一种大量程电容式加速度计的设计

摘要

本文设计一种基于体硅工艺的大量程差分电容式微加速度计。通过理论分析结合有限元分析软件ANSYS对加速度计微结构进行了模拟，分析静态与动态性能，实现了微结构具体设计与优化。
　　本文设计的加速度计结构利用差分电容原理，采用了“三明治”即玻璃-硅-玻璃的结构。此种设计可以实现较大的质量块、灵敏度高的特点。本设计采用直板8臂式弹性梁结构，通过改变弹性梁结构的厚度可以进一步调节传感器的灵敏度及量程。
　　通过有限元方法用ANSYS对微机械加速度计的静态、模态、应力以及谐响应等特性进行了仿真与分析。利用MATLAB对微结构进行结果验证，达到了预期效果。设计的梁厚度为40μm的微结构，加速计微结构的总面积为2×2mm2。分析得出当电容间距为7μm时，模拟结果表明传感器抗冲击可达到±150000g，量程为±100000g。并且此结构的一阶固有频率为122.3KHz，可以有效降低外界低频干扰。通过对工艺流程中凸角腐蚀及补偿和ICP深槽刻蚀等关键技术进行了研究，以及封装工艺进行了比较分析，设计出工艺流程过程。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 概述

1.2 国内外研究现状

1.3 微机械加速度计分类

1.4 本课题研究的目的和意义

1.5 课题主要内容

第2章 电容式加速度计工作原理及数学模型

2.1 加速度计分析的模型原理

2.2 差分电容式加速度计的工作原理

2.3 大量程差分电容式加速度计的主要指标

2.4 本章小结

第3章 大量程电容式加速度计结构设计与仿真

3.1 大量程差分电容式加速度计的结构设计

3.2 大量程差分电容式加速度计模拟仿真与分析

3.3 大量程差分电容式加速度计微结构的 MATLAB 的响应分析

3.4本章小结

第4章 加速度计的工艺流程及关键技术研究

4.1大量程差分电容式加速度计的工艺流程研究

4.2关键工艺技术

4.3 封装技术的研究

4.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢

个人简历