微机电系统 (MEMS) 环境传感器无处不在，默默地支撑着我们日常生活中众多设备的功能。从智能手机和可穿戴设备到智能家居和工业自动化，这些微型产品可以测量温度、压力、湿度和大量其他环境参数。

由于环境监测需求不断增长以及空气质量严格法规的实施，它们在多个行业应用中发挥着举足轻重的作用。无论应用是消费类、汽车类还是医疗电子类，这些传感器都需要提供准确实时相关参数数据，包括温度、湿度、压力和气体存在。测试是 MEMS 环境传感器的关键步骤，因为其准确性至关重要。

不准确的生产测试可能会损害性能和安全性

设想一个健身追踪器，其温度传感器的读数始终比实际温度高五摄氏度，从而邮箱卡路里燃烧计算。另外，湿度计有故障的气象站也可能导致预报不准确。 MEMS 传感器的不准确数据可能会产生重大影响，不仅影响用户体验，还影响潜在的安全关键型应用。

生产测试是关键的品控节点，确保传感器产品满足性能标准才应用于最终产品。从制造商的角度来看，消费者遇到的传感器故障越少，维修成本就越低，客户满意度就越高。增强的产品可靠性是品牌声誉的基础，有助于培养客户忠诚度和信任。

MEMS环境传感器测试的难点

与传统电子元件相比，MEMS 环境传感器的生产测试存在一些困难。由于这测试些设备（与所有其他 MEMS 传感器一样）充当物理世界的接口，因此传统的电气测试不足以获取其机械方面性能。它们测试的关键是向设备提供物理刺激，以激活设备内部的传感器：输入激励通过传感器转换成电信号，然后进行处理。环境传感器测试的不同之处在于它们对压力、温度或湿度等各种刺激做出的响应。创建完美匹配影响传感器功能的所有现实环境变化的测试设置是一项复杂的任务。

传感器类型的特殊性进一步提升了测试的难度：根据其功能和预期应用，每种传感器类型可能需要独特的测试设置和参数。

这种复杂的场景使得开发通用测试方法变得困难：“一刀切”的方法（如用于混合信号设备测试的方法）行不通。另一方面，通过定制测试程序和设备来满足各种传感器设计的定制测试需求可能会非常耗时，并且会增加总体开发成本。

除了这些特定的技术要求之外，激烈的市场竞争还催促制造商努力降低测试设备的成本和测试时间。这些挑战共同使得 MEMS 环境传感器的生产测试成为一项复杂的任务。

影响环境传感器性能的激励因素众多

由于环境传感器对多种环境因素敏感，并对各种刺激（压力、温度、湿度、气体等）做出响应，因此其测试的关键在于需要开发能够捕获传感器所有电气和机械方面的测试装置。传感器，模拟及控制多种环境因素。

测试这些设备需要在同一传感器芯片中应用多种刺激，这迫使我们必须打破传统的单参数测试。传感器必须同时暴露于多种因素的影响下，以模拟可能影响其性能的真实运行环境。这些可能包括：远低于冰点的寒冷温度、超过典型工作范围的灼热、模拟海拔变化的压力变化以及涵盖干旱沙漠到热带雨林的湿度水平。

随着“压力+x”传感器的各种组合出现以提供多参数测量，环境的几个元素必须进入“压力+x”传感器芯片进行测试：压力、气体、温度、湿度。在测试过程中模拟和控制这些不同的环境因素可能非常复杂且昂贵。

此外，传感器不仅必须承受多个物理激励输入，而且通常必须同时应用这些输入，以考虑不同传感器单元之间的相互作用以及多个参数的相互作用机制。

平衡成本、吞吐量和准确性至关重要

用于 MEMS 环境传感器的先进测试设备可能非常昂贵，并且要实现大批量生产通常需要考虑测试精度与成本。对于大规模生产线来说，非常精确的测试设备和程序可能过于昂贵。然而，与此同时，许多应用需要更准确和更灵敏的设备，这意味着不可避免地需要非常准确的测试设备来进行验证。实现所需的测试成本效率并避免测试操作造成的任何瓶颈的技巧在于最大化测试吞吐量，从而降低每套设备的测试成本。

MEMS传感器测试设备需要满足3大要素

解决 MEMS 环境传感器测试挑战的主要方法是采用能够对测量压力、温度、湿度和气体的集成环境传感器进行大批量、单次插入测试和校准的测试设备。组合型多刺激设备可以提供完美的匹配来模拟现实世界的条件，而多站点功能和模块化设置有助于满足定制的测试要求和吞吐量，从而降低成本和设置时间。最新一代的测试处理设备包含通用测试室，可以同时施加多种物理刺激，以复刻真实的工作条件。各种压力或温度范围之间的快速切换使测试和校准过程尽可能高效。

测试设置由三个主要元素组成：

• MEMS 测试处理器可在测试期间精确定位和移动传感器。它们必须为大批量制造提供高速运动和高多站点能力。
• MEMS 测试刺激创建激活传感器并测量其响应所需的温度、压力、湿度和气体组合。
• 自动测试设备 (ATE) 用于分析传感器响应刺激的电气输出，并将其与预定义的规格进行比较。

当从一个应用程序切换到另一个应用程序时，这种类型的测试设置允许使用的测试过程和硬件在很大程度上保持不变，因为可以在同一标准处理程序内轻松地重新配置测试单元。标准处理器本身的设计应支持紧凑型 MEMS 封装的可靠和稳健的处理，这对于环境传感器来说是常见的，尤其是在消费类应用中。

未来展望

随着 MEMS 技术不断成熟，并在我们的生活中发挥越来越大的作用，从自动驾驶汽车到联网家庭，批量生产测试的重要性只会变得更加重要。通过结合使用成熟和尖端的测试设备和技术，制造商可以确保这些微型动力源提供准确的数据，最终为它们所集成到无数设备做出贡献。 MEMS 环境传感器的未来一片光明，最新的测试技术将对释放MEMS应用潜力方面发挥关键作用。

通过采用高通量、多刺激测试方案，半导体公司可以在 MEMS 环境传感器应用到最终产品之前确保其质量和可靠性。

以上内容来自：www.spea-cn.com 本文版权归原作者所有，本文所用图片、文字如涉及作品版权，请第一时间联系删除。