热冲击应力对非硅MEMS器件可靠性的影响

摘要

以非硅MEMS器件作为研究对象,建立了非硅MEMS器件基本结构的热-机械耦合的有限元分析模型,并加载-60～+150℃的热冲击应力进行有限元分析.分析结果表明,热冲击应力导致结构层间由于热膨胀系数失配而产生应力,其中铜层与铬层界面间应力最大,且主要表现为x方向的剪切应力,其随温度循环在-75.6 MPa至125.3MPa之间转换,因此该界面间最易发生疲劳失效,导致结构分层.在此基础上,对某非硅MEMS惯性开关开展了热冲击试验和随机振动试验,验证了理论分析结果的正确性,找到了非硅MEMS器件的主要失效模式.