微小量程联动薄膜压力敏感芯片仿真分析

为顺应MEMS技术发展趋势、满足微小压力测量需求,基于SOI技术设计一种联动薄膜压力敏感结构.通过有限元软件COMSOL Multiphysics对结构进行建模仿真分析,按照仿真结果设计优化方案,确定新改进的结构参数.仿真给出所设计芯片的线性响应范围、灵敏度、非线性度等,结合理论分析完成有限元仿真及结构优化.分析表明该...     

一种MEMS薄膜材料的力学性能测试方法

介绍了一种用于MEMS薄膜材料力学特性测试的单轴拉伸试验方法。其特点是微小试件两端固定,且与加载机构集成在基片上,从而可减少操作工作量,提高对准精度。整个机构以微细加工方法制成,硅类试件以干法蚀刻成型,金属类试件以电镀方法成型,其余加载机构以湿法刻蚀制成。试验表明:使用此机构可以简单且高精度地对薄膜试件进行拉伸试验,获得多项力学性能参数,从而为MEMS器件设计和分析提供可靠的理论基础。     

基于Si_3N_4薄膜的压力传感器

采用微机电系统(MEMS)技术制造的传感器具有体积小、重量轻、成本低等特点。基于S i3N4压力敏感膜,利用MEMS技术,设计了一种用于测量气压的传感器。采用应变电阻原理对压力进行测量,进行了理论分析计算,设计了工艺过程,制作出了器件样片。这种压力传感器的显著优点是结构简单、工艺过程容易。并且,在50~100 kPa的压力条件下,对传感器进行了测试,其精度达到了0.5%。     

小量程MEMS电容式压力传感器的研究与发展

介绍了电容式传感器在小量程压力测量领域的优势和目前研制小量程MEMS电容式压力传感器的技术难点。从实现MEMS电容式传感器小量程压力测量的不同方法出发,详细论述了国内外的研究成果、关键技术及应用情况。最后分析总结了小量程MEMS电容式压力传感器的发展方向与挑战。     

厚膜电容式压力传感器

介绍一种厚膜电容式压力传感器,它以陶瓷弹性体和盖板为电容的电极,电极材料为钯银导体,传感器包括压力敏感芯片和电容一电压转换电路,该芯片是由两块能牢固键合成一体的基板组成,基板材料为96％Al2O3陶瓷。传感器量程为0～200kPa,电容值20pF,非线性0．3％,工作温度一20～＋85℃,零点温漂d＼T-200pom／℃。具有易于批量生产、性能／价格比高等技术优势。     

电容式MEMS器件模态频率的电学测试方法研究

针对电容式MEMS器件,提出了一种基于调制解调原理的模态频率测试方法,详细介绍了该测试方法的测试原理和测试系统的组成。利用Ansys对某插齿式微加速度计进行了模态仿真分析,分析得到的模态频率为3 941 Hz,利用该测试方法对该微加速度计进行模态频率测试,得到的测试结果为3 440Hz。仿真与测试得到的结果接近,验证了该测试方法的有效性,产生偏差的主要原因可能是制造过程中的加工误差。     

基于微机电系统的太阳敏感器

卫星姿态确定分系统广泛采用太阳敏感器来测量卫星坐标系中的太阳矢量。本文介绍一种基于微机电系统(MEMS)的实验型太阳敏感器。这台太阳敏感器样机包含一块带有数百个小孔的硅片掩模。掩模安放在一只电荷耦合器件(CCD)焦平面阵列顶上，距焦平面750μm。当太阳照射此装置时，在焦平面上形成孔径图像。对这个图像进行分析，就可以算出太阳角。试验数据表明，这种太阳敏感器可以达到的精度约为二三角分，或者更好一点。计划利用一个有源像元敏感器(APS)焦平面阵列器件，把这种太阳敏感器的体积做得像3个美国1角银币相互重叠起来那么大，其质量轻于30g，功耗低于20mW。这种太阳敏感器将成为微型与超小型卫星以及小型行星漫游车上使用的理想部件。     

