基于實(shí)體模型的表面微加工MEMS器件設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)研究.pdf

1、傳統(tǒng)MEMS(MicroElectromechanicalSystems，微機(jī)電系統(tǒng))器件設(shè)計(jì)模式是面向制造的模式，已無(wú)法滿足日益復(fù)雜的MEMS器件設(shè)計(jì)，研究新的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)勢(shì)在必行。針對(duì)表面微加工工藝，本文提出了基于實(shí)體模型的MEMS器件設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)模式、框架以及相關(guān)的方法。利用本文所提出的方法，設(shè)計(jì)人員可以直接使用傳統(tǒng)的機(jī)械CAD工具設(shè)計(jì)器件的實(shí)體模型，而后基于實(shí)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(shè)計(jì)人員能夠在MEMS器件

2、設(shè)計(jì)時(shí)更集中于結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)，使MEMSCAD系統(tǒng)能夠更有效地支持復(fù)雜器件設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。 論文的主要工作包括以下幾個(gè)方面：提出一個(gè)基于實(shí)體模型的表面微加工MEMS器件設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)框架，實(shí)現(xiàn)從實(shí)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(shí)體模型到工藝模型的轉(zhuǎn)化分為兩步：基于實(shí)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(shí)體模型的表面微加工MEMS器件工藝層建模方法，實(shí)現(xiàn)實(shí)體模型到工藝層模型的轉(zhuǎn)化。

3、首先給出了針對(duì)表面微加工工藝的工藝特征定義與分類(lèi)，提出了相應(yīng)的工藝特征自動(dòng)識(shí)別算法；接著提出了基于工藝特征的工藝層模型自動(dòng)生成方法；最后，針對(duì)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(píng)價(jià)方法，實(shí)現(xiàn)面向制造的設(shè)計(jì)。從可釋放性、工步可制造性、沉積可制造性、上下可結(jié)合性和腐蝕可制造性等方面分析了產(chǎn)生可制造問(wèn)題的原因并給出了相應(yīng)的可制造性評(píng)價(jià)方法?；诳芍圃煨栽u(píng)價(jià)結(jié)果，進(jìn)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(yàn)證方法。首先通過(guò)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(guān)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(duì)所生成的掩模和工序進(jìn)行模擬驗(yàn)證。 基于以上研究成果，論文實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于實(shí)體模型的表面微加工MEMS器件設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)原型系統(tǒng)ZD-SMMDES，并使用該系統(tǒng)對(duì)微馬達(dá)、微驅(qū)動(dòng)器和微鉸鏈等MEMS器件進(jìn)行設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，驗(yàn)證本文的學(xué)術(shù)思想