微机电系统(MEMS)技术 MEMS压电膜传感器的环境试验方法征求意见
摘要
本文件规定了在环境应力(温度和湿度)、机械应力和应变下,评估MEMS压电薄膜材料耐久性的试验方法,以及用于质量评估的试验条件。本文件具体规定了在温度、湿度条件和外加电压下测量被测器件耐久性的试验方法和试验条件。
近日,昆山昆博智能感知产业技术研究院有限公司 、科技有限公司 、中机生产力促进中心有限公司 、苏州大学 、成都航天凯特机电科技有限公司 、武汉大学 、北京智能微电子科技有限公司 、无锡华润上华科技有限公司 、昆山双桥传感器测控技术有限公司起草,国家标准计划TC336(国家微机电技术标准化技术委员会)(MEMS)技术 《MEMS压电膜环境试验方法》征求意见稿已编制完毕,现公开征求意见。 随着MEMS技术的不断发展和成熟,Pb等压电膜(Zi,Ti)在MEMS应用领域,O3或AIN的研究越来越受欢迎。MEMS压电薄膜传感器的主要应用领域包括应变传感器、自供电无线传感器、声学和超声波装置、扫描探针显微镜的精确定位、燃油喷射系统、主动阻尼控制和自适应控制系统等。与传统的体积、静电或电磁薄膜相比,它具有更低的功耗、更高的灵敏度和更快的响应速度。然而,压电膜材料的性能对设备的性能有很大的影响。为了实现可行的MEMS压电膜,有必要了解压电性能在温湿度环境应力下的变化,并进行适当的质量评价。然而,压电膜材料的性能对设备的性能有很大的影响。为了实现可行的MEMS压电膜,有必要了解压电性能在温湿度环境应力下的变化,并进行适当的质量评价。 制定MEMS压电膜相关标准,统一MEMS压电膜环境试验方法,发现产品问题,提高产品质量,降低生产成本。促进相关行业压电膜质量评价标准体系的建立,可作为产品交付的依据,促进压电膜在传感器应用领域的进一步发展。同时,可以促进我国MEMS技术领域的标准化,促进产业发展。 本标准按照 GB/T 1.1—2020 起草给出的规则。 本标准相当于翻译法 IEC 62047-37:2020《Semiconductor devices -Microelectromechanical devices - Part 37: Environmental test methods of MEMS piezoelectric thin films for sensor application》。 本标准对 IEC 62047-37:2020 编辑修改如下: ——为了与现有标准协调,将标准名称改为微机电系统(MEMS)技术 MEMS压电膜传感器的环境试验方法。 ——删除国际标准前言; ——修改公式编号和公式符号,使每个公式能够正确对应文本描述; ——修改图片编号、图片中的符号和文字,使图片能够正确对应文字描述内容; ——修改表格内容错误,使文本表达与附录A对应; ——语言表达方式的改变符合中文表达习惯,易于理解。 本文规定了环境应力(温度和湿度)、在机械应力和应变下,评估MEMS压电膜材料耐久性的试验方法,以及用于质量评估的试验条件。 本文规定了环境应力(温度和湿度)、在机械应力和应变下,评估MEMS压电膜材料耐久性的试验方法和质量评估的试验条件。本文具体规定了在温度、湿度条件和外加电压下测量被测设备耐久性的试验方法和试验条件。 本文件适用于评估MEMS压电膜材料的耐久性和质量,以及硅衬底上形成的压电膜的正压电性能,如声学传感器或悬臂传感器的压电膜。 本文件不包括基于威布尔分布预测压电膜寿命的可靠性评估方法。 初始测量: 环境试验中使用的测量方法应符合IEC要求 62047-30中描述的方法。应满足测量的环境条件: ——环境温度:25℃±3℃; ——相对湿度:45%~75%; ——大气压:86kPa~106kPa。 测试设置及环境条件: 对于需要被测设备连续运行的试验,将被测设备放置在能够调节到规定温度和湿度条件的试验台上。监测试验条件,确保试验箱环境达到规定条件时无异常。 对于不需要被测设备连续运行的试验,可以将被测设备放置在试验台上,可以放置在试验箱中,也可以不放置在试验箱中。 在上述试验中,操作人员在储存和移动被测设备和试验台时,应确保: ——水不会滴在被测设备上; ——被测装置不会直接浸入水中。 测试次数及被测装置数量: 每次试验中的故障机制、故障分布等预期因素应考虑试验次数和被测设备数量的规格要求。如需进行中间测量,可按以下时间表进行: ——24h( 8h,-0h); ——48h( 8h,-0h); ——96h( 8h,-0h); ——168h( 8h,-0h); ——480h( 72h,-0h)。 取出被测装置和中间测量所需的时间应扣除试验持续时间。 后处理: 试验完成后,先停止施加的机械应力应变或振动,然后将被测装置从试验箱中取出并返回标准条件。但这并不适用于在测试温度下停止施加的机械应力应变或振动后,被测设备明显从退化状态恢复。 最终测量: 温湿度环境试验中使用的测量方法应符合IEC要求 62047-30的规定。通过比较最终测量值和初始测量值来评估被测设备的退化程度。应满足试验的环境条件: ——环境温度:25℃±3℃; ——相对湿度:45%~75%; ——大气压:86kPa~106kPa。 一般情况下,在确保被测设备表面干燥后,应在环境试验后48h内进行最终测量。在进行最终测量前的中间测量时,应在取出测量后的96h内将测量装置放回测试箱。最终测量应在对被测设备停止施加电压后的96h内完成。 详情请参阅附件。
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