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微机械陀螺冲击特性及可靠性研究 预览
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作者 何春华 赵前程 +2 位作者 杨振川 张大成 闫桂珍 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期643-648,共6页
为了深入掌握微机械陀螺的冲击响应特性,本文进行了详细的理论推导和MATLAB仿真分析,并进行了测试验证。冲击试验结果表明,理论分析和试验结果基本一致,考虑最坏情况可知,当脉宽对应的冲击频率与陀螺固有频率越接近,并且陀螺品质因子和... 为了深入掌握微机械陀螺的冲击响应特性,本文进行了详细的理论推导和MATLAB仿真分析,并进行了测试验证。冲击试验结果表明,理论分析和试验结果基本一致,考虑最坏情况可知,当脉宽对应的冲击频率与陀螺固有频率越接近,并且陀螺品质因子和冲击加速度幅值越大时,则冲击带来的影响就越大,梁越容易发生断裂失效。因此要使MEMS陀螺具有较强的抗冲击能力,必须综合优化设计陀螺的真空度和固有频率。 展开更多
关键词 微机械陀螺 冲击可靠性 响应模型 冲击特性
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MEMS硅玻璃阳极键合工艺评价方法 预览 被引量:1
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作者 谷专元 何春华 +2 位作者 何燕华 赵前程 张大成 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第10期54-56,共3页
为了得到微机电系统(MEMS)加速度计硅-玻璃阳极键合的键合强度,进行了剪切破坏测试,并结合材料力学相关理论,得到键合强度表征方法.通过对实验数据的分析,制定键合强度的失效判据,提出了一种评价硅玻璃键合工艺质量的有效方法,在工程... 为了得到微机电系统(MEMS)加速度计硅-玻璃阳极键合的键合强度,进行了剪切破坏测试,并结合材料力学相关理论,得到键合强度表征方法.通过对实验数据的分析,制定键合强度的失效判据,提出了一种评价硅玻璃键合工艺质量的有效方法,在工程实际中具有一定的参考价值. 展开更多
关键词 微机电系统(MEMS)加速度计 硅玻璃阳极键合 键合强度 剪切力
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真空封装MEMS陀螺高温老化失效机理研究 预览
3
作者 谷专元 何春华 +3 位作者 陈俊光 赵前程 张大成 闫桂珍 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第11期1637-1642,共6页
为了快速掌握真空封装MEMS陀螺老化失效机理,陀螺进行125℃高温加速实验,并对不同时间节点下的陀螺关键性能进行参数提取。分析结果表明,由于高温老化导致MEMS陀螺内部材料放气、疲劳和应力释放,从而改变品质因子和初始检测电容,最终导... 为了快速掌握真空封装MEMS陀螺老化失效机理,陀螺进行125℃高温加速实验,并对不同时间节点下的陀螺关键性能进行参数提取。分析结果表明,由于高温老化导致MEMS陀螺内部材料放气、疲劳和应力释放,从而改变品质因子和初始检测电容,最终导致陀螺的零偏、角随机游走系数、零偏稳定性、标度因子等关键性能的严重退化。在工程实际中有一定的参考价值。 展开更多
关键词 微机械陀螺 老化 真空封装 失效机理
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基于单幅扫描电镜图像的三维重建技术 被引量:1
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作者 王琦琦 朱福运 +2 位作者 孙明竹 张海霞 赵新 《纳米技术与精密工程》 CAS CSCD 2013年第6期541-545,共5页
