MEMS薄膜的断裂强度测试结构和提取方法研究

发布时间：2024-03-05 21:45

　　目前研究人员已经提出了各种测试技术来测试MEMS薄膜的力学参数,例如纳米压痕法,扭转和弯曲法等。这些方法大多数结构比较复杂需要详细的建模分析。此外,需要外部或片外驱动的方法来施加应力,这可能产生误差。本论文提出了一个MEMS薄膜断裂强度的新测试结构。因为人字形热执行器(chevron-shaped thermal actuators,TAs)可以提供较大的力和位移,所以它可以为测试单元提供一个完整的应力-应变曲线。在执行器的梁上施加电压,会使得两发生热膨胀。这会导致与其连接的结构发生直线位移。这种方法的缺点是样品在测试过程中可能遇到大的热流和高温,这会改变某些材料的机械性能。为了解决这个问题,本论文在测试结构上增加了一个散热器来限制热量流向测试单元试样。本论文在COMSOL Multiphysics中设计和仿真了6种不同设计尺寸的人字形热执行器,并对结果进行了分析。在每个模型中,只改变梁的长度和数量,梭(shuttle)的长度和宽度以及的长度和宽度以及预弯角度。在第一个模型中执行动器梁的长度为116μm,宽度为10μm,厚度为10μm,梭的长度,宽度和厚度分别为300μm,10μm,1...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
ABSTRACT
摘要
Chapter 1 INTRODUCTION
    1.1 MEMS Overview
    1.2 Background
    1.3 Research Development Status
    1.4 Work of the Thesis
    1.5 Conclusions
Chapter 2 EXTRACTION OF FRACTURE STRENGTH
    2.1 Fabrication Methods
        2.1.1 Design Rules
    2.2 Different Methods
        2.2.1 Tensile Testing Method
        2.2.2 Compressive Test Methods
        2.2.3 Bending Test Methods
        2.2.4 Torsional Test Methods
    2.3 Conclusions
Chapter 3 MODELING OF THE TEST STRUCTURE
    3.1 Micro Electrostatic Actuator
    3.2 Micro Thermal Actuator
    3.3 Analytical Model of Chevron Shaped Thermal Actuator
    3.4 Conclusions
Chapter 4 SIMULATION ANALYSIS FOR DIFFERENT DESIGNS
    4.1 FEM Simulation
    4.2 1^st Model
    4.3 2^nd Model
    4.4 3^rd Model
    4.5 4^th Model
    4.6 5^th Model
    4.7 6^th Model
    4.8 Results and Discussions
    4.9 Conclusions
Chapter 5 CONCLUSIONS AND FUTURE WORK
Acknowledgement
Dedication
References
Figures
Tables
Acronyms
Author's Bibliography



本文编号：3920090