面向典型MEMS器件的再设计过程与流程

同济大学机械工程学院硕士学位论文面向典型MEMS器件的再设计过程与流程姓名：善盈盈申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：王安麟;姜涛20090301面向典型MEMS器件的再设计过程与流程作者：善盈盈学位授予单位：同济大学机械工程学院相似文献(10条)1.学位论文汪鹏MEMS器件设计仿真系统的研究与实现2005本文研究了MEMS器件设计的计算机辅助仿真系统，分析了MEMSCAD系统中的一些关键技术。同时分析了典型静电微驱动器的动力学特性、力电耦合问题，建立了静电微驱动器的理论模型。并且引入虚拟现实技术，通过软硬件环境构架虚拟现实环境，实现MEMS器件结构在虚拟现实环境中的三维显示。通过MEMS器件设计仿真系统，在MEMS器件实际制造出来之前，设计者就可以观测其设计的外观结构并能够获得大量的器件结构参数和数据。2.会议论文汪红.丁桂甫.赵小林.姚锦元.朱军.王志民适于MEMS器件的低应力Ni-W纳米晶薄膜的制备2006以高强度、高耐腐蚀性Ni-W合金为研究对象,探讨了柠檬酸胺-HEDP体系中,各种电沉积工艺参数以及热处理条件对Ni-W合金薄膜应力的影响规律及其在微喷嘴模具上的应用.研究结果表明,在优化的工艺条件下,可获得应力为230MPa、硬度高达988HV、无裂纹的纳米晶Ni-W薄膜材料,为其在MEMS微器件、微模具制备上的应用提供了有效途径。3.期刊论文卢凉.杜平安.秦东兴.阎威.LULiang.DUPing-an.QINDong-xing.YANWeiMEMS器件缩减模型建模方法研究-电子科技大学学报2006,35(5)论述了微机电系统(MEMS)器件缩减模型的建立是进行MEMS系统级模拟的关键.论证了基于线性正交振型建立MEMS器件缩减模型是一种有效的方法,导出了MEMS器件动态缩减模型的微分方程,即根据能量守恒定律,用广义坐标表示系统的各个能量域,用线性正交振型的叠加对微分方程进行解耦,建立起一组表征器件动态特性的常微分方程,就可以利用现有的系统级仿真软件和电路一起进行系统级模拟.4.学位论文赖文滨MEMS器件结构参数综合与优化技术研究2007本文的研究内容围绕MEMS器件优化方法与技术展开，开展优化系统结构的研究、典型MEMS器件优化方法的研究、参数优化算法的研究，编制相关软件，形成较为完整的MEMS器件设计与参数优化系统。针对固支梁、悬臂梁和梳状谐振器这三种结构，分别对它们的结构参数优化进程进行描述，运行算法得到了优化的结果，并分别对上述结构的F-I类比或F-V类比的小信号等效电路宏模型进行了SPICE的系统级模拟与CoventorWare软件的验证。对四边固定的矩形膜，提出了结构参数的自动优化思想，通过开发的软件得到了优化结果，并对其F-I类比的二维电路阵列小信号等效电路宏模型进行了系统级模拟和CoventorWare软件验证。根据建立的基本MEMS器件的结构参数优化思想，完成了基本的MEMS器件优化算法的接口设计软件MEMS-AutoOptimization，实现了基本器件结构参数的自动优化。5.期刊论文吕红映.陈立新.王亚洲.张教强.LVHong-ying.CHENLi-xin.WANGYa-zhou.ZHANGJiao-qiang聚合物先驱体转化法制备陶瓷MEMS器件-中国胶粘剂2008,17(11)简述了聚合物先9区体转化陶瓷(PDC)法在制备陶瓷纤维、陶瓷涂层和陶瓷粘接等方面的应用,重点介绍了PDC法在微机电系统(MEMS)器件制适中的发展概况.耐高温MEMS的发展面临两大挑战:高温材料的选择和发展合适的微加工技术.指出了传统加工技术制备陶瓷MEMS的不足.着重介绍了PDC法制备陶瓷MEMS的优缺点.以国外采用PDC法制备陶瓷MEMS的几种典型器件为例,指出该方法在制备陶瓷MEMS器件中存在的问题和未来的发展方向.6.