1，在每個MEMS芯片1內(nèi)，至少四個雙端固支音叉諧振器3均勻布置在機 械結(jié)構(gòu)2四周，且呈對稱布置的兩個雙端固支音叉諧振器3互相垂直布置(偶數(shù)個雙端固支 音叉諧振器是這樣設(shè)置，奇數(shù)個雙端固支音叉諧振器均布后相對應(yīng)位置的兩個雙端固支音 叉諧振器互相垂直布置，而剩下的一個與其中相鄰的一個雙端固支音叉諧振器平行）;MEMS 芯片1安裝在溫控探針臺上，通過掃描電子顯微鏡，測試所挑選MEMS芯片1上的雙端固支音 叉諧振器3的梁寬和梁長;雙端固支音叉諧振器3的驅(qū)動電極、檢測電極通過探針及其引線 與測控電路構(gòu)成閉環(huán)測控回路，使得雙端固支音叉諧振器3以其固有頻率諧振;測頻電路檢 測雙端固支音叉諧振器3的測控電路的檢測電壓頻率，得到雙端固支音叉諧振器3的諧振頻 率。
[0030] 結(jié)合圖3,下面以MEMS器件機械結(jié)構(gòu)的整表封裝為例，利用上述測量系統(tǒng)來對MEMS 器件機械結(jié)構(gòu)加工應(yīng)力的溫度特性以及封裝應(yīng)力的溫度特性進行測量，具體步驟如下：
[0031] 步驟一，將雙端固支音叉諧振器3和機械結(jié)構(gòu)2集成在一起形成MEMS芯片1，在每個 MEMS芯片1內(nèi)，至少四個雙端固支音叉諧振器3均勻布置在機械結(jié)構(gòu)2四周，且呈對稱布置的 兩個雙端固支音叉諧振器3互相垂直布置。在每一個MEMS芯片1內(nèi)，雙端固支音叉諧振器3均 勻布置在MEMS結(jié)構(gòu)2四周。對于大尺寸MEMS芯片1，可在MEMS結(jié)構(gòu)2的四周多布置些雙端固支 音叉諧振器3,對于小尺寸MEMS芯片1，可在MEMS結(jié)構(gòu)2的四周少布置些雙端固支音叉諧振器 3,但至少布置四個雙端固支音叉諧振器3,如圖1所示，分別測試平面內(nèi)兩個方向的殘余應(yīng) 力溫度特性。為了能更好地測量殘余應(yīng)力溫度特性，在機械結(jié)構(gòu)2的四周可以均勻布置八個 雙端固支音叉諧振器3,且每個方向上對稱的兩個雙端固支音叉諧振器3相互垂直布置，如 圖2所示。
[0032] 步驟二，如圖3的（a)，微機械加工工藝結(jié)束后，在晶圓4上形成成百上千個MEMS芯 片1，將晶圓4安裝在溫控探針臺上，在晶圓4上不同的區(qū)域選取多個MEMS芯片1進行測試:首 先通過掃描電子顯微鏡，測試所挑選MEMS芯片1上的雙端固支音叉諧振器3的梁寬和梁長； 然后利用探針及其引線與雙端固支音叉諧振器3的驅(qū)動電極、檢測電極和測控電路相連，構(gòu) 成閉環(huán)測控回路，根據(jù)溫控探針臺可調(diào)節(jié)的溫度范圍設(shè)置試驗溫度范圍，溫度，溫度調(diào)節(jié)方 式可采用梯度變溫或連續(xù)變溫方式，利用探針、測控電路和測頻電路測試所述雙端固支音 叉諧振器3在不同溫度下的頻率f 〇 , k , i ( T )，將f 〇 , k , i ( T )代入公式
4十算不同溫度下的加工應(yīng)力σ〇,Μ(Τ)， 再采用最小二乘法進行加工應(yīng)力〇Q,k,i(T)和溫度Τ的多項式擬合，得到加工應(yīng)力的溫度函 數(shù)：
[0033] 〇〇，k，i(T) = 〇〇，k，i(0)+ao，iT+ao,2T2+...+ao，nTn (1)
