谐振式MEMS压力传感器的制作及圆片级真空封装 被引量：26

1

作者 陈德勇 曹明威 +2 位作者 王军波 焦海龙 张健 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1235-1242,共8页

为了提高传感器的品质因数,有效保护谐振器,提出了一种基于绝缘体上硅(SOI)-玻璃阳极键合工艺的谐振式微电子机械系统(MEMS)压力传感器的制作及真空封装方法。该方法采用反应离子深刻蚀技术(DRIE),分别在SOI晶圆的低电阻率器件层和基底... 为了提高传感器的品质因数,有效保护谐振器,提出了一种基于绝缘体上硅(SOI)-玻璃阳极键合工艺的谐振式微电子机械系统(MEMS)压力传感器的制作及真空封装方法。该方法采用反应离子深刻蚀技术(DRIE),分别在SOI晶圆的低电阻率器件层和基底层上制作H型谐振梁与压力敏感膜;然后,通过氢氟酸缓冲液腐蚀SOI晶圆的二氧化硅层释放可动结构。最后,利用精密机械加工技术在Pyrex玻璃圆片上制作空腔和电连接通孔,通过硅-玻璃阳极键合实现谐振梁的圆片级真空封装和电连接,成功地将谐振器封装在真空参考腔中。对传感器的性能测试表明:该真空封装方案简单有效,封装气密性良好;传感器在10kPa^110kPa的差分检测灵敏度约为10.66 Hz/hPa,线性相关系数为0.99999 542。 展开更多

关键词 微电子机械系统 谐振式压力传感器 绝缘体上硅(SOI) 阳极键合 真空封装

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微结构谐振梁式压力传感器研究 被引量：10

2

作者 陈德勇 崔大付 +1 位作者 王利 韩泾鸿 《传感技术学报》 CAS CSCD 2000年第4期255-259,共5页

利用微电子机械加工技术成功地研制出电势激励、压阻拾振的高精度硅谐振梁式压力传感器 .传感器的谐振器的品质因素 Q值大于 170 0 0 .采用扫描检测方式和闭环自激振荡方式测定压力传感器的压力特性 ,其压力测试范围为 0～ 40 0 k Pa,... 利用微电子机械加工技术成功地研制出电势激励、压阻拾振的高精度硅谐振梁式压力传感器 .传感器的谐振器的品质因素 Q值大于 170 0 0 .采用扫描检测方式和闭环自激振荡方式测定压力传感器的压力特性 ,其压力测试范围为 0～ 40 0 k Pa,线性相关系数为0 .99995 ,测试精度小于 0 .0 6 % F.S. 展开更多

关键词 微电子机械加工 压力传感器 微结构 谐振梁式

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硅微谐振传感器微弱频率变化的提取新方法 被引量：2

3

作者 赵向阳 史百舟 刘君华 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第z2期57-58,91,共3页

由于硅微谐振传感器在感测压力、温度变化时存在频率变化较弱的特点 ,提高其灵敏度和测试分辨率显得尤为必要 ,所以提出利用系统从混沌状态到大周期状态转变时所表现出的共振锁频性质 ,进行了传感器微弱频率变化信号的仿真实验提取。将... 由于硅微谐振传感器在感测压力、温度变化时存在频率变化较弱的特点 ,提高其灵敏度和测试分辨率显得尤为必要 ,所以提出利用系统从混沌状态到大周期状态转变时所表现出的共振锁频性质 ,进行了传感器微弱频率变化信号的仿真实验提取。将带通采样和降采样应用到信号预处理 ,建立了利用混沌的测试系统 。 展开更多

关键词 硅微谐振传感器 混沌 共振锁频 柔性测量

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硅基双环谐振腔力敏传感特性实验研究 被引量：1

4

作者 张伟 唐军 +2 位作者 刘建华 薛晨阳 刘丽双 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2016年第1期47-49,120,共4页

