一种基于MEMS芯片的新型地面大气电场传感器

该文基于MEMS电场敏感芯片,研制出了一种新型的地面大气电场传感器,解决了现有场磨式电场仪易磨损、功耗大、故障率高等问题。敏感芯片采用SOIMUMPS加工工艺制备,其芯片面积仅为5.5 mm5.5 mm。该文提出了传感器敏感芯片的弱信号检测方法,设计出了满足环境适应性的传感器整体结构方案,并建立了传感器的灵敏度分析模型。对电场传感器进行测试,测量范围为-50 kV/m~50 kV/m,总不确定度为0.67%,分辨力达到10 V/m,功耗仅为0.62 W。外场试验结果表明,MEMS地面大气电场传感器在晴天和雷暴天的电场探测结果,与Campbell公司场磨式电场仪探测结果都有较好的一致性,说明该传感器能满足预测雷暴要求,实现雷电监测和预警功能。     

基于垂直扭转梳齿驱动结构的硅微机械扭转微镜的设计加工与表征

为了改善扭转微镜的机电耦合特性和光学特性,提出了一种新的基于SOI硅片的垂直扭转梳齿静电驱动结构．通过有限元与边界元方法,对不同厚度扭转梁的机电耦合特性进行了数值模拟,得到了相应的阈值电压和吸合电压,并提出了几种新的折叠梁结构,以进一步改善器件的机电耦合特性;通过力学分析,从理论上推导了垂直扭转梳齿静电驱动方式微镜的最大扭转角度、阈值电压、扭转刚度以及固有频率,获得了结构参数对器件机电耦合特性的影响机制;最后,利用比例散射理论讨论了表面粗糙度、入射光束波长和入射角度等参数对微镜表面光学反射性能的影响,并利用原子力显微镜测量了微镜的表面粗糙度,理论模拟与实验研究表明,基于SOI硅片和垂直扭转梳齿结构的硅微机械扭转微镜可显著降低器件的驱动电压,提高器件的机电耦合特性和微镜表面的光学反射特性．     

硅微机械扭转微镜的研究进展

硅微机械扭转微镜在国防和民用领域都有着重要的应用.根据致动机理的不同,从压电驱动方式、电磁驱动方式、电热驱动方式和静电驱动方式等方面系统地阐述了硅微机械扭转微镜的研究现状与发展方向,同时重点讨论了硅微机械扭转微镜在医疗成像和生物技术等领域中的具体应用.     

MEMS CAD系统IMEE的研究和开发

IMEE是一个自主研发的MEMS CAD系统,它包括节结点化的系统设计功能、工艺编辑、设计和三维模拟功能、参数化版图单元的版图设计功能等。该系统的最大特点是以工艺为主线,贯穿整个设计过程,重点解决MEMS设计与工艺脱节的问题．实现MEMS工艺设计和在线模拟。另外,该系统是跨平台的,即适用于UNIX也适用于WINDOWS操作系统,对其他MEMSCAD软件具有很好的兼容性,还支持用户自主扩展其他功能模块。     

应用于MEMS的单晶硅上无电镀铜、镀镍工艺

开发了单晶硅上的选择性无电镀铜、镀镍工艺，形成了较为优化的施镀流程，实现了保形性、均镀性较好的铜、镍及其复合镀层．其中针对单晶硅表面的特点，采取了浓酸处理和氧等离子轰击两种表面预处理方法，优化了氯化钯对表面的激活时间，使得镀层质量得到提高．提出了以镍作为中间层以减小镀层应力的方法，施镀后获得的铜镀层的电阻率为2.1μΩ·cm，铜/镍复合镀层的方块电阻为0.19Ω/□．在单晶硅MEMS电感结构上实现了较好的无电镀铜，使得该元件的品质因数超过25．     

复合静电驱动结构致动的内旋转微镜

报道了以体硅表面硅混合微加工工艺制作在SOI衬底上的一种新型复合静电驱动结构致动内旋转微镜,其中复合静电驱动结构由一个平板驱动器和一个垂直梳齿驱动器构成.实验表明,该新型驱动结构不仅能使微镜实现大范围连续旋转,而且能使微镜实现吸合效应致自发性90°旋转.微镜的连续旋转范围扩大到约46°,同时引发吸合效应的拐点电压也增大.对于具有1和0.5μm厚扭转弹性梁的微镜,实测拐点电压分别为390～410V和140～160V.当该微镜用作光开关时,测得光插入损耗为～1.98dB.     

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。     

用于MEMS器件芯片级封装的金-硅键合技术研究

MEMS器件大都含有可动的硅结构，在器件加工过程中，特别是在封装过程中极易受损，大大影响器件的成品率。如果能在MEMS器件可动结构完成以后，加上一层封盖保护，可以显著提高器件的成品率和可靠性。本文提出了一种用于MEMS芯片封盖保护的金-硅键合新结构，实验证明此方法简单实用，效果良好。该技术与器件制造工艺兼容，键合温度低，有足够的键合强度，不损坏器件结构，实现了MEMS器件的芯片级封装。我们已经将此技术成功地应用于射流陀螺的制造工艺中。     

微型隧道效应磁强计的设计和加工工艺研究

介绍了一种新型的基于隧道效应的微型磁强计,对其关键工艺进行了分析和实验研究。利用薄片溶解工艺制作了大尺寸的薄膜(3mm×1mm),并且在薄膜的两面都制作了图形结构,拓展了微机械工艺的加工能力     

基于谐振原理的硅微机械加速度计

基于力学振动原理 ,导出敏感梁类谐振振动的微分方程 ,给出了振梁型加速度计的设计原理。指出了加速度计谐振梁频率的相对变化量与梁的厚度无关 ;为避免输出非线性频率信号 ,频率的相对变化率和激励振动的振幅都不宜太大