摘要本设计主要研究的是一种以薄膜线圈为主要构件的新型的角速度传感器。

文章重点在研究薄膜线圈的制备工艺。

其中涉及到了MEMS技术的发展现状和基本工艺，薄膜材料的发展现状和几种典型的制备薄膜的方法。

并且简单介绍了薄膜线圈式角速度传感器在飞行体角速度测量中的应用，通过运用电磁感应原理，对飞行体角速度的测量进行了理论分析。

关键词：MEMS、薄膜线圈、角速度传感器、地磁ABSTRACTThis design mainly studies a new-style angle velocity sensor which takes the thin-film coil as the main part. The emphases of this article is study the making technology of the thin-film coil. The developments and the basic technics of MEMS technology; as well as the developments of the thin-film materials and several typical methods to prepare them is involved in this article. It also introduces the application of the thin-film coil angle velocity sensor in the measure of flying body’s angle velocity; and through making use of the theory of electromagnetism induction to analyse the measure method .Keywords: MEMS, Thin-film coil, Angle Velocity Sensor, magnetism目录0 引言 (1)1 绪论 (2)1.1 分析课题题目 (2)1.2 课题研究的目的和意义 (2)1.3 传感器的国内外发展现状 (2)2 传感器技术研究概况 (6)2.1 传感器的定义 (6)2.2 传感器的分类 (6)2.3 角速度传感器原理与应用 (6)3 MEMS技术的运用 (10)3.1 MEMS的基本概况 (10)3.2 MEMS技术的发展现状 (10)3.3 MEMS技术对传感器发展的巨大推动作用 (12)3.4 MEMS的研究 (13)3.5 MEMS基本加工工艺 (14)3.6 本课题中MEMS技术的运用 (15)4 薄膜材料的发展概况及简单介绍 (16)4.1 薄膜材料科学与技术发展特点 (16)4.2 薄膜材料有薄膜技术的发展现状 (16)4.3 薄膜材料的特性和制备方法概述 (17)4.4 本设计中薄膜材料和薄膜加工技术的选定 (22)5 薄膜线圈的制备 (23)5.1 选材分析 (23)5.2 本设计中所用到的工艺技术简介 (23)5.3 薄膜线圈的工艺流程 (28)5.4 薄膜线圈在飞行体角速度测量中的应用 (29)参考文献 (37)致谢 (39)英文资料翻译英文资料原文现代信息技术的三大支柱是传感器技术、通信技术和计算机技术，它们分别完成对被测量的信息提取、信息传输及信息处理。

目前，信息传输与处理技术已取得突破性进展，然而传感器的发展相对滞后。

在今天信息时代，各种控制系统自动化程度、复杂性以及环境适应性（如高温、高速、野外、地下、高空）要求越来越高，需要获取的信息量越来越多，它不仅对传感器测量精度、响应速度、可靠性提出了很高的要求，而且需求信号远距离传输。

显然，传统的传感器已很难满足要求，发展集成化、微型化、智能化、网络化传感器将成为传感器技术的主流和方向。

传感器是把非电物理量（如位移、速度、加速度、温度、湿度、流量、声强、光强、光照度等）转换成电学量（如电压、电流等）的一种元件。

作用原理不同，功能各异的形形色色探测器作为信息感知，捕获和探测的窗口，在信号探测与信息处理系统中起着极为重要的作用。

与此同时在当前信息量激增和新的信息类型不断涌现的情况下，用于信号探测的传感器正面临许多新的问题和新的要求。

在这种形势下，像光纤传感器、CCD传感器、红外传感器、生物传感器、遥控传感器、微波传感器、超导体传感器以及液晶传感器等许多新型传感器便应运而生，而这些新型传感器的出现反过来又极大的推动着信息技术的更快速发展。

21世纪的先进传感器必须具备小型化、智能化和多功能化等优良特征。

为了能够与信息时代信息量激增、要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致，对于传感器的性能指标（包括精确度、可靠性、灵敏度等）的要求越来越严格；与此同时，传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程，因此还要求传感器必须配有标准的输出模式；而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求，所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代；后者主要由硅材料构成，具有体积小、重量轻、反应快、灵敏度高以及成本低等优点。

我的课题就是一种柔性薄膜线圈式角速度传感技术研究。

这种传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、结构和工艺简单等突出优点，易于实现对飞行体角速度的测量；在航天航空和军事等许多方面都起着不可替代的作用[1]。

1.1分析课题题目我研究的课题是柔性薄膜线圈式角速度传感技术研究。

此课题涉及到了传感器的许多很前沿的技术。

包括MEMS以及薄膜线圈等技术。

课题所要研究的就是一种用薄膜线圈工艺制造的传感器以及它在飞行体角速度测量中的应用。

文章主要讨论解决的就是薄膜线圈的制造工艺和成品对飞行体角速度的测量等问题。

1.2课题研究的目的和意义目前，大多数使用的线圈都是直接用铜丝或铝丝等绕制而成的绕组线圈，当然它的成本很低，而且制作方法也比较简单。

但它的匝数很难提高，而且体积也比较大，对于我们本次实验所遇到的弱磁场来说，用绕组线圈来切割磁感线，这样得到的信号就非常微弱，尽管我们最终也能测出，但误差比较大，所以研究一种新型的线圈是迫切之事。

