RU2652639C1 - Method of the kelvin-voigt model coefficients determining for the micro-mechanical resonator adhesive connection with the base - Google Patents
Method of the kelvin-voigt model coefficients determining for the micro-mechanical resonator adhesive connection with the base Download PDFInfo
- Publication number
- RU2652639C1 RU2652639C1 RU2017106426A RU2017106426A RU2652639C1 RU 2652639 C1 RU2652639 C1 RU 2652639C1 RU 2017106426 A RU2017106426 A RU 2017106426A RU 2017106426 A RU2017106426 A RU 2017106426A RU 2652639 C1 RU2652639 C1 RU 2652639C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- micromechanical resonator
- kelvin
- micromechanical
- resonator
- voigt model
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 title claims abstract description 16
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 11
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 101150114331 MME1 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H13/00—Measuring resonant frequency
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области микромеханики и измерительной технике, в частности к микромеханическим резонаторам.The invention relates to the field of micromechanics and measurement technology, in particular to micromechanical resonators.
Клеевые соединения микромеханических элементов с основанием при корпусировании таких микромеханических изделий как гироскопы, акселерометры, резонаторы существенно влияют на точность этих изделий, особенно при их работе в широком диапазоне температур.Adhesive bonding of micromechanical elements with the base during the packaging of such micromechanical products as gyroscopes, accelerometers, resonators significantly affect the accuracy of these products, especially when they work in a wide temperature range.
Так в работе [1] показано (см. рис. 2), что температурные изменения масштабного коэффициента существенно зависят от марки клея, который используется для крепления чувствительного элемента (ЧЭ) микромеханического гироскопа (ММГ).So in [1] it was shown (see Fig. 2) that the temperature changes in the scale factor significantly depend on the brand of glue, which is used to fasten the sensitive element (SE) of the micromechanical gyroscope (MMG).
В работах [2, 3, 4] исследовано влияние разных типов клеев для крепления ЧЭ на механические напряжения и смещения кристалла при термоциклах, а также влияние клея на такие параметры составных частей ММГ, как резонансная частота автоколебаний и добротность.In [2, 3, 4], the influence of different types of adhesives for fixing CEs on mechanical stresses and crystal displacements during thermal cycles, as well as the effect of glue on such parameters of MMG components as the resonant frequency of self-oscillations and Q-factor, was studied.
В работах [3, 4] при анализе такого влияния используется модель Кельвина-Фойгта, состоящая из параллельно соединенных пружины (с коэффициентом жесткости k) и демпфера (с коэффициентом демпфирования С). Такая модель описывает поведение полимеров при их анализе в частотной и временной областях [5 (с. 224), 6].In [3, 4], when analyzing such an influence, the Kelvin – Voigt model is used, which consists of springs connected in parallel (with a stiffness coefficient k) and a damper (with a damping coefficient C). Such a model describes the behavior of polymers in their analysis in the frequency and time domains [5 (p. 224), 6].
При экспериментальных исследованиях свойств полимеров применяют приборы, построенные на использовании метода вдавливания тел определенной формы, т.е. индентеры (Indenter) [7-9].In experimental studies of the properties of polymers, instruments are used that are based on the method of indentation of bodies of a certain shape, i.e. indenters (Indenter) [7-9].
Современные индентеры имеют разрешающую способность по перемещению на уровне 10 мкм и создаваемому усилию на уровне 10 нН. Некоторые типы индентеров могут работать как в статическом режиме, так и в режиме колебаний. При этом в обоих случаях измеряются усилия, действующие на вдавливаемое в исследуемый материал тело, и смещения этого тела. Однако частота таких колебаний, как правило, не превышает 100 Гц, что не позволяет получить адекватные параметры модели на рабочих частотах современных ММГ и микромеханических резонаторов, которые выше 10 кГц. Кроме того, конструкция интендеров затрудняет проведение испытаний при изменении температуры окружающей среды в широком диапазоне температур.Modern indenters have a resolving power of 10 microns and a created force of 10 nN. Some types of indenters can work both in static mode and in oscillation mode. Moreover, in both cases, the forces acting on the body pressed into the test material and the displacements of this body are measured. However, the frequency of such oscillations, as a rule, does not exceed 100 Hz, which does not allow obtaining adequate model parameters at the operating frequencies of modern MMG and micromechanical resonators, which are higher than 10 kHz. In addition, the design of the intenders makes it difficult to test when the ambient temperature changes over a wide temperature range.
