前言 本应用笔记可作为 MEMS 麦克风生产过程中最佳实践的参考。为实现高可靠性的设备, ST生产过程已经经过仔细研究和发展,因此这些产品已经经历了详细的质量和可靠性测试。9 K- d8 t. ]4 {, l2 T5 d 第 1 节:质量保证详细说明了对麦克风执行的各种测试。 本文还就在由客户执行的过程中,如何适当管理麦克风提供了建议,包括接收后验证设备、适当处理设备以及生产线方面的考虑。 1 质量保证 1.1 可靠性测试 本节列出了对麦克风执行的所有可靠性测试。 1.1.1 HTOL:高温工作寿命) ?1 ^) z/ L1 S, m) K! r 设备处于动态配置中,接近工作的最大绝对额定,包括结温、负载电流、内部功率耗散。本测试旨在模拟最差情况下的应用逆境条件。执行本测试可研究氧化故障、金属退化等典型的IC 故障模式,以及检查总的 IC 参数稳定性。6 X" C& N, S" H5 S o 1.1.2 HTS:高温储存 设备储存于封装材料允许的最高温度无偏条件,有时会高于最高工作温度。执行本测试可研究高温引起的故障机制;一般为引线焊接连接老化、数据保留故障,以及金属应力无效。 1.1.3 PC (JL3):前提条件 (焊接模拟)) Y- V: P) Y& z' V$ p1 O% q+ U- o 在受控的湿度吸收之后,设备放置在用于表面贴装的典型温度曲线。执行本测试可研究通过封装水吸收的强化后,客户制造焊接总的效果。作为一个单独的测试,它被用于研究湿度灵敏度等级。作为其它可靠性测试的前提条件,它被用于验证表面贴装应力对随后的可靠性效果没有影响。 1.1.4 TC:温度循环 设备被放置于循环的温度范围,即空气中的热室和冷室。这样做的目的是研究在芯片封装系统中,材料交互的不同热扩展产生的热 - 机械应力相关的故障模式。典型的故障模式与金属位移、介质断裂和成型焊线故障有关。 1.1.5 静电放电 (人体模型、机器模型、充电设备模型) 设备所有引脚放置于高压峰值,根据不同的仿真模型模拟 ESD 条件。本测试通过将设备暴露于静电放电,根据其易受损坏的程度分类设备。( Y9 k4 ~& a& [1 g8 W- q 1.1.6 LU (CI):闭锁 (过电压和电流注入) 本测试包括强制电流进入输入引脚,或令电流流出输出引脚。在这些条件下,移除该电流,必须不能观察到供电电流幅度变化。这样可验证体寄生效应的存在 - 包括闭锁。 5 T" J6 Y) ~8 n6 l, u9 } 1.1.7 THB:温湿度偏置2 u6 i6 \: W0 n& c% ^3 k3 l1 ?5 j- Y4 c' i 设备在静态配置中偏置,使其内部功率耗散最小化,在受控条件处 (环境温度和相对湿度)储存。本测试旨在研究芯片封装环境中产生的、由电场和湿度条件导致的故障机制。它的主要目的是突出在电化学腐蚀等条件下的典型 IC 故障机制。! n) d: P. { W- K / `& A/ ]9 C% J4 X% F$ } 1.1.8 LTS:低温储存 设备储存于封装材料允许的最低温度无偏条件,有时会低于最低 工作 温度。这对于研究由长时间极冷条件产生的故障机制很有用。 1.1.9 重复自由落体, Z8 m( v0 I! h1 l" E7 {& \3 m7 B; O 设备遭受重复的机械掉落。执行本测试的目的是检查当遭受重复的机械应力时, MEMS 麦克风的稳健性。 1.1.10 MS:机械震动- P n2 [- \8 @' c 设备遭受 10000 g / 0.1 ms,每个轴 5 次震动。其目的为确定当受到由处理、运输或现场操作产生的突发力量或运动时,元件是否能抵挡相对严重的震动。) V- E" a$ X4 d, N* ~$ T$ F 1.1.11 VVF:振动变量频率2 C! Y0 ] O, [9 Z 设备遭受峰值加速度为 20 g, 20 Hz 至 2000 Hz 的振动,应用于三个垂直方向。执行振动变量频率测试来确定在一个给定频率范围内,振动对内部结构单元的影响。 5 B# C1 E1 }- S 1.1.12 MTC:湿度和温度循环 设备暴露于周期性的温度和湿度。本测试用于研究设备对抗湿度和温度组合影响的稳健性。+ P6 x( p2 Q/ ?, k4 p( a5 V+ K G+ I 1.1.13 空气压缩$ q6 y; u- I6 P( }, F 本测试为向麦克风的声音入口施加高压空气。 1 秒钟内五次,从不同距离施加压缩空气。使用空气枪执行测试,目的是检查 MEMS 薄膜的稳固性。若灵敏度没有变化,则设备通过测试。% P- K& f2 e; R8 F/ q% i 5 u8 a2 O u# \: K) U( f ST MEMS 麦克风的可靠性结果如下表所示。本表使用 MP34DT01 数据作为例子。8 E8 g! ?" m; R# A, C: ~2 B 9 U, f ~/ A5 q W6 f$ R' q$ O, G 1 c. P- T' l; {; g ; e9 z/ j7 D3 R" N$ f 完整版请查看:附件! D' O2 _5 z+ R5 H i' X% @ ! C8 {, E" H& I" F6 {' Q1 G* C' f' G |
MEMS 麦克风生产过程中的最佳实践.pdf
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