(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210643741.6 (22)申请日 2022.06.09 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114722689 A (43)申请公布日 2022.07.08 (73)专利权人 淄博高新 技术产业开发区MEMS研 究院 地址 255000 山东省淄博市张店区中润大 道158号研究院大楼3 08室 专利权人 山东超探电子科技有限公司 　 济南大学 (72)发明人 刘通　何长运　阮勇　牟言鹏　 曹丽霞　胡燕威　杨长红　黄世峰　(74)专利代理 机构 北京华进京联知识产权代理 有限公司 1 1606 专利代理师 王佩 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 113990412 A,202 2.01.28 CN 10946 0616 A,2019.0 3.12 WO 2022000936 A1,202 2.01.06 审查员 李楠楠 (54)发明名称 MEMS悬臂梁器件结构 优化方法、 装置和计算 机设备 (57)摘要 本申请涉及一种MEMS悬臂梁器件结构优化 方法、 装置和计算机设备。 所述方法包括： 基于 MEMS悬臂梁器件的预设几何参数， 建立MEMS悬臂 梁器件的有限元模型； 对所述有限元模型进行仿 真， 获取所述有限元模型的接触电阻的仿真阻 值； 根据仿真阻值判断所述接触电阻是否符合预 设优化标准， 若否， 调整所述有限元模型的结构， 直至所述有 限元模型的接触电阻符合预设优化 标准。 采用本方法能够降低MEMS悬臂梁器件的接 触电阻， 提高M EMS悬臂梁器件的可靠性。 权利要求书2页 说明书12页 附图3页 CN 114722689 B 2022.09.20 CN 114722689 B 1.一种MEMS悬臂梁器件结构优化方法， 其特征在于， 所述MEMS悬臂梁器件的主体为单 端固定式悬臂梁， 所述单端固定式悬臂梁包括镂空的悬簧、 静电驱动极板和触点， 所述镂空 的悬簧为所述MEMS悬臂梁器件提供回复力， 所述触点为圆柱体， 所述触点处的接触电阻随 着触点处材 料的电导 率增大而减小， 随着的粗 糙度和硬度的增大而增大； 所述方法包括： 基于MEMS悬臂梁器件的预设几何参数， 建立M EMS悬臂梁器件的有限元模型； 基于所述有限元模型， 计算接触材料的 电阻率和与接触区域内导电斑点的半径的商， 所述接触材 料的电阻率和是将所述接触电阻的接触材 料的电阻率相加获取的； 计算所述商与预设系数的乘积作为所述接触电阻的收缩电阻值； 计算所述收缩电阻值和表面膜电阻值的和作为所述接触电阻的仿真阻值； 判断所述接触电阻的仿真阻值是否符合预设优化标准， 若否， 降低所述有限元模型中 悬臂梁的刚度， 增大所述有限元模型中各所述触点的触点面积， 直至所述有限元模型 的接 触电阻的仿真阻值符合预设优化标准， 所述预设优化标准指的是小于预设的阻值阈值； 其中， 所述接触区域内导电斑点的半径是根据接触面积所确定的； 所述接触面积、 触点 材料硬度和接触反力之间通过如下公式进行表示： ； 所述单端固定式悬臂梁在 吸合状态下， 所述单端固定式悬臂梁受到静电力、 接触反力 和悬臂回复力， 且三 者相平衡， 具体通过如下公式进行表示： ； 其中， 为触点材料硬度， 为接触面积， 为接触反力， 为静电力， 为悬臂回复 力。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述判断所述接触电阻的仿真阻值是否符 合预设优化标准之前还 包括： 基于所述接触电阻的仿真阻值和实测阻值， 判断所述接触电阻的仿真误差是否符合预 设标准， 若不符合， 对所述有限元模型重新仿真直至所述接触电阻的仿真误差符合预设标 准。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述判断所述接触电阻的仿真阻值是否符 合预设优化标准包括： 将所述接触电阻的仿真阻值与预设的 阻值阈值进行对比， 若所述接触电阻的仿真阻值 小于所述阻值阈值， 则所述接触电阻符合预设优化标准； 若所述接触电阻的仿真阻值大于或等于所述阻值阈值， 则所述接触电阻不符合预设优 化标准。 4.一种MEMS悬臂梁器件结构优化装置， 其特征在于， 所述MEMS悬臂梁器件的主体为单 端固定式悬臂梁， 所述单端固定式悬臂梁包括镂空的悬簧、 静电驱动极板和触点， 所述镂空 的悬簧为所述MEMS悬臂梁器件提供回复力， 所述触点为圆柱体， 所述触点处的接触电阻随 着触点处材 料的电导 率增大而减小， 随着的粗 糙度和硬度的增大而增大； 所述装置包括： 构建模块， 用于基于MEMS悬臂梁器件 的预设几何参数， 建立MEMS悬臂梁器件的有限元 模型；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114722689 B 2获取模块， 用于计算接触材料的 电阻率和与接触区域内导电斑点的半径的商， 所述接 触材料的电阻率和是将所述接触电阻的接触材料的电阻率相加获取的； 计算所述商与预设 系数的乘积作为所述接触电阻的收缩电阻值； 计算所述收缩电阻值和表面膜电阻值的和作 为所述接触电阻的仿真阻值； 优化模块， 用于判断所述接触电阻的仿真阻值是否符合预设优化标准， 若否， 降低所述 有限元模型中悬臂梁的刚度， 增大所述有限元模型中各所述触点的触点面积， 直至所述有 限元模型的接触电阻的仿真阻值符合预设优化标准， 所述预设优化标准指的是小于预设的 阻值阈值； 其中， 所述接触区域内导电斑点的半径是根据接触面积所确定的； 所述接触面积、 触点 材料硬度和接触反力之间通过如下公式进行表示： ； 所述单端固定式悬臂梁在 吸合状态下， 所述单端固定式悬臂梁受到静电力、 接触反力 和悬臂回复力， 且三 者相平衡， 具体通过如下公式进行表示： ； 其中， 为触点材料硬度， 为接触面积， 为接触反力， 为静电力， 为悬臂回复 力。 5.根据权利要求4所述的装置， 其特征在于， 所述优化模块， 还用于基于所述接触电阻 的仿真阻值和实测阻值， 判断所述接触电阻的仿真误差是否符合预设标准， 若不符合， 对所 述有限元模型重新仿真直至所述接触电阻的仿真误差符合预设标准。 6.根据权利要求4所述的装置， 其特征在于， 所述优化模块， 还用于将所述接触电阻的 仿真阻值与预设的阻值阈值进行对比， 若所述接触电阻的仿真阻值小于所述阻值阈值， 则 所述接触电阻符合预设优化标准； 若所述接触电阻的仿真阻值大于或等于所述阻值阈值， 则所述接触电阻不符合预设优化标准。 7.一种计算机设备， 包括存储器和处理器， 所述存储器存储有计算机程序， 其特征在 于， 所述处 理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至 3中任一项所述的方法的步骤。 8.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 所述计算机程序被 处理器执行时实现权利要求1至 3中任一项所述的方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114722689 B 3