本文關(guān)鍵詞：MEMS高g值加速度傳感器的失效分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在各類運動過程的監(jiān)控系統(tǒng)中都廣泛的需要用到加速度傳感器,用以對物體的加速度特性進行檢測監(jiān)測,得到被測物體的運動信息,為后期進行的運動分析提供參考數(shù)據(jù)。作為本文的研究對象,MEMS高g值加速度傳感器具有較高的量程,主要在沖擊、爆炸、侵徹等惡劣環(huán)境中使用。因此為了保證傳感器在實際應(yīng)用中的可靠性,對其抗過載能力有著嚴格的要求。本文針對MEMS高g值傳感器在工作過程中出現(xiàn)失效的情況,通過多種手段對這個問題進行了研究。首先闡述了MEMS微加速度傳感器的失效的基本理論,介紹了MEMS器件的常用結(jié)構(gòu),以及失效問題的常用研究手段。隨后介紹了作為本文研究對象的MEMS高g值加速度傳感器,包括傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理。針對傳感器在高沖擊載荷作用下的失效問題建立了理論模型,通過準靜態(tài)理論、振動理論以及應(yīng)力波理論從三個角度對傳感器在高過載下的響應(yīng)特性進行了理論分析。通過仿真計算的手段研究了MEMS高g值加速度傳感器在經(jīng)受了高沖擊過載之后,結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的殘余形變對傳感器性能的影響,以及MEMS加速度傳感器在加工過程中所采用的工藝手段對結(jié)構(gòu)失效產(chǎn)生的影響。最后使用分離式霍普金森壓桿以及馬歇特落錘等設(shè)備,對MEMS加速度傳感器的抗過載性能以及失效情況進行了實驗研究,通過與標準傳感器的輸出進行對比,研究MEMS高g值加速度傳感器的輸出性能。
【關(guān)鍵詞】：微機電系統(tǒng) 加速度傳感器 過載 失效機理 仿真計算
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 本論文研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-19
• 1.2.1 微機械加速度傳感器的研究狀況11-15
• 1.2.2 MEMS器件可靠性的國外研究狀況15-18
• 1.2.3 MEMS器件可靠性的國內(nèi)研究狀況18-19
• 1.3 論文主要工作19-21
• 第2章 MEMS微加速度傳感器失效問題概述21-30
• 2.1 MEMS器件可靠性研究方法21-23
• 2.1.1 MEMS器件的常用結(jié)構(gòu)21
• 2.1.2 MEMS器件可靠性21-23
• 2.2 材料特性和失效準則23-26
• 2.2.1 硅材料特性23
• 2.2.2 材料的失效準則23-26
• 2.3 常見失效模式26-29
• 2.3.1 脆性斷裂26-27
• 2.3.2 粘附失效27-28
• 2.3.3 分層失效28
• 2.3.4 疲勞失效28-29
• 2.3.5 封裝失效29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 MEMS高g值加速度傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理30-37
• 3.1 傳感器結(jié)構(gòu)30-32
• 3.2 傳感器工作原理32-36
• 3.2.1 壓阻效應(yīng)32-33
• 3.2.2 半導(dǎo)體電阻材料特性33-35
• 3.2.3 傳感器的輸出分析35-36
• 3.3 本章小結(jié)36-37
• 第4章 傳感器結(jié)構(gòu)力學(xué)分析以及FTA分析37-52
• 4.1 傳感器在沖擊載荷作用下動力學(xué)響應(yīng)分析37-45
• 4.1.1 結(jié)構(gòu)模型簡化37-38
• 4.1.2 準靜態(tài)響應(yīng)分析38-39
• 4.1.3 振動模態(tài)分析39-42
• 4.1.4 應(yīng)力波理論分析42-45
• 4.2 故障樹法分析加速度傳感器的失效情況45-51
• 4.2.1 故障樹分析法簡介45-46
• 4.2.2 故障樹用的圖形符號46-47
• 4.2.3 加速度傳感器的故障樹模型建立47-50
• 4.2.4 故障樹定性分析50-51
• 4.3 本章小結(jié)51-52
• 第5章 傳感器失效的仿真分析52-74
• 5.1 結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析52-53
• 5.2 結(jié)構(gòu)斷裂情況分析53-57
• 5.3 殘余形變對結(jié)構(gòu)的影響57-61
• 5.4 MEMS加工工藝簡介61-65
• 5.4.1 光刻工藝62-63
• 5.4.2 引線鍵合63-64
• 5.4.3 MEMS高g值加速度傳感器結(jié)構(gòu)的加工過程64-65
• 5.5 加工工藝對結(jié)構(gòu)的影響65-72
• 5.5.1 加工工藝產(chǎn)生的誤差分析65-68
• 5.5.2 仿真分析68-72
• 5.6 本章小結(jié)72-74
• 第6章 MEMS高g值加速度傳感器失效的實驗測試74-83
• 6.1 馬歇特錘測試74-78
• 6.1.1 測試系統(tǒng)介紹74-75
• 6.1.2 測試結(jié)果及分析75-78
• 6.2 霍普金森桿測試78-82
• 6.2.1 測試系統(tǒng)介紹78-80
• 6.2.2 測試結(jié)果及分析80-82
• 6.3 本章小結(jié)82-83
• 總結(jié)與展望83-85
• 參考文獻85-88
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單88-89
• 致謝89

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