基于梁-膜结构的MEMS微压传感器设计与制备

针对微机电系统(MEMS)微压传感器无法同时提高灵敏度与线性度的问题,设计了一种新型的梁-膜结构,与常规的C型和E型结构比较,该结构具有灵敏度高、易加工的特点。根据所研究的量程,设计了压敏电阻尺寸和阻值。通过调整结构梁厚度、敏感膜片尺寸等参数,并使用仿真软件建立力学模型,得到输出灵敏度和线性度等仿真结果,以优化梁-膜结构设计。采用绝缘体上硅(SOI)晶圆作为衬底,通过标准MEMS芯片生产流程实现微压芯片的制备,并采用引线键合的方式完成了芯片的封装,形成了传感器。测试结果显示在0~1 kPa量程范围内,微压传感器的灵敏度可达4.5 mV/(V·kPa),非线性误差为0.11%,其输出电压噪声波动在±9 Pa以内。

微梁结构热偶微波功率传感器的灵敏度分析

在微波技术研究中 ,微波功率是表征微波信号特性的一个重要参数。微波功率测量已成为电磁测量的重要部分 ,可应用于很多场合 ,如发射机输出功率 (包括天线系统辐射的功率 )和振荡器输出功率的测量 ,毫瓦计的校准 ,标准信号发生器的校准等。微波功率传感器是微波功率计探头中的核心元件。微梁结构热偶微波功率传感器选择具有低电阻温度系数的Ta2 N和高热电功率塞贝克系数的Si作为热偶材料 ,利用半导体工艺和MEMS工艺制作。器件获得了比薄膜结构更高的灵敏度 ,并且具有动态范围大、零点漂移小等特点 ,此结构已有多种形式。着重从理论上分析了MIS结构对该传感器灵敏度的影响 ,并提出了一种新的结构设计 。

微梁结构热偶微波功率传感器芯片的制作工艺

在微波技术研究中 ,微波功率是表征微波信号特性的一个重要参数。微波功率测量已成为电磁测量的重要部分 ,可应用于很多场合 ,如发射机输出功率 (包括天线系统辐射的功率 )和振荡器输出功率的测量、毫瓦计的校准、标准信号发生器的校准等。微波功率传感器是微波功率计探头中的核心元件。微梁结构热偶微波功率传感器芯片选择具有低电阻温度系数的Ta2 N和高热电功率塞贝克系数的Si作为热偶材料 ,利用半导体工艺和MEMS工艺制作 ,并最终研制成合格的芯片。芯片具有尺寸小、功耗低、灵敏度高、频带宽等特点。简要介绍了芯片的结构原理 ,并详细介绍了芯片的制作工艺。

一种高灵敏度在线式MEMS微波功率传感器

为了改善在线式MEMS微波功率传感器的灵敏度特性,设计了一种新型双悬臂梁结构的MEMS微波功率传感器。该结构将测试电极和锚区设计在中心信号线的两侧。建立了双悬臂梁集总电路等效模型,研究了双悬臂梁结构的微波功率传感器的微波特性。构建了枢纽式双悬臂梁静力学模型,研究并分析了新型悬臂梁结构的过载功率与灵敏度。结果表明,相比于测试电极和锚区位于信号线同侧的传统单悬臂梁结构,新型双悬臂梁结构的灵敏度提升了6~8倍。这在一定程度上解决了电容式微波功率传感器检测灵敏度较低的问题。

一种新型MEMS微波功率传感器的设计与模拟

提出了一种新型的三明治结构MEMS微波功率传感器结构,与传统传感器相比,新结构由于采用了垂直传热方式而具有较小的热损耗。在输入相同功率的情况下,模拟了热电堆的温度分布,三明治结构热电堆的温度高于传统结构,因此具有更高的灵敏度。同时模拟了两种结构的阻抗匹配特性,其差异不大,在1-6GHz的频率范围内,三明治结构的回波损耗小于-30dB;在6-20GHz的频率范围内,其回波损耗小于-20dB,显示了良好的匹配特性。

