基于MEMS技術的SOI微加速度計的研究與設計.pdf

1、MEMS技術是極具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g之一，是當前十分活躍的研究領域。MEMS技術廣泛應用于諸多領域，包括國防、汽車工業(yè)和生物醫(yī)學等。微加速度計是MEMS技術應用的一個重要領域，MEMS技術的最初成功和商業(yè)化的產(chǎn)品就是微加速度計。目前微加速度計憑借其體積小、重量輕、功耗低和高靈敏度等優(yōu)點已成為慣性導航領域的關鍵部件。SOI材料的出現(xiàn)更是讓微加速度計的研究有了新的方向和重點，SOI微加速度計已經(jīng)成為新的研究熱點。
　　本文首先概述了MEM

2、S技術的應用領域和國內外的最新動態(tài)，介紹了主要的MEMS微機械加工技術。選擇梳齒電容式結構的微加速度計作為主要研究對象，在分析了其工作原理后，分別研究了在開環(huán)和閉環(huán)兩種不同工作模式下微加速度計的各項性能參數(shù)，并指出了微加速度計工作穩(wěn)定所需要的內在條件。
　　然后用有限元軟件ANSYS對梳齒電容式微加速度計建立模型并進行仿真計算，包括靜力學分析、模態(tài)分析和諧波響應分析。靜力學分析得到了敏感質量塊的位移和各個方向的最大應力，結果驗證了

3、系統(tǒng)不會失效。模態(tài)分析得到了微加速度計的固有頻率并和諧波響應分析的結果保持一致，在不同彈簧結構參數(shù)下仿真了微加速度計的諧振頻率，得到了影響諧振頻率的因素。接著對四種不同彈簧結構的微加速度計分別進行了線性度分析，結果表明線性度良好；同時計算了折疊式彈簧彈性系數(shù)的計算公式，并討論了各結構參數(shù)對彈性系數(shù)的影響規(guī)律；最終設計出了微加速度計的具體結構尺寸。
　　最后根據(jù)實驗室條件，采用直接鍵合技術制備 SOI材料，并給出了制備的工藝流程。根