熊 壮，张凤田，袁明权

（中国工程物理研究院 电子工程研究所，四川 绵阳 621999）

低g值MEMS惯性开关的设计与工艺优化

熊 壮，张凤田，袁明权

（中国工程物理研究院 电子工程研究所，四川 绵阳 621999）

针对既有硅基低g值MEMS惯性开关的加工工艺复杂、加工周期长以及成品率低的问题，提出改进的结构设计和工艺方案。设计以圆形质量块+圆形螺旋梁为基础的敏感结构，以避免原结构因应力集中导致的螺旋梁断裂现象；提出玻璃-SOI-玻璃三层直接键合工艺技术，改变金属电极间绝缘设计方法，调整开关行程的加工方式，从而减少大量加工工序，降低了工艺难度。形成了一种可靠、简单的低g值开关的统一化加工方案。流片结果表明，新研制的MEMS开关的加工周期缩短为原来的1/3，加工成品率提高为原来的4倍。测试结果表明，开关阈值为5.6g，符合设计要求的5.5g±1g。

MEMS；惯性开关；双埋层；绝缘硅；阳极键合；螺旋梁；微纳加工

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，在航空航天、汽车电子和弹药等惯性控制系统中应用广泛[1]。与电子开关相比，惯性开关具有成本低、抗干扰能力强的特点。虽然采用传统机械加工的惯性开关应用较为成熟，但由于其存在零件多、装配复杂、体积大等缺点，在复杂环境的应用中的可靠性和安全性难以保证。与传统的惯性开关相比，采用微机电（MEMS）加工工艺制作出的惯性开关体积小、重量轻、可批量生产、免装配、弹簧一致性好，具有重要的研究价值和应用前景。……