提供mems陀螺封装应力和温度变形的最新技术

sensor 2021是一个著名的国际会议，回顾了固态传感器、驱动器和微系统的进展。在今年的会议上，共有来自29个不同国家的391篇论文，700多名与会者出席。在会议期间，一个特别的陈述引起了我的注意。ADI研究员兼模拟器件高级MEMS技术总监Sam Zhang作了题为“高性能MEMS的高保真建模”的报告。

Analog Devices是MEMS传感器及其封装之间交互建模的先驱，早在2007年[1]就开始发表这方面的出版物。多年来，他们一直使用联合传感器和封装建模作为基于mems的高性能传感器工作的基础。从那时起，他们已经提高了技术来支持非常复杂的分析。bob竞猜app

在他的演讲中，Sam描述了Analog Devices如何通过将封装应力耦合到他们的多物理传感器模型中，来模拟封装应力对陀螺仪性能的影响。这些模型使用的技术与Coventor[2]在之前的出版物中讨论的技术类似。这是一个动态的、迭代的建模过程，在这个过程中，模拟设备工程师模拟由封装应力引起的设备偏移(和其他性能测量)。Sam指出:“动态模拟非常复杂，因为它是一个双向耦合系统。”实际上，由于陀螺仪及其封装的机械和静电耦合，封装变形会以多种方式影响MEMS器件。

图1:Courtesy, Sam Zhang, Analog Devices

为了模拟封装应力的影响，模拟电路建立了传感器的非线性多物理动力学模型微机电系统+^®．利用这个模型，他们利用有限元分析将静态封装变形应用于整个MEMS传感器，并观察陀螺仪输出偏移的位移。这种类型的分析始于设计师对其设备的材料特性和潜在工艺变化有一个很好的理解。一旦建立了MEMS器件的模型，设计师就可以将环境条件(例如温度变化)应用到封装上，并模拟封装应力与性能变化之间的关系。在此分析中，模拟器件设计人员使用了小信号和大信号交流分析和瞬态分析技术。在这些研究中，传感器不同部分的测量规模变化很大，从几个微米的谐振腔位移到几百纳米的衬底，到几个皮米的传感器信号测量。设计的这些尺寸特性需要支持具有严格动态范围和高信噪比的高精度传感器。bob竞猜app

使用有限元建模软件对mems陀螺仪进行交流和瞬态仿真可能会非常昂贵，因为需要对模型中的许多元素进行大自由度的仿真。微机电系统+使用简化订单模型，操作速度比传统有限元模型快100倍，使其更适合这些复杂的动态模拟。在他的演讲中，Sam指出:“实际上，通过这种技术，我们真的成功地模拟了陀螺仪和加速度计在温度和压力下的偏移性能。”

这个演示提供了一个很好的例子来模拟复杂的封装和温度变形效应，以及如何使用微机电系统＋.Analog Devices是MEMS设备的主要制造商之一，生产行业中最精确的传感器，其产品在全球范围内使用。我喜欢他们在2021年换能器大会上的发言，并希望在即将在日本京都举行的2023年换能器大会上听到更多关于他们未来成功的信息。

bob体育能买球吗如何对MEMS惯性传感器及其封装之间的相互作用进行建模。

引用:

1. 张欣，朴承培，迈克尔·w·朱蒂。“通过测量和传感器-封装交互模拟，准确评估封装应力对MEMS传感器的影响。”微机电系统学报16.3(2007):639-649。
2. A. Parent, C. J. Welham, T. Piirainen, A. Blomqvist，模具级封装三轴MEMS陀螺仪性能的热-力学模拟惯性传感器与系统，卡尔斯鲁厄，德国