基于有限元方法的MEMS器件封装可靠性研究

发布时间：2022-01-14 22:01

　　MEMS（Micro-Electro-Mechanical-Systems,微机电系统）器件具有体积小,功耗低,可靠性高等优点。广泛用于汽车电子,消费电子,航空航天,生物医学、环境监控和信息等领域。为了适应不断变化的市场需求,不得不加快MEMS器件设计周期,缩短MEMS器件开发流程,提高MEMS器件可靠性。MEMS器件的可靠性主要是取决于MEMS封装的可靠性,因而为了保障MEMS产品稳定有效的运行,对MEMS封装进行可靠性研究是十分关键的。基于工艺力学的有限元仿真工具被广泛应用MEMS器件封装工艺设计及可靠性研究。本文对MEMS器件封装结构在不同环境下可靠性进行了有限元仿真分析。主要研究内容如下:首先,通过万能材料试验机,纳米压痕测试仪,差分扫描量热仪等各种测试仪器,按照ASTM,GB/T,ISO等相关测试标准进行测试,获得了MEMS封装所涉及高聚物的真实热机械性能数据,并搭建了MEMS封装材料数据库。其次,通过有限元分析软件对基于引线框架塑封MEMS压力模块封装工艺及高低温循环下可靠性进行分析,并采用云纹干涉法测试塑封MEMS压力模块在不同温度下的位移以此来验证仿真结果。针对塑封ME... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

填充胶材料拉伸试样（左图为试样照片，右图为试样规格尺寸图）

图 2.12 FR-4 材料断口形貌电镜图（左图：常温 25℃拉伸断口 右图：125℃拉伸断口）由电镜照片可以看出，常温 25℃下 FR-4 材料断口呈山脊型，具有一定的韧 125℃下 FR-4 材料断口组织发生明显变化，有明显的窝状结构，材料软化材料的宏观性能与微观结构相对应。薄膜材料纳米压痕（Nano-indentation）测试对附着于硅片上的聚合物薄膜材料（介电层）进行纳米压痕测试。压头在入-退出，记录加卸载曲线，从而计算出材料力学性能参数。

图 2.12 FR-4 材料断口形貌电镜图（左图：常温 25℃拉伸断口 右图：125℃拉伸断口）由电镜照片可以看出，常温 25℃下 FR-4 材料断口呈山脊型，具有一定的韧 125℃下 FR-4 材料断口组织发生明显变化，有明显的窝状结构，材料软化材料的宏观性能与微观结构相对应。 薄膜材料纳米压痕（Nano-indentation）测试对附着于硅片上的聚合物薄膜材料（介电层）进行纳米压痕测试。压头在入-退出，记录加卸载曲线，从而计算出材料力学性能参数。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限元方法MEMS陀螺仪环境应力仿真分析[J]. 宋斌,柳华光.  中国仪器仪表. 2018(12)
[2]振动环境下MEMS加速度计的可靠性评估[J]. 秦丽,王孟美,何蕴泽,于丽霞,刘俊.  传感技术学报. 2016(05)
[3]MEMS加速度计可靠性评价技术[J]. 张瑞霞,张魁,赵海龙.  微纳电子技术. 2014(03)

博士论文
[1]大功率LED封装和硅通孔三维封装工艺及可靠性数值仿真与试验研究[D]. 陈照辉.上海交通大学 2012
[2]基于工艺力学的MEMS封装若干基础问题研究[D]. 朱福龙.华中科技大学 2007

硕士论文
[1]冲击载荷下MEMS微加速度计的结构可靠性研究[D]. 董明佳.南京航空航天大学 2016



本文编号：3589288