一种用于测试应力对芯片影响的实验装置及其使用方法与流程

本发明属于mems芯片应力测试，具体涉及一种用于测试应力对芯片影响的实验装置及其使用方法。

背景技术：

1、mems(micro-electric mechanical systems)是微电子机械系统的简称，它是指在集成电路技术的基础上，利用微加工技术将机械元件和电子元件融合于一体的微型集成技术。mems器件主要分为微传感器、微执行器和微控制器，其特征尺寸从几微米到几毫米不等，具有小型化、批量生产、微电子集成以及高精度并行制造等优点。采用mems技术制作的微型马达、微陀螺仪、压力传感器、加速度传感器、微开关等器件被广泛地应用于航空、航天、汽车、军事、环境监控、生物医学等几乎人们所接触到的所有领域中。

2、在各种mems器件的绝大多数的应用场景中，高精度和高稳定性是人们对mems器件的一致性要求。例如：作为导航定位的核心传感器之一，微加速度计的输出误差会严重地影响导航定位的精度，这是由于加速度误差是以二重积分的形式传递到位置误差中。

3、许多因素会导致mems器件的精度和稳定性下降，例如：温度、湿度、环境磁场、芯片制造的残余应力、装配的应力。其中芯片制造的残余应力和装配应力是影响mems芯片具有高精度和高稳定性的重要因素之一。

4、应力分为拉应力和压应力，拉应力和压应力对mems芯片能产生不同的影响，例如：在mems芯片中常见的弹簧梁结构上，施加拉应力能让弹簧的刚度系数变小，相反施加压应力能让弹簧的刚度系数变大，其次，施加应力的大小，与其产生的弹簧刚度变化线性相关，而弹簧的刚度系数与mems芯片的谐振频率、灵敏度紧密相关。

5、在施加的应力的某个临界值附近，例如：施加的拉应力渐渐减小，在转折点变为压应力，应力对mems芯片的影响可能会发生相反的效果；mems芯片安装在测试装置上，需要一次性测试完毕，不可二次安装测试，否则mems芯片所受的初始应力状态会受安装误差的影响发生跳变。观察某个设定点的应力对mems芯片的影响，需要该点施加的应力连续线性变化，这样才可全面的掌握应力对其影响的变化趋势，进而对mems芯片做出优化和调整。

6、因此如何一次性地对mems芯片上设定的点位施加连续线性变化的拉应力和压应力，从而全面的掌握应力对芯片性能的影响，这在mems芯片的实际应用中具有重要的意义。

7、现有技术中对芯片应力测试时只能在电路板的边角施加单方向应力，无法在芯片的设定点位一次性地施加拉应力或压应力，而且施加的应力的大小具有离散性，不能线性且连续的变化，测试精度较低。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的不足，本发明提供一种用于测试应力对芯片影响的实验装置及其使用方法，在测试过程中能在芯片的设定点位一次性地施加拉应力或压应力，且施加的应力大小可以线性且连续变化，提高了测试效率和精度。

2、为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、第一方面，提供一种用于测试应力对芯片影响的实验装置，包括：上工装，所述上工装设有用于对芯片的设定点位进行施力的第一力臂；下工装，所述下工装设有用于对芯片的设定点位进行施力的第二力臂；上工装与下工装相对设置，且第一力臂朝向下工装，第二力臂朝向上工装；驱动机构，所述驱动机构用于驱动芯片在第一力臂和第二力臂之间移动，从而通过第一力臂和第二力臂一次性地对芯片上的设定点位施加连续性变化的拉应力和压应力。

4、进一步地，所述上工装设有若干用于安装第一力臂的若干第一力臂安装孔。

5、进一步地，所述下工装设有若干用于安装第二力臂的若干第二力臂安装孔。

6、进一步地，所述下工装设有若干下工装固定孔。

7、进一步地，所述芯片安装在电路板上，驱动机构通过驱动所述电路板进而驱动所述芯片移动；所述电路板上设有若干用于连接驱动机构的第三连接孔。

8、进一步地，所述下工装设有用于安装定位销的若干定位销安装孔，所述定位销用于对电路板进行定位。

9、进一步地，所述驱动机构包括升降台，所述升降台通过设置在所述下工装上的若干升降台安装孔安装在所述下工装上。

10、进一步地，所述升降台配置有用于测量升降台的工作台面位移的标尺。

11、进一步地，所述上工装设有若干第一连接孔，所述下工装设有若干第二连接孔，所述第一连接孔和第二连接孔用于连接所述上工装和所述下工装，并用于调整所述上工装和所述下工装的相对位置。

