新型微机械加工为微器件开辟新应用领域

硅微机械加工被认为是能创造种类繁多的机电元件的一种加工手段.虽然硅基的微机械学在压力和加速度传感器的制造方面取得了巨大的成功,但很多其它类型的器件在实验室外取得成功却很有限.现在人们开发出了一种新型的微机械加工工艺,它基于金属材料而非硅材料,可望制成以前无法制造的新型微器件.EFAB是一种通过金属电镀来制造微器件结构的工艺,它可以实现传统的微机械加工无法制作的复杂的形状和结构.     

带有静电自检测功能的高灵敏度加速度传感器

研究了一种带有自检功能的在平面内自限制压阻式加速度传感器．为实现该加速度传感器，提出了一套新的体硅微机械工艺，使用普通硅片取代SOI硅片来制作器件．传感器采用在深槽侧壁（悬臂梁弯曲的表面）制作压阻的方法，灵敏度比在硅表面上制作压阻的传统器件高近一倍．传感器利用集成在内的静电驱动器，实现电自检测功能．     

微机械加工技术在传感器制作中的应用

讨论利用微机械加工技术制作传感器的可能性，必然性，介绍了几种在传感器制作中常用的微机械加工工艺，举例说明了用微加工技术制作的角速率传感器及加速度传感器的结构及性能。     

KOH溶液无掩膜腐蚀加工硅对称梁技术研究

本文介绍了利用ＫＯＨ腐蚀液对硅台阶、台面等三维结构进行无掩膜腐蚀的新技术．应用该技术可以制作出仅用常规各向异性腐蚀所无法形成的微机械结构，从而使腐蚀工艺的灵活性大为增加．通过分析与计算，给出了无掩膜腐蚀过程中三维结构的变化规律，并通过大量实验证实了这些规律．利用该工艺已成功地制作了一种微机械硅电容加速度传感器用的对称梁－质量块结构．这种结构的特点是梁的中平面与质量块质心位于同一水平面上，从而能消除相关的横向寄生灵敏度效应．     

静电刚度式谐振微加速度传感器的结构稳定性

为了研究静电刚度式谐振微加速度传感器结构稳定的判据和影响其稳定性的因素,根据静电刚度式谐振微加速度传感器的结构原理,分析了传感器中质量块与音叉梁的运动和受力特点,建立了传感器中质量块与音叉梁在加速度作用前后的力平衡方程。采用数值方法求解力平衡方程,得到了传感器结构的一个稳定平衡点和一个非稳定平衡点,以及两个平衡点重合时对应的结构稳定临界检测电压,分析了加速度作用前后不同质量块支撑梁弹性系数和平行板检测电容间隙对临界检测电压的影响。结果显示,临界检测电压随质量快支撑梁弹性系数和平行板检测电容间隙的增大而增加。当有加速度作用时,临界检测电压将发生变化,但对量程为-1~1g的超低量程加速度传感器,加速度作用前后临界检测电压变化很小,不会引起传感器结构稳定性太大的变化。     

二维电容式硅微加速度传感器的刚度求解

硅微电容式加速度传感器具有灵敏度高、噪音低、漂移小、功耗低、结构简单等优点，在军民两用市场中有着广泛的应用前景。本文针对自主开发设计的一种带折叠梁的二维叉指电容式硅微加速度传感器，采用力法求解了其主轴刚度，为进一步研究该二维微加速度传感器的动态响应特性提供了理论依据。     

基于MEMS技术的水平轴光纤加速度传感器

提出了一种基于微机电系统(MEMS)技术的水平轴光纤加速度传感器,并与Z轴光纤加速度传感器在同一MEMS芯片上制造,形成单一方向出纤的三轴光纤加速度传感器。分析了器件工作原理和器件结构参数与其性能的关系,利用MEMS技术成功制作出了加速度传感器样品。初步测试结果表明,本光纤加速度传感器灵敏度为164mV/g,3dB带宽的截止频率为1 600Hz。     

带有静电自检测功能的高灵敏度加速度传感器

研究了一种带有自检功能的在平面内自限制压阻式加速度传感器.为实现该加速度传感器,提出了一套新的体硅微机械工艺,使用普通硅片取代SOI硅片来制作器件.传感器采用在深槽侧壁(悬臂梁弯曲的表面)制作压阻的方法,灵敏度比在硅表面上制作压阻的传统器件高近一倍.传感器利用集成在内的静电驱动器,实现电自检测功能.     

基于MEMS的硅微压阻式加速度传感器设计

硅微加速度传感器是MEMS器件中的一个重要分支,具有十分广阔的应用前景。由于硅微加速度传感器具有响应快、灵敏度高、精度高、易于小型化等优点,而且该种传感器在强辐射作用下能正常工作,因而在近年来发展迅速。文章首先对传感器结构及工作原理进行了简单介绍,给出了一种基于MEMS技术制作的压阻式硅微加速度传感器的结构和工艺,并对制作的加速度传感器样品进行了动态测试,测试结果表明与理论设计值基本吻合。     

电容式加速度传感器结构的计算机仿真

针对硅梁论述了微机械电容式加速度传感器的工作原理,应用有限元分析方法对三种不同的硅梁结构对加速度计进行结构建模,并模拟分析了三种不同的梁的加速度计结构的第一和第二模态,1g加速度下的挠度,以及存在预应力情况下结构的第一、第二模态响应频率,得到了最优的双梁结构,并在试验中得到验证,最终研制出了高水平的电容式加速度传感器。     

