發(fā)布時間：2017-10-22 14:08

  本文關(guān)鍵詞：MEMS器件分層失效的強化試驗技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 硅微結(jié)構(gòu) 分層失效 可靠性強化試驗 有限元仿真 環(huán)境應力 MEMS

【摘要】：MEMS器件應用前景廣闊,其可靠性問題引起了人們越來越多的重視。硅基底多層結(jié)構(gòu)是MEMS器件的重要組成部分,其特性將直接影響MEMS的可靠性。分層失效是MEMS的典型失效模式之一,然而環(huán)境應力對其影響機理尚不明確,也沒有標準化的試驗方法。本文將可靠性強化試驗引入MEMS領(lǐng)域,研究MEMS的分層失效機理,建立其可靠性強化試驗的溫度、振動和沖擊單應力剖面。主要研究內(nèi)容如下:1.對硅微結(jié)構(gòu)的分層失效進行分析。提出了硅-玻璃鍵合中存在的問題,建立了環(huán)境應力與失效模式的關(guān)聯(lián)矩陣,確定了強化試驗應力。2.建立硅微結(jié)構(gòu)溫度循環(huán)強化試驗剖面。建立了溫度循環(huán)載荷對層狀結(jié)構(gòu)影響的數(shù)學模型,仿真分析了溫度循環(huán)載荷下正應力、剪切力、剝離應力的分布,研究了分層失效規(guī)律,最后開展了試驗進行驗證。3.建立硅微結(jié)構(gòu)振動強化試驗剖面。建立了硅微層狀結(jié)構(gòu)在振動載荷下的動態(tài)響應模型,探討了層狀結(jié)構(gòu)在振動載荷下的分層和疲勞失效機理,開展了硅微結(jié)構(gòu)的隨機振動試驗。4.建立硅微結(jié)構(gòu)沖擊強化試驗剖面。分析了硅微結(jié)構(gòu)在沖擊載荷下的運動特性,仿真了沖擊下應力分布,開展試驗,將不同試驗樣本失效情況進行對比,發(fā)現(xiàn)了環(huán)境應力對硅微結(jié)構(gòu)的疲勞累積效應。
【關(guān)鍵詞】：硅微結(jié)構(gòu) 分層失效 可靠性強化試驗 有限元仿真 環(huán)境應力 MEMS
【學位授予單位】：國防科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH-39
【目錄】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 課題背景與意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-23
• 1.2.1 硅微結(jié)構(gòu)分層失效研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.2 可靠性強化試驗研究現(xiàn)狀19-23
• 1.3 研究思路與結(jié)構(gòu)安排23-26
• 1.3.1 研究內(nèi)容與思路23-25
• 1.3.2 內(nèi)容安排25-26
• 第二章 MEMS結(jié)構(gòu)分層失效機理與影響因素分析26-37
• 2.1 研究對象的確定與特性分析26-28
• 2.1.1 研究對象的確定26-27
• 2.1.2 機械性能測試27-28
• 2.2 加工工藝28-30
• 2.2.1 陽極鍵合28-29
• 2.2.2 加工過程29
• 2.2.3 加工過程中存在的問題及其對性能的影響29-30
• 2.3 層間結(jié)合強度的分析30-31
• 2.3.1 層間結(jié)合機理30-31
• 2.3.2 影響層間結(jié)合強度的因素31
• 2.4 環(huán)境應力的影響機理與的確定31-35
• 2.4.1 溫度對分層失效的影響機理31-33
• 2.4.2 振動對分層失效的影響機理33-34
• 2.4.3 沖擊對分層失效的影響機理34-35
• 2.4.4 環(huán)境應力的確定35
• 2.5 減少分層失效的方法35-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第三章 MEMS結(jié)構(gòu)分層失效的溫度循環(huán)強化試驗37-47
• 3.1 溫度強化試驗剖面的建立37-39
• 3.1.1 剖面參數(shù)的確定37-39
• 3.1.2 溫度循環(huán)試驗剖面39
• 3.2 有限元仿真分析39-42
• 3.2.1 仿真平臺39
• 3.2.2 熱 -機械耦合理論39-40
• 3.2.3 有限元模型的建立40-41
• 3.2.4 強化試驗有限元仿真41-42
• 3.3 溫度試驗42-45
• 3.3.1 材料與試樣42
• 3.3.2 試驗設備與程序42-44
• 3.3.3 試驗結(jié)果與分析44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 第四章 MEMS結(jié)構(gòu)分層失效的振動強化試驗47-56
• 4.1 振動強化試驗剖面的建立47-49
• 4.1.1 剖面參數(shù)的確定47-48
• 4.1.2 振動試驗剖面48-49
• 4.2 振動載荷下的動態(tài)特性分析與仿真49-53
• 4.2.1 振動力學方程49-50
• 4.2.2 振動載荷下的響應分析50-53
• 4.3 振動試驗53-55
• 4.3.1 材料與試樣53
• 4.3.2 試驗設備與程序53-54
• 4.3.3 試驗結(jié)果與分析54-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第五章 MEMS結(jié)構(gòu)分層失效的沖擊強化試驗56-64
• 5.1 沖擊強化試驗剖面的建立56-57
• 5.1.1 剖面參數(shù)的確定56-57
• 5.1.2 沖擊試驗剖面57
• 5.2 沖擊應力分析57-59
• 5.2.1 層狀結(jié)構(gòu)在沖擊應力下力學特性理論模型57-58
• 5.2.2 層狀結(jié)構(gòu)受沖擊應力的力學特性有限元仿真58-59
• 5.3 跌落實驗59-63
• 5.3.1 材料與試樣59-60
• 5.3.2 試驗設備與程序60-62
• 5.3.3 試驗結(jié)果及分析62-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 第六章 結(jié)論與展望64-66
• 6.1 主要研究結(jié)論64-65
• 6.2 研究展望65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻67-72
• 作者在學期間取得的學術(shù)成果72

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本文編號：1078679