面向典型MEMS器件的再設計過程與流程.pdf

1、微機電系統(tǒng)(MEMS)是將微傳感器、微執(zhí)行器、微機械和電路等高度集成化的系統(tǒng)。但當前MEMS的設計方法在處理MEMS的微尺度效應、多物理場耦合效應、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。其結果是在使用中MEMS器件/結構行為較之于初始設計出現(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計的MEMS器

2、件設計理念，在對MEMS系統(tǒng)進行復雜動力學系統(tǒng)特征分析的基礎上，以MEMS設計、制造和使用過程的復雜多樣化為出發(fā)點，通過對MEMS系統(tǒng)進行再優(yōu)化分析與設計，達到實現(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”設計方法的缺點，提出一體化再設計的MEMS器件設計理念，通過柔性安排設計流程及提倡在設計過程中綜合運用多種智能設計方法，以使在提高MEMS器件設計準確性的同時，提高設計效率。 2)以提高MEMS

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、結構拓撲形態(tài)的設計、復雜動態(tài)性能的仿真及其健壯性設計等工程化目標提供了可能。 3．以健壯性的MEMS器件結構性能為設計目標，考慮微加工效應和多物理場環(huán)境效應對器件輸出性能的影響，綜合運用健壯性設計、自組織設計、多學科設計等再設計方法，弱化加工工藝和