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1、有限元分析软件在封装结构变形影响中的应用第32卷第2期2010年4月探测与控制JournalofDetection&ControlV01.32NO.2Apr.2010有限元分析软件在封装结构变形影响中的应用郝永平,卢继奎,杨芳(沈阳理工大学CAD/CAM技术研究与开发中心,辽宁沈阳110168)摘要:针对所见文献未给出封装结构变形对压阻式加速度计影响值,引入有限元分析软件CoventorWare的Package模块进行定量分析.利用有限元分析软件CoventorWare分析压阻式加速度计在不同温度下和受到不同方向冲击时,封装
2、结构变形对其性能的影响.分析结果表明,温度和冲击作用于压阻式传感器封装结构对传感器的性能影响很小,均在万分之一数量级,与前人的试验结果吻合.关键词:MEMS;CoventorWare;温度;冲击中图分类号:TH824.4文献标志码:A文章编号:1008—1194(2010)02—0083.05ApplicationofFiniteElementAnalysisSoftwaretoAnalyzingEffectofPackageStructureDeformationHAoYongping,LUJikui.YANGFang(Techn
3、ologyCenterofCAD/CAM,ShenyangIAgongUniversity,Shenyang110168,China)Abstract:Forthedocumentspublisheddonotgivetheeffectvalueofstructuraldeformationpackageonthepie—zoresistiveaccelerometer,thepackagemodeloffiniteelementanalysissoftwareCoventorWareisintroducedintoquantita
4、tiveanalysis.TheeffectofpackagestructuredeformationonpiezoresistiveaccelerometerperformanceisanalyzedunderconditionsofdifferenttemperaturesanddifferentimpactdirectionsbyusingtheCoventorWare.Theresultsshowthattheeffectofthepackagestructuredeformationonthepiezoresistivea
5、ccelerometercausedbytemperatureandimpactisontheorderofmagnitudeoften-thousandth,whichisconsistentwithprecioustestresults.Keywords:MEMS;CoventorWare;temperature;impact0引言压阻式加速度计采用的主要结构基本都是相同的_1],包括一个悬臂梁悬挂的质量块,而悬臂梁连接到一个固定的外框上.封装结构的变形会引起悬臂梁发生变形,从而影响微加速度计的性能.通常,封装结构需要具有4种主
6、要功能_2.]:1)信号的输入输出端向外界的过渡手段;2)电源的输入输出同外界的过渡手段;3)散热;4)保护器件不受外界环境的影响.Tanner等[4]曾对封装好的加速度计在冲击环境下的可靠性进行了很多实验研究,Davies[5]提出了高g值加速度计封装设计上的几个原则,吴含琴等l6]曾对开关封装结构热形变对芯片性能的影响进行过研究,董健对冲击硅微机械加速度传感器进行了封装性能分析,但只进行了模态分析,没有指出影响的具体数值.为此,引入有限元分析软件Cov-entorWare的Package模块进行定量分析.1CoventorWar
7、e简介有限元分析软件CoventorWare是目前分析MEMS结构的专业软件,包括MEMS工艺的模拟,压阻分析,压电分析,静电分析,电磁分析等,其中的Package分析模块能对MEMS器件进行封装分析,计算出封装结构变形对封装芯片性能的影响,并给出具体的影响值数值.*收稿日期:2009—10—24修回日期:2009—12—16作者简介:郝永平(1960一),男,辽宁沈阳人,博士,教授,研究方向:微电子机械设计.E-mail:yphsit@126.corn.84探测与控制在Package分析模块中,首先分析出传感器工作时由于工作环境发
8、生变化,封装结构产生变形的情况,然后将封装结构变形情况,施加在传感器芯片上,从而分析出封装结构变形对芯片性能的影响.2Package模块的应用本文采用CoventorWare有限元分析软件进行建模和仿真分析.该压阻式加速度计,测量垂直
