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用于低g_n值微惯性开关的低刚度平面微弹簧设计与制作
被引量：
6
1
作者
王超
陈光焱
吴嘉丽
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011年第3期620-627,共8页
针对低gn值微惯性开关对微弹簧系统刚度的要求（0．1～1N／m数量级），设计了一种基于平面矩形螺旋梁结构的平面微弹簧。假设材料均匀、连续且具各向同性，根据材料力学的卡氏定理和线弹性理论，推导得到了微弹簧的弹性系数计算公式，...
针对低gn值微惯性开关对微弹簧系统刚度的要求（0．1～1N／m数量级），设计了一种基于平面矩形螺旋梁结构的平面微弹簧。假设材料均匀、连续且具各向同性，根据材料力学的卡氏定理和线弹性理论，推导得到了微弹簧的弹性系数计算公式，并根据ANSYS有限元仿真分析结果对其进行了修正。基于多层高深宽比硅台阶刻蚀方法，采用MEMS体硅加工工艺，完成了微弹簧的制备，划片后微弹簧芯片尺寸为7mm×7mm×0．3mm。分析结果表明，完善后的弹性系数计算公式与ANSYS仿真结果更为接近，可直接应用于微弹簧的结构优化设计以简化设计过程。纳米压痕法的测试结果表明，微弹簧样品的弹性系数约为0．554N／m，满足设计要求。该微弹簧具有体积小、结构简单、加工容易实现等特点，其成功研制为实现低gn值微惯性开关的工程实用化奠定了基础。
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关键词
平面微弹簧
低刚度微弹簧
平面矩形螺旋梁
微惯性开关
微机电系统
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职称材料
基于MEMS技术的低g值微惯性开关的设计与制作
被引量：
6
2
作者
王超
陈光焱
吴嘉丽
《传感技术学报》
CAS
CSCD
北大核心
2011年第5期653-657,共5页
惯性开关是一种感受惯性加速度,执行开关机械动作的精密惯性装置。选用典型的"弹簧-质量-阻尼"结构,研制了一种基于平面矩形螺旋梁的低g值(1gn^30gn)微惯性开关。惯性敏感单元由一个方形质量块和支撑它的两根螺旋梁组成,采用A...
惯性开关是一种感受惯性加速度,执行开关机械动作的精密惯性装置。选用典型的"弹簧-质量-阻尼"结构,研制了一种基于平面矩形螺旋梁的低g值(1gn^30gn)微惯性开关。惯性敏感单元由一个方形质量块和支撑它的两根螺旋梁组成,采用ANSYS有限元软件对其进行了仿真分析。采用MEMS体硅加工工艺和圆片级封装技术,包括KOH腐蚀、ICP刻蚀和喷涂工艺等关键工艺技术,完成了微惯性开关的制备,划片后芯片尺寸为7 mm×7 mm×1.5 mm。经离心实验测试,微惯性开关的闭合阈值约为4.28gn,导通电阻约为9.3Ω。多次测试结果表明,微惯性开关具有0.5gn的闭合精度,多次测试重复性较好,具有体积小,结构简单,加工容易实现等特点。
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关键词
平面矩形螺旋梁
微惯性开关
低g值开关
微机电系统(MEMS)
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职称材料
低g值微惯性开关单向敏感性设计与分析
被引量：
1
3
作者
王超
陈光焱
吴嘉丽
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2012年第1期79-83,共5页
选用典型的"弹簧-质量"系统,基于平面矩形螺旋梁结构,研制了一种具有良好单向敏感性的低g值微惯性开关。采用ANSYS有限元软件,对惯性开关的单向敏感性进行了静力学仿真分析。分析结果表明,横向加速度对惯性开关闭合阈值的影...
选用典型的"弹簧-质量"系统,基于平面矩形螺旋梁结构,研制了一种具有良好单向敏感性的低g值微惯性开关。采用ANSYS有限元软件,对惯性开关的单向敏感性进行了静力学仿真分析。分析结果表明,横向加速度对惯性开关闭合阈值的影响较小。采用MEMS体硅加工工艺和圆片级封装技术,包括KOH腐蚀、ICP刻蚀和喷涂工艺等关键工艺技术,完成了微惯性开关的制备。经离心试验测试,微惯性开关的闭合阈值约为12.26g,具有约±0.2g的闭合精度。当横向惯性加速度小于15g时,对其闭合阈值的影响小于0.5g。测试结果表明,微惯性开关具有较好的单向敏感性,多次测试重复性好,具有体积小、结构简单、加工容易实现、环境适应性好等特点。
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关键词
单向敏感性
平面矩形螺旋梁
低g值微惯性开关
微机电系统
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职称材料
基于平面矩形螺旋梁的低g值微惯性开关的研制
被引量：
1
4
作者
王超
陈光焱
吴嘉丽
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第4期679-686,共8页
以弹性材料单晶硅为结构材料,研制了一种基于平面矩形螺旋梁的低g值(1 g～30 g)微惯性开关.根据材料力学中的卡氏定理和线弹性理论,推导得到了惯性开关闭合阈值的计算公式,其计数结果与ANSYS有限元分析结果的相对误差小于3%.为提高低g...
