MEMS芯片测振仪器如何选择？先进封装时代，研发测试关注的不只是测量精度

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器件不断向小型化、高集成度发展，振动测试设备也在不断升级。从研发验证、性能优化到失效分析，MEMS芯片测振仪器已经成为实验室和研发中心的重要测试平台。但对于采用晶圆级封装（WLP）和硅封装的MEMS器件来说，仅有高位移分辨率已经不足以满足测试需求。仪器是否能够透过封装识别内部结构、是否支持非接触测量、能否完成振动模态分析，正成为越来越多研发团队关注的新标准。

针对这一难题，SmarAct推出了基于共焦显微与激光干涉技术的PICOSCALE测振仪，实现了封装MEMS内部结构的皮米级振动测量。

一、共焦显微与激光干涉的技术结合

PICOSCALE测振仪的核心，在于将共焦红外显微技术和迈克尔逊激光干涉测量集成到同一系统之中。

其中，激光干涉部分基于迈克尔逊干涉仪原理，通过检测光程变化引起的相位差，实现非接触式位移测量。

基于这一原理，系统能够实现：

皮米级位移分辨率

高频动态振动分析

非接触式测量

高带宽检测能力

相比传统接触式检测方式，该方案不会对MEMS真实振动状态造成额外干扰，更适用于微纳尺度结构分析。

但真正让PICOSCALE实现突破的，是其共焦红外显微技术。

传统显微成像在面对硅封装时，会受到大量杂散反射光影响，难以准确识别内部结构。而SmarAct采用1550nm近红外激光，利用硅材料对近红外光具有较高透过率的特性，使激光能够穿透硅封装，到达内部MEMS结构。

与此同时，系统中的共焦针孔（Pinhole）会对反射光进行选择性过滤，仅允许焦点位置的光信号进入探测器，从而有效屏蔽离焦杂散光。

最终实现：透过硅封装，仅观察MEMS内部振动结构，成为传统激光测振仪难以实现的关键突破。

二、从“测量振动”到“看见振动”

除了高精度位移测量外，PICOSCALE测振仪还能够实现MEMS振动模式的可视化分析。

整个系统主要包括：

红外共焦显微模块

激光干涉测量模块

三轴纳米定位系统

高频振动激励平台

其中，三轴纳米定位系统能够实现大范围高精度扫描，在20mm行程范围内保持30nm重复精度，并支持百万像素级扫描能力。

相比传统采用振镜扫描的测振方案，PICOSCALE能够同时兼顾：

大视场

高分辨率

高定位精度

系统最高可实现：

2μm光学分辨率

高频振动分析

皮米级位移检测

真正实现了从“检测振动”到“可视化振动”的跨越。

三、实际案例：透过硅封装分析MEMS运动传感器

在实际测试中，SmarAct使用PICOSCALE测振仪对MPU-6050 MEMS运动传感器进行了分析。

实现了在不破坏封装的前提下，对MEMS内部结构进行完整动态分析。

对于MEMS研发而言，这种能力具有重要价值。

对于MEMS行业而言，检测技术的发展始终伴随着器件结构的演进。从裸片测试到先进封装，从单点测量到振动可视化，每一次技术升级，都在推动研发效率和产品可靠性的提升。一套优秀的MEMS芯片测振仪器，不仅需要具备皮米级测量能力，更需要能够适应复杂封装结构和多样化测试需求。

通过融合共焦红外显微、激光干涉测量与高精度

运动控制

技术，SmarAct PICOSCALE测振仪为MEMS振动测试和模态分析提供了更加完整的解决方案，也为先进封装器件的研发验证带来了新的可能。