多晶硅微懸臂梁斷裂失效的可靠性模型建立.pdf

1、隨著人們對MEMS產(chǎn)品的深入研究和開發(fā)，越來越多的MEMS產(chǎn)品即將走進日常生活中，而可靠性問題作為MEMS產(chǎn)品商品化過程中的必然要求，引起了越來越多的重視和研究興趣。但研究MEMS器件可靠性的理論并不多，所以有必要從理論上分析MEMS可靠性并建立數(shù)學模型，為MEMS的設(shè)計提供參考依據(jù)。 MEMS器件在工作的時候會受到靜電力或其它的靜態(tài)載荷，同時器件會處于各種不同的環(huán)境中，在運輸和使用的過程中將會受到不同程度的沖擊和碰撞，另外應(yīng)用

2、在航空航天及軍事系統(tǒng)上的MEMS器件必須能夠承受一定強度的沖擊，在沖擊作用下，MEMS器件可能會發(fā)生斷裂、分層和粘附等。表面加工微懸臂梁作為MEMS器件的基本結(jié)構(gòu)，可以用于RF開關(guān)、光開關(guān)、諧振器、傳感器等。本文以表面加工多晶硅微懸臂梁為例在靜態(tài)載荷、動態(tài)載荷兩種情況下分析了MEMS器件的可靠性，分別對它建立了斷裂失效的可靠性模型。 在靜態(tài)載荷的分析中，考慮MEMS加工工藝的特殊性采用數(shù)學模型法建立了威布爾模型；同時利用物理原因

3、法建立了應(yīng)力．強度干涉模型。在動態(tài)載荷的分析中，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(yīng)和應(yīng)力分布，根據(jù)器件本身、工藝條件和使用環(huán)境，確定器件的許用強度。根據(jù)應(yīng)力和強度的不確定性分別給出分布密度函數(shù)，運用應(yīng)力強度干涉理論建立了可靠性模型來定量地計算微懸臂梁在沖擊下斷裂失效的可靠度。 最后在理論分析的基礎(chǔ)上，進行了沖擊實驗，討論了實驗結(jié)果并利用實驗數(shù)據(jù)對理論模型進行了一定的修正。這為微懸臂