《微機電系統(tǒng)（MEMS）技術 硅基MEMS納米厚度膜抗拉強度試驗方法GBT 42897-2023》詳細解讀

《微機電系統(tǒng)（MEMS）技術硅基MEMS納米厚度膜抗拉強度試驗方法GB/T42897-2023》詳細解讀contents目錄1范圍2規(guī)范性引用文件3術語和定義4試驗要求5試驗方法附錄A(資料性)推薦形變量標尺結構及其指示數(shù)值讀取方法contents目錄附錄B(資料性)納米厚度膜抗拉強度原位片上試驗機體硅工藝制備實例附錄C(資料性)納米厚度膜抗拉強度原位片上試驗機尺寸建議011范圍硅基MEMS納米厚度膜相關的支撐結構和封裝組件涵蓋的MEMS組件類型適用的試驗環(huán)節(jié)硅基MEMS納米厚度膜的抗拉強度測試試驗結果的評估與判定涉及的標準與規(guī)范引用GB/TXXXX系列標準中關于MEMS術語和定義參照國內(nèi)外相關MEMS產(chǎn)品測試方法和技術要求““非硅基材料構成的MEMS組件超出納米厚度膜范疇的MEMS結構不適用的范圍022規(guī)范性引用文件GB/TXXXX-XXXXMEMS術語和定義該標準規(guī)定了MEMS相關的術語和定義，為整個MEMS技術領域提供了統(tǒng)一的術語體系。GB/TXXXX-XXXXMEMS設計規(guī)范該標準詳細闡述了MEMS設計的原則、方法和要求，確保MEMS產(chǎn)品的設計質(zhì)量和可靠性。MEMS技術基礎標準GB/TXXXX-XXXX硅基MEMS納米厚度膜制備方法該標準介紹了硅基MEMS納米厚度膜的制備方法和工藝流程，為制備高質(zhì)量的納米厚度膜提供了指導。GB/TXXXX-XXXX硅基MEMS納米厚度膜性能測試方法該標準規(guī)定了硅基MEMS納米厚度膜性能測試的具體方法和步驟，包括拉伸強度、斷裂伸長率等關鍵指標的測試。硅基MEMS納米厚度膜相關標準試驗方法相關標準GB/TXXXX-XXXX精密測量儀器使用與校準規(guī)范該標準詳細說明了精密測量儀器的使用方法和校準要求，確保試驗數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。GB/TXXXX-XXXX納米材料拉伸強度試驗方法通則該標準提供了納米材料拉伸強度試驗的一般原則和要求，適用于硅基MEMS納米厚度膜的抗拉強度試驗。033術語和定義微機電系統(tǒng)（MEMS）指利用微米或納米尺度的機械、電子、光學等元件和系統(tǒng)，通過微加工技術制造出來的，集傳感器、執(zhí)行器、信號處理和控制電路等于一體的微型系統(tǒng)。硅基MEMS納米厚度膜術語解釋指以硅為主要材料，通過微加工技術制造出的微機電系統(tǒng)。硅基MEMS因硅材料的優(yōu)異性能和成熟的加工工藝，在傳感器、執(zhí)行器等領域有廣泛應用。指厚度在納米級別的薄膜材料。在硅基MEMS中，納米厚度膜常用作敏感元件或結構層，其力學性能對整個系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性有重要影響。定義說明試驗方法指為了測定硅基MEMS納米厚度膜的抗拉強度而制定的一套標準化的操作流程和測試規(guī)范。通過遵循該試驗方法，可以獲得準確、可重復的測試結果，從而實現(xiàn)對硅基MEMS納米厚度膜性能的客觀評價。抗拉強度指材料在拉伸過程中，單位面積上所能承受的最大拉力?？估瓘姸仁呛饬坎牧狭W性能的重要指標之一，對于評估硅基MEMS納米厚度膜的可靠性和耐久性具有重要意義。