基于弹性力学理论和经典Sujan方法,研究了微机电系统封装中芯片与基板之间粘接层在受到均匀温度载荷时的剥离应力,提出了一种新的计算方法.该方法通过弯矩与曲率的关系,求出曲率方程,进而经由挠度求得剥离应力.经过与Sujan方法和有限元仿真结果比较,显示新的方法能够很好地体现出了剥离应力的变化趋势和在封装结构末端应力集中处的最大剥离应力且新方法与有限元仿真的差值比Sujan方法减小约13%.该方法可为计算封装结构剥离应力提供参考.

随着微纳加工技术的发展,微机电系统器件的运用领域愈加广泛,其中微机械结构的变形失效机理研究显得尤为重要。针对MEMS上层硅芯片在微尺度情况下的表面应变测量,提出了一种结合光学显微视觉、硅芯片表面特征图案的光刻工艺技术和数字图像处理技术的方法。经由该方法提取出表面图案的边缘特征,进而获得硅芯片表面的微小应变情况。通过测量硅芯片的热膨胀系数,测量值与理论值的平均相对误差值在10%以内。表明该方法可成功应用于MEMS上层硅芯片表面应变的测量。

针对目前MEMS微加速度计机械和电路仿真各自脱节的现状，基于PSPICE软件，综合了敏感质量块机械、偏置电压静电力和接15／电路3部分，提出了机械与电学一体化仿真模型。模型实现了敏感质量块大位移情形仿真，突破了已有仿真模型对该质量块的中点小位移近似。利用该模型，得到大位移情况下加速度计能承受的最大阶跃和脉冲加速度信号值，经过与经典理论公式比较，误差小于3％。进一步，通过在不同偏置电压开环模式下灵敏度仿真与实验值的比较，当敏感质量块处于小位移状态时，误差小于5％；处于大位移状态，小于10％。因此，仿真模型与经典理论公式以及实验值比较接近，可应用于微加速度计的仿真和物理过程再现，从而有助于该类微机械电子器件的进一步研究。