多晶硅纳米薄膜压阻式压力传感器

多晶硅纳米薄膜具有优越的应变灵敏特性和稳定的温度特性.为了使这种良好的压阻特性得到实际应用,文中给出了多晶硅纳米薄膜压阻式压力传感器的设计方法.根据多晶硅纳米薄膜压阻特性和硅杯腐蚀技术条件确定弹性膜片结构,并采用有限元分析方法对弹性膜片尺寸以及应变电阻分布进行了优化.依据优化设计结果试制了压力传感器芯片.实验表明该传感器工艺简单、高温特性好、灵敏度高.     

复合钝化多晶硅纳米膜应力分布仿真分析

多晶硅纳米薄膜具有优良的压阻特性,为提高其在传感器应用中的稳定性和可靠性,对这种薄膜的钝化层结构进行了研究.基于压力传感芯片的结构特点,建立了钝化层结构的有限元分析分析模型,给出了应力分布与SiO_2和Si_3N_4钝化层结构之间关系.结果表明:采用Si_3N_4-SiO_2-Si_3N_4复合钝化结构,适当控制各结构层厚度可有效降低热失配引起的内应力.从而给出了降低薄膜内应力的钝化方法,为多晶硅纳米薄膜在压阻式传感器上的应用提供了必要的技术支持.     

不同牺牲层材料上LPCVD氮化硅薄膜内应力的测试与研究

测量了淀积在三种不同的牺牲层材料(热氧SiO2、LPCVD SiO2、LPCVD PSG)上LPCVD氮化硅薄膜的应力,结果表明,不同牺牲层上淀积的氮化硅薄膜残余应力存在较大的差异.从多方面分析了残余应力差异产生的原因,实验得到的结果为器件的设计提供了更准确的依据.     

纳米硬度计研究多晶硅微悬臂梁的弹性模量

利用纳米硬度计通过微悬臂梁的弯曲试验来测量其力学特性是一种简便而有效的方法,具有很高的载荷分辨率,可精确测量微悬臂梁纳米级弯曲形变。运用该方法在研究微悬臂梁的弯曲形变过程中,必须考虑压头在微悬臂梁上的压入以及微悬臂沿宽度方向的挠曲。微悬臂梁采用普通的集成电路工艺(IC)制造。试验研究表明,多晶硅微悬臂梁的纯挠曲与载荷成很好的线性关系,呈现弹性变形,通过该线性关系可计算得到梁的弹性模量。测得的多晶硅微悬臂梁的弹性模量为156±(2.9%-6.3%)GPa。     

一种以多晶硅为振动膜的MEMS传声器研制

给出了以磷掺杂的多晶硅为振动膜的电容式MEMS传声器的研制过程。从等效电路模型出发,研究了电容式MEMS传声器的振动特性和灵敏度,给出了传声器灵敏度随振动膜张力、膜与背板间的空气隙厚度、背板声孔大小及背板声孔所占面积而变化的解析表达式。结合硼掺杂硅/硅复合背板结构MEMS传声器,提供了参考制作工艺流程。样品测试在1kHz频率处的灵敏度达到-60dB(相对于1V/Pa)。     

大气环境下多晶硅薄膜的疲劳性能

为评估多晶硅薄膜材料的加载可靠性,发展一种新型多晶硅薄膜疲劳性能测试实验系统,利用片外测试方法研究多晶硅薄膜在大气环境下的拉伸疲劳特性.实验试件采用MEMS(micro-electro-mechanical systems)工艺制造,具有相同的长度、厚度和不同的宽度.每个加载条件下重复10次实验,应用Weibull方法对疲劳实验数据进行处理,得到0.35 GPa～0.70 GPa应力幅值范围内5个应力水平下多晶硅薄膜拉伸疲劳的S-N曲线.研究表明,多晶硅薄膜的疲劳寿命随着交变载荷幅值的减小而增大,二者呈对数线性关系.该结果可以直接用于多晶硅薄膜材料MEMS器件的可靠性设计.     

多晶硅薄膜电学参数的温度特性分析

本文研究了不同掺杂浓度下多晶硅薄膜的迁移率、应变系数等电学参数与温度的关系。通过霍尔迁移率的测试,给出了硼掺杂多晶硅薄膜电阻在25～150℃温度下的电阻率、霍尔迁移率、应变系数的温度特性,从理论上分析它们的变化规律。     

多晶硅薄膜材料参数的在线测试系统

建立了一套多晶硅薄膜材料参数的在线测试系统.系统包括测试结构物理版图、测试设备和计算软件,能够在线测试多晶硅薄膜的主要材料参数,且测试设备和测试方法都与集成电路测试相兼容,即所有物理量的测试都转化为电学量的测量,整个测试过程完全由计算机控制完成.     

