基于模糊图像合成的微结构平面运动测量技术

动态测试技术在MEMS研发过程中具有极为重要的作用。本文在机器微视觉的MEMS动态测试系统的基础上 ,基于模糊图像合成技术对MEMS谐振器的运动特性如谐振器的运动幅度、谐振频率 f及品质因数Q等重要参数进行了测试 ,并给出了实验结果。     

基于模糊图像合成的微结构平面运动测量技术

动态测试技术在MEMS研发过程中具有极为重要的作用.本文在机器微视觉的MEMS动态测试系统的基础上,基于模糊图像合成技术对MEMS 谐振器的运动特性如谐振器的运动幅度、谐振频率f及品质因数Q等重要参数进行了测试,并给出了实验结果.     

基于微谐振器的圆片级真空封装真空度测试技术

针对微电子机械系统(MEMS)圆片级封装腔体体积小、传统的真空封装测试方法适用性差的情况,研制了一种用于表征圆片级真空封装真空度的器件——MEMS微谐振器。利用此谐振器不仅可以表征圆片级真空封装真空度,也可用于圆片级真空封装漏率的测试。采用MEMS体硅工艺和共晶圆片键合技术实现了微谐振器的圆片级真空封装,利用微谐振器阻尼特性建立了谐振器品质因数与真空度的对应关系,通过设计的激励电路实现了微谐振器品质因数的在片测试,对不同键合腔体真空度下封装的MEMS微谐振器进行测试,测试结果显示该微谐振器在高真空度0.1～8 Pa范围内品质因数与真空度有很好的对应关系。     

基于谐振原理的RF MEMS滤波器的研制

采用与IC工艺兼容的硅表面MEMS加工技术,以碳化硅材料作为结构材料,研制出一种新型的基于谐振原理工作的RF MEMS滤波器。详细介绍了器件的工作原理、制备方法、测试技术和结果,并对测试结果做出分析。该RF MEMS滤波器由弹性耦合梁连接两个结构尺寸和谐振频率完全相同的MEMS双端固支梁谐振器构成,MEMS谐振器的结构决定了滤波器的中心频率,弹性耦合梁的刚度决定了滤波器的带宽。在大气环境下测试器件的频响特性,得到中心工作频率为41.5MHz,带宽为3.5MHz,品质因数Q为11.8。     

MEMS动态测试技术

阐述了基于频闪成像、计算机视觉和干涉测量的MEMS动态测试技术、基于激光多普勒测振的MEMS动态测试技术以及基于其他原理和方法的MEMS动态测试技术等的测试原理、测试方法与研究现状,指出了MEMS动态测试技术进一步的研究方向。     

基于兰姆波压电谐振器的高频低相噪MEMS振荡器仿真研究

发达的现代通信设备对时钟源器件提出了更高的要求,在保障频率信号稳定的同时还需要器件具备可集成、微型化等特点,微机电系统(MEMS)振荡器因其具备这些优势,已逐渐替代传统振荡器,成为电子设备中信号源的常用元器件。该文设计了一种MEMS振荡器并对其进行仿真测试,该振荡器的核心选频器件由Lamb波压电谐振器组成,在应用于振荡电路前,对设计的MEMS谐振器进行了仿真测试,并提出两种优化其寄生模态的方法,所得谐振器的品质因数(Q)为1 357.5,串联谐振频率为70.384 MHz。将优化后谐振器应用于振荡电路后,对振荡器输出信号和相位噪声进行测试,结果表明,MEMS振荡器的输出载波频率为70.58 MHz,相位噪声为-64.299 dBc/Hz@1 Hz及-144.209 dBc/Hz@10 kHz。     

斜梁结构高温度稳定性MEMS自由梁谐振器设计

针对表面微加工MEMS谐振器由于温度改变引起的电气失效问题,采用一种高温度稳定性的斜梁支撑结构将温度变化引起的谐振器形变转化为水平位移,有效地避免了谐振梁与电极之间因材料热胀冷缩引起的电气失效和动态阻抗变化。在温度升高100°C的情况下,直梁支撑结构在垂直电极方向的位移为0.153μm,而文中所提出的斜梁支撑结构的位移为0.017μm;在提高温度稳定性的同时降低了由于电极间隙增大引起的谐振器动态阻抗变化,在0.3μm的初始间隙下,斜梁支撑结构的谐振器在温度升高100°C时的动态阻抗为直梁支撑谐振器的24%,损耗为-52dB,相比于传统直梁支撑结构的-61dB改善了9dB,有效地提升了MEMS谐振器的温度稳定性。     

硅微机械梳齿静电谐振器的建模与分析

基于参数化的计算机辅助设计（CAD）软件，对硅微机械梳齿静电谐振器进行了实体建模，以有限元分析软件为工具，进行了谐振器的模态分析，静态分析和谐响应分析，初步揭示了谐振器的静、动态特性，有助于改善设计效率和质量，展示了计算机辅助工程（CAE）技术在微机电系统（MEMS）研究中的重要作用。     

缩短微机械圆盘谐振器缝隙的电极移动法

针对现有微机械(Micromechanical,也称MEMS)圆盘谐振器串联动态电阻过大的问题,该文提出了电极移动法,将其它MEMS器件的可调性能引入MEMS圆盘谐振器,在现有最窄缝隙工艺条件下实现了电极-圆盘缝隙的进一步缩减,降低了串联动态电阻。该文给出了悬置电极的设计方法,推导了电极移动后有效缝隙宽度的表达式,提出了可防电极接触短路的微小圆孔状凹陷设计,并给出了加入凹陷后的有效缝隙宽度表达式。通过ANSYS仿真结果可知,分别加载2.10 V和66.38 V偏置电压后,0.1 m和1 m电极-圆盘缝隙缩小为0.0016 m和0.01 m。对于0.1~1.1 m缝隙谐振器,串联动态电阻变为原来的10-8倍以下。     

复杂微结构三维形貌测量方法的研究

微结构三维形貌测量是研究微加工工艺和微尺寸特性的重要测试内容。本文提出一种基于相移显微干涉术、利用干涉陶建立二维结构模板指导相位展开的新方法,它不仅适用于静态测量,而且能应用于在动态测量中,特别是微机电系统（MEMS）器件的运动测量。以微谐振器为测试器件,对其运动梳齿结构进行了静态三维形貌测量,实验的离面理论测量精度优于0．5nm,测试结构内部的面内理论测量精度优于0．5μm,而边缘尺寸因受到边缘提取方法的影响,其测量精度仅在μm量级。对该方法的缺点和发展方向做了探讨。