微机械梁膜结构1kPa量程压力传感器

采用微机械加工技术可以制作出管芯尺寸小而灵敏度很高的压力传感器。目前微压压力传感器产品的量程已达5～10kPa。本文介绍了采用微机械梁膜结构的压力传感器设计(PT—24),结合适当的工艺可以制成量程为1kPa的器件。

MEMS微波功率传感器的研究与进展

介绍MEMS微波功率传感器的研究与发展,包括自加热式、间接加热式、插入式和电容式微波功率传感器。文中以共面波导(CPW)、负载电阻和热堆作为微波功率传感器的基本单元,对这些基本单元分别作了分析,并给出了这些基本单元和总体结构的性能指标,同时介绍了Si和GaAs衬底上制备微波功率传感器的主要工艺。

电容式MEMS微波功率传感器过载功率的优化

提出了一种等效串联电容式MEMS微波功率传感器,在不影响传感器微波性能的前提下,实现了过载功率的提升。分别建立了传感器的力学模型和集总参数模型,对过载功率特性和微波特性进行了优化与分析。使用Ansys软件和Hfss软件对传感器相关参数进行了仿真,验证了文章所建立模型的准确性。结果表明,当MIM电容相对值β从1.25变化至0.8时,过载功率可提高3.43倍至6.57倍;经过优化,系统仍保持较好的微波匹配特性。该研究成果对于MEMS微波功率传感器过载功率的提高具有一定的参考价值。

MEMS梁膜结构流量传感器设计与实现

流量是工业检测重要参数之一。流量检测技术随着微机械电子系统(MEMS)技术的发展与应用,向着小型化、高精度、智能化的方向发展。基于MEMS技术设计了一种梁膜结合的压差式流量传感器结构,分析了其基本工作原理,采用硅微加工工艺对传感器进行了流片加工,然后对封装完成的传感器样机进行了气流和水流静态性能测试。气流测试灵敏度为0.3508mV/(ms^(-1))~2,测试基本精度为0.5885%FS;水流测试灵敏度为41.5241mV/(ms^(-1))~2,测试基本精度为0.9323%FS。结果表明,所设计传感器具有较高的灵敏度与基本精度,从而能完成流量信号的检测。

微加速度传感器折叠梁刚度的精确求法

通过采用结构力学的力法，建立了求解叉指式微结构加速度传感器刚度的力学模型，并得到了精确解。与材料力学方法相比，该模型推导过程简单；与有限元方法相比，该模型在同等力学假设的条件，精度更高，且将计算分析的工作效率大大提高。

微硅隧道加速度传感器设计

比较了压阻式、电容式和隧道式加速度传感器的特点 ,提出了扭摆式隧道加速度传感器的结构 ,给出了工作原理和设计模型 ,最后给出了结构尺寸、版图总图及试制的芯片照片。

500pa微压传感器的研制

硅压力传感器发展的一个重要趋势,是向高灵敏度的微压传感器发展。1993年我们率先采用微机械的梁膜结构制得PT-24量程lkpa微压传感器。但在进一步提高灵敏度的研究过程中,遇到如下几个问题:(1)非线性随着灵敏度提高变差;(2)灵敏度提高,稳定性变差;(3)过载能力不够;(4)静电封接时背岛与玻璃基片相接。本文针对上述问题进行了研究,在PT-24量程1kpa微压传感器的版图和工艺基础上进行改进和提高,成功地设计并制作出PT-28量程500pa压阻式扩散硅微压传感器。

四电极电化学腐蚀在微压传感器制造中的应用

在研究四电极电化学腐蚀工艺过程中 ,考虑了与扩散硅压力传感器芯片平面工艺的兼容性 ,使得该工艺用于微压传感器的制造。微压传感器采用梁膜结构设计 ,膜区厚度为 1 0 μm ,制造出的微压传感器灵敏度为 5 0mV/ 3kPa/ 1mA ,端点法非线性为 0 .5 %。

