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(dòng)、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(dòng)、沖擊載荷。MEMS高g值微加速度計(jì)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(jì)作為分析對(duì)象。首先在理論上分析其在高溫、振動(dòng)、沖擊下的失效模式和機(jī)理。其次通過軟件仿真模擬實(shí)際使用環(huán)境,三者結(jié)合對(duì)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(dòng)作用下:振動(dòng)造成的漸進(jìn)與累積的疲勞失效以及加速度計(jì)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(jì)了高溫、振動(dòng)、沖擊下的可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)剖面,確定了在高溫、振動(dòng)、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(duì)高g值微加速度計(jì)進(jìn)行評(píng)估。最后,對(duì)所做的高g值微加速度計(jì)的失效分析研究進(jìn)行總結(jié),并指出高g值微加速度計(jì)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(jí)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(jì)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(jī)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(jī)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(jì)的故障模式及機(jī)理研究
    2.1 高溫環(huán)境下MEMS高g值微加速度計(jì)的失效分析
        2.1.1 高溫對(duì)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(dòng)環(huán)境下MEMS高g值微加速度計(jì)的失效分析
        2.2.1 高g值微加速度計(jì)在振動(dòng)下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析
        2.2.2 振動(dòng)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(jì)的失效分析
        2.3.1 高g值微加速度計(jì)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(jì)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(jì)的仿真分析
    3.1 高溫下高g值微加速度計(jì)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(dòng)下高g值微加速度計(jì)仿真與分析
        3.2.1 振動(dòng)的理論分析
        3.2.2 微加速度計(jì)振動(dòng)仿真
    3.3 沖擊下高g值微加速度計(jì)仿真與分析
        3.3.1 懸臂梁的沖擊仿真
        3.3.2 微加速度計(jì)沖擊仿真
        3.3.3 封裝后微加速度計(jì)的沖擊仿真
    3.4 本章小結(jié)
4 多種單應(yīng)力強(qiáng)化作用下的可靠性試驗(yàn)及評(píng)估
    4.1 高溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)技術(shù)
    4.2 高溫步進(jìn)試驗(yàn)剖面以及方案設(shè)計(jì)
        4.2.1 步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)剖面設(shè)計(jì)原則
        4.2.2 應(yīng)力的施加方式
    4.3 高溫試驗(yàn)
        4.3.1 高溫應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)力剖面設(shè)計(jì)
        4.3.2 試驗(yàn)過程及結(jié)果分析
        4.3.3 高g值微加速度計(jì)在溫度環(huán)境下的可靠性評(píng)估
    4.4 振動(dòng)試驗(yàn)
        4.4.1 強(qiáng)化試驗(yàn)剖面設(shè)計(jì)
        4.4.2 試驗(yàn)過程及結(jié)果分析
        4.4.3 高g值微加速度計(jì)在振動(dòng)環(huán)境下的可靠性評(píng)估
    4.5 沖擊試驗(yàn)
        4.5.1 強(qiáng)化試驗(yàn)剖面設(shè)計(jì)
        4.5.2 試驗(yàn)失效判據(jù)
        4.5.3 試驗(yàn)過程及結(jié)果分析
        4.5.4 高g值微加速度計(jì)在沖擊環(huán)境下的可靠性評(píng)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
[1]高低溫試驗(yàn)箱集中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J]. 劉西強(qiáng).  電子設(shè)計(jì)工程. 2017(15)
[2]基于改進(jìn)蜂群優(yōu)化的導(dǎo)熱系數(shù)的電主軸熱變形預(yù)測(cè)研究[J]. 片錦香,陳佳麗,戚爰偉.  科技廣場(chǎng). 2017(06)
[3]高g值加速度動(dòng)態(tài)線性測(cè)試沖擊方法仿真分析研究[J]. 王艷陽,石云波,康強(qiáng),王華,楊陽.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2017(04)
[4]某型火箭電氣設(shè)備可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)的研究與應(yīng)用[J]. 宮曉春,秦玉靈,胡彥平.  裝備環(huán)境工程. 2017(02)
[5]振動(dòng)環(huán)境下MEMS加速度計(jì)的可靠性評(píng)估[J]. 秦麗,王孟美,何蘊(yùn)澤,于麗霞,劉俊.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2016(05)
[6]機(jī)載電子設(shè)備熱力耦合仿真分析[J]. 趙亮,郭建平,田灃.  機(jī)械研究與應(yīng)用. 2016(02)
[7]沖擊應(yīng)力下高g加速度傳感器的加速壽命評(píng)估[J]. 王孟美,秦麗,鮑愛達(dá),石云波,于麗霞.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(11)
[8]高量程MEMS加速度計(jì)的熱應(yīng)力仿真與可靠性評(píng)估[J]. 秦麗,于麗霞,石云波,王孟美,馮恒振.  中國慣性技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(04)
[9]電子產(chǎn)品高加速壽命試驗(yàn)方法[J]. 陳武廣.  機(jī)械工程師. 2015(07)
[10]溫度應(yīng)力下微陀螺儀的加速壽命評(píng)估[J]. 于麗霞,秦麗,王淑英,吉騰飛,鮑愛達(dá).  探測(cè)與控制學(xué)報(bào). 2015(03)

碩士論文
[1]基于FMECA方法的W公司石英晶振可靠性研究[D]. 欒飛.天津工業(yè)大學(xué) 2017
[2]沖擊載荷下MEMS微加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)可靠性研究[D]. 董明佳.南京航空航天大學(xué) 2016
[3]低功耗數(shù)字加速度計(jì)接口ASIC芯片設(shè)計(jì)[D]. 趙英凱.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[4]扭擺式硅微加速度計(jì)性能補(bǔ)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(píng)估方法研究及軟件實(shí)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(jì)設(shè)計(jì)[D]. 湯帥.中北大學(xué) 2014
[8]微機(jī)械電容式加速度計(jì)自動(dòng)標(biāo)定及性能參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的研究[D]. 耿賽柳.蘇州大學(xué) 2013
[9]LED可靠性試驗(yàn)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(jì)溫度補(bǔ)償?shù)难芯縖D]. 李文燕.中北大學(xué) 2012



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