隨著MEMS器件在各種領(lǐng)域都有著非常廣泛的應(yīng)用,MEMS失效問題已經(jīng)是急需解決的問題之一。在軍事設(shè)備等使用領(lǐng)域中,溫度、振動、沖擊能夠?qū)е缕浣Y(jié)構(gòu)的破裂、輸出漂移、疲勞失效等,因而要求MEMS可以承受很高的溫度、振動、沖擊載荷。MEMS高g值微加速度計作為MEMS的主要分支,分析其失效是MEMS器件可靠性領(lǐng)域的重要內(nèi)容。本文以壓阻式MEMS高g值微加速度計作為分析對象。首先在理論上分析其在高溫、振動、沖擊下的失效模式和機理。其次通過軟件仿真模擬實際使用環(huán)境,三者結(jié)合對其失效進(jìn)行了深入分析,能夠得到在高溫環(huán)境下:熱應(yīng)力導(dǎo)致梁的彎曲從而產(chǎn)生疲勞失效以及溫度影響阻值導(dǎo)致漂移太大而失效;振動作用下:振動造成的漸進(jìn)與累積的疲勞失效以及加速度計的管殼發(fā)生層裂;沖擊作用下:鍵合引線脫落而失效以及梁斷裂而失效;再次設(shè)計了高溫、振動、沖擊下的可靠性強化試驗剖面,確定了在高溫、振動、沖擊環(huán)境下的敏感應(yīng)力及應(yīng)力分布,通過利用兩參威布爾分布等方法對高g值微加速度計進(jìn)行評估。最后,對所做的高g值微加速度計的失效分析研究進(jìn)行總結(jié),并指出高g值微加速度計研究中需要進(jìn)一步研究的內(nèi)容和改進(jìn)的方向。 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 MEMS高g值微加速度計研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 微器件可靠性的研究狀況
        1.3.1 國外可靠性發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)可靠性發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 器件的典型失效模式和機理
        1.4.1 MEMS失效分析方法
        1.4.2 MEMS器件典型失效模式與失效機理
    1.5 論文研究內(nèi)容及結(jié)果
        1.5.1 論文的研究思路及主要內(nèi)容
        1.5.2 論文結(jié)構(gòu)安排
2 多種單應(yīng)力環(huán)境下MEMS高g值微加速度計的故障模式及機理研究
    2.1 高溫環(huán)境下MEMS高g值微加速度計的失效分析
        2.1.1 高溫對壓敏電阻的影響
        2.1.2 高溫環(huán)境下的疲勞失效
    2.2 振動環(huán)境下MEMS高g值微加速度計的失效分析
        2.2.1 高g值微加速度計在振動下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析
        2.2.2 振動環(huán)境下的數(shù)學(xué)模型
        2.2.3 外殼體的層裂
    2.3 沖擊環(huán)境下MEMS高g值微加速度計的失效分析
        2.3.1 高g值微加速度計在沖擊下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析
        2.3.2 沖擊下微加速度計斷裂失效分析
        2.3.3 引線鍵合的失效
    2.4 本章小結(jié)
3 多種單應(yīng)力環(huán)境下MEMS高g值微加速度計的仿真分析
    3.1 高溫下高g值微加速度計仿真與分析
        3.1.1 熱應(yīng)力的理論分析
        3.1.2 熱應(yīng)力仿真分析
        3.1.3 高溫步進(jìn)仿真
    3.2 振動下高g值微加速度計仿真與分析
        3.2.1 振動的理論分析
        3.2.2 微加速度計振動仿真
    3.3 沖擊下高g值微加速度計仿真與分析
        3.3.1 懸臂梁的沖擊仿真
        3.3.2 微加速度計沖擊仿真
        3.3.3 封裝后微加速度計的沖擊仿真
    3.4 本章小結(jié)
4 多種單應(yīng)力強化作用下的可靠性試驗及評估
    4.1 高溫步進(jìn)應(yīng)力試驗技術(shù)
    4.2 高溫步進(jìn)試驗剖面以及方案設(shè)計
        4.2.1 步進(jìn)應(yīng)力試驗剖面設(shè)計原則
        4.2.2 應(yīng)力的施加方式
    4.3 高溫試驗
        4.3.1 高溫應(yīng)力場應(yīng)力剖面設(shè)計
        4.3.2 試驗過程及結(jié)果分析
        4.3.3 高g值微加速度計在溫度環(huán)境下的可靠性評估
    4.4 振動試驗
        4.4.1 強化試驗剖面設(shè)計
        4.4.2 試驗過程及結(jié)果分析
        4.4.3 高g值微加速度計在振動環(huán)境下的可靠性評估
    4.5 沖擊試驗
        4.5.1 強化試驗剖面設(shè)計
        4.5.2 試驗失效判據(jù)
        4.5.3 試驗過程及結(jié)果分析
        4.5.4 高g值微加速度計在沖擊環(huán)境下的可靠性評估
    4.6 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]低功耗數(shù)字加速度計接口ASIC芯片設(shè)計[D]. 趙英凱.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[4]扭擺式硅微加速度計性能補償方法研究[D]. 楊志梅.蘇州大學(xué) 2015
[5]基于無失效數(shù)據(jù)的軸承可靠性研究[D]. 孫慧洋.東北大學(xué) 2014
[6]系統(tǒng)可靠性分析中環(huán)境因子評估方法研究及軟件實現(xiàn)[D]. 魏郁昆.電子科技大學(xué) 2014
[7]基于鏡像結(jié)構(gòu)光子晶體的微加速度計設(shè)計[D]. 湯帥.中北大學(xué) 2014
[8]微機械電容式加速度計自動標(biāo)定及性能參數(shù)測試系統(tǒng)的研究[D]. 耿賽柳.蘇州大學(xué) 2013
[9]LED可靠性試驗與壽命分析模型研究[D]. 楊輝.杭州電子科技大學(xué) 2013
[10]復(fù)合量程微加速度計溫度補償?shù)难芯縖D]. 李文燕.中北大學(xué) 2012



本文編號：3234744