A THREE AXIS CAPACITIVE MEMS ACCELEROMETER ON A MULTI-STACK SUBSTRATE
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2014
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: SERDAR TEZ
Eş Danışman: MEHMET ALİ SAHİR ARIKAN, TAYFUN AKIN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
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 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. Anahtar Kelimeler: MEMS kapasitif üç eksenli ivmeölçer, MEMS kapasitif yanal ivmeölçer, MEMS kapasitif dikey ivmeölçer, SiGeB, SOI, cam-silisyum-cam, kendinden kapaklı.