耐高温压阻力敏硅芯片及静电键合工艺

采用微型机械电子系统(MEMS)技术制作出了平膜型硅隔离(SOI)耐高温压阻力敏硅芯片,采用静电键合工艺将该力敏硅芯片封装在硼硅玻璃环上,制作出倒杯式弹性敏感单元.分析了静电键合时力敏硅芯片与玻璃环的对准偏差对力敏硅芯片非线性的影响;实验验证了静电键合工艺对硅芯片温度性能的影响以及制作的耐高温压力传感器的性能.结果表明,对准偏差对硅芯片的非线性有较大影响;静电键合工艺对硅芯片的零位时漂和热零点漂移影响较小;制作的耐高温压力传感器具有优良的性能指标,能满足实际的工程应用需求.     

耐高温硅隔离压阻力敏芯片的研究

采用微型机械电子系统技术制作出了具有高精度、高频响特点的耐高温硅隔离压阻力敏芯片.根据压阻力敏芯片的版图设计结构,基于弹性薄板小扰度弯曲理论计算分析了压阻力敏芯片的结构尺寸和固有频率.采用静电键合工艺将压阻力敏芯片封装在硼硅玻璃环上,形成倒杯式弹性敏感单元,通过有限元仿真分析了玻璃环对压阻力敏芯片性能的影响.根据温度实验数据及计算结果,得到压阻力敏芯片各温度点的热零点漂移的绝对值均小于0.02%FS·℃-1,说明该压阻力敏芯片的准确度等级优于0.1%FS·℃-1,且零点稳定性好.     

特种压阻式加速度传感器的研制

通过动力学分析和有限元模拟,设计出了具有高过载保护功能的加速度传感器结构.采用微型机械电子系统技术和集成电路工艺制作出了高精度、高灵敏度的硅微固态压阻平膜芯片,通过玻璃粉烧结工艺将其键合在弹性梁的应力集中处,利用激光焊接工艺,制造了量程为±20 km/s2、过载能力为30倍满量程的特种压阻式加速度传感器.实验表明,在对传感器施加集中载荷和动态冲击的条件下,传感器可达到静态精度为0.86%满量程、动态响应频率为3.43 kHz的技术指标,从而满足了非常规武器在触发控制等特殊领域的应用要求.     

实现线性输出的单面推挽式硅电容压力传感器

介绍一种单面构造的工作于推挽方式的微机械硅电容压力传感器，详细论述了线性化设计原理和传感器制作工艺，测试结果表明，该传感器可以将线性度的提高一个量级。     

学术动态

高精高稳高温压力传感器研制项目通过陕西省科技厅鉴定我校物理学系万云副教授主持的陕西省科技研究发展(攻关)计划(2001K06-G18)资助项目——高精高稳高温压力传感器研制项目,于2005年5月13日顺利通过陕西省科学技术鉴定。鉴定委员会的7位专家认真听取了该项目的工作报告和技术报告,审查了产品测试报告等相关技术资料,一致认为该成果利用高稳定、耐高温、耐腐蚀氧化铝精细陶瓷等做弹性元件,采用薄膜技术、集成电路平面光刻工艺及超声压技术,来制作薄膜电阻应变式压力传感器,共开发5种不同规格的耐高温压力传感器,应用前景广泛,并建议与企…     

硅压阻式压力传感器非线性误差校正方法

利用ZMD31020传感器信号处理器,实现了硅压阻式传感器的非线性及温度补偿。通过软件输入预先设定的数字量给ZMD31020处理器的存贮空间,可实现硅压阻式压力传感器(PRT)的零点输出、热零点漂移、满量程输出、热灵敏度漂移和非线性的高精度校准和补偿。传感器的输出精度达到了0.275%。     

三腔蠕动式主动阀压电泵设计与实验研究

针对无阀压电泵截止性能和工作输出压力的不足,设计了一种新型三腔蠕动式主动阀压电泵,分析了蠕动式压电泵的工作原理,对蠕动式压电泵的结构进行了研究,建立了压电泵的核心部件——阀的结构模型.采用ANSYS软件对阀的结构参数进行了优化,得到了阀结构优化参数,并制作了压电泵实验样机,对压电泵的流量、背压进行了实验测试.实验结果表明:该主动阀压电泵输出水的最大流量为220mL/min,最大正向背压为15.8kPa,且泵气能力远大于泵水能力,最大泵气量为5142mL/min.该压电泵在医疗器械、液体冷却、生物工程等领域有广阔的应用前景.     

光纤悬臂梁式振动传感器的研究

研究了一种新型光纤悬臂梁式振动传感器,这种传感器的光纤悬臂梁带有光纤微准直透镜,提高了光路的光耦合效率,而且,传感器的接收探头采用了“双光路差分结构”,从而大大提高了传感器灵敏度,同时也增强了抗干扰能力。通过实验测试研究了传感器对压电陶瓷激振的响应特性,证实了该传感器对振动测试的能力。 (将发表在《西安理工大学学报》2001 Vol.17 No.2)     

多梁结构压阻式测振加速度传感器

为满足制造装备智能化发展对测振传感器的需求,针对常见加速度传感器在性能、成本和微型化上的不足,研制了一种基于微机电系统技术的多梁结构压阻式加速度传感器.通过将2根短小敏感梁引入传统双桥结构的方式,在提升固有频率的同时,保证了传感器仍具有较高的测量灵敏度.利用敏感梁上的最大应力和结构固有频率相乘的结果作为性能评价标准,结合梁变形理论和实际工艺条件确定了传感器的结构尺寸.采用硅材料刻蚀、硼离子注入、溅射金属铝及阳极键合等工艺,制作了传感器芯片.实验结果表明,所研制的加速度传感器能够准确测量不同频率下的加速度信号,在每g下的灵敏度达到了0.544 mV,满量程精度达到了1.76％,固有频率达到了13.61 kHz,相对于双桥结构传感器,其综合性能提升了近85％.     

非制冷式红外热像仪敏感元件动态特性的测试

介绍了对微型机械结构（非制冷式红外热像仪的敏感元件）的动态特性的测试方法的研究.分别用谱平面光学滤波法和主动零差光纤干涉法对敏感元件进行了测试,并与有限元模拟计算的结果进行了比较,结果接近.并将后者制作成一种MEMS的微结构测试系统.通过对测试方法的研究,我们得到了一些对敏感元件的设计和评估有重要指导作用的动态参数,也得到了一种有效的MEMS微结构动态测试方法.