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Z轴微机械陀螺的集成设计技术

谢建兵  
【摘要】:微机电系统(Micro Electro-Mechanical Systems,MEMS)以其体积小、重量轻、性能稳定、可批量生产等特点在世界范围内的各个领域得到了广泛的应用,尤其是在需要尽量减小器件重量和体积的航空、航天领域更是发挥着越来越重要的作用。 微机械陀螺作为MEMS的典型器件一直是国内外研究的热点,而Z轴微机械陀螺由于具有较好的性能成为微机械陀螺的重要发展方向。 本文针对微机械陀螺设计中存在的机械耦合现象提出了一种能从自身结构上消除机械耦合影响的电容式Z轴微机械陀螺结构,并采用集成化的设计方法分别从系统级、器件级、工艺级三个方面进行Z轴微机械陀螺的设计和验证。 在系统级中开发了相关系统级多端口三维组件模型,建立了Z轴微机械陀螺系统级模型,并对陀螺进行了时域分析和频域分析;在器件级中对Z轴微机械陀螺进行了模态、阻尼等分析;在工艺级中设计了Z轴微机械陀螺的掩膜版图和工艺流程,并进行工艺几何仿真。 最后,实际进行Z轴微机械陀螺的流片加工,分析了检测的结果,比较验证了陀螺集成设计方法。 此外,结合Z轴微机械陀螺设计,完善和补充了集成设计平台的功能,设计开发了相关数据传递接口。


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