一种新型三轴电容式加速度计的设计分析

设计了一种新型结构的体硅工艺梳齿电容式加速度计,该设计采用2个检测质量块,分别检测水平方向和垂直方向的加速度。x,y水平方向不对称梳齿的设计,消除了z轴对水平轴向加速度的干扰,同时z轴支撑梁的设计,解决了水平轴向对z轴的干扰。电容的差分结构有利于提高加速度计的检测性能。用Ansys仿真软件对敏感结构进行静态和模态分析,理论上验证了所提出的三轴电容式加速度计整体结构的可行性。     

减小交叉耦合的三维微加速度计的设计

介绍了一种减小交叉耦合的三维微加速度计的设计,该设计采用全差分电容式结构,X轴和Y轴采用梳齿电容式加速度计,Z轴采用扭摆电容式加速度计,三个轴向各自具有不同的敏感质量块,能够有效减小交叉耦合度。通过公式计算得到三个轴向的机械噪声,X轴为-60μg/Hz,Y轴为-66μg/Hz,Z轴为-53μg/Hz。从计算结果来看,三个维度的噪声系数较低,在电路噪声保证足够小的情况下,该三维微加速度计能够达到较高的精度。最后,采用COMSOL MULTIPHYSICS软件对该结构三个维度进行了模态仿真,仿真结果表明该设计能够有效减小三个维度的交叉耦合度。     

片式多层电容电阻复合元件的研制

采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术将电容、电阻元件集成在多层陶瓷基板里,构成了一种新型的片式多层复合元件,并研究了其制造工艺性能和频率特性。结果表明,片式多层电容电阻复合元件制造工艺适合批量化生产,并为片式多层LC滤波器、LTCC基板及器件的研发提供了极好的参考价值。     

LTCC单膜层内置腔制造技术

LTCC单膜层内置腔在电容式传感器、微流系统等领域有重要应用,是3D-LTCC在微系统领域应用的典型结构类型。首先论述了目前实现内置腔制造的主流技术——牺牲层技术,并结合实验点明了该技术的关键难点。之后,提出了一种LTCC内置腔制造的新方法,并结合实验验证了该方法的可行性。新方法比牺牲层方法简便,更适合于高平整度腔膜层内置腔结构制造。     

一种新型挠性轴内置式扭摆微加速度计的设计

针对扭摆式加速度计的结构特点,为了有效利用硅片面积和提高质量块质量,设计了一种新型挠性轴内置于质量块的扭摆式加速度计,该结构具有检测电极和力反馈电极。根据结构设计参数,推导出中心敏感电容、等效质量、机械灵敏度的参数表达式。利用扭摆加速度计的数学模型,建立了加速度计表头系统级模型,并结合接口电路进行闭环整体仿真,调整校正环节参数,得到闭环系统性能指标。最后进行初步开环测试,测得加速度计的灵敏度为33mV/g,非线性度2.29%。     

一种具有"8悬臂梁-质量块"结构的新型硅微加速度计

提出了一种具有"8悬臂梁-质量块"结构的新型三明治式硅微机械电容式加速度计,用微机械加工工艺在(111)硅片上制作出了具有信号输出的器件.该加速度计的惯性质量块由同一(111)硅片上下表面对称分布的8根悬臂梁支撑.这些悬臂梁是利用(111)硅在KOH溶液中的各向异性腐蚀特性结合深反应离子刻蚀(DRIE)实现的,其尺度精确可控,保证了结构的对称性.该加速度计的谐振频率为2.08kHz,品质因子Q为21.4,灵敏度为93.7mV/g.     

一种具有“8悬臂梁-质量块”结构的新型硅微加速度计

提出了一种具有"8悬臂梁-质量块"结构的新型三明治式硅微机械电容式加速度计,用微机械加工工艺在(111)硅片上制作出了具有信号输出的器件.该加速度计的惯性质量块由同一(111)硅片上下表面对称分布的8根悬臂梁支撑.这些悬臂梁是利用(111)硅在KOH溶液中的各向异性腐蚀特性结合深反应离子刻蚀(DRIE)实现的,其尺度精确可控,保证了结构的对称性.该加速度计的谐振频率为2.08kHz,品质因子Q为21.4,灵敏度为93.7mV/g.     

MEMS电容式加速度计的动态特性分析

针对梳齿电容形式的微机械加速度计,对其工作原理和动态性能进行了分析。该微结构的质量块由4个折叠梁支撑,采用梳齿结构形成差分检测电容用于检测质量块的位移。通过理论推导得到了结构的质量、刚度和阻尼的计算公式。组成梳齿结构的两平行极板间的气体在极板运动时产生两种作用力:阻尼力和弹性力,运动频率较低时阻尼力为主要表现形式,高频时弹性力则占主要因素。针对一组特定的结构参数,对气体压强分别为100Pa和0.1MPa时微机械加速度计的频率响应特性进行了分析,当气体压强太小时,会造成系统带宽的降低,而当气体压强较高时,系统的动态特性表现良好,并在电容极板间隙约为3μm时,系统的动态特性达到最优。     

一种新型挠性轴内置式扭摆微加速度计的设计

针对扭摆式加速度计的结构特点,为了有效利用硅片面积和提高质量块质量,设计了一种新型挠性轴内置于质量块的扭摆式加速度计,该结构具有检测电极和力反馈电极.根据结构设计参数,推导出中心敏感电容、等效质量、机械灵敏度的参数表达式.利用扭摆加速度计的数学模型,建立了加速度计表头系统级模型,并结合接口电路进行闭环整体仿真,调整校正环节参数,得到闭环系统性能指标.最后进行初步开环测试,测得加速度计的灵敏度为33 mV/g,非线性度2.29%.     

一种新型挠性轴内置式扭摆微加速度计的设计

针对扭摆式加速度计的结构特点，为了有效利用硅片面积和提高质量块质量，设计了一种新型挠性轴内置于质量块的扭摆式加速度计，该结构具有检测电极和力反馈电极。根据结构设计参数，推导出中心敏感电容、等效质量、机械灵敏度的参数表达式。利用扭摆加速度计的数学模型，建立了加速度计表头系统级模型，并结合接口电路进行闭环整体仿真，调整校正环节参数，得到闭环系统性能指标。最后进行初步开环测试，测得加速度计的灵敏度为33mV/g，非线性度2.29%。