MEMS器件工作中粘附失效的跨尺度分析.pdf

1、MEMS結構的粘附失效問題作為一種主要的MEMS器件可靠性問題，其理論與實驗方面的研究都十分廣泛。對平行表面間粘附失效機理的研究多使用納米級的微觀統(tǒng)計方法，而對實際MEMS結構粘附失效實驗的研究則通常并不考查表面間的納米級特性。這兩方面研究的脫離使得對與MEMS結構的粘附失效物理機制的理解仍不明晰，對有些特殊的粘附失效實驗結果仍沒有合理的解釋。因此，對粘附失效問題的微觀與宏觀方法的綜合分析是對MEMS粘附失效問題全面理解的必然要求，也可

2、以為進一步提高MEMS器件與系統(tǒng)可靠性提供參考。
　　 本文在分析了多種現(xiàn)有的粘附問題納米級統(tǒng)計分析方法基礎上建立多元分布描述方法，以對MEMS的表面形貌以及表面間作用力進行分析。該模型可以定量計算毛細力、van der waals力及表面形變回復力隨表面間平均間距、表面形貌特性參數及各種環(huán)境參數之間的變化關系；在此基礎上，還利用跨尺度分析方法，將這一模型應用到了以MEMS懸臂梁為代表的MEMS結構的粘附失效分析中，得出了更為準

3、確的粘附系統(tǒng)能量變化曲線，通過一定的變換方法，與粘附力測量、單位表面粘附能測量及粘附剝離實驗等多種經典粘附實驗結果進行了對比，證明了該分析方法的準確性?？绯叨确治龇椒ū砻?，經典理論對于大面積粘附失效的分析較為準確，而對于點粘附失效的分析有較大的誤差。使用跨尺度分析方法，可以將經典理論無法統(tǒng)一解釋的不同粘附現(xiàn)象統(tǒng)一起來，從而證明了粘附現(xiàn)象都具有相同的物理本質。對于MEMS器件工作中粘附失效問題，則以懸臂梁結構在半正弦沖擊加速度下的動態(tài)特性