MEMS晶圆片自动测试系统

概述
微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystems，MEMS)是微机电与微电子的有机结合，它包括信号处理电路和控制电路，具有大批量生产、成本低、功耗小等优点，是真正意义上的单片集成系统，广泛应用于航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事、无线通信等领域。    随着MEMS技术的发展，MEMS主导产品现在大致分为压力传感器、加速度计、微陀螺、磁盘硬头、麦克风、RF MEMS等。MEMS主要经历了如表所示的几个发展阶段。

年代 发展
20世纪70年代末80年代初 大型蚀刻硅片结构和背蚀刻膜片制作压力传感器；
电容感应移动质量加速计，用于触发汽车安全气囊和定位陀螺仪
20世纪90年代 主要围绕PC和信息技术的兴起
世纪之交 微光学器件
未来 3C产品、汽车电子、医疗电子等产品
MEMS自动测试的挑战
MEMS系统是集成了光、机、电的系统，目前MEMS自动测试系统刚刚起步，MEMS自动测试系统主要面临以下问题：
     MEMS产品种类多，随着MEMS技术的发展，不断涌现出新的产品和新的技术，这就要求测试系统有很好的灵活性和可扩充性，不断满足新产品研发测试与生产测试的需求；
         MEMS测试产品多样性与测试系统专用性的矛盾，MEMS产品需要测试多个参数，如电容、导通电阻、电压、品质因数及带宽参数，测试参数的信号非常微弱，需要不同的适配器对测试信号进行放大处理后进入测试系统，增加了测试系统的复杂性。
Acery自动测试系统解决方案
Acery基于Keysight仪器研制了一套自动测试系统，完成流量计、压阻、陀螺、加表、压力传感器等产品的导通电阻、绝缘电阻、电容、电压静态参数的测试和品质因数、损耗因子、带宽等动态参数的测试，动态参数测试时显示测试曲线。Acery自动测试系统特点测试通道灵活测试产品覆盖流量计、压阻、陀螺、加表、压力传感器等多种产品，每种产品的测试参数及测试管脚定义都不相同，增加了开关矩阵的设计难度，同时测试产品的通道是复用的，通道既可以测试导通电阻，也可以测试电容，既可以作为电压参数测试时的加电端，也可以作为电压参数测试时的测量端，测试时的通道切换是任意的，通过Keysight的E5250A及Acery的LM4453A的组合，形成了复杂的开关矩阵组合，满足了灵活的通道切换。方便的系统连接通过开关矩阵将测试产品的通道扩展到24个或者更多，测试时，只需要将开关矩阵的通道与测试产品的通道相连，根据通道配置文件，自动测试每一个通道的测试参数。当产品需要测试动态参数测试时，测试过程不需要更换测试电缆，保证了全参数的自动测试，保证测试的连贯性，同时减少了电缆更换错误的可能性。多通道校准功能保证了测试精度电容测试之前首先校准每一个电容测试通道，并保存每一个通道的校准文件，当测试电容时，软件自动调用每个通道的校准文件，这样消除了由于测试电缆、开关引入的寄生电容的影响，保证了电容测试的精度和准确性。导通电阻测试之前进行通道补偿，测试开关、电缆引入的通道电阻值，并从最后的测试结果中扣除通道电阻值，保证了导通电阻测试精度和准确性。灵活的测试流程测试系统提供了灵活的测试流程，可以从任意位置开始测试，当由于测试过程中出现异常而导致测试结果不准确时，可以重新测试此区域，测试将覆盖异常的测试结果。当由于某种原因导致测试中断时，续测功能保证测试从测试中断点继续测试，并将测试数据结果保存在中断之前的数据文件中。强大的统计功能测试系统软件提供了强大的统计功能，不仅提供了测试过程中统计还提供了事后统计功能。测试过程中统计可以统计当前测试条件下一个或几个参数的合格情况，事后统计功能可以修改参数的判据，重新生成参数合格分布情况。真正定制化的自动系统随着客户研制产品种类的增加，客户会不断提出新的测试需求，测试系统硬件考虑了产品扩展的需求，留有足够的测试通道，测试系统软件可以按照客户需求不定期的升级，真正实现测试系统的自动化。测试信号微弱测试品质因数或带宽等动态参数时，测试产品的振动产生的电流/电压信号是微弱的，产生的微弱的电流/电压信号很容易被测试通道的噪声干扰，给测试带来误差。测试动态参数时，测试系统接入了放大器，放大产品产生的电流/电压信号，同时通过精确的滤波算法，滤除噪声信号的干扰，因而保证了测试结果的准确。系统配置
  序号  型号  仪器  厂商
  1  E4980A  LCR表  Keysight
  2  34411A  数字万用表  Keysight
  3  E3631A  电源  Keysight
  4  2400  高压源表  Keithley
  5  35670A  动态信号分析仪  Keysigh  t
  6  LM4453A  多功能模块  Acery
  7  E5250A  低泄漏开关主机箱  Keysight
  7.1  E5252A  低泄漏开关矩阵  Keysight
  8  82357B  USB-GPIB  Keysight
  8.1  10833A  GPIB电缆  Keysight
  9  EasyMEMS  MEMS自动测试软件  Acery
  10  LS1100-CAB  测试电缆套件  Acery
  11  LS1100-Kit  测试附件  Acery
  12  LS1100-COM  系统主计算机  研华
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