MEMS工藝模擬與有限元分析工具的接口技術(shù)研究.pdf

1、MEMS CAD/CAE系統(tǒng)主要有兩個(gè)方面應(yīng)用：一是MEMS器件的計(jì)算機(jī)輔助制造，二是MEMS器件的設(shè)計(jì)與分析。目前，工藝模擬是MEMS器件計(jì)算機(jī)輔助制造的主要內(nèi)容，MEMS器件的設(shè)計(jì)與分析主要包括器件級(jí)和系統(tǒng)級(jí)模擬。因?yàn)榧庸み^程的各向同性和各向異性以及復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，使得實(shí)際MEMS器件表面及臺(tái)階處的形貌非理想化，工藝模擬目標(biāo)是準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了這些實(shí)際情況。但是，目前的設(shè)計(jì)分析工具都不能夠直接輸入這些實(shí)際的器件形貌，而是進(jìn)行了理想化的近似。因

2、此，分析結(jié)果和實(shí)際器件的性能存在誤差。
　　 本研究課題以MEMS器件工藝模擬結(jié)果為基本輸入信息，以有限元分析工具為MEMS器件設(shè)計(jì)與分析工具，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理，形成有限元設(shè)計(jì)與分析軟件能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)格式，將工藝模擬與器件分析進(jìn)行了有機(jī)的級(jí)連，實(shí)現(xiàn)針對(duì)實(shí)際器件形貌的器件性能分析。
　　 MEMSI藝模擬軟件以點(diǎn)云來表示模擬所得結(jié)果，點(diǎn)云模型運(yùn)用三維空間的離散點(diǎn)集來表示物體。但是，點(diǎn)云模型缺乏必要的拓?fù)湫畔?，使用有限元?/p>

3、析軟件ANSYS無(wú)法直接對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。ANSYS本身附帶有三維建模模塊，可以用于對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)體建模操作，但其建模能力與流行三維造型軟件如Pro/Engineer、UG和CATIA等相比，還是有一定的差距。對(duì)于復(fù)雜的幾何模型，在ANSYS中很難構(gòu)建成功。本課題中我們以逆向造型軟件UG作為工藝模擬軟件和ANSYS連接的中間軟件，通過UG對(duì)工藝結(jié)果進(jìn)行實(shí)體建模，然后再將實(shí)體模型導(dǎo)入ANSYS中對(duì)其進(jìn)行有限元分析，得出對(duì)應(yīng)的性能參數(shù)，

4、從而更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)出實(shí)際器件的性能。
　　 論文首先介紹了MEMS工藝模擬的相關(guān)知識(shí)，將工藝模擬結(jié)果和理想結(jié)果進(jìn)行了比較，并對(duì)將工藝模擬結(jié)果導(dǎo)入其他軟件中的接口進(jìn)行了說明。第二，通過對(duì)點(diǎn)云模型的三角化來實(shí)現(xiàn)工藝模擬結(jié)果的可視化，從而更直觀地顯示出工藝模擬結(jié)果，預(yù)測(cè)出實(shí)際工藝結(jié)果的形貌。第三，通過Imageware和UG對(duì)工藝模擬結(jié)果進(jìn)行逆向造型，生成實(shí)體模型。最后，對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行有限元分析，并將分析結(jié)果與理想模型的分析結(jié)果進(jìn)行比較