石英湿法腐蚀及谐振器制作工艺研究

随着石英谐振器向小型化、高频化发展,其尺寸越来越小,因此,低成本的谐振器精准制造工艺尤为重要。该文对石英晶片进行腐蚀实验以确定精准制造矩形谐振器的最佳工艺条件,研究了温度对金属保护层完整性的影响,以及腐蚀时间对石英表面粗糙度的影响。腐蚀速率稳定且适中,有利于谐振器的精准制造。设计了石英谐振器工艺流程,得到质量较好的超薄矩形AT 切高频石英谐振器。分析其尺寸误差产生的原因,并总结了一套精度较好的湿法腐蚀工艺,有望采用低成本手段使矩形谐振器的厚度小于10 μm。     

强磁场对石英谐振器的影响

基于磁-弹性耦合理论以及预应力模态分析理论,结合实验方法解释石英晶体谐振器在强磁场影响下频率变化的原因.结果表明,石英晶体谐振器的磁性支架在受到磁场的影响产生相应的应力沿石英晶片的边缘作用于石英晶体导致其谐振频率发生变化.该结果对如何减小磁场对石英晶体谐振器的影响有一定的参考价值.     

横向振动微谐振器的仿真分析

通过ANSYS有限元仿真软件对横向振动微谐振器进行静态、模态和谐响应仿真分析。在静态和模态分析中,得到水平方向最大静位移和谐振频率等重要性能参数以及不同的折叠悬臂梁结构参数对它们的影响。在谐响应仿真分析中得到微谐振器的幅频响应特性,从而导出微谐振器的品质因子Q值。     

SAW谐振器传播属性的有限元仿真

首先从理论上阐述了声表面波(SAW)谐振器传播属性的有限元分析(FEA)法;然后利用ANSYS软件,对ST切石英晶片的SAW谐振器进行模态分析和谐响应分析;最后处理仿真结果并得到结论:通过合成表面节点横向和纵向的模态位移得出SAW中质点的运动轨迹是椭圆,通过模态频率和对应的波长算出SAW在ST切石英晶片中的传播速度,通过分析纵向节点模态位移得出SAW的能量集中在距表面2个波长深度的范围内,通过幅频特性图得出谐振器在SAW频率处具有最大的频率响应。这些结论与理论基本一致,为设计SAW器件和研究SAW传感器提供了仿真依据。     

MEMS硅梁谐振式传感器的研究

通过对硅梁谐振式传感器工作原理的研究,结合Intellisuite软件对硅微悬臂梁谐振器的振动特性进行了分析,设计了具有悬臂梁结构的电热激励/压阻拾振的谐振式传感器,这种传感器具有体积小、功耗低、灵敏度高、准数字信号输出、成本低、与集成电路工艺兼容等优点。对研究制作过程中的关键工艺——各向异性腐蚀技术,尤其是对低温下的腐蚀工艺进行了实验研究,采用高低温相结合的湿法腐蚀工艺制作了微悬臂梁结构,通过实验分析了利用新型有机薄膜对各向异性腐蚀过程中的MEMS器件金属电极的保护效果,为实际生产和设计提供了参考依据。     

基于SOI的径向体声学振动圆盘形微机械谐振器

本文报道了一种应用于射频领域的径向体声学振动模态的圆盘形微机械谐振器。谐振圆盘由SOI硅片制备,以金电镀层制作环绕电极。圆盘半径20um,厚4.5um,通过位于中心的锚点支撑,以金-金热压键合固定在另一个硅片上形成三维悬空结构。圆盘和环绕金电极之间的间隙为100nm。对制作的谐振器真空封装后进行测试,谐振频率为143MHz,品质因数为5600。     

鼓形AT-切石英谐振器的力频特性

讨论了鼓形ＡＴ－切石英谐振器的力频特性。理论基础是初始有限变形上叠加弹性增量变形,并且使用了Ｍｉｎｄｌｉｎ所提出的把应变应力展开成板厚的级数的方法。在把三维运动方程简化为二维运动方程后。推导了带有电极的ＡＴ－切石英谐振器的运动微分方程。为了得到鼓形ＡＴ－切石英谐振器的Ｒａｔａｊｓｋｉ系数,在计算石英片在初始应力作用下的应力应变分布时考虑了石英各向异性的特性。将计算结果与其他研究者的实验和理论结果进行了比较。     

厚膜微型恒温10MHz石英晶体振荡器

<正> 成都电子工业部第十研究所利用厚膜混合集成技术试制成功10MHz微型恒温晶体振荡器。该器件体积小,功耗低,能使石英振荡器处在零温度点范围的温度,从而获得较好的频率稳定性。振荡器将厚膜振荡电路、温控电路以及石英晶体谐振器三部分组装集成于16×16×5.4 mm的金属盒内,采用电阻焊进行全密封。这就保证了石英晶体谐振器能长期稳定地工作。器件使用双列直     

