DIN EN 62047-22-2015 Semiconductor devices - Micro-electromechanical devices - Part 22 Electromechanical tensile test method for conductive thin films on flexible substrates (IEC 6.pdf

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1、April 2015DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDEPreisgruppe 11DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 31

2、.080.01; 31.220.01!%?f.“2286711www.din.deDDIN EN 62047-22Halbleiterbauelemente Bauelemente der Mikrosystemtechnik Teil 22: Elektromechanisches Zug-Prfverfahren fr leitfhigeDnnschichten auf flexiblen Substraten(IEC 62047-22:2014);Deutsche Fassung EN 62047-22:2014Semiconductor devices Micro-electromec

3、hanical devices Part 22: Electromechanical tensile test method for conductive thin films on flexiblesubstrates (IEC 62047-22:2014);German version EN 62047-22:2014Dispositifs semiconducteurs Dispositifs microlectromcaniques Partie 22: Mthode dessai de traction lectromcanique pour les couches mincesco

4、nductrices sur des substrats souples (CEI 62047-22:2014);Version allemande EN 62047-22:2014Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 11 SeitenDIN EN 62047-22:2015-04 2 Anwendungsbeginn Anwendungsbeginn fr die von CENELEC am 2014-07-24 angenommene Europis

5、che Norm als DIN-Norm ist 2015-04-01. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN EN 62047-22:2012-11. Fr dieses Dokument ist das nationale Arbeitsgremium K 631 Halbleiterbauelemente“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE (www.dke.de) zu

6、stndig. Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom SC 47F Micro-electromechanical systems“ erarbeitet. Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zu dem Datum (stability date) unverndert bleiben soll, das auf der IEC-Website unter http:/webstore.iec.ch“ zu dieser Publikati

7、on angegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert. Fr den Fall einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf eine Norm ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hin

8、weis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die Verweisung auf die jeweils neueste gltige Ausgabe der in Bezug genommenen Norm. Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausgabe der Norm. Der Z

9、usammenhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen ergibt sich, soweit ein Zusammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel: IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche No

10、rmenwerk aufgenommen. Das Original-Dokument enthlt Bilder in Farbe, die in der Papierversion in einer Graustufen-Darstellung wiedergegeben werden. Elektronische Versionen dieses Dokuments enthalten die Bilder in der originalen Farbdarstellung. EN 62047-22 September 2014 EUROPISCHE NORM EUROPEAN STAN

11、DARD NORME EUROPENNE ICS 01.080.99 Deutsche Fassung Halbleiterbauelemente Bauelemente der Mikrosystemtechnik Teil 22: Elektromechanisches Zug-Prfverfahren fr leitfhige Dnnschichten auf flexiblen Substraten (IEC 62047-22:2014) Semiconductor devices Micro-electromechanical devices Part 22: Electromech

12、anical tensile test method for conductive thin films on flexible substrates (IEC 62047-22:2014) Dispositifs semiconducteurs Dispositifs microlectromcaniques Partie 22: Mthode dessai de traction lectromcanique pour les couches minces conductrices sur des substrats souples (CEI 62047-22:2014) Diese Eu

13、ropische Norm wurde von CENELEC am 2014-07-24 angenommen. CENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand b

14、efindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim CEN-CENELEC Management Centre oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Spr

15、ache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem CEN-CENELEC Management Centre mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Bel

16、gien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, der ehemaligen jugoslawischen Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der S

17、lowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, der Trkei, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. CENELEC Europisches Komitee fr Elektrotechnische Normung European Committee for Electrotechnical Standardization Comit Europen de Normalisation Electrotechnique CEN-CENELEC Management Ce

18、ntre: Avenue Marnix 17, B-1000 Brssel 2014 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten. Ref. Nr. EN 62047-22:2014 DDIN EN 62047-22:2015-04 EN 62047-22:2014 Vorwort Der Text des Dokuments 47F/186/FDIS, zukn

19、ftige 1. Ausgabe der IEC 62047-22, erarbeitet vom SC 47F Microelectromechanical systems“ des IEC/TC 47 Semiconductor devices“, wurde zur parallelen IEC-CENELEC-Abstimmung vorgelegt und von CENELEC als EN 62047-22:2014 angenommen. Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem dieses Do

20、kument auf nationaler Ebene durch Verffentlichung einer identischen nationalen Norm oder durch Anerkennung bernommen werden muss (dop): 2015-04-24 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, die diesem Dokument entgegenstehen, zurckgezogen werden mssen (dow): 2017-07-24 Es wird auf die Mglichkeit hinge

21、wiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. CENELEC und/oder CEN sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Anerkennungsnotiz Der Text der Internationalen Norm IEC 62047-22:2014 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnde

22、rung als Europische Norm angenommen. 2 DIN EN 62047-22:2015-04 EN 62047-22:2014 Inhalt SeiteVorwort .2 1 Anwendungsbereich.4 2 Normative Verweisungen.4 3 Begriffe, Symbole und Bezeichnungen4 3.1 Begriffe.4 3.2 Symbole und Bezeichnungen 5 4 Probe5 4.1 Allgemeines5 4.2 Form einer Probe .5 4.3 Messung

23、der Mae 5 5 Prfverfahren und Prfeinrichtung .6 5.1 Grundlagen zum Prfverfahren6 5.2 Prfeinrichtung .6 5.3 Prfdurchfhrung .8 5.4 Umgebungs-Prfbedingungen .8 6 Prfbericht8 Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihren entsprechenden europischen Publikationen9 B

24、ilder Bild 1 Zweischichtige Probe 5 Bild 2 Prinzipdarstellung einer elektromechanischen Prfeinrichtung 7 Bild 3 Elektromechanische Zug-Probehalterung.7 Tabellen Tabelle 1 Symbole und Bezeichnungen der Probe.5 3 DIN EN 62047-22:2015-04 EN 62047-22:2014 1 Anwendungsbereich Dieser Teil der IEC 62047 le

25、gt ein Zug-Prfverfahren fest, um elektromechanische Eigenschaften von leitfhigen dnnen Werkstoffen der Mikrosystemtechnik (MEMS) (en: micro-electromechanical systems) zu messen, die auf nicht leitfhigen flexiblen Substraten gebondet wurden. Leitfhige Dnnschicht-Strukturen auf flexiblen Substraten we

26、rden hufig in der Mikrosystemtechnik, bei Konsumgtern und flexiblen Leiter-platten eingesetzt. Das elektrische Verhalten von Dnnschichten auf flexiblen Substraten unterscheidet sich wegen der Wechselwirkungen ihrer Grenzschichten von dem Verhalten frei stehender Dnnschichten und Substrate. Unterschi

27、edliche Kombinationen von flexiblen Substraten und Dnnschichten fhren hufig zu unterschiedlichen Auswirkungen bezglich der Prfergebnisse, abhngig von den Prfbedingungen und der Grenzschichtadhsion. Die beabsichtigte Dicke eines Dnnschicht-Werkstoffs der Mikrosystemtechnik ist 50-mal dnner als die Di

28、cke des flexiblen Substrats, whrend alle anderen Mae einander hnlich sind. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommen

29、e Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). IEC 62047-2:2006, Semiconductor devices Micro-electromechanical devices Part 2: Tensile testing method of thin film materials IEC 62047-3:2006, Semiconductor devices Mic

30、ro-electromechanical devices Part 3: Thin film standard test piece for tensile testing IEC 62047-8:2011, Semiconductor devices Micro-electromechanical devices Part 8: Strip bending test method for tensile property measurement of thin films ISO 527-3:1995, Plastics Determination of tensile properties

31、 Part 3: Test conditions for films and sheets 3 Begriffe, Symbole und Bezeichnungen 3.1 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1.1 Dehnungsfaktor GFQuotient der elektrischen Widerstandsnderung dividiert durch das Produkt von Originalwiderstand Ro (Widerstand bei

32、nicht verformter Konfiguration) und mechanischer Dehnung e Anmerkung 1 zum Begriff: Der Dehnungsfaktor wird ausgedrckt mit GF= (R Ro)/Roe, wobei R der elektrische Wider-stand ist, der in der verformten Konfiguration gemessen wird. 3.1.2 Dehnung beim elektrischen Ausfall AtelicWert der mechanischen D

33、ehnung, bei dem der elektrische Widerstand beginnt, einen vorher festgelegten Grenzwert zu berschreiten 4 DIN EN 62047-22:2015-04 EN 62047-22:2014 3.2 Symbole und Bezeichnungen Die Form der Probe (Prfkrper) und die dazugehrigen Symbole sind in Bild 1 und Tabelle 1 angegeben. Die prinzipielle Form de

34、r Probe ist hnlich der einer konventionellen Folien- oder Tafel-Probe (entsprechend ISO 527-3) fr Zugprfungen, allerdings hat diese hier einen Mehrschichtaufbau. Bild 1 Zweischichtige Probe Tabelle 1 Symbole und Bezeichnungen der Probe Symbol Einheit Bezeichnung l1m Messlnge zur Messung von Dehnung

35、sowie Widerstandsnderungen l2m Gesamtlnge h1m Dicke der ersten Schicht (oder Dnnschicht) h2m Dicke der zweiten Schicht (oder Substrat) b m Breite 4 Probe 4.1 Allgemeines Die Probe ist unter Anwendung des gleichen Herstellungsverfahrens wie fr reale Bauelemente, die fr flexible Bauteile der Mikrosyst

36、emtechnik hergestellt werden, zu prparieren. Die Bearbeitung der Proben ist sorgfltig durchzufhren, um die Bildung von Rissen (Cracks), Sprngen (Flaws) und Delaminationen bei den Proben zu vermeiden. Es ist chemisches tzen oder die mechanische Bearbeitung mit sehr scharfen Werkzeugen anzuwenden, um

