检索结果-内蒙古大学图书馆

光学精密工程 2020年第8期28卷 1715-1724页

作者：刘梦霞秦强董显山崔健赵前程北京大学微米/纳米加工技术国家级重点实验室北京100871 工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术国家级重点实验室广东广州510610

基于硅-玻璃键合工艺实现敏感结构和衬底相接是微惯性器件的主流工艺方案之一。硅和玻璃热膨胀系数不同,在惯性器件环境工作温度发生变化时,硅玻璃接触表面会产生热应力,该应力严重影响器件的性能。为了测量异质材料间的热失配应力以及... 详细信息

基于硅-玻璃键合工艺实现敏感结构和衬底相接是微惯性器件的主流工艺方案之一。硅和玻璃热膨胀系数不同,在惯性器件环境工作温度发生变化时,硅玻璃接触表面会产生热应力,该应力严重影响器件的性能。为了测量异质材料间的热失配应力以及键合锚点尺寸对应力的影响,本文提出了一种以悬臂梁作为测试结构的锚点形变测量和数据处理方法,用于表征器件的工艺热失配应力。根据仿真结果将锚点设计成切块形式以减小最大应力和结构形变。测试结果表明,对于边长为600,400和200μm的锚点,悬臂梁相对锚点的平均离面位移分别为0.43,0.30和0.20 nm/℃;结果具有良好的重复性。该结果说明锚点热形变与锚点的大小直接相关,这对MEMS惯性结构以及工艺设计改进具有重要的意义。

关键词：微惯性器件热失配应力悬臂梁测量方法离面位移

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微惯性器件离心机标定与动态测试数据采集系统研制

微惯性器件离心机标定与动态测试数据采集系统研制

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作者：秦燃西南科技大学

学位级别：硕士

精密离心机是连续提供大于1g加速度的一种环境模拟设备，用于测定惯性器件(加速度计、陀螺等)在大加速度条件下的性能。试验中能否实时、准确地采集被测器件的输出，将直接影响器件标定及仿真测试结果的准确性。本文根据微惯性器件的研... 详细信息

精密离心机是连续提供大于1g加速度的一种环境模拟设备，用于测定惯性器件(加速度计、陀螺等)在大加速度条件下的性能。试验中能否实时、准确地采集被测器件的输出，将直接影响器件标定及仿真测试结果的准确性。本文根据微惯性器件的研制需求，完成了分别应用于静态(恒加速度)离心机(用于传感器标定)和动态(变加速度)离心机(用于传感器实际应用环境的动态仿真试验)的两套数据采集系统的研制。根据静态离心机标定试验数据采集系统的设计指标，完成系统设计和硬件选型。采用数字三用表PXI-4071结合开关选通模块PXI-2530，实现多路信号的采集，精度最高可达7位半；系统综合测量精度分析表明，综合测量精度优于10-4V量级。根据动态离心机仿真测试数据采集系统的设计指标，尤其是采样同步性的要求，采用PXI-6358、PXI-6221数据采集卡，配合信号调理模块，完成多路模拟信号及标准g值信号的采集；采用数字信号接口卡PXI-6584及可编程FPGA模块等，实现RS422、RS485等串口的通信协议转换，同时对数字信号写入时戳，方便在数据处理及误差对比时提供精准时间节点，保证数字信号采集的实时同步性要求。系统综合测量精度的分析表明，综合测量精度优于10-3V量级，采样时间宽度不大于0.5ms，采样信号与离心机提供标准信号的同步性误差小于0.1ms。根据两套系统不同要求，利用LabVIEW平台完成基于虚拟仪器架构的系统软件开发工作。采用模块化的程序设计方法，设计了通道参数设置、数据采集、数据分析、数据存取及回放模块，实现软件的复用性、扩展性和开放性，便于用户维护、调试与升级。在动态测试数据采集系统中，解决数据采集卡PXI-6358与PXI-6221共用时钟源，同步采集的问题；根据数据存储格式的差异，分别完成基于TDMS和数据库存储的两种软件方案。以某型微加速度计为测试对象，将新研制的静态标定试验数据采集系统与原有的基于KEITHLEY2001的数据采集系统进行对比性静态标定试验，验证了新研制的系统不仅具有同等的高精度水平，还具有采集通道多、存储容量大、试验参数设置灵活、人机界面好、数据处理功能强、性价比高等优点。由于动态离心机主机尚未完成装配，研制完成的动态离心机动态仿真试验数据采集系统未能与主机进行联合调试及实际测试验证。

