MEMS惯性器件敏感电容结构相关温度漂移特性仿真（英文）

基于MEMS器件的微型惯导系统的精度和MEMS惯性器件的全温稳定性具有很高的相关性。MEMS结构相关的温度漂移主要来自材料之间的热失配应力,工艺引入的应力,以及封装应力等。而相关应力在MEMS结构中的分布以及所造成的应变又和MEMS结构具有一定相关性。通过ANSYS有限元分析软件建立了多种MEMS惯性器件常用梁-质量块结构的FEM模型,具体包括悬臂梁结构、双端固支梁结构、L形梁结构、对角支撑梁结构。通过热-力耦合仿真,研究了热失配应力在上述结构中的分布以及所产生的结构变形。对比分析了不同芯片粘胶形式,包括中心粘胶、三点粘胶、整片粘胶对上述MEMS结构引入的封装应力以及其全温(-40℃~60℃)温度漂移特性。此外,还分析研究了不同衬底厚度对MEMS结构封装应力的隔离效果。

一种采用圆片级真空封装的全硅MEMS三明治电容式加速度计

全硅MEMS加速度计具有温度特性好、封装体积小、成本低的优点,从而成为小型化GNC(制导、导航与控制)系统的关键器件。给出了一种具有三层硅结构的MEMS三明治加速度计的设计、加工以及圆片级真空封装方法,其中,中间硅摆片的3D结构通过双面KOH湿法腐蚀制造,腐蚀过程中使用台阶化的SiO_2作为硬掩模。硅盖板的加工主要通过KOH各向异性腐蚀和电感耦合等离子体垂直刻蚀完成。最后,上、下硅盖板通过基于Au-Si共晶反应的全硅键合技术从两侧与硅中间摆片进行键合,并实现圆片级真空封装。三明治加速度计的腔体内封装了压力为200 Pa的高纯氮气。测试结果表明,所述加速度计的闭环输出灵敏度为0.575 V/g,零位误差为0.43 g。加速度计的-3dB带宽为278.14Hz。加速度计1 h的输出稳定性为2.23×10-4 g(1σ)。加速度计在全温范围(-40℃~60℃)内的输出漂移为45.78 mg,最大温度滞环为3.725 mg。

超高精度隧道式硅微加速度计反馈控制电路设计

典型隧道加速度计由隧尖、质量块、支承梁、驱动电极、隧尖对应电极以及相应的反馈控制电路组成，其基本结构图和工作原理框图如图1所示；图2显示的是北京大学微电子研究院微米纳米加工国家重点实验室使用MEMS标准工艺加工出来的基于电子隧道穿通的加速度计以及封装形式。

MEMS加速度计温度漂移仿真分析

温度漂移是影响高精度、高稳定性MEMS加速度计整体工作性能的关键参数。采用有限元方法,建立了三种不同材料组合的MEMS"三明治"加速度计三维结构模型,开展热-应力耦合场仿真分析,并通过提取加速度计差动电容变化量及其变化率对温度漂移进行量化表征。结果显示,以带有薄层玻璃的单晶硅圆片作为器件盖板及衬底,并以其薄玻璃层作为绝缘层是最优的加速度计材料组合。进一步分析表明,盖板及衬底厚度达到500μm,加速度计差动电容变化率曲线趋于稳定,继续增大盖板及衬底厚度对于优化温度漂移性能无显著作用,研究结果为高性能MEMS加速度计设计提供了技术支撑。

任意直角梯形截面梁扭转刚度的无穷级数解法(英文)

分析研究截面为底角10°～80°直角梯形的弹性梁扭转刚度的解法,并用有限元模拟进行了检验。为解决这一弹性梁自由扭转问题(圣维南问题)的特殊情形,在本文中首次采用了基于布赛乃斯克流体力学假设的无穷级数解法。分析解法与软件模拟的结果对比显示,在所研究的范围内其误差精度不超过3%。对于底角为54.74°的特殊直角梯形截面梁,该解法的精度误差小于1.5%。

冷却循环水系统在酱香型白酒制酒车间的应用效果分析

本文分析了茅台酒厂某制酒车间采用不锈钢套管式白酒冷却器,以非循环供水的方式来满足冷却制酒的需求所存在的不足,提出采用冷却循环水系统对原系统进行改造升级,并给出了改造前后节能效果的对比分析和详细的改造设计方案。该方案通过实际实施,达到设计目标,获得较好的节能效果。

一种新基酒物流方式及其在贵州茅台酒股份有限公司应用效果分析

本文在分析贵州茅台酒股份有限公司原有基酒物流的基础上,针对传统基酒物流存在的不足,在确保茅台酒质量的前提下,试验新型基酒物流系统,以代替传统基酒物流,达到降低工作劳动强度,提高工作效率,减少运输过程中酒损的目的。本文所试验基酒物流系统主要包括制酒车间收酒系统、平板车酒箱系统、酒库库房收酒系统等三部分组成。

硅微谐振式加速度计结构设计与仿真优化

硅微谐振加速度计以高精度的频率信号输出成为硅微传感器的研制热点之一。在分析硅微谐振式加速度计工作机理的基础上,采用一种新的基于双检测质量块和谐振音叉低附加质量的硅微谐振式加速度计结构形式。运用ANSYS对加速度计关键结构尺寸进行仿真优化,明确了关键结构尺寸的变化对加速度计性能的影响规律。结果表明:杠杆支撑梁长度、杠杆支撑梁宽度、杠杆支撑梁位置、音叉梁宽度、梳齿宽度和质量块支撑梁宽度对整体结构性能影响最大。所设计的加速度计谐振基频约为21kHz,标度因数为92Hz/g,在士30g加速度输入下非线性达到0.322‰。

激光点火系统用1×2 MEMS光开关研究

激光点火是把激光作为一种"精密"点火源,利用激光的高能量特性,通过传输介质起爆或点燃火工品的技术。本文针对激光点火系统的应用需求,对一种1×2 MEMS光开关的结构、驱动方式以及微加工工艺进行了研究。经测试,光开关的综合性能满足激光点火系统低插入损耗、短响应时间和高隔离度的要求。

硅微谐振加速度计的研究现状及发展趋势

硅微谐振加速度计具有体积小、功耗低、准数字量输出和精度提升大的优点,是一种具有良好应用前景的高精度MEMS惯性仪表。总结分析了近些年国内外在硅微谐振加速度计方面的研究现状,主要在结构设计及工艺、测控电路设计等方面阐述了各自特点。最后,结合近些年MEMS惯性仪表的发展趋势,对硅微谐振加速度计晶圆级真空封装、测控电路数字化、仪表补偿智能化3个发展方向进行了展望。