1，在每个MEMS芯片1内，至少四个双端固支音叉谐振器3均匀布置在机 械结构2四周，且呈对称布置的两个双端固支音叉谐振器3互相垂直布置(偶数个双端固支 音叉谐振器是这样设置，奇数个双端固支音叉谐振器均布后相对应位置的两个双端固支音 叉谐振器互相垂直布置，而剩下的一个与其中相邻的一个双端固支音叉谐振器平行）;MEMS 芯片1安装在温控探针台上，通过扫描电子显微镜，测试所挑选MEMS芯片1上的双端固支音 叉谐振器3的梁宽和梁长;双端固支音叉谐振器3的驱动电极、检测电极通过探针及其引线 与测控电路构成闭环测控回路，使得双端固支音叉谐振器3以其固有频率谐振;测频电路检 测双端固支音叉谐振器3的测控电路的检测电压频率，得到双端固支音叉谐振器3的谐振频 率。
[0030] 结合图3,下面以MEMS器件机械结构的整表封装为例，利用上述测量系统来对MEMS 器件机械结构加工应力的温度特性以及封装应力的温度特性进行测量，具体步骤如下：
[0031] 步骤一，将双端固支音叉谐振器3和机械结构2集成在一起形成MEMS芯片1，在每个 MEMS芯片1内，至少四个双端固支音叉谐振器3均匀布置在机械结构2四周，且呈对称布置的 两个双端固支音叉谐振器3互相垂直布置。在每一个MEMS芯片1内，双端固支音叉谐振器3均 匀布置在MEMS结构2四周。对于大尺寸MEMS芯片1，可在MEMS结构2的四周多布置些双端固支 音叉谐振器3,对于小尺寸MEMS芯片1，可在MEMS结构2的四周少布置些双端固支音叉谐振器 3,但至少布置四个双端固支音叉谐振器3,如图1所示，分别测试平面内两个方向的残余应 力温度特性。为了能更好地测量残余应力温度特性，在机械结构2的四周可以均匀布置八个 双端固支音叉谐振器3,且每个方向上对称的两个双端固支音叉谐振器3相互垂直布置，如 图2所示。
[0032] 步骤二，如图3的（a)，微机械加工工艺结束后，在晶圆4上形成成百上千个MEMS芯 片1，将晶圆4安装在温控探针台上，在晶圆4上不同的区域选取多个MEMS芯片1进行测试:首 先通过扫描电子显微镜，测试所挑选MEMS芯片1上的双端固支音叉谐振器3的梁宽和梁长； 然后利用探针及其引线与双端固支音叉谐振器3的驱动电极、检测电极和测控电路相连，构 成闭环测控回路，根据温控探针台可调节的温度范围设置试验温度范围，温度，温度调节方 式可采用梯度变温或连续变温方式，利用探针、测控电路和测频电路测试所述双端固支音 叉谐振器3在不同温度下的频率f 〇 , k , i ( T )，将f 〇 , k , i ( T )代入公式
4十算不同温度下的加工应力σ〇,Μ(Τ)， 再采用最小二乘法进行加工应力〇Q,k,i(T)和温度Τ的多项式拟合，得到加工应力的温度函 数：
[0033] 〇〇，k，i(T) = 〇〇，k，i(0)+ao，iT+ao,2T2+...+ao，nTn (1)
[0034]式中，〇Q,k,i(0)为0°C时加工应力的拟合值，8(),1、3(),2、3(), 11分别为加工应力的一阶、 二阶和η阶温度系数;式中，k=l ,2,…，1，k表示MEMS芯片1的标号；i = l ,2,…，m，m 2 4, i表 示同一个MEMS芯片1上双端固支音叉谐振器3的标号；E为MEMS结构材料的杨氏模量，h为 MEMS结构厚度，w、L分别为双端固支音叉谐振器3的梁宽和梁长，Μ为双端固支音叉谐振器3 的等效质量。
[0035] 步骤三，如图3的（b)，采用划片工艺将晶圆4上的MEMS芯片1进行分离，得到单个 MEMS芯片1，将划片后的MEMS芯片1安装在温控探针台上，调节温控探针台温度，利用探针、 测控电路和测频电路测试这些双端固支音叉谐振器3在不同温度下的频率fndT)，将
|计算出划片工艺产生的应力在 不同温度下的值〇1人1(!')，再采用最小二乘法进行残余应力〇1, k>1(T)和温度T的多项式拟 合，得到σ1>Μ(Τ)的温度函数：
[0036] 〇i)k)i(T) = 〇i)k;i(0)+ai)iT+ai)2T2+---+ai )nTn (2)
[0037] 式中，〇1>M(〇)为〇°C时划片工艺产生残余应力的拟合值，叫丨通^通^分别为划片 工艺产生残余应力的一阶、二阶和η阶温度系数。
[0038]步骤四，如图3的（c)，采用贴片工艺将步骤三得到的MEMS芯片1粘接到管壳5内，将 贴片后的MEMS芯片1安装在温控探针台上，调节温控探针台温度，利用探针、测控电路和测 频电路测试这些双端固支音叉谐振器3在不同温度下的频率f 2,k>1(T)，将f2,k>1(T)代入公式
计算出贴片工艺产生的应力在不同温度下的值〇2,k ;1 (T)，再采用最小二乘法进行残余应力〇2,k>1(T)和温度T的多项式拟合，得到 〇2,k>1(T)的温度 函数：
