壓力感測器的可靠三維特性分析
微機電系統(MEMS)壓力感測器是首批實現量產的微機電裝置之一,現今存在多種類型(例如相對壓力或絕對壓力測量),適用於不同應用場景,其中許多屬於安全關鍵型應用。壓力感測器廣泛應用於醫療與生物醫學領域、隔膜裝置、穿戴式裝置、診斷成像等眾多領域。
壓力感測器如何運作?
MEMS壓力感測器的基本工作原理在於將物理負載與壓力轉換為類比電訊號。壓力變化會導致壓力感測器薄膜形變,其電壓訊號與薄膜偏轉量成正比。為確保功能性與產品品質——尤其在安全關鍵應用中——對MEMS壓力感測器進行全面評估與特性分析至關重要。基於其尺寸與靈敏度特性,MEMS壓力感測器需採用非接觸式光學測試方法。

測量MEMS壓力感測器的三維地形圖
某些壓力感測器的性能相關參數無法透過電氣方式測量,因此業界需採用其他方法。其中一種方法是對纖薄且敏感的壓力感測器薄膜進行三維地形測量,包含薄膜厚度測量。TopMap 系列白光干涉儀的光學表面轮廓仪技術,能精確揭示壓力感測器薄膜在不同施加壓力下的形狀參數與曲率,從而避免不必要的應力,確保蝕刻製程如預期運作。 同時可測量壓力感測器薄膜上的電阻元件,藉此驗證並優化元件定位與固定效果。



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壓力感測器動態特性與性能測試
透過顯微鏡式雷射都卜勒振動計,可精確檢測MEMS壓力感測器薄膜的共振頻率與振動幅度。針對每種共振現象,皆能將薄膜的實際偏轉形狀與有限元素(FE)模擬預估的模態形狀進行比對。
當將振動計測量數據與有限元素模擬數據結合時,其相關性可協助確定邊界條件、厚度、剛度及應力等參數。Polytec的光學檢測解決方案能以低於1%的精度測量厚度僅300奈米的壓力感測器薄膜。
在線品質控制方面,晶圓級自動化技術有助於在封裝前檢測缺陷的MEMS壓力感測器薄膜單元,從而減少報廢率並節省成本。

膜厚度、薄膜與層厚度測量
微機電系統的量測系統

微型分析儀
Micro.View systems are optimized for ultra-high-resolution measurements in the sub-nanometer range. With focused optics and high vertical resolution they enable detailed analysis of microstructures, surface finish and material distribution where even the smallest deviations matter.

巨觀分析器
Pro.Surf systems enable fast, area-based 3D topography measurements with telecentric optics. They support reliable inspection of flatness, shape, parallelism and step heights across wide fields of view and in-bore features.

MSA-600 显微式激光测振仪
MSA-600 显微式激光测振仪专为 MEMS 及显微结构测量而打造,是一款能够获取三维静态与动态特性的一体化光学测量解决方案。它在加速产品开发流程、优化产品质量控制方面表现卓越,甚至可集成至商用探针台,用于晶圆级测试。目前,该仪器的性能已提升至高达 8 GHz。

MSA-650 IRIS 显微式激光测振仪
Polytec全新的最先进的且已获得专利技术的MSA-650 IRIS显微式激光测振仪,是目前世界上唯一能透过硅封装结构(无需拆除硅帽)获取硅器件面内和面外动态特性的系统,测试带宽覆盖DC~25 MHz。
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