MEMS射流角速率传感器的设计和制作.pdf

摘 要 本论文是在国家科技部集成光电系统973项目的支持下，于北京大 学微米／纳米力f13-技术国家重点实验室完成的。 本文设计的一种全新的射流陀螺——MEMS射流角速率传感器，首 次将MEMS技术应用于射流角速率传感器的制作。射流角速率传感器是 利用气体射流束在哥氏力作用下发生偏转的现象来检测角速度的，器件 内部没有可动的机械部件，抗过载和抗冲击能力非常好。然而，到目前 为止，文献中所报道的射流角速率传感器都是采用传统的机械陀螺加工 方法制作的，体积和成本难以进一步降低，限制了其应用范围。文中首 次提出了采用MEMS生产技术来对射流陀螺进行微型化这一研究思路， 本文所设计的MEMS射流角速率传感器不仅具有抗冲击和抗过载的特 点，而且还将具有体积小、重量轻、功耗低、成本低的优点，将极大的 扩展射流陀螺的应用领域。 本文设计的MEMS射流角速率传感器是以热线流速计理论和射流泵 理论为基础，采用ME鹏工艺在硅衬底和玻璃衬底上制作的。文中对其 结构设计和工作原理进行了详细的论述，并用有限元分析软件ANSYS进 行了仿真验证；设计了用于制作ME-IS射流角速率传感器的版图，对关 键工艺步骤进行了深入细致的研究，开发了一整套工艺方案并进行了流 片试验，对流片过程中遇到的问题进行了讨论并提出了解决的办法；最 后，对流片得到的MEMS射流角速率传感器进行了封装和初步测试。 关键词： 微机电系统 陀螺 射流角速率传感器 2 ABSTRACT 耵1iS is 973 inInstimmof studysupportedby item，andperforment ofMiero／Nano laboratory Microelectronics．PekingU越versity,Nationalkey Fabrication Technology． fluidic calledMEMSfluidic ratesensoris Anovel gyroscope angular this itSthefirsttimetofabricateafluidic in angular presentedpaper,and fluidic ratesensor ratesensorMEMS makes using technology．T11eangular useofthe thata flowwilldeflecttheinfluenceofCoriolis iet by phenomena the areno in forcetodetect rate．Becausethere angular movingcomponents and endure the hasthe ofanti．overloadsCan device，it ability