性能試験方法(IEC62047-28:2017)(MMC/JSA)日本産業(yè)標準調(diào)査會審議(日本規(guī)格協(xié)會発行)著作権法により無斷での複製、転載等は禁止されております。C5630-28:2020(IEC62047-28:2017)氏名日本産業(yè)標準調(diào)査會標準第二部會構(gòu)成表所屬大崎博之東京大學青伊藤智一般社団法人情報処理學會情報規(guī)格調(diào)査會(國立研究開発法人新工ネルギ一·産業(yè)技術(shù)総合開発機構(gòu))巖測幸吾一般社団法人電子情報技術(shù)産業(yè)協(xié)會內(nèi)一般財団法人日本規(guī)格協(xié)會江崎正IEC/SMB日本代表委員(ソ二ー株式會社)住谷淳吉一般財団法人電気安全環(huán)境研究所高村里子全國地域婦人団體連絡(luò)協(xié)議會田一般社団法人日本電機工業(yè)會橋一般社団法人ビジネス機械·情報システム産業(yè)協(xié)會平IEC/CAB日本代表委員(富士ゼロックス株式會社)藤一般社団法人電気學會水本哲彌東京工業(yè)大學山根香織主婦連合會●主務(wù)大臣:経濟産業(yè)大臣制定:合和2.3.23官報揭載日:合和2.3.23(于101-0026東京都千代田區(qū)神田佐久間河岸67MBR99ビ兒TEL03-5835-1870)一般財団法人日本規(guī)格協(xié)會(于108-0073東京都港區(qū)三田3-13-12三田MTビ兒TEL03-4231-8530)審議部會:日本産業(yè)標準調(diào)査會標準第二部會(部會長大騎博之)この規(guī)格についての意見又は質(zhì)問は,上記原案作成者又は経済産業(yè)省産業(yè)技術(shù)環(huán)境局國際電気標準課(テ100-8901なお,日本産業(yè)規(guī)格は,産業(yè)標準化法の規(guī)定によって,少なくとも5年を経過する日までに日本産業(yè)標準議に付され,速やかに,確認,改正又は廃止されます。著作権法により無斷での複型,転載等は禁止されております。C5630-28:2020(IEC62047-28:2017)●序文 1 12引用規(guī)格 13用語及び定義 l4振動試験の裝置 24.1一般 24.2振動発生裝置 34.3取付ブラケット 34.4振動測定器又は加速度測定器 34.5出力測定器 34.6デ一夕記録器 35供試用のMEMSエレクトレット振動発電デバイス 35.1一般 35.2電気的出力 36試験條件 36.1振動周波數(shù) 36.2振動加速度 46.3波形 46.4外部負荷 46.5試験時間 46.6試験環(huán)境 47測定手順 47.1一般 47.2振動周波數(shù)応答 47.3振動加速度応答 47.4測定條件及び外部負荷の電気的特性 48試験報告 5附屬書A(參考)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 6參考文獻 解説 ●(1)C5630-28:2020(IEC62047-28:2017)この規(guī)格は,産業(yè)標準化法第12條第1項の規(guī)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(guī)格協(xié)會(JSA)かがあり,日本産業(yè)標準調(diào)査會の審議を経て,経済産業(yè)大臣が制定した日本産業(yè)規(guī)格である。この規(guī)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(guī)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觸する可能性があることに注意を喚起する。経済産業(yè)大臣及び日本産業(yè)標準調(diào)査會は,このような用新案権に関わる確認について,責任はもたない。JISC5630の規(guī)格群には,次に示す部編成がある。JISC5630-1第1部:マイクロマシン及びMEMSに関する用語JISC5630-2第2部:薄膜材料の引張強さ試験方法JISC5630-3第3部:薄膜材料の標準試験片JISC5630-6第6部:薄膜材料の軸荷重疲労試験方法JISC5630-12第12部:MEMS構(gòu)造體の共振振動を用いた薄膜材料の曲げ荷重疲労試験方法JISC5630-13第13部:MEMS構(gòu)造體のための曲げ及びせん斷試験による接合強度JISC5630-18第18部:薄膜曲げ試験方法JISC5630-19第19部:電子コJISC5630-20第20部:小型ジャイロ法JISC5630-30第30部:MEMS圧電薄膜の電気機械的変換特性の測定方法(IEC62047-28:2017)energyharvestingdevices序文この規(guī)格は,2017年に第1版として発行されたIEC62047-28を基に,技術(shù)的內(nèi)容及び構(gòu)成を変更するなお,この規(guī)格で點線の下線を施してある?yún)⒖际马棨?