基于可靠性强化试验的硅基压力传感器设计改进.pdf

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1、2011芷仪表技术与传感器20l1第12期InstrumentTechniqueandSensorNO．12基于可靠性强化试验的硅基压力传感器设计改进郑浩，李延夫，孙礼。，杜健(1．沈阳仪表科学研究院，辽宁沈阳110043；2．国家仪器仪表元器件质量监督检验中心，辽宁沈阳110043)摘要：针对工业控制系统中常用的硅基压力传感器，介绍了可靠性试验分类，可靠性试验应力类型。通过常规试验方法产生的失效模式、失效模式比例，进行进一步的失效机理分析，找出硅基压力传感器设计缺陷及薄弱环节，提出其可靠性强化振动试验方法的理论基础和试验应用模型，并对典型试验方法进行了剖析，并基

2、于试验结果提出了硅基传感器具体设计改进建议。关键词：传感器；可靠性；振动试验中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1002—1841(2011)12—0012—02DesignImprovementofSilicon-basedPressureSensorBasedonReliabilityEnhancementTestZHENGHao，LIYan．fu，SULi，DUJian(1．ShenyangAcademyofInstrumentationScience，Shenyang110043，China；2．NationalSupervisingandTes

3、tingCenterfortheQualityofInstrumentsandcomponents，Shenyang110043，China)Abstract：Aimedatthesilicon-basedpressuresensor，whichiswidlyusedinindustrycontrolsystem，thispaperintroducedthetypeofreliabilitytest，thetypeofreliabilityteststress．Causeingfailuremodeandproportionoffailuremodebyconve

4、ntionaltestmethods，thispaperfurtheranalyzedthefailuremechanism，foundoutthedesignflawsandweaklinksofthesilicon—basedpressuresensor，anditproposedtheoryandtestapplicationmodelforvibrationreliabilityenhancementtesting，andanalyzedtypicaltestmethods．Thispaperproposedsomefeasiblesuggestionso

5、nimprovementbasedonthetestresults．Keywords：sensor；reliability；vibrationtest0引言(如温度、湿度、气压、盐雾、霉菌、辐射等)、负荷条件(如振动、受特有的加工工艺、产品结构和工作特性影响，硅基压力冲击、碰撞、跌落等)和工作方式(连续、断续)密切相关，可靠性传感器产品在精度、重复性、稳定性方面表现出色，但在温度特强化试验一般选取上述参数作为试验应力。硅基压力传感器性、振动可靠性等方面受设计制造影响易产生问题。采用硅基芯片作为核心敏感器件，通过隔离封装方式进行压力针对不同产品，为达到不同目的，可选

6、择的可靠性试验分传递，其结构特性和工作特性决定振动应力是影响其产品可靠类包括：性的重要因素。(1)以环境条件划分各种应力条件下的模拟试验和现场试为提高电子器件产品的可靠性，进行单一的低应力试验，验；无法在短期内获取有利用价值的实验结果，实践中往往采用步(2)以试验项目划分的环境试验、寿命试验、加速试验和各进应力，实施高量级应力效应，快速激发产品存在的潜在缺陷，种特殊试验；应用综合评价方法，从而提出有效的改进措施。(3)以试验目的划分的筛选试验、鉴定试验和验收试验；典型方式是通过实施可靠性强化试验，进行有效敏感应力(4)以试验性质划分的破坏性试验和非破坏性试验。量级

7、的选择，确定试验应力强度。采用系列步进应力方法，通其中，环境试验是考核产品在各种环境(振动、冲击、离心、过不同的加速应力试验，发现产品的设计局限，快速、准确地确温度、热冲击、潮热、盐雾、低气压等)条件下的适应能力，是评定产品应力极限，从而解决产品设计制造缺陷。价产品可靠性的重要试验方法之一。以硅基压力传感器为试针对硅基压力传感器，进行了可靠性强化试验，试验结果验对象，开展可靠性强化试验技术研究，通过对产品系统地施见表1。根据可靠性强化试验研究结果统计，振动与其他应力加预定的环境应力和工作应力，激发故障并暴露设计中的薄弱类型相比，引起的失效比重很大，达到75％，且失

8、效模式多样