A three axis capacitive mems accelerometer on a multi-stack substrate
Çoklu taban üzerinde üç eksenli kapasitif mems ivmeölçer
- Tez No: 851412
- Danışmanlar: PROF. DR. TAYFUN AKIN, PROF. DR. MEHMET ALİ SAHİR ARIKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: MEMS kapasitif üç eksenli ivmeölçer, MEMS kapasitif yanal ivmeölçer, MEMS kapasitif dikey ivmeölçer, SiGeB, SOI, cam-silisyum-cam, kendinden kapaklı, MEMS capacitive three-axis accelerometer, MEMS capacitive lateral accelerometer, MEMS capacitive vertical accelerometer, SiGeB, SOI, glass-silicon-glass, inherent cap
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Küçük boyut, düşük fiyat ve yüksek güvenilirlikli duyarga uygulamalarının bir sonucu olarak kapasitif algılama mekanizmasına sahip mikro-elektro-mekanik sistemler (MEMS) ilgi kazanmaktadır. Bugün mikro imalat kapasitif duyargalar çeşitli alanlarda farklı yerler bulmaktadırlar. Özellikle, MEMS kapasitif ivmeölçerler ataletsel navigasyon, titreşim izleme ve robotik kontrol gibi birçok asgari ve endüstriyel alanlarda kullanılmaktadırlar. Bu uygulamaların çoğu için üç boyutlu ivme algılama bir gerekliliktir. Bu yüzden tek veya çift eksenli ivmeölçerler bir araya getirilerek üç eksenli algılama sağlanmıştır. Ancak, bu sadece paket boyutu değil aynı zamanda maliyetin artmasına neden olmaktadır. Buna ek olarak, bireysel ivmeölçerlerin hizalanamaması çapraz eksen hassasiyetine sebep olan başlıca sorundur. Bu yüzden, bu tezin amacı yekpare üç eksenli ivmeölçer üretimi için bir sürecin geliştirilmesidir. Önerilen üç eksenli ivmeölçer cam-silisyum-cam çoklu yığını kullanarak diferansiyel yatay ve diferansiyel dikey ivmeölçerlerin aynı kalıpta uygulanması ile düşünüldü. Cam-silisyum-cam çoklu yığını çift camlı modifiye cam üzerine silisyum üretim süreci ile oluşturuldu, burada yapısal kalınlık <111> doğrultusunda 35 μm silisyum olarak seçildi. Üretim yöntemi cam-silisyum-cam çoklu yığınının oluşturulmasında son adımda anodik yapıştırma ve Au-Si ötektik yapıştırma kullanarak, dikey ivmeölçer için 2 μm'lik kapasitif açıklığın oluşturulmasına izin verir. Üst cam dikey ivmeölçer için sadece bir üst elektrot değil aynı zamanda bütün yapı için bir kapaktır. Üç eksenli ivmeölçer literatürde ilk defa cam-silisyum-cam çoklu yığınını kullanarak üretilmiştir. Üretilen ivmeölçer kalıpları 12×7×1 mm3'tür. Dikey ivmeölçer için elde edilen en iyi sistem seviye sonuçlar 10.5 μg/√Hz gürültü seviyesi, 12 μg kayma kararsızlığı, ve 122 dB dinamik aralıktır. Diğer taraftan, yatay ivmeölçer için elde edilen en iyi sistem seviye sonuçlar 4.3 μg/√Hz gürültü seviyesi, 3.3 μg kayma kararsızlığı, ve 125 dB dinamik aralıktır.
Özet (Çeviri)
Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) having capacitive sensing mechanism have been recently gaining interest as a result of low-cost, small-size, and high-reliability sensors applications. Today micromachined capacitive sensors find different places in many areas. Especially, MEMS capacitive accelerometers have been using in many military and industrial applications such as inertial navigation, vibration monitoring, and robotics control. Three-axial acceleration sensing is a must for most of these applications. Hence, single or dual axis accelerometers are assembled to provide three dimensional sensing. However, this leads to increase not only packaging size but also cost. Furthermore, the misalignment of individual accelerometers is a major problem causing cross-axis sensitivity. Therefore, there is a need for the fabrication of a monolithic three-axis accelerometer. The aim of the study is to develop a process for the fabrication of a monolithic three-axis accelerometer. The proposed three-axis accelerometer is considered implementing both differential lateral and differential vertical accelerometers in the same die by using a glass-silicon-glass multi-stack. The glass-silicon-glass multi-stack is formed by a fabrication process called the double glass modified silicon on glass process (DGM-SOG), where the structural layer is selected to be 35 μm thick <111> silicon. The fabrication process uses the anodic bonding as well as the Au-Si eutectic bonding in the last step of the formation of the glass-silicon-glass multi-stack, allowing implementing 2μm capacitive gaps for the vertical accelerometers. The top glass wafer allows implementing not only a top electrode for the vertical accelerometer, but also an inherit cap for the entire structure. The three-axis accelerometer is fabricated, for the first time in literature, by using the glass-silicon-glass multi-stack. The fabricated three-axis MEMS capacitive accelerometer die is 12×7×1 mm3.The best system level results obtained for the vertical accelerometers are 10.5 μg/√Hz noise floor, 12 μg bias instability and 122 dB dynamic range. On the other hand, the best system level result obtained for the lateral accelerometers are 4.3 μg/√Hz noise floor, 3.3 μg and 125 dB dynamic range.
Benzer Tezler
- Ovulasyon indüksiyonu tedavisinde folliküler gelişimin ultrasonografik takibi
Başlık çevirisi yok
MERİH BAYRAM
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1987
Kadın Hastalıkları ve DoğumGazi ÜniversitesiKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MÜLAZIM YILDIRIM
- Çimentonun sertleşmesi üzerinde kimyasal komponentlerin etkisi
Başlık çevirisi yok
NACİYE TÜRKEL
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- Bazı esterlerin kinetik incelenmesi ve termodinamik parametrelerin belirlenmesi
Kinetic study and detesmination of thermodnamic parameters of some esters
İBRAHİM TAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Atherosklerotik kalp hastalıklarında risk faktörleri
Risk factors in the coronary artery disease
MURAT SUHER