基于維諾圖微觀顆粒表示的硅材料沿晶界斷裂仿真與分析.pdf

1、MEMS是將微電子技術與機械工程融合到一起的一種工業(yè)技術,在近年來得到了越來越廣泛的應用,在工業(yè)、信息和通信、航空航天、航海、醫(yī)療和生物工程、農業(yè)、環(huán)境和家庭服務等領域有著潛在的巨大應用前景。
　　 由于MEMS器件體積微小,而在微觀范圍內,微機械的材料性能和宏觀范圍內的不同,因此無法通過簡單的力學原理進行預測。目前,對MEMS器件機械性能的評測多是基于實例的方式。但是,通過實際制作MEMS器件的方式進行疲勞測試是有很多缺點的,

2、比如,封裝觀測困難,設計制造周期長,造價昂貴。因此,本文提出利用優(yōu)化的維諾圖數(shù)值模型模擬計算的方法,探討硅材料在受力情況下的斷裂問題,以求達到節(jié)省成本,快速省時,方便檢測的目的。
　　 本文用基于維諾圖的模型模擬表示多晶硅的微觀結構:用維諾圖中的單元表示多晶硅的晶格,用維諾圖單元的邊界模擬晶格的邊界。由于隨機生成的維諾圖形狀一般不理想,不符合多晶硅的實際微觀結構,因此,本文還采用了碰撞檢測法改善單元形狀,使得生成的維諾圖與多晶硅

3、微觀結構盡可能的近似。為了達到性能和時間上的平衡,本文又提出了局部細化的方式,通過改善維諾圖的疏密分布,在保證結果準確性的前提下,加速試驗的過程。在得到理想的維諾圖之后,將邊、點信息導入ANSYS,裁剪所需要的形狀,對材料屬性賦值,插入晶界信息,最后施加位移約束,用非線性求解的方法,完成MEMS器件的分析。
　　 實驗結果表明:采用維諾圖模型數(shù)值化模擬多晶硅的方法,其模擬的形變和斷裂的結果與真實硅材料的斷裂情況非常近似。通過進一