《微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù) 硅基MEMS納米厚度膜抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)方法GBT 42897-2023》詳細(xì)解讀

《微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)硅基MEMS納米厚度膜抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)方法GB/T42897-2023》詳細(xì)解讀contents目錄1范圍2規(guī)范性引用文件3術(shù)語(yǔ)和定義4試驗(yàn)要求5試驗(yàn)方法附錄A(資料性)推薦形變量標(biāo)尺結(jié)構(gòu)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(qiáng)度原位片上試驗(yàn)機(jī)體硅工藝制備實(shí)例附錄C(資料性)納米厚度膜抗拉強(qiáng)度原位片上試驗(yàn)機(jī)尺寸建議011范圍硅基MEMS納米厚度膜相關(guān)的支撐結(jié)構(gòu)和封裝組件涵蓋的MEMS組件類型適用的試驗(yàn)環(huán)節(jié)硅基MEMS納米厚度膜的抗拉強(qiáng)度測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)估與判定涉及的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范引用GB/TXXXX系列標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于MEMS術(shù)語(yǔ)和定義參照國(guó)內(nèi)外相關(guān)MEMS產(chǎn)品測(cè)試方法和技術(shù)要求““非硅基材料構(gòu)成的MEMS組件超出納米厚度膜范疇的MEMS結(jié)構(gòu)不適用的范圍022規(guī)范性引用文件GB/TXXXX-XXXXMEMS術(shù)語(yǔ)和定義該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了MEMS相關(guān)的術(shù)語(yǔ)和定義，為整個(gè)MEMS技術(shù)領(lǐng)域提供了統(tǒng)一的術(shù)語(yǔ)體系。GB/TXXXX-XXXXMEMS設(shè)計(jì)規(guī)范該標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)闡述了MEMS設(shè)計(jì)的原則、方法和要求，確保MEMS產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量和可靠性。MEMS技術(shù)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)GB/TXXXX-XXXX硅基MEMS納米厚度膜制備方法該標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)。GB/TXXXX-XXXX硅基MEMS納米厚度膜性能測(cè)試方法該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了硅基MEMS納米厚度膜性能測(cè)試的具體方法和步驟，包括拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等關(guān)鍵指標(biāo)的測(cè)試。硅基MEMS納米厚度膜相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GB/TXXXX-XXXX精密測(cè)量?jī)x器使用與校準(zhǔn)規(guī)范該標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)說(shuō)明了精密測(cè)量?jī)x器的使用方法和校準(zhǔn)要求，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。GB/TXXXX-XXXX納米材料拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)方法通則該標(biāo)準(zhǔn)提供了納米材料拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)的一般原則和要求，適用于硅基MEMS納米厚度膜的抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)。033術(shù)語(yǔ)和定義微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）指利用微米或納米尺度的機(jī)械、電子、光學(xué)等元件和系統(tǒng)，通過(guò)微加工技術(shù)制造出來(lái)的，集傳感器、執(zhí)行器、信號(hào)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(shù)語(yǔ)解釋指以硅為主要材料，通過(guò)微加工技術(shù)制造出的微機(jī)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(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。指厚度在納米級(jí)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(jié)構(gòu)層，其力學(xué)性能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性有重要影響。定義說(shuō)明試驗(yàn)方法指為了測(cè)定硅基MEMS納米厚度膜的抗拉強(qiáng)度而制定的一套標(biāo)準(zhǔn)化的操作流程和測(cè)試規(guī)范。通過(guò)遵循該試驗(yàn)方法，可以獲得準(zhǔn)確、可重復(fù)的測(cè)試結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)硅基MEMS納米厚度膜性能的客觀評(píng)價(jià)?？估瓘?qiáng)度指材料在拉伸過(guò)程中，單位面積上所能承受的最大拉力?？