Pyrex 7740玻璃深刻蚀掩模研究

玻璃湿法深刻蚀掩模常采用低压化学气相沉积(LPCVD)多晶硅、Cr/Au金属层+光刻胶等,但往往会在玻璃中引入应力,影响后期应用(如阳极键合),而且Cr/Au金属层价格昂贵。为避免以上缺点,引入了SX AR—PC 5000/40保护胶+WBR2075干膜作为玻璃的刻蚀掩模,在HF︰NH4F,HF︰HCl,HF︰HCl︰NH4F刻蚀溶液中进行了大量实验。实验结果表明:SX AR—PC 5000/40抗腐蚀能力强,且成功实现了对Pyrex 7740玻璃131μm的深刻蚀。整个工艺过程与IC工艺兼容,可以进行圆片级批量加工。实验结果对圆片级封装和其他MEMS器件的制作有一定参考作用。     

一种电容式传感器数字化通用检测接口设计

针对电容式传感器的微变电容检测困难的问题,提出了一种数字化的通用检测接口方案。分析了基于"激励-检测"的直接式微变电容测量原理,利用DDS发生载波,并采用离散傅里叶变换分离测量结果的幅值与相位以求得电容变化量。根据接近式电容传感器的测量需要,设计了具体的硬件电路进行验证。实验结果表明,检测正确率在95%以上,该接口方案能够较好地检测设计值在0.1pF以上量级的微变电容,设计简洁,具有较强的移植性。     

聚酰亚胺微刻蚀加工工艺研究

研究了RIE刻蚀聚酰亚胺的刻蚀速率、刻蚀表面粗糙度与不同加工工艺参数(包括射频功率、腔室压力、刻蚀气体成分等)之间的相互关系。刻蚀速率与射频功率、腔室压力都呈线性关系,与气体成分的关系是低SF6含量时呈线性,高SF6含量时出现饱和。刻蚀面的粗糙度几乎不受腔室压力的影响,而射频功率高于300 W和低SF6含量时粗糙度会急剧上升。采用腔室压力40 Pa、功率275 W、O2流量80 cm3/min、SF6流量20 cm3/min,通过RIE刻蚀获得了深度为39.5μm的微腔结构,为形成柔性基底空腔以及上悬结构等提供了技术基础。此外,对柔性基底固定技术进行了研究,提出了一种有效固定聚酰亚胺膜的新工艺方法。     

一种难加工材料铣削力的计算机辅助建模

为了实现难加工材料的高效切削,本文采用回归正交表设计试验方案,选用回归方法对试验结果进行分析,最终建立了铣削力模型。在实验中借助于程序,迅速、准确地完成了切削参数的选取、实验数据的处理和结果的分析,确保了实验结果的可靠性。这项工作不仅为切削加工提供了依据,也为切削加工的数值模拟提供了数据,同时为优化切削用量和铣刀设计奠定了基础。     

环形阵列微变形镜两种设计准则的分析比较

在波前校正中,环形阵列的分立式微变形镜充分利用了各个单元。环形阵列的分立式微变形镜有等单元面积和等单元宽度两种设计准则,以37单元环形阵列微变形镜为例,从校正波前适配误差和校正后剩余波前的Strehl比两方面对两种设计准则进行比较。结果表明,采用等单元面积设计的环形微变形镜校正畸变波前的性能更好。特别是波前畸变严重时,这种效果更加明显。     

异构三维CAD模型制造特征重构技术研究

针对异构CAD/CAPP/CAM系统的特征集成,提出一种异构三维CAD模型制造特征重构过程:确定基本形状特征分类,在此基础上构造设计特征库和制造特征库;通过基于产品数据交换标准(STEP)的特征识别技术实现异构三维CAD模型设计特征提取,并采用基于参数化二维图素多态耦合的特征识别方法,提高特征识别系统的代码重用性;运用成组技术建立制造特征族后,通过特征映射实现制造特征重构。     

基于参数化组件的电容式微机械传声器系统级建模与仿真

基于一维集中参数模型建立了微细加工电容式传声器振膜的动力学控制方程，并确定了方程中各参数的表达式。根据控制方程，在Saber平台上采用硬件描述语言开发了参数化组件。将该组件与传声器的检测电路模型结合起来实现了传声器的系统级建模，进行了时域、频域仿真，以及不同偏置电压下的输出电容、静电拉入电压的计算。将仿真结果与文献实测数据以及有限元分析结果相比较，验证了该组件的有效性。     

电容式微机械惯性传感器信号检测技术研究

针对具有差分电容接口的微机械惯性传感器提出了一种基于电荷放大器和相关检测技术的接口电路方案.采用电荷放大器作为电容-电压转换电路,来去除传感器本身以及传输导线引起的寄生电容的干扰.利用PSPICE模拟了桥路的不对称性对电路输出的影响,经过比较采用单载波差分电桥结构以进一步增大电容检测的灵敏度.采用相关检测技术进行解调,通过解调电路对前置输出电压和载波信号进行相关运算从而消除电路的宽频噪声;给出了包括布线、接地、去耦等电路工艺的设计原则.采用一组标定电容作为传感器的模型进行了实验,实验电路灵敏度可以达到195V/pF,最小分辨率为1fF.采用该方案能够满足对普通精度的电容式微机械惯性传感器信号的检测.     

电容式z轴微机械陀螺的噪声抑制

将z轴微机械陀螺两个模态的机械噪声效应等效为各自在单位噪声力作用下的振动,根据陀螺的工作原理得到两个噪声力作用下陀螺敏感模态的机械输出噪声。建立了包含运放和电路板非理想因素在内的接口电路的噪声模型。结合机械噪声模型和接口电路模型噪声,建立了包括结构参数和电路最小检测电容量在内的陀螺的噪声等效输入角速度模型,为陀螺的设计优化提供了参考。分析了结构参数对陀螺等效输入角速度噪声影响,并采用两个参数不同的电容式z轴微机械陀螺进行了实验。结果表明,通过结构参数的调整,将电容式z轴微机械陀螺的输出噪声从414μV/Hz降低至235μV/Hz。     

曲率测量技术在微机电系统薄膜残余应力测量中的应用

在比较曲率测量技术常用的Stoney公式及其修正式的基础上,利用有限元分析方法,建立薄膜/基底结构的有限元模型,给出一种薄膜残余应力的等效施加方法,从两个方面详细分析并对比这两个公式在微机电系统(Micro electromechanical systems,MEMS)薄膜残余应力测量中的检测精度.仿真及分析结果表明,修正后的Stoney 公式在很大程度上提高薄膜残余应力的测量精度,使曲率测量技术的适用范围得到较大扩展.但是当薄膜厚度接近于基底厚度或结构处于大变形状态下,修正式的计算精度也将受到较大影响,此时可以采用有限元分析方法来获得临界状态值,以提高残余应力的检测精度.同时,通过有限元分析,证实曲率测量技术应用中存在的另一个问题,即曲率的空间分布不均匀性现象.