Наиболее близким к предложенному способу определения коэффициентов модели Кельвина-Фойгта является способ, описанный в работе [10], заключающийся в измерении изменений резонансной частоты (ƒр) и добротности (Q) микромеханического резонатора при его механическом контакте с исследуемым материалом.Closest to the proposed method for determining the coefficients of the Kelvin-Voigt model is the method described in [10], which consists in measuring changes in the resonant frequency (ƒ p ) and quality factor (Q) of a micromechanical resonator during its mechanical contact with the material under study.
Микромеханический резонатор представляет собой консоль, возбуждение которого производится с помощью пьезоэлектрического привода. В отличие от описанных выше индентеров в способе-прототипе измеряют не усилия, действующие на вдавливаемое в исследуемый материал тело, и смещения этого тела, а изменения ƒр и Q микромеханического резонатора при его механическом контакте с исследуемым материалом.The micromechanical resonator is a console, the excitation of which is carried out using a piezoelectric drive. In contrast to the indenters described above, the prototype method does not measure the forces acting on the body pressed into the test material and the displacements of this body, but the changes ƒ p and Q of the micromechanical resonator during its mechanical contact with the test material.
Последовательность действий при измерении ƒр и Q заключается в измерении спектра колебаний резонатора в двух случаях: в отсутствии контакта резонатора с исследуемым материалом и при его контакте с ним, с последующим определением изменений ƒр и Q.The sequence of actions when measuring ƒ p and Q consists in measuring the spectrum of oscillations of the resonator in two cases: in the absence of contact of the resonator with the material under study and in contact with it, with subsequent determination of changes in ƒ p and Q.
Полученные разности значений этих величин характеризуют качественно исследуемые материалы.The obtained differences in the values of these quantities characterize qualitatively studied materials.
К недостаткам описанного в работе [10] способа прототипа могут быть отнесено следующее:The disadvantages of the prototype method described in [10] include the following:
- в нем отсутствует процедура определения коэффициентов модели Кельвина-Фойгта,- it lacks a procedure for determining the coefficients of the Kelvin-Voigt model,
- определение параметров материала проводится не в реальном времени, а после обработки результатов измерения, полученных с помощью достаточно громоздкого оборудования, которое не допускает работу в широком диапазоне температур (например, от -60 до +85°С), соответствующем требованиям к рабочему диапазону температур современных ММГ и резонаторов,- determination of material parameters is carried out not in real time, but after processing the measurement results obtained using rather bulky equipment that does not allow operation in a wide temperature range (for example, from -60 to + 85 ° C), which meets the requirements for the operating temperature range modern MMG and resonators,
- отсутствует возможность измерения свойств материалов при изменении температуры окружающей среды в широком диапазоне.- there is no possibility of measuring the properties of materials when changing ambient temperature in a wide range.
Задачей изобретения является повышение точности определения коэффициентов модели Кельвина-Фойгта, возможность определения их изменений во времени и от температуры окружающей среды за счет использования внутренних сигналов микромеханического резонатора, в котором реализован режим автогенератора со стабилизацией амплитуды колебаний.The objective of the invention is to improve the accuracy of determining the coefficients of the Kelvin-Voigt model, the ability to determine their changes in time and on the ambient temperature through the use of internal signals of the micromechanical resonator, which implements the oscillator mode with stabilization of the oscillation amplitude.
