复合量程微加速度计抗高过载技术研究

发布时间：2017-06-16 10:04

  本文关键词：复合量程微加速度计抗高过载技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着MEMS技术的广泛应用，加速度计阵列研究已经成为MEMS器件研究的重要研究方向。复合量程加速度计是覆盖0-10g到0-1万g的加速度计阵列，应用领域涉及到工业，国防等社会生活的许多方面。在高过载环境下复合量程加速度计应用还存在着需要解决的问题：1.在测量高g值加速度时，复合量程加速度计低量程模块正常。2.复合量程加速度计的封装抗高过载能力不能满足复合量程加速度计正常工作。3.复合量程加速度计在多次高过载冲击下性能的稳定性差。 本文通过对复合量程加速度计的抗过载能力测试，分析复合量程加速度计在高过载环境中存在的问题，提出适合提高复合量程加速度计抗高过载性能的解决方案。对优化后的复合量程加速度计测试表明所设计的加速度计结构和封装具有可行性和适用性，能够很好地满足复合量程加速度计在高过载环境下工作要求。 论文中分析复合量程加速度计高过载环境下失效机理。并对复合量程加速度计进行大量实验测试，分析出在过载环境下出现的问题。结合理论分析提出复合量程加速度计结构优化方案和封装结构优化设计方案。对优化后的结构使用ANSYS有限元软件进行仿真分析，结果表明复合量程加速度计结构抗过载能力提高，能够满足2万g抗过载要求。针对复合量程加速度计在实验测试中封装出现的问题，重新设计加速度计封装，使用有限元方法进行仿真分析管壳，贴片胶及灌封胶对复合量程加速度计封装的影响，并确定封装结构参数。试验测试结果表明优化后的复合量程加速度计抗过载能力有了明显提高，能过满足2万g加速度过载的要求。
【关键词】：复合量程微加速度计 封装 ANSYS仿真
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH824.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1. 绪论9-17
• 1.1 研究课题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 MEMS 加速度计可靠性研究现状11
• 1.2.2 高过载加速度计发展现状11-13
• 1.2.3 微加速度计阵列研究现状13-15
• 1.3 本文主要工作及安排15-17
• 2. 高过载情况下失效机理的研究17-27
• 2.1. MEMS 器件失效的研究方法17-18
• 2.1.1 器件失效方法17-18
• 2.1.2 材料失效18
• 2.2 高过载情况下常见 MEMS 器件失效机理18-21
• 2.2.1 结构失效常见机理18-20
• 2.2.2 封装在过载环境中的重要性及失效机理进行介绍20
• 2.2.3 提高 MEMS 加速度计抗过载能力的建议20-21
• 2.3 复合量程微加速度计介绍21-22
• 2.4 加速度计在高过载情况下的响应及分析22-26
• 2.4.1 过载载荷模型22-23
• 2.4.2 复合量程微加速度计模型23-24
• 2.4.3 结构应力分析24-25
• 2.4.4 结构灵敏度分析25
• 2.4.5 固有频率分析25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 3. 复合量程微加速度计抗高过载能力测试27-41
• 3.1 复合量程微加速度计动静态性能测试27-31
• 3.1.1 压阻参数测试27-28
• 3.1.2 0-10g 静态性能指标测试28-29
• 3.1.3 0-10g 动态性能指标测试29-31
• 3.2 复合量程微加速度计抗过载性能测试31-38
• 3.2.1 马歇特锤试验31-33
• 3.2.2 霍普金森杆试验33-36
• 3.2.3 复合量程微加速度计封装抗高过载能力测试36-38
• 3.3 复合量程微加速度计抗过载分析实验结果分析38-39
• 3.4 复合量程微加速度计抗高过载优化方案39
• 3.5 本章小结39-41
• 4. 复合量程微加速度计结构抗高过载优化设计41-52
• 4.1 0-10g 复合量程微加速度计低量程结构的优化41-47
• 4.1.1 复合量程微加速度计低量程结构优化分析41-43
• 4.1.2 低量程结构静力学仿真分析43-44
• 4.1.3 低量程结构模态仿真分析44-45
• 4.1.4 低量程结构压阻电桥的布置及结构灵敏度45-47
• 4.1.5 低量程结构的抗高过载分析47
• 4.2 复合量程微加速度计高量程结构的优化分析47-51
• 4.2.1 复合量程微加速度计高量程结构的优化47-50
• 4.2.2 高量程结构压阻电桥的布置及结构灵敏度50-51
• 4.2.3 高量程结构的抗高过载分析51
• 4.3 本章小结51-52
• 5. 复合量程微加速度计抗过载封装设计52-63
• 5.1 封装工艺52-54
• 5.1.1 管壳选择52-53
• 5.1.2 贴片工艺53
• 5.1.3 引线键合53
• 5.1.4 灌封53
• 5.1.5 封冒53-54
• 5.2 封装设计及封装结构过载仿真54-62
• 5.2.1 封装结构介绍54
• 5.2.2 结构仿真54-62
• 5.5 本章小结62-63
• 6. 总结与展望63-65
• 6.1 研究工作总结63
• 6.2 研究工作展望63-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文及取得的成果69-70
• 致谢70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李枚;微电子封装技术的发展与展望[J];半导体技术;2000年05期

2 李秀清,周继红;MEMS封装技术现状与发展趋势[J];半导体情报;2001年05期

3 张振海;李科杰;任宪仁;刘俊;;高过载三维MEMS加速度传感器敏感芯片设计仿真与优化[J];兵工学报;2008年06期

4 姚军;曹心宽;姜同敏;;可靠性强化试验定量评估方法[J];北京航空航天大学学报;2006年01期

5 高健飞;熊继军;郭涛;范波;;微加速度计在冲击环境下的可靠性研究[J];传感技术学报;2008年02期

6 夏烈芳;郭涛;向婷;;复合量程加速度计抗过载技术的研究[J];传感技术学报;2010年03期

7 刘勐;张威;郝一龙;;用于高冲击检测硅基三轴集成压阻式MEMS加速度芯片的建模与仿真[J];传感技术学报;2012年01期

8 唐军;赵锐;石云波;刘俊;;高冲击环境下MEMS大量程加速度传感器结构的失效分析[J];传感技术学报;2012年04期

9 蒋玉齐,程迎军,许薇,张鲲,李昕欣,罗乐;高量程MEMS加速度计封装工艺研究[J];传感器技术;2005年02期

10 童志义;MEMS加工技术及其工艺设备[J];电子工业专用设备;2004年01期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 蒋玉齐;高量程MEMS加速度计封装研究[D];中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）;2004年

2 王涛;高g值环境典型微结构动态特性及其测试技术研究[D];大连理工大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 李孝涛;微倾斜悬臂梁在振动冲击载荷下的可靠性分析[D];国防科学技术大学;2010年

2 李伟;高g值硅微加速度计的结构设计与分析[D];南京理工大学;2005年

3 陈鲁疆;复合量程压阻式加速度传感器阵列的研究[D];中北大学;2006年

4 李艳梅;四梁双层结构压阻式硅微加速度计的研究[D];长春理工大学;2006年

5 姜理利;多晶硅微悬臂梁断裂失效的可靠性模型建立[D];东南大学;2006年

6 毛海央;压阻式微加速度计的误差机理分析[D];中北大学;2007年

  本文关键词：复合量程微加速度计抗高过载技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：455064