微压力传感器的设计与工艺研究

来源 :北方工业大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:iris_1204
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MEMS器件中,硅微压力传感器是应用最为广泛的一种。随着科学技术的发展,对新一代传感器的要求也越来越高。本文设计的压阻式微压力传感器量程为20Kpa,主要对传感器进行了结构设计,通过研究微加工工艺,制定了传感器的工艺流程,并加工出了传感器芯片。同时应用ANSYS软件对传感器的弹性体进行结构分析与模拟仿真。首先应用微传感器基础知识、硅的压阻效应、小挠度理论、膜的应力形变力学知识、惠斯通电桥等相关知识设计了传感器的结构尺寸。在相同载荷作用下,对方形弹性薄膜和圆形弹性薄膜进行力学分析和ANSYS仿真分析,为了获得较大输出,选择力学性能好的弹性结构;利用小挠度理论设计弹性薄膜厚度;依据膜片的应力仿真图形,确定电阻的布置方式,采集最大应力值,得出传感器输出值。设计出的传感器理论上有较大输出。然后根据理论计算尺寸,设计传感器的掩模版图,结合实验室具体条件,设计加工工艺流程。最后按照工艺流程设计制作传感器,并完成了传感器芯片的制作。对影响实验效果和质量的因素进行分析和讨论,通过大量实验探索,得出了制备传感器各工艺步骤的具体工艺参数和实验数据。实验过程表明:设计的工艺流程简单、操作性强。实验结果也验证了加工工艺的正确性;仿真软件得到的数值与理论计算结果比较,得到的电压输出值相吻合,表明了理论设计的正确性。
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