为研究双环谐振腔结构力敏传感特性,设计了不同半径比的基于绝缘衬底上硅的双环微腔结构。通过理论分析以及实验测试并结合有限元仿真得出:半径比为3∶1的双环结构的灵敏度为80.26 pm/MPa;而半径比为1∶1的双环结构的灵敏度高达128.87 p... 为研究双环谐振腔结构力敏传感特性,设计了不同半径比的基于绝缘衬底上硅的双环微腔结构。通过理论分析以及实验测试并结合有限元仿真得出:半径比为3∶1的双环结构的灵敏度为80.26 pm/MPa;而半径比为1∶1的双环结构的灵敏度高达128.87 pm/MPa,具有高的检测灵敏度,表明双环微腔敏感结构单元可应用于应力检测领域。 展开更多

关键词 微环谐振腔 绝缘体上硅 力敏检测 光波导

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热激励谐振式硅微结构压力传感器 被引量：8

5

作者 樊尚春 《科学技术与工程》 2004年第5期426-429,共4页

针对一种以矩形硅膜片为一次敏感元件、硅梁谐振子为二次敏感元件采用电阻热激励、压敏电阻拾振的谐振式压力微传感器 ,简述了其工作机理 ;从谐振式硅微传感器整体优化设计、闭环系统优化设计、微弱信号检测、敏感元件工艺实践。

关键词 热激励 谐振式硅微结构 压力传感器 谐振式传感器 优化设计 闭环系统

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基于混沌共振锁频特性提取微弱频率变化

6

作者 赵向阳 史百舟 刘君华 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2002年第1期4-6,10,共4页

提出利用混沌进行柔性测量的一种方法 ,该方法特别适用于微谐振传感器在感测压力、温度变化时存在信号较弱 ,需要提高其灵敏度和测试分辨力的场合。利用系统从混沌状态到大周期转变时所表现出的共振锁频性质 ,进行了微弱频率变化信号的... 提出利用混沌进行柔性测量的一种方法 ,该方法特别适用于微谐振传感器在感测压力、温度变化时存在信号较弱 ,需要提高其灵敏度和测试分辨力的场合。利用系统从混沌状态到大周期转变时所表现出的共振锁频性质 ,进行了微弱频率变化信号的仿真提取。仿真证明该方法能实现对不同频率变化准确度的柔性测量 ,文中还进一步分析了其理论基础 ,提出了驱动力等效性观点。并给出了实验仿真结果 。 展开更多

关键词 频率变化 硅微谐振传感器 混沌 共振锁频 柔性测量

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基于多频扫描的硅微谐振压力传感器测试方法

7

作者 程波 苑伟政 +1 位作者 任森 王飞 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第10期17-19,共3页

为了对硅微谐振压力传感器进行快速、高精度的开环特性测试,提出了一种基于多频扫描的频率特性测试方法。通过数字电路将多个不同频率的扫频信号叠加作为驱动信号,以实现在整个测试频带范围内高效且高精度的频率特性测试。搭建了以现场... 为了对硅微谐振压力传感器进行快速、高精度的开环特性测试,提出了一种基于多频扫描的频率特性测试方法。通过数字电路将多个不同频率的扫频信号叠加作为驱动信号,以实现在整个测试频带范围内高效且高精度的频率特性测试。搭建了以现场可编程门阵列(FPGA)为核心的多频扫描测试系统,采用4个正弦扫频信号叠加进行测试,结果表明:多频扫描测试与稳态扫描测试精度基本一致,但测试效率提高了4倍。多频扫描测试方法在保证测试精度的前提下,显著提高了测试效率,能够更好地满足高Q值传感器及其在批量生产过程中的测试需求。 展开更多

