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书书书犐犆犛３１．２００犔５５中华人民共和国国家标准犌犅／犜３８３４１—２０１９微机电系统（犕犈犕犛）技术犕犈犕犛器件的可靠性综合环境试验方法犕犻犮狉狅犲犾犲犮狋狉狅犿犲犮犺犪狀犻犮犪犾狊狔狊狋犲犿狋犲犮犺狀狅犾狅犵狔—犜犺犲狉犲犾犻犪犫犻犾犻狋狔狋犲狊狋犿犲狋犺狅犱狊狅犳犕犈犕犛犻狀犻狀狋犲犵狉犪狋犲犱犲狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋狊２０１９１２３１发布２０２００４０１实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会发布书书书目 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犌犅／犜３８３４１—２０１９前 言 本标准按照ＧＢ／Ｔ１．１—２００９给出的规则起草。本标准由全国微机电技术标准化技术委员会（ＳＡＣ／ＴＣ３３６）提出并归口。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、肖昆辉、郑凤杰、张威、程逸轩、马书鯼、陈得民。Ⅲ犌犅／犜３８３４１—２０１９微机电系统（犕犈犕犛）技术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。ＧＢ／Ｔ２６１１１ 微机电系统（ＭＥＭＳ）技术 术语３ 术语和定义ＧＢ／Ｔ２６１１１界定的术语和定义适用于本文件。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３８３４１—２０１９４．１．４．２ 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３次；回流焊试验完成后将器件取下准备进行后续试验。４．１．４．３ 试验条件和试验时间预处理试验条件见表１，其中：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３次。宜使用试验条件Ａ或Ｂ。表１ 预处理试验条件试验条件烘烤温度℃浸湿温度℃浸湿相对湿度浸湿时间ｈ回流焊峰值温度℃Ａ１２５＋２ ０３０±２６０％±２％１９２２６０＋２ ０Ｂ１２５＋２ ０６０±２６０％±２％４０２６０＋２ ０４．２ 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２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犌犅／犜３８３４１—２０１９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 高温工作试验条件试验条件最低试验温度℃Ａ８５＋２ ０Ｂ１０５＋２ ０Ｃ１２５＋２ ０４．２．１．４．３ 样品检验的准备工作试验前将待测器件取出，自然散热２ｈ～４８ｈ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；ｃ） 采用Ｘ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。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３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，试验时间应不小于７２ｈ。宜采用试验条件Ｂ。３犌犅／犜３８３４１—２０１９表３ 高温贮存试验条件试验条件最低试验温度℃Ａ８５＋２ ０Ｂ１０５＋２ ０Ｃ１２５＋２ ０Ｄ１５０＋２ ０４．２．２．３．３ 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２ｈ～４８ｈ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；ｃ） 采用Ｘ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。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４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，试验时间应不小于７２ｈ。宜采用试验条件Ａ。４犌犅／犜３８３４１—２０１９表４ 低温贮存试验条件试验条件最低试验温度℃Ａ－４０ ０－２Ｂ－５５ ０－２４．２．３．３．３ 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，自然升温２ｈ～４８ｈ至室温，最长应不超过９６ｈ，然后在标准试验条件下进行测试。４．２．３．３．４ 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Ｘ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。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。４．２．４ 温度循环试验４．２．４．１ 概述由于ＭＥＭＳ器件在工艺、结构、封装上的特点，其在高低温交替变化下造成的应力等因素可能会出现可靠性问题。样品在规定条件下应连续不中断完成不少于１０次循环运行。在此期间，由于试验设计或设备故障，可中断试验，但中断次数不应超过规定循环总次数的１０％。４．２．４．２ 目的高、低温交替环境会使器件内部产生交变应力，对于不同的材料可能会产生疲劳或者蠕变等效应，最终造成失效。本试验在器件不带电工作的情况下确定ＭＥＭＳ器件在高、低温交替变化下的可靠性，试验对象为工况温度会出现高低温交替变化的器件。４．２．４．３ 设备试验设备包括一台能工作在规定温度范围内的温控试验箱和４．２．４．４．４中的相关设备。温控试验箱在最大负荷时的热容量和空气流量应能保障规定的试验条件和计时要求。试验时应使用相关设备实时连续记录箱内环境温度。通过设计和调整试验箱的结构使样品和温控箱的热传导降至最低。４．２．４．４ 程序４．２．４．４．１ 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。设备的加温与降温能力调整后应达到规定的要求，样品应放置在不影响空气流动的地方。４．２．４．４．２ 试验条件和试验时间表５规定了试验温度范围与周期，温控试验箱中所有的待测器件均应达到该温度。试验循环应不５犌犅／犜３８３４１—２０１９小于１００次。宜采用试验条件Ｃ。试验中升温、降温和停留时间见图１。表５ 温度循环试验条件试验条件试验温度范围℃周期ｈＡ０ ０－２～７５＋２ ０３Ｂ－４０ ０－２～８５＋２ ０３Ｃ－４５ ０－２～１２５＋２ ０３Ｄ－５５ ０－２～８５＋２ ０３Ｅ－５５ ０－２～１２５＋２ ０３Ｆ－５５ ０－２～１５０＋２ ０３图１ 温度循环周期内的时间分布要求４．２．４．４．３ 样品检验的准备工作试验后立即取出器件，自然升温／降温２ｈ～４８ｈ至室温，最长应不超过９６ｈ，然后在标准试验条件下进行测试。４．２．４．４．４ 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：６犌犅／犜３８３４１—２０１９ａ） 器件如有内置检测电路，可根据内置检测电路