Unscented Kalman Filter for the calibration of the sensitivity of MEMS X-accelerometers

This thesis work aims to show an alternative approach to the costly mechanical stimulation in MEMS accelerometers in order to get their sensitivity, at the end of their production line. From a properly chosen electrical stimulus that may be induced by the same apparatus of the electrical wafer sorting, in fact, it is possible to retrieve fabrication parameters that have the most influence on the sensitivity of the device. The heart of this approach relies on a custom Unscented Kalman Filter framework that leverages on 1D analytical MEMS approximation that takes account to fringe effects to speed up the whole process by reducing minimally the accuracy. The entire setup is compatible with a production environment, being also highly parallelizable.

Questo lavoro di tesi si propone di mostrare un approccio alternativo alla costosa stimolazione meccanica nei sensori MEMS per accelerometri al fine di ottenere la loro sensibilità, alla fine della linea di produzione. Da uno stimolo elettrico opportunamente scelto, che può essere indotto dallo stesso apparato usato nell'electrical wafer sorting, è infatti possibile recuperare i parametri di fabbricazione che hanno la maggiore influenza sulla sensibilità del dispositivo. Il cuore di questo approccio si basa su un framework personalizzato di Filtro di Kalman Unscented che sfrutta un'approssimazione analitica 1D dei MEMS che tiene conto degli effetti di fringe per velocizzare l'intero processo riducendo minimamente la precisione. L'intero setup è compatibile con un ambiente di produzione, essendo anche altamente parallelizzabile.