fbar微加速度计设计

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1、西南科技大学研究生毕业论文FBAR微加速度计设计年级2012姓名何婉婧申请学位级别硕士专业电路与系统指导老师高杨研究员ClassifiedIndex:TB934U.D.C:621.3SouthwestUniversityOfScienceandTechnologyMasterDegreeThesisDesignofFBARmicro-accelerometerGrade:2012Candidate:HeWanjingAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:CircuitsandSystem

2、sSupervisor:GaoYangApril.21.2015独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下(或我个人)进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅

3、和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：导师签名：日期：西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要FBAR微加速度计是微惯性技术与RFMEMS技术交叉的新型电声谐振式微加速度计，可望满足对微加速度计性能、可靠性和可制造性的综合要求。本文旨在解决FBAR微加速度计的4个关键基础问题：力敏机理、结构设计、温度补偿和集成制造工艺，为FBAR微加速度计的开发奠定坚实的理论基础。针对目前对FBAR力敏机理认识的不足，从具有纤锌矿结构的AlN压电薄膜弹性常数

4、-应力特性的第一性原理计算入手，分析应力致FBAR谐振频率偏移的力敏机理，提出了FBAR微分-综合法建立FBAR力敏特性的的多尺度计算仿真模型。针对现有的两种FBAR微加速度计表头构架可制造性较差的问题，提出了膜片上FBAR结构的微加速度计表头新结构，实现了从惯性力到膜片应力、再从膜片应力到FBAR谐振频率偏移的两级换能器的集成化。设计了该结构表头的实例，并分析得到其灵敏度可达数KHz/g。针对温度造成FBAR谐振频率漂移的问题，采取了在FBAR中增加温度补偿层的元件级方法以及在表头中设置参考FBAR的系统级方法，经分析验证，可以显

5、著提高膜片上FBAR结构微加速度计的温度稳定性。根据表头结构参数设计结果和MEMS体硅微加工工艺约束条件，设计了膜片上FBAR结构的微加速度计表头的微加工工艺流程及版图。制备了膜片上通孔型AlNFBAR的工艺样品，并完成了样品基本性能的测试与表征，验证了膜片上FBAR结构设计及其微加工工艺的可行性。关键词：微加速度计薄膜体声波谐振器力敏机理表头结构温度补偿西南科技大学硕士研究生学位论文第II页AbstractFBARmicroaccelerometerisanovelelectro-acousticresonantmicroacce

6、lerometer,whichcrossedthemicro-inertialtechnologyandRFMEMStechnology.Ithasthepotentialtomeetthecomprehensiverequirementsformicroaccelerometerusedincriticalapplications,includinghighperformance,reliability,stabilityandmanufacturability.Thispaperaimstosolvefourcrucialand

7、foundamentalproblems:theforcesensingmechanism,thestructuredesign,thetemperaturecompensationdesignandintegratedmanufacturingprocessofsensorhead,Whichhaslaidasolidtheoreticalfoundationforfuturedevelopmentofpracticaldevices.Duetothecurrentshortagesforunderstandforcesensin

8、gmechanismofFBARmicroaccelerometer,thispaperanalyzetheresonancefrequencyshiftingunderstressbystartingfromtheFirst-pri