Преимуществом предлагаемого способа (по сравнению с аналогами и прототипом) является то, что для проведения измерений не требуется сложная дополнительная аппаратура, измерения параметров могут проводиться в условиях, близких условиям, в которых используется исследуемый материал.The advantage of the proposed method (in comparison with analogues and prototype) is that for measurements it does not require sophisticated additional equipment, parameter measurements can be carried out under conditions close to the conditions in which the material under study is used.
Поставленная задача решается тем, что для определения коэффициентов модели Кельвина-Фойгта для клеевого соединения микромеханического резонатора с основанием измеряют резонансную частоту и добротность микромеханического резонатора по крайней мере два раза, причем первый раз их измеряют после изготовления микромеханического резонатора в составе пластины кремния, а второй - после соединения микромеханического резонатора с основанием, при этом коэффициенты определяют по построенным зависимостям максимального значения модуля передаточной функции микромеханического резонатора, рассчитанного для разных значений коэффициентов модели Кельвина-Фойгта, и частоты, соответствующей этим максимальным значениям.The problem is solved in that in order to determine the coefficients of the Kelvin-Voigt model for gluing the micromechanical resonator with the base, the resonant frequency and quality factor of the micromechanical resonator are measured at least two times, the first time they are measured after the manufacture of the micromechanical resonator in the silicon wafer, and the second after connecting the micromechanical resonator to the base, the coefficients are determined from the constructed dependences of the maximum value of the transmission modulus internal function micromechanical resonator, calculated for different values of the coefficients Kelvin-Voigt model, and the frequency corresponding to these maximum values.
Кроме того, поставленная цель достигается тем, в случае, когда микромеханический резонатор содержит контур возбуждения колебаний со схемой автоматического регулирования усиления для стабилизации амплитуды колебаний, что измеряют выходной сигнал схемы автоматического регулирования усиления Uвых, а добротность определяют как величину, пропорциональную величине (Uвых)-1.In addition, the goal is achieved by the fact that in the case where the micromechanical resonator contains an oscillation excitation circuit with an automatic gain control circuit to stabilize the oscillation amplitude, the output signal of the automatic gain control circuit U o is measured, and the quality factor is determined as a value proportional to (U o ) -1 .
Описания микромеханических резонаторов, которые могут быть использованы для определения коэффициентов модели Кельвина-Фойгта, описаны в литературе [3, 11, 12].Descriptions of micromechanical resonators that can be used to determine the coefficients of the Kelvin – Voigt model are described in the literature [3, 11, 12].
Для решения поставленной задачи могут использоваться одномассовые резонаторы с линейными [11, с. 25] и круговыми [12, фиг. 26] перемещениями подвижной массы, или двухмассовые резонаторы в случае синфазных колебаний этих масс [3, фиг. 5].To solve this problem, single-mass resonators with linear ones can be used [11, p. 25] and circular [12, FIG. 26] by moving the moving mass, or two-mass resonators in the case of in-phase oscillations of these masses [3, FIG. 5].
На фиг. 1 приведена фотография микромеханического резонатора.In FIG. 1 shows a photograph of a micromechanical resonator.
На фиг. 1 приняты следующие обозначения:In FIG. 1 the following notation is accepted:
1 - микромеханический элемент (ММЭ в дальнейшем),1 - micromechanical element (MME hereinafter),
2 - специализированная интегральная схема (в дальнейшем СИС),2 - specialized integrated circuit (hereinafter SIS),
3 - корпус, к которому с помощью специального клея 4 (на фиг. 1 не показано), находящегося между одной из поверхностей микромеханического элемента и корпусом, закреплен микромеханический элемент 1;3 - a casing to which, using a special glue 4 (not shown in FIG. 1) located between one of the surfaces of the micromechanical element and the casing, the
4 - клеевое соединение (на фиг. 1 не показан, находится между нижней поверхностью микромеханического элемента и корпусом).4 - adhesive connection (not shown in FIG. 1, located between the bottom surface of the micromechanical element and the housing).
На фиг. 2 представлена блок-схема ММЭ, который с помощью клея закреплен в неподвижном корпусе.In FIG. 2 shows a block diagram of MME, which is fixed in a fixed housing with glue.
