MEMS微陀螺技术综述.ppt

常用的MEMS器件加工工艺方法 (1) 刻蚀浅槽 Glass Si (2) 表面掺杂 (3) 金属电极 (4) 阳极键合 (5) 硅片剪薄 (6) 释放结构 体硅深刻蚀释放工艺 体硅工艺 具体的常用MEMS器件加工工艺方法： 具体的刻蚀技术主要有光刻、湿法刻蚀、反应离子刻蚀、聚焦离子束刻蚀等一般用来制作MEMS陀螺结构； 主要的加工工艺有分子束外延、薄膜淀积、氧化、扩散、注入、溅射、蒸镀等技术用以加速度敏感部件及相应的电极和引线的制作；键合技术用于敏感部件与陀螺结构之间的连接。 划片和封装技术用于微陀螺结构及敏感部件组合体单体分离及外部连接引线制作等，完成微陀螺基本器件制作。 1、包括微机械陀螺应用在内的MEMS，力学参数较宏观情况明显变化，宏观物理定律已经不能完全对 MEMS 的设计、制造工艺、封装以及应用进行解释和指导。这些因素限制妨碍了微机械陀螺性能的提高[21]。 2、随着MEMS传感器尺寸的缩小，敏感部件也不断缩小，传统检测效应接近灵敏度极限，限制了高性能MEMS陀螺仪的发展，新效应新原理器件亟待开发[19]。 3、国内方面工艺和技术都相对落后，国外方面技术封锁限制了高性能器件结构的制作；微弱信号检测技术有待提高，信号处理能力仍有待加强[19]。 MEMS陀螺仪数据分析及方法 MEMS陀螺仪应用案例 MEMS陀螺仪测试内容及手段 与其它陀螺仪一样，完成微机械陀螺仪的陀螺体的制作只是完成了整个MEMS陀螺仪研究工作的一部分。还有陀螺仪信号提取与校准，灵敏度测试、量程测试、线性度测试、固有频率测试、抗过载能力测试等等，各种性能的测试。下面简单就固有频率、灵敏度、分辨率、线性度等陀螺性能的测试及方法进行介绍。 固有特性测试 陀螺特性测试 柯氏效应检测 固有频率 检测方向Q值 检验敏感原理 测试线性度 测试内容 三轴转台测试 验证检测原理 振动台测试原理图 固有频率、 频响特性、 带宽等性能测试 微机械陀螺检测原理框图 敏感原理验证、灵敏度、分辨率测试等 利用前述方法测得传感器输出波形或数据，取不同输入情况下的离散点，获取批量数据，通过Matlab、OriginLab、Excel等数据处理软件进行数据的处理和曲线的拟合，分析陀螺仪线性度，对原始数据进行滤波、变换等处理，分析陀螺的时频域特性。与利用ANSYS、Matlab等软件仿真所得数据进行对比分析。 固有特性测试实验原理图 测试结果 傅里叶变换 希尔伯特变换 驱动方向幅频特性曲线 一种电磁驱动式MEMS陀螺的固有频率测试方法及数据处理 微机械陀螺体积小、功耗低、成本低、抗过载能力强、动态范围大、可集成化等优点，可嵌入电子、信息与智能控制系统中，使得系统体积和成本大幅下降，而且总体性能大幅提升，因此在现代军事领域具有广泛的应用前景。 在陀螺仪的传统应用领域，国防军事应用中，高精度微机械陀螺将可用于导弹、航空航天、超音速飞行器等高精度需求的军用产品中[22] 随着先进的微电子技术的发展，成本和价格也会大幅下降。其低廉的价格将使其在民用消费领域也将具有广阔的应用前景，有望在一些新的领域中，如车载导航系统、天文望远镜、工业机器人、计算机鼠标、照相机甚至是机器人玩具等中低端上应用需求的产品中得到应用[18]。 生产成本、性能和可靠性是微机械陀螺商业化的关键因素。将产品成本降低到大规模汽车市场可接受的水平，需要精密微机械、高度真空封装、高性能接口电路和电子调谐技术。另外，在一个芯片上组合多轴或多种微机械传感器是微机械惯性传感器的重要发展方向。 通过MEMS技术的学习使我了解了更多关于MEMS技术方面的知识，如：微系统设计技术、微细加工技术、微型机械组装和封装技术、微系统的表征和测试技术，以及MEMS技术在生产生活及经济社会发展和国防建设中的应用。 主要参考文献： [1] /view/58048.htm [2] 李新刚, 袁建平. 微机械陀螺的发展现状[J].力学进展2003: 33(3), 289-301 [3] 王喆垚. 微系统设计与制造[M]. 北京: 清华大学出版社. [4] Lutz M, et al. A precision yaw rate sensor in silicon micromachining. In: Transducers97, 847-850. [5] Mikko Saukoski, Lasse Aaltonen, Teemu Salo.Kari A.I. Halonen. Interface