本文關鍵詞：基于“Top-Down”的MEMS集成設計方法及關鍵技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： MEMS是新興的技術領域，具有廣闊的應用前景，世界各國都將其作為研究和發(fā)展的重點。但目前MEMS的發(fā)展面臨著產(chǎn)品研發(fā)周期長、成本高等問題，研究表明MEMS的設計水平落后于制造水平是問題的原因所在。因此，人們通過尋求科學、系統(tǒng)、規(guī)范的設計方法和設計工具以提高MEMS的設計效率和設計能力，以求降低MEMS產(chǎn)品的成本，推進MEMS的產(chǎn)業(yè)化。目前，對MEMS設計方法及設計工具的研究已成為當前MEMS研究領域的重點和熱點之一。 本文針對MEMS多學科交叉、多影響因素等設計特點，結合機電工程領域集成設計、快速原型設計、并行工程等先進的設計思想，提出了基于“Top-Down”的MEMS集成設計方法。建立了該方法的結構框架和設計流程，并對其實現(xiàn)的關鍵技術進行了深入研究，同時結合梳狀驅動音叉振動式微陀螺的樣件設計，對部分關鍵技術進行了研究和實踐，驗證了設計流程的技術可行性。 首先，針對MEMS系統(tǒng)級設計的多學科交叉的特點，提出了以集中參數(shù)建模方法解決MEMS系統(tǒng)的功能建模，以節(jié)點分析法解決不同功能元件的結構實現(xiàn)，以混合信號硬件描述語言作為系統(tǒng)建模和仿真的基礎，并以此建立MEMS元件庫。在此基礎上，，根據(jù)所建立的微陀螺的數(shù)學模型，結合Saber軟件平臺對其進行了系統(tǒng)建模及仿真。 其次，根據(jù)微陀螺系統(tǒng)級仿真優(yōu)化的結果建立了微陀螺器件的實體模型，利用版圖文件交換標準CIF和Solidworks的二次開發(fā)接口實現(xiàn)了從三維實體到二維版圖的數(shù)據(jù)傳遞，并據(jù)此完成了微陀螺的版圖設計。 最后，結合MUMPS標準工藝，研究并制訂了微陀螺的工藝流程，對表面加工工藝進行了建模和仿真研究，利用VRML語言和器件的版圖文件實現(xiàn)了器件的三維實體重構，并在此基礎上實現(xiàn)了加工工藝過程可視化仿真。 研究表明，基于“Top-Down”的MEMS集成設計方法能有效地進行微陀螺等慣性器件的研究，具有一定的通用性。
【關鍵詞】：微型機電系統(tǒng) 集成設計 Top-Down方法 系統(tǒng)級建模 混合信號仿真 版圖自動生成 工藝仿真
【學位授予單位】：西北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2002
【分類號】：TH703
【目錄】：

