GBT 38447-2020 微机电系统（MEMS）技术 MEMS结构共振疲劳试验方法

GBT 38447-2020 微机电系统（MEMS）技术 MEMS结构共振疲劳试验方法

微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，简称MEMS）是将微型机械结构与电子电路集成于同一芯片上的高新技术，广泛应用于传感器、执行器和通信设备等领域。然而，MEMS器件由于其微小尺寸和复杂的制造工艺，往往面临共振疲劳问题，这直接影响了器件的可靠性和使用寿命。为此，中国制定了国家标准《GBT 38447-2020》，专门针对MEMS结构的共振疲劳试验方法进行了规范。

共振疲劳的定义及危害

共振疲劳是指MEMS结构在外界激励下发生振动，当振动频率接近其固有频率时，振幅会显著增大，导致材料内部应力集中，从而引发结构失效。这种现象在高频振动环境下尤为常见，例如航空航天、汽车工业中的MEMS陀螺仪和加速度计。如果不加以控制，共振疲劳可能造成器件性能下降甚至完全失效。

• 影响因素：材料特性、结构设计、工作环境等。
• 典型表现：裂纹扩展、接触面磨损、粘附失效等。

GBT 38447-2020的核心内容

GBT 38447-2020标准详细规定了MEMS结构共振疲劳试验的方法和流程，包括试验设备要求、测试参数设置以及数据分析方法。通过这一标准，可以有效评估MEMS器件在实际应用中的抗疲劳能力，为产品优化提供科学依据。

• 试验设备：高精度振动台、激光干涉仪等。
• 测试参数：频率范围、幅值大小、加载时间等。
• 数据分析：频谱分析、寿命预测模型等。

实际案例与数据支持

以某款MEMS压力传感器为例，在未采用共振疲劳试验方法前，其平均使用寿命仅为1万小时。通过引入GBT 38447-2020标准进行优化设计后，其共振疲劳寿命提升至5万小时以上，显著提高了产品的市场竞争力。此外，根据多家企业反馈的数据统计，遵循该标准后，MEMS器件的整体故障率降低了约30%。

综上所述，《GBT 38447-2020》作为MEMS领域的重要技术规范，不仅填补了国内相关领域的空白，也为全球MEMS产业的发展提供了宝贵的经验和技术支撑。