论文部分内容阅读
传统MEMS(Micro Electromechanical Systems,微机电系统)器件设计模式是面向制造的模式,已无法满足日益复杂的MEMS器件设计,研究新的设计方法已经势在必行。针对表面微加工工艺,本文提出了基于实体模型的MEMS器件设计与评价模式、框架以及相关的方法。利用本文所提出的方法,设计人员可以直接使用传统的机械CAD工具设计器件的实体模型,而后基于实体模型产生包括掩模和工序在内的制造数据,从而使设计人员能够在MEMS器件设计时更集中于结构和功能设计,使MEMS CAD系统能够更有效地支持复杂器件设计和创新设计。 论文的主要工作包括以下几个方面: 提出一个基于实体模型的表面微加工MEMS器件设计与评价框架,实现从实体模型到包含制造数据的工艺模型的转化。在该框架中,实体模型到工艺模型的转化分为两步:基于实体模型生成工艺层模型;基于工艺层模型生成掩模和工序。 提出基于实体模型的表面微加工MEMS器件工艺层建模方法,实现实体模型到工艺层模型的转化。首先给出了针对表面微加工工艺的工艺特征定义与分类,提出了相应的工艺特征自动识别算法;接着提出了基于工艺特征的工艺层模型自动生成方法;最后,针对同材料多层腐蚀,给出了一种工艺层模型的修正算法。 提出表面微加工MEMS器件工艺层模型的可制造性评价方法,实现面向制造的设计。从可释放性、工步可制造性、沉积可制造性、上下可结合性和腐蚀可制造性等方面分析了产生可制造问题的原因并给出了相应的可制造性评价方法。基于可制造性评价结果,进一步提出了一种生成修改建议的方法。 提出基于工艺层模型的掩模综合和验证方法。首先通过工艺层模型生成初始掩模和工序,再依据初始掩模之间的关系与同材料多层腐蚀的属性生成同材料多层腐蚀的掩模与工序,最后基于材料属性对所生成的掩模和工序进行模拟验证。 基于以上研究成果,论文实现一个基于实体模型的表面微加工MEMS器件设计与评价原型系统ZD-SMMDES,并使用该系统对微马达、微驱动器和微铰链等MEMS器件进行设计与评价,验证本文的学术思想与原型系统的正确性。