Oliver SchwarzelbachOliver Schwarzelbach博士,Fraunhofer Institute of Silicon Technology
减少微机电系统(MEM)惯性传感器最终晶圆级测试所需的测试时间、测试系统体积与整体成本,同时兼顾测量质量。
使用NI PXI平台开发的系统可同步测试多达4个传感器、支持1D至6D的惯性测量单元(IMU)测量,并将包含3,400个传感器的单个晶圆测试时间缩短至3小时以内。
Fraunhofer Institute of Silicon Technology (Fraunhofer ISIT)是欧洲领先的微电子和微系统技术研发机构。该机构拥有一套具备强大制造能力的设施,可满足从研究到工业生产的全部需求。 Fraunhofer ISIT的合作伙伴涵盖从元器件和晶圆级设计与制造到封装技术等领域,专为各类传感器(例如压力、运动与生物化学分析)和致动器(例如阀门、扫描器与镜像阵列)生产拥有精密可动结构的电力电子与微系统。 组件和技术应用则覆盖汽车、消费类电子设备、通信系统、医疗设备等领域。
在陀螺仪和加速度计等MEMS惯性传感器的最终晶圆级测试中,涉及到进行参数测量(包括测量寄生漏电流)和提取共振频率、环境压力和机械耦合等机械特性。由于MEMS惯性传感器通常用于大批量消费类电子设备生产或汽车市场,因此企业亟需一种具有成本效益的测试方法。
使用NI PXI-7854R多功能RIO模块进行所有机械特性测量,包括共振频率、环境压力与机械耦合,具体配置如下:
使用4通道NI PXIe-4141精密源测量单元(SMU)来测量所有参数。每个SMU会在信号垫之间进行漏电流测量。信号则通过开关矩阵路由至信号垫。每个NI PXIe-4141可通过4个SMU通道支持多达4个1D陀螺仪的测试。
该NI PXI解决方案的主要优势在于,能够在不牺牲测量精度的情况下提高测量速度,这主要得益于FPGA的板载信号处理能力和更快的NI SMU测量能力。此外,与需要使用多个台式仪器的上一代测试系统相比,该解决方案不仅大幅降低了成本,还减小了系统体积,使其仅需占用极少的机架空间。
每个晶圆的总测试时间为30,260秒(8.41小时),其中4个设备并行测试,则相当于每个包含3,400个DUT的晶圆测试时间小于3小时,与上一代测试系统相比,测试时间缩短近6倍。此外,系统还能灵活扩展为4个并行测试站点,以轻松满足更大规模的并行测试。
Oliver Schwarzelbach博士
Fraunhofer Institute of Silicon Technology
Oliver.schwarzelbach@isit.fraunhofer.de