MEMS（微小電気機械システム）の試験ソリューション

大量生産における品質管理向けに設計されたMEMSデバイスの試験

microchip-mems-testing MEMSデバイスを大量に出荷する場合、各部品を個別に検証・特性評価する必要があるため、正確かつ低コストな品質管理が鍵となります。そのコストの大部分は、各機能を検証するために物理的な刺激を必要とする最終試験に費やされています。

Averna Powered by Sphereaは、物理的刺激とミクロンレベルのプロービングを1つの自動化セルに統合したテストシステムを設計しており、これによりすべてのMEMSデバイスが生産速度で特性評価されます。

Averna社のMEMSテストへの取り組み

量産開始を待つ必要はありません。Avernaは、MEMSプロジェクトでテスト支援が必要な場面であれば、それが最初のプロトタイプの特性評価であれ、生産ラインへの設備導入であれ、いつでも対応いたします。

フェーズ01
テスト戦略を策定する

エンジニアは、各デバイスの機能を、それに必要な刺激および測定項目に割り当て、その後、設計チームと協力して合格・不合格の基準値を設定します。
フェーズ02
研究開発における特性評価

半自動のプロービングおよび共振特性評価により、量産前に新設計の検証を行い、その結果をエンジニアリング部門にフィードバックします。
フェーズ03
ウェハプローブでのスクリーニング

ファインピッチ・プロービングにより、パッケージング前に不良ダイが選別されるため、パッケージング費用は良品にのみかかる。
フェーズ04
最終試験で検証する

Avernaの自動試験ソリューションは、温度を制御した環境下で物理的刺激を与え、その結果に基づいて各パッケージ済みデバイスを選別します。
フェーズ05
テストデータの統合

各段階の結果は、トレーサビリティと歩留まり分析のために、単一のデータフローに集約されます。

MEMS市場における用途

マイクロエレクトロメカニカルシステム（MEMS）デバイスは、さまざまな産業分野において試験を行う必要があります。

大量生産を行うファブにおける、慣性センサーおよび圧力センサー向けのウェーハプローブ試験およびパッケージレベルの半導体試験。

次世代ネットワークにおけるMEMSベースの光デバイスに対する挿入損失およびスイッチング再現性の検証。

ADASおよび車両安定性センサー向けのMEMS信頼性データを構築するための、3温度帯でのバリデーション。

スマートフォンやウェアラブル機器に搭載されたMEMSマイクロフォンおよびIMUの音響特性および動作特性の解析。

飛行・誘導システムに用いられる慣性MEMSに対する環境ストレスおよび機械的サイクル試験。

医療機器用圧力センサーの特性評価は、測定精度を保つためにクリーンルーム環境下で実施されます。

MEMS試験のための技術的能力

AvernaのMEMSテストシステムはすべて、特定のデバイス向けに設計されているため、最初からモジュール性が組み込まれています。以下の機能は、各プログラムのパッケージや生産量に合わせて組み合わせられます。

ファインピッチMEMSウェーハプローブテスト

Avernaのプロービングシステムは、複数のプローブをX、Y、Z軸上で独立して移動させ、3 µm未満のプロービング精度を実現します。ビジョンアルゴリズムにより、プローブ針を多種多様なパッドパターンに位置合わせします。ウェーハやパッケージ済みデバイスの取り扱いに対応しており、ロボットによるロード機能により、MEMSマイクロプロービングの完全自動化をサポートします。

物理的刺激および共振特性評価

MEMSの応答は、実際の物理的入力と結びついて初めて意味を持ちます。Avernaは、運動、圧力、光、湿度、磁気に対する刺激をテストセルに直接統合しています。並列取得により、多数のチャネルで同時に共振特性評価を実行できるほか、高速デジタイザが研究開発（R&D）段階における過渡応答を捕捉します。

MEMSマイクロフォンの試験

マイクロフォンには、制御された音響場と周囲ノイズからの遮断が必要です。Avernaはテストセルに音響刺激機能を組み込んでおり、生産工程において各デバイスの感度および周波数特性を測定します。

熱条件試験およびMEMSの信頼性

3温度条件試験により、自動車および航空宇宙環境における極限の動作条件を再現します。各サイクルを通じて、熱性能パラメータが正確に追跡されます。機械的サイクル試験および環境ストレス試験により評価が完結し、製品リリース前にプログラムで必要とされるMEMSの信頼性データが生成されます。

光MEMSおよびアクティブアライメント

MEMSベースの光学デバイスについては、Avernaは電気的応答に加え、動作および位置精度の検証も行います。光スイッチの試験では、繰り返しスイッチング時の挿入損失、反射損失、およびクロストークを測定します。ファイバーアレイユニットとフォトニック集積回路のアクティブアライメントにより、MEMSの精密組立と試験を単一の精密プロセスに統合します。

高スループットMEMS試験装置

ソフトインパクト方式のピック・アンド・プレース装置は、フレックスフォイルを含め、1×1 mmという極小サイズのパッケージにも対応します。入出力はトレイ、ボウルフィーダー、ウェーハ、テープ＆リールに適合し、変換キットにより標準およびカスタムパッケージに対応します。層流により、テストゾーンはISO 14644-1クラス5の清浄度を維持します。NIダイヤモンドパートナーであるAverna Powered by Sphereaは、PXIベースのアーキテクチャ上でLabVIEWおよびTestStandを用いたテストソフトウェアを開発しており、これによりアプリケーション開発期間を短縮します。

実績あるMEMSテスト能力

以下の図は、Avernaがこれまでに設計・構築したMEMSテストシステムからのものです。これらは、エンジニアリングチームがすべての新規プロジェクトに注ぐ精度の高さを示しています。

機能	実証済みの性能
探査精度	< 3 µm、プローブごとにX、Y、Z方向の独立した動作が可能
プローブの形状	ピッチ100 µm、先端径5 µm
接触密度	1回のプロービングサイクルあたり64本の針
並列共振特性の評価	64チャンネルを400 MB/sで同時処理
高速共振特性評価	2 GS/sのサンプリング
熱処理	-40 °C ～ 150 °C、精度 ±1 °C
デバイスの取り扱い	1×1 mmまでのパッケージ、リード付き、リードレス、またはフレックス
入力および出力形式	トレイ、ボウルフィーダー、またはウェーハ入力；トレイ、テープ＆リール、またはバルク出力
テスト環境	ISO 14644-1 クラス5の層流
統合的なビジョン	ニードルとパッドの位置合わせ、2D/3D光学検査、OCR、ドットマトリックスコードの読み取り