[发明专利]一种柔性MEMS器件V型梁结构力学动态模型分析方法

说明书

本发明公开了一种柔性MEMS器件力学动态模型分析方法，建立柔性MEMS器件的梁结构与柔性基板之间的双变形耦合模型；建立柔性MEMS器件梁结构的驱动参数与驱动信号之间的关系；检测柔性基板发生形变时梁结构的形变参数值；根据S03中检测到的梁结构的形变参数值和S01中的双变形耦合模型，得到梁结构的驱动参数修正值；使用梁结构的驱动参数修正值修正梁结构的驱动参数，得到梁结构的驱动参数精确值；根据S02中建立的关系，得到驱动信号的精确值。根据S07中梁结构不考虑阻尼作用的动态方程，得到梁结构的开关时间，分析弯曲变形对梁结构力学动态模型的影响。本专利提供了一种基于复杂环境空间，包含梁结构与柔性基板双变形模型的MEMS器件力学动态模型分析方法。

技术领域

本发明涉及一种柔性MEMS器件V型梁结构力学动态模型分析方法，特别涉及一种利用基于柔性基板弯曲条件下的MEMS V型梁结构力学动态模型分析的精度提高方法。

背景技术

在当今信息化发展的浪潮中，柔性电子器件以其独特的可弯曲延展性及其高效、低成本的制造工艺，在国防、信息、医疗、能源等领域具有非常广阔的应用前景。柔性电子器件作为新一代半导体器件的热门发展方向，是建立在可弯曲/延展基板上的新兴电子技术，其将主动/被动的有机/无机电子器件制作在柔性基板上，既具有传统刚性电子系统的性能，也具有拉伸、扭曲、折叠这种独特的特性，因此在对复杂环境空间应用的保形、小型化、轻量化、智能化等方面具有无可比拟的重要性和优势。MEMS(微机电系统)柔性器件作为柔性电子器件的重要分支，其保形、高性能、小体积、智能化的传感器/执行器成为当今柔性电子系统中必不可少的组成部分，特别是RF MEMS(射频微机电系统)柔性器件，由于其在机载/星载雷达和物联网通信系统中的广泛应用前景，使得各种RF MEMS柔性执行器/传感器成为了近年来的研究热点。作为RF MEMS柔性器件，其首要特性无非是具备独特的可弯曲性，这也是相关柔性器件发展的应用基础和研究动力，因此RF MEMS柔性器件弯曲特性是最需要研究的科学问题。目前无论是基于硅基的还是基于各类柔性基板的RF MEMS柔性器件，其主要的研究内容和目的还都处于器件设计、制备和非弯曲条件下的性能测试阶段，RFMEMS柔性器件的弯曲特性建模和实验表征验证的研究目前还处于空白。然而，不管从科学研究角度还是工程应用层面，都迫切需要建立起基于柔性基板的RF MEMS器件的弯曲特性模型，以推动RF MEMS柔性器件的深入研究和开发应用。

发明内容

因此，本专利提出了一种柔性MEMS器件力学动态模型分析方法。通过结合MEMS柔性器件自身的弯曲特性，本专利提供了一种基于复杂环境空间，包含梁结构与柔性基板双变形模型的MEMS器件力学动态模型分析方法。

一种柔性MEMS器件V型梁结构力学动态模型分析方法，包括以下步骤：

S01：建立柔性MEMS器件的V型梁结构与柔性基板之间的双变形耦合模型；

S02：建立柔性MEMS器件V型梁结构的驱动参数与驱动信号之间的关系；

S03：检测柔性基板发生形变时V型梁结构的形变参数值；

S04：根据S03中检测到的V型梁结构的形变参数值和S01中的双变形耦合模型，得到梁结构的驱动参数修正值；

S05：使用梁结构的驱动参数修正值修正梁结构的驱动参数，得到梁结构的驱动参数精确值；

S06：根据S02中建立的关系，得到驱动信号的精确值。

进一步的，梁结构为具有中间推杆的V型梁。

进一步的，S01中的双变形耦合模型为：

其中，L为V型梁梁长，X为V型梁两端锚区之间距离的增量，g为V型梁膜桥到基板初始间距，R柔性基板弯曲曲率半径，为V型梁所在平面内梁与水平方向的夹角。