以弹性材料单晶硅为结构材料,研制了一种基于平面矩形螺旋梁的低g值(1 g～30 g)微惯性开关.根据材料力学中的卡氏定理和线弹性理论,推导得到了惯性开关闭合阈值的计算公式,其计数结果与ANSYS有限元分析结果的相对误差小于3%.为提高低g值微惯性开关的环境适应能力,提出双触点和低频弹簧-质量的结构设计方案.为提高结构尺寸的加工精度,提出基于双埋层SOI的低g值微惯性开关加工工艺方案.采用KOH腐蚀、ICP刻蚀和喷涂工艺等关键工艺技术,完成了微惯性开关的制备,划片后芯片尺寸为7mm×7mm×1.3mm.经离心试验测试,微惯性开关的闭合阈值为6.45 g,具有优于±0.5 g的闭合精度.通过随机振动和高温等环境试验后,2只微惯性开关样品闭合阈值的变化量小于0.5 g,表明微惯性开关具有较好的环境适应能力和机械性能.
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关键词
低g值微惯性开关
平面矩形螺旋梁
卡氏定理
双埋层SOI
微机电系统
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职称材料
题名
用于低g_n值微惯性开关的低刚度平面微弹簧设计与制作
被引量：
6
1
作者
王超
陈光焱
吴嘉丽
机构
中国工程物理研究院电子工程研究所
出处
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011年第3期620-627,共8页
基金
中国工程物理研究院科学技术发展基金资助项目(No.2009B0403044)
文摘
针对低gn值微惯性开关对微弹簧系统刚度的要求（0．1～1N／m数量级），设计了一种基于平面矩形螺旋梁结构的平面微弹簧。假设材料均匀、连续且具各向同性，根据材料力学的卡氏定理和线弹性理论，推导得到了微弹簧的弹性系数计算公式，并根据ANSYS有限元仿真分析结果对其进行了修正。基于多层高深宽比硅台阶刻蚀方法，采用MEMS体硅加工工艺，完成了微弹簧的制备，划片后微弹簧芯片尺寸为7mm×7mm×0．3mm。分析结果表明，完善后的弹性系数计算公式与ANSYS仿真结果更为接近，可直接应用于微弹簧的结构优化设计以简化设计过程。纳米压痕法的测试结果表明，微弹簧样品的弹性系数约为0．554N／m，满足设计要求。该微弹簧具有体积小、结构简单、加工容易实现等特点，其成功研制为实现低gn值微惯性开关的工程实用化奠定了基础。
关键词
平面微弹簧
低刚度微弹簧
平面矩形螺旋梁
微惯性开关
微机电系统
Keywords
planar
micro-
spring
low
stiffness
micro-
spring
planar
rectangular
helical
spring
Microelectro-mechanical
System
（MEMS）
分类号
TM564 [电气工程—电器]
TH703.1 [机械工程—仪器科学与技术]
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职称材料
题名
基于MEMS技术的低g值微惯性开关的设计与制作
被引量：
6
2
作者
王超
陈光焱
吴嘉丽
机构
中国工程物理研究院电子工程研究所
出处
《传感技术学报》
CAS
CSCD
北大核心
2011年第5期653-657,共5页
基金
中国工程物理研究院科学技术发展基金项目(2009B0403044)
文摘
惯性开关是一种感受惯性加速度,执行开关机械动作的精密惯性装置。选用典型的"弹簧-质量-阻尼"结构,研制了一种基于平面矩形螺旋梁的低g值(1gn^30gn)微惯性开关。惯性敏感单元由一个方形质量块和支撑它的两根螺旋梁组成,采用ANSYS有限元软件对其进行了仿真分析。采用MEMS体硅加工工艺和圆片级封装技术,包括KOH腐蚀、ICP刻蚀和喷涂工艺等关键工艺技术,完成了微惯性开关的制备,划片后芯片尺寸为7 mm×7 mm×1.5 mm。经离心实验测试,微惯性开关的闭合阈值约为4.28gn,导通电阻约为9.3Ω。多次测试结果表明,微惯性开关具有0.5gn的闭合精度,多次测试重复性较好,具有体积小,结构简单,加工容易实现等特点。
关键词
平面矩形螺旋梁
微惯性开关
低g值开关
微机电系统(MEMS)
Keywords
planar
rectangular
helical
spring
micro
inertial
switch
low-gn
switch
micro-electro-mechanical-system（MEMS）
分类号
TB115 [理学—数学]
TB125 [理学—应用数学]
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职称材料
题名
