MEMS工藝模擬與有限元分析工具的接口技術研究.pdf

1、MEMS CAD/CAE系統(tǒng)主要有兩個方面應用：一是MEMS器件的計算機輔助制造，二是MEMS器件的設計與分析。目前，工藝模擬是MEMS器件計算機輔助制造的主要內(nèi)容，MEMS器件的設計與分析主要包括器件級和系統(tǒng)級模擬。因為加工過程的各向同性和各向異性以及復雜的結(jié)構，使得實際MEMS器件表面及臺階處的形貌非理想化，工藝模擬目標是準確地預測了這些實際情況。但是，目前的設計分析工具都不能夠直接輸入這些實際的器件形貌，而是進行了理想化的近似。因

2、此，分析結(jié)果和實際器件的性能存在誤差。
　　 本研究課題以MEMS器件工藝模擬結(jié)果為基本輸入信息，以有限元分析工具為MEMS器件設計與分析工具，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理，形成有限元設計與分析軟件能夠識別的數(shù)據(jù)格式，將工藝模擬與器件分析進行了有機的級連，實現(xiàn)針對實際器件形貌的器件性能分析。
　　 MEMSI藝模擬軟件以點云來表示模擬所得結(jié)果，點云模型運用三維空間的離散點集來表示物體。但是，點云模型缺乏必要的拓撲信息，使用有限元分

3、析軟件ANSYS無法直接對點云數(shù)據(jù)進行分析。ANSYS本身附帶有三維建模模塊，可以用于對點云數(shù)據(jù)進行實體建模操作，但其建模能力與流行三維造型軟件如Pro/Engineer、UG和CATIA等相比，還是有一定的差距。對于復雜的幾何模型，在ANSYS中很難構建成功。本課題中我們以逆向造型軟件UG作為工藝模擬軟件和ANSYS連接的中間軟件，通過UG對工藝結(jié)果進行實體建模，然后再將實體模型導入ANSYS中對其進行有限元分析，得出對應的性能參數(shù)，

4、從而更準確的預測出實際器件的性能。
　　 論文首先介紹了MEMS工藝模擬的相關知識，將工藝模擬結(jié)果和理想結(jié)果進行了比較，并對將工藝模擬結(jié)果導入其他軟件中的接口進行了說明。第二，通過對點云模型的三角化來實現(xiàn)工藝模擬結(jié)果的可視化，從而更直觀地顯示出工藝模擬結(jié)果，預測出實際工藝結(jié)果的形貌。第三，通過Imageware和UG對工藝模擬結(jié)果進行逆向造型，生成實體模型。最后，對實體模型進行有限元分析，并將分析結(jié)果與理想模型的分析結(jié)果進行比較