本文提出了一种对黑硅表面进行三维重建的方法.通过对扫描电子显微镜的成像原理进行建模,该方法可以只使用单幅从黑硅表面正上方垂直向下拍摄的扫描电子显微镜图像获得黑硅表面的三维信息.该方法简单易行.本文对这一方法进行了重建... 本文提出了一种对黑硅表面进行三维重建的方法.通过对扫描电子显微镜的成像原理进行建模,该方法可以只使用单幅从黑硅表面正上方垂直向下拍摄的扫描电子显微镜图像获得黑硅表面的三维信息.该方法简单易行.本文对这一方法进行了重建测试.测试结果表明该方法能够获得比较理想的重建效果. 展开更多
关键词 三维重建 微机电系统 扫描电子显微镜 黑硅表面
∑△微加速度计中基于脉宽调制的力反馈回路 预览 被引量:2
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作者 陶呈瑶 邓康发 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1704-1709,共6页
针对微加速度计接口电路的Sigma-Delta(∑△)数字反馈系统,提出了一种基于脉宽调制(PWM)的力反馈回路:利用模拟低通滤波器将PWM波解调成模拟输出信号,具有滤波和数模转换功能。首先建立微加速度计∑△闭环反馈系统的Simulink模... 针对微加速度计接口电路的Sigma-Delta(∑△)数字反馈系统,提出了一种基于脉宽调制(PWM)的力反馈回路:利用模拟低通滤波器将PWM波解调成模拟输出信号,具有滤波和数模转换功能。首先建立微加速度计∑△闭环反馈系统的Simulink模型并进行了系统级仿真。之后采用FilterSolutions滤波器设计软件确定三阶低通巴特沃斯滤波器,并采用Pspice仿真软件进行电路级仿真。最后将制作的PCB版电路进行测试:PWM波通过力反馈回路能还原成高保真度的模拟信号,输出信号和输入信号的频率相对误差小于0.36%,等效DAC分辨率为8bit。试验表明,此方案结构简单、成本低,能以较低电路复杂度实现高精度的模拟信号输出。 展开更多
关键词 微加速度计 接口电路 ∑△ 数模转换器 脉宽调制
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驻极体式微型发电机的研究进展
6
作者 杨兆辉 王婧 张锦文 《中国科学:技术科学》 CSCD 北大核心 2012年第3期 241-247,共7页
随着电子系统的尺寸不断减小,研制体积小、重量轻、能量密度高并且能够持续供能的微型发电机将对电子系统具有重要意义.振动能在日常环境中广泛存在,振动能微型发电机是将振动能转化成能给电子系统供能的装置.驻极体式微型发电机是... 随着电子系统的尺寸不断减小,研制体积小、重量轻、能量密度高并且能够持续供能的微型发电机将对电子系统具有重要意义.振动能在日常环境中广泛存在,振动能微型发电机是将振动能转化成能给电子系统供能的装置.驻极体式微型发电机是振动能采集微型发电机的一种,是目前微能源研究的热点之一.本文主要从驻极体材料及注极方法、振动能拾取方式和转换效率的提高3个方面介绍了驻极体式微型发电机的最新进展. 展开更多
关键词 驻极体微 型发电机 振动能量采集
Pyrex7740玻璃通孔湿法腐蚀技术研究 被引量:3
7
作者 张锦文 杨化冰 +1 位作者 蒋巍 王龙 《功能材料与器件学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期 596-599,共4页
本文研究报道了Pyrex7740玻璃湿法腐蚀通孔技术。将四寸硅玻璃键合圆片的玻璃衬底减薄,并在玻璃上分别制备PECVDSiC、W/Au和PECVD多晶硅三种不同掩膜及其开口,最终利用40%HF腐蚀实现玻璃通孔。整个工艺过程与IC工艺兼容,并可进行... 本文研究报道了Pyrex7740玻璃湿法腐蚀通孔技术。将四寸硅玻璃键合圆片的玻璃衬底减薄,并在玻璃上分别制备PECVDSiC、W/Au和PECVD多晶硅三种不同掩膜及其开口,最终利用40%HF腐蚀实现玻璃通孔。整个工艺过程与IC工艺兼容,并可进行圆片级批量加工。观察并研究纵向和横向腐蚀过程和通孔形貌,对比三种不同腐蚀掩膜掩蔽效果。本文研究结果为圆片级密封封装及其它MEMS器件奠定了基础。 展开更多
关键词 Pyrex7740玻璃 湿法腐蚀 深宽比 腐蚀掩膜
基于LabVIEW的微机械陀螺自动测试系统开发 预览 被引量:10
