Come si collauda un sensore MEMS

Sebbene i sensori MEMS siano sostanzialmente dei circuiti integrati, richiedono tecniche di taratura e collaudo decisamente diverse da quelle normalmente utilizzate nella produzione di semiconduttori.

Il problema nasce dalla necessità di verificare il corretto comportamento anche delle parte micromeccanica del dispositivo, che con le sole prove di tipo elettrico non è possibile controllare appieno.

Il motivo è dato dalla natura intrinseca del sensore, che reagisce solamente a ben determinate sollecitazioni fisiche. Se è un accelerometro, va spostato per capire se funziona, se è un giroscopio va ruotato, e così via per gli altri tipi di sensore.

Nasce quindi il problema di dover affrontare in un ambiente di produzione in grande serie, quindi con costi unitari del collaudo compatibili con i costi di un prodotto di largo consumo, l'aggiunta ai normali tester per semiconduttori utilizzati abitualmente per il collaudo dei circuiti integrati, qualche altra soluzione specializzata che riesca a ‘stimolare meccanicamente’ il dispositivo in modo opportuno durante il collaudo e la taratura.

Nel disegno qui sotto è riportato lo schema di principio dell’operazione di taratura di un giroscopio, che va montato su una tavola rotante ad accelerazione controllata per tarare in fabbrica ogni singolo componente prodotto, onde garantirne l’accuratezza delle misure che effettuerà una volta inserito nell'applicazione finale.

Vista così non sembra poi una struttura così complicata, me nella realtà dei fatti ci è voluto tutto l’ingegno degli esperti di collaudo di STMicroelectronics e della filiera locale dei fornitori specializzati per riuscire a mettere a punto un sistema automatizzato per collaudi ad alta velocità di componenti MEMS, precedentemente irrealizzabile con i normali tester per il collaudo automatico disponibili commercialmente.

Ci piace sottolineare l’efficacia del risultato raggiunto come testimonianza delle competenze reperibili nel distretto tecnologico di Milano e Brianza. Bravi!

Per non dimenticarlo, quando saremo in coda sull’autostrada A4 per entrare a Milano ci distrarremo contando mentalmente i sensori che stanno uscendo dalle linee di produzione appena al di là della corsia di emergenza…

*Ringrazio Fabio Pasolini, General Manager della divisione Motion MEMS di STMicroelectronics, per le preziose informazioni fornitemi sui sensori microelettromeccanici inerziali