微加速度计可靠性强化试验测试方法

摘要

本发明涉及MEMS类传感器-微加速度计的测试方法，具体是一种微加速度计可靠性强化试验测试方法。能够了解微加速度计在温度、振动和湿度综合应力环境下的失效模式，方便产品研发，改善产品整体性能，步骤如下：1.微加速度计于温度应力下的强化测试步骤；2.微加速度计于温度、振动综合应力下的强化测试步骤；3.微加速度计于温度、振动、湿度综合应力下的强化测试步骤。本发明兼顾温度、振动和湿度三应力对微加速度计内部结构的影响。通过对微加速度计逐步施加温度、振动和湿度三应力，了解与微加速度计功能失效前和失效时对应的三应力情况，以便解决微加速度计的缺陷，提高微加速度计的整体性能、可靠性，利于高可靠性微加速度计新产品开发。

主权项

1、一种微加速度计可靠性强化试验测试方法，其特征在于测试步骤如下：①、微加速度计于温度应力下的强化测试步骤：a、根据待测微加速度计的使用温度范围，设定增温起测温度、降温起测温度、以及温度变化量ΔT，1℃≤ΔT≤5℃，增温起测温度小于使用温度范围的上限值，降温起测温度大于使用温度范围的下限值；b、增温强化测试步骤：将待测微加速度计置于高低温试验箱内，并设定箱内为零湿度、无振动状态，使高低温试验箱内测试温度由增温起测温度开始，逐步以温度变化量ΔTmax向上增温，每增温一次，待高低温试验箱内测试温度稳定后，对箱内微加速度计进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能无异常，则继续增温，并在温度稳定后，再次进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能出现异常，则使高低温试验箱内的测试温度恢复为微加速度计功能出现异常时的前一测试温度，并在温度稳定后，再次对微加速度计进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能恢复，则降低温度变化量ΔT，重新以微加速度计功能出现异常时的前一测试温度起测，以新温度变化量ΔT向上增温，待高低温试验箱内测试温度稳定后，对箱内微加速度计进行可靠性功能测试，直至微加速度计功能出现异常对应的测试温度偏低1℃时，微加速度计功能无异常，则微加速度计功能无异常时对应的测试温度为上工作极限温度，继续进行上述增温强化测试过程，直至获得上破坏极限温度；如微加速度计的功能无法恢复，则定与微加速度计功能出现异常时对应的测试温度为上破坏极限温度，更换同批同规格待测微加速度计，继续进行上述增温强化测试过程，直至获得上工作极限温度；c、降温强化测试步骤：与步骤b同理，使高低温试验箱内测试温度由降温起测温度开始，逐步以温度变化量ΔTmax向下降温，每降温一次，待高低温试验箱内测试温度稳定后，对箱内微加速度计进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能无异常，则继续降温，并在温度稳定后，再次进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能出现异常，则使高低温试验箱内的测试温度恢复为微加速度计功能出现异常时的前一测试温度，并在温度稳定后，再次对微加速度计进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能恢复，则降低温度变化量ΔT，重新以微加速度计功能出现异常时的前一测试温度起测，以新温度变化量ΔT向下降温，待高低温试验箱内测试温度稳定后，对箱内微加速度计进行可靠性功能测试，直至微加速度计功能出现异常对应的测试温度偏高1℃时，微加速度计功能无异常，则微加速度计功能无异常时对应的测试温度为下工作极限温度，继续进行上述降温强化测试过程，直至获得下破坏极限温度；如微加速度计的功能无法恢复，则定与微加速度计功能出现异常时对应的测试温度为下破坏极限温度，更换同批同规格待测微加速度计，继续进行上述降温强化测试过程，直至获得下工作极限温度；d、微加速度计于工作极限温度下保持时间的强化测试步骤：d1、设定初始保持时间t＝2min、时间增量Δt＝1min；d2、使高低温试验箱内的测试温度保持在微加速度计的上工作极限温度，将微加速度计在上工作极限温度下保持时间t后，对微加速度计进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能无异常，则使微加速度计在上工作极限温度下继续保持时间增量Δt后，再次对微加速度计进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能出现异常，则以总累计时间扣减一次时间增量Δt和一次可靠性功能测试耗费时间的时间长度为上极限保持时间；d3、使高低温试验箱内的测试温度保持在微加速度计的下工作极限温度，将微加速度计在下工作极限温度下保持时间t后，对微加速度计进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