用于低gn值微惯性开关的低刚度平面微弹簧设计与制作

• 作者: 吴嘉丽 王超 陈光焱
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 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
• 年，卷（期）: 2011,（3）
• 所属期刊栏目: 微纳技术与精密机械
• 页码范围: 620-627
• 分类号: TM564|TH703.1
• 字数: 3080字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20111903.0620

摘要

针对低gn值微惯性开关对微弹簧系统刚度的要求(0.1～1 N/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7 mm×7 mm×0.3 mm.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0.554 N/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.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	吴嘉丽	中国工程物理研究院电子工程研究所	17	110	6.0	10.0
2	王超	中国工程物理研究院电子工程研究所	35	184	7.0	12.0
3	陈光焱	中国工程物理研究院电子工程研究所	23	219	10.0	13.0