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。 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" d. k8 L' ?/ C; X0 m 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: i* i6 X! P. Z. C8 | 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。2 n4 I/ U8 L& R3 y1 E) | 1.1.2 HTS:高温储存5 q: s9 Q* x U; r. h; w+ p 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。 # b/ k# P$ X- \2 @! R. Z 1.1.3 PC (JL3):前提条件 (焊接模拟)" E* \# o+ e/ `! I 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9 J |4 s2 J1 c; w. n" } s$ l 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。3 f, W# W, L x h; F5 [. b6 U ! @1 [! X. H* S 1.1.5 静电放电 (人体模型、机器模型、充电设备模型)2 a6 @$ l% z3 q- a4 o8 y 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。2 l- n0 f% h# `. K- x - v5 V# S" E) O+ b7 l0 x6 C& W 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。 * K, {' T! W$ E( r 1.1.7 THB:温湿度偏置 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。 " v2 D0 n% R0 z' c- f 1.1.8 LTS:低温储存% U2 A) b4 \% [0 ~9 v ]2 c" a 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1 s( Y( A% E+ v4 j! _- M- Y6 B! t2 u } 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。 7 P) f2 o; _4 v1 P1 O, r+ e1 \ 1.1.10 MS:机械震动; c( C" M2 R6 y% j 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。 1.1.11 VVF:振动变量频率 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。 1.1.12 MTC:湿度和温度循环% W( k. J- {1 t8 F# }( d. v4 k5 A7 m4 D 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。 2 {# n6 O$ {; B/ v4 ^) k" O& Y 1.1.13 空气压缩 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。 7 ~" q' R( f0 l( p( T: P' U ) _( d+ S1 ]) L* A- Q+ } : k* c/ X- S. W7 i 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。 $ j0 ]+ ?- L$ e1 I- ? 7 x/ M( f3 b1 u. F 完整版请查看:附件+ ^' o/ J7 Y6 T8 \6 i# t+ [8 y/ H . c9 }5 j- ^6 ^. b( r( M* H5 t S |
MEMS 麦克风生产过程中的最佳实践.pdf
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