李梦一，许昌华

(扬州大学 机械工程学院，江苏 扬州225127)

0 引 言

微电子机械系统技术是微电子技术与机械、光学、材料等领域相结合，集传感器、执行器、信号处理以及控制电路、通信、电源于一体的微型系统[1,2]. 它在小尺度上实现了与外界电、热、光等信号的相互作用，并在生物医学、工业控制、军事国防等关键领域有广泛的应用.

微悬臂梁作为MEMS中常见的微结构之一，因其成本低、质量轻、功耗低、体积小、灵敏度高、响应速度快等优点，在物理量探测、生化传感、环境检测等诸多领域有着广泛应用[3-7]. 微悬臂梁的灵敏度、测量范围、测量带宽均与残余应力、变形位移、本征频率等力学参量有直接关联[8-10]. 近年来，SiO2微悬臂梁在物理、生物等传感领域中获得了与Si微悬臂梁同样重要的地位，因其在相同实验条件下观察到的弯曲灵敏度更高. 不少学者在SiO2微悬臂梁方面都有相应的研究，Vesna等[11]研究了不同晶向的SiO2微悬臂梁在(100)硅片上的掏蚀过程，Mishra等[12]研究发现SiO2微悬臂梁相对于其他材料的微悬臂梁对抗体的灵敏度提高了2倍，Balasubramanian等[13]在SiO2微悬臂梁上引入微图案后极大得提高了传感器的灵敏度.

对SiO2微悬臂梁的研究报道相比于其他传统材料的微悬臂梁较少，对其湿法腐蚀结构的力学分析报道就更为稀少. 本文通过KOH各向异性湿法腐蚀法制备SiO2微悬臂梁，并利用有限元仿真软件(COMSOL Multiphysics)对从未完全掏蚀到过完全掏蚀的微悬臂梁结构进行模态分析和静态分析，分析其特征频率及静载下Von Mises应力、位移变化，考虑残余应力时微梁应力集中情况，为今后新型微梁结构设计提供参考.