期刊论文林谢昭.应济.LINXie-zhao.YINGJi用于系统级仿真的MEMS器件宏模型研究现状-传感器与微系统2008,27(4)微机电系统(MEMS)的未来在于有稳定数量且不断壮大的新型产品能成功地转化为商品,这关键在于将计算机引入到MEMS设计、制造全过程.阐述了MEMSCAD的复杂性和困难.对MEMSCAD的分层设计思想作了简要介绍,着重对现有的MEMS器件宏模型的建模方法和模型的描述与其国内外研究现状与发展方向进行介绍和总结,认为宏模型研究的重点将是器件非线性特性的有效表达和建模过程自动化的计算机实现,并对今后的研究发展提出一些建议.7.期刊论文吕胜利.韩永志.LUShengli.HANYongZhiMEMS器件建模与仿真分析方法研究-机械强度2005,27(4)基于主振型叠加法和拉格朗日动力学方程,建立微机电系统多场耦合分析的宏模型.这一模型是由常微分方程组成的有限自由度系统,自由度较少,系统状态方程简单,显著地减少计算时间,为micro-electro-mechanicalsystems(MEMS)设计提供一种有效而准确的分析工具.算例表明,文中所提方法用于MEMS器件建模仿真分析是有效的.8.期刊论文程迎军.朱锐.许薇.罗乐MEMS器件真空封装模型模拟-传感器技术2004,23(12)结合典型的MEMS器件真空封装工艺,应用真空物理的相关理论,建立了MEMS器件真空封装的数学物理模型,确定了其数值模拟算法.据此,对一封装示例进行了计算,获得了真空回流炉内干燥箱及密封腔体真空度的变化情况,实现了MEMS器件真空封装工艺过程的参数化建模与模拟.9.学位论文黄继伟无生产线模式RF-MEMS器件与电路的设计与研究2007未来的射频通信系统要求应用更加灵活、功能更加强大，同时又要求体积更小和功耗更低。微机电系统(MEMS)技术由于能制作出极小尺寸的器件并能够完全集成到现代通信系统的射频前端，被认为是实现上述功能最有前途的制造工艺技术。无生产线(Fabless)模式指的是芯片设计单位和工艺制造单位的分工，即芯片设计单位可以不拥有生产线而存在和发展，而芯片制造单位则致力于工艺实现(代客户加工，简称代工)。无生产线模式已经在集成电路设计制造领域广泛采用，然而在MEMS领域，大多数从事MEMS研究与开发的高校和研究所，是采用独立的方式来制作微结构，对一些没有相关资源设备或工艺经验的研究机构和中小企业来说，涉足微机电领域将是个很高的门槛。因此在MEMS领域提出无生产线模式具有实际的意义。为了验证无生产线模式下设计制造MEMS器件的可行性，本文利用国外标准的MEMS生产工艺设计制作了一系列基本的RF-MEMS器件，从而实践了RF-MEMS器件的无生产线设计与研究的道路。论文第二章首先简要地介绍了无生产线模式，然后简单介绍了正在使用的标准工艺线的情况，重点介绍论文所采用的MEMSCAP公司的MetalMUMPs工艺。单刀双掷(SPDT)开关广泛应用在微波和毫米波通信系统中，例如发送／接收电路、移相器和开关阵列等。在低频段，用GaAs场效应晶体管和PIN二极管制成的单刀双掷开关电路具有很好的性能，但是当工作频率超过GHz时，性能随之恶化。同时这些固态开关还有一定的功耗，并且需要偏置电路和匹配电路，这使得电路变得复杂。作为新兴技术，RF-MEMS开关由于它的低插损、高隔离度、几乎可以忽略的功耗以及良好的线性度，越来越受到人们的关注。本论文的第三章提出了一种基于横向金属接触、工作在0～5GHz的单刀双掷RF-MEMS开关电路结构。横向金属接触开关包括了一套有限地共面波导(FGCPW)传输线和左右摆动的悬臂梁。为了降低开启电压，论文设计了一种曲折型的折叠梁结构，并通过理论分析、仿真试验以及制作实现来验证该结构的可行性。根据开关驱动方式不同，开关可以分为静电驱动、热驱动、电磁驱动、压电驱动等。热驱动方式因其几何尺寸比例小的优势，具有很强的吸引力。