《微机电系统(mems)技术 传感器用mems压电薄膜的环境试验方法》征求意见

近日，由昆山昆博智能感知产业技术研究院有限公司 、中用科技有限公司 、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 、北京智芯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等单位起草，tc336(全国微机电技术标准化技术委员会)归口的国家标准计划《微机电系统(mems)技术 传感器用mems压电薄膜的环境试验方法》征求意见稿已编制完成，现公开征求意见。

随着mems技术的不断发展和成熟，压电薄膜如pb(zi，ti)o3或ain在mems应用领域的研究越来越受到欢迎。mems压电薄膜传感器主要应用领域有应变传感器、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，与传统的体积型、静电型或电磁薄膜相比具有更低的功耗、更高的灵敏度和更快的响应速度。但是压电薄膜材料的性能对器件的性能影响很大，为了实现可行的mems压电薄膜，有必要了解其在温度和湿度的环境应力作用下压电性能的变化，并进行适当的质量评估。

开展mems压电薄膜相关标准制定，对mems压电薄膜环境试验方法达成统一，能够发现产品问题所在，提高产品质量，降低生产成本。推动建立相关产业压电薄膜质量评估标准体系，可以用作产品交付的依据，促进压电薄膜在传感器应用领域的进一步发展。同时能够推动我国在mems技术领域的标准化工作，推动产业发展。

本标准按照 gb/t 1.1—2020 给出的规则起草。

本标准采用翻译法等同采用 iec 62047-37:2020《semiconductor devices -microelectromechanical devices - part 37: environmental test methods of mems piezoelectric thin films for sensor application》。

本标准对 iec 62047-37:2020 做了以下编辑性修改：

——为与现有标准协调，将标准名称改为《微机电系统(mems)技术 传感器用mems压电薄膜的环境试验方法》。

——删除了国际标准的前言;

——修正了公式编号、公式符号，使各公式能够正确对应文字描述内容;

——修正了图片编号、图片中的符号与文字，使各图片能够正确对应文字描述内容;

——修正了表格内容错误，使文本表达与附录a的内容相对应;

——更改了语言表达方式，使之符合中文表达习惯，易于理解。

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。

本文件适用于评估mems压电薄膜材料的耐久性和质量，也适用于评估在硅衬底上形成的压电薄膜的正压电性能，例如用作声学传感器或悬臂式传感器的压电薄膜。

本文件不包括可靠性评估，如基于威布尔分布预测压电薄膜寿命的方法。

初始测量：

环境试验中使用的测量方法应符合iec 62047-30中描述的方法。测量的环境条件应符合：

——环境温度：25℃±3℃;

——相对湿度：45%~75%;

——大气压：86kpa~106kpa。

被测器件的试验设置和环境条件：

对于需要被测器件连续运行工作的试验，将被测器件放置在一个能调整到规定的温度和湿度条件的试验台上。对试验条件进行监测，以确保试验箱环境达到规定条件时不会出现异常。

对于不需要被测器件连续运行工作的试验，可以将被测器件放置在一个试验台上，该试验台可以放置在试验箱中，也可以不放置在试验箱中。

在以上试验中，存放和移动被测器件和试验台时，操作人员应确保：

——水不会滴到被测器件上;

——被测器件不会直接浸入水中。

试验次数和被测器件数量：

试验次数和被测器件数量的规格要求应考虑每次试验中的失效机理、失效分布和其他预期因素。如需要进行中间测量，可按照下列时间表进行：

——24h(+8h,-0h);

——48h(+8h,-0h);

——96h(+8h,-0h);

——168h(+8h,-0h);

——480h(+72h,-0h)。

试验持续时间应扣除取出被测器件和进行中间测量所需要的时间。

后处理：

在试验完成后，首先停止施加的机械应力应变或振动，然后将被测器件从试验箱中取出并返回到标准条件下。但这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，被测器件明显从退化状态恢复的情况。

最终测量：

温湿度环境试验中使用的测量方法应符合iec 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器件的退化程度。试验的环境条件应符合：

——环境温度：25℃±3℃;

——相对湿度：45%~75%;

——大气压：86kpa~106kpa。

一般情况下，在确保被测器件表面干燥后，应在环境试验后的48h内进行最终测量。在进行最终测量前的中间测量时，应将被测器件在取出进行测量后的96h内放回试验箱。宜在对被测器件停止施加电压后的96h内完成最终测量。