关键词 多频扫描 硅微谐振压力传感器 频率特性

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基于E型圆膜片的复合差动谐振式敏感元件

8

作者 樊尚春 乔少杰 《科学技术与工程》 2005年第5期313-315,共3页

对以E型圆膜片为一次敏感元件、一对对称的硅梁谐振子为二次敏感元件的复合差动敏感元件的力学特性进行了分析。给出了其敏感压力、差压、集中力与加速度时,梁谐振子固有频率随被测量变化的解析计算模型。

关键词 E型圆膜片 硅微传感器 谐振式传感器 差动检测

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悬臂梁式环形谐振腔微压传感器的研究 被引量：3

9

作者 苏莹 闫树斌 +3 位作者 张志东 汤跃 王瑞兵 陈慧斌 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第3期9-12,16,共5页

针对传统微压传感器灵敏度低、体积大的问题,提出了一种新型悬臂梁式环形谐振腔微压传感器。首先理论分析了悬臂梁式环形谐振腔微压传感器的工作原理,然后对悬臂梁结构进行了建模仿真,同时也确定了悬臂梁和环形谐振腔的最佳结构参数,最... 针对传统微压传感器灵敏度低、体积大的问题,提出了一种新型悬臂梁式环形谐振腔微压传感器。首先理论分析了悬臂梁式环形谐振腔微压传感器的工作原理,然后对悬臂梁结构进行了建模仿真,同时也确定了悬臂梁和环形谐振腔的最佳结构参数,最后利用MEMS工艺在SOI材料上制备了该新型传感器。利用光学耦合测试平台,对所加工的环形谐振腔进行性能测试,实验测得环形谐振腔的Q值为7.75×10~4,传感器的灵敏度为31 pm/k Pa,可以满足微压传感器高灵敏度的要求。 展开更多

关键词 微压传感 绝缘体上硅 悬臂梁 环形谐振腔 灵敏度 品质因数

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扩散硅谐振式压力传感器同频干扰的建模与消除 被引量：3

10

作者 赵晋敏 李守荣 +3 位作者 王军波 陈德勇 刘磊 史晓晶 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期362-365,共4页

为简化谐振式微机械压力传感器的制备工艺,提出了一种采用扩散硅作为谐振梁的压力传感器,并采用电磁激励实现传感器的闭环控制。实验中发现:由于采用扩散硅材料,传感器受到较为严重的同频干扰影响,因此,消除传感器的同频干扰成为需要解... 为简化谐振式微机械压力传感器的制备工艺,提出了一种采用扩散硅作为谐振梁的压力传感器,并采用电磁激励实现传感器的闭环控制。实验中发现:由于采用扩散硅材料,传感器受到较为严重的同频干扰影响,因此,消除传感器的同频干扰成为需要解决的一个主要问题。通过对采用扩散硅作为谐振梁的压力传感器微结构进行分析,建立了传感器主要噪声来源同频干扰的等效电路模型,据此提出一种新的不对称双端激励解决方法。实验结果表明,该方法可有效地降低传感器的同频干扰,传感器的信噪比由1.53提高至35,为传感器闭环激励和检测提供了有效的手段。 展开更多

关键词 扩散硅 谐振式微机械压力传感器 同频干扰 非对称激励 电磁激励和检测

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基于FPGA的硅谐振压力微传感器数字闭环系统设计 被引量：5

11

作者 何孟珂 周浩敏 郝欣 《现代电子技术》 2008年第13期150-153,共4页

在微小型特别是硅谐振微传感器中,低信噪比的微弱信号检测,电路的小型化和抗干扰等问题十分突出。介绍了硅谐振压力微传感器闭环系统的基本工作原理,在成功研制出模拟闭环系统的基础上,为了克服模拟系统的不足,依据相关检测原理和频率... 在微小型特别是硅谐振微传感器中,低信噪比的微弱信号检测,电路的小型化和抗干扰等问题十分突出。介绍了硅谐振压力微传感器闭环系统的基本工作原理,在成功研制出模拟闭环系统的基础上,为了克服模拟系统的不足,依据相关检测原理和频率扫描技术提出了基于FPGA的闭环系统设计框架,详细分析了该系统中的微弱信号检测技术和数字电路部分数字信号处理及接口技术,最后结合实际数据和开环测试曲线,指出可用的扫频方法。 展开更多

