表面加工懸臂梁在沖擊下的可靠性分析.pdf

1、隨著人們對MEMS產品的深入研究和開發(fā),越來越多的MEMS產品即將走進人們日常生活中。如何有效的降低產品的成本,縮短產品的研發(fā)周期成為MEMS設計和開發(fā)的首要任務。因此近些年來,人們開始逐漸重視MEMS的可靠性設計。尤其是美國的Sandia國家實驗室和噴氣推進實驗室(JetPropulsion Laboratory)通過大量的試驗來研究MEMS器件在沖擊下的可靠性。但從理論上來分析和研究MEMS器件可靠性的仍然不多,所以很有必要從理論上

2、來分析MEMS器件的可靠性,并建立數學模型,為MEMS的設計提供參考依據。 MEMS器件在運輸和使用過程中將會受到不同程度的沖擊和碰撞,如器件跌落在地面上。另外應用在航空航天上MEMS器件必須能夠承受一定強度的沖擊。在沖擊作用下,MEMS器件可能會發(fā)生斷裂、分層和粘附等。因此,任何MEMS產品在使用之前必須經過沖擊振動測試。表面加工懸臂梁作為MEMS器件的基本結構,可以用于RF開關、光開關、諧振器、傳感器等。本文以表面加工懸臂梁

3、為例分析了MEMS器件在沖擊下的可靠性。 文中將懸臂梁看作一個質量分布參數系統(tǒng),運用模態(tài)疊加法計算出懸臂梁在沖擊下的位移響應和應力分布,用ANSYS進行了驗證。根據位移和應力的最大值及其分布特性來選擇強度理論判斷MEMS器件是否出現強度失效。這為懸臂梁的強度可靠性設計和分析提供了理論依據,從而進一步優(yōu)化設計,并將這種方法推廣到一般MEMS器件中。 得到懸臂梁在沖擊下的位移響應后,并計算出系統(tǒng)的總能量(包括表面力產生的表面