一种压阻式微压传感器芯片设计与实现

基于压阻效应和惠斯通电桥原理,设计了一种压阻式微压传感器;为了增大灵敏度,设计了一种折弯形的压敏电阻。从微压芯片敏感薄膜的设计、敏感电阻条的确定以及敏感电阻器位置的选取等方面考虑,设计了具有应力匀散效应的梁-膜结构并进行了工艺验证。验证结果表明:所设计的微压芯片灵敏度达到了24 mV/kPa,非线性优于0.2%FS。

MEMS压阻超声传感器的设计与优化

提出了一种新的压阻式超声传感器结构,该结构由主振梁和微传感梁组成,在声压的作用下,主振梁振动从而带动微传感梁的振动。通过有限元软件Ansys仿真分析该结构的灵敏度,并与悬臂梁结构压阻式声传感器相比,结果表明灵敏度有了一定的提高。为了实现结构的优化,仿真了结构的尺寸与共振频率的关系,对相同共振频率的结构进行了静力分析,计算并对比了不同尺寸结构的灵敏度,从而得到灵敏度最高的结构,实现了结构的优化。

一种测量一维结构振动功率流的新方法

通过设计正弦和余弦形状PVDF传感器,提出了一种测量一维结构振动功率流和位移的新方法,并与用压电加速度传感器的测量结果进行了比较,结果表明:这种新的测量方法测量方便、数据精确,完全可以取代传统测量方法。并且PVDF传感器还可以同时测量角位移、弯矩、剪力等其它振动量,因此这种传感器功能齐全、应用广泛,具有重大的研究价值和现实意义。

建筑物健康诊断两种风荷载传感器的设计与应用

介绍了建筑物风工程研究用的两种风荷载传感器。一种是采用MEMS技术的梁膜岛复合力敏结构压阻微差压敏感元件,用准齐平无应力微封装,适用于建筑物缩模风洞试验测试用的风荷载动态微型微压传感器。另一种是采用MEMS梁膜复合结构力敏芯片,考虑了减小雨水张力影响及冲击载荷伴生的振动影响及防雷保护而封装的复合风雨荷载,现场实测用的风荷载传感器,它们均在实验和应用中取得良好的应用效果。

建筑物健康诊断两种风荷载传感器的设计与应用

介绍了建筑物风工程研究用的两种风荷载传感器。一种是采用MEMS技术的梁膜岛复合力敏结构压阻微差压敏感元件,用准齐平无应力微封装,适用于建筑物缩模风洞试验测试用的风荷载动态微型微压传感器。另一种是采用MEMS梁膜复合结构力敏芯片,考虑了减小雨水张力影响及冲击载荷伴生的振动影响及防雷保护而封装的复合风雨荷载,现场实测用的风荷载传感器,它们均在实验和应用中取得良好的应用效果。

振动功率流测量方法的研究

研究梁结构中功率流的测量中分别用加速度传感器和PVDF传感器进行功率流测量。通过压电加速度传感器与PVDF传感器测量进行实验比较,结果表明,设计制作的正弦形状和余弦形状传感器是适用可行的。

2015’全国新型半导体功率器件及应用技术研讨会会议通知

一、会议组织机构 指导单位：中国半导体行业协会承办单位：中国半导体行业协会分立器件分会专用集成电路重点实验室中国电子科技集团公司第十三研究所协办单位：合肥锐拓科技信息服务有限公司《半导体技术》编辑部《微纳电子技术》编辑部厦门创新众人会议服务有限公司二、征文范围1.宽禁带（Ga N、SiC等）外延材料的结构设计、制备与检测技术;2.功率器件用Ga As、In P外延材料的结构设计、制备与检测技术;3.基于金刚石、石墨烯的功率器件的结构设计、加工与测试技术;4.微波功率器件的结构设计、加工与测试技术;5.电力电子器件的结构设计、加工与测试技术;