硅微機(jī)械陀螺誤差建模理論與方法

目錄
前言
第一篇 導(dǎo)論
第1章 緒論 3
1.1 MEMS設(shè)計(jì)方法 5
1.1.1 自底向上設(shè)計(jì)方法 5
1.1.2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法 6
1.1.3 任意流程設(shè)計(jì)方法 7
1.2 微機(jī)械陀螺的發(fā)展 9
1.2.1 結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 9
1.2.2 工藝制造方法發(fā)展 17
1.2.3 測(cè)控電路發(fā)展趨勢(shì) 22
1.3 本章小結(jié) 32
參考文獻(xiàn) 33
第二篇 MEMS設(shè)計(jì)誤差宏建模理論與方法
第2章 可創(chuàng)成的MEMS設(shè)計(jì)技術(shù) 43
2.1 可創(chuàng)成的MEMS設(shè)計(jì)方法 43
2.1.1 設(shè)計(jì)方法架構(gòu) 43
2.1.2 設(shè)計(jì)方法特點(diǎn) 44
2.2 可創(chuàng)成的MEMS設(shè)計(jì)方法關(guān)鍵技術(shù) 45
2.2.1 宏建模 45
2.2.2 參數(shù)化組件庫 47
2.2.3 方程自主定義 50
2.2.4 系統(tǒng)級(jí)多域異構(gòu)建模與仿真 52
2.2.5 多尺度仿真技術(shù) 53
2.2.6 MEMS設(shè)計(jì)優(yōu)化 55
2.3 本章小結(jié) 56
參考文獻(xiàn) 56
第3章 線性與多域耦合MEMS宏建模方法 58
3.1 基于Krylov子空間投影的線性宏建模方法 58
3.1.1 宏建模原理 58
3.1.2 矩匹配原理 60
3.1.3 SISO系統(tǒng)宏建模方法 61
3.1.4 MIMO系統(tǒng)宏建模方法 64
3.1.5 二階MEMS系統(tǒng)宏建模方法 67
3.2 Hamilton原理與Lagrange動(dòng)力學(xué)方程 72
3.2.1 Hamilton原理 73
3.2.2 Lagrange動(dòng)力學(xué)方程 74
3.3 模態(tài)疊加原理 75
3.3.1 線性MEMS系統(tǒng)的模態(tài)振型及性質(zhì) 75
3.3.2 線性MEMS系統(tǒng)的模態(tài)疊加原理 76
3.4 多域耦合MEMS宏模型提取 77
3.4.1 模態(tài)選取 77
3.4.2 能量函數(shù)計(jì)算 78
3.4.3 方程組裝與宏模型輸出 79
3.4.4 能量法的多能域擴(kuò)展 80
3.5 本章小結(jié) 80
參考文獻(xiàn) 81
第三篇 結(jié)構(gòu)誤差建模理論與方法
第4章 微機(jī)械陀螺組件設(shè)計(jì) 85
4.1 模態(tài)耦合與解耦分析設(shè)計(jì) 85
4.1.1 科氏效應(yīng) 85
4.1.2 微機(jī)械陀螺簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)模型 87
4.2 彈性梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 88
4.2.1 彈性梁設(shè)計(jì)需求 88
4.2.2 常見的彈性梁結(jié)構(gòu) 89
4.2.3 彈性梁彈性系數(shù)計(jì)算 90
4.2.4 彈性梁線性度分析 94
4.3 本章小結(jié) 97
參考文獻(xiàn) 97
第5章 微機(jī)械陀螺拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 98
5.1 微機(jī)械陀螺參數(shù)設(shè)計(jì) 98
5.1.1 驅(qū)動(dòng)及檢測(cè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求 98
