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(duì)MEMS產(chǎn)品的深入研究和開(kāi)發(fā)，越來(lái)越多的MEMS產(chǎn)品即將走進(jìn)日常生活中，而可靠性問(wèn)題作為MEMS產(chǎn)品商品化過(guò)程中的必然要求，引起了越來(lái)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(xué)模型，為MEMS的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。 MEMS器件在工作的時(shí)候會(huì)受到靜電力或其它的靜態(tài)載荷，同時(shí)器件會(huì)處于各種不同的環(huán)境中，在運(yùn)輸和使用的過(guò)程中將會(huì)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(qiáng)度的沖擊，在沖擊作用下，MEMS器件可能會(huì)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(kāi)關(guān)、光開(kāi)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(dòng)態(tài)載荷兩種情況下分析了MEMS器件的可靠性，分別對(duì)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(xué)模型法建立了威布爾模型；同時(shí)利用物理原因

3、法建立了應(yīng)力．強(qiáng)度干涉模型。在動(dòng)態(tài)載荷的分析中，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)器件本身、工藝條件和使用環(huán)境，確定器件的許用強(qiáng)度。根據(jù)應(yīng)力和強(qiáng)度的不確定性分別給出分布密度函數(shù)，運(yùn)用應(yīng)力強(qiáng)度干涉理論建立了可靠性模型來(lái)定量地計(jì)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(jìn)行了沖擊實(shí)驗(yàn)，討論了實(shí)驗(yàn)結(jié)果并利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)理論模型進(jìn)行了一定的修正。這為微懸臂