MEMS陀螺仪器件级真空封装技术

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1、万方数据第17卷第8期2009年8月光学精密工程OpticsandPrecisionEngineeringV01．17No．8Aug．2009文章编号1004—924X(2009)08—1987-06MEMS陀螺仪器件级真空封装技术施芹，苏岩，裘安萍，朱欣华(南京理工大学MEMS惯性技术研究中心，江苏南京210094)摘要：为进一步提高MEMS陀螺仪的品质因数及其稳定性，研究了MEMS陀螺仪器件级真空封装的高真李获取技术和真宅保持技术。以Z轴MEMS陀螺仪动力学方程为基础，分析了MEMS陀螺仪的误差信号与品质因数之I’日J的关系，并采用稀薄气体动力学分析具有高品质冈数陀螺

2、仪的空气阻尼。对早期真空封装陀螺仪品质岗数的变化曲线进行了分析。得出了腔体内残余气体是品质因数下降的主要原因。采用程序升温脱附质谱分析法(TP阻Ms)分析陶瓷管壳和金属盖板的放气特性，并选用了合适的吸气剂。最后，改进r器件级真空封装流程。测试结果表明．采用改进的器件级真空封装的陀螺仪品质因数最高町达162660，约为早期真空封装陀螺仪品质因数的14倍，且在一年内的变化

3、pesSHIQin，SUYan，QIUAn—ping，ZHUXin—hua(DepartmentofResearchCenterofMEMSInertialtechnology，NanjingUniversityofScience&Technology，Nanjing210094．China)Abstract：Thehighvacuumacquisitionandvacuummaintenanceofdevice-levelvacuumpackagingforMEMSgyroscopesarestudiedtoincreasetheirqualityfactorsands

4、tability．TherelationshipbetweenerrorsignalsandqualityfactorsisanalyzedbasedonthedynamicsequationsofZ-axisMEMSgyro—scopesandtheairdampingofgyroscopeswithhighqualityfactorsisanalyzedusingrarefiedgasdy—namicstheory．Thechangesofqualityfactorofanearlyvacuumpackagedgyroscopeareanalyzed，andthere

5、sultshowsthatresidualgassesinvacuumcavityresultinthedecreasingofvacuumlevel．Atem—peratureprogrammeddesorption—massspectrometry(TPD-MS)isusedtOmeasurethecontentsoftheevolutiongasesfortheceramicpackagesandthelids．Accordingtothecontentsoftrappedgases。thereasonablegetterischosentoabsorbthegas

6、esandtokeepthevacuumlevelofthecavity．Finally。thedevice—levelvacuumpackagingprocessisimproved．Thetestresultsshowthatthequalityfactorofthegyroscopepackagedwithanewdevice—levelvacuumpackagingprocessisabout162660，whichisa—bout14timesthoseofpreviousvacuumpackagedMEMSgyroscopes，andthechangeofqu

7、alityfactorislessthan0．05％withinoneyear．Keywords：MEMSgyroscope；vacuumpackaging；vacuummaintenance；getter收稿日期：2008—12—08：修订日期：2009—03—09．基金项目：国家自然科学基金资助项目(No．10572039。No．10772086)；江苏省青蓝工程支持计划项目；南京理工大学科研基金资助项目(No．XKF09004)万方数据光学精密工程第17卷引言MEMS陀螺仪具有体积小、成本低等特点，在军事、民用领域有着广