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1、,MEMS设计流程,设计过程:艺术创造过程有力的工程和实验支持,设计流程:从功能结构到流程的循环,功能特性结构,材料尺寸,确定设计思路,器件的功能(各种传感器/执行器),决定了器件的基本结构和材料;器件的性能指标,决定了结构尺寸和结构材料的特性;结构和材料的结合,决定所能采用的基本工艺和细节;工艺流程的设计和工艺细节的确定,影响具体器件的性能指标;,物理级设计:结构,物理级设计:,先求解析解,后求数值模型解!,确定三维实际器件的行为确定控制方程:偏微分方程确定解析解数值模型的解,基本力学要素:,应力:s应变:e杨氏模量:E泊松比:v惯性矩:I,屈服应力断裂应力极限限制应用限制,应力:,正应力:
2、单位面积所受的垂直力,剪切应力:力|表面,应变:归一化无量纲量,应力-应变曲线:sx=Eex(各向同性材料),泊松比:,绝大多数MEMS材料:0.25 v 0.35,剪切模量:,典型MEMS材料特性:,硅的力学性能:,较好的力学性能:线性弹性范围大高断裂应力:7000MPa(理论值)大弹性模量,例:悬臂梁,例:桥形梁,不同边界条件梁结构的弹性常数:,线性组合梁结构的弹性常数:,一般的载荷和边界条件:,扭曲弹簧:,K 因子:,谐振频率:,谐振频率:,集总模型的等效电路模型:,简化了器件模型等效电路模型可由SPICE软件仿真电路模型易于理解,且拥有强大的分析工具SPICE软件可以仿真整个电路系统,共轭变量:,平行板电容器:,弹簧:,广义电感:,集总模型:,质量-弹簧-阻尼模型:,