EMC材料特性对SCSP器件应力及层裂的影响

利用动态机械分析仪测定环氧模塑封(EMC)材料的粘弹特性数据,使用有限元软件MSCMarc分别模拟了EMC材料粘弹性、随温度变化的弹性以及恒弹性三种情况下,SCSP器件在–55～+125℃的等效应力分布及界面层裂。结果表明:125℃和–55℃时最大等效应力分别出现在恒弹性模型、粘弹性模型顶层芯片的悬置区域;将EMC材料视为恒弹性性质时等效应力比粘弹性时大了15.10MPa;–55℃时EMC材料粘弹性模型中裂纹尖端的J积分值比恒弹性模型增长了45%左右,容易引起分层裂纹扩展。     

EMC材料特性参数对QFN器件热应力的影响

利用动态机械分析仪测定环氧模塑封（EMC）材料随温度变化的杨氏模量;使用热机械分析仪测定EMC随温度变化的尺寸变化量,并拟合得到热膨胀系数。在实验数据的基础上,变动EMC的橡胶态杨氏模量、玻璃态杨氏模量、玻璃转化温度以及热膨胀系数,并使用有限元软件MSC Marc分别模拟其热应力,以此来分析材料特性参数对热应力的影响。结果表明：QFN器件的最大热应力出现在芯片、粘结剂和EMC的连接处;减小橡胶态或玻璃态的杨氏模量可以有效地减小热应力;增大玻璃转化温度或热膨胀系数,QFN器件的热应力都会有所增加。     

灌封胶封装对高量程MEMS加速度计动态性能的影响

利用有限元模拟方法,对一种压阻式高量程MEMS加速度计进行了10万g峰值的半正弦加速度脉冲下的响应分析.灌封胶弹性模量的变化对高量程加速度计输出电压信号的影响可以忽略,且模拟输出电压的峰值与解析解接近.应力分析表明,芯片粘结胶、芯片与芯片盖板之间封接胶环的等效应力均随灌封胶弹性模量的增加而减小;弹性模量在4GPa以上的灌封胶适宜用来保护芯片.动态有限元模拟结果与自由落杆测试结果接近.     

灌封胶封装对高量程MEMS加速度计动态性能的影响

利用有限元模拟方法,对一种压阻式高量程MEMS加速度计进行了10万g峰值的半正弦加速度脉冲下的响应分析．灌封胶弹性模量的变化对高量程加速度计输出电压信号的影响可以忽略,且模拟输出电压的峰值与解析解接近．应力分析表明,芯片粘结胶、芯片与芯片盖板之间封接胶环的等效应力均随灌封胶弹性模量的增加而减小;弹性模量在4GPa以上的灌封胶适宜用来保护芯片．动态有限元模拟结果与自由落杆测试结果接近．     

MEMS微加速度计在振动环境下的可靠性研究

由于微加速度计的可靠性成为其产品商业化过程中的一个重要问题,而冲击断裂是导致其性能失效的主要原因。主要研究了压阻式微加速度计在振动环境下的可靠性问题。设计了微加速度计在振动环境下的可靠性试验并通过ANSYS进行仿真。经过分析得出微加速度计在振动环境下的主要失效模式,并进行了相应的失效机理分析。通过可靠性实验进行了验证,对微加速度计在振动环境下的可靠性进行评估,并描绘了其可靠度与失效概率曲线。     

基于BCB键合的MEMS加速度计圆片级封装工艺

对基于BCB的圆片级封装工艺进行了研究,该工艺代表了MEMS加速度计传感器封装的发展趋势,是MEMS加速度计产业化的关键。选用3000系列BCB材料进行MENS传感器的粘结键合工艺试验,解决了圆片级封装问题,在低温250℃和适当压力辅助下≤2．5bar（1bar=100kPa）实现了加速度计的圆片级封装,并对相关的旋涂、键合、气氛、压力等诸多工艺参数进行了优化。     

