用于麦克风和超低压力传感器的有缺陷制造的测试的制作方法
【专利说明】用于麦克风和超低压力传感器的有缺陷制造的测试
[0001]相关申请
[0002]本发明要求获得于2012年9月14日提交的、标题为“TESTING FOR DEFECTIVEMANUFACTURING OF MICROPHONES AND ULTRALOff PRESSURE SENSORS” 的美国临时专利申请号61/701，001的权益，其全部内容通过弓I用的方式并入本申请。
【背景技术】
[0003]本发明用于探测已组装的麦克风或者超低压力转换器的制造缺陷。
【发明内容】
[0004]在一个实施例中，本发明提供一种用于测试MEMS压力传感器装置——例如MEMS麦克风封装的方法。MEMS压力传感器装置包括定位在壳体内的压力传感器和用于将声压从壳体外部朝向压力传感器引导的压力入口。激活声压源并且将来自声压源的声压引导到压力入口并且引导到壳体的除压力入口以外的外部位置。根据压力传感器的输出信号确定是否存在一些允许声压通过壳体外部在除压力入口以外的位置处到达压力传感器的缺陷。
[0005]本发明的其他方面在考虑详细描述和附图的情况下是显而易见的。
【附图说明】
[0006]图1是用于正确制造的麦克风的测试装置的示意图。
[0007]图2是用于有缺陷的麦克风的图1中的测试装置的示意图。
[0008]图3是根据一个实施例使用一个腔室和一个声源的用于有缺陷的麦克风的另一测试装置的示意图。
[0009]图4是根据另一实施例使用两个腔室和两个声源的用于有缺陷的麦克风的测试装置的示意图。
[0010]图5是根据另一实施例使用一个腔室和两个声源的用于有缺陷的麦克风的测试装置的示意图。
[0011]图6是根据另一实施例使用两个部分的用于有缺陷的麦克风的测试装置的示意图，所述两个部分构成一个测试腔室和一个扬声器。
[0012]图7是图6的测试装置的横截图。
[0013]图8是在升高的且没有激活的位置处具有用作第二声源的扬声器阵列的图5的测试装置的透视图。
[0014]图9是在降低的且激活的位置处具有扬声器阵列的在图5中示出的测试装置的透视图。
[0015]图10是示出在使用图3-6的测试装置中的至少一个时的测试过程的流程图。
[0016]图11是麦克风灵敏度在一个音频范围上的示图，其示出图1、2和5的测试装置在使用图10的测试过程的情况下的输出测试。
【具体实施方式】
[0017]在详细阐述本发明的任何实施例之前，要理解的是，本发明不局限于其应用于以下描述中所阐述的或者以下附图中所示出的结构细节和元件布置。本发明能够实现其他实施例并且能够以多种方式实现或者实施。
[0018]图1示出用于测试MEMS压力传感器装置107的输出的测试装置的第一示例，所述MEMS压力传感器装置称作被测器件(device under test:DUT)。扬声器101位于腔室103的一个端部处，并且扬声器101定位成将测试声发射到腔室103中。直箭头指示从扬声器101到DUT 107的压力入口 104的声学路径。衬垫105定位在腔室103和DUT 107的盖109之间，以便限定并且在声学上隔离声学路径。在其他结构中，在不使用衬垫的情况下在腔室和盖109之间形成密封。DUT 107包括基座113。在一些结构中，基座由硅衬底构成并且可以包括一个或多个电路元件。在图1的示例中，基座113是具有位于其上的转换器111的衬底。盖109施加到基座113上以构成包围转换器111的壳体。盖109保护转换器111并且防止声在除压力入口 104以外的位置处进入壳体并且防止影响转换器111的运行。图1的测试装置主要用于测试转换器111的性能。其不提供壳体或接缝质量的评估，在所述接缝处盖109施加到基座113上。
[0019]图2示出当测试在盖中具有制造缺陷的MEMS压力传感器装置时图1中的测试装置的局限。在图2中所描述的测试装置具有与在图1中所示出的测试装置相同的配置。扬声器201位于腔室203的一个端部处，并且扬声器201定位成将测试声发射到腔室203中。直箭头指示从扬声器201到DUT 207的压力入口 204的声学路径。衬垫205定位在DUT 207的腔室203和盖209之间，以便限定并且在声学上隔离声学路径。DUT 207包括基座213、位于基座213上的转换器211和施加到基座213上并且包围转换器211的盖209。
[0020]在图1中，盖109由实线表示，表明正确制造的装置。特别地，在盖109和基座113之间形成的接缝是完整的并且不允许声压进入壳体。然而在图2的示例中，在盖209和基座213之间存在破裂206。该破裂206代表麦克风壳体中的缺陷，例如盖209和基座213之间的有缺陷的密封。因为在图1和2中所示出的测试装置没有提供用于声经过有缺陷的壳体中的潜在的孔进入转换器211的声源或声学路径，所以不能探测到这样的制造缺陷。