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作者 何春华 崔健 +6 位作者 闫俊杰 林龙涛 王福娟 郭中洋 杨振川 蔡志岗 闫桂珍 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期 170-174,共5页
为了快速评估微机械陀螺的性能参数,结合NI PXI 4461数据采集卡,用LabVIEW软件实现了陀螺信号处理算法和若干关键指标测试功能,包括陀螺扫频测试、闭环驱动控制测试、标度因数和零偏等相关性能测试。实验结果表明,该自动测试系统借助Lab... 为了快速评估微机械陀螺的性能参数,结合NI PXI 4461数据采集卡,用LabVIEW软件实现了陀螺信号处理算法和若干关键指标测试功能,包括陀螺扫频测试、闭环驱动控制测试、标度因数和零偏等相关性能测试。实验结果表明,该自动测试系统借助LabVIEW强大的信号处理功能以及灵活的在线调试大大地提高了陀螺芯片测试与筛选的效率,可以快速可靠地挑选出性能优良的陀螺芯片,对陀螺的生产加工具有重要的促进作用。 展开更多
关键词 微机械陀螺 性能测试 闭环驱动控制 LABVIEW软件
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适用于RF MEMS能量耦合传输的高Q值电感 预览 被引量:3
9
作者 陈石清 李旦 +1 位作者 李修函 张海霞 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期 604-606,共3页
利用MEMS微电镀工艺技术制作了一种新型的适用于RF MEMS能量耦合传输的高Q值电感,采用ANSOFT公司的HFSS优化平面螺旋电感的结构。在具有高电阻率的玻璃衬底上溅射0.5μm的铜层作为下电极;PECVD淀积厚度为1μmSiO2作为中间介质层;在介质... 利用MEMS微电镀工艺技术制作了一种新型的适用于RF MEMS能量耦合传输的高Q值电感,采用ANSOFT公司的HFSS优化平面螺旋电感的结构。在具有高电阻率的玻璃衬底上溅射0.5μm的铜层作为下电极;PECVD淀积厚度为1μmSiO2作为中间介质层;在介质层上结合厚胶光刻技术电镀厚为22μm的铜作为电感线圈。这套电感制作工艺流程简单、易于与IC制备工艺集成。本文制备的微机械电感在微型植入系统中具有广阔的应用前景。测量结果表明:当工作频率在1GHz左右时,微电感的电感值达到55nH,Q值最大可达到25。 展开更多
关键词 微电感 MEMS 能量耦合 电镀
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电容式射频微机械谐振器芯片级测试技术 预览 被引量:1
10
作者 王蕴达 蔡明 +1 位作者 谭秀颖 陈兢 《测试技术学报》 2008年第4期 307-312,共6页
针对用电容式射频微机械谐振器芯片级测试时信号微小、寄生效应严重、从而使得激励和检测困难的问题,本文对基于固支梁的微机械谐振器的电学测试理论和技术进行了研究.利用机电类比的方法得到了包含寄生参数的谐振器的等效电路并利用... 针对用电容式射频微机械谐振器芯片级测试时信号微小、寄生效应严重、从而使得激励和检测困难的问题,本文对基于固支梁的微机械谐振器的电学测试理论和技术进行了研究.利用机电类比的方法得到了包含寄生参数的谐振器的等效电路并利用安捷伦的ADS电路仿真软件进行模拟.根据电路仿真结果分析了谐振器寄生参数对测试结果的影响,并在此基础上搭建了经过良好电磁屏蔽设计的谐振器单端口电学测试平台.使用合适的偏置,对谐振器进行了芯片级测试,得到了一个8.6MHz谐振器的幅度——频率响应特性曲线,其结果与设计值相符. 展开更多
关键词 微机械谐振器 寄生电容 射频 电学测试 等效电路
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CMOS-MEMS体硅集成陀螺的系统仿真 预览
11
作者 王佳 钱梁 +1 位作者 杨振川 闫桂珍 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期 563-566,共4页
