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本文在充分调研和分析国内外微机械谐振器的研究现状,特别是硅基MEMS谐振器研究的基础上,开展了一种新型的电容极板间隙为亚微米的平面电容谐振器研究,并且从微机械谐振器的设计、谐振器检测原理、体模态谐振特性、制备工艺以及集成方法等方面进行了重点研究。
第一章首先分析了几种MEMS谐振器及其发展现状,分析了它们各自的特点、工作和驱动方式等。综合微机械谐振器的特点与性质,结合硅微机械加工技术,研究了国外亚微米间隙电容式微机械谐振器的发展现状,给出了在SOI硅片上制作亚微米间隙电容式SCS微机械谐振器的选题思想和基本方案。
第二章结合本文研究的微机械谐振器的特点,对挠性双端固支梁和圆盘体模态谐振器进行了理论和仿真分析;包括平面电容谐振器的驱动和感应的方式、谐振模态、以及影响微机械谐振器品质因子的阻尼因素,给出了谐振器的优化设计参数。
第三章给出基于SOI材料的亚微米间隙电容式SCS谐振器的详细工艺流程,并且加工出多种尺寸的挠性双端固支梁式与圆盘体模态谐振器,并重点研究了加工过程中的几步关键工艺;最后对谐振器的测试结果-幅频特性曲线进行了分析。
第四章首先介绍了MEMS系统集成仿真方面较为出色的IntelliSense公司推出的IntelliSuite中的SYPLE模块,结合本文所设计的谐振器以及工艺方案,提出了多芯片组装(MCM)的集成化方案。