压阻加速度计的Au-Si共晶键合

通过将压阻加速度计上帽与结构片的键合 ( 36 5℃保温 10min) ,再进行下帽与结构片的键合 ( 380± 10℃保温2 0min) ,成功进行了三层键合 .测得的键合强度约为 2 30MPa.硅片 基体 /SiO2 /Cr/Au层和硅片之间键合时 ,SiO2 溶解而形成CrSi2 硅化物 .共晶反应因Cr层而被推迟 ,键合温度高出共晶温度 2 0℃左右 ,从而避免了由于Au元素向硅中扩入而造成的污染 ,进而避免可能造成的对集成微电子器件性能的影响 .试验还证明硅基体 SiO2 /Cr/Au/Poly Si/Au键合层结构设计模型也遵循这一键合过程中的原子扩散理论 .

基于4H-SiC的开槽四梁式压阻式加速度计设计及仿真研究

基于4H-SiC设计了一种开槽四梁式的压阻式加速度计,通过分析开槽位置、开槽大小对传感器灵敏度及固有频率的影响确定了开槽的相关参数,并对该结构采用有限元方法进行了热-力耦合仿真,确定了该结构在不同温度场下施加不同载荷时的理论电压输出。研究结果表明:该结构相较于传统双端四梁结构输出灵敏度提升51.4%,固有频率仅下降14.2%,在ANSYS 600℃的稳态温度场环境下,传感器输入载荷与输出电压成线性关系,理论满量程输出为39.71 mV。

三轴压阻微加速度计的结构力学分析

为了提高三轴加速度计机械精度和加工过程中硅片的一致性,设计了基于SOI的单质量块四边八梁结构的三轴加速度计。通过连接扩散在梁上的压敏电阻构成得惠斯通电桥检测三个方向的加速度信号。电桥设计为开环形式,并给出三个方向的电桥输出。结合材料力学和振动力学中的相关理论,建立了结构的数学模型,并对其进行了系统的力学分析,从而得出结构参数对加速度计的一阶固有频率、灵敏度等性能的影响。利用有限元ANSYS仿真软件对结构模型进行了静态和模态分析,验证了力学分析的正确性。最后设计了八张版图及一套可行的工艺流程并加工出加速度计裸片。该微加速度计可同时检测三维加速度矢量,且电桥和结构的设计均较好的抑制了横向效应。

测试压阻式三轴高g加速度计的霍普金森杆法(英文)

研究了一种压阻式三轴高g加速度计的霍普金森杆法测试实验及其数据处理方法。被测加速度计安装于标定杆的端部,从高压气舱中射出的子弹高速撞击标定杆,所产生的冲击以应力波的形式在标定杆中传播,并可以通过安装在杆中部的应变计记录。通过比较应变计的输出和加速度计输出的积分,可以计算得出被测加速度计的灵敏度。利用这种标定方法,测试了一种压阻式单片集成三轴高g加速度计的Z轴单元和X轴单元的灵敏度,测试结果分别为(2.18μV/g)/5V和(2.15μV/g)/5V。这一测试结果与利用自由落杆测试系统得出的测试结果基本吻合,表明本文所采用的测试系统及实验数据处理方法是可信的。

高g值压阻式微加速度计设计(英文)

利用加速度计的机械变形导致电阻的变化,设计了一种测量高g值的加速度计。在Coventor Ware软件下建立了加速度计的加工工艺流程和实体模型。利用压阻分析模块MemPZR,采用FEM分析方法,通过改变压阻块在悬臂梁上的位置,得到压阻块位置与器件输出电流之间的关系,找到了压阻块在悬臂梁上的最优放置位置。改变压阻块的电导率,验证了器件的灵敏度变化与压阻率变化的趋势是一致的。在20kg加速度的输入下,得到了压阻块应力的分布,以及电流的大小及分布,和悬臂梁的应力大小及分布,验证了加速度计的抗过载能力。

压阻式微加速度计动态特性与阻尼的关系研究

采用微机械加工工艺制作的压阻式微加速度计在测试过程中经常出现动态特性欠佳甚至于结构损坏的现象,在压阻式微加速度计中,合理设计阻尼参数有助于改善传感器的动态特性。将压阻式微加速度计简化为二阶模型,定性分析了系统动态特性与阻尼之间的关系,研究了压阻式微加速度计结构中阻尼的设计和控制方法,仿真、比较了带不同阻尼参数传感器系统的动态特性,并通过实验验证了仿真分析的正确性。