体硅MEMS和CMOS电路的单片集成技术是提高传感器性能的有效途径,但是集成技术会对陀螺的设计和CMOS电路的设计提出更高的要求。通过建立CMOS-MEMS体硅陀螺的等效电学模型,实现了对CMOS-MEMS体硅陀螺的系统级仿真。通过系统仿真,陀螺的... 体硅MEMS和CMOS电路的单片集成技术是提高传感器性能的有效途径,但是集成技术会对陀螺的设计和CMOS电路的设计提出更高的要求。通过建立CMOS-MEMS体硅陀螺的等效电学模型,实现了对CMOS-MEMS体硅陀螺的系统级仿真。通过系统仿真,陀螺的结构部分、电路部分、集成产生的寄生效应以及工艺误差得到了有效的分析,从而能够了解它们相互之间的影响,更好的指导CMOS-MEMS体硅集成器件的设计。 展开更多
关键词 陀螺电学模型 CMOS-MEMS体硅陀螺 工艺误差 系统仿真
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甘油加入BHF溶液作为牺牲层腐蚀方法的研究 被引量:1
12
作者 王晓宁 杨振川 闫桂珍 《半导体学报:英文版》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期2175-2179,共5页
提出了一种改进后的缓冲氢氟酸溶液,成分配比为4份40%氟化铵溶液、1份40%氢氟酸和2份甘油.通过在牺牲层腐蚀过程中对腐蚀液加热和搅拌提高了其对氧化硅和铝的选择比,测定了氧化硅和铝的腐蚀速率随腐蚀液温度变化的关系,确定了这种腐蚀... 提出了一种改进后的缓冲氢氟酸溶液,成分配比为4份40%氟化铵溶液、1份40%氢氟酸和2份甘油.通过在牺牲层腐蚀过程中对腐蚀液加热和搅拌提高了其对氧化硅和铝的选择比,测定了氧化硅和铝的腐蚀速率随腐蚀液温度变化的关系,确定了这种腐蚀液的最优工作条件,研究了加入甘油对腐蚀液腐蚀效果的影响,并在实际器件加工过程中测试了这种方法. 展开更多
关键词 表面加工工艺 牺牲层腐蚀 缓冲氢氟酸 甘油
表面镀铜悬浮厚单晶硅螺线MEMS电感 预览
13
作者 吴文刚 李轶 +4 位作者 黄风义 韩翔 张少勇 李志宏 郝一龙 《半导体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期 662-666,共5页
报道了一种由悬浮在玻璃衬底上的表面镀铜平面单晶硅螺线构成的新型MEMS电感,可消除衬底损耗及减小电阻损耗.采用一种硅玻璃键合-深刻蚀成型释放工艺并结合无电镀技术制作该电感,形成厚约4μm的硅螺线,在硅螺线表面镀有高保形厚铜... 报道了一种由悬浮在玻璃衬底上的表面镀铜平面单晶硅螺线构成的新型MEMS电感,可消除衬底损耗及减小电阻损耗.采用一种硅玻璃键合-深刻蚀成型释放工艺并结合无电镀技术制作该电感,形成厚约4μm的硅螺线,在硅螺线表面镀有高保形厚铜镀层,在铜镀层表面镀有起钝化保护作用的薄镍镀层.该电感的自谐振频率超过15GHz,在11.3GHz下,品质因子达到约40,电感值超过5nH.基于该电感的简化等效电路模型,采用一种特征函数法进行了参数提取,模拟结果与测量结果符合得很好. 展开更多
关键词 MEMS电感 悬浮螺线 表面镀铜 品质因子 建模与参数提取 射频
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复合静电驱动结构致动的内旋转微镜 预览
14
作者 吴文刚 陈庆华 +4 位作者 尹冬青 闫桂珍 陈章渊 郝一龙 徐安士 《半导体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第9期 1699-1704,共6页
报道了以体硅表面硅混合微加工工艺制作在SOI衬底上的一种新型复合静电驱动结构致动内旋转微镜,其中复合静电驱动结构由一个平板驱动器和一个垂直梳齿驱动器构成.实验表明,该新型驱动结构不仅能使微镜实现大范围连续旋转,而且能使... 报道了以体硅表面硅混合微加工工艺制作在SOI衬底上的一种新型复合静电驱动结构致动内旋转微镜,其中复合静电驱动结构由一个平板驱动器和一个垂直梳齿驱动器构成.实验表明,该新型驱动结构不仅能使微镜实现大范围连续旋转,而且能使微镜实现吸合效应致自发性90°旋转.微镜的连续旋转范围扩大到约46°,同时引发吸合效应的拐点电压也增大.对于具有1和0.5μm厚扭转弹性梁的微镜,实测拐点电压分别为390-410V和140-160V.当该微镜用作光开关时,测得光插入损耗为-1.98dB. 展开更多