12、第二方面，提供一种第一方面所述的用于测试应力对芯片影响的实验装置的使用方法，包括：将上工装、下工装和驱动机构组装成用于测试应力对芯片影响的实验装置；通过驱动机构驱动芯片在第一力臂和第二力臂之间移动，并使第一力臂和第二力臂分别在芯片的设定点位上产生对应的应力，并记录驱动机构的位移。

13、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明通过在上工装设用于对芯片的设定点位进行施力的第一力臂，在下工装设用于对芯片的设定点位进行施力的第二力臂，驱动机构驱动芯片在第一力臂和第二力臂之间移动，并使第一力臂和第二力臂分别在芯片的设定点位上产生对应的应力，在测试过程中能在芯片的设定点位一次性地施加拉应力或压应力，且施加的应力大小可以线性且连续变化，提高了测试效率和精度。

技术特征：

1.一种用于测试应力对芯片影响的实验装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于测试应力对芯片影响的实验装置，其特征在于，所述上工装（1）设有若干用于安装第一力臂（11）的若干第一力臂安装孔（12）。

3.根据权利要求1所述的用于测试应力对芯片影响的实验装置，其特征在于，所述下工装（2）设有若干用于安装第二力臂（21）的若干第二力臂安装孔（22）。

4.根据权利要求1所述的用于测试应力对芯片影响的实验装置，其特征在于，所述下工装（2）设有若干下工装固定孔（26）。

5.根据权利要求1所述的用于测试应力对芯片影响的实验装置，其特征在于，所述芯片（4）安装在电路板（5）上，驱动机构通过驱动所述电路板（5）进而驱动所述芯片（4）移动；所述电路板（5）上设有若干用于连接驱动机构的第三连接孔（51）。

6.根据权利要求5所述的用于测试应力对芯片影响的实验装置，其特征在于，所述下工装（2）设有用于安装定位销的若干定位销安装孔（24），所述定位销用于对电路板（5）进行定位。

7.根据权利要求5所述的用于测试应力对芯片影响的实验装置，其特征在于，所述驱动机构包括升降台，所述升降台通过设置在所述下工装（2）上的若干升降台安装孔（25）安装在所述下工装（2）上。

8.根据权利要求7所述的用于测试应力对芯片影响的实验装置，其特征在于，所述升降台配置有用于测量升降台的工作台面（32）位移的标尺（31）。

9.根据权利要求7所述的用于测试应力对芯片影响的实验装置，其特征在于，所述上工装（1）设有若干第一连接孔（13），所述下工装（2）设有若干第二连接孔（23），所述第一连接孔（13）和第二连接孔（23）用于连接所述上工装（1）和所述下工装（2），并用于调整所述上工装（1）和所述下工装（2）的相对位置。

10.一种权利要求1~9任一项所述的用于测试应力对芯片影响的实验装置的使用方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种用于测试应力对芯片影响的实验装置及其使用方法，装置包括：上工装，所述上工装设有用于对芯片的设定点位进行施力的第一力臂；下工装，所述下工装设有用于对芯片的设定点位进行施力的第二力臂；上工装与下工装相对设置，且第一力臂朝向下工装，第二力臂朝向上工装；驱动机构，所述驱动机构用于驱动芯片在第一力臂和第二力臂之间移动，从而通过第一力臂和第二力臂一次性地对芯片上的设定点位施加连续性变化的拉应力和压应力。本发明在测试过程中能在芯片的设定点位一次性地施加拉应力或压应力，且施加的应力大小可以线性且连续变化，提高了测试效率和精度。技术研发人员：李嘉程,周六辉,王甫,周铭,谢会开,凤瑞受保护的技术使用者：华东光电集成器件研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/26