复合量程加速度计阳极键合残余应力研究.pdf

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1、2013年第32卷第3期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)15复合量程加速度计阳极键合残余应力研究鲍爱达，徐香菊，龚珊(中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室电子测试技术重点实验室，山西太原030051)摘要：复合量程加速度计阳极键合过程中产生的残余热应力会引起加速度计的零位失调，也是导致加速度计失效的原因之一。对键合过程中产生的残余热应力进行了研究，仿真并分析了残余热应力与键合温度、玻璃基底厚度和框架键合宽度的影响，确定了适合复合量程加速度计的最佳键合宽度和玻璃基底厚度。关键词：复合

2、量程加速度计；残余应力；键合宽度中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)03-0015-02Studyonresidualstressinanodicbondingofmulti-rangedaccelerometerBAOAi—da，XUXiang-ju，GONGShan(KeyLaboratoryofInstrumentationScience&DynamicMeasurement，MinistryofEducation，ScienceandTechnologyonElectronicTest&Measu

3、rementLaboratory，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Theresidualthermalstressinanodicbondingofmulti—rangedaccelerometercancausezeroimbalanceoftheaccelerometer，butalsooneofthefactorsthatleadtothefailureoftheaccelerometer．Residualthermalstressgeneratedintheproc

4、essofanodicbondingisstudied，andatthesametime，theeffectofresidualstressandbondingtemperature，thethicknessoftheglasssubstrateandtheframebondingwidtharesimulatedandanalyzed，thebestwidthofframeandthicknessoftheglasssubstratearedetermined．Keywords：multi—rangedaccelerometer；residu

5、alstress；bondingwidth0引言坏，以致对复合量程加速度计的使用状况和大量发展随着MEMS技术的发展，各种类型的MEMS传感器在受到了限制，因此，对其残余热应力的研究是必要的。本文航天、军事、商业、民用等领域发挥着越来越重要的作对复合量程加速度计的阳极键合过程进行了建模与仿真，用⋯。国内各研究机构对各种用途的新型传感器的研究分析了键合温度、玻璃基底的厚度和框架的键合宽度对梁热度更是越来越浓。在某些复杂的物理过程中，既有小到上残余热应力的影响。几个g的加速度作用，又有成千上万个g的加速度，用单1复合量程加速度计的设计一量程的加速度

6、计很难精确测量到实际的加速度值，若用本文中研究的复合量程加速度计是利用硅的压阻效应不同量程的加速度计，因灵敏度和安装位置的不同，也会对制作的，其结构图如图l所示。将4个量程不同的加速度测量结果造成很大误差。为了适应这种情况而研制了复合计单元制作在同一硅片上，每一个单元都采用了双端四梁量程加速度计。它采用传感器阵列的形式在同一硅片上制结构。在4个悬臂梁上分别制作了2只力敏电阻器，当有作量程分别为0~50，0—100，0-500，0～10000g的4个单元，这样对低g值与高g值加速度都敏感，达到精确测量的目的。在芯片级封装中采用了阳极键合技术，但键

7、合过程是图1复合量程加速度计结构图在比较高的环境下进行的，产生的残余应力会对加速度计Fig1Structurediagramofmulti-rangedaccelerometer的零位输出产生偏移，甚至在高温下会对微结构产生破收稿日期：2012—11—19基金项目：国家自然科学基金资助项目(51075374)