基于可靠性强化试验的硅基压力传感器设计改进

针对工业控制系统中常用的硅基压力传感器,介绍了可靠性试验分类,可靠性试验应力类型.通过常规试验方法产生的失效模式、失效模式比例,进行进一步的失效机理分析,找出硅基压力传感器设计缺陷及薄弱环节,提出其可靠性强化振动试验方法的理论基础和试验应用模型,并对典型试验方法进行了剖析,并基于试验结果提出了硅基传感器具体设计改进建议.     

可靠性强化试验在硅压力传感器上的应用

可靠性强化试验是一项不同于传统可靠性模拟实验的激发式试验技术,它的理论依据是故障物理学,通过发现、研究和根治故障达到提高可靠性的目的。文中在对硅压力传感器失效模式和失效机理调研的基础上,对其进行温度、振动可靠性强化试验研究。通过基于传统设备的高温、低温、振动步进及高温、振动恒定试验,使产品设计和工艺缺陷得以暴露,并提出相关改进措施。     

硅压力传感器的随机振动步进试验定量分析评估

步进应力试验是一项不同于传统可靠性模拟实验的激发式试验技术,其属于可靠性强化试验范畴。在对硅压阻式压力传感器失效模式和失效机理调研的基础上,对其进行随机振动步进试验研究。通过基于传统设备的随机振动步进试验,使产品设计和工艺缺陷得以暴露,提出相关改进措施,并根据应力—强度干涉模型(stress-strength interference model)计算其可靠度。     

汽车用硅基压力传感器环境试验方法分析

文中概述了汽车电子产品中典型代表的汽车用硅基压力传感器的环境适用性.对温湿度、振动、冲击、盐雾、腐蚀、油泥污染等环境条件及传感器的失效情况进行了分析,列举了目前国内外采用的相关试验标准及标准方法.针对汽车用硅基压力传感器的实际工况使用条件,指出现有国内外环境试验标准中试验方法的局限性.     

高可靠性压力传感器的设计与研究

基于MEMS技术的压阻式压力传感器在工业领域应用广泛,传感器的可靠性设计是传感器技术的研究热点,针对汽车电子、石油化工等领域对高可靠性压力传感器的需求,提出了高可靠性压力传感器的设计方法。最后,通过可靠性强化试验对设计的传感器进行可靠性评价,试验结果表明该传感器具有极高的可靠性。     

管座结构设计研究

通过对含油封装压阻式压力传感器的结构和工作时的受力状态分析,给出了管座的2种失效模式,即密封性差导致的内充液体的泄漏和管座的结构破坏2种模式.在此基础上,设计了几种不同结构的管座形式,并对其优缺点进行了比较.试验结果表明:采取不同的管座结构,可以改善管座各组件的受力状态,从而扩展了压阻式压力传感器的应用场合和使用范围,保证了传感器的长期稳定性和可靠性.     

硅压阻压力传感器调理电路设计与验证

文中提出了一种硅压阻压力传感器的调理电路。首先,针对硅压阻压力传感器精度取决于激励源的特性,提出了一种高精度直流电压激励电路,该激励电路采用负反馈结构,且具有过流保护功能,当外部发生过流故障时,恒压源输出变为占空比可配置的PWM形式,有效提高了电路可靠性;其次,针对硅压阻压力传感器输出阻抗较大的问题,利用传感器全桥结构提出了“双上拉电阻”方案,在实现开路检测功能的同时,对硅压阻压力传感器输出误差影响可忽略不计,并设计了基于仪表运放的放大电路及滤波电路;最后,对该电路进行了测试验证,结果表明激励电压精度为0.2%,传感器输出调理精度为0.5%,满足压力高精度调理需求。     

压力传感器厚膜温度补偿技术研究

采用厚膜电路制造技术实现硅基压力传感器的温度补偿,不仅可以使传感器的补偿精度高、补偿温区宽,而且可以使传感器的可靠性、抗震动性、耐高低温冲击性以及传感器的外观品质得以全面提升。文中介绍了压力传感器温度补偿电阻网络的原理、厚膜电路的设计和制造技术、网络阻值调整等方面的研究,通过合理的版图、结构和工艺设计,实现了OEM压力传感器的温度补偿,已在压力传感器产品的生产中得到成功应用。     

机载燃油泵复杂应力退化试验设计与应力影响分析

针对机载燃油泵可靠性高、寿命长,实际工作环境复杂,而试验应力因素单一等特点,设计搭建了复杂应力条件下燃油泵退化试验平台,并对应力因素影响进行了分析。首先通过对燃油泵失效机理的分析,选取了影响轴承磨损的电应力和机械振动作为主要应力,开展其性能退化研究;然后基于以上选取的应力搭建了燃油泵退化试验平台和振动试验装置,并对压力传感器和流量传感器进行了选型,介绍了信号采集控制系统,设计了燃油泵夹持装置并对其动态性能进行了分析;最后基于正交试验思想设计了试验方案,并采用极差分析和方差分析2种方法对试验结果进行了分析。所提方法缩减了2/3的试验次数,节省了试验时间,并得出电压对燃油泵可靠性的影响更为显著,其置信度可达99%。     

OEM压力传感器零点输出失效原因分析

OEM硅压阻压力传感器是采用半导体平面工艺和微机械加工工艺及传感器专用封装工艺制造的.因此不合格传感器的失效原因是很复杂的.在长期从事传感器质量检验过程中,归纳出不合格的主要原因是零点输出发生变化.文中尝试从半导体工艺原理和制造工艺方面对不合格品的失效原因进行分析,并提出相应的改进方法.