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A novel anti-shock silicon etching apparatus for solving diaphragm release problems
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作者 石莎莉 陈大鹏 +3 位作者 欧毅 景玉鹏 徐秋霞 叶甜春 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2010年第6期195-199,共5页
This paper presents a novel anti-shock bulk silicon etching apparatus for solving a universal problem which occurs when releasing the diaphragm (e.g. SiNx), that the diaphragm tends to be probably cracked by the imp... This paper presents a novel anti-shock bulk silicon etching apparatus for solving a universal problem which occurs when releasing the diaphragm (e.g. SiNx), that the diaphragm tends to be probably cracked by the impact of heatinginduced bubbles, the swirling of heating-induced etchant, dithering of the hand and imbalanced etchant pressure during the wafer being taken out. Through finite element methods, the causes of the diaphragm cracking are analysed. The impact of heating-induced bubbles could be the main factor which results in the failure stress of the SiNx diaphragm and the rupture of it. In order to reduce the four potential effects on the cracking of the released diaphragm, an anti-shock hulk silicon etching apparatus is proposed for using during the last etching process of the diaphragm release. That is, the silicon wafer is first put into the regular constant temperature etching apparatus or ultrasonic plus, and when the residual bulk silicon to be etched reaches near the interface of the silicon and SiNx diaphragm, within a distance of 50-80μm (the exact value is determined by the thickness, surface area and intensity of the released diaphragm), the wafer is taken out carefully and put into the said anti-shock silicon etching apparatus. The wafer's position is at the geometrical centre, also the centre of gravity of the etching vessel. An etchant outlet is built at the bottom. The wafer is etched continuously, and at the same time the etchant flows out of the vessel. Optionally, two symmetrically placed low-power heating resistors are put in the anti-shock silicon etching apparatus to quicken the etching process. The heating resistors' power should be low enough to avoid the swirling of the heating-induced etchant and the impact of the heating-induced bubbles on the released diaphragm. According to the experimental results, the released SiNx diaphragm thus treated is unbroken, which proves the practicality of the said anti-shock bulk silicon etching apparatus. 展开更多
