微机械梳齿谐振器的可靠性仿真 simulations on reliability of mems comb-drive resonators.pdfVIP

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2017-08-18 发布于上海
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微机械梳齿谐振器的可靠性仿真 simulations on reliability of mems comb-drive resonators

SEM IC0NDUCIDR OPTOELECTRONICS Vo1．33No．1 Feb．2011 微机械梳齿谐振器的可靠性仿真高杨，王强，秦燃，唐海林 (1．中国工程物理研究院电子工程研究所。四川绵阳 621900； 2．西南科技大学 a．制造科学与工程学院；b．信息工程学院．四川绵阳621010) 摘要：针对微加工工艺引起的微机械梳齿谐振器可靠性问题进行了仿真分析。包括：深反应离子刻蚀工艺造成梳齿与弹性支撑梁侧壁倾斜对驱动力、谐振频率和谐振次数的影响；残余应力和杂质不均等因素在弹性支撑梁上产生的微裂纹对谐振器动力学的影响。仿真结果表明：当梳齿与弹性支撑梁的侧壁向内倾斜时，驱动力、谐振频率与倾斜角成反比；向外倾斜时，驱动力、谐振频率与倾斜角成正比；谐振频率与微裂纹的个数成反比；两者均会导致谐振次数(寿命)降低。关键词：微机械梳齿谐振器；微机械加工；有限元；寿命；可靠性中图分类号：TN305 文献标识码：A 文章编号：1001—5868(2012)01—0034—05 SimulationsonReliabilityofMEMSComb-driveResonators GAO Yang，WANG Qiang ，QIN Ran ，TANG Hailin (1．InstituteofElectronicEngineering，ChinaAcademyofEngineeringPhysics，Mianyang621900，CHN； 2a．SchoolofM anufacturingScienceandEngineering；2b．Schoo lofInformationEngineering， SouthwestUniversityofSciencenadTechnology，Mianyang621010，CHN) Abstract： Simulationswereperformed on thereliabilityofmicromechanicalcomb—drive resonatorsfabricatedbymicromachiningtechnology．Theeffectsoftheinclinationofthecomb fingersandthesidewallonthedrivingforce，resonantfrequencyandnumbersandtheeffectsof thecrackscausedbythefactorsasresidualstressandimpuritiesinthematerialsonthedynamics oftheresonatorswereanalyzednumerically．Simulationsshow thatwhenthecombfingerandthe sidewallofthesupportingbeam inclineinward，thedrivingforceandtheresonantfrequencyare bothinverselyproportionaltotheangleofinclination；onthecontrary，thetwoareinproportion totheangleofinclination．Itisalsoconcludedthattheresonantfrequencyisininverseproportion tothenumberofthecracks．Besides，theoperatinglifeoftheresonatorisabridgedinbothcases． Keywords： micromechanicalcomb driveresonator；micromachining；finiteelement；life； reliability 0 引言