摘要：为了提高微机电系统(MEMS)器件的抗冲击能力,提出了一种蜂窝形MEMS止挡结构。设计了由两层不同孔径的蜂窝孔构成的蜂窝形MEMS止挡结构,并分析建立了简化数学模型,说明了通过改变蜂窝孔径可以实现止挡结构刚度的调节。基于典型的中间质量块的双端固支梁微结构,设计了相应的蜂窝形止挡测试结构,并在ANSYS仿真软件中进行了冲击仿真计算。采用机械冲击台和霍普金森杆对实际加工出的测试结构进行了冲击验证试验。试验结果表明:设计有蜂窝形止挡结构的中间质量块的双端固支梁MEMS结构可以承受至少3.2万g冲击。采用蜂窝形止挡设计,避免了弹性梁式止挡结构的应力集中问题,提高了MEMS结构的抗冲击能力。

摘要：为提高双质量硅微机械陀螺温度特性,该文对陀螺固有频率进行了温度特性研究。分别对杨氏模量温度系数、热应力和材料的热膨胀系数三种因素导致的陀螺固有频率随温度变化特性进行了理论数值计算和有限元仿真分析。为避免由于电路、杂散电容和其他因素引入的测量误差,提出了基于振铃原理的硅微机械陀螺固有频率测量方法。采用该方法在高精度恒温箱中测量了不同环境温度下双质量硅微机械陀螺的固有频率,并计算了陀螺固有频率温度系数。误差分析表明该测量方法测量高品质因数陀螺的固有频率精确度高。实验数据验证了理论分析和仿真结果,杨氏模量温度系数是导致硅微机械陀螺固有频率随温度变化的最主要因素,并且硅微陀螺固有频率与温度近似成线性关系。研究结论为双质量硅微机械陀螺的温度优化设计提供了理论依据。

摘要：轮式角振动陀螺气体阻尼效应是影响其动态特性的主要因素。在充分研究轮式角振动陀螺结构特征的基础上,创建了角振动陀螺驱动模态滑膜阻尼数学解析模型,并给出了改进解析模型。利用有限差分算法求解极坐标系下雷诺方程,建立了敏感模态压膜阻尼简化分析模型。在5 Pa到10~5Pa压强范围内,进行了简化分析模型计算,同时对计算结果进行了与ANSYS仿真结果的比对。理论模型计算与仿真结果表明,敏感模态压膜阻尼是轮式角振动陀螺气体阻尼的主要产生机制。进而,从结构设计和控制电路的角度,给出了减小气体阻尼效应的有效方法。

摘要：基于前期实验结果,为了进一步研究MEMS加工误差对多边形与圆环形多环陀螺结构加工后结构对称性的影响,作为对比,基于相同的结构设计原则,分别设计了2组不同结构半径与环数的圆环形与多边形多环结构,并在同一晶圆上完成了2组结构的MEMS工艺加工。搭建了多环陀螺参数测试系统对结构频差进行测试,测试结果表明,2组实验中多边形结构的频差均明显优于圆环形结构,且结构半径更大、环数更多的一组频差对比更加显著,表明MEMS加工误差对多边形结构的影响较小,意味着直线形几何结构比曲线形几何结构对MEMS工艺加工误差具有更高的容忍度。该实验结果对于所有需要高结构对称性的谐振结构设计具有指导意义。

摘要：大中小学科学教育一体化建设是我国提升全民科学素养的关键环节,是培养创新型人才和科技强国的重要保障。当前,我国科学教育一体化处于初期建设阶段,在不同程度上存在着资源配置不均衡且整合不足、教学内容缺乏统筹安排、教师一体化设计意识与能力有待加强等问题。新时代背景下,应从教学理念、教学资源、教师能力、制度保障等方面入手,采取切实有效的措施,推动构建大科学教育新格局。

