热致封装效应对MEMS固支梁谐振频率的影响

MEMS器件的封装效应显著而复杂,其中由贴片封装引起的结构热失配是封装效应的主要成因.论文在前期封装-器件耦合行为模型的基础上,利用激光多普勒测振仪实验验证了贴片工艺的热致封装效应对固支梁器件性能的影响.结果表明,贴片前后固支梁的谐振频率发生显著变化,并沿芯片表面表现出明显的分布特征.考虑封装效应的理论模型可以较好地预测该结果,为MEMS系统的器件-封装协同设计提供理论指导.     

热致封装效应对MEMS器件谐振特性影响的单元库模型

 大量试验和数值仿真结果均已确认封装-器件的热失配对MEMS器件性能及可靠性有显著影响,即热致封装效应.然而迄今为止仍缺乏有效的物理模型对此加以系统描述.本文基于单元库法思想和节点法分析手段构建了MEMS热致封装效应的理论模型.通过对非器件结构如锚区、衬底等标准化单元建模,扩充了节点分析法在封装级MEMS仿真领域的应用.文中以常见MEMS基本器件和封装结构为例进行了研究,计算了热致封装效应对器件谐振特性的影响,并利用有限元仿真进行验证.最后讨论了封装级MEMS设计面临的挑战.     

多谐振频率固支梁压电能量收集器的设计

为了提高压电振动能量收集器的转换效率,设计了两种固支梁组合方案来实现多谐振频率压电能量收集器。建立固支梁结构的力学模型,得到影响固支梁谐振频率的因素。通过Comsol多物理场软件,仿真验证了两种方案的输出稳态电压频率响应。方案1实现的频带范围为9 Hz,方案2实现的频带范围可达41 Hz。总结了两种方案的优缺点,研究结果对多谐振频率固支梁压电能量收集器的设计及应用具有一定的参考价值。     

静电驱动蝴蝶结状双端固支梁的节点分析法

为了在节点化设计方法中对静电驱动的蝴蝶结状双端同支梁进行分析,采用伽辽金残余法建立了静电驱动梯形梁单元的节点化模型,在HSpice中构建了相应的等效电路模型.与有限元仿真结果及文献中给出的实验结果进行了比较,结果表明模型具有较高的精度,可在相关设计中作为参考.     

静电驱动蝴蝶结状双端固支梁的节点分析法

为了在节点化设计方法中对静电驱动的蝴蝶结状双端固支梁进行分析,采用伽辽金残余法建立了静电驱动梯形梁单元的节点化模型,在HSpice中构建了相应的等效电路模型. 与有限元仿真结果及文献中给出的实验结果进行了比较,结果表明模型具有较高的精度,可在相关设计中作为参考.     

MEMS开关封装结构热形变对芯片性能的影响

模拟了处在一定功率密度或不同温度下封装结构贴片的形变引起的X波段MEMS开关芯片的形变,从而导致的开关芯片性能的变化。用Coventor软件模拟出在开关衬底为200μm,贴片处功率密度为300pW/μm2时,开关芯片的形变量为0.142μm;开关衬底为300μm,温度为373K时,开关芯片的形变量为0.791μm。进一步用HFSS模拟出开关的插入损耗在中心频率10GHz处由封装前的0.042dB和0.022dB变化为封装后的0.078dB和0.024dB。     

EMC材料特性对MEMS加速度计封装可靠性的影响

采用有限元法分析了EMC(环氧模塑封材料)材料特性对MEMS(微电子机械系统)加速度计封装可靠性的影响.使用有限元软件ANSYS分别模拟了加速度计的输出电压、悬臂梁的挠度以及加速度计芯片的等效应力在温度循环载荷下的变化情况.结果发现,EMC的材料模式不同,MEMS加速度计的性能有明显差异.在使用EMC温度相关弹性模式和...     