关键词：离心机微惯性器件静态标定动态测试数据采集虚拟仪器

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微惯性器件的三维封装设计与实现

微惯性器件的三维封装设计与实现

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作者：曹单电子科技大学

学位级别：硕士

微惯性器件是采用微细加工技术制作而成的一种MEMS器件，利用内部设计的敏感结构和信号调理电路能够检测到载体在运动时的参量（加速度、角速度）。为了测量多个方向的运动参量，同时考虑到单片集成多维惯性器件的难度，采用三维封装技... 详细信息

微惯性器件是采用微细加工技术制作而成的一种MEMS器件，利用内部设计的敏感结构和信号调理电路能够检测到载体在运动时的参量（加速度、角速度）。为了测量多个方向的运动参量，同时考虑到单片集成多维惯性器件的难度，采用三维封装技术将多个微惯性器件进行高密度集成，可以满足多维运动参量的测量要求。经三维封装后的器件尺寸更小、互连线更短，非常适合多个微惯性器件集成封装的要求。本文结合LTCC技术在集成封装方面的优势，将两个单轴硅微机械加速度计集成在一个陶瓷封装体中，制作了用于多维惯性参量测量的微加速度计器件，并对封装结构的可靠性和工艺实现的可行性进行了详细分析验证，最后对器件性能进行了实验研究。主要的研究内容和结论有： 1、分析了微惯性器件的基本原理，针对微机械加速度计封装的要求设计了一种三维封装结构。该结构由上下两层陶瓷腔体构成，芯片内置于腔体中，利用焊料实现结构的密封和互连。 2、对三维封装结构进行热仿真分析。在ANSYS软件中建立封装结构模型，对散热性能进行了仿真，结果表明该结构的散热性能优异，符合芯片封装设计要求。 3、鉴于焊料对封装体密封和互连性能的影响重大，本文通过切条的方式建立了热循环仿真模型，对焊点的应力应变进行了深入的分析：分析中发现塑性应变对焊点应变起主导作用，塑性应变随着循环周期的增加而不断积累，由此解释了焊料在长期使用后出现失效的主要原因。利用Darveaux寿命预测模型计算出了密封失效和互连失效危险焊点的寿命，得出最先发生的失效将是气密失效，另外分析了焊点尺寸对寿命预测结果的影响。 4、分析了封装结构的抗冲击性能，包括模态分析和半正弦冲击响应分析。通过模态分析，得到了前六阶模态频率和相应的振型，分析了结构尺寸对模态频率的影响。半正弦冲击响应的仿真中，在幅值为2000g的半正弦载荷作用下，封装结构仍有比较好的动态响应。 5、采用LTCC技术完成了管壳的加工并完成了三维封装结构的组装，封装后器件的尺寸为：7mm×8mm×4.1mm。搭建了测试平台，对器件的性能进行测试和试验分析。

关键词：微惯性器件 LTCC技术三维封装模态分析

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基于智能控制技术的微惯性器件误差抑制方法研究

基于智能控制技术的微惯性器件误差抑制方法研究

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作者：张睿西北工业大学

学位级别：硕士

微机械惯性传感器因其体积小、功耗低、成本低、容易与处理电路集成等优点,在消费电子类产品和低精度军事领域得到了广泛应用。但由于其信号非常微弱,且易受环境影响,导致器件精度较低,大大限制了其发展前景。针对这一问题,本论文从微... 详细信息