対応國際規(guī)格にはない事項である。注記この規(guī)格の対応國際規(guī)格及びその対応の程度を表す記號を,次に示す。IEC62047-28:2017,Semiconductordevices—Micro-electromechanicaldevices—Part28:Performancetestingmethodofvibration-drivenMEMSelectretenergyharvestingdevices(IDT)なお,対応の程度を表す記號“IDT”は,ISO/IECGuide21-1に基づき,“一致している”こ注!)工レ久卜L卜上は,振動発電デ亻ス及下了亻久口Z才ンなどに応用される,半永久的な電荷をもつ誘電體(艷綠體)の二である。この規(guī)格には,引用規(guī)格はない。2C5630-28:2020(IEC62047-28:2017)3.1振動周波數(shù)(vibrationfrequency)3.2振動加速度(vibrationacceleration)3.3振幅(amplitude)3.4振動方向(vibrationdirection)4振動試験の裝置4.1一般5764321DUT:供試デバイス5振動測定器2振動発生裝置6外部負荷及び出力測定器3振動制御器7デー夕記録器3C5630-28:2020(IEC62047-28:2017)4.2振動発生裝置振動発生裝置は,指定された周波數(shù)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)定振幅制御與えられた振動周波數(shù)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b)定加速度制御與えられた振動周波數(shù)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。スを振動発生裝置に固定しなければならない。さらに,振動発生裝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%以內(nèi)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數(shù)は,出力電圧の波形を捕らえられる十分高い周波數(shù)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デ一夕記録器MEMSエレクトレット振動発電デバイスの試験システムは,簡條8に記載の計測データを記録するデー夕記録器を含むものでなければならない。5.1一般で,定められた振動周波數(shù)及び振動加速度で駆動しなければならない。供試デバイスは振動発生裝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試験條件6.1振動周波數(shù)振動周波數(shù)は,試験の実施中一定に保たなければならない。振動周波數(shù)を変えるときは,條件設(shè)定前に振動印加動作を停止しなければならない。周波數(shù)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(shè)定しなければならない。低周波數(shù)から高周波數(shù)まで又はそれとは逆方向の雙方向の掃引データを記録しなければならない。試験振動周波數(shù)範囲には,共振周波數(shù)を含めなければならない。注記共振周波數(shù)は,仕様書に指定された周波數(shù)又は掃引周波數(shù)の発電のピーク出力の周波數(shù)である。4振動加速度は,試験の実施中に一定に保たなければならない。振動の波形は,正弦波とする。外部負荷は,抵抗値が既知の抵抗器を使用しなければならない。外部負荷及び出力測定器の寄生容量も試験時間は,発電の電気的出力を安定化させるために,振動周波數(shù)の周期及び振動加速度と比較して十溫度及び相対濕度は,試験の期間中一定に保つのがよい。