DRIE工艺误差对MEMS梳齿谐振器频率的影响

针对深反应离子刻蚀(DRIE)工艺加工高深宽比梳齿电容存在侧壁倾斜角的情况,分析了该倾斜角对梳齿谐振器频率的影响。为了使设计的梳齿谐振器频率符合应用要求,推导出了梳齿谐振器在正负侧壁倾斜角θ下的谐振频率计算公式。利用ANSYS Workbench11.0平台,分别对侧壁倾斜角为0°,0.2°,0.35°和0.5°的情形进行了有限元建模与模态仿真。仿真结果表明:随着正倾斜角的增大,谐振频率减小;负倾斜角增大时,谐振频率增大,且一阶模态振形的平稳程度越差。比较数值仿真结果与考虑了正负倾斜角误差的梳齿谐振器谐振频率计算公式计算结果对比,吻合较好。     

MEMS：芯片外的封装级设计考虑

封装形式的选择对当今基于MEMS的产品是非常关键的，这是因为它们几乎占了总体物料和装配成本的20％～40％     

吸附效应对硅纳米梁谐振频率的影响研究

理论分析了吸附效应对双端固支纳米谐振梁特性的影响。吸附效应主要考虑质量变化带来的影响。推导了吸附效应影响下的频率偏移，并与空气阻尼对谐振频率的影响进行了比较。结果显示吸附效应引起的频率偏移在1‰左右。与空气阻尼效应相比，吸附效应对频率的影响更大。文章还分析了频率偏移与压强，温度和梁尺寸的关系。     

双端固支微机电变截面梁二维效应的研究

双端固支微机电变截面梁因为抗弹性扭曲作用,不能再简化为一维双端固支梁进行建模与分析,必须考虑梁结构在运动时因二维形变效应[1]对可变电容、光开关、RF MEMS开关等器件性能的影响.计算了由于二维形变效应所产生的误差,对主要参数变化所产生的影响进行了分析,又在分析的基础上进行了总结,分析与结论 为设计者选取结构尺寸提供了参考.     

谐振梁压力传感器的气密封装技术

文章介绍了谐振粱压力传感器的气密封装技术，全面分析了影响气密封装的各种因素，提出了相应的解决方法。     

热激励硅谐振梁压力传感器开环测试系统设计

设计了一个开环测试系统,利用锁相放大器能够对微弱信号进行有效检测的特点,采用交流激励、二倍频拾振的方法,实现了对热激励硅谐振梁压力传感器谐振输出的微弱信号的检测。该测试系统能够快速测得传感器的幅频特性曲线;通过处理,得到传感器的压力-频率特性。整个测试过程由程序控制实现。     

Accurate Resonant Frequencies of Dielectric Resonators

The applications of dielectric resonators are currently of considerable interest in microwave integrated circuits. The design of a dielectric resonator depends on its natural resonant frequencies. Since exact solutions of dielectric rectangular and cylindrical resonators cannot be rigorously computed a new and more accurate method has been developed to solve this problem. In this method all the surfaces are simultaneously considered as imperfect magnetic walls. Theoretical values agree very well with experimental results. The difference being less than 1 percent.     

Resonant Frequencies of Rectangular Dlekctric Resonators

The resonant frequencies of isolated dielectric resonators of rectangular shape are calculated using the dielectric waveguide model. The waveguide treatment of the rectangular dielectric rod is solved using the approximate semianalytical techniques of Marcatili, Knox, and Toulios. The accuracy with measured frequencies appear satisfactory with the former approach.     

谐振腔本征值问题的多极理论分析

本文给出用多极理论分析谐振腔本征值问题,以及用多极理论分析谐振腔本征值问题的使用规则。通过数学分析,导出用多极理论分析谐振腔本征值问题的计算公式。实例计算结果表明：用多极理论分析谐振腔本征值问题不仅具有较高的计算精度,而且可方便地应用电磁工程问题的设计与计算,是一种有效的谐振腔本征值问题分析方法。     

Resonant Frequencies of Circular Substrate Integrated Resonators

In this letter, the characterization of circular resonators realized in substrate integrated waveguide technology is presented. Resonances are found by setting up the equations of the scattering for an ensemble of metallic posts in parallel plates waveguide and considering the nontrivial solution to the corresponding homogeneous problem. Resonant frequencies are then located by means of an efficient strategy, based on an estimate of the minimum singular value. In the last part of the letter a data fit formula of practical use is presented for circular resonators with a wide range of geometrical and electrical parameters resonating on TM₀₁₀ and TM₁₁₀ modes.