На фиг. 2 приняты следующие обозначения:In FIG. 2 adopted the following notation:
5 - подвижная масса ММЭ (далее ПМ 5);5 - moving mass MME (hereinafter PM 5);
6 - основание ММЭ;6 - the basis of MME;
7 - неподвижный корпус;7 - fixed body;
8 - элементы ограничения перемещения подвижных частей в одном направлении;8 - elements of limiting the movement of moving parts in one direction;
9 - пружина, характеризующая жесткость подвеса ПМ 5 к основанию 6;9 - spring, characterizing the rigidity of the suspension PM 5 to the
10 - демпфер, характеризующий потери энергии при движении ПМ 5;10 - damper, characterizing the energy loss during the movement of PM 5;
11 - пружина, характеризующая жесткость клеевого соединения 4 основания 6 с корпусом 7;11 - spring, characterizing the rigidity of the adhesive connection 4 of the
12 - демпфер, характеризующий потери энергии при движении основания 6 относительно корпуса 7.12 - damper, characterizing the energy loss during movement of the
На фиг. 3 приведены графики амплитудно-частотных характеристик для случаев идеального и реального клеевого соединения ММЭ 1 и корпуса 3.In FIG. Figure 3 shows the graphs of the amplitude-frequency characteristics for the cases of ideal and real adhesive joints MME 1 and
ММЭ 1 и СИС 2 (см. фиг. 1) электрически связаны между собой. Вместе они образуют микромеханический резонатор.
ММЭ1 включает в себя механический подвес ПМ 5 к основанию 6, выполняемый, например, в виде торсионов и систему электродов (подвижных, связанных с ПМ 5, и неподвижных, связанных с корпусом 3) для измерения перемещения ПМ 5 и управления ее положением. Более подробно варианты конструкции ММЭ 1 достаточно подробно описаны как в цитируемой литературе, так и в ряде книг учебного характера.MME1 includes a mechanical suspension of PM 5 to the
При подаче электрического напряжения на СИС 2 подвешенная к основанию 6 ПМ 5 начинает колебаться за счет формируемых с помощью электродов ММЭ 1 сил.When applying electric voltage to the
На фиг. 2 показана межэлектродная сила F, которая действует ПМ 5 массой m1 и корпусом 6 массой m2.In FIG. 2 shows the interelectrode force F, which acts by a PM 5 of mass m 1 and a
Под действием этой силы, в случае, если корпус 6 неподвижен, колеблется только ПМ 5, и добротность подвеса ПМ 5 будет определяться только потерями энергии в ММЭ 1. Если же из-за конечной жесткости клеевого соединения корпус 6 может двигаться, действие силы F вызовет также и перемещения корпуса 6, при котором из-за потерь энергии в клеевом соединении эквивалентная добротность подвеса оказывается ниже.Under the action of this force, if the
Передаточная функция резонатора в случае, когда корпус 6 неподвижен имеет вид [14]:The transfer function of the resonator in the case when the
При этом (в обозначениях фиг. 2):In this case (in the notation of Fig. 2):
Измерение ƒр и Q, и, соответственно, определение коэффициентов c1, k1 является стандартной операцией при контроле параметров ЧЭ на кремниевой пластине до ее разрезания. На этой пластине все ММЭ связаны между собой и таким образом, можно считать, что они жестко закреплены.The measurement of ƒ p and Q, and, accordingly, the determination of the coefficients c 1 , k 1 is a standard operation for monitoring the parameters of the SE on a silicon wafer before cutting it. On this plate, all MMEs are interconnected and thus, we can assume that they are rigidly fixed.
При типичных значениях k1=100 Н/м, Q=100000, амплитуде колебаний ПМ 5, равной 10 мкм, из (1)-(3) получим оценку для F=10 нН.For typical values of k 1 = 100 N / m, Q = 100000, vibration amplitude PM 5 equal to 10 μm, from (1) - (3) we obtain an estimate for F = 10 nN.
