一种可支持任意流程的MEMS设计工具

当前MEMS CAD软件中可以支持的设计流程比较固定和单一,已不能完全满足由MEMS器件种类日益增多所带来的设计新需求.论文提出了一种可支持任意流程的MEMS设计方法,并基于此建立了设计工具原型系统.该方法采用通用的系统级、器件级和工艺级的三级架构,但以网表、标准格式的实体模型和版图文件分别作为这三个级别设计数据的出入口.设计了相应的信息提取算法及程序,实现了任意两个级别之间的数据自动传递,从而可以支持在该架构下的全部六种设计流程.尤其是由系统级到器件三维实体再到工艺版图的设计流程为国际上率先实现,其从功能逐步综合到器件结构,可有效减少设计的迭代次数.设计实例表明,基于该工具可以针对不同的MEMS器件选择最优的设计路线,显著提高了MEMS的设计效率.     

基于MIMU的微小型组合导航系统研究

介绍了基于MEMS技术的MIMU的构成、工作原理及安装误差补偿方法,设计了-种由MIMU与微小型GPS接收器组成的导航系统,系统采用闭环反馈的校正方式,能对MIMU的位置、速度误差、数字平台误差及微惯性器件误差作出最优估计并实施反馈.仿真分析表明,该组合方式能抑制滤波发散,提高长期导航精度.该系统具有体积小、重量轻、功耗低的特点,可适用于微小型飞行器的导航任务.     

微纳米光电器件用单层MoS_2的制备与结构表征

为了满足高性能光电器件对单层MoS_2的需要,文中采用扫描电镜和拉曼光谱,研究了保温生长时间和氩气流速对硫化三氧化钼化学气相沉积法在蓝宝石衬底上生长MoS_2形貌、尺寸、结构和层数的影响.研究结果表明:在反应物质量比和反应温度一样的条件下,沉积产物的种类主要受氩气流速的影响,氩气流速为30sccm时,沉积产物为菱形MoS_2与MoO_2的混合物;氩气流速为50,70sccm时,沉积产物为单层三角形MoS_2.MoS_2的结构主要受保温生长时间的影响,保温生长时间为15,30min时,沉积产物为单层三角形MoS_2;保温生长时间达到60min后,生长物为连成一片的多层MoS_2.单层MoS_2的尺寸随保温生长时间和氩气流速的增大而增大,当保温时间为30min,氩气流速为70sccm时,生长出了尺寸达到90μm的单层三角形MoS_2.     

电容式微机械陀螺接口电路

接口电路是电容式微机械陀螺研制中的关键技术之一.给出了一种通用的电容式微机械陀螺接口电路方案.该方案包括电容检测和信号处理两个模块.相位相反幅度相同的两路高频载波加在敏感差动电容的两端形成敏感电桥,另一频率的高频载波叠加了驱动信号后加在驱动差动电容两端形成驱动电桥,质量块作为所有电容的公共端连接两电桥接虚地的放大器,构成前置电容检测模块;后续的带通滤波电路将驱动和敏感信号分离,各自解调滤波得到两个模态相应的振动信息,驱动振动对敏感振动再次解调即可得到和输入角速度信号成线性关系的直流电压.采用音叉电容式陀螺进行实验,结果表明该电路能够有效的能够有效的抑制寄生电容和各个接口电容之间电耦合的,电容分辨率可以达到10-15F.     

基于ACIS的MEMS工艺几何仿真的关键算法

针对微机械系统(MEMS)工艺几何仿真提出了一种算法,该算法通过设置实体模型上表面的实体和高度两个属性,解决了MEMS工艺几何仿真中产生的多个实体模型之间相对位置定义的问题。该算法在工艺几何仿真系统中的实现表明,使用此算法后,系统运行稳定可靠,仿真速度快。     

静电梳齿驱动结构的稳定性分析

静电梳齿驱动结构的最大驱动位移主要受限于其侧向不稳定性,即当驱动电压接近吸合电压时,静电梳齿驱动结构的活动梳齿与固定梳齿发生吸合,导致静电梳齿驱动器失效.建立典型静电梳齿驱动结构的稳定性分析模型,研究梳齿驱动结构稳定性的影响因素,并进行理论分析、仿真分析和实验验证.结果表明:支撑梁结构的纵/横刚度比是影响静电梳齿驱动结...     

