从振动测量到模态分析：MEMS芯片测试正在进入可视化时代

对于MEMS研发来说，获得振动频率只是测试工作的第一步。真正影响器件性能的，往往是振动模式是否符合设计预期、结构是否存在局部异常，以及封装之后运动状态是否发生变化。因此，越来越多实验室开始将MEMS芯片模态分析作为研发验证的重要环节，希望通过更加直观的方式理解器件内部运动特性。针对这一难题，SmarAct推出了基于共焦显微与激光干涉技术的PICOSCALE测振仪，实现了封装MEMS内部结构的皮米级振动测量。一、共焦显微与激光干涉的技术结合PICOSCALE测振仪的核心，在于将共焦红外显微技术和迈克尔逊激光干涉测量集成到同一系统之中。其中，激光干涉部分基于迈克尔逊干涉仪原理，通过检测光程变化引起的相位差，实现非接触式位移测量。https://fagao.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/uploads/editor/20260717/1784274688811457.png>基于这一原理，系统能够实现：
[*]皮米级位移分辨率
[*]高频动态振动分析
[*]非接触式测量
[*]高带宽检测能力
相比传统接触式检测方式，该方案不会对MEMS真实振动状态造成额外干扰，更适用于微纳尺度结构分析。但真正让PICOSCALE实现突破的，是其共焦红外显微技术。传统显微成像在面对硅封装时，会受到大量杂散反射光影响，难以准确识别内部结构。而SmarAct采用1550nm近红外激光，利用硅材料对近红外光具有较高透过率的特性，使激光能够穿透硅封装，到达内部MEMS结构。二、从“测量振动”到“看见振动”除了高精度位移测量外，PICOSCALE测振仪还能够实现MEMS振动模式的可视化分析。https://fagao.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/uploads/editor/20260717/1784274769666942.png>整个系统主要包括：
[*]红外共焦显微模块
[*]激光干涉测量模块
[*]三轴纳米定位系统
[*]高频振动激励平台
其中，三轴纳米定位系统能够实现大范围高精度扫描，在20mm行程范围内保持30nm重复精度，并支持百万像素级扫描能力。相比传统采用振镜扫描的测振方案，PICOSCALE能够同时兼顾：
[*]大视场
[*]高分辨率
[*]高定位精度
系统最高可实现：
[*]2μm光学分辨率
[*]高频振动分析
[*]皮米级位移检测
真正实现了从“检测振动”到“可视化振动”的跨越。三、实际案例：透过硅封装分析MEMS运动传感器在实际测试中，SmarAct使用PICOSCALE测振仪对MPU-6050 MEMS运动传感器进行了分析。相比单纯获得一组测试数据，模态分析能够帮助研发人员更深入理解MEMS器件的动态行为。依托皮米级激光干涉测量、共焦红外显微以及纳米级扫描能力，SmarAct PICOSCALE测振仪实现了封装MEMS内部振动的可视化分析，为MEMS芯片设计优化、可靠性验证和产品开发提供更加丰富的数据支持。