MEMS加速度计在振动环境下的可靠性分析

以电容式MEMS加速度计的悬臂梁结构为研究对象,分析了振动环境下MEMS加速度计的典型失效模式及失效机理;在Miner理论的基础上,引入了应力-寿命曲线,建立了疲劳可靠性模型;在考虑强度退化前提下,基于应力强度干涉理论建立了塑性形变可靠性模型;运用蒙特卡洛法验证了两种可靠性模型的准确性,并分析了模型关键参数对可靠度的影响。结果显示,振动应力水平和材料的屈服强度对可靠度有显著的影响,减小应力幅值,增大屈服强度,可以提高MEMS加速度计的可靠性。     

电子封装材料——EMC综述

本文主要是针对目前电子封装材料的主流——EMC(环氧模塑料)的发展现状，从EMC的发展历程、EMC的主要组分、EMC的典型制造工艺以及EMC的未来发展趋势等方面，对EMC进行全面的综述。     

使用MEMS加速度计的中断特性

了解如何使用基于MEMS的加速度计,实现可靠而强健的中断应用。市场上大多数最新的三轴数字微机电系统加速度计可以为多个应用生成中断。有些是常见应用,包括屏幕旋转、唤醒、自由落体,以及单击和双击识别等,设计人员可在各种设备中实现这些应用。一个数字MEMS加速度计通常有一或两个中断输出引脚,这些引脚可以与外部主控处理器的I/O脚接口。可以将加速度计配置为在后台监控加速度或运动,或当主处理器完成其它任务时,加速度计仅处于低功耗睡眠模式。当加速度计检测到一个中断时,主处理器就可以苏醒过来,查看是否需要提供中断服务。     

三明治电容式MEMS加速度计的器件级真空封装

为了降低微电子机械系统(MEMS)加速度器件的热机械噪声,提高信噪比,使之能应用于石油勘探和地震监测中,对一种三明治式电容加速度传感器的器件级真空封装工艺进行了研究。这种器件级真空封装方法采用可编程高真空封装设备和MEMS工业中常用的材料、工艺,可适用于不同尺寸或布局的MEMS芯片。利用该封装方法,对一种采用自停止腐蚀工艺在中间质量块键合层上制作出2个对称"V"型槽的三明治式电容加速度计进行了真空封装,并对封装后的器件进行性能测试。结果表明,该加速度计在有吸气剂的情况下,品质因子(Q)可达到76,理论热机械噪声为0.026μg/槡Hz,腔体内部压强小于13 Pa,He气细漏检测漏率低于3×10-10Pa.m3/s,氟油粗漏无气泡,满足地震监测要求。     

微机械热对流加速度传感器可靠性研究

介绍了一种新型的微机械加速度计———热对流加速度计的工作原理及加工制造工艺。由于加速度计由单晶硅腔体、加热器和两只在加热器两侧并与加热器等距的温度传感器构成 ,其本身没有活动部件 ,因此这种加速度计的抗冲击能力几乎达到材料本身的强度。本文通过实验的方法验证了这种加速度计能适应各种恶劣环境 ,为器件的实用化奠定了基础     

MEMS中的封装技术研究

MEMS中的封装工艺与半导体工艺中的封装具有一定的相似性 ,因此 ,早期MEMS的封装大多借用半导体中现成的工艺。本文首先介绍了封装的主要形式 ,然后着重阐述了晶圆级封装与芯片级封装[1] 。最后给出了一些商业化的实例     

MEMS隧道加速度计的系统分析与设计

主要论述了一种新型体硅工艺MEMS隧道加速度计的系统分析与设计 ,对加速度计敏感头与伺服反馈电路组成的系统进行系统建模 ,其中包含了结构的模型和反馈控制电路的模型。以系统模型作为基础 ,分析了器件工作所必须的条件 ,对器件的结构参数和反馈控制电路的参数进行了设计 ,并给出了系统的静态与动态输出。另外 ,本文提出了参数敏感度因子的概念及其计算方法 ,利用这种方法可以对每一个参数计算其对应的敏感因子 ,从而为参数容差设计提供了依据     

