提出了一种在严格尺寸要求下对MEMS设备进行辐射保护的新方法。本文解决了由外太空的电离辐射引起的热应力问题。对高热负荷下保护MEMS设备的多层封装的热机械行为进行了数值和分析研究。COMSOL Multiphysics建模方法研究了基于W、Mo、Ti、Si₃N₄、SiO₂薄膜在Si和SiC衬底上的结构。确定主要的应力源是各层热变形不兼容性。最大应力集中在上层金属层,并随温度线性增加。系统参数优化表明,衬底的杨氏模量对应力的影响明显高于其KTLR。引入中间Mo层并优化金属薄膜的厚度(增加W和Mo的厚度,减少Ti的厚度)使安全余量提高了两倍。通过匹配衬底的性能和各层的厚度而不复杂化架构,可以提高结构的可靠性。提出了一种将热弹性应力分解为膜和弯曲组成部分的分析模型,用于估计温度范围在300-500 K的多层MEMS结构中的热弹性应力。
Ivanin等人(周)研究了这个问题。