关键词 anti-shock bulk silicon etching apparatus RELEASING diaphragm finite element analysis
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4H-SiC压力敏感膜片的低损伤飞秒激光加工
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作者 万泽洪 邓鸿洋 +3 位作者 雷宇 陶国裔 胡红坡 周圣军 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期66-78,共13页
采用飞秒激光加工4H-SiC压力敏感膜片,研究了飞秒激光深度方向步进间距、扫描路径方向、单脉冲能量、扫描线间距等参数对4H-SiC烧蚀形貌和烧蚀速率的影响。实验结果表明,飞秒激光加工4H-SiC样品表面孔洞的形成主要与激光诱导微沟槽的重... 采用飞秒激光加工4H-SiC压力敏感膜片,研究了飞秒激光深度方向步进间距、扫描路径方向、单脉冲能量、扫描线间距等参数对4H-SiC烧蚀形貌和烧蚀速率的影响。实验结果表明,飞秒激光加工4H-SiC样品表面孔洞的形成主要与激光诱导微沟槽的重叠有关,激光能量分布更均匀能够有效减少4H-SiC被烧蚀表面的激光诱导微沟槽的数量,增大激光扫描路径与激光偏振方向的夹角能够有效降低激光诱导微沟槽的重叠概率,从而抑制孔洞的形成。采用优化后的飞秒激光加工工艺参数,制备出直径为1 600μm、厚度为100μm的4H-SiC压力敏感膜片。所制备的4H-SiC压力敏感膜片表面无明显孔洞,边缘过烧蚀深度小于10μm,实现了4H-SiC压力敏感膜片的低损伤飞秒激光加工。 展开更多
关键词 微纳加工 压力敏感膜片 飞秒激光烧蚀 碳化硅 表面形貌
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基于F-P干涉的强度型光纤压力传感器 被引量:3
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作者 邓元龙 赵小丽 +3 位作者 李学金 耿优福 洪学明 邱成军 《深圳大学学报(理工版)》 EI CAS 北大核心 2011年第1期17-22,共6页
研究基于强度解调技术的Fabry-Perot干涉型光纤微机电系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)压力传感器.该传感器采用MEMS各向异性腐蚀工艺加工的方形硅杯,其硅杯结构尺寸和表面光洁度比圆形压力敏感膜一致性好.传感器采用大面... 研究基于强度解调技术的Fabry-Perot干涉型光纤微机电系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)压力传感器.该传感器采用MEMS各向异性腐蚀工艺加工的方形硅杯,其硅杯结构尺寸和表面光洁度比圆形压力敏感膜一致性好.传感器采用大面积比的方法,降低硅敏感膜片弯曲变形所引起的非线性测量误差,新增参考光路以补偿光源功率波动对测量的影响.在0~38kPa压力范围内实现了单值测量,相对灵敏度达到0.7%/kPa.实验与理论分析结果一致,具有很好的测量重复性.提出的多波长和多传感融合的测量方法,可用于扩大测量范围,提高灵敏度. 展开更多
关键词 传感器技术 光纤光学 压力测量 微机电系统 Fabry-Perot干涉 方形硅膜 强度调制
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基于硅膜的电容式高灵敏度低频传声器研究 被引量:1
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作者 宫铭举 邓越 +4 位作者 马军 汤亮 乔东海 何庆 王孟姣 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期199-202,共4页
在电容式传声器相关理论以及方形膜研究的基础上,采用圆形硅膜作为振动膜,研制了电容式低频传声器,该传声器直接采用音频传声器结构,不同于以往的电容式低频传声器结构。首先进行了等效结构参数的仿真,为实验提供了理论支持;然后,制备... 在电容式传声器相关理论以及方形膜研究的基础上,采用圆形硅膜作为振动膜,研制了电容式低频传声器,该传声器直接采用音频传声器结构,不同于以往的电容式低频传声器结构。首先进行了等效结构参数的仿真,为实验提供了理论支持;然后,制备了直径为0.08m,厚度约60μm的圆形硅膜,并以此硅膜为振动膜研发了一种高灵敏度的低频传声器,其中,两极板间的气隙厚度约为100μm。测试表明,当偏置电压为4.5V时,该传声器具有较高的灵敏度,100Hz处的灵敏度约为-27dB,通频带(20~300Hz)平坦,低频响应部分(0~20Hz)需要改进方法进一步测试。 展开更多
关键词 低频 电容式 圆形硅振动膜 高灵敏度 通频带
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一种硅微谐振式压力传感器的敏感膜片设计 被引量:5
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作者 任森 苑伟政 邓进军 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期1855-1858,1862,共5页