关键词 微镜 复合静电驱动结构 平板驱动器 垂直梳齿驱动器 硅混合微加工
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应用于MEMS的单晶硅上无电镀铜、镀镍工艺 预览 被引量:8
15
作者 韩翔 李轶 +2 位作者 吴文刚 闫桂珍 郝一龙 《半导体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期 1059-1064,共6页
开发了单晶硅上的选择性无电镀铜、镀镍工艺,形成了较为优化的施镀流程,实现了保形性、均镀性较好的铜、镍及其复合镀层.其中针对单晶硅表面的特点,采取了浓酸处理和氧等离子轰击两种表面预处理方法,优化了氯化钯对表面的激活时间... 开发了单晶硅上的选择性无电镀铜、镀镍工艺,形成了较为优化的施镀流程,实现了保形性、均镀性较好的铜、镍及其复合镀层.其中针对单晶硅表面的特点,采取了浓酸处理和氧等离子轰击两种表面预处理方法,优化了氯化钯对表面的激活时间,使得镀层质量得到提高.提出了以镍作为中间层以减小镀层应力的方法,施镀后获得的铜镀层的电阻率为2.1μΩ·cm,铜/镍复合镀层的方块电阻为0.19Ω/□.在单晶硅MEMS电感结构上实现了较好的无电镀铜,使得该元件的品质因数超过25. 展开更多
关键词 单晶硅 无电镀 MEMS电感 品质因数
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电容读出式非制冷红外焦平面阵列设计 预览 被引量:1
16
作者 李博翰 于晓梅 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期 762-767,共6页
设计了一种长支腿式电容读出式红外焦平面阵列结构,并分析了这种像元结构的热导率、热机械灵敏度和热时间常数,从中优化出了该模型的部分结构参数,并以此为依据对像元整体尺寸进行了设计。在该尺寸模型下,得到的像元热导率为3×10-7... 设计了一种长支腿式电容读出式红外焦平面阵列结构,并分析了这种像元结构的热导率、热机械灵敏度和热时间常数,从中优化出了该模型的部分结构参数,并以此为依据对像元整体尺寸进行了设计。在该尺寸模型下,得到的像元热导率为3×10-7 W/K,热机械灵敏度为162nm/K,热时间常数为35ms,该热时间常数满足人眼识别频率的需要。讨论了焦平面阵列能够高灵敏度工作的关键参数—噪声等效温差,分析计算显示,得到噪声等效温差为6mK。进行了仿真计算,得到的噪声等效温差为5mK,与计算结果非常吻合。实验表明,该系统的噪声等效温差足够小,可满足稳定输出信号的需要。最后,基于牺牲层工艺制备了长支腿结构焦平面阵列,验证了制备工艺的可行性。 展开更多
关键词 红外焦平面阵列 热机械灵敏度 热时间常数 噪声等效温差
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微加速度计冲击可靠性及防护 预览 被引量:4
17
作者 王世涛 贾玉斌 +2 位作者 张斌珍 黄钦文 郝一龙 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第12期 1690-1694,共5页
通过实验研究了梳齿电容微加速度计器件在大过载冲击下的失效模式,发现了失效的主要原因是由于弹性梁的断裂,并对实验现象进行了分析和讨论,指出了微加工工艺的不确定性对器件失效的影响。检验了在结构设计中对可动质量块进行限位的作用... 通过实验研究了梳齿电容微加速度计器件在大过载冲击下的失效模式,发现了失效的主要原因是由于弹性梁的断裂,并对实验现象进行了分析和讨论,指出了微加工工艺的不确定性对器件失效的影响。检验了在结构设计中对可动质量块进行限位的作用,可以明显提高器件的抗冲击能力。提出了金属橡胶这一新材料在微加速度计冲击防护中的应用,并对其作用进行了实验验证,结果表明金属橡胶除了靠金属螺旋卷接触点之间的相互摩擦来耗散能量外,还可以明显增加冲击脉冲的宽度,有效的缓冲和吸收冲击能,提高器件的抗冲击能力和可靠性。 展开更多
关键词 微加速度计 可靠性 冲击 缓冲材料 金属橡胶
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