一种用于振动测量的MEMS电磁式加速度计

基于电磁感应原理,设计并制备了一种用于振动测量的微机电系统(MEMS)电磁式加速度计,其具有无源、集成度高、对加工工艺精度要求低及不受温度、湿度影响等优势。首先通过有限元分析软件对加速度计敏感结构及永磁体磁场进行仿真分析,然后利用MEMS微加工工艺制备敏感结构及电磁线圈等主要部件,将加速度计芯片与嵌有永磁体的陶瓷基板进行键合封装。通过敏感结构受到振动并带动线圈相对永磁体发生位移产生电压信号。最后通过振动测试系统对电磁式加速度计的灵敏度、量程、线性度及抗过载能力等动态参量进行评估。实验结果表明,在0~3g量程范围内,加速度计可实现对63~69 Hz频率振动的测量,灵敏度最高为263 mV/g,非线性误差为3.3%,可用于恶劣环境下低g值的振动测量。

粒子群优化算法在MEMS压力传感器电桥电阻计算与零偏补偿中的应用

采用粒子群优化(PSO)算法对微机电系统(MEMS)压力传感器电桥电阻进行了优化设计和验证。基于PSO算法的基本原理,建立电桥参数模型,充分利用冗余的测量数据配置优化条件,通过迭代运算得到了传感器惠斯通电桥电阻数值解,并将其作为零偏补偿的依据。然后根据计算和测试结果进行了零偏补偿,对补偿后结果进行了验证。结果表明,计算输出零偏值与实测输出零偏值之间的相对误差<1%;补偿后传感器的零偏值控制在0.5mV以内,实测零偏满量程误差≤0.1%。研究证明采用该算法模型可有效计算出MEMS压力传感器的电桥电阻参数,基于其计算结果的补偿方案可提升传感器电桥精度。

基于兰姆波压电谐振器的高频低相噪MEMS振荡器仿真研究

发达的现代通信设备对时钟源器件提出了更高的要求,在保障频率信号稳定的同时还需要器件具备可集成、微型化等特点,微机电系统(MEMS)振荡器因其具备这些优势,已逐渐替代传统振荡器,成为电子设备中信号源的常用元器件。该文设计了一种MEMS振荡器并对其进行仿真测试,该振荡器的核心选频器件由Lamb波压电谐振器组成,在应用于振荡电路前,对设计的MEMS谐振器进行了仿真测试,并提出两种优化其寄生模态的方法,所得谐振器的品质因数(Q)为1357.5,串联谐振频率为70.384 MHz。将优化后谐振器应用于振荡电路后,对振荡器输出信号和相位噪声进行测试,结果表明,MEMS振荡器的输出载波频率为70.58 MHz,相位噪声为-64.299 dBc/Hz@1 Hz及-144.209 dBc/Hz@10 kHz。

微机电系统(MEMS)技术的研究与应用

微机电系统是源于微电子加工技术 ,融合了微机械制造、传感、致动及微控制于一体的系统。其特征尺寸极小 ,学科交叉广泛 ;技术研究包括微系统理论、设计建模、微机械加工、微器件集成等多个方面 ;学科分类涵盖了机械、力学、光学、流体、电磁学、生物学等各领域 ,在民品和军品领域有许多热点应用。本文介绍了微机电系统发展概况、微机电系统技术关键、微机电系统有关传感器 ,以及微机电系统热点应用和微机电系统技术的发展前景。

微机电系统(MEMS)技术及发展趋势

主要介绍了微机电系统 (MEMS) (MicroElectroMechanicalSystem)的发展概况、特点、加工技术及其发展趋势。

微机电系统(MEMS)磨损的分形分析

基于M-B分形磨损模型,建立微机电系统(MEMS)表面磨损率与分形维数之间的关系,对MEMS表面的磨损规律与表面特性进行相关分析。结果表明,分形维数对MEMS表面磨损率的影响具有一定的规律性,当分形维数在某一范围时,磨损率随着分形维数的减小而迅速增大;当分形维数为1.5时,磨损率达到最小值。当分形维数一定时,磨损率随着尺度系数、磨损概率常数的增大而增加,随着MEMS材料性能参数的增大而减小。当其它影响参数保持一定时,磨损率随着MEMS表面接触面积的增大而增加。

适合硅微机械系统(MEMS)的集成驱动结构──铝硅双金属膜片

双金属效应是一种基本的物理效应，这一效应在硅微机械装置上的应用，有力地弥补了硅材料不具备压电效应，电信号难以直接转换为机械驱动力的缺陷。本文将介绍我们研制的铝硅双金属膜片．膜片尺寸为4mm×4mm×（20μm单晶硅＋10μm金属铝）．实验和分析结果表明，铝硅双金属膜片具有优越的力学特性，能提供足够大的动力和位移。这种集成的单片驱动结构不仅在材料及工艺上与IC工艺完全兼容，而且通过调整有关结构参数及工艺参数，可使该结构在5伏电压下稳定工作，为实现硅微机械系统（MEMS）奠定了基础．这种驱动方式是目前制造微阀门、微流量泵等需要大动力、大位移的硅微机械及其系统的理想驱动结构．

微机电系统(MEMS)的应用

简要介绍微机电系统在各个领域的应用。

微机电系统(MEMS)促进测量学发展

本文从纳米、超微角位移测量 ,及力学、声学、医学测量诸方面说明 MEMS促进测量学的发展。通过所举范例 ,可以看出MEMS在各方面促进测量学发展及其深远的科学意义。其中超微角位移测量的构想以往资料未见 。

立体微型器件的微制造技术及其在微机电系统(MEMS)的应用

综述了近年来与微型机电系统（MEMS）相关的材料微制造和微加工技术的最新研究进展.重点介绍了如何利用硅晶片作为微型模具来制备压电陶瓷和热电材料的微型柱状阵列结构和反应烧结碳化硅微型转子等微制造技术,并展望了材料微制造技术在研制微型医疗器件和微型移动能源方面的应用前景.

