有很多原因都可以說明在MEMS封裝之前進行測試是有好處的：封裝工藝的成本很高。在最終封裝之後經過測試發現失效的器件浪費的不僅是資金，而且包括研發、工藝利用和投片的時間。在生產的早期就進行功能測試、可靠性研究和失效分析對於微係統的商業化是至關重要的
，因為它能夠降低生產成本，縮短上市時間。

分段測試目標

在MEMS產品開發周期三個階段的每一階段都有獨特的測試目標和需求
，會產生截然不同的結果。
在zai產chan品pin的de研yan發fa階jie段duan，要yao驗yan證zheng器qi件jian是shi否fou能neng夠gou正zheng常chang工gong作zuo以yi及ji是shi否fou可ke製zhi造zao。在zai這zhe一yi階jie段duan，圓yuan片pian級ji測ce試shi能neng夠gou對dui器qi件jian進jin行xing早zao期qi的de特te征zheng分fen析xi，這zhe最zui高gao能neng夠gou將jiang研yan發fa時shi間jian和he研yan發fa成cheng本ben降jiang低di到dao15%。此外，可靠性問題是MEMS器件成功實現商業化應用的關鍵。因此，在研發階段進行圓片級測試是非常必要的。

在試生產階段
，目標是驗證大量生產情況下的可製造性，並形成一個生產-設備解決方案，製訂量產的測試需求。這裏，通過圓片級測試可以減少研發時間和成本。


在量產階段，目標是實現最大的產能並降低成本。由於MEMS生產的典型成品率比IC生產低得多，並且成本分解表明製造成本的60%～80%都是在封裝過程中以及封裝之後引入的，因此對於MEMS的量產而言，早期測試能夠大幅度降低成本（如圖1所示）。具體節約的成本取決於實際生產環境和MEMS元件的類型。

然而
，有利於早期測試的標準的、現成的測試設備對於大多數製造商而言是很難獲得的。除了電氣仿真和電氣測量之外
，可能還需要利用光
、振動、流體
、壓力、溫度、化學或應力仿真對器件進行測試。

對於某種輸入的仿真，測試人員除了要檢測並測量這種仿真產生的機械、光guang學xue或huo電dian信xin號hao之zhi外wai
，可ke能neng還hai需xu要yao測ce量liang所suo有you這zhe些xie分fen類lei信xin號hao。器qi件jian可ke能neng需xu要yao在zai一yi種zhong受shou控kong的de環huan境jing下xia進jin行xing測ce試shi，以yi保bao護hu該gai器qi件jian免mian受shou環huan境jing的de損sun壞huai，或huo者zhe正zheng確que模mo擬ni該gai器qi件jian被bei封feng裝zhuang之zhi後hou所suo在zai的de工gong作zuo環huan境jing。

MEMS測試設備的類型

自從2000年以來，SUSS MicroTec公司就提供了圓片級測試技術和設備，支持壓力傳感器、射頻MEMS、諧振器、微鏡、氣體傳感器、微輻射熱測量計等器件的圓片級測試。該設備采用了最新的MEMS測試技術研製而成，主要受用戶需求的驅動。

當前的圓片級MEMS測試係統基於兩種平台：開kai放fang式shi和he封feng閉bi式shi。在zai半ban導dao體ti行xing業ye，圓yuan片pian級ji測ce試shi是shi采cai用yong圓yuan片pian探tan針zhen來lai執zhi行xing的de。圓yuan片pian上shang的de器qi件jian必bi須xu與yu探tan針zhen卡ka或huo單dan個ge探tan針zhen形xing成cheng可ke靠kao的de接jie觸chu，從cong而er與yu測ce試shi儀yi形xing成cheng電dian氣qi連lian接jie。

這種係統執行MEMS測試方麵的能力是有限的
，但是通過增加適當的模塊進行非電氣仿真和/或檢測非電氣輸出，圓片探針可以擴展成開放式統一測試平台
，這種平台根據測試需求很容易進行重構（如圖2所示）。這種開放式平台非常適合於測試微分和絕對值壓力傳感器、麥克風和微鏡。


工作在真空或某些特殊氣體環境下的MEMS器件在圓片級測試階段就需要這種環境。此外
，生長可靠性問題的研究無法在開放式係統上進行評估；它們需要精確控製的測試環境。

要想在圓片級進行這些測試工作，必須將圓片探測器放在一個測試容器中（如圖3所示）。該gai容rong器qi可ke以yi是shi真zhen空kong的de或huo者zhe充chong滿man不bu同tong的de氣qi體ti，在zai測ce試shi過guo程cheng中zhong容rong器qi內nei的de氣qi壓ya可ke以yi在zai高gao真zhen空kong和he小xiao幅fu正zheng氣qi壓ya之zhi間jian調tiao節jie。同tong時shi
，真zhen空kong探tan測ce器qi中zhong的de圓yuan片pian溫wen度du可ke以yi控kong製zhi在zai-60～200℃之間，或者降低到77K（液氮）或4.2K（液氦）的低溫。

與開放式平台類似，封閉式平台中可以適當增加某些非電氣仿真模塊和/或非電氣輸出值檢測模塊。這種封閉式平台尤其對於射頻MEMS、MEMS諧振器、微輻射熱測量計和慣性傳感器（如加速度計和陀螺儀）的測試非常有用。

進行之中的工作

今後MEMS領域的任務包括最終封裝測試和圓片級測試的標準化
、製訂設計規則以簡化MEMS器件的測試

、擴展設備和技術平台以覆蓋今後的新型MEMS器件。


為了應對圓片級MEMS測試麵臨的挑戰
，來自業界
、研究機構和學術界的一些MEMS測試專家組成了一個開放式團體——MEMUNITY。利用MEMUNITY提供的專家資源和技術實力，過去兩年中圓片級測試技術領域取得了多項研究成果

，包括全球唯一的壓力容器探測係統。

最近，MEMUNITY完成了協同PAR-TEST項目的工作
，該項目的研究目標是定義MEMS器件生產中所用材料的特性，使工程人員可以利用這些特性。更明確的是，人們研究了一些高級測量技術
，能夠使工程人員判斷出MEMS器件生產中所用材料的質量參數——這些參數對於工藝控製是非常關鍵的。

MEMUNITY協同的PAR-TEST項目的一項成果是開發出了一種集成式圓片級MEMS器件測試係統
，該係統采用了一種活動的膜片（membrane），例如在壓力傳感器中。該測試係統是一種半自動探測係統（SUSS PA200），具有精確、自動的定位和圓片繪圖功能，通過一個靜電探針卡驅動膜片，利用一個激光多普勒計（Polytec MSA-500）測量麵外（out-of-plane）運動。通過測量本征頻率可以提取到該膜片的特征參數

，所得到的數據結果用於優化器件設計和製造工藝，以及確定好壞的管芯測試。



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