晶片研磨与腐蚀对老化影响的探讨

石英谐振器在贮存、使用过程中频率随时间变化的现象称为老化。老化的特性直接影响晶体频率的稳定性,它是石英谐振器的一个重要参数。随着科技的发展,人们对石英振谐振器频率的稳定性要求越来越高,频率年老化率也由原来的百万分之五提高到百万分之三。老化现象无法彻底消除,但可通过某些方法来减少其影响。该文通过晶片研磨、腐蚀清洗这两道工序对晶体老化的产生和消除进行分析和研究,取得了较好的效果。     

pMEMS振荡器：压电MEMS振荡器

IDT公司压电微机电系统（pMEMS）谐振器的商用振荡器。该振荡器利用pMEMS谐振器与生俱来的高频率,使其适合在设计应用中替代传统的石英振荡器。     

半球陀螺谐振子的金属化镀膜工艺技术研究

高品质因数(即高Q值,Q>107)的石英半球谐振子是制造高精度半球谐振陀螺的关键,而球面金属化镀膜工艺是半球振子制造的重要工艺环节。该文介绍了金属化镀膜工艺及其膜层均匀性对谐振子品质因数的影响及降低膜层残余应力的工艺解决方案等。     

基于有限元法的半球谐振陀螺谐振子分析

利用有限元分析软件ANSYS,建立了半球谐振陀螺核心部件谐振子有限元模型并进行了模态分析,确定了各阶振动形式和频率,通过与实际测试结果比较,验证了模型的合理性和准确性。分析谐振子结构参数对各阶振型和频率的影响,对其进行了优化设计。优化后的结构工作频率与其他振型频率的差大于1 kHz,有效避免谐振子的工作谐振与其他各阶振动的模态耦合。     

基于MODBUS协议的半球陀螺控制软件设计

采用了MODBUS协议作为半球谐振陀螺(HRG)数字控制电路系统的通讯协议,介绍了半球陀螺的控制原理和MODBUS协议,给出了软件具体设计途径。经过实践应用,采用MODBUS协议能很好地满足半球陀螺数字控制电路的开发要求。     

用于精确定向的低噪声半球陀螺设计

半球谐振陀螺是一种高精度、长寿命的新型振动陀螺仪。为设计具备良好角速率测量精度和低噪声特性的半球陀螺及满足航天器精确定向和姿态控制需求,该文分析了半球陀螺噪声产生的机理,讨论了谐振子参数、控制系统参数及电子线路对半球陀螺噪声的影响,并针对敏感器和电子线路进行了优化设计。结果表明,优化设计后的半球陀螺噪声及角度随机游走显著降低,约为改进前的50%,与美国Northrop Grumman公司HRG130P半球谐振陀螺基本型的噪声水平基本相当。     

半球谐振陀螺敏感器传输特性分析

对半球谐振陀螺敏感器电极间的电磁信号传输特性进行了测试和分析,结果表明,敏感器内部驱动电极和读出电极具有较强的信号直接传输现象。这种现象和敏感器内部结构、工艺有关,对半球谐振陀螺控制系统有不利影响。     

MEMS半球谐振陀螺的角速度积分及其FPGA设计

微电子机械系统(MEMS)半球谐振陀螺是MEMS微陀螺领域的研究热点,能工作在角速度积分模式下,具有体积小、质量轻、功耗低、成本低、对称性高、Q值高,以及精度高等优点.文章给出了一种微型半球谐振陀螺的结构,研究了其工作原理以及检测方法,设计了一种数字式MEMS半球谐振陀螺仪的角速度积分工作模式方案及其FPGA实现方法,以完成目前MEMS半球谐振陀螺的角速度积分模式的控制与检测工作.     

半球谐振陀螺质量缺陷误差振动研究

半球谐振陀螺仪是依靠半球薄壳振动来敏感载体角度变化的惯导级固体器件,球壳质量缺陷导致的误差振动是影响陀螺仪精度的重要原因。分析误差振动的来源,如何尽量减小球壳的误差振动及开展残余误差振动控制技术研究,是获得高精度半球谐振陀螺的前提条件。     

半球谐振陀螺力反馈模式下信号处理方法分析

半球谐振陀螺是一种全固态振动陀螺,力反馈工作模式是其普遍采用的工作模式,而力反馈模式下其信号解调方法对白噪声的敏感度将决定其随机漂移指标。该文就力反馈模式下半球谐振陀螺的信号处理方法对白噪声的敏感度进行了研究,推导了4种信号处理方法(峰值采样解调、开关积分解调、全相位快速傅里叶变换(FFT)解调和相干解调)的计算公式,并采用monte-carlo方法仿真了在白噪声背景下的4种解调方法的性能。结果表明,全相位FFT解调法在不同信号强度下对白噪声均最不敏感,为半球谐振陀螺的信号处理与闭环控制设计提供了理论依据。     

重力场对半球谐振陀螺性能的影响

半球谐振陀螺是唯一能达到惯导级精度的振动陀螺,其谐振子振动状态可能受外界环境条件影响而发生改变,使陀螺信号输出不稳定。为研究半球谐振陀螺对不同方向重力场的敏感性,分析了重力场引起半球谐振陀螺信号输出改变的机理,使用有限元法（FEM）对谐振子进行了结构刚度及锚点损耗两个维度的动力学仿真分析,并开展相应测试验证分析结论。结果表明,不同方向的重力场对半球谐振陀螺的性能无明显影响。     

半球陀螺微振动电容检测模型与分析

构建了半球谐振陀螺谐振子微振动电容检测模型,采用数值计算法对该模型进行了计算分析。分析结果显示,选用高输入电阻(>100 MΩ)和低输入电阻(<1 MΩ)的放大器是可行的,而输入电阻在1 MΩ和100MΩ间则不可取,其信号强度、相位等与输入电阻敏感,且对谐振子有相对较大的能量损耗。对于高输入电阻放大器,提高输入电阻有利于减小信号杂波,提高信号强度,降低检测电压。