[发明专利]用于MEMS器件的在片测试系统及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及MEMS器件测试技术领域。

背景技术

近年来，采用MEMS技术制造的微器件在使用寿命、可靠性、成本、体积和重量方面都显示出了巨大的优势，使其在民用领域及军用领域有着越来越广泛的应用前景。随着MEMS加工工艺地不断成熟与发展，微机械加工技术已经越来越多地应用在传感器和执行器的制造过程中。

目前，MEMS器件的筛选测试大部分集中在整个器件组装完成后的成品测试，测试成本高，浪费严重。另外，还存在器件研制周期长，效率低等问题。

在片测试技术可以在MEMS芯片加工完毕还没有划片之前，在大圆片上利用探针及测试仪器快速测试芯片的性能是否合格，有效地剔除结构不完整与性能指标未达标的缺陷芯片，最大限度的节约生产成本，减小封装及性能测试时间浪费，提高生产效率。

MEMS器件是一种纯机械的可动结构，结构灵敏度高，没有任何电路元件。由于MEMS结构的特殊性，使得MEMS在片测试存在以下技术难点。

1、MEMS芯片的信号非常微弱，如电容量仅为aF级，提取困难，抗干扰能力差。再加上他是一种灵敏度极高的可动结构，测试中任何细微的干扰都会影响测试的准确性。

2、MEMS器件的工作原理是动力学，需要测试的项目除了静态参数之外，还有品质因数等动态参数。传统MEMS品质因数测试采用定义或扫频法。一方面，测试时间长、效率低；另一方面，品质因数测试范围小，当品质因数高于1万时，以上两种方法均无法准确测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于MEMS器件的在片测试系统及其测试方法，本测试系统能够准确、高效地完成MEMS器件微小电容、导通电阻、绝缘电阻、谐振频率、品质因数等所有参数的在片精确测试，并根据该测试系统建立一套完整的件测试方法，用于MEMS器件的研究生产。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种用于MEMS器件的在片测试系统，其特征在于包括自动探针台、探卡、矩阵开关、测试模块及计算机，所述自动探针台上表面设有被测圆片，被测圆片与探卡连接，探卡与测试模块之间设有矩阵开关，计算机分别与自动探针台、矩阵开关、测试模块连通。

对上述结构做进一步说明，所述自动探针台下方通过隔振地基支撑。

对上述结构做进一步说明，所述探卡和被测圆片周围设有屏蔽盒。

对上述结构做进一步说明，所述探卡是由PCB板和与PCB板连接的探针组成，所述探针与被测圆片连接。

对上述结构做进一步说明，测试模块主要由微小电容测试模块、动态测试模块、导通电阻测试模块及绝缘电阻测试模块组成，各分系统之间均相互独立。

上述用于MEMS器件在片测试系统的测试方法，其特征在于该测试方法的步骤如下：

1）选择与被测圆片相对应的探卡，安装在自动探针台上；

2）将被测圆片固定在自动探针台上，进行初始定位；

3）测试芯片的参数，根据测试结果判断芯片质量；

4）自动探针台移位对准下一芯片位置，直至所有芯片测试完成；

5）取出被测圆片；

6）对测试数据，按测试时间、被测圆片批号等规则进行数据管理。

对上述方法作进一步说明，所述参数测试与质量判断的过程为：首先，在探针与被测圆片接触前之前进行寄生参数测试，用于后期寄生参数补偿；第二步，被测圆片上抬与探针接触；第三步，打开矩阵开关，利用探针转换矩阵选择测试点，操作计算机提取自动探测台上该测试点数据；第四步，驱动探针转换矩阵控制改变测试点，重复第三步测试，直至探卡上所有测试点的测试项目全部完成并存储，其中测试项目主要包括寄生电容测试、检测电容测试、导通电阻测试、绝缘电阻测试、固有频率测试、品质因数测试以及带宽测试；第五步，根据所测试的所有测试项目，判断芯片质量，并显示结果。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本发明通过矩阵开关控制，探针与被测圆片连接，实现了多探针多参数一次性全自动测试，并根据测试结果判断芯片质量，将不合格芯片打点剔除，大大提高了生产效率；

2、本发明中的增加了隔振地基和屏蔽，采用屏蔽、隔振、低寄生参数探针及参数补偿方法，实现微小可动电容在片测试，解决了MEMS微小可动电容无法实现在片精确测试的难题；

3、采用脉冲激励响应法实现了高品质因数等动态参数的快速准确测量；

4、实现了导通电阻、绝缘电阻等其它参数的在片测试。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。