[0034]式中，〇Q,k,i(0)為0°C時加工應(yīng)力的擬合值，8(),1、3(),2、3(), 11分別為加工應(yīng)力的一階、 二階和η階溫度系數(shù);式中，k=l ,2,…，1，k表示MEMS芯片1的標(biāo)號；i = l ,2,…，m，m 2 4, i表 示同一個MEMS芯片1上雙端固支音叉諧振器3的標(biāo)號；E為MEMS結(jié)構(gòu)材料的楊氏模量，h為 MEMS結(jié)構(gòu)厚度，w、L分別為雙端固支音叉諧振器3的梁寬和梁長，Μ為雙端固支音叉諧振器3 的等效質(zhì)量。
[0035] 步驟三，如圖3的（b)，采用劃片工藝將晶圓4上的MEMS芯片1進行分離，得到單個 MEMS芯片1，將劃片后的MEMS芯片1安裝在溫控探針臺上，調(diào)節(jié)溫控探針臺溫度，利用探針、 測控電路和測頻電路測試這些雙端固支音叉諧振器3在不同溫度下的頻率fndT)，將
|計算出劃片工藝產(chǎn)生的應(yīng)力在 不同溫度下的值〇1人1(!')，再采用最小二乘法進行殘余應(yīng)力〇1, k>1(T)和溫度T的多項式擬 合，得到σ1>Μ(Τ)的溫度函數(shù)：
[0036] 〇i)k)i(T) = 〇i)k;i(0)+ai)iT+ai)2T2+---+ai )nTn (2)
[0037] 式中，〇1>M(〇)為〇°C時劃片工藝產(chǎn)生殘余應(yīng)力的擬合值，叫丨通^通^分別為劃片 工藝產(chǎn)生殘余應(yīng)力的一階、二階和η階溫度系數(shù)。
[0038]步驟四，如圖3的（c)，采用貼片工藝將步驟三得到的MEMS芯片1粘接到管殼5內(nèi)，將 貼片后的MEMS芯片1安裝在溫控探針臺上，調(diào)節(jié)溫控探針臺溫度，利用探針、測控電路和測 頻電路測試這些雙端固支音叉諧振器3在不同溫度下的頻率f 2,k>1(T)，將f2,k>1(T)代入公式
計算出貼片工藝產(chǎn)生的應(yīng)力在不同溫度下的值〇2,k ;1 (T)，再采用最小二乘法進行殘余應(yīng)力〇2,k>1(T)和溫度T的多項式擬合，得到 〇2,k>1(T)的溫度 函數(shù)：
[0039] 〇2，k，i(T) = 〇2，k，i(0)+a2，1T+a 2,2T2+."+a2，nT n (3)
[0040]式中，〇2,k,i(0)為0°C時貼片工藝產(chǎn)生殘余應(yīng)力的擬合值，a2,i、a2,2、a2,n分別為貼片 工藝產(chǎn)生殘余應(yīng)力的一階、二階和η階溫度系數(shù)。
[0041 ]步驟五，如圖3的（d)，采用引線鍵合工藝，利用金屬引線6實現(xiàn)MEMS芯片1與管殼5 之間的電互連，采用無應(yīng)力安裝方式將管殼5安裝固定，利用金絲焊接管殼5上的金屬引腳 和測控電路上對應(yīng)的金屬引腳，將引線鍵合后的MEMS芯片1安裝在卡具上，卡具固定在溫控 箱內(nèi)，采用測控電路和測頻電路測試引線鍵合工藝后雙端固支音叉諧振器3頻率f 3,k>1(T)，
計算出引線鍵合工藝產(chǎn)生 的應(yīng)力在不同溫度下的值c^k.dT)，再采用最小二乘法進行殘余應(yīng)力〇3,M(T)和溫度T的多 項式擬合，得到σ3,Μ(Τ)的溫度函數(shù)：
[0042] 〇3;k>i(T) = 〇3>k>i(〇)+a3>iT+a3>2T 2+---+a3>nTn (4)
[0043]式中，〇3,k,i(0)為0°C時引線鍵合工藝產(chǎn)生殘余應(yīng)力的擬合值，33,1、33,2、33,11分別為 引線鍵合工藝產(chǎn)生殘余應(yīng)力的一階、二階和η階溫度系數(shù)。
[0044]步驟六，如圖3的（e)，采用封帽工藝，將蓋板7與管殼5鍵合在一起，采用無應(yīng)力安 裝方式將管殼5安裝固定，利用金絲焊接管殼5上的金屬引腳和測控電路上對應(yīng)的金屬引 腳，將封帽后的MEMS芯片1，安裝在溫控箱內(nèi)，改變溫控箱內(nèi)的溫度，采用采用雙端固支諧振 器3測控電路和測頻電路，測試雙端固支音叉諧振器3頻率f 4,k>1(T)，將f4,k>1(T)代入公式
