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MEMS 麦克风生产过程中的最佳实践

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STMCU小助手 发布时间:2022-12-2 15:10
前言
( l) i* S. X7 D0 C4 a- M1 P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。
- _6 T! D; X7 j& i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。
5 b3 a8 F" P* E$ E$ f2 f" T' a
3 u6 e9 E4 T) @; x1 质量保证
) i* f$ f, J& Y7 R) |8 m+ t1.1 可靠性测试

) Y: M( P$ j% |& A0 F, P. g1 [本节列出了对麦克风执行的所有可靠性测试。
! v1 C1 ?& o0 D
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

( `- l- v, e' }& c$ ^0 ]. W
1.1.2 HTS:高温储存
% z4 c/ J, H5 S- F7 N( i" c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。
+ J$ ^% n+ J5 ~0 `& R
3 R0 I6 L. a/ J+ j$ l- Q! {* p2 ]/ D& y
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。
& s3 t* h1 ~/ T- ?' ^. \$ R
0 U4 W0 D; |' q5 M3 K: ~
1.1.4 TC:温度循环
8 A, S7 P$ _3 Z2 v0 u: a" `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 t  O% c4 e6 j6 A% d1 x
6 L6 W' |! B7 ^/ t
1.1.5 静电放电 (人体模型、机器模型、充电设备模型)
2 ^! R& z( h  W+ k- w1 n/ N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

5 |7 }0 _! ]# @6 H
1.1.6 LU (CI):闭锁 (过电压和电流注入)
4 D  E) h5 A3 B2 A% }! F0 E+ T# M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。
# i* X5 U1 K4 z2 s+ }( c5 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
& C- ?( k! ]7 |5 m9 D4 F% p: Q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。
9 z7 E" `+ Y- i9 }) r1 I3 g- r& s
% L" G  e% t" l) g9 z2 m
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。
' p; E: \2 U3 j* F, k
3 e9 G) c6 p8 @( o3 z9 {7 o
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

4 L! S) p7 a6 S$ ]) a
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。
- r2 r" I; e( A1 I/ e3 {5 B# C1 E1 }- S
1.1.12 MTC:湿度和温度循环
# S! f$ Y+ q6 |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

% d+ i3 X! Q! [' O- r1 |1 W" i. N
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

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1 f# H& U% V2 V5 I

# S( S2 Z- {1 S* K0 y- EST 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
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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

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