低g值微惯性开关单向敏感性设计与分析
被引量：
1
3
作者
王超
陈光焱
吴嘉丽
机构
中国工程物理研究院电子工程研究所
出处
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2012年第1期79-83,共5页
基金
中国工程物理研究院科学技术发展基金(2009B0403044)
文摘
选用典型的"弹簧-质量"系统,基于平面矩形螺旋梁结构,研制了一种具有良好单向敏感性的低g值微惯性开关。采用ANSYS有限元软件,对惯性开关的单向敏感性进行了静力学仿真分析。分析结果表明,横向加速度对惯性开关闭合阈值的影响较小。采用MEMS体硅加工工艺和圆片级封装技术,包括KOH腐蚀、ICP刻蚀和喷涂工艺等关键工艺技术,完成了微惯性开关的制备。经离心试验测试,微惯性开关的闭合阈值约为12.26g,具有约±0.2g的闭合精度。当横向惯性加速度小于15g时,对其闭合阈值的影响小于0.5g。测试结果表明,微惯性开关具有较好的单向敏感性,多次测试重复性好,具有体积小、结构简单、加工容易实现、环境适应性好等特点。
关键词
单向敏感性
平面矩形螺旋梁
低g值微惯性开关
微机电系统
Keywords
unidirectional
sensitivity
planar
rectangular
helical
spring
low-g
micro
inertial
switch
micro
electro-mechanical
system
分类号
U666.1 [交通运输工程—船舶及航道工程]
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职称材料
题名
基于平面矩形螺旋梁的低g值微惯性开关的研制
被引量：
1
4
作者
王超
陈光焱
吴嘉丽
机构
中国工程物理研究院电子工程研究所
出处
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第4期679-686,共8页
基金
国家自然科学基金
中国工程物理研究院联合基金资助(11076024)
中国工程物理研究院科学技术发展基金资助项目(2009B0403044)
文摘
以弹性材料单晶硅为结构材料,研制了一种基于平面矩形螺旋梁的低g值(1 g～30 g)微惯性开关.根据材料力学中的卡氏定理和线弹性理论,推导得到了惯性开关闭合阈值的计算公式,其计数结果与ANSYS有限元分析结果的相对误差小于3%.为提高低g值微惯性开关的环境适应能力,提出双触点和低频弹簧-质量的结构设计方案.为提高结构尺寸的加工精度,提出基于双埋层SOI的低g值微惯性开关加工工艺方案.采用KOH腐蚀、ICP刻蚀和喷涂工艺等关键工艺技术,完成了微惯性开关的制备,划片后芯片尺寸为7mm×7mm×1.3mm.经离心试验测试,微惯性开关的闭合阈值为6.45 g,具有优于±0.5 g的闭合精度.通过随机振动和高温等环境试验后,2只微惯性开关样品闭合阈值的变化量小于0.5 g,表明微惯性开关具有较好的环境适应能力和机械性能.
关键词
低g值微惯性开关
平面矩形螺旋梁
卡氏定理
双埋层SOI
微机电系统
Keywords
low-g
micro
inertial
switch
planar
rectangular
helical
spring
Castigliano＇s
theorem
SOI
wa
fer
with
double
buried
layers
micro-electro
mechanical
system（MEMS）
分类号
TB115 [理学—数学]
TB125 [理学—应用数学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
用于低g_n值微惯性开关的低刚度平面微弹簧设计与制作
王超
陈光焱
吴嘉丽
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011
6
下载PDF
职称材料
2
基于MEMS技术的低g值微惯性开关的设计与制作
王超
陈光焱
吴嘉丽
《传感技术学报》
CAS
CSCD
北大核心
2011
6
下载PDF
职称材料
3
低g值微惯性开关单向敏感性设计与分析
王超
陈光焱
吴嘉丽
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2012
1
下载PDF
职称材料
4
基于平面矩形螺旋梁的低g值微惯性开关的研制
王超
陈光焱
吴嘉丽
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013
1
下载PDF
职称材料
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