微納米開關(guān)多物理場復(fù)合接觸研究.pdf

1、隨著MEMS開關(guān)在商業(yè)領(lǐng)域和國防領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，解決了大量的高頻無線通信問題，促使了通訊系統(tǒng)及經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展。然而它的實際應(yīng)用由于其易失效等弱點受到限制。研究兩粗糙表面接觸行為，對提高M(jìn)EMS開關(guān)可靠性問題具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。
　　接觸電阻、接觸熱均為獲得MEMS開關(guān)高性能、高可靠性的重要參數(shù)。目前，RF MEMS開關(guān)等效球體接觸電阻理論模型和接觸熱理論模型，存在變形情況考慮單一、模型較理想化等問題。MEMS開關(guān)接觸行為

2、研究主要集中在使用實驗方法來進(jìn)行。在實驗過程中，不可避免的存在方法復(fù)雜、時間久、經(jīng)費大等問題，并且復(fù)雜的多物理場相互作用造成的很難準(zhǔn)確獲知MEMS開關(guān)接觸行為。因此，需要建立一種具有廣泛應(yīng)用性、更符合實際情況的MEMS開關(guān)粗糙表面接觸電阻模型和接觸熱模型；并找到一種新途徑，研究MEMS開關(guān)多物理場耦合作用下復(fù)雜的接觸行為。
　　本文基于符合MEMS開關(guān)尺寸范圍內(nèi)應(yīng)用的單粗糙峰接觸電阻模型和單粗糙峰接觸熱模型，對兩粗糙表面接觸過程進(jìn)

3、行了詳細(xì)分析，在完全粘著條件下，首次建立MEMS開關(guān)粗糙表面接觸電阻模型和接觸熱模型。并首次提出了使接觸電阻模型和接觸熱模型適用于不同材料及不同的粗糙表面粗糙度的參數(shù)k。
　　對無量綱粗糙表面接觸力、接觸面積、接觸電阻及接觸熱理論模型進(jìn)行了數(shù)值求解。研究了粗糙表面塑性指數(shù)、k值條件下，無量綱接觸力及無量綱接觸面積對無量綱接觸電阻、接觸熱的影響規(guī)律。完成了粗糙表面接觸電阻模型與等效球體接觸電阻模型、實驗數(shù)據(jù)的對比；粗糙表面接觸熱模型

4、與等效球體接觸熱模型對比。得到了等效球體接觸電阻模型可認(rèn)為粗糙表面接觸電阻模型的一種特殊情況。驗證了粗糙表面接觸電阻模型和粗糙表面接觸熱模型，具有廣泛的實際應(yīng)用性。
　　應(yīng)用有限元軟件ANSYS12.0，建立RF MEMS開關(guān)粗糙表面接觸有限元模型。模型中包含了影響RF MEMS開關(guān)接觸特性的粗糙表面形貌特性、材料屬性、環(huán)境溫度、接觸力以及接觸電壓等因素。完成熱場、電場及力場多物理場耦合情況下的RF MEMS開關(guān)接觸行為研究，為R