5.1.2 梳齒結(jié)構(gòu)選取 99
5.1.3 微機(jī)械陀螺拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 100
5.1.4 微機(jī)械陀螺的結(jié)構(gòu)參數(shù) 102
5.1.5 微機(jī)械陀螺的性能參數(shù)計(jì)算 103
5.2 微機(jī)械陀螺工藝版圖 110
5.2.1 基于異構(gòu)宏建模的微機(jī)械陀螺建模與仿真 112
5.2.2 微機(jī)械陀螺工藝版圖設(shè)計(jì) 116
5.3 本章小結(jié) 118
參考文獻(xiàn) 119
第四篇 工藝誤差建模理論與方法
第6章 微機(jī)械陀螺的工藝難題及影響 123
6.1 根切及其對(duì)微機(jī)械陀螺的影響 123
6.1.1 根切產(chǎn)生原因 123
6.1.2 根切對(duì)微機(jī)械陀螺的影響 125
6.2 黏附及其對(duì)微機(jī)械陀螺的影響 128
6.2.1 黏附產(chǎn)生原因 128
6.2.2 黏附對(duì)微機(jī)械陀螺的影響 130
6.3 劃片破損及其對(duì)微機(jī)械陀螺的影響 132
6.3.1 劃片破損產(chǎn)生原因 132
6.3.2 劃片破損對(duì)微機(jī)械陀螺的影響 132
6.4 封裝應(yīng)力及其對(duì)微機(jī)械陀螺的影響 133
6.4.1 封裝應(yīng)力產(chǎn)生原因 133
6.4.2 封裝應(yīng)力對(duì)微機(jī)械陀螺的影響 134
6.5 本章小結(jié) 137
參考文獻(xiàn) 137
第7章 基于SOI硅片的刻蝕工藝與免劃片技術(shù) 139
7.1 基于SOI硅片的干法刻蝕工藝 139
7.1.1 高深寬比DRIE工藝 139
7.1.2 Lag效應(yīng)研究 144
7.1.3 Footing效應(yīng)研究 149
7.2 刻蝕技術(shù) 151
7.2.1 雙面刻蝕技術(shù) 151
7.2.2 無壓差支撐片設(shè)計(jì) 151
7.3 免劃片技術(shù) 156
7.3.1 免劃片技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理 156
7.3.2 免劃片技術(shù)的版圖設(shè)計(jì) 157
7.4 微機(jī)械陀螺加工工藝流程 159
7.5 加工質(zhì)量評(píng)估 165
7.6 本章小結(jié) 168
參考文獻(xiàn) 169
第五篇 測(cè)控電路誤差建模理論與方法
第8章 測(cè)控電路誤差理論分析 173
8.1 微機(jī)械陀螺系統(tǒng)基本組成 173
8.1.1 機(jī)械陀螺表頭 173
8.1.2 驅(qū)動(dòng)模態(tài)控制電路 176
8.1.3 敏感模態(tài)檢測(cè)電路 176
8.2 熱啟動(dòng)時(shí)間的慣性響應(yīng)特性 177
8.2.1 高Q值下的熱啟動(dòng)建模 178
8.2.2 熱啟動(dòng)過程的頻率特性 182
8.2.3 Q值作用的熱啟動(dòng)溫度特性 190
8.3 電路輸出零位組成 194
8.3.1 陀螺敏感模態(tài)輸出 195
8.3.2 阻尼不平衡零位分量 197
8.3.3 靜電力不平衡零位分量 199
8.3.4 寄生電容耦合零位分量 202
8.4 本章小結(jié) 203
參考文獻(xiàn) 204
第9章 測(cè)控電路設(shè)計(jì)方法 206
9.1 硅微機(jī)械陀螺接口電路設(shè)計(jì) 206
9.1.1 接口電路總體方案 206
9.1.2 接口電路模塊設(shè)計(jì) 207
9.1.3 電路整體仿真 214
9.2 振蕩抑制及溫度補(bǔ)償電路設(shè)計(jì) 215
9.2.1 敏感模態(tài)振蕩抑制電路設(shè)計(jì) 215
9.2.2 自檢測(cè)溫度補(bǔ)償電路設(shè)計(jì) 217
9.3 本章小結(jié) 222
參考文獻(xiàn) 222