碳纳米管在微机电系统(MEMS)中的应用研究

碳纳米管研究的不断发展为其与微机电系统(MEMS)的结合提供了可能,这种结合"Top-down"与"Bottom up"的方法是微米/纳米技术的一个发展趋势。介绍了碳纳米管的特性及其在MEMS上的潜在应用,综述了碳纳米管的制备方法以及与MEMS技术的兼容性,列举了目前一些碳纳米管与MEMS结合研究的典型,并对其发展趋势进行了分析。

微机电系统(MEMS)与纳机电系统(NEMS)

微机电系统(MEMS)和纳机电系统(NEMS)是微米/纳米技术的重要组成部分.MEMS已经在产业化道路上不断发展,NEMS还处于基础研究阶段.本文强调了制造技术是微/纳机电系统发展的基础,在简单地介绍了典型的MEMS和NEMS器件和系统后,讨论了MEMS和NEMS发展中的几个问题和MEMS和NEMS的发展前景.

三层多晶硅结构的挠曲式静电驱动MEMS微反射镜

将悬臂梁结构与平行平板型结构相结合,研发了一种挠曲式静电驱动微电子机械系统(MEMS)微反射镜。为了实现大扭转角度、小驱动电压的设计目标,通过仿真实验进行对比分析,确定了微反射镜的相关尺寸。采用低压化学气相沉积、光刻、反应离子刻蚀和溅射等工艺,成功制备出了一种具有三层多晶硅结构的微反射镜。在制备过程中得出氢氟酸去除牺牲层(磷硅玻璃)释放出微反射镜结构的最佳刻蚀时间为45 s。制作了开关频率为200 kHz的MOSFET高速驱动电路,电路中的栅极驱动电阻(R_(G))是影响输出的关键因素。实验结果表明,当R_(G)额定功率为300 W、电阻为47Ω时,微反射镜能够达到足够启动速度,实现高速开关的设计目标。最后,设计并搭建了微反射镜的测试系统,施加60 V的驱动电压进行测试,通过显微镜观察到微反射镜的明显动作变化以及屏幕上光斑的位移变化,表明制备的微反射镜可正常驱动。

微机电系统传感器深孔封装结构分析

为解决MEMS传感器在封装或使用过程中材料之间热匹配不良、应力集中问题,基于提出的微机电系统传感器阶梯深孔封装工艺对芯片进行封装,并运用数值模拟手段,对模块的可靠性进行分析,研究模块的温度应力和温度位移的变化规律。研究结果表明,提出的微机电系统传感器阶梯深孔封装工艺是在石英基板的内部设置阶梯状的孔洞,并与芯片内部的孔洞对齐后,采用金丝键合工艺连接将石英基板与芯片连接,并运用双组份加成型灌封胶填充固化和释放压力的目的;两种封装方式的位移曲线、应力曲线均随着温度荷载的周期性波动而波动,且应力极值不断放大,传统LCC封装工艺的芯片位移、应力明显大于阶梯深孔封装的芯片位移、应力,后者位移约为前者位移的19%~27%,后者应力约为前者应力的18%~57%,表明阶梯深孔封装结构有效改善了模块内部组件的翘曲和应力集中现象。

基于双螺旋式加热器的柔性MEMS流量传感器

针对传统流量传感器的量程限制,提出了一种基于双螺旋结构加热器的柔性基底微机电系统(MEMS)热式流量传感器。在基底上打出均匀通孔阵列以降低热传导损耗,两对测温电阻对称分布在加热器两侧,以获得较宽量程,在微小流量与大流量下均表现出较高灵敏度。采用基于惠斯通电桥的检测电路实现输出电压的测量,同时保持加热器与环境温度恒定温差200 K,对电阻自热进行补偿。传感器工作温度-100~400℃,量程为0~60 m/s;低流速下灵敏度约为12.75 V/(m·s^(-1)),分辨率可达0.001 mm/s,高流速下灵敏度约为1.4 mV/(m·s^(-1)),功耗低至1.3 mW。

微机电系统(MEMS)的干涉测量方法的研究进展

目前大量的机械系统中应用了微电子机械设备 ,从而对微机电系统 (MEMS)的测量提出了新的要求。

SOC片上系统、MEMS微机电系统和Smart Dust智能微尘

SOC片上系统在国民经济与社会生活中,许多行业生产了所需求的产品。MEMS微机电系统和Smart Dust智能微尘的出现,不但使生产、生活产生了变化,同时会使人类哲学思想发展,产生与时俱进的变化。

微机电系统(MEMS)在施药中的应用

探讨微型生物传感器和药液贮囊容器单元植入体内,用一无线集成系统能控制药物的释放。接收传感器接收并反馈信号,可同时进行治疗药剂注射及组织采样等作业。本文主要介绍了MEMS(NEMS)技术在施药系统中的应用,并且对其发展给予了展望。