关键词 硅谐振微传感器 频率扫描 数字信号处理 FPGA

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基于少模氮化硅微环谐振器的折射率传感技术 被引量：2

12

作者 刘明慧 马麟 +1 位作者 邱辞源 何祖源 《光通信技术》 北大核心 2020年第10期6-8,共3页

针对微环谐振器用于折射率传感时动态范围较窄的问题,提出了一种基于少模氮化硅微环谐振器的折射率传感技术,使谐振波长漂移的计算能够不用考虑原始参考值以及增大折射率探测范围,并验证高阶模对环境变化更敏感。通过理论分析,建立仿真... 针对微环谐振器用于折射率传感时动态范围较窄的问题,提出了一种基于少模氮化硅微环谐振器的折射率传感技术,使谐振波长漂移的计算能够不用考虑原始参考值以及增大折射率探测范围,并验证高阶模对环境变化更敏感。通过理论分析,建立仿真模型,验证了该方法的可行性,并使用具有不同折射率的待测溶液开展传感实验,得到了91.79 nm/RIU的折射率灵敏度与10-5 RIU的分辨率。 展开更多

关键词 微环谐振器 折射率传感器 氮化硅波导

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微小型惯性仪表发展现状、趋势以及对行业的影响 被引量：33

13

作者 郑辛 刘飞 +1 位作者 雷明 王宝军 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期701-708,共8页

惯性仪表(包括陀螺和加速度计)是惯性技术的基础和核心,近年来,以高精度硅微机电陀螺、集成化微光纤陀螺、速率积分半球谐振陀螺、谐振式加速度计为代表的新型惯性仪表技术发展迅猛,相比传统惯性仪表,能够兼顾高精度和低SWa P+C(Size We... 惯性仪表(包括陀螺和加速度计)是惯性技术的基础和核心,近年来,以高精度硅微机电陀螺、集成化微光纤陀螺、速率积分半球谐振陀螺、谐振式加速度计为代表的新型惯性仪表技术发展迅猛,相比传统惯性仪表,能够兼顾高精度和低SWa P+C(Size Weight and Power,plus Cost,体积、重量、功耗和成本)指标,正推动惯性技术产生新变革。重点结合上述四种微小型惯性仪表,论述其国外最新进展,展望发展趋势,预测其对行业的影响,旨在为国内相关技术研究提供参考。 展开更多

关键词 惯性仪表 微机电陀螺 集成化微光纤陀螺 速率积分半球谐振陀螺 谐振式加速度计

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用于大气数据系统的硅谐振压力传感器 被引量：3

14

作者 胡宗达 彭鹏 +2 位作者 李奇思 杨劼立 苏晓晓 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第3期160-163,共4页

设计了一种用于机载大气数据系统的高精度微机电系统(MEMS)硅谐振压力传感器。采用了多层硅—硅键合技术、阳极键合技术以获得高稳定性的频率信号输出和圆片级真空封装,其具有高精度、高Q值的特点。芯片采用复合谐振梁—膜—硅岛结构作... 设计了一种用于机载大气数据系统的高精度微机电系统(MEMS)硅谐振压力传感器。采用了多层硅—硅键合技术、阳极键合技术以获得高稳定性的频率信号输出和圆片级真空封装,其具有高精度、高Q值的特点。芯片采用复合谐振梁—膜—硅岛结构作为谐振器部分,以减小面外谐振模态带来的性能影响。测试结果表明:在量程范围为3~130 kPa,温度范围为-55~85℃,该谐振压力传感器的全温全压精度高达0.01%FS。 展开更多

关键词 硅谐振压力传感器 复合谐振梁—膜—硅岛结构 高精度 微机电系统

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