电容式压力传感器微电容测量集成电路的研制

采用开关电容技术的Boxcar(时域平均)积分原理设计,为测量电容式压力传感器的微电容的接口电路已提出。它由Boxcar积分器,锁存器,脉冲宽度调制器和控制信号电路组成。该接口电路,采用3μm P-阱CMOS双层多晶硅栅工艺研制,管芯面积为2.5mm×3.5mm.测试结果表明,接口电路具有较好的灵敏度,它能将硅集成电容式压力(加速度)传感器集成在同一芯片上,实现一体化。     

MEMS氮化钛谐振式压力传感器研究

提出了一种基于TiN双谐振梁结构的MEMS谐振式压力传感器,利用TiN谐振梁的谐振频率与被测压力的关系进行压力测量。针对传感器的敏感结构建立了数学模型,通过理论分析和ANSYS有限元软件的模拟,得出了谐振梁长度的变化范围和谐振梁的结构参数,并确定了TiN谐振梁在矩形压力膜上方的最佳位置。这对传感器的结构设计具有重要的指导意义。     

复合薄膜热导率测试系统研究

针对薄膜热物性测量还没有成熟的测试系统,设计了一种基于微桥静态测量法的复合薄膜热导率测试系统.该系统由PC机、仪器控制与数据采集模块、可控温真空系统构成.软件编程在LabVIEW平台上实现.利用该系统测量了由SiO2薄膜和多晶硅薄膜组成的悬臂梁结构的复合薄膜热导率.在10-4Pa真空中,测得悬臂梁平均温度320～400K范围内的等效热导率在9～12w/(m·K),其热导率随着温度升高而增大,测试结果和理论值一致.实验表明:系统测试效率高、通用性好,且易于扩展.     

高温薄膜传感器制备与性能研究

利用微机电系统（MEMS）工艺在 Al2 O3基片上制备了 Pt—PtRh 薄膜热电偶,其工作温度最高可达到1300℃,最大输出电势达14.8 mV。薄膜热电偶的电势—温度曲线与标准热电偶的曲线基本重合,同时研究了不同粘结层对薄膜微结构、器件寿命的影响。实验结果表明：以 Ta 为粘结层时薄膜传感器的寿命最长,在1300℃下可达到14 h。     

MEMS压力传感器现状及其在弹药上的应用

随着MEMS技术、集成电路技术和材料制备与特性研究工作的进展,必将使得MEMS压力传感器的批量生产、在弹药中的大量应用成为可能。系统地分析MEMS压力传感器的特点、分类及国内外发展现状,包括研究现状、产品现状和MEMS压力传感器在弹药中的应用,对相关的科学研究具有重要意义。     

MEMS单晶硅加热雾化芯片设计与制作

为实现高粘度液体的雾化,提出一种微机电系统(MEMS)单晶硅快速加热雾化芯片。对单晶硅加热芯片结构进行了设计,芯片为10 mm×10 mm的方形,布置了168个边长为500μm的方形雾化孔。通过ANSYS有限元软件进行了电—热耦合仿真,以评估其温度分布均匀性。衬底采用5×10~(-3)Ω·cm的4 in(l in=2.54 cm)N型(100)硅片,基于各向异性湿法腐蚀工艺完成了微孔阵列和芯片的制造。测试结果表明:室温下芯片电阻约为0.6Ω,且电阻值与温度呈正相关;芯片温度分布均匀,最低温与最高温相差约12.7%;施加3.7 V电压时,芯片在4 s内可升温至300℃,能够实现对甘油的快速雾化。该芯片结构和制作工艺简单,易于实现批量制造。     

微型气相色谱柱芯片研究进展

微型气相色谱仪可对复杂气体组分进行现场、实时、快速地定性和定量分析.微型气相色谱柱芯片作为微型气相色谱仪的核心部件之一,决定了其分离性能的好坏.微机电系统(MEMS)技术的发展为制造微型气相色谱柱芯片提供了有效的加工技术、可灵活选择的衬底材料,甚至可以通过MEMS技术制备均匀的固定相,从而获得具有更好分离性能的微型气相...     

