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题名基于MEMS微镜角度反馈的新型封装应力隔离结构
被引量：4
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作者
钱磊
胡杰
单亚蒙
王俊铎
周鹏
沈文江(指导)
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机构
中国科学技术大学纳米技术与纳米仿生学院
中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
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出处
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期179-188,共10页
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基金
国家重点研发计划(No.2018YFF01010901)。
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文摘
在微机电系统微镜转轴处集成角度传感器,可用来检测镜面偏转角度实现闭环控制,但封装和实际工况的扰动会给微镜结构引入额外应力,造成压阻角度传感器的灵敏度漂移。为提高微镜在应用场景中偏转角的控制精度,减小封装热应力给集成压阻角度传感器带来的误差信号,提出了一种应力隔离结构。当环境温度变化时,微镜的封装会引入额外的应力,通过理论计算得到这种应力会引起芯片的轴向形变。为探究轴向形变对压阻角度传感器输出特性的影响,建立了压阻传感器的受力分析模型,计算结果表明,轴向应力会改变压阻角度传感器的输出幅值,是导致误差信号的主要因素。利用微纳加工技术制备集成压阻角度传感器的微镜,实验结果表明:传统结构芯片在12μm的轴向拉伸和轴向压缩下,压阻角度传感器的灵敏度从19.22 mV/°增加到20.16 mV/°,变化幅度为0.94 mV/°,其灵敏度随着形变量呈现明显的发散趋势;而有应力隔离结构的芯片在相同形变条件下,传感器的灵敏度则从19.37 mV/°增加到19.67 mV/°,变化幅度收敛至0.3 mV/°,有效地提高了角度传感器在不同形变条件下的稳定性。在机械可靠性方面,两种结构均通过了抗冲击和抗振动测试。
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关键词
微机电系统
MEMS微镜
压阻传感器
封装应力
应力隔离装置
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Keywords
Micro electro-mechanical system
MEMS micromirror
Piezoresistive sensor
Packaging stress
Stress isolation
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分类号
TN303
[电子电信—物理电子学]
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