铰链式高冲击微加速度传感器封装的有限元模拟

给出了一种新型铰链式高冲击微加速度传感器实际封装结构的有限元模拟分析。首先分析了封装前铰链式加速度传感器的振型,然后分析了封装结构在无灌封和五种不同灌封材料下的前十阶模态频率特性。灌封胶弹性模量对封装后加速度传感器整体结构的振动模态有一定的影响,封装结构同一振型的模态频率随着灌封胶弹性模量的增大而增大,但是灌封胶弹性模量很小时(E≤1 GPa)会导致加速度传感器信号失真。模拟结果表明,可以选择弹性模量足够高的材料(E>9 GPa)作为高冲击加速度传感器的灌封材料。     

特种微机电系统压力传感器

通过对微机电系统(Micro-electro-mechanical systems,MEMS)压力传感器设计方法与封装制作工艺问题的研究,针对不同应用环境下对压力传感器的性能、尺寸及封装要求,提出相应的传感器力学结构模型——微压结构、梁膜结构及倒杯结构,通过相应的FEM有限元建模方法对传感器结构进行仿真分析并优化结构尺寸,建立合理的力学结构;进行MEMS工艺设计及封装工艺满足传感器微小尺寸、耐高温冲击响应及高过载能力等要求。其中,针对微压传感器在测量过程中高灵敏度与非线性矛盾问题进行力学分析及仿真,分析不同结构的传感器的力学特性及结构尺寸对传感器输出特性的影响,提出新型梁膜结构微压传感器结构,对新型结构传感器进行MEMS工艺研究;根据空气动力学试验、航空测试及火药爆破试验等对高温压力传感器的动态特性要求,采用倒杯式高频响压力传感器及齐平膜封装方式,提高传感器的动态响应特性,满足10 kHz到1 MHz的频响要求;通过有限元分析耐高温冲击封装结构,采用梁膜封装结构提高了耐高温压力传感器的可靠性。通过压力传感器仿真验证、静态特性试验及动态冲击响应试验验证传感器力学结构建模方法、MEMS工艺设计及封装设计的正确性。     

灵敏度系数可调布拉格光栅应变传感器的设计

针对裸光纤布拉格光栅应变监测量程或精度有限的问题,提出了一种灵敏度系数可调光纤布拉格光栅应变传感器的设计方法。理论和实验研究了该方法在增大光纤布拉格光栅应变监测量程或提高精度方面的性能,并以此研制了基片表面粘贴式和FRP封装式两种封装结构的灵敏度系数可调应变传感器。理论分析并实验标定了传感器的灵敏度系数。最后,对传感器理论和实验灵敏度系数误差进行了分析,指出了改进的方向。实验结果表明:两种封装结构的大量程传感器的量程分别增加了243%和126%,高精度传感器的精度提高至0.51με和0.52με。传感器标定实验表明,两种封装结构的传感器都有很好的线性度和重复性,相关系数达到0.999以上。     

燃油蒸汽压力传感器的封装研究北大核心CSCD

为了实现面向汽车燃油蒸汽压力检测的压阻式微压传感器封装,应对其油污、振动的使用环境,减小封装结构应力对压敏芯片的影响,采用芯片背面承压,与电路集成在一块陶瓷基板上,再同塑料外壳组装成完整传感器的封装方式。通过仿真软件辅助设计,研究了贴片胶、外壳以及基板对压敏芯片的影响,确定了最优封装结构和参数,封装样品经过测试全温区最大误差约为1.2%FS,满足使用需求,通过这种封装方式降低了传感器的尺寸和成本。     

基底刻槽封装式光纤光栅传感器应变传递影响因素分析

光纤光栅传感器大多经过封装后粘贴于被测结构表面使用,而封装基底和粘胶的存在,导致结构的真实应变与光纤光栅感测值之间出现偏差。建立了基底刻槽封装的光纤光栅传感器应变传递力学简化模型,推导出相应的平均应变传递率公式;分别分析了基底的长、宽、厚和基底材料弹性模量对光纤光栅传感器平均应变传递率的影响。结果表明,采用刻槽封装后的光纤光栅传感器平均应变传递率,在有效范围内随着基底长度的增加而增加,随着基底的宽、厚和材料弹性模量的增加而减小,为光纤光栅刻槽封装提供定量的指导。     