次の測定手順及び測定條件は,図1に示すMEMS発電デバイス用の振動試験機器に適用する。a)周囲溫度及び相対濕度を指定c)外部負荷をDUTの出力端子間に接続する。d)DUTを裝著した振動発生裝置に入力電圧を印加して,正弦波の振動を発生させてDUTを振動させる。e)DUTへ印加される振動周波數(shù)及び振動振幅を測定する。f)DUTの出力電圧及び出力電力を測定する。a)周囲溫度及び相対濕度を指定の値に設(shè)定する。c)外部負荷をDUTの出力端子間に接続する。d)DUTを裝著した振動発生裝置に適切な入力電圧を印加して,正弦波の振動を発生させてDUTを與えf)DUTの出力電圧及び出力電力を測定する。a)周囲溫度及び相対濕度を指定の値に設(shè)定する。b)図1に示した外部負荷及び出力測定器の抵抗値及び寄生容量値を測定する。外部負荷としての抵抗器の種類は,抵抗値,寄生容量値,及びDUTを組み込む裝置又はシステムを考58試験報告試験報告は,少なくとも次の情報を含まなければならない。1)この規(guī)格の番號2)供試デバイスの形狀,質(zhì)量及び寸法3)試験裝置4)出力測定器及びデー夕記録器の細目5)振動発生裝置上のエネルギー発電デバイスの固定方法6)試験條件一寄生容量一試験時間一試験環(huán)境(溫度及び相対濕度)7)試験結(jié)果b)任意記載事項1)試験の目的2)供試デバイスの構(gòu)造3)発電原理工久卜以卜を用以大振動発電デ八亻スの測定の一例を,附屬書A仁記戴する。●●著作権法により無斷での複製,転裁等は禁止されております。6C5630-28:2020(IEC62047-28:2017)附屬書AA.1一般レクトレット発電の原理及び測定方法を示している。1ベース電極上に取り付けられた2R:指定された外部抵抗器とのオーバーラップ領(lǐng)域の長さ間の電位差51):DUT部分の機械的な振動に電極との間の容量ス電極との間の容量9w:対向電極の幅10Ee:対向電極とガード電極との間の靜電界表面との間の靜電界ス電極との間の靜電界の間隔(空隙の間隔)底面の電極隙を介して対向する電極ンジ場を最小化するための追加電極図A.1一面內(nèi)振動型エレクトレット振動発電デバイス(DUT)の基本構(gòu)成7著作権法により無斷での復製,転截等は禁止されております。C5630-28:2020(IEC62047-28:2017)図A.1に示す構(gòu)成において,奧行方向は無限な構(gòu)造體であるとし,一次元靜電場であると仮定して次のジ場及び寄生容量Cを減らすために設(shè)けられている。外部負荷は,純抵抗Rであり,寄生容量の値は,e1:空隙の比誘電率e?:真空の誘電率式(A.3)において,E2:対向電極とガード電極との間の靜電界電荷保存則に伴って,誘導電流のは,式(A.4)によって得られる。上に誘起される電荷誘起される電荷b:電極の奧行き深さ誘起された電荷は,式(A.5)によって與えられる。式(A.1),式(A.2),式(A.3)及び式(A.5)を式(A.4)に代入することによって,出力電圧Vのを得るための微分方程式が數(shù)學的に得られる。対向電極に正弦波振動が加えられた場合は,オーバーラップ領(lǐng)域の長さXのも與えられた振幅及び周波數(shù)を伴った正弦波関數(shù)となる。一対の対向電極間に接続された負荷抵抗に流れる。寄生容量として主に寄與するのは,隣接する一対の対向電極間の容量となる。●8C5630-28:2020(IEC62047-28:2017)◆1ベース電極上に取り付けられた2R:外部抵抗器対向電極4Vの:対向電極とベース電極との間の電位差51の):DUT部分の機械的な振動に6C?:DUTの寄生容量電極との間の容量隙を介して対向する電極ス電極との間の容量表面との間の靜電界底面の電極ス電極との間の靜電界の間隔(空隙の間隔)図A.2ーエレクトレットと対面する位置に分割された2枚の対向電極をもつ面內(nèi)振動型振動発電デバイス(DUT)の構(gòu)成依存して,オーバーラップ領(lǐng)域又は空隙間隔の変動によって,容量が変動する。9●極C5630-28:2020(IEC62047-28:2017)デバイス2I?:DUTの一部の機械的振動に3p:內(nèi)部寄生容量への電流損4I(1):DUTの一部の機械的振動仁5Cp:DUTの內(nèi)部寄生容量6Ce:A/Dコンバータの外部寄生容量7Vの:対向電極とべース電極との間の電位差8出力検知器:DUT用の読み出し9R:指定された値(例えば,2.5MQ)の電圧分割用の外部抵抗器10r:指定された値(例えば,30kQ)の電圧分割用の抵抗器11Uい):電圧分割用抵抗器の両端の電位差13A/Dコンバータ:電圧測定用のアナログデジタル変換器めに電荷を注入した誘電體フィ底面の電極隙を介して対向する電極17電圧分割器:出力検知器のポルテージフォロワの読み出し回路部分A.4実験的な準備及び手順振動発生器は,金屬ねじで固定された振動発電デバイスへ正弦波狀の振動を加える裝置である。