高g微阵列加速度传感系统机械加固技术研究

论文摘要

高g加速度传感器已经在很多场合得到了应用,尤其是在军事领域的应用,如控制侵彻弹药引信在预定层数起爆,监测核爆破的冲击过程,侵彻武器研制过程中的冲击过载测试等。近几年来,随着针对硬目标的侵彻武器研究的大范围发展,具备测量高g值的加速度传感器需求变得尤为重要[1]。本论文来源于预研项目“高g微阵列加速度传感系统技术研究”。本课题主要从事微阵列加速度传感系统的封装机械加固技术研究,从而完成高g微阵列加速度传感器技术研究中重要的技术指标——测量1.5×105g~2.0×105g加速度值,即加速度传感器在承受1.5×105g~2.0×105g的加速度冲击情况下,正常地工作并准确地输出信号。本论文研究内容包括如下四部分:第一部分:分析传感器的封装外壳,为了达到项目指标,提出新的外壳封装形式,并进行加工试验,确定外壳封装形式;第二部分:分析影响超声波热压焊接强度的因素,针对影响超声波热压焊接的主要四个工艺参数:焊接温度、焊接压力、焊接时间和超声功率,主要研究焊接温度与焊接压力对焊接强度之间的关系。通过分析,提出不同地工艺参数,进行加工试验,将加工好的传感器进行冲击试验,找出更佳的工艺参数;第三部分:将加工好的传感器进行冲击试验,通过冲击试验结果测试传感器性能,并提出改进方案;第四部分:通过有限元分析,模拟仿真超声波热压焊接过程,分析焊接温度与压力对焊接强度的影响。将仿真数据和试验数据比较,提出更优的加工工艺参数,以提高高g微阵列加速度传感器性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究状况及发展趋势
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 发展趋势
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 MEMS 及MEMS 封装
• 2.1 MEMS 概论
• 2.1.1 MEMS 的特点
• 2.1.2 MEMS 的制造技术
• 2.2 MEMS 封装
• 2.2.1 MEMS 封装与集成电路的区别
• 2.2.2 MEMS 封装技术
• 第三章 引线键合相关技术
• 3.1 芯片键合技术
• 3.2 引线键合技术的三种方法
• 3.3 超声波热压焊接主要工艺参数
• 3.3.1 超声波功率
• 3.3.2 焊接压力
• 3.3.3 焊接时间
• 3.3.4 焊接温度
• 3.4 焊接强度测试
• 3.4.1 拉伸破坏试验
• 3.4.2 剪切破坏试验
• 第四章 封装试验分析
• 4.1 确定外壳封装
• 4.1.1 芯片布局
• 4.1.2 两种封装外壳
• 4.2 正交试验
• 4.2.1 正交试验设计
• 4.2.2 设计工艺参数
• 4.3 试验数据
• 4.4 试验数据分析处理
• 4.5 分析结果
• 第五章 冲击试验
• 5.1 冲击及其损害
• 5.2 霍普金森杆
• 5.3 冲击试验
• 5.3.1 选择传感器
• 5.3.2 传感器夹具加工
• 5.3.3 试验过程
• 5.4 试验结果
• 第六章 超声波热压焊接仿真模拟
• 6.1 有限元CAE 软件－ANSYS
• 6.2 接触分析
• 6.3 超声波热压焊接仿真
• 6.3.1 模型假设
• 6.3.2 材料属性
• 6.3.3 建立模型及划分网格
• 6.3.4 识别接触对并定义接触面和目标面
• 6.3.5 定义载荷和边界条件
• 6.4 计算结果
• 6.4.1 应力应变云图
• 6.4.2 应力应变与温度之间的关系
• 6.4.3 应力应变与劈刀下降位移之间的关系
• 6.4.4 计算结果分析
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的成果