计量与测试技术2024,Vol.50Issue(9) :9-11.DOI:10.15988/j.cnki.1004-6941.2024.9.003

高冲击下MEMS加速度计的柔性止挡结构设计

Flexible Stopper Design for MEMS Accelerometers Under High Shock

李伦 陈悦 杨琴 张楚昂 何江波 刘瑞祥
计量与测试技术2024,Vol.50Issue(9) :9-11.DOI:10.15988/j.cnki.1004-6941.2024.9.003

高冲击下MEMS加速度计的柔性止挡结构设计

Flexible Stopper Design for MEMS Accelerometers Under High Shock

李伦 1陈悦 1杨琴 1张楚昂 1何江波 2刘瑞祥1
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作者信息

  • 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
  • 折叠

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.

Abstract

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

Key words

MEMS accelerometers/flexible stopper/fracture failure/fhock reliability/dynamic simulation

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出版年

2024
计量与测试技术
成都市计量监督检定测试所

计量与测试技术

影响因子:0.175
ISSN:1004-6941
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