用于麥克風(fēng)和超低壓力傳感器的有缺陷制造的測(cè)試的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于麥克風(fēng)和超低壓力傳感器的有缺陷制造的測(cè)試
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本發(fā)明要求獲得于2012年9月14日提交的、標(biāo)題為“TESTING FOR DEFECTIVEMANUFACTURING OF MICROPHONES AND ULTRALOff PRESSURE SENSORS” 的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?1/701，001的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)弓I用的方式并入本申請(qǐng)。
【背景技術(shù)】
[0003]本發(fā)明用于探測(cè)已組裝的麥克風(fēng)或者超低壓力轉(zhuǎn)換器的制造缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種用于測(cè)試MEMS壓力傳感器裝置——例如MEMS麥克風(fēng)封裝的方法。MEMS壓力傳感器裝置包括定位在殼體內(nèi)的壓力傳感器和用于將聲壓從殼體外部朝向壓力傳感器引導(dǎo)的壓力入口。激活聲壓源并且將來(lái)自聲壓源的聲壓引導(dǎo)到壓力入口并且引導(dǎo)到殼體的除壓力入口以外的外部位置。根據(jù)壓力傳感器的輸出信號(hào)確定是否存在一些允許聲壓通過(guò)殼體外部在除壓力入口以外的位置處到達(dá)壓力傳感器的缺陷。
[0005]本發(fā)明的其他方面在考慮詳細(xì)描述和附圖的情況下是顯而易見(jiàn)的。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是用于正確制造的麥克風(fēng)的測(cè)試裝置的示意圖。
[0007]圖2是用于有缺陷的麥克風(fēng)的圖1中的測(cè)試裝置的示意圖。
[0008]圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例使用一個(gè)腔室和一個(gè)聲源的用于有缺陷的麥克風(fēng)的另一測(cè)試裝置的示意圖。
[0009]圖4是根據(jù)另一實(shí)施例使用兩個(gè)腔室和兩個(gè)聲源的用于有缺陷的麥克風(fēng)的測(cè)試裝置的示意圖。
[0010]圖5是根據(jù)另一實(shí)施例使用一個(gè)腔室和兩個(gè)聲源的用于有缺陷的麥克風(fēng)的測(cè)試裝置的示意圖。
[0011]圖6是根據(jù)另一實(shí)施例使用兩個(gè)部分的用于有缺陷的麥克風(fēng)的測(cè)試裝置的示意圖，所述兩個(gè)部分構(gòu)成一個(gè)測(cè)試腔室和一個(gè)揚(yáng)聲器。
[0012]圖7是圖6的測(cè)試裝置的橫截圖。
[0013]圖8是在升高的且沒(méi)有激活的位置處具有用作第二聲源的揚(yáng)聲器陣列的圖5的測(cè)試裝置的透視圖。
[0014]圖9是在降低的且激活的位置處具有揚(yáng)聲器陣列的在圖5中示出的測(cè)試裝置的透視圖。
[0015]圖10是示出在使用圖3-6的測(cè)試裝置中的至少一個(gè)時(shí)的測(cè)試過(guò)程的流程圖。
[0016]圖11是麥克風(fēng)靈敏度在一個(gè)音頻范圍上的示圖，其示出圖1、2和5的測(cè)試裝置在使用圖10的測(cè)試過(guò)程的情況下的輸出測(cè)試。
【具體實(shí)施方式】
[0017]在詳細(xì)闡述本發(fā)明的任何實(shí)施例之前，要理解的是，本發(fā)明不局限于其應(yīng)用于以下描述中所闡述的或者以下附圖中所示出的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和元件布置。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)其他實(shí)施例并且能夠以多種方式實(shí)現(xiàn)或者實(shí)施。