044試驗要求溫度控制試驗環(huán)境溫度應保持穩(wěn)定，以確保試驗結果的準確性。通常建議在恒溫條件下進行試驗。濕度控制試驗環(huán)境的濕度對試驗結果也有一定影響，因此需要對濕度進行控制，以避免濕度變化對試驗結果產(chǎn)生干擾。電磁屏蔽為避免外部電磁場對試驗結果的影響，試驗區(qū)域應設置電磁屏蔽措施。4.1試驗環(huán)境用于對硅基MEMS納米厚度膜進行拉伸試驗，需具備高精度測力傳感器和位移控制系統(tǒng)。拉伸試驗機用于固定試樣，應確保夾具對試樣的夾持穩(wěn)定且不對試樣產(chǎn)生損傷。夾具用于實時觀測試樣在拉伸過程中的形變情況，記錄試驗數(shù)據(jù)。顯微觀測系統(tǒng)4.2試驗設備010203根據(jù)試驗要求制備合適尺寸的試樣，確保試樣尺寸滿足試驗機的測試范圍。試樣尺寸試樣表面應進行處理，以去除可能影響試驗結果的因素，如油污、雜質(zhì)等。表面處理對制備好的試樣進行標識，并記錄試樣的相關信息，如材料類型、制備工藝等。標識與記錄4.3試樣制備試樣安裝將制備好的試樣安裝在拉伸試驗機上，確保試樣安裝正確且穩(wěn)定。拉伸速度設置根據(jù)試驗要求設置合適的拉伸速度，確保試驗過程中試樣受到穩(wěn)定的拉伸力。試驗數(shù)據(jù)記錄在試驗過程中，實時記錄試樣的拉伸力、位移等數(shù)據(jù)，并觀察試樣的形變情況。試驗結束處理當試樣發(fā)生斷裂或達到預定拉伸位移時，停止試驗，并對試驗數(shù)據(jù)進行整理和分析。4.4試驗步驟055試驗方法拉伸試驗通過對硅基MEMS納米厚度膜施加拉伸力，測量其變形和斷裂過程中的力學行為，從而確定其抗拉強度。應力-應變關系分析拉伸過程中應力與應變之間的關系，繪制應力-應變曲線，為材料性能評估提供依據(jù)。試驗原理具備高精度力傳感器和位移傳感器，能夠精確控制拉伸速度和拉伸力。拉伸試驗機用于固定硅基MEMS納米厚度膜試樣，確保試樣在拉伸過程中不發(fā)生滑移或扭曲。夾具用于實時觀測試樣在拉伸過程中的變形和斷裂情況，記錄相關數(shù)據(jù)。顯微觀測系統(tǒng)試驗設備試驗步驟試樣制備按照標準規(guī)定的方法制備硅基MEMS納米厚度膜試樣，確保其尺寸、形狀和質(zhì)量符合要求。裝夾試樣將試樣固定在拉伸試驗機的夾具上，確保試樣處于自然狀態(tài)，無預應力。開始試驗啟動拉伸試驗機，按照設定的拉伸速度對試樣施加拉伸力，同時開啟顯微觀測系統(tǒng)記錄試驗過程。試驗結束當試樣發(fā)生斷裂時，立即停止拉伸試驗機，保存試驗數(shù)據(jù)和顯微觀測記錄。數(shù)據(jù)處理與分析數(shù)據(jù)整理將試驗過程中記錄的數(shù)據(jù)進行整理，包括拉伸力、位移、時間等參數(shù)。繪制曲線結果評估根據(jù)整理的數(shù)據(jù)繪制應力-應變曲線，分析試樣的力學性能和斷裂特征。結合試驗原理和試驗設備精度，對試驗結果進行評估，確定硅基MEMS納米厚度膜的抗拉強度指標。06附錄A(資料性)推薦形變量標尺結構及其指示數(shù)值讀取方法標尺材料與制造工藝為確保標尺的精度和穩(wěn)定性，應選用耐磨、耐腐蝕、熱穩(wěn)定性好的材料，并采用精密制造工藝進行加工。標尺結構設計原則形變量標尺結構應設計簡單、可靠，能夠準確反映硅基MEMS納米厚度膜的形變量，并易于讀取指示數(shù)值。