MEMS射流陀螺的研究与工艺实现

来源 :北京大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:jinghong_22
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本文对一种新型的角速率传感器——MEMS射流陀螺进行了研究,并完全使用MEMS工艺完成射流陀螺的制作。MEMS射流陀螺以合成喷理论和热线流速计理论为基础,利用了不同流速的气体对流换热量所不同的原理,当有角速率输入时,通过检测腔体内对称分布的热敏电阻丝的流速不再相等时,造成两热敏电阻丝的电阻值不同,由电桥可以输出差分信号。与传统射流陀螺相比,MEMS射流陀螺具有体积下、抗冲击能力强、功耗低和成本低等优势。本文主要从MEMS射流陀螺的性能分析和工艺加工上进行了讨论。射流陀螺采用MEMS工艺先分别在硅衬底和玻璃衬底上制作,再由键合工艺形成整体器件。文中对这套工艺中的关键步骤进行了深入细致的研究,并详细介绍了MEMS工艺中解决问题的基本方法。其中完成的关键加工技术有:在玻璃衬底上加工出悬空高度为200微米、长为1.5mm的热敏电阻丝;使用复合掩模在硅片上制备不同深度的空腔;开发ANI-ISO-ISO的ICP刻蚀工序完成上电极的低电阻连接。同时使用两种有限元分析软件对射流陀螺的机械部分和流体部分进行了模拟仿真,通过各种测试手段对MEMS射流陀螺中的关键结构进行了测试,给出了模拟和测试的结果,并对测试结果作了详细的解释。
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