表面加工懸臂梁在動態(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域內(nèi)的應用,這些現(xiàn)象說明MEMS器件正在逐步進入各個領域。隨著人們對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)品的設計提供參考依據(jù)。MEMS器件在存儲、運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)過嚴格的沖擊可靠性測試,以達到使用要求。表面加工懸臂梁作為MEMS器件的基本結構,常用于RF開關、光開關、傳感器當中,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質(zhì)量分布參數(shù)系統(tǒng),運用模態(tài)疊加法計算出微懸臂梁在沖擊下的位移響應和應力分布,根據(jù)器件材料特性、工藝條件,確定器件的斷裂強度

3、。根據(jù)應力和強度的不確定性分別給出它們的分布密度函數(shù),運用應力-強度干涉理論建立可靠性模型。在理論分析的基礎上,設計了實驗樣品結構,進行了一系列的沖擊實驗。實驗后我們?nèi)娴臋z查了梁的斷裂失效情況、粘附失效情況,并對梁的斷裂截面進行了分析,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)。在沖擊實驗的過程中,器件中的結構不會完全發(fā)生斷裂、粘附等失效模式,但是器件的性能會受到影響。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,