一种基于多重涡流新型微混合器的设计与实验

设计了一种基于多重涡流的新型微混合器结构.该结构中多个呈反向分布的规则排列的扩张和收缩结构可产生迪恩流与扩张涡流,基于此,可进行高效率的被动式混合.首先阐述了该结构产生内部迪恩流和扩张涡流的机理,并利用COMSOL软件对该结构进行了液流混合过程的三维数值模拟验证,分析了不同流体流速对多重涡流强弱和混合程度的影响.最后制作了该微混合器,利用2种不同的染料进行了混合实验,通过分析样品的混合效果验证了该混合器的性能.仿真和实验结果均表明:该混合器在低输入流速(0.01 μL/s)和高输入流速(7μL/s)下均可实现高效快速的混合,在0.8cm的距离内即可实现完全混合,在输入流速为5 μL/s时最高混合效率可达98.6％.     

MEMS集成设计与制造技术进展

芯片技术已成为制约我国高质量发展的瓶颈,基于微机电系统(MEMS)技术的高性能微传感器芯片更是备受欧美“卡脖子”的核心器件之一。“工欲善其事,必先利其器”,与微电子芯片类似,设计及制造技术也是制约MEMS芯片性能的关键。首先,从MEMS设计方法及工具出发,回顾MEMS设计方法从固定流程的结构化设计方法到任意流程的泛结构化设计方法的发展过程,介绍任意流程设计方法的优势,同时介绍目前世界上主流的商用MEMS设计工具并对比典型设计工具的优缺点。其次,介绍MEMS制造技术的特点及面临的挑战,着重分析国际上及几种典型的定制化制造技术以及西北工业大学提出的单掩膜与选择性释放制造方法。随后分析批量化制造技术的优势并给出了国内常见的批量化代工方法及典型批量化代工工艺。最后,指出高端MEMS设计与制造集成的必要性,以期为我国MEMS批量化制造发展提供参考。     

MEMS系统级仿真中的一种变截面梁建模方法

根据矩阵结构分析理论和弹性力学理论建立了一种宽度随长度线性变化的变截面线性梁力学模型,采用硬件描述语言实现了其参数化系统级组件。基于该组件进行的系统级仿真结果与有限元仿真结果相比,静态分析和频域分析的最大误差分别为0.75%和0.84%。含变截面悬臂梁的蟹腿式平面微加速度计的系统级仿真结果与有限元仿真结果相比,频域和时域分析的最大误差分别为3.60%和3.65%;系统级时域分析耗时仅为4min,而有限元则为56min,表明在保证较高仿真精度的前提下,系统级仿真速度相比有限元提高了近10倍。     

System level simulation of a micro resonant accelerometer with geometric nonlinear beams

Geometric nonlinear behaviors of micro resonators have attracted extensive attention of MEMS (microelectro-mechanical systems) researchers, and MEMS transducers utilizing these behaviors have been widely researched and used due to the advantages of essentially digital output.Currently, the design of transducers with nonlinear behaviors is mainly performed by numerical method and rarely by system level design method.In this paper, the geometric nonlinear beam structure was modeled and established as a reusable library component by system level modeling and simulation method MuPEN (multi port element network).A resonant accelerometer was constructed and simulated using this model together with MuPEN reusable library.The AC (alternating current) analysis results of MuPEN model agreed well with the results of architect model and the experiment results shown in the existing reference.Therefore, we are convinced that the beam component based on MuPEN method is valid, and MEMS system level design method and related libraries can effectively model and simulate transducers with geometric nonlinear behaviors if appropriate system level components are available.