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微压力传感器的设计与制作工艺研究

作　者: 李伟东
导　师: 李圣怡
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 微机电系统微压力传感器微加工工艺压阻式电容式谐振式检测系统
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

微压力传感器是在微机电系统领域最早开始研究并且产业化的微机电器件之一,微机电系统以微加工工艺为重点研究内容。本文主要对微压力传感器的相关部分进行设计,并在研究相关微加工工艺的基础上制作了一种验证性的压阻式微压力传感器。论文的主要内容如下:1.利用压阻效应、大(小)挠度理论、膜的应力形变等力学、电学知识设计了一种压阻式微压力传感器。此种传感器理论上具有较大的灵敏度,测压范围能根据要求而变化。2.研究了微电容式压力传感器的差动电容结构设计和微谐振式压力传感器的微谐振子结构设计,利用ANSYS软件对微差动电容的结构进行了优化设计。3.初步研究了利用PECVD淀积Si3N4薄膜的工艺,讨论了影响薄膜质量的相关工艺参数;初步研究了用ICP刻蚀SiO2和Cr的相关工艺;通过分析不同浓度TMAH腐蚀液在不同温度下其PH值的变化,研究了以溶液PH值作为腐蚀溶液的控制参数。4.基于某些微加工工艺制订了一套工艺流程,成功制作了前面所设计的压阻式微压力传感器芯片。实验过程表明:此工艺流程简便、可操作性强、成品率高。5.基于惠斯顿电桥的测量原理,利用两级放大电路和两级巴特沃思低通滤波电路搭建了一简单的测试电路系统,成功地检测出了输出电压的微小变化值并得出了一些初步的实验数据,验证了芯片设计和工艺流程的正确可行性。论文的相关研究和实验结果对于微压力传感器的设计、制作具有一定的参考价值,微加工工艺的相关研究结论也可以应用在其它微机电器件的制作上。

微压力传感器的设计与制作工艺研究

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