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基板上のマイクロ・アクチュエーターとマイクロ・センサーの力学挙動シミュレーション

基板上微执行器和微传感器的机械行为仿真

基本信息

批准号：
02F02074
负责人：
北村隆行
金额：
$ 0.26万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,微小電子デバイスと微小アクチュエーターを組み合わせたマイクロコンポーネントの強度特性を理解するため,それを構成するピエゾ薄膜を含む多層膜構造体の変形・破壊現象を明らかにすることを目的としている.まず,ピエゾ材料の基本的なき裂問題についての解析解を導出することに成功し,その成果を雑誌論文にまとめた.つぎに,ピエゾ薄膜を含む多層膜の界面端における特異応力場に着目し,そのフリーエッジ効果による応力拡大を表わす特性式を導出し,その解を求めている.また,数値シミュレーションを行なって,解析結果の有効性を確認している.この成果を国際会議で発表するとともに,雑誌に投稿し,すでに掲載されている.さらに,ピエゾPZT薄膜(膜厚1μm前後)を含む多層膜試料を入手し,微小荷重負荷試験装置を用いて界面端からのき裂発生強度に関する実験を行なっている.上述の特異応力場解析を用いて,破壊力学概念に基づき,実験結果よりき裂発生クライテリオンについて検討している.その結果,特異場の強さを表わす応力拡大係数によって界面端からのき裂発生が支配されていることを明らかにした.本結果についても雑誌投稿を済ませている.さらに小さな構造体の強度に関する解析を進めるため,PZT材料の原子間ポテンシャルについての検討を行っている.これを用いてPZT薄膜に生じる内部応力を分子動力学法によって評価する試みを行なった.その成果は国際会議で発表し,今後の研究の基礎とする予定である。

The purpose of this study is to understand the strength characteristics of micro-electronic multi-layer structures. The analytical solution of the basic crack problem of materials is derived successfully. A special force field at the interface end of a multilayer film containing a thin film is introduced, and a characteristic expression of the force field at the interface end of the multilayer film is derived and solved. The analysis results are verified by the analysis method. The results of this international conference will be presented and published. In this paper, PZT thin films (about 1μm thick) were prepared by using multilayer film samples. The crack growth strength of PZT thin films at the interface end of PZT thin films was determined by using a micro-load test device. The above special force field analysis is applied to break the basic concept of mechanics, and the results show that the special force field analysis is carried out in the middle of the investigation. As a result, the intensity of the field is determined by the coefficient of force. This result is due to. In this paper, the strength of small structures is analyzed, and the atomic structure of PZT materials is discussed. The internal force of PZT thin film was evaluated by molecular dynamics method. The results of the international conference will be presented, and the basis for future research will be determined.