SOI压力传感器高压失效分析

该文面向基于MEMS技术的SOI压力传感器高压失效问题,以SAW器件为对象开展研究,分别对压力传感器的背腔与正面进行加压,测试两种加压方式下SOI压力传感器的极限耐压值.利用测得的极限耐压值对器件内部应力进行有限元仿真,分析器件耐压失效时的内部最大应力.实验与仿真结果表明,当从背腔加压时,器件失效时的内部应力低于预期值...     

MEMS真空熔焊封装工艺研究

MEMS真空封装是提高MEMS惯性器件性能的主要手段.本文应用实验方法,在真空熔焊工艺设备上研究了MEMS器件金属外壳真空封装工艺.对不同镀层结构的外壳进行了封装实验比较和气密性测试,结果发现,金属外壳表面镀Ni和镀Au或管座表面镀Ni和Au、管帽表面镀Ni可有效的提高真空封装的气密性和可靠性,其气密性优于5×10-9 Pa·m3/s.封装样品的高低温循环实验和真空保持特性的测量结果说明,金属外壳真空熔焊工艺可基本满足MEMS器件真空封装工艺的要求,并测得真空度为5 Pa～15 Pa左右.MEMS陀螺仪的封装应用也说明了工艺的可行性.     

高g值微加速度计在冲击环境下的可靠性

详细分析了高g微加速度计在冲击环境下的失效模式和失效机理,对0～150 000g 4端全固支的压阻式梁-岛结构微加速度计进行霍普金森杆(Hopkinson bar)激光干涉冲击试验.由试验结果可知,该结构的微加速度计抗冲击过载能力达100 000 g以上,微加速度计的失效模式表现为梁的裂纹和断裂.微加速度计在冲击环境下的可靠性采用应力-强度干涉模型进行评估.     

基于瞬态动力学的复合材料密封盖可靠性分析

为探讨复合材料定向断裂密封盖的可靠性,建立了密封盖材料的等效强度模型、失效准则及三维有限元计算模型.分析了在引信反向冲击下密封盖断裂破坏过程中引信冲击应力、密封层应变能随密封层厚度变化的规律,在火箭弹燃气射流正向冲击下密封盖自锁可靠性随支撑层厚度变化规律.结果表明：拓扑自锁密封盖要满足定向断裂要求,保证引信体的安全性和可靠性,其密封层厚度越小越好;在燃气射流的冲击下,随着支撑层厚度的减小,会显著增大密封盖支撑层子结构间最大接触应力,降低拓扑自锁的可靠性.     

基于显式动力学的焊点冲击失效分析

组件级高速剪切测试是用来研究芯片封装中Sn-Ag-Cu焊点冲击可靠性问题的一个重要手段。实验研究表明：随着冲击速度的增加,焊点封装结构的失效会由焊锡母材的韧性破坏向界面金属间化合物(IMC)的脆性断裂过渡;同时,其荷载-位移响应曲线形态也会发生显著的改变。为了能够更详细地了解封装结构的冲击失效行为,并进一步改进其结构设计,该文提出结合焊锡材料应变率相关的动态硬化特性,利用渐进损伤模型来模拟其动态损伤过程;同时,引进一种能够有效表征复合型裂纹扩展的内聚力模型来模拟IMC的脆性动态断裂。与实验结果的对比表明：该文提出的方法能够较为有效地表征焊点封装结构在不同冲击速度下的失效行为。     

多晶硅梁的加速疲劳实验

MEMS器件在循环振动载荷作用下,器件可能会发生断裂、软化等疲劳失效现象.本文中选取了以表面工艺加工的多晶硅结构—固支梁与悬臂梁作为实验研究对象,并在微结构梁上利用光刻的方法对两个被测结构分别引入了凹槽和切口两种缺陷形式,并在其上加载循环静电载荷,进行加速疲劳实验.实验利用激光多普勒测振仪测量谐振频率的变化,来表征微梁结构等效弹性模量的改变.实验结果表明,无论固支梁或者悬臂梁,其谐振频率都发生了明显的偏移:固支梁结构初始频率为170.749 kHz,实验后谐振频率增大,偏移量达到15.618 kHz,其相对变化量为9.15%,而悬臂梁结构初始频率为112.357 kHz,实验后谐振频率变小,减小量达到1.342 kHz,相对偏移为1.34%,器件性能发生明显退化.     

基于伪寿命分布的电主轴极小子样可靠性研究

在分析和研究了电主轴性能退化失效机理的前提下,选取合适的性能退化特征量,在此条件下设计电主轴可靠性实验方案,并在该方案的指导下进行电主轴可靠性实验。在研究了基于伪寿命分布的退化数据可靠性评估方法的基本原理基础上,应用该方法结合电主轴实验样本的可靠性实验数据,综合虚拟增广样本法对其可靠性进行评估。最终获得失效分布函数、分布密度函数及其曲线,以及一系列可靠性指标,包括可靠度函数及其曲线、失效率函数及其曲线、平均寿命及部分可靠寿命等。     

定向断裂复合材料密封盖的冲击性能数值研究

为探讨复合材料密封盖定向断裂机理,采用动态非线性有限元计算和冲击实验相结合的方法,研究了密封盖在火箭弹引信反向冲击下断裂破坏过程及断裂机理,探讨了相邻火箭弹燃气射流正向冲击下密封盖拓扑自锁及其承载能力,并将有限元分析与冲击实验结果进行了对比,两者吻合良好。结果表明,拓扑自锁密封盖满足定向断裂要求,能保证引信体的安全性和可靠性,燃气射流冲击力不会对密封盖造成破坏。     

随机冲击影响的多部件退化设备寿命预测方法

针对随机冲击影响下的多部件串联退化设备,该文提出一种基于竞争失效的可靠性评估与寿命预测方法。首先,分别用线性随机过程描述设备各部件的连续退化过程,并使用复合泊松过程刻画因随机冲击导致部件退化水平累积的影响;其次,鉴于冲击导致的软、硬竞争失效过程,通过构建冲击造成的硬失效影响之间的相关性,得到设备的可靠度函数进而得到其寿命分布曲线;最后,数值仿真说明不同冲击参数对设备可靠性及寿命分布结果的影响。实例验证结果表明:该文所提方法能够提高多部件退化设备可靠性评估及寿命预测精度,具有一定的工程应用价值。     

基于刚柔耦合的冷镦机滑台冲击强度分析

可靠性是衡量产品质量的一个关键指标。本文运用FTA方法对冷镦机的滑台有裂纹或断裂这一故障模式进行分析,得出其失效的主要原因,然后对主要原因之一的冲击断裂进行分析,通过建立刚柔耦合动力学仿真模型,验证滑台是否满足冲击强度要求。分析结果表明滑台最大应力点的应力值小于材料需用应力值,滑台具有抗冲击断裂可靠性。