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文檔簡介
1、微慣性器件是采用微細(xì)加工技術(shù)制作而成的一種MEMS器件,利用內(nèi)部設(shè)計的敏感結(jié)構(gòu)和信號調(diào)理電路能夠檢測到載體在運動時的參量(加速度、角速度)。為了測量多個方向的運動參量,同時考慮到單片集成多維慣性器件的難度,采用三維封裝技術(shù)將多個微慣性器件進行高密度集成,可以滿足多維運動參量的測量要求。經(jīng)三維封裝后的器件尺寸更小、互連線更短,非常適合多個微慣性器件集成封裝的要求。本文結(jié)合 LTCC技術(shù)在集成封裝方面的優(yōu)勢,將兩個單軸硅微機械加速度計集成在
2、一個陶瓷封裝體中,制作了用于多維慣性參量測量的微加速度計器件,并對封裝結(jié)構(gòu)的可靠性和工藝實現(xiàn)的可行性進行了詳細(xì)分析驗證,最后對器件性能進行了實驗研究。主要的研究內(nèi)容和結(jié)論有:
1、分析了微慣性器件的基本原理,針對微機械加速度計封裝的要求設(shè)計了一種三維封裝結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由上下兩層陶瓷腔體構(gòu)成,芯片內(nèi)置于腔體中,利用焊料實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的密封和互連。
2、對三維封裝結(jié)構(gòu)進行熱仿真分析。在ANSYS軟件中建立封裝結(jié)構(gòu)模型,對散熱性能
3、進行了仿真,結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)的散熱性能優(yōu)異,符合芯片封裝設(shè)計要求。
3、鑒于焊料對封裝體密封和互連性能的影響重大,本文通過切條的方式建立了熱循環(huán)仿真模型,對焊點的應(yīng)力應(yīng)變進行了深入的分析:分析中發(fā)現(xiàn)塑性應(yīng)變對焊點應(yīng)變起主導(dǎo)作用,塑性應(yīng)變隨著循環(huán)周期的增加而不斷積累,由此解釋了焊料在長期使用后出現(xiàn)失效的主要原因。利用Darveaux壽命預(yù)測模型計算出了密封失效和互連失效危險焊點的壽命,得出最先發(fā)生的失效將是氣密失效,另外分析了焊點
4、尺寸對壽命預(yù)測結(jié)果的影響。
4、分析了封裝結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能,包括模態(tài)分析和半正弦沖擊響應(yīng)分析。通過模態(tài)分析,得到了前六階模態(tài)頻率和相應(yīng)的振型,分析了結(jié)構(gòu)尺寸對模態(tài)頻率的影響。半正弦沖擊響應(yīng)的仿真中,在幅值為2000g的半正弦載荷作用下,封裝結(jié)構(gòu)仍有比較好的動態(tài)響應(yīng)。
5、采用LTCC技術(shù)完成了管殼的加工并完成了三維封裝結(jié)構(gòu)的組裝,封裝后器件的尺寸為:7mm×8mm×4.1mm。搭建了測試平臺,對器件的性能進行測試和試
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