MEMS扫描镜机电特性测量系统的设计

本文在微机电(MEMS)技术上设计并加工出了一种新型基于SOI工艺的谐振式微扫描镜,设计了MEMS扫描镜机电特性测量系统,对MEMS扫描镜的工作原理、机电特性、系统测量方法、系统方案实现和系统精度评定等方面进行了研究.首先,介绍了MEMS扫描镜的工作原理,对其结构设计及机电特性进行了研究.其次,研究了MEMS扫描镜的频...     

MEMS版图自动生成与工艺匹配系统研究

根据MEMS工艺设计的特点提出了反馈式专家系统运作方式,并据此给出了MEMS版图自动生成与工艺匹配系统的体系结构.同虚拟MEMS加工工艺相比,该系统可实现工艺流水的逆向推理流程,由此,进一步给出了系统逆向推理所需的专家规则描述方式和推理机实现方法,并实现了一个原型系统,该系统可实现由两种标准MEMS工艺制作器件的版图自动生成与工艺匹配工作,初步验证了系统的可行性.     

MEMS CAD系统及其关键技术研究

针对MEMS器件及系统本身的特点和设计方式，构建了MEMS CAD软件系统的结构，并描述了系统中各模块的功能。对当前MEMS CAD系统亟待解决的关键技术，如数值计算方法、多能量域耦合仿真、宏模型建立、版图综合、工艺自动生成和优化以及多领域专家协同设计等问题进行了详细的论述，指出了各项技术的研究进展和发展方向。     

减少阻力的MEMS初始位置定位机构设计与性能分析

根据微机电系统（MEMS）加工工艺特点和初始位置定位机构的设计要求,设计了两种MEMS初始位置定位机构的结构方案.通过力学分析,求出了定位机构解除定位所需要克服的阻力计算公式,用ANSYS仿真验证了其正确性.根据满足系统性能要求和利于装配两者均衡的原则,对两种定位机构的设计方案进行了对比研究,选择能减少阻力的MEMS初始位置定位机构.采用MEMS工艺中的LIGA工艺加工出初始位置定位机构.用VDS92-1430离心实验机分别加速到3 000 r/min、5 000 r/min、8 000 r/min和12 000 r/min进行离心实验.实验结果表明,设计的MEMS初始位置定位机构能正常工作,性能达到了设计要求.     

基于干法刻蚀技术的氮化镓MEMS加工工艺(英文)

氮化镓(GaN)材料已成功应用于光电子器件、高频功率器件等领域.近年来,由于GaN优异的材料特性,例如机械、热、化学稳定性以及生物兼容性等,使基于GaN的微机电系统(MEMS)得到了学术界的广泛关注.针对氮化镓MEMS结构的有效的图形化及释放技术是工艺研究的重点.设计、采用了一种全干法刻蚀技术,实现了(111)晶向硅衬底上的氮化镓基MEMS微结构的加工制造.利用提出的工艺方案,实现了多种悬浮GaN微结构的加工与测试表征实验.通过电子扫描显微镜(SEM)和光学轮廓仪进行了基本形貌表征;利用微拉曼光谱实验进行了加工结构的残余应力表征.     

硅基MEMS技术

本文结合MEMS技术的发展历史,概括了当今硅基MEMS加工技术的发展方向.指出表面牺牲层技术和体硅加工技术是硅基MEMS加工技术的两条发展主线;表面牺牲层技术向多层、集成化方向发展;体硅工艺主要表现为键合与深刻蚀技术的组合,追求大质量块和低应力,以及三维加工.SOI技术是新一代的体硅工艺发展方向;标准化加工是MEMS研究的重要手段.     