氧传感器气密结构封装研究

将滑石粉环作为氧传感器的密封材料,采用液压机对氧传感器前端进行封装,采用泄漏机对封装样件做泄漏试验,得出封装力与泄漏量的对应关系,采用发动机台架对氧传感器做热泄漏试验,验收产品结构及封装力的合理性。     

双头管封装光纤Bragg光栅低温传感试验研究

提出并设计了一种用于低温环境下测量温度的光纤布拉格光栅(FBG)双头管式封装结构,探究了涂覆层材料和封装形式对光纤Bragg光栅传感器低温传感稳定性和精度的影响.同时,试验研究了封装长度对双头管式传感器中心波长与温度的关系,通过多次重复试验测定了传感器低温灵敏度和重复性误差.研究结果表明:由于高折丙烯酸酯涂覆层具有较高...     

采用芯片直接安装技术封装的风速风向传感器

提出一种采用芯片直接安装(Direct chip attach,DCA)技术封装的风速风向传感器的设计,制备和测试结果.该传感器采用圆形结构,利用热温差的方法测量二维风速和风向.其利用两步金属剥离工艺直接将在感风陶瓷基板上芯片制作出传感器芯片,利用封装胶将优质芯片倒贴在打孔印制电路板上并进行引线键合,用绝热封装胶对芯片进行封包,形成最终的封装.对封装后的传感器芯片进行风洞测试,传感器可以完成360o风向检测,风速量程为6 m/s.     

深海传感器封装壳体的设计与分析

基于外压容器设计准则,对深海传感器封装壳体的结构进行了强度与稳定性理论计算,并进行了设计。在理论计算与设计的基础上,对封装壳体的强度和稳定性进行了有限元分析。通过分析确认,所设计的深海传感器封装壳体可以满足在水下7 000 m无损坏、不泄漏的工作要求。     

用于板壳应变检测的新型FBG传感器

在板壳材料实际装配过程中,由于预应力和尺寸位置偏差等因素的存在会产生装配变形,研究变形和应变分布最常用的方法是利用光纤光栅传感器阵列对其进行检测。目前表面粘贴式光纤光栅(FBG)传感器的封装体积较大,很难与工件达到完全贴合,检测精度低,难以实现大曲率跨度结构的变形检测。根据光纤光栅传感理论,研究并设计了适用于变曲率板壳结构的不锈钢箔片封装FBG传感器,使得该传感器能够与工件实现最大程度的贴合。同时利用悬臂梁加载试验对其应变灵敏度系数进行标定,采用ANSYS有限元软件和试验结果进行分析对比。结果表明,新型封装传感器提高了应力测量灵敏度且适应曲率为0. 005～0. 0075的板壳结构变形检测。     

基于粘贴式应变称重传感器的设计

设计了一种便于安装、应用方便的粘贴式应变称重传感器。该传感器采用弹性基座结构传递应变,采用电阻应变片组成恒压电桥电路检测应变,通过选取合适的弹性元件和敏感元件,并根据相关指标确定其合适尺寸,最后通过严格粘贴、封装工艺等使设计的传感器达到相应的指标要求。     

基于SOI的E型膜结构耐高温压力芯片的设计与制造

文中设计了一种基于SOI材料的E型膜结构无引线倒封装压力芯片。SOI材料的选用解决了高温环境下漏电流的问题,可以满足目前航空发动机对于高温使用环境的要求。E型膜结构与传统C型膜结构相比解决了灵敏度与线性度无法同时满足需求的难题。通过无引线倒封装工艺,实现了传感器小型化、轻量化的设计需求。设计的压力传感器量程为0~1.5 MPa,400℃输出灵敏度为80 mV/MPa,线性度0.17%FS,综合精度0.18%FS。传感器最大外廓尺寸为S10 mm×20 mm,传感器质量为15.5 g。     

The electrostatic-alloy bonding technique used in MEMS

Electrostatic-alloy bonding of silicon wafer with glass deposited by Au to form Si/Au-glass water, and bonding of Si/Au-glass with silicon wafer were researched during fabrication of pressure sensors. The silicon wafer and glass wafer with an Au film resistor were bonded by electrostatic bonding, and then Si-Au alloy bonding was formed by annealing at 400°C for 2 h. The air sealability of the cavity after bonding was finally tested using the N₂ filling method. The results indicate that large bond strength was obtained at the bonding interface. This process was used in fabricating a pressure sensor with a sandwich structure. The results indicate that the sensor presented better performances and that the bonding techniques can be used in MEMS packaging. __________ Translated from Journal of Harbin Institute of Technology, 2005, 37(1) (in Chinese)     

