Design of an industrial measurement instrument for MEMS inertial sensors testing

In this Master Thesis an electronic board for MEMS inertial sensors testing was designed. Together with the test software developed in Labview, the system is able to measure the resonance frequency and the quality factor of the sensor. This project was started by the semiconductor company Tronics Microsystems, in order to improve the functionality and the performances of its actual wafer-level testing system. In the first part, the structure of the circuit and noise analysis will be presented. In fact, noise, together with versatility and range of testable products, represents a fundamental parameter for the operation of the electronic board. The final part of the project regards the characterization of the system and the tests of linearity, noise, temperature drift, repeatability and functionality on inertial MEMS sensors will be described. In the end, a versatile, robust and performing instrument was obtained, giving also the possibility of future improvements.

In questa tesi di Laurea Magistrale è stata progettata una scheda elettronica per il test di sensori MEMS inerziali. Insieme al software di test sviluppato in Labview, il sistema è in grado di misurare la frequenza di risonanza e il fattore di qualità del sensore. Questo progetto è stato avviato dall’azienda di semiconduttori Tronics Microsystems, per aumentare le funzionalità e le prestazioni del proprio sistema di test a livello wafer. In seguito verrà presentata la struttura del circuito e l’analisi di rumore che è stata fatta. Come verrà mostrato, il rumore, insieme alla versatilità e al range di prodotti testabili, rappresenta uno dei parametri più importanti per il funzionamento della scheda elettronica. La fase finale del progetto prevede la caratterizzazione del sistema e verranno descritti i test fatti, riguardanti linearità, rumore, drift in temperatura, ripetibilità e test di funzionalità su sensori MEMS inerziali. Infine, è stato ottenuto uno strumento versatile, affidabile e performante, dando anche la possibilità di futuri sviluppi e miglioramenti del sistema.