[发明专利]MEMS传感器在应用环境下使用可靠度的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及MEMS传感器，具体是一种MEMS传感器在应用环境下使用可靠度的确定方法。

背景技术

随着社会的进步和国家的发展，国际竞争日趋深化和激烈。市场对产品的要求越来越高，既要求有高的性能，又要求有高的可靠性，也就是说在产品的整个使用过程中，要保证产品在设计寿命期内性能稳定不变。

随着MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)技术的迅猛发展及其广阔的市场前景，微型化、集成化、智能化日渐成为传感器的发展趋势。其中，MEMS传感器具有体积小、功耗低、灵敏度高、重复性、易批量生产、成本低、加工工艺稳定等诸多优点；但在长期使用中，暴露出了MEMS传感器的质量问题。如何提高MEMS传感器质量，提高MEMS传感器的一致性、互换性和稳定性，保证MEMS传感器安全可靠地工作，是摆在科技工作者面前的一大难题。MEMS传感器的质量问题迫使人们不得不高度重视可靠性技术研究，重视可靠性技术在MEMS传感器的设计、研制、生产、管理到使用、维修的全过程上的应用。

目前，宏观构件及微电子器件的可靠性指标已经可以依照现有国家标准、军用标准以及各行业的特殊标准通过通用的测试方法和仪器就可以获得。然而，对于MEMS传感器而言，由于尺度效应、加工工艺、封装非标准性等问题的存在，以及研究人员对微器件可靠性研究的不足，致使目前MEMS传感器的可靠性指标缺乏，MEMS传感器的设计者、制造者和使用者无法有效确定MEMS传感器的可靠性。因此，目前只能通过加速寿命试验及可靠性鉴定等方法对MEMS传感器的可靠性水平进行评价，且在加速寿命试验及可靠性鉴定等方法采用MIL-STD-883E、MIL-STD-785B-80和GJB899-90等标准中的相关条款，但加速寿命试验及可靠性鉴定等方法的试验周期长、成本高。当考虑多种应力综合作用时，要选用多应力点以确定相关参数，其试验周期更长，成本更高。

随着人们对MEMS传感器可靠性技术的研究，可靠性强化试验(Reliability Enhancement Testing，简称RET)应运而生。其理论依据是故障物理学(physics of failure)，把故障或失效当作研究的主要对象，通过发现、研究和根治故障达到提高可靠性的目的。即对受试产品施加单一或综合的环境应力(应力水平远超过正常使用环境)，以快速激发产品潜在缺陷，通过故障原因、失效模式分析和改进结构设计，提高产品可靠性，并能确定受试产品能正常工作的极限应力。更利于MEMS传感器可靠性水平的评价，有望根据可靠性强化试验获得的受试产品-MEMS传感器能正常工作的极限应力确定MEMS传感器的可靠性指标。

发明内容

本发明为了确定MEMS传感器在应用环境下的可靠性指标，以表明MEMS传感器在应用环境下的使用可靠度，基于可靠性强化试验，提供了一种MEMS传感器在应用环境下使用可靠度的确定方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：MEMS传感器在应用环境下使用可靠度的确定方法，按如下步骤实现：

1)、测定MEMS传感器能正常工作的温度极限应力、振动极限应力以及冲击极限应力；

由同批加工出的同类型、同规格MEMS传感器中抽取样品，对样品分别就MEMS传感器能正常工作的温度应力、振动应力以及冲击应力三参数进行可靠性强化试验，获得MEMS传感器的温度极限应力、振动极限应力、冲击极限应力；这里对抽取的样品量未作专门限定，本领域的技术人员应根据实际需要来确定。

其中，温度应力以温度T标定，振动应力以振动功率谱密度A标定，冲击应力以冲击加速度G标定；则MEMS传感器的温度极限应力表示为温度上极限应力T_max和温度下极限应力T_min，振动极限应力表示为A_max，冲击极限应力表示为G_max；

依据对MEMS传感器样品进行可靠性强化试验的试验结果可以获得温度极限应力的测定值集合{(T_max)_i}和{(T_min)_i}，振动极限应力的测定值集合{(A_max)_i}，以及冲击极限应力的测定值集合{(G_max)_i}，其中i＝1，2，3…，n；