[发明专利]MEMS器件、其条带测试方法及其测试条带

说明书

技术领域

本发明涉及用于MEMS(微机电系统)器件的条带测试的方法、MEMS器件的测试条带和设计用于该方法的MEMS器件。

背景技术

MEMS器件因其减小的尺寸和功耗而在电子行业(尤其是在便携式电子设备的消费电子领域)中扮演着日益重要的角色。

众所周知，MEMS器件包括包封在封装体中的半导体材料的一个或多个裸片(例如，在MEMS传感器器件的情形中，第一裸片集成有机械感测结构，而第二裸片集成有形成为ASIC(专用集成电路)的相关电子接口)，该封装体保护和覆盖裸片并且提供去往外部的合适电连接(例如用于焊接至外部印刷电路板)。

常用的封装体是所谓的BGA(球栅阵列)或LGA(栅格阵列)封装体，其提供减少的面积占用和高密度的电连接。

图1示意性地示出了以附图标记1整体表示的MEMS器件，其具有BGA或LGA封装体2。封装体2包括基板3，基板3具有MEMS器件的裸片所附接至的内部表面3a，以及承载去往封装体2的外部的合适电连接元件4的外部表面3b，该电连接元件4的形式为(在BGA封装体的情形下的)“焊球”或“凸块”的阵列或(在如图1所示的LGA封装体情形下的)“焊区”的阵列。基板3通常由多层结构制成，该多层结构包括经由电介质层分隔的若干层导电材料(通常为金属)；提供穿过基板3的电迹线以将裸片连接至外部电连接元件4。在基板3上提供通常为模塑化合物5的覆盖和保护材料，并且该材料覆盖裸片，从而保护裸片免受外部环境影响。

具体而言，在图1所示的示例中，MEMS器件1包括传感器裸片6和ASIC裸片7，传感器裸片6包括微机械检测结构，而ASIC裸片7包括有关的接口电子器件。裸片6和裸片7由形式为接线(使用所谓的“接线键合”技术)的合适电连接而堆叠，该接线被设计用于将传感器裸片6电连接至ASIC裸片7并且将ASIC裸片7电连接至基板3；此外，提供穿过基板3的各种层的过孔8和合适的迹线以在ASCI裸片7和电连接元件4之间路由信号(这些信号可以是检测信号或电源信号、或是MEMS器件1和外部器件之间交换的任何其他类型的信号)。显然，对于裸片6和裸片7而言，其它布置是可能的，裸片6和裸片7可以并列布置在基板3上；或者可以使用倒装芯片技术将传感器芯片6附接至ASIC裸片7，从而在这两个裸片之间提供直接的电连接。

在半导体产业中，为了评估最终产品的电性能和机械性能，尤其是由于需要为用于执行所需测试操作提供的时间量和昂贵的系统及设备，MEMS器件的测试占据制造成本的相当大一部分。测试一般构思提供(例如，以物理应力形式的)激励给MEMS器件并且检测由MEMS器件响应于该激励而生成的输出电信号。

为了减少测试成本以及增加总体效率，提出了所谓的“条带(strip)测试”过程，其构思了对根据矩阵布局布置在条带中的多个MEMS器件进行同时并行测试，而非单独地测试单个MEMS器件。这些测试过程允许实现大的产率改进和用于测试所需的时间的减少，并且因而减少最终制造成本。

在这方面，图2a和图2b示意地示出了MEMS器件的条带10，该MEMS器件同样由附图标记1表示(每个MEMS器件例如为如图1所示的传感器器件或任何其它种类的已知MEMS器件)。MEMS器件1为沿xy平面的第一方向x和第二方向y对准的矩阵布置：在该示例中的条带10具有沿第一方向x的主延伸。测试系统可以被设计用于若干器件(例如如图2a中虚线框所包围示出的器件群组)的并行测试。

如图2b中所描绘的，各种MEMS器件1在制造之后(但是在最终的单片化步骤之前)被包封在相同的模制化合物5中并且附接至相同的基板3；因此，考虑基板3包括多个部分，各个部分对应于单个MEMS器件，各个部分通过边界区域而彼此分隔，在该边界区域处将执行在单片化期间的最终切割。

然而，尤其是在MEMS传感器的情形中，按条带布置的器件的并行测试隐含着一些困难，这是因为需要在测试期间对各种传感器执行合适的物理激励(例如，提供对加速度传感器的测试加速度，或压力传感器的测试压力)，以及尤其是因为如下事实：作用于条带形式的器件上的应力不同于作用于与其他器件分隔的单个器件上的应力。此外，要求条带中的各个器件电绝缘，以便对单个器件执行电测试。

通过使用被配置成在器件上施加特定应力的合适的测试设备(例如，构思使用提供沿多个轴的加速度的支撑台)实现在测试期间对各个器件的物理激励。

发明内容

已提出了各种解决方案以解决与作用于处于条带形式的器件上的应力以及它们的电绝缘有关的问题。