[0018]圖1示出用于測(cè)試MEMS壓力傳感器裝置107的輸出的測(cè)試裝置的第一示例，所述MEMS壓力傳感器裝置稱(chēng)作被測(cè)器件(device under test:DUT)。揚(yáng)聲器101位于腔室103的一個(gè)端部處，并且揚(yáng)聲器101定位成將測(cè)試聲發(fā)射到腔室103中。直箭頭指示從揚(yáng)聲器101到DUT 107的壓力入口 104的聲學(xué)路徑。襯墊105定位在腔室103和DUT 107的蓋109之間，以便限定并且在聲學(xué)上隔離聲學(xué)路徑。在其他結(jié)構(gòu)中，在不使用襯墊的情況下在腔室和蓋109之間形成密封。DUT 107包括基座113。在一些結(jié)構(gòu)中，基座由硅襯底構(gòu)成并且可以包括一個(gè)或多個(gè)電路元件。在圖1的示例中，基座113是具有位于其上的轉(zhuǎn)換器111的襯底。蓋109施加到基座113上以構(gòu)成包圍轉(zhuǎn)換器111的殼體。蓋109保護(hù)轉(zhuǎn)換器111并且防止聲在除壓力入口 104以外的位置處進(jìn)入殼體并且防止影響轉(zhuǎn)換器111的運(yùn)行。圖1的測(cè)試裝置主要用于測(cè)試轉(zhuǎn)換器111的性能。其不提供殼體或接縫質(zhì)量的評(píng)估，在所述接縫處蓋109施加到基座113上。
[0019]圖2示出當(dāng)測(cè)試在蓋中具有制造缺陷的MEMS壓力傳感器裝置時(shí)圖1中的測(cè)試裝置的局限。在圖2中所描述的測(cè)試裝置具有與在圖1中所示出的測(cè)試裝置相同的配置。揚(yáng)聲器201位于腔室203的一個(gè)端部處，并且揚(yáng)聲器201定位成將測(cè)試聲發(fā)射到腔室203中。直箭頭指示從揚(yáng)聲器201到DUT 207的壓力入口 204的聲學(xué)路徑。襯墊205定位在DUT 207的腔室203和蓋209之間，以便限定并且在聲學(xué)上隔離聲學(xué)路徑。DUT 207包括基座213、位于基座213上的轉(zhuǎn)換器211和施加到基座213上并且包圍轉(zhuǎn)換器211的蓋209。
[0020]在圖1中，蓋109由實(shí)線(xiàn)表示，表明正確制造的裝置。特別地，在蓋109和基座113之間形成的接縫是完整的并且不允許聲壓進(jìn)入殼體。然而在圖2的示例中，在蓋209和基座213之間存在破裂206。該破裂206代表麥克風(fēng)殼體中的缺陷，例如蓋209和基座213之間的有缺陷的密封。因?yàn)樵趫D1和2中所示出的測(cè)試裝置沒(méi)有提供用于聲經(jīng)過(guò)有缺陷的殼體中的潛在的孔進(jìn)入轉(zhuǎn)換器211的聲源或聲學(xué)路徑，所以不能探測(cè)到這樣的制造缺陷。
[0021]圖3示出一種替代的測(cè)試裝置的示意圖，其除向DUT 307的壓力入口 304提供聲壓以外也向DUT 307的殼體的外部提供聲壓。在所述裝置中，DUT 307至少部分定位在測(cè)試腔室303內(nèi)部，使得蓋309的整個(gè)外部——包括蓋309和基座313之間的接縫暴露給測(cè)試聲。揚(yáng)聲器301位于腔室303的一個(gè)端部處，并且揚(yáng)聲器301定位成將測(cè)試聲發(fā)射到腔室303中。直箭頭指示從揚(yáng)聲器301到DUT 307的壓力入口 304的聲學(xué)路徑。襯墊305定位在腔室303和DUT 307的蓋309之間，以便限定并且在聲學(xué)上隔離聲學(xué)路徑。如由直箭頭所代表的那樣，來(lái)自揚(yáng)聲器301的聲進(jìn)入壓力入口 304到達(dá)轉(zhuǎn)換器311。此外，如果有缺陷的麥克風(fēng)殼體包含任何其他開(kāi)口——例如破裂306，則來(lái)自揚(yáng)聲器301的聲如由彎曲箭頭所代表的那樣也通過(guò)破裂306進(jìn)入殼體并且影響轉(zhuǎn)換器311的運(yùn)行。
[0022]圖4示出測(cè)試裝置的另一示例，其能夠通過(guò)殼體外部暴露給聲壓來(lái)探測(cè)殼體中的制造缺陷。第一揚(yáng)聲器401位于第一腔室403的一個(gè)端部處，并且揚(yáng)聲器401定位成將測(cè)試聲發(fā)射到第一腔室403中。襯墊405定位在第一腔室403和DUT 407的蓋409之間，以便限定并且在聲學(xué)上隔離聲學(xué)路徑。在所述示例中，第二腔室415與第一腔室403對(duì)齊并且包圍DUT 407。第二腔室415的表面410抵靠第一腔室403的表面412，以便在所述表面之間形成密封。在圖4中所示出的結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)腔室的表面之間的密封由襯墊414形成。然而，如以上所描述的那樣，在其他結(jié)構(gòu)中可以在不使用襯墊414的情況下形成不同元件之間的密封。所述密封使每一個(gè)腔室的內(nèi)部與外部并且使其相互之間在聲學(xué)上隔離。
