本文關鍵詞：COB及疊層熱致封裝效應對微構件特性的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前，由于MEMS器件的集成密度和功率密度都很高，以及MEMS器件大多采用多種材料的層疊結構，造成結構之間熱膨脹系的不同。所以，當器件工作溫度變化時，會引起封裝對MEMS內(nèi)部結構的應力、可靠性等影響。MEMS中微構件通常作為執(zhí)行機構，微構件本身處于微米級，對應變和應力十分敏感。因此，封裝效應引起微構件特性變化的研究，對MEMS微構件的設計具有重要的理論指導意義。 本文針對COB（Chip on Board）封裝工藝和疊層封裝工藝這兩種情況，研究不同基板材料，不同基板厚度及溫度場變化下封裝對微構件特性的影響。首先，利用Timoshenko雙層梁理論和三層梁理論，推導出N層梁的理論數(shù)學模型。對MEMS微構件的封裝熱變形進行分析，從熱應力等方面進一步分析對微構件熱變形存在的機理。 其次，建立COB封裝工藝和疊層封裝工藝下兩種有限元分析模型，通過有限元軟件從基板材料的變化、基板厚的變化和溫度載荷變化等方面，，分析熱封裝效應對微構件的熱變形影響。 再次，在之前熱變形分析基礎上，利用有限元從基板材料的變化、基板厚的變化和溫度場變化等方面，分析COB封裝工藝和疊層封裝工藝對微構件固有頻率的影響。 最后，在之前熱變形分析基礎上，利用有限元分析多晶硅微構件的疲勞使用因子，得出封裝應力會抵消部分垂直循環(huán)載荷應力，從而降低了疲勞使用因子，從疲勞上看封裝效應降低了微構件的疲勞特性。 通過有限元的分析可知，MEMS封裝對微構件的應力和應變、固有頻率及疲勞都產(chǎn)生了顯著的影響。因此，本研究對MEMS器件微構件的設計和改善具有一定的指導意義。
【關鍵詞】：MEMS 封裝 微構件 有限元
【學位授予單位】：福建農(nóng)林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH-39
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 MEMS 封裝效應對微構件影響的研究意義9-10
• 1.2 MEMS 封裝的概述10-12
• 1.2.1 MEMS 封裝的基本定義10
• 1.2.2 MEMS 封裝材料10-11
• 1.2.3 MEMS 封裝流程11
• 1.2.4 MEMS 封裝與微電子封裝的異同點11-12
• 1.3 MEMS 封裝效應對微構件特性影響的國內(nèi)外現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 MEMS 封裝效應對微構件特性影響的國外現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 MEMS 封裝效應對微構件特性影響的國內(nèi)現(xiàn)狀13-14
• 1.4 本課題擬解決的關鍵問題和方案的確定14-15
• 1.5 本課題研究的主要內(nèi)容15-16
• 2 熱致封裝效應對 MEMS 機械耦合效應理論分析16-25
• 2.1 熱致封裝效應概述16
• 2.2 多層結構熱變形的經(jīng)典理論16-19
• 2.2.1 Timoshenko 雙層梁理論16-17
• 2.2.2 三層結構梁理論模型推導17-18
• 2.2.3 N 層結構梁的理論模型推導18-19
• 2.3 MEMS 熱變形分析19-23
• 2.3.1 熱應力19-20
• 2.3.2 不同材料的熱應力和變形20-22
• 2.3.3 平板上下表面有溫差且周邊固定時的熱應力22-23
• 2.4 本章小結23-25
• 3 MEMS 微構件的封裝熱變形有限元分析25-41
• 3.1 不同封裝工藝下微構件有限元模型建立25-28
• 3.1.1 微構件 COB 封裝模型的建立25-26
• 3.1.2 微構件疊層芯片封裝模型的建立26-28
• 3.2 微構件在 COB 封裝工藝下的熱變形分析28-35
• 3.2.1 基板材料對微構件熱變形的影響28-32
• 3.2.2 基板厚度對微構件熱變形的影響32-33
• 3.2.3 溫度場對微構件熱變形的影響33-35
• 3.3 微構件在疊層封裝工藝下的熱變形分析35-40
• 3.3.1 基板材料對微構件熱變形的影響35-37
• 3.3.2 基板厚度對微構件熱變形的影響37-39
• 3.3.3 溫度場對微構件熱變形的影響39-40
• 3.4 本章小結40-41
• 4 熱致封裝效應下 MEMS 微構件的模態(tài)分析41-51
• 4.1 微懸臂梁的振動分析41-44
• 4.1.1 懸臂梁的固有頻率和主振型41-42
• 4.1.2 微構件模態(tài)的有限元分析42-44
• 4.2 微構件在 COB 封裝工藝下的模態(tài)分析44-47
• 4.2.1 基板材料對微構件模態(tài)的影響44-45
• 4.2.2 基板厚度對微構件模態(tài)的影響45-46
• 4.2.3 溫度場對微構件模態(tài)的影響46-47
• 4.3 微構件在疊層封裝工藝下的模態(tài)分析47-50
• 4.3.1 基板材料對微構件模態(tài)的影響48
• 4.3.2 基板厚度對微構件模態(tài)的影響48-49
• 4.3.3 溫度場對微構件模態(tài)的影響49-50
• 4.4 本章小結50-51
• 5 熱致封裝效應下 MEMS 微構件疲勞分析51-59
• 5.1 疲勞壽命的預測51-53
• 5.1.1 應變—壽命法51-52
• 5.1.2 應力—壽命法52-53
• 5.2 封裝對微構件疲勞的影響分析53-57
• 5.2.1 多晶硅微構件疲勞使用因子有限元分析54-55
• 5.2.2 COB 封裝對微構件疲勞的影響55-56
• 5.2.3 疊層封裝對微驅動構件疲勞的影響56-57
• 5.3 本章小結57-59
• 6 總結與展望59-61
• 參考文獻61-64
• 攻讀碩士學位期間正式發(fā)表的學術論文64-65
• 致謝65

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王海寧,王水弟,蔡堅,賈松良;先進的MEMS封裝技術[J];半導體技術;2003年06期

2 李金,鄭小林,張文獻,陳默;MEMS封裝技術研究進展[J];微納電子技術;2004年02期

3 顧靖,王s

本文編號：441789