多物理場(chǎng)下硅基復(fù)合薄膜懸臂梁形變機(jī)制研究.pdf

1、在汽車電子和消費(fèi)類電子產(chǎn)品中，三軸加速度傳感器有著巨大的市場(chǎng)份額，如游戲和娛樂系列消費(fèi)類電子產(chǎn)品中都應(yīng)用了加速度傳感器作為動(dòng)作操控和接收裝置。三軸加速度傳感器也應(yīng)用于汽車安全和導(dǎo)航系統(tǒng)中，對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)實(shí)現(xiàn)定位，配合陀螺儀或電子羅盤等元件一起可創(chuàng)建方位推算系統(tǒng)，與GPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)性應(yīng)用。此外，三軸加速度傳感器還廣泛應(yīng)用于微型衛(wèi)星、工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)器人系統(tǒng)、軍工產(chǎn)品等諸多領(lǐng)域。
　　本文以應(yīng)力彎曲懸臂梁式單片集成的三軸熱對(duì)流加速

2、度傳感器為研究對(duì)象，側(cè)重研究多層復(fù)合薄膜懸臂梁多物理場(chǎng)（溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)）作用下的形變機(jī)制，包括:密閉空腔內(nèi)多物理場(chǎng)（溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)）作用下的半導(dǎo)體薄膜懸臂梁形變機(jī)制;微機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)力與溫度及微機(jī)械結(jié)構(gòu)釋放的相互作用內(nèi)在關(guān)系，建立相關(guān)力學(xué)模型。通過有限元仿真軟件對(duì)多層復(fù)合半導(dǎo)體薄膜多物理場(chǎng)（溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)）作用下形變規(guī)律進(jìn)行了模擬計(jì)算，總結(jié)出復(fù)合薄膜的懸臂梁在多物理場(chǎng)下的撓度形變規(guī)律，從根本上揭示了器件設(shè)計(jì)提供依據(jù)，從而為三維微機(jī)械結(jié)構(gòu)和功

3、能器件的設(shè)計(jì)提供了嶄新的思路。
　　通過復(fù)合彎曲薄膜懸臂梁在溫度場(chǎng)、加速度以及二者耦合作用下仿真研究，獲得了在不同物理場(chǎng)下，彎曲懸臂梁的撓度變化規(guī)律。加速度對(duì)彎曲懸臂梁的撓度有顯著的影響，當(dāng)沿Z軸負(fù)方向的加速度線性增大時(shí)，懸臂梁的撓度也會(huì)隨著線性遞增;當(dāng)沿Z軸正方向的加速度增大時(shí)，懸臂梁的撓度會(huì)隨著線性遞減。設(shè)定密閉腔的溫度不變，彎曲懸臂梁的撓度也在一個(gè)特定的值，與加速度影響下懸臂梁的撓度相比較，溫度對(duì)半導(dǎo)體硅基復(fù)合薄膜彎曲懸臂梁