压阻式加速度计双端固支梁结构的设计与分析

介绍一种压阻式加速度计双端固支梁的结构,并建立其三维实体有限元模型。分析了在惯性载荷作用下的弹性梁的应力及应变,并对弹性结构进行了模态分析。讨论影响灵敏度、固有频率等主要指标的因素,用有限元方法进行分析、模拟,以达到优化设计的目的。

冲击载荷作用下压阻式微加速度计的动态力学响应研究

针对目前判断器件的可靠性实验中存在成本高、周期长的问题,对微型压阻式加速度计在冲击载荷作用下的动态力学响应特性进行研究,获得微加速度计在冲击载荷作用下的动态力学响应规律。以锥形头部弹体为例构建动力学模型,对典型的微加速度计和冲击载荷工况进行理论研究,分析压阻式微加速度计在冲击载荷作用下的动态力学响应特性。结果表明:压阻式微加速度计在冲击载荷下的响应由应力波的渡越时间、结构的本征振动周期及脉冲的持续时间这3个时间常数及其关系决定,可准确反应弹体所受冲击载荷的特性。

一种新型压阻式微加速度计的研究与设计

对于广泛采用的压阻式微加速度计,在传统工艺下,提高量程和固有频率意味着增加梁厚,减小应力,而提高灵敏度又要求减小梁厚,这是相互矛盾的。设计了一种4边4梁结构的高过载压阻式微加速度计,在传统梁-岛结构微加速度计的基础上进行了改进,采用主梁和微梁相结合的设计思想,在提高固有频率、量程的同时提高了灵敏度。在梁的末端采用了新式的延伸梁结构设计,有效地消除了集中应力的现象,提高了结构的抗过载能力。对其进行了阻尼分析和压阻元件的设计,并给出了可行的版图设计方案。仿真结果表明,该微加速度计的各项指标均满足设计要求,具有明显的优越性。

新型三轴压阻式硅微加速度计的研究

微惯性系统以及其他高精密场合往往需要高精度三轴加速度计来检测三个垂直方向加速度矢量。针对类似需求，介绍了一种四边八梁结构式三轴压阻式硅微加速度计，利用硅衬底上单一质量块和惠斯通半桥结构可同时实现三个轴向上的加速度高精度测量。另外设计了微加速度计在高过载环境下的硅一玻璃防护结构和体硅加工工艺，并通过ANSYS仿真和试验验证了加速度计结构的合理性，还对微加速度计相关性能进行了测试，测试结果表明，该微加速度计具有较高的测量精度和较好的线性度，满足设计要求。

基于压阻式加速度计的金属掩膜层图形化

干法刻蚀是压阻式加速度传感器制备中的关键工艺,金属掩膜层的图形化对刻蚀结果尤为重要。金属掩膜层图形化的效果影响着压敏电阻条的刻蚀效果,进而影响传感器性能。利用磁控溅射在Si和SiC衬底上分别溅射金属Al和Ni作为金属掩膜层,并对二者的图形化效果进行对比,同时借助激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)观察分析金属腐蚀速率、图形化后结构的形貌、线宽损失等参数。实验证明:对于小结构(线宽小于50μm)而言,金属Al由于致密性不好,图形化后的结构模糊不规则;金属Ni作为掩膜层图形化后的结构形貌清晰、形状规则、线宽损失小。

压阻式微加速度计灵敏度的温度特性研究

以压阻式微加速度计为研究对象,定量研究了环境温度对其灵敏度的影响。理论研究结果表明,压阻式微加速度计灵敏度的相对误差随着温度偏差绝对值的增大而增大;其中灵敏度误差在温度偏差为+20℃时达到-4.943%,在温度偏差为-20℃时达到4.982%。设计了压阻式微加速度计压敏电阻的温度特性测试系统,测试结果表明,在温度偏差为+20℃时,灵敏度误差为-4.303%,温度偏差为-20℃时,实验值为4.251%。理论计算值与实验测试值相吻合。

用MAX1457实现对硅压阻式加速度计的温度补偿

本文介绍了传感器信号处理器MAX1 4 57的主要功能及其用于对硅压阻式加速度计进行温度补偿的系统组成、补偿方法等。并通过实际补偿结果表明,利用MAX1 4 57对硅压阻式加速度计进行热零点漂移补偿和热灵敏度漂移补偿,有效提高了压阻式加速度计的温度稳定性。

