基于MEMS技術(shù)的SOI微加速度計的研究與設(shè)計.pdf

1、MEMS技術(shù)是極具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一，是當(dāng)前十分活躍的研究領(lǐng)域。MEMS技術(shù)廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，包括國防、汽車工業(yè)和生物醫(yī)學(xué)等。微加速度計是MEMS技術(shù)應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域，MEMS技術(shù)的最初成功和商業(yè)化的產(chǎn)品就是微加速度計。目前微加速度計憑借其體積小、重量輕、功耗低和高靈敏度等優(yōu)點已成為慣性導(dǎo)航領(lǐng)域的關(guān)鍵部件。SOI材料的出現(xiàn)更是讓微加速度計的研究有了新的方向和重點，SOI微加速度計已經(jīng)成為新的研究熱點。
　　本文首先概述了MEM

2、S技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和國內(nèi)外的最新動態(tài)，介紹了主要的MEMS微機械加工技術(shù)。選擇梳齒電容式結(jié)構(gòu)的微加速度計作為主要研究對象，在分析了其工作原理后，分別研究了在開環(huán)和閉環(huán)兩種不同工作模式下微加速度計的各項性能參數(shù)，并指出了微加速度計工作穩(wěn)定所需要的內(nèi)在條件。
　　然后用有限元軟件ANSYS對梳齒電容式微加速度計建立模型并進行仿真計算，包括靜力學(xué)分析、模態(tài)分析和諧波響應(yīng)分析。靜力學(xué)分析得到了敏感質(zhì)量塊的位移和各個方向的最大應(yīng)力，結(jié)果驗證了

3、系統(tǒng)不會失效。模態(tài)分析得到了微加速度計的固有頻率并和諧波響應(yīng)分析的結(jié)果保持一致，在不同彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù)下仿真了微加速度計的諧振頻率，得到了影響諧振頻率的因素。接著對四種不同彈簧結(jié)構(gòu)的微加速度計分別進行了線性度分析，結(jié)果表明線性度良好；同時計算了折疊式彈簧彈性系數(shù)的計算公式，并討論了各結(jié)構(gòu)參數(shù)對彈性系數(shù)的影響規(guī)律；最終設(shè)計出了微加速度計的具體結(jié)構(gòu)尺寸。
　　最后根據(jù)實驗室條件，采用直接鍵合技術(shù)制備 SOI材料，并給出了制備的工藝流程。根