GB/T 38341-2019 微机电系统(MEMS)技术 MEMS器件的可靠性综合环境试验方法

犐犆犛３１．２００

犔５５

中华人民共和国国家标准

／—

犌犅犜３８３４１２０１９

微机电系统（）技术

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犕犈犕犛器件的可靠性综合环境试验方法

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２０１９１２３１发布２０２００４０１实施

国家市场监督管理总局

发布

国家标准化管理委员会

／—

犌犅犜３８３４１２０１９

目次

前言…………………………Ⅲ

１范围………………………１

２规范性引用文件…………………………１

３术语和定义………………１

４试验方法…………………１

４．１预处理………………１

、………………………

４．２温度湿度试验２

４．３机械试验……………９

４．４耦合试验……………１２

５失效结果处理……………１５

参考文献……………………１６

Ⅰ

／—

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前言

本标准按照／—给出的规则起草。

ＧＢＴ１．１２００９

本标准由全国微机电技术标准化技术委员会（／）提出并归口。

ＳＡＣＴＣ３３６

本标准起草单位：东南大学、华为技术有限公司、佛山市川东磁电股份有限公司、中机生产力促进中

、、、、、

心浙江博亚精密机械有限公司沈阳国仪检测技术有限公司无锡华润上华科技有限公司北京大学

中北大学、中国科学院电子学研究所、北京必创科技股份有限公司。

：、、、、、、、、、、

本标准主要起草人王磊黄创君于振毅陆学贵朱悦夏长奉黄庆安龙克文石云波李海斌

、、、、鯼、。

肖昆辉郑凤杰张威程逸轩马书陈得民

Ⅲ

／—

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微机电系统（）技术

犕犈犕犛

犕犈犕犛器件的可靠性综合环境试验方法

１范围

本标准规定了ＭＥＭＳ器件可靠性综合环境的试验方法和失效结果处理。

本标准适用于需要进行可靠性试验的ＭＥＭＳ器件。

２规范性引用文件

。，

下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文

。，（）。

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于本文件

／微机电系统（）技术术语

ＧＢＴ２６１１１ＭＥＭＳ

３术语和定义

／界定的术语和定义适用于本文件。

ＧＢＴ２６１１１

４试验方法

４．１预处理

４．１．１概述

。

试验前应对器件进行预处理若器件使用时不需要焊接或者使用者认定焊接不会对器件产生影

，。

响则无需进行预处理

４．１．２目的

本试验模拟器件在实际使用时因为焊接所经历的各种环境的影响。由于焊接工艺过程中温度与湿

、，。，

度影响有可能造成器件产生热失配应力水汽蒸发造成的大应变以及有机物污染等失效因此有焊

接需要的器件应进行此试验。

４．１．３设备

试验设备包括一台能在规定温度下恒温的温控试验箱、一台可在规定温度和湿度下工作的浸湿设

，。

备以及一台能够达到规定温度的回流焊设备

４．１．４程序

４．１．４．１试验箱的维护和初始处理

，，；

试验计时开始前温度试验箱应保留足够的升温时间以保证所有待测样品温度尽量均匀浸湿设

、，。

备应保留足够的控温控湿时间其中所有的待测器件均应达到指定的温度和湿度

１

／—

犌犅犜３８３４１２０１９

４．１．４．２试验顺序

，；

将器件置入温控试验箱达到规定时间时将其取出立即置入浸湿设备在达到规定浸湿时间时将其

，；

取出并立即进行回流焊回流焊试验应进行至少次回流焊试验完成后将器件取下准备进行后续

３

试验。

４．１．４．３试验条件和试验时间

预处理试验条件见表，其中：

１

），，

ａ烘烤温度为应达到的最低实验温度温控试验箱中所有待测器件应达到该温度并应保证监测

到的温度达到此要求，若无其他规定，烘烤试验时间应不小于２４ｈ；

），

ｂ浸湿温度与湿度为应达到的实际温度与湿度在温湿度试验箱中所有的待测器件应达到该温

度与湿度；

），，

ｃ回流焊峰值温度为回流焊时应达到的最低峰值温度回流焊设备应具有温度监控能力若无其

他规定，试验次数应不小于次。

３

宜使用试验条件或。

ＡＢ

表１预处理试验条件

烘烤温度浸湿温度浸湿时间回流焊峰值温度

试验条件浸湿相对湿度

℃℃ｈ℃

＋２＋２