その振動加速度は,加速度測定器で測定する。振動制御器は,振動発電デバイスを異なった振動周波數(shù)で動作させて周波數(shù)及び加速度を調(diào)整する。図A.5は,電圧分割回路と,一般的に高入カインピーダンスをもつオ合時のインピーダンスに相當する最適外部負荷は,約2.5MΩであり,実際の外部負荷の値は,2.53MQ圧分割器が使用される場合,その寄生容外部負荷を一定に保って,外部加速度を一定に保持しながら振動周波數(shù)を変化させる。予備試験に基づき,周波數(shù)掃引中の不必要な効果を最小化するために低周波數(shù)掃引比を0.5オクタープ/min(周波數(shù)とC5630-28:2020(IEC62047-28:2017)A.5実験結(jié)果図A.6a)及び図A.6b)に実験結(jié)果を示す(參考文9.8m/s2)において,±1.5Vの出力電圧が得られた。周波數(shù)が掃引されているときは,対象とした振動●0.8-——周波數(shù)掃引(上昇時)……周波數(shù)掃引(下降時)●0.6-0.40.2-o.0L700750800周波數(shù)(Hz)850900●著作権法によ)無斷の複嬰，転截等は禁止されC5630-28:2020(IEC62047-28:2017)參考文獻[1]Suzuki,Y.,Electrostatic/Electret-basedHarvesters,inMicroEnergyHarvesting,eds.Briand,D.,Yeatman,E.,andRoundy,S.,Wiley-VCH,pp.149-174(2015)[2]Suzuki,Y.,RecentProgressinMEMSElectretGeneratorforEnergyHarvesting,IEEJTrans.Electr.Electr.Eng.,Vol.6,No.2,pp.101-111(2011)[3]Chen,R.,andSuzuki,Y.,SuspendedElectrodesforReducingParasiticCapacitanceinElectretEnergyHarvestingDevices,J.Micromech.Microeng.,Vol.23,Issue12,125015(2013)[4]Fu,Q.,andSuzuki,Y.,ADesignMethodofIn-planeMEMSElectretEnergyHarvesterwithCombDrives,J.Phys.:Conf.Ser.,Vol.557,No.012011(2014)[5]IEC60749-12:2002,Semiconductordevices-Mechanicalandclimatictestmethods-Part12:Vibration,variablefrequency(IEC62047-28:2017)イスは,通常の電子デバイスとは異なり,3次案を作成し,2014年3月に,MEMSの標準化を?qū)徸hする委員會IECSC47Fに委員會原案として國際に提案した。提案文書はワーキンググループIECSC47F/WG2で審議され,部分的な修正を行い,2017年1月にIEC62047-28:2017,Semiconductordevices—Micro-electromechanicaldevices—Part28:Performancetestingmethodofvibration-drivenMEMSelectretenergyharvestingdevices(以下,對応國際規(guī)格という。された。原案を作成し,この規(guī)格を制定した。b)デ一夕記録器(4.6)対応國際規(guī)格では,“7.4に記載のデー夕記録器”だがデータを記録するデータ記録器”の方がより分かりやすいため,修正して記載した。次回の対応國際著作権法により無斷での複製,転蔽等は禁止されております。C5630-28:2020(IEC62047-28:2017)解説4原案作成委員會の構(gòu)成表原案作成委員會の構(gòu)成表を,次に示す。JISC5630-28JIS原案作成委員會構(gòu)成表鈴木雄二東京大學神野伊策積知範青柳智英工藤高裕花澤理宏神