MEMS可動結構接觸可靠性的研測試.pdf

1、MEMS器件在日常運輸和工作中，以及航空航天及各類軍事系統(tǒng)中，常常遭受到不同程度的沖擊和碰撞，從而導致斷裂、分層、粘附等等失效現(xiàn)象的發(fā)生。止擋結構(止擋層)是MEMS器件中常用的一種保護性機構，主要用于保護大機械沖擊下MEMS器件中的可動部件。它直接關系到可動部件的性能以及長期工作的穩(wěn)定性與可靠性。
　　本文從MEMS器件中最常見的斷裂與粘附失效出發(fā)，開展了MEMS可動結構接觸可靠性的研究。從理論上描述了MEMS器件中可動結構在沖

2、擊環(huán)境下的失效現(xiàn)象，建立了沖擊響應分析模型。針對MEMS器件中常見的斷裂與粘附失效，通過分析各類現(xiàn)有的止擋結構的優(yōu)缺點，提出了一種接觸面積小、結構可靠的新型止擋結構，并通過在上方增加一層防離面運動的隔板作為衍生結構，以實現(xiàn)防錯位失效的功能。
　　同時，利用表面多晶硅工藝，將九種止擋(七種現(xiàn)有止擋結構和兩種自行設計結構)結構制作于同一硅芯片上，并進行沖擊可靠性分析對比實驗，以此判斷不同止擋結構在大沖擊環(huán)境下接觸可靠性的優(yōu)劣。實驗結果

3、表明，大沖擊下的主要失效現(xiàn)象為錯位失效與斷裂失效，而我們設計的帶有蓋板部分的止擋結構表現(xiàn)出良好的抗錯位失效性能。從而為MEMS器件可動部件的接觸可靠性設計提供了很好的參考依據(jù)。
　　本文基于接觸可靠性的分析以及止擋結構的設計和實驗，設計了帶有止擋結構的高可靠性的MEMS加速度計，通過理論計算與有限元仿真，平衡各性能參數(shù)與設計尺寸，最終獲得一種基于橫向梳齒結構的高靈敏度硅微加速度計以及一種基于縱向梳齒電容結構的滿足高線性度的微加速度