一种感应单轴的硅微机械振动陀螺仪的设计与制作

摘要

论文首先对微光机电系统(Micro Opto Electro Mechanical Systems)的研究历史和发展现状作了简单的综述,介绍了角速度传感器--陀螺的发展历史以及主要产品、种类,并对微机械陀螺仪领域的重要研究成果进行了简单的回顾总结.其次,讨论了在该课题研究实践中涉及到的主要微机械加工技术,包括KOH对硅的腐蚀技术、硅-玻璃静电键合技术以及DRIE(深反应离子刻蚀)技术,总结了通过反复实验获得的一些解决问题的经验、方法.而后,研究了微机械振动陀螺仪的工作原理,介绍了陀螺仪一些相关性能指标.信号检测部分一直是制约微机械陀螺仪性能实现以及提高的一个重要因素.在第四章,我们研究了相关的微弱信号检测理论以及方法,选择了检测系统的主体设计方案.论文的第五章介绍了课题研究中微机械陀螺仪的实际工艺制作情况,包括版图设计制作、工艺流片过程以及出现的问题和解决的方法.最后展示了制作成功的微机械陀螺仪的部分扫描电镜图片.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1引言

§1.2微电子机械系统(MEMS)概述

§1.2.1 MEMS发展的重要意义

§1.2.2 MEMS发展简史

§1.3微机械陀螺仪简述

§1.3.1陀螺概述

§1.3.2微机械陀螺的产生

§1.3.3微机械陀螺仪的主要种类

§1.4论文的主要工作

第二章微机械陀螺仪相关加工技术

§2.1引言

§2.2 KOH腐蚀技术

§2.3静电键合技术

§2.3.1玻璃的特性

§2.3.2静电键合原理

§2.3.3影响静电键合质量的因素

§2.4硅反应离子刻蚀技术

§2.5本章小结

第三章微机械陀螺机械结构分析设计

§3.1工作原理

§3.1.1科氏效应

§3.1.2振动陀螺的两种模态

§3.1.3陀螺仪性能指标

§3.2振动式微机械陀螺仪机械分析

§3.2.1梳齿电极驱动分析

§3.2.2弹性梁—质量块系统分析

§3.2.3弹簧—质量块—阻尼系统分析

§3.3微机械陀螺机械结构设计

§3.3.1梁结构的设计

§3.3.2微机械陀螺结构的计算机辅助设计

§3.4本章小结

第四章信号检测系统设计

§4.1微机械陀螺仪信号的检测方法

§4.1.1噪声、低噪声放大以及屏蔽技术

§4.1.2相干检测

§4.2微机械陀螺信号检测设计

§4.3本章小结

第五章微机械陀螺的制作

§5.1版图设计

§5.2制作及结果

§5.3本章小结

第六章结束语

参考文献

致谢