[0021]图3示出一种替代的测试装置的示意图，其除向DUT 307的压力入口 304提供声压以外也向DUT 307的壳体的外部提供声压。在所述装置中，DUT 307至少部分定位在测试腔室303内部，使得盖309的整个外部——包括盖309和基座313之间的接缝暴露给测试声。扬声器301位于腔室303的一个端部处，并且扬声器301定位成将测试声发射到腔室303中。直箭头指示从扬声器301到DUT 307的压力入口 304的声学路径。衬垫305定位在腔室303和DUT 307的盖309之间，以便限定并且在声学上隔离声学路径。如由直箭头所代表的那样，来自扬声器301的声进入压力入口 304到达转换器311。此外，如果有缺陷的麦克风壳体包含任何其他开口——例如破裂306，则来自扬声器301的声如由弯曲箭头所代表的那样也通过破裂306进入壳体并且影响转换器311的运行。
[0022]图4示出测试装置的另一示例，其能够通过壳体外部暴露给声压来探测壳体中的制造缺陷。第一扬声器401位于第一腔室403的一个端部处，并且扬声器401定位成将测试声发射到第一腔室403中。衬垫405定位在第一腔室403和DUT 407的盖409之间，以便限定并且在声学上隔离声学路径。在所述示例中，第二腔室415与第一腔室403对齐并且包围DUT 407。第二腔室415的表面410抵靠第一腔室403的表面412，以便在所述表面之间形成密封。在图4中所示出的结构中，两个腔室的表面之间的密封由衬垫414形成。然而，如以上所描述的那样，在其他结构中可以在不使用衬垫414的情况下形成不同元件之间的密封。所述密封使每一个腔室的内部与外部并且使其相互之间在声学上隔离。
[0023]如在其他附图中的那样，DUT 407包括基座413、位于基座413上的转换器411和施加到基座413上以包围转换器411的盖409。盖409保护转换器111并且防止声在除压力入口 404以外的位置处进入转换器411。图4的测试装置也包括位于第二腔室415的一个端部处的第二扬声器417，所述第二扬声器定位成将声发射到第二腔室415中。
[0024]从第一扬声器401发射的声穿过压力入口 404并且由转换器411探测。如以下详细描述的那样，在正确构造的麦克风封装中，来自第一扬声器401的声产生限定的频率响应曲线。然而，如果在有缺陷的麦克风封装中存在破裂406或泄漏，则来自第二扬声器417的声(如由弯曲箭头所代表的那样)可以穿过盖409中的孔并且可以改变由转换器411探测的频率响应曲线。控制来自第二扬声器417的声以及测试腔室415的大小和形状，以便能够区分来自第二扬声器417的声与来自第一扬声器401的声。
[0025]图5示出测试装置的另一示例。再次，扬声器501位于第一腔室503的一个端部处，并且扬声器501定位成将测试声发射到腔室503中。直箭头指示从扬声器501到DUT507的压力入口 504的声学路径。衬垫505定位成形成腔室和DUT 507的盖509之间的密封，以便限定并且在声学上隔离声学路径。如在其他附图中的那样，DUT 507包括基座513、位于基座513上的转换器511和施加到基座513上以包围转换器511的盖509。盖509保护转换器511并且限制声在除压力入口 504以外的位置处进入转换器511。图5的示例包括第二扬声器517，其安装在DUT 507的背向于腔室503的一侧上并且环绕DUT 507的壳体的外部施加声。来自所述第二扬声器517的声可以通过有缺陷的DUT壳体中的破裂506 (如由弯曲箭头所示出的那样)并且影响转换器511的频率响应曲线。
[0026]图6示出测试装置的另一示例。扬声器601位于第一腔室603的一个端部处，并且扬声器601定位成将测试声发射到腔室603中。如由直箭头所指示的那样，声沿着从扬声器601到DUT 607的压力入口 604的声学路径行进。衬垫605定位在腔室603和DUT 607的盖609之间，以便限定声学路径并且在声学上隔离压力入口 604。DUT 607再次包括基座613、位于基座613上的转换器611和施加到基座613上以包围转换器611的盖609。盖609保护转换器611并且限制声在除压力入口 604以外的位置处进入转换器611。
[0027]DUT 607定位在腔室615内的表面608上。衬垫605支承DUT 607并且隔离来自扬声器601的声学路径，如由直线所示出的那样。在图6的示例中，完整的测试腔室615包括两个分离的部分——第一腔室部分603和第二腔室部分614，当DUT 607定位在测试表面608上时所述两个分离的部分对齐并且包围DUT 607。完整的测试腔室615限定并且控制声学路径，使得声学路径从测试到测试是统一的。除将来自扬声器601的声引导到压力入口 604以外，测试腔室615使DUT 607的基座613和盖609暴露给来自扬声器601的声。同样地，来自扬声器601的声可以穿过有缺陷的DUT607中的任何破裂606或泄漏并且可以影响转换器611的频率响应曲线。
[0028]图