小直径弦式压力传感器的设计

振弦压力传感器是新一代的工程测量仪器，它利用钢弦振动的改变来测试液体压力。给出的传感器采用钢弦穿过线圈中心的一体化结构，使得传感器的外形结构大大缩小，方便传感器埋入结构体内，且不影响其性能及测量精度，有常规振弦式压力传感器难于比拟的优越性。     

轨道用磁敏定点接近开关传感器的研究

本文介绍了一种新型的轨道用接近开关传感器结构、磁路、电路及封装工艺的设计.该传感器可以用于检测由低速到高速运行列车.从根本上解决了传统的永磁体检测方法不能检测低速运行物体的问题.     

膜片式水下力传感器力学特性与设计原则分析

以水下机器人所用多轴力传感器的压力平衡结构为研究对象，基于液体的可压缩性，提出了膜片式压力平衡传感器内外压力差的迭代算法，推导出了膜片式压力平衡法的内外压力差、额外轴向力及相关公式。分析了压力差在传感器上产生的额外轴向力及影响额外轴向力的相关因素，结果表明,膜片式压力平衡法难以胜任大压力平衡。总结了膜片式水下力传感器结构设计原则：基于膜片式压力平衡的水下力传感器结构应紧凑，其长径比、壁厚应尽可能小；压力平衡膜片面积应尽量大，而内部存油液应尽量少。     

硅微机械谐振压力传感器技术发展

硅微机械谐振压力传感器是目前精度最高、长期稳定性最好的压力传感器之一,是航空航天、工业过程控制和其他精密测量领域压力测试的最佳选择。系统阐述30年来国内外硅微机械谐振压力传感器技术的研究成果,简单介绍硅微机械谐振压力传感器的分类及工作原理,针对压力敏感膜片与谐振器复合结构和振动膜结构两种主要的芯体结构形式,详细论述硅微机械谐振压力传感器的研究历史、主要研究机构、国内外发展现状以及最新的研究成果,重点根据不同激励与检测方式对各种硅微机械谐振压力传感器的芯体结构进行深入分析比较。在此基础上,总结归纳不同芯体结构及其激励与检测方式的特点,并对硅微机械谐振压力传感器的未来发展趋势进行展望。     

SOI压阻传感器的阳极键合结合面检测

由于当前绝缘体上硅(SOI)压阻传感器芯片的封装质量仍依赖人工检测,本文提出了一种自动实现该项检测的视觉检测方法。分析了压阻传感器的工作原理,研究了芯片定位精度和结合面质量对传感器性能的影响。以传感器性能和质量为导向,提出了一种以中心定位偏差和键合面结合度为检测点的封装结合面检测方法。该方法通过对Hough圆检测效果和实际图像的分析完成定位精度的检测;基于对传感器质量影响因素的分析和气泡面积的统计实现结合面质量的检测。在传感器实际制造封装过程中对该视觉检测算法进行了实验验证。结果表明:该方法能识别的结合面上的最小气泡直径为6μm;玻璃内孔半径检测误差约为0.015mm.。本文提出的基于视觉检测的方法基本满足了压阻传感器封装对结合面检测的要求,有助于实现封装质量的自动化检测。     

两维碰撞加速度传感器及其实用化

基于MEMS加工和模块化封装来制作用于碰撞冲击测量的加速度传感器.该传感器采用新型三梁-质量块敏感结构,在提高灵敏度的同时拓宽了频带范围.通过压阻效应形成惠斯通电桥,在500 g的量程下,灵敏度达到0.3 mV/g/5 V,固有频率15k Hz.传感器贴装在PCB板上,由经济实用的放大电路进行处理,可以实现两维的加速度测量,电压输出1～4 V,带宽500 Hz.传感器在车辆运输等实际环境下进行了试用,性能可靠稳定,具有良好的实用化前景.     

多复合孔式压力传感器的设计与制造

在对轮辐式传感器的结构形式进行深入研究的基础上，提出了用多复合孔剪切力传感器替代传统结构，多复合孔剪切力传感器由于采用了独特的结构形式，具有良好的线性和稳定性，因此在大、中量程测量领域得到广泛的应用。对10kN传感器进行了广泛的研究，提出了多复合孔剪切力传感器研制中有关结构形式、设计原则、设计计算、加工工艺等方面的有关理论和研究成果。