IEC 62047-45:2025
Метод измерения ударопрочности наноструктур в технологии изготовления МЭМС на основе кремния для микроэлектромеханических устройств

Стандартный №

IEC 62047-45:2025

Дата публикации

2025

Разместил

International Electrotechnical Commission (IEC)

Последняя версия

IEC 62047-45:2025

сфера применения

Анализ структуры стандарта и развития технологий

IEC 62047-45, являясь важным стандартом в области микроэлектромеханических систем (MEMS), разработал систематический метод, специально предназначенный для измерения ударопрочности наноструктур на основе кремния. Выпуск этого стандарта заполняет пробел в области испытаний механических характеристик в микро-наномасштабе, особенно в достижении технологических прорывов в тестировании на месте и корреляции процесса.

---

Анализ основных технологических инноваций

Самым большим нововведением этого стандарта является введение концепции тестера на кристалле in-situ, который объединяет испытательную структуру и испытательное оборудование на одном кристалле, реализуя одновременную реализацию производственного процесса и тестирования производительности. Такая конструкция позволяет избежать ограничений традиционных методов испытаний, требующих сложных приборов (таких как сканирующие зондовые микроскопы, наноинденторы) и специальных образцов.

5.4 Формула расчета энергии удара

Стандарт содержит точную формулу расчета энергии удара: $$ K_{D}={\frac{8E w^{3}h}{l^{3}}}\Big(D^{2}-d^{2}\Big) $$ Каждый параметр должен использовать фактическое измеренное значение после изготовления, чтобы гарантировать точность результатов расчета. Если структурная погрешность контролируется в рамках правил проектирования стабильного процесса массового производства, формула может обеспечить точные значения энергии удара.

---

Пример реализации схемы испытания с термоприводом

В Приложении А представлен конкретный план реализации термически управляемого внутрикристального ударного испытательного стенда для наноструктур. В этой схеме используется метод термопривода: движущая сила создаётся посредством термоприводной балки, смещение усиливается с помощью усиливающего рычажного механизма и, наконец, ударный молоток освобождается для удара по испытуемой конструкции.

Метод испытаний	Традиционный метод	Этот стандартный метод	Сравнение преимуществ
Требования к оборудованию	Требуется дорогостоящее оборудование, такое как СЗМ и наноиндентор	Требуется только оптический микроскоп и приводное устройство	Снижение затрат более чем на 80%
Подготовка образцов	Требуется подготовка образцов

Название параметра	Символ	Рекомендуемое значение (мкм)	Описание
Толщина конструкции подвески	h	60	Определяет жесткость конструкции
Длина балки накопления энергии	l	1400	Влияет на емкость накопления энергии
Ширина балки накопления энергии	w	15	Основные размерные параметры
Испытательная конструкция Длина	a	150	Наномасштабная тестовая структура
Радиус ударного молотка	R	15	Площадь ударного контакта

---

Рекомендации по внедрению и передовой опыт

Вопросы адаптации процесса

Во время внедрения необходимо в полной мере учитывать ограничения процесса травления по размерам линии и пространства. Если потеря ширины линии составляет 0,5 мкм, а требуется, чтобы погрешность была менее 10%, ширина пучка накопления энергии w должна быть больше 15 мкм для обеспечения точности испытания.

Оптимизация стратегии испытания

Рекомендуется использовать стратегию разделенного испытания, начиная с максимального отклонения (40 мкм). Если тестовая структура не разрушается, постепенно испытывайте испытательную установку с меньшими прогибами, пока не будет найдено минимальное значение D, вызывающее разрушение тестовой структуры. Уменьшение интервала D может улучшить разрешающую способность испытания.

Меры обеспечения качества

Процесс изготовления тестового устройства должен соответствовать требованиям к качеству сценария применения. Тестовая структура и устройство MEMS должны быть изготовлены с использованием одного и того же процесса, чтобы гарантировать, что результаты испытаний действительно отражают эксплуатационные характеристики фактического устройства.

---

Ценность применения и влияние стандарта на отрасль

Внедрение стандарта IEC 62047-45 принесет множество преимуществ отрасли MEMS: во-первых, он обеспечивает стандартизированный метод измерения ударопрочности наноструктур, делая результаты испытаний разных производителей сопоставимыми; во-вторых, он снижает затраты на испытания и технические барьеры, способствуя популяризации и применению технологии MEMS; наконец, он устанавливает количественный мост между проектированием и производством, помогая оптимизировать конструкцию продукта и параметры процесса.

Этот стандарт особенно подходит для приложений MEMS, требующих высокой надежности, таких как автомобильная электроника, медицинское оборудование, аэрокосмическая промышленность и т. д., и предоставляет технические гарантии, обеспечивающие долговременную надежность микро-наноустройств в этих критически важных приложениях.

IEC 62047-45:2025 История

• 2025 IEC 62047-45:2025 Метод измерения ударопрочности наноструктур в технологии изготовления МЭМС на основе кремния для микроэлектромеханических устройств

стандарты и спецификации