基于MEMS工艺的SOI高温压力传感器设计

利用MEMS(微机电系统)工艺中的扩散,刻蚀,氧化,金属溅射等工艺制备出SOI高温压力敏感芯片,并通过静电键合工艺在SOI芯片背面和玻璃间形成真空参考腔,最后通过引线键合工艺完成敏感芯片与外部设备的电气连接.对封装的敏感芯片进行高温下的加压测试,高温压力测试结果表明,在21℃(常温)至300℃的温度范围内,传感器敏感芯片可在压力量程内正常工作,传感器敏感芯片的线性度从0.9 985下降为0.9 865,控制在较小的范围内.高温压力下的性能测试结果表明,该压力传感器可用于300℃恶劣环境下的压力测量,其高温下的稳定性能为压阻式高温压力芯片的研制提供了参考.     

MEMS机油压力传感器设计

由于汽车应用环境相当恶劣,对机油压力传感器的可靠性要求很高。采用波纹膜片隔离技术设计了一种新型的MEMS机油压力传感器。分析了波纹膜片、充油腔体结构及硅油对压力传感器性能的影响。理论和实验结果指出,合理的设计波纹结构、充油腔体结构、减小腔体体积及净化好硅油是获得高性能机油压力传感器的关键.研制的传感器在温度为-40—125℃,量程为0．6MPa的工作条件下,测量精度优于1．5％。     

胶粘剂对MEMS压力传感器点焊压力测量的影响

针对点焊过程压力监测的MEMS压力传感器的粘贴问题,采用不同种类的胶粘剂粘贴MEMS压力传感器,在自制的压力测试平台上模拟点焊电极压力对传感器进行了加压测试。测试结果表明:采用α—氰基丙烯酸酯系胶粘剂粘贴的MEMS压力传感器输出结果优于环氧树脂系胶粘剂和酚醛树脂系胶粘剂粘贴的传感器的输出结果。造成不同胶粘剂粘贴传感器性能差别的主要原因在于胶粘层的弹性模量和厚度。     

电容式薄膜真空压力传感器设计

为了满足在工程型号上的使用要求,解决真空压力传感器敏感探头壳体与传感器壳体隔离绝缘问题;传感器输出信号非线性的补偿问题;传感器热零点漂移的全电路的温度补偿问题,采用电容式薄膜封装结构,壳体为电容的另一极,在0.1~100 Pa的范围内进行了校准测试,实现了传感器0.2%FS的测量精度.     

超大量程电容式加速度敏感结构仿真分析

为适应钻地导弹、穿甲导弹等军事应用场景对加速度传感器高过载、大量程、高线性的需求,对基本MEMS加速器结构加以改进,提出一种超大量程电容式联动薄膜加速度敏感结构。通过COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件,采用控制变量法,对结构进行有限元分析和仿真优化,确定结构的具体尺寸和性能参数,在保证量程需求的前提下进一步提高线性度、灵敏度和抗过载特性,并根据结构特点和实际条件确定基本工艺流程。仿真分析结果进一步验证了该结构的工艺可行性及应用优势。     

一种新型CMOS电容式绝对压力传感器的设计

提出了一种新型的采用标准CMOS工艺结合MEMS后处理工艺加工的电容式绝对压力传感器.传感器结构部分是由导体/介质层/导体组成的可变电容器.电容的上下极板分别为CMOS工艺中的多晶硅栅和n阱硅,中间介质层为栅氧化层.在CMOS工艺加工完之后,利用选择性的体硅腐蚀、pn结自停止腐蚀以及阳极键合等MEMS后处理工艺来得到传感器结构.与传统的电容式压力传感器相比,这种结构具有更大的初始固有电容,这样可以抑制寄生电容的影响,从而简化检测电路的设计.文中,应用多层膜理论模型分析了传感器的结构,并利用ANSYS有限元分析对模型进行了验证,并利用电容变化模型分析了传感器的灵敏度.对于边长为800 μm的敏感方膜,初始电容值为1 104pF,传感器灵敏度为46 fF/hPa.同时,本文给出了传感器的电容检测电路的设计.