基于MEMS技術磁場-壓力-加速度傳感器集成化研究.pdf

1、本文基于MEMS技術給出一種磁場/壓力/力口速度單片集成傳感器，該結構由磁場傳感器、壓力傳感器和三軸加速度傳感器構成。基于霍爾效應，由兩個霍爾輸出端的霍爾磁場傳感器實現(xiàn)對外加磁場的測量;基于壓阻效應，壓力傳感器由C型硅杯和方形硅膜構成，方形硅膜表面上的四個壓敏電阻構成惠斯通電橋結構，可實現(xiàn)對外加壓力的測量;加速度傳感器由兩個質量塊、四個L型梁和中間雙梁構成，在梁的根部分布著十二個壓敏電阻，分別構成三組惠斯通電橋結構，通過檢測三組惠斯通電

2、橋的輸出電壓分別實現(xiàn)對三軸加速度的測量。在此基礎上，采用ATLAS和ANSYS軟件分別構建單片集成傳感器中磁場傳感器、壓力傳感器和加速度傳感器結構仿真模型并進行仿真分析，通過結構參數(shù)優(yōu)化，采用L-Edit集成電路版圖設計軟件設計單片集成傳感器芯片版圖?；贛EMS技術在n型<100>晶向高阻單晶硅片上完成集成傳感器芯片制作，并通過靜電鍵合工藝和內引線壓焊技術實現(xiàn)芯片封裝。
　　在室溫條件下，本文通過采用磁場發(fā)生器、壓力校準系統(tǒng)和加

3、速度傳感器校準系統(tǒng)構建的單片集成傳感器測試系統(tǒng)進行傳感器特性研究，實驗結果給出，當電源電壓為5.0V時，單片集成傳感器中兩個磁場傳感器（MS1和MS2）的靈敏度分別為172.6mV/T、171.1mV/T，壓力傳感器的靈敏度為0.842mV/kPa，三軸加速度傳感器的靈敏度為0.60mV/g（x軸）、0.73mV/g（y軸）和2.60mV/g（z軸）。實驗結果表明，單片集成傳感器能夠同時實現(xiàn)對磁場、壓力和三軸加速度三個物理量（五個參量）