国家标准计划《微机电系统（MEMS）技术 层状MEMS材料界面结合能的四点弯曲试验方法》由 TC336（全国微机电技术标准化技术委员会）归口 ，主管部门为国家标准委。

主要起草单位 北京自动化控制设备研究所 、中机生产力促进中心有限公司等 。

本标准等同采用IEC国际标准：IEC 62047-31:2019。

采标中文名称:半导体器件 微机电器件 第31部分：层状MEMS材料界面结合能的四点弯曲试验方法。

随着MEMS技术的发展，半导体材料基底的层状薄膜材料被广泛应用于各种高科技领域中。

在薄膜的制备和使用过程中，往往会产生残余的应力。

适量的应力对薄膜的力学稳定性具有积极的作用，但如果应力过大，薄膜可能会与基片发生脱层和翘曲，引起薄膜的结构损伤和功能失效，这在薄膜的实际应用中是需要避免的。

在应力一定的情况下，薄膜是否出现失效取决于薄膜和基片之间的结合强度。

因而，薄膜器件在使用之前都需要对其界面结合能进行精确测量，界面结合能也成为评价薄膜器件的一个关键力学参数，对MEMS器件的可靠性至关重要，这正是本标准出台的驱动因素和目的所在。

界面结合性能由于层状材料不同、基底材料不同，材料界面的结构和界面结合方式也十分复杂。

虽然一些实验方法能够定性地得到界面破坏的临界条件，但却难以对界面的结合性能直接进行定量测量以评估界面的结合情况。

对于MEMS半导体材料基底的层状薄膜材料，四点弯曲测试和三点弯曲测试是目前较为成熟的测量界面断裂性能的测量手段。

这两种方法对样品尺寸没有特殊要求，所需实验设备和操作比较简单，且可适用于脆性材料。

而相比于三点弯曲测试，四点弯曲测试方法更具有优势，如受最大弯矩面积大，更易裂纹稳定扩展，降低了三点弯曲中施力滚轴的应力集中现象，测试结果不受裂纹长度的影响，加载方式更加接近于实际服役条件，可测试的界面面积和稳定扩展区域较大，测试结果离散性较小，可重复性能好。

本标准规定的层状MEMS材料界面结合能的四点弯曲试验方法，为层状MEMS材料界面结合能的测试提供了标准化方法，为相关压电MEMS器件的设计、性能及可靠性研究提供有力依据。

本标准规定了一种基于断裂力学概念来测量层状微机电系统(MEMS)中最弱界面的界面吸附能的四点弯曲试验方法 一种基于断裂力学概念的四点弯曲试验方法，该方法用于测量层状微机电系统（MEMS）中界面最薄弱点的界面结合能。在各种MEMS器件中，有许多层状材料界面，其结合能对MEMS器件的可靠性至关重要。 本标准所规定的四点弯曲试验，是利用作用在层状MEMS器件试验件上的纯弯曲力矩，造成最弱界面稳态开裂的临界弯曲力矩，来测量界面结合能。 本标准适用于在半导体衬底上沉积薄膜层的MEMS器件。薄膜层的总厚度应比支撑衬底（通常是硅片）的厚度小100倍。