[發(fā)明專利]真空封裝MEMS陀螺品質(zhì)因子退化分析方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710296071.4
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107144294B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何春華;谷專元;黃欽文;林曉玲
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 44224 廣州華進聯(lián)合專利商標代理有限公司
• 代理人: 陳金普

本發(fā)明涉及一種真空封裝MEMS陀螺品質(zhì)因子退化分析方法和系統(tǒng)，獲取真空封裝陀螺參數(shù)；根據(jù)熱力學(xué)、流體力學(xué)和陀螺動力學(xué)原理對陀螺參數(shù)進行分析，得到陀螺驅(qū)動軸滑膜運動下和陀螺檢測軸壓膜運動下的品質(zhì)因子的關(guān)系式；根據(jù)兩種運動下的品質(zhì)因子的關(guān)系式確定得到品質(zhì)因子、自由運動氣體個數(shù)、內(nèi)部氣壓三者之間的關(guān)系式；根據(jù)熱力學(xué)氣體擴散原理確定得到自由運動氣體個數(shù)隨時間的變化方程；根據(jù)上述三者之間的關(guān)系式以及自由運動氣體個數(shù)隨時間的變化方程確定得到陀螺品質(zhì)因子的退化模型；根據(jù)退化模型擬合得到模型參數(shù)，并根據(jù)退化模型和模型參數(shù)計算得到表征MEMS陀螺品質(zhì)因子退化的特征時間并輸出。為陀螺的試驗方案提供參考依據(jù)，提高陀螺的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微機械陀螺領(lǐng)域，特別是涉及一種真空封裝MEMS陀螺品質(zhì)因子退化分析方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

高真空封裝(高Q值)技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，是陀螺高性能技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，不管是傳統(tǒng)的線振動陀螺、碟形陀螺、還是半球陀螺等，高真空封裝都是提高其性能的核心技術(shù)。目前，美國各大高校報道的高真空封裝MEMS陀螺Q值達到十萬、甚至百萬以上，這將對陀螺品質(zhì)因子可靠性要求非常高。

目前圓片級真空封裝技術(shù)尚未成熟，報道的多數(shù)高性能陀螺的真空封裝主要為器件級封裝，通過互連、劃片、粘膠貼片、平行縫焊/釬焊/激光焊接、吸氣劑等工藝制作而成。真空度越高，封裝可靠性就越重要，而漏氣和內(nèi)部材料釋氣是影響陀螺內(nèi)部氣壓和品質(zhì)因子的兩大關(guān)鍵因素。

通常器件級封裝漏率較低，漏率基本能滿足產(chǎn)品應(yīng)用要求，但由于器件中存在基板材料、薄膜、粘膠材料等，這些材料的長時間釋氣會嚴重影響封裝腔體的氣壓。盡管器件中有吸氣劑，但也不能長期吸收釋放出來的大量氣體，漏氣的影響遠小于材料放氣帶來的影響。

由于腔體氣壓的變化會極大改變品質(zhì)因子，而品質(zhì)因子的退化最終導(dǎo)致陀螺性能嚴重蛻變，目前尚未有關(guān)于真空封裝MEMS陀螺品質(zhì)因子退化的理論模型，通過傳統(tǒng)的方法很難知道陀螺品質(zhì)因子的變化情況，無法得知陀螺的性能狀態(tài)，導(dǎo)致MEMS陀螺的可靠性低。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對上述問題，提供一種提高MEMS陀螺可靠性的真空封裝MEMS陀螺品質(zhì)因子退化分析方法和系統(tǒng)。

一種真空封裝MEMS陀螺品質(zhì)因子退化分析方法，包括以下步驟：

獲取真空封裝MEMS陀螺參數(shù)；

根據(jù)熱力學(xué)、流體力學(xué)和陀螺動力學(xué)原理對所述真空封裝MEMS陀螺參數(shù)進行分析，得到真空封裝MEMS陀螺驅(qū)動軸滑膜運動下的品質(zhì)因子的關(guān)系式，和真空封裝MEMS陀螺檢測軸壓膜運動下的品質(zhì)因子的關(guān)系式；

根據(jù)所述真空封裝MEMS陀螺驅(qū)動軸滑膜運動下的品質(zhì)因子的關(guān)系式，和所述真空封裝MEMS陀螺檢測軸壓膜運動下的品質(zhì)因子的關(guān)系式確定得到品質(zhì)因子、自由運動氣體個數(shù)、內(nèi)部氣壓三者之間的關(guān)系式；

根據(jù)熱力學(xué)氣體擴散原理確定得到自由運動氣體個數(shù)隨時間的變化方程；

根據(jù)所述品質(zhì)因子、自由運動氣體個數(shù)、內(nèi)部氣壓三者之間的關(guān)系式以及所述自由運動氣體個數(shù)隨時間的變化方程確定得到真空封裝MEMS陀螺品質(zhì)因子的退化模型；

根據(jù)所述真空封裝MEMS陀螺品質(zhì)因子的退化模型擬合得到模型參數(shù)，并根據(jù)所述退化模型和所述模型參數(shù)計算得到表征MEMS陀螺品質(zhì)因子退化的特征時間并輸出。

一種真空封裝MEMS陀螺品質(zhì)因子退化分析系統(tǒng)，包括：

真空封裝MEMS陀螺參數(shù)獲取模塊，用于獲取真空封裝MEMS陀螺參數(shù)；

品質(zhì)因子的關(guān)系式確定模塊，用于根據(jù)熱力學(xué)、流體力學(xué)和陀螺動力學(xué)原理對所述真空封裝MEMS陀螺參數(shù)進行分析，得到真空封裝MEMS陀螺驅(qū)動軸滑膜運動下的品質(zhì)因子的關(guān)系式，和真空封裝MEMS陀螺檢測軸壓膜運動下的品質(zhì)因子的關(guān)系式；