基于SOI的低横向灵敏度压阻式加速度计的设计

提出了一种非同一平面的双弯曲梁的压阻式加速度计,在加速度作用下该结构梁的质心与质量块的质心对齐,从而实现低横向效应。利用SOLIDWORKS软件建立了结构模型,并用Comsol仿真软件和有限元ANSYS仿真软件对其进行静态分析、模态分析和电学性能分析。分析了影响频率和灵敏度的相关参数,对加速度计的结构参数进行了优化。设计了一套版图以及工艺加工方案,采用微电子机械系统(MEMS)标准工艺完成了加速度计的制备。最后进行精密离心机测试,结果表明该结构的加速度计具有较低的横轴灵敏度,其中X轴的横向灵敏度为0.078%,Y轴的横向灵敏度为0.002%,比较高的主轴灵敏度,Z轴灵敏度为0.64 mV/g。

基于MEMS技术梁膜结合压阻式加速度计的设计

提出了一种压阻式加速度计的新结构模型,采用梁膜结合结构方式,提高了低量程微硅压阻式加速度计的固有频率,减小了挠度对加速度计输出线性度的影响。通过有限元ANSYS仿真软件对结构模型进行静态和模态分析,发现在相同的负载条件下,新结构与传统结构相比,其固有频率平均提高了39%,挠度平均下降了39%,并对影响灵敏度、固有频率等主要指标的因素讨论分析,确定传感器的电阻分布和结构参数,对其结构进行优化。最后设计了版图及一套可行的工艺流程,采用各向异性化学腐蚀技术在单晶硅上制作压阻式加速度计,并与玻璃衬底阳极键合,从而提高加速度计的可靠性。该加速度计具有小尺寸、高频响、高精度的优点。

用于高冲击检测硅基三轴集成压阻式MEMS加速度芯片的建模与仿真

主要讨论硅基单芯片集成的三轴压阻式MEMS加速度计芯片的建模与仿真。通过有限元软件ANSYS建立的结构模型可以较好的理解和分析所要设计的加速度芯片在承受任意不同轴向加速度所产生惯性力时的静态表现。利用有限元软件ANSYS我们详细分析了各个悬臂梁在承受不同轴向惯性力时的应力变化,确定出敏感电阻的位置。通过LS-DYNA软件对所设计的加速度计芯片进行了不同方向撞击刚性墙时的器件受力分析,分析结果表明所设计的结构在理论上是可行的。

一种新型压阻式加速度传感器的设计与加工

提出了一种新型的基于AlAs/InxGa1-xAs/GaAs共振隧穿纳米薄膜结构的压阻式加速度计结构,运用MATLAB软件对敏感结构参数进行了计算,并利用ANSYS软件对加速度计结构进行了静态和模态分析,首次采用空气桥和控制孔加工工艺对共振隧穿二极管和悬臂梁-质量块结构进行了加工,并对加工出来的加速度计结构进行了频响特性实验。

高g微加速度计的研究

针对侵彻过程中传感器过载失效的问题,提出了一种四边四梁结构的高g压阻加速度传感器。该结构采用硅玻键合技术控制质量块下底面到玻璃底盖的间距为5μm,为系统提供空气阻尼使其处于最佳阻尼状态,同时玻璃底盖起到了过载保护作用,仿真分析表明该结构可承受200000 gn的加速度载荷。最后对加工出的加速度计进行初步的测试,其灵敏度为4.5μV/g,线性度为3.1%。

复合梁加速度计的设计

为了解决现有侵彻环境下高g加速度传感器因过载失效的问题,提出了一种复合梁双框架结构的高g压阻加速度计。对复合梁结构和传统结构的频率、应力、位移进行了分析和比较,复合梁加速度计具有更宽的频率响应范围和更好的抗冲击性能。根据设计的结构对复合梁加速度计的加工工艺进行了研究,为进一步的结构设计优化以及后续的加工提供了有价值的参考依据。

高gn值微加速度计的设计

设计了一种新型四梁压阻式MEMS高gn（gn=9．8m／s^2）值加速度计，其量程为0～150000gn，抗冲击200000gn，横向灵敏度小于6％。根据设计指标及强度条件对结构参数进行了优化设计，并进行应力分析、抗冲击分析、横向效应分析以及灵敏度分析。同时，利用有限元分析软件，对模型进行了静态应力分析和模态分析，给出了具体的分析结果，并与理论值加以比较，从而使该高gn值加速度计的结构分析和设计更加合理。