微机电器件的稳健设计

微机电系统（MEMS）是一个新兴的跨学科研究领域,成本和可靠性是MEMS商品化的关键。与传统的机械加工和IC加工相比,MEMS加工的尺寸偏差比较大,而且很难控制,因此需要在设计过程中充分考虑加工的不确定性。稳健设计可以在不提高制造成本的前提下提高设计方案的稳健性。稳健优化设计方法主要包括 Taguchi方法和基于容差模型的方法,后者特别适合于处理带约束的优化设计问题。以微加速度计和微阀为例给出了稳健设计在MEMS设计中的应用,验证了稳健设计可以显著提高MEMS器件的信噪比。     

集成化MEMS工艺设计技术的研究

针对目前MEMS研究领域中普遍存在的器件设计与加工工艺脱节的问题，提出了一种集成化的MEMS工艺设计技术。即在器件设计的过程中充分考虑加工工艺的特点和制约，提高器件的工艺设计能力和效率．这种工艺设计方法以结构材料、反应材料、工艺设备和环境限制的数据库为基础，从工艺过程为结构材料和反应物之间的物理或化学反应的角度出发，提炼出了工艺设计规则；在设计过程中，结合版图尺寸和具体的工艺参数，对工艺过程中器件结构二维断面上的所有结构材料的状态和图形进行计算和记录，并以此信息为依据结合设计规则判断工艺流程的合理性，并把相应的工艺信息、材料信息等代入器件的结构分析中去，实现MEMS器件的集成化工艺和结构设计．最后三维可视化设计工具IMEE1．0实现了集成化的设计技术，并通过对一个结构比较复杂的气体传感器进行设计和制作。验证了这种集成化工艺设计技术的可行性和实用性．     

虚拟MEMS加工工艺的定义、关键技术与实现框架

首先提出了虚拟MEMS加工工艺的概念,它是利用图形动态生长,来模拟每步工艺过程,整个工艺过程中形状变化均包含在虚拟工艺中。其次,分析了实现虚拟工艺所涉及的关键技术：工艺描述、工艺模型和加工过程的可视化。第三,给出了基于专家系统技术的虚拟工艺实现框架。最后,实现了一种表面硅工艺的例子,初步验证了实现框架时间和精确度的可行性。     

石墨的微加工工艺研究

石墨具有固态超滑和耐酸、耐碱和耐有机溶剂腐蚀等特性,使其有望成为微机电系统(MEMS)基础材料的一种选择。如能通过微纳米加工工艺对石墨进行微加工并在石墨上大批量、稳定、可控地制备各种掩模图案和石墨微结构,一定程度上可以推动石墨成为MEMS基础材料。故本文通过工艺设计和参数摸索,利用薄膜沉积、光刻、刻蚀等常用的微纳米加工工艺对石墨进行微加工研究,并对加工后的石墨进行表征。结果表明,利用薄膜沉积技术在石墨表面沉积的薄膜可以满足后续光刻和刻蚀等工艺的要求。同时,采用光刻技术能在石墨表面大批量、稳定、可控地加工出不同形状,不同尺寸的光刻胶掩模图案。此外,利用刻蚀技术可以在石墨上大批量、稳定、可控地加工出形状较规则,排列整齐且垂直度较高的石墨微结构。     

MEMS器件虚拟运行中运动规律求解器的设计与实现

针对虚拟运行（在器件动态模型的基础上对MEMS器件运动性能进行评测的设计工具,其作用在于建立MEMS设计参数与器件运行之间的直接联系）中运动规律的联立、求解和实时仿真等问题,分析了几种典型MEMS器件的动态模型,提出了运动规律求解器的设计原理和体系结构,其中包括三项关键技术：物理运动规律在部件库系统中的形式化表示,物理问题自动求解的推理算法,以及离线编译的优化技术。最后,设计和实现了运动规律求解器原型系统,并在该系统中测试了微泵的虚拟运行,达到了通过修改阀片设计参数和膜片驱动参数实时观察虚拟运行中状态相应变化的目标,即在微泵的设计参数与其运行之间建立了直接的关联关系。     

Development of a geometry-based process planning system for surface micromachining

There are many CAD systems developed for the design and fabrication of MEMS (Micro-Electro Mechanical Systems). However, most of them simulate the construction process given the two-dimensional mask data, and few systems generate the fabrication process plan from a designed model. Furthermore, the current systems simulate the construction process based on the two-dimensional geometry data. In this paper, a new process planning technique that uses a three-dimensional surface micromachined structure as input is proposed. The system decomposes an imported surface micromachined model into a set of three-dimensional models, each of which has the geometry compatible with the fabrication process, and then groups them for efficient layer generation. Finally, it generates the fabrication order and the masks for all the layers of the structure.     

