梳齒式微機械加速度計加工工藝研究.pdf

1、硅微機械加速度計是一種重要的力學傳感器，是最早研究的微機械慣性傳感器之一，因為其易于小型化、硅材料良好的機械性能、硅微加工工藝成熟、便于和IC集成等特點，在航空導航、軍用武器等領域有廣泛應用。本論文以量程為±15g、加速度等價機械熱噪聲小于10μg/√Hz的加速度計為目標，基于梳齒電容檢測和靜電反饋的原理，運用反應離子深刻蝕技術制作微機械結構，對MEMS加速度計的設計和加工工藝進行了初步的探索性研究。
　　本文在對MEMS加速度計

2、發(fā)展背景和國內(nèi)外動態(tài)調(diào)研的基礎上，分析了傳統(tǒng)慣性傳感力學模型以及變間距電容傳感模型，針對課題目標進行了結構設計和模型建立，研究了包括振子結構本征頻率、敏感軸與非敏感軸方向頻率比值、系統(tǒng)機械熱噪聲、工作頻帶和線性度等開、閉環(huán)工作模式下系統(tǒng)各項性能參數(shù)，提出了加速度計的具體設計方案。然后利用有限元軟件 ANSYS對已建立的彈簧-振子結構進行了模態(tài)分析。理論計算和仿真建模得到的模態(tài)分析結果均可驗證系統(tǒng)在機械結構上的可靠性。工藝制作方面，本論文

3、進行了梳齒式微機械加速度計加工工藝的探索性研究，提出了以SOI(Silicon On Insulator)硅片為基底的整體結構加工工藝流程，重點介紹了 SOI硅片器件層深刻蝕后的釋放工藝，探索了多種不同的釋放方法，并對結果進行了分析比較，最終采用干法釋放方式成功實現(xiàn)了敏感質(zhì)量塊和活動梳齒的懸空。
　　對于加工出的加速度表頭模塊，我們結合電路進行了本征頻率及Q值測試，測得共振頻率為384.5Hz，Q值為104.5，由此推知整個加速度