基于多层嵌套环驻波特性的MEMS应力隔离结构设计

MEMS加速度计等传感器检测精度受机械元件加工、电路制作、封装工艺等方面影响,其中机械热应力的影响尤为显著。为降低热应力,提出了一种基于多层嵌套环驻波特性的应力隔离结构设计,利用嵌套环的驻波振动特性,通过多层嵌套环逐级吸收传递至敏感结构的能量,从而达到隔离锚点处热应力的效果。通过有限元方法计算了不同嵌套环在热应力下变形情况,并研究了键合残余热应力与温度变化热应力对加速度计敏感结构频率、正应力和切应力的影响规律,得出在不同结构布局和尺寸参数下设计的应力隔离效率。对于正应力而言,应力隔离效率最优可以达到99.98%;对于切应力而言,应力隔离效率最优可以达到99.53%。结果表明,多层嵌套环应力隔离结构在特定布局和尺寸条件下的应力隔离效果优于现有的框架式应力隔离结构。