37、die Probe zu formen. 4.2 Form einer Probe Die Form einer Probe ist in Bild 1 dargestellt. Da die nderung des elektrischen Widerstands von der mecha-nischen Spannung oder Dehnung abhngig ist, muss der Widerstand in einem Bereich nahezu gleichfrmiger Dehnung gemessen werden. Zum Messen des elektrische

38、n Widerstands sind Mess-Anschlussleitungen auf der leitfhigen Dnnschicht der Probe zu befestigen. Leitfhige Dnnschichten, die auf flexiblen Substraten abgeschieden werden, sind im Vergleich mit dem Durchmesser der Mess-Anschlussleitungen im Allgemeinen sehr dnn, so dass sich die Messleitungen whrend

39、 der elektromechanischen Prfbeanspruchung leicht lsen knnen. Aus diesem Grund sind die Anschlussleitungen in den Zug-Probehalterungen anzubringen und der elektrische Kontakt ist durch die Anwendung einer mechanischen Kontaktkraft sicherzustellen. Einzelheiten zu Zug-Probehalterungen sind in 5.2 ange

40、geben. Fr eine gleichfrmige Dehnungsverteilung hat die Probe die Form eines rechteckfrmigen Streifens und keine taillierte Form (Dog-Bone-Profil) (siehe Bild 1 in ISO 527-3:1995 fr andere rechteckfrmige Proben). Um die Wirkung der Randbedingungen nahe der Probenhalterung l1zu eliminieren, muss die M

41、esslnge mindestens 20-mal grer sein als die Breite b. 4.3 Messung der Mae Eine genaue Messung der Probenmae ist fr die Analyse der Messergebnisse erforderlich, da die Mae verwendet werden, um die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs der Probe zu bestimmen. Die Mess-5 DIN EN 62047-22:2015-04 EN

42、62047-22:2014 lnge l1, die Breite b und die Dicken h1und h2sollten mit einer Messabweichung kleiner als 5 % gemessen werden. Die Dickenmessung ist nach IEC 62047-2:2006, Anhang C, und IEC 62047-3:2006, Abschnitt 6, durchzufhren. Es kann auch Kombinationen von Dnnschicht und Substrat geben, bei denen

43、 es schwierig ist, die Toleranzen bezglich der Dickenmessung einzuhalten. In diesen Fllen sollten der Mittelwert und die Standardabweichung der Dickenmessung aufgezeichnet werden. 5 Prfverfahren und Prfeinrichtung 5.1 Grundlagen zum Prfverfahren Die Prfbeanspruchung wird ausgebt, indem die Probe auf

44、 Zug belastet wird. Die Streckdehnung, die durch die Zugbeanspruchung verursacht wird, muss in einem vorher festgelegten Messabschnitt im elastischen Bereich des Substrats oder des Dnnschicht-Werkstoffs der Mikrosystemtechnik gleichfrmig sein. Der Messabschnitt ist sorgfltig zu whlen, um die elektri

45、sche Widerstandsnderung zusammen mit der nde-rung der mechanischen Dehnung zu messen. Der Abschnitt zum Messen der mechanischen Spannung muss mit dem Abschnitt zum Messen des elektrischen Widerstands bereinstimmen oder zu diesem skalierbar sein. Diese Bedingung ist fr dieses Prfverfahren sehr wichti

46、g. 5.2 Prfeinrichtung Die Prfeinrichtung ist hnlich der einer konventionellen Zug-Prfeinrichtung bis auf die Tatsache, dass sie in der Lage ist, whrend der Prfbeanspruchung den elektrischen Widerstand zu messen. Das elektrische Messverfahren kann, abhngig von der Hhe des elektrischen Widerstands der

47、 Probe, ein 2-Leiter- oder 4-Leiter-Messverfahren sein. Fr eine Probe mit einem elektrischen Widerstand grer als 1 k kann zweck-mig ein 2-Leiter-Messverfahren verwendet werden. Fr eine Probe mit einem elektrischen Widerstand kleiner als 1 k ist ein 4-Leiter-Messverfahren (Kelvin-Verfahren) zu verwen

48、den, um Kontakt- und Messlei-tungs-Widerstnde zu eliminieren. Eine Prinzipdarstellung der Prfeinrichtung ist in Bild 2 a) dargestellt. Bei einem Werkstoff, der leicht auf Spannungskonzentrationen und lokale plastische Verformungen reagiert, muss eine Probe mit abgerundeten Einspannenden nach IEC 620

49、47-2:2006, Bild 1, verwendet werden, und eine Prfeinrichtung entsprechend Bild 2 b) sollte verwendet werden. 6 DIN EN 62047-22:2015-04 EN 62047-22:2014 a) Prfaufbau unter Verwendung von Probehalterungen mit einem elektrischen Kontakt b) Prfaufbau unter Verwendung von elektrischen Kontakten auf der Probe Legende 1 P