高量程MEMS加速度计的热应力仿真与可靠性评估

硅压敏电阻阻值漂移过大导致输出失效是高量程MEMS加速度计在恶劣温度环境下工作的主要失效模式之一。通过模拟仿真加速度计悬臂梁、芯片结构和封装后整体模型的热应力分布情况,确定了压敏电阻所在结构梁区域是最容易失效的位置,且最大热应力分布在芯片梁与质量块倒角处,其值约为107 N/m2;通过设计的高温加速恒定应力试验验证了加速度计的温度敏感特性,根据试验数据的特征采用三种可靠度评估方法定量外推出高量程MEMS加速度计在规定应力条件下的可靠度指标。研究结果表明,加速性能退化试验和基于退化量的可靠性评估方法适用于高量程MEMS加速度计在温度环境中的可靠性研究,能够利用有限的试验数据获得可信度较高的评估结果。

振动环境下MEMS加速度计的可靠性评估

在MEMS加速度计加速寿命试验及加速性能退化试验研究的基础上,对MEMS加速度计在振动环境下的可靠性技术进行了研究。通过理论分析MEMS加速度计在振动环境下的失效模式和失效机理,结合具体的试验条件设计了加速度计加速寿命试验及加速性能退化试验方案,并对MEMS加速度计在振动环境下的失效数据分别进行了加速寿命可靠性评估及加速性能退化可靠性评估。研究表明,两种评估方法得到的评估结果基本一致;加速性能退化评估方法适用于MEMS加速度计在振动环境中的可靠性研究,且该方法简捷、正确可行、节省试验费用,为MEMS加速度计在实际应用中提供了重要的参考依据。

冲击应力下高g加速度传感器的加速寿命评估

由于高g加速度传感器在航空、航天、国防等领域的广泛应用,其可靠性成为MEMS器件商业化过程中一个重要问题。本文针对快速准确的评估高g加速度传感器的寿命这一问题,提出了冲击应力下高g加速度传感器的加速寿命评估方法。通过分析冲击载荷作用于加速度传感器时产生的应力波及故障树分析法,确定高g加速度传感器的主要失效模式和敏感环境应力;采用恒定冲击应力试验得到高g加速度传感器的失效次数;选择正态分布和Weibull分布理论验证加速试验过程失效机理的一致性;利用逆幂律模型建立高g加速度传感器的可靠度评估模型,并外推出高g加速度传感器在规定应力下的可靠度函数。实践表明,该方法简捷、正确可行,为高g加速度传感器在实际应用中提供了重要的参考依据。

随机振动环境中双端四梁结构微加速度计的寿命预测方法

微加速度计可完成运动载体加速度信息的获取,主要应用于航天、航空等伴随振动干扰的惯导领域。为分析微加速度计在振动环境下的寿命指标,本文提出一种随机振动加速恒定应力下的微加速度计可靠性试验与寿命预测方法。针对双端四梁结构微加速度计在振动应力下的典型失效模式,采用加速恒定应力试验方法并对试验数据统计分析,由各加速应力下的形状参数估计值满足Weibull分布参数恒等的约束条件,利用逆幂律模型建立了微加速度计的可靠度预测模型,并合理预测出微加速度计在正常振动应力下的工作状态。预测结果表明:某型号双端四梁结构微加速度计在正常振动应力下可靠度优于0.9时,寿命可达895 h。