《微機(jī)電系統(tǒng)(mems)技術(shù) 傳感器用mems壓電薄膜的環(huán)境試驗(yàn)方法》征求意見

近日，由昆山昆博智能感知產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司 、中用科技有限公司 、中機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)中心有限公司 、蘇州大學(xué) 、成都航天凱特機(jī)電科技有限公司 、武漢大學(xué) 、北京智芯微電子科技有限公司 、無錫華潤上華科技有限公司 、昆山雙橋傳感器測控技術(shù)有限公司等單位起草，tc336(全國微機(jī)電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì))歸口的國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃《微機(jī)電系統(tǒng)(mems)技術(shù) 傳感器用mems壓電薄膜的環(huán)境試驗(yàn)方法》征求意見稿已編制完成，現(xiàn)公開征求意見。

隨著mems技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，壓電薄膜如pb(zi，ti)o3或ain在mems應(yīng)用領(lǐng)域的研究越來越受到歡迎。mems壓電薄膜傳感器主要應(yīng)用領(lǐng)域有應(yīng)變傳感器、自供電無線傳感器、聲學(xué)和超聲波裝置、掃描探針顯微鏡的精確定位、燃油噴射系統(tǒng)、主動(dòng)阻尼控制和自適應(yīng)控制系統(tǒng)等，與傳統(tǒng)的體積型、靜電型或電磁薄膜相比具有更低的功耗、更高的靈敏度和更快的響應(yīng)速度。但是壓電薄膜材料的性能對(duì)器件的性能影響很大，為了實(shí)現(xiàn)可行的mems壓電薄膜，有必要了解其在溫度和濕度的環(huán)境應(yīng)力作用下壓電性能的變化，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量評(píng)估。

開展mems壓電薄膜相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定，對(duì)mems壓電薄膜環(huán)境試驗(yàn)方法達(dá)成統(tǒng)一，能夠發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品問題所在，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。推動(dòng)建立相關(guān)產(chǎn)業(yè)壓電薄膜質(zhì)量評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)體系，可以用作產(chǎn)品交付的依據(jù)，促進(jìn)壓電薄膜在傳感器應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。同時(shí)能夠推動(dòng)我國在mems技術(shù)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化工作，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

本標(biāo)準(zhǔn)按照 gb/t 1.1—2020 給出的規(guī)則起草。

本標(biāo)準(zhǔn)采用翻譯法等同采用 iec 62047-37:2020《semiconductor devices -microelectromechanical devices - part 37: environmental test methods of mems piezoelectric thin films for sensor application》。

本標(biāo)準(zhǔn)對(duì) iec 62047-37:2020 做了以下編輯性修改：

——為與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)，將標(biāo)準(zhǔn)名稱改為《微機(jī)電系統(tǒng)(mems)技術(shù) 傳感器用mems壓電薄膜的環(huán)境試驗(yàn)方法》。

——刪除了國際標(biāo)準(zhǔn)的前言;

——修正了公式編號(hào)、公式符號(hào)，使各公式能夠正確對(duì)應(yīng)文字描述內(nèi)容;

——修正了圖片編號(hào)、圖片中的符號(hào)與文字，使各圖片能夠正確對(duì)應(yīng)文字描述內(nèi)容;

——修正了表格內(nèi)容錯(cuò)誤，使文本表達(dá)與附錄a的內(nèi)容相對(duì)應(yīng);

——更改了語言表達(dá)方式，使之符合中文表達(dá)習(xí)慣，易于理解。

本文件規(guī)定了在環(huán)境應(yīng)力(溫度和濕度)、機(jī)械應(yīng)力和應(yīng)變下，評(píng)估m(xù)ems壓電薄膜材料耐久性的試驗(yàn)方法，以及用于質(zhì)量評(píng)估的試驗(yàn)條件。本文件具體規(guī)定了在溫度、濕度條件和外加電壓下測量被測器件耐久性的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)條件。

本文件適用于評(píng)估m(xù)ems壓電薄膜材料的耐久性和質(zhì)量，也適用于評(píng)估在硅襯底上形成的壓電薄膜的正壓電性能，例如用作聲學(xué)傳感器或懸臂式傳感器的壓電薄膜。

本文件不包括可靠性評(píng)估，如基于威布爾分布預(yù)測壓電薄膜壽命的方法。

初始測量：

環(huán)境試驗(yàn)中使用的測量方法應(yīng)符合iec 62047-30中描述的方法。測量的環(huán)境條件應(yīng)符合：

——環(huán)境溫度：25℃±3℃;

——相對(duì)濕度：45%~75%;

——大氣壓：86kpa~106kpa。

被測器件的試驗(yàn)設(shè)置和環(huán)境條件：

對(duì)于需要被測器件連續(xù)運(yùn)行工作的試驗(yàn)，將被測器件放置在一個(gè)能調(diào)整到規(guī)定的溫度和濕度條件的試驗(yàn)臺(tái)上。對(duì)試驗(yàn)條件進(jìn)行監(jiān)測，以確保試驗(yàn)箱環(huán)境達(dá)到規(guī)定條件時(shí)不會(huì)出現(xiàn)異常。

對(duì)于不需要被測器件連續(xù)運(yùn)行工作的試驗(yàn)，可以將被測器件放置在一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)上，該試驗(yàn)臺(tái)可以放置在試驗(yàn)箱中，也可以不放置在試驗(yàn)箱中。

在以上試驗(yàn)中，存放和移動(dòng)被測器件和試驗(yàn)臺(tái)時(shí)，操作人員應(yīng)確保：

——水不會(huì)滴到被測器件上;

——被測器件不會(huì)直接浸入水中。

試驗(yàn)次數(shù)和被測器件數(shù)量：

試驗(yàn)次數(shù)和被測器件數(shù)量的規(guī)格要求應(yīng)考慮每次試驗(yàn)中的失效機(jī)理、失效分布和其他預(yù)期因素。如需要進(jìn)行中間測量，可按照下列時(shí)間表進(jìn)行：

——24h(+8h,-0h);

——48h(+8h,-0h);

——96h(+8h,-0h);

——168h(+8h,-0h);

——480h(+72h,-0h)。

試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間應(yīng)扣除取出被測器件和進(jìn)行中間測量所需要的時(shí)間。

后處理：

在試驗(yàn)完成后，首先停止施加的機(jī)械應(yīng)力應(yīng)變或振動(dòng)，然后將被測器件從試驗(yàn)箱中取出并返回到標(biāo)準(zhǔn)條件下。但這不適用于在測試溫度下停止施加的機(jī)械應(yīng)力應(yīng)變或振動(dòng)后，被測器件明顯從退化狀態(tài)恢復(fù)的情況。

最終測量：

溫濕度環(huán)境試驗(yàn)中使用的測量方法應(yīng)符合iec 62047-30的規(guī)定。通過比較最終測量值和初始測量值來評(píng)估被測器件的退化程度。試驗(yàn)的環(huán)境條件應(yīng)符合：

——環(huán)境溫度：25℃±3℃;

——相對(duì)濕度：45%~75%;

——大氣壓：86kpa~106kpa。

一般情況下，在確保被測器件表面干燥后，應(yīng)在環(huán)境試驗(yàn)后的48h內(nèi)進(jìn)行最終測量。在進(jìn)行最終測量前的中間測量時(shí)，應(yīng)將被測器件在取出進(jìn)行測量后的96h內(nèi)放回試驗(yàn)箱。宜在對(duì)被測器件停止施加電壓后的96h內(nèi)完成最終測量。