研究MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）器件的動力學特性對促進MEMS的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有重要的意義。本課題采用實驗物理學的方法,設計和制作了一種電容式MEMS加速度計,搭建了 MEMS加速度計測試平臺,分別使用電測法和光測法對該MEMS加速度計的動力學特性進行了測試研究。該研究成果將會對研究MEMS器件的設計、加工制作及其動態(tài)特性的測試方法起到一定的推動作用。論文的工作從以下四個方面展開:首先設計了 "雙端四梁"結(jié)構(gòu)的電容式MEMS加速度計,使用牛頓力學建立了該MEMS加速度計的模型并分析了其剛度、阻尼、固有頻率等參數(shù),并在ABaqus有限元分析軟件中進行了相關(guān)參數(shù)的仿真驗證。然后采用光刻、顯影、剝離、磁控濺射、干法刻蝕等微納加工技術(shù),完成加速度計微結(jié)構(gòu)加工制造;并完成了器件的測試準備工作。其次搭建了 MEMS加速度計動態(tài)特性測試平臺,該平臺可以維持、調(diào)節(jié)并顯示器件所處環(huán)境的溫度和氣壓,是研究外界環(huán)境變化對MEMS加速度計動力學特性影響的實驗臺。最后將制作的MEMS加速度計放置于動態(tài)特性測試平臺內(nèi),采用壓電片對加速度計進行激振,調(diào)節(jié)器件所處環(huán)境的溫度和... 

【文章來源】：北方工業(yè)大學北京市

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景簡介
    1.2 MEMS加速度計發(fā)展和應用現(xiàn)狀
    1.3 國內(nèi)外MEMS動力學特性測試的研究現(xiàn)狀
    1.4 論文的研究內(nèi)容和意義
第二章 MEMS加速度計的設計及其性能參數(shù)的計算、仿真
    2.1 加速度計振動分析
    2.2 加速度計剛度、固有頻率分析
    2.3 加速度計阻尼分析
    2.4 加速度計有限元仿真分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 MEMS加速度計的制作工藝研究
    3.1 MEMS加速度計的結(jié)構(gòu)和版圖設計
        3.1.1 MEMS加速度計的結(jié)構(gòu)設計
        3.1.2 MEMS加速度計的版圖設計
    3.2 MEMS加速度計的工藝流程設計
    3.3 MEMS加速度計的制作工藝
        3.3.1 硅片的準備
        3.3.2 上電極Cu的制作
        3.3.3 刻蝕
        3.3.4 下電極W的制作
        3.3.5 鍵合
        3.3.6 焊接引線
    3.4 本章小結(jié)
第四章 MEMS加速度計動力學特性測試平臺的搭建
    4.1 測試平臺的搭建
        4.1.1 測試平臺的設計標準
        4.1.2 測試平臺的搭建
    4.2 本章小結(jié)
第五章 MEMS加速度計的動力學特性測試分析
    5.1 測試原理及方法
    5.2 電測法測試
    5.3 激光多普勒測試分析
        5.3.1 常溫常壓下加速度計的動力學特性測試分析
        5.3.2 變氣壓下加速度計的動力學特性測試分析
        5.3.3 變溫度下加速度計的動力學特性測試分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 研究展望
參考文獻
申請學位期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]全差分三軸MEMS電容加速度計的設計[J]. 張程浩,狄杰建,劉昊,陳若愚,譚培培.  儀表技術(shù)與傳感器. 2017(03)
[2]基于單一敏感質(zhì)量的三軸電容加速度計的設計[J]. 陳立國,袁飛,陳濤,孫立寧.  振動.測試與診斷. 2015(05)
[3]孔縫雙橋結(jié)構(gòu)高性能壓阻式加速度傳感器[J]. 趙玉龍,劉巖,孫祿,蔣莊德.  機械工程學報. 2013(06)
[4]MEMS高g加速度傳感器固有頻率的優(yōu)化及驗證[J]. 李平,石云波,朱正強,杜康,劉俊.  傳感技術(shù)學報. 2010(03)
[5]利用多普勒原理測量微機電系統(tǒng)中微結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性[J]. 白金鵬,史鐵林,劉勝,謝勇君.  航空制造技術(shù). 2008(17)
[6]基于Verilog-A的電容式MEMS加速度計模型[J]. 趙楷,熊斌,車錄鋒.  傳感技術(shù)學報. 2008(06)
[7]基于AD7745的微電容加速度計測量電路設計與實現(xiàn)[J]. 何維瑋,趙新,李毅堂,盧桂章.  傳感技術(shù)學報. 2008(03)
[8]MEMS器件平板運動空氣阻尼研究[J]. 朱應敏,賈建援,樊康旗.  電子科技大學學報. 2007(05)
[9]三梁-質(zhì)量塊敏感結(jié)構(gòu)高性能壓阻式碰撞加速度計[J]. 董培濤,周偉,李昕欣,張屯國,王躍林,封松林,李圣怡.  傳感技術(shù)學報. 2007(08)
[10]一種MEMS微結(jié)構(gòu)諧振頻率的測試技術(shù)[J]. 王曉東,王濤,李楠,劉夢偉,崔巖,王立鼎.  傳感技術(shù)學報. 2006(05)

博士論文
[1]微機械電容式傳感器及其相關(guān)特性研究[D]. 董林璽.浙江大學 2004



本文編號：2914750