JIS C 5630-28:2020 マイクロマシン及びＭＥＭＳ―第２８部：ＭＥＭＳエレクトレット振動発電デバイスの性能試験方法

                                                              C 5630-28 : 2020 (IEC 62047-28 : 2017)

pdf 目 次

ページ

•  序文・・・・[1]
•  1 適用範囲・・・・[1]
•  2 引用規格・・・・[1]
•  3 用語及び定義・・・・[1]
•  4 振動試験の装置・・・・[2]
•  4.1 一般・・・・[2]
•  4.2 振動発生装置・・・・[3]
•  4.3 取付ブラケット・・・・[3]
•  4.4 振動測定器又は加速度測定器・・・・[3]
•  4.5 出力測定器・・・・[3]
•  4.6 データ記録器・・・・[3]
•  5 供試用のMEMSエレクトレット振動発電デバイス・・・・[3]
•  5.1 一般・・・・[3]
•  5.2 電気的出力・・・・[3]
•  6 試験条件・・・・[3]
•  6.1 振動周波数・・・・[3]
•  6.2 振動加速度・・・・[4]
•  6.3 波形・・・・[4]
•  6.4 外部負荷・・・・[4]
•  6.5 試験時間・・・・[4]
•  6.6 試験環境・・・・[4]
•  7 測定手順・・・・[4]
•  7.1 一般・・・・[4]
•  7.2 振動周波数応答・・・・[4]
•  7.3 振動加速度応答・・・・[4]
•  7.4 測定条件及び外部負荷の電気的特性・・・・[4]
•  8 試験報告・・・・[5]
•  附属書A(参考)エレクトレットを用いた振動発電デバイスの測定の一例・・・・[6]
•  参考文献・・・・[12]

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――――― [JIS C 5630-28 pdf 1] ―――――

C 5630-28 : 2020 (IEC 62047-28 : 2017)

まえがき

  この規格は,産業標準化法第12条第1項の規定に基づき,一般財団法人マイクロマシンセンター(MMC)
及び一般財団法人日本規格協会(JSA)から,産業標準原案を添えて日本産業規格を制定すべきとの申出
があり,日本産業標準調査会の審議を経て,経済産業大臣が制定した日本産業規格である。
  この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。
  この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願又は実用新案権に抵触する可能性があることに注意
を喚起する。経済産業大臣及び日本産業標準調査会は,このような特許権,出願公開後の特許出願及び実
用新案権に関わる確認について,責任はもたない。
  JIS C 5630の規格群には,次に示す部編成がある。
    JIS C 5630-1 第1部 : マイクロマシン及びMEMSに関する用語
    JIS C 5630-2 第2部 : 薄膜材料の引張強さ試験方法
    JIS C 5630-3 第3部 : 薄膜材料の標準試験片
    JIS C 5630-6 第6部 : 薄膜材料の軸荷重疲労試験方法
    JIS C 5630-12 第12部 : MEMS構造体の共振振動を用いた薄膜材料の曲げ荷重疲労試験方法
    JIS C 5630-13 第13部 : MEMS構造体のための曲げ及びせん断試験による接合強度試験方法
    JIS C 5630-18 第18部 : 薄膜曲げ試験方法
    JIS C 5630-19 第19部 : 電子コンパス
    JIS C 5630-20 第20部 : 小型ジャイロ
    JIS C 5630-26 第26部 : マイクロトレンチ構造及びマイクロニードル構造の寸法,形状表示及び計測
        法
    JIS C 5630-28 第28部 : MEMSエレクトレット振動発電デバイスの性能試験方法
    JIS C 5630-30 第30部 : MEMS圧電薄膜の電気機械的変換特性の測定方法

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――――― [JIS C 5630-28 pdf 2] ―――――

                                       日本産業規格                             JIS
                                                                         C 5630-28 : 2020
                                                                        (IEC 62047-28 : 2017)

マイクロマシン及びMEMS−第28部 : MEMSエレクトレット振動発電デバイスの性能試験方法

Semiconductor devices-Micro-electromechanical devices-Part 28: Performance testing method of vibration-driven MEMS electretenergy harvesting devices

序文

  この規格は,2017年に第1版として発行されたIEC 62047-28を基に,技術的内容及び構成を変更する
ことなく作成した日本産業規格である。
  なお,この規格で点線の下線を施してある参考事項は,対応国際規格にはない事項である。