一种压阻式单片集成MEMS三轴加速度传感器

An integrated MEMS accelerometer has been designed and fabricated.The device,which is based on the piezoresistive effect,accomplishes the detection of three components of acceleration by using piezoresistors to compose three Wheatstone bridges that are sensitive to the only given orientation.The fabrication of the accelerometer is described,and the theory behind its operation developed.Experimental results on sensitivity,crossaxis-coupling degree,and linearity are presented.The sensitivity of X,Y and Z were 5.49 mV/g,5.12 mV/g and 4.82 mV/g,respectively;the nonlinearity of X,Y and Z were 0.01%,0.04% and 0.01%,respectively;the crossaxis-coupling factor of X axis to Y axis and Z axis are 0.119% and 2.26%;the cross-axis-coupling factor of Y axis to X axis and Z axis are 0.157%and 4.12%;the cross-axis-coupling factor of Z axis to X axis and Y axis are 0.511% and 0.938%.The measured performance indexes attain accurate vector-detection in practical applications, and even at a navigation level.In conclusion,the accelerometer is a highly integrated sensor.     

MEMS加速度计静态温度模型的辨识

在研究了当前国内外各种温度补偿方法的基础上,提出了逐步线性回归分析的方法,将零位和比例因子拟合,得到了MEMS加速度计静态温度模型系数随温度变化的规律,建立了全温范围内加速度计的分段温度模型。应用该模型进行温度补偿后,使模型辨识精度得到很大的提高。     

先进的MEMS封装技术

从特殊的信号界面、立体结构、外壳、钝化和可靠性五个方面总结了MEMS封装的特殊性。介绍了几种当前先进的MEMS封装技术：倒装焊MEMS、多芯片(MCP)和模块式封装(MOMEMS)。最后强调，必须加强MEMS封装的研究。     

Simulation of the potting effect on the high-G MEMS accelerometer

The package structure of a high-G microelectromechanical systems (MEMS) accelerometer was studied using the finite element method. When the Young’s modulus of the potting resin is E<1 GPa, vibration of the package behaved as vibration of the potting resin at natural frequencies much lower than those of the header. Potting resin with E≥5 GPa was rigid enough and suitable for the potting of the accelerometer. Under a 100,000-G acceleration, the output voltage of the accelerometer decreased slightly (by about 0.1%) with the increase in Young’s modulus or density of the potting resin. The simulated output voltage was close to the analytical solution, well linear with the acceleration applied. The potting effect on the output voltage of the accelerometer could be ignored.     

MEMS及微机械加速度计可靠性研究

由于MEMS器件的应用日益频繁,其可靠性研究就显得十分重要。介绍了引起可靠性问题的原因。以微机械加速度计为例,指出了该加速度计的可靠性问题,以及对其可靠性测试研究的内容。     

基于MEMS加速度计的数字倾角测量仪的设计

设计由MEMS加速度计与soC型单片机C8051F040组合而成的一种新型数字倾角测量仪.通过对MEMS加速度计的输出信号进行调理和A/D采集,并且在获得数字信号后进行温度补偿.解算出倾角值并通过LCD1602显示.该倾角测量仪具有体积小、重量轻、精度高的特性.可广泛应用于建筑、机械、道路、桥梁和地质勘探等重力参考系下测量倾角的场合.     

新型双向电容式MEMS加速度计特性分析

文章研究了一新型的栅形条电容MEMS加速度计,通过新型结构设计降低了传感器的机械噪声和电子噪声。用软件ANSOFT-Maxwell对栅形条电容的宽度、厚度及叠加宽度对检测电容的影响进行了分析。用深度离子刻蚀工艺和硅-玻璃键合工艺制作了传感器,初步测试结果表明其在X和Y方向的灵敏度分别为0.53pF/g 、0.49pF/g。制作的栅形条谐振子在大气下的品质因子达到514,说明栅形条结构可大大降低机械噪声。