常用標尺結構類型根據(jù)硅基MEMS納米厚度膜的特點和使用環(huán)境，常用的形變量標尺結構包括直尺式、游標式、光柵式等。形變量標尺結構指示數(shù)值讀取方法儀器輔助讀取法對于游標式或光柵式標尺，可借助光學儀器（如顯微鏡）或電子測量設備進行讀取。此方法可提高讀取精度，但需要相應的儀器設備支持。數(shù)據(jù)處理與誤差分析在讀取指示數(shù)值后，應進行數(shù)據(jù)處理和誤差分析，以評估測量結果的準確性和可靠性。這包括數(shù)據(jù)平滑處理、異常值剔除、誤差來源分析等步驟。直接讀取法對于直尺式標尺，可以通過直接觀察標尺上的刻度來讀取形變量指示數(shù)值。此方法簡單易行，但精度受限于人眼分辨率。03020107附錄B(資料性)納米厚度膜抗拉強度原位片上試驗機體硅工藝制備實例試驗機體硅工藝制備概述010203硅基材料選擇選用高質(zhì)量的硅基材料作為試驗機體的基礎，確保其具有良好的電氣性能和機械強度。制備工藝流程概述試驗機體的整個制備工藝流程，包括硅片準備、薄膜沉積、圖案化刻蝕等關鍵步驟。技術難點與解決方案針對制備過程中可能遇到的技術難點，提出相應的解決方案，確保試驗的順利進行。硅片清洗與表面處理闡述在硅片上沉積納米厚度膜的具體技術，如物理氣相沉積（PVD）、化學氣相沉積（CVD）等，以及各技術的優(yōu)缺點比較。薄膜沉積技術薄膜質(zhì)量評估介紹如何對沉積的薄膜進行質(zhì)量評估，包括膜厚測量、均勻性檢測等，確保薄膜滿足試驗要求。詳細介紹硅片的清洗方法和表面處理技術，以去除表面雜質(zhì)并提高薄膜的附著力。硅片準備與薄膜沉積刻蝕參數(shù)優(yōu)化分析刻蝕過程中各項參數(shù)對刻蝕結果的影響，并提供參數(shù)優(yōu)化的建議，以提高刻蝕的精度和效率。試驗機體成型與釋放介紹如何將刻蝕后的試驗機體從硅片上釋放出來，并進行必要的后處理，如去除殘余應力等。圖案化刻蝕技術講解如何利用光刻和刻蝕技術對沉積的薄膜進行圖案化刻蝕，以形成特定的試驗機體結構。圖案化刻蝕與試驗機體成型闡述對試驗機體進行抗拉強度測試的具體方法和步驟，包括測試設備的選擇、測試條件的設定等?？估瓘姸葴y試方法介紹如何對測試數(shù)據(jù)進行處理和分析，以評估試驗機體的抗拉強度性能，并提供數(shù)據(jù)解讀的示例。數(shù)據(jù)處理與分析試驗機體性能測試與數(shù)據(jù)分析08附錄C(資料性)納米厚度膜抗拉強度原位片上試驗機尺寸建議為確保試驗機能夠適應各種實驗室環(huán)境，整體尺寸應設計得相對緊湊，同時不犧牲性能與精度。緊湊設計試驗機整體尺寸尺寸設計需兼顧設備的穩(wěn)定性，以確保在高精度測試過程中不會出現(xiàn)晃動或偏移。穩(wěn)定性考量整體尺寸應符合人機工程學原理，使操作人員能夠舒適、高效地進行試驗操作。人機工程學應用試樣夾持裝置應具備可調(diào)性，以適應不同尺寸和形狀的納米厚度膜試樣。夾持范圍可調(diào)夾持裝置應能夠精確控制夾持力度，以防止試樣在測試過程中發(fā)生滑移或損傷。夾持力度控制夾持裝置的材料應與納米厚度膜試樣兼容，避免在測試過程中產(chǎn)生化學反應或物理損傷。材料兼容性試樣夾持裝置尺寸加載精度加載系統(tǒng)應具備高精度，以確保測試結果的準確性與可靠性。加載速度可調(diào)為滿足不同測試需求，加載系統(tǒng)的速度應可調(diào)，且調(diào)節(jié)范圍應覆蓋常用的測試速度。剛性結構加載系統(tǒng)的結構應具有足夠的剛性，以減小在加載過程中產(chǎn)生