用于低g_n值微惯性开关的低刚度平面微弹簧设计与制作

作     者：王超 陈光焱 吴嘉丽 WANG Chao;CHEN Guang-yan;Wu Jia-li

作者机构：中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621900 

基　　金：中国工程物理研究院科学技术发展基金资助项目(No.2009B0403044) 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2011年第19卷第3期

页      码：620-627页

摘      要：针对低gn值微惯性开关对微弹簧系统刚度的要求（0．1～1N／m数量级），设计了一种基于平面矩形螺旋梁结构的平面微弹簧。假设材料均匀、连续且具各向同性，根据材料力学的卡氏定理和线弹性理论，推导得到了微弹簧的弹性系数计算公式，并根据ANSYS有限元仿真分析结果对其进行了修正。基于多层高深宽比硅台阶刻蚀方法，采用MEMS体硅加工工艺，完成了微弹簧的制备，划片后微弹簧芯片尺寸为7mm×7mm×0．3mm。分析结果表明，完善后的弹性系数计算公式与ANSYS仿真结果更为接近，可直接应用于微弹簧的结构优化设计以简化设计过程。纳米压痕法的测试结果表明，微弹簧样品的弹性系数约为0．554N／m，满足设计要求。该微弹簧具有体积小、结构简单、加工容易实现等特点，其成功研制为实现低gn值微惯性开关的工程实用化奠定了基础。

主 题 词：平面微弹簧 低刚度微弹簧 平面矩形螺旋梁 微惯性开关 微机电系统 

学科分类：080801[080801] 0808[工学-自动化类] 08[工学] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 081102[081102] 0811[工学-水利类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/OPE.20111903.0620

馆 藏 号：203872380...