摘要：针对传统CMUT的上电极加工在振动薄膜的上表面,振动薄膜的厚度会增加上、下极板之间的有效距离,影响CMUT的发射性能和接收性能的问题,提出了一种将上电极加工在振动薄膜的底部以减小上、下极板之间有效距离的新型结构CMUT。首先从理论上分析了上、下极板之间有效距离对发射和接收性能的影响。然后设计了新型结构CMUT的加工工艺流程。最后对新型结构CMUT进行了仿真分析。吸合仿真结果表明振动薄膜与下电极发生吸合时振动薄膜中心点位移为腔高的36.52%,与理论值三分之一接近。仿真结果与Comsol Multiphysics案例中的结果一致,证明了建立的仿真模型具有很高的准确性。有预应力模态分析和有预应力频域分析得到一阶固有频率约为6.1 MHz。时域分析结果表明,新型结构CMUT发射和接收性能相对传统结构分别提高了11.9倍和12.2倍。

摘要：面向生产线设备智能故障诊断与维护预测对低频、低成本麦克风的应用需求,针对现有微机电系统(MEMS)声传感器低频响应差、高频资源浪费和精密测量驻极体麦克风成本高的问题,通过分析奥米亚寄生蝇的听觉器官的工作原理,提出了一种具有抗振动干扰功能的单支点差分结构MEMS仿生麦克风芯片,制定了晶圆级封装加工流程。建立了有限元仿真模型,仿真分析结果表明:设计的MEMS仿生麦克风芯片的一阶谐振频率为3.92 kHz,可以满足低频声波探测的应用需求。声波灵敏度为3.04 fF/Pa,振动灵敏度为2.1×10^(-4)fF/gn,可以实现抗振动干扰的目的。在6 in MEMS加工平台上完成了6 in晶圆的加工与晶圆测试。测试结果表明,所设计加工的MEMS仿生声敏感芯片电容的一致性比较好。

摘要：针对微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)惯性器件受微加工应力影响显著的问题,设计了一种推拉差分式MEMS晶圆工艺控制监控(Process Control Monitor,PCM)应力表征结构,实现了对MEMS晶圆不同位置应力的测量,避免了电学测试过程中采用晶圆探针引入额外应力的问题。建立了该应力表征结构的数值仿真模型,根据仿真结果对应力表征结构的尺寸参数进行了优化设计,并实际加工了推拉差分式MEMS晶圆应力表征结构。应力表征结构反映出实际加工的MEMS晶圆中不同位置应力大小、方向和应力分布情况。试验结果表明,MEMS晶圆整体上以拉应力为主,同时呈现一种中心挤压变形,外围拉伸变形的状态。沿(100)晶向的最大拉应力在表征结构上产生了18.9μm位移,最大压应力产生了-34.2μm位移;沿(110)晶向的最大拉应力在表征结构上产生了15.0μm位移,最大压应力产生了-57.8μm位移。

摘要：针对微半球陀螺加工对称性差的问题,提出了自对准球形电极的多晶硅半球谐振器架构,实现了电极与谐振器相同曲率的一体化成型工艺,从而确保了谐振器的对称性。为使谐振器具有较大的驱动电容和检测电容,电极和外壳之间的间隙由牺牲层制成,电容间隙均匀且达到了1.5μm。接口控制电路采用基于FPGA的数字化设计,发挥了数字系统信噪比高和开发灵活的优势,实现了开环扫频、锁相环、自动增益控制、交流正交抑制等核心功能。实验结果表明,该陀螺的品质因数达到了42554,谐振频率为5.130kHz和5.128kHz,零偏稳定性达到了3.4 (°)/h。

摘要：我国目前城市住房改革在一些试点城市和中小城镇取得了初步成功。但在多数大中城市步履维艰，远未达到预期效果。究其原因，大致有三：政策设计的基点问题出售公有住房实现的前提，一是居民具有购买住房的支付能力；二是居民有把这种支付能力变为购买行为的意愿。先看支付...