根据正方形膜片的变形和应力分布情况,提出了一种硅微谐振式压力传感器敏感膜片的设计方法,设计了两种正方形间接连接式压力敏感膜片.在相同的膜片面积下,新膜片与原有矩形间接连接式压力敏感膜片性能相近,为内部谐振器的多样化提供了基... 根据正方形膜片的变形和应力分布情况,提出了一种硅微谐振式压力传感器敏感膜片的设计方法,设计了两种正方形间接连接式压力敏感膜片.在相同的膜片面积下,新膜片与原有矩形间接连接式压力敏感膜片性能相近,为内部谐振器的多样化提供了基础.最后,就压力敏感膜片的工艺设计进行了探讨,认为采用正方形凸角补偿结构的〈110〉硅岛和采用边长补偿的〈100〉硅岛最适合间接连接式压力敏感膜片. 展开更多
关键词 谐振式压力传感器 敏感膜片 硅岛 凸角补偿
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基于SOI晶圆材料的硅微压传感器 被引量:4
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作者 李新 刘野 +1 位作者 刘沁 孙承松 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2012年第5期15-16,共2页
为解决硅微压传感器制作过程中存在的问题,以SOI晶圆材料为基础,使用有限元方法优化设计岛-膜型1kPa压力敏感结构,采用MEMS工艺完成传感器芯片制作,并对封装后的传感器进行了测试。测试结果表明,传感器输出灵敏度大于60 mV/kPa,非线性小... 为解决硅微压传感器制作过程中存在的问题,以SOI晶圆材料为基础,使用有限元方法优化设计岛-膜型1kPa压力敏感结构,采用MEMS工艺完成传感器芯片制作,并对封装后的传感器进行了测试。测试结果表明,传感器输出灵敏度大于60 mV/kPa,非线性小于0.1%FS,精度小于0.5%FS,器件具有较好的性能指标。 展开更多
关键词 硅微压传感器 岛-膜结构 SOI晶圆
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一种以多晶硅为振动膜的MEMS传声器研制 被引量:1
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作者 乔东海 田静 +1 位作者 徐联 汪承灏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第14期1243-1247,共5页
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... 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)。 展开更多
关键词 电容式传声器 MEMS器件 多晶硅薄膜 磷硅玻璃牺牲层
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超薄膜腐蚀自停止技术的缺陷分析 被引量:1
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作者 李晓波 徐晨 +2 位作者 戴天明 邓琛 沈光地 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期410-413,432,共5页
作为气动红外探测器密封微电容检测腔的核心部件,要求敏感薄膜必须无孔,平整。浓硼硅腐蚀自停止技术制备超薄膜时,扩散前待扩硼区经常会存在各种表面微缺陷,导致扩硼后,再进行反向腐蚀形成的超薄膜会出现微腐蚀孔。利用小孔扩散模型和... 作为气动红外探测器密封微电容检测腔的核心部件,要求敏感薄膜必须无孔,平整。浓硼硅腐蚀自停止技术制备超薄膜时,扩散前待扩硼区经常会存在各种表面微缺陷,导致扩硼后,再进行反向腐蚀形成的超薄膜会出现微腐蚀孔。利用小孔扩散模型和流体力学中小孔的热壅塞理论详细计算了缺陷的结构尺寸对缺陷底端局部硼浓度的影响。当缺陷半径r0垲姨Dt,其底端的局部硼浓度会远远低于浓硼硅腐蚀自停止的临界浓度5×1019/cm3,从而在下一步的反向腐蚀出膜过程中,表面有缺陷的扩硼区出现微腐蚀孔的几率大大增加。最后,针对膜区域出现的微腐蚀孔,提出了几种解决方案。 展开更多
关键词 浓硼重掺杂硅薄膜 气动红外探测器 钻蚀缺陷 小孔扩散模型 微腐蚀孔
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ANSYS在硅岛膜设计中的应用 被引量:3
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作者 李晔辰 孙承松 《传感器世界》 2002年第11期26-28,34,共4页
ANSYS是计算机辅助工程分析中一套应用广泛的工程分析软件,它可以应用于诸如机械、航天、土木、电子等不同的领域。本文正是充分利用了ANSYS软件的有限元分析功能,将硅岛膜在受一定压力下的位移变化进行分析,再根据硅岛膜的其它尺寸要求... ANSYS是计算机辅助工程分析中一套应用广泛的工程分析软件,它可以应用于诸如机械、航天、土木、电子等不同的领域。本文正是充分利用了ANSYS软件的有限元分析功能,将硅岛膜在受一定压力下的位移变化进行分析,再根据硅岛膜的其它尺寸要求,可以取得硅岛膜的最佳尺寸。 展开更多
关键词 硅岛膜设计 ANSYS CAD 有限元
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硅基光纤温度传感器研究
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作者 葛益娴 王鸣 +1 位作者 李明 王婷婷 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期1017-1020,共4页
