微机电系统第二章MEMS设计基础—2.pptVIP

杨大勇 第二章MEMS设计基础 内容提要 提问 MEMS的分类和特点？ MEMS的典型产品有哪些？分别应用在哪些领域？ MEMS的设计涉及那些学科？ 可以用作MEMS中的材料有哪些？ 四、 MEMS设计的基本问题 1、MEMS的CAD 设计时需要考虑的几个因素 对商业产品而言，五个因素都很重要；对仪器研发而言，有必要关注以上所有的因素，而且与使用的制作技术有关；对于技术探索来说，则可暂不必考虑市场需求。 总体而言，掌握相关技术无论对哪种目的的设计都十分重要。 2、MEMS建模 2、MEMS建模 五、 MEMS设计的具体方法 有限元方法简介 有限单元法是随着电子计算机的发展而迅速发展起来的一种现代计算方法。它是50年代首先在连续体力学领域--飞机结构静、动态特性分析中应用的一种有效的数值分析方法，随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。 有限元以结构力学和弹性力学为理论基础，以计算机为媒体，以有限元程序为主体，对大型结构工程的数值计算方法。 有限元的核心思想是结构的离散化，就是将实际结构假想地离散为有限数目简单单元的组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散单元进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析。 MEMS设计软件 ANSYS MEMSPRO Intellisuite CoventerWARE COMSOL Multiphysics ANSYS简介 ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, AutoCAD等， 是现代产品设计中的高级CAE工具之一。 ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。 ANSYS软件主要包括三个部分： 前处理模块（preprocessing）、分析计算模块（solution）和后处理模块（postprocessing）。 1 ANSYS在MEMS设计中的应用 ANSYS分析基本过程 ANSYS分析过程包含三个主要的步骤： 1 创建有限元模型并划分网格 2 施加载荷并求解 3 后处理过程 COMSOL简介 COMSOL Multiphysics 是一款大型的高级数值仿真软件，由瑞典的COMSOL 公司开发，广泛应用于各个领域的科学研究以及工程计算，被当今世界科学家称为“第一款真正的任意多物理场直接耦合分析软件” ，适用于模拟科学和工程领域的各种物理过程。 COMSOL Multiphysics 以高效的计算性能和杰出的多场直接耦合分析能力实现了任意多物理场的高度精确的数值仿真，在全球领先的数值仿真领域里得到广泛的应用。 COMSOL Multiphysics 集前处理器、求解器和后处理器于一体，在同一个图形化操作界面中可以完成几何建模、网格剖分、方程和边界参数设定、求解以及后处理。 OMSOL Multiphysics 提供丰富的工具，供用户在图形化界面中构建自己的几何模型，例如 1D 中通过点、线，2D中可以通过点、线、矩形、圆/椭圆、贝塞尔曲线等，3D中通过球/椭球、立方体、台、点、线等构建几何结构，另外，通过镜像、复制、移动、比例缩放等工具对几何对象进行高级操作，还可以通过布尔运算方式进行几何结构之间的切割、粘合等操作。 2 COMSOL在MEMS设计中的应用 COMSOL Multiphysics的微机电模块（MEMS）包含了从微观流体学、电磁-结构、温度–结构和流体-结构的相互耦合的预设分析功能。 前身FEMLAB软件，为MATLAB中的一个子模块，所以具有与MATLAB天生的无缝连接能力。 喷墨打印机简介 喷墨打印机按工作原理可分为固体喷墨和液体喷墨两种（现在又以后者更为常见），而液体喷墨方式又可分为气泡式（canon和hp）与液体压电式（epson）。气泡技术（bubble jet）是通过加热喷嘴，使墨水产生气泡，喷到打印介质上的。 液体喷墨打印机按打印头的工作方式可以分为压电喷墨技术和热喷墨技术两大类型。 压电喷墨技术是将许多小的压电陶瓷放置到喷墨打印机的打印头喷嘴附近，利用它在电压作用下会发生形变的原理，适时地把电压加到它的上面。压电陶瓷随之产生伸缩使喷嘴中的墨汁喷出，在输出介质表面形成图案。 热喷墨技术是让墨水通过细喷嘴，在强电场的作用下，将喷头管道中的一部分墨汁气化，形成一个气泡，并将喷嘴处的墨水顶出喷到输出介质表面，形成图案或字符。所以这种喷墨打印机有时又被称为气泡打印机。喷头工艺比较