采用热驱动方式可获得较大的驱动力，而且它还有驱动电压低、变形大、结构简单、易于集成制造等特点。本文第四章利用一种基于热膨胀原理的V型悬臂梁式电热微驱动器来实现工作在0～8GHz的单刀单掷RF-MEMS开关设计。该开关具有结构简单，驱动电压小，开关可靠的优点。设计采用横向金属直接接触形式，使开关具有较好的射频性能。开关由厚的电镀镍和氮化硅作为结构层，由于氮化硅的绝缘作用，所以射频信号与驱动信号做到了隔离，有助于进一步提高射频性能。电镀的金壁作为接触金属降低了接触电阻。对MEMS平板可变电容和叉指电容的可调范围已经有许多研究。然而这些可变电容的自谐振频率都相对较低，这就限制了它们在高频范围的应用。因此有必要制作一个具有高自谐振频率的可变电容。本文第五章提出了一种自谐振频率达到12GHz的MEMS可变电容，与传统可变电容具有两套叉指不同的是，该电容利用了三套叉指，其中两套叉指构成了RF电容，第三套叉指通过热激励器调节电容，这有利于提高电容的自谐振频率并使可调电路与射频电路实现隔离。电容利用MEMSCAP公司提供的MetalMUMPs的标准工艺实现。该工艺可以在电容下挖槽，这样有利于降低寄生效应和进一步提高自谐振频率，文中给出了仿真和测试结果。MEMS技术的发展，使提高片上螺旋电感的性能成为可能，一方面可以通过减小衬底损耗、寄生和线圈电阻来改进电感性能，例如电镀厚金属来减少电感的串联电阻，腐蚀电感结构下的衬底，减小衬底的寄生电容；另一方面可以通过改进电感的结构来提高电感的品质因数，例如采用三维螺线管电感等。本文第六章利用厚金属和腐蚀衬底的方法设计研究三种RF-MEMS电感结构，设计实现了具有较高Q值的电感。压控振荡器(VCO)是射频通信系统中非常重要的组成部分，它主要应用于锁相环路和频率合成器中来实现精确的参考频率。由于LCVCO的相位噪声与其谐振回路的品质因数(Q值)成反比，所以需要高Q值的可变电容和电感。本文第七章结合前文设计的MEMS电感，通过对电感的建模并利用TSMC0．18μmCMOS工艺设计了LC压控振荡器。仿真表明当载波频率为3．93GHz时相位噪声为-126dBc／Hz@1MHz，有效降低了LC压控振荡器的相位噪声。本文采用MEMSCAP公司的MetalMUMPs工艺对上述器件进行了设计和仿真，通过法国的CMP(CircuitMultiProject)项目进行代加工，并对芯片进行了在片测试．测试结果表明：如果采用国外代加工工艺的工艺文件，采用一定的仿真软件和版图设计工具，RF-MEMS器件设计能够达到预期效果，对推进这种类型芯片的产业化作出了有益的尝试。10.学位论文周鹏MEMS器件综合技术的研究2005本文正是从器件综合及优化方法进行入手，在当前有限的技术条件下，提出规范尺寸的概念来简化设计，建立了MEMS器件综合优化方法及流程。首先研究VLSI中的数字逻辑综合，为MEMS综合的研究做指引，再对MEMS综合的概念、过程与方法进行了简要分析概述，分析对比MEMS综合与VLSI中的逻辑综合之间的相同及区别。分析国外的研究现状。提出规范尺寸的概念(当然是在一定的条件允许下)，规范尺寸能很好解决MEMS器件综合中出现的多设计参数问题，缩减设计参数，简化设计过程。研究了梳状微谐振器的器件综合并利用有效面积的综合方法，得到相应的微谐振器器件结构参数，实现了微谐振器的器件综合。并用ANSYS软件进行返回验证，结果误差很小，符合设计要求。给出了相应叉指式硅微加速度计器件综合两种优化方法及流程。采用C++Builder软件做了一个MEMS基本元件(包括悬臂梁，固支梁，薄膜)的简单综合接口。可以完成基本的几何器件参数综合。自动生成器件拓扑参数。完成了一个新兴领域-MEMS器件综合的实现方法。建立了一种依赖规范尺寸的器件综合，并以MEMS基本单元器件综合接口引出了建立相应MEMS设计库的思想。本文链接：下载时间：2009年12月27日