Методика расчета емкостного интерфейса микромеханического акселерометра

Конструкция и проектные параметры микромеханического акселерометра. Технологический процесс его производства. Расчет чувствительного элемента, пружин, коэффициента демпфирования, компенсирующего градиента, емкостного интерфейса, параметров датчика.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Содержание

Введение

Часть I: Синтез топологии микромеханического акселерометра

Введение

2. Краткое описание конструкции акселерометра

3. Основные проектные параметры акселерометра

3.1 Введение

3.2 Уравнение движения акселерометра

3.2.1 Коэффициент жесткости пружин

3.2.2 Методика расчета чувствительного элемента

3.2.3 Демпфирование чувствительного элемента

3.2.4 Электростатический компенсатор

3.2.5 Электростатическая пружина

3.3 Показатели назначения акселерометра прямого измерения

3.3.1 Чувствительность акселерометра

3.3.2 Порог чувствительности акселерометра

3.3.3 Максимальное измеряемое ускорение

4. Синтез топологии чувствительного элемента акселерометра

4.1 Конструкционные параметры

4.2 Конструктивные ограничения

4.2.1 Геометрические связи

4.2.2 Функциональные ограничения

4.3 Синтез топологии акселерометра

4.4 Результаты синтеза топологии акселерометра

Часть II: Методика расчета емкостного интерфейса микромеханического акселерометра

1. Методика расчета емкостного интерфейса микромеханического акселерометра

1.1 Выбор методики расчета

1.2 Методика расчета пружин

1.3 Методика расчета коэффициента демпфирования

1.4 Методика расчета компенсирующего градиента

2. Емкостной интерфейс акселерометра

2.1 Методика расчет параметров емкостного датчика

2.2 Чувствительность датчика

Часть III: Технологический процесс производства микроакселерометра

1. Технологический процесс производства микроакселерометра

1.1 Описание конструкции микромеханического акселерометра

1.2 Описание технологических операций

1.2.1 Осаждение пленок

1.2.2 Операция травления

1.2.3 Обработка поверхности подложек

1.2.4 Нанесение и сушка слоя фоторезиста

1.2.5 Совмещение и экспонирование

1.2.6 Проявление слоя фоторезиста. Сушка проявленного рельефа

1.2.7 Загрязнения и борьба с ними

1.3 Технологический процесс производства микроакселерометра

1.4 Технологический маршрут изготовления микроакселерометра

Часть IV: Охрана труда

1. Безопасность труда при эксплуатации проектируемой техники,

разработка средств защиты

1.1 Характеристика производственного помещения

1.2 Возможные причины и источники возникновения опасных и вредных производственных факторов

2. Предельно допустимые значения параметров опасных и вредных производственных факторов

3. Разработка инженерно-технических и организационных мероприятий по устранению опасного и вредного воздействия на человека

Часть V: Экономический расчет производства микроакселерометра

1. Резюме

2. Анализ положения в отрасли

3. План маркетинга

3.1 План продвижения товара на рынок

3. 2 Каналы сбыта. Стимулирование сбыта

3.3 Сервис

3.4 Оценка риска проекта

3.5 Возможные покупатели товара

3.6 Особенности сегмента рынка

3.7 Проблемы вхождения фирмы на рынок

3.8 Конкуренция на рынке сбыта

3.9 Схема распространения товаров

4. Риски проекта

4.1 Перечень рисков

4.2 Оценка рисков

5. Финансовый план

5.1 Расчет себестоимости продукции

5.2 Расчёт инвестиционных затрат

5.3 Расчёт годовой чистой прибыли

Список использованной литературы

Введение

Микросистемная спецтехника

Характерной тенденцией мирового технологического развития последнего десятилетия явилось зарождение интегральных, в том числе, микросистемных технологий (МСТ). Инициирующим фактором, способствующим динамичному развитию микросистемной техники, стало появление так называемых микроэлектромеханических систем - МЭМС, в которых гальванические связи находятся в тесном взаимодействии с механическими перемещениями. Особенностью МЭМС является то обстоятельство, что в них электрические и механические узлы формируются из общего основания (например, кремниевой подложки), причем, в результате использования технологии формирования объемных структур обеспечивается получение микросистемной техники с высокими оперативно-техническими характеристиками (массо-габаритными, весовыми, энергетическими и др), что сразу же привлекло к себе внимание специалистов - разработчиков спецтехники.

Анализ рынка микросистемной техники

Интеграция достижений в области электроники, механики, информатики и измерительной техники, объединенных тенденцией к микроминиатюризации, определили зарождение новых интегральных микросистемных технологий в конце 80-х - начале 90-х годов прошлого века. Огромное количество университетов и коммерческих компаний США и Японии сконцентрировало свои усилия на развитии технологий МЭМС. Анализ динамики рынка МЭМС, выполненный NEXUS (органом Европейской Комиссии), показал, что объем рынка увеличивается ежегодно в среднем на 18% и составляет в настоящее время свыше 80 млрд. долларов Более подробно структура рынка МЭМС приведена на рисунке 1.



Рисунок 1. Структура мирового рынка микросистемной техники

Необходимо отметить, что за последние годы были разработаны новые классы МЭМС на основе кремния, которые обеспечили революционное внедрение новых технических средств сотовой связи и оптоэлектроники, в том числе:

- Радиочастотные МЭМС-фильтры для сотовых телефонов, обеспечивающие в диапазоне частот 3…300 МГц высокую

добротность - 200…300 (вместо 20…30 в микроэлектронном исполнении);

- Микрозеркальные коммутаторы (2х2,1х4 мм) для оптоволоконных каналов связи на частоты 3…30 ГГц.

В 90-е годы ХХ века к соперничеству двух мировых лидеров в области МЭМС (США и Япония) активно подключились страны Европы и Юго-Восточной Азии. Так например количество университетов и коммерческих компаний, занимающихся исследованиями и разработкой в области создания МЭМС, в Германии к 1997 году стало в 1,5 раза больше, чем в США и практически сравнялось с Японией. В 1998 году по заказу управления перспективных исследований Министерства обороны США впервые была принята программа по МЭМС, которая называлась “MEMC - Microelektromechanical Systems”. На развитие этой программы США ежегодно выделяет по 35 млн. долларов, что превышает подобные инвестиции других стран.

Основные направления и особенности развития изделий микросистемной техники

В таблице 1 приведены основные направления и особенности развития изделий микросистемной техники.

Таблица 1. Основные направления и особенности развития

изделий микросистемной техники

<...

Наименование	Страна	Разработчик	Особенности	Примечание
SEIMS - Sandia Embedded Micromechanical Systems	США	Лаборатория “Сандия”	Разработанная технология обеспечивает создание МЭМС с минимальной топологией 0,5 мкм	В лаборатории организованы отделения робототехники и искусственного интеллекта
Оптический переключатель-мультиплексор	США	Лаборатория “Сандия”	Выполнен на основе МЭМС с набором из 250 микрозеркал по технологии Summeit-Vsurface MEMS	Готовится переключатель, состоящий из 1000 микрозеркал
Чувствительные элементы датчиков на основе карбида кремния	Россия	ЛЭТИ	Датчики обеспечивают линейность измерительных характеристик до температуры 450о С	Аналогичные зарубежные кремниевые приборы обеспечивают максимальную температуру до 125 оС
Микроэлектромеханический спектрограф	США	Окриджская лаборатория	Имеет объем 6 см3, что в три тысячи раз меньше его неинтегрального аналога	Может применяться в мониторинговых и аварийных системах безопасности химических предприятий