微机械惯性传感器因其体积小、功耗低、成本低、容易与处理电路集成等优点,在消费电子类产品和低精度军事领域得到了广泛应用。但由于其信号非常微弱,且易受环境影响,导致器件精度较低,大大限制了其发展前景。针对这一问题,本论文从微机械惯性传感器的驱动控制方案入手,设计了一种基于智能控制技术的微惯性器件驱动控制方案,力图在实现驱动控制的同时,抑制环境温度变化带来的误差、正交误差和外部干扰,达到提高微机械惯性传感器性能的目的。具体研究内容如下:1.微惯性器件的动力学特性及误差源分析。明确了振动式硅微机械陀螺和谐振式硅微加速度计的工作原理,并在此基础上对它们进行了动力学分析,建立了比较理想的动力学方程;同时,对振动式硅微机械陀螺的正交误差和温度误差、谐振式硅微加速度计的非线性误差和温度误差的误差机理进行了分析。2.微惯性器件的驱动方案设计。介绍了微惯性器件驱动控制中常用的频率控制回路和振幅控制回路,及其典型的驱动控制方案。并在此基础上,选择锁相环电路作为频率控制回路,设计了基于智能控制技术的振幅控制回路,最后形成一种新的驱动控制方案。这种方案在实现驱动控制的同时能够抑制温度误差和外部干扰。3.基于非线性控制器的误差抑制技术。本文中微惯性器件驱动方案的优劣主要取决于控制器的性能。非线性控制是智能控制的基础,因此,考虑温度误差、正交误差和外部干扰,设计了可实现振幅控制的滑模控制器和自适应滑模控制器。并通过Simulink仿真比较,温变过程中,传统驱动控制方案和基于非线性控制器的驱动控制方案的陀螺检测模态的响应信号,验证了新方案对温度误差、正交误差和外部干扰的抑制作用。4.基于智能控制器的误差抑制技术。将非线性控制器“升级”为自适应模糊滑模控制器,实现了振幅控制,并通过与传统驱动控制方案的检测模态响应信号进行对比,验证了其对温度误差、正交误差和外部干扰的抑制作用。另外,为保证误差快速收敛,提出了快速收敛的自适应模糊滑模控制策略,将收敛时间从0.5ms缩短到了0.3ms。

关键词：微惯性器件非线性控制智能控制驱动控制误差抑制

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微惯性器件在导航工程中的应用研究

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舰船电子工程 2009年第5期29卷 74-76,84页

作者：张巍孟士超王喜龙海军驻431厂军事代表室葫芦岛125004

针对传统导航系统体积偏大、导航算法效率较低的缺陷,将微惯性器件应用于导航系统的设计,给出了基于DSP单片机技术的硬件设计,在此基础上对导航算法进行了优化,完成了微惯性导航系统的软硬件完整设计方案,对于微惯性器件在导航系统上的... 详细信息

针对传统导航系统体积偏大、导航算法效率较低的缺陷,将微惯性器件应用于导航系统的设计,给出了基于DSP单片机技术的硬件设计,在此基础上对导航算法进行了优化,完成了微惯性导航系统的软硬件完整设计方案,对于微惯性器件在导航系统上的应用,以及导航系统算法优化在理论和实践上都具有一定的借鉴意义。

关键词：微惯性器件 DSP设计导航算法优化

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高性能微惯性器件单片集成技术

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太赫兹科学与电子信息学报 2014年第4期12卷 622-626页

作者：张照云施志贵张慧彭勃中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621999 中国工程物理研究院超精密加工技术重点实验室四川绵阳621999

讨论了高性能微惯性器件单片集成技术。首先对单片集成MEMS技术的优势及面临的困难进行了讨论,并对目前主流的单片集成MEMS技术特点、工艺流程进行了介绍,最后,给出高性能微惯性器件单片集成技术的未来发展趋势。

关键词：微机电系统单片集成微惯性器件表面微机械加工体硅微机械加工

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一种微惯性器件温漂误差测试方法

一种微惯性器件温漂误差测试方法

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作者：齐兵田帅帅程建华姜超李家祥陈嘉宇郑佳桐林泽峰 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号

一种微惯性器件温漂误差测试方法，属于微惯性传感器件测试领域。解决了微惯性器件的温漂误差测试结果的精准性和可信性低的问题。本发明控制高低温箱将环境温度降低至微惯性器件工作温度下限值，待微惯性器件和测温系统实测数据均稳定... 详细信息

标准号: CN114877885A

一种微惯性器件温漂误差测试方法，属于微惯性传感器件测试领域。解决了微惯性器件的温漂误差测试结果的精准性和可信性低的问题。本发明控制高低温箱将环境温度降低至微惯性器件工作温度下限值，待微惯性器件和测温系统实测数据均稳定后，记录微惯性器件温度和微惯性器件输出；根据微惯性器件自身参数确定高低温箱的升温梯度，根据高低温箱的结构及其空间参数，确定升温间隔；按照升温梯度和升温间隔调整高低温箱内的环境温度，直至达到微惯性器件工作温度上限值，并维持该温度直至微惯性器件和测温系统实测数据稳定1h，同时记录下升温过程中微惯性器件温度和微惯性器件输出。本发明适用于微惯性器件温漂误差测试。

关键词：微惯性器件高低温箱误差测试温漂测温系统升温梯度实测数据工作温度上限微惯性传感器参数确定测试领域间隔调整空间参数升温过程温度降低温度下限可信性输出高低温记录

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微惯性器件辅助GPS导航的工程实现

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数字化用户 2019年第44期25卷 124页

作者：刘晨 210000 江苏无线电厂有限公司江苏南京

在我国国防工作综合建设环境下,导航系统为军事领域各项建设提供了建设力量.传统的导航系统体积大,自重大,军事设备运作不灵活.现针对微惯性器件辅助GPS设备的特征和系统特点进行研究,分析该工程建设的特点和实现可能性.