，計算出封帽工藝產(chǎn)生的應(yīng)力在不同溫度下的值 〇4,15,#)，再采用最小二乘法進行殘余應(yīng)力〇4,1{,#)和1'進行多項式擬合，得到 〇4,1{,1(1')的溫 度函數(shù)：
[0045] 〇4;k>i(T) = 〇4>k>i(〇)+a4>iT+a4>2T 2+---+a4>nTn (5)
[0046] 式中，σ4,Μ(〇)為0°C時封帽工藝產(chǎn)生殘余應(yīng)力的擬合值，&4, 1、84,2、84,11分別為封帽 工藝產(chǎn)生殘余應(yīng)力的一階、二階和η階溫度系數(shù)。
[0047] 上述測試過程表明，在實施其中某一道工藝的前后，如劃片、貼片等，分別測試雙 端固支音叉諧振器3的頻率，結(jié)合雙端固支音叉諧振器3的梁寬和梁長，即可獲得該工藝產(chǎn) 生應(yīng)力溫度特性。在封裝工藝的優(yōu)化設(shè)計中，可直接利用雙端固支音叉諧振器，采用該測量 方法測量每道封裝工藝產(chǎn)生的封裝應(yīng)力以及封裝應(yīng)力的溫度特性，從而有助于封裝工藝的 優(yōu)化，降低封裝應(yīng)力，具體方案如下。
[0048]結(jié)合圖3的(a)至⑷，本發(fā)明MEMS器件殘余應(yīng)力溫度特性的測量方法，步驟如下：
[0049] 步驟一，將雙端固支音叉諧振器3和機械結(jié)構(gòu)2集成在一起形成MEMS芯片1，在每個 MEMS芯片1內(nèi)，至少四個雙端固支音叉諧振器3均勻布置在機械結(jié)構(gòu)2四周，且呈對稱布置的 兩個雙端固支音叉諧振器3互相垂直布置；
[0050] 步驟二，微機械加工工藝結(jié)束后，在晶圓4上形成成百上千個MEMS芯片1，將晶圓4 安裝在溫控探針臺上，在晶圓4上不同的區(qū)域選取多個MEMS芯片1進行測試:首先通過掃描 電子顯微鏡，測試所挑選MEMS芯片1上的雙端固支音叉諧振器3的梁寬和梁長;然后利用探 針及其引線與雙端固支音叉諧振器3的驅(qū)動電極、檢測電極和測控電路相連，構(gòu)成閉環(huán)測控 回路，根據(jù)溫控探針臺可調(diào)節(jié)的溫度范圍設(shè)置試驗溫度范圍，利用探針、測控電路和測頻電 路測試所述雙端固支音叉諧振器3在不同溫度下的頻率fmU)，將foiJT)代入公式
4十算不同溫度下的加工應(yīng)力σ〇,Μ(Τ)， 再采用最小二乘法進行加工應(yīng)力〇〇,k,i(T)和溫度Τ的多項式擬合，得到加工應(yīng)力的溫度函 數(shù)：
[0051] 〇〇，k，i(T) = 〇〇，k，i(0)+ao，iT+ao,2T2+...+ao，nTn (1)
[0052]式中，〇Q,k,i(0)為0°C時加工應(yīng)力的擬合值，8(),1、3(),2、3(), 11分別為加工應(yīng)力的一階、 二階和η階溫度系數(shù);式中，k=l ,2,…，1，k表示MEMS芯片1的標(biāo)號；i = l ,2,…，m，m 2 4, i表 示同一個MEMS芯片1上雙端固支音叉諧振器3的標(biāo)號；E為MEMS結(jié)構(gòu)材料的楊氏模量，h為 MEMS結(jié)構(gòu)厚度，w、L分別為雙端固支音叉諧振器3的梁寬和梁長，Μ為雙端固支音叉諧振器3 的等效質(zhì)量；
[0053]步驟三，采用劃片工藝將晶圓4上的MEMS芯片1進行分離，得到單個MEMS芯片1，將 劃片后的MEMS芯片1安裝在溫控