基于单晶硅折射率随温度变化的热光效应,研究了一种硅基双波长光纤温度传感器.理论分析了单晶硅膜温度传感的机理,通过计算得到了硅膜厚度与温度测量范围之间的关系.运用双波长信号处理方法对传感器反射光强度进行分析并解调出所测量的... 基于单晶硅折射率随温度变化的热光效应,研究了一种硅基双波长光纤温度传感器.理论分析了单晶硅膜温度传感的机理,通过计算得到了硅膜厚度与温度测量范围之间的关系.运用双波长信号处理方法对传感器反射光强度进行分析并解调出所测量的温度.实验结果表明,在测温范围25~45℃内,当传感器测温波长为1534.3nm、1554.3nm时,该传感器对温度的响应具有良好的线性,其线性拟合度达0.9898.该温度传感器的研究对设计制作温度补偿型的硅基压力或其它物理量的测量传感器具有一定的参考价值. 展开更多
关键词 传感器技术 温度传感器 单晶硅膜 热光效应
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工业化硅微机械电容式麦克风的设计与性能计算 被引量:3
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作者 董健 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期619-623,共5页
给出了一种单芯片硅微机械电容式麦克风的结构设计,并针对此结构对其进行了动态特性分析计算。硅微机械电容式麦克风的两个电极由一个复合敏感膜和一个金属铜底板构成。复合敏感膜包括三层,中间一层是掺杂硼的多晶硅,上下两层是氮化硅,... 给出了一种单芯片硅微机械电容式麦克风的结构设计,并针对此结构对其进行了动态特性分析计算。硅微机械电容式麦克风的两个电极由一个复合敏感膜和一个金属铜底板构成。复合敏感膜包括三层,中间一层是掺杂硼的多晶硅,上下两层是氮化硅,三层复合膜的厚度设计和制作工艺使复合膜处于轻微的拉应力状态。底板采用低温电镀铜技术制作,底板上分布有许多圆形通气孔来调节敏感膜与底板间的空气压膜阻尼。在复合敏感膜和金属铜底板之间采用牺牲层技术制作了一空气间隙,使复合敏感膜和一个金属铜底板之间构成一工作电容。在硅基体的背面采用湿法腐蚀出声音进口腔。针对这一结构我们对其动态特性进行了分析计算,计算出麦克风在9V偏置电压下开环灵敏度为4.99mV/Pa,麦克风最大偏置电压为32.83V,麦克风工作时的频率带宽为0-134kHz。分析结果表明该硅微机械电容式麦克风能满足工业界的使用要求。 展开更多
关键词 硅微机械电容式麦克风 三层复合膜 带孔的铜底板 动态特性
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一种新型火炮膛压测量传感器研究
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作者 付敬奇 朱明式 卜雄洙 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 1996年第3期225-228,共4页
提出一种新型压阻式超高压传感器。用金属膜片、硅油和低量程压阻敏感元件构成传感器,从而实现了利用便宜而常见的较低量程的硅压阻敏感元件构成大量程的高压传感器。给出该传感器工作原理的理论分析和主要结构参数的估算方法。按该文... 提出一种新型压阻式超高压传感器。用金属膜片、硅油和低量程压阻敏感元件构成传感器,从而实现了利用便宜而常见的较低量程的硅压阻敏感元件构成大量程的高压传感器。给出该传感器工作原理的理论分析和主要结构参数的估算方法。按该文的原理,用20MPa的压阻敏感元件制成了500MPa的高压传感器的原型,其固有频率高达246kHZ,超过了目前同量程的其他传感器,且介绍了原型样机的标定结果,证明其原理的可行性。最后提出对这种传感器进一步开发的建议。 展开更多
关键词 火炮 膛压 测量 超高压力传感器 传感器
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薄膜制备中的微蚀孔问题
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作者 李博 徐晨 +1 位作者 宋义超 沈光地 《纳米技术与精密工程》 EI CAS CSCD 2007年第4期245-248,共4页
研究了自终止腐蚀停法制备浓硼重掺杂硅薄膜的腐蚀孔问题.许多MEMS结构需要进行2次或2次以上的深刻蚀,有些需要在多次深刻蚀后释放超薄的悬空薄膜结构,这时薄膜表面极易出现微小的腐蚀孔.分析可知,微蚀孔并不完全在第2次腐蚀的过程中形... 研究了自终止腐蚀停法制备浓硼重掺杂硅薄膜的腐蚀孔问题.许多MEMS结构需要进行2次或2次以上的深刻蚀,有些需要在多次深刻蚀后释放超薄的悬空薄膜结构,这时薄膜表面极易出现微小的腐蚀孔.分析可知,微蚀孔并不完全在第2次腐蚀的过程中形成,而是从第1次深腐蚀过程中对掩膜层的钻蚀开始的.对掩膜层的钻蚀,导致硅表面出现轻微腐蚀,形成细小的凹坑,并在浓硼扩散和第2次深腐蚀中被放大,最终在成膜过程中形成小孔.分析了微蚀孔的成因,提出了工艺上的解决方法,形成了一套重复性好的成膜工艺. 展开更多
关键词 浓硼重掺杂硅薄膜 深刻蚀 微蚀孔
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硅铁阳极溶出非隔膜电解制备高铁酸钠(英文)
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作者 刘永春 谢家理 《四川大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期373-378,共6页