То есть резонатор можно рассматривать как индентер, формирующий силу на уровне 10 нН.That is, the resonator can be considered as an indenter, forming a force at the level of 10 nN.
Выполняется эта операция на проб-станций, которая может снабжаться термокамерой, что позволяет измерять зависимости c1, k1 от температуры и использовать эти значения при нахождении зависимостей коэффициентов c2, k2 от температуры.This operation is performed at sample stations, which can be equipped with a heat chamber, which makes it possible to measure the dependences of c 1 , k 1 on temperature and use these values when finding the dependences of the coefficients c 2 , k 2 on temperature.
Передаточная функция электромеханической системы на фиг. 2 в случае реального клеевого соединения имеет более сложный вид.The transfer function of the electromechanical system of FIG. 2 in the case of real adhesive bonding has a more complex appearance.
При некоторых допущениях она имеет вид:Under some assumptions, it has the form:
Однако, поскольку величины k1, c1 могут быть определены на стадии контроля ММЭ на пластине, а величины m1, m2 определяются конструкцией резонатора, задача определения коэффициентов k2, c2 упрощается.However, since the values of k 1 , c 1 can be determined at the stage of monitoring the MME on the plate, and the values of m 1 , m 2 are determined by the design of the resonator, the task of determining the coefficients k 2 , c 2 is simplified.
Она сводится к определению коэффициентов k2, c2 по результатам экспериментального измерения изменений ƒр и Q после крепления ММЭ к корпусу с помощью клеевого соединения.It comes down to determining the coefficients k 2 , c 2 from the results of an experimental measurement of the changes in ƒ p and Q after attaching the MME to the body using an adhesive joint.
Это явление иллюстрируется графиками амплитудно-частотных характеристик для случаев идеального и реального клеевого соединения ММЭ 1 и корпуса 3 [3].This phenomenon is illustrated by graphs of the amplitude-frequency characteristics for the cases of ideal and real
Влияние клеевого соединения 4 на добротность и резонансную частоту резонатора зафиксировано во многих исследованиях.The effect of adhesive compound 4 on the quality factor and resonant frequency of the resonator has been recorded in many studies.
Например, для двух типов клеев установлены разные зависимости этих величин от температуры в работе [4], где для объяснения этой зависимости используется модель Кельвина-Фойгта.For example, for two types of adhesives, different temperature dependences of these quantities were established in [4], where the Kelvin – Voigt model is used to explain this dependence.
Могут быть использованы различные методы измерения добротности и резонансной частоты резонатора.Various methods of measuring the quality factor and resonant frequency of the resonator can be used.
Так резонансная частота может быть измерена стандартными частотомерами.So the resonant frequency can be measured with standard frequency meters.
Отдельные СИС позволяют получать данные о частоте колебаний ПМ 5 через их SPI интерфейс.Separate SIS allow receiving data on the frequency of oscillations of PM 5 through their SPI interface.
Методы измерения добротности подвеса ПМ также описаны в литературе [11, 12].Methods for measuring the Q factor of a PM suspension are also described in the literature [11, 12].
Структура СИС, которая позволяет в реальном времени определять добротность в работающем по прямому назначению резонаторе описана в [13].The SIS structure, which allows real-time determination of the Q factor in a resonator operating for its intended purpose, is described in [13].
Отметим, что в системе возбуждения колебаний, содержащей схему автоматической регулировки усиления (АРУ), динамический диапазон задаваемых амплитуд превышает 40 дБ. Это позволяет варьировать задаваемые резонатором силы с шагом 0,1 нН, т.е. микромеханический резонатор может рассматриваться как индентер с более высокой (на 2 порядка) разрешающей способностью по формируемой силе по сравнению с описанными выше аналогами.Note that in an oscillation excitation system containing an automatic gain control (AGC) circuit, the dynamic range of the set amplitudes exceeds 40 dB. This allows you to vary the forces specified by the resonator in increments of 0.1 nN, i.e. a micromechanical resonator can be considered as an indenter with a higher (by 2 orders of magnitude) resolution in terms of the generated force in comparison with the analogs described above.
Преимущество определения добротности по выходному сигналу схемы АРУ (Uвых) заключается в том, что измерение проводится в реальном времени без изменения режима работы резонатора [12].The advantage of determining the quality factor by the output signal of the AGC circuit (U o ) is that the measurement is carried out in real time without changing the operating mode of the resonator [12].
Таким образом, в литературе достаточно подробно описаны способы измерения величин ƒр и Q.Thus, in the literature, methods for measuring измерения p and Q are described in sufficient detail.
Для того чтобы определить значения коэффициентов k2, c2 при фиксированных значениях величин k1, с1, m1, m2, предлагается следующая процедура.In order to determine the values of the coefficients k 2 , c 2 for fixed values of the quantities k 1 , s 1 , m 1 , m 2 , the following procedure is proposed.
1. Для разных значений k2, c2 путем численного расчета определяется максимальное значение модуля W2(s), т.е. max⎟W2(s)⎢ для случая, когда s=j(2πƒ), ƒ - переменная, и значение ƒmax, при котором достигается максимальное значение ⎟W2(s)⎢.1. For different values of k 2 , c 2 by numerical calculation the maximum value of the modulus W 2 (s) is determined, ie max⎟W 2 (s) ⎢ for the case when s = j (2πƒ), ƒ is a variable, and the value is ƒ max , at which the maximum value of ⎟W 2 (s) достигается is reached.
2. Выполняется построение функций ƒmax и max⎟W2(s)⎢ от двух переменных k2, c2.2. The construction of the functions ƒ max and max⎟W 2 (s) ⎢ in two variables k 2 , c 2 is performed.
3. На построенных функциях отмечаются экспериментально полученные значения ƒр и Q.3. On the constructed functions, the experimentally obtained values of отмеч p and Q are noted.
4. По пересечению проекции сечений функций ƒmax и max⎟W2(s)⎢ от k2, c2 с помощью полученных значений ƒр и Q определяют коэффициенты модели Кельвина-Фойгта.4. From the intersection of the projection of the sections of the functions ƒ max and max ⎟ W 2 (s) ⎢ from k 2 , c 2 using the obtained values of ƒ p and Q determine the coefficients of the Kelvin-Voigt model.
Отметим, что описанная процедура может быть выполнена в виде программы для автоматического вычисления коэффициентов модели Кельвина-Фойгта.Note that the described procedure can be performed in the form of a program for automatically calculating the coefficients of the Kelvin-Voigt model.
Таким образом, предложенный способ определения коэффициентов модели Кельвина-Фойгта для клеевого соединения с помощью микромеханического резонатора обеспечивает получение результатов при типовых воздействиях на клеевое соединение, которое имеет место на практике как по уровню воздействия, так и по частотному диапазону, а также при изменениях температуры окружающей среды.Thus, the proposed method for determining the coefficients of the Kelvin-Voigt model for an adhesive joint using a micromechanical resonator provides results for typical impacts on the adhesive joint, which takes place in practice both in terms of exposure level and frequency range, as well as changes in ambient temperature Wednesday.
Технический эффект от использования изобретения заключается в повышении точности определения коэффициентов модели Кельвина-Фойгта для клеевых соединений, возможности получения зависимостей этих коэффициентов от температуры и их изменений во времени.The technical effect of using the invention is to increase the accuracy of determining the coefficients of the Kelvin-Voigt model for adhesive joints, the possibility of obtaining the dependences of these coefficients on temperature and their changes over time.
ЛитератураLiterature
1. A. Filipe et al., Impact of die-attach materials on MEMS Gyro performance, International Symposium on Inertial Sensors and Systems (ISISS), 2014.1. A. Filipe et al., Impact of die-attach materials on MEMS gyro performance, International Symposium on Inertial Sensors and Systems (ISISS), 2014.
2. S. Walwadkar et al., Effect of Die-Attach Adhesives on the Stress Evolution in MEMS Packaging, IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies V. 29, №4, Dec. 2006.2. S. Walwadkar et al., Effect of Die-Attach Adhesives on the Stress Evolution in MEMS Packaging, IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies V. 29, No. 4, Dec. 2006.
3. Alexander A Trusov, A substrate energy dissipation mechanism in in-phase and anti-phase micromachined z-axis vibratory gyroscopes, J. Micromech. Microeng. 18 (2008), pp 1-10.3. Alexander A Trusov, A substrate energy dissipation mechanism in in-phase and anti-phase micromachined z-axis vibratory gyroscopes, J. Micromech. Microeng. 18 (2008), pp 1-10.
4. Z. Hou et al., Effect of die attachment on key dynamical parameters of micromachined gyroscopes, Microsyst Technol (2012) 18:507-513.4. Z. Hou et al., Effect of die attachment on key dynamical parameters of micromachined gyroscopes, Microsyst Technol (2012) 18: 507-513.
5. Перепечко И.И. Введение в физику полимеров, М., изд. "Химия", 1978 г., 312 с.5. Perepechko II Introduction to the Physics of Polymers, M., ed. Chemistry, 1978, 312 p.
6. Wikipedia, статья "Вязкоупругость", https://ru.wikipedia.org.6. Wikipedia, article "Viscoelasticity", https://ru.wikipedia.org.
7. Agilent_G300_Nano_Indenter_Data_Sheet, www.kprime.net.7. Agilent_G300_Nano_Indenter_Data_Sheet, www.kprime.net.
8. Патент WO №2014202551, Measuring head for nanoindentation instrument and measuring method.8. Patent WO No. 2014202551, Measuring head for nanoindentation instrument and measuring method.
9. Патент США №7568381. Apparatus and method for surface property measurement with in-process compensation for instrument frame distortion.9. US patent No. 7568381. Apparatus and method for surface property measurement with in-process compensation for instrument frame distortion.
10. H.S. Wasisto et al. Microtactile cantilever resonators for characterizing surface deposits, Procedia Engineering 120 (2015) 861-864.10. H.S. Wasisto et al. Microtactile cantilever resonators for characterizing surface deposits, Procedia Engineering 120 (2015) 861-864.
11. J. Yan et al., Research of Resonant Frequency and Quality Factor Test Methods for High Vacuum Sealed Microgyroscope Based on LabVIEW Procedia Engineering 15 (2011) 2566-2570.11. J. Yan et al., Research of Resonant Frequency and Quality Factor Test Methods for High Vacuum Sealed Microgyroscope Based on LabVIEW Procedia Engineering 15 (2011) 2566-2570.
12. Патент РФ №2564699. Способ измерения добротности резонансного контура и устройство для его реализации.12. RF patent No. 2564699. A method for measuring the quality factor of a resonant circuit and a device for its implementation.
13. Nekrasov Ya.A., Moiseev N.V., Liukshonkov R.G., Belogurov A.A. Compensation of MEMS Gyroscope Drift Based on Amplitude Primary Oscillation Measurement, Inertial Sensors and Systems - Symposium Gyro Technology, 2013, pp. 1-1 - 1-9.13. Nekrasov Ya.A., Moiseev N.V., Liukshonkov R.G., Belogurov A.A. Compensation of MEMS Gyroscope Drift Based on Amplitude Primary Oscillation Measurement, Inertial Sensors and Systems - Symposium Gyro Technology, 2013, pp. 1-1 - 1-9.
14. C. Acar, A. Shkel MEMS Vibratory Gyroscopes: Structural Approaches to Improve Robustness Springer Publishing Company 2008.14. C. Acar, A. Shkel MEMS Vibratory Gyroscopes: Structural Approaches to Improve Robustness Springer Publishing Company 2008.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017106426A RU2652639C1 (en) | 2017-02-27 | 2017-02-27 | Method of the kelvin-voigt model coefficients determining for the micro-mechanical resonator adhesive connection with the base |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017106426A RU2652639C1 (en) | 2017-02-27 | 2017-02-27 | Method of the kelvin-voigt model coefficients determining for the micro-mechanical resonator adhesive connection with the base |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2652639C1 true RU2652639C1 (en) | 2018-04-28 |
Family
ID=62105282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017106426A RU2652639C1 (en) | 2017-02-27 | 2017-02-27 | Method of the kelvin-voigt model coefficients determining for the micro-mechanical resonator adhesive connection with the base |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2652639C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6845669B2 (en) * | 2001-05-02 | 2005-01-25 | The Regents Of The University Of California | Non-resonant four degrees-of-freedom micromachined gyroscope |
| US20140001984A1 (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-02 | Murata Electronics Oy | Resonator |
| RU2564699C2 (en) * | 2013-12-30 | 2015-10-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Method to measure good quality of resonant circuit and device for its realisation |
-
2017
- 2017-02-27 RU RU2017106426A patent/RU2652639C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6845669B2 (en) * | 2001-05-02 | 2005-01-25 | The Regents Of The University Of California | Non-resonant four degrees-of-freedom micromachined gyroscope |
| US20140001984A1 (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-02 | Murata Electronics Oy | Resonator |
| RU2564699C2 (en) * | 2013-12-30 | 2015-10-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Method to measure good quality of resonant circuit and device for its realisation |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Alexander A Trusov, A substrate energy dissipation mechanism in in-phase and anti-phase micromachined z-axis vibratory gyroscopes // J. Micromech. Microeng. 18 (2008), pp 1-10. Z. Hou et al, Effect of die attachment on key dynamical parameters of micromachined gyroscopes // Microsyst Technol (2012) 18:507-513. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tatar et al. | Stress effects and compensation of bias drift in a MEMS vibratory-rate gyroscope | |
| Zook et al. | Characteristics of polysilicon resonant microbeams | |
| US8302476B2 (en) | Angular velocity measuring device | |
| US7584649B2 (en) | Sensor with microelectro-mechanical oscillators | |
| US9228916B2 (en) | Self calibrating micro-fabricated load cells | |
| EP3615945B1 (en) | High performance micro-electro-mechanical systems accelerometer with electrostatic control of proof mass | |
| Ferrari et al. | Silicon resonant accelerometer with electronic compensation of input-output cross-talk | |
| RU2518587C2 (en) | Low-frequency foldable pendulum with high coefficient of mechanical quality and seismic sensor with said pendulum | |
| Le Foulgoc et al. | Highly decoupled single-crystal silicon resonators: An approach for the intrinsic quality factor | |
| TW201414174A (en) | An improved resonator | |
| Vigevani et al. | Microleverage DETF aluminum nitride resonating accelerometer | |
| Zega et al. | Numerical modelling of non-linearities in MEMS resonators | |
| Brenes et al. | Nondestructive gap dimension estimation of electrostatic MEMS resonators from electrical measurements | |
| JP2011117944A (en) | Acceleration sensor | |
| Gunthner et al. | Compensation of parasitic effects for a silicon tuning fork gyroscope | |
| RU2652639C1 (en) | Method of the kelvin-voigt model coefficients determining for the micro-mechanical resonator adhesive connection with the base | |
| RU2377509C1 (en) | Method of measurement of resonance frequencies | |
| RU2466354C1 (en) | Microsystem gyroscope | |
| Pinrod et al. | High-overtone bulk diffraction wave gyroscope | |
| Pinrod et al. | Coexisting surface and bulk gyroscopic effects | |
| Auerswald et al. | MEMS acoustic emission sensor with mechanical noise rejection | |
| Demirhan | Resonance-based mems temperature sensors for temperature compensation of mems capacitive accelerometer | |
| JPH10510620A (en) | Resonance sensor | |
| Miller et al. | Effects of remote boundary conditions on clamping loss in micromechanical resonators | |
| Weidlich et al. | Modular Probecard-Measurement Equipment for Automated Wafer-Level Characterization of High Precision MEMS Gyroscopes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190228 |