多晶硅纳米膜压阻超薄微梁加速度敏感结构

随着微机电系统(MEMS)技术的迅速发展,硅基加速度传感器已经得到广泛应用。但在敏感结构设计中,普遍存在灵敏度与固有谐振频率相互制约的矛盾。为此,采用多晶硅纳米膜作应变电阻,设计了300 nm超薄微梁加速度敏感结构。这种结构的设计改善了灵敏度与谐振频率之间的矛盾,使两者乘积值提高了30余倍,从而使压阻加速度计的性能得到大幅提升。     

压力传感器标定装置高压密封垫的设计

介绍了压力传感器标定装置专用的高压密封转接装置的结构及密封原理,采用有限元分析法设计了一种带增压槽的高压密封垫,并通过试验验证了其合理性.该密封垫在压力较小时主要靠线密封,当压力较大时,密封点逐渐向增压槽两边转移,靠小面积密封,可密封800 MPa以内的高压,且安装扭矩也比较合理.     

高压旋转接头机械密封结构设计

根据旋转接头使用工况,设计其机械密封结构,从理论上计算机械密封的轴向载荷、弹簧比压、端面比压和密封件过盈装配的过盈量公差范围。通过有限元分析验证过盈量设计计算的正确性和机械密封结构件设计的正确性,密封件结构强度满足设计要求。通过对旋转接头机械密封件的耐压和运转性能试验,验证机械密封结构设计的正确合理性,并能满足实际使用要求。     

膜片式压力调节器的设计与计算

介绍了膜片式压力调节器的性能指标与工作原理,设计了一种应用于某型号冷凝水处理装置的功能部件,并对其结构设计、强度校核、弹簧计算、密封计算进行了详细地阐述。     

H2S风机密封结构分析与设计

针对H_2S风机密封的要求,分析对比了骨架密封、机械密封、抽气密封、充气密封的优缺点,设计了一种新型三瓣环碳环密封 抽气密封 充气密封的组合密封。     

用回归正交设计法建立磁极结构参数与磁性流体密封压差的经验公式

在磁性流体密封压差分析领域引入回归正交分析,采用回归正交设计得到了磁性流体密封的磁极结构参数与密封压差的回归经验公式,并对回归经验公式进行了简化。结果表明:回归经验公式计算结果与有限元模型计算结果和实验结果相差不大,能够满足工程上的应用需要。     

Design of Vibrating String Pressure Sensor

The vibrating string pressure sensor is designed according to the working surroundings and conditions.This sensor is used for the weighing of the fixed-quantity bucket loader in the main shaft lifting systems of coal mines.The design of the sensor has been introduced in detail.Calibrations and errors of the sensor theoretical formula have also been analyzed.     

基于加速应力法的压力传感器泄漏检测

通过加速泄漏试验,对使用条件下压力传感器基准腔O型密封圈的气密性能进行检验,识别出密封结构存在潜在泄漏故障的产品.通过稳定产品温度、固定观测姿态、控制检测时间等方法改进了测量系统,以精确地检测泄漏结果.在既保证加速效果,又不造成产品损伤的前提下,对压力传感器施加温度、压力激发应力,经过多组温度和压力参数组合的加速泄漏试...     

PZT压电式微传感器的结构优化

压电式微传感器的灵敏度除与悬臂梁的尺寸、加工工艺和压电材料本身有关外,还与悬臂梁的截面形状有关。讨论了PZT压电式压力微传感器的灵敏度与悬臂梁变截面长度和偏转角度的关系,给出在给定外力F和压电材料用量的前提下,建立含有约束的数学优化模型,并用遗传算法计算出最优变量值,使产生的感应电荷最大,从而提高微传感器的灵敏度。     

一种瞬态高压条件下的密封设计

设计了一种新型的组合自紧式密封系统,该系统适用于瞬态高压冲击型气体密封。介绍了这种密封系统的结构,分析了其工作机制,并给出了密封材料及其关键尺寸选取的方法。实验证明该系统成功地为此类问题提供了解决方案。