[0039] 〇2，k，i(T) = 〇2，k，i(0)+a2，1T+a 2,2T2+."+a2，nT n (3)
[0040]式中，〇2,k,i(0)为0°C时贴片工艺产生残余应力的拟合值，a2,i、a2,2、a2,n分别为贴片 工艺产生残余应力的一阶、二阶和η阶温度系数。
[0041 ]步骤五，如图3的（d)，采用引线键合工艺，利用金属引线6实现MEMS芯片1与管壳5 之间的电互连，采用无应力安装方式将管壳5安装固定，利用金丝焊接管壳5上的金属引脚 和测控电路上对应的金属引脚，将引线键合后的MEMS芯片1安装在卡具上，卡具固定在温控 箱内，采用测控电路和测频电路测试引线键合工艺后双端固支音叉谐振器3频率f 3,k>1(T)，
计算出引线键合工艺产生 的应力在不同温度下的值c^k.dT)，再采用最小二乘法进行残余应力〇3,M(T)和温度T的多 项式拟合，得到σ3,Μ(Τ)的温度函数：
[0042] 〇3;k>i(T) = 〇3>k>i(〇)+a3>iT+a3>2T 2+---+a3>nTn (4)
[0043]式中，〇3,k,i(0)为0°C时引线键合工艺产生残余应力的拟合值，33,1、33,2、33,11分别为 引线键合工艺产生残余应力的一阶、二阶和η阶温度系数。
[0044]步骤六，如图3的（e)，采用封帽工艺，将盖板7与管壳5键合在一起，采用无应力安 装方式将管壳5安装固定，利用金丝焊接管壳5上的金属引脚和测控电路上对应的金属引 脚，将封帽后的MEMS芯片1，安装在温控箱内，改变温控箱内的温度，采用采用双端固支谐振 器3测控电路和测频电路，测试双端固支音叉谐振器3频率f 4,k>1(T)，将f4,k>1(T)代入公式
，计算出封帽工艺产生的应力在不同温度下的值 〇4,15,#)，再采用最小二乘法进行残余应力〇4,1{,#)和1'进行多项式拟合，得到 〇4,1{,1(1')的温 度函数：
[0045] 〇4;k>i(T) = 〇4>k>i(〇)+a4>iT+a4>2T 2+---+a4>nTn (5)
[0046] 式中，σ4,Μ(〇)为0°C时封帽工艺产生残余应力的拟合值，&4, 1、84,2、84,11分别为封帽 工艺产生残余应力的一阶、二阶和η阶温度系数。
[0047] 上述测试过程表明，在实施其中某一道工艺的前后，如划片、贴片等，分别测试双 端固支音叉谐振器3的频率，结合双端固支音叉谐振器3的梁宽和梁长，即可获得该工艺产 生应力温度特性。在封装工艺的优化设计中，可直接利用双端固支音叉谐振器，采用该测量 方法测量每道封装工艺产生的封装应力以及封装应力的温度特性，从而有助于封装工艺的 优化，降低封装应力，具体方案如下。
[0048]结合图3的(a)至⑷，本发明MEMS器件残余应力温度特性的测量方法，步骤如下：
[0049] 步骤一，将双端固支音叉谐振器3和机械结构2集成在一起形成MEMS芯片1，在每个 MEMS芯片1内，至少四个双端固支音叉谐振器3均匀布置在机械结构2四周，且呈对称布置的 两个双端固支音叉谐振器3互相垂直布置；
[0050] 步骤二，微机械加工工艺结束后，在晶圆4上形成成百上千个MEMS芯片1，将晶圆4 安装在温控探针台上，在晶圆4上不同的区域选取多个MEMS芯片1进行测试:首先通过扫描 电子显微镜，测试所挑选MEMS芯片1上的双端固支音叉谐振器3的梁宽和梁长;然后利用探 针及其引线与双端固支音叉谐振器3的驱动电极、检测电极和测控电路相连，构成闭环测控 回路，根据温控探针台可调节的温度范围设置试验温度范围，利用探针、测控电路和测频电 路测试所述双端固支音叉谐振器3在不同温度下的频率fmU)，将foiJT)代入公式
4十算不同温度下的加工应力σ〇,Μ(Τ)， 再采用最小二乘法进行加工应力〇〇,k,i(T)和温度Τ的多项式拟合，得到加工应力的温度函 数：
[0051] 〇〇，k，i(T) = 〇〇，k，i(0)+ao，iT+ao,2T2+...+ao，nTn (1)
[0052]式中，〇Q,k,i(0)为0°C时加工应力的拟合值，8(),1、3(),2、3(), 11分别为加工应力的一阶、 二阶和η阶温度系数;式中，k=l ,2,…，1，k表示MEMS芯片1的标号；i = l ,2,…，m，m 2 4, i表 示同一个MEMS芯片1上双端固支音叉谐振器3的标号；E为MEMS结构材料的杨氏模量，h为 MEMS结构厚度，w、L分别为双端固支音叉谐振器3的梁宽和梁长，Μ为双端固支音叉谐振器3 的等效质量；
[0053]步骤三，采用划片工艺将晶圆4上的MEMS芯片1进行分离，得到单个MEMS芯片1，将 划片后的MEMS芯片1安装在温控