MEMS(微機電系統(tǒng)檢測及失效分析

MEMS（微機電系統(tǒng)）元件的失效機制從本質上講和與之相對應的宏觀（肉眼可見）元件，具有很大差別并且是獨特的。本文討論從各種MEMS元件中觀測到的失效機制。需要強調的是，MEMS裝置的組裝使用散裝表面顯微加工工藝。
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許多類型的MEMS組件使用在各種各樣的應用領域。這些裝置不同于他們的分立元器件或者對應的集成電路，具有新的失效機制，這些失效機制不會發(fā)生在傳統(tǒng)集成電路或者分立元件上。大多數(shù)MEMS裝置都非常小，以至于它們的表面積與體積比非常高（從1000：1~10000:1）。為了把這些當前已經廣泛應用和正在發(fā)展的MEMS裝置進行合適的分類,一個常規(guī)的分類方法已經基本成熟。這個分類法基于設計的復雜程度，在很大程度上講，基于操作的復雜程度。這些裝置分類如下：

1）、一類、裝置沒有運動部分。 本類包括，加速計組件、壓力傳感器、打印頭油墨噴嘴、應力應變儀。
2）、二類、裝置結合了運動部件，但他們之間沒有摩擦或者沒有碰撞。包括，陀螺儀、梳理驅動器、諧振器、濾波片。
3）、三類、結構包含帶有運動碰撞表面。包括繼電器、泵閥門。
4）、四類、結構包含帶有摩擦和碰撞表面的運動元件。包括 百葉門窗，掃描器、微鎖機構、可視開關。

不管是那種制造工藝制造的MEMS,其設計和功能也一定是這四類之一。MEMS的每一類都有與之相關的失效機制。

MEMS機械結構示意圖

一類的失效機制：顆粒污染，和粘滯作用。

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顆粒污染掃描電鏡照片

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粘滯作用，掃描電鏡照片

二類失效機制

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掃描電鏡照片：多晶硅梳子結構，應力集中導致裂紋。? ? ? ? ? ? 微裂紋掃描電鏡照片

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梳子結構粘滯失效 掃描電鏡照片

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三類失效機制：

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微繼電器 掃描電鏡低倍照片

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4μm鍍金觸頭，高倍照片
??? 經過幾十萬次接觸碰撞后，失效， 掃描電鏡高倍照片，20000倍

四類失效機制?

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掃描電鏡照片：微凸輪機構磨損，顆粒? ? ? ? ?摩擦表面失效，高倍掃描電鏡照片，30000倍

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掃描電鏡照片：靜電放電制動損傷? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 制動損傷 掃描電鏡照片 ? ? ??

小結：沒有任何其他的微觀檢測儀器，可以和掃描電鏡相提并論。微納科技因為有了電子顯微鏡才得以發(fā)展，電子顯微鏡為微納科技而存在。掃描電鏡已經成為微納米科技的顯微分析，或者顯微操作平臺。



編輯：ymf