能无异常，则使微加速度计在下工作极限温度下继续保持时间增量Δt后，再次对微加速度计进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能出现异常，则以总累计时间扣减一次时间增量Δt和一次可靠性功能测试耗费时间的时间长度为下极限保持时间；所述总累计时间为初始保持时间t、每次时间增量Δt、每次可靠性功能测试耗费时间的总和；e、微加速度计于工作极限温度范围内温度变化率的强化测试步骤：e1、设定初始温度变化率VT＝10℃/min、温度变化率增量ΔVT＝10℃；e2、使高低温试验箱内的测试温度在1分钟内由上工作极限温度以初始温度变化率VT向下工作极限温度变化，或由上工作极限温度以初始温度变化率VT向下工作极限温度变化，对微加速度计进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能无异常，则按温度变化率增量ΔVT提高温度变化率，重新由上工作极限温度或下工作极限温度开始进行1分钟降温或升温，对微加速度计进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能出现异常，则使高低温试验箱内的温度变化率设定为微加速度计功能出现异常前的测试温度变化率，重新由上工作极限温度或下工作极限温度开始进行1分钟降温或升温，对微加速度计进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能恢复，则将当前温度变化率定为工作极限温度变化率；如微加速度计的功能无法恢复，则定与微加速度计功能出现异常时对应的温度变化率为破坏极限温度变化率，当前温度变化率为工作极限温度变化率；②、微加速度计于温度、振动综合应力下的强化测试步骤：g、根据待测微加速度计适用的加速度范围，设定初始振动加速度a为加速度范围下限值、振动加速度变化率Δa＝5g、及随机振动频率范围f，20Hz≤f≤10kHz，设定增温起测温度、降温起测温度、温度变化量ΔT，且增温起测温度、降温起测温度与步骤①中的设定相同，ΔT＝5℃；h、微加速度计于增温、变加速度状态下的强化测试步骤：h1、将待测微加速度计置于高低温试验箱内，并按步骤g设定箱内温度、振动状态参数，使高低温试验箱内测试温度由增温起测温度开始，并对微加速度计施以初始振动加速度a，在测试温度稳定后，对箱内微加速度计进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能无异常，则按振动加速度变化率Δa提高振动加速度，并在振动加速度稳定后，再次进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能出现异常，则使高低温试验箱内对微加速度计施加的振动加速度恢复为微加速度计功能出现异常时的前一振动加速度，并在振动加速度稳定后，再次对微加速度计进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能恢复，则定当前振动加速度为与当前测试温度对应的工作极限振动加速度；如微加速度计的功能无法恢复，则定与微加速度计功能出现异常时对应的振动加速度为破坏极限振动加速度，当前振动加速度为与当前测试温度对应的工作极限振动加速度，更换同批同规格待测微加速度计，继续进行后续强化测试；h2、按温度变化量ΔT提高高低温试验箱内测试温度，并在温度稳定后，重新对微加速度计施以初始振动加速度a，对箱内微加速度计进行可靠性功能测试；重复步骤h1的测试过程，获得微加速度计于高低温试验箱内增温状态下各测试温度对应的工作极限振动加速度和破坏极限振动加速度，直至微加速度计在初始振动加速度a时功能也出现异常；i、微加速度计于降温、变加速度状态下的强化测试步骤：与步骤h同理，i1、将待测微加速度计置于高低温试验箱内，并按步骤g设定箱内温度、振动状态参数，使高低温试验箱内测试温度由降温起测温度开始，并对微加速度计施以初始振动加速度a，在测试温度稳定后，对箱内微加速度计进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能无异常，则按振动加速度变化率Δa提高振动加速度，并在振动加速度稳定后，再次进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能出现异常，则使高低温试验箱内对微加速度计施加的振动加速度恢复为微加速度计功能出现异常时的前一振动加速度，并在振动加速度稳定后，再次对微加速度计进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能恢复，则定当前振动加速度为与当前测试温度对应的工作极限振动加速度；如微加速度计的功能无法恢复，则定与微加速度计功能出现异常时对应的振动加速度为破坏极限振动加速度，当前振动加速度为与当前测试温度对应的工作极限振动加速度，更换同批同规格待测微加速度计，继续进