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MEMS惯性器件敏感电容结构相关温度漂移特性仿真(英文) 被引量:9
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作者 胡启方 邢朝洋 刘国文 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期370-377,共8页
基于MEMS器件的微型惯导系统的精度和MEMS惯性器件的全温稳定性具有很高的相关性。MEMS结构相关的温度漂移主要来自材料之间的热失配应力,工艺引入的应力,以及封装应力等。而相关应力在MEMS结构中的分布以及所造成的应变又和MEMS结构具... 基于MEMS器件的微型惯导系统的精度和MEMS惯性器件的全温稳定性具有很高的相关性。MEMS结构相关的温度漂移主要来自材料之间的热失配应力,工艺引入的应力,以及封装应力等。而相关应力在MEMS结构中的分布以及所造成的应变又和MEMS结构具有一定相关性。通过ANSYS有限元分析软件建立了多种MEMS惯性器件常用梁-质量块结构的FEM模型,具体包括悬臂梁结构、双端固支梁结构、L形梁结构、对角支撑梁结构。通过热-力耦合仿真,研究了热失配应力在上述结构中的分布以及所产生的结构变形。对比分析了不同芯片粘胶形式,包括中心粘胶、三点粘胶、整片粘胶对上述MEMS结构引入的封装应力以及其全温(-40℃~60℃)温度漂移特性。此外,还分析研究了不同衬底厚度对MEMS结构封装应力的隔离效果。 展开更多
关键词 MEMS 惯性器件 温度漂移 封装应力
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一种采用圆片级真空封装的全硅MEMS三明治电容式加速度计 被引量:4
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作者 胡启方 李男男 +3 位作者 邢朝洋 刘宇 庄海涵 徐宇新 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期804-809,共6页
全硅MEMS加速度计具有温度特性好、封装体积小、成本低的优点,从而成为小型化GNC(制导、导航与控制)系统的关键器件。给出了一种具有三层硅结构的MEMS三明治加速度计的设计、加工以及圆片级真空封装方法,其中,中间硅摆片的3D结构通过双... 全硅MEMS加速度计具有温度特性好、封装体积小、成本低的优点,从而成为小型化GNC(制导、导航与控制)系统的关键器件。给出了一种具有三层硅结构的MEMS三明治加速度计的设计、加工以及圆片级真空封装方法,其中,中间硅摆片的3D结构通过双面KOH湿法腐蚀制造,腐蚀过程中使用台阶化的SiO_2作为硬掩模。硅盖板的加工主要通过KOH各向异性腐蚀和电感耦合等离子体垂直刻蚀完成。最后,上、下硅盖板通过基于Au-Si共晶反应的全硅键合技术从两侧与硅中间摆片进行键合,并实现圆片级真空封装。三明治加速度计的腔体内封装了压力为200 Pa的高纯氮气。测试结果表明,所述加速度计的闭环输出灵敏度为0.575 V/g,零位误差为0.43 g。加速度计的-3dB带宽为278.14Hz。加速度计1 h的输出稳定性为2.23×10-4 g(1σ)。加速度计在全温范围(-40℃~60℃)内的输出漂移为45.78 mg,最大温度滞环为3.725 mg。 展开更多
关键词 MEMS 加速度计 圆片级真空封装 金-硅共晶键合
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超高精度隧道式硅微加速度计反馈控制电路设计
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作者 胡启方 王玲 《电子产品世界》 2007年第C00期28-31,共4页
典型隧道加速度计由隧尖、质量块、支承梁、驱动电极、隧尖对应电极以及相应的反馈控制电路组成,其基本结构图和工作原理框图如图1所示;图2显示的是北京大学微电子研究院微米纳米加工国家重点实验室使用MEMS标准工艺加工出来的基于电... 典型隧道加速度计由隧尖、质量块、支承梁、驱动电极、隧尖对应电极以及相应的反馈控制电路组成,其基本结构图和工作原理框图如图1所示;图2显示的是北京大学微电子研究院微米纳米加工国家重点实验室使用MEMS标准工艺加工出来的基于电子隧道穿通的加速度计以及封装形式。 展开更多
关键词 硅微加速度计 反馈控制 控制电路设计 超高精度 隧道式 国家重点实验室 隧道加速度计 EMS标准
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MEMS加速度计温度漂移仿真分析 被引量:4
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作者 梅崴 胡启方 +2 位作者 邢朝洋 徐宇新 王国栋 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期375-380,共6页
温度漂移是影响高精度、高稳定性MEMS加速度计整体工作性能的关键参数。采用有限元方法,建立了三种不同材料组合的MEMS"三明治"加速度计三维结构模型,开展热-应力耦合场仿真分析,并通过提取加速度计差动电容变化量及其变化率... 温度漂移是影响高精度、高稳定性MEMS加速度计整体工作性能的关键参数。采用有限元方法,建立了三种不同材料组合的MEMS"三明治"加速度计三维结构模型,开展热-应力耦合场仿真分析,并通过提取加速度计差动电容变化量及其变化率对温度漂移进行量化表征。结果显示,以带有薄层玻璃的单晶硅圆片作为器件盖板及衬底,并以其薄玻璃层作为绝缘层是最优的加速度计材料组合。进一步分析表明,盖板及衬底厚度达到500μm,加速度计差动电容变化率曲线趋于稳定,继续增大盖板及衬底厚度对于优化温度漂移性能无显著作用,研究结果为高性能MEMS加速度计设计提供了技术支撑。 展开更多
关键词 微机械加速度计 温度漂移 有限元法 计算机仿真
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