一种基于虚拟研究所的网络化协同产品开发系统

结合广大中小企业在网络化协同产品开发方面的需求，提出了一种在长期存在的技术、管理和协调中心及网络化协同产品开发平台支持下的产学研合作模式——虚拟研究所以及一种基于虚拟研究所的网络化协同产品开发系统，建立了该系统支持群体协同工作的一种开放集成式体系结构和包括虚拟研究所建立、虚拟产品应用和设计过程协同等三个关键环节的系统运行模式，并研究了基于J2EE架构的系统实现技术。最后，通过实例证明了该系统的实用性和有效性。     

MEMS变发射率真空热控器件研究进展

变发射率热控技术是空间环境下的重要热控手段.微小卫星质量轻,尺寸小,功耗低及其真空环境工作等特点对热控系统提出了新的要求,相应热控器件应具有小质量、大发射率调节比、关闭状态漏热小、响应快等特点.MEMS技术由于其设计灵活性高、功耗低及器件体积、重量方面的优势,可很好地满足这类器件的要求.本文重点对基于MEMS技术的微百页窗,微热开关,微静电换热器等技术的研究进展、关键技术与适用范围进行了归纳总结,将基于MEMS技术的变发射率器件和基于材料研究的电致变色和热致变色这两种技术进行了对比分析,指出了MEMS技术在微小卫星变发射率热制器件中的发展趋势和潜力.     

基于增强现实的产品展示APP设计研究

目的探求以增强现实技术为基础的移动端产品展示APP设计模式。方法从用户体验和产品虚拟视觉信息设计两方面展开研究。结果结合家电产品展示APP开发案例,在移动设备环境下,利用增强现实开发工具设计了增强现实产品展示系统。结论虚拟现实技术为移动展示设计提供了一种用户体验更好的展示形式,能够将虚拟的产品数字化模型和真实环境结合起来;也为产品设计企业提供了可用性更高的展示系统平台,并且为虚拟展示系统的设计提供了新思路和方向。     

虚拟设计在包装机械产品开发中的应用

虚拟设计采用基于设计制造的仿真来优化产品的设计制造过程,为产品设计制造过程的优化提供集成的建模和仿真环境.在阐述包装机械行业所存在的问题和将来发展方向的同时,论述虚拟设计在新产品开发中的应用,主要体现在三维造型设计、虚拟装配、虚拟运动仿真、分析优化等方面.探索虚拟设计技术在新产品开发中的应用前景,使虚拟设计技术更好地为新产品的开发服务,以提高产品性能,缩短新产品开发周期,降低开发费用.     

圆片级气密封装及通孔垂直互连研究

提出了一种新颖的圆片级气密封装结构.其中芯片互连采用了通孔垂直互连技术:KOH腐蚀和DRIE相结合的薄硅晶片通孔刻蚀技术、由下向上铜电镀的通孔金属化技术、纯Sn焊料气密键合和凸点制备相结合的通孔互连技术.整个工艺过程与IC工艺相匹配,并在圆片级的基础上完成,可实现互连密度200/cm2的垂直通孔密度.该结构在降低封装成本,提高封装密度的同时可有效地保护MEMS器件不受损伤.实验还对结构的键合强度和气密性进行了研究.初步实验表明,该结构能够满足MIL-STD对封装结构气密性的要求,同时其焊层键合强度可达8MPa以上.本工作初步在工艺方面实现了该封装结构,为进一步的实用化研究奠定了基础.