ANSYS 谐振梁加速度计封装应力研究

菜单

研究

毕业论文

1引言1

1.1MEMS封装概述1

1.2国内外研究现状2

1.3本课题研究的目的与意义3

1.4本文研究内容3

2谐振梁加速度计理论基础5

2.1谐振梁加速度计工作原理及制造工艺5

2.2封装结构热机械耦合效应的理论建模9

2.3有限元理论11

2.4本章小结12

3谐振梁加速度计热应力仿真13

3.1ANSYSworkbench简介13

3.2仿真步骤13

3.3仿真结果16

3.4本章小结22

4.谐振梁加速度计封装实验23

结论25

致谢26

参考文献27

1 引言微机电系统（Micro-electro-mechanical Systems），简称 MEMS，是在微电子技术（半导体制造技术）基础上发展起来的集微执行器、微传感器、微电源、微能源、微机械结构、高性能电子集成器件、信号处理与控制电路、通信、接口等于一体的微型器件，并可以与光电子、微电子、射频（RF）、力学和热学器件集成为先进的微系统[1]。 MEMS 加速度计广泛应用于军事、民用和空间技术等领域，是微传感器的热点研究对象。硅微谐振梁加速度计(silicon-resonant accelerometer)，简称 SRA，是一种基于双端固定音叉（DETF）结构的用于将加速度变化转化为谐振频率变化的微惯性器件，具有易加工、体积小、质量轻、低功耗、低成本、稳定性好等特点，而且输出信号是便于测量控制的频率信号，受外界干扰影响小，较易达到高精度测量的要求[2]。SRA 是MEMS 加速度计的一个关键发展方向，主要应用于潜艇导航、导弹制导等要求高精度和高可靠性的场合，目前国内外很多高校和研究机构正在对此展开研究。在所有要求低成本和小尺寸的系统中，集成的各种材料和元器件越来越多，结构越来越复杂，MEMS 器件失效问题也越来越严重。热应力分为加工应力和封装应力,封装过程中由于各种材料的热失配产生的封装应力，是影响器件性能的主要原因，因此 MEMS 封装通常是整个加工过程中考虑的重点。