本课题研究是一种薄膜线圈，它是采用基本微机械加工工艺制作而成的，它具有体积小、重量轻、灵敏度高、结构和工艺简单等很多优点，是传统的绕组线圈所不及的。

而且它的用途十分广泛，在各个领域都起着重要作用，尤其是在航空航天和军事等领域用途最广。

目前，国内外很多厂商都已有成品的薄膜线圈上市，但价格还比较昂贵，但由于它优异的性能和广泛的用途，前景相当可观。

1.3传感器的国内外发展随着科学技术的迅速发展和自动化程度的提高，作为获取外界信息重要工具的传感器越来越受到人们的重视，对其性能的要求越来越高，应用范围越来越宽，需求量也越来越大。

80年代以来，国际上出现了“传感器热”，日本把传感器技术列为80年代10大技术之首，美国把传感器技术列为90年代关键技术之一。

我国从60年代开始传感器技术的研究与开发，经过从“六五”到“九五”的国家攻关，在传感器研究开发、设计、制造、可靠性改进等方面获得长足的进步，初步形成了传感器研究、开发、生产和应用的体系，并在数控机床攻关中取得了一批可喜的、为世界瞩目的发明专利和工况监控系统或仪器的成果。

但从总体上讲，它还不能适应我国经济与科技的迅速发展，我国不少传感器、信号处理和识别系统仍然依赖进口。

同时，我国传感技术产品市场竞争力优势尚未形成，产品的改进与革新速度慢，生产与应用系统的创新与改进少。

国内在微加速度计的研究上基本属于跟踪、仿制和改进，并且由于受工艺条件的限制，目前仅有成功的硅微加速度计式样，还没有成熟的硅微加速度计的产品。

国际上，利用硅微加工技术制造的集成加速度计已经有成熟的产品，如美国AD公司、恩德福克公司、PCB公司等都有商品化的微加速度计出售。

其中利用硅表面加工技术的微机械加速度计与微电子加工工艺完全兼容，但其惯性质量轻，给前置检测电路的设计和加工工艺带来了难度；并且由于残余应力和粘附现象，敏感结构的成品率不高。

利用体硅工艺和LIGA工艺可以加工较复杂的敏感结构，需要采用厚膜技术或其他微组装技术将其检测集成电路组装成一体。

当前，国际传感器技术的发展趋势表现在以下几个方面：一、微电子机械系统（MEMS）的研究迅速发展，将会比原来预料的更早地进入实用化阶段近年来，微机械加工工艺技术得到迅速发展，薄膜形成技术、光刻技术、腐蚀技术、键合技术、LIGA技术等方面有新的突破。

表面和体结构的微机械加工技术日趋成熟，微机械加工技术正迅速渗透到传统的传感器领域。

实现了敏感元件及传感器的微型化。

用微机械加工技术生产的微型压力传感器，微型加速度传感器，微型温度传感器，微型磁敏传感器，这些微型传感器面积都在1mm2以下，再加上其良好的性能，应用领域十分广泛。

二、工业过程自动控制仍然是传感器的重要应用领域应用于工业自动化控制的传感器约4000中，其中压力传感器占39%，温度传感器占25%，力传感器占15%，位移传感器占13%，其他类型的占9%。

随着科技进步和控制的需要，传统的工业变送器正向着智能化方向发展。

相应的传感器也由微结构式传感器替代传统结构的传感器，采用先进的微机械加工工艺和IC技术进行批量生产。

如美国Honeywell的ST900，采用多功能传感器，集差压、静压、温度测量于一体，经过以微处理机为核心的信号后部处理后，精度可以达到±0.1%F﹒S；Rosmount公司的3051S型智能变送器，采用硅电容传感器，数字化输出精度达到±0.075%F﹒S；日本Fuji公司的FCX系列智能变送器，采用微机械加工生产的硅电容传感器，其硅膜片在满刻度时只有4μm的位移，传感器达到±0.05%的线性。

诸如此类的例子还很多，因此可以看出，传感器智能化将是一个重要的发展方向。

三、集成化和小型化是传感器发展的必然趋势传感技术已越来越借助于微电子技术，特别是硅材料的传感器。

将敏感元件与接口电路集成于同一芯片已成为传感器发展的必由之路。

这种传感器廉价，使用方便。

以生产LSIC为主的微电子公司代表着这一方向，他们将传感器看作为一种特殊的半导体器件，大多追求单片集成。

并带有相应的接口电路。

如Motorola的MPX 系列横向压阻式压力传感器。

AD公司的力平衡式加速度计都将信号放大电路集成于单片上，在产品封装上力求适应印刷线路板焊接的需要。

四、新功能材料和薄膜技术的发展，开发出各种新型传感器功能材料的研究开发和薄膜技术在传感器制造中占重要地位。

近年来，各种新型敏感材料不断出现，InSb、多晶硅、SiC、新型酞箐钼衍生物、高温超导体等新材料的研究，为新型传感器的研究打下基础，而各种薄膜制备技术的成熟，如LB膜、功能膜、多层膜、复合膜也为传感器开创了新的途径。