设计MEMS器件的多学科特点及分类

MEMS的设计是促进MEMS研究进步和实现产业化的核心技术之一,它涉及MEMS行为、物理行为、工艺等的建模与仿真等关键技术,研究范围覆盖了机械、电子、光学、生物、流体、射频等领域,设计过程十分复杂。MEMS的小型化、多学科交叉、高集成度等属性使MEMS的设计具有以下明显的特点。

(1)多学科交叉:MEMS技术将传感器、执行器与处理电路、控制电路集成在同一块芯片上,其设计不仅需要进行力学模型和电学模型的分析,还需要进行耦合场的分析,涉及机械、电子、材料、控制等学科知识。设计MEMS器件需要将多学科的知识融会贯通。

(2)分层设计:MEMS在器件系统、加工工艺等方面的复杂性使得其具有分层设计的特点。MEMS的设计可划分为评估系统整体性能的系统级设计、研究器件行为特性和物理特性的器件级设计和物理级设计,以及面向版图绘制与工艺仿真的工艺级设计。

(3)多因素影响:MEMS的设计受到微小尺寸、材料特性、加工工艺等多因素的影响,这些因素相互关联、相互影响,想要达到最优设计就必须综合考虑这些因素的影响。

一个完整的微系统或MEMS组件的设计取决于微系统或组件的类型,我们将其分为三类。(www.xing528.com)

①作为技术探索而设计的组件或系统。其要么用于推动开发,要么用于验证某种设计思想,要么用于测量某种制作工艺的合理性与局限性,只需制作少量的试样。

②作为研究工具而设计的组件或系统。其用于科研活动或者执行某项高度专业化任务,如测量某种材料的特性值等。对产品数量的需求视情况而定,但精度一定要保证。

③作为商业产品而设计的组件或系统。其用于商业化的生产和销售,对产品数量和产品的准确性与精密的需求要根据市场的要求来定。