MEMS在戰(zhàn)術(shù)武器應(yīng)注意的要點

隨著MEMS陀螺儀在戰(zhàn)術(shù)武器中的應(yīng)用，研制過程中暴露出許多問題。為提高戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的研制質(zhì)量，向部隊提供性能先進(jìn)、質(zhì)量優(yōu)良的武器裝備，MEMS陀螺儀需要解決微機械加工工藝這一關(guān)鍵性技術(shù)問題。

MEMS陀螺儀對微機械加工工藝具有高度的敏感性，加工工藝偏差、加工應(yīng)力以及可靠性等對MEMS陀螺儀的成品率至關(guān)重要。整個微機械加工工藝流程是實現(xiàn)MEMS陀螺儀長期穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)，因此必須加強微機械加工工藝過程的控制。

加工精度控制

MEMS陀螺儀微敏感結(jié)構(gòu)的加工精度主要體現(xiàn)在梳齒、彈性梁等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的加工誤差控制，這直接影響了MEMS陀螺儀敏感結(jié)構(gòu)的對稱性、諧振頻率、相位以及振動穩(wěn)定性等結(jié)構(gòu)特性。

工藝參數(shù)在線控制

根據(jù)產(chǎn)品過程質(zhì)量控制的要求，需要對整個微機械加工工藝流程進(jìn)行在線控制。在MEMS陀螺儀微機械加工工藝復(fù)雜流程中，應(yīng)識別出產(chǎn)品的關(guān)鍵工藝參數(shù)，建立一整套在線測試與質(zhì)量評估方法，提高微機械加工工藝一致性和成品率，如光刻對準(zhǔn)精度的在線監(jiān)測、鍵合強度的在線監(jiān)測、采用掃頻技術(shù)測量敏感結(jié)構(gòu)振動幅度與頻率的關(guān)系以及裝配過程的應(yīng)力測試等。

環(huán)境適應(yīng)性篩選

環(huán)境適應(yīng)性篩選是為了早期剔除有故障的器件，MEMS陀螺儀敏感結(jié)構(gòu)失效模式包括殘余應(yīng)力、結(jié)構(gòu)斷裂和疲勞等。

殘余應(yīng)力的存在會降低微結(jié)構(gòu)的使用壽命，尤其在頻繁振動和沖擊的情況下會對微結(jié)構(gòu)造成致命的傷害。結(jié)構(gòu)斷裂主要發(fā)生在梳齒或微懸臂梁處，會使器件輸出非線性，同時產(chǎn)生的微粒還可能在器件內(nèi)部形成短路。疲勞是指在低于材料彎曲或破裂強度的周期應(yīng)力作用下導(dǎo)致器件失效，通常發(fā)生在硅微結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中的部位。機械疲勞應(yīng)力經(jīng)過不斷累積，導(dǎo)致可動部件的斷裂，器件的壽命縮短，最終引發(fā)失效。lw