4.4. Температурная зависимость
Поскольку температура окружающей среды изменяется, резонансная частота изменений датчика. Это изменение может быть приписано двум факторам. Во-первых, если мы примем увеличения температуры окружающей среды, то газ в герметизации расширится, и мембраны будут выпирать, внутрь приводя к менее жесткой структуре (уменьшающий резонансную частоту). Однако, так как давление во впадине герметизации очень низкое (приблизительно 1 mbar [7]), этот эффект незначительный. Во-вторых, поскольку температура увеличивается, Модуль Юнга уменьшений эластичности и кремния становится более гибким (уменьшения резонансной частоты). Так как эффект из-за Модуля Юнга эластичности доминирует, можно попытаться дать компенсацию за этот эффект, выбирая измерения, которые отменят E в уравнении (2) [5]. Однако, так как датчик является базируемой формой, и Ip и S также зависят от Модуля Юнга эластичности. После некоторого математического анализа мы можем прийти к заключению, что это, математически, не возможно к полностью температуре, дают компенсацию, выбирая соответствующие измерения. Однако, проектирование капсулы ощущения с тонкими мембранами, имеющими большой диаметр, имеет тенденцию одобрять температурную компенсацию [11].
4.5. Краткий обзор дизайна
Проектируя датчик, главные рабочие характеристики интереса включали чувствительность давления, Q фактор, низкая температурная чувствительность, также имея высокую резонансную частоту, чтобы одобрить и легкую совместимость с высоким разрешением к внешней схеме. После рассмотрения теоретических исследований описал выше, качественные тенденции между определенными измерениями датчика и эксплуатационными параметрами были установлены. Таблица 1 качественно суммирует габаритные размеры, которые одобряют каждую рабочую характеристику, где L является мембранным диаметром, t является мембранной толщиной, d является пространством между мембранами, и h является стенным расстоянием герметизации резонатора. Таблица 2 показывает важные измерения изготовленных и проверенных датчиков (версии № 1-3 датчика). У всех датчиков были мембранная толщина 100 μm, краткая глубина 80 μm, и стенное расстояние герметизации резонатора 30 μm.
Таблица 1. Качественные эффекты измерений на работе особенности. Высоко резонанс, С высоким давлением чувствительность частоты Высоко Q фактор L = маленький L = большой L = маленький t = маленький t = маленький t = маленький d = большой d = маленький d = большой h = большой Таблица 2. Измерения дизайна структуры. Датчик датчика Версия дизайна вариантов измерение № 1 и 2 № 3 Мембрана ширина (мм) 5 10 Общее количество внешний измерение (мм) 13.9×12.4×1.6 1.85×1.55×1.6 Число отверстия за 0 (№ 1) 10 угол 6 (№ 2)
5. Фальсификация
Рисунок 6 показывает последовательность технологических операций для скрытого датчика.
Кремний 100 p-типов, 300 μm толстых, вафель 100 мм диаметром использовались, чтобы изготовить датчик давления и Гранулирование 7740 Пирексов, 500 μm толстых, 100-миллиметровых вафель для герметизации. Фальсификация скрытого давления
датчик состоял из семи главных шагов: (1) формирование внутренней впадины гравюрой 40 DRIE μm, (2) пары соединения сплава вафель Сайа в 1150 ◦C для 3 h, чтобы сформировать капсулу; (3) внесение двойной маски (кремний диоксид и фотосопротивляются) на одной стороне стека вафли, чтобы определить образец углов и образец для того, чтобы выпустить приостановленную структуру, и впоследствии выполнить начальную букву запечатлевает использование DRIE, чтобы сформировать углы; (4) демонтаж первой маски и DRIE, запечатлевающего до на полпути через стек вафли (также определяет мембранную толщину); (5) внесение идентичной двойной маски с другой стороны вафли, запечатлевая углы, и выпуск, запечатлевающий структуру, используя DRIE; (6) гравюра внутренних впадин в стеклянных вафлях (30 μm) использование фтористоводородной кислоты с маской Cr и Au, копируя объединяло электроды за пределами стакана (Cr на 40 нм плюс Au на 400 нм); и (7) низкое давление, анодным образом соединяя стеклянные вафли с кремниевым датчиком давления (10−6 mbar, 400 ◦C, 800 V, 3 h.). Рисунок 7 показывает трехмерное взорванное представление полностью собранного устройства.
Весь структурный кремний запечатлевает, были выполнены, используя
DRIE. Это избавляет от необходимости влажную гравюру который часто
ограничивает вниз измеряющие из измерений структуры (то есть отверстия антидемпфирования) из-за врожденных 54.7 ◦ запечатлевают угол Сайа, и вводит риск повреждения хрупких структур. Рисунок 8 показывает фотографию SEMскрытого поперечного сечения датчика. Немного изотропический характер одной стороны датчика происходит из-за бедной теплопроводности между кремниевым стеком вафли, и фиктивная вафля, необходимая во времяDRIE, запечатлевают шаг выпуска. Эта проблема может обойтись, задерживая шаг соединения сплава, пока большинство шагов гравюры не было выполнено. Рисунок 9 показывает фотографиюSEMугла резонатора, и рисунок 10 иллюстрирует полностью изготовленный датчик давления.
Весь структурный кремний запечатлевает, были выполнены, используя DRIE. Это избавляет от необходимости влажную гравюру который часто ограничивает вниз измеряющие из измерений структуры (то есть антидемпфирование отверстия), из-за врожденных 54.7 ◦ запечатлевают угол Сайа и вводит риск повреждения хрупких структур. Рисунок 8 показывает фотографию SEM скрытого креста датчика секция. Немного изотропический характер одной стороны датчик происходит из-за бедной теплопроводности между кремнием стек вафли и фиктивная вафля, необходимая во время DRIE запечатлейте шаг выпуска. Эта проблема может обойтись, задерживая шаг соединения сплава до окончания большинства были выполнены запечатлевающие шаги. Рисунок 9 показывает SEM фотография угла резонатора и рисунка 10 иллюстрирует полностью изготовленный датчик давления.
