新型硅基电容三轴加速度传感器设计与工艺研究

本篇硕士论文深入研究了硅基电容式三轴加速度传感器，针对当前微机械加速度计在低成本、小型化和轻量化方面的优势，着重于新型三轴电容式加速度计的设计与优化。作者王守明，专业背景为微电子学与固体电子学，师从许高斌教授，于合肥工业大学完成这项研究。 论文首先介绍了加速度计的基本原理，包括其工作原理和动力学模型，探讨了频率特性的重要性，指出空气阻尼在微机械结构中的影响。作者意识到压膜阻尼与滑膜阻尼在实际应用中的差异，为提升传感器的分辨率和线性度，设计了一种变间隙梳齿状电容式加速度计，通过调整结构来减少横向干扰问题，这对于多轴测量至关重要。 利用ANSYS软件对设计的传感器进行了详尽的仿真，模拟了静态性能、模态响应以及抗冲击能力。实验结果显示，当受到5g的冲击时，传感器在三个轴向的微位移分别为0.42um、0.4061um和0.28um，相应的灵敏度分别为11.2pF/g、10.8pF/g和6pF/g，表明其性能优异。 论文的核心内容集中在微纳加工技术上，特别是针对体硅加工工艺的详细研究。作者讨论了硅的各向异性腐蚀、硅-玻璃阳极键合技术以及深反应离子刻蚀技术在加工过程中的应用和可能遇到的关键技术问题。这些技术对于实现高性能的硅基电容式加速度传感器至关重要，确保了传感器的制造精度和稳定性。 论文的关键词包括MEMS（微电子机械系统）、电容式加速度计、梳齿结构以及体硅加工技术，反映出作者对前沿微电子技术在实际应用中的深入理解和创新贡献。整体来看，这篇硕士论文不仅涵盖了理论分析，还包含了实际设计和工艺实现的深度研究，为硅基电容式三轴加速度传感器的发展提供了有价值的理论支持和技术路线。