估瓘?qiáng)度是衡量材料力學(xué)性能的重要指標(biāo)之一，對(duì)于評(píng)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(yàn)要求溫度控制試驗(yàn)環(huán)境溫度應(yīng)保持穩(wěn)定，以確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。通常建議在恒溫條件下進(jìn)行試驗(yàn)。濕度控制試驗(yàn)環(huán)境的濕度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果也有一定影響，因此需要對(duì)濕度進(jìn)行控制，以避免濕度變化對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干擾。電磁屏蔽為避免外部電磁場(chǎng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，試驗(yàn)區(qū)域應(yīng)設(shè)置電磁屏蔽措施。4.1試驗(yàn)環(huán)境用于對(duì)硅基MEMS納米厚度膜進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，需具備高精度測(cè)力傳感器和位移控制系統(tǒng)。拉伸試驗(yàn)機(jī)用于固定試樣，應(yīng)確保夾具對(duì)試樣的夾持穩(wěn)定且不對(duì)試樣產(chǎn)生損傷。夾具用于實(shí)時(shí)觀測(cè)試樣在拉伸過(guò)程中的形變情況，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。顯微觀測(cè)系統(tǒng)4.2試驗(yàn)設(shè)備010203根據(jù)試驗(yàn)要求制備合適尺寸的試樣，確保試樣尺寸滿足試驗(yàn)機(jī)的測(cè)試范圍。試樣尺寸試樣表面應(yīng)進(jìn)行處理，以去除可能影響試驗(yàn)結(jié)果的因素，如油污、雜質(zhì)等。表面處理對(duì)制備好的試樣進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并記錄試樣的相關(guān)信息，如材料類型、制備工藝等。標(biāo)識(shí)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(yàn)機(jī)上，確保試樣安裝正確且穩(wěn)定。拉伸速度設(shè)置根據(jù)試驗(yàn)要求設(shè)置合適的拉伸速度，確保試驗(yàn)過(guò)程中試樣受到穩(wěn)定的拉伸力。試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在試驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)時(shí)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(yàn)結(jié)束處理當(dāng)試樣發(fā)生斷裂或達(dá)到預(yù)定拉伸位移時(shí)，停止試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析。4.4試驗(yàn)步驟055試驗(yàn)方法拉伸試驗(yàn)通過(guò)對(duì)硅基MEMS納米厚度膜施加拉伸力，測(cè)量其變形和斷裂過(guò)程中的力學(xué)行為，從而確定其抗拉強(qiáng)度。應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系分析拉伸過(guò)程中應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系，繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線，為材料性能評(píng)估提供依據(jù)。試驗(yàn)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(yàn)機(jī)用于固定硅基MEMS納米厚度膜試樣，確保試樣在拉伸過(guò)程中不發(fā)生滑移或扭曲。夾具用于實(shí)時(shí)觀測(cè)試樣在拉伸過(guò)程中的變形和斷裂情況，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。顯微觀測(cè)系統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)備試驗(yàn)步驟試樣制備按照標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)機(jī)的夾具上，確保試樣處于自然狀態(tài)，無(wú)預(yù)應(yīng)力。開始試驗(yàn)啟動(dòng)拉伸試驗(yàn)機(jī)，按照設(shè)定的拉伸速度對(duì)試樣施加拉伸力，同時(shí)開啟顯微觀測(cè)系統(tǒng)記錄試驗(yàn)過(guò)程。試驗(yàn)結(jié)束當(dāng)試樣發(fā)生斷裂時(shí)，立即停止拉伸試驗(yàn)機(jī)，保存試驗(yàn)數(shù)據(jù)和顯微觀測(cè)記錄。數(shù)據(jù)處理與分析數(shù)據(jù)整理將試驗(yàn)過(guò)程中記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，包括拉伸力、位移、時(shí)間等參數(shù)。繪制曲線結(jié)果評(píng)估根據(jù)整理的數(shù)據(jù)繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線，分析試樣的力學(xué)性能和斷裂特征。結(jié)合試驗(yàn)原理和試驗(yàn)設(shè)備精度，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，確定硅基MEMS納米厚度膜的抗拉強(qiáng)度指標(biāo)。06附錄A(資料性)推薦形變量標(biāo)尺結(jié)構(gòu)及其指示數(shù)值讀取方法標(biāo)尺材料與制造工藝為確保標(biāo)尺的精度和穩(wěn)定性，應(yīng)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(jìn)行加工。