论文部分内容阅读
微加速度传感器作为一种惯性器件在汽车、电子、导航、石油探测和地震预报等领域有着广泛的应用。压阻式微加速度传感器因具有线性度好、易于小型化、频率响应特性好、直接输出电压信号、接口电路简单、加工工艺简单等优点而受到广泛关注。
本文设计制作了一种采用L形梁结构的压阻式微加速度传感器。由于采用L形梁，因而能在较小的空间内实现较长的梁，节省了面积、提高了器件的一致性：同时该结构具有较高的谐振频率，因而具有较宽的频率响应范围，并且通过优化电阻放置方式可以使器件具有较小的横向灵敏度。具体内容如下：
首先，建立了一个简化的模型对传感器的灵敏度、固有频率、阻尼比、横向灵敏度等参数进行了分析，并用ANSYS对模型进行了有限元模拟，最后确定传感器的尺寸参数为：传感器芯片：3400μm×3400μm×820μm，质量块：2000μm×2000μm×420μm，梁：2200μm×100μm×40μm，阻尼间隙：8.8μm。
其次，讨论了 KOH各向异性腐蚀和腐蚀(100)面时的补偿条设计问题，制定了传感器的工艺流程。在加工过程中我们采用Si-Si直接键合实现敏感单元和下盖板间的粘合，使得后续加工工艺更为简单易实现，同时采用DRIE释放梁结构，保证了梁结构的完整性。
最后，对传感器的性能进行了初步测试。在采用5V电源供电时，其灵敏度为0.52mV/g，非线性度为0.663％，3dB截止频率为520Hz左右，横向灵敏度为：X方向3％，Y方向1％左右。测试结果与理论值基本相符。