面向典型MEMS器件的再設(shè)計過程與流程.pdf

1、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)是將微傳感器、微執(zhí)行器、微機(jī)械和電路等高度集成化的系統(tǒng)。但當(dāng)前MEMS的設(shè)計方法在處理MEMS的微尺度效應(yīng)、多物理場耦合效應(yīng)、微加工后器件性能變異等問題存在很大缺陷，如在多物理場耦合問題上，通常僅是對其進(jìn)行簡單地處理；而對微加工后器件性能變異問題，則更是鮮有分析。其結(jié)果是在使用中MEMS器件/結(jié)構(gòu)行為較之于初始設(shè)計出現(xiàn)較大變異，造成MEMS系統(tǒng)性能不穩(wěn)定、極端時甚至失效。有鑒于此，本文提出了一體化再設(shè)計的MEMS器

2、件設(shè)計理念，在對MEMS系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)雜動力學(xué)系統(tǒng)特征分析的基礎(chǔ)上，以MEMS設(shè)計、制造和使用過程的復(fù)雜多樣化為出發(fā)點(diǎn)，通過對MEMS系統(tǒng)進(jìn)行再優(yōu)化分析與設(shè)計，達(dá)到實現(xiàn)具有健壯性性能特征的MEMS系統(tǒng)的目的。 1)針對傳統(tǒng)“自頂而下”設(shè)計方法的缺點(diǎn)，提出一體化再設(shè)計的MEMS器件設(shè)計理念，通過柔性安排設(shè)計流程及提倡在設(shè)計過程中綜合運(yùn)用多種智能設(shè)計方法，以使在提高M(jìn)EMS器件設(shè)計準(zhǔn)確性的同時，提高設(shè)計效率。 2)以提高M(jìn)EMS

3、器件最終輸出性能為目的，利用多自由度動態(tài)有限元解析理論，提出了基于彈性體模型的輸出性能解析法。此方法基本解決了剛體簡化模型的低精度缺陷問題，為實現(xiàn)MEMS器件在多物理場工作環(huán)境中表征、結(jié)構(gòu)拓?fù)湫螒B(tài)的設(shè)計、復(fù)雜動態(tài)性能的仿真及其健壯性設(shè)計等工程化目標(biāo)提供了可能。 3．以健壯性的MEMS器件結(jié)構(gòu)性能為設(shè)計目標(biāo)，考慮微加工效應(yīng)和多物理場環(huán)境效應(yīng)對器件輸出性能的影響，綜合運(yùn)用健壯性設(shè)計、自組織設(shè)計、多學(xué)科設(shè)計等再設(shè)計方法，弱化加工工藝和