標(biāo)尺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則形變量標(biāo)尺結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、可靠，能夠準(zhǔn)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(biāo)尺結(jié)構(gòu)類型根據(jù)硅基MEMS納米厚度膜的特點(diǎn)和使用環(huán)境，常用的形變量標(biāo)尺結(jié)構(gòu)包括直尺式、游標(biāo)式、光柵式等。形變量標(biāo)尺結(jié)構(gòu)指示數(shù)值讀取方法儀器輔助讀取法對(duì)于游標(biāo)式或光柵式標(biāo)尺，可借助光學(xué)儀器（如顯微鏡）或電子測(cè)量設(shè)備進(jìn)行讀取。此方法可提高讀取精度，但需要相應(yīng)的儀器設(shè)備支持。數(shù)據(jù)處理與誤差分析在讀取指示數(shù)值后，應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和誤差分析，以評(píng)估測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)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(lái)源分析等步驟。直接讀取法對(duì)于直尺式標(biāo)尺，可以通過(guò)直接觀察標(biāo)尺上的刻度來(lái)讀取形變量指示數(shù)值。此方法簡(jiǎn)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(qiáng)度原位片上試驗(yàn)機(jī)體硅工藝制備實(shí)例試驗(yàn)機(jī)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(yàn)機(jī)體的基礎(chǔ)，確保其具有良好的電氣性能和機(jī)械強(qiáng)度。制備工藝流程概述試驗(yàn)機(jī)體的整個(gè)制備工藝流程，包括硅片準(zhǔn)備、薄膜沉積、圖案化刻蝕等關(guān)鍵步驟。技術(shù)難點(diǎn)與解決方案針對(duì)制備過(guò)程中可能遇到的技術(shù)難點(diǎn)，提出相應(yīng)的解決方案，確保試驗(yàn)的順利進(jìn)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(shù)，如物理氣相沉積（PVD）、化學(xué)氣相沉積（CVD）等，以及各技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。薄膜沉積技術(shù)薄膜質(zhì)量評(píng)估介紹如何對(duì)沉積的薄膜進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估，包括膜厚測(cè)量、均勻性檢測(cè)等，確保薄膜滿足試驗(yàn)要求。詳細(xì)介紹硅片的清洗方法和表面處理技術(shù)，以去除表面雜質(zhì)并提高薄膜的附著力。硅片準(zhǔn)備與薄膜沉積刻蝕參數(shù)優(yōu)化分析刻蝕過(guò)程中各項(xiàng)參數(shù)對(duì)刻蝕結(jié)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(yàn)機(jī)體成型與釋放介紹如何將刻蝕后的試驗(yàn)機(jī)體從硅片上釋放出來(lái)，并進(jìn)行必要的后處理，如去除殘余應(yīng)力等。圖案化刻蝕技術(shù)講解如何利用光刻和刻蝕技術(shù)對(duì)沉積的薄膜進(jìn)行圖案化刻蝕，以形成特定的試驗(yàn)機(jī)體結(jié)構(gòu)。圖案化刻蝕與試驗(yàn)機(jī)體成型闡述對(duì)試驗(yàn)機(jī)體進(jìn)行抗拉強(qiáng)度測(cè)試的具體方法和步驟，包括測(cè)試設(shè)備的選擇、測(cè)試條件的設(shè)定等。抗拉強(qiáng)度測(cè)試方法介紹如何對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，以評(píng)估試驗(yàn)機(jī)體的抗拉強(qiáng)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(yàn)機(jī)體性能測(cè)試與數(shù)據(jù)分析08附錄C(資料性)納米厚度膜抗拉強(qiáng)度原位片上試驗(yàn)機(jī)尺寸建議為確保試驗(yàn)機(jī)能夠適應(yīng)各種實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，整體尺寸應(yīng)設(shè)計(jì)得相對(duì)緊湊，同時(shí)不犧牲性能與精度。緊湊設(shè)計(jì)試驗(yàn)機(jī)整體尺寸尺寸設(shè)計(jì)需兼顧設(shè)備的穩(wěn)定性，以確保在高精度測(cè)試過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)或偏移。穩(wěn)定性考量整體尺寸應(yīng)符合人機(jī)工程學(xué)原理，使操作人員能夠舒適、高效地進(jìn)行試驗(yàn)操作。人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用試樣夾持裝置應(yīng)具備可調(diào)性，以適應(yīng)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(yīng)能夠精確控制夾持力度，以防止試樣在測(cè)試過(guò)程中發(fā)生滑移或損傷。夾持力度控制夾持裝置的材料應(yīng)與納米厚度膜試樣兼容，避免在測(cè)試過(guò)程中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)或物理?yè)p傷。材料兼容性試樣夾持裝置尺寸加載精度加載系統(tǒng)應(yīng)具備高精度，以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。加載速度可調(diào)為滿足不同測(cè)試需求，加載系統(tǒng)的速度應(yīng)可調(diào)，且調(diào)節(jié)范圍應(yīng)覆蓋常用的測(cè)試速度。剛性結(jié)構(gòu)加載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的剛性，以減小在加載過(guò)程中產(chǎn)生