• 第一章 緒論8-17
• 1.1 MEMS技術研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢8-10
• 1.2 當前MEMS發(fā)展面臨的兩大挑戰(zhàn)10-12
• 1.3 MEMS設計方法的研究意義及現(xiàn)狀12-16
• 1.3.1 MEMS設計概述12-13
• 1.3.2 MEMS設計方法的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.4 論文研究的意義和內(nèi)容16-17
• 第二章 基于“Top-Down”的MEMS集成設計方法17-30
• 2.1 微型機電系統(tǒng)設計特點17-19
• 2.2 MEMS集成設計的基本概念19-21
• 2.3 MEMS集成設計的結構組成及設計流程21-26
• 2.3.1 系統(tǒng)級設計22-23
• 2.3.2 器件級設計23-24
• 2.3.3 工藝級設計24-25
• 2.3.4 MEMS集成設計流程25-26
• 2.4 MEMS集成設計的關鍵實現(xiàn)技術26-29
• 2.4.1 系統(tǒng)級設計關鍵技術26-28
• 2.4.2 器件級設計關鍵技術28-29
• 2.4.3 工藝級設計關鍵技術29
• 2.5 小結29-30
• 第三章 MEMS系統(tǒng)級設計及其實現(xiàn)30-51
• 3.1 引言30
• 3.2 梳狀驅動音叉振動式微陀螺系統(tǒng)模型30-33
• 3.2.1 微陀螺設計原型及工作原理30-31
• 3.2.2 梳狀驅動音叉振動式微陀螺的數(shù)學模型31-33
• 3.3 MEMS系統(tǒng)級建模與分析33-38
• 3.3.1 集中參數(shù)建模方法34-37
• 3.3.2 節(jié)點分析方法37-38
• 3.4 MEMS元件庫技術38-45
• 3.4.1 MEMS元件庫結構38-39
• 3.4.2 MEMS元件建模實例39-45
• 3.4.2.1 梁的力學模型分析39-43
• 3.4.2.2 梁的硬件描述語言建模43-45
• 3.4.2.3 梁的建�？梢暬�45
• 3.5 微陀螺系統(tǒng)級建模及仿真45-50
• 3.6 小結50-51
• 第四章 器件級設計與基于實體的版圖生成51-65
• 4.1 引言51
• 4.2 微陀螺的結構設計及實體建模51-53
• 4.3 版圖轉換器方案設計53-57
• 4.3.1 版圖文件交換標準53-55
• 4.3.2 實體到版圖的轉換方案設計55-57
• 4.4 微陀螺的版圖設計57-63
• 4.4.1 微陀螺的三維實體到二維版圖轉換57-59
• 4.4.2 微陀螺的版圖修正59-63
• 4.5 討論63-64
• 4.6 小結64-65
• 第五章 工藝級設計及工藝過程仿真65-78
• 5.1 引言65
• 5.2 MUMPS加工工藝65-67
• 5.3 微陀螺的工藝設計67-71
• 5.3.1 關鍵工藝步驟設計67-69
• 5.3.2 微陀螺工藝流程69-71
• 5.4 加工工藝建模71-74
• 5.4.1 薄膜沉積72-73
• 5.4.2 薄膜刻蝕73-74
• 5.5 加工工藝過程可視化仿真74-77
• 5.5.1 基于VRML的工藝過程仿真技術74-76
• 5.5.2 工藝過程仿真算法及仿真實現(xiàn)76-77
• 5.6 小結77-78
• 結束語78-80
• 參考文獻80-84
• 致謝84-85
• 附錄1 梁的硬件描述語言模型85-89

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 唐華鋒,苑偉政;MEMS工藝集成化設計及其可視化[J];微納電子技術;2003年Z1期

2 嚴宇才;張端;;微機電系統(tǒng)技術的研究現(xiàn)狀和展望[J];電子工業(yè)專用設備;2011年04期

3 朱林;徐進良;孔凡讓;王海鳴;;虛擬裝配技術在硅基微燃燒室結構設計中的應用[J];光學精密工程;2008年06期

4 張長富;蔣莊德;盧德江;任泰安;王久洪;;基于三維特征的微機電系統(tǒng)器件結構設計方法[J];西安交通大學學報;2007年05期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 孫廣毅;高深寬比微納結構模擬、加工及應用[D];南開大學;2010年

2 林謝昭;靜電微器件的模型自由度縮減方法研究[D];浙江大學;2010年

3 朱林;硅基微尺度燃燒器燃燒特性與結構失效的研究[D];中國科學技術大學;2008年

4 胡偉;面向MEMS產(chǎn)品概念設計的多模式實例檢索與評價方法研究[D];華南理工大學;2012年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 唐軍;單芯片集成加速度計陀螺儀設計研究[D];中北大學;2006年

2 王濤;三軸硅微加速度計的集成設計與實現(xiàn)[D];西北工業(yè)大學;2006年

3 李紅衛(wèi);微流控芯片系統(tǒng)級建模研究[D];西北工業(yè)大學;2007年

4 馬穎蕾;八梁固支壓阻加速度傳感器及測試電路[D];復旦大學;2010年

  本文關鍵詞：基于“Top-Down”的MEMS集成設計方法及關鍵技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：254805