高冲击下MEMS加速度计的柔性止挡结构设计  

Flexible Stopper Design for MEMS A ccelerometers Under High Shock

作　　者：李伦 陈悦 杨琴 张楚昂 何江波 刘瑞祥 LI Lun;CHEN Yue;YANG Qin;ZHANG Chu'ang;HE Jiangbo;LIU Ruixiang

机构地区：[1]四川省化工质量安全检测研究院 [2]西华大学机械工程学院

出　　处：《计量与测试技术》2024年第9期9-11,共3页Metrology & Measurement Technique

基　　金：国家自然科学基金(项目名称:MEMS超声电机的行波畸变机理及抑制方法研究,项目编号:52205604);四川省自然科学基金(项目名称:高精度MEMS谐振地震检波器研究,项目编号:2022NSFSC2013)。

摘　　要：止挡结构是提升MEMS加速度计冲击可靠性的常用技术之一。由于在高冲击载荷作用下会发生断裂,因此,本文通过动力学仿真设计了柔性止挡结构,并将质量块上的冲击碰撞区域设计为三根柔性梁和三个止挡凸台。同时,基于ANSYS动力学模块,分析了10000g半正弦加速度作用下的质量块与其之间的碰撞行为。结果表明:该结构的键合面上的最大剪切应力为4.16MPa,低于硅-玻璃阳极键合界面的剪切强度,且柔性梁上的最大主应力为0.13GPa,低于单晶硅的拉伸强度。因此,可达到预期目标。The stop structure is one of the common techniques to improve the impact reliability of MEMS accelerom-eters.The flexible stop structure is designed by dynamic simulation,and the impact area on the mass block is de-signed as three flexible beams and three stop bosses.At the same time,based on ANSYS dynamics module,the colli-sion behavior of mass blocks under 10000g half-sine acceleration is analyzed.The results show that the maximum shear stress on the bonding surface of the structure is 4.16MPa,which is lower than the shear strength of the silica-glass anode bonding interface,and the maximum principal stress on the flexible beam is 0.13GPa,which is lower than the tensile strength of monocrystalline silicon.Therefore,the expected goal can be achieved.

关 键 词：MEMS加速度计 柔性止挡 断裂失效 冲击可靠性 动力学仿真 

分 类 号：TH824.4[机械工程—仪器科学与技术] TH-39[机械工程—精密仪器及机械]