地震检波器用微加速度传感器低应力真空封装研究

基本信息
批准号:41674181
项目类别:面上项目
资助金额:68.00
负责人:车录锋
学科分类:
依托单位:浙江大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:林友玲,吴健,王泽,刘超然,朱瑞丰,孟祥
关键词:
地震检波器微加速度传感器
结项摘要

Research on low stress vacuum packaging for MEMS accelerometers used in seismic geophones .Compared to conventional moving coil geophones, MEMS-based novel digital geophones have the advantages of wide frequency width, large dynamic range and high vector-fidelity, can meet the requirements of high resolution, high fidelity and high precision exploration. In China,we developed MEMS accelerometers used in seismic geophones first. In order to reduce noise and increase dynamic range, vacuum packaging of MEMS accelerometers must be conducted, but the stress induced by vacuum packaging has much effect on the sensor’s stability and thermal coefficient. In the project, all silicon sandwich structure capacitive accelerometer we developed as the prototype, the structure deformation in the die caused by different solder, attach position and packaging conditions are analyzed by FEM and establishing the whole physical model of sensor die,solder and ceramic shell. It is explored that the effect of packaging stress on the CV performance of sensing capacitors,output offset stability and thermal coefficient by vacuum packaging test and sensor measurement, the effect mechanism of packaging stress on the performance of the sensor is revealed and low stress vacuum packaging method is presented. The research will breakthrough the key base technology of low stress vacuum packaging of MEMS accelerometers used in seismic geophones for oil exploration, and provide strong technical base for the sensor applied in a new generation of oil exploration equipment.

以高性能微加速度传感器为核心的数字检波器与传统动圈检波器相比,具有频带宽、动态范围大、矢量保真度高等优点,可以满足石油勘探界提出的高分辨率、高保真、高精度勘探的需求。国内我们率先研制出了地震勘探微加速度传感器,为了降低噪声、提高动态范围,传感器必须进行真空封装,但是封装应力对传感器稳定性和温度系数影响很大,制约着应用。本项目首先建立传感器敏感芯片、金属焊料和封装结构的一体化模型,通过有限元模拟,研究不同类型焊料、芯片粘贴位置、封装工艺条件等引入的封装应力对敏感芯片结构变形的影响。并结合真空封装试验和传感器性能测试比对,探索封装应力对传感器敏感电容CV特性、输出零位稳定性和温度系数的影响效应,揭示封装应力对传感器性能的影响机理,提出传感器低应力真空封装方法。项目的开展将突破地震勘探检波器用微加速度传感器低应力真空封装方面的关键基础技术,为其在新一代石油勘探装备中的应用打下深厚的技术基础。

项目摘要

以高性能微加速度传感器为核心的数字检波器与传统动圈检波器相比,具有频带宽、动态范围大、矢量保真度高等优点,可以满足石油勘探界提出的高分辨率、高保真、高精度勘探的需求。为了降低噪声、提高动态范围,传感器必须进行真空封装,但是封装应力对传感器性能影响很大,制约着应用。本项目建立了传感器敏感芯片、金属焊料和封装结构的一体化模型,找到了传感器低应力真空封装方法。通过测试CV特性,建立了封装应力引起的传感器中间敏感质量块偏移和扭转的分析模型,测试分析结果表明封装后传感器的中间敏感质量块扭转角在10-4 度量级,中心点偏移在10-7m量级,这对传感器的二阶非线性影响较大。采用重力场翻滚四点测试法,搭建了传感器非线性测试补偿系统,经电容阵列补偿后可将二阶非线性由10-2量级补偿至10-4量级,达到了应用要求,与国外COLIBRYS公司产品的性能相当。研制的加速度传感器模块零偏稳定性小于0.1mg,温度系数小于0.1 mg/℃,性能稳定可靠,已提供给国内高端行业用户单位应用50套。项目的开展解决了地震勘探检波器用微加速度传感器低应力真空封装的关键基础问题,为其在新一代石油勘探装备中的应用打下深厚的技术基础。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

DOI:10.14188/j.1671-8844.2019-03-007
发表时间:2019
2

自然灾难地居民风险知觉与旅游支持度的关系研究——以汶川大地震重灾区北川和都江堰为例

自然灾难地居民风险知觉与旅游支持度的关系研究——以汶川大地震重灾区北川和都江堰为例

DOI:10.12054/lydk.bisu.148
发表时间:2020
3

基于图卷积网络的归纳式微博谣言检测新方法

基于图卷积网络的归纳式微博谣言检测新方法

DOI:10.3785/j.issn.1008-973x.2022.05.013
发表时间:2022
4

地震作用下岩羊村滑坡稳定性与失稳机制研究

地震作用下岩羊村滑坡稳定性与失稳机制研究

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1374
发表时间:2020
5

极地微藻对极端环境的适应机制研究进展

极地微藻对极端环境的适应机制研究进展

DOI:10.7685/jnau.201807013
发表时间:2019

车录锋的其他基金

批准号:41074129
批准年份:2010
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:60474053
批准年份:2004
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:60304019
批准年份:2003
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1430133
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:联合基金项目

相似国自然基金

1

基于单片SOI硅片的地震检波器用新型微加速度传感器研究

批准号:41304143
批准年份:2013
负责人:周晓峰
学科分类:D0414
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

石油勘探地震检波器用新型微机电传感器研究

批准号:41074129
批准年份:2010
负责人:车录锋
学科分类:D0414
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
3

高频高精度横向敏感加速度传感器及其封装应力隔离研究

批准号:51505358
批准年份:2015
负责人:刘岩
学科分类:E0512
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

光电集成加速度地震检波技术的理论和实验研究

批准号:40274047
批准年份:2002
负责人:陈才和
学科分类:D0408
资助金额:29.00
项目类别:面上项目