具有對矽微加工工藝誤差不敏感的微機械濾波器的製作方法

2023-10-22 16:05:42

-1)"./+100"/-20"2/+6("-1)2+1OO("-1)+5200=0由式(3)、(4)知，必須有">11，//>116，通過試取"，可以確定合理的魯棒補償孔201的邊長/。表1是w的試算過程，從《=15開始試算。當"=25、30、35時，相應的/、//都符合要求。考慮到n=30對應的梳狀振子2的邊長//比w=25時小，而且『35對應的魯棒補償孔201邊長太小，僅2.3pm，所以最終選擇"=30。將/取整為3,，則梳狀振子2的正方形部位的邊長=l)/+2a。+"/=129nm，相應的該梳狀振子2的面積j。=10091[im2，周長P。=12216pm，近似有屍。a。-6^。。該梳狀振子的具體結構見圖4，圖4是本發明實施例的梳狀振子的半面鏡像結構示意圖，該梳狀振子的結構對稱，圖4所示是該梳狀振子的一半。表ltableseeoriginaldocumentpage8最後，根據兩個固有頻率計算摺疊梁2的長度/:和耦合梁i的長度i:c,矽材料的密度為2330kg/m3，彈性模量190Gpa，由兩個固有頻率計算式可得丄=160.4脾、々=467.5拜，圖5就是本發明實施例的靜電梳驅動摺疊梁微機械濾波器結構示意圖。表2就是傳統的濾波器與本發明的濾波器對工藝誤差的餐棒性能對比。這裡設摺疊梁1和耦合梁3的寬度工藝誤差為0.025Mm，釆用傳統方法設計濾波器時,在振動方向上，耦合梁寬度是摺疊梁寬度的二分之一。本實用新型的微機械濾波器，採用表面矽微加工技術和體加工技術，即標準集成電路工藝，直接將機械濾波結構製作在矽晶片上，易於製造。表2濾波器固有頻率對工藝誤差的魯棒性饞對比微機械濾波器第一階固有頻率的相對誤差第二階固有頻率的相對誤差傳統的微機械濾波器+7.60%+932%本發明的傲機械濾波器+0.82%權利要求1、一種具有對矽微加工工藝誤差不敏感的微機械濾波器，包括耦合梁(1)、梳狀振子(2)、摺疊梁(3)，它們的厚度相同且位於同一平面內，其中，梳狀振子(2)包括左梳狀振子(21)和右梳狀振子(22)，它們形狀相同，並分別對稱連接在耦合梁(1)的左右兩側，每一個梳狀振子(2)的上下兩側分別對稱連接著一個平行於耦合梁(1)的摺疊梁(3)，靜電梳狀驅動端(4)設置在左梳狀振子(21)的左側，靜電梳狀感應端(5)設置在右梳狀振子(22)的右側，靜電梳狀驅動端(4)和靜電梳狀感應端(5)的梳齒部分分別與相應一側的梳狀振子(2)的梳齒部分保持不接觸的平行交錯，其特徵在於1)、摺疊梁(3)和耦合梁(1)在振動方向上具有相同的寬度；2)、在梳狀振子(2)的中部(20)，設有多個垂直於梳狀振子平面且貫通的魯棒補償孔(201)，使梳狀振子(2)的幾何尺寸滿足如下關係P0a0≈6A0其中，P0為一個梳狀振子(2)外邊沿的周長與其上開設的各個魯棒補償孔(201)的內周長之和，a0為摺疊梁(3)在振動方向上的寬度，A0是一個梳狀振子(2)的外邊沿所包圍的面積減去其上開設的各個魯棒補償孔(201)的面積所得之差。2、、根據權利要求1所述的具有對矽微加工工藝誤差不敏感的微機械濾波器,其特徵在於梳狀振子(2)的中部(20)的形狀為正方形。3、根據權利要求1所述的具有對矽微加工工藝誤差不敏感的微機械濾波器,其特徵在於魯棒補償孔(201)為正方形通孔。4、根據權利要求1所述的具有對矽微加工工藝誤差不敏感的微機械濾波器,其特徵在於魯棒補償孔(201)為圓形通孔。專利摘要具有對矽微加工工藝誤差不敏感的微機械濾波器屬於矽微機械濾波器製造
技術領域：
。該微機械濾波器包括耦合梁、梳狀振子、摺疊梁。通過設定耦合梁與摺疊梁在振動方向的具有相同的寬度，並且在梳狀振子上的開設多個魯棒補償孔，讓一個梳狀振子外邊沿的周長與該梳狀振子上的各個魯棒補償孔的周長之和，同摺疊梁在振動方向上的寬度的乘積，等於一個梳狀振子外邊沿所包圍的面積減去該梳狀振子上的各個魯棒補償孔的面積所得之差的六倍，把加工工藝誤差對固有頻率的影響降為二階小，工藝誤差不會明顯改變固有頻率，進而保證了濾波器的通帶位置與通帶寬度的穩定，使該機械濾波器具有對矽微加工工藝誤差不敏感的特性。文檔編號H03H9/00GK201069862SQ20072003741公開日2008年6月4日申請日期2007年5月15日優先權日2007年5月15日發明者普李申請人:東南大學