微机械应力测试结构的温度特性和应力抑制方法

发布时间：2017-06-01 18:18

本文关键词：微机械应力测试结构的温度特性和应力抑制方法，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：研究了典型微机械应力测试结构的温度特性及从源头上抑制热应力的方法。设计了一种可以代表微机械系统(MEMS)器件温度特性的应力测试结构,并分析了温度对其固有频率的影响机理。指出了与材料弹性模量、结构尺寸变化相比,轴向应力是影响该结构固有频率温度稳定性的主要因素,同时设计了一种可以释放热应力以及加工残余应力的应力隔离结构。考虑硅的线膨胀系数随温度变化的特性,通过建模仿真和实验测试获得了应力测试结构、应力隔离结构的轴向应力以及固有频率的温度特性。结果表明:在-50℃~+85℃,应力隔离结构将轴向热应力抑制到了应力测试结构的2个数量级以下,固有频率-温度系数由5.0×10~(-3)ppm/℃左右降到了5.0×10~(-5)ppm/℃以下。结果显示:设计的应力隔离结构具有非常良好的应力隔离效果,从源头上抑制了主要的温度影响因素引入整个微机械系统,可以应用于其它MEMS结构以获得良好的温度稳定性。
【作者单位】：清华大学精密仪器系导航工程中心;
【关键词】： 微机械系统 应力测试结构 应力隔离结构 温度特性 热应力
【基金】：总装备部预先研究资金资助项目(No.20114113013)
【分类号】：TH703;TH-39
【正文快照】： 1引言MEMS技术自二十世纪八十年代开始受到广泛重视并迅速发展。MEMS器件具有成本低、体积小、能耗低等优点,被广泛应用移动终端、汽车电子、医疗生物、物联网等民用领域,且在军事领域也具有广阔的应用前景。目前影响MEMS器件实际应用的主要瓶颈之一是其性能指标,例如惯性传感

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