластина 707 может быть соединена непосредственно с подложкой 703 без промежуточного уплотнения. Эту конфигурацию можно получить, например, путем осаждения удаляемого слоя (не показан) поверх МЭМ-матрицы 701, осаждения объединительной пластины 707 поверх матрицы 701 МЭМС и удаления удаляемого слоя. В описываемом варианте осуществления на внутренней поверхности объединительной пластины 707 сформирован слой 711 осушающего вещества. Осушающее вещество в слое 711 поглощает молекулы воды и поддерживает низкий уровень влажности, гарантирующий надлежащую работу интерферометрических модуляторных элементов в МЭМ-матрице 701. В еще одном варианте осуществления слой осушающего вещества не формируют.

Как упоминалось выше, уплотнение 709 вокруг подложки 703 и объединительной пластины 707 может герметично уплотнять устройство 700. В этом случае молекулы воды или пара не могут проходить через материал уплотнения 709. В альтернативном варианте уплотнение 709 может обеспечивать определенный уровень проникновения водяного пара или молекул воды. При любом из этих двух подходов существует возможность одной или нескольких утечек в устройстве 700 по многим причинам. Термин «утечка» связан с непреднамеренной трещиной или пористостью в любом месте стенок или стыков корпуса, которые могут обуславливать диффузию водяного пара через это место со скоростью, превышающей допустимую скорость проникновения. Утечки обеспечивают диффузию молекул воды или водяного пара внутрь устройства 700 со скоростью, превышающей допустимую скорость проникновения, если устройство 700 находится в условиях влажности. Внезапное повышение уровня влажности внутри устройства 700 может помешать работе элементов МЭМС. Кроме того, диффузия молекул воды может привести к быстрому насыщению осушающего вещества, вследствие чего устройство 700 может выйти из строя до истечения срока его службы.

Как показано на фиг.8, утечки 713 и 714 могут происходить в трещинах самого уплотнения 709 или на поверхности раздела между уплотнением 709 и либо подложкой 703, либо объединительной пластиной 707, хотя возможности утечек этим не ограничиваются. Утечки 713 и 714 могут происходить во время процесса монтажа в корпус устройства 700 или за счет дефектов в уплотнительных материалах. Различные варианты осуществления изобретения обеспечивают детектирование с целью детектирования утечки для оценки качества процесса монтажа в корпус и исследования любых отказов, связанных с надежностью. Кроме того, испытание с целью детектирования утечки можно использовать в целях управления качеством.

Согласно изобретению предложены способы и системы для детектирования с целью детектирования утечек. В некоторых вариантах осуществления детектирование утечек представляет собой неразрушающее испытание, причем такое испытание не требует разборки или разрушения одного или нескольких элементов устройства при испытании, и поэтому после испытания устройство находится в пределах допуска качества изделия, если не детектировано, что последнее имеет дефектную утечку. Воздействие на устройство высоким давлением или вакуумом можно считать разрушающим, если некоторые элементы устройства 700 портятся, даже если не разрушаются. Детектирование утечек можно проводить под давлением, превышающим примерно 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8 или 0,9 атм, следовательно, каждое такое значение представляет собой нижний предел давления, прикладываемого к устройству при тестировании. Кроме того, тестирование можно проводить под давлением, которое ниже примерно 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9 или 3 атм, следовательно, каждое такое значение представляет собой верхний предел давления, прикладываемого к устройству при тестировании. Таким образом, тестируемое устройство подвергают воздействию давления, которое находится в пределах диапазона давления, ограниченного комбинацией одного из нижних пределов и одного из верхних пределов, в течение любой из стадий наполнения и контроля или обеих стадий, которые подробнее рассмотрены ниже.

На фиг.9 изображена система для тестирования для детектирования утечки в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. Система 900 содержит камеру 901 контроля, имеющую впускной патрубок 903 и выпускной патрубок 905. Впускной патрубок 903 соединен с источником чистого газа через клапан 909 регулирования чистого газа. Впускной патрубок 903 также соединен с источником газа для контроля через клапан 911 регулирования газа для контроля. В альтернативном варианте впускной патрубок 903 может быть заменен двумя отдельными источниками газа, один из которых предназначен для подачи чистого газа, а другой - газа для контроля.

Выпускной патрубок 905 соединен с выпускной трубой через клапан 907 регулирования. К каналу выпускного патрубка 905 подсоединен датчик или прибор 913 для детектирования утечки, который детектирует газ для контроля и/или измеряет концентрацию газа для контроля, присутствующего в канале выпускного патрубка 905 или протекающего по этому каналу. Датчик 913 должен быть достаточно чувствительным, чтобы детектировать малое количество газа для контроля. Например, уровень чувствительности датчика составляет от около 0,1 до около 10 частей газа на миллион частей среды (0,1-10 ч.н.м.). Специалист в данной области техники сможет выбрать подходящий датчик, имеющийся в продаже, для использования в системе 900. Датчик 913 может быть соединен с камерой 901 контроля непосредственно, а не через канал выпускного патрубка 905. В некоторых случаях с камерой 901 контроля соединяют манометр для оперативного контроля давления внутри камеры 901 контроля. Вдоль ее соединений с различными элементами системы 900 камера 901 контроля может быть уплотнена с обеспечением, по существу, воздухонепроницаемости.

Ниже приводится описание работы системы 900. В зависимости от вариантов осуществления, возможно добавление дополнительных этапов и/или исключение некоторых существующих этапов, оставляя остальные этапы неизменными. Перед проведением этапа 1001 можно провести очистку камеры 901 контроля, вытеснение из нее газа или ее вакуумирование. Специалист в данной области техники знаком со способами и процессами, посредством которых можно реализовать очистку камеры 901 контроля, вытеснение из нее газа или ее вакуумирование. На этапе 1001 устройство 917 на основе МЭМС, подлежащее тестированию, размещают в камере 901 контроля через проем (не показаны). После размещения устройства 917 на этапе 1001 проем можно уплотнить с обеспечением воздухонепроницаемости, вследствие чего воздухонепроницаемое уплотнение проема можно снимать без повреждения камеры 901 контроля и/или проема. Специалист в данной области техники знаком с имеющимися методами, которые позволяют сформировать воздухонепроницаемое уплотнение отверстия.

На этапе 1002 камеру 901 контроля наполняют газом для контроля, например, открывая клапан 911 регулирования газа для контроля. Можно открыть также клапан 907 регулирования выпускаемого газа. Давление втекающего газа для контроля можно отрегулировать таким образом, что это давление не будет разрушать или портить элементов тестируемого устройства 917, как указано ранее. Давление