二维电容式硅微加速度传感器的刚度求解

硅微电容式加速度传感器具有灵敏度高、噪音低、漂移小、功耗低、结构简单等优点 ,在军民两用市场中有着广泛的应用前景。本文针对自主开发设计的一种带折叠梁的二维叉指电容式硅微加速度传感器 ,采用力法求解了其主轴刚度 ,为进一步研究该二维微加速度传感器的动态响应特性提供了理论依据     

新结构的硅一体化微加速度传感器

本文介绍了一种新结构的硅一体化微加速度传感器，理论和实验结果表明，这种传感器与传统硅微机械结构加速度传感器相经具有温度特性好，工艺简单和成品率高等优点，这种结构特别适合制作谐振传感器。     

硅微结构加速度传感器空气阻尼的研究

本文从理论上和实验上对硅压阻式加速度传感器的三种结构：悬臂梁、四梁和双岛－五梁的空气阻尼问题进行了研究．在这三种结沟中，四梁结构的质量块具有平行的运动方式，但是悬臂梁和双岛－五梁结构中的质量块既有平动又有转动，对这种非平动状态的空气阻尼的分析尚未见报道．本文从决定平板运动阻尼特性的Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程出发。在平板平动情况解的基础上推导了非个动板的阻尼力以及双面阻尼的阻尼力．用这些结果对三种结构进行了单面和双面阻尼设计，实验结果与理论分析相符．     

推动科技进步的动力之一——表面微机械技术

表面微机械加工是一种使机械部件微型化的工艺。传感器和致动器都是利用改进的集成电路制造技术来完成的。第一个表面微机械器件是谐振栅晶体管，大约在３０年以前就发表了。该晶体管的栅极采用了自由活动的金属悬梁，多晶硅表面微机械加工在十几年前就有报道，此后出现了许多传感器件的原型，并在最近制造出第一只商品化的传感器。     

二维电容式硅微加速度传感器的刚度求解

硅微电容式加速度传感器具有灵敏度高、噪音低、漂移小、功耗低、结构简单等优点,在军民两用市场中有着广泛的应用前景.本文针对自主开发设计的一种带折叠梁的二维叉指电容式硅微加速度传感器,采用力法求解了其主轴刚度,为进一步研究该二维微加速度传感器的动态响应特性提供了理论依据.     

亚微米级硅尖端传感器的研制

提出了一种全新的亚微米级温度传感器的构想。作者在借鉴AFM悬臂测头的基础上，采用了微机械加工技术中的各向同性和各向异性腐蚀技术，在硅材料上完成了悬臂梁与硅尖制作。制成的梁的厚度在6μm左右、尖端曲径半径远小于1μm。随后对悬臂梁前端的硅尖进行尖端放电，隧穿其顶端的Si_3N_4层形成温敏器件──一个微型的热电偶。最后进行了这一温敏传感器的引线和封装。由于制作所形成的硅尖曲径半径在0．1μm左右，从而可以在其尖顶上形成亚微米级的温度传感器，在集成电路的探伤与修补以及生物技术领域，有着广阔的应用前景。     

加工对称梁岛结构的微机械加工新技术

本文报道了一种用无掩模腐蚀技术加工对称梁岛结构的微机械加工技术。根据硅台阶在ＫＯＨ无掩模腐下形状和尺寸的变化规律，可以设计制造出一般掩模腐蚀难以形成的微机械对称当今岛结构。由于该技术工艺简单，易于控制，为制作对称梁岛结构的硅 速度传感器提供了新的加工手段。     

硅基MEMS梁-复合膜-岛压阻式压力传感器设计研究

针对微机电系统(MEMS)压力传感器灵敏度与非线性度难以兼顾的问题,提出了一种梁-复合膜-岛压力传感结构,运用有限元仿真软件优化整体结构尺寸以得到最大纵横应力差、挠度,并设计压阻条压敏电阻掺杂类型、掺杂浓度、结构尺寸及分布位置。将梁-复合膜-岛结构与传统结构的输出进行仿真对比,由仿真结果可知,梁-复合膜-岛结构在0～60 kPa压力范围内灵敏度较相关结构提升7%以上,较E型结构提升2倍,非线性度为0.029%FSS,满足MEMS微压压力传感器的高灵敏度、高线性度等要求,可支撑医疗领域相关应用研究。     

频率式硅电容压力传感器的研究

本文对频率输出的硅微机械结构电容压力传感器进行了研究。利用有限元程序和解析方式对岛－膜硅电容膜片进行了分析。采用硅体型微机械加工技术和集成电路兼容工艺完成了压力元件的制作。对易于ＣＭＯＳ集成的两种新颖的接口电路进行了分析和设计，提高了传感器的性能。     

MEMS传感器

MEMS传感器成为全世界增长最快的产品之一，MEMS产品的可靠性高，技术附加值高，市场回报率大于传统产业。MEMS传感器与系统将会有更大的市场增长，惯性测量器件、微流量器件、光MEMS器件、压力传感器、加速度传感器、微型陀螺和汽车领域应用的MEMS器件(压力传感器、加速度传感器、微型陀螺)等的应用将具有巨大的潜力。