基于變面積電容傳感的大量程MEMS加速度計加工工藝研究.pdf

1、MEMS加速度計因為體積小、重量輕、功耗小、易集成、成本低等特點在近些年得到了飛速的發(fā)展，在消費電子領域已獲得了廣泛應用?，F(xiàn)階段，以滿足慣性導航、航空航天等高端領域應用需求的高精度MEMS加速度計依然是研究熱點。本文旨在設計并制作基于變面積式電容傳感的高精度MEMS加速度計表頭，目標量程達到±15g，本底噪聲小于10μg/√Hz。
　　本文的加速度計表頭采取了常見的“三明治”結構設計，通過對傳統(tǒng)加速度計的傳感模型以及變面積電容位移

2、傳感模型的理論分析，基于最終的研制目標，設計獲得了加速度計包括彈簧-振子結構以及電容傳感陣列的主要結構尺寸。最終設計出來的加速度計表頭的機械熱噪聲6ng/√Hz，量程±16g。ANSYS靜力學仿真分析以及模態(tài)仿真分析對本征頻率及量程兩個主要參數(shù)進行了驗證，模擬結果符合我們的理論設計。
　　在此基礎上，針對加速度計表頭的“三明治”結構，本文對各單元的功能以及單元上的功能層進行了設計，并給出了加工制作流程。流程總體上包含24個大步驟，

3、涉及鍍膜、剝離、光刻和刻蝕等多種微加工工藝。本文重點介紹了整個流程中多次使用的光刻和刻蝕工藝，并給出了經過多次優(yōu)化后的最終的詳細工藝加工流程及最終的加工結果。
　　最后對我們加工出來的完整加速度計表頭結合外接檢測電路進行了測試，并通過對檢測結果的分析對加速度計的設計進行了改進，最終實現(xiàn)了加速度檢測功能，分辨率達到了設計指標。其中，根據測得的本征頻率及Q值推知加速度計表頭的等效加速度機械熱噪聲小于10ng/√Hz，滿足我們本底噪聲<