[發明專利]確定階梯型微固支梁結構設計方案的方法和系統

有效

• 申請號: 201710475598.3
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107292028B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 朱軍華;蘇偉;宋芳芳;黃欽文;恩云飛;劉人懷
• 申請（專利權）人: 中國電子產品可靠性與環境試驗研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 馮右明

1.一種確定階梯型微固支梁結構設計方案的方法，其特征在于，包括：

獲取階梯型微固支梁的結構參數和材料參數，根據所述結構參數確定階梯型微固支梁的寬度比；所述寬度比為階梯型微固支梁的非靜電力作用區寬度和靜電力作用區寬度的比值；

根據所述寬度比以及預先確定的寬度比與階梯型微固支梁長度比的關系式，計算階梯型微固支梁的長度比；所述長度比為階梯型微固支梁的靜電力作用區長度和階梯型微固支梁總長度的比值；

根據所述長度比以及階梯型微固支梁變形的試函數，計算試函數的特征系數；

根據階梯型微固支梁的結構參數、材料參數、寬度比、長度比、試函數和特征系數，計算階梯型微固支梁結構的最低驅動電壓；

根據階梯型微固支梁的結構參數、材料參數、寬度比、長度比、試函數、特征系數以及最低驅動電壓，確定所述階梯型微固支梁結構設計方案；

所述關系式為：

α＝0.36β²-0.4β+0.85,0.2≤β≤0.9

其中α表示所述長度比；β表示所述寬度比；

所述階梯型微固支梁變形的試函數的公式為：

其中，m為常數，α表示所述長度比，β表示所述寬度比，表示試函數，

2.根據權利要求1所述的確定階梯型微固支梁結構設計方案的方法，其特征在于，

還包括：預先確定寬度比與階梯型微固支梁長度比的關系式的步驟，包括：

根據歐拉-伯努利梁理論，建立關于階梯型微固支梁結構參數的吸合電壓預測模型；

計算所述吸合電壓預測模型的一階導數，在所述吸合電壓預測模型的一階導數為零時，建立階梯型微固支梁的長度比與階梯型微固支梁的寬度比的隱式關系；

根據所述寬度比以及所述長度比的隱式關系，通過多項式擬合，得到階梯型微固支梁的寬度比與長度比的關系式。

3.根據權利要求1所述的確定階梯型微固支梁結構設計方案的方法，其特征在于，根據所述長度比以及階梯型微固支梁變形的試函數，計算試函數的特征系數的步驟，包括：

通過單變量非線性方程求根法求解特征系數的非線性方程，得到所述特征系數；

其中，所述特征系數的非線性方程為：

其中表示試函數，α表示所述長度比，η表示特征系數。

4.根據權利要求1所述的確定階梯型微固支梁結構設計方案的方法，其特征在于，所述材料參數包括：階梯型微固支梁材料的彈性模量、泊松比以及相對介電常數；所述結構參數包括：階梯型微固支梁的總長度、厚度以及與底部固定電極之間的間隙；

根據階梯型微固支梁的結構參數、材料參數、寬度比、長度比、試函數和特征系數，計算階梯型微固支梁的最低驅動電壓的公式為：

其中，V_p表示所述階梯型微固支梁的驅動電壓，κ＝1+12GL²/Eh²表示尺度效應系數，G表示剪切模量，E表示材料彈性模量，L表示階梯型微固支梁總長度，h表示階梯型微固支梁厚度，g₀表示階梯型微固支梁與底部固定電極之間的間隙，ε₀表示真空介電常數，ε_r表示相對介電常數，表示試函數的二階導數，η表示特征系數，α表示所述長度比，β表示所述寬度比。

5.根據權利要求1所述的確定階梯型微固支梁結構設計方案的方法，其特征在于，所述階梯型微固支梁的結構參數、材料參數、寬度比、長度比、試函數、特征系數以及最低驅動電壓，確定所述階梯型微固支梁結構設計方案的步驟，包括：

根據階梯型微固支梁的結構參數、寬度比、長度比以及最低驅動電壓，確定階梯型微固支梁靜電力作用區的長度以及靜電力作用區的寬度，從而確定所述階梯型微固支梁結構設計方案。