為了提高硅微諧振式加速度計(jì)（SRA）零偏溫度穩(wěn)定度和標(biāo)度因子的溫度系數(shù),提出了一種溫度標(biāo)定補(bǔ)償方法。首先,根據(jù)應(yīng)力與諧振頻率關(guān)系建立了考慮溫度效應(yīng)的硅微諧振式加速度計(jì)的數(shù)學(xué)模型。然后,通過安裝誤差、溫度效應(yīng)的兩級(jí)標(biāo)定得到模型參數(shù)的極小范數(shù)最小二乘解,并且在標(biāo)定中應(yīng)用了熱隔離層來提高標(biāo)定精度。最后,應(yīng)用所獲得的標(biāo)定參數(shù)建立了加速度計(jì)補(bǔ)償系統(tǒng),實(shí)時(shí)計(jì)算補(bǔ)償后的加速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,補(bǔ)償后加速度計(jì)在5～35℃內(nèi)的零偏溫度穩(wěn)定度從3.3×10-2下降到1.3×10-5,標(biāo)度因子的溫度系數(shù)從0.3 Hz/g/℃下降到6.7×10-3 Hz/g/℃,同時(shí)還表明該標(biāo)定補(bǔ)償方法可以降低由溫度滯回效應(yīng)帶來的動(dòng)態(tài)誤差。 

【文章來源】：微納電子技術(shù). 2020,57(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

差分式硅微諧振式加速度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖[1]

采用膠粘劑將微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）結(jié)構(gòu)固定在一個(gè)真空陶瓷封裝底部，采用引線鍵合將MEMS芯片和封裝之間金屬焊盤連接起來。溫度傳感器貼在封裝頂部用來敏感芯片周圍空氣的溫度，如圖2所示。圖中PCB為印制電路版。根據(jù)文獻(xiàn)[17]，先針對(duì)無隔熱層的標(biāo)定環(huán)境建立傳熱學(xué)模型，此時(shí)器件封裝外表面溫度（Tpackage）被看作是環(huán)境溫度（Tambient）。圖3為傳熱系統(tǒng)等效電路圖。圖3中，Rwire-bond為引線熱阻，Radhesive為膠粘劑與封裝的熱阻，Rrad為熱幅射等效熱阻，Rcov為熱對(duì)流等效熱阻，Reff與Cchip分別為微傳感器芯片從空氣到諧振器間的等效熱阻和熱容。

根據(jù)文獻(xiàn)[17]，先針對(duì)無隔熱層的標(biāo)定環(huán)境建立傳熱學(xué)模型，此時(shí)器件封裝外表面溫度（Tpackage）被看作是環(huán)境溫度（Tambient）。圖3為傳熱系統(tǒng)等效電路圖。圖3中，Rwire-bond為引線熱阻，Radhesive為膠粘劑與封裝的熱阻，Rrad為熱幅射等效熱阻，Rcov為熱對(duì)流等效熱阻，Reff與Cchip分別為微傳感器芯片從空氣到諧振器間的等效熱阻和熱容。當(dāng)環(huán)境溫度被溫箱控制時(shí)，熱量通過四種途徑傳遞給MEMS結(jié)構(gòu)，分別為引線、膠粘劑與封裝、熱輻射和熱對(duì)流。而這些傳熱途徑中，金屬引線的等效熱阻最小[17-18]，因此可以進(jìn)行圖3所示的簡(jiǎn)化，其中絕對(duì)零度為等效電路的地電平。該系統(tǒng)以環(huán)境溫度為輸入、MEMS結(jié)構(gòu)溫度（TMEMS）為輸出的傳遞函數(shù)H1(s）如下

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]硅微振動(dòng)陀螺儀設(shè)計(jì)與性能測(cè)試[J]. 賈方秀,裘安萍,施芹,蘇巖.  光學(xué)精密工程. 2013(05)
[2]硅微陀螺儀零偏溫度性能補(bǔ)控方法設(shè)計(jì)[J]. 夏敦柱,王壽榮,周百令.  東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(02)
[3]硅微諧振式加速度計(jì)的實(shí)現(xiàn)及性能測(cè)試[J]. 石然,裘安萍,蘇巖.  光學(xué)精密工程. 2010(12)



本文編號(hào)：3424975