四电极电化学MEMS加速度传感器仿真

基于溶液相对于电极的运动会使电极附近因电势差作用而产生的离子浓度梯度发生改变,从而使电极电流发生变化等电化学原理,建立一种置于碘(I2)和碘化钾(KI)混合水溶液环境中的阳极—阴极—阴极—阳极(ACCA)四电极阵列传感单元模型。通过理论分析,该传感单元可以局部电解液为惯性质量,利用电解液中带电离子相对于电极的运动来产生并输出附加电流;进一步的建模仿真证明:在一定的加速度范围内(0a x0.149 m/s2),附加电流的大小同加速度呈正比关系,故可以将此电流放大输出,从而实现对加速度大小的表征。可利用MEMS工艺制作,并封装此传感单元成为加速度传感器。     

用于器件级真空封装的MEMS加速度传感器的设计与制作

设计了一种可用于器件级真空封装的三明治电容式MEMS加速度传感器.该传感器被设计为四层硅结构,其中上下两层为固定电极,中间两层为硅-硅直接键合的双面梁-质量块结构的可动电极.利用自停止腐蚀工艺在中间质量块键合层上腐蚀出2个深入腔内的V型抽气槽,使得MEMS器件在后续的封装中能够实现内部真空.为防止V型抽气槽在划片中被水或硅渣堵塞,采用双面划片工艺.划片后,器件的总尺寸为6.8mm ×5.6mm ×1.72 mm,其中,敏感质量块尺寸为3.2mm×3.2mm ×0.86mm,检测电容间隙2.1 μm.对器件级真空封装后的MEMS加速度传感器进行了初步测试,结果表明:制作的传感器的谐振频率为861 Hz,品质因数Q为76,灵敏度为1.53 V/gn,C-V特性正常,氦气细漏＜1×10-9 atm-cm3/s,粗漏无气泡.