作者报道了用硅铁作为阳极,在非隔膜电解槽中电解制备了新型高效水处理剂高铁酸钠,并探索了最佳反应条件.当槽电压为3~7V,电流密度为40mA·cm-2,用含1%硅酸钠的40%的氢氧化钠为电解液,反应体系温度控制在35~40℃,电解180min,电流... 作者报道了用硅铁作为阳极,在非隔膜电解槽中电解制备了新型高效水处理剂高铁酸钠,并探索了最佳反应条件.当槽电压为3~7V,电流密度为40mA·cm-2,用含1%硅酸钠的40%的氢氧化钠为电解液,反应体系温度控制在35~40℃,电解180min,电流效率可达43.0%,可得到浓度为0.078mol·L-1的高铁酸钠.实验表明,用硅铁作阳极材料,比碳钢、镀锌铁皮、铸铁等阳极材料的电流效率以及电解产率都高得多. 展开更多
关键词 高铁酸钠 非隔膜电解 硅铁 电流效率
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硅集成压力传感器设计
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作者 贺水燕 彭万里 《湘潭师范学院学报(自然科学版)》 2002年第3期64-66,共3页
主要对硅集成传感器的理论设计进行了分析和探讨。
关键词 硅集成压力传感器 设计 硅膜片 挠度 灵敏度 微加工 电容传感元件 硅压阻式模型
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硅谐振式压力传感器敏感结构设计与仿真 被引量:8
16
作者 平文 孔德义 单建华 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第3期1-4,8,共5页
根据双端固支梁的谐振频率求解,以及方形膜片在压力下形变和应力的理论分析,设计了一个基于梁-膜结构硅谐振式压力传感器敏感结构的模型。对该模型进行ANSYS仿真,得到它在1个大气压下的总形变和应力分布,以及前六阶的振动模态。比较方... 根据双端固支梁的谐振频率求解,以及方形膜片在压力下形变和应力的理论分析,设计了一个基于梁-膜结构硅谐振式压力传感器敏感结构的模型。对该模型进行ANSYS仿真,得到它在1个大气压下的总形变和应力分布,以及前六阶的振动模态。比较方形膜片和长方形膜片下敏感结构的仿真结果,得出相同面积下长方形膜片的灵敏度更高,检测时非线性误差更小。通过对不同厚度硅梁与硅膜下敏感结构的仿真,最终设定硅膜与硅梁的厚度分别为50μm和10μm。该传感器主要用于航空仪器仪表中对大气压的高精度检测。 展开更多
关键词 谐振式压力传感器 敏感结构 谐振梁 硅膜 模态仿真 灵敏度
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基于E型圆膜片的复合差动谐振式敏感元件
17
作者 樊尚春 乔少杰 《科学技术与工程》 2005年第5期313-315,共3页
对以E型圆膜片为一次敏感元件、一对对称的硅梁谐振子为二次敏感元件的复合差动敏感元件的力学特性进行了分析。给出了其敏感压力、差压、集中力与加速度时,梁谐振子固有频率随被测量变化的解析计算模型。
关键词 E型圆膜片 硅微传感器 谐振式传感器 差动检测
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簧片式硅压力传感器的研制
18
作者 温明生 唐世洪 +1 位作者 刘理天 谢会开 《传感技术学报》 CAS CSCD 1995年第1期22-26,共5页
介绍了采用簧片式硅弹性膜芯片研制成功的压力敏感元件和传感器,利用这种硅芯片已制得灵敏度和量程范围各不相同的性能优良的压力传感器.
关键词 压力传感器 传感器 研制
全文增补中
一种电容式硅微机械麦克风的设计与制造
19
作者 董健 《机电一体化》 2008年第4期29-32,共4页
给出了一种电容式硅微机械麦克风的设计和制造方法。该微机械麦克风在单一硅片上制作,麦克风的两个电极由1个3层复合敏感膜和1个带有通气孔的金属铜底板构成,敏感膜与底板之间采用牺牲层技术形成空气间隙。测试结果表明,该硅微机械麦克... 给出了一种电容式硅微机械麦克风的设计和制造方法。该微机械麦克风在单一硅片上制作,麦克风的两个电极由1个3层复合敏感膜和1个带有通气孔的金属铜底板构成,敏感膜与底板之间采用牺牲层技术形成空气间隙。测试结果表明,该硅微机械麦克风适合在工业界推广应用。 展开更多
关键词 电容式硅微机械麦克风 三层复合敏感膜 铜底板
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SiC压阻式压力传感器感应膜片热-结构耦合分析 被引量:9
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作者 袁方超 李舜酩 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 2016年第1期26-31,共6页
通过小挠度理论对感应膜片进行了应力与挠度计算,采用ANSYS仿真验证了碳化硅(Si C)压阻式压力传感器感应膜片的性能,并进行了膜片的对比选型与分析。对感应膜片进行了热-结构耦合分析,对比分析了感应膜片在不同温度场下的应力分布情况,... 通过小挠度理论对感应膜片进行了应力与挠度计算,采用ANSYS仿真验证了碳化硅(Si C)压阻式压力传感器感应膜片的性能,并进行了膜片的对比选型与分析。对感应膜片进行了热-结构耦合分析,对比分析了感应膜片在不同温度场下的应力分布情况,确定了压敏电阻的布置位置,并对不同温度场下施加不同的压力载荷时感应膜片的应力场与电压输出进行了仿真分析。研究结果表明:高温环境下传感器的输入(压力)-输出(电压)呈线性关系,且输出电压随温度升高而降低,这对压阻式高温压力传感器感应膜片的设计具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 碳化硅 小挠度理论 感应膜片 热-结构耦合
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