1 適用範囲

  この規格は,MEMSエレクトレット1) 振動発電デバイスの用語及びその定義,並びに民生用,産業用又
はあらゆる用途のエレクトレット振動発電デバイスの特性パラメーターを決めるための性能試験方法につ
いて規定する。
  この規格は,トラップ電荷をもつ誘電体材料で覆われた電極が間隔1 000 μm以下の対向電極をもつ振動
発電デバイスに適用する。対象としているエレクトレット振動発電デバイスは,エッチング,フォトリソ
グラフィー又はデポジション技術を含むMEMS工程によって製造されたものである。
    注記 この規格の対応国際規格及びその対応の程度を表す記号を,次に示す。
          IEC 62047-28:2017,Semiconductor devices−Micro-electromechanical devices−Part 28: Performance
              testing method of vibration-driven MEMS electret energy harvesting devices(IDT)
            なお,対応の程度を表す記号“IDT”は,ISO/IEC Guide 21-1に基づき,“一致している”こ
          とを示す。
    注1) エレクトレットとは,振動発電デバイス及びマイクロフォンなどに応用される,半永久的な電
          荷をもつ誘電体(絶縁体)のことである。

2 引用規格

  この規格には,引用規格はない。

3 用語及び定義

  この規格で用いる主な用語及び定義は,次による。

――――― [JIS C 5630-28 pdf 3] ―――――

2
C 5630-28 : 2020 (IEC 62047-28 : 2017)
3.1
振動周波数(vibration frequency)
  MEMSエレクトレット振動発電デバイスに加えられる振動周波数。
3.2
振動加速度(vibration acceleration)
  MEMSエレクトレット振動発電デバイスに加えられる加速度。
3.3
振幅(amplitude)
  MEMSエレクトレット振動発電デバイスに加えられる振動の最大振れ幅。
3.4
振動方向(vibration direction)
  MEMSエレクトレット振動発電デバイスに加えられる振動の方向。

4 振動試験の装置

4.1 一般

  図1は,MEMSエレクトレット振動発電デバイスの試験装置の基本構成であり,指定の周波数及び指定
の加速度条件下で振動動作が可能な試験装置を示している。図1で示した機能ブロック又はコンポーネン
トの詳細を,4.24.6で説明する。
                     1 DUT : 供試デバイス       5 振動測定器
                     2 振動発生装置            6 外部負荷及び出力測定器
                     3 振動制御器              7 データ記録器
                     4 取付ブラケット
                    図1−MEMSエレクトレット振動発電デバイス用の試験装置

――――― [JIS C 5630-28 pdf 4] ―――――

                                                                                              3
                                                              C 5630-28 : 2020 (IEC 62047-28 : 2017)

4.2 振動発生装置

  振動発生装置は,指定された周波数で,指定された振動方向に沿った振動加速度を発生できなければな
らない。また,動作させる方向に対して垂直な方向の振動振幅は十分に小さいことが望ましい。
  振動加速度制御は,次のいずれかの方法で行うことができる。
a) 定振幅制御 与えられた振動周波数の振動振幅を測定及び制御することによって,振動加速度を一定
    に維持する。
b) 定加速度制御 与えられた振動周波数の振動加速度を直接測定及び制御することによって,振動加速
    度を一定に維持する。

4.3 取付ブラケット

  供試MEMSエレクトレット振動発電デバイスを正しく駆動させるために,取付ブラケットで供試デバイ
スを振動発生装置に固定しなければならない。さらに,振動発生装置による振動発生方向は,供試デバイ
スに定められた振動方向から角度±2°の誤差範囲になければならない。

4.4 振動測定器又は加速度測定器

  振動測定器又は加速度測定器は,ブラケット又は供試デバイスの振動振幅又は振動加速度を計測できる
ものでなければならない。

4.5 出力測定器

  出力測定器は,外部負荷に発生する電位差及びMEMSエレクトレット振動発電デバイスの出力電力を
3 %以内の誤差で測定できるものでなければならない。出力測定器のサンプリング周波数は,出力電圧の
波形を捕らえられる十分高い周波数でなければならない。それに加えて,電気出力と供試デバイスとの間
の配線は,寄生容量を最小化できるように十分に短くしなければならない。

4.6 データ記録器

  MEMSエレクトレット振動発電デバイスの試験システムは,箇条8に記載の計測データを記録するデー
タ記録器を含むものでなければならない。

5 供試用のMEMSエレクトレット振動発電デバイス

5.1 一般

  供試用のMEMSエレクトレット振動発電デバイスの試験では,取付方法及び振動の方向を表記しなけれ
ばならない。さらに,供試デバイスは,取付ブラケットによって振動発生装置の上に取り付けた状態で,
定められた振動周波数及び振動加速度で駆動しなければならない。

5.2 電気的出力

  供試デバイスは振動発生装置による加振によって,電気的出力をもたなければならない。

6 試験条件

6.1 振動周波数

  振動周波数は,試験の実施中一定に保たなければならない。振動周波数を変えるときは,条件設定前に
振動印加動作を停止しなければならない。周波数掃引の場合,発電特性への影響が最小に抑えられるよう
に,掃引速度は十分に低く設定しなければならない。低周波数から高周波数まで又はそれとは逆方向の双
方向の掃引データを記録しなければならない。試験振動周波数範囲には,共振周波数を含めなければなら
ない。
    注記 共振周波数は,仕様書に指定された周波数又は掃引周波数の発電のピーク出力の周波数である。

――――― [JIS C 5630-28 pdf 5] ―――――

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