行后续强化测试；i2、按温度变化量ΔT降低高低温试验箱内测试温度，并在温度稳定后，重新对微加速度计施以初始振动加速度a，对箱内微加速度计进行可靠性功能测试；重复步骤i1的测试过程，获得微加速度计于高低温试验箱内降温状态下各测试温度对应的工作极限振动加速度和破坏极限振动加速度，直至微加速度计在初始振动加速度a时功能也出现异常；③、微加速度计于温度、振动、湿度综合应力下的强化测试步骤：j、设定增温起测温度、降温起测温度、温度变化量ΔT且增温起测温度、降温起测温度与步骤①中的设定相同，ΔT＝5℃；设定初始振动加速度a、振动加速度变化率Δa、及随机振动频率范围f，初始振动加速度a、随机振动频率范围f与步骤②中的设定相同，Δa＝5g；设定起测湿度RH＝70％，湿度增量ΔRH＝10％；k、微加速度计于增温、变振动加速度、湿度增加状态下的强化测试步骤：k1、将待测微加速度计置于高低温试验箱内，并按步骤j设定箱内温度、振动、湿度状态参数，使高低温试验箱内测试温度由增温起测温度开始，对微加速度计施以初始振动加速度a，且使测试湿度由起测湿度开始，在测试温度和测试湿度稳定后，对箱内微加速度计进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能无异常，则按湿度增量ΔRH提高测试湿度，并在测试湿度稳定后，再次进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能出现异常，则使高低温试验箱内测试湿度恢复为微加速度计功能出现异常时的前一测试湿度，并在测试湿度稳定后，再次对微加速度计进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能恢复，则定当前测试湿度为与当前测试温度、振动加速度对应的工作极限测试湿度；如微加速度计的功能无法恢复，则定与微加速度计功能出现异常时对应的测试湿度为破坏极限测试湿度，当前测试湿度为与当前测试温度、振动加速度对应的工作极限测试湿度，更换同批同规格待测微加速度计，继续进行后续强化测试；k2、按振动加速度变化率Δa提高振动加速度，重新使高低温试验箱内测试湿度恢复为起测湿度RH，并在振动加速度、测试湿度稳定后，对箱内微加速度计进行可靠性功能测试；重复步骤k1的测试过程，获得当前测试温度下各振动加速度对应的工作极限测试湿度和破坏极限测试湿度，直至微加速度计在起测湿度RH状态下功能也出现异常；k3、按温度变化量ΔT提高高低温试验箱内测试温度，重新对微加速度计施以初始振动加速度a，并使高低温试验箱内测试湿度恢复为起测湿度RH，在测试温度、振动加速度、测试湿度稳定后，对箱内微加速度计进行可靠性功能测试；重复步骤k1到k2的测试过程，获得微加速度计于高低温试验箱内增温过程中各测试温度与各振动加速度任意组合状态对应的工作极限测试湿度和破坏极限测试湿度，直至微加速度计在起测湿度RH状态下功能也出现异常；1、微加速度计于降温、变振动加速度、湿度增加状态下的强化测试步骤：与步骤k同理，l1、将待测微加速度计置于高低温试验箱内，并按步骤j设定箱内温度、振动、湿度状态参数，使高低温试验箱内测试温度由降温起测温度开始，对微加速度计施以初始振动加速度a，且使测试湿度由起测湿度开始，在测试温度和测试湿度稳定后，对箱内微加速度计进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能无异常，则按湿度增量ΔRH提高测试湿度，并在测试湿度稳定后，再次进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能出现异常，则使高低温试验箱内测试湿度恢复为微加速度计功能出现异常时的前一测试湿度，并在测试湿度稳定后，再次对微加速度计进行可靠性功能测试；如微加速度计的功能恢复，则定当前测试湿度为与当前测试温度、振动加速度对应的工作极限测试湿度；如微加速度计的功能无法恢复，则定与微加速度计功能出现异常时对应的测试湿度为破坏极限测试湿度，当前测试湿度为与当前测试温度、振动加速度对应的工作极限测试湿度，更换同批同规格待测微加速度计，继续进行后续强化测试；l2、按振动加速度变化率Δa提高振动加速度，重新使高低温试验箱内测试湿度恢复为起测湿度RH，并在振动加速度、测试湿度稳定后，对箱内微加速度计进行可靠性功能测试；重复步骤l1的测试过程，获得当前测试温度下各振动加速度对应的工作极限测试湿度和破坏极限测试湿度，直至微加速度计在起测湿度RH状态下功能也出现异常；l3、按温度变化量ΔT降低高低温试验箱内测试温度，重新对微加速度计施以初始振动加速度a，并使高低温试验箱内测试湿度恢复为起测湿度RH，在测试温度、振动加速度、测试湿度稳定后，对箱内微加速度计进行可靠性功能测试；重复步骤l1到l2的测试过程，获得微加速度计于高低温试验箱内降温过程中各测试温度与各振动加速度任意组合状态对应的工作极限测试湿度和破坏极限测试湿度，直至微加速度计在起测湿度RH状态下功能也出现异常。