Ａ１２５０３０±２６０％±２％１９２２６００

＋２＋２

Ｂ１２５０６０±２６０％±２％４０２６００

４．２温度、湿度试验

４．２．１高温工作试验

４．２．１．１概述

待测器件加电置于试验箱内，配套的驱动电路板或测试板应在试验温度下稳定工作。

４．２．１．２目的

本试验在器件带电工作的情况下确定ＭＥＭＳ器件在高温下工作的可靠性，试验对象主要为高集成

设备中在高环境温度下工作的ＭＥＭＳ器件。

４．２．１．３设备

试验设备包括一台可以电引出的，能在规定温度下恒温的温控试验箱和４．２．１．４．４中的相关设备。

４．２．１．４程序

４．２．１．４．１试验箱的维护和初始处理

试验计时开始前保留足够的升温时间以保证所有待测样品温度尽量均匀

，。

４．２．１．４．２试验条件和试验时间

，，

表规定了本试验的最低试验温度温控试验箱中所有待测器件均应达到该温度并保障监测到的

２

２

／—

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。，。。

温度达到要求若无其他规定试验时间应不小于７２ｈ宜采用试验条件Ｂ

表２高温工作试验条件

最低试验温度

试验条件

℃

＋２

Ａ８５０

＋２

Ｂ１０５０

＋２

Ｃ１２５０

４．２．１．４．３样品检验的准备工作

试验前将待测器件取出，自然散热２ｈ４８ｈ至室温，最长应不超过９６ｈ，然后在标准试验条件中

～

进行测试。

４．２．１．４．４失效判据

，：

根据不同器件采用相应的功能测试手段如器件无法实现其指标中的功能即判定为失效

），；

ａ器件如有内置检测电路可根据内置检测电路获得的相应故障码判定器件是否失效

），、、，；

ｂ采用红外光学检测若器件内部有异常发热点粘附电击穿痕迹等现象即判定器件失效

），，，。

采用光成像检测若器件内部有引线脱落粘附等现象即判定器件失效

ｃＸ

，。

如有必要可进一步进行破坏性物理分析以确定是否有未检出的其他失效

４．２．２高温贮存试验

４．２．２．１目的

，

本试验在器件不带电工作的情况下确定ＭＥＭＳ器件在高温下较长时间贮存的可靠性试验对象为

贮存期间可能处于较高温度环境的器件。

４．２．２．２设备

试验设备包括一台能在规定温度下恒温的温控试验箱和４．２．２．３．４中的相关设备。

４．２．２．３程序

４．２．２．３．１试验箱的维护和初始处理

、、，

应对温控试验箱的结构负载监测位置和气流进行必要的设计和调整从而保障监测到的温度达

到要求。在规定时间内将处于不带电工作状态的待测器件放置于规定的温度环境中，试验计时开始前

保留足够的升温时间，以保证所有待测样品温度尽量均匀。

４．２．２．３．２试验条件和试验时间

，。，

表规定了本试验的最低试验温度温控试验箱中所有待测器件均应达到该温度若无其他规定

３

试验时间应不小于７２ｈ。宜采用试验条件Ｂ。

３

／—

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表３高温贮存试验条件

最低试验温度

试验条件

℃

＋２

Ａ８５０

＋２

Ｂ１０５０

＋２

Ｃ１２５０

＋２

Ｄ１５００

４．２．２．３．３样品检验的准备工作

，，，

达到规定试验时间时将待测器件取出自然散热２ｈ４８ｈ至室温最长应不超过９６ｈ然后在标

～

准试验条件下进行测试。

４．２．２．３．４失效判据

，：

根据不同器件采用相应的功能测试手段如器件无法实现其指标中的功能即判定为失效

），；

ａ器件如有内置检测电路可根据内置检测电路获得的故障码判定器件是否失效

），，；

ｂ采用红外光学检测若器件内部有粘附等现象即判定器件失效

），、，。

采用光成像检测若器件内部有引线脱落粘附等现象即判定器件失效

ｃＸ

，。

如有必要可进一步进行破坏性物理分析以确定是否有未检出的其他失效

４．２．３低温贮存试验

４．２．３．１目的

，

本试验在器件不带电工作的情况下确定ＭＥＭＳ器件在低温下较长时间贮存的可靠性试验对象为

贮存期间处于较低温度环境的器件。

４．２．３．２设备

试验设备包括一台能在规定温度下恒温的温控试验箱和４．２．３．３．４中的相关设备。

４．２．３．３程序

４．２．３．３．１试验箱的维护和初始处理

、、，

应对温控试验箱的结构负载监测位置和气流进行必要的设计和调整从而保障监测到的温度达

。，

到要求在规定时间内将处于不带电工作状态的待测器件放置于规定的温度环境中试验计时开始前

，。

保留足够的降温时间以保证所有待测样品温度尽量均匀

４．２．３．３．２试验条件和试验时间

表规定了本试验的最低试验温度温控试验箱中所有待测器件均应达到该温度若无其他规定

４