【摘要】：石英單晶是MEMS中的一種重要材料,由于其具有優(yōu)良的機械彈性,溫度特性,高品質(zhì)因數(shù),化學(xué)穩(wěn)定性,石英MEMS已經(jīng)用于各種行業(yè),特別是在慣性傳感領(lǐng)域得到了很大的發(fā)展,如石英音叉陀螺、石英振梁加速度計己經(jīng)在航空、航天、航海、導(dǎo)彈控制等方面得到廣泛應(yīng)用�；瘜W(xué)濕法刻蝕具有批量制造、成本低的特點,石英單晶一般采用化學(xué)濕法刻蝕的方法,其主要的問題是刻蝕表面會出現(xiàn)金字塔型的小丘,導(dǎo)致刻蝕表面比較粗糙:另外,石英晶體材料具有復(fù)雜的晶向,很難加工出理想的矩形截面,且刻蝕截面的形貌會隨著晶向、方向角、開孔大小以及刻蝕深度發(fā)生變化。目前,對石英單晶刻蝕特性的研究還不充分,刻蝕表面出現(xiàn)金字塔型小丘的機理還未見分析,還沒有有效減小刻蝕表面粗糙度的方法,對于側(cè)向刻蝕截面形貌的演化規(guī)律也還缺乏充分的認識,有必要進一步研究石英單品的濕法刻蝕特性,弄清小丘的形成機理,找到減小表面粗糙度的方法和充分認識刻蝕截面形貌的演化規(guī)律。在單晶硅濕法刻蝕研究中,常通過在刻蝕液體中加入添加劑改變單晶硅的濕法刻蝕特性,而在石英單晶濕法刻蝕中,還未查到在刻蝕液體中加入添加劑來改變石英單晶的刻蝕特性。因此,在進一步深入研究石英單晶濕法刻蝕特性的基礎(chǔ)上,研究添加劑對石英單晶刻蝕特性的影響機理研究,并利用添加劑調(diào)控石英濕法刻蝕特性,必將更加有效的提高微機電器件的性能和加快新型器件的開發(fā)研制,具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價值,并取得顯著經(jīng)濟效益和社會效益。本文針對石英單晶刻蝕表面和側(cè)面刻蝕形貌的問題,進一步深入研究了石英單晶的濕法刻蝕特性,在此基礎(chǔ)上探索了添加劑對石英單晶濕法刻蝕特性的影響,并將相關(guān)成果應(yīng)用于一種新型的石英擺式微加速度計的制作中,主要研究內(nèi)容如下:1.進一步深入研究了石英單晶在氟化氫銨溶液中的刻蝕特性。在研究石英單晶濕法刻蝕機理的基礎(chǔ)上,進一步深入研究了石英單品在氟化氫銨溶液中的刻蝕特性,研究了刻蝕速率、刻蝕表面粗糙度和側(cè)向刻蝕形貌隨刻蝕條件的變化規(guī)律,首次深入分析了Z向刻蝕表面小丘的形成機理以及小丘的形成過程,并討論了側(cè)向刻蝕形貌隨時間的演化規(guī)律。2.研究添加劑分子在石英單晶表面的吸附機理,建立吸附模型。在研究石英表面特性和固-液界面特性的基礎(chǔ)上,以表面活性劑DPC在石英表面上的吸附等溫線為基礎(chǔ),深入分析了表面活性劑在石英表面的吸附機理,在此基礎(chǔ)上,建立了添加劑在石英表面的吸附模型。3.研究了添加劑修飾的石英單晶濕法刻蝕特性。首先研究了單一添加劑對石英單晶刻蝕速率和刻蝕表面粗糙度的影響,并分析了其影響機理,然后研究了兩種添加劑對石英單晶刻蝕表面粗糙度的影響,并分析了其影響機理。通過以上研究,有效揭示了添加劑作用的石英單晶濕法刻蝕機理。4.制作出基于濕法刻蝕技術(shù)的石英擺式微加速度計。根據(jù)以上研究結(jié)果,將石英單晶濕法刻蝕技術(shù)應(yīng)用于石英擺式微加速度計制作中,設(shè)計了石英擺式微加速度計的結(jié)構(gòu),討論了其關(guān)鍵工藝步驟,通過優(yōu)化刻蝕條件,制作出高質(zhì)量石英擺式微加速度計。通過測試,石英擺式微加速度計中間敏感結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊側(cè)壁陡直,左右對稱性以及上下對稱性好,敏感結(jié)構(gòu)懸臂梁刻蝕表面粗糙度減小50%左右,對器件性能進行了初步測試,具有較好的指標。
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在１９９３年，，該公司詳細的報道了其發(fā)展的石英振梁式加速度計，在報道中稱，逡逑該項Q冇桑桑遙Γ鬧С鄭渲饕兄頗勘曄牽喝肆砍蹋ǎ擔埃埃紓�、高稳定性、核环緢觫看壇辶x咸段�、高温、褩U倨舳�。｀崝n斂捎萌繽跡保菜鏡牡チ翰罘紙峁�，通过拆}災(zāi)っ鞲緬義希鄭攏輛哂蟹淺：玫男閱埽郟玻常藎嚎狗洌涸冢叮埃緄牧砍棠詼段Т錚玻

本文編號：2601234