多MEMS的疲劳诱导失败:在芯片上测试设备的非线性减少顺序建模和几何优化

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 机械工程 机械工程
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 在重复加载下惯性微电子机械系统 (MEMS) 的可靠性通常受到可移动结构或的故障的限制.
• 在MEMS中,多晶和二氧化之间的接口处的解接是关键的故障机制.
• 循环负荷可以诱导疲劳失效,需要对接口强度进行强有力的表征.

研究的目的:

• 为优化芯片上测试设备的几何形状,以表征MEMS接口强度提出一个战略.
• 分析动态行为并最大限度地提高界面上的压力度,以改进解锁评估.
• 在MEMS设计中开发一个计算效率高的结构优化方法.

主要方法:

• 使用动态分析来确定测试装置的变形模式.
• 实现非线性系统的减少顺序建模程序,特别是不变变种群的直接参数化 (DPIM).
• 执行结构优化与减少顺序建模相结合,以有效模拟复杂的行为.

主要成果:

• 该研究确定了芯片上测试设备的最佳几何形状,以最大限度地提高接口应力强化.
• 证明了DPIM方法论在降低非线性模拟计算成本方面的有效性.
• 量化了设备几何和执行频率对接口解锁的影响.

结论:

• 拟议的方法准确有效地描述了MEMS中的多晶/二氧化接口的强度.
• 优化的设备几何和对故障机制的理解提高了惯性MEMS的可靠性.
• 在循环负载下,DPIM方法为MEMS设备的结构优化提供了有价值的工具.