基于諧振原理的微機(jī)械疲勞試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與制造.pdf

1、本文設(shè)計(jì)了六種由梳狀驅(qū)動(dòng)器靜電力驅(qū)動(dòng)的硅微薄膜疲勞試驗(yàn)裝置，并對(duì)其中兩種典型的裝置進(jìn)行了有限元模擬。在此基礎(chǔ)上，采用表面多晶硅標(biāo)準(zhǔn)工藝對(duì)這些裝置進(jìn)行了加工制造，制造結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)要求。 首先，結(jié)合國(guó)外研究成果對(duì)六種微疲勞試驗(yàn)裝置進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這些裝置均基于諧振原理，采用圓弧梳狀驅(qū)動(dòng)器靜電力驅(qū)動(dòng)，由顯微鏡和電容式位移傳感器測(cè)量振動(dòng)塊的振動(dòng)幅度，根據(jù)測(cè)量結(jié)果由有限元方法間接計(jì)算試樣缺口根部所受的應(yīng)力應(yīng)變，由此來(lái)研究硅薄膜試樣的疲

2、勞特性。裝置各層的結(jié)構(gòu)尺寸符合兩層多晶硅表面犧牲層標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)范。 然后，對(duì)所設(shè)計(jì)的微疲勞試驗(yàn)裝置的圓弧梳狀驅(qū)動(dòng)器電容及靜電驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行了理論分析，在此基礎(chǔ)上采用有限元分析軟件ANSYS對(duì)兩種典型裝置進(jìn)行了模態(tài)分析和簡(jiǎn)諧分析，其中用到了機(jī)電耦合單元TRANS126。有限元分析結(jié)果表明，對(duì)每種裝置，試樣缺口根部的應(yīng)力水平與所施加的驅(qū)動(dòng)電壓具有一定的關(guān)系，利用這些關(guān)系可對(duì)試驗(yàn)所需電壓值進(jìn)行預(yù)測(cè)。 最后，采用國(guó)內(nèi)典型兩層多晶硅表面