关键词：微惯性器件辅助GPS导航工程实现

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一种基于SOI封装的六轴微惯性器件及其加工方法

一种基于SOI封装的六轴微惯性器件及其加工方法

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作者：夏敦柱黄泠潮高海钰 211189 江苏省南京市江宁区东南大学路2号

本发明公开了一种基于SOI封装的六轴微惯性器件，包括单片集成的六轴微惯性器件、玻璃衬底、金属电极、金属引线、SOI盖帽和SOI密封墙；六轴微惯性器件通过阳极键合工艺键合在玻璃衬底上；金属电极为一个以上，均匀设置在玻璃衬底一侧... 详细信息

标准号: CN107015016B

本发明公开了一种基于SOI封装的六轴微惯性器件，包括单片集成的六轴微惯性器件、玻璃衬底、金属电极、金属引线、SOI盖帽和SOI密封墙；六轴微惯性器件通过阳极键合工艺键合在玻璃衬底上；金属电极为一个以上，均匀设置在玻璃衬底一侧，金属电极通过金属引线与六轴微惯性器件相接，SOI盖帽设在玻璃衬底正上方，SOI密封腔设在SOI盖帽和SOI密封墙之间，形成空腔结构；每个金属电极正上方的SOI盖帽上设有梯形电极孔，梯形电极孔正下方的SOI密封墙上设有垂直贯通；梯形电极孔、垂直贯通与金属电极一一对应。本发明具有全解耦、质量小、结构精巧、成本低和便于批量生产等优点，在单个器件内同时实现了对三轴的加速度和角速度的检测，应用范围广，有着良好的市场前景。

关键词：微惯性器件金属电极衬底盖帽六轴梯形电极玻璃垂直贯通金属引线密封墙阳极键合工艺应用范围广单个器件单片集成均匀设置空腔结构金属电密封腔全解耦键合三轴封装密封检测生产

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一种基于SOI封装的六轴微惯性器件及其加工方法

一种基于SOI封装的六轴微惯性器件及其加工方法

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作者：夏敦柱黄泠潮高海钰 211189 江苏省南京市江宁区东南大学路2号

标准号: CN107015016A

本发明公开了一种基于SOI封装的六轴微惯性器件，包括单片集成的六轴微惯性器件、玻璃衬底、金属电极、金属引线、SOI盖帽和SOI密封墙；六轴微惯性器件通过阳极键合工艺键合在玻璃衬底上；金属电极为一个以上，均匀设置在玻璃衬底一侧，金属电极通过金属引线与六轴微惯性器件相接，SOI盖帽设在玻璃衬底正上方，SOI密封墙设在SOI盖帽和SOI密封墙之间，形成空腔结构；每个金属电极正上方的SOI盖帽上设有梯形电极孔，梯形电极孔正下方的SOI密封墙上设有垂直贯通；梯形电极孔、垂直贯通与金属电极一一对应。本发明具有全解耦、质量小、结构精巧、成本低和便于批量生产等优点，在单个器件内同时实现了对三轴的加速度和角速度的检测，应用范围广，有着良好的市场前景。

关键词：微惯性器件金属电极衬底盖帽六轴梯形电极密封墙玻璃垂直贯通金属引线阳极键合工艺应用范围广单个器件单片集成均匀设置空腔结构金属电全解耦键合三轴封装密封检测生产光刻胶去除掩膜版刻蚀氮化硅旋涂沉积上表面残留清洗丙酮溶液光刻胶层金属键合下表面硅片盖帽微惯性器件硅通孔喷涂衬底键合晶圆六轴锚点掩膜垂直贯通氮化硅层二氧化硅密封墙吸气剂玻璃金属反应离子刻蚀RIE 二氧化硅层刻蚀结构层剥离工艺玻璃表面梳齿结构梯形电极阳极键合真空封装真空环境玻璃基玻璃片第一层点位置点粘合硅晶圆键合点金属点

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