[0023]如在其他附圖中的那樣，DUT 407包括基座413、位于基座413上的轉(zhuǎn)換器411和施加到基座413上以包圍轉(zhuǎn)換器411的蓋409。蓋409保護(hù)轉(zhuǎn)換器111并且防止聲在除壓力入口 404以外的位置處進(jìn)入轉(zhuǎn)換器411。圖4的測(cè)試裝置也包括位于第二腔室415的一個(gè)端部處的第二揚(yáng)聲器417，所述第二揚(yáng)聲器定位成將聲發(fā)射到第二腔室415中。
[0024]從第一揚(yáng)聲器401發(fā)射的聲穿過(guò)壓力入口 404并且由轉(zhuǎn)換器411探測(cè)。如以下詳細(xì)描述的那樣，在正確構(gòu)造的麥克風(fēng)封裝中，來(lái)自第一揚(yáng)聲器401的聲產(chǎn)生限定的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)。然而，如果在有缺陷的麥克風(fēng)封裝中存在破裂406或泄漏，則來(lái)自第二揚(yáng)聲器417的聲(如由彎曲箭頭所代表的那樣)可以穿過(guò)蓋409中的孔并且可以改變由轉(zhuǎn)換器411探測(cè)的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)?？刂苼?lái)自第二揚(yáng)聲器417的聲以及測(cè)試腔室415的大小和形狀，以便能夠區(qū)分來(lái)自第二揚(yáng)聲器417的聲與來(lái)自第一揚(yáng)聲器401的聲。
[0025]圖5示出測(cè)試裝置的另一示例。再次，揚(yáng)聲器501位于第一腔室503的一個(gè)端部處，并且揚(yáng)聲器501定位成將測(cè)試聲發(fā)射到腔室503中。直箭頭指示從揚(yáng)聲器501到DUT507的壓力入口 504的聲學(xué)路徑。襯墊505定位成形成腔室和DUT 507的蓋509之間的密封，以便限定并且在聲學(xué)上隔離聲學(xué)路徑。如在其他附圖中的那樣，DUT 507包括基座513、位于基座513上的轉(zhuǎn)換器511和施加到基座513上以包圍轉(zhuǎn)換器511的蓋509。蓋509保護(hù)轉(zhuǎn)換器511并且限制聲在除壓力入口 504以外的位置處進(jìn)入轉(zhuǎn)換器511。圖5的示例包括第二揚(yáng)聲器517，其安裝在DUT 507的背向于腔室503的一側(cè)上并且環(huán)繞DUT 507的殼體的外部施加聲。來(lái)自所述第二揚(yáng)聲器517的聲可以通過(guò)有缺陷的DUT殼體中的破裂506 (如由彎曲箭頭所示出的那樣)并且影響轉(zhuǎn)換器511的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)。
[0026]圖6示出測(cè)試裝置的另一示例。揚(yáng)聲器601位于第一腔室603的一個(gè)端部處，并且揚(yáng)聲器601定位成將測(cè)試聲發(fā)射到腔室603中。如由直箭頭所指示的那樣，聲沿著從揚(yáng)聲器601到DUT 607的壓力入口 604的聲學(xué)路徑行進(jìn)。襯墊605定位在腔室603和DUT 607的蓋609之間，以便限定聲學(xué)路徑并且在聲學(xué)上隔離壓力入口 604。DUT 607再次包括基座613、位于基座613上的轉(zhuǎn)換器611和施加到基座613上以包圍轉(zhuǎn)換器611的蓋609。蓋609保護(hù)轉(zhuǎn)換器611并且限制聲在除壓力入口 604以外的位置處進(jìn)入轉(zhuǎn)換器611。
[0027]DUT 607定位在腔室615內(nèi)的表面608上。襯墊605支承DUT 607并且隔離來(lái)自揚(yáng)聲器601的聲學(xué)路徑，如由直線(xiàn)所示出的那樣。在圖6的示例中，完整的測(cè)試腔室615包括兩個(gè)分離的部分——第一腔室部分603和第二腔室部分614，當(dāng)DUT 607定位在測(cè)試表面608上時(shí)所述兩個(gè)分離的部分對(duì)齊并且包圍DUT 607。完整的測(cè)試腔室615限定并且控制聲學(xué)路徑，使得聲學(xué)路徑從測(cè)試到測(cè)試是統(tǒng)一的。除將來(lái)自揚(yáng)聲器601的聲引導(dǎo)到壓力入口 604以外，測(cè)試腔室615使DUT 607的基座613和蓋609暴露給來(lái)自揚(yáng)聲器601的聲。同樣地，來(lái)自揚(yáng)聲器601的聲可以穿過(guò)有缺陷的DUT607中的任何破裂606或泄漏并且可以影響轉(zhuǎn)換器611的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)。
[0028]圖