某惯性传感器组件抗高过载失效分析及改进

发布时间：2021-07-27 17:29

　　某MEMS惯性传感器组件在130 mm弹载试验后出现无输出功能失效,经电性能测试、工艺结构分析、有限元力学仿真等分析。组件的失效主要是由于内部主控板受力不均出现了翘曲变形、断裂,最终导致组件失效。根据失效机理,优化了主控板的版图及灌封工艺方法,使主控板的受力均匀性和一致性得到了控制,从而有效解决了失效问题。 

【文章来源】：弹箭与制导学报. 2020,40(05)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

组件原理框图

为进一步分析,将失效的组件外壳拆解。组件拆解过程为:打开铝壳→露出主控板→去除主控板→露出内支架→去除上层传感板→检查内支架填充→检查内支架以外部分的填充→检查内支架下方填充。拆解过程中发现组件内灌封胶未充满,主控板PCB板断裂,断裂的主控板如图2所示。1.6 失效原因定位

MEMS惯性测量组件包括3个MEMS加速度计PCB模块、3个MEMS陀螺仪PCB模块、1个异形金属支撑架、1个金属外壳底座和1个金属外壳壳盖等主要组成部分。内部设计方案为3个单轴高精度MEMS陀螺仪以及3个单轴高精度加速度计正交安装在骨架上,骨架上方安装有信号处理功能的主控板。整体结构如图3所示。为提高惯性组件的抗过载能力, 通常对电路、安装印刷电路板及部件外壳结构进行整体灌封[3], 即采用合适的灌封材料填充到电子部件中,将电子部件内部元器件之间及外结构等所有的空隙良好填充。考虑灌封胶流淌的顺畅性,在主控板上设计三处镂空,其中两处靠近PCB板边缘,在灌封不充分时,成为整个板的受力薄弱处,在经过高冲击试验时,易造成变形或断裂失效。

【参考文献】：
期刊论文
[1]微机械陀螺冲击特性及可靠性研究[J]. 何春华,赵前程,杨振川,张大成,闫桂珍.  传感技术学报. 2019(05)
[2]电路灌封体的失效机理分析[J]. 郑星,黄海莹,陈颖,聂飞,张凯.  电子与封装. 2014(08)
[3]精密电子元器件用抗冲击灌封材料的施工工艺研究[J]. 张凯,范敬辉,马艳,吴菊英.  现代电子技术. 2012(22)



本文编号：3306227