| 【中文题名】 | 硅微微压传感器设计研究 |
| 【英文题名】 | Design of Micro-machined Low-pressure Sensor |
| 【学科专业】 | 机械电子工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-10-9 |
| 【中关键词】 | 电容式硅微微压传感器,感压薄膜,有限元,结构设计,工艺设计,集总参数模型 |
| 【英关键词】 | Capacitive Micro-machined Low-pressure Sensor,Diaphragm,FEM,Structure Design,Process Flow Design,Lumped Parameter Model,Dynamic Behaviour, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化元件、部件>发送器（变换器）、传感器>物理传感器 |
| 【论文摘要】 |
硅微微压传感器是硅微压力传感器发展的一个重要分支，在空间探索、半导体加工等许多领域有着广泛的应用。目前国内市场上硅微压力传感器的量程都在1kPa以上，更低量程的产品要依靠国外进口，因此进行更低量程的硅微微压传感器的研究，实现相关技术攻关对于促进硅微压力传感器技术提高和相关产业发展有着实际意义。本文旨在进行实现测量范围为0-100Pa压力测量的硅微微压传感器的设计，为下一步的投片工作打下基础。
文章首先对压阻式、电容式和谐振式三类典型的硅微压力传感器各自的工作原理进行分析，对各自工作性能进行比较，对各自微压化进展进行回顾，在分析、比较和回顾的基础上确定了实现微压测量的信号转换方式一电容式。电容式具有灵敏度高、稳定性好、加工复杂程度适中等一系列优点，适用于硅微微压传感器的信号转换。
其次，文章采用ANSYS软件对硅微压力传感器的核心部件进行有限元模拟，即对周边固支的各种结构类型的感压薄膜进行均布压力作用下的小挠度和大挠度静力学分析。对比各种结构类型的感压薄膜的挠度特性发现：圆形带岛波纹薄膜因其岛部位移的一致性提高了感测电容的灵敏度，因其良好的线性降低了后续检测电路的复杂程度，是电容式硅微... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
8-9 |
|
ABSTRACT |
9-11 |
|
第一章 引言 |
11-15 |
|
1.1 研究背景 |
11-12 |
|
1.2 研究意义 |
12-13 |
|
1.3 论文结构 |
13-15 |
|
第二章 典型硅微压力传感器工作原理与性能分析 |
15-31 |
|
2.1 引言 |
15 |
|
2.2 压阻式硅微压力传感器 |
15-20 |
|
2.2.1 硅的压阻效应 |
15-18 |
|
2.2.2 工作原理 |
18-19 |
|
2.2.3 性能分析 |
19-20 |
|
2.2.4 微压化 |
20 |
|
2.3 电容式硅微压力传感器 |
20-24 |
|
2.3.1 工作原理 |
20-22 |
|
2.3.2 性能分析 |
22-23 |
|
2.3.3 微压化 |
23-24 |
|
2.4 谐振式硅微压力传感器 |
24-29 |
|
2.4.1 工作原理 |
24-28 |
|
2.4.2 性能分析 |
28 |
|
2.4.3 微压化 |
28-29 |
|
2.5 小结 |
29-31 |
|
第三章 感压薄膜结构分析与模拟 |
31-49 |
|
3.1 引言 |
31 |
|
3.2 平膜结构 |
31-39 |
|
3.2.1 小挠度模型 |
31-37 |
|
3.2.2 大挠度模型 |
37-39 |
|
3.3 岛膜结构 |
39-43 |
|
3.4 波纹膜 |
43-47 |
|
3.5 小结 |
47-49 |
|
第四章 结构与工艺设计 |
49-61 |
|
4.1 引言 |
49 |
|
4.2 系统结构设计 |
49-50 |
|
4.2.1 结构方案一 |
49-50 |
|
4.2.2 结构方案二 |
50 |
|
4.3 感压薄膜制备 |
50-58 |
|
4.3.1 浓硼扩散原理 |
50-52 |
|
4.3.2 浓硼重掺杂自停止腐蚀 |
52-53 |
|
4.3.3 低压化学沉积技术 |
53 |
|
4.3.4 阳极键合技术 |
53-55 |
|
4.3.5 工艺流程设计 |
55-58 |
|
4.4 高真空压力参考腔的获得与电极引线 |
58-59 |
|
4.5 小结 |
59-61 |
|
第五章 感压薄膜动力学分析与模拟 |
61-67 |
|
5.1 引言 |
61 |
|
5.2 感压薄膜集总参数模型 |
61-62 |
|
5.3 感压薄膜动力学模拟 |
62-66 |
|
5.4 小结 |
66-67 |
|
第六章 总结与展望 |
67-69 |
|
6.1 论文总结 |
67 |
|
6.2 展望 |
67-69 |
|
参考文献 |
69-73 |
|
致谢 |
73-75 |
|
硕士在读期间发表论文 |
75 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.385610 |
