表面加工懸臂梁在動(dòng)態(tài)沖擊環(huán)境下的可靠性.pdf

1、目前國際上通常將MEMS冠以Inertial-,Optical-,Chemical-,Bio-,Power-等前綴表示其在不同領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用,這些現(xiàn)象說明MEMS器件正在逐步進(jìn)入各個(gè)領(lǐng)域。隨著人們對(duì)MEMS產(chǎn)品的深入研究和開發(fā),MEMS器件的可靠性問題受到了越來越多的重視。所以很有必要從理論上來分析MEMS器件的可靠性,為MEMS產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。MEMS器件在存儲(chǔ)、運(yùn)輸和使用的過程中都將受到不同程度的沖擊和碰撞,MEMS器件就很可

2、能會(huì)發(fā)生斷裂、分層和粘附等問題。因此,任何MEMS器件在成為產(chǎn)品之前都要經(jīng)過嚴(yán)格的沖擊可靠性測試,以達(dá)到使用要求。表面加工懸臂梁作為MEMS器件的基本結(jié)構(gòu),常用于RF開關(guān)、光開關(guān)、傳感器當(dāng)中,因此本文以表面加工懸臂梁為例分析了MEMS器件在沖擊環(huán)境下的可靠性。 本文在沖擊載荷的可靠性分析中,將微懸臂梁看作一個(gè)質(zhì)量分布參數(shù)系統(tǒng),運(yùn)用模態(tài)疊加法計(jì)算出微懸臂梁在沖擊下的位移響應(yīng)和應(yīng)力分布,根據(jù)器件材料特性、工藝條件,確定器件的斷裂強(qiáng)度

3、。根據(jù)應(yīng)力和強(qiáng)度的不確定性分別給出它們的分布密度函數(shù),運(yùn)用應(yīng)力-強(qiáng)度干涉理論建立可靠性模型。在理論分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)樣品結(jié)構(gòu),進(jìn)行了一系列的沖擊實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)后我們?nèi)娴臋z查了梁的斷裂失效情況、粘附失效情況,并對(duì)梁的斷裂截面進(jìn)行了分析,這些為我們分析懸臂梁的微觀受力情況提供了可靠依據(jù)。在沖擊實(shí)驗(yàn)的過程中,器件中的結(jié)構(gòu)不會(huì)完全發(fā)生斷裂、粘附等失效模式,但是器件的性能會(huì)受到影響。MEMS器件多是使用多晶硅等材料加工的,在淀積多晶硅薄膜時(shí),