MEMS压阻式冲击加速度传感器的制造技术

冲击加速度传感器主要采用以下处理方法。采用注入、推进和氧化的创新工艺制造压敏电阻；采用各向异性深度刻蚀形成块状；使用AES释放光束和质量块；通过粘接工艺获得所需的“三明治”结构。

电容式冲击加速度传感器广泛应用于发动机、数控车床等工业领域。具有电路结构简单、频率范围宽（约0~450hz）、线性度小于1%、灵敏度高、输出稳定、温度漂移小、测量误差小、稳态响应、输出阻抗低、输出电量与振动加速度关系简单方便等优点，而且计算简单。具有很高的实际应用价值。

电容式冲击加速度传感器原理：

电容式冲击加速度传感器是一种基于电容原理的可变电极间距电容传感器。一个电极固定，另一个电极为弹性膜片。弹性膜片在外力（气压、液压等）作用下发生位移，改变电容。该传感器可以测量气流（或液流）的振动速度（或加速度），并进一步测量压力。

电容式加速度计的力学模型：

从力学角度来看，电容式冲击加速度传感器可以看作是一个质量弹簧阻尼系统。加速度通过质量块形成惯性力并作用于系统。

电容式冲击加速度传感器的结构：

目前，电容式冲击加速度传感器大多由三部分硅晶片组成，中间层是由双层SOI硅片制成的可移动电容板。中间的可动电容板由八个弯曲弹性连接梁支撑，夹在上下两个固定电容板之间。提高精度的一个非常重要的措施是采用差分测量方法，这大大提高了信噪比。因此，几乎所有的电容式MEMS冲击加速度传感器都采用差分结构。

MEMS加速度计使用多种材料，不同的零件可能使用不同的材料。例如，用作衬底的衬底材料、用作掩模的掩模材料、用于表面微加工的牺牲层材料等。微加速度计常用的材料有单晶硅、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、多晶硅，在设计过程中，需要根据其物理化学性质及其在加速度计中的作用，综合考虑使用哪种材料，哪种零件不固定。由于传感器的动态要求相对较高，因此在结构设计和获得结构尺寸后，有必要进行有限元分析。

利用有限元分析软件ANSYS对加速度计模型进行分析，得出以下结果：

（1） 通过静力分析，可以发现承受很大应力的部分。

（2） 通过模态分析，得到结构的固有频率和各固有频率下的振型。

（3） 通过瞬态动力分析，可以得到结构对外界激励的响应。

通过以上有限元分析结果，可以进一步改进设计，使所设计的加速度计具有更好的性能。

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