基于實體模型的表面微加工MEMS器件設計與評價研究.pdf

1、傳統(tǒng)MEMS(MicroElectromechanicalSystems，微機電系統(tǒng))器件設計模式是面向制造的模式，已無法滿足日益復雜的MEMS器件設計，研究新的設計方法已經(jīng)勢在必行。針對表面微加工工藝，本文提出了基于實體模型的MEMS器件設計與評價模式、框架以及相關的方法。利用本文所提出的方法，設計人員可以直接使用傳統(tǒng)的機械CAD工具設計器件的實體模型，而后基于實體模型產(chǎn)生包括掩模和工序在內(nèi)的制造數(shù)據(jù)，從而使設計人員能夠在MEMS器件

2、設計時更集中于結構和功能設計，使MEMSCAD系統(tǒng)能夠更有效地支持復雜器件設計和創(chuàng)新設計。 論文的主要工作包括以下幾個方面：提出一個基于實體模型的表面微加工MEMS器件設計與評價框架，實現(xiàn)從實體模型到包含制造數(shù)據(jù)的工藝模型的轉(zhuǎn)化。在該框架中，實體模型到工藝模型的轉(zhuǎn)化分為兩步：基于實體模型生成工藝層模型；基于工藝層模型生成掩模和工序。 提出基于實體模型的表面微加工MEMS器件工藝層建模方法，實現(xiàn)實體模型到工藝層模型的轉(zhuǎn)化。

3、首先給出了針對表面微加工工藝的工藝特征定義與分類，提出了相應的工藝特征自動識別算法；接著提出了基于工藝特征的工藝層模型自動生成方法；最后，針對同材料多層腐蝕，給出了一種工藝層模型的修正算法。 提出表面微加工MEMS器件工藝層模型的可制造性評價方法，實現(xiàn)面向制造的設計。從可釋放性、工步可制造性、沉積可制造性、上下可結合性和腐蝕可制造性等方面分析了產(chǎn)生可制造問題的原因并給出了相應的可制造性評價方法?；诳芍圃煨栽u價結果，進一步提出了

4、一種生成修改建議的方法。 提出基于工藝層模型的掩模綜合和驗證方法。首先通過工藝層模型生成初始掩模和工序，再依據(jù)初始掩模之間的關系與同材料多層腐蝕的屬性生成同材料多層腐蝕的掩模與工序，最后基于材料屬性對所生成的掩模和工序進行模擬驗證。 基于以上研究成果，論文實現(xiàn)一個基于實體模型的表面微加工MEMS器件設計與評價原型系統(tǒng)ZD-SMMDES，并使用該系統(tǒng)對微馬達、微驅(qū)動器和微鉸鏈等MEMS器件進行設計與評價，驗證本文的學術思想