新型非熱式流速流向傳感器的研制.pdf

1、本論文首次提出了一種基于電容測量原理和陽極鍵合技術(shù)的二維流速流向傳感器，對該傳感器的性能指標(biāo)進(jìn)行了理論計算和ANSYSTM有限元模擬，為該傳感器設(shè)計了一套加工方案。實(shí)際加工結(jié)果表明該方案切實(shí)可行，測試結(jié)果表明傳感器達(dá)到了設(shè)計指標(biāo)。 相對于目前廣泛應(yīng)用在風(fēng)速計等領(lǐng)域的傳熱式流速流向傳感器，本文所述的電容非熱式傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)有：功耗小、沒有熱傳導(dǎo)帶來的測量誤差、電容測量的溫漂小、響應(yīng)時間短并可以應(yīng)用于一些對加熱有限制的場合。

2、 相對于現(xiàn)有的非熱式流速傳感器，本文所述傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是可以在測量流速的同時實(shí)現(xiàn)二維流向的測量。 本傳感器的原理是：通過支撐梁結(jié)構(gòu)，將流體對結(jié)構(gòu)的壓力轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)的位移，再通過檢測四組正交電容間距的改變來獲得結(jié)構(gòu)的位移值，從而獲得流速和流向信息。 傳感器的加工方案基于陽極鍵合、CMP(化學(xué)機(jī)械磨拋)和ICP(互感耦合等離子刻蝕)，在硅和玻璃的鍵合界面有空腔以及金屬引線的存在。 為了使這套工藝能夠成為一套通用工藝

3、，適用于其它類似結(jié)構(gòu)的加工，本文研究了該工藝和現(xiàn)有成熟工藝不同之處給加工帶來的影響并提出了一些解決辦法。本文研究了ICP刻蝕造成的空腔和金屬引線對陽極鍵合的影響，同時也研究了陽極鍵合所加的溫度和電壓對金屬引線的影響。實(shí)驗(yàn)證明，空腔和臺階對陽極鍵合的影響相當(dāng)小，同時陽極鍵合的條件對金屬引線的影響也可以通過改變工藝溫度來加以控制，并且?guī)в锌涨坏逆I合硅片能夠承受CMP磨拋。 傳感器的結(jié)構(gòu)尺寸為6mm×6mm×0.12mm。測量得到的零