基于MEMS技术的SOI微加速度计的研究与设计

发布时间：2016-12-04 14:00

  本文关键词：基于MEMS技术的SOI微加速度计的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

《电子科技大学》 2012年

基于MEMS技术的SOI微加速度计的研究与设计

吴鹏飞  

【摘要】：MEMS技术是极具发展潜力的技术之一，是当前十分活跃的研究领域。MEMS技术广泛应用于诸多领域，包括国防、汽车工业和生物医学等。微加速度计是MEMS技术应用的一个重要领域，MEMS技术的最初成功和商业化的产品就是微加速度计。目前微加速度计凭借其体积小、重量轻、功耗低和高灵敏度等优点已成为惯性导航领域的关键部件。SOI材料的出现更是让微加速度计的研究有了新的方向和重点，，SOI微加速度计已经成为新的研究热点。 本文首先概述了MEMS技术的应用领域和国内外的最新动态，介绍了主要的MEMS微机械加工技术。选择梳齿电容式结构的微加速度计作为主要研究对象，在分析了其工作原理后，分别研究了在开环和闭环两种不同工作模式下微加速度计的各项性能参数，并指出了微加速度计工作稳定所需要的内在条件。 然后用有限元软件ANSYS对梳齿电容式微加速度计建立模型并进行仿真计算，包括静力学分析、模态分析和谐波响应分析。静力学分析得到了敏感质量块的位移和各个方向的最大应力，结果验证了系统不会失效。模态分析得到了微加速度计的固有频率并和谐波响应分析的结果保持一致，在不同弹簧结构参数下仿真了微加速度计的谐振频率，得到了影响谐振频率的因素。接着对四种不同弹簧结构的微加速度计分别进行了线性度分析，结果表明线性度良好；同时计算了折叠式弹簧弹性系数的计算公式，并讨论了各结构参数对弹性系数的影响规律；最终设计出了微加速度计的具体结构尺寸。 最后根据实验室条件，采用直接键合技术制备SOI材料，并给出了制备的工艺流程。根据梳齿电容式微加速度计的结构特点，将敏感质量块和活动梳齿设计成悬空的结构。结合顶层硅重掺杂技术和背面刻蚀技术，研究出SOI